劉全民，徐培培，宋立忠，秦佳良，左志遠(yuǎn)

(華東交通大學(xué) 鐵路環(huán)境振動(dòng)與噪聲教育部工程研究中心, 南昌 330013)

截止2020年7月底，我國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)到14.14 萬(wàn)公里，其中高鐵營(yíng)業(yè)里程突破3.6 萬(wàn)公里。同時(shí)，我國(guó)內(nèi)地城市軌道交通運(yùn)營(yíng)線路已超過(guò)7 000 km。除此之外，我國(guó)市域鐵路也正處于迅速發(fā)展中。伴隨我國(guó)軌道交通里程的增長(zhǎng)和線路密度的增大，對(duì)于穿越郊區(qū)、城鎮(zhèn)的線路，軌道交通產(chǎn)生的噪聲問(wèn)題愈發(fā)突出。列車在路基和高架線路上運(yùn)行，輻射到車外的環(huán)境噪聲以及地下線路誘發(fā)臨近建筑物輻射的二次噪聲所引起的沿線居民的投訴也越來(lái)越多。不僅如此，高速運(yùn)行和曲線行駛的列車車內(nèi)噪聲過(guò)大，對(duì)車內(nèi)乘客的舒適性產(chǎn)生嚴(yán)重不利影響。在鐵路編組站、貨場(chǎng)等場(chǎng)站，列車產(chǎn)生的噪聲也較大。軌道交通在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和節(jié)能減排方面發(fā)揮了重要作用，但軌道交通產(chǎn)生的噪聲問(wèn)題已成為阻礙其發(fā)展的障礙。

國(guó)內(nèi)學(xué)者通過(guò)建立動(dòng)力分析模型，對(duì)軌道交通輻射到外部環(huán)境的輪軌噪聲[1－2]、氣動(dòng)噪聲[3－4]、集電系統(tǒng)噪聲[5]和結(jié)構(gòu)噪聲[6－7]等進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析及其傳播規(guī)律研究。然而，對(duì)于防治軌道交通的噪聲危害，相關(guān)的噪聲標(biāo)準(zhǔn)是建設(shè)前環(huán)境影響評(píng)價(jià)、運(yùn)營(yíng)后噪聲投訴治理的重要依據(jù)，在噪聲防治方面具有重要作用。

當(dāng)前關(guān)于軌道交通噪聲的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)缺乏系統(tǒng)性，相互之間不成體系，甚至存在互相矛盾的情況；另外，涉及軌道交通噪聲的標(biāo)準(zhǔn)的目的和適用范圍有所不同，對(duì)噪聲標(biāo)準(zhǔn)的理解及其應(yīng)用仍然存在一些誤區(qū)。這些都給軌道交通噪聲評(píng)價(jià)和控制的實(shí)施帶來(lái)了一定的困難。因此，有必要對(duì)現(xiàn)行軌道交通噪聲評(píng)價(jià)與控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，對(duì)其在實(shí)踐中的應(yīng)用和今后的修訂提出建議。

1 軌道交通環(huán)境噪聲限值

1.1 邊界噪聲

為了保障鐵路沿線工作和生活人群免受噪聲的危害，GB 12525－1990[8]規(guī)定了鐵路邊界處機(jī)車車輛運(yùn)行中所產(chǎn)生的噪聲限值及其測(cè)量方法，其中鐵路邊界是指距鐵路外側(cè)軌道中心線30 m 處。評(píng)價(jià)指標(biāo)為機(jī)車車輛運(yùn)行平均密度某1 h 的等效連續(xù)A聲級(jí)。由于時(shí)間計(jì)權(quán)快檔相比慢檔與人耳的聽(tīng)覺(jué)更相近，測(cè)量時(shí)間計(jì)權(quán)采用快檔。鐵路邊界噪聲起初規(guī)定晝間和夜間等效連續(xù)A 聲級(jí)限值均為70 dB(A)。2008年7月30日，國(guó)家環(huán)保部門將新建鐵路夜間噪聲限值修改為60 dB(A)。

背景噪聲應(yīng)比鐵路噪聲低10 dB(A)以上，若兩者聲級(jí)差值小于10 dB(A)，按表1 修正。若背景噪聲與鐵路噪聲的差值不足3 dB(A)，則測(cè)試數(shù)據(jù)無(wú)效。

表1 背景噪聲修正值/dB(A)[8]

TB/T 3050－2002[9]增加了關(guān)于鐵路沿線站、場(chǎng)、段、所作業(yè)中產(chǎn)生噪聲和敏感建筑物噪聲的測(cè)量技術(shù)規(guī)定，將鐵路沿線站、場(chǎng)、段、所的邊界也作為鐵路噪聲測(cè)量邊界。測(cè)量的量為不短于1 h 的等效連續(xù)A聲級(jí)。

1.2 車站站臺(tái)噪聲

為提高城市軌道交通乘客候車的舒適性，GB/T 14227－2006[10]規(guī)定了城市軌道交通系統(tǒng)中地鐵和輕軌車站列車進(jìn)、出站時(shí)站臺(tái)的噪聲限值和測(cè)量方法。噪聲評(píng)價(jià)指標(biāo)仍為快檔等效連續(xù)A 聲級(jí)，計(jì)算公式為：

式中：t2-t1為規(guī)定的時(shí)間間隔。進(jìn)站、出站時(shí)站臺(tái)上噪聲限值均為80 dB(A)。

每種列車運(yùn)行狀態(tài)的測(cè)量次數(shù)不應(yīng)少于10次，每種列車運(yùn)行狀態(tài)的測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)算術(shù)平均后修約到整數(shù)位的數(shù)值作為評(píng)定值。進(jìn)站的測(cè)量時(shí)間為列車頭部進(jìn)站到停止的時(shí)間，出站的測(cè)量時(shí)間為列車啟動(dòng)到列車尾部離站的時(shí)間。

