杜蘊(yùn)慧 宣昊 辜小安 周鵬 謝詠梅

城市軌道交通振動(dòng)源強(qiáng)環(huán)評(píng)預(yù)測(cè)問題與建議

杜蘊(yùn)慧 宣昊 辜小安 周鵬 謝詠梅

在城市軌道交通振動(dòng)環(huán)境影響評(píng)價(jià)專題中，振動(dòng)影響預(yù)測(cè)是環(huán)境振動(dòng)影響評(píng)價(jià)專題的重要內(nèi)容，而振動(dòng)源強(qiáng)的確定又是城市軌道交通振動(dòng)影響預(yù)測(cè)的關(guān)鍵。但振動(dòng)源強(qiáng)的取值在實(shí)際工作中仍存在許多問題亟待解決，通過分析振動(dòng)源強(qiáng)環(huán)評(píng)過程中存在的問題，提出相關(guān)建議，以期推進(jìn)城市軌道交通環(huán)境影響評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

軌道交通；環(huán)評(píng)；影響預(yù)測(cè)；振動(dòng)源強(qiáng)

根據(jù)中國城市軌道交通協(xié)會(huì)發(fā)布的《2013年我國城軌交通建設(shè)運(yùn)營情況》統(tǒng)計(jì)，截至2013年底，全國軌道交通運(yùn)營線路總計(jì)87條，運(yùn)營長(zhǎng)度總里程2 539公里。預(yù)計(jì)至2020年，全國將有近50個(gè)城市發(fā)展軌道交通，網(wǎng)絡(luò)總規(guī)模超過7 000公里。目前，城市軌道交通線路敷設(shè)方式以地下線路為主，約占線路總里程的70%，其導(dǎo)致的振動(dòng)影響是城市軌道交通面臨的主要環(huán)境問題。因此，振動(dòng)影響評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)是軌道交通環(huán)境影響評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容，而振動(dòng)源強(qiáng)的確定又是影響城市軌道交通振動(dòng)影響預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵所在。

振動(dòng)源強(qiáng)取值方法

地鐵列車振動(dòng)源主要由車輛和鋼軌間的相互作用引起。已有的研究結(jié)果表明，列車運(yùn)行速度、車型、鋼軌支承、路基隧道和地層阻抗，都會(huì)影響列車振動(dòng)源強(qiáng)大小及頻率特性。

目前，我國城市軌道交通運(yùn)營線路車輛類型主要分為A型車和B型車兩大類，其中以B型車居多，C型車、直線電機(jī)和跨座式單軌車輛應(yīng)用較少。不同車型在國內(nèi)城市軌道交通的具體應(yīng)用情況見表1。

目前，在城市軌道交通振動(dòng)環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作中，對(duì)于地下線列車振動(dòng)源強(qiáng)取值方法，一般可分為3種。

第一種是引用已有規(guī)范性資料。目前，對(duì)于地下線的振動(dòng)源強(qiáng)取值，80%以上采用《城市軌道交通振動(dòng)和噪聲控制簡(jiǎn)明手冊(cè)》[1]中列出的地鐵運(yùn)行振動(dòng)源強(qiáng)數(shù)據(jù)。這一數(shù)據(jù)是基于2000年對(duì)北京、上海、廣州、天津等地已開通運(yùn)行的軌道交通進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試得出。

表1 國內(nèi)城市軌道交通主要運(yùn)營線路車輛技術(shù)條件

第二種是執(zhí)行已頒布標(biāo)準(zhǔn)。2012年，北京市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒布了《北京市地鐵噪聲與振動(dòng)控制規(guī)范》（DB11/T 838—2011）[2]，已于2012年4月1日正式實(shí)施。在該規(guī)范中，規(guī)定了北京市地鐵列車振動(dòng)源強(qiáng)取值方法，并明確了B型車在規(guī)定條件下的源強(qiáng)參考值。

