高架轨道交通噪声的分析与控制技术研究

    0 引 言

    轨道交通是大城市公共交通方式的首选，但产生的噪声可能污染沿线地区的环境，轨道交通噪声的分析、预测和控制是市政建设和环境保护必须解决的问题，也引起了国内外研究者的重视。从最初普通火车产生的噪声[1-2]到现今的城市轻型轨道交通噪声问题[3]，积累了一些有益的经验和知识。

    由于列车噪声辐射的复杂性，试验研究列车的噪声的声源特性和辐射特性是必要且有效的，有学者分析列车噪声垂直和横向两个方向的辐射指向性[4,5]，但只局限于地面铁路噪声。

    预测轨道交通噪声就需要数学模型，各国[6-10]各自建立了列车噪声预测模型。轨道交通中的轮轨接触噪声和桥体辐射噪声的研究有一些理论和近似方法，但目前还没有被普遍认可的适用于城市轨道交通的噪声传播模型。轻轨交通大都穿越市区，与沿线的建筑物距离较近，且附近的高层建筑物数量众多，因此有必要研究市区中轻轨交通的噪声传播模型。本文借鉴前人成果，建立了一种城市轻轨噪声辐射模型，并用上海轨道交通 9 号线附近测量大量的数据验证模型的合理性和适用性。

    1 高架轨道交通噪声声源的特性研究

    1.1 试验概况

    试验在上海轨道交通 9 号线佘山-洞泾区间进行，测点距离佘山站约 600 m，列车经 600 m 加速后速度最快可达 70 km/h 左右。距离轨道中心线242 cm 处设置了一个线形传声器阵列，共 30 个传声器，用 48 通道的 Mueller-BBM PAK 信号采集系统进行采集。传声器按照 15 cm 等间距布置，最低处的传声器距离桥面 20 cm，最高处的传声器距离桥面 455cm。在分析 1/3 倍频程空间分布时，按照一个波长范围内采集 2 个数据的空间采样率，15cm间距的传声器阵列可以精确分析 1133 Hz 以下的噪声成分，该频段也正是列车噪声中对环境影响最重要的成分。从理论上讲，分析 1133 Hz 以上频段的声功率分布时，阵列传声器的分布不够紧密。但是从 1/3 倍频程指向性沿高度缓慢变化的测量结果看，用间距 15 cm 的传声器阵列分析 1133 Hz 以上的倍频程分布，也是可以满足工程实用要求的。

    列车 6 节编组，每节列车长 22.8m，轨面到列车车厢上缘的高度为 3.8m，列车车轮直径 0.8m。为了精确记录列车通过时间，在轨道边一侧放置了一个激光光学触发器，又称光靶(Light Barrier)，在另一侧放置了一块用于反射激光的反光片。从光靶发出的激光通过反光片反射回光靶，当光线受到车轮阻挡时，光靶会产生一个脉冲信号。通过同步记录脉冲信号和声压信号，就可以将列车通过线形阵列期间的声压信号提取出来，同时可以根据已知的列车车轮间距计算出列车的运行速度。测试过程的示意图和实际工作场景参见图 1 和图 2。