城市轨道交通车站站台噪音的评价与分析

陈云莎 夏丽莎 黄瑞 许二芳 夏进江

摘 要：城市轨道交通带来快捷、方便、绿色出行的同时，其噪声问题也为出行带来了隐患，能否正确、科学地评价我国现存车站噪声并将噪声控制在允许范围内已成为关键。本篇论文以上海某地铁线路为例，在大量采集噪声数据的基础之上结合车站环境与车站形式等因素对轨道交通噪声评价标准、评价结果进行探讨，并提出噪声防治措施。

关键词：轨道交通；噪声；评价

近年来，我国城市轨道交通正构织一张覆盖面广的快速交通出行网，截至2013年末全国有16个城市建成轨道交通线路长度2213公里，35个城市在建轨道交通线路长度2760公里。城市轨道交通作为城市的大动脉，在带动城市经济发展，实现快捷、方便、绿色出行等方面的贡献不容小觑，但随之而来的噪声等污染问题成为了新焦点，尤其是站台噪声和车厢噪声带来的隐患。发表在纽约医学院出版的《城市卫生杂志》上的一项对纽约公交系统噪声级的调查显示公众对地铁噪声级的接触可能会超出世卫组织（WHO）和美国环境保护署（EPA）制定的标准。只要接触纽约公交系统现存的噪音30分钟，便可能导致噪声性听损。因此，解决城市轨道交通所带来的噪声问题亟不可待。

1 国内外噪声评价标准

1.1 国外噪声评价标准

目前，国际上还没有一套标准的城市轨道交通噪声的评价方法和指标，各国都独自制定各有特色的标准。由于发展城市轨道交通较早，日本、欧洲发达国家和美国在噪声预测方面研究较为全面。德国的Schall03，英国的CoRTN，日本的以1980年日本铁道综合技术研究所石井子安的预测而延伸开来的预测方法，美国于2005年发布的《联邦公共交通工程噪声、振动环境影响评价标准》。如表1所示，各国的研究方法实则类似，其数学模型大同小异，仅仅差异于参数、影响因素等。

表1 部分国家轨道交通噪声评价标准/dB（A）

1.2 国内噪声评价标准

我国在这方面所制定出的标准有《城市区域环境噪声标准》（GB 3096-82）、《铁路边界噪声限值及其测量方法》（GB 12525-90）和《城市轨道交通车辆噪声限值和测量方法》（GB 14892-2006）等，见表2和表3。

就城市轨道交通车站站台噪声，我国颁布了《城市轨道交通车站站台声学要求和测量方法》（GB 14227-2006），其对地铁和轻轨车站列车进、出站时站台上噪声等效声级Leq规定了最大容许限值。

表2 城市区域环境噪声标准表/dB（A）

2 城市轨道交通噪声评价

2.1 A声级LpA

人耳对声音强弱的感觉，不仅同声压有关，而且同频率有关。根据等响曲线的特点，把高、中、低不同响度的声音，分别给以不同的频率计权A、B和C，建立测得的分贝值与人耳主观响度感觉的关系。

长期经验中，A声级能较好地反映人对噪声的主观感觉，因而在噪声测量中，A 声级被用作噪声评价的主要指标。

2.2 等效声级

在规定的时间内，某一连续稳态声的A计权声压，具有与时变噪声相同的均方A计权声压，则这一连续稳态声级就是此时变噪声的等效声级。其公式为：

式中：LAeq·T-等效声级，单位为分贝（dB）；t2-t1-规定的时间间隔，单位为秒（s）；pA（t）-噪声瞬时A计权声级，单位为帕（Pa）；po-基准声压（？滋Pa）

当A计权声压用A声级LpA表示时，计算公式为：

在实际测量中往往不是连续取样，而是离散取样，如果在整个测量时段内有n个A声级值，则将上式中的积分改为求和：

式中：LpAi-第i个A声级测量值，相应时间间隔为Ti。

2.3 背景噪声修正系数

测量时站台的背景噪声应低于被测噪声10dB以上，否则应按表4进行修正。差值小于5dB时应重新测量。

表4 背景噪声修正值

3 数据测量、评价结果及分析

以上海某地铁线路为例，对各站台噪声进行离散取样并根据评价中所提到的公式和修正值处理数据（见表5）。

以周边环境来划分站台，可分为下列6种情况：（1）大客流、与大铁路接轨站，噪声分贝值在70-80分贝范围；（2）住宅小区站，噪声分贝在60-70分贝范围；（3）三、四号线共线段站，噪声分贝在70分贝左右；（4）受四轮交通、大铁路影响明显的车站，噪声分贝在70分贝以上；（5）周边施工影响的车站，噪声分贝因个别情况而定。（6）地下车站，噪声分贝在72分贝左右。

