控制軌道交通噪聲道間聲屏障研究
摘要:應(yīng)用環(huán)境噪聲預(yù)測(cè)與分析軟件ＳＯＵＮＤＰＬＡＮ對(duì)將設(shè)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(jìn)行了模擬計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明,安裝道間聲屏障可使得距離線路20～30ｍ遠(yuǎn)的較高層建筑獲得2～4 7ｄＢ的降噪效果;隨著兩側(cè)聲屏障高度的增加,安裝道間聲屏障對(duì)待測(cè)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(guān)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(yùn)量大、安全可靠性高、無(wú)煙氣排放污染等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)被國(guó)內(nèi)外許多大中城市采用為交通主干線以緩解城市化帶來(lái)的交通壓力。其中,輕軌作為一種造價(jià)比地鐵低、建設(shè)周期比地鐵短的交通工具,應(yīng)用最為廣泛。但它們同時(shí)也帶來(lái)了環(huán)境噪聲污染等負(fù)面影響,特別是嚴(yán)重干擾了沿線居民的正常工作、學(xué)習(xí)和生活。
各種既有工程應(yīng)用實(shí)例表明[1,2],在軌道線路兩側(cè)設(shè)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(qū)段車(chē)道密集化程度的提高,提出在軌道線路兩側(cè)設(shè)置聲屏障的同時(shí),在相鄰兩個(gè)車(chē)道之間設(shè)置道間聲屏障的降噪措施。由于設(shè)置的道間聲屏障更接近于主要噪聲源———輪軌系統(tǒng),因此降噪效果會(huì)更好。一般由于空間結(jié)構(gòu)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(cè)都有噪聲源,要求道間聲屏障具有雙面吸聲的性能[3,4],現(xiàn)已設(shè)計(jì)出滿足這種性能的聲屏障結(jié)構(gòu)[5 7]。
截至目前為止,主要用邊界元法求解不連續(xù)線聲源模型及波動(dòng)方程的邊界積分形式來(lái)評(píng)估道間聲屏障的降噪效果,求解過(guò)程較為復(fù)雜,故本研究運(yùn)用環(huán)境噪聲預(yù)測(cè)與分析軟件ＳＯＵＮＤＰＬＡＮ對(duì)設(shè)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(jìn)行了模擬計(jì)算,計(jì)算過(guò)程較為簡(jiǎn)便,所得結(jié)果表明當(dāng)兩側(cè)聲屏障取不同高度時(shí),道間聲屏障對(duì)待測(cè)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(jì)算
現(xiàn)欲在上海軌道交通6#線的噪聲敏感區(qū)段布置直立式吸聲聲屏障,其布置狀況如圖1所示。設(shè)定左、右側(cè)聲屏障的內(nèi)側(cè)(靠軌道線一側(cè))表面吸聲系數(shù)為0 8,外側(cè)表面吸聲系數(shù)都為0;道間聲屏障雙面吸聲,吸聲系數(shù)都為0 8。由于空間結(jié)構(gòu)的限制,要求道間聲屏障的高度取為1 25ｍ,需預(yù)測(cè)兩側(cè)聲屏障的高度分別取3、3 5、4ｍ時(shí),安裝道間聲屏障前后,與左側(cè)聲屏障相距為Ｄ的待測(cè)表面上的聲壓級(jí)變化差值,Ｄ分別取20、30、50、60ｍ和100ｍ。
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設(shè)定列車(chē)最高時(shí)速為80ｋｍ ｈ,故此處噪聲以輪軌系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲為主,且噪聲源發(fā)出的聲波要經(jīng)過(guò)道間聲屏障、列車(chē)車(chē)廂外壁、左右側(cè)聲屏障的多次反射才能到達(dá)聲照區(qū)的受聲點(diǎn),直接求解分析,并達(dá)到預(yù)測(cè)目標(biāo)比較困難,故運(yùn)用環(huán)境噪聲預(yù)測(cè)與分析軟件ＳＯＵＮＤＰＬＡＮ對(duì)該問(wèn)題建立模型,并進(jìn)行求解預(yù)測(cè)。由圖1看出,相對(duì)于待測(cè)表面上的受聲點(diǎn),道間聲屏障主要控制位置1處產(chǎn)生的輪軌噪聲,故假設(shè)此問(wèn)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(shè)列車(chē)車(chē)廂外壁為全反射面,用ｆｌｏａｔｉｎｇｓｃｒｅｅｎｉｎｇ對(duì)其進(jìn)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(chē)的高度和寬度及聲源和列車(chē)的位置參數(shù)值見(jiàn)圖2。
