北京城市铁路噪声环境影响现状和控制对策
摘要：本文结合北京市城市快速轨道交通工程——西直门至东直门城市铁路的工程特点及沿线环境特征，给出该线路两侧的噪声环境影响现状及主要减振降噪措施的效果，同时提出了需进一步研究的工作重点，为将来的城市轨道交通建设工程提供参考依据。1． 前言
北京市城市快速轨道交通工程——西直门至东直门城市铁路（以下简称北京城市铁路），始于西直门站，沿线经中关村高科技园及上地信息产业基地，回龙观、北苑、望京等新建居民小区，止于东直门站，全线总长度40.5km。是北京市第一个地面高架线路的城市快速轨道交通工程。本文将结合北京城市铁路的工程特点及沿线环境特征，给出该线路两侧的噪声环境影响现状，主要减振降噪措施的效果，同时提出需进一步研究的工作重点，为将来的城市轨道交通建设工程提供参考依据。
2． 城市铁路工程结构特点
北京城市铁路为全封闭的双线线路，构成北京北部呈倒“U”字型的城市快速轨道交通线。线路全长40.5km，其中地下线约占线路总长度的4%；高架线约占线路总长度的16%；大部分为地面线约占线路总长度的80%。地下区间隧道结构为平顶直墙双洞结构，隧道内采用混凝土短轨枕整体道床轨道结构，扣件采用DTVI2型扣件；地面线路采用混凝土枕碎石道床轨道结构，DT-Ⅵ3型扣件；地面路堤线路采用混凝土长轨枕碎石道床，DT-Ⅶ2型扣件；高架线路桥梁结构采用预应力混凝土箱形梁，高度8~10m，轨道结构采用混凝土短轨枕整体道床，DT-Ⅶ2型扣件。全线正线采用国产60kg/m高强度耐磨钢轨、9号单开道岔。车辆采用VVVF交流电机传动方式，车辆尺寸为长19m、宽2.8m、高3.7m，站间平均运行速度50km/h，初期列车编组3辆。
3． 沿线环境特征
该线路自西向东分别经过市中心区西北部、清河（回龙观）边缘集团、北苑边缘集团、望京边缘集团及市中心东北部等五大区域。其中中心区西北部地区以科研、文教、居住、商业、仓储用地为主；清河（回龙观）边缘集团以居住、工业用地为主；北苑边缘集团除部分居住区外，大部分为村庄和农田，将来为旧城改造提供拆迁安置用地；望京边缘集团具有副都市性质的综合性新区，规划为居住新区、工业开发区和物流中心；市中心东北部地区以科研、文教、居住、物资储运批发及公交枢纽等用地为主；上述五大区域现状人口共计98.8万人，规划约增至210万人；居住建筑面积现状为2096万m2，规划将为5579万m2。沿线大部分敏感建筑物为中高层结构，距离线路30m以外，即有敏感建筑约占沿线用地的15~30%，尚有30%以上的区域有待开发利用。
4． 沿线噪声环境影响现状
为了解北京城市铁路投入运营后，实际噪声环境影响状况如何？表1给出了该线在正线区间区段，3种典型线路条件下，距离线路中心线7.5m，高于轨面1.5m处测点，列车通过时段最大声级、等效声级和声暴露级的实测结果。对于3m高的一般路堤地面线路，列车通过最大声级可达85~89 dBA； 5m高的高路堤线路，列车通过最大声级为90~93 dBA；8m高的高架桥线路，列车通过最大声级高达92~94 dBA；该实测结果高于该线环评中噪声预测时所采用的声源强度3~11 dBA。由此引发了城市铁路投入运营后，不同线路区段的实际环境噪声影响程度普遍高于原预测结果。对于近场 (d≤10m)，预测点昼间等效声级预测误差值基本在3dBA范围内；但对于d＞10m外的区域，其预测点等效声级预测结果与实际情况误差高于3dBA，见表2~3。