測(cè)量傳聲器應(yīng)置于車站站臺(tái)中部、距地面高度1.6 m的位置，傳聲器朝向被測(cè)軌道一側(cè)。測(cè)量前后應(yīng)使用聲級(jí)校準(zhǔn)器校準(zhǔn)聲級(jí)計(jì)，偏差不應(yīng)大于0.5 dB(A)，否則測(cè)量無(wú)效。測(cè)量時(shí)避免受到廣播等非列車運(yùn)行噪聲的干擾，站臺(tái)的背景噪聲應(yīng)低于被測(cè)噪聲10 dB(A)以上，否則應(yīng)按表2 進(jìn)行修正。差值小于5 dB(A)應(yīng)重新測(cè)量。

表2 背景噪聲修正值/dB(A)[10]

目前缺少高鐵車站站臺(tái)噪聲和高架車站站房噪聲限值的規(guī)范，特別是有列車不停站高速通過(guò)的車站站臺(tái)和高架車站站房的噪聲已十分突出，亟需制定相應(yīng)的噪聲限值和測(cè)量方法規(guī)范，改善乘客候車的舒適性，避免站內(nèi)工作人員健康受到噪聲危害。

1.3 室內(nèi)二次結(jié)構(gòu)噪聲

城市軌道交通列車運(yùn)行引起的建筑物振動(dòng)輻射二次噪聲近年來(lái)得到越來(lái)越多的關(guān)注。二次輻射噪聲的頻率范圍為16 Hz～200 Hz，評(píng)價(jià)指標(biāo)為晝間和夜間的快檔等效連續(xù)A聲級(jí)[11]。將城市軌道交通沿線建筑物分為5類，二次噪聲限值如表3所示。如果二次噪聲超標(biāo)必須采取相應(yīng)的減振降噪措施，確保建筑物內(nèi)的二次噪聲滿足限值要求。

表3 建筑物室內(nèi)二次噪聲限值/dB(A)[11－12]

噪聲測(cè)點(diǎn)布置在室內(nèi)，傳聲器朝向房間中央，測(cè)量時(shí)需關(guān)閉門窗。傳聲器距地面1.2 m高，距墻壁水平距離應(yīng)在1.0 m 以上，測(cè)點(diǎn)周圍1.0 m 范圍內(nèi)不應(yīng)有反射物。晝間測(cè)量應(yīng)選擇行車高峰時(shí)段，夜間測(cè)量時(shí)間內(nèi)通過(guò)列車不少于5列，測(cè)量時(shí)段不小于1 h。行車密度較低的線路，可分段測(cè)量列車通過(guò)時(shí)的聲級(jí)。測(cè)量前后聲級(jí)計(jì)應(yīng)校準(zhǔn)，前后相差不得大于0.5 dB(A)，否則測(cè)量結(jié)果無(wú)效。背景噪聲修正方法與表1相同。

此處等效連續(xù)A聲級(jí)采用的計(jì)算公式為[11]：

式中：n是晝間或夜間通過(guò)的列車數(shù)量，LAE,i是晝間或夜間第i列列車通過(guò)時(shí)測(cè)點(diǎn)的二次輻射噪聲A 聲級(jí)。由式（3）可知，這里采用的等效連續(xù)A聲級(jí)為測(cè)量時(shí)段內(nèi)n列列車引起的二次噪聲A聲級(jí)的能量平均，需要記錄通過(guò)的列車數(shù)量和每一列列車經(jīng)過(guò)時(shí)的A聲級(jí)，不包括無(wú)車經(jīng)過(guò)的時(shí)段，這與鐵路邊界噪聲等效聲級(jí)的定義不同。

1.4 聲環(huán)境功能區(qū)噪聲

GB 3096－2008[13]規(guī)定了5 類聲功能區(qū)的環(huán)境噪聲測(cè)量方法及限值（如表4所示）。其中4a類為城市軌道交通（地面段）兩側(cè)區(qū)域，4b類環(huán)境噪聲限值適用于2011年1月1日起通過(guò)環(huán)評(píng)審批的新建鐵路干線兩側(cè)區(qū)域，與GB 12525－1990[8]修改后的鐵路邊界噪聲限值相同。城市軌道交通地面段和鐵路干線兩側(cè)區(qū)域是指城市軌道交通或鐵路用地邊界線一定距離內(nèi)的區(qū)域，具體規(guī)定如下[14]：(a)相鄰區(qū)域?yàn)?類聲環(huán)境功能區(qū)，距離為50±5 m；(b)相鄰區(qū)域?yàn)?類聲環(huán)境功能區(qū)，距離為35±5 m；(c)相鄰區(qū)域?yàn)?類聲環(huán)境功能區(qū)，距離20±5 m。鐵路和城市軌道交通場(chǎng)站等具有一定規(guī)模的交通服務(wù)區(qū)域應(yīng)被劃分為4a類或4b類聲環(huán)境功能區(qū)。

評(píng)價(jià)指標(biāo)為等效連續(xù)A聲級(jí)，計(jì)算公式為[13]：

其中：T是規(guī)定的測(cè)量時(shí)間段，LA是t時(shí)刻的瞬時(shí)A聲級(jí)。

對(duì)于穿越城區(qū)的既有鐵路干線以及對(duì)其進(jìn)行改擴(kuò)建的鐵路建設(shè)項(xiàng)目，鐵路干線兩側(cè)不通過(guò)列車時(shí)的環(huán)境背景噪聲限值取為晝間70 dB(A)、夜間55 dB(A)。另外還規(guī)定各類聲環(huán)境功能區(qū)夜間突發(fā)噪聲最大聲級(jí)不得超過(guò)表4 中的環(huán)境噪聲限值15 dB(A)。如果鐵路干線或城市軌道交通地面段附近有居民區(qū)等聲敏感建筑區(qū)，應(yīng)該按照對(duì)應(yīng)聲功能區(qū)的限值來(lái)評(píng)價(jià)。

