齊琦

(太原鐵路局疾病預(yù)防控制所，山西太原 030013)

火車(chē)站列車(chē)運(yùn)行噪聲測(cè)試與分析

齊琦

(太原鐵路局疾病預(yù)防控制所，山西太原 030013)

目的調(diào)查了解火車(chē)站列車(chē)運(yùn)行噪聲的變化規(guī)律，為采取相應(yīng)的治理措施提供依據(jù)。方法以某背景噪聲較小的火車(chē)站為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)對(duì)象，讀取每列車(chē)經(jīng)過(guò)的等效聲級(jí)值和聲級(jí)最大值，并每5s讀取瞬時(shí)聲級(jí)值。結(jié)果列車(chē)進(jìn)站、出站、過(guò)站噪聲有不同的變化規(guī)律,它們之間的等效聲級(jí)和聲級(jí)最大值存在顯著性差異。結(jié)論進(jìn)站列車(chē)是站區(qū)主要噪聲污染源，建議從軌道、車(chē)輛、路基、車(chē)速、站臺(tái)等方面采取減振降噪措施。

火車(chē)站；列車(chē)； 噪聲

火車(chē)站作為鐵路與乘客交互最為頻繁的一個(gè)窗口,也是工作人員較多的一個(gè)區(qū)域,由其引發(fā)的噪聲污染問(wèn)題越來(lái)越受到人們關(guān)注。本文對(duì)列車(chē)通過(guò)站區(qū)進(jìn)行了噪聲實(shí)測(cè)，擬通過(guò)測(cè)試掌握噪聲的變化規(guī)律，并對(duì)噪聲產(chǎn)生的原因以及治理措施、控制手段等分析探討，為開(kāi)展噪聲治理提供依據(jù)。

1 儀器和方法

1.1 儀器

HS5618A積分聲級(jí)計(jì), HS6020聲校準(zhǔn)器。

1.2 方法

1.2.1 聲級(jí)計(jì)使用前均經(jīng)過(guò)檢定，使用前后，聲校準(zhǔn)差值≤0.5 dB(A)；動(dòng)態(tài)時(shí)間響應(yīng)特性采用“快”檔。

1.2.2 聲級(jí)計(jì)固定在三角架上，測(cè)點(diǎn)距地面高度為1.2 m，距站臺(tái)邊緣2 m，氣象條件為無(wú)雨、無(wú)雪、風(fēng)速小于4級(jí)。

1.2.3 測(cè)試時(shí)傳感器垂直指向列車(chē)，選擇進(jìn)站、出站、過(guò)站非動(dòng)車(chē)、非高鐵列車(chē)各10列，選擇站臺(tái)上障礙物較少處的某點(diǎn)為測(cè)定點(diǎn)，進(jìn)站為當(dāng)機(jī)車(chē)未經(jīng)過(guò)且距該點(diǎn)100 m時(shí)開(kāi)始測(cè)試至列車(chē)經(jīng)過(guò)該點(diǎn)到停止運(yùn)行為止，出站為列車(chē)啟動(dòng)至車(chē)尾離開(kāi)該測(cè)點(diǎn)100 m時(shí)結(jié)束，過(guò)站為機(jī)車(chē)未經(jīng)過(guò)該點(diǎn)且距離100 m時(shí)始測(cè)，至車(chē)尾遠(yuǎn)離該點(diǎn)100 m時(shí)為止。每列車(chē)讀取等效聲級(jí)值和聲級(jí)最大值，同時(shí)用另一臺(tái)聲級(jí)計(jì)讀取每5 s的瞬時(shí)聲級(jí)值。

2 監(jiān)測(cè)結(jié)果

監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，該站區(qū)無(wú)列車(chē)通過(guò)時(shí)的環(huán)境背景噪聲值小于50 dB(A)，當(dāng)有列車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)聲級(jí)值均大于60 dB(A)，依據(jù)TB/T 3050—2002《鐵路沿線環(huán)境噪聲測(cè)量技術(shù)規(guī)定》，監(jiān)測(cè)值不需要進(jìn)行修正。

2.1 列車(chē)進(jìn)站噪聲

監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖1、表1。

圖1 列車(chē)進(jìn)站聲級(jí)變化圖

由圖1可見(jiàn)，列車(chē)進(jìn)站聲級(jí)值逐步增大，從距測(cè)點(diǎn)100 m測(cè)試開(kāi)始約10 s時(shí)，機(jī)車(chē)經(jīng)過(guò)測(cè)點(diǎn)，聲級(jí)達(dá)到峰值，到?？繒r(shí)再次增大然后降到低點(diǎn)。測(cè)試結(jié)果，等效聲級(jí)平均值86.94 dB(A)，最大聲級(jí)值101.5 dB(A)。

表1 列車(chē)進(jìn)站聲級(jí)測(cè)試值LpA/dB

2.2 列車(chē)出站噪聲

監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖2、表2。

圖2 列車(chē)出站聲級(jí)變化圖

列車(chē)出站的聲級(jí)值在列車(chē)啟動(dòng)時(shí)較高，然后迅速降低，之后又遞增，在車(chē)尾經(jīng)過(guò)測(cè)點(diǎn)時(shí)達(dá)到峰值，最終隨著列車(chē)的駛離，聲級(jí)值迅速減小。測(cè)試結(jié)果，等效聲級(jí)平均值73.70 dB(A)，最大聲級(jí)值90.1 dB(A)。

