中国城市轨道交通发展迅速，运营里程已超过1万km，但随之而来的噪声污染问题日益严重。本文在总结近年来中国城市轨道交通行业发展的基础上，介绍了城市轨道交通噪声源种类和污染特点，调研了国内外城市轨道交通噪声污染管理方法现状，研究了国内外针对城市轨道交通噪声的控制技术及进展，重点分析了针对城市轨道交通轮轨噪声、桥梁结构噪声等重要噪声源的控制技术研究成果和应用情况，指出现阶段中国城市轨道交通存在的噪声相关问题，并提出了推进噪声排放标准制定、进一步加强城市轨道交通噪声控制技术研究和推广应用等建议。
中国城市轨道交通处于快速发展阶段，运营线路长度迅速增加。截至2022年底，中国大陆地区共有55个城市开通城市轨道交通，运营线路308条，运营线路总长度10287.45km。预计“十四五”期末城市轨道交通运营线路规模将接近13000km，运营城市有望超过60座。
噪声污染成为制约城市轨道交通发展及城市建设的重要因素，控制轨道交通噪声已经成为当前国家和行业关注的焦点问题之一。
针对城市轨道交通噪声问题，2022年6月5日实施的《中华人民共和国噪声污染防治法》（简称《噪声法》）在完善噪声排放标准、强化噪声规划防治对策、噪声治理和运营噪声监测等方面提出了明确要求。
1 城市轨道交通噪声
中国城市轨道交通包括地下、地面、高架线等多种铺设形式，一般情况下，具有钢轮钢轨系统的地铁、市域快轨、轻轨系统噪声相对较高，引起的噪声问题更多，而根据各制式运营里程对比（图1），恰恰是地铁、市域快轨、轻轨系统的占比较高，其中运行速度高的市域快轨还有持续增加的趋势。
图1 中国城市轨道交通各制式里程占比
1.1 城市轨道交通噪声源
城市轨道交通噪声有多种来源，主要包括如下几种。
1）车辆在线路轨道上正常运行产生的噪声，其中包括轮轨噪声、牵引机车及其辅助设备噪声、集电系统噪声、车辆气动噪声等。
2）线路桥梁结构以及安装的声屏障等附属结构由于振动向外辐射的噪声。
3）线路附属设施、设备噪声，包括车辆段、停车场等附属设施正常作业产生的噪声以及风亭、制冷通风设备等附属设备设施运行产生的噪声。
4）列车运行产生的振动传播至附近建筑物，进而导致的室内结构辐射噪声。
按照《噪声法》对交通运输噪声的规定，城市轨道交通噪声应该是指城市轨道交通列车在运行时产生的干扰周围生活环境的声音，主要来源于地面和高架线路的部分噪声，这2部分噪声的控制成为防治城市轨道交通噪声污染的重点内容。车辆段、停车场等是城轨线路的附属设施，而风亭等附属设施是地下线路的主要噪声源，这些噪声影响区域虽小，但也会成为附近噪声敏感点的重要噪声污染源，一般在线路环评工作中会提出相应控制要求。由城轨列车运行的振动导致的噪声，形成于建筑物室内，会对建筑物室内人员的工作、休息造成影响，往往从减振角度进行控制。
1.2 城市轨道交通噪声影响特点与测量
城市轨道交通具有明显的间歇性和周期性，单车持续时间短，噪声具有如下明显特点。1）噪声具有间歇性、周期性，规律明显。2）单车通过声级幅值高，持续时间短。3）单车通过声级不稳定，波动幅度大。4）与道路临近时，昼、夜等效声级的测量易受道路噪声影响。5）制式之间的噪声差别大，易引起线路附近的声环境质量超标。