表4 各類聲功能區(qū)環(huán)境噪聲限值/dB(A)[13]

過(guò)于受軌道交通噪聲影響的敏感建筑物，取列車正常運(yùn)行條件下晝、夜不低于平均運(yùn)行密度1 h等效聲級(jí)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，如果城市軌道交通運(yùn)行車次密集，測(cè)量時(shí)間可縮短至20 min。測(cè)點(diǎn)一般設(shè)于敏感建筑物戶外。當(dāng)不得不在室內(nèi)監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)將門窗全部打開(kāi)，并采用表4 中對(duì)應(yīng)聲功能區(qū)限值降低10 dB(A)的值作為評(píng)價(jià)依據(jù)。測(cè)量前后所使用聲校準(zhǔn)儀器的示值偏差不得大于0.5 dB。

2 軌道交通環(huán)境噪聲測(cè)量

GB/T 3222.1－2006[15]等同采用ISO 1996－1:2003《聲學(xué)環(huán)境噪聲的描述、測(cè)量與評(píng)價(jià) 第1部分：基本參量與評(píng)價(jià)方法》，將修正的等效連續(xù)A 聲級(jí)（又稱評(píng)價(jià)聲級(jí)）作為評(píng)價(jià)長(zhǎng)期噪聲的指標(biāo)，但沒(méi)有規(guī)定噪聲限值，而是由相關(guān)部門來(lái)規(guī)定噪聲限值。其中暴露聲級(jí)被定義為：

式中：噪聲暴露量E=∫T p2(t)dt，T為持續(xù)時(shí)間，E0=400(μPa)2s。

等效連續(xù)A聲級(jí)的定義為：

式中：pA(t)為t時(shí)刻的A計(jì)權(quán)瞬時(shí)聲壓。

對(duì)重復(fù)性單一聲事件（如鐵路噪聲）應(yīng)利用單一聲事件的暴露聲級(jí)及相應(yīng)事件次數(shù)來(lái)決定等效連續(xù)聲壓級(jí)。對(duì)于連續(xù)聲更適合采用某個(gè)特定時(shí)間間隔內(nèi)的等效連續(xù)A聲級(jí)來(lái)描述。強(qiáng)低頻聲產(chǎn)生的煩惱度比用A 計(jì)權(quán)聲級(jí)評(píng)價(jià)預(yù)期的要大，因此評(píng)價(jià)強(qiáng)低頻聲時(shí)應(yīng)修改評(píng)價(jià)方法，改變頻率計(jì)權(quán)方式。

GB/T 3222.2－2009[16]等同ISO 1996－2:2007《聲學(xué)環(huán)境噪聲的描述、測(cè)量與評(píng)價(jià)第2部分：環(huán)境噪聲級(jí)測(cè)定》，提供了明確的軌道交通噪聲測(cè)量方法。軌道交通的等效連續(xù)聲級(jí)建議通過(guò)測(cè)量大量單次事件的暴露聲級(jí)來(lái)計(jì)算。單次事件的暴露聲級(jí)測(cè)量時(shí)間要長(zhǎng)到足以包括所有重要的噪聲貢獻(xiàn)時(shí)間，對(duì)于一次列車駛過(guò)事件，測(cè)量時(shí)長(zhǎng)要包含不低于最大聲級(jí)10 dB的所有時(shí)段。軌道交通等效連續(xù)A 聲級(jí)的測(cè)量至少要包含20次列車的通過(guò)噪聲，對(duì)等效聲級(jí)有明顯影響的每種列車至少要測(cè)量5次。

測(cè)量的頻率范圍通常采用中心頻率63 Hz～8 000 Hz 的倍頻帶，也可選擇中心頻率從50 Hz～10 000 Hz 的1/3 倍頻帶。低頻聲的頻率范圍為12 Hz～200 Hz 的倍頻帶或16 Hz～160 Hz 的1/3 倍頻帶。

殘余聲指在抑制特定聲的情況下，某特定位置剩余的總聲音，在這里可理解為軌道交通噪聲的背景噪聲。殘余聲壓級(jí)如果比所測(cè)聲壓級(jí)低10 dB或更大，則不需對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。如果殘余聲壓級(jí)比所測(cè)聲壓級(jí)小3 dB 或更小，則測(cè)量結(jié)果無(wú)效。對(duì)于殘余聲壓級(jí)比所測(cè)聲壓級(jí)低3 dB～10 dB 的情況，按下式修正[16]。

式中：Lcorr是修正后的聲壓級(jí)，Lmeas是測(cè)量的聲壓級(jí)，Lresid是殘余聲聲壓級(jí)。

GB/T 3222.1 和GB/T 3222.2 等均采用ISO 規(guī)范，與國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的相關(guān)規(guī)范缺少關(guān)聯(lián)。列車運(yùn)行引起的車外噪聲屬于重復(fù)性單一聲事件。GB/T 3222.1－2006和GB/T 3222.2－2009規(guī)定，重復(fù)性單一聲事件應(yīng)通過(guò)采用單一聲事件的暴露聲級(jí)及相應(yīng)事件次數(shù)來(lái)計(jì)算等效連續(xù)A 聲壓級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。然而，我國(guó)鐵路邊界噪聲規(guī)范GB 12525－1990和聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 3096－2008采用的評(píng)價(jià)指標(biāo)為某個(gè)特定時(shí)間間隔內(nèi)的等效連續(xù)A聲級(jí)。以某鐵路邊界噪聲實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為例，采用晝間1 h內(nèi)9次列車的暴露聲級(jí)和列車次數(shù)計(jì)算得到的評(píng)價(jià)指標(biāo)為76.5 dB(A)，而1 h 內(nèi)的等效連續(xù)A 聲級(jí)為61.3 dB(A)，后者同時(shí)考慮了每列車經(jīng)過(guò)時(shí)的噪聲水平和車流密度因素。因此，本文認(rèn)為車外噪聲統(tǒng)一采用某個(gè)特定時(shí)間間隔內(nèi)的等效連續(xù)A 聲級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)更合理。此外，ISO 1996－1:2003 和ISO 1996－2:2007 已分別被ISO 1996－1:2016[17]和ISO 1996－2:2017[18]替代，基于此，GB/T 3222.1和GB/T 3222.2也應(yīng)修訂更新，特別是ISO 1996－2:2017在上一版的基礎(chǔ)上作了較大范圍的修改。

