地铁高架车站站厅层低频结构噪声的影响及对策

扈慧娜 俞泉瑜 侯建鑫 曾向荣

（1.西安市地下铁道有限责任公司，710018，西安；2.安境迩（上海）科技有限公司，200030，上海∥第一作者，工程师）

高架地铁线综合减振降噪方面的研究已有很多，而地铁高架车站站厅层的低频结构噪声问题目前仍被忽略。既无针对性的规范标准，也未查到公开的测试或研究成果。为此，通过对不同高架站站厅层的噪声进行很多测试和分析，在噪声量值、频谱及与结构、轨道型式的关系等方面获得了一些特性和规律。

1 部分地铁高架站厅层的噪声实测

对中国部分城市地铁高架站厅层噪声的测试统计见表1，背景噪声及列车通过时的噪声频谱见图1。无明显干扰时的背景噪声范围约53～64 dB（A），耳感较为安静；有干扰（乘客、广播、验票闸机蜂鸣及电梯语音提示等）时背景噪声范围约63～69 dB（A），低频成份很少，耳感正常可接受。由此可知，人们对站厅层噪声容忍程度相对较高，故站厅层噪声之前较少受到关注。

由图1可见：在轨道未采取减振措施的情况下，站桥一体式车站结构站厅层列车通过时段噪声约为70～ 75 dB（A），低频段（50～ 125 Hz）噪声增量较大，受众不适感较明显，并对正常对话与交流产生干扰；站桥分离式车站结构站厅层列车通过时段噪声约为65～69 dB（A），耳感尚可接受；采取了梯形轨枕等减振措施的站桥一体式车站站厅层的噪声水平降低较多，主要是对低频段二次结构噪声形成了有效的抑制，基本与站桥分离式车站站厅的噪声水平相当。

2 高架站厅层低频结构噪声主要影响因素

（1）车站结构型式。站桥一体式车站的轨道承载结构与车站框架结构为刚性连接，其振动传递衰减慢，参与振动的结构构件数量较多。结构部件振动水平较高，故相应产生的中低频噪声量值较大。站桥分离式车站的轨道承载结构为独立的桥/墩结构，或在走行轨梁与车站框架结构之间设置了支座。这两种型式都对振动的传递形成阻隔效应，使参与振动的构件数量大大减少，故相应产生的中低频噪声量值较小。

表1 中国部分地铁高架线站厅层噪声实测结果

图1 部分高架地铁车站站厅层背景噪声及列车进出站噪声频谱

（2）轨道减振结构。轨道结构采取减振措施与否对站厅层二次结构噪声水平影响较大。轨道减振措施，尤其是可提高轨道平顺性的质量弹簧隔振系统，可有效抑制结构构件的振动，从而对站厅层噪声起到明显的控制效果。由测试结果可知：站桥一体结构采用梯形轨枕减振轨道后，站厅层噪声与站桥分离式车站相近，采用浮置板减振轨道效果更好，但相应需增加轨道结构高度，从而增加整个车站的高度及体量。

（3）车轨状况及轮轨关系。车辆及轨道的使用状况以及轮轨关系是否合理，也影响着轮轨振动的大小。从我国内地及香港地铁（较新的线路如马铁、西铁等）的添乘体验及表观综合状态等方面的对比来看，我国内地很多地铁的车辆状况、轨道平顺性（轨道几何状态、钢轨接头、钢轨表面质量等）及维护保养状态等均相对较差，故轮轨振动水平较高，相应引起的站厅层噪声相对较大。这与我国内地地铁对车轨状况及轮轨关系的忽视等有较大关系。

（4）特殊线路条件。车站范围及两端的小半径曲线、道岔或钢轨伸缩调节器，将会引起轮轨及车站结构振动水平的提高，从而增大站厅层的噪声水平。

3 高架站厅层噪声控制指标及限值

3.1 针对性不足的现行相关标准

目前，国内与噪声控制相关的标准主要包括GB 3096—2008《声环境质量标准》、JGJ/T 170—2009《城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及其测量方法标准》及GB 50118—2010《民用建筑隔声设计规范》等。

GB 3096—2008主要是针对各类(室外)声环境功能区制订的噪声限值标准（见表2），采用昼/夜间等效连续A声级作为评价指标，因此并不太适用于地铁站厅层的环境及噪声工况，但其限值可作为站厅层噪声控制标准的参考。

