普速铁路与高速铁路辐射噪声对比分析

孙文娟

（安徽新华学院信息工程学院 安徽合肥 230088）

引言

高速铁路由于客运量大、效率高等优点被认为是目前最重要的交通运输方式之一[1]，在许多国家已经运行了将近50年。然而，高速铁路列车所带来的环境成本不可忽视，特别是噪声污染，如气动噪声和轮轨噪声，已成为一个突出的环境问题[2-3]。

高速列车车外噪声声源分布位置遍布列车各个关键位置，且声源为宽频噪声。刘兰华[2]在大量高速铁路辐射噪声现场试验研究的基础上，获得了我国高速铁路桥梁线路和路基线路分别在200-300km/h及300-350km/h速度区间下的噪声源强特性变化规律，探讨了不同速度区间噪声源强与速度的变化机理。

本文在已有研究的基础上，对比分析了普通铁路与高速铁路的辐射噪声，并通过计算其1/3倍频程的噪声能量分布比，得到了普通铁路与高速铁路的噪声能量分布频谱特性，为后续噪声降低措施的研究提供了一些思路。

1 高速铁路列车运行辐射噪声源分析

高速铁路产生的噪声与其他轨道交通的辐射噪声具有相似性，但是由于高速列车的运行速度更高，其辐射的噪声具有不同的特征和规律。

轮轨噪声、气动噪声和牵引噪声是高速铁路外部产生的主要噪声来源[1-2]。普通铁路由于运行速度比高速铁路要低，其列车车外辐射噪声也要明显低于高速铁路，普通铁路与高速铁路在典型运行速度（普通列车：80 km/h，高速铁路：300 km/h）下的1/3倍频程A计权声压级[2]对比如图1所示。

图1 普速铁路与高速铁路频谱对比

由图1可知，普通铁路与高速铁路在典型运行速度下的噪声峰值都集中在低频段，分析其主要原因在于线路扣件间距以及转向架定距等部件的特征频率。但两者的频谱特性也存在明显的差异性，普通铁路在100Hz左右的低频部分噪声值较大，高速铁路则呈现明显的宽频分布特性。

2 普速铁路与高速铁路噪声能量比分析

为了分析普通铁路与高速铁路噪声的频率特性，并排除声压级的影响，计算了1/3倍频带谱的噪声能率，计算公式如下[4]：

式中，j为频率点，SPL(j)为频率j的声压级，E(j)为噪声能量的相对值(无量纲量)，E(j)为噪声能量的平均百分比(%)。

根据公式(1)和公式(2)，普通铁路和高速铁路每个频率的声压级被转换成每个频率的噪声能量百分比。图2显示了普通铁路和高速铁路的平均噪声能量百分比与频率的关系。

图2 普通铁路和高速铁路的平均噪声能量百分比

图2 的结果显示，高速铁路噪声能量占比最高的频率为3150Hz，占比为3%，而普通铁路噪声每个频率的噪声能量百分比基本持平，没有能量特别突出的频率点。

结语

本文对比分析了普通铁路与高速铁路的辐射噪声，发现两者的频谱特性存在明显的差异性；并得到了普通铁路与高速铁路每个频率的噪声能量百分比，得到了具有一定指导性的结论。