宋楚洋

（中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，湖北武昌 430063）

1 二次輻射噪聲的影響及國內(nèi)現(xiàn)行標準

二次輻射噪聲是指軌道交通運營期間輪軌間的振動經(jīng)軌道結(jié)構(gòu)、地層及建筑結(jié)構(gòu)傳遞至建筑物內(nèi)引起建筑結(jié)構(gòu)振動而誘發(fā)的噪聲。城市軌道交通運營引發(fā)的建筑結(jié)構(gòu)二次輻射噪聲除了影響人們正常生活、工作和學習之外，還會對人體健康產(chǎn)生危害。我國現(xiàn)行標準對地鐵運營引起的室內(nèi)二次輻射噪聲頻率范圍的規(guī)定較為一致，《城市軌道交通引起建筑物振動與二次輻射噪聲限值及其測量方法標準》（JGJ/T 170—2009）及《環(huán)境影響評價技術(shù)導則 城市軌道交通》（HJ 453—2018）認為引起室內(nèi)二次輻射噪聲的頻率范圍為16～200Hz。

2 二次輻射噪聲評價標準及評價指標

2.1 二次輻射噪聲評價標準

《城市軌道交通引起建筑物振動與二次輻射噪聲限值及其測量方法標準》（JGJ/T 170—2009）依照軌道交通沿線建筑的不同區(qū)域分類，規(guī)定了相應(yīng)的最大A 聲級的限值，具體見表1?！堵暛h(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3096—2008）按照不同區(qū)域的使用功能和環(huán)境質(zhì)量要求，將聲環(huán)境功能區(qū)進行分類，具體如表2 所示，并根據(jù)不同聲功能區(qū)的功能特點規(guī)定了最大A 聲壓級的限。

表1 室內(nèi)二次輻射噪聲限制dB（A）

表2 聲環(huán)境功能區(qū)域分類

2.2 二次輻射噪聲評價指標

基于人耳的特殊性，在生活中人耳接收到聲音以后，主觀上對響度的感覺與聲音的強度并非正比關(guān)系，更接近指數(shù)關(guān)系。因此，為了方便研究，在聲學上普遍采用對數(shù)標度來衡量聲壓和聲強等聲學指標。

2.2.1 A 計權(quán)聲壓級

人耳感受到的聲音的“強度”不僅近似正比于聲音強度的對數(shù)，還與聲音的頻率有關(guān)。對于擁有相同聲強的兩種頻率的聲音，人耳感受到的“強度”是不同的，說明人耳對不同頻率聲音的靈敏度不同。聲音的頻率越高，人耳的靈敏度越高。為了權(quán)衡人耳的主觀感受帶來的差異，聲學上對不同頻段的聲音進行計權(quán)處理。在研究結(jié)構(gòu)二次輻射噪聲時，常用A 計權(quán)網(wǎng)絡(luò)曲線進行計權(quán)。A 計權(quán)聲壓級的定義為：

式（1）中：LPA為A 計權(quán)聲壓級,（dB）；LPi為1/3 倍頻程譜對應(yīng)頻段的聲壓級,(dB)；Δi為1/3 倍頻程譜中心頻率對應(yīng)的A 計權(quán)修正值,(dB)。

2.2.2 等效A 聲壓級

等效A 聲壓級用于評價城市軌道交通引起的建筑物室內(nèi)的二次輻射噪聲水平。其定義為：

式（2）中：LAeq為晝間或夜間的等效A 聲壓級,(dB)；n為測試期間通過的列車數(shù)量；LAE,i為第i 列列車通過時的二次輻射噪聲聲壓級,(dB)。

3 軌道交通引起建筑物二次輻射噪聲的實測案例（廈門地鐵3 號線）

3.1 廈門軌道交通現(xiàn)狀

截至2023 年6 月，廈門軌道共計開通運營3 條線路，包括廈門地鐵1 號線、廈門地鐵2 號線、廈門地鐵3 號線首通段，其中首條線路廈門地鐵1 號線于2017年12 月31 日開通初期運營。廈門地鐵3 號線（廈門火車站至蔡厝站段）于2021 年6 月25 日開通初期運營，是廈門城市中心向東放射的軌道交通骨干線，構(gòu)建了本島與翔安區(qū)的快速跨海連接通道，連接思明、湖里和翔安三個區(qū)，起于思明區(qū)廈門火車站，止于翔安區(qū)蔡厝，正線全長為26.5km，共設(shè)置21 座車站，設(shè)計速度為80km/h，車輛類型為6B。

