何丹爐， 石衛(wèi)兵， 齊萬(wàn)明

（1.中車(chē)青島四方機(jī)車(chē)車(chē)輛股份有限公司技術(shù)中心，山東青島 266111；2.溫州市鐵路與軌道交通投資集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司，浙江溫州 325000）

0 引言

市域鐵路穿插于中心城區(qū)與周邊新城、城鎮(zhèn)間，線路設(shè)計(jì)速度為100～160 km/h［1-2］，其線路條件（如平面曲線半徑、道岔、縱斷面等）、站間距、隧道凈空面積等基于城際鐵路進(jìn)行了優(yōu)化［3］，軌道減振措施（包括扣件減振和道床減振等）基于既有城市軌道交通進(jìn)行了適應(yīng)性研究和差異化設(shè)計(jì)［4］。市域動(dòng)車(chē)組技術(shù)性能介于城際動(dòng)車(chē)組和城軌車(chē)輛之間［1-2，5］；市域動(dòng)車(chē)組地板面高度介于1 100～1 280 mm［1-2］，使其可以充分借鑒動(dòng)車(chē)組、城軌車(chē)輛轉(zhuǎn)向架及其兩系懸掛系統(tǒng)技術(shù)。因此市域動(dòng)車(chē)組車(chē)外運(yùn)行輻射噪聲與城際動(dòng)車(chē)組、城軌車(chē)輛的噪聲有著內(nèi)在關(guān)系，市域動(dòng)車(chē)組的運(yùn)行輻射噪聲限值研究應(yīng)充分借鑒城際動(dòng)車(chē)組、城軌車(chē)輛的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及要求。

1 車(chē)輛運(yùn)行輻射噪聲源

車(chē)輛運(yùn)行輻射噪聲是車(chē)輛和軌道共同作用的結(jié)果，運(yùn)行輻射噪聲源主要有三大類(lèi)：（1）牽引噪聲，包括低速下的設(shè)備噪聲；（2）機(jī)械噪聲（即輪軌噪聲），由軌道及車(chē)輛結(jié)構(gòu)振動(dòng)引發(fā)，包括滾動(dòng)噪聲、沖擊噪聲和曲線嘯叫［6］3 類(lèi)，滾動(dòng)噪聲由車(chē)輪和軌道間接觸面的不平順造成，與車(chē)輛結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)（如地板高度、懸掛系統(tǒng)、簧下質(zhì)量等）、軌道設(shè)計(jì)、軌道狀況（特別是車(chē)輪和軌面的粗糙度） 及運(yùn)行速度密切相關(guān)；（3）氣動(dòng)噪聲。三大類(lèi)噪聲源隨速度變化的趨勢(shì)見(jiàn)圖1［7-8］，其中v11、v12為機(jī)械噪聲的聲學(xué)轉(zhuǎn)換速度。VDV 154—2011［9］中，v11為30 km/h（也有資料認(rèn)為是35 km/h）；TSI 1304—2014［10］中，v12為250 km/h。

從圖1 和市域動(dòng)車(chē)組100～160 km/h 的最高運(yùn)行速度可知，市域動(dòng)車(chē)組運(yùn)行輻射噪聲源主要以機(jī)械噪聲為主，其線路運(yùn)行噪聲治理也應(yīng)從輪軌方面著手。

圖1 噪聲源隨速度變化的趨勢(shì)

2 測(cè)試條件及計(jì)算方法

2.1 車(chē)外運(yùn)行輻射噪聲測(cè)試條件

不同標(biāo)準(zhǔn)輻射噪聲限值不同，為了能客觀、可復(fù)現(xiàn)、可比較，采用國(guó)內(nèi)外普遍采納的ISO 3095：2013［11］所規(guī)定的測(cè)量方法和條件（見(jiàn)表1）。

由表1 可以看出，ISO 3095：2013 全面、準(zhǔn)確、清晰地規(guī)定了試驗(yàn)線路條件和測(cè)試位置等，明確線路應(yīng)為平直、有砟軌道，鋼軌表層應(yīng)平整、無(wú)接頭、無(wú)表面缺陷，車(chē)輪踏面正常等。這些要求旨在確保測(cè)試結(jié)果不受沖擊和曲線嘯叫等影響。

2.2 車(chē)外運(yùn)行輻射噪聲計(jì)算方法

車(chē)外運(yùn)行輻射噪聲與列車(chē)速度、測(cè)試位置的關(guān)系：速度不變時(shí)，隨測(cè)試距離增大而衰減；距離不變時(shí)，隨速度呈對(duì)數(shù)增長(zhǎng)。具體內(nèi)容如下：

VDV 154—2011中4.1章節(jié)規(guī)定：根據(jù)《德國(guó)國(guó)家軌道交通噪聲計(jì)算規(guī)定》（Schall 03），在距軌道中心25.0 m、軌面上方3.5 m 處測(cè)得的值，較距軌道中心7.5 m、軌面上方1.2 m處小7 dB（A）。該關(guān)系也被溫州S1線市域動(dòng)車(chē)組的型式試驗(yàn)［12］和研究試驗(yàn)［13］所驗(yàn)證。

