地铁沿线居民区室内振动噪声受轮轨振动强度、振源与建筑物距离、建筑物结构及空间密闭性等多种因素影响。在线路运营过程中，需针对不同情况，采取合理措施，方可有效解决问题。西南某城市地铁线路沿线某小区住户持续向环保部门投诉，反映地铁经过时室内噪声振动明显，干扰正常生活秩序。轨道相关部门为整治该问题，从钢轨打磨、列车限速两方面着手，通过有效的噪声测试寻找最佳整治手段，解决噪声扰民问题。

1 室内振动噪声测试

1.1 测试工况

该小区对应轨道设备里程为K15+650至K16+050，该处设计内环曲线为YJD33，里程K15+188至K15+705，曲线半径400m；外环曲线为ZJD34，里程K15+197至K15+715，曲线半径400m，坡度为2‰下坡。轨道扣件设计为中档减振，采用GJ-3双层非线性减振扣件，相邻区段为钢弹簧浮置板道床。

该段地面标高在516.32-524.16m，对应轨面标高492.421-498.041m，曲线地段轨面中心至隧道顶部4.5m，故隧道埋深在19.399-21.619m之间。隧道壁横向距离小区楼房约12.80-15.09m。

该地铁线路工程建设期间补充环境影响报告书中显示，工程沿线敏感点振动现状监测表预测此小区地段振动夜间超标只有2.6dBA，并建议采用中等减振设备。相邻区段采用高档钢弹簧减振措施。

1.2 测试设备

本次测试仪器采用北京东方振动和噪声技术研究所的高精度8通道INV3062SC型信号采集分析仪；测量振动传感器为朗斯测试技术有限公司的ICP压电式振动加速度传感器；测量噪声传感器为MPA201型声压传感器；数据分析软件采用DASP-V11进行数据处理，仪器设备具体如下：

表1 主要测试设备

1.3 测试内容

测试内容为隧道内测试断面的道床和隧道壁铅垂向振动加速度，以及室内地面振动及二次结构噪声。根据《机械振动和冲击—人体处于全身振动的评估，第1部分：一般要求》（GB/T 13441.1—2007/ISO 2631-1:1997）^[1]中描述，考虑人体健康、舒适与感知的振动频率范围应为0.5~80Hz。而《城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及其测量方法标准》（JGJ/T-170-2009）^[2]中描述：“振动的频率范围为4—200Hz”，综合以上两个规范要求，测试关心的频率范围为0.5—200Hz。

图1 隧道及室内测试仪器布置图

2 降速对室内振动噪声的影响

列车运行速度影响轮轨的相互作用力，相同工况下运行速度越快，轮轨激振力越大，频率越高。唐娟^[3]利用SIMPACK软件建立了车体动力学模型，计算了在60km/h、70km/h和80km/h情况下的轨道交通沿线建筑物室内振动情况，验证了列车速度增加，轮轨力增大，室内振动有增大的趋势。计算后发现速度由60km/h增加至70km/h时，建筑物室内振动情况变化不大，速度有70km/h增加至80km/h时，室内振动变化明显。通过设置此小区对应轨行区区段列车降速工况，结合理论研究情况，实测研究降速对振动噪声情况的影响。因考虑地铁运营条件因素影响，实际设置工况和测试次数有限。

2.1 工况设置

测试期间对此小区对应区间上行信号计轴T1304、T1306、T1308（ZDK15+108—ZDK15+962）区段系统设置临时限速50km/h，测试后取消限速。测试该上行区间列车正常行驶67km/h和限速50km/h情况下，隧道和室内噪声振动情况。因内环列车在该区段已降速准备进站，实际运行速度为56km/h，故未再单独设置限速。

