利用声屏障降低铁路噪声对居民环境的影响

文章编号: 1673 - 5862 (2007) 03 - 0381 - 03
利用声屏障降低铁路噪声
对居民环境的影响
王德利
(沈阳市皇姑区环保局, 辽宁沈阳110036)
摘要: 降低铁路噪声的措施,应从我国的实际情况出发,吸取国内外先进经验及作法,采取
相应的防治措施·讨论影响铁路噪声的主要因素及声屏障结构特点,降噪效果分析计算等,并通过
实测说明声屏障对降低铁路噪声的效果·
关键词: 铁路;噪声;声屏障;环境
中图分类号: TB 535 文献标识码: A
引言
铁路噪声对居民的影响主要用烦恼来度量,即对睡眠、休息、交谈和思考的干扰·大量调查表明,居
民对睡眠的干扰反映最为强烈,因此降低铁路噪声采取的措施应以保证减少沿线居民的烦恼为主·为了解决居民住宅的环境安静问题,在住宅小区铁路沿线建立声屏障以降低铁道交通噪声对居民小区环境的污染,必将是一件为民造福的好事、实事·
1 利用声屏障降低铁路交通噪声
1 . 1 标准及要求
中华人民共和国环境噪声污染防治法中第三十六条规定:建设经过已有的噪声敏感建筑物集中区域的高速公路和城市高架、轻轨道路,有可能造成环境噪声污染的应设置声屏障或者采取其他有效的控制环境噪声污染的措施·
国家环境保护总局于2003 年5 月27 日在环发2003 94 号文件“关于公路铁路( 含轻轨) 等建设项目环境影响评价中环境噪声有关问题的通知中规定:
在已划分声环境功能区的城市区域,其评价范围内应按城市区域环境噪声标准( G B 3096 —93) 执行· 按“城市区域环境噪声适用区域划分技术规范”的规定,住宅小区内不同位置的楼群环境噪声允许
值就可得出·建造声屏障后,环境噪声能否达标也可预知·
1 .
2 铁路噪声的分析
铁路沿线的环境噪声主要由机车车辆辐射的稳态噪声和各种与行车有关的间隙噪声构成, (间隙噪声包括鸣笛、制动、联挂、通岔) , 我国铁路列车运行时的稳态噪声, 根据实测表明旅客列车在行速50 km/ h 时噪声为80 dB (A) ,货物列车在行速50 km/ h 时可达90 dB (A) ·经对频谱分析,列车的轨边噪声频谱呈低中频特性,主要成分是500 Hz 以下的低频噪声·我国列车行驶时辐射噪声可由下式粗略计算即:
L A = L 0 + 20l og V / V 0(1)式中: L A 为列车辐射的噪声A 声级; L 0 为统计常数,对长轨L 0 = 74 dB (A) ,对短轨L 0 = 81 dB (A) ; V 0为参考速度取V 0 = 60 km/ h ; V 为列车行驶速度·
收稿日期: 2007203229
作者简介: 王德利(1950 - ) ,男,山东肥城人,沈阳市皇姑区环保局工程师·
沈阳师范大学学报(自然科学版)第25 卷382
实际测试:当列车行速45 km/ h 在长轨上运行时,在距轨道中心30 m ,高1 . 5 m 处测量,A 声级71 dB (A) ,而由上式计算得L A = 71 . 6 dB (A) ,测试与计算基本相符合· 列车运行噪声对铁路两旁住宅环境噪声影响是随着距轨道远近和车辆行驶辐射噪声的不同而有差
异,当列车以70～100 km/ h 在长轨上运行时,在铁路两旁30 m 处其噪声级可达75 . 3～78 . 4 dB ( A) ,这时铁路两侧楼群居民受噪声影响较大·当列车以60～65 km/ h 在长轨上运行时,在距铁路两旁30 m 处
的楼群测得噪声级为74～74 . 7 dB (A) ,由此可见列车运行速度的变化对两侧居民的区域噪声的影响是不同的,而且列车运行产生的噪声对铁路两侧居民楼群的影响程度在垂直高度上也是不同的,实测认为:在垂直高度上,在一定范围内帄均每层楼噪声递增1 dB ( A) ,如1 楼测噪声75 dB ( A) ,2 楼为76 dB (A) ,3 楼为77 dB (A) ,当增高到一定高度时,噪声值帄稳不再增
