控制軌道交通噪聲道間聲屏障研究
摘要:應用環境噪聲預測與分析軟件ＳＯＵＮＤＰＬＡＮ對將設置在上海軌道交通6#線上下行線之間的道間聲屏障插入損失進行了模擬計算。計算結果表明,安裝道間聲屏障可使得距離線路20～30ｍ遠的較高層建筑獲得2～4 7ｄＢ的降噪效果;隨著兩側聲屏障高度的增加,安裝道間聲屏障對待測表面的影響范圍在縮小;離軌道線路越近,道間聲屏障的插入損失越大。
關鍵詞:軌道交通,聲屏障,插入損失
0 引言
由于軌道交通具有高速快捷、客運量大、安全可靠性高、無煙氣排放污染等優點,近年來被國內外許多大中城市采用為交通主干線以緩解城市化帶來的交通壓力。其中,輕軌作為一種造價比地鐵低、建設周期比地鐵短的交通工具,應用最為廣泛。但它們同時也帶來了環境噪聲污染等負面影響,特別是嚴重干擾了沿線居民的正常工作、學習和生活。
各種既有工程應用實例表明[1,2],在軌道線路兩側設置吸聲屏障是控制軌道交通噪聲的一種有效措施。隨著軌道線路噪聲敏感區段車道密集化程度的提高,提出在軌道線路兩側設置聲屏障的同時,在相鄰兩個車道之間設置道間聲屏障的降噪措施。由于設置的道間聲屏障更接近于主要噪聲源———輪軌系統,因此降噪效果會更好。一般由于空間結構的限制,要求道間聲屏障的高度盡量低,以1～1 25ｍ為宜,且由于兩側都有噪聲源,要求道間聲屏障具有雙面吸聲的性能[3,4],現已設計出滿足這種性能的聲屏障結構[5 7]。
截至目前為止,主要用邊界元法求解不連續線聲源模型及波動方程的邊界積分形式來評估道間聲屏障的降噪效果,求解過程較為復雜,故本研究運用環境噪聲預測與分析軟件ＳＯＵＮＤＰＬＡＮ對設置在上海軌道交通6#線上下行線之間的道間聲屏障的插入損失進行了模擬計算,計算過程較為簡便,所得結果表明當兩側聲屏障取不同高度時,道間聲屏障對待測表面的影響范圍將有所不同。
1 道間聲屏障插入損失的模擬計算
現欲在上海軌道交通6#線的噪聲敏感區段布置直立式吸聲聲屏障,其布置狀況如圖1所示。設定左、右側聲屏障的內側(靠軌道線一側)表面吸聲系數為0 8,外側表面吸聲系數都為0;道間聲屏障雙面吸聲,吸聲系數都為0 8。由于空間結構的限制,要求道間聲屏障的高度取為1 25ｍ,需預測兩側聲屏障的高度分別取3、3 5、4ｍ時,安裝道間聲屏障前后,與左側聲屏障相距為Ｄ的待測表面上的聲壓級變化差值,Ｄ分別取20、30、50、60ｍ和100ｍ。
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設定列車最高時速為80ｋｍ ｈ,故此處噪聲以輪軌系統產生的噪聲為主,且噪聲源發出的聲波要經過道間聲屏障、列車車廂外壁、左右側聲屏障的多次反射才能到達聲照區的受聲點,直接求解分析,并達到預測目標比較困難,故運用環境噪聲預測與分析軟件ＳＯＵＮＤＰＬＡＮ對該問題建立模型,并進行求解預測。由圖1看出,相對于待測表面上的受聲點,道間聲屏障主要控制位置1處產生的輪軌噪聲,故假設此問題中的聲源集中于位置1處,其它各處的聲源先不予考慮。模型中用鐵路聲源模擬位置1處的聲源,假設列車車廂外壁為全反射面,用ｆｌｏａｔｉｎｇｓｃｒｅｅｎｉｎｇ對其進行模擬。
其中高架橋面與地面之間的距離、橋面寬度、上下行軌道中心線之間的距離、列車的高度和寬度及聲源和列車的位置參數值見圖2。
為預測安裝道間聲屏障前后各待測表面上的聲壓級變化狀況,首先在離左側聲屏障30ｍ遠處建立了6幢不同高度的樓體,Ｂｕｉｌｄｉｎｇ1～6;在離左側聲屏障20ｍ遠處建立了樓體Ｂｕｉｌｄｉｎｇ7;在離左側聲屏障50ｍ遠處建立了樓體Ｂｕｉｌｄｉｎｇ8～10;在離左側聲屏障60ｍ遠處建立了樓體Ｂｕｉｌｄｉｎｇ11;在離左側聲屏障100ｍ遠處建立了樓體Ｂｕｉｌｄｉｎｇ12和Ｂｕｉｌｄｉｎｇ13。然后在每幢樓體的各樓層分別設置一側點,各測點的高度取ＳＯＵＮＤＰＬＡＮ中的默認高度,即底層測點離地面為2 4ｍ,其余各層依次疊加2 8ｍ。整個模型的俯視圖如圖3所示。分別對兩側聲屏障取不同高度時安裝道間聲屏障前后的情況進行模擬計算,求得各情況下各測點處的聲壓級,并求出道間聲屏障的插入損失,各測點的計算結果見結果對比與分析中的各圖所示。
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2 結果對比與分析
由于樓層越高,涵蓋的預測信息越全面,故選擇各個距離處樓層最高的樓體的計算結果進行對比,各測點處的道間聲屏障插入損失模擬計算結果如圖4～8所示。
