海南东环铁路运营期的声环境影响监测与分析

张波，田良，丁平刚

（1.海南大学环境与植物保护学院，海南海口 570228；2.海南大学旅游学院，海南海口 570228；3.湖北省荆门市开发区招商局，湖北荆门 448000）

高速客运列车具有运量大、车速快、时间准、安全舒适的特点，是中国铁路客运发展的方向，但也存在对沿线环境造成噪声污染的问题。列车的主要噪声源有机车动力噪声、轮轨噪声、高架轨道噪声、空气动力噪声等。通常，低速行驶时，机车动力噪声占主要地位。据实测,中国地面段铁路轨道交通在车速80 km/h时，在距离线路中心线7.5 m、15.0 m、30.0 m处的A计权声压级分别约92 dB、87 dB、82 dB[1]。而列车高速行驶时，轮轨噪声占优势，并且车速>200 km/h时还将引起强烈的空气动力噪声。由于空气动力噪声随车速(v)大致以60 lgv～80 lgv的规律增加[2]，车速>200 km/h时，空气动力性噪声将成为重要的噪声源。

1 东环铁路在海口市内运行的情况

海口市是海南省省会，常住人口183.5万。东环铁路海口段共设6个站。运行距离为35.8 km。目前已经启用的有海口站、海口东站、美兰站，各站点分布如图1所示，美兰站建在地下，其余4个站均为高架桥设计，站台全部建在高架桥上，候车室依地而建。2010年12月，东线环岛高速铁路建成通车，采用CRH1型动车组，时速最高250 km，而在海口段运行时速最高210 km，在市区最高运行时速100 km。

图1 海南东环铁路海口段站点分布示意图Fig.1 The distribution sketch of haikou stations of hainan east ring railway

图2是随车进行速度监测所绘制的速度随时间的变化曲线，可以看出美兰站和海口东站间的运行时间是7 min，上行和下行的速度变化都是加速到200 km左右开始减速，最高都在210 km左右；海口东站到海口站的时间为19 min，而海口站到海口东站的时间为18 min，最高速度在125 km/h以下，穿过市区是速度为100 km/h。

图2 东环铁路在海口市各站间运行速度变化Fig.2 The variation of running speed between the Haikou stations of Hainan East Ring Railway

2 高速铁路噪声监测研究

研究不同距离的噪声影响规律，考虑到城区道路周边建筑的限制，选择在南渡江附近空旷处进行监测。研究行道树和楼层对噪声的影响规律，监测点选择在城区南海大道附近。而在城区段在监测时间内保证了列车完整的通过监测点，并且监测时段相对固定，背景噪声值没有变化。用等效连续声级Leq和最大声级Lmax对监测结果进行分析。

目前，海南东环高铁运行的动车组日常每天固定开行20对(40趟)，周末及节假日最高增开至28对(56趟)。

2.1 距离对噪声的影响

图3 空旷地带测点布置示意图Fig.3 The diagram of noise monitoring points layout in the void area

研究距离因素对噪声的影响，选择空旷地带监测，列车运行速度是200 km/h，分别在垂直于轨道30 m、60 m、90 m，测点布置图如图2所示，架置噪声仪高度h为1.2 m，监测点的高架桥高为12.4 m，监测时间为1 min，按照暴露声级LAE进行分析，监测结果如表1所示。

表1 不同距离噪声监测值Tab.1 The noise monitoring values of dufferent distances.

中国地面段铁路轨道交通在车速80 km/h时,在距离线路中心线7.5 m、15.0 m、30.0 m处的A计权声压级分别约92 dB、87 dB、82 dB。按照声传播规律，噪声一直遵循随着距离增大噪声减小的规律衰减。而高速铁路高架桥处地面位置的噪声则是在声影区内随着距离的增大逐渐增大，当距离增大到某一值后(声影区与声照区的边界点)开始衰减，并且衰减量较大，而临界距离与高架桥的高度有关。

