浅谈轨道交通环评中噪声与振动污染防治措施

2020-02-10马少杰山东展望环境工程咨询有限公司青岛分公司

节能与环保 2020年3期

文_马少杰山东展望环境工程咨询有限公司青岛分公司

城市轨道交通是指城市中使用车辆在固定导轨上运行并主要用于城市客运的交通系统，一般包括地铁、轻轨、跨座式单轨交通、现代有轨电车交通、中低速磁浮交通等。在车辆行驶过程中，受到车轮与轨道之间产生摩擦与撞击以及内部动力装置相互传动、咬合作用的影响，极易产生噪声与振动污染，而使乘客产生头痛、耳鸣、焦虑、烦躁、神经衰弱等症状，给乘客的身体与心理健康造成损害。因此，应当针对轨道交通在运营过程中产生的噪声与振动污染来源进行精准定位与分析，并采取行之有效的防治措施，将污染危害降到最低。

1 城市轨道交通噪声与振动污染源

通过收集国内各城市的轨道交通运营数据可以看出，城市地铁、轻轨以及有轨电车的运行时间间隔一般为2～6min，运营时长从早6：00至夜间22：00，各城市间的运营时长以该时长为基准，前后相差1h右。

经过深入分析与全面论证，城市轨道交通产生的噪声污染面积如下：地面线轨道交通的夜间运行影响范围为20～30m，每千米污染面积0.02～0.03km2，高架线轨道交通昼间运行影响范围为40～50m，每公里污染面积为0.04～0.05km2；夜间运行影响范围为150～200m，每公里污染面积为0.15～0.20km2。地下线的振动影响范围如下：一类建筑物昼间影响范围为10～20m，每公里污染面积为0.01～0.02km2；夜间影响范围为30～40m，每千米污染面积为0.03～0.04km2，二类建筑物昼间影响范围为40～50m，每千米污染面积为0.04～0.05km2；夜间影响范围为60～80m，每千米污染面积为0.06～0.07 km2。究其根源，城市轨道交通噪声与振动污染主要与轮轨系统及机车内部的动力系统有着直接关联。

1.1 噪声污染源

车辆在行驶过程中，车轮与钢轨、车辆内置设备以及活塞风都会产生不同分贝的噪声。车轮与钢轨之间始终处于无缝接触状态，随着车辆运行速度的加快，轮轨间极易产生摩擦声、撞击声以及制动时的尖鸣声，如果车辆在夜间行驶，就会影响附近居民的正常休息。车辆内置设备包括牵引式电动机、空气压缩机、发电机、齿轮箱等，当机车启动后，这些装置同时运转，就会发出较大的轰鸣声。另外，为了提高乘客的乘车舒适度，城市地铁、轻轨内部均安装了空调制冷装置，在夏季到来时，空调制冷机启动后，也会产生较大的噪声。

活塞风引起的噪声主要是指地铁列车在封闭狭长的地下隧道中高速运行时，将产生巨大的气流噪声，一般情况下，列车速度超过200km/h以上时，可以列为噪声源，而城市地铁、轻轨的运行速度通常低于80kg/h，设计时速上限均不会超过120kg/h，因此，城市轨道交通可以忽略气流噪声产生的不利影响。

1.2 振动源污染

居民在乘坐城市轨道交通工具时，当车辆在疾速行驶过程中，身体各部位往往会产生振动反应。而产生振动微波的主要原因是由于轨道不平顺产生的随机性振源、车轮偏心等周期性产生的激振源以及车轮与道岔、钢轨间的相互碰撞而产生的振源。由这些振动源产生振动波通过桥梁、墩台、基础传输到地基，再由地基传输至建筑物的基础，继而对附近的建筑物或者居民带来负面影响。

2 噪声污染的有效防治措施

降低噪声污染应当从控制噪声源与切断噪声传播途径两方在予以考虑，首先查找和确定产生噪声源的具体位置或者关键环节，并利用行之有效的防控措施控制噪声源，当噪声源得到有效控制后，可以采取切断噪声传播路径的方法，减少噪声对周边环境与居民造成的污染。根据《声环境质量标准》（GB3096-2008）要求，道路交通干线两侧区域，昼间噪声不得超过70dB，夜间噪声不得超过55dB。

