400 km/h高速铁路直立式声屏障降噪效果及安全性研究

开展400 km/h高速铁路噪声影响研究是践行“交通强国”战略的有力举措。为研究400 km/h高速铁路噪声特性及辐射源强,获取现有直立式声屏障在速度400 km/h条件下降噪效果及适应性,采用有限元模型进行仿真计算,模拟计算400 km/h高速铁路噪声源强并进行组成分析,对高速铁路通用的直立式声屏障降噪效果、耐久性、安全性等进行分析研究,对目前直立式声屏障适应性提出实施建议。研究表明：高速列车以速度400 km/h运行时,距离铁路外轨中心线25 m、轨上3.5 m处,桥梁段总声级为97.8 dB (A),路基段总声级为96.7 dB (A),气动噪声大于轮轨噪声;提出现有直立式声屏障在速度400 km/h条件下插入损失为2.7～8.9 dB (A);在安全方面,提出立柱底部螺栓养护年限;针对目前铁路直立式声屏障通用图适用性进行分析,提出结构安全优化建议。研究结果可指导400 km/h高速铁路噪声影响分析及直立式声屏障设计工作。     

铁路全封闭声屏障降噪效果试验研究

直立式声屏障是我国高速铁路噪声控制主要措施,仅在声影区有较好的降噪效果,全封闭声屏障、半封闭声屏障等进一步降低噪声的声屏障类型虽已在城市轨道交通广泛应用,但在铁路应用案例极少,为了保护"小鸟天堂"生态环境,我国深茂铁路于国内首次采用全封闭声屏障,为了分析其降噪效果,采用间接法进行现场测量,结果表明:动车组运行速度不高于132 km/h时,全封闭声屏障可大幅降低列车通过噪声,且不存在声亮区,距线路不同距离、不同高度处,全封闭声屏障降噪效果可达16～18 dB;呈现宽频降噪性能,对于400 Hz以上的噪声,降噪量高达10 dB以上;630 Hz以上降噪效果高达15 dB以上。试验明确了全封闭声屏障降噪特性,为我国高速铁路声屏障选型和优化设计提供参考。     

声屏障顶端降噪器在铁路声屏障工程中的应用

结合声屏障顶端降噪器在铁路声屏障工程中的应用,对顶端降噪器的附加降噪效果及其适用范围进行了测试分析研究。根据现场实测结果,A型声屏障顶端降噪器在距离铁路外轨中心线15 m、距地面不同高度(距地面3-9m高)取得了1.3～2.4 dB(A)的附加降噪效果;C型顶端降噪器在距离铁路外轨中心线12.5 m和25m、距地面不同高度处,取得了2.3～2.9 dB(A)的附加降噪效果。顶端降噪器可作为直立式声屏障的重要补强措施,以提高声屏障的总体降噪效果;对有限高要求,直立式声屏障又不能满足降噪效果要求时,可采用顶端降噪器提高声屏障的降噪效果。     

北京市轨道交通房山线声屏障设计的声学模拟

轨道交通噪声治理是一项很复杂的工程,采用直立式、半封闭、全封闭声屏障已经成为解决该噪声的一种有效途径。采用声线追踪法和虚源法建立预测模型,并采用Cadna3.7大型通用计算平台,对房山线声屏障的工程设计、施工前进行模拟计算,提出了各敏感点采用不同形式声屏障的可行性,使敏感点噪声平均降噪量达10 dB以上,达到环境要求。     

高速铁路半封闭声屏障声学性能的现场实测及预测模型

相比传统直立式声屏障,半封闭声屏障对高速铁路噪声显然具有更优的降噪效果,但当前对半封闭声屏障在真实服役状态下的声学性能研究却极其有限。为此,以某高速铁路桥上半封闭声屏障为工程背景,采用现场试验和统计能量分析(SEA)方法进行研究。首先,简要介绍了SEA方法的基本理论。然后,从声源特性、隔声量和降噪效果三方面对半封闭声屏障的现场测试结果进行分析,并与其他相关试验结果进行对比。最后,建立了半封闭声屏障SEA预测模型,并依据现场试验数据进行模型验证。结果表明:多重反射效应使得半封闭声屏障内侧的噪声增加2～3 dB(A);相比高2.15～3.15 m直立式声屏障,半封闭声屏障的降噪效果可提高5.7～2.9 dB(A);声泄漏使得真实服役状态下半封闭声屏障的隔声量小于声学实验室内的测试值;在考虑1.0 mm宽缝隙所引起的声泄漏后,计算模型具有较好的预测精度。     

