1、 跨座式单轨 列车运行噪声预测研究 中国铁道科学研究院 汇报人：刘兰华 电话：13683345679 邮箱： 2014 全国环评 研讨会材 料 一、概述 环境保护 部2009 年4 月1 日实施的 环境影 响评价技 术导 则城市轨 道交通 （HJ453-2008 ）规定了 城市轨道 交通建设 项目环境 影响评价 的原则、 内容、方 法和要求 ，明确了 其适 用范围 ，其中 跨座式单 轨 轨道交 通建设项 目环境影 响评价 是 参照执行 。 该标 准编 制过 程中 进行 了列 车运 行噪 声修 正量 的验 证测 试，也开 展了声环 境影响预 测的 验证工作 ， 模式计 算得出的 预测值误 差在1
2、.6dBA 以内 。 但上述噪 声预测验 证工作中 列车 噪声影响 实测数据 均为钢轮 钢轨导向 系统 ，并未 对跨座 式单 轨交通的 预测 进行验证 。 二、跨座式单轨交通特点 世界应用情况 2012 20 23,394 km 8739km 37% 14655km 63% 1 3853 496 13% 3357 87% 2 3795 919 24% 2876 76% 3 2607 1216 47% 1391 53% 4 2078 1881 90.5% 197 9.5% 5 1557 748 48% 809 52% 6 1398 663 47% 735 53% 7 1051 524 50% 5
3、27 50% 8 956 353 37% 603 63% 9 949 23 2.5% 926 97.5% 10 939 189 20% 750 80% 11 832 768 92% 64 8% 12 574 69 12% 505 88% 13 558 75 15% 483 85% 14 482 111 23% 371 77% 15 373 138 37% 235 63% 16 359 298 83% 61 17% 17 311 244 88% 67 12% 18 278 0 0% 278 100% 19 245 119 48% 126 52% 20 199 46 23% 153 77% 233
4、94 8739 37% 14655 63% 63% 37% 2078km 1881km 90.5% 41km 2% 126km 6% 30km 1.5% 中国应用情况 城轨交通系统制式划分 从轨道交通系统制式角度划分 大 运能轨 道交通 (3-7 万/h) 中 、低运 能轨道 交通 (1-3 万/h ） 传 统钢轮 钢轨制 式 单 轨 系 统 现代 有轨 电车 直线 电机 系统 APM 中低 速磁 浮 A 型 车 B 型 车 接 驳交通 区 域交通 替 代公交 骨 干线 新 型轨道 交通 C R H 6 各制式一览表 特性 中偏下运 量 （13 万） 低运量(0.61.5 万) 单轨 APM
5、直线电机 中低速磁 悬浮 现代有轨 电车 运能 1.0 万-3.0 万 0.8 万-2.5 万 1.5 万-3 万 1-2.5 万 (0.61.5 万) 车辆 尺寸 15.5*2.98*5.3 12.8*2.8*3.4 15*2.8*3.777 15*3*3.83 长32-43 、宽2.65 定员（6 人/m2） 158 138 160 168 299-410 编组 4-8 1-6 1-6 1-6 5-7 模块 速度 最高速度 75 80 110 100 80 旅行速度 30-40 30-40 30-40 30-45 20-30 发车间隔 2.5 1.5 2 2.5 3 适宜的敷 设方 式 高
6、架 高架或地 下 高架或地 下 高架 地面 供电制式 DC1500 DC600/750 DC750 DC1500 DC750 国产化 90% 进口 约70% 100% 差异较大 噪声 75 75 75 65 75 车辆造价 （万 元/ 辆） 800 1200 900 1000 2000 灵活性 最小半径 100 30 80 75 25 最大纵坡 60 60 60 70 60 编组 相对固定 编组灵活 相对固定 编组灵活 编组灵活 适用性 加密/ 补充/联络 加密/ 补充/联络 加密/ 补充/联络 加密/ 补充/联络 加密/ 补充/ 联络 单轨系统 Monorail PC 日本 10 条，东京单
