提要  以我国高速铁路发展为背景，结合国外发展高速铁路的实践，论证了控制高速列车辐射噪声的必要性，分析了我国发展高速铁路中关于环境噪声的问题，提出高速列车噪声治理的一些措施，并指出了基于我国国情开展高速铁路噪声治理应进一步研究的关键问题。

关键词  高速铁路环境噪声  降噪研究

1  引言

    高速是交通运输现代化的重要标志。高速铁路由于具有速度高、运能大、能耗低、污染轻、占地少和安全性好等诸多技术经济优势，受到了世界各国的普遍重视。但随着列车运行速度的提高，列车噪声污染也急剧增加。所以高速列车的噪声问题是我国发展高速铁路中亟待研究的课题之一。

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    早在1963年，英国人Wilson在其所提供的一篇报告[1]中就提到了铁路噪声将是影响环境的一个重要潜在因素。从70年代开始，日本以及一些西方国家进行了两次大规模的调查研究，发现了很多噪声源及其传播规律，以及人对噪声的主观反应方面的数据[‘]。到1974．年为止，国外普通和高速列车所能达到的最好的噪声水平如图1中实线所示（根据参考文献[3]的数据绘出）。在这以后的十年中各国特别是日本开展了高速（200 km／h以上）列车的降噪研究，并取得了很大的进展。80年代几个主要国家的发展水平见图1中虚线所示（根据参考文献[4，5]绘出）。可以看出，国外在噪声治理和降噪研究方面已取得了一定的成效。

2环境噪声分析

    高速铁路的噪声主要来源于轮／轨辐射、集电系统的高速接触摩擦、结构辐射及气动噪声。在对声源的认识上，公认轮／轨噪声是第一位的，列车的横剖面噪声辐射呈偶极声源的特点[u～8|。目前各国都建立了自己的传播计算模式[9|，建立的模式内容主要有：声源、地面吸收、障碍、风和温度梯度，以及植被影响等，要准确估计这几个因素是非常复杂的[1 O|。垂直列车前进方向的声场衰减在半车长内为一3 dB（每加倍距离），在半车长与车长之间为一4 dB，在车长以外为一6 dB[11]。

当列车以250 km／h左右的高速运行时，要测定辐射噪声沿列车的纵向分布是困难的，现在发

  展了麦克风阵测量技术可以做到这一点，所测得的纵向分布特点如图2所示。

    由于轮／轨接触情况并非是完全理想的，因此运行时不可避免地产生冲击声。冲击声的产生来自五种不平顺接触，即平跨、高跨、低跨、扁疤和踏面不平顺。在这五种冲击情况中，高跨是最为不利的，应尽力避免。因为在这种情况下速度越高，产生的冲击声就越大，而在其他四种冲击情况下当速度超过某一值时冲击声将不再增大，维持在一定的水平上，这一速度称为临界速度。

    在噪声谱形上，不同速度的列车具有相似的特点，高频能量集中在250 Hz～4 kHz之间，低频能量集中在31．5和63两个倍频程段，国外列车噪声谱形和国内列车谱形是相似的。

    通过实测和研究可知，列车运行速度加倍，辐射噪声提高8～10 dB，对铁路路线两侧，不同几何点之间具有声压差恒定的特点。

    从图1来看，同一速度下最大和最小的噪声水平约相差12 dB左右，当然在特殊的道路条件下会有所不同，例如在钢架桥上噪声要高一些，在路堑线上噪声要低一些。我国建成的高速铁路的噪声水平如能落在上限以下应该是可以接受的。以一个具体的速度指标来说，200 km／h不超过98 dB，250 km／h不超过100 dB，300 km／h不超过104 dB，这应是我们的最低要求。

    80年代国外在200 km／h、240 km／h和270 km／h这三个速度档次上比70年代同档速度的噪声水平降低了约6 dB，用了近10年的时间。考虑我们的国情，把目标定在速度250 km／h不超过86 dB就基本上与国外在同一水平上。

    在策划高速铁路建设的同时，应逐步完善铁路噪声评价和测量标准。现在大多数国家在铁路噪声的预测和评价中都同时采用等效A声级和最大A声级，但各国没有统一的规范，以日本的最为严厉。我们建议采用日本的计量方法（2），但标准可以放低，这种方法不计入列车通过的时间，因此能比较客观地反应列车噪声的实际水平。

3高速列车的噪声治理

    高速铁路环境噪声的影响是发展高速铁路中不可避免的一个问题，日本对噪声声源的分析测量表明[10]，在不采取任何措施的情况下，89 dB的环境噪声中，轮／轨噪声占78％，集电系统的噪声占16％，结构二次噪声占4％。气动噪声占2％；采用长钢轨、弹性车轮、低动力转向架之后，总的环境噪声为79 dB，轮／轨噪声降到了第二位，占26％，而集电系统噪声最突出，占5 1％，结构噪声占16％，气动噪声占7％。对车内噪声而言，还要考虑空调系统、运行中气压突变以及车上其他辅助的噪声约占总噪声的10％。因此将治理重点放在轮轨噪声上是最有效的。