第三種是采用現(xiàn)場(chǎng)類比測(cè)試。近年來，我國已有17座城市開通了近70條（段）城市軌道交通運(yùn)營線路，在環(huán)境影響評(píng)價(jià)中初步具備采用現(xiàn)場(chǎng)類比測(cè)試法確定列車振動(dòng)源強(qiáng)的條件。在廣州、長(zhǎng)春等城市部分軌道交通環(huán)境影響評(píng)價(jià)中，已有根據(jù)已投入運(yùn)營的地鐵線路列車振動(dòng)源強(qiáng)類比實(shí)測(cè)結(jié)果，來確定軌道交通地下區(qū)段振動(dòng)源強(qiáng)的實(shí)例。

環(huán)評(píng)中振動(dòng)源強(qiáng)取值存在的問題

目前環(huán)境影響評(píng)價(jià)中采用的軌道交通地下線振動(dòng)源強(qiáng)取值方法，均存在一定程度的不足和局限性。由于地下線路振動(dòng)源強(qiáng)取值不統(tǒng)一，使得預(yù)測(cè)結(jié)果相差較大，對(duì)環(huán)保措施的合理選擇和應(yīng)用都存在一定制約。

《導(dǎo)則》要求未得到嚴(yán)格執(zhí)行

《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 城市軌道交通》（HJ 453—2008）[3]（以下簡(jiǎn)稱《導(dǎo)則》）明確規(guī)定了環(huán)境影響評(píng)價(jià)中振動(dòng)源強(qiáng)的取值方法，即一級(jí)評(píng)價(jià)采用類比測(cè)量法確定振動(dòng)源強(qiáng)，二級(jí)評(píng)價(jià)以資料調(diào)查為主，可參閱相關(guān)文獻(xiàn)資料引用源強(qiáng)等類比測(cè)量數(shù)據(jù)。實(shí)際工作中，城市軌道交通振動(dòng)環(huán)境影響評(píng)價(jià)等級(jí)一般均確定為一級(jí)評(píng)價(jià)，采用類比測(cè)量法確定。

但在實(shí)際操作中，由于《導(dǎo)則》中規(guī)定的地下線振動(dòng)源強(qiáng)測(cè)點(diǎn)位置為道床上部近軌外側(cè)0.5～1.0 m處，類比測(cè)試時(shí)需選擇地下線標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試斷面、下洞布設(shè)測(cè)量?jī)x器、正確安裝測(cè)試設(shè)備、準(zhǔn)確確定測(cè)試參數(shù)等諸多技術(shù)細(xì)節(jié)，加之在地鐵列車運(yùn)行期間，在地下線近軌側(cè)布置測(cè)量?jī)x器并安排測(cè)試人員下洞存在一定的安全隱患，需得到地鐵運(yùn)營公司的批準(zhǔn)，否則無法實(shí)施。此外，在環(huán)境影響評(píng)價(jià)中直接應(yīng)用某一次的振動(dòng)測(cè)試結(jié)果作為源強(qiáng)數(shù)據(jù)，也存在一定的局限性和偶然性。因此，目前城市軌道交通環(huán)境影響評(píng)價(jià)中，《導(dǎo)則》中關(guān)于一級(jí)評(píng)價(jià)列車振動(dòng)源強(qiáng)應(yīng)采用類比測(cè)量法的規(guī)定未得到嚴(yán)格落實(shí)，評(píng)價(jià)單位較少采用現(xiàn)場(chǎng)類比測(cè)試方法確定源強(qiáng)，多引用《城市軌道交通振動(dòng)和噪聲控制簡(jiǎn)明手冊(cè)》中列出的地鐵運(yùn)行振動(dòng)源強(qiáng)數(shù)據(jù)。

隨著近年來各地軌道交通項(xiàng)目的飛速發(fā)展，開通運(yùn)營的軌道交通線路越來越多，北京、上海、廣州等地鐵公司相繼組織開展了大量的地鐵振動(dòng)影響現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。結(jié)果表明，隨著城市軌道交通技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，車輛和線路條件的不斷優(yōu)化完善，列車振動(dòng)源強(qiáng)也有所變化。例如，同等邊界條件下，北京地鐵4號(hào)線、5號(hào)線的振動(dòng)源強(qiáng)較2000年測(cè)試的1號(hào)線源強(qiáng)低7～8 dB；上海地鐵1號(hào)線振動(dòng)源強(qiáng)較2000年測(cè)試時(shí)降低了3 dB；廣州地鐵2號(hào)線振動(dòng)源強(qiáng)則與2000年測(cè)試時(shí)的1號(hào)線源強(qiáng)基本持平。