7、轨、大阪单轨 1 美国8 条，迪斯尼单轨、西雅图单轨 2 新加坡1 条，圣淘沙单轨 3 马来西亚1 条，吉隆坡单轨 4 阿联酋1 条，迪拜单轨 5 重庆单轨2 条，2 号线、3 号线 1 国 外 国 内 跨座式单轨 4 1.5 2 0.6 8 3.1 1. 跨座式单轨介绍 跨 座 式 单 轨 的 特点是 占 地 少 、 噪 声 、 振 动 低 、 转 弯 半 径 小 、 建 设 工 期 短 。 单 轨 系 统 是 高 架 景 观 效 果 最 好 的 中 低 运 量 系 统 ！ 通 透 性 好 ！ 单轨交通的车辆结构 单轨 交通 的 轨 道 结 构 单轨 交通 的 轨 道 结 构 混凝土轨 道梁
8、, 跨度为20 m 22 m , 断面一般采 用工字型 中空截面 ， 高度为1.5 m , 宽度 为0.85 m 单轨交通的道岔结构 三、跨座式单轨 列车运行噪声影响特征试验 1.试 验 目 的 为 跨 座 式 单 轨 噪 声 影 响 预 测 提 供 数 据 依 据 ， 并 据 此 提 出 有 关 预 测 参 数 的 修 正 方 法 ， 以 便 更 能 准 确 的 预 测 跨 座 式 单 轨 列 车 运 行 时 的 噪声影响。 2.试 验 内 容 试 验 内 容 主 要 包 括 ： 垂 向 分 布 特 性 、 源 强 特 性 、 速 度 特 性 、 传播 衰减特性 等。 3.试 验 地 点 重
9、 庆 轨 道 交 通3 号 线 童 家 院 子 至 金 渝 区 间 ， 位 于 上 行 线 一 侧 ； 高 架 线路 ，坡度12，轨面距地面10.7m，线间距3.7m。 4.试 验 方 案 测试指标：测试列车通过时段内等效声级。 布点方法：距外轨中心线7.5m，分别位于轨面以上1.5m 、0m，轨 面以下1.5m 、2.5m处 4.试 验 方 案 测试指标：测试列车通过时段内等效声级。 布点方法：距外轨中心线7.5m，分别位于轨面以上1.5m 、轨面以 下6.7m（地面以上4m ）。 地 面以上4m 处 轨 面以上 1.5m 处 5.试 验 结 果 分 析 1 序 号 测试 区间 运 行速度
10、（km/h ） 测 点高度 测点 位置 L eqL max范 围值 平 均值 范 围值 平均 值 1 高架区间 75 轨面以上 1.5m 距外 侧轨 道中 心线 7.5m 76.7 78.9 77.8 78.7 80.4 79.4 轨面以上 0m 77.7 79.7 78.7 79.2 81.4 80.2 轨面以下 1.5m 80.2 82.2 81.3 82.2 83.9 83.0 轨面以下 2.5m 79.6 81.6 80.7 81.7 83.1 82.3 轨面以下 6.7m （地面以上4m ） 80.1 81.5 80.8 / / 最大值出现在轨面以下1.5m处，而地铁、轻轨等 钢轮钢
11、轨 导向的轨道交 通，由于桥梁下部均为封闭式，噪声是向上折射发散的，其辐射噪声水 平最高的位置处一般在 轨面以上1.5m处，这与跨座式单轨列车和轨道梁 结构密切相关。 5.试 验 结 果 分 析 2 0 20 40 60 80 100 声压级/dBA 频率/Hz 7.5m，轨面以上1.5m 7.5m，轨面以下1.5m 0 20 40 60 80 100 31.5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 声压级/dBA 频率/Hz 单轨7.5m，轨面以 上1.5m 单轨7.5m，轨面以 下1.5m 轻轨7.5m，轨面以 上1.5m 同等条件下，单轨列车运行声级水平明显低于轻轨列车；