3 軌道交通噪聲環(huán)境影響評(píng)價(jià)

軌道交通建設(shè)項(xiàng)目報(bào)批前需進(jìn)行聲環(huán)境影響評(píng)價(jià)。軌道交通噪聲環(huán)境影響評(píng)價(jià)一般包含環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查和評(píng)價(jià)，施工期環(huán)境影響分析與評(píng)價(jià)，運(yùn)營(yíng)期環(huán)境影響預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)。本文關(guān)心的主要是運(yùn)營(yíng)期列車運(yùn)行引起的噪聲，當(dāng)進(jìn)行軌道交通噪聲環(huán)境影響評(píng)價(jià)時(shí)，首先要預(yù)測(cè)運(yùn)營(yíng)期晝間、夜間運(yùn)營(yíng)時(shí)段等效連續(xù)A聲級(jí)。

以場(chǎng)界、邊界和評(píng)價(jià)范圍內(nèi)的敏感目標(biāo)為預(yù)測(cè)點(diǎn)。城市軌道交通噪聲預(yù)測(cè)點(diǎn)等效連續(xù)A聲級(jí)預(yù)測(cè)模式[19]：

式中：T是規(guī)定的評(píng)價(jià)時(shí)間，m是T時(shí)段內(nèi)通過(guò)的列車數(shù)，tj是第j列列車通過(guò)的等效時(shí)間，Lp0,j是第j列列車最大垂向指向性方向上的噪聲輻射源強(qiáng)，C1j是第j列列車車輛、線路條件、軌道結(jié)構(gòu)等修正量，A是聲波傳播途徑引起的衰減。戶外聲壓級(jí)預(yù)測(cè)主要考慮戶外聲傳播衰減，主要包括幾何發(fā)散、大氣吸收、地面效應(yīng)、屏障屏蔽和其他效應(yīng)引起的衰減，可通過(guò)簡(jiǎn)化公式計(jì)算。

鐵路交通噪聲預(yù)測(cè)點(diǎn)等效連續(xù)A 聲級(jí)預(yù)測(cè)模式[19]：

式中：ni是T時(shí)間內(nèi)通過(guò)的第i類列車列數(shù)，ti是第i類列車通過(guò)的等效時(shí)間，Lp0,i是第i類列車最大垂向指向性方向上的噪聲輻射源強(qiáng)，C1i是第i種車輛、線路條件、軌道結(jié)構(gòu)等修正量。

聲源源強(qiáng)以A 聲功率級(jí)或中心頻率為63 Hz～8 000 Hz的倍頻帶聲功率級(jí)表示，亦可由距離聲源r處的A 聲級(jí)或中心頻率為63 Hz～8 000 Hz 的倍頻帶聲壓級(jí)表示。鐵路建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)噪聲源強(qiáng)取值見(jiàn)鐵計(jì)[2010]44號(hào)[20]。

根據(jù)聲源的類別和建設(shè)項(xiàng)目所處的聲環(huán)境功能區(qū)等確定聲環(huán)境影響評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。評(píng)價(jià)邊界噪聲時(shí)，對(duì)于新建項(xiàng)目以工程噪聲貢獻(xiàn)值作為評(píng)價(jià)量，對(duì)于改擴(kuò)建項(xiàng)目以工程噪聲貢獻(xiàn)值與現(xiàn)有邊界噪聲值疊加后的預(yù)測(cè)值作為評(píng)價(jià)量。評(píng)價(jià)敏感目標(biāo)噪聲時(shí)以所處的聲環(huán)境功能區(qū)噪聲貢獻(xiàn)值與背景噪聲值疊加后的預(yù)測(cè)值作為評(píng)價(jià)量。根據(jù)噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果和所處的聲環(huán)境功能區(qū)，按GB 3096[13]進(jìn)行聲環(huán)境影響評(píng)價(jià)。

HJ 453－2018[21]中專門規(guī)定了城市軌道交通（含地鐵、輕軌、跨座式單軌交通、現(xiàn)代有軌電車交通、中低速磁浮交通）建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)的方法。市域快速軌道交通、懸掛式單軌交通等建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)也可參照?qǐng)?zhí)行。

地鐵、輕軌的地面線和高架線的聲環(huán)境評(píng)價(jià)范圍一般為距線路中心線兩側(cè)150 m?？缱絾诬壗煌āF(xiàn)代有軌電車以及中低速磁浮的噪聲一般比地鐵和輕軌要小，一般為距線路中心線兩側(cè)50 m。車輛段、停車場(chǎng)、車輛基地一般為場(chǎng)界外50 m。冷卻塔、風(fēng)亭和主變電站的評(píng)價(jià)范圍分別為50 m、30 m和30 m。評(píng)價(jià)范圍可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整。