3.2 此次測試點情況及測試方法

測試主要在廈門地鐵3 號線安兜站至坂尚站附近的居民住宅中進行，該住宅位于枋湖北二路右側(cè)，距離廈門地鐵3 號線最近距離約為37.5m，軌道采用DTVI2 型扣件，無減振措施。根據(jù)《廈門市聲環(huán)境功能區(qū)劃》該區(qū)域執(zhí)行2 類區(qū)標準。

該監(jiān)測點位于建發(fā)養(yǎng)云2 幢C 單元1 層住宅臥室內(nèi)（見圖1），房屋2 幢C 單元1 層住宅至道路邊界線距離為37.5m。根據(jù)監(jiān)測條件等統(tǒng)籌安排晝間與夜間間隔一周進行（晝間監(jiān)測在前）。

圖1 測試點布設(shè)圖

在測量前關(guān)閉好門窗，為了避免室內(nèi)一階駐波對測量信號的影響，測量位置一般選在離墻壁1.5m 處，聲傳感器離地板的高度控制在1.2～1.6m。在測量時室內(nèi)保持安靜，關(guān)閉電冰箱、風扇等產(chǎn)生噪聲的聲源，避免人為噪聲及其他噪聲對測量信號的干擾。采樣頻率選為512Hz，連續(xù)采樣1h，對于軌道交通引起的振動，應(yīng)至少測量5 次振動事件。

3.3 監(jiān)測結(jié)果分析

對建發(fā)養(yǎng)云開展入戶監(jiān)測，晝間與夜間間隔一周進行（晝間監(jiān)測在前）。在2 棟樓C 單元1 層住宅面向馬路臥室開展監(jiān)測工作，監(jiān)測點位于臥室中心,距離北側(cè)窗臺0.8m、南側(cè)墻體1.2m、西側(cè)墻體1.4m、東側(cè)墻體0.6m。此次監(jiān)測時長1h，約2～6min 通過一趟列車。將受外界干擾的數(shù)據(jù)剔除后，選擇10 組具有代表性的測試數(shù)據(jù)進行評價。

倍頻程分析：1/3 倍頻程速度級隨著頻率的增加先增大后減小，在63Hz 處出現(xiàn)峰值，且不同房間的1/3倍頻程速度級峰值與房間至振源水平距離具有顯著的關(guān)系，距離越小，峰值越大。聲壓級的1/3 倍頻程曲線也表現(xiàn)出和速度級相似的規(guī)律，即整體趨勢呈現(xiàn)出隨頻率的增加先增大后減小，在63Hz 處存在峰值。

通過對晝間監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果進行分析可知，監(jiān)測點位在不受地鐵影響的情況下，晝間二次結(jié)構(gòu)噪聲的背景值為23～25dB（A），數(shù)值較小，背景噪聲狀況良好；當列車經(jīng)過時，近軌產(chǎn)生的二次結(jié)構(gòu)噪聲為34.9～44.2dB（A），波動值較大；通過對監(jiān)測結(jié)果進行平均可知，監(jiān)測點位二次結(jié)構(gòu)噪聲為39.2dB（A）。具體如表3 所示。

表3 晝間測試結(jié)果一覽表

通過對夜間監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果進行分析可知，監(jiān)測點位在不受地鐵影響的情況下，夜間二次結(jié)構(gòu)噪聲的背景值為19～21dB（A），數(shù)值較小，背景噪聲狀況良好；當列車經(jīng)過時，近軌產(chǎn)生的二次結(jié)構(gòu)噪聲為27.6～36.8dB（A），波動值較大；通過對監(jiān)測結(jié)果進行平均可知，監(jiān)測點位二次結(jié)構(gòu)噪聲為30.1dB（A）。具體如表4 所示。