12、跨座式 单轨的峰值频率为1250Hz ，普通轻轨峰值频率为1000Hz，且其1000Hz 以下低频部分声能量比重大于单轨 ，这与单轨采用橡胶车轮及混凝土 轨道梁有关，橡胶车轮及混凝土轨道梁有效降低了轮轨振动辐射的低 频噪声 。 5.试 验 结 果 分 析 3 测试区间 测点位置 运行速度 （km/h ） L eqL max范围值 平均值 范围值 平均值 车辆段 试车线 距线路中心 线 7.5m ， 轨面 以上 1.5m 50 68.8 70.0 69.4 71.5 73.8 72.9 40 63.7 66.4 65.3 69.5 75.1 72.0 30 62.8 62.9 62.8 66.6
13、 74.9 68.9 y = 29.3Log(x) + 19.182 R 2= 0.9558 62 63 64 65 66 67 68 69 70 25 30 35 40 45 50 55 速度(km/h) leq(dB(A)5.试 验 结 果 分 析 4 序 号 运行速度 （km/h ） 测点位置 （m ） 测点高度 L eqL max范围值 平均值 范围值 平均值 1 75 7.5 轨面以上 1.5m 76.7 78.9 77.8 78.7 80.4 79.4 15 71.0 73.3 72.2 72.2 75.3 73.7 30 66.7 68.9 67.8 68.0 70.6 69.4
14、 60 60.4 62.7 61.5 61.8 67.7 64.4 90 57.8 59.6 58.8 59.0 61.6 60.3 120 55.9 57.7 56.8 58.1 64.4 60.6 2 75 7.5 轨面以下 6.7m （地面 以上 4m ） 80.1 81.5 80.8 81.7 85.1 82.6 22.5 74.7 75.9 75.2 76.2 77.5 76.7 52.5 68.0 69.6 68.6 69.6 74.9 70.7 82.5 64.7 66.0 65.3 67.0 69.5 68.3 112.5 61.3 62.3 61.7 63.0 63.7 63
15、.0 142.5 59.0 60.0 59.4 60.8 62.7 61.8 5.试 验 结 果 分 析 5 水 平 距离(m) 垂 向 高 度 (m) 具有明显 的层次， 以轨面为 界，轨面 以下辐射 噪声水平 明显大于 轨面以上 ；同时， 轨面以上 垂向范围 内辐射噪 声衰减较 快，轨面 以下声级 变化不明 显。 四、跨座式单轨 列车运行噪声预测参数的合理确定 1.源 强 选 择 环境影响评价技术导则城市轨道交通中要求噪声预测源强尽量采 用类比测量法，同时也明确了噪声源强应为 列车最大垂向指向性方向 辐射的列车通过等效噪声级 。目前国内建成运营的单轨交通只有重庆 市的2号线和3号线，噪声源
16、强数据积累很少，没有标准的源强数据。 为此，单轨列车运行噪声预测中噪声源强应采用类比测量方法，且测 量点位不应仅局限于环境影响评价技术导则城市轨道交通中规定 的距线路中心线7.5m 、轨面以上1.5m处，应根据单轨列车、轨道梁结 构及车线耦合的自身特点，同时测量轨面以下1.5m处辐射噪声水平 ， 以确保获得的源强数据为列车最大垂向指向性方向辐射的声级。 2.速 度 修 正 y = 29.3Log(x) + 19.182 R 2= 0.9558 62 63 64 65 66 67 68 69 70 25 30 35 40 45 50 55 速度(km/h) leq(dB(A) 与环境影响评价技术
17、导则 城市轨道交通中给出的速度修正公 式基本吻合，可以直接采用上述导则中给出的公式进行计算。 0 lg 30 v v C v 3.几 何 发 散 衰 减 y = -7.6136Ln(x) + 93.10 R 2= 0.9981 y = -7.275Ln(x) + 96.61 R 2= 0.9829 50 55 60 65 70 75 80 85 0 50 100 150 距外轨中心距离(m) leq(dB(A) 地面以上4m 轨面以上1.5m4.其他( 空气吸收衰减、垂向指向性修正、地面吸收衰减、坡度修 正等） （1）空气吸收衰减 列车噪声辐射几何发散衰减公式数据来源为现场实际测试数据，已经涵