从表1看出在同一测试段面，距离轨道中心线60 m处暴露声级达到最大，在60 m以内，噪声随着距离的增加而增加，增加至60 m以后，噪声开始衰减，从60 m到90 m，最大噪声衰减30 m的衰减量达到4.4 dBA。按照噪声正常衰减规律，距离加倍噪声衰减量为3 dBA。从60 m到90 m，衰减量远远大于正常规律所衰减的量。龚农斌等[3]利用监测噪声频谱分析噪声随距离增加的规律，研究结果表明列车运行时噪声随着距离加倍,并未呈线声源衰减特性，而是更接近点声源的声衰减规律，即距离加倍噪声级衰减约5 dB(A).这一现象表明，列车作为一个高速移动的噪声源，相对于固定测点它一瞬即过，对于固定测点和仪器的瞬时数据采集更近似点声源的特征。噪声随距离衰减规律需要进一步验证。

2.2 不同行道树的监测对比分析

高速铁路与南海大道重叠建设，如图4所示。

图4 高铁与城区道路复合地段示意图Fig.4 Diagram of composite sections between hainan east ring railway and the road of urban area.

通过多次观测，列车在南海大道的运行速度约为100 km/h。

在南海大道列车运行速度相同路段的两侧，按照行道树不同分三组对9个点列车经过时进行噪声监测，监测点分布如表2所示，监测点距铁路地面中心线30 m，监测时间为5 min。

表2 南海大道监测点位监测点数据及周围情况Tab.2 The monitoring data of different trade trees along the Nainan Road

表3 南海大道不同行道树情况下监测数据Tab.3 The noise values with increasing the density of the train

表2给出了三个小组对无行道树、椰树行道树、茂密行道树情况监测结果，表3是三个小组监测结果的平均值。从表2和表3中可以看出，无行道树的路侧的等效A声级在70.8 dB(A)～71 dB(A)间；行道树为椰树的路侧监测到的等效A声级在69.5 dB(A)～69.9 dB(A)间；而有高大茂密的行道树的路侧等效A声级为68.7 dB(A)～68.9 dB(A)。有高大茂密的行道树的路侧比仅有椰树的路侧低0.7 dB(A)，而比无行道树的路侧低2.1 dB(A)。即列车经过时，等效A声级和最大辐射噪声都是无行道树的路侧的最大，有椰树作为行道树的路侧次之，有高大、茂密行道树的路侧最小，即Leq无树>Leq椰树>Leq密树；同样可以得出最大声级Lmax的规律是Lmax无树>Lmax椰树>Lmax密树，Lmax密树比Lmax椰树低0.9 dB(A)，比Lmax无树低2 dB(A)。

通过在南海大道，三个小组同时测量列车辐射的噪声，车型相同，运行速度相同，距离相同，所产生的轮轨噪声、集电系统噪声、空气动力噪声声强都基本相同，因此主要区别是周边的行道树情况不同。可见在高速铁路周边可因地制宜选择降噪效果好的树种，采取乔灌结合、合理宽度的方法进行绿色通道建设，以满足一定的降噪要求。

2.3 不同楼层监测结果分析

为了解高速铁路引起的噪声在垂直方向上影响规律，我们选择距离轨道投影中心80 m的万佳装饰广场作为监测地点，对列车经过时从一楼到六楼（楼顶）不同楼层的等效A声级Leq、最大声级Lmax进行监测，监测结果见图5。

图5 万佳装饰广场1―6楼噪声监测结果Fig.5 The noise monitoring results from1thto 6thstorey of WanJia Decoration Plaza.

从图5的监测结果可以看出最大声级Lmax从一楼起逐渐增大，到三楼达到最大值，之后随着楼层的增加而减小；等效声级Leq随着楼层的升高而逐渐增大，到四楼达到最大值。

在南海大道各监测点地面距高铁离轨道面平均高度为12.6 m，由于一、二楼还在行道树的“声影区”，而三楼监测点的高度与轨道高度相当，距离列车声源最近且已高出行道树阻隔。所以，最高声级出现在三楼。对临街建筑要加强三楼、四楼的设备，如隔声窗等。