加· 经过大量实测得知:列车辐射噪声的空间分布状态为:
1) 列车运行噪声沿垂直于轨道水帄方向上不同距离的衰减量:由3 m 到25 m 处,A声级衰减7～9 dB (A) ·
2) 列车运行噪声沿高度方向的变化量:在距轨道中心30 m 处设测点,在不同高度上测列车运行噪声,随着测点高度的升高,噪声A 声级逐渐增加,开始A 声级增加较快,当测点高度升到30 m 以上高度时,噪声A 声级值增加变慢直至不再增加·了解铁路噪声的空间分布对选取降低铁路噪声的措施非常
有利·
3) 降噪措施应用声屏障
降低铁路噪声的措施, 应从我国的实际情况出发, 吸取国内外先进经验及作法采取相应的防治措施·总结我国对铁路噪声治理作法, 概括为两种途径: 一是通过行政管理措施( 法规) 进行强制限制; 二是采取降噪手段实施工程治理·在采取降噪手段措施中除在声源上设法降低噪声外, 在声音的传播途径上采取噪声措施也是最为广泛应用的一个重要途径, 国内外实践证明应用声屏障降低铁路噪声就是重要的技术措施之一·实践证明,声屏障可以降低火车稳态行车噪声10 dB (A) 以上·声屏障是位于声源和接收点之间的声障结构,使声波在传播过程中受到衰减,通常采用吸声与隔声结合的不封闭噪声防护结构,其作用是阻止直达声,吸收反射声,减少衍射声·声屏障可由重质及轻质材料构成,重质材料如砖、混凝土、陶瓷等,轻质材料如有机玻璃, P C 板、钢板、铝板、镀锌板等,吸声材料为超细玻璃棉及岩棉等·声屏障的型状有直立型、折板型、倒L 型、Y 型等·
声屏障的降噪效果与下列因素有关:
1) 声波;
2) 声屏障本身的几何尺寸;
3) 声屏障与声源及接受点距
离· 由实践得出如下结论:
1) 声波的衍射作用大大的限制了屏障的降噪量,而且随声波波长λ的变化而不同,所以屏障的实际降噪效果与h/λ有关( h 为声屏障的有效高度,λ为入射波波长) ·声源频率越高,降噪效果越好·
2) 对屏障降噪效果起决定作用的是它的有效高度h 而不是它的自然高度H , h 是由声源S 至按受点R 连线以上算起的, 因而有时屏障并不低, 只是由于S 和R 高度有变化会使它的有效高度h 变小,达不到降噪目的,所以有效高h 越大,声屏障降噪效果越好·
3) 不仅声源S 和接受点R 的高度对降噪有影响, 而且它们之间的距离也会影响降噪效果, 当屏障的自然高度H 和声源的高度不变, 接受点低于屏障时降噪效果好, 当接受点升高, 降噪量随之下降, 当接受点高度不变,声源与屏障距离加大则降噪量也随之下降·
因此,声屏障的设计要根据声源特性、环境影响、标准要求等各种因素来进行,同时屏障设计时还要注意它的隔声性能, 要求屏障面密度在20 kg/ m2 以上,一般屏障的隔声量在20～30 dB (A) ,由于屏障一般降噪量不会超过10～15 dB (A) ,所以屏障的隔声量设计在20～25 dB ( A) 就足够了·同时设计时要注意到屏障孔隙、结构强度、抗风能力等,保证屏障的使用性能及寿命·用于屏障的常用材料的隔声量见表1·吸声处理在屏障应用时也很重要,屏障朝向声源的一侧设置吸声材料使入射到该表面上的反射声有所下降,根据声能减半声级下降3 dB (A) 的规律,材料的吸声系数选在0 . 8～0 . 9 之间最好,而且在屏障的顶端边缘也应作吸声处理,使声波绕射减弱,对屏障降噪有好处,至于屏障设置的长度应为接受点
第 3 期
王德利 : 利用声屏障降低铁路噪声对居民环境的影响
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到屏障距离的 8 倍以上 ,而且在与其帄行方向的建筑物长度的基础上最好前后分别再加长 50 m 为屏障 的最后长度·
表 1 声屏障的常用材料的隔声量
倍频程频率 Hz d B (A )
厚度
( m m ) 面密度
( k g/ m 2 ) 材
