摘  要: 对上海地铁 9 号线运行于高架段、敞开段和隧道段时的噪声分别进行了测试． 从所测数据结果的分析总结中得到对地铁车内噪声影响最大的是轮轨噪声，并测得列车在通过隧道内道岔时的噪声可达 95 dB( A) ，由此提出了车内噪声的治理措施和控制手段．

关键词: 高架线路; 地铁车辆; 噪声测试

 

      地铁、轻轨等轨道交通方式是世界上许多城市的重要交通方式，具有方便、快捷、准时、载客量大、能耗低、污染轻、占地少和安全性好等诸多技术经济优势． 随着人们生活水平的不断提高，环保意识的日益加强，对列车的运行环境及乘坐舒适性提出了更高的要求． 由于过量的噪声将严重影响乘客的心理、生理，因此地铁的噪声大小也是衡量地铁质量的一个重要指标^［1］．

 

      本研究采用 TES1358 音频分析仪，为使声音的客观量度与人耳听觉的主观感受近似取得一致，在测量声音的仪器( 声级计) 上装设频率的计权网络，即加上滤波器． 这种计权网络有3 个挡位 A，B，C( 相当于人耳对低、中、高声级的响应) ，分别记为dB( A) ，dB( B) ，dB( C) ． 采用最常用的 A 计权声级进行的测量，且在 1/1 八音度分析模式，时间加权为 FAST 挡，挡位为 30 ～100 dB 下进行测试． 其有9 个频带的中心频率( 31． 5 Hz，63 Hz，125 Hz，250Hz，500 Hz，1 kHz，2 kHz，4 kHz，8 kHz) 及 A 加权的瞬间噪声值( L) 和频带加权的瞬间噪声值( W) ．该模式下存储的数据容量为 1 024 笔，每笔数据即为每秒记录各频带、A 加权及频带加权下测得的噪声值，仪器的准确度为 ±1． 5 dB． 由于 A 声级很好地反映了噪声影响与频率的关系，用 A 计权网络测得的声级与由宽频率范围噪声引起的烦恼和对听力危害程度的相关性较好． 因而本研究主要采用A 声级中 A 加权的瞬间噪声值来评价．

      本测量选择上海地铁 9 号线设有司机室的拖车内进行，选取南北走向线路中的松江大学城站到松江新城站区段为测量区段，其中包括高架段、敞开段、隧道段． 将 TES1358 音频分析仪放置在地铁A 车厢中固定的位置，并按列车的上行与下行通过不同区段时所显示的数据进行来回往返采集，同时对干扰因素如列车播音、室内人员环境和列车会车等进行有效控制． 通过对所测数据的分析，对应标准规定的噪声限值要求进行评价．

      1) 在每次进行测量前，确保仪器的稳定性． 由于在 1/1 八音度分析模式下存储的数据量有限，在测前需将仪器中之前存储的数据清空．

      2) 在列车将要到达松江大学城站时，将仪器准备到待机状态，布置测点位于 A 车屏蔽门处，屏蔽门打开的同时将仪器打开． 按要求进行仪器设置，时间设定为5 min，等列车启动前按下开始自动存储按钮． 记录人员记下有效的测试时间，到达松江新城站时按下暂停按钮． 对停车后的数据不进行存储，待其向松江大学城站开始启动前 1 ～ 2 s 再按下暂停按钮，继续记录数据． 用同样的方法测量并记录时间节点，直至记下最后的列车停止时刻，多余的一点时间走完后便保存了一组往返的测量数据． 按上述方法来回重复测量，直至获取一定量的存储数据．

      3) 测量时需注意环境要求． 除测量人员及司乘人员外，尽量在客流量较小的情况下进行测量，每次测量时间一般固定为 13: 00 ～ 15: 00 进行; 还应记录车辆启动后和减速前，在无干扰环境下的测量时间节点，以及对进出隧道口的瞬间时间节点进行记录．

 