城市轨道交通噪声的测量分为2种，一是单车通过声级测量，二是较长时间段内等效声级测量。1）单车通过声级测量。单车通过声级主要用于评价轨道机车车辆的噪声排放水平，是指车辆通过时间段内的等效连续A声级。2）昼、夜等效声级测量。由于城市轨道交通噪声排放标准的缺失，主要以《声环境质量标准》要求对其声环境影响进行测量和评价，其评价量为昼间、夜间等效声级，由于测量的数据包含了背景噪声，当需要划分城市轨道交通与其他噪声源的贡献时，需要进一步测量背景噪声并进行背景修正。
2 城市轨道交通噪声污染管理
2.1 国外管理要求
国外部分国家对轨道交通噪声标准有相关规定。美国运输部联邦公共交通管理局发布的评价标准将城市轨道交通噪声环境影响分为无影响区、有影响区和有严重影响区，土地按性质分类并规定了相应的轨道交通噪声最高限值。欧盟各国按轨道噪声和敏感建筑功能特点制定轨道噪声限值，多数国家考虑了新建和既有线路差异，限值有所不同，同时对轨道车辆也有噪声限值要求。日本针对新干线和常规铁路分别制定了噪声标准，新干线根据地域类型规定基准值，常规铁路建设新线路或大规模改造时有相应的噪声要求。
2.2 国内管理要求
目前中国尚未制定城市轨道交通噪声排放标准，在运营阶段主要依据《声环境质量标准》评价其对环境的影响。同时，针对不同制式车辆制定了通用技术条件，规定了车外噪声限值要求用于车辆产品定型时的型式检验。
3 城市轨道交通噪声控制技术
3.1 噪声源头控制
3.1.1 轮轨噪声控制
轮轨噪声是重要噪声源，随运行速度增加而增大，且市域快轨占比增加、钢轨波磨等问题加剧了其影响。控制措施主要包括低噪声车轮设计，如优化车轮外形、使用弹性车轮、安装降噪阻尼器等，已在多地轨道交通应用并取得一定降噪效果；钢轨降噪措施，如采用阻尼钢轨、钢轨吸振器等，国内外研究和应用显示可有效降低钢轨噪声；轨道吸声板铺设，能吸收轮轨噪声，国内外实践表明有一定降噪量；轮轨打磨可降低钢轨粗糙度减少噪声，轨顶涂敷摩擦调节剂、定期检查车轮等措施也能有效控制轮轨噪声辐射。
3.1.2 桥梁结构噪声控制
桥梁结构噪声主要集中在低频范围，当轨道交通中高频噪声得到控制后其影响将逐渐显现。控制研究主要从减少列车振动传递和降低桥梁自身噪声辐射能力两方面开展。桥梁结构自身优化方面，混凝土梁结构噪声低于钢梁，不同混凝土梁截面结构声辐射特性有差异，改变桥梁约束条件、结构参数和增设加劲肋等可影响噪声辐射。轨道减振措施方面，减振扣件、梯形轨枕、橡胶减振垫、钢弹簧浮置板等虽能降低桥梁结构噪声，但也可能对其他方面产生影响，如减振扣件可能增加钢轨振动与噪声，梯形轨枕会使桥面以上噪声增加，橡胶减振垫能够降低桥梁结构噪声6.9dB（A），但却导致轮轨噪声的增加，钢弹簧浮置板实际降噪量有限且可能增加车内噪声。
3.1.3 其他噪声控制
城市轨道交通速度不高时，气动噪声、集电系统噪声等声源能量占比小。车辆零部件噪声及附属设备设施噪声采用传统降噪技术控制，线路附近敏感建筑物室内结构噪声可通过轨道减振和建筑物减振措施控制。
3.2 噪声传播途径控制
声屏障是控制轨道交通噪声传播的主要措施，包括直立型声屏障和封闭型声屏障。直立型声屏障施工方便、技术成熟，降噪量一般为3-10dB(A)，优化顶部结构可提升降噪量，不同结构形式声屏障降噪性能有差异，提高板件隔声性能也可改善降噪效果。封闭型声屏障降噪效果更佳，半封闭声屏障降噪量约为15dB(A)，全封闭声屏障降噪量超过20dB(A)，但开口会影响降噪效果，可在开口处安装消声装置提高降噪能力。
3.3 受声点控制
