高速鐵路環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)限值研究

伍向陽，辜小安，劉蘭華，邵 琳

（中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081）

0 引言

國內(nèi)外鐵路環(huán)境噪聲評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要包括機(jī)車車輛運(yùn)行輻射噪聲標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)和聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)車車輛運(yùn)行輻射噪聲標(biāo)準(zhǔn)主要用于車輛型式試驗(yàn)，頒發(fā)車輛上道許可，屬于強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，國外一般在標(biāo)準(zhǔn)軌道上進(jìn)行動(dòng)車組型式試驗(yàn)，以準(zhǔn)確反映車輛的噪聲性能，而國內(nèi)由于條件限制，通常在實(shí)際運(yùn)營線路開展型式試驗(yàn)。國內(nèi)外關(guān)于機(jī)車車輛運(yùn)行輻射噪聲的測(cè)量方法和評(píng)價(jià)量基本一致，但限值存在一定差異，測(cè)量方法均采用ISO 3095中的相關(guān)規(guī)定，通過測(cè)試列車通過聲級(jí)來評(píng)價(jià)列車運(yùn)行輻射噪聲。鐵路環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)是指鐵路噪聲源向周圍環(huán)境所輻射的噪聲，不考慮其他噪聲源，其限值為允許鐵路向周圍環(huán)境輻射的最大噪聲。聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是從受聲點(diǎn)防護(hù)角度提出的噪聲控制限值，包括受聲點(diǎn)能夠接收到的所有噪聲源影響。因此，對(duì)鐵路而言，排放噪聲更能體現(xiàn)鐵路運(yùn)營對(duì)沿線聲環(huán)境的影響。

目前我國鐵路環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《鐵路邊界噪聲限值及其測(cè)量方法》(GB 12525—90)[1]及其修改方案[2]，該標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)我國尚無高速鐵路工程，主要基于普速鐵路環(huán)境噪聲影響現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量及主觀調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果確定，評(píng)價(jià)量為晝間、夜間等效聲級(jí)(純鐵路噪聲貢獻(xiàn)值)。國外鐵路環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)與我國標(biāo)準(zhǔn)體系有所不同，更重視噪聲源的排放控制。部分歐盟國家將列車運(yùn)行輻射噪聲限值作為排放標(biāo)準(zhǔn)加以規(guī)定；大部分歐洲國家，如奧地利、芬蘭和意大利等將列車運(yùn)行輻射噪聲限值作為強(qiáng)制執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，用列車運(yùn)行輻射噪聲(Lmax)作為排放噪聲評(píng)價(jià)量[3]。基于國內(nèi)外鐵路環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)差異分析，結(jié)合我國高速鐵路環(huán)境噪聲影響特點(diǎn)，對(duì)高速鐵路沿線環(huán)境噪聲現(xiàn)狀進(jìn)行分析，借鑒國外主觀煩惱度調(diào)查分析結(jié)果，提出我國高速鐵路環(huán)境噪聲控制限值建議及相應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1 我國高速鐵路噪聲排放現(xiàn)狀分析

高速鐵路是指設(shè)計(jì)開行250 km/h及以上動(dòng)車組列車且初期運(yùn)營速度不小于200 km/h的客運(yùn)專線線路，目前我國將設(shè)計(jì)速度為200 km/h鐵路也納入高速鐵路管理。在現(xiàn)行噪聲排放評(píng)價(jià)體系下，鐵路噪聲排放與車型、車流量、晝夜間車流比例、列車編組、列車運(yùn)行速度、線路條件等有關(guān)。確定高速鐵路環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)控制限值需綜合考慮目前我國環(huán)境保護(hù)要求、高速鐵路環(huán)境噪聲影響水平、高速鐵路噪聲控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及水平等多方因素，因而首先需要掌握各種線路工況條件下鐵路噪聲排放現(xiàn)狀。2008年至今我國已經(jīng)開展了數(shù)十條(段)高速鐵路線路環(huán)境噪聲聯(lián)調(diào)聯(lián)試及測(cè)試，其中鐵路噪聲排放為規(guī)定測(cè)試項(xiàng)目。按照不同設(shè)計(jì)速度等級(jí)(200 km/h、250 km/h、300 km/h、350 km/h)和車流量進(jìn)行分類，對(duì)鐵路噪聲排放現(xiàn)狀水平進(jìn)行分析，結(jié)果如表1所示。