表3给出了沿线各主要敏感点的预测值与实际值比较一览表。在12个测点中，50%的测点预测误差在±3dBA范围内；20%的测点预测误差在±6dBA范围内；30%的测点预测误差在6dBA以上。表中数据还表明：初期距离城市铁路两侧50m范围内有集中敏感建筑区段，若未采取任何噪声防护措施，以现有的技术条件，昼间噪声均将超过GB3096-93“城市区域环境噪声标准”中的2类区标准限值要求(≤60 dBA)；而远期距离城市铁路两侧60m范围内的地面路堤线路区段，若未采取任何噪声防护措施，昼间噪声均将超过城市区域环境噪声标准中的2类区标准限值要求(≤60 dBA)；高架桥区段的影响范围内将扩大至100m。当采取声屏障降噪工程措施后，在目前车流量下，其昼间的等效声级为47~64dBA，大部分测点能满足2类区的限值要求，约40%的测点达到1类区昼间标准(≤55 dBA)的限值要求。采取声屏障降噪工程措施后各主要敏感点的实测值与预测值，除个别点外，大部分测点的误差在5dBA范围内。
图1给出了城铁列车运行通过高路堤和高架桥线路时，在距离线路中心线7.5m，高于轨面1.5m处测点所测得的城铁噪声频谱特性。图中结果表明：对于高架桥线路，列车通过声级在低频段(f=31.5~63Hz)，噪声高于高路堤线路10~12dB，中频段(f=125~1000Hz)，高于高路堤线路3~5dB，高频段（f＞1000Hz）两者差别不大；而列车通过时总的最大A声级和等效A声级高架桥线路高于高路堤线路约3~4dBA。该结果表明桥梁结构振动引起的二次结构噪声不容忽视。建议今后在城市轨道交通高架桥线路设计中，考虑桥梁结构的减振阻尼措施。
表1 城市铁路运营后不同线路条件列车实际噪声水平 (dBA)
表3 北京城市铁路沿线敏感点昼间噪声预测值与实际值（无屏障）比较（Leq(dBA)）
北京城市铁路在设计施工中，在特殊敏感地段已采取了声屏障、金属弹簧减振器等减振降噪措施，其实际效果见表4~5。本线路共修建声屏障总长度约为7km，占全线线路总长度的17.6%，声屏障形式包括全封闭式、半封闭式和普通直立式三种，半封闭式高度一般为5.5~6.5 m ，直立式高度一般为2~3.5m；声屏障材料主要采用：镀锌钢板+离心玻璃棉板+ 镀锌穿孔钢板+耐力隔声板及陶粒吸声板+FC水泥隔声板两大类。其中桥梁声屏障约占57% ，大部分测点降噪效果在8.3~9.6dBA间；路堤式声屏障约占43% ，大部分测点降噪效果在7.6~10.9dBA间；对于全封闭式路堤声屏障，降噪效果可达27.8dBA。
对于同为6.5m高的半封闭式声屏障，设置在高架桥上时，距离线路10m处的声影区内测点，列车通过最大声级为72~77dBA；而设置在高路堤的声屏障，距离线路10m处的声影区内测点，列车通过最大声级仅为69~71dBA，效果优于高架桥上所设置的声屏障效果3~6dBA。对于同为2~3m高的直立式声屏障，设置在高架桥上时，距离线路30m处的声影区内测点，列车通过最大声级为77~82dBA；而设置在高路堤的声屏障，距离线路30m处的声影区内测点，列车通过最大声级仅为71~75dBA，效果优于高架桥上所设置的声屏障效果6~7dBA。上述结果表明：无论是半封闭式声屏障或直立式声屏障，路堤上设置的效果都优于设置在桥梁上，去除高架桥本身结构噪声影响，高架桥声屏障的二次结构辐射噪声影响在3~4dBA间。该结果提示桥梁声屏障在设计施工中，隔声材料必须有足够的强度和面密度，否则易成为振动辐射面板引发二次结构噪声。声屏障与桥梁间需采用弹性连接。