2.1 噪声源控制

由于现代城市轨道交通车辆的减震与悬挂系统从设计理念、技术优化等方面都已得到改善，部分城市相继采用降噪车轮或者弹性车轮，以减少噪声排放。基于此，除去车轮装置，可以优先考虑轨道的结构。首先应当尽量避免采用小半径曲线，在设计轨道时，采用重型减噪措施，比如铺设普通碎石道床，该道床比混凝土整体道床能够减少2～3dB的噪声。也可以铺设超长无缝线路，据实验测试表明，车辆行驶在无缝线路上时，噪声值将下降7dB左右，如果在车轮中镶上一层弹性硬橡胶，轨道下设有弹性垫层，在车辆以70km/h的时速运行时，车厢内的噪声只有68dB，这一噪声值也满足《声环境质量标准》（GB3096-2008）的要求。此外，轨道维修人员应当定期对钢轨顶面进行打磨，尤其对于新铺设的钢轨，应当增加打磨频次，经过打磨后的钢轨，噪声值能够降低10dB左右。

对于牵引式电动机、空气压缩机、发电机、齿轮箱等车辆内置设备产生的噪声，机车制造厂家可以结合设计方案以及行业相关标准投入生产。对于集电系统产生的噪声可以采取减少集电弓数量、安装集电弓外罩或者提升接触网拉力的方法。对于高架线轨道交通产生的噪声可以采取减少钢梁，增加混凝土梁，或者在桥梁两侧设置隔音板的方法。

2.2 切断噪声源传播路径

切断噪声源传播路径包括设计声屏障、种植绿化林带、安装隔声窗等措施。目前，设立声屏障的方法在降低城市轨道交通运营噪声方面，得到普通应用。通过实际运营得出以下数据：直立式声屏障降噪8～10dB，半封闭式声屏障降噪10～15dB，全封闭式声屏障降噪达到20dB以上，这种方法一般适用于规模较大、密度较高的敏感目标降噪。该降噪方法的缺点是投资成本较高，设计与施工流程较为复杂。

种植绿化林带的降噪方法适用于地面轨道线路两侧有闲置空地的区域，如果采取乔灌绿植相结合的方式，种植宽度为10m的绿化带可以降噪1～2dB，30m宽的绿化带可以降噪3～5dB。而安装隔声窗的降噪方法则适用于影响声源较为复杂，建筑物较为分散的区域，降噪效果可以达到30dB以上。

3 振动污染的防治措施

3.1 中等减振措施

中等减振措施主要有轨道减振器扣件、Lord扣件以及双层减振垫板扣件减振。其中，轨道减振器扣件的横向刚度较低，对轨枕的材质要求较高，因此，必须采用特殊的轨枕，当扣件出现磨损或者损坏情况时，应当及时更换整套扣件。Lord扣件的减振幅值相对较低，与轨道减振器及双层弹性垫板相比，减振效果较差。双层弹性垫板减振效果好，而且价格低廉，维修更换方便，与城市中一般地段的轨枕及道床能够融合到一起，而且双层弹性垫板的减振效果最高能够达到10dB。

3.2 高等减振措施

高等减振措施包括梯形轨枕、Vanguard扣件、中档钢弹簧浮置板轨道、橡胶复合弹簧浮置轨道以及隔离板式橡胶减振垫式整体道床减振。梯形轨枕轨道减振效果相对较好，一般适用于高架轨道线路。Vanguard扣件主要适用于既有线路的改造，这种扣件维修养护难度大，施工成本高。中档钢弹簧浮置板轨道的减振效果好，但是造价较高，而且固体阻尼的性能不稳定。橡胶复合弹簧浮置板轨道的承载能力强、稳定性好、维修方便。隔离板式橡胶减振垫式整体道床采用隔离式橡胶整体支持，由于性能稳定、施工便捷、使用寿命长、造价较低，因此，被广泛应用于城市轨道交通的实际运营当中。通过对这几种防止措施进行综合比对，可以看出，平均减振效果在10～15dB之间。

3.3 特殊减振措施

特殊减振措施通常采用高档弹簧浮置板轨道减振，该方法维修保养方便、投入成本较低，而且减振效果较好，一般能够达到20dB以上，因此，这种减振措施的应用范围较广。

4 轨道交通环评中注意事项

在城市中，有些地段属于噪声污染区范围内的敏感区，在这一区域，首先可以采取限定车速的方法来降低噪声与振动污染指数。在修建城市高架桥或者路基段时，应当结合城市轨道交通的线路与通车频率，事先预留出声屏障的安装条件，以便于在轨道交通通车后，视具体情况加装声屏障。根据《环境影响评价技术导则城市轨道交通》（HJ453-2018），在城市轨道交通环评中，评价人员应重点从环境制约因素、环境影响程度等方面进行建设方案环境比选。选择噪声与振动等污染影响相对较小的线路方案，并在施工过程中尽量避开学校、医院、居民区等人流密集区，最大限度的降低噪声与振动污染对周围环境的影响。