高速铁路不同高度声屏障的降噪效果分析

为探究不同高度声屏障对高速铁路噪声的降噪效果,采用有限元软件ANSYS并参照武广高铁相关试验段建立声屏障降噪模型。采用声学分析软件SYSNOISE仿真研究3,4,5和6m这4种不同高度直立型反射声屏障的降噪效果。结果表明:在与声屏障法线方向平行且距离轨面1.5和3.5m高的平面内,声屏障高度从3m增加到4m对降噪效果的提高有限,再从4m增加到5m降噪效果显著提高,而声屏障高度超过5m后对降噪效果的继续提高也不明显;在与声屏障法线方向垂直且距离轨道中心线30m的平面内,随着声屏障高度的增加,在距地面15m高以下区域,声屏障高度的变化对噪声级影响较大,但超过此范围影响不大。噪声衰减与声屏障高度并非简单的线性关系,在同时考虑降噪需要和声屏障成本的情况下,高速铁路路基区段声屏障的合适高度为4~5m。     

铁路声屏障设计综述

研究目的:高速铁路和普速铁路在噪声源组成、位置及传播特性上均有所不同,高速铁路声屏障结构因受列车运行脉动力作用下的疲劳影响,声屏障结构设计有别于普速铁路。本文通过研究高速及普速铁路声源特性、作用于高速铁路声屏障的气动压力和声屏障结构的动力响应,旨在提高铁路声屏障降噪效果和结构安全性。研究结论:(1)普速铁路声屏障等效声源位置为轨面以上0. 5 m,客货列车的等效频率分别为500 Hz、1 000 Hz;高速铁路声屏障等效声源位置为轨面以上0. 6 m和3. 3～4. 9 m,等效频率为1 250 Hz;(2)高速铁路声屏障设计应考虑脉动气压力作用下的疲劳影响,声屏障单元板与H型钢立柱宜采用直插式,H型钢立柱与基础的连接螺栓应采用高强度螺栓并采取防松动措施;(3)声屏障的设置不能影响铁路线路的维护维修、路基排水,距接触网带电体5 m范围内的声屏障金属构件必须接入综合接地系统;(4)本研究结论可为铁路声屏障设计提供指导和借鉴。     

高速铁路声屏障声学计算模式研究

基于多通道阵列式声源识别系统和多通道噪声振动实时采集分析系统,对京津城际和京沪高速铁路列车运行状态下的噪声源、空间声场分布以及声屏障降噪效果进行测试和分析。将高速列车声源等效为下部噪声和上部噪声两部分:下部噪声以轮轨噪声和车体气动噪声为主,其声源等效位置确定为轨面以上0.6m处;上部噪声以弓网噪声为主,其声源等效位置确定为轨面以上3.3m处。由此提出基于双声源作为等效声源和以1250Hz作为等效频率的高速铁路声屏障声学计算模式,给出声屏障插入损失和加长量修正计算公式,所得到声屏障的声学计算结果与实测结果吻合。     

高速铁路矮屏障降噪性能测试与优化分析

研究目的:声屏障作为控制铁路噪声最主要的方法之一,能够在传播路径上有效降低铁路噪声源的传播,但仍存在工程造价高、维保费用高、景观效果差等不足。本文根据现场测试结果,从列车声源分布及频谱特性着手,建立矮屏障实验室1∶5缩尺模型,开展矮屏障空间降噪效果研究,从而为矮屏障设计和研发提供测试依据。研究结论:(1)高速铁路主要声源可分为轮轨区域噪声、车体空气动力噪声和集电系统噪声,并以轮轨区域噪声为主;(2)矮屏障位于近轨时,轨面以上3. 5 m场点降噪效果为5. 0 dB(A);远轨时为3. 3 dB(A);在远轨基础上增加线间屏障,降噪效果可提高2. 2 dB(A),达到5. 5 dB(A);综合分析可知,矮屏障能够显著降低250～1 000 Hz频率噪声;(3)线间屏障可弥补矮屏障距离声源较远时的缺陷,可明显增加降噪效果,提高降噪效率,因而将矮屏障作为声屏障的一种补充措施,应用于铁路轨道建设中,可大大提高降噪效果,满足户外声学环境要求。     