料
500 1 000 2 000 有机玻璃 、塑料板 轻质混凝土
钢板
钢板一侧吸声
13 150 2 100
15 175 288
30 37 36 37
36 41 40 45
40 45 44 53
声屏障降低铁路噪声的效果实测
在铁路沿线一侧设置一个长 500 m ,高 2 m 的声屏障 ,当列车以不同行驶速度通过时测试噪声结 果 ,如表 2 所示·
2 从表中的数据看出 ,此屏障的降噪量可达 16～19 dB (A ) ,低频衰减小 ,高频衰减大 ,当无声屏障时 , 由 P2 点 到 P1 点 , 的 自 然 衰 减 量 按 公 式 :ΔL = 10l og r 2 / r 1 计算 ,
ΔL = 4 . 4 dB (A ) ,即自然衰减量 为 4 . 4 dB (A ) ,所以屏障的实际降噪量为 11 . 6～
14 . 6 dB (A ) ,可见声屏障的设置是有作用的· 按国
家环保局环发 2003 94 号文件和“城市
区域噪声适用区划分技术规定”,离铁道 50 m 之 内区域执行四类区域环境噪声标准 ,即昼间 70 dB
(A ) ,夜间 55 dB (A ) ,因而设置声屏障后区域噪声
有望达标·
表 2 列车不同行驶速度时声屏障的降噪量
列车速度/ ( k m ·h - 1
)
测点
A 声级/ d
B (A )
P1 63 27 P2 84
P1 P2 70 86 36 P1 P2 70 86 36 P1 P2
71 90
48
注 : P1 点 , P 2 点分别为屏障内外的测试点·
综上所述 ,利用声屏障是可以降低铁道噪声并能使一定范围内区域环境噪声达标· 参考文献 :
郑长聚 . 环境噪声控制工程 M . 北京 :高等教育出版社 , 1996 .
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沈阳市环境保护局 . 环境保护公务员必读 M . 沈阳 :辽宁大学出版社 , 1998 . 孙万刚 . 建筑声学设计 M . 北京 :中国建筑工业出版社 , 1993 . 武道忠 . 如何利用声屏障降低铁道噪声对居民小区环境的影响 R . 辽宁省环保产业协会噪声控制专业委员会技
术交流会 , 2006 .
The Imp acts of R educ i ng T ra i n N oise by N oise B arrier on R esidents L i ving E nviron m ent
W A N G de 2l i
( Shenyang Huanggu Enviro nment al Prot ectio n Bureau , Shenyang 110036 , China )
Abstract : Based o n t h e reality of o ur co unt r y , d o m estic and fo reign exp eriences , met h o ds sho u ld be int r o duced to reduce t r ain
noise . This article d iscusses t h e influential f acto rs of t r ain n oise , t h e st r uct u re of noise barrier , t h e acco unt and anal y sis of eff ect of reducing noise. The article also illuminat es t h e effect of noise barrier t h ro u gh field 2exp eriment s .
K ey w ords : rai ; way ; noise ; noise barrier ; enviro n ment。