VDV 154—2011附錄B指出，輪軌滾動(dòng)噪聲與速度級(jí)之間存在如下關(guān)系（適用于30 km/h以上）：

表1 ISO 3095：2013規(guī)定的主要測(cè)試條件及方法

式中：LpAeq，TP和LAFmax分別為A 計(jì)權(quán)下列車(chē)通過(guò)時(shí)間內(nèi)平均聲壓級(jí)和最大聲壓級(jí)與基準(zhǔn)速度v0的限值關(guān)系。

TSI 1304—2014中6.2.2.3章節(jié)規(guī)定：當(dāng)車(chē)輛運(yùn)行速度vtest處于80～250 km/h 時(shí)，將基準(zhǔn)速度80 km/h 的限值LpAeq，TP(80 km/h)作為該范圍內(nèi)的輻射噪聲評(píng)價(jià)基準(zhǔn)點(diǎn)，車(chē)輛通過(guò)輻射噪聲與基準(zhǔn)速度級(jí)輻射噪聲的關(guān)系如下：

綜合式（1）—式（3），可得：

可見(jiàn)，當(dāng)車(chē)輛行駛速度為30～250 km/h 時(shí)，若知道某一速度下的噪聲限值，可換算其他任意速度下的噪聲值。

2.3 車(chē)外運(yùn)行輻射噪聲計(jì)算示例

《CRH6 型城際動(dòng)車(chē)組技術(shù)條件》規(guī)定：車(chē)輛以160 km/h 運(yùn)行時(shí)，距離軌道中心線25.0 m、軌面以上3.5 m 處噪聲限值為88 dB（A），此時(shí)式（4）中的v0為160 km/h，LpAeq，TP(v0)為88 dB（A）。

按照式（4）可分別計(jì)算出100、120、140、160 km/h速度級(jí)下噪聲分別為82、84、86、88 dB（A）；按照上述換算關(guān)系可得：距離軌道中心線7.5 m、軌面上方1.2 m處，100、120、140、160 km/h速度級(jí)下噪聲分別為89、91、93、95 dB（A）。

3 運(yùn)行輻射噪聲限值研究

3.1 按不同標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的噪聲限值對(duì)比分析

根據(jù)ISO 3095：2013 規(guī)定，市域動(dòng)車(chē)組運(yùn)行輻射噪聲測(cè)試位置應(yīng)為距離軌道中心線7.5 m、軌面上方1.2 m處。

根據(jù)式（4）和在距軌道中心25.0 m、軌面上方3.5 m 處測(cè)得的值較距軌道中心7.5 m、軌面上方1.2 m處小7 dB（A）的關(guān)系，計(jì)算不同基準(zhǔn)噪聲限值對(duì)應(yīng)的各速度級(jí)輻射噪聲限值（見(jiàn)表2）。

表2 車(chē)外運(yùn)行輻射噪聲限值計(jì)算 dB（A）

由表2可以看出，根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)定，運(yùn)行輻射噪聲計(jì)算結(jié)果相差很大，因此應(yīng)結(jié)合市域鐵路和市域動(dòng)車(chē)組的運(yùn)用條件，對(duì)運(yùn)行輻射噪聲限值進(jìn)行深入研究。

3.2 車(chē)外運(yùn)行輻射噪聲限值

遵循先進(jìn)性和適用性原則，在ISO 3095：2013 規(guī)定的測(cè)試條件下，考慮市域鐵路穿越城區(qū)，運(yùn)行輻射噪聲限值應(yīng)高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，因此T/CRS C0101—2017《市域鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》各速度等級(jí)輻射噪聲限值取表2中相應(yīng)的最小值（見(jiàn)表3）。

4 運(yùn)行輻射噪聲限值合理性驗(yàn)證

溫州S1 線時(shí)速140 km 市域動(dòng)車(chē)組和北京新機(jī)場(chǎng)線時(shí)速160 km 市域動(dòng)車(chē)組在中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司環(huán)行鐵道試驗(yàn)線的車(chē)外恒速運(yùn)行輻射噪聲測(cè)試情況見(jiàn)表4。

表3 車(chē)外運(yùn)行輻射噪聲限值 dB（A）

表4 車(chē)外恒速運(yùn)行輻射噪聲值 dB（A）

上述2款市域動(dòng)車(chē)組是基于城際動(dòng)車(chē)組技術(shù)平臺(tái)研發(fā)制造的，充分借鑒了動(dòng)車(chē)組的減振降噪措施和輕量化設(shè)計(jì)、懸掛系統(tǒng)設(shè)計(jì)策略等，同時(shí)兼顧基于A、B 型地鐵研制的市域A、市域B 型車(chē)，因此T/CRS C0101—2017《市域鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》所制定的車(chē)外運(yùn)行輻射噪聲限值既嚴(yán)格又適用。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，T/CRS C0101—2017《市域鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》所制定的市域動(dòng)車(chē)組車(chē)外運(yùn)行輻射噪聲限值符合或優(yōu)于國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，做到了先進(jìn)性和適用性的統(tǒng)一，為市域動(dòng)車(chē)組“走出去”提供了標(biāo)準(zhǔn)支撐。

市域鐵路噪聲整治提升是系統(tǒng)工程，涉及車(chē)輛、線路、周?chē)ㄖ榷喾矫嬉蛩?，?chē)輛設(shè)計(jì)要結(jié)合科技發(fā)展采用減振降噪新技術(shù)，線路、軌道等要做好隔聲減振工作，從降低噪聲源強(qiáng)、阻隔傳播途徑和受聲點(diǎn)防護(hù)等方面進(jìn)行工程治理或綜合防治。