摘   要：轨道交通系统沿线绿地可以有效地降低高架轨道交通噪声。选取北京地铁13号线沿线15块绿地进行高架轨道交通噪声测试实验。采用相关性分析方法对绿地噪声净衰减值与6个影响因子进行分析，提出绿地植物配置建议和噪声衰减预测数学模型。实验结果表明：绿地植物群落噪声衰减效果明显，声源高度、绿地宽度、测试点与噪声源的水平距离、植物配置指数、郁闭度和契合度各影响因素与绿地噪声净衰减值的P值分别为0.632、0.538、0.126、0.048、0.024和0.143，植物配置指数和郁闭度呈显著相关性，在降噪绿地设计时应着重考虑绿地的这2个因子。

关 键 词：风景园林；高架轨道交通；噪声预测；噪声衰减

 

      随着我国经济的高速发展，城市规模的不断扩大，城市交通系统已由过去单一的地面交通发展成为高架、地下、地面相结合的立体交通网络。高架轨道交通常常要穿越商业区和居住区等人口密集的区域，列车通过时产生的噪声和振动对市民生活产生了巨大影响^[1]。通过对高架轨道交通沿线绿地噪声衰减效果的研究，找出具有最佳降噪效果的绿地植物配置模式显得尤为重要。本文通过噪声监测实验和数据分析，找到影响绿地噪声衰减效果的关键因子，并提出高架轨道交通沿线植物配置建议和衰减预测模型，为城市高架轨道交通沿线绿地设计提供理论依据。

 

      本次实验使用BSWA801型手持式声学与振动分析仪，其测量范围为24~140dB(A)，频率范围为0.5~20kHz，可同时采集各倍频程中心频率实时声压级。选取北京地铁13号线高架轨道交通列车运行时所产生的噪声作为实验声源。

      实验在太平郊野公园、朝莱郊野公园和回龙观地铁站东侧游园3块绿地中进行，每块绿地中选择5种不同的植物配置类型作为实验点。测试时间为2011年4—5月。为避免环境噪声的干扰，实验点设置在绿地内较为僻静处。为减小温湿度及风力等因素对测量结果的影响，同一次实验的3个实验点选在距离较近的地方。为便于实验结果的比较分析，将15个试验点进行编号：太平郊野公园5块实验绿地编号分别为1-1~1-5；朝莱郊野公园5块实验绿地编号分别为2-1~2-5；回龙观地铁站东侧绿地中5个实验绿地编号为3-1~3-5。

      在地铁13号线高架轨道沿线选择典型的绿地类型，以高架轨道列车为噪声源，在绿地前后设置实验点并在空旷地用相同方法设置对照实验点。仪器设置在高架轨道旁(A点)、相应绿地后(B点)及空旷地实验点(C点)处(图1、2)，仪器高度为1.2m^[2]。当列车牵引机车驶过测试点时开始记录数据，列车车尾驶过时停止记录数据，噪声测试仪自动记录本次列车通过时的噪声平均值。

      本次实验采用Svan PC plus软件进行频谱分析。采用SPSS18.0软件对绿地噪声净衰减量与各影响因子进行相关性分析。

 

      拟定绿地噪声净衰减系数α^[3]，以评价不同绿地的综合减噪效果。拟定绿地前噪声实测值为A，绿地后噪声实测值为B，相应空地噪声实测值为C，绿地噪声净衰减值为β，相应空地噪声衰减值为γ：

      绿地噪声净衰减值，即相应空地噪声实测值与绿地后噪声实测值的差值。它能直观地反映绿地的噪声衰减效果，但不能反映不同声源高度、绿地宽度、郁闭度、契合度和植物配置方式等因素的综合减噪效果。

      绿地噪声净衰减系数可以更加直观地评价不同绿地对噪声衰减的效果。以绿地噪声净衰减系数对15个实验点的降噪效果进行排序得出以下结果(表1)。

      通过以上结果可以看出，绿地噪声净衰减值和绿地噪声净衰减系数都没有随绿地宽度的增加而变大，可见绿地宽度并不是影响绿地噪声衰减效果的唯一因素。

      绿地1-1和绿地1-4的声源高度和测试点距噪声源距离均相同，相应空地净衰减值也非常接近，但绿地1-4的绿地噪声净衰减值为0.44dB(A)，绿地1-4植物配置类型的净衰减值大于绿地1-1的噪声净衰减值。绿地1-1的植物配置形式为“常绿小乔木+落叶小乔木”，绿地1-4的植物配置形式为“落叶小乔木+落叶灌木”，其在垂直方向和水平方向上的层次丰富，绿地契合度略高。又如绿地2-1以高大乔木为主，植物配置形式单一，但其绿地噪声净衰减值为1.32dB(A)，绿地噪声净衰减系数为0.65，较植物配置丰富的绿地2-2都要大。由于高架轨道交通噪声源与地面上的噪声接收点垂直方向上有高度差，绿地2-5与高架轨道空间形态的契合度较高，大乔木对高架轨道交通噪声形成良好的阻隔作用，所以其降噪效果比植物配置丰富但是契合度低的绿地要好。下面对影响绿地降噪效果的因素进行分析。

