轻轨交通新型声屏障技术

　　声屏障是降低轻轨列车噪声的最常用措施,由于轻轨列车的车身是一个声反射体,声屏障的吸声性能对降噪效果有决定性影响.现有的吸声型声屏障均为板式结构,由于美观、护养、价格等原因,目前使用阻性吸声机理的市内交通声屏障几乎都采用吸声材料包覆护面穿孔板的形式,对低频噪声的吸声效果较差,而且,由于雨水、灰尘不断侵入吸声材料,可能导致声屏障吸声性能逐渐下降.微穿孔板和其他抗性吸声结构对低频噪声比较有效,但有效吸声频带通常小于3个倍频程.总之,由于轻轨噪声的主要频率比较宽,现有各种吸声型声屏障的有效吸声频率大都不能满足轻轨交通的吸声降噪要求.

　　本文首先实验研究了轻轨噪声的特点,在此基础上,针对轻轨交通的降噪要求和现有声屏障的缺陷,成功研制了一种防雨尘宽频带阻抗复合型声屏障,并提出了一种考虑散射效应的多通道脉冲响应实验分析技术.用该方法在半消声室内分析了上述声屏障各不同入射角的吸声系数.

　　1　轻轨列车噪声的主要特征

　　100km/h以下中低速行驶列车的噪声源主要是轮轨,列车噪声的主要成分以中低频率为主[1],欧洲标准化委员会公布了交通噪声标准的A计权1/3倍频程谱[2].但是,现有文献对列车噪声的分析研究基本上都是针对普通铁路和高速铁路列车的,关于城市轻轨列车的噪声分析则鲜有报道,大都借用普通铁路列车的声源模型.

　　由于轻轨列车的车型、轮压、道床等与普通铁路列车有很大不同,噪声的频率特性也会有所不同,只有正确掌握噪声频率特性才能找到吸声屏的最佳设计.

　　城市轻轨有地面、地下和高架3种形式,轨道可分为有缝和无缝两大类,其中以有缝轨道的列车噪声对环境的污染最为严重.上海地铁1号线的地面部分是碎石道床、混凝土道枕的有缝轻轨线,其噪声具有一定的代表性.选择其部分路段,测量分析列车噪声的特性,以轨道为基准平面(约比地面高0.5m),取3个不同高度的测点,在高度H分别为0、0.5、1.5m处测得距轨道3m处噪声的声压声级Lp和A声级的1/3倍频程谱,如图1所示.分析表明,轻轨列车的噪声主要是0.5kHz以下的低频噪声.如果以A声级来评定的话,地面轻轨列车噪声对环境污染最主要的频率成分为0.1～4.0kHz,该频率范围以外的噪声比最高处至少低10dB,故可忽略其影响.不同高度测点反映的频率特性基本一致.

　　2　防雨尘阻抗复合型声屏障

　　由图1可知,轻轨噪声频带宽达5个倍频程左右,其中最主要噪声的频率范围是0.2～1.6kHz,约3个倍频程的带宽.

　　通常,阻性吸声屏障对高频噪声比较有效,抗性吸声屏障可以将吸声频率设计得很低,但有效吸声频带较窄.结合两者的优点就可以拓宽声屏障的吸声频率,据此,提出了一种防雨尘阻抗复合型吸声屏技术,并研制了单面吸声的SJT-Ⅰ型(专利号ZL00216247.4)和双面吸声的SJT-Ⅱ型(专利号ZL00216246.6)两种声屏障,其横截面结构如图2所示.SJT型声屏障穿孔面是横向设置的,噪声中的低频成分由于绕射性好,穿孔面的方向对其吸声效能影响不大;对来自轮轨或车辆的噪声中的高频成分,穿孔面横向布置比垂直布置吸声效果更好.SJT型声屏障的穿孔区虽然面积不大,但由于轻轨噪声的声源位置较低,不仅直达穿孔板的声线被吸收,而且直达斜面的声线也大都被反射入穿孔板,所以吸声效果不会下降.