陳云莎 夏麗莎 黃瑞 許二芳 夏進(jìn)江

摘 要：城市軌道交通帶來(lái)快捷、方便、綠色出行的同時(shí)，其噪聲問(wèn)題也為出行帶來(lái)了隱患，能否正確、科學(xué)地評(píng)價(jià)我國(guó)現(xiàn)存車(chē)站噪聲并將噪聲控制在允許范圍內(nèi)已成為關(guān)鍵。本篇論文以上海某地鐵線路為例，在大量采集噪聲數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上結(jié)合車(chē)站環(huán)境與車(chē)站形式等因素對(duì)軌道交通噪聲評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行探討，并提出噪聲防治措施。

關(guān)鍵詞：軌道交通；噪聲；評(píng)價(jià)

近年來(lái)，我國(guó)城市軌道交通正構(gòu)織一張覆蓋面廣的快速交通出行網(wǎng)，截至2013年末全國(guó)有16個(gè)城市建成軌道交通線路長(zhǎng)度2213公里，35個(gè)城市在建軌道交通線路長(zhǎng)度2760公里。城市軌道交通作為城市的大動(dòng)脈，在帶動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)快捷、方便、綠色出行等方面的貢獻(xiàn)不容小覷，但隨之而來(lái)的噪聲等污染問(wèn)題成為了新焦點(diǎn)，尤其是站臺(tái)噪聲和車(chē)廂噪聲帶來(lái)的隱患。發(fā)表在紐約醫(yī)學(xué)院出版的《城市衛(wèi)生雜志》上的一項(xiàng)對(duì)紐約公交系統(tǒng)噪聲級(jí)的調(diào)查顯示公眾對(duì)地鐵噪聲級(jí)的接觸可能會(huì)超出世衛(wèi)組織（WHO）和美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）制定的標(biāo)準(zhǔn)。只要接觸紐約公交系統(tǒng)現(xiàn)存的噪音30分鐘，便可能導(dǎo)致噪聲性聽(tīng)損。因此，解決城市軌道交通所帶來(lái)的噪聲問(wèn)題亟不可待。

1 國(guó)內(nèi)外噪聲評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.1 國(guó)外噪聲評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

目前，國(guó)際上還沒(méi)有一套標(biāo)準(zhǔn)的城市軌道交通噪聲的評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)，各國(guó)都獨(dú)自制定各有特色的標(biāo)準(zhǔn)。由于發(fā)展城市軌道交通較早，日本、歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家和美國(guó)在噪聲預(yù)測(cè)方面研究較為全面。德國(guó)的Schall03，英國(guó)的CoRTN，日本的以1980年日本鐵道綜合技術(shù)研究所石井子安的預(yù)測(cè)而延伸開(kāi)來(lái)的預(yù)測(cè)方法，美國(guó)于2005年發(fā)布的《聯(lián)邦公共交通工程噪聲、振動(dòng)環(huán)境影響評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》。如表1所示，各國(guó)的研究方法實(shí)則類(lèi)似，其數(shù)學(xué)模型大同小異，僅僅差異于參數(shù)、影響因素等。

表1 部分國(guó)家軌道交通噪聲評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)/dB（A）

1.2 國(guó)內(nèi)噪聲評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)在這方面所制定出的標(biāo)準(zhǔn)有《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3096-82）、《鐵路邊界噪聲限值及其測(cè)量方法》（GB 12525-90）和《城市軌道交通車(chē)輛噪聲限值和測(cè)量方法》（GB 14892-2006）等，見(jiàn)表2和表3。

就城市軌道交通車(chē)站站臺(tái)噪聲，我國(guó)頒布了《城市軌道交通車(chē)站站臺(tái)聲學(xué)要求和測(cè)量方法》（GB 14227-2006），其對(duì)地鐵和輕軌車(chē)站列車(chē)進(jìn)、出站時(shí)站臺(tái)上噪聲等效聲級(jí)Leq規(guī)定了最大容許限值。

表2 城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)表/dB（A）

2 城市軌道交通噪聲評(píng)價(jià)

2.1 A聲級(jí)LpA

人耳對(duì)聲音強(qiáng)弱的感覺(jué)，不僅同聲壓有關(guān)，而且同頻率有關(guān)。根據(jù)等響曲線的特點(diǎn)，把高、中、低不同響度的聲音，分別給以不同的頻率計(jì)權(quán)A、B和C，建立測(cè)得的分貝值與人耳主觀響度感覺(jué)的關(guān)系。

長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)中，A聲級(jí)能較好地反映人對(duì)噪聲的主觀感覺(jué)，因而在噪聲測(cè)量中，A 聲級(jí)被用作噪聲評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)。

2.2 等效聲級(jí)

