城市轨道交通噪声分析与降噪措施的研究
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对于无限长声屏障，其绕射衰减量可按照以下公式计算：
姨
姨 姨 姨姨10 lg
姨姨
△L = 姨 姨 姨 姨 姨姨姨10 lg 姨
3π 姨1- t2
（t= 40fi δ >1）
4 arctan（姨1-t / 姨1+t ）
3c
，
3π 姨t2 -1
（t= 40fi δ <1）
2 ln（t+姨t2-1 ）
3c
（4）
3． Dongying Architecture Design Research Institue，Dongying 257000，Shandong China）
Abstract：In this paper，aiming at the noise pollution of urban rail transit in recent years，prediction and analysis of noise caused by an over－head light rail transit are performed firstly． According to the practical situation of this light rail transit，proper style of acoustic barrier is adopted to reduce the noise． The research results show that the noise level of all the floors of a building 20 m away from the rail transit approaches 90 dB if the train running at speed of 100 km/h，and the noise level of the floor as high as the rail is highest． After the acoustic barrier is used， the effect of noise control is most obvious in the lowest floor，and becomes lower as the height increases． Key words：urban rail transit； noise analysis； noise reduction； acoustic barrier
（3）
式中：△L绕— 绕射声衰减；△L透— 透射降低量；△L反— 反射降低量；△LG — 地面吸声声衰减量；△LS — 声源和接 受点之间其他障碍物产生的声衰减量 .
在实际建造声屏障时，若绕射损失与透射损失之差在 10 dB 以上，可忽略 △L透；对吸声屏障，若吸声结构 的噪声降低系数 NRC＞0．5，则 △L反≤1 dB，也可省去 △L反；当接受点离声源距离近且为软地面时，△LG 可省去； 若声源与接受点之间其它障碍物在设置声屏障前后保持不变，则 △LS 可略去 . 因此，声屏障插入损失 L 主要 取决于屏障的绕射衰减量 △L绕 . 所以主要计算声波绕射声屏障的衰减值 .
/ log
d d0
，此处 I0 为距离 d0 处
5 arctan l0
的声强，取 d0 =5
m，则 K 可以写成：K=10 log
d arctan
2d l0
/ tan
d 5
.
距
10
l0
dl l
l0
2
2
图 1 距离衰减值示意图 Fig.1 Drawing of distance attenuation value
平的层高处噪声级最高 . 当采用隔声式声屏障进行降噪后的噪声分析得到，底层的降噪效果最明显，随着建筑物高
度的增加，降噪效果有所降低 .
关键词：城市轨道交通； 噪声分析； 降噪； 声屏障
中图分类号：U 448．13
文献标识码：A
Noise Analysis and Reduction of Urban Rail Transit
Fig．5 Noise distribution map without sound barrier
由预测结果看出，各高度的噪声瞬时 A 声级都在 80 dB（A） 以上. 受影响最为严重的在 9～12 m 范围内，而 12 m 以上随 着高度增加噪声级逐渐减小，距离声源最远的 30 m 处的声 级最低 . 在没有设置声屏障进行降噪时，与声源处于相同高 度的预测点声级最高 . 3．3 设置声屏障的噪声预测结果
随着改革开放的不断深入以及经济的飞速发展，各大城市规模的不断扩大，导致城市交通需求与道路设 施供给之间矛盾也日益突出 . 我国部分城市为解决日益严重的交通拥挤状况，正在计划和筹建轻轨交通 （Light Rail Transit）系统，如大连 202 轻轨工程，沈阳轻轨一期工程和武汉轻轨交通一号线等 . 轻轨交通以 运量大、速度快、耗能低、投资少等优点，为解决城市交通问题提供了有效的途径 .
Á 根据以上理论，预测楼房各楼层受噪声影响的声级如
30 m
30 m
H（m） dB（A） 30 82.4 27 83.5 24 84.5 21 85.5 18 86.3 15 86.9 12 87.3 9 87.3 6 87.1 3 86.5
20 m
10 m
图 5 无声屏障时的噪声分布图
4.4 m
图 5 所示 .
城市快速轨道交通（轻轨）是由钢轨和钢轮为走行系统，它的线路与地面道路有混行段，还可穿越市区、 人群密集地区 . 虽然轻轨的建设为缓解城市交通压力提供了有效的途径，但是由于轻轨交通引起的环境振 动和噪声污染，直接影响到人民的工作与生活，特别是当轻轨高架线路穿过闹市区繁华路段时，危害性更为 严重 . 高架线路噪声对沿线居民、乘客和工作人员造成影响，干扰休息、生活和工作，使人心烦意乱，导致疲 劳，损害听觉，引发各种疾病 .
