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        軌道交通高架線聲屏障降噪效果模擬研究

        2021-12-05 06:11:42鄭聰
        廣東建材 2021年11期
        關(guān)鍵詞:效果

        鄭聰

        (廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司)

        1 概述

        聲屏障是一種立于噪聲源和受聲點(diǎn)之間的聲學(xué)障板[1],從傳播途徑上來阻隔和削弱噪聲影響。聲屏障的降噪效果用插入損失來評價(jià),插入損失是安裝聲屏障前后在某特定位置上的聲壓級之差。

        軌道交通高架線噪聲測量費(fèi)時(shí)費(fèi)力,獲取的數(shù)據(jù)量少,且新建項(xiàng)目在聲屏障安裝前不具備測量條件,只能在安裝后測量,因此難以計(jì)算出聲屏障真實(shí)的插入損失,無法客觀評價(jià)聲屏障的效果。數(shù)值模擬具有可操作性強(qiáng)、可重復(fù)性高、表達(dá)直觀、數(shù)據(jù)量大、分析方便等優(yōu)點(diǎn),本研究采用SoundPLAN 軟件對聲屏障及其附加降噪措施的效果進(jìn)行模擬研究。

        2 聲屏障降噪效果

        2.1 軟件介紹

        SoundPLAN 軟件的建模、計(jì)算及評估基于ISO 標(biāo)準(zhǔn)和我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),包括《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 聲環(huán)境》(HJ2.4-2009)。SoundPLAN 將實(shí)際的生活環(huán)境轉(zhuǎn)化成抽象的數(shù)學(xué)模型,預(yù)測結(jié)果直觀可靠,是我國聲環(huán)境影響評價(jià)常用的工具軟件。

        2.2 模擬工況

        選取6 節(jié)編組車輛,最高運(yùn)營速度80km/h,列車源強(qiáng)采用廣州地鐵四號(hào)線實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比校正。

        本次模擬研究不考慮建筑物的影響,僅研究不同聲屏障形式下的噪聲傳播規(guī)律和降噪效果,不考慮行車對數(shù)影響,以列車通過時(shí)段等效連續(xù)A 聲級作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。以道床面標(biāo)高為基準(zhǔn),選取2m 矮弧形聲屏障、2m 直立聲屏障、3.5m 直立聲屏障、4.5m 直立聲屏障和全封閉聲屏障5 種形式進(jìn)行模擬分析。

        2.3 模擬結(jié)果

        本次模擬聲屏障對稱布置且不考慮周圍建筑物影響,因此線路兩側(cè)聲環(huán)境分布完全相同,僅截取一半作為對比。列車通過時(shí)段部分工況橫截面聲場分布如圖1~圖4 所示。

        圖1 無聲屏障聲場分布圖

        圖2 2m 弧形聲屏障聲場分布圖

        圖3 3.5m 直立聲屏障聲場分布圖

        圖4 全封閉聲屏障聲場分布圖

        從圖1 可以看出,未采取聲屏障措施時(shí),噪聲呈扇形,由軌道向外傳播并隨傳播距離的增加而不斷衰減。圖2~圖4 中,噪聲受聲屏障的吸收和遮擋作用,在橋梁兩側(cè)形成了聲影區(qū),聲影區(qū)內(nèi)噪聲受到削弱,且聲屏障高度越高,聲影區(qū)范圍越大,對噪聲的削減越明顯;尤其是全封閉聲屏障,噪聲在橋梁上部區(qū)域形成了一個(gè)廊道,在較小范圍內(nèi)集中向上部區(qū)域傳播,對兩側(cè)的影響很小。

        對距離軌道中心線30m 的一棟30 層建筑物聲環(huán)境進(jìn)行評價(jià),提取垂直方向各方案列車經(jīng)過時(shí)段的聲壓級,如圖5 所示。

        圖5 不同聲屏障形式距線路30m 垂直方向聲壓級

        從圖5 可以看出,2m 直立聲屏障對9 層及以下降噪效果明顯,降噪量約5~8dB(A);10~16 層降噪效果減弱,降噪量約0.5~4dB(A);17 層以上無降噪效果。

        2m 弧形聲屏障對10 層以下降噪效果明顯,降噪量約5~9dB(A);11~16 層降噪效果減弱,降噪量約1~4dB(A);17~23 層有微弱的降噪效果,降噪量約0.1~0.8dB(A);23 層以上無降噪效果。

