城市轨道交通二次辐射噪声监测分析及减缓措施

宋楚洋

（中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武昌 430063）

1 二次辐射噪声的影响及国内现行标准

二次辐射噪声是指轨道交通运营期间轮轨间的振动经轨道结构、地层及建筑结构传递至建筑物内引起建筑结构振动而诱发的噪声。城市轨道交通运营引发的建筑结构二次辐射噪声除了影响人们正常生活、工作和学习之外，还会对人体健康产生危害。我国现行标准对地铁运营引起的室内二次辐射噪声频率范围的规定较为一致，《城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及其测量方法标准》（JGJ/T 170—2009）及《环境影响评价技术导则 城市轨道交通》（HJ 453—2018）认为引起室内二次辐射噪声的频率范围为16～200Hz。

2 二次辐射噪声评价标准及评价指标

2.1 二次辐射噪声评价标准

《城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及其测量方法标准》（JGJ/T 170—2009）依照轨道交通沿线建筑的不同区域分类，规定了相应的最大A 声级的限值，具体见表1。《声环境质量标准》（GB 3096—2008）按照不同区域的使用功能和环境质量要求，将声环境功能区进行分类，具体如表2 所示，并根据不同声功能区的功能特点规定了最大A 声压级的限。

表1 室内二次辐射噪声限制dB（A）

表2 声环境功能区域分类

2.2 二次辐射噪声评价指标

基于人耳的特殊性，在生活中人耳接收到声音以后，主观上对响度的感觉与声音的强度并非正比关系，更接近指数关系。因此，为了方便研究，在声学上普遍采用对数标度来衡量声压和声强等声学指标。

2.2.1 A 计权声压级

人耳感受到的声音的“强度”不仅近似正比于声音强度的对数，还与声音的频率有关。对于拥有相同声强的两种频率的声音，人耳感受到的“强度”是不同的，说明人耳对不同频率声音的灵敏度不同。声音的频率越高，人耳的灵敏度越高。为了权衡人耳的主观感受带来的差异，声学上对不同频段的声音进行计权处理。在研究结构二次辐射噪声时，常用A 计权网络曲线进行计权。A 计权声压级的定义为：

式（1）中：LPA为A 计权声压级,（dB）；LPi为1/3 倍频程谱对应频段的声压级,(dB)；Δi为1/3 倍频程谱中心频率对应的A 计权修正值,(dB)。

2.2.2 等效A 声压级

等效A 声压级用于评价城市轨道交通引起的建筑物室内的二次辐射噪声水平。其定义为：

式（2）中：LAeq为昼间或夜间的等效A 声压级,(dB)；n为测试期间通过的列车数量；LAE,i为第i 列列车通过时的二次辐射噪声声压级,(dB)。

3 轨道交通引起建筑物二次辐射噪声的实测案例（厦门地铁3 号线）

3.1 厦门轨道交通现状

截至2023 年6 月，厦门轨道共计开通运营3 条线路，包括厦门地铁1 号线、厦门地铁2 号线、厦门地铁3 号线首通段，其中首条线路厦门地铁1 号线于2017年12 月31 日开通初期运营。厦门地铁3 号线（厦门火车站至蔡厝站段）于2021 年6 月25 日开通初期运营，是厦门城市中心向东放射的轨道交通骨干线，构建了本岛与翔安区的快速跨海连接通道，连接思明、湖里和翔安三个区，起于思明区厦门火车站，止于翔安区蔡厝，正线全长为26.5km，共设置21 座车站，设计速度为80km/h，车辆类型为6B。

3.2 此次测试点情况及测试方法

测试主要在厦门地铁3 号线安兜站至坂尚站附近的居民住宅中进行，该住宅位于枋湖北二路右侧，距离厦门地铁3 号线最近距离约为37.5m，轨道采用DTVI2 型扣件，无减振措施。根据《厦门市声环境功能区划》该区域执行2 类区标准。

该监测点位于建发养云2 幢C 单元1 层住宅卧室内（见图1），房屋2 幢C 单元1 层住宅至道路边界线距离为37.5m。根据监测条件等统筹安排昼间与夜间间隔一周进行（昼间监测在前）。

图1 测试点布设图

在测量前关闭好门窗，为了避免室内一阶驻波对测量信号的影响，测量位置一般选在离墙壁1.5m 处，声传感器离地板的高度控制在1.2～1.6m。在测量时室内保持安静，关闭电冰箱、风扇等产生噪声的声源，避免人为噪声及其他噪声对测量信号的干扰。采样频率选为512Hz，连续采样1h，对于轨道交通引起的振动，应至少测量5 次振动事件。