ห้องสมุดไป่ตู้
取足够大，可按照无限长声屏障考虑 . 材料取有机玻璃或
20 m
塑料板等普通隔声材料做成隔声式声屏障 . 设置折角型隔
图 6 有声屏障时的噪声分布图
声屏障后，各高度的噪声分布图如图 6 所示 .
Fig．6 Noise distribution map with sound barrier
离衰减计算如图 1 所示 .
△LR —地面反射衰减，△LR =10 lg（1+ ζ），ζ 为反射系数，对于地面取 0．5，水泥地面取 0．8；
△La —吸声衰减，△La = α（d-d0），α 为吸收系数，对于空气取 0．002 dB/100 m .
2 声屏障降噪措施
2．1 声屏障的基本原理 [3-7] 声波在传播过程中，当遇到屏障时会因绕射作用而使后面
式中：△L — 声压级绕射衰减量；fi — 声波频谱中第 i 个中心 频率值（Hz）. 轮轨噪声的频率主要在 20～2000 Hz；c — 空气
受声点
b
声屏障
中的声速，m/s；δ — 声程差，为绕射路程与直达路程之差，m .
j
折角式声屏障声程差的计算如图 4 所示 .
c ah
δ = a+b-c，
（5）
第 30 卷 第 3 期 2012 年 3 月
文章编号：1004-3918（2012）03-0356-04
河南科学 HENAN SCIENCE
Vol.30 No.3 Mar. 2012
城市轨道交通噪声分析与降噪措施的研究
张 媛 1， 周 华 2， 田子波 3
（1． 中国石油大学（华东）储运与建筑工程学院，山东 青岛 266555； 2． 上海振华重工股份有限公司，上海 200125； 3． 东营市建筑设计研究院，山东 东营 257000）
摘 要：针对目前日趋严重的城市轨道交通产生的噪声污染问题，结合某一高架轻轨结构实例，首先对该高架轻轨
线路的噪声进行了预测分析，然后根据该例实际情况设计出适合的声屏障降噪，并进行降噪分析 . 结果表明当列车
以 100 km/h 的速度驶过，对于距离 20 m 处的一建筑物各层的瞬时噪声级都达到近 90 dB（A），并且与高架桥高度水
声影区
声源
声屏障
高频截止
中频截止 低频截止
图 2 声屏障改变声音传播途径 Fig．2 The sound transmission path changed by
sound barrier
声学遮挡进行降噪 .
（a）
（b）
（c）
图 3 声屏障的选型
Fig．3 Selection of sound barriers
根据以上各设计原则和设计算例的实际需要，设计声屏 障的选型采用图 2（c）的形式，高度取 4．4 m，挑出 2 m，长度
H（m） dB（A） 30 78.2 27 78.5 24 78.8 21 79.0 18 79.1 15 79.0 12 78.7 9 78.2 6 77.5 3 76.6
2m 10 m
Zhang Yuan1， Zhou Hua2， Tian Zibo3
（1． College of Pipe ＆ Civil Engineering，China University of Petroleum（Huadong），Qingdao 266555，Shandong China； 2． Shanghai Zhenhua Heavy Industries Co．，Ltd．，Shanghai 200125，China；
（d）
2．3 声屏障降噪效果理论计算 声屏障降噪效果一般用插入损失来评价 . 插入损失就是在保持噪声源、地形、地面和气候条件不变的
情况下，安装声屏障前后在接受点处测得的声压级之差 . 声屏障的噪声降低计算公式为：
- 358 -
河南科学
第 30 卷 第 3 期
L= △L绕 - △L透 - △L反 - max（△LG ，△LS），
本文就目前轻轨结构存在的上述问题，首先针对某一轻轨结构体系产生的噪声进行分析和预测，在此基 础上，提出并研究适合的有效降噪技术措施，并数值仿真降噪效果 .
收稿日期：2012-01-05 作者简介：张 媛（1980－），女，山东东营人，副教授，博士，从事减振降噪方向的研究 .
2012 年 3 月
张 媛等：城市轨道交通噪声分析与降噪措施的研究
a
=
姨l
2 1
+
h2
，b=
姨（j-h）2 +
l
2 2
，c= 姨（l1 + l2）2 + j2
.
