辜小安

(中國鐵道科學研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081)

京滬高鐵是世界上一次建成線路最長、標準最高的高速鐵路，是我國集中展示經濟實力、科技水平和綜合國力的一項重大工程，也是我國重大基礎設施建設領域一項最重大的世紀性、歷史性宏偉工程。

自1990年開始，鐵道部在啟動工程預可行性研究階段，便同步啟動京滬高速鐵路噪聲振動控制技術的研究工作，至2006年工程立項開工建設前，鐵道部共立項開展了13項有關高速鐵路環(huán)境噪聲振動建議標準、環(huán)境噪聲振動源強、環(huán)境影響評價、噪聲振動控制技術等內容的科研課題，上述研究成果直接應用于京滬高速鐵路工程的設計和施工中。

京滬高速鐵路工程噪聲源控制技術主要包括高速動車組噪聲源控制技術、工程結構物噪聲源控制技術。本文在分項給出各項噪聲源控制技術的應用效果基礎上，結合京滬高速鐵路工程竣工環(huán)境保護驗收現場監(jiān)測結果，給出了京滬高速鐵路環(huán)境噪聲影響狀況，為今后我國高速鐵路噪聲源控制技術提供借鑒。

1 高速動車組噪聲源控制技術及其降噪效果［1］

京滬高速鐵路工程噪聲源控制技術主要包括優(yōu)化設計了流線型動車組頭型、車體平滑化和輕量化，以降低高速列車運行時的空氣性動力噪聲;對受電弓導流罩、空調機組導流罩進行了改進，使得集電系統(tǒng)區(qū)域噪聲得到較大改善;研發(fā)了高氣密性車體和車內隔聲、吸聲材料的應用，降低了車內噪聲水平。

1.1 頭車流線型設計

京滬高速鐵路采用新一代“和諧號”CRH380型高速動車組。CRH380A動車組采用低阻力流線頭型，增加了長細比，車頭造型比普通動車組的車頭長2.6 m，調整截面積變化率，頭部造型平順化，車體斷面形狀加大側頂圓角半徑，使頭車氣動阻力降低 15.4%，氣動噪聲降低了 7%。CRH380BL動車組頭車司機室外部蒙皮流線型結構與頭車客室形成統(tǒng)一的整體結構，車頭兩側向上、向后延伸的“凹槽”貫穿全車，減小了運行空氣阻力約10%。

1.2 轉向架優(yōu)化設計

高速動車組優(yōu)化了轉向架設計參數。CRH380型動車組采用無搖枕轉向架，增加了抗側滾扭桿及抗蛇行減震器，加強了二系懸掛空氣彈簧柔度，相對于優(yōu)化前的轉向架系統(tǒng)，車頭轉向架位置區(qū)域產生的氣動噪聲降低了2.1 dB。

1.3 受電弓罩優(yōu)化設計

CRH380B動車組使用DSA350型高速受電弓，主動控制低氣流擾動雙弓受流技術，在受電弓兩側設擋板，在受電弓導流罩、空調機組導流罩等方面加以了改進，導流罩呈箱體形結構，其外表面呈流線型，導流罩前后兩端的迎風面大致呈橢球面，受電弓在升弓狀態(tài)時產生的氣動噪聲較改進前受電弓產生的氣動噪聲減小了2.4 dB。

1.4 車內噪聲控制技術

動車組車內噪聲控制采取了隔聲、吸聲、阻尼等措施，在不同部位采用了不同的地板隔聲阻尼結構。目前在350 km/h運行時，CRH380型車內噪聲已低于70 dB(A)。

