五步思考法之城市轨道交通噪音问题
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摘 要：随着城市化的深入和扩展，交通问题日渐严重。而城市轨道因其有较大的运输能力，具有较高的准时性、舒适性、速达性、安全性能充分利用地下和地上空间，运营费用较低，对环境低污染众多优点在各类交通工具中占有一席之地。为了较好地解决交通拥堵问题，就要大力发展轨道交通。然而，城市轨道交通也存在问题，例如噪音。本文将从五个方面对城市轨道交通噪音问题加以分析。
Step1.分析问题―方案的基础
1.噪音来源
①车辆噪音：地铁车辆运行中主要噪声来源有：一是轮轨接触而产生的轮轨滚动噪音；二是牵引电动机产生的电动-机械噪音。轮轨噪声是车轮与钢轨接触应力的作用，造成车轮与钢轨之间的摩擦和振动。牵引动力系统噪声包括齿轮减速箱与空气压缩机所产生的噪声，这是主要噪声源。
②列车运行噪音：地铁列车在轨道上行驶时，由于车轮偏心、车轮圆度不够，车轮与道岔、钢轨碰撞以及线路不平顺等原因，引起车轮的振动。在线网规划阶段就应充风考虑避绕噪声敏感建筑，以达到减小噪声影响范围的目的。
③其他
对于地下车站、变电所和区间通风空调系统所用设备如冷却塔、通风机都是噪声的主要制造者，直接影响周围环境。
3.城市轨道交通噪音问题的特点
城市轨道交通运行是间歇的，地铁或轻轨列车的运行间隔通常为2-6min，其引起的振动与噪声不是全天候的，其噪声是多种噪声的叠加，它们各自含有多种频率成分，一般是互不相干的。
Step2.制定合理目标
美国公共交通协会制定的城市轨道交通噪声控制指标为：车内可接受噪声为70-80dB；站内最大噪声应为75-85 dB；路边噪声的上限值在居民区为70dB，在工业区为85 dB。噪声级指标是在0.35m 处以确保私人谈话能以正常声音进行而测定的。处理后的噪音应该符合各个地段的噪音标准要求。
Step3.针对问题成因的方案创造
对于振动和噪声控制主要通过振源与声源控制、振动传播与声传播控制以及物控制三方面进行。一般通过这三方面的控制，综合治理能够使轨道交通的振动和噪声满足相关标准的要求，要分区段、分敏感区域进行控制处理，以达到经济合理的目的。目前采用的降噪措施有以下几个：
1.采用新型车：车辆运行过程中，车体本身会产生噪音，包括发动机运转声、车辆摇摆时车箱结构问相互作用声和车箱与其表面空气的磨擦声等。近几年国内一些车辆厂，试制出许多新型车辆。车箱设计成曲线型，减小了车辆表面空气的磨擦声。
2.采用无缝线路，增加轨道表面平顺性：轮轨作用大小同钢轨表面平顺度关系很大。标准长度钢轨铺成的无缝线路，每25m距离就有一处轨缝，使得车辆运行时轮轨之间不停地冲击而产生噪音。解决轨缝这一不平顺的好办法是焊接无缝线路。另外，还需要提高轨缝以外的轨道平顺性。
3.轨道采用适宜的刚度
轨道除表面平顺、刚度均匀外，还应使刚度适宜。否则，刚度过大轮轨冲击大、噪音大；刚度太小，车辆上下颠簸幅度大，旅客不舒适。就目前国内城市轨道交通的速度范围，根据国内外的运营经验，轨道刚度在20kNmm～50kNmm比较适宜。
5.采用吸音或隔音设备
城市轨道交通噪音可以被线路上的某些设备吸收一部分。平交道处面板有吸音效果，有混行地段降低噪音效果更好。绿草也是很好的吸音“设备”。相比较而言，材料越松软，吸音效果越好。碎石道床不仅可为轨道提供弹性，而且碎石的孔隙和松散性也具有很好的吸音能力。
Step4.方案优选
在上述所有方案里，它们都有各自的优缺点，应从经济合理、能够高效解决问题等方面来选择最优方案。
采用新型车来降噪的方法与其他方法相比，投入大，回报周期较长。在新型车辆研究方面，我国在世界的地位还是比较落后的，因此付出的代价不得不很高。而且，研发新型列车的周期长，噪音问题已经近在眉睫。除此之外，这种方法投入资金数目非常大，不符合经济高效的要求。但是，不可否认的是这种方法从噪音源头上解决了问题，而且便于管理维修。
采用无缝线路不仅能够增加道路平顺，减少噪音，还能降低轮轨冲击力，能够延长钢轨使用寿命，减少列车运行能耗，铺设无缝轨道的附加费用较少。然而，无缝线路在夏季高温季节的稳定性不强。
轨道采用适宜的刚度是非常有应用前景的一个方案，选择合适的刚度不仅能够降噪，还能降低轮轨冲击力，还可以减小列车的振动，使乘客更加舒适。除此之外，这个方案实施起来还是比较方便经济的。
采用吸音或隔音设备这种方法实施起来比较方便，还能美化环境，为乘客带来舒适。但是，采用这个方案就必须浪费更多土地，在这个寸土为金的时代是不经济的。而且没有在噪音源头上解决问题。
综上所述，降低噪音与车辆、轨道及其他许多因素有关，是体系的综合作用，不能单纯依赖某种扣件或道床来解决问题。要多种方案并行，才能达到去除噪音并且又经济合理的这个目标。
Step5.基于目前现状的新方案的改进或反思
1.针对噪音问题的特点引发的反思：我们目前采用的都是全天候的方案，在夜晚车辆不运行的时候很多设备都没有被利用，不但增加了能耗，还降低了利用率。那么，有没有能够提高利用率的新方法呢？能否可研发一种可以减轻轮轨摩擦且具有吸音的功能的涂料。在车辆段预备出车的那段轨道里，我们可以把装有这种涂料的管道与轨道相连，当车辆压迫在轨道上并行走时，管道内部的涂料便被挤压出来涂抹在轮对上。每隔几站就可以采取铺设一段这样的轨道，涂料就会源源不断地补充上来。
2.对现有解决方案引发的反思：目前对于噪音问题的解决还是有很多可行性方案的，但是有很多方案是可以加强或者改进的。例如：安置隔音设备这种方案是时常使用的方案，可是我们能否在隔音设备上增加一些吸音材料，这样一来就形成两道加强的“禁门”，减轻隔音设备的压力。■
参考文献
【1】 罗晓，江家骅.城市轨道交通规划环境影响评价[M].中国环境科学出版社，2003.
【2】 周斌.城市轨道交通高架线的环境噪音探讨[J].中国科技信息2005（10）.
【3】 徐广伟.降低地铁车辆噪声措施[J]. 轨道交通，2004年第01期