表1 不同車流量下不同速度等級(jí)鐵路噪聲排放水平dB(A)

由表1可知：

（1）未采取噪聲控制措施情況下，設(shè)計(jì)速度200 km/h高速鐵路線路兩側(cè)鐵路噪聲排放晝間等效聲級(jí)低于68 dB(A)，夜間等效聲級(jí)低于60 dB(A)；設(shè)計(jì)速度250 km/h高速鐵路線路兩側(cè)鐵路噪聲排放晝間等效聲級(jí)低于71 dB(A)，夜間等效聲級(jí)低于65 dB(A)；設(shè)計(jì)速度300 km/h高速鐵路線路兩側(cè)鐵路噪聲排放晝間等效聲級(jí)低于72 dB(A)，夜間等效聲級(jí)低于67 dB(A)。設(shè)計(jì)速度200 km/h線路均可滿足晝/夜間等效聲級(jí)不高于70 dB(A)/60 dB(A)的限值要求；設(shè)計(jì)速度250 km/h及以上線路，車流密度為50～100對(duì)/d時(shí)，部分線路夜間等效聲級(jí)會(huì)超出限值要求；車流密度為100～150對(duì)/d時(shí)，部分線路晝/夜間等效聲級(jí)超出限值要求。

（2）采取聲屏障措施后，設(shè)計(jì)速度200 km/h高速鐵路線路兩側(cè)鐵路噪聲排放晝間等效聲級(jí)低于57 dB(A)，夜間等效聲級(jí)低于49 dB(A)；設(shè)計(jì)速度250 km/h高速鐵路線路兩側(cè)鐵路噪聲排放晝間等效聲級(jí)低于60 dB(A)，夜間等效聲級(jí)低于56 dB(A)；設(shè)計(jì)速度300 km/h高速鐵路線路兩側(cè)鐵路噪聲排放晝間等效聲級(jí)低于65 dB(A)，夜間等效聲級(jí)低于59 dB(A)。說明采用聲屏障措施后均滿足晝/夜間等效聲級(jí)的限值要求。

設(shè)計(jì)速度350 km/h高速鐵路噪聲排放通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)計(jì)算，預(yù)測(cè)值如表2所示

表2 設(shè)計(jì)速度 350 km/h 鐵路噪聲排放預(yù)測(cè) dB(A)

由表2可知，基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，采取聲屏障措施后，晝間等效聲級(jí)均可滿足70 dB(A)的限值要求，絕大部分區(qū)段夜間等效聲級(jí)可滿足60 dB(A)的限值要求，車流對(duì)數(shù)超過150對(duì)/d時(shí)，部分線路區(qū)段夜間超出60 dB(A)的限值要求。

由于各條線路動(dòng)車組類型、線路類型、軌道條件、評(píng)價(jià)點(diǎn)與線路的相對(duì)位置關(guān)系、聲屏障高度和材質(zhì)、晝夜車流量比例等有所不同，350 km/h線路試驗(yàn)期間采用的動(dòng)車組類型與達(dá)速運(yùn)營階段的動(dòng)車組類型不同。因此，不同速度等級(jí)、不同車流線路鐵路邊界測(cè)點(diǎn)處噪聲無法直接對(duì)比分析。目前，我國350 km/h線路達(dá)速運(yùn)營動(dòng)車組為復(fù)興號(hào)動(dòng)車組，通過測(cè)試不同類型動(dòng)車組運(yùn)行輻射噪聲水平(距線路中心線25 m、軌面以上3.5 m處列車通過等效聲級(jí))，對(duì)比分析邊界條件一致、動(dòng)車組類型不同時(shí)的噪聲差異，結(jié)果如圖1所示。

圖 1 我國不同車型動(dòng)車組列車通過等效聲級(jí)對(duì)比

由圖1分析可知：近年來我國動(dòng)車組運(yùn)行輻射噪聲水平總體呈下降趨勢(shì)，復(fù)興號(hào)中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組運(yùn)行輻射噪聲約低于CRH380系列2 dB(A)，CRH380系列運(yùn)行輻射噪聲約低于CRH3型2 dB(A)。通過對(duì)動(dòng)車組整體技術(shù)的提升及采取的噪聲振動(dòng)控制措施，可降低列車運(yùn)行輻射噪聲2 dB(A)左右。

