我国高速铁路噪声的危害和降低噪声方法分析

我国高速铁路噪声的危害和降低噪声方法分析

随着我国高速铁路的飞速发展,高铁噪声污染已成为突出的环境问题。在我国第一次200km/h以上高速铁路论证会上，噪声污染被认为是高铁对社会产生的最大的环境污染因素。随着我国路网密度的增加、列车运行速度的提高，列车运行噪声水平大大增加，给线路两侧的住宅带来严重的影响，尤其是医院、学校、居民区等对噪声比较敏感的区域。国际上已把振动噪声列为七大环境公害之一，高速铁路的噪声问题日益受到各方关注。如何降低铁路环境噪声对敏感点的影响，一直是环境保护工作者的重要任务之一。因此，如何减小高铁噪声污染，是当前车辆制造和铁路建设中的一个十分重要的课题。

一、我国高速铁路的噪声源

相对于普速铁路，高速铁路具有高速、高架、电气化等特点，因而其噪声传播的空间和时间也较普速铁路远，其噪声的构造也较普速铁路复杂。尤其是高速铁路穿越人口稠密的区域时，问题尤其严重。高速铁路噪声是由各种不同类型的噪声组合而成，按发生部位的不同，可分为轮轨噪声、空气动力性噪声、集电系统噪声和桥梁构造物噪声。高速铁路噪声是上述四种噪声总集合的结果。随着列车速度的增快而增大，在不同的列车速度和不同的减振降噪措施条件下，上述四种噪声影响的程度是不一样的。

二、高速铁路噪声的危害

1、噪声损害听力：有关资料表明: 当人连续听摩托车声, 8小时以后听力就会受损; 若是在摇滚音乐厅, 半小时后, 人的听力就会受损；若在80分贝以上的噪音环境中生活，造成耳聋的可能性可达50％。

2、噪声损害视力：噪音会严重影响听觉器官，甚至使人丧失听力，尽人皆知。然而，耳朵与眼睛之间有着微妙的内在“联系”，当噪音作用于听觉器官时，也会通过神经系统的作用而“波及”视觉器官，使人的视力减弱。研究指出，噪音可使色觉、色视野发生异常。调查发现，在接触稳态噪音的80名工人中，出现红、绿、白三色视野缩小者竟高达80％，比对照组增加85％。

3、噪声损害心血管系统：我国对城市噪音与居民健康的调查表明: 地区的噪音每上升一分贝, 高血压发病率就增加3%。

4、噪声损害人的神经系统：长期生活在噪声环境中会使人急躁、易怒。科学研究发现，噪音可刺激神经系统，使之产生抑制，长期在噪音环境下工作的人，还会引起神经衰弱症候群（如头痛、头晕、耳鸣、记忆力衰退、视力降低等）。

5、噪声影响睡眠, 造成疲倦。噪声对睡眠的危害：突然的噪声在40分贝时，可使10％的人惊醒，达到60分贝时，可使70％的人惊醒。

6、噪声对孕妇的影响：孕妇长期处在超过50分贝的噪音环境中,会使内分泌腺体功能紊乱,并出现精神紧张和内分泌系统失调。严重的会使血压升高、胎儿缺氧缺血、导致胎儿畸形甚至流产。而高分贝噪音能损坏，胎儿的听觉器官，致使部分区域受到影响。影响大脑的发育，导致儿童智力低下。

7、噪声对动物的影响

噪声能对动物的听觉器官、视觉器官、内脏器官及中枢神经系统造成病理性变化。噪声对动物的行为有一定的影响，可使动物失去行为控制能力，出现烦躁不安、失去常态等现象，强噪声会引起动物死亡。鸟类在噪声中会出现羽毛脱落，影响产卵率等。实验证明，动物在噪声场中会失去行为控制能力，不但烦躁不安而且失却常态。噪声还会引起动物的病变，引起动物死亡，这会造成高铁线路附近的农户很大的经济损失。

三、降低噪声的方法

1、降低高速铁路噪声源

1.1控制轮轨噪声

轮轨噪声是高速铁路噪声的主要组成部分。主要是列车运行时，车轮与钢轨接头处的撞击和已磨损的车轮在钢轨上的摩擦而产生的。因此，高速铁路应采用改善轨道结构和车轮结构来降低列车运行的噪声。目前采取的措施有：

1）采用重型钢轨及弹性钢轨：重型钢轨受列车的冲击振动相对较小。例如，把50kg/m钢轨换成60kg/m钢轨，钢轨的每米重量增大为原来的1.18倍,而钢轨的垂向刚度则增加为原来的1.58倍，约可降低列车冲击而发生的振动10%。因此，采用重型轨、重型枕、重型轨道板等以增大轨道综合抗弯刚性的轨道，可以有效地降低轨道结构的振动和噪声。

2）减少钢轨的波形磨损：保持车轮踏面圆整、修整踏面擦伤，在低频范围内可降噪3～4 dB (A)。缘润滑采用轮缘润滑器适时、适量向轮缘与钢轨接触部位喷或涂油润滑可减小磨耗，降低轮轨噪声。