当其他控制措施无法满足降噪需求时，为敏感建筑物更换隔声窗是有效手段。隔声窗一般是指隔声量超过25dB的外窗，其隔声性能与玻璃结构、框架密封等因素有关，不同玻璃结构如单层、多层、夹胶玻璃等对隔声性能影响较大，三玻两腔中空玻璃、真空玻璃、夹胶玻璃等可提升隔声效果，但真空玻璃造价高昂难以大规模推广。
4 城市轨道交通噪声污染防治建议
通过广泛的调研发现，中国城市轨道交通存在如下问题。
1）城市轨道交通线路规划阶段对噪声问题重视程度不足。在城市轨道交通线路规划设计阶段，针对城市声环境规划的考虑仍显不足，致使线路与敏感点的相对位置更易产生噪声投诉问题，且不利于后期降噪措施的实施，造成改造困难、集中投诉等问题。
2）城市轨道交通噪声排放标准缺失。在中国城市轨道交通如此迅速发展情况下，未出台城市轨道交通环境噪声排放标准，导致大量噪声问题难以解决。
3）单车噪声重视程度不够。城市轨道交通噪声具有明显的单车特性，而且单车噪声幅值高、持续时间短但频繁出现是群众投诉的重要原因，但现阶段，中国仅有针对车辆定型时的车辆噪声要求，对实际运行的单车噪声并没有明确的限制要求，不利于单车噪声扰民的控制。
4）噪声控制技术仍有不足。城市轨道交通噪声的控制技术研究及应用仍有不足之处，如从车辆到线路等产品、设备、设施的声学一致性差，直立型声屏障效果有限，封闭型声屏障应用上仍不普遍，轨道减振措施有利于控制振动的传递但不利于轮轨噪声的控制，针对结构声尚未形成特别有效、可行的技术措施等。
针对中国城市轨道交通噪声污染防治现状以及存在的问题，提出如下建议。
1）在国际上针对城市轨道交通噪声污染的管理，尚未形成统一的思路，国内也主要从声环境质量角度开展。管理方法的不完善，导致城市轨道交通存在实际噪声排放难以评价、运营阶段噪声无法监管、噪声超标责任划分困难、管理无依据等问题，因此应尽快制订、完善中国城市轨道噪声排放标准，以排放标准为依据，从线路规划、设计、环评、验收、运营期噪声监管等各阶段加强对城市轨道交通噪声的管理。
2）城市轨道交通噪声主要取决于车辆及与车辆配合的线路系统，表现形式上具有显著的单车特性，应进一步完善车辆等产品噪声标准，加强系统各环节、各阶段的声学设计技术研究，提升产品声学一致性，系统声学一致性，有效控制单车噪声。
3）城市轨道交通噪声应从源头、传播途径、受声点3个方向加强噪声控制技术研究和应用。进一步研究针对轮轨、结构声的高性能屏障措施，并积极推广应用，加强轮轨噪声和结构辐射声的联合研究，开展平衡减振与降噪的新技术研发，加强基于声学的车辆、轮轨维护保养技术和产品研发。
本文作者：户文成、刘磊、康钟绪、宋瑞祥、张慧娟、刘强
作者简介：户文成，北京市科学技术研究院城市安全与环境科学研究所，研究员，研究方向为环境噪声污染防治；康钟绪（通信作者），北京市科学技术研究院城市安全与环境科学研究所，研究员，研究方向为声学。
论文全文发表于《科技导报》2024年第20期，原标题为《城市轨道交通噪声污染防治进展》，本文有删减，欢迎订阅查看。
内容为【科技导报】公众号原创，欢迎转载
白名单回复后台「转载」
《科技导报》创刊于1980年，中国科协学术会刊，主要刊登科学前沿和技术热点领域突破性的成果报道、权威性的科学评论、引领性的高端综述，发表促进经济社会发展、完善科技管理、优化科研环境、培育科学文化、促进科技创新和科技成果转化的决策咨询建议。常设栏目有院士卷首语、智库观点、科技评论、热点专题、综述、论文、学术聚焦、科学人文等。
热门跟贴