3 列车运行次加密噪声影响预测

目前海口东站与海口站运行的列车较少，无法用相关的标准来评价其噪声情况，也无法采用Leq作为噪声现状的监测指标。而现在可以通过现场监测列车经过时的暴露级LAE和背景环境的等效声级Leq。利用等效连续声级与暴露级的关系，来预测城区列车加密后的噪声影响情况。

3.1 噪声暴露级的定义

与某一噪声事件的总能量相等的持续时间为1 s的稳态噪声A声级，成为噪声暴露级，记作LAE，其定义式为

式中PA(t)——时刻t时的A计权声压，Pa；

P0——参考声压，取为2×10-5，Pa；

τ——噪声持续时间，s。

3.2 噪声暴露声级与等效声级的关系

设时间T内发生i个噪声事件，则该时段内的Leq与LAE的关系如下式

式中LAEi——第n个噪声事件的暴露级，dB；

Lpb——背景噪声级，dB；

T——预测时间，s。

3.3 未来列车车次加密噪声预测

东环铁路环境影响报告书中指出城区（海口～海口东站）高峰小时列车为6列的运行方案。在南海大道监测是我们测的距离轨道地面中心30 m的环境背景值为63 dB（A），列车运行期间的暴露声级为94.3 dB(A)，结合公式（2）预测未来小时运行n车次对应的小时等效连续A声级Leq。

4 沿线人群对高铁噪声的主观反应调查

为了解群众对东环高速铁路运行时噪声的主观反应，在高架桥经过的南海大道沿线我们随机采访居民、商家100人。按不烦、无所谓、有点烦、烦、非常烦、忍无可忍等六个等级调查人群对高铁产生的噪声的主观烦恼。

据调查，79%的居民对东环铁路运行的噪声没有感到烦，其中48%明确表示噪声没有对他们产生影响，另外31%的民众认为能感到列车经过时噪声存在，因为车次比较少，而且晚上8点半就没有了，所以他们的选择是无所谓；对列车有反感的占21%，其中有点烦烦占16%，烦占5%，通过分析这部分人主要居住在距离街道最近的那段，楼层主要是三楼和四楼，并且轨道周围没有安装声障。

表4 列车加密后预测的噪声值Tab.4 The noise values with increasing the density of the train

由调查结果可以看出大部分沿线群众对高铁产生噪声没有反感，只有少数人对高铁产生的噪声有烦的反应，但是随着列车班次的加密，噪声影响会加重，所以对经过城区的路段进行声障处理。

5 结语

通过对海南东环铁路的实地监测，对于距离和噪声的关系，研究结果表明列车运行时噪声随着距离加倍，并未呈线声源衰减特性，而是更接近点声源的声衰减规律，即距离加倍噪声级衰减5 dB(A).这一现象表明，列车作为一个高速移动的噪声源，相对于固定测点它一瞬即过，对于固定测点和仪器的瞬时数据采集更近似点声源的特征。噪声随距离衰减规律需要进一步验证；不同行道树的监测发现Leq无树>Leq椰树>Leq密树，同样可以得出最大声级Lmax的规律是Lmax无树>Lmax椰树>Lmax密树，高大茂密的行道树对降噪作用十分明显；不同楼层的噪声影响情况不同，针对噪声严重的楼层可通过隔声透光窗、封闭和在敏感地段设置声屏障等措施进行防噪。预测未来小时运行车次对应的小时等效连续A声级Leq，就目前的背景噪声和列车运行情况，当增加到14列每小时时超过噪声标准；通过问卷调查，附近居民现阶段对列车噪声没有太大反感。

[1]俞悟周，王晨，毛东兴，等.高速铁路动车组列车的噪声特性[J].环境污染与防治，2009，31（1）：74-77.

[2]Goldstein M E.Aeroacoustics[M].New York,Mc Graw Hill,1976.

[3]龚农斌，汤峰，王吉荣，等.轻轨交通噪声的测量与分析[J].中国环境科学，2002，22(2)：170-173.

[4]侯炳.城市轨道交通噪声的评价及控制研究[D].成都：西南交通大学，2008.

[5]陈智.低列流量铁路专用线噪声监测与预测方法[J].铁道标准设计，2009，(04)：120-122.