3.3 监测结果分析

对建发养云开展入户监测，昼间与夜间间隔一周进行（昼间监测在前）。在2 栋楼C 单元1 层住宅面向马路卧室开展监测工作，监测点位于卧室中心,距离北侧窗台0.8m、南侧墙体1.2m、西侧墙体1.4m、东侧墙体0.6m。此次监测时长1h，约2～6min 通过一趟列车。将受外界干扰的数据剔除后，选择10 组具有代表性的测试数据进行评价。

倍频程分析：1/3 倍频程速度级随着频率的增加先增大后减小，在63Hz 处出现峰值，且不同房间的1/3倍频程速度级峰值与房间至振源水平距离具有显著的关系，距离越小，峰值越大。声压级的1/3 倍频程曲线也表现出和速度级相似的规律，即整体趋势呈现出随频率的增加先增大后减小，在63Hz 处存在峰值。

通过对昼间监测数据结果进行分析可知，监测点位在不受地铁影响的情况下，昼间二次结构噪声的背景值为23～25dB（A），数值较小，背景噪声状况良好；当列车经过时，近轨产生的二次结构噪声为34.9～44.2dB（A），波动值较大；通过对监测结果进行平均可知，监测点位二次结构噪声为39.2dB（A）。具体如表3 所示。

表3 昼间测试结果一览表

通过对夜间监测数据结果进行分析可知，监测点位在不受地铁影响的情况下，夜间二次结构噪声的背景值为19～21dB（A），数值较小，背景噪声状况良好；当列车经过时，近轨产生的二次结构噪声为27.6～36.8dB（A），波动值较大；通过对监测结果进行平均可知，监测点位二次结构噪声为30.1dB（A）。具体如表4 所示。

表4 夜间测试结果一览表

根据《城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及其测量方法标准》（JGJ/T 170—2009）中二次辐射噪声限制相关内容,此次监测结果达标,但昼间和夜间部分数据波动较大。入户监测典型波形图如图2 所示。

图2 入户监测典型波形图

3.4 二次辐射噪声的影响因素

3.4.1 监测点位影响因素

辜小安和田春芝研究了二次辐射噪声的影响因素，发现影响室内二次辐射噪声的因素有建筑物的力学性质及室内二次辐射噪声的分布[1]；储益萍进一步研究发现二次辐射噪声和结构振动具有一定的相关性，并且这种相关性与建筑结构的形式、窗户面积、房间开间的面积等因素有关[2]。

3.4.2 轨道交通工况影响因素

（1）车辆轮轨影响因素

结合昼间及夜间监测结果，昼间2 次监测数值超过限值标准，夜间1 次监测数值较其余监测数值增量超过6dB（A）。根据运营公司相关数据可知，昼间测试时间段通过该测试断面的车辆共计23 趟，其中2 次监测数值超过限值标准的分别为9 号与17 号列车；夜间测试时间段通过该测试断面的车辆共计20 趟，其中1 次监测数值较其余监测数值增量超过6dB（A）的为36 号列车。根据运营公司车辆运营记录，上述3 台列车均为2021 年首批投入运营的车辆，上次维护时间为2022 年12 月，近期暂未进行旋轮及轮轨的维护保养。

（2）通过监测点的速度影响因素

结合昼间及夜间监测结果，昼间及夜间通过监测点的速度与二次辐射噪声监测数值关系如表5、表6 所示。

表6 夜间测试结果与速度关系表

根据表5、表6 监测数据可知，通过该监测点的平均速度为40km/h，昼间2 次数值超过限值标准，夜间1 次监测数值较其余监测数值增量超过6dB（A）对应的速度高于平均速度，通过监测点的速度对监测数值有一定影响。

（3）轨道影响因素

经研究表明，良好的轮轨条件可降低振动5～10dB。根据两次监测间隔的一周内该区间段运营维护记录可知，运营公司在一周间隔时间内对该区间上行及下行轨道进行了打磨和涂油防护，以保证其良好的运营工况。通过对两次监测数据进行对比可知，钢轨经打磨和涂油防护后，二次辐射噪声降低3～5dB（A）。

4 结论

通过对厦门地铁3 号线临近小区进行监测分析得出以下结论：第一，二次辐射噪声监测数值受监测点墙壁尺寸及建筑物力学性质等因素影响；第二，地铁引起的室内二次辐射噪声主要受地铁车辆轮轨光滑程度、对应区间轨道的打磨维护程度和通过监测点的速度等因素影响；第三，通过打磨轨道、车辆轮轨定期维护保养、控制运营时速可有效降低敏感点由地铁引起的室内二次辐射噪声。