關于城市軌道交通的噪聲

隨著上海市軌道交通明珠線建設的開展，人們對城市上空開行軌道交通車輛提出了各種各樣的疑問。總結起來主要有兩個問題，即景觀和噪聲污染。
對于景觀問題，應該說在上海內環線與南北高架道路通車后，人們對于架設在空中的高架道路已開始適應。何況上海建設軌道交通的原則是軌道交通線路進入城市中心區即鉆人地下。如地鐵2號線在市區范圍內的靜安寺和龍東路之間的線路均為地鐵線路’高架軌道只建于中心區外和連接市區與衛星城鎮的準城市地區。因此，高架軌道對于城市景觀的影響是不大的，況且明珠線結構梁的寬度僅為高架道路的1／2—1／3，因而從建筑的角度出發，處理也是比較容易的。
本文就城市軌道交通噪聲的有關問題進行一些探討。
1.上海軌道交通的振動噪聲研究
對于軌道交通的噪聲問題，上海市領導是很重視的。早在上海地鐵1號線開通以前，就曾組織市政工程研究所、同濟大學聲學研究所、上海鐵道大學等有關單位，在上海、北京、天津和深圳等地，對于軌道交通(干線鐵路)、高架道路交通引起的噪聲污染進行現場測試、分析和研究。對于上海地鐵1號線通車后可能引起的建筑振動問題，上海地鐵公司和上海鐵道大學’也曾在地鐵漕溪路車站等地進行過實測。上海地鐵屬于淺埋施工的線路，為了解決地鐵運營帶來的振動問題，上海地鐵公司和上海鐵道大學一直在進行軌下防振膠墊的研究。
2.人均噪聲的概念
《文匯報》曾發表了鐵道部副總工程師周期民談軌道交通問題的專訪。專訪中他提出了一個“人均噪聲”的概念。快速軌道客運系統運力大，如日本東京的山手線每天運送(300—400)萬名旅客。對于如此大規模的運輸量，人均噪聲非常有限；如果沒有這樣一條高架鐵路，就需要公共汽車來運輸，它所產生的“分散型噪聲”的總量要遠遠大于高架軌道所產生的噪聲。
“人均噪聲”的概念從宏觀的角度闡述了軌道交通的噪聲問題。這個概念很容易理解：軌道交通具有大容量、快速的特點，一列地鐵列車可以運送2000名乘客；如果這2000名乘客改乘小汽車，兩個人乘一輛，則需1000輛。而一列地鐵車輛產生的噪聲比1000輛小汽車產生的噪聲要小得多。
3“集中噪聲”的概念
高架道路的汽車通行是連續的，晝夜不斷的，所引起的噪聲屬于“分散型噪聲”。這種噪聲取決于汽車本身的內在質量以及汽車與道路的接觸等因素：與汽車內燃發動機噪聲有關；與汽車輪胎磨損狀態、充氣壓力有關；也與汽車的載重及運行速度有關；還與道路路面質量有關。可見“分散型噪聲”所涉及的因素很多，而且很難予以全面解決。如在巴黎的環城高速線路上，為了改善輪胎與路面接觸的噪聲，所有路面全部改鋪防噪黑色路面，投資是相當大的。
軌道交通的通行則是間隙的。上海地鐵 l號線目前列車的間隔時間為6min，一般為早晨5：00至夜里11：00行駛，所引起的噪聲污染屬于“集中型噪聲”。其噪聲源主要來源于車輛電動機系統及車輛與軌道組成的振動體系，相對而言整治就比較容易。上海地鐵1號線的車輛編組為動車、掛車相間，所用直流電機的噪聲較內燃機噪聲小得多。因此由城市軌道車輛發出的噪聲，在一定距離范圍之外能夠減少到環保要求的數值。
4.對軌道交通的認識
4．1與干線鐵路噪聲的比較