        2m 矮弧形聲屏障和直立式聲屏障相比,雖然高度一樣,但由于弧形聲屏障更靠近聲源,形成的聲影區(qū)面積更大,因此整體效果較直立式好,降噪量最大可增加1.5dB(A)左右,且降噪范圍更廣。

        3.5m 和4.5m 聲屏障降噪效果較2m 高聲屏障略好,10 層以下降噪量約5~12dB(A);11~16 層降噪量約1~5dB(A);17~25 層有微弱的降噪效果;25 層以上無降噪效果。隨著直立式聲屏障高度的增加,降噪量有所提升,4.5m 聲屏障較3.5m 聲屏障在13 層以下降噪量可增加0.5~1.5dB(A),在13 層以上可增加0.2dB(A)左右。

        全封閉聲屏障的降噪效果明顯優(yōu)于其他聲屏障,在1~30 層高度均能起到降噪作用。其中1~23 層降噪效果明顯,降噪量約5~16dB(A);24 層以上降噪量也可達(dá)3 B(A)以上。

        綜上所述,聲屏障措施對降低軌道交通高架線列車噪聲效果明顯,且隨著聲屏障有效高度的增加,效果越顯著。對于單層或多層(9 層以下)住宅,3.5m 聲屏障可獲得良好的效果;對于高層(10 層以上)住宅,可適當(dāng)增加聲屏障高度或采用全封閉聲屏障。

        3 疏散平臺(tái)下吸聲板降噪效果

        軌道交通高架線通常在雙線橋線路中間設(shè)置疏散平臺(tái),利用疏散平臺(tái)下的空間設(shè)置吸聲板,可就近吸收輪軌噪聲,起到一定降噪效果。該措施一般與直立式聲屏障結(jié)合設(shè)置,在廣州地鐵14、21 號(hào)線得到應(yīng)用。

        在3.5m 直立聲屏障基礎(chǔ)上對比設(shè)置疏散平臺(tái)下吸聲板后的效果,距軌道中心線30m 列車經(jīng)過時(shí)段的聲壓級如圖6 所示。可以看出,設(shè)置疏散平臺(tái)下吸聲板后降噪效果有一定加強(qiáng),1~16 層較明顯,附加降噪量為0.5~2dB(A);高樓層效果較小,20 層以上無效果。

        圖6 疏散平臺(tái)下吸聲板降噪效果

        4 軌邊吸聲板降噪效果

        軌邊吸聲板直接安裝在輪軌兩側(cè),就近吸收阻礙聲源傳播。軌邊吸聲板是最靠近聲源的一種吸聲方式,吸聲體的利用效率最高,但由于靠近輪軌,需協(xié)調(diào)好與車輛和軌道的關(guān)系。目前軌邊吸聲板在香港馬鞍山線有所應(yīng)用。

        在3.5m 直立聲屏障基礎(chǔ)上對比設(shè)置軌邊吸聲板后的效果,距離軌道中心線30m 列車經(jīng)過時(shí)段的聲壓級如圖7 所示。

        圖7 軌邊吸聲板降噪效果

        可以看出設(shè)置軌邊吸聲板后降噪效果有所加強(qiáng),但不同樓層差異較大。1~9 層附加降噪量較小,約0.5dB(A),這是因?yàn)橹绷⑹铰暺琳蠈Φ蜆菍右呀?jīng)起到了較好的降噪效果,軌邊吸聲板的作用不明顯;10~24 層隨著直立聲屏障降噪效果下降,軌邊吸聲板效果凸顯,達(dá)到1~3dB(A);對于更高樓層,軌邊吸聲板聲影區(qū)范圍已無法覆蓋,幾乎起不到作用。

        5 結(jié)束語

        聲屏障降噪效果隨聲屏障有效高度的增加而提升,整體上隨樓層的增高而下降。聲屏障高度受限時(shí),可通過加大聲屏障的弧度來增大聲影區(qū)面積,提高降噪效果。封閉式聲屏障降噪效果明顯優(yōu)于直立式,線路兩側(cè)有高層建筑時(shí),應(yīng)優(yōu)先設(shè)置封閉式聲屏障。

        疏散平臺(tái)下吸聲板和軌邊吸聲板在直立式聲屏障基礎(chǔ)上可以起到附加降噪的作用,在實(shí)際工程中可根據(jù)降噪目標(biāo)值與聲屏障搭配使用,作為綜合降噪措施的一部分。

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