高铁与传统铁路噪声主观感受对比实验研究
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摘要: 为研究高速铁路噪声对人体的烦恼度和干扰度影响，本文对沪杭高速铁路噪声及背景噪声进行了采样，调整噪声昼夜等效声级（Ldn）为70dB，作为实验暴露声源。选取大学生志愿者作为实验对象，评价列车噪声在不同采点距离情况下的主观烦恼度和干扰度，研究各声学参量与主观烦恼度和干扰度的相关性。
关键词：铁路噪声、主观烦恼度、主观干扰度
中图分类号：U238 文献标识码：A 文章编号：
引言
十一五以来，我国高速铁路进入快速发展轨道，目前我国已投入运营的高速铁路营业里程居世界第一位，但高速铁路噪声对沿线居民生活的影响愈来愈大，本研究以沪杭高速铁路和杭金传统铁路实际采样噪声为声源样本，进过样本处理，选取大学生志愿者作为噪声暴露对象，开展铁路噪声与人体烦恼度和干扰度的相关实验。
实验设计
声源
噪声采集仪器
2.1.1.1 ArtemiS高级声品质分析分析软件（Advanced Research Technology for Measurement and Investigation of Sound and Vibration）
2.1.1.2 Samsung NC10便携式上网本
24位数字人工头采集系统HMSⅣ
2.1.1.4 PEQ V数字均衡器（Programmable Digital Equalizer）
2.1.1.5 HDA IV.1头戴式耳机信号分配放大器（HEAD phone Distribution Amplifier for Dynamic Headphone HD IV.1）
2.1.1.6 PEQ V专用HD IV.1耳机（Dynamis Headphone for PEQ V）
传统铁路噪声采样
（1）测点位置：轨道交通噪声测点选在轨道边界（即距轨道外轨中心线20m、30m、50m、100m、200m处）5个测点，高于地面1.2m，距所有反射物不小于1m；
（2）采样内容：选取杭金传统铁路诸暨段实行采样，北上方向列车噪声、南下方向列车噪声、记录人员做好记录工作。
采样照片：
高速铁路噪声采样
测点位置：轨道交通噪声测点选在轨道边界（即距轨道外轨中心线20m、30m、50m、100m、200m处）5个测点，高于地面1.2m，距所有反射物不小于1m；
采样内容：选取沪杭高速铁路临平段实行采样，北上方向列车噪声、南下方向列车噪声、记录人员做好记录工作。
实验对象
由于本实验不涉及年龄群之间的对比问题，每组实验评价者均选取3-4名听力正常的20岁-24岁在校大学生，男女比例接近1:1。在实验前，评价者受过简单培训，了解语义细分法的评价方法。
噪声样本评价
评价样本
实验使用HEAD Analyser ArtemiS 10.0软件中的HEAD Analyser ArtemiS组件将导入的5个高速铁路实验声样本原始材料分别调制成等效连续A声级约为65dB、70dB、75 dB、80 dB、85 dB的5个声样本，将导入的5个传统铁路实验声样本原始材料分别调制成等效连续A声级约为65dB、70dB、75 dB、80 dB、85 dB的5个声样本；
实验任务
实验声样本的主观烦恼评价通过语义细分法完成。在语义细分法中，需要对所感受的烦恼程度进行打分，本实验采用10级打分法，评价者按照烦恼感受对5个随机排序后的声样本分别打分，打分范围为0-9分。
主观评价试验不同于一般测试，从原理上讲，每一次主观评价之间没有任何联系，评价结果完全取决于主体的主观感受，会受到主体物理、心理、认知等多方面的影响。心理学和声学研究者对声音形成感观印象的过程进行了分析，发现主体的评价结果受声样本、评价形式及主体的相互作用。无论评价时采用何种仪器、何种评价方法，不管评价是在普通场所中进行还是在审听室中进行，也不管选取哪些评价主体、采用什么样的声事件，不同主体的评价结果以及同一主体在不同时间的评价结果都会有所差异。为了减少这种误差，评价之前，主体对评价参量及评价方法应有一定的理解，否则会造成评价结果的离散性过大。因此，评价之前对评价量和评价方法的解释说明以及主体对样本的听音培训都是必不可少的。本实验开始前，对各个评价者事先进行实验方法介绍以及实验情况说明。