      依据国家标准 GB 14892—2006《城市轨道交通列车噪声限值和测量方法》^［2］中对噪声限值的要求，即地铁运行于地上时，客室内的噪声限值不得超过75 dB( A) ; 地铁运行于地下时，客室内的噪声限值不得超过83 dB( A) ; 本次研究中，对上海地铁 9 号线车内噪声测量的数据也按此规范限值进行比较．

      本研究测试了地铁 9 号线运行于松江大学城站至松江新城站区段时，列车在往返启动运行、停车靠站，以及经高架段、敞开段、隧道段的噪声值，其分布情况如图 1 所示．

      图 1 中，虚线表示隧道口位置，在虚线的左侧为高架段及敞开段，右侧均为隧道段． 由于在车内测量受到播音报站干扰，因而两条带箭头的直线所跨越的时间为测量噪声的有效区段; 在其范围内，带实心圆的两条直线区段为大坡道． 图中可以看出，在有效范围内，隧道内的噪声均值高于高架运行路段时的噪声均值． 因为当车辆在隧道内运行时，由地铁车辆辐射的噪声，一部分以透射声和绕射声的形式传入车内; 另一部分经过隧道壁面的反射又以透射声波和绕射声的形式传入车内，致使车内噪声较车辆在高架轨道上运行时高^［3］．

      在车辆运行于敞开段时，即图 1 带实心圆的两条直线区段内为主要分析地段，其坡度为 28． 5‰，所对应的纵断面图如图 2 所示．

      在所测数据中，随机抽取 3 组( A，B，C) 往返有效区段测量的噪声数据，将其分为下坡及上坡两张图进行综合比较． 本文只列举下坡运行时的噪声分布图，如图 3 所示．

      图 3 从左至右为列车由高架向隧道方向运行时的噪声分布，虚线左侧为地上运行的噪声值，右侧为进入隧道运行的噪声值． 在刚进入隧道口的瞬间噪声值可达 92． 9 dB( A) ，隧道内运行的峰值高达95 dB( A) ． 对比规范的噪声限值，可明显观测出地铁运行于地上时客室内的噪声值均超过限值 75dB( A) ，而在隧道内大部分区段内，其客室内噪声值也高于限值 83 dB( A) ．隧道进口处的峰值是由于列车前方的正压推动和进入隧道时列车侧方空气与列车外表黏滞力带动车外空气而产生高速强风，强风又与隧道内壁面产生强烈的摩擦，从而使噪声瞬间提高．

     以同样的方法分析车辆上坡运行，得出隧道内的峰值可达 89． 5 dB( A) ，地上的最大噪声值为90． 4 dB( A) ; 将图中的噪声值与噪声规范限值进行比较，得出在隧道内绝大部分区段以及地上运行时，客室内噪声值均超于限值． 其中地上运行时客室内的峰值是由于列车要进行持续性爬坡，列车牵引系统设备运转所产生的噪声及车轮和轨道相接触处产生力的相互作用不断加强，造成车轮和轨道的振动而向外辐射声波不断加强，从而使噪声值达到了顶峰．

      对大坡道中往返的 5 组随机数据整理分析，在下坡段隧道口外相隔同等时间的 4 处数据中，发现下坡中的客室内噪声值持续增大，在下坡段大坡道的隧道洞口内外可相差5． 5 ～9． 5 dB( A ) ． 由于下坡行驶速度比较快且不能超过一定速度，故在限速中激发制动闸瓦片、闸瓦托架和制动盘等产生自激振动形成的噪声不断增大． 在上坡段隧道口外相隔同等时间的 4 处数据中，发现上坡道运行比隧道内运行时客室内噪声略微有所降低． 由于列车驶出隧道后持续做上坡加速，导致车轮和轨道的轮轨噪声不断加大，噪声降低不明显．

      对比下坡和上坡隧道口外相隔同等时间的 4处数据，可发现客室内噪声值变化不大． 由于上坡的轮轨噪声不断增大，如摩擦噪声、撞击噪声等与下坡闸瓦和制动盘之间摩擦振动产生的噪声等综合因素，导致上下坡客室内噪声值差异不大．