18、 盖了空气吸收衰减因素，因此在采用式4.3时可不做空气吸收衰减修正 。 （2 ）地面吸收衰减 采用轨道交通环评技术导则中规定的修正原则。 4.其他( 空气吸收衰减、垂向指向性修正、地面吸收衰减） 序号 测点位置 实测 值 修正量 计算值 实测值差 值 计算值 差值 实测值与 计算值差 值 备注 1 轨面以下6.7m （地面以上 4m ） 80.8 -2.4 -0.50 -0.97 0.47 声源高度 选择为轨 面以下 1.5m 处， 差值计算 基数也是 该位置 2 轨面以下2.5 80.7 -2.1 -0.60 -0.72 0.12 3 轨面以下1.5 81.3 -1.4 0.00 0.00
19、0.00 4 轨面0 78.7 -2.4 -2.60 -0.97 -1.63 5 轨面以上1.5 77.8 -2.4 -3.50 -0.97 -2.53 单轨 列车运行噪声 垂向指向性修 正值对比表 单位：dBA 声 源点以 上位置 处实测 值与采 用轨道 交通环 评技术 导则中 列车运 行辐射 噪声垂 向指向 性 修正量 计算值 差异显 著 ，而 声源点 以下区 域，差 异不明 显 。为 了规避 上述问 题，根 据 跨座式 单轨列 车辐射 噪声空 间分布 试验结 果，跨 座式单 轨辐射 噪声垂 向分布 以轨面 为 界分为 上下两 层，轨 面以上 和轨面 以下区 域采用 不同的 实测噪 声源强
20、 ，同时 考虑垂 向 高度的 影响， 所以在 实际预 测中不 再考虑 垂向指 向性修 正。 （3 ）垂向指 向性 敏 感点名 称 距离 （m ） 列 车速度 （km/h ） 点 位序 号 监 测点与轨 面 高 差 （m ） 实 测总 声级 轨 道交 通 贡献 值 根 本文修正 原 则预测值 误差 根 据导则 公 式预测 值 误差 龙 家湾住 宅楼 15 70 1 -10.8 65.9 60.1 59.0 -1.1 57.3 -2.8 2 -4.8 67.1 61.9 60.2 -1.7 57.3 -4.6 西 郊 路35 号 住宅楼 25 70 1 -13.8 67.3 57.0 56.0 -
21、1.0 54.6 -2.4 2 -7.8 69.4 56.6 56.6 0.0 54.6 -2.0 3 -1.8 70.0 56.8 56.8 0.0 54.6 -2.2 4 4.2 69.8 52.0 52.8 0.8 50.0 -2.0 5.预 测 结 果 验 证 5.预 测 结 果 验 证 采用本次 试验研究 结果确定 的主要参 数修正原 则获得的 预 测值与实 测值的 误差为 在1.7dBA 内，而采 用轨道交 通环评 技术导则 中有关修 正原则获 得的预测 值与实测 值的 误差为 2.04.6dBA ，因此 ，采用本 次试验实 测源强及 本文确定 主 要预测参 数修正方 法获得的 预
22、测值更 接近实测 值，说明 本 次试 验研 究结 果确 定有 关预 测方 法、 主要 预测 参数 修正 原 则是可行 的。 六、研究结论与建议 1. 受跨座式单轨列车及轨道梁结构特点影响，其辐射噪 声空间分布具有明显的层次性，以轨面为界，轨面以 下声级水平明显大于轨面以上，时速75km/h 时 ， 距 线 路外轨中心线7.5m 、轨面以下1.5m 处 其 噪 声 源 强 为 81.3dBA ，高于轨面以上1.5m 处3.5dBA 。 2. 试验结果表明，跨座式单轨列车辐射噪声随速度变化的 关系与轨道交通环评技术导则中给出的速度修正公式基 本吻合；但几何发散衰减、垂向指向性修正有差异 。 3. 试验结果表明，与跨座式单轨列车相比，普通地铁及轻 轨列车低频部分能量比重要大于 单轨 。 预测验证 结果表明根据本次研究提出的参数修正获取的 预测值与实际结果更吻合。 1. 1.5m 2. 3. 2
