高速铁路声屏障声学计算模式研究

　　铁路线路两侧设置声屏障是目前国内外普遍采用的从传播途径上降低铁路噪声的措施，亦被公认为最有效的降低铁路噪声的措施之一。声屏障的设计主要是在计算其插入损失的前提下，针对噪声源的频谱特性和传播规律，确定声屏障的高度及长度。在我国大规模高速铁路建设前，虽然在普通铁路和秦沈客运专线做过噪声等效频率取值等相关测试，但是当时的客、货列车和线路条件与高速铁路有显著区别。现有已建成的高速铁路声屏障声学预测模式采用 《声屏障声学设计和测量规范》［１］中推荐的无限长线声源及有限长声屏障计算模式，该模式中声源频率、声源点位置是关键技术参数，但截至目前未有相关工程验证文献报道。本文基于京津城际和京沪高速铁路声屏障降噪效果现场测试分析，研究适应高速铁路的声屏障声学计算公式。

   １　高速铁路噪声源特性

　　高速铁路噪声源特性研究是设计高速铁路声屏障的前提。为掌握高速铁路噪声源特性及声传播规律，基于多通道阵列式声源识别系统在京津城际和京沪高速铁路上对高速列车运行状态下的空间声场进行现场测试和声源识别，如图１所示。ＣＲＨ３型高速动车组以３４３ｋｍ·ｈ－１运行时，其高架区段的声强云图和声暴露级垂向分布分别如图２和图３所示。　　

    由现场测试结果看出：①距铁路外侧轨道中心线５ｍ、轨面以上３．５ｍ处，Ａ计权等效连续声压级为８８～９０ｄＢ；②高速列车运行时最大声源都在轮轨接触处，受电弓处也是高速列车车外噪声的主要来源部位；③高速列车车外噪声有显著和丰富的气动噪声成分；高速列车气动噪声的主要敏感位置有：头车挡风玻璃处、头车车头、头车转向架处、受电弓及其底座位置、两节车之间连接位置附近、车窗和车门以及车顶位置附近；④轮轨噪声及受电弓气动噪声的显著频率一般在１　６００Ｈｚ以下，车窗和车门以及车顶位置附近的气动噪声显著频率一般均在１　６００Ｈｚ以上。

    高速铁路噪声源特性测试结果表明，高速铁路噪声源除轮轨噪声外，气动噪声及集电系统噪声在总噪声能量中亦占一定的比例，高速铁路噪声源以中高频率辐射噪声为主。

    ２　高速铁路声屏障降噪效果测试

    ２．１　测试方法简介

    采用ＶｉＲＴｅＴＭ３０００＋多通道噪声振动实时采集分析系统，分别对京津城际和沪高速铁路金属插板式声屏障插入损失及加长量开展测试研究［２］。测试传感器布设在无声屏障、距声屏障端部不同距离、距铁路外侧轨道中心线不同距离和距轨面不同距离处，由噪声采集仪器对各测点处的噪声数据进行采集、记录，然后通过ＲＴＡＵＴＩＬ３２＆ＤＮＡ软件对不同测试点的声屏障插入损失进行测试分析，测试频率范围为５０～５　０００Ｈｚ（１／３倍频带）。