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由圖4看出,當兩側聲屏障高3ｍ時,道間聲屏障插入損失較大的樓層為10～15層(測點離地面高27 6～41 6ｍ),其中11層處可獲得4 7ｄＢ的最佳降噪效果;當兩側聲屏障高3 5ｍ時,道間聲屏障插入損失較大的樓層為11～15層(測點離地面高30 4～41 6ｍ),且與高3ｍ屏高相比,11層的道間聲屏障插入損失有所減小;當兩側聲屏障高4ｍ時,道間聲屏障插入損失較大的樓層為13～15層(離地面高36～41 6ｍ),且其值較前兩種情況都略有減小。由于當兩側聲屏障高3ｍ和4ｍ時,11層測點處于曲線的拐點,當兩側聲屏障高3 5ｍ時,此測點處于線性段,故可看出對于此測點當道間聲屏障增高1ｍ時,就可取得4 7ｄＢ的降噪效果。圖5～7中曲線的變化趨勢與圖4中的相同。
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由圖4～8看出,隨著兩側聲屏障高度的增加,道間聲屏障插入損失的峰值向樓層增高的方向移動,但其峰值在減小,且安裝道間吸聲屏障對各待測表面的影響范圍也在逐漸縮小,這說明設置聲屏障時并非越高越好,可看出在兩側聲屏障高3ｍ時,整個吸聲結構的降噪效果最佳。還可看出,離軌道線路越近,道間聲屏障的插入損失越大,即道間聲屏障降噪效果越強。
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另外,由圖6～8看出,當兩側屏障高4ｍ時,距左側吸聲屏障50、60、100ｍ遠的待測表面上各測點的道間聲屏障插入損失為0,即安裝道間聲屏障對這些地方的保護對象起不到降噪作用。
3 結論
(1)在軌道線路兩側設置吸聲屏障的同時在軌道之間設置道間聲屏障,會使得距離線路20～30ｍ遠的較高層建筑獲得2～4 7ｄＢ的降噪效果,且此時并非兩側聲屏障越高,整個吸聲結構的降噪效果就會越好。
(2)設置道間聲屏障對離軌道線路較近的保護目標降噪作用較明顯,對遠離軌道線路的保護目標降噪作用不顯著。
參考文獻
[1]崔軍.上海市莘閔軌道交通線聲屏障工程設計.環境保護,2004,2:41 43.
[2]沈堅,張俊峰,耿傳智.香港西線鐵路噪聲控制技術.城市軌道交通研究,2005,3:65 67.
[3]Ｇ.Ｒ.Ｗａｔｔｓ.Ａｃｏｕｓｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｐａｒａｌｌｅｌｔｒａｆｆｉｃｎｏｉｓｅｂａｒｒｉｅｒｓ.ＡｐｐｌｉｅｄＡｃｏｕｓｔｉｃｓ,1996,47(2):95 119.
[4]Ｓ.Ｊ.ＭＡＲＴＩＮａｎｄＤ.Ｃ.ＨＯＴＨＥＲＳＡＬＬ.Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｌｉｎｇｏｆｍｅｄｉａｎｒｏａｄｔｒａｆｆｉｃｎｏｉｓｅｂａｒｒｉｅｒｓ.ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｎｄａｎｄＶｉｂｒａｔｉｏｎ,2002,251(4):671 681.
[5]蔣偉康等.一種防雨塵寬頻帶阻抗復合式雙側聲屏障.專利號:ＺＬ00216246 6,申請時間:2000年1月20日,授權:2000年10月7日.
[6]蔣偉康等.道間吸聲屏障.專利號:ＺＬ00216248 2,申請時間:2000年1月20日,授權:2000年10月7日.
[7]蔣偉康,劉秀娟,王晨.雙面吸聲嚙合空腔無棉聲屏障,申請號ＣＮ200510023452 2,申請日:2005年1月20日,公開號:ＣＮ1644802,公開日:2005 07 27,主分類號:Ｅ01Ｆ8 00,分類號:Ｅ01Ｆ8 00.
[8]劉啟龍.交通聲屏障設計綱要.噪聲與振動控制,1995,3:41 48.
[9]張彬,宋雷鳴,張新華.城市道路聲屏障研究與設計.噪聲與振動控制,2004,4:32 34.
[10]蔣偉康,陳光冶,朱振江,韓雪華.軌道交通的聲屏障技術研究.噪聲與振動控制,2001,1:29 32.
[11]辜小安.我國鐵路聲屏障應用效果的評價.鐵道勞動安全衛生與環保,2005,32(1):12 14.
[12]林常明,陳光冶.軌道交通噪聲機理研究與控制.噪聲與振動控制,2004,2:5 9.
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