在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，某一連續(xù)穩(wěn)態(tài)聲的A計(jì)權(quán)聲壓，具有與時(shí)變?cè)肼曄嗤木紸計(jì)權(quán)聲壓，則這一連續(xù)穩(wěn)態(tài)聲級(jí)就是此時(shí)變?cè)肼暤牡刃暭?jí)。其公式為：

式中：LAeq·T-等效聲級(jí)，單位為分貝（dB）；t2-t1-規(guī)定的時(shí)間間隔，單位為秒（s）；pA（t）-噪聲瞬時(shí)A計(jì)權(quán)聲級(jí)，單位為帕（Pa）；po-基準(zhǔn)聲壓（？滋Pa）

當(dāng)A計(jì)權(quán)聲壓用A聲級(jí)LpA表示時(shí)，計(jì)算公式為：

在實(shí)際測(cè)量中往往不是連續(xù)取樣，而是離散取樣，如果在整個(gè)測(cè)量時(shí)段內(nèi)有n個(gè)A聲級(jí)值，則將上式中的積分改為求和：

式中：LpAi-第i個(gè)A聲級(jí)測(cè)量值，相應(yīng)時(shí)間間隔為T(mén)i。

2.3 背景噪聲修正系數(shù)

測(cè)量時(shí)站臺(tái)的背景噪聲應(yīng)低于被測(cè)噪聲10dB以上，否則應(yīng)按表4進(jìn)行修正。差值小于5dB時(shí)應(yīng)重新測(cè)量。

表4 背景噪聲修正值

3 數(shù)據(jù)測(cè)量、評(píng)價(jià)結(jié)果及分析

以上海某地鐵線路為例，對(duì)各站臺(tái)噪聲進(jìn)行離散取樣并根據(jù)評(píng)價(jià)中所提到的公式和修正值處理數(shù)據(jù)（見(jiàn)表5）。

以周邊環(huán)境來(lái)劃分站臺(tái)，可分為下列6種情況：（1）大客流、與大鐵路接軌站，噪聲分貝值在70-80分貝范圍；（2）住宅小區(qū)站，噪聲分貝在60-70分貝范圍；（3）三、四號(hào)線共線段站，噪聲分貝在70分貝左右；（4）受四輪交通、大鐵路影響明顯的車(chē)站，噪聲分貝在70分貝以上；（5）周邊施工影響的車(chē)站，噪聲分貝因個(gè)別情況而定。（6）地下車(chē)站，噪聲分貝在72分貝左右。

隨著地鐵時(shí)代如約而至，車(chē)站站臺(tái)的噪聲更會(huì)影響到周?chē)h(huán)境。以區(qū)域中心商圈為主的大中城市，將新增更多地鐵商業(yè)模式。雖在地鐵線路規(guī)劃時(shí)已盡量減少車(chē)站周?chē)拿舾悬c(diǎn)，但日新月異的地鐵商業(yè)模式等情況仍會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)變故。因此，站臺(tái)噪聲不應(yīng)只考慮站臺(tái)內(nèi)部噪聲，同時(shí)也應(yīng)關(guān)注對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。

表5中確立了降噪目標(biāo)值，主要從以下3個(gè)方面考慮。

（1）周邊環(huán)境因素

羅錕的《城市軌道交通噪聲預(yù)測(cè)方法》中提到敏感點(diǎn)為18層建筑，位于7+500處，距離高架橋外側(cè)軌道中心線10m。高架橋軌面高度為19.2m。假設(shè)一層高3.3m，那么敏感點(diǎn)應(yīng)該位于高于軌面36.9m，距離外側(cè)軌道中心線10m處。考慮到聲源與敏感點(diǎn)關(guān)系并參考表1-2中城市區(qū)域內(nèi)的噪聲標(biāo)準(zhǔn)，公式如下：

式中：L'Aeq-敏感點(diǎn)的等效聲級(jí)，單位為分貝（dB）；LAeq-車(chē)站站臺(tái)的等效聲級(jí)，單位為分貝（dB）；V-每小時(shí)列車(chē)通過(guò)量

簡(jiǎn)化后得到：

此外，根據(jù)噪聲級(jí)別的不同，對(duì)人的影響也不同。30-40dB屬于比較安靜的正常環(huán)境；50-70dB會(huì)影響睡眠、休息和正常生理功能；70～90dB干擾談話，造成心煩意亂，精神不集中，影響工作效率，甚至導(dǎo)致事故發(fā)生；90dB及以上嚴(yán)重影響聽(tīng)力和導(dǎo)致其他疾病的發(fā)生。

（2）晝夜因素

參考表2中數(shù)值，夜間標(biāo)準(zhǔn)噪聲的限值要比晝間標(biāo)準(zhǔn)的限值低10dB。夜間的要求高于晝間，降噪目標(biāo)值以夜間為主。