    高速铁路噪声和振动治理主要可采取以下七项措施：

    （1）隔声墙

    普遍采用的隔声墙是倒L型，高约1．2～1．9 m左右（距道碴面）。由于墙的隔声效果遵从“质量定律"  （即隔声效果正比于墙体质量密度），因此要求墙体有一定的质量密度，应使用标号较高的混凝土，或质量较大的砖结构和木结构，当然也可用钢板结构，从最经济的角度来说，也可用土墙，但不能忽视耐久性和审美效果。此外要绝对禁止可透视墙体的缝隙，避免“声桥"出现，为了避免墙体将大部分声能反射出去，必要时还应在墙内侧铺设吸声材料，如矿渣棉、多子L砖等。在近城区的高架桥上也应采用这种措施。

  （2）全封闭隔声罩

  全封闭隔声罩相当于一个人工隧道，既要有较好的隔声效果，又要有较好的内部吸声能力以降低车内噪声，其框架应是钢结构桁架。其外表面可以是混凝土预制板或钢板，也可是其他复合材料如高强度玻璃钢等，但必须保证没有孑L和缝，内表面可以是金属阳极氧化微孑L板加玻璃棉或穿孑L、穿缝板加矿渣棉，要注意内表面应有较长的使用寿命。

    （3）轨道下铺设橡胶隔振垫

    通常做法是在道床上道碴下铺设12～19 mm的弹性体，也可在轨枕下铺设弹性块。此措施可有效地减小铁路向两侧的振动传递，因之减少结构的声辐射，其有效范围一般在31．5 Hz和63 Hz两个倍频程段。国外的经验表明，在新线建设中，将这一因素考虑进去所增加的成本是相当低的。

    （4）沿线少数民房的隔声改建

    主要是对门窗进行隔声处理，改单层窗为双层窗，加强整体密封性能，换用较大质量的门板，在改建中，有可能要更换整个窗框、门框，两层窗玻璃的厚度不能一样，中间要留一定的间隙。

    （5）居民拆迁

    需要为拆迁居民提供新的住房并赔偿一定损失。要注意新线建设初期到竣工期间，尽可能避免在沿线新盖住宅。

    （6）隧道内的噪声治理

    高速列车在隧道中运行时，形成非常强烈的混响场，如果不采取吸声措施，将会恶化车内声环境，影响车内舒适性。因此必须对道路和隧道内壁采取吸声处理，一般可用多孑LJJ’生材料铺设隧道内部，如多孔砖或多孔板加纤维质填料。国外试验过使用特殊道碴，如石英道碴，以增强道床的吸声能力，此外还可考虑在隧道中使用轨道下铺设橡胶隔振垫的措施。

    （7）接触网的低噪声设计

    日本的研究表明，集电系统的噪声仅次于轮轨噪声，占总噪声的27％左右，除了对受流系统采取低噪声、流线型设计等措施外，接触网的悬挂应使用复合悬链式结构。根据我国的国情，噪声治理措施应结合线路的影响范围，主要针对城区和郊区以及个别敏感点进行。

4高速铁路噪声治理应进行的研究工作

    各国高速铁路因国情不同，采用了不同的治理噪声技术路线。国情不同表现在地质条件、地形情况、城市分布、人口密度、客流走向、客运能量、工业基础和技术传统等等。根据我国的国情，我们建议进行以下四个方面的研究。

    （1）调查我国目前列车的噪声辐射规律，建立一套适合我国情况的高速列车辐射模式和噪声估计方法。要进行大量的现场测试，从实测数据中找规律，以建立适合我国情况的估计模式，便于新线建设之前进行评价。

    （2）发展新的测量技术，用相关技术和传声器“阵"测量高速运动物体的瞬时声场分布，以及对列车上的声源进行定位，找出声源最强的部位进行重点治理。

    （3）开展具有较好高频隔振性能的悬挂系统的研究，使二系悬挂系统具有较好的高频隔振性能也是改善高速列车性能的一个重要方面。

    （4）高效率隔声构件的研制以及各种形式隔声墙隔声效果的计算和试验。车体的隔声结构是车内噪声环境的保证，必须根据我国情况研究隔声构件及结构，寻找合理的隔声设计。隔声墙是隔离线路两侧辐射噪声的有效方法，国外对隔声墙的计算已经有了一套比较完整的理论，但使用什么样的材料及内部如何进行吸声处理仍在研究之中，为了达到最理想的效果，除了进行这方面的计算外，更主要是要建立一些数据以便在高速铁路建设时选择，以期能达到最佳效果的隔声墙。

5结束语

    日本新干线沿线铁路噪声均控制在80 dB（A）以内，法国高速铁路沿线噪声控制在75 dB（A）以下，高速列车车内噪声通常在65～75 dB（A），西德ICE城间高速列车的车内噪声在当列车速度为200 km／h和300 km／h的情况下，旅客车厢中部的噪声级为63 dB（A）和73 dB（A），车厢内转向架上方的噪声则分别是67 dB（A）和72 dB（A）。

    目前我国列车噪声比较严重，160 km／h运行的准高速列车辐射噪声约在93～98 dB（A）（30m），车内噪声约在70～80 dB（A），随着车速的提高，我国高速列车只有采取有效的防护措施才能控制噪声在可以接受的水平。而且通过开展上述各方面的研究工作，应争取达到国外70年代的最好水平。以250 km／h的目标速度而言，应使其噪声（按图1的测量方法）小于100 dB，争取达到86dB。因此，我国在发展高速列车的同时，必须重视其噪声控制的研究工作。