声源
l2
l1
图 4 折角式声屏障声程差计算示意图
3 数值仿真分析
Fig．4 Calculation diagram of sound path difference for angle－type sound barrier
Lp0—声源在参考点（距声源 r0 米）处的声级（dB（A））；
△Ld —距离衰减，引入衰减系数 K，则距离衰减公式为：
△Ld = K lg（d /d0），
P
（2）
ÁÁÁÁ 其中：d0为参考距离；d为计算点距离轨道声源的垂直距离；K可按下式
d
取值，假设列车总长度为 l0 ，则 K=10 log
I I0
的声影区（或称保护区）缩小，这种影响随频率而不同，它与声 波波长和屏障尺度有关 . 图 2 表明屏障对高频噪声的遮挡更 有效一些，但仍存在一定的绕射区 . 2．2 声屏障形式的选择
图 3 中，（a）为普通的片式声屏障，这种声屏障采用最为 广泛，但是对于略高的建筑物效果有限 .（b）和（c）是在声屏障 的上端挑出一个 2～3 m 的大雨棚，这是一种半封闭式的声屏 障，对于略高的建筑物的降噪效果颇佳 . （d）是采用建筑物为
- 357 -
1 噪声分析的方法
高架轻轨工程的噪声分析一般采用的预测方法主要有实测类比法、试验模型法、经验公式法和模式计算 法[1-2] . 本文对于噪声预测采用模式计算法，声级计算模式如下：
Lp= Lp0+ △Ld + △LR - △La ，
（1）
式中：Lp—声源在预测点（距声源 r 米）处的声级（dB（A））；
3．1 算例 运行列车的噪声可视为一个运动线声源，假设某轻轨工
Á 程中，列车长度为138 m. 取距轨道10 m处为参考点，建立
计算公式 . 设距轨道 20 m 处有一栋 30 m 高的楼房，预测 其各接受点的噪声声级值，当线声源长度＞1/3 线声源至接受 点距离时，认为是无限长线声源 .
根据工程概述，设车速为 100 km/h，取距高架轨道 10 m 处的瞬时噪声为 90 dB，轨道高出地面 10 m . 3．2 未设置声屏障的噪声预测结果
姨
姨 姨 姨姨10 lg
姨姨
△L = 姨 姨 姨 姨 姨姨姨10 lg 姨
3π 姨1- t2
（t= 40fi δ >1）
4 arctan（姨1-t / 姨1+t ）
3c
，
3π 姨t2 -1
（t= 40fi δ <1）
2 ln（t+姨t2-1 ）
3c
（4）
3． Dongying Architecture Design Research Institue，Dongying 257000，Shandong China）
Abstract：In this paper，aiming at the noise pollution of urban rail transit in recent years，prediction and analysis of noise caused by an over－head light rail transit are performed firstly． According to the practical situation of this light rail transit，proper style of acoustic barrier is adopted to reduce the noise． The research results show that the noise level of all the floors of a building 20 m away from the rail transit approaches 90 dB if the train running at speed of 100 km/h，and the noise level of the floor as high as the rail is highest． After the acoustic barrier is used， the effect of noise control is most obvious in the lowest floor，and becomes lower as the height increases． Key words：urban rail transit； noise analysis； noise reduction； acoustic barrier
（3）
式中：△L绕— 绕射声衰减；△L透— 透射降低量；△L反— 反射降低量；△LG — 地面吸声声衰减量；△LS — 声源和接 受点之间其他障碍物产生的声衰减量 .
在实际建造声屏障时，若绕射损失与透射损失之差在 10 dB 以上，可忽略 △L透；对吸声屏障，若吸声结构 的噪声降低系数 NRC＞0．5，则 △L反≤1 dB，也可省去 △L反；当接受点离声源距离近且为软地面时，△LG 可省去； 若声源与接受点之间其它障碍物在设置声屏障前后保持不变，则 △LS 可略去 . 因此，声屏障插入损失 L 主要 取决于屏障的绕射衰减量 △L绕 . 所以主要计算声波绕射声屏障的衰减值 .
/ log
d d0
，此处 I0 为距离 d0 处
5 arctan l0
的声强，取 d0 =5
m，则 K 可以写成：K=10 log
d arctan
2d l0
/ tan
d 5
.