城市軌道交通聲環(huán)境預(yù)測(cè)可采用半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ头?，噪聲源?qiáng)一般采用類比測(cè)量、資料調(diào)查或二者相結(jié)合的方法確定。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)類比法推薦的地面線和無(wú)擋板高架線源強(qiáng)位置為距臨近行車線路中心線水平距離7.5 m、距軌頂面以上3.5 m 處。對(duì)于兩側(cè)有擋板結(jié)構(gòu)的橋梁或有腹板結(jié)構(gòu)的U 形梁，源強(qiáng)傳聲器高度應(yīng)為軌頂面以上5 m?？缱絾诬壗煌☉?yīng)在距臨近行車線路中心線水平距離7.5 m、軌頂面以上1.5 m 及軌頂面以下1.5 m 布設(shè)兩個(gè)噪聲源強(qiáng)測(cè)點(diǎn)。測(cè)量風(fēng)亭和冷卻塔噪聲源強(qiáng)的傳聲器應(yīng)置于當(dāng)量距離處。測(cè)試源強(qiáng)時(shí)車輛處于正常運(yùn)行狀態(tài)，車速應(yīng)在設(shè)計(jì)速度的75%～125%，測(cè)量列車通過(guò)時(shí)段的等效連續(xù)A 聲級(jí)，取運(yùn)營(yíng)高峰期不少于5 次測(cè)量值的算術(shù)平均值。

預(yù)測(cè)點(diǎn)處列車運(yùn)行噪聲等效連續(xù)A聲級(jí)預(yù)測(cè)公式為[21]：

式中：n是T時(shí)間內(nèi)通過(guò)的列車數(shù)，teq是單列列車通過(guò)的等效時(shí)間，Lp0是列車最大垂向指向性方向上的噪聲輻射源強(qiáng)，Cn是列車運(yùn)行噪聲修正。

預(yù)測(cè)點(diǎn)處風(fēng)亭、冷卻塔等效連續(xù)A聲級(jí)[21]：

其中：LAeq,Tp是預(yù)測(cè)點(diǎn)處風(fēng)亭或冷卻塔在運(yùn)行時(shí)間段t內(nèi)的A聲級(jí)。

室內(nèi)二次結(jié)構(gòu)噪聲可由類比測(cè)量得到，也可根據(jù)樓板振動(dòng)速度預(yù)測(cè)，通過(guò)后者預(yù)測(cè)列車通過(guò)時(shí)段建筑物室內(nèi)二次結(jié)構(gòu)噪聲16 Hz～200 Hz 的第i個(gè)1/3倍頻程聲壓級(jí)的公式為[21]：

式中：LVmid,i是列車通過(guò)時(shí)段建筑物室內(nèi)樓板中央垂向1/3倍頻程振動(dòng)速度級(jí)。式(9)適用于高度為2.8 m左右、混響時(shí)間為0.8 s左右的一般裝修的面積10 m2～12 m2的房間。如不滿足該條件，需按式（12）計(jì)算[21]：

其中：σ是建筑物樓板聲輻射效率，H是房間平均高度，T60是混響時(shí)間。

邊界、場(chǎng)界評(píng)價(jià)量為晝間、夜間運(yùn)行時(shí)段內(nèi)列車運(yùn)行引起的等效連續(xù)A 聲級(jí)預(yù)測(cè)值，聲環(huán)境保護(hù)目標(biāo)處的評(píng)價(jià)量為評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)列車運(yùn)行引起的等效連續(xù)A 聲級(jí)預(yù)測(cè)值加上背景噪聲。列車運(yùn)行、風(fēng)亭冷卻塔運(yùn)行對(duì)聲環(huán)境保護(hù)目標(biāo)的噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果按照GB 3096[13]的要求，根據(jù)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)所處聲環(huán)境功能區(qū)類別進(jìn)行達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)。車輛基地、車輛段、停車場(chǎng)、主變電站廠界噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果按GB 12348[22]進(jìn)行達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)，對(duì)聲環(huán)境保護(hù)目標(biāo)噪聲按GB 3096[13]的要求進(jìn)行達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)。設(shè)計(jì)速度不超過(guò)100 km/h的城市軌道交通系統(tǒng)，聲環(huán)境保護(hù)目標(biāo)處單列車通過(guò)時(shí)段內(nèi)等效連續(xù)A聲級(jí)不宜高于80 dB(A)。

4 車內(nèi)噪聲評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

由于軌道交通沿線居民的投訴，目前對(duì)車外噪聲的關(guān)注較多。而高速列車運(yùn)行速度提高、城市軌道交通減振扣件和浮置板軌道等的使用加劇了輪軌相互作用，車內(nèi)的噪聲也逐漸受到人們的關(guān)注。

4.1 城軌車輛

對(duì)于城市軌道交通系統(tǒng)中地鐵和輕軌列車，GB 14892－2006[23]同時(shí)代替了GB 14892－1994 和GB/T 14893－1994，規(guī)定了車內(nèi)等效連續(xù)A聲級(jí)的最大容許限值，如表5 所示，其中，每次等效連續(xù)A 聲級(jí)的測(cè)量時(shí)間不短于30 s。由于隧道的混響作用，地下線路司機(jī)室內(nèi)噪聲限值高于地上線路5 dB(A)，客室內(nèi)噪聲限值高于地上線路8 dB(A)。因?yàn)檐噧?nèi)噪聲是連續(xù)噪聲，因此限值高于車外噪聲。

表5 城市軌道交通車內(nèi)噪聲等效聲級(jí)最大容許值/dB(A)[23]

列車編組符合正常運(yùn)營(yíng)要求。車輪踏面應(yīng)平整，不應(yīng)有擦傷。測(cè)試時(shí)列車速度應(yīng)為最高運(yùn)行速度的75%或?qū)嶋H運(yùn)營(yíng)線路的最高運(yùn)行速度，車速波動(dòng)范圍小于±5%。

被測(cè)司機(jī)室應(yīng)在列車前端。車室內(nèi)所有門窗關(guān)閉，測(cè)試車室內(nèi)人員不超過(guò)4人。測(cè)量時(shí)，傳聲器應(yīng)置于車室中部距車廂地板高度1.2 m 的位置，方向朝上。

