我国铁路声屏障发展概况

时间：2024-09-03

辜小安，郭怀勇，周铁军，尹皓

(中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所，北京 100081)

1 发展历史

我国铁路声屏障的研究已有30年历史。大致可分为三个阶段:1985年—1996年基础研究阶段，1995年—2004年示范工程应用阶段，2005年至今规模应用阶段。在基础研究阶段主要对声屏障的理论、类型、性能、结构形式、降噪效果等方面开展研究;示范工程应用阶段主要对声屏障结构设计方案及材料选择开展研究;规模应用阶段主要在制定系列声屏障标准图基础上，按照标准规范要求实施。

1．1 基础研究阶段(1985年—1996年)

我国铁路声屏障的研究最早始于1985年。当时由铁道部基本建设总局立项，由铁道部劳动卫生研究所(现铁科院节能环保劳卫研究所)开展国外铁路噪声控制技术的研究，其中设专章研究铁路声屏障的降噪原理、设计计算方法以及实际应用种类和案例等内容。研究成果于1990年以《铁路环境噪声控制》一书由中国铁道出版社出版发行［1］。

1991年铁道部计划司立项研究《铁路环境噪声控制》，由北方交通大学研究《铁路近声屏障方案》［2］专题，针对既有铁路噪声源特性，提出铁路拼装式近声屏障设计方案。

1991年铁道部科技司立项，由铁科院、北方交通大学、铁道部劳动卫生研究所共同研究《广深准高速铁路行车噪声、振动环境影响和治理措施的研究与试验》，其中分专题研究《广深准高速铁路石龙桥大桥声屏障推荐方案》［3］，对桥梁声屏障的类型、性能、结构形式、降噪效果及其影响因素以及声屏障的制造、安装、维修养护等内容，该研究成果应用于广深准高速铁路石龙桥大桥声屏障设计施工中。

1996年，铁道部科技司立项，由西南交通大学、铁道科学研究院、北方交通大学共同开展了《高速铁路线桥降噪措施及设计方案研究》［4］。其中课题研究提出了高速铁路线路桥梁声屏障降噪措施设计方案。首次研究整体式桥梁吸声式声屏障结构。

1．2 示范工程阶段(1995年—2004年)

1995年，铁道部计划司立项，世界银行贷款，由铁科院、北方交通大学共同对《北京—北京南站铁路声屏障示范工程》开展研究［5］，分别采用木屑混凝土板及膨胀珍珠岩板声屏障材料，对夕照寺和光明西里小区受铁路噪声影响加以防护，该示范工程于2000年通过北京铁路局组织的鉴定验收。

1997年，铁道部计划司立项，世界银行贷款，由铁道部劳动卫生研究所、郑州铁路局郑州勘测设计院共同研究《郑州铁一中噪声治理工程》［6］，针对郑州铁一中受陇海铁路噪声影响超标问题，研究设计并实施了复合结构声屏障工程，采用木屑混凝土吸声板，工程于1998年投入使用。研究成果获河南省2001年优秀工程设计二等奖。

1997年根据《广深准高速铁路石龙桥大桥声屏障推荐方案》研究成果，在广深准高速铁路石龙桥大桥设计施工了玻璃纤维增强板+超细玻璃棉吸声材料声屏障，该工程于1998年竣工投入使用。

2002年，铁道部科技司立项，由铁科院开展《铁路干涉型声屏障结构的研究》［7］，该研究主要为了进一步提高铁路声屏障的降噪效果，利用装置的特定腔室结构产生干涉声波原理，降低顶端附近声压，以降低声屏障的有效高度，提高声屏障的插入损失。干涉构件试验工程率先在北京南站改建工程中应用。

2004年由铁道部科技司立项，铁科院环保所编制的《铁路声屏障声学构件技术要求及测试方法》(TB/T 3122—2004)，规定了铁路声屏障声学构件术语、定义、技术性能要求及测试方法。该标准于2010年重新修订颁布实施。

1．3 规模应用阶段(2005年至今)

2005年京沪高速铁路依据德国DE咨询公司关于高速铁路声屏障设计咨询结果，开展了新型声屏障研究。同期铁三院开展插板式金属声屏障研究，铁二院开展整体式混凝土声屏障研究。

2006年铁道部工程管理中心主持研究了《客运专线铁路声屏障的动力分析与结构设计研究》［8］，该课题研究满足300 km/h以上速度铁路声屏障脉动力检算理论与方法，预应力高强度混凝土声屏障结构设计方法与构造要求，预应力高强度混凝土声屏障产品的制备技术、工艺与装置，预制用高强度声屏障安装施工工艺，给出配合24 m和32 m梁的桥梁声屏障单元结构产品的制造、运输、安装成本分析。

2007—2008年铁二院研究整体式混凝土声屏障，铁三院研究插板式金属声屏障，研究成果转化为铁道部系列通用参考图(见表1)。自此铁路声屏障进入规模应用阶段。其中声屏障结构形式主要以插板式金属声屏障为主，约占声屏障总数量的90%以上。非金属整体式声屏障仅在福厦、厦深、海东等少数线路上应用。

2012年后桥梁开始采用插板式非金属声屏障。同时，因桥梁插板式声屏障的外侧立柱螺栓无法检修，铁三院在铁路总公司运输局要求、经规院主持下，研究检修方案，并修改桥梁插板式金属声屏障通用参考图，形成了通环(2013)8223图集。

表1 我国铁路声屏障设计及检测标准

2 声屏障材料类型及其声学性能

铁路声屏障材料主要分为金属类和非金属类2大类，其中金属类材料主要采用铝合金和钢板等，非金属材料主要采用水泥制品、珍珠岩、玻璃钢制品。见表2。

表2 我国铁路声屏障材料分类

根据铁道部产品质量监督检验中心安全卫生检验站对119件金属声屏障材料声学性能检测结果，金属类声屏障材料的计权隔声量 Rw在19～44dB间，对应于频率为315～3 150 Hz有较好的隔声性能;降噪系数NRC在0．3～1．1间，大部分内填玻璃棉或岩棉材料的金属声屏障构件降噪系数在0．8～1．0间，大多在频率为315～2 500 Hz范围有较好的吸声性能。见图1。

图1 金属材料声屏障声学性能检测结果

根据铁道部产品质量监督检验中心安全卫生检验站对102件非金属声屏障材料声学性能检测结果，非金属类声屏障材料的计权隔声量Rw在26～45 dB间，略优于金属声屏障材料的隔声性能，对应于频率为315～3 150 Hz间有较好的隔声性能，基本与金属声屏障材料不同频率的隔声量相当;降噪系数NRC在0．16～0．9间，大部分材料NRC在0．7～0．9间，略低于金属声屏障构件内填充玻璃棉或岩棉材料的吸声性能，其中水泥基质吸声材料在315～800 Hz范围内有较好的吸声性能，高频吸声性能略低于金属声屏障构件内填充玻璃棉或岩棉材料的吸声性能。见图2～3。

图2 非金属材料水泥基质声屏障声学性能检测结果

图3 非金属材料水泥珍珠岩陶粒声屏障声学性能检测结果

图4 金属声屏障插入损失现场测试结果

图4给出了目前我国高速铁路大量采用的金属声屏障插入损失值现场测试结果，测试结果表明:在400 Hz以下频率范围内，声屏障的插入损失值较低，频率高于500 Hz时声屏障的插入损失值较高，可达5dB以上，说明金属声屏障对高频噪声降噪效果较好。该测试结果与实验室声屏障材料的声学性能测试结果具有一定的相关性，对应于不同频率材料的隔声性能较高时，其声屏障插入损失值较大。