距
10
l0
dl l
l0
2
2
图 1 距离衰减值示意图 Fig.1 Drawing of distance attenuation value
平的层高处噪声级最高 . 当采用隔声式声屏障进行降噪后的噪声分析得到，底层的降噪效果最明显，随着建筑物高
度的增加，降噪效果有所降低 .
关键词：城市轨道交通； 噪声分析； 降噪； 声屏障
中图分类号：U 448．13
文献标识码：A
Noise Analysis and Reduction of Urban Rail Transit
Fig．5 Noise distribution map without sound barrier
由预测结果看出，各高度的噪声瞬时 A 声级都在 80 dB（A） 以上. 受影响最为严重的在 9～12 m 范围内，而 12 m 以上随 着高度增加噪声级逐渐减小，距离声源最远的 30 m 处的声 级最低 . 在没有设置声屏障进行降噪时，与声源处于相同高 度的预测点声级最高 . 3．3 设置声屏障的噪声预测结果
随着改革开放的不断深入以及经济的飞速发展，各大城市规模的不断扩大，导致城市交通需求与道路设 施供给之间矛盾也日益突出 . 我国部分城市为解决日益严重的交通拥挤状况，正在计划和筹建轻轨交通 （Light Rail Transit）系统，如大连 202 轻轨工程，沈阳轻轨一期工程和武汉轻轨交通一号线等 . 轻轨交通以 运量大、速度快、耗能低、投资少等优点，为解决城市交通问题提供了有效的途径 .
Á 根据以上理论，预测楼房各楼层受噪声影响的声级如
30 m
30 m
H（m） dB（A） 30 82.4 27 83.5 24 84.5 21 85.5 18 86.3 15 86.9 12 87.3 9 87.3 6 87.1 3 86.5
20 m
10 m
图 5 无声屏障时的噪声分布图
4.4 m
图 5 所示 .
城市快速轨道交通（轻轨）是由钢轨和钢轮为走行系统，它的线路与地面道路有混行段，还可穿越市区、 人群密集地区 . 虽然轻轨的建设为缓解城市交通压力提供了有效的途径，但是由于轻轨交通引起的环境振 动和噪声污染，直接影响到人民的工作与生活，特别是当轻轨高架线路穿过闹市区繁华路段时，危害性更为 严重 . 高架线路噪声对沿线居民、乘客和工作人员造成影响，干扰休息、生活和工作，使人心烦意乱，导致疲 劳，损害听觉，引发各种疾病 .
ห้องสมุดไป่ตู้
取足够大，可按照无限长声屏障考虑 . 材料取有机玻璃或
20 m
塑料板等普通隔声材料做成隔声式声屏障 . 设置折角型隔
图 6 有声屏障时的噪声分布图
声屏障后，各高度的噪声分布图如图 6 所示 .
Fig．6 Noise distribution map with sound barrier
离衰减计算如图 1 所示 .
△LR —地面反射衰减，△LR =10 lg（1+ ζ），ζ 为反射系数，对于地面取 0．5，水泥地面取 0．8；
△La —吸声衰减，△La = α（d-d0），α 为吸收系数，对于空气取 0．002 dB/100 m .
2 声屏障降噪措施
2．1 声屏障的基本原理 [3-7] 声波在传播过程中，当遇到屏障时会因绕射作用而使后面
式中：△L — 声压级绕射衰减量；fi — 声波频谱中第 i 个中心 频率值（Hz）. 轮轨噪声的频率主要在 20～2000 Hz；c — 空气
受声点
b
声屏障
中的声速，m/s；δ — 声程差，为绕射路程与直达路程之差，m .
j
折角式声屏障声程差的计算如图 4 所示 .
c ah
δ = a+b-c，
（5）
第 30 卷 第 3 期 2012 年 3 月
文章编号：1004-3918（2012）03-0356-04
河南科学 HENAN SCIENCE
Vol.30 No.3 Mar. 2012
城市轨道交通噪声分析与降噪措施的研究
张 媛 1， 周 华 2， 田子波 3
（1． 中国石油大学（华东）储运与建筑工程学院，山东 青岛 266555； 2． 上海振华重工股份有限公司，上海 200125； 3． 东营市建筑设计研究院，山东 东营 257000）
摘 要：针对目前日趋严重的城市轨道交通产生的噪声污染问题，结合某一高架轻轨结构实例，首先对该高架轻轨
线路的噪声进行了预测分析，然后根据该例实际情况设计出适合的声屏障降噪，并进行降噪分析 . 结果表明当列车
以 100 km/h 的速度驶过，对于距离 20 m 处的一建筑物各层的瞬时噪声级都达到近 90 dB（A），并且与高架桥高度水
声影区
声源
声屏障
高频截止
中频截止 低频截止
图 2 声屏障改变声音传播途径 Fig．2 The sound transmission path changed by
sound barrier
声学遮挡进行降噪 .