每個(gè)司機(jī)室和客室至少應(yīng)測(cè)量3 次，經(jīng)算術(shù)平均后取整分貝數(shù)。當(dāng)數(shù)據(jù)之間的差值大于3 dB時(shí)，此組數(shù)據(jù)無(wú)效。測(cè)量時(shí)應(yīng)避開(kāi)制動(dòng)機(jī)排氣、鳴笛、通訊、說(shuō)話等的干擾。

4.2 鐵道機(jī)車車輛

GB/T 3450－2006[24]中規(guī)定了鐵道機(jī)車、動(dòng)車組司機(jī)室噪聲測(cè)量方法和限值。評(píng)價(jià)量仍為等效連續(xù)A 聲級(jí)，測(cè)量時(shí)間應(yīng)不小于1 min，試驗(yàn)速度為最高運(yùn)行速度，至少測(cè)量3次，平均后取整。如果所測(cè)數(shù)據(jù)之差大于3 dB(A)，則該組數(shù)據(jù)無(wú)效。機(jī)車和動(dòng)車組司機(jī)室內(nèi)部噪聲等效連續(xù)A聲級(jí)的最大容許限值為78 dB(A)。傳聲器應(yīng)置于司機(jī)室地板中部、高于地板表面1.2 m 的位置。測(cè)量時(shí)司機(jī)室門、窗應(yīng)關(guān)閉，司機(jī)室內(nèi)不超過(guò)4人。

GB/T 12816－2006[25]中參考UIC OR 567－1 1978.1.1 第4 版《國(guó)際聯(lián)運(yùn)用X 型、Y 型標(biāo)準(zhǔn)客車及其特性》、UIC OR 553 2004.2.1第6版《客車通風(fēng)、采暖和空調(diào)》規(guī)定了我國(guó)鐵道客車內(nèi)部噪聲限值（如表6所示），分為運(yùn)行試驗(yàn)和靜止試驗(yàn)兩類。測(cè)量值為等效連續(xù)A聲級(jí)，每測(cè)點(diǎn)每次測(cè)量時(shí)間不少于10 s，對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量3 次取算術(shù)平均值。如果3 次測(cè)量結(jié)果的差值大于3 dB(A)，應(yīng)重新測(cè)量。車輛所有輔助設(shè)備停機(jī)時(shí)所測(cè)量的車內(nèi)背景噪聲應(yīng)比試驗(yàn)條件下車內(nèi)噪聲級(jí)低10 dB(A)。若背景噪聲低于5 dB(A)以下，測(cè)量結(jié)果僅作估算值。背景噪聲與列車運(yùn)行噪聲之差在5 dB(A)～10 dB(A)，測(cè)量結(jié)果應(yīng)按表7進(jìn)行修正。車內(nèi)噪聲測(cè)量應(yīng)不受車外反射物、吸聲物的影響。測(cè)量時(shí)避免車輛通過(guò)隧道、橋梁、道岔、車站及會(huì)車時(shí)讀數(shù)。

表6 鐵道車輛內(nèi)部噪聲限值/dB(A)[25]

表7 背景噪聲修正值/dB(A)[25]

客室不同區(qū)域的噪聲不同，對(duì)于臥車應(yīng)在車輛中央、兩端的3個(gè)包間中央高于地板表面1.2 m處各設(shè)1個(gè)測(cè)點(diǎn)。同時(shí)，在車輛中央、兩端的下層臥鋪上方各設(shè)1個(gè)測(cè)點(diǎn)，距側(cè)墻0.25 m，距鋪面0.2 m。對(duì)于座車需在客室中央、兩端兩排座椅中央與車體縱向中心線相交處各設(shè)2個(gè)測(cè)點(diǎn)，高度分別為1.2 m和1.6 m。測(cè)量時(shí)，傳聲器面朝上，其軸線與地板面垂直。

由此可見(jiàn)，目前針對(duì)城市軌道交通和鐵道機(jī)車車輛的車內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)量方法由不同的規(guī)范規(guī)定，在測(cè)量條件和測(cè)量方法上存在不同，城市軌道交通車內(nèi)噪聲限值分地下線和地上線，鐵道車輛分運(yùn)行狀態(tài)和靜止?fàn)顟B(tài)，這些都給實(shí)際應(yīng)用和橫向比較帶來(lái)一定的困難。建議統(tǒng)一城市軌道交通和鐵道機(jī)車車輛的車內(nèi)噪聲測(cè)量條件和方法，如測(cè)量時(shí)間間隔、背景噪聲的處理等。

5 車輛檢驗(yàn)

軌道車輛在交付時(shí)要進(jìn)行型式試驗(yàn)（Type Test），運(yùn)營(yíng)中還要進(jìn)行周期性的監(jiān)督檢驗(yàn)（Monitoring Test）。型式試驗(yàn)是檢驗(yàn)廠家交付的車輛是否符合噪聲技術(shù)指標(biāo)，監(jiān)督檢驗(yàn)是指從交貨的一批車輛中抽取一輛或幾輛來(lái)檢驗(yàn)噪聲是否達(dá)到規(guī)定的限值，或者檢查車輛由于初期運(yùn)營(yíng)或改裝之后噪聲是否發(fā)生變化。