表4 夜間測試結(jié)果一覽表

根據(jù)《城市軌道交通引起建筑物振動與二次輻射噪聲限值及其測量方法標準》（JGJ/T 170—2009）中二次輻射噪聲限制相關(guān)內(nèi)容,此次監(jiān)測結(jié)果達標,但晝間和夜間部分數(shù)據(jù)波動較大。入戶監(jiān)測典型波形圖如圖2 所示。

圖2 入戶監(jiān)測典型波形圖

3.4 二次輻射噪聲的影響因素

3.4.1 監(jiān)測點位影響因素

辜小安和田春芝研究了二次輻射噪聲的影響因素，發(fā)現(xiàn)影響室內(nèi)二次輻射噪聲的因素有建筑物的力學性質(zhì)及室內(nèi)二次輻射噪聲的分布[1]；儲益萍進一步研究發(fā)現(xiàn)二次輻射噪聲和結(jié)構(gòu)振動具有一定的相關(guān)性，并且這種相關(guān)性與建筑結(jié)構(gòu)的形式、窗戶面積、房間開間的面積等因素有關(guān)[2]。

3.4.2 軌道交通工況影響因素

（1）車輛輪軌影響因素

結(jié)合晝間及夜間監(jiān)測結(jié)果，晝間2 次監(jiān)測數(shù)值超過限值標準，夜間1 次監(jiān)測數(shù)值較其余監(jiān)測數(shù)值增量超過6dB（A）。根據(jù)運營公司相關(guān)數(shù)據(jù)可知，晝間測試時間段通過該測試斷面的車輛共計23 趟，其中2 次監(jiān)測數(shù)值超過限值標準的分別為9 號與17 號列車；夜間測試時間段通過該測試斷面的車輛共計20 趟，其中1 次監(jiān)測數(shù)值較其余監(jiān)測數(shù)值增量超過6dB（A）的為36 號列車。根據(jù)運營公司車輛運營記錄，上述3 臺列車均為2021 年首批投入運營的車輛，上次維護時間為2022 年12 月，近期暫未進行旋輪及輪軌的維護保養(yǎng)。

（2）通過監(jiān)測點的速度影響因素

結(jié)合晝間及夜間監(jiān)測結(jié)果，晝間及夜間通過監(jiān)測點的速度與二次輻射噪聲監(jiān)測數(shù)值關(guān)系如表5、表6 所示。

表6 夜間測試結(jié)果與速度關(guān)系表

根據(jù)表5、表6 監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，通過該監(jiān)測點的平均速度為40km/h，晝間2 次數(shù)值超過限值標準，夜間1 次監(jiān)測數(shù)值較其余監(jiān)測數(shù)值增量超過6dB（A）對應(yīng)的速度高于平均速度，通過監(jiān)測點的速度對監(jiān)測數(shù)值有一定影響。

（3）軌道影響因素

經(jīng)研究表明，良好的輪軌條件可降低振動5～10dB。根據(jù)兩次監(jiān)測間隔的一周內(nèi)該區(qū)間段運營維護記錄可知，運營公司在一周間隔時間內(nèi)對該區(qū)間上行及下行軌道進行了打磨和涂油防護，以保證其良好的運營工況。通過對兩次監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比可知，鋼軌經(jīng)打磨和涂油防護后，二次輻射噪聲降低3～5dB（A）。

4 結(jié)論

通過對廈門地鐵3 號線臨近小區(qū)進行監(jiān)測分析得出以下結(jié)論：第一，二次輻射噪聲監(jiān)測數(shù)值受監(jiān)測點墻壁尺寸及建筑物力學性質(zhì)等因素影響；第二，地鐵引起的室內(nèi)二次輻射噪聲主要受地鐵車輛輪軌光滑程度、對應(yīng)區(qū)間軌道的打磨維護程度和通過監(jiān)測點的速度等因素影響；第三，通過打磨軌道、車輛輪軌定期維護保養(yǎng)、控制運營時速可有效降低敏感點由地鐵引起的室內(nèi)二次輻射噪聲。