高速铁路声屏障降噪效果及其影响因素分析

根据我国高速铁路（客运专线）声屏障降噪效果实测结果及高速铁路列车运行噪声特性,就声源构成、频率特性、桥面系及防护墙对声屏障降噪效果的影响进行分析。结果表明,随着速度提高,声屏障总体降噪效果呈下降趋势;铁路声屏障对500Hz以上的中高频噪声具有较好的降噪效果,但对250Hz以下的中低频噪声效果不大;桥面系及防护墙可起到一定的声屏障降噪作用。因此,在铁路声屏障设计中应根据高速铁路声源特性进行声学设计计算;在环境影响评价中,也应采用合理的声屏障降噪效果并考虑桥面系及防护墙的屏障作用;同时,应加强提高声屏障构件的低频隔声性能和吸声性能。     

铁路噪声治理原则及措施研究

研究目的:随着中长期铁路网规划的实施,我国铁路建设快速发展,噪声问题也日益引起公众的高度关注。铁路两侧声环境功能区超标成为普遍问题,因而部分铁路项目因噪声影响尚未通过竣工环保验收。为规范、统一铁路建设项目环境影响评价和设计中噪声防治目标和措施选择,解决工程竣工环保验收中噪声治理问题,因此开展铁路噪声治理原则及措施适用条件专题技术研究是非常必要的。研究结论:(1)铁路噪声防治优先考虑对噪声源和传声途径采取工程技术措施,实施噪声主动控制,至少保证室内合理的声环境质量;(2)列车噪声源主要集中在车体2.0 m以下的轮轨区域,轨面以上高度2.05 m的声屏障能够有效屏蔽轮轨区域和车体下部区域直达声;(3)在声屏障设计时,声屏障防护范围、高度、加长量应根据铁路的源强特性,结合敏感点降噪要求、地形、地貌等工况条件采取不同的设计参数;(4)本研究结论可为铁路噪声的防治提供参考。     

我国铁路声屏障应用效果的评价

在总结我国既有铁路声屏障应用状况基础上 ,探讨性地提出了铁路声屏障的评价方法和应用效果。建议采用列车通过时段的等效声级插入损失值作为铁路声屏障降噪效果的评价量 ,测点位置除应包括各保护目标外 ,还应增加测量距离铁路外侧轨道中心线 30m处 ,距轨面 1 5m高处的声屏障插入损失值 ,以利于统一比较不同场所的声屏障实际降噪效果。按照上述评价方法 ,目前我国铁路已建成的多数 2 5～ 3 5m高的直立吸声式声屏障 ,在铁路边界测点处的降噪效果为 3 6～ 6 5dB(A)。     

城际铁路单侧高层建筑物声屏障形式设计研究

选择合理的声屏障形式与高度,可有效降低噪声污染、减少搬迁量。设置声屏障,是控制声传播途径的最有效办法。以某城际铁路穿越城市建成区,为保护单侧高层声环境敏感建筑为例,通过对直立式声屏障、全封闭声屏障和半封闭声屏障的比选,确定声屏障形式选用半封闭式。在满足接触网、桥梁等专业要求的基础上,通过声学计算、结构检算,确定半封闭式声屏障总高度为8m,跨度11.3m。对于列车设计时速250km及以下时速的城际铁路,设置半封闭式声屏障,单侧降噪效果在8.7~11.2dB,可满足铁路边界噪声限制要求。     

市域铁路声屏障设置研究

市域铁路噪声影响突出,需要采取有效的噪声防治措施,声屏障作为主动控制措施,一直被广泛采用。基于市域铁路的特点和运行速度,结合市域铁路成灌线测试数据的分析,从声源特性、声屏障设置原则及声学设计、结构形式等方面对市域铁路声屏障设置开展研究。指出:(1)市域铁路声源主要为轮轨噪声,噪声频谱呈宽频特性,桥梁、路堤区段在低频段和中高频段声能量均较为集中,桥梁二次结构噪声影响不能忽视,声屏障的设置应与桥梁结构减振降噪协同开展。(2)市域铁路声屏障声学设计时,评价时间内不能简单地将铁路噪声源视为无限长线声源,建议直立式声屏障附加长度取值为50~70m。(3)市域铁路列车脉动风压对声屏障结构选型影响较小,应加快对直立式声屏障顶部变化型、顶端降噪器的研制。     