GB/T 3449－2011[26]修改時(shí)采用ISO 3381:2005《軌道應(yīng)用聲學(xué)軌道車輛內(nèi)部噪聲測(cè)量》，規(guī)定了我國(guó)軌道車輛內(nèi)部噪聲的測(cè)量方法，同時(shí)結(jié)合我國(guó)國(guó)情擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，適用于軌道車輛型式試驗(yàn)、周期性監(jiān)督檢驗(yàn)、常規(guī)噪聲測(cè)試。GB/T 5111－2011[27]修改時(shí)采用ISO 3095:2005《軌道應(yīng)用聲學(xué)軌道機(jī)車車輛發(fā)射噪聲測(cè)量》，規(guī)定了列車外部噪聲的測(cè)量方法，并結(jié)合我國(guó)國(guó)情，也擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，除可用于機(jī)車車輛型式試驗(yàn)、周期性監(jiān)督檢驗(yàn)外，增加了常規(guī)噪聲測(cè)試及環(huán)境評(píng)價(jià)測(cè)量。車輛運(yùn)行條件包括勻速、啟動(dòng)、制動(dòng)和定置等。啟動(dòng)測(cè)量時(shí)間規(guī)定為從靜止?fàn)顟B(tài)達(dá)到30 km/h時(shí)所需的時(shí)間，制動(dòng)測(cè)量時(shí)間段為列車從30 km/h 按常規(guī)停車制動(dòng)到停止所需的時(shí)間。定置車輛測(cè)量時(shí)間段一般要求至少20 s。型式試驗(yàn)應(yīng)做頻譜分析，1/3 倍頻帶的頻率范圍為31.5 Hz～8 000 Hz。進(jìn)行型式試驗(yàn)時(shí)至少應(yīng)進(jìn)行3 次測(cè)量，對(duì)于監(jiān)督試驗(yàn)測(cè)量1次即可。

測(cè)量勻速行駛列車車內(nèi)噪聲時(shí)采用等效連續(xù)A聲級(jí)，測(cè)量時(shí)間一般不短于20 s。啟動(dòng)和制動(dòng)測(cè)量指標(biāo)為快檔A 計(jì)權(quán)最大聲壓級(jí)和等效連續(xù)A 聲級(jí)，在列車中部和兩端設(shè)置5～7個(gè)測(cè)點(diǎn)，坐姿測(cè)點(diǎn)高于車廂地板1.2 m，站姿測(cè)點(diǎn)高于地板1.5 m，臥鋪車廂應(yīng)有一個(gè)傳聲器置于枕頭之上0.2 m。

對(duì)于勻速行駛列車車外噪聲一般采用列車通過(guò)時(shí)段內(nèi)的等效連續(xù)A聲級(jí)。對(duì)于列車從停止?fàn)顟B(tài)加速或制動(dòng)，測(cè)量量為快檔A 計(jì)權(quán)最大聲壓級(jí)。定置車輛車外噪聲測(cè)量指標(biāo)為等效連續(xù)A聲級(jí)。傳聲器軸線應(yīng)始終處于水平位置且垂直指向軌道。傳聲器應(yīng)置于軌道軸線兩側(cè)7.5 m、軌頂面以上1.2±0.2 m和距軌道軸線兩側(cè)25 m、軌頂面以上3.5±0.2 m。

為了檢驗(yàn)新設(shè)計(jì)、新制造或經(jīng)大修后出廠的鐵道機(jī)車，按照GB/T 5111 中規(guī)定的測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量，GB/T 13669－1992[28]規(guī)定電力機(jī)車輻射到車外的噪聲限值為90 dB(A)。

軌道車輛車內(nèi)和車外輻射的噪聲受到軌頭表面粗糙度的影響。必要時(shí)需測(cè)量路段的軌道粗糙度，如果1/3 倍頻帶波段的粗糙度級(jí)在整個(gè)測(cè)試路段滿足圖1的要求，則可認(rèn)為鋼軌適合型式試驗(yàn)的條件。

圖1 軌道粗糙度限值[26,27]

ISO 3095:2013[29]已替代ISO 3095:2005，基于此，GB/T 5111 也應(yīng)被修訂更新。ISO 3095:2013 主要是通過(guò)列車輻射到車外的噪聲來(lái)檢驗(yàn)車輛的，而不是評(píng)價(jià)列車輻射噪聲對(duì)環(huán)境的影響，不能用于環(huán)境噪聲評(píng)價(jià)。另外目前已有專門針對(duì)車外環(huán)境噪聲評(píng)價(jià)的規(guī)范，為避免在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)混亂，建議在修訂GB/T 5111 時(shí)，不再將其作為環(huán)境評(píng)價(jià)測(cè)量的依據(jù)。

6 聲屏障評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

隨著我國(guó)軌道和道路交通的發(fā)展，聲屏障在控制交通噪聲中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。為確保聲屏障的降噪效果，檢驗(yàn)聲學(xué)構(gòu)件的聲學(xué)性能（包括吸聲性能、隔聲性能）和聲屏障的降噪效果就顯得格外重要。

6.1 聲學(xué)構(gòu)件的聲學(xué)性能

聲波會(huì)在車體和聲屏障之間多次反射，越過(guò)聲屏障頂端繞射到受聲點(diǎn)，降低聲屏障的插入損失。為減小反射聲帶來(lái)的不利影響，通常在聲屏障靠線路一側(cè)附加具有一定吸聲能力的結(jié)構(gòu)。評(píng)價(jià)聲屏障吸聲結(jié)構(gòu)的整體吸聲效果，通常采用降噪系數(shù)[30]：

其中：α250、α500、α1000、α2000分別為在250 Hz、500 Hz、1 000 Hz、2 000 Hz 測(cè)得的吸聲系數(shù)。NRC 保留小數(shù)點(diǎn)后兩位，末位取0或5。

在聲屏障的設(shè)計(jì)中，為避免由聲屏障透射聲能量影響聲屏障的實(shí)際降噪效果，通常采用具有一定傳聲損失的結(jié)構(gòu)。聲屏障的空氣聲隔聲量可采用100 Hz～3 150 Hz 范圍的1/3 倍頻帶的平均隔聲量或通過(guò)計(jì)權(quán)隔聲量來(lái)評(píng)價(jià)[31]。

