铁路噪声与振动源强体系现状及建议

2022-09-18杨忠平王冠柏

铁路节能环保与安全卫生 2022年4期

杨忠平，王冠柏

（1.中铁第一勘察设计院集团有限公司生态环境设计研究院，陕西西安 710043；2.陕西省铁道及地下交通工程重点实验室（中铁一院），陕西西安 710043）

铁路噪声与振动源强是开展铁路环境保护工作的基础数据，2006年原铁道部根据我国铁路噪声、振动现状及当时的铁路技术装备水平，并借鉴国外相关经验，发布《铁路建设项目环境影响评价噪声振动源强取值和治理原则指导意见》(铁计〔2006〕44号，以下简称“44号文”)；随后，根据京津城际、石太、合宁、武广、郑西等高速铁路联调调试和试运营噪声振动源强特性现场试验数据，于2010年5月发布“44号文”修订稿，距今已有十余年[1]。在此期间，我国铁路营业里程从2010年的9.1万km[2]增加到2020年的14.63万km[3]，增加了60.8%，复兴号、绿巨人等一批新型动车组上线运营，有必要对现有铁路噪声与振动源强体系进行梳理，分析存在的不足并提出建议，以期进一步提高铁路噪声与振动环境影响评价的科学性。

1 现状梳理

根据“44号文”修订稿，从列车类型来分，现有铁路噪声源强体系主要由160 km/h及以下速度旅客列车、动车组列车、普通货物列车、新型货物列车和双层集装箱列车噪声与振动源强构成；从线路类型来分，主要包括路堤、桥梁噪声与振动源强，而无路堑及隧道源强数据。结合实际工作，主要针对160 km/h及以下速度旅客列车、动车组列车和新型货物列车不同线路条件的噪声与振动源强进行梳理。

（1）现有噪声源强体系均明确了一定速度范围内160 km/h及以下速度旅客列车、动车组列车和新型货物列车路堤、桥梁线路的源强取值(无路堑及隧道洞口噪声源强取值)，现有铁路噪声源强体系如表1所示。

（2）现有振动源强体系均明确了一定速度范围内160 km/h及以下速度旅客列车、动车组列车和新型货物列车路堤、桥梁的源强取值，明确了距线路中心线30～60 m范围内、冲积层地质、路堑段振动源强的修正量。现有铁路振动源强体系如表2所示。

表1 现有铁路噪声源强体系

表2 现有铁路振动源强体系

2 存在的主要问题

2.1 列车混跑

近年来，在中西部地区规划实施了速度目标值200 km/h的客货共线铁路，建成运营后，普速旅客列车、动车组列车和货物列车将在同一条线路上运营。为改善出行条件，一些既有内燃铁路电气化改造工程实施后，也具备了旅客列车与动车组列车在既有铁路上运营的条件。“44号文”修订稿中动车组噪声与振动源强的线路条件为高速铁路，而速度目标值200 km/h的客货共线铁路等级一般为Ⅰ级，既有内燃铁路电气化改造工程实施后等级多为Ⅱ级或更低级别线路，动车组运行在Ⅰ级或更低级别线路上，相比在高速铁路上测试的源强会发生大的改变，目前暂无动车组列车在低级别线路上的噪声与振动源强测试数据，难以满足普速旅客列车、动车组列车和货物列车混跑线路的噪声和振动预测需求。

2.2 桥梁边界条件变化

“44号文”修订稿发布后，铁路梁型图进行了多次优化修订，目前高速铁路桥梁桥面宽度多为12.6 m，客货共线铁路桥面宽度为12 m左右。现有动车组列车桥梁噪声源强的测试条件为13.4 m，普速旅客列车、新型货物列车噪声源强未明确桥梁结构形式。桥梁边界条件变化引起铁路噪声传播的声程差发生改变，噪声源强也会相应发生变化。

现有160 km/h及以下速度旅客列车、新型货物列车、无砟轨道动车组列车和有砟轨道动车组列车桥梁振动源强分别在路基振动源强的基础上修正-3 dB、-3 dB、-4 dB和-6 dB。铁路桥梁振动由轨面传递到桥面，经过桥梁基础传递到地面，桥梁高度不可忽略，现有铁路桥梁振动源强未考虑桥梁高度对振动源强的影响[4]。