>>建立振動(dòng)源強(qiáng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，不斷補(bǔ)充、修改、完善振動(dòng)預(yù)測(cè)模式，有利于各相關(guān)部門合理規(guī)劃地鐵線路走向、采取有效減振措施。

由此可以看出，軌道交通項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)中廣泛引用的規(guī)范性資料，已不能客觀反映現(xiàn)行條件下的實(shí)際振動(dòng)源強(qiáng)，環(huán)境影響評(píng)價(jià)引用規(guī)范性資料作為振動(dòng)源強(qiáng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行適當(dāng)修正。

標(biāo)準(zhǔn)源強(qiáng)無法用現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)考核

《北京市地鐵噪聲與振動(dòng)控制規(guī)范》（DB11/T 838—2011）規(guī)定了北京地鐵列車振動(dòng)的源強(qiáng)取值，但是該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的振動(dòng)源強(qiáng)測(cè)點(diǎn)位置為隧道洞壁處，與《導(dǎo)則》規(guī)定的振動(dòng)源強(qiáng)測(cè)點(diǎn)位于道床上部近軌外側(cè)0.5～1.0 m處存在不同；同時(shí)，由于該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Z計(jì)權(quán)振動(dòng)最大值振動(dòng)源強(qiáng)，與現(xiàn)行《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 10070—88）采用了不同的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致根據(jù)該規(guī)范確定的源強(qiáng)進(jìn)行環(huán)境影響預(yù)測(cè)后的結(jié)果，無法直接用現(xiàn)行振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考核。

完善環(huán)評(píng)中振動(dòng)源強(qiáng)取值的對(duì)策建議

理論上，采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的統(tǒng)一城市軌道交通列車振動(dòng)源強(qiáng)，應(yīng)是環(huán)境影響評(píng)價(jià)中源強(qiáng)確定的首選方法。但標(biāo)準(zhǔn)源強(qiáng)的確定需要通過系統(tǒng)分析研究，并在大量現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及分析相應(yīng)邊界條件的基礎(chǔ)上，分類統(tǒng)計(jì)各類振動(dòng)源強(qiáng)，建立相應(yīng)的振動(dòng)源強(qiáng)數(shù)據(jù)庫后，方可有效實(shí)現(xiàn)。因此，有必要結(jié)合我國已運(yùn)營地鐵現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，并根據(jù)振動(dòng)源激勵(lì)機(jī)理，分類統(tǒng)計(jì)分析不同邊界條件下的振動(dòng)源強(qiáng)，建立我國城市軌道交通噪聲振動(dòng)源強(qiáng)數(shù)據(jù)庫，形成我國城市軌道交通源強(qiáng)估算模式，完善城市軌道交通環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)方法。

加強(qiáng)振動(dòng)源強(qiáng)研究

在我國已開通運(yùn)營城市軌道交通的城市中，已有部分城市的地鐵運(yùn)營公司對(duì)已開通的地鐵線路開展過各類振動(dòng)影響測(cè)試，但測(cè)試結(jié)果各自掌握在各個(gè)地鐵公司內(nèi)部，未進(jìn)行系統(tǒng)性的科學(xué)分析與研究。應(yīng)加強(qiáng)振動(dòng)源強(qiáng)系統(tǒng)研究工作，在理論分析地鐵列車振動(dòng)源強(qiáng)激勵(lì)機(jī)理的基礎(chǔ)上，分類統(tǒng)計(jì)分析上述已進(jìn)行的大量不同邊界條件下的振動(dòng)源強(qiáng)，并系統(tǒng)研究我國城市軌道交通地下線振動(dòng)源強(qiáng)特性，為合理確定我國各地區(qū)軌道交通地下線振動(dòng)源強(qiáng)奠定理論基礎(chǔ)。