2 工程結構物噪聲源控制技術及其降噪效果［2］

京滬高速鐵路線路采用了±1 mm軌距允許偏差、＜2 mm軌道高低和軌向偏允許偏差的軌道鋪設控制精度、跨區(qū)間無縫鋼軌、CRTSⅡ型板式無砟軌道結構和彈性扣件，以及運營中鋼軌的打磨養(yǎng)護，實現了軌道的高平順性;橋梁采用大體量混凝土箱梁和墩身;路基、橋涵和隧道結構物過渡段采取了剛度過渡措施;增大隧道凈空有效面積，隧道進、出口洞門根據隧道長度采取了不同形式的緩沖結構，以降低隧道洞口周圍環(huán)境的微氣壓波影響。

2.1 高平順性軌道設計

京滬高速鐵路采用CRTSⅡ型板式無砟軌道在鋼軌與軌道板間的扣件系統(tǒng)設置橡膠墊板，路基區(qū)段在路基基床表層直接澆注30 cm厚的支承層;橋梁區(qū)段軌道板通過砂漿充填層與底座板粘接在一起，底座板通過“兩布一膜”與梁面分開。有效降低了鋼軌振動傳遞到路基面和橋梁面的振動，振動功率衰減達99.7%以上。

同時京滬高速鐵路在運營中采用鋼軌打磨措施，以降低鋼軌和車輪表面的粗糙度。京滬高速鐵路鋼軌頂打磨后，動車組脫軌系數、輪重減載率、橫向平穩(wěn)性、垂向平穩(wěn)性等動力學相應指標均有不同程度的減小，動車組運行穩(wěn)定性得到改善。鋼軌打磨后可降低噪聲3～6 dB(A)。

2.2 采用大體量橋梁結構

京滬高速鐵路采用以32 m簡支箱梁為主型梁的常用跨度簡支梁，具有足夠的橫向、豎向剛度和良好的動力性能;橋梁墩臺采用流線型圓端實體橋墩、雙線單圓柱形橋墩、空心墩、矩形雙柱墩等型式，橋梁基礎根據沿線地質條件采用樁基礎、明挖基礎和挖井基礎。京滬高速鐵路橋梁橫向振動均以墩梁一體的橫向振動為主，橋墩的橫向振幅小于0.1 mm。避免了橋梁二次結構噪聲影響。

2.3 增大隧道凈空有效面積

京滬高速鐵路采用有效凈空不小于100 m2的隧道斷面，相對于日本新干線早期近70 m2的隧道斷面，其微氣壓波對隧道周圍環(huán)境的噪聲影響可減小約1.5 dB。沿線隧道設置緩沖洞口結構后，對微氣壓波的減緩作用約為10% ～40%。

3 京滬高速鐵路環(huán)境噪聲影響狀況［3］

根據《新建北京至上海高速鐵路工程竣工環(huán)境保護驗收調查報告》對京滬高速鐵路全線設置的350個監(jiān)測斷面，630個噪聲監(jiān)測點監(jiān)測結果，京滬高速鐵路試運營階段各區(qū)段車流量為63～81對/日時，設置聲屏障路段的環(huán)境噪聲影響狀況見表1。

表1 試運營階段設置聲屏障路段環(huán)境噪聲達標距離(d/m)

4 結論

京滬高速鐵路工程在對高速動車組、工程結構物設計施工中采取了多種噪聲源控制技術后，取得了良好的應用效果。京滬高速鐵路工程竣工環(huán)境保護驗收現場監(jiān)測結果表明，京滬高速鐵路試運營階段，在平均車流量及運行速度為300 km/h且設置聲屏障條件下，鐵路邊界噪聲和位于4類區(qū)的敏感點噪聲影響均可達到《鐵路邊界噪聲限值》(GB12525—90)和《聲環(huán)境質量標準》(GB3096—2008)中4類標準要求。

［1］牛瑞．時速486．1km CRH380A再次挑戰(zhàn)全球新世紀高速列車［J］．世界軌道交通，2011(1):40 －45．

［2］中國鐵道科學研究院．京滬高速鐵路綜合試驗研究［R］．2011．

［3］環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心，中國鐵道科學研究院．新建北京至上海高速鐵路工程竣工環(huán)境保護驗收調查報告［R］．2011．