鐵路聲屏障聲學(xué)構(gòu)件的計(jì)權(quán)隔聲量不應(yīng)小于30 dB，具有吸聲性能的聲屏障聲學(xué)構(gòu)件的降噪系數(shù)不應(yīng)小于0.70，同時(shí)應(yīng)滿足表8的要求。

表8 聲屏障聲學(xué)構(gòu)件聲學(xué)性能要求[30]

6.2 降噪效果

聲屏障的降噪效果一般用A計(jì)權(quán)等效聲級(jí)或最大A聲級(jí)的插入損失來(lái)評(píng)價(jià)[31]。如果要了解降噪的頻率特性，則應(yīng)測(cè)量63 Hz～5 000 Hz 的1/3 倍頻帶或80 Hz～4 000 Hz 倍頻帶的插入損失。測(cè)定戶外聲屏障插入損失的方法有直接法和間接法。直接法是在聲屏障安裝前后對(duì)參考點(diǎn)和接收點(diǎn)的聲壓級(jí)都要進(jìn)行測(cè)量。若不能進(jìn)行聲屏障安裝前的測(cè)量，可選擇在與其相等效的場(chǎng)所進(jìn)行測(cè)量，這種方法稱為間接法。選用間接法時(shí)，要保證兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的等效性。

通過(guò)參考點(diǎn)的噪聲檢測(cè)保證聲源的等效性。軌道交通聲屏障與軌道中心線的距離一般小于15 m，參考點(diǎn)的位置應(yīng)在聲屏障的正上方，并保證軌道中心線與參考點(diǎn)連線和聲屏障頂端連線夾角為10°。受聲點(diǎn)為聲屏障保護(hù)的敏感點(diǎn)位置，應(yīng)同步測(cè)量參考點(diǎn)和受聲點(diǎn)的噪聲，各點(diǎn)至少應(yīng)測(cè)量3 次。城市軌道交通和鐵路噪聲測(cè)量時(shí)間取為30 min。

聲屏障插入損失直接法計(jì)算公式為[31－32]：

其中：Lref,a、Lref,b分別為聲屏障安裝后、安裝前參考點(diǎn)的聲壓級(jí)，Lr,a、Lr,b分別為聲屏障安裝后、安裝前受聲點(diǎn)的聲壓級(jí)。采用間接法測(cè)量聲屏障插入損失計(jì)算公式與式(12)相同[30]，Lref,b、Lr,b分別為聲屏障安裝前等效場(chǎng)所參考點(diǎn)和受聲點(diǎn)測(cè)量的聲壓級(jí)。背景噪聲對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響按表1進(jìn)行修正。

7 結(jié)語(yǔ)

軌道交通噪聲問(wèn)題日益突出，相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)是評(píng)價(jià)和控制軌道交通噪聲的關(guān)鍵。當(dāng)前關(guān)于軌道交通噪聲的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)缺乏系統(tǒng)性，相互之間不成體系，甚至存在互相矛盾的情況。另外，涉及軌道交通噪聲的標(biāo)準(zhǔn)目的和適用范圍有所不同，在理解和應(yīng)用中仍然存在一些誤區(qū)。這些都給軌道交通噪聲評(píng)價(jià)和控制的實(shí)施帶來(lái)了一定的困難。本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)行軌道交通噪聲標(biāo)準(zhǔn)的分析得出以下結(jié)論和建議：

（1）部分標(biāo)準(zhǔn)需要修訂。部分國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)等同采用或修改采用了ISO 標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)的ISO 標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)修訂的，建議對(duì)相應(yīng)的國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)也進(jìn)行修訂。另外還需注意基于ISO標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)內(nèi)其他現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的連貫性。

（2）軌道交通環(huán)境噪聲評(píng)價(jià)指標(biāo)問(wèn)題。GB/T 3222.1－2006 和GB/T3222.2－2009 采用單一聲事件的暴露聲級(jí)及相應(yīng)事件次數(shù)來(lái)計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)，而我國(guó)鐵路邊界噪聲規(guī)范GB 12525－1990 和聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 3096－2008采用的評(píng)價(jià)指標(biāo)為某個(gè)特定時(shí)間間隔內(nèi)的等效連續(xù)A聲級(jí)。后者同時(shí)考慮了每列列車經(jīng)過(guò)時(shí)的噪聲水平和車流密度因素。因此，本文認(rèn)為環(huán)境噪聲統(tǒng)一采用某個(gè)特定時(shí)間間隔內(nèi)的等效連續(xù)A聲級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)更合理。

（3）沒(méi)有明確規(guī)定測(cè)試的噪聲頻率范圍。測(cè)試和評(píng)價(jià)的噪聲級(jí)包含的頻率范圍不同，包含的能量就不同，使得總聲級(jí)會(huì)有較大差異，建議根據(jù)各聲源的特點(diǎn)明確噪聲評(píng)價(jià)的頻率范圍。

（4）背景噪聲處理方式不同。關(guān)于背景噪聲，有的要求要低于測(cè)試噪聲3 dB(A)，有的規(guī)定要低于5 dB(A)。如果上述差值小于5 dB(A)，則測(cè)量結(jié)果不可能達(dá)到工程級(jí)（2級(jí)，準(zhǔn)確度±2 dB(A)）。建議規(guī)定背景噪聲要低于測(cè)試噪聲5 dB(A)以上，并按GB/T 3222.2規(guī)定的方法進(jìn)行修正。

（5）缺少高鐵車站站臺(tái)噪聲和高架車站站房噪聲限值的標(biāo)準(zhǔn)。列車不停站高速通過(guò)的車站站臺(tái)和高架車站站房的噪聲問(wèn)題已十分突出，亟需制定相應(yīng)的噪聲限值和測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)，改善乘客候車的舒適性，避免站內(nèi)工作人員健康受到噪聲危害。