雅万高铁声屏障技术应用分析

刘 鹏

（中国铁路设计集团有限公司 机械动力与环境工程设计研究院，天津300308）

印尼雅加达至万隆高速铁路(以下简称“雅万高铁”)是中国时速350 km高速铁路从技术标准、勘察设计、工程施工、装备制造，到物资供应、运营管理和人才培训等全方位“走出去”的第一个项目。该项目一期工程Halim—Tegal Luar段正线长142.3 km，其中桥梁87.29 km，占比61.34%；隧道17.01 km，占比11.95%；路基38 km，占比26.71%；全线共设置车站4座；设计速度350 km/h的区段79.6 km，其余为300 km/h及以下。雅万高铁的声屏障设计应符合印度尼西亚生态环境部颁布的标准，需要分析其与中国噪声标准的差异，进而分析中国高速铁路声屏障通用图在雅万高铁的适用性及声屏障高度的选取。

1 噪声标准分析

1.1 中国铁路噪声标准

中国噪声标准包括声环境质量标准和铁路噪声排放标准。其中，《声环境质量标准》(GB 3096—2008)[1]由原环境保护部发布；噪声排放标准《铁路边界噪声限值及其测量方法》(GB 12525—90)[2]由原国家环境保护局批准，2008年原环境保护部发布了该标准修改方案。上述两项标准属于国家强制执行标准。

（1）《声环境质量标准》(GB 3096—2008)规定，2011年1月1日起环境影响评价文件通过审批的新建铁路干线(含新开廊道的增建铁路)建设项目两侧区域执行4b类声环境功能区环境噪声限值，即昼间等效声级Leq限值为70 dB(A)、夜间等效声级Leq限值为60 dB(A)。除要求铁路线路两侧一定距离(如相邻区域为2类，范围为距铁路外轨中心线65 m)之内执行4b类声环境功能区标准限值外，同时还要执行不同声环境功能区质量标准限值(如2类区、距铁路外轨中心线65 m及以外，执行昼间60 dB(A)、夜间50 dB(A))。

（2）《铁路边界噪声限值及其测量方法》(GB 12525—90)是中国现行有效的铁路噪声排放标准。2008年8月1日，原环境保护部颁布了《铁路边界噪声限值及其测量方法》(GB 12525—90)修改方案[3]，其中新建铁路(含新开廊道的增建铁路)边界噪声执行昼间70 dB(A)，夜间60 dB(A)。

1.2 印尼铁路噪声标准

在印尼雅万高铁可行性研究阶段，对印尼在噪声方面的标准、规范进行了调研收集，发布于1996年的第48号“关于生活环境噪声标准的生态环境部部长决议书”为该国唯一与噪声相关的强制性文件，详细数据如表1所示。由表1可知，印尼没有专门针对铁路的噪声标准，其环境质量标准为居民区昼间、夜间均为55 dB(A)，24小时全天采用58 dB(A)的限值。测试时间是24 h(早晚)随机，即白天的16小时测量时间范围为6:00—22:00，晚上的8小时测量时间范围为22:00至次日6:00，每一个时间段的选取一定要有代表性，白天或晚上至少测量3个时间段。

表1 1996年第48号“关于生活环境噪声标准的生态环境部部长决议书”

1.3 铁路声环境噪声标准对比分析

印尼没有铁路噪声排放标准，只有声环境质量标准，1996年第48号“关于生活环境噪声标准的生态环境部部长决议书”是雅万高铁在施工期及运营期必须执行的唯一噪声标准，居民区昼间、夜间均执行55 dB(A)标准要求。中国声环境功能区则根据声源状况分为0类区、1类区、2类区、3类区、4a/4b类区，并且昼间、夜间噪声标准不同，如居民区最常用的2类区执行昼间60 dB(A)、夜间50 dB(A)的标准要求。中国铁路环境噪声限值在执行《铁路边界噪声限值及其测量方法》(GB 12525—90)的同时，按照生态环境部门要求执行《声环境质量标准》(GB 3096—2008)中的0、1、2、3类相应功能区标准，即与铁路距离不同，执行标准不同。从居民区昼间、夜间噪声限值看，印尼昼间噪声限值严于中国，夜间较宽松。

2 声屏障技术应用分析

声屏障是铁路沿线降噪的有效措施之一，必须满足产品技术标准及相关规范的要求。中印两国的气候不同，环境质量标准不同，有必要对声屏障技术的适用性进行分析。因雅万高铁桥梁占比较大(61.34%)，在此以桥梁声屏障为代表进行分析。

2.1 声屏障设置高度分析

采用声学有限元-无限元耦合仿真方法进行预测。在图1所示的2D(x-y平面)声学有限元-无限元模型中，区域Ω0为声学有限元区域，Ω1为声学无限元区域，S0为结构声学边界，S1为有限元与无限元域耦合边界。

图1 有限元-无限元声学仿真模型

模型输入的等效声源通过某客运专线联调联试期间噪声源辨识测试结果计算分析得到，预测雅万高铁桥梁区段、24 h全天、5个速度等级条件下无声屏障和2种常规高度声屏障的等效声级，详细数据如表2所示。

由表2可知，桥梁区段安装2.3 m高声屏障时噪声达标的速度级为200 km/h；安装3.3 m高声屏障时噪声达标的速度级为300 km/h。在250 km/h和300 km/h的高速段安装3.3 m高声屏障较2.3 m高声屏障有更好的降噪效果。考虑印尼噪声标准要求，建议雅万高铁桥梁声屏障设计采用3.3 m高声屏障。

2.2 声屏障结构检算

（1）根据印尼当地的风速资料，沿线万隆山区极端风速为47 m/s，据此分别对350 km/h、桥梁宽度12.6 m的3.3 m高插板式金属声屏障和非金属声屏障进行了结构检算，金属声屏障满足相关规范的要求，非金属声屏障不满足相关规范的要求。因此，桥梁插板式声屏障采用3.3 m高金属声屏障。

（2）金属声屏障为铝合金材质，根据《铁路声屏障声学构件》(TB/T 3122—2019)[4]，声屏障声学构件中的金属材料耐盐雾性应符合《建筑幕墙用铝塑复合板》(GB/T 17748—2016)[5]中的规定，耐盐雾性等级小于或等于1级，满足耐盐雾性要求的铝合金板材可适用于印尼的当地气候。

3 结论

（1）印尼雅万高铁噪声标准执行1996年第48号“关于生活环境噪声标准的生态环境部部长决议书”，房屋和居住区昼间、夜间噪声限值均为55 dB(A)，昼间噪声限值严于中国标准。

（2）通过对声屏障高度及结构的分析，建议在桥梁声屏障设计中采用轨顶以上3.3 m高插板式金属声屏障。

表2 桥梁区段不同高度声屏障条件下全天等效声级 dB(A)