綜上所述，采取聲屏障措施后，車流密度在200對(duì)/d以下、運(yùn)行速度300 km/h及以下的高速鐵路，距線路中心線30 m處晝間等效聲級(jí)不超過65 dB(A)，夜間不超過59 dB(A)。對(duì)于運(yùn)行速度為350 km/h高速鐵路，預(yù)測(cè)部分區(qū)段夜間等效聲級(jí)可能大于60 dB(A)，但我國高速動(dòng)車組噪聲呈下降趨勢(shì)，當(dāng)全面采用低噪聲動(dòng)車組并采取聲屏障后，等效聲級(jí)晝間將不超過70 dB(A)、夜間不超過60 dB(A)。因此，在實(shí)際工作中采取類比監(jiān)測(cè)手段分析鐵路邊界測(cè)點(diǎn)處噪聲影響時(shí)，應(yīng)充分考慮動(dòng)車組類型、線路類型、軌道條件、評(píng)價(jià)點(diǎn)與線路的相對(duì)位置關(guān)系、聲屏障高度和材質(zhì)、晝夜車流量比例等因素的影響。

2 高速鐵路環(huán)境噪聲主觀煩惱度分析

確定環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)控制限值時(shí)需要考慮人們的主觀煩惱度，鑒于目前我國沒有成熟、可借鑒的高速鐵路環(huán)境噪聲影響主觀煩惱度研究成果，主要借鑒國外的相關(guān)研究成果。國外鐵路環(huán)境噪聲煩惱度閾值所對(duì)應(yīng)的噪聲水平確定如表3所示。

表3 國外鐵路噪聲煩惱度閾值所對(duì)應(yīng)的噪聲水平

日本新干線環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)1972年環(huán)境廳、東北大學(xué)對(duì)東海道和山陽新干線鐵路噪聲對(duì)沿線居民產(chǎn)生的心理影響調(diào)查結(jié)果確定[4]。調(diào)查結(jié)果表明：對(duì)應(yīng)于 30%人群感到煩惱的噪聲LAmax為70～75 dB(A)，因此日本新干線環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)限值居民住宅室外LAmax≤70 dB(A)。

法國國家環(huán)境保護(hù)部對(duì)TGV 大西洋高速鐵路沿線的260 位居民進(jìn)行了對(duì)高速鐵路環(huán)境噪聲反應(yīng)的問卷調(diào)查[5]。調(diào)查結(jié)果表明：引起人們主觀煩惱對(duì)應(yīng)的聲級(jí)為晝間 60～65 dB(A)，夜間50～55 dB(A)。法國根據(jù)調(diào)查結(jié)果將高速鐵路環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)限值確定為居民住宅室外LAeq,晝≤65 dB(A)。

瑞典[6]、德國及其他歐洲國家[7]根據(jù)主觀煩惱度調(diào)查結(jié)果，規(guī)定新建鐵路沿線居民區(qū)的晝間噪聲限值為55～70 dB(A)，夜間噪聲限值為45～60 dB(A)。

參照國外對(duì)鐵路噪聲影響的主觀煩惱度調(diào)查結(jié)果，當(dāng)鐵路噪聲影響Leq,24h≤60～70 dB(A)時(shí)，70%以上的人群是可以接受的，該限值可以作為鐵路噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)的最大允許值。

3 高速鐵路環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)量和控制點(diǎn)位置建議

鑒于我國在制定《鐵路邊界噪聲限值及其測(cè)量方法》(GB 12525—90)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，綜合考慮了技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性，并通過主觀調(diào)查了解鐵路沿線各相關(guān)方對(duì)鐵路環(huán)境噪聲的要求，作為制定標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)依據(jù)。在當(dāng)時(shí)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境條件下，采用距鐵路外側(cè)軌道中心線30 m處的晝間、夜間等效聲級(jí)作為評(píng)價(jià)量，能夠被沿線大多數(shù)居民所接受。自該標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布以來，較好地指導(dǎo)了鐵路沿線環(huán)境噪聲影響評(píng)價(jià)和控制，基于該測(cè)點(diǎn)位置積累了大量高速鐵路運(yùn)營線路噪聲數(shù)據(jù)，加上該測(cè)點(diǎn)普遍具有較好的測(cè)試條件，一般在橋梁/路基線路區(qū)段聲亮區(qū)。因此，建議繼續(xù)采用《鐵路邊界噪聲限值及其測(cè)量方法》(GB 12525—90)中規(guī)定的評(píng)價(jià)量和測(cè)點(diǎn)位置，即距鐵路外軌中心線30 m處由鐵路產(chǎn)生的晝間、夜間等效連續(xù)A聲級(jí)作為鐵路環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)的主要評(píng)價(jià)量。

