北京市轨道交通房山线苏庄大街站前隔声屏障形式的选用

刘海成,龚凤海,欧 炎,滕会丽

(北京绿创声学工程设计研究院,北京 100080)

根据环评批复,北京市轨道交通房山线工程苏庄大街站前声屏障的设置里程为苏庄大街站出入段线100～X(S)K0+330,全长430 m,该站以西为车辆段,本段里程在一期工程的主要使用功能为车辆进、出段线,车辆进出站频繁。该段主要敏感点有：轨道北侧西兰岛小区和南侧的房山区老年医院、佳世苑小区(图1)。主要降噪措施为在轨道两侧设置隔声屏障,隔声屏障的形式为直立式或全封闭式,具体类型需根据相关国家标准并经声学计算确定,声学计算主要分为理论计算或采用专业噪声分析软件模拟,是达到环评要求的必要手段。

图1 苏庄大街站出入段线声屏障设置位置(单位：m)

1 声源特点

地铁列车运行时主要噪声源为车辆设备噪声和列车运行产生的噪声。

车辆设备噪声包括牵引电机噪声、齿轮箱噪声、空压机噪声、空调制冷设备噪声、电气噪声等,其中以牵引电机噪声、齿轮箱噪声和空调制冷设备噪声为主。通常情况下,车辆设备噪声较轮轨噪声小,属于隐性声源；只有在采用轮轨噪声抑制措施后,车辆设备噪声才有可能成为轨道交通的主要噪声源之一。

列车运行产生的噪声是一种非稳态综合噪声,主要有：列车高速运行拖拽和推动空气而产生的气流噪声；列车运行时因车轮不可避免的偏心、路轨不平等原因引起整个系统包括车厢的振动,振动引起碰撞而产生的噪声；列车运行中“蛇形”,曲线外侧轮转动和滑行,加速、减速和直线段匀速运行时车轮的转动和滑行,都会与路轨摩擦而引起的噪声。

列车停站,列车运行的各种噪声停止,此时主要的噪声是列车空调系统的噪声。

根据相关列车运行噪声频谱监测数据(速度48.54 km/h),所采用的列车运行(速度48.54 km/h)噪声频谱特性如表1和图2所示,其声压级高达100 dB(A)。

表1 列车运行噪声频谱特性

从图2中分析：列车在中速运行时,列车运行噪声具有声压级高、频带宽、影响范围广等的特点,峰值出现在500 Hz左右,此频带传播能力比较强,对隔声降噪措施要求比较高。

图2 地铁列车运行噪声频谱

2 噪声标准

本项目执行国家标准《声环境质量标准》(GB3096—2008)，其环境噪声限值如表2所示。

表2 环境噪声限值 dB(A)

4类声环境功能区：指交通干线两侧一定距离之内,需要防止交通噪声对周围环境产生严重影响的区域,包括4a类和4b类2种类型。4a类为高速公路、一级公路、二级公路、城市快速路、城市主干路、城市次干路、城市轨道交通(地面段)、内河航道两侧区域。

轨道南侧房山区老年医院和北侧西兰岛小区室外应执行4a类标准,即昼间≤70dB(A),夜间≤55 dB(A)。

3 声学计算过程

3.1 采用直立式声屏障计算过程

敏感点房山区老年医院及苏兰岛小区对应声学计算图示如图3所示。

图3 敏感点声学计算图示(单位：mm)

按无限长线声源,无限长隔声屏障计算,各敏感点降噪效果见表3。

表3 不同高度隔声屏障降噪量理论计算值 dB(A)

按无限长线声源,有限长隔声屏障进行修正,隔声屏障的降噪效果如表4所示。

小结：根据以上计算结果,当隔声屏障达到一定高度(一般屏障高度常采用5～8 m)以后,已经能大幅降低噪声值,而再超过这一高度值,降噪效果提高不是很明显。建议采用隔声屏障高度为4.4 m(对西兰岛小区比3.4 m高屏障增加约1 dB降噪量,而对于5.4 m高屏障而言,降噪量增加不明显)或3.4 m(现有直立式屏障高度),两者都具有明显的降噪效果。屏障安装完毕后各敏感点噪声值预期如表5、表6所示。

表4 不同高度隔声屏障降噪效果 dB(A)

表5 隔声屏障(高3.4 m)建完后各敏感点噪声值 dB(A)

表6 隔声屏障(高4.4 m)建完后各敏感点噪声值 dB(A)

考虑到背景噪声的影响,房山区老年医院和西兰岛小区顶层室外昼间声环境质量接近或基本达标,但距离夜间达标还有一定距离，因此,需对此段设立全封闭式隔声屏障。

3.2 采用专业噪声分析软件预测结果

3.2.1 直立式声屏障预测结果

安装隔声屏障后敏感点噪声预测结果如图4所示。

图4 安装直立式隔声屏障后噪声预测结果

3.2.2 全封闭式声屏障预测结果

安装隔声屏障后敏感点噪声预测结果如图5所示。

图5 安装全封闭式隔声屏障后噪声预测结果

4 计算结果分析

(1)直立式声屏障

采用直立式声屏障无法满足夜间繁盛点噪声达标要求,采用一定高度的声屏障后,可基本满足昼间达标要求。

(2)全封闭式声屏障

采用全封闭式声屏障基本满足夜间噪声达标要求,敏感点基本处于屏障的中心对应区域。决定声学效果的因素主要取决于屏障本身的综合隔声量(要求≥25dB(A))、固体声传递和桥梁结构噪声(列车通过高架桥时,因车轮和轨道表面不规则产生振动,并向桥梁各构件部位传递振动能,激发梁部、墩台等振动,形成二次辐射噪声)。

5 结语

通过计算和模拟,确定了本段声屏障采用的类型。作为噪声污染解决方案的必要手段,理论计算及专业噪声分析软件的模拟与环评工作相结合,将是一条合理高效解决噪声污染问题的新方法。

参考文献：

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