轨道交通高架线声屏障降噪效果模拟研究

郑聪

（广州地铁设计研究院股份有限公司）

1 概述

声屏障是一种立于噪声源和受声点之间的声学障板[1]，从传播途径上来阻隔和削弱噪声影响。声屏障的降噪效果用插入损失来评价，插入损失是安装声屏障前后在某特定位置上的声压级之差。

轨道交通高架线噪声测量费时费力，获取的数据量少，且新建项目在声屏障安装前不具备测量条件，只能在安装后测量，因此难以计算出声屏障真实的插入损失，无法客观评价声屏障的效果。数值模拟具有可操作性强、可重复性高、表达直观、数据量大、分析方便等优点，本研究采用SoundPLAN 软件对声屏障及其附加降噪措施的效果进行模拟研究。

2 声屏障降噪效果

2.1 软件介绍

SoundPLAN 软件的建模、计算及评估基于ISO 标准和我国相关标准，包括《环境影响评价技术导则 声环境》（HJ2.4-2009）。SoundPLAN 将实际的生活环境转化成抽象的数学模型，预测结果直观可靠，是我国声环境影响评价常用的工具软件。

2.2 模拟工况

选取6 节编组车辆，最高运营速度80km/h，列车源强采用广州地铁四号线实测数据进行对比校正。

本次模拟研究不考虑建筑物的影响，仅研究不同声屏障形式下的噪声传播规律和降噪效果，不考虑行车对数影响，以列车通过时段等效连续A 声级作为评价标准。以道床面标高为基准，选取2m 矮弧形声屏障、2m 直立声屏障、3.5m 直立声屏障、4.5m 直立声屏障和全封闭声屏障5 种形式进行模拟分析。

2.3 模拟结果

本次模拟声屏障对称布置且不考虑周围建筑物影响，因此线路两侧声环境分布完全相同，仅截取一半作为对比。列车通过时段部分工况横截面声场分布如图1～图4 所示。

图1 无声屏障声场分布图

图2 2m 弧形声屏障声场分布图

图3 3.5m 直立声屏障声场分布图

图4 全封闭声屏障声场分布图

从图1 可以看出，未采取声屏障措施时，噪声呈扇形，由轨道向外传播并随传播距离的增加而不断衰减。图2～图4 中，噪声受声屏障的吸收和遮挡作用，在桥梁两侧形成了声影区，声影区内噪声受到削弱，且声屏障高度越高，声影区范围越大，对噪声的削减越明显；尤其是全封闭声屏障，噪声在桥梁上部区域形成了一个廊道，在较小范围内集中向上部区域传播，对两侧的影响很小。

对距离轨道中心线30m 的一栋30 层建筑物声环境进行评价，提取垂直方向各方案列车经过时段的声压级，如图5 所示。

图5 不同声屏障形式距线路30m 垂直方向声压级

从图5 可以看出，2m 直立声屏障对9 层及以下降噪效果明显，降噪量约5～8dB（A）；10～16 层降噪效果减弱，降噪量约0.5～4dB（A）；17 层以上无降噪效果。

2m 弧形声屏障对10 层以下降噪效果明显，降噪量约5～9dB（A）；11～16 层降噪效果减弱，降噪量约1～4dB（A）；17～23 层有微弱的降噪效果，降噪量约0.1～0.8dB（A）；23 层以上无降噪效果。

2m 矮弧形声屏障和直立式声屏障相比，虽然高度一样，但由于弧形声屏障更靠近声源，形成的声影区面积更大，因此整体效果较直立式好，降噪量最大可增加1.5dB（A）左右，且降噪范围更广。

3.5m 和4.5m 声屏障降噪效果较2m 高声屏障略好，10 层以下降噪量约5～12dB（A）；11～16 层降噪量约1～5dB（A）；17～25 层有微弱的降噪效果；25 层以上无降噪效果。随着直立式声屏障高度的增加，降噪量有所提升，4.5m 声屏障较3.5m 声屏障在13 层以下降噪量可增加0.5～1.5dB（A），在13 层以上可增加0.2dB（A）左右。

全封闭声屏障的降噪效果明显优于其他声屏障，在1～30 层高度均能起到降噪作用。其中1～23 层降噪效果明显，降噪量约5～16dB（A）；24 层以上降噪量也可达3 B（A）以上。

综上所述，声屏障措施对降低轨道交通高架线列车噪声效果明显，且随着声屏障有效高度的增加，效果越显著。对于单层或多层（9 层以下）住宅，3.5m 声屏障可获得良好的效果；对于高层（10 层以上）住宅，可适当增加声屏障高度或采用全封闭声屏障。

3 疏散平台下吸声板降噪效果

轨道交通高架线通常在双线桥线路中间设置疏散平台，利用疏散平台下的空间设置吸声板，可就近吸收轮轨噪声，起到一定降噪效果。该措施一般与直立式声屏障结合设置，在广州地铁14、21 号线得到应用。

在3.5m 直立声屏障基础上对比设置疏散平台下吸声板后的效果，距轨道中心线30m 列车经过时段的声压级如图6 所示。可以看出，设置疏散平台下吸声板后降噪效果有一定加强，1～16 层较明显，附加降噪量为0.5～2dB（A）；高楼层效果较小，20 层以上无效果。

图6 疏散平台下吸声板降噪效果

4 轨边吸声板降噪效果

轨边吸声板直接安装在轮轨两侧，就近吸收阻碍声源传播。轨边吸声板是最靠近声源的一种吸声方式，吸声体的利用效率最高，但由于靠近轮轨，需协调好与车辆和轨道的关系。目前轨边吸声板在香港马鞍山线有所应用。

在3.5m 直立声屏障基础上对比设置轨边吸声板后的效果，距离轨道中心线30m 列车经过时段的声压级如图7 所示。

图7 轨边吸声板降噪效果

可以看出设置轨边吸声板后降噪效果有所加强，但不同楼层差异较大。1～9 层附加降噪量较小，约0.5dB（A），这是因为直立式声屏障对低楼层已经起到了较好的降噪效果，轨边吸声板的作用不明显；10～24 层随着直立声屏障降噪效果下降，轨边吸声板效果凸显，达到1～3dB（A）；对于更高楼层，轨边吸声板声影区范围已无法覆盖，几乎起不到作用。

5 结束语

声屏障降噪效果随声屏障有效高度的增加而提升，整体上随楼层的增高而下降。声屏障高度受限时，可通过加大声屏障的弧度来增大声影区面积，提高降噪效果。封闭式声屏障降噪效果明显优于直立式，线路两侧有高层建筑时，应优先设置封闭式声屏障。

疏散平台下吸声板和轨边吸声板在直立式声屏障基础上可以起到附加降噪的作用，在实际工程中可根据降噪目标值与声屏障搭配使用，作为综合降噪措施的一部分。