双声源模式下高铁声屏障降噪效果仿真分析

研究目的:高速铁路与普通铁路噪声源特性存在较大差异,按照传统方法计算设计的声屏障在高速铁路降噪应用中效果不理想。以武广客运专线某路基试验段为模型参照对象,基于高速铁路噪声源特性研究,建立双声源模式的高速铁路声屏障降噪模型,分别对不同声源模式下3 m高直立型声屏障的降噪效果进行仿真分析。研究结论:(1)将仿真结果与实测结果进行对比,发现双声源模式的预测噪声级与实测值较为接近,而单声源模式的计算值明显小于实测结果和双声源模式的仿真结果,偏差达到8 dB A左右;(2)单声源模式的噪声衰减计算结果达到10.7~13.1 dB A,比实测结果显著偏高;(3)针对铁路限界处的噪声超过了规定的限值70 dB A,提出了合理的声屏障优化设计方法以改善沿线的生态环境;(4)将弓网噪声单独考虑的双声源模式可为高速铁路声屏障的设计和应用提供可靠依据。     

高架铁路环境噪声空间分布特性及控制措施效果研究

城市轨道交通快速发展的同时也引发相应的环境问题,特别是高架区域噪声问题已成为环境投诉的热点。以杭州地铁1号线高架段为研究对象,分别对直立式声屏障、全封闭声屏障与减振垫相互组合的降噪断面进行现场测试,分析不同组合降噪措施下高架沿线环境噪声的空间分布特性及其噪声控制效果。结果表明:采用减振垫可以有效减少轮轨振动能量向桥梁传播,从而降低桥梁结构噪声,但同时增大轮轨相互作用,导致轮轨噪声增加。减振垫对城市轨道交通噪声的控制效果具有明显的空间分界性,在接近地面区域对桥梁结构噪声具有良好的降噪效果,而在轨面附近轮轨噪声却增强;全封闭声屏障相对直立式声屏障能够更加有效地控制轮轨噪声的传播。在城市轨道交通高架段中有必要采取轨道减振措施以降低桥梁结构噪声,并根据实际需求利用声屏障控制轮轨噪声的传播。     

对高速铁路声屏障降噪效果影响因素的探讨

通过对现场铁路列车辐射噪声测量和理论分析计算，结合影响铁路声屏障降噪效果主要因素，得出如下结论：当列车运行速度低于250km／h时，对铁路沿线1～2层噪声敏感点建筑，采用防撞墙既有效又经济；声屏障相对越高、距轨道中心线越近，降噪效果越好。     

钢轨阻尼与声屏障组合降噪效果试验研究

在我国一高速铁路的城市区域低速区段分别选取钢轨阻尼与声屏障组合措施区段、声屏障区段及对照区段3处进行降噪效果对比试验。试验结果表明:在67～146 km/h低速条件下,距离外轨7. 5,25. 0 m处的钢轨阻尼及声屏障组合降噪措施相比单一声屏障措施的附加降噪量分别为1. 6～2. 0,0. 6～0. 8 dB(A);钢轨横向、垂向加速度减振量为2. 1～2. 8 dB;钢轨阻尼对轮轨噪声主要作用频率具备减振降噪效果。     

重载铁路声屏障降噪效果试验分析

测试列车通过一重载铁路路基区段时声屏障的插入损失值,分析不同牵引质量(5 000,8 000,12 000 t)和不同试验列车速度(60~100 km/h)3种声屏障的降噪效果和插入损失的频域特性。对首次在重载铁路中应用顶端降噪技术的干涉型声屏障的降噪效果进行了测试与分析。结果表明:声屏障的插入损失随列车速度的增加总体上呈减小的趋势;高声屏障高度由3.0 m增加至4.5 m,插入损失增加4.0 d B(A)以上;声屏障加装顶端降噪器,插入损失增加2.0 d B(A)以上;声屏障顶端降噪器对中低频噪声降噪效果显著,可有效提高声屏障工程总体降噪效果。     

郑州铁一中教学楼声屏障工程声学性能效果评价

为了治理郑铁一中教学楼的铁路噪声污染，实施了声屏障工程。工程的声学性能表明：声屏障工程有效地控制了铁路噪声对教学楼的影响，大大改善了学校的教学环境质量。教学楼的平均噪声级降低了８．８ｄＢ（Ａ），最高噪声敏感点的降噪量达到１４．２ｄＢ（Ａ）；声屏障单位面积工程投资１２６９元／ｍ＾２；人均降噪投资为１１３．４８元／ｄＢ（Ａ）。研究结果为我国铁路声屏障建设提供了科学的参考数据和方法依据。