2.3 新的声环境影响评价技术导则发布

2021年12月，生态环境部发布《环境影响评价技术导则声环境》(HJ 2.4—2021)，该导则引用了我国高速铁路噪声源定量化识别最新研究成果，即我国高速铁路噪声源主要是由轮轨滚动噪声和空气动力噪声组成，明确了运行速度200 km/h及以上时，按照轮轨区域、车体区域、集电系统不同声源进行预测点处噪声影响预测[5]，引用“44号文”参考点处的声压级通过理论计算声源声功率级，并对距离衰减预测模式、垂直指向性修正计算方法等进行了优化，明确了不同速度下高速铁路噪声源强的速度修正系数，新导则实施后，建立了我国高速铁路噪声预测模式。

2.4 装备技术水平提升

近年来，我国铁路装备技术水平不断提升，2017年6月26日由中国铁路总公司牵头组织研制、具有完全自主知识产权的中国标准动车组“复兴号”在京沪高速铁路的北京南站和上海虹桥站双向首发[6]；随着2019年全路新列车运行图的实施，新型时速160公里动力集中动车组——CR200J型复兴号列车(“绿巨人”)上线运营[7]。“复兴号”的诞生标志着中国铁路技术装备水平进入一个崭新时代，与“和谐号”相比，“复兴号”CR400在车身节能设计、使用时间、车身容重等方面进行了优化提升，车身采用全新低阻流线型头型和车体平顺化设计，“复兴号”车顶的受电弓和空调系统下沉到车顶下的风道系统中，列车阻力减少，空气动力学噪声、集电系统噪声发生变化[8]。“绿巨人”运行于普速铁路，动车组列车运行速度在160 km/h及以下时的噪声与振动源强取值未明确，现实项目中，采用160 km/h及以下速度旅客列车或车组源强数据进行修正，两者差别较大。因此，现有动车组噪声振动源强数据难以满足“复兴号”噪声与振动影响预测需求。

3 对策与建议

3.1 现有解决对策

查阅南昌至赣州、赣州至深圳、北京至雄安、西安至延安、贵阳至南宁等多条铁路环境影响报告书，针对铁路噪声与振动源强体系存在的不足，提出主要解决措施如下。

（1）新建高速铁路12.6 m桥面宽度的噪声源强，根据对已运营客运专线现场监测数据的分析结果，在“44号文”修订稿13.4 m桥面宽度噪声源强的基础上加5 dB(A)。

（2）高速铁路隧道振动类比沪宁铁路隧道监测结果[9]，动车组行车速度为118.7 km/h时，有砟轨道隧道内振动源强VLZmax值为86.9 dB。

（3）动车组列车在低级别线路上运营，噪声源强参照“44号文”修订稿中现有源强体系，根据实际运行速度和线路条件，结合新导则进行修正。

（4）客货共线铁路隧道段振动可类比北京西长线的槐树岭隧道、北京延庆县的军都山隧道及京原线的监测结果[10]，行车速度为80 km/h时，有砟轨道隧道内振动源强VLZmax值为89 dB。

3.2 建议

铁路噪声与振动影响是环境保护工作的关注点，而源强是一项基础数据。现有噪声与振动源强体系存在不足，解决对策也难以充分满足错综复杂的噪声与振动环境影响预测需求。《环境影响评价技术导则声环境》(HJ 2.4—2021)实施后，铁路噪声与振动源强亟需更新完善。一方面，有必要组织铁路行业内相关单位开展噪声与振动源强研讨，将各单位铁路噪声振动类比监测数据收集归纳成数据库，有效弥补现阶段铁路噪声与源强体系的部分不足；另一方面，因开展铁路噪声与振动源强现场试验对试验手段和试验数据分析能力要求较高，绝大部分单位难以准确获取相关源强数据，建议由行业内经验丰富、权威性强的单位开展噪声与振动源强监测工作，统一对外发布。