推進(jìn)運(yùn)營期后評(píng)價(jià)

《環(huán)境影響評(píng)價(jià)法》中，規(guī)定了“環(huán)境保護(hù)主管部門應(yīng)當(dāng)對(duì)建設(shè)項(xiàng)目投入生產(chǎn)或者使用后所產(chǎn)生的環(huán)境影響進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)”，“原環(huán)境影響評(píng)價(jià)文件審批部門也可以責(zé)成建設(shè)單位進(jìn)行環(huán)境影響的后評(píng)價(jià)，采取改進(jìn)措施”[4]。由于現(xiàn)階段城市軌道交通環(huán)境影響評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果在準(zhǔn)確性和有效性方面存在一定的局限，因此，應(yīng)推進(jìn)城市軌道交通運(yùn)營期后評(píng)價(jià)工作，通過長(zhǎng)期跟蹤監(jiān)測(cè)，建立監(jiān)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，為積累振動(dòng)源強(qiáng)數(shù)據(jù)、及時(shí)掌握環(huán)境影響狀況提供數(shù)據(jù)支撐與科學(xué)依據(jù)。

建立環(huán)評(píng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

美國聯(lián)邦運(yùn)輸局在《軌道交通噪聲與振動(dòng)影響評(píng)價(jià)》（FTA-VA-90-1003-06）[5]中，給出了振動(dòng)源強(qiáng)數(shù)據(jù)庫及環(huán)境振動(dòng)影響預(yù)測(cè)計(jì)算方法。我國《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 城市軌道交通》（HJ 453—2008）中僅規(guī)定了列車振動(dòng)源強(qiáng)測(cè)試方法，未明確振動(dòng)源強(qiáng)具體取值。因此，在系統(tǒng)研究我國城市軌道交通地下線振動(dòng)源強(qiáng)特性的基礎(chǔ)上，建立我國城市軌道環(huán)境影響評(píng)價(jià)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，對(duì)于今后規(guī)范振動(dòng)源強(qiáng)取值，完善城市軌道交通振動(dòng)環(huán)境影響評(píng)價(jià)，均將起到重要作用。

完善影響預(yù)測(cè)方法

通過系統(tǒng)梳理城市軌道交通環(huán)境振動(dòng)影響預(yù)測(cè)方法中存在的問題，在推進(jìn)并開展運(yùn)營期后評(píng)價(jià)及建立振動(dòng)源強(qiáng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，不斷補(bǔ)充、修改、完善振動(dòng)預(yù)測(cè)模式，確保預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性，有利于各相關(guān)部門依據(jù)城市軌道交通環(huán)境振動(dòng)影響預(yù)測(cè)結(jié)果，合理規(guī)劃地鐵線路走向、控制沿線周圍土地開發(fā)利用、采取有效減振措施。

[1] 孫家琪, 郭建國, 金志春, 等. 城市軌道交通振動(dòng)和噪聲控制簡(jiǎn)明手冊(cè)[M]. 北京: 中國科學(xué)技術(shù)出版社, 2002.

[2] 北京市環(huán)境保護(hù)局. DB11/T 838—2011 地鐵噪聲與振動(dòng)控制規(guī)范[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2011.

[3] 環(huán)境保護(hù)部. HJ 453—2008 環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 城市軌道交通[S]. 北京: 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2008.

[4] 全國人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì). 中華人民共和國環(huán)境影響評(píng)價(jià)法[Z]. 2002.

[5] Hanson C E, Towers D A., Meister L D. Transit Noise and Vibration Impact Assessment[R]. Washington: U.S. Department of Transportation Federal Transit Administration Office of Planning and Environment, 2006.

X827

A

2095-6444(2014)06-0028-03

資料與實(shí)際情況存在差距

2014-04-23

辜小安，中國鐵道科學(xué)研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所研究員；杜蘊(yùn)慧、謝詠梅，環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)估中心高級(jí)工程師；宣昊、周鵬，環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)估中心。