由于國外普遍使用列車運(yùn)行輻射噪聲作為排放標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)量，將列車運(yùn)行輻射噪聲限值作為強(qiáng)制執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。為了進(jìn)一步與國際接軌，推動(dòng)高鐵“走出去”。參照國際鐵路聯(lián)盟《確保高速列車技術(shù)兼容性的措施》(UIC 660—2002)、《歐盟鐵路機(jī)車車輛運(yùn)行輻射噪聲限值》(TSI 2008/232/EC)等標(biāo)準(zhǔn)要求，建議引入單列高速動(dòng)車組列車通過時(shí)段的等效聲級(jí)作為排放噪聲評(píng)價(jià)量。同時(shí)，充分考慮鐵路建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)噪聲源和噪聲預(yù)測(cè)的規(guī)定，將距線路中心線25 m、軌面以上3.5 m處列車通過時(shí)段等效聲級(jí)同時(shí)納入高速鐵路環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)量。

4 高速鐵路環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)限值建議

基于我國高速鐵路環(huán)境噪聲影響現(xiàn)狀和國外高速鐵路環(huán)境噪聲主觀煩惱度分析，鐵路應(yīng)補(bǔ)充修訂有關(guān)高速鐵路環(huán)境噪聲控制限值。結(jié)合高速鐵路噪聲影響特性、運(yùn)營特點(diǎn)、主觀煩惱度調(diào)查分析及經(jīng)濟(jì)技術(shù)調(diào)查進(jìn)行制定，建議高速鐵路環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)的晝間、夜間等效聲級(jí)可與既有標(biāo)準(zhǔn)保持一致，仍為晝間等效聲級(jí)70 dB(A)、夜間等效聲級(jí)60 dB(A)；增加高速動(dòng)車組運(yùn)行輻射噪聲限值。

確定高速鐵路列車運(yùn)行輻射噪聲限值時(shí)需要考慮的因素很多，涉及現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、環(huán)境保護(hù)要求、高速鐵路噪聲控制成本等經(jīng)濟(jì)技術(shù)因素，加之我國動(dòng)車組種類龐雜、線路設(shè)計(jì)等級(jí)不同和軌道類型多樣等特點(diǎn)。因此，以高速鐵路邊界測(cè)點(diǎn)處噪聲必須達(dá)標(biāo)為前提，以運(yùn)行速度不高于350 km/h，車流對(duì)數(shù)不高于200對(duì)/d，基于聲源幾何發(fā)散理論計(jì)算[8]，對(duì)應(yīng)距線路中心線25 m、軌面以上3.5 m處列車通過時(shí)段等效聲級(jí)應(yīng)不高于96 dB(A)。

5 結(jié)論與建議

通過分析國內(nèi)外高速鐵路環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)差異，結(jié)合我國高速鐵路環(huán)境噪聲測(cè)試數(shù)據(jù)，綜合技術(shù)環(huán)境可行性分析，研究提出了我國高速鐵路環(huán)境噪聲排放控制限值及對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)量。

（1）建議繼續(xù)采用距線路中心線30 m、高于地面1.2 m處為測(cè)點(diǎn)位置，由高速鐵路產(chǎn)生的晝間、夜間等效連續(xù)A聲級(jí)作為高速鐵路環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)主要評(píng)價(jià)量，并參照國外標(biāo)準(zhǔn)及我國鐵路環(huán)境影響評(píng)價(jià)噪聲源強(qiáng)及預(yù)測(cè)要求，將距線路中心線25 m、高于軌面3.5 m處的列車運(yùn)行輻射噪聲評(píng)價(jià)量納入鐵路環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)。

（2）基于我國高速鐵路噪聲現(xiàn)狀水平及國外鐵路環(huán)境噪聲主觀煩惱度研究成果，建議高速鐵路環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)控制限值與既有鐵路環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)限值一致，即距線路中心線30 m、高于地面1.2 m處的晝間等效聲級(jí)不超過70 dB(A)、夜間等效聲級(jí)不超過60 dB(A)。對(duì)應(yīng)于距線路中心線25 m、軌面以上3.5 m處列車通過聲級(jí)不高于96 dB(A)。