3）采用无缝钢轨：采用跨区间无缝线路，将标准轨焊接成长钢轨，减少钢轨接头数量，使列车运行的基本单位阻力减少10%～20%，减少了脉冲型激扰源，从而减少接头冲击引起的振动与噪声。测试结果表明：无缝线路较有缝线路可以降低噪声10dB (A)。

4）采用弹性轨道基础和适合高速铁路的弹性车轮：弹性车轮是指在车轮轮箍与轮毂之间设弹性材料（如橡胶），使车轮具有阻尼和径向柔顺性，隔离和衰减车轮的振动。同时，弹性车轮的噪声的频率主成分转移到高频区，因此，如果能采取措施从根本上降低弹性车轮的高频成分,则其降噪效果会更好。但受橡胶耐热性、耐久性的限制,目前仅用于速度不高的列车上。最近,随着高性能橡胶的研制成功,国外开始探讨在高速轨道交通上的应用。

5）采用钢轨减振器：对轨道噪声而言最成功的技术是使用钢轨减振器。这种减振方式是用橡胶将多个钢板条粘接固定于钢轨上，并进行调整，其减振效果在1000赫兹范围内非常好。这种减振器适合于使用柔软的钢轨垫板，因为柔软的钢轨垫板可以将沿轨道长度方向的振动的传播减至最小值，并可使枕木被隔振。

1.2 控制列车整体噪声

由于集电系统的噪声，主要是由电动通风机、电动压缩机、电动发电机和牵引电动机运行时所发出的.因此，相对应的措施是改进集电弓滑板的形状，减少滑板的宽度；尽量减少集电弓的数量和安装电工外罩。

空气动力性噪声与列车运行速度及列车的密闭性能相关连。减少空气噪声最有效的方法是设计出流线性的车体，车体材料大部分选用隔音材料，再辅以密封措施减小车内壁板的孔隙数和尺寸。

1.3 控制桥梁辐射噪声和隧道反射噪声

由于桥梁结构在车辆的动力作用下，产生振动并辐射低频噪声。因此，桥梁构造物的噪声控制主要从设计和安装着手。比如在桥梁的结构形式设计上采用混凝土梁、有砟桥面或板式轨道的无砟桥面和加强桥头横梁，以降低车辆对桥梁的冲击效应，有效减低桥梁低频噪声。隧道噪声在高速运行时尤为明显。当车辆以高速冲入隧道入口时，在隧道内将形成压缩波；当车辆以高速冲出隧道口时，压缩波将向外部放射而产生很大的噪声。因此，应在隧道的内壁、桥梁外表面饰以吸声材料，以改善桥梁、隧道中轨道下的减振吸声结构。

2、传播途径及受声点方面的措施

2.1 线路两侧设绿化带

一般说来，铁路沿线两侧的绿化带既可以遮挡噪声的传播，又可以保护路基的稳定，还有净化空气，美化路容的作用。一般认为，矮的乔木比高的乔木防噪效果好；阔叶树比针叶树好；几条窄林带比一层稠密林带效果好。

2.2 设置防声屏障以限制噪声的传播

噪声在传播途径中，若遇到障碍物尺寸远大于声波时，则大部分声波能被反射，一部分被衍射，于是在障碍物或一定距离内形成“声影区”，其区域的大小与声响频率有关，声响频率越高，声影区范围越大。如果被保护点处于声影区，等效声级可以降低8 dB(A)～15 dB(A)；如果处于非声影区，也可降低3 dB(A)。为了增强防声屏障的效果，可在防声屏上铺设一些吸声材料，以避免和附近建筑之间形成反射。防声屏障的效果与其结构本身的隔声值有关，而所涉及的最小单位面积与屏障高度、屏障与声源的位置有关。

2.3 合理布置路线

在进行路网规划时，应注意不同功能线路之间的配合，避免穿越市中心和文教区、住宅区。对穿越城市的进站列车应开辟专用区域，以便集中采取措施。对于住宅区、文教区等特殊区域，应与铁路干线保持一定距离，利用环境自然条件降低噪声，必要时还可采用路堑或高架路。对于列车流量大的区域，应通过运行图控制车流密度，车辆匀速运行，以降低噪声。

四、总结

随着铁路高速化，铁路噪声已经越来越多地引起公众的强烈反应，此问题已经不可忽视。我国应该根据国情和路情，在吸收、消化国外已取得的先进经验和技术的基础上，提高标准，进行科学、合理的规划设计，选择和确定综合防治技术措施，积极开展轮轨噪声、振动影响因素和传播规律的定性定量分析；低噪声机车、车辆的研究与设计；低振低噪线路的研究与设计；铁路声屏障模型试验研究；列车运行噪声、振动的地面及随车监测系统的研究与开发等等，并应适时地将研究成果加以试用和推广，以期取得列车噪声、振动控制问题逐步解决。而且要具有超前意识，在设计和建设轨道交通时把环境测评减振降噪纳入长远规划，才能不仅给乘客舒适的乘坐环境，