（3）車(chē)站形式因素

參考表3中數(shù)值，地下車(chē)站比地上車(chē)站高8dB。

4 車(chē)站站臺(tái)噪聲防治措施

4.1 制動(dòng)噪聲

制動(dòng)尖叫是制動(dòng)剎車(chē)最主要的噪聲，制動(dòng)尖叫由剎車(chē)片和制動(dòng)盤(pán)摩擦引起，在一個(gè)或多個(gè)共振頻率下發(fā)生，主要來(lái)源于制動(dòng)盤(pán)。

目前，鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛普遍采用的制動(dòng)方式為閘瓦制動(dòng)。閘瓦是一種瓦狀制動(dòng)塊，在制動(dòng)時(shí)能夠抱緊車(chē)輪踏面，并通過(guò)摩擦使車(chē)輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。在閘瓦制動(dòng)過(guò)程中車(chē)輪踏面會(huì)產(chǎn)生大量的摩擦熱能，這些熱能消散的快慢往往用以評(píng)價(jià)制動(dòng)效果的好壞。由于列車(chē)行駛速度較高，摩擦接觸面積的大車(chē)輪溫度會(huì)在短時(shí)間內(nèi)急劇升高，導(dǎo)致鑄鐵閘瓦熔化，長(zhǎng)此以往踏面出現(xiàn)波浪形磨耗，由此加劇了輪軌噪聲。縱然使用相對(duì)更為先進(jìn)的合成閘瓦也無(wú)法解決此類(lèi)問(wèn)題。于是，盤(pán)形制動(dòng)應(yīng)運(yùn)而生。它是在車(chē)軸上或在車(chē)輪輻板側(cè)面裝設(shè)制動(dòng)盤(pán)，用制動(dòng)鉗將合成材料制成的兩個(gè)閘片緊壓在制動(dòng)盤(pán)側(cè)面。同樣是通過(guò)摩擦產(chǎn)生制動(dòng)力把列車(chē)動(dòng)能轉(zhuǎn)變成熱能來(lái)使列車(chē)停止運(yùn)行，卻能夠?qū)崃靠焖俸纳?。這種制動(dòng)形式的閘片不與車(chē)輪直接接觸，減輕了車(chē)輪的負(fù)荷，延長(zhǎng)車(chē)輪使用壽命。且制動(dòng)平穩(wěn)，幾乎沒(méi)有制動(dòng)噪聲。除此之外，還可按制動(dòng)要求選擇最佳“摩擦副”調(diào)節(jié)散熱性能。雖然盤(pán)形制動(dòng)也有消耗牽引功率等不足，但相比鑄鐵閘瓦制動(dòng)可降低輪軌噪聲達(dá)8dB（A），采用在制動(dòng)組件上添加減振裝置這種措施后可降低噪聲達(dá)20dB（A）。而這一值可以完全滿足表5中的理論降噪值。

4.2 吸聲處理

控制車(chē)站噪聲的另一個(gè)重要處理方法是吸聲。吸聲處理主要是裝設(shè)一定量的吸聲材料。吸聲材料裝設(shè)于站內(nèi)各廳室內(nèi)部，能有效可以縮短廳室的混響時(shí)間。其主要原理是通過(guò)減少?gòu)d室內(nèi)人群噪聲和車(chē)輛制動(dòng)、啟動(dòng)噪聲在墻壁上的反射能量，減少室內(nèi)噪聲。其對(duì)減少工作人員和乘客對(duì)噪聲的煩惱度，營(yíng)造更加舒適的車(chē)站環(huán)境方面有著顯著作用；吸聲材料也可裝設(shè)于站臺(tái)、雨棚等處，能有效減弱列車(chē)進(jìn)、出站噪聲的反射強(qiáng)度，改善站臺(tái)內(nèi)部噪聲和對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]周燦平，何 ，姜在秀.城市軌道交通噪聲評(píng)價(jià)方法及其限值的研究[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2009（4）：123-124.

[2]辜小安.我國(guó)城市軌道交通環(huán)境噪聲振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)與減震降噪對(duì)策[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2004（1）：42-45.

[3]王彥紅，張振淼.城市軌道交通的噪聲及其防護(hù)[J].鐵道車(chē)輛，1999，37（9）：15-17.

[4]羅錕，雷曉燕，仲志武.城市軌道交通噪聲預(yù)測(cè)方法[J].城市軌道交通研究，2007（11）：29-32.

[5]Robyn R. M. Gershon，Richard Neitzel，Marissa A. Barrera，Muhammad Akram. Pilot Survey of Subway and Bus Stop Noise Level[J].Joumal of Urban Health，2006，83（5）：802-812.

*通訊作者：陳云莎。