表2 GB 3096—2008的环境噪声限值

JGJ/T 170—2009适用于列车运行引起沿线建筑物室内振动及二次辐射噪声的控制和测量.站厅层噪声峰值也是由列车运行引起的，但因站厅层与线路的相对位置关系及使用环境和条件均与沿线建筑物有较大的差异，故站厅层的低频噪声水平达不到亦不必达到JGJ/T 170—2009的控制标准（见表3）。

表3 JGJ/T 170室内二次辐射噪声限值(16～200 Hz)

GB 50118—2010适用于新建及改扩建住宅、学校、医院、旅馆、办公及商业等6类建筑主要用房的隔声、吸声、减噪设计。该规范中与站厅层环境较接近的商场、商店、购物中心、会展中心及走廊室内允许噪声级最大值为60 dB（A）（见表4）。这一限值对站厅层来说，不仅较难达到，也没有必要。

表4 GB 50118—2010商业建筑室内允许噪声级

可见，上述标准的适用条件均与高架站厅层情况存在差异，难以直接引用为高架站厅层的噪声控制标准。

3.2 据噪声状况及容忍度推荐的控制指标及限值

根据多个不同高架站厅层背景噪声及列车运行噪声实测及感受的初步对比，正常使用条件下的站厅层背景噪声约63～69 dB（A），低频成份很少，耳感可接受；列车通过时段噪声若超过70 dB（A），且低频段50～125 Hz噪声增量较大，则受众的不适感较明显，正常对话与交流亦受干扰。

根据站厅层的正常工作条件、背景噪声水平、列车通过时段噪声特性及乘客和工作人员的接受度，推荐采用“列车通过时段等效A声级”作为站厅层噪声控制指标，高要求标准限值为65 dB（A）（或不大于背景噪声），低限标准限值为70 dB（A）。

上述标准也借鉴了美国城市轨道交通环境影响评价标准中1/2类区及3类区“无影响”等级的噪声最大值（分别为 65 dB（A）及 70 dB（A））。

4 高架站厅层低频噪声控制措施及建议

高架站厅层低频结构噪声的控制需针对新建线路和既有线路区别对待。

4.1 新建线路

根据前文所分析的高架站厅层结构噪声的主要影响因素，噪声控制措施主要从以下几方面加以考虑。

4.1.1 车站结构降噪措施

尽量避免采用站桥一体式车站结构，尽量采用站桥分离式结构（见图1a）），或采用减振支座将走行轨梁与车站结构分开（见图1b）），尽量减少参与振动的结构构件，从而使站厅层的低频结构噪声得到有效控制。

4.1.2 轨道减振措施

轨道减振可有效阻隔轮轨振动向轨道下部基础及周边构件的传递，从而降低站厅层周边的结构振动及相应产生的低频结构噪声。

轨道减振分为中等减振、高等减振及特殊减振3个等级。中等减振一般为扣件类减振，高等减振主要包括梯形轨枕及减振垫浮置板，特殊减振主要为钢弹簧浮置板。

减振扣件轨道的固有频率相对较高，对低频结构噪声的降噪效果相对较低。图2为某高架地段减振扣件与普通扣件降噪效果实测对比。减振扣件的降噪效果为2.8 dB（A），有效降噪频段为60～600 Hz。可见，减振扣件的降噪效果较为有限，故近年来将其用于高架站降噪的案例不多。

图2 某高架地段减振扣件降噪效果实测对比频谱曲线

梯形轨枕是国内地铁工程中应用广泛的减振措施之一。梯形轨枕的减振降噪效果来自三个方面：①预制框架式轨道结构提供更高精度的轨道几何状态及平顺性，使产生的振动源较低；②预制预应力纵梁可大幅度分散轮轨作用力并降低其峰值；③质量弹簧能有效消减振动水平。

上海地铁某高架桥梯形轨枕与普通轨道降噪实测效果对比见图3。梯形轨枕综合降噪效果可达到6 dB（A），有效降噪频段为30～2 000 Hz。其中，80 Hz处的降噪效果达到15 dB（A），可见梯形轨枕对低频结构噪声具有较好的消减效果。梯形轨枕轨道结构高度及自重恒载与普通轨道一致，工程适应性好，施工速度也快，对降噪要求较高的高架站较为适用。