（a）
（b）
（c）
图 3 声屏障的选型
Fig．3 Selection of sound barriers
根据以上各设计原则和设计算例的实际需要，设计声屏 障的选型采用图 2（c）的形式，高度取 4．4 m，挑出 2 m，长度
H（m） dB（A） 30 78.2 27 78.5 24 78.8 21 79.0 18 79.1 15 79.0 12 78.7 9 78.2 6 77.5 3 76.6
2m 10 m
Zhang Yuan1， Zhou Hua2， Tian Zibo3
（1． College of Pipe ＆ Civil Engineering，China University of Petroleum（Huadong），Qingdao 266555，Shandong China； 2． Shanghai Zhenhua Heavy Industries Co．，Ltd．，Shanghai 200125，China；
（d）
2．3 声屏障降噪效果理论计算 声屏障降噪效果一般用插入损失来评价 . 插入损失就是在保持噪声源、地形、地面和气候条件不变的
情况下，安装声屏障前后在接受点处测得的声压级之差 . 声屏障的噪声降低计算公式为：
- 358 -
河南科学
第 30 卷 第 3 期
L= △L绕 - △L透 - △L反 - max（△LG ，△LS），
本文就目前轻轨结构存在的上述问题，首先针对某一轻轨结构体系产生的噪声进行分析和预测，在此基 础上，提出并研究适合的有效降噪技术措施，并数值仿真降噪效果 .
收稿日期：2012-01-05 作者简介：张 媛（1980－），女，山东东营人，副教授，博士，从事减振降噪方向的研究 .
2012 年 3 月
张 媛等：城市轨道交通噪声分析与降噪措施的研究
a
=
姨l
2 1
+
h2
，b=
姨（j-h）2 +
l
2 2
，c= 姨（l1 + l2）2 + j2
.
声源
l2
l1
图 4 折角式声屏障声程差计算示意图
3 数值仿真分析
Fig．4 Calculation diagram of sound path difference for angle－type sound barrier
Lp0—声源在参考点（距声源 r0 米）处的声级（dB（A））；
△Ld —距离衰减，引入衰减系数 K，则距离衰减公式为：
△Ld = K lg（d /d0），
P
（2）
ÁÁÁÁ 其中：d0为参考距离；d为计算点距离轨道声源的垂直距离；K可按下式
d
取值，假设列车总长度为 l0 ，则 K=10 log
I I0
的声影区（或称保护区）缩小，这种影响随频率而不同，它与声 波波长和屏障尺度有关 . 图 2 表明屏障对高频噪声的遮挡更 有效一些，但仍存在一定的绕射区 . 2．2 声屏障形式的选择
图 3 中，（a）为普通的片式声屏障，这种声屏障采用最为 广泛，但是对于略高的建筑物效果有限 .（b）和（c）是在声屏障 的上端挑出一个 2～3 m 的大雨棚，这是一种半封闭式的声屏 障，对于略高的建筑物的降噪效果颇佳 . （d）是采用建筑物为
- 357 -
1 噪声分析的方法
高架轻轨工程的噪声分析一般采用的预测方法主要有实测类比法、试验模型法、经验公式法和模式计算 法[1-2] . 本文对于噪声预测采用模式计算法，声级计算模式如下：
Lp= Lp0+ △Ld + △LR - △La ，
（1）
式中：Lp—声源在预测点（距声源 r 米）处的声级（dB（A））；
3．1 算例 运行列车的噪声可视为一个运动线声源，假设某轻轨工
Á 程中，列车长度为138 m. 取距轨道10 m处为参考点，建立
计算公式 . 设距轨道 20 m 处有一栋 30 m 高的楼房，预测 其各接受点的噪声声级值，当线声源长度＞1/3 线声源至接受 点距离时，认为是无限长线声源 .
根据工程概述，设车速为 100 km/h，取距高架轨道 10 m 处的瞬时噪声为 90 dB，轨道高出地面 10 m . 3．2 未设置声屏障的噪声预测结果