表2 列車(chē)出站聲級(jí)測(cè)試值LpA/dB

列車(chē)序號(hào)等效聲級(jí)最大值173 285 7274 788 1374 986 2473 485 5573 686 7672 884 6770 881 9873 486 8975 990 11074 385 1均值( x±s)73 70±1 3985 75±1 69

2.3 列車(chē)過(guò)站噪聲

監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖3、表3。

圖3 列車(chē)過(guò)站聲級(jí)變化圖

表3 列車(chē)過(guò)站聲級(jí)測(cè)試值LpA/dB

列車(chē)過(guò)站的過(guò)程中，在距測(cè)點(diǎn)100 m時(shí)聲級(jí)值較小，列車(chē)經(jīng)過(guò)測(cè)點(diǎn)時(shí)數(shù)值大幅上升，隨后比較恒定，隨著列車(chē)的駛離，聲級(jí)值迅速下降。過(guò)站列車(chē)等效聲級(jí)平均值75.12 dB(A)，最大聲級(jí)值88.1 dB(A)。

3 分析討論

3.1 列車(chē)進(jìn)站、出站、過(guò)站聲級(jí)值隨時(shí)間有不同的變化規(guī)律

列車(chē)進(jìn)站的過(guò)程中，機(jī)車(chē)距測(cè)點(diǎn)100 m時(shí)，由于距離遠(yuǎn)，聲級(jí)值較低，車(chē)速由正常行駛的80～90 km/h減速至50 km/h，此時(shí)測(cè)得聲級(jí)值為60～70 dB(A)，然后隨著距離的減小，聲級(jí)值逐步增大，當(dāng)機(jī)車(chē)經(jīng)過(guò)測(cè)點(diǎn)時(shí)達(dá)到峰值，分析認(rèn)為，除距離的原因外，機(jī)車(chē)的牽引、減速制動(dòng)過(guò)程中輪軌的摩擦、滾動(dòng)及車(chē)廂的撞擊都使聲級(jí)值較高。有資料表明[1]，列車(chē)運(yùn)行的速度越低，聲級(jí)值越小，故而在列車(chē)隨后的減速過(guò)程中，聲級(jí)值隨之減小，但?？繒r(shí)的制動(dòng)排風(fēng)噪聲又使得聲級(jí)值有一個(gè)上升，然后迅速下降。

列車(chē)出站時(shí)聲級(jí)值變化如圖2，分析認(rèn)為，列車(chē)啟動(dòng)初期，由于機(jī)車(chē)的牽引、輪軌的摩擦使聲級(jí)值較高，尤其緩解排風(fēng)噪聲的影響，啟動(dòng)后排風(fēng)消除，使得聲級(jí)值迅速下降。隨著列車(chē)的加速，聲級(jí)值漸大，到駛離測(cè)點(diǎn)時(shí)達(dá)到峰值，隨后由于列車(chē)離測(cè)點(diǎn)的距離增大而使得聲級(jí)值迅速減小。

列車(chē)過(guò)站的過(guò)程中，機(jī)車(chē)距測(cè)點(diǎn)100 m時(shí)聲級(jí)值較低，當(dāng)列車(chē)經(jīng)過(guò)該點(diǎn)時(shí)聲級(jí)值大幅上升，在隨后的過(guò)程中在70～85 dB(A)之間波動(dòng)，在車(chē)尾經(jīng)過(guò)測(cè)點(diǎn)后隨著列車(chē)的離去聲級(jí)值迅速下降(見(jiàn)圖3)。列車(chē)過(guò)站與進(jìn)出站不同,列車(chē)進(jìn)出站是一個(gè)速度變化較大的過(guò)程,而列車(chē)過(guò)站時(shí)噪聲的主要來(lái)源是車(chē)速和列車(chē)與輪軌的撞擊，速度為勻速或變化較小(通常50～80 km/h)，不存在列車(chē)的制動(dòng)與啟動(dòng)，使得聲級(jí)值與列車(chē)的進(jìn)站、出站有不同的變化規(guī)律。

列車(chē)在進(jìn)出站時(shí),車(chē)站廣播和人群的流動(dòng)聲級(jí)值通常也較高，圖中曲線有聲級(jí)突變點(diǎn)分析為車(chē)站廣播和人群流動(dòng)等因素引起。

3.2 列車(chē)進(jìn)站、出站、過(guò)站聲級(jí)值比較分析

對(duì)列車(chē)進(jìn)出站及過(guò)站的聲級(jí)值采用方差分析進(jìn)行比較，見(jiàn)表4。

表4 列車(chē)進(jìn)出站及過(guò)站時(shí)噪聲聲級(jí)分析比較LpA/dB

項(xiàng)目等效聲級(jí)最大值列車(chē)進(jìn)站86 94±3 1398 24±2 75列車(chē)出站73 70±1 3985 75±1 69列車(chē)過(guò)站75 12±1 8585 00±1 77F104 560122 238P<0 001<0 001