图3 某高架桥梯形轨枕降噪效果实测对比频谱曲线

钢弹簧浮置板轨道的参振结构质量大，固有频率低，故其减振及降噪效果最好。但浮置板的轨道结构高度为650 mm，高于普通轨道或梯形轨枕轨道的结构高度520 mm。这将增加车站的结构体量和造价，故建议仅在降噪要求高的高架站使用。

除各类轨道减振措施之外，控制好钢轨表面质量、轨缝焊接质量及维护状态对降噪也至关重要。此外，若高架站范围或两端部位设有道岔，可考虑采用可动心轨道岔；若高架站范围设有曲线，则曲线半径宜尽量大。

4.1.3 结构吸声隔声措施

在站厅层的顶梁、顶板及侧壁安装吸声隔声板或喷涂吸声隔声材料，理论上也有助于吸收或阻隔一定的结构辐射噪声。香港地铁采取了类似措施（见图4），但目前我国内地尚缺乏更详细的理论分析或实测数据，需作进一步研究、试验，逐步积累经验。

站厅层顶部及四周安装吸声隔声板或材料需协调处理好与管线、设备、装修等方面的空间位置关系。在新建车站站厅层可预留安装吸声隔声板或材料的条件，运营期间再根据需要选择是否安装。

图4 香港地铁高架站厅层顶梁/板的吸声隔声板或材料

4.2 既有运营线路减振

部分已运营地铁线路高架车站的站厅层低频结构噪声偏大，对乘客及车站工作人员的舒适性产生一定影响，存在整改需求。

站厅层低频结构噪声涉及到轮轨关系、轨道结构及车站结构等因素，在不影响既有线正常运营的前提下，主要通过适当的轨道减振改造及轮轨关系维护管理等措施来控制。

4.2.1 轨道减振改造措施

在不停运条件下，无法将普通轨道拆除并更换为梯形轨枕及浮置板等减振轨道，仅可将轨道的普通扣件更换为减振扣件。普通扣件静刚度一般为30～40 kN/mm，减振扣件静刚度一般为8～20 kN/mm。根据实测，降噪效果约为2～4 dB（A）。

减振扣件的结构及尺寸需适应车站轨道结构等的限制，减振扣件的厚度、长度、宽度及安装螺栓位置也应尽量与原普通扣件一致，零部件亦尽量考虑通用互换。目前国内的减振扣件主要有先锋 (浮轨式)扣件及分体嵌套式减振扣件（见图5）。

4.2.2 轮轨关系维护管理措施

重点针对车辆走行部及轨道，通过良好的维护管理使轮轨关系达到相对较好的状态，从而尽量降低轮轨振动源强，以降低站厅层低频结构噪声。具体措施主要有：加强对车辆车轮圆顺度及踏面磨耗状态的检查及整修，加强对钢轨表面质量及轨道静态及动态几何状态的检查及维护，做好钢轨预防性打磨，及时对不良轨缝及钢轨伤损进行处理等。

图5 适用于既有线改造用的两种减振扣件

5 结语

本文对多个不同结构型式及轨道类型的地铁高架车站站厅层噪声进行了实测及调研。无列车通过时的背景噪声约为53～69 dB（A），主要来自电梯、闸机、广播及乘客等干扰因素。未采取任何轨道减振措施或仅采用扣件减振的站桥一体式高架站厅层在列车通过时的噪声超过70 dB（A），对乘客及车站工作人员影响较大；采取了高等或特殊减振措施的高架站厅层列车通过时段噪声约为65 dB（A），对乘客及车站工作人员影响不大。

高架站厅层背景噪声即使超过相关标准限值，也能被乘客和工作人员接受，但列车通过时的噪声因量值大、低频成份多，需有所控制。在尚无针对性标准的情况下，推荐采用“列车通过时段等效A声级”作为站厅层噪声控制指标，其要求标准限值为65 dB（A）（或不大于背景噪声），低限标准限值为70 dB（A）。

地铁高架车站的站厅层低频结构噪声控制主要从车站结构、轨道减振、吸声隔声及轮轨关系维护管理等方面采取控制措施。

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［3］ 住房和城乡建设部.JGJT 170—2009城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及其测量方法标准［S］.北京：中国建筑工业出版社，2009.

［4］ 住房和城乡建设部.民用建筑隔声设计规范：GB 50118—2010［S］.北京：中国建筑工业出版社，2010.

［5］ 上海申通轨道交通研究咨询有限公司.分体嵌套式高弹扣件动力性能现场测试分析报告［R］.上海：上海申通轨道交通研究咨询有限公司，2013.

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