為預(yù)測(cè)安裝道間聲屏障前后各待測(cè)表面上的聲壓級(jí)變化狀況,首先在離左側(cè)聲屏障30ｍ遠(yuǎn)處建立了6幢不同高度的樓體,Ｂｕｉｌｄｉｎｇ1～6;在離左側(cè)聲屏障20ｍ遠(yuǎn)處建立了樓體Ｂｕｉｌｄｉｎｇ7;在離左側(cè)聲屏障50ｍ遠(yuǎn)處建立了樓體Ｂｕｉｌｄｉｎｇ8～10;在離左側(cè)聲屏障60ｍ遠(yuǎn)處建立了樓體Ｂｕｉｌｄｉｎｇ11;在離左側(cè)聲屏障100ｍ遠(yuǎn)處建立了樓體Ｂｕｉｌｄｉｎｇ12和Ｂｕｉｌｄｉｎｇ13。然后在每幢樓體的各樓層分別設(shè)置一側(cè)點(diǎn),各測(cè)點(diǎn)的高度取ＳＯＵＮＤＰＬＡＮ中的默認(rèn)高度,即底層測(cè)點(diǎn)離地面為2 4ｍ,其余各層依次疊加2 8ｍ。整個(gè)模型的俯視圖如圖3所示。分別對(duì)兩側(cè)聲屏障取不同高度時(shí)安裝道間聲屏障前后的情況進(jìn)行模擬計(jì)算,求得各情況下各測(cè)點(diǎn)處的聲壓級(jí),并求出道間聲屏障的插入損失,各測(cè)點(diǎn)的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)結(jié)果對(duì)比與分析中的各圖所示。
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2 結(jié)果對(duì)比與分析
由于樓層越高,涵蓋的預(yù)測(cè)信息越全面,故選擇各個(gè)距離處樓層最高的樓體的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,各測(cè)點(diǎn)處的道間聲屏障插入損失模擬計(jì)算結(jié)果如圖4～8所示。
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由圖4看出,當(dāng)兩側(cè)聲屏障高3ｍ時(shí),道間聲屏障插入損失較大的樓層為10～15層(測(cè)點(diǎn)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(dāng)兩側(cè)聲屏障高3 5ｍ時(shí),道間聲屏障插入損失較大的樓層為11～15層(測(cè)點(diǎn)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(dāng)兩側(cè)聲屏障高4ｍ時(shí),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(dāng)兩側(cè)聲屏障高3ｍ和4ｍ時(shí),11層測(cè)點(diǎn)處于曲線的拐點(diǎn),當(dāng)兩側(cè)聲屏障高3 5ｍ時(shí),此測(cè)點(diǎn)處于線性段,故可看出對(duì)于此測(cè)點(diǎn)當(dāng)?shù)篱g聲屏障增高1ｍ時(shí),就可取得4 7ｄＢ的降噪效果。圖5～7中曲線的變化趨勢(shì)與圖4中的相同。
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由圖4～8看出,隨著兩側(cè)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(dòng),但其峰值在減小,且安裝道間吸聲屏障對(duì)各待測(cè)表面的影響范圍也在逐漸縮小,這說(shuō)明設(shè)置聲屏障時(shí)并非越高越好,可看出在兩側(cè)聲屏障高3ｍ時(shí),整個(gè)吸聲結(jié)構(gòu)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(qiáng)。
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另外,由圖6～8看出,當(dāng)兩側(cè)屏障高4ｍ時(shí),距左側(cè)吸聲屏障50、60、100ｍ遠(yuǎn)的待測(cè)表面上各測(cè)點(diǎn)的道間聲屏障插入損失為0,即安裝道間聲屏障對(duì)這些地方的保護(hù)對(duì)象起不到降噪作用。
3 結(jié)論
(1)在軌道線路兩側(cè)設(shè)置吸聲屏障的同時(shí)在軌道之間設(shè)置道間聲屏障,會(huì)使得距離線路20～30ｍ遠(yuǎn)的較高層建筑獲得2～4 7ｄＢ的降噪效果,且此時(shí)并非兩側(cè)聲屏障越高,整個(gè)吸聲結(jié)構(gòu)的降噪效果就會(huì)越好。
(2)設(shè)置道間聲屏障對(duì)離軌道線路較近的保護(hù)目標(biāo)降噪作用較明顯,對(duì)遠(yuǎn)離軌道線路的保護(hù)目標(biāo)降噪作用不顯著。
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