到目前為止，我國還沒有嚴格意義上的輕軌高架線路。很多人想當然地把軌道交通與干線鐵路上蒸汽機車拉著貨車經過鋼軌接頭處所產生的噪聲聯系起來。應該說這是不同范疇中的問題。我國鐵路車輛的軸重一般為210kN，而軌道交通車輛則輕得多；新型有軌電車軸重僅70kN；輕軌車輛軸重為100kN。即使上海地鐵1號線的車輛軸重也只有160kN。干線鐵路的車輛特別是貨車的減振和懸掛系統是比較簡單或粗糙的，無法與現代城市軌道交通車輛相比。目前大鐵路的軌道結構也改善不少，主要干線都鋪設了無縫線路。使用于城市軌道交通的軌道結構標準則更高一些，全線通長鋪設無縫線路，除設有車輛段的站區外，幾乎沒有道岔，由此車輪通過接頭處的沖擊噪聲、振動也不復存在。
上海目前使用的軌道車輛均來自對環境要求很高的發達國家。這些車輛科技含量很高，采用了空氣彈簧等先進的懸掛系統。國外有些車輛為了進一步減少噪聲，把輪軌系統直接沖擊的質量減小，采用了彈性車輪或降噪車輪。這些車輛采用的技術將確保產生的噪聲盡可能的小。在法國巴黎，6號地鐵的高架線路通過了豪華的第六區；在加拿大的溫哥華，軌道交通車輛直接駛入大廈。可見其噪聲的控制達到了很高的水平。
4．2輪軌系統的防噪措施
在鋼軌與軌枕之間以及軌枕與道床之間增加彈性墊層，在軌腰處涂上防噪層，都可以有效地減少噪聲。巴黎7號線、13號線地鐵在巴士底獄的新歌劇院下通過，歌劇院方面認為地鐵車輛的噪聲和振動對劇場的演出有影響，為此巴黎地鐵公司對。此進行了研究、試驗，并會同歌劇院、巴黎聲學研究所共同進行了現場測試。試驗證明在枕木底部加了一層橡膠墊后情況得到了改善。
上海鐵道大學與上海鐵路局早在1980年就在莘莊滬杭線與滬閔道口處，進行過這類的試驗。上海地鐵公司也一直在進行這方面的試驗與研究。當然，如何把目前研究的成果應用于高架軌道交通，以及這些成果究竟能否達到預期效果，還有待實踐的檢驗，還要進行更深人的研究與試驗。
輪軌之間的接觸剛度是很大的。輪和軌長期相互作用都會產生磨耗，輪子可能失圓或產生扁疤，鋼軌可能會產生波浪型磨耗。狀態不良的輪軌相互作用會使振動加劇、噪聲加大。特別是鋼軌表面波長為3—5cm的短波浪型磨耗，車輛通過時產生的噪聲特別大，在鐵路上稱為噪聲鋼軌。由于現代軌道交通的維護設備優良，給防噪防振提供了先決條件。當然，維修保養還要跟上，如車輪要定期鏈修，使用一定年限后鋼軌表面要打磨，以保證輪軌接觸面的良好狀態等等。采用了這些措施后，城市軌道交通的噪聲控制一定能得以實現。
4．3綠化對防噪的作用
國外對于綠化可以有效地減少噪聲污染進行了深入的研究，并得到了可喜的成果。高架軌道交通上如何進行綠化，組成綠色“聲屏障”，是一個新課題。根據規劃，上海將建設數條輕軌線路，如能在這方面做一些研究工作，就能達到既抑制噪聲，又美化城市的效果。
4．4關于空氣污染
在討論城市軌道交通噪聲的同時，還應該看到，軌道交通車輛使用的能源是電，而這種能源是不會產生空氣污染的。在我們的城市空氣質量日益惡化的時候，采用不產生空氣污染的能源是至關重要。據報道，世界各大汽車廠商都把研究重點放在電動汽車上，但至今汽車的主要能源依然是汽油。成千上萬的機動車輛不斷產生嚴重污染環境的廢氣，這也是世界各大城市競相采用軌道交通工具的原因之一。