在实验中，每个声样本播放时间为15min，每个声样本播放结束后有3s时间让评价者思考并填写结果，接着会有1s的提示音，提示评价者即将播放下一对比组，提示音与下一组声样本播放之间有1s的时间间隔。在声样本正式播放前，播放一段30dB大小的粉红噪声。
当主观烦恼实验总时间超过半小时，评价者一般会感觉疲劳，注意力和听力将会下降，对实验结果的正确率产生影响，本实验每组所需时间约30min，符合上述要求。
高速铁路噪声标准研究
我国铁路设备噪声排放标准中与外环境相关的标准为《铁道机车辐射噪声限值》（GB 13669-92），该标准规定距轨道中心线25m、高于轨面3.5m处，电力机车噪声不超过90dBA，内燃机车噪声不超过95dBA。我国现行受声点铁路噪声入射标准为《铁路边界噪声限值及其测量方法》（GB 12525-90），此标准规定我国既有铁路外侧轨道中心线30m处，昼间和夜间等效声级均不得超过70dBA。但根据国家环保部2008年第38号公报的GB 12525-90修改方案，对于2011年1月1日起环境影响评价文件通过审批的新建铁路项目，铁路边界处昼间等效声级限值为70dBA，而夜间等效声级限值更改为60dBA。根据《声环境质量标准》（GB 3096-2008），我国2011年1月1日起新建铁路干线两侧区域执行等效声级昼间70dBA、夜间60dBA的标准限值。当前，欧盟、日本及美国等国家既有铁路噪声标准限值大多取等效声级在60～68 dB之间，相比我国较为严格。
结论
采取不同距离状态下高铁的噪声，我们发现高架铁路有其特有的噪声传播规律：1. 距轨道外轨中心线近的测试点不一定噪声强度大；2.噪声分布是有起伏的，本次测试的噪声强度最大值出现在50-100之间，而且50-100之间噪声值的衰减很小；所以，距离外侧轨道中心线30m处未必适合作为噪声值标准衡量距离；
经过试验分析，我们发现不论是高铁噪声样本还是传统普通铁路噪声样本，对其所产生的主观干扰度（百分制法）都是随着等效连续A声级（LA）的增加而增大，表现出良好的线性关系。对高铁噪声而言，其决定系数R2达0.9855，对传统铁路噪声而言，其决定系数R2达0.9809. 两者相关性较好。
同时经过试验分析，我们发现不论是高铁噪声样本还是传统普通铁路噪声样本，对其所产生的干扰度（语义细分法）都是随着等效连续A声级（LA）的增加而增大，表现出良好的线性关系。对高铁噪声而言，其决定系数R2达0.9451，对传统铁路噪声而言，其决定系数R2达0.9061.两者相关性较好。
参考文献:
尹坚. 中国-欧盟铁路噪声标准比较及我国铁路噪声标准体系建设建议[J].铁道标准设计. 2010, (3): 131-134.
Fields I M , Walker J G. The Response to Railway Noise in Residential Areas in Great Britain. Journal of Sound and Vibration,1982, 85 (2) : 177-255
Jerry Tobias, Larry Finegold, Mardi Hastings. The 9th congress of the International Commission on the Biological Effects of Noise[M].ICBEN 2008,Mashantucket,Connecticut: Barbara Griefahn,2008:849-897
作者简历:
赵杭海(1979- )，男，浙江绍兴人，浙江大学环境与资源学院环境科学系硕士研究生，主要从事环境噪声、噪声效应及其控制相关研究，并有多年的实际噪声治理经验