城铁运营后的振动实测结果表明，钢弹簧浮置板道床对于西直门指挥中心高架桥梁区段，在桥梁墩顶测点，可降低Z计权振动值19dB；对于东直门地下隧道区段，在隧道壁测点，可降低Z计权振动值16dB。并使得位于城市铁路线路上方的敏感建筑物内，基本可达到GB10070-88《城市区域环境振动标准》中的交通干线区域限值要求。
表5 钢弹簧浮置板道床减振效果 VLz(dB)
（1） 城铁运营后的实测结果表明：在距离轨道中心线7.5m，高于轨面1.5m处测点，对于3m高的一般路堤地面线路，列车通过最大声级为85~89 dBA；5m高的高路堤线路，列车通过最大声级为90~93 dBA；8m高的高架桥线路，列车通过最大声级高达92~94 dBA；高于环境影响评价中所采用的声源强度约3~11 dBA；建议在今后的环境影响评价工作中，对于地面及高架线路的声源强度选择应予以高度的重视，避免再出现误差过大的结果。管理部门应尽快制定城市轨道交通列车运行辐射噪声标准限值，统一测量规范。
（2） 城市铁路投入运营后，不同线路区段的实际环境噪声影响程度普遍高于环境影响评价中的预测结果。对于近场 (d≤10m)，昼间等效声级预测误差值基本能在3dBA范围内；但对于d＞10m外的区域，其等效声级预测结果与实际情况误差高于3dBA，该结果提示环评工作者在选取噪声预测模式及作出预测评价时，应持认真慎重的工作态度。同时在城市轨道交通环境影响评价规范出台后，统一预测计算方法。
（3） 城市铁路列车通过高架桥线路时，其环境噪声在低频段(f=31.5~63Hz)，高于高路堤线路10~12dB，中频段(f=125~1000Hz)，高于3~5dB，高频段（f＞1000Hz）两者差别不大；其总的最大A声级和等效A声级均高于高路堤线路约3~4dBA。该结果表明城市铁路桥梁结构振动引起的二次结构噪声不容忽视。建议今后在城市轨道交通高架桥线路设计中，考虑桥梁结构的减振阻尼措施。
（4） 城市铁路共修建了约7km长的声屏障，占全线线路总长度的17.6%。声屏障形式包括全封闭式、半封闭式和普通直立式三种，半封闭式高度一般为5.5~6.5 m，直立式高度一般为2~3.5m；声影区内测点降噪效果约为8~11dBA。无论是半封闭式声屏障或直立式声屏障，路堤上设置的效果都优于设置在桥梁上，高架桥声屏障的二次结构辐射噪声影响约在3~4dBA间。该结果提示桥梁声屏障在设计施工中，隔声材料必须有足够的强度和面密度，否则易成为振动辐射面板引发二次结构噪声。声屏障与桥梁间需采用弹性连接，以减少结构振动引起的二次辐射噪声。
（5） 该城市铁路分别在高架和地下区段设置了钢弹簧浮置板道床。对于高架桥梁区段，在桥梁墩顶测点，可降低Z计权振动值19dB；对于地下隧道区段，在隧道壁测点，可降低Z计权振动值16dB。并使得位于城市铁路线路上方的敏感建筑物内，基本可达到GB10070-88《城市区域环境振动标准》中的交通干线区域限值要求。说明该项减振措施是有效的。
（6） 北京城市铁路投入运营后，环境噪声实际影响程度高于环境影响评价时的预测值，建议在今后的城市轨道交通工程环境影响评价、设计、施工以及环境验收等各个环节中，都应高度重视噪声环境影响问题，统一协调落实各相关环节，以将城市轨道交通运营对环境所产生的影响降到最低限度，促进轨道交通事业的可持续发展。
参考文献
1． 北京市城市快速轨道交通工程——西直门至东直门城市铁路环境影响报告书，北京市环境保护科学研究院，1999年
2． 北京市城市轨道交通噪声控制对策及示范工程阶段研究工作报告，北京城市铁路股份有限公司，2003年
3． 北京城市轨道交通十三号线振动测试报告，2003年
4． 北京城市铁路声屏障施工监理实施细则