随着地铁时代如约而至，车站站台的噪声更会影响到周围环境。以区域中心商圈为主的大中城市，将新增更多地铁商业模式。虽在地铁线路规划时已尽量减少车站周围的敏感点，但日新月异的地铁商业模式等情况仍会导致出现变故。因此，站台噪声不应只考虑站台内部噪声，同时也应关注对周围环境的影响。

表5中确立了降噪目标值，主要从以下3个方面考虑。

（1）周边环境因素

罗锟的《城市轨道交通噪声预测方法》中提到敏感点为18层建筑，位于7+500处，距离高架桥外侧轨道中心线10m。高架桥轨面高度为19.2m。假设一层高3.3m，那么敏感点应该位于高于轨面36.9m，距离外侧轨道中心线10m处。考虑到声源与敏感点关系并参考表1-2中城市区域内的噪声标准，公式如下：

式中：L'Aeq-敏感点的等效声级，单位为分贝（dB）；LAeq-车站站台的等效声级，单位为分贝（dB）；V-每小时列车通过量

简化后得到：

此外，根据噪声级别的不同，对人的影响也不同。30-40dB属于比较安静的正常环境；50-70dB会影响睡眠、休息和正常生理功能；70～90dB干扰谈话，造成心烦意乱，精神不集中，影响工作效率，甚至导致事故发生；90dB及以上严重影响听力和导致其他疾病的发生。

（2）昼夜因素

参考表2中数值，夜间标准噪声的限值要比昼间标准的限值低10dB。夜间的要求高于昼间，降噪目标值以夜间为主。

（3）车站形式因素

参考表3中数值，地下车站比地上车站高8dB。

4 车站站台噪声防治措施

4.1 制动噪声

制动尖叫是制动刹车最主要的噪声，制动尖叫由刹车片和制动盘摩擦引起，在一个或多个共振频率下发生，主要来源于制动盘。

目前，铁路机车车辆普遍采用的制动方式为闸瓦制动。闸瓦是一种瓦状制动块，在制动时能够抱紧车轮踏面，并通过摩擦使车轮停止转动。在闸瓦制动过程中车轮踏面会产生大量的摩擦热能，这些热能消散的快慢往往用以评价制动效果的好坏。由于列车行驶速度较高，摩擦接触面积的大车轮温度会在短时间内急剧升高，导致铸铁闸瓦熔化，长此以往踏面出现波浪形磨耗，由此加剧了轮轨噪声。纵然使用相对更为先进的合成闸瓦也无法解决此类问题。于是，盘形制动应运而生。它是在车轴上或在车轮辐板侧面装设制动盘，用制动钳将合成材料制成的两个闸片紧压在制动盘侧面。同样是通过摩擦产生制动力把列车动能转变成热能来使列车停止运行，却能够将热量快速耗散。这种制动形式的闸片不与车轮直接接触，减轻了车轮的负荷，延长车轮使用寿命。且制动平稳，几乎没有制动噪声。除此之外，还可按制动要求选择最佳“摩擦副”调节散热性能。虽然盘形制动也有消耗牵引功率等不足，但相比铸铁闸瓦制动可降低轮轨噪声达8dB（A），采用在制动组件上添加减振装置这种措施后可降低噪声达20dB（A）。而这一值可以完全满足表5中的理论降噪值。

4.2 吸声处理

控制车站噪声的另一个重要处理方法是吸声。吸声处理主要是装设一定量的吸声材料。吸声材料装设于站内各厅室内部，能有效可以缩短厅室的混响时间。其主要原理是通过减少厅室内人群噪声和车辆制动、启动噪声在墙壁上的反射能量，减少室内噪声。其对减少工作人员和乘客对噪声的烦恼度，营造更加舒适的车站环境方面有着显著作用；吸声材料也可装设于站台、雨棚等处，能有效减弱列车进、出站噪声的反射强度，改善站台内部噪声和对周围环境的影响。

参考文献

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*通讯作者：陈云莎。