      以声源高度、绿地宽度、测试点与噪声源的水平距离、植物配置指数、郁闭度和契合度这6个影响因素为自变量，绿地噪声净衰减值为因变量进行多因素一元方差分析得出以下结果(表2)。

      以上数据表明，在6个因素共同作用时，对绿地噪声净衰减值有极显著影响的是郁闭度和植物配置指数(P≤0.05)。其他因素对绿地的噪声衰减效果按影响显著性排序依次为：测试点与噪声源的水平距离、契合度、绿地宽度和声源高度。通过频谱的相关性分析还发现，声源高度和测试点与噪声源的水平距离这2个距离因素对低频噪声衰减有显著影响。植物配置指数对中高频率噪声衰减影响较为显著。郁闭度对中频率噪声衰减有一定影响。综合以上分析可知，在高架轨道沿线绿地设计时，应尽量提高绿地植物群落的植物配置指数和郁闭度，且绿地越宽，绿地与高架桥空间形态契合度越高，植物层次越分明^[4]，郁闭度越高降噪效果就越好^[5]。

      通过高架轨道交通噪声来源分析可知，高架轨道交通噪声衰减是有限长线状声源的无指向性几何发散衰减。噪声源至受点的传播路径与水平面成一个夹角(图3)，处在这个传播路径上的植物对噪声有良好的阻隔作用。设高架轨道交通噪声源至受点的传播路径与水平面的夹角为θ。绿地对高架轨道交通噪声产生的衰减可用下式表示：

      式中：

      r₁——绿地前测试点与噪声源的水平距离；

      r₂——绿地后测试点与噪声源的水平距离；

      K——绿地的噪声吸收系数^①；

      θ——噪声源至受点的传播路径与水平面的夹角。

 

     本研究对15块绿地进行噪声测试实验，共获得675组数据，通过对各影响因素的相关性分析，得到以下结论。

      1)植物层次丰富的绿地减噪效果较好。通过对不同绿地的监测发现，植物配置单一的绿地对噪声的减弱效果并不明显。植物对噪声有强烈的反射和吸收作用，它们均会对噪声产生明显的减弱效果。在绿地植物配置时应注意增加水平方向和垂直方向上植物群落的层次，做到乔灌草结合、常绿与落叶结合。

      2)契合度高的绿地降噪效果明显。高架轨道噪声源与测试点之间存在垂直方向上的高度差，噪声源与接收器之间的传播路径与水平面形成一个夹角，绿地对噪声有效阻隔的部分就分布在这个传播路径上。实验数据表明，梯形断面绿地与矩形断面绿地的降噪效果近似。因此，在绿地设计时，可将高大乔木种植在靠近高架桥的一侧，植物群落高度可以由内到外依次递减。这样既可达到理想的降噪效果，同时也可以形成富有层次感的绿地景观。

      3)在总结以往绿地降噪预测公式的基础上，得出高架轨道交通沿线绿地降噪预测公式为，首次在公式中增加了噪声传播路径与水平面的夹角θ。

本研究以实验的手段对植物的噪声衰减效果进行了定量化研究，为高架轨道交通沿线绿地降噪效果预测提供了量化依据。研究成果将有助于提高轨道交通景观设计的科学性，促进轨道交通与城市景观的协调发展，对轨道交通的设计和建设等工作具有指导意义。

 

[1] 雷晓燕，圣小珍.铁路交通噪声与振动[M].北京：科学技术出版社，2004：114-129.

[2] Chih-Fang Fang, Der-Lin Ling. Guidance for noise reduction provided by tree belts[J]. Landscape and Urbanplanning, 2005(71): 29-34.

[3] 刘清臻.城市绿地减弱噪声效果分析[J].东北林学院学报，1984，12(S1)：59-68.

[4] 张明丽，胡永红，秦俊.城市植物群落的减噪效果分析[J].植物资源与环境学报，2006，15(2)：25-28.

[5] 袁玲.公路林带声衰减量及其应用研究[D].西安：长安大学，2009：36-45