方差分析結(jié)果表明，列車(chē)進(jìn)站、出站、過(guò)站之間的等效聲級(jí)比較總的來(lái)說(shuō)差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，進(jìn)一步兩兩比較得出，進(jìn)站與出站、進(jìn)站與過(guò)站之間等效聲級(jí)比較差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，出站與過(guò)站等效聲級(jí)比較差別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

列車(chē)進(jìn)站、出站、過(guò)站之間的聲級(jí)最大值比較總的來(lái)說(shuō)差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，進(jìn)一步兩兩比較得出，進(jìn)站與出站、進(jìn)站與過(guò)站之間聲級(jí)最大值比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，出站與過(guò)站聲級(jí)最大值比較差別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

通過(guò)方差分析，列車(chē)進(jìn)站的聲級(jí)值顯著高于列車(chē)出站和過(guò)站。進(jìn)站時(shí)列車(chē)制動(dòng)的摩擦、撞擊、車(chē)速，使得噪聲值最高，是站區(qū)噪聲治理的主要方面。其次是過(guò)站，雖然過(guò)站時(shí)列車(chē)的制動(dòng)、輪軌的摩擦造成的噪聲不大，但較快的車(chē)速和輪軌的撞擊等造成較高的聲級(jí)值。出站聲級(jí)值相對(duì)較小，這與啟動(dòng)初期緩慢的車(chē)速和提速后很快駛離有關(guān)。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

4.1.1 列車(chē)進(jìn)站、出站、過(guò)站聲級(jí)值的變化規(guī)律不同，產(chǎn)生噪聲的機(jī)理及主要影響因素不同。

4.1.2 進(jìn)站列車(chē)是站區(qū)主要噪聲污染源。

4.2 建議

站區(qū)噪聲的來(lái)源有列車(chē)運(yùn)行、車(chē)站廣播系統(tǒng)、乘客的嘈雜聲等多方面因素，其中列車(chē)運(yùn)行噪聲是主要方面。列車(chē)運(yùn)行噪聲主要由輪軌噪聲、機(jī)車(chē)牽引噪聲等組成[2]，輪軌噪聲有摩擦噪聲、撞擊噪聲和轟鳴噪聲，另外還有列車(chē)本身制動(dòng)和啟動(dòng)系統(tǒng)的排風(fēng)噪聲和工作時(shí)閘瓦與制動(dòng)啟動(dòng)盤(pán)之間摩擦振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。同時(shí)，列車(chē)運(yùn)行噪聲的高低與列車(chē)的運(yùn)行速度、輪軌的結(jié)構(gòu)性能、輪軌的質(zhì)量等有密切關(guān)系。針對(duì)站區(qū)噪聲的特點(diǎn)及列車(chē)進(jìn)站、出站、過(guò)站噪聲的不同變化規(guī)律，我們可采取相應(yīng)對(duì)策，從軌道、車(chē)輛、路基、車(chē)速、站臺(tái)等方面著手改進(jìn)減振降噪技術(shù)，使車(chē)站噪聲控制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，達(dá)到保障人群健康的目的，現(xiàn)探討如下。

①定期對(duì)車(chē)輪踏面鏇修，對(duì)鋼軌面磨削，減小車(chē)輪和軌道間的摩擦。

②用無(wú)縫鋼軌代替接縫鋼軌。

③安裝軌道減振器，減弱軌道振動(dòng)的傳遞。

④在軌道和路基之間采用碎石道床，能衰減從鋼軌向路基傳遞的振動(dòng)和噪聲。

⑤對(duì)車(chē)輛結(jié)構(gòu)及材料進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，減少自重，從而減小輪軌間的相互作用力，達(dá)到降低噪聲的目的。提高車(chē)廂連接的穩(wěn)定性，盡量形成一個(gè)整體，連接處還可安裝減振裝置。

⑥列車(chē)盡量采用流線型設(shè)計(jì)，以減小氣流噪聲。

⑦站臺(tái)、站臺(tái)的頂棚和墻壁布設(shè)吸聲材料[3]。

⑧改進(jìn)機(jī)車(chē)啟動(dòng)、制動(dòng)技術(shù)。

⑨控制列車(chē)經(jīng)過(guò)站區(qū)的速度。

[1] 孫維娜，李莉，羅雁云.軌道交通列車(chē)不同運(yùn)行速度下噪聲特性對(duì)比研究[J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2014(2):32-36.

[2] 祝文英，周裕德，應(yīng)樂(lè)惇，等.高速列車(chē)行駛噪聲的影響特點(diǎn)及其評(píng)價(jià)的探討[J].噪聲與振動(dòng)控制,2009(S2):185-189.

[3] 張海,王致,肖曉琴,等.城市軌道交通三類站臺(tái)的噪聲暴露水平分析[J].中國(guó)衛(wèi)生工程學(xué),2009,8(6):345-346.

2016-10-31；

2016-11-28

齊琦(1968—)，女，山西太原人，大學(xué)本科，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。

2095-1671(2016)06-0279-04

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