2.2 降速测试结果

表2为次小区10号楼负一层，8号楼负一层和6号楼一层在两种列车运行速度下室内振动加速度最大Z振级，具体如下：

表2建筑物室内地面振动测试结果/dBA

表3为此小区10号楼负一层，8号楼负一层和6号楼一层在两种列车运行速度下室内二次结构噪声等效A声压级，如下所示：

表3 室内二次结构噪声测试结果/dBA

2.3 数据分析

1.限速50km/h运行后，室内地面振动比正常速度运行时有所降低，室内振动10号楼负一层降低3.3dBA，8号楼负一层降低2.1dBA，6号楼一层降低2.6dBA。

2.室内地面振动，在列车正常速度运行时10号楼负一层超出标准2.1dBA，8号楼负一层和6号楼一层未超标。限速运行时，均未超标。

3.夜间居民区二次结构噪声限值夜间为35dBA，列车正常速度运行时超过标准值。限速50km/h运行后，二次结构噪声值降低0-0.4dBA，限速前后变化不大，在38.9-43.8dBA，均超过标准值。

3 钢轨打磨对室内振动噪声的影响

钢轨打磨作为钢轨修复和养护手段，目前运用已相当成熟。良好的钢轨廓形，能够使轮轨作用关系达到最佳状态，从而降低轮轨作用产生的振动和噪声^[4-5]。根据前期调查情况，此小区对应轨道区段钢轨存在较严重波磨现象。研究通过对钢轨的廓形打磨，消除钢轨波磨，优化钢轨廓形，起到减振降噪的作用。

3.1 钢轨廓形测量与设计

使用钢轨廓形仪对外环K15+650-K16+050波磨情况进行测量，并设计打磨方案。图中红色为钢轨标准目标廓形，蓝色为钢轨实际测量廓形。在钢轨光带靠作用边15~45℃时，轨廓最大超高1.34mm，在钢轨光带靠非作用边-10~-5℃时，轨廓最大超高0.64mm。打磨前钢轨为非廓形轨，曲线下股钢轨产生短波磨，磨耗集中在轨顶中心30-40mm位置，深度0.15-0.2mm。

图2 短波磨轨廓图形打磨设计

3.2 打磨测试结果

表4为此小区10号楼负一层，8号楼负一层和6号楼一层在打磨前后的室内振动加速度最大Z振级，具体如下：

表4建筑物室内地面振动测试结果/dBA

表5为此小区10号楼负一层，8号楼负一层和6号楼一层在打磨前后的室内二次结构噪声，具体如下：

表5 室内二次结构噪声测试结果/dBA

3.3 数据分析

结合现场调查和测试数据，分析可知：

1.室内地面振动夜间限值为67dBA，在列车正常速度运行时，建筑物室内地面振动10号楼负一层平均降低3.8dBA，8号楼负一层平均降低0.38dBA，6号楼一层平均降低0.9dBA，打磨后均未超标。

2.夜间居民区二次结构噪声限值为35dBA，未打磨前超过标准值。打磨后，波磨地段所对应的8、10号楼负一层，6号楼一层分别降低5.4dBA、4.4dBA和3.7dBA，10号楼负一层超限。

4 结论

1.列车速度由67km/h降至50km/h，室内的振动降低2.1-3.3dBA，但室内二次结构噪声未发生变化。

2.钢轨波磨是影响隧道内和室内的振动噪声的重要因素，钢轨波磨打磨前后室内的振动降低0.38-3.8dBA，室内二次结构噪声降低3.7-5.4dBA。

3.本次钢轨打磨前后，室内振动、二次结构噪声情况降低明显，除10栋负一层夜间轻微超标以外，其余所有指标均已满足相关振动噪声标准。由此可知，钢轨波磨是引起本段振动噪声超标的关键所在。而降速前后室内振动降低明显，但二次结构噪声未发生变化，故降速对低频的二次结构噪声作用不明显。

参考文献

[1] 社会生活环境噪声排放标准: GB 22337—2008[S].环境保护部．北京:中国环境科学出版社，2008.

[2] GB/T13441-2007机械振动与冲击 人体暴露于全身振动的评价[S].中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局．2007.

[3]唐娟.地铁列车运行引起的建筑物内结构噪声研究[D].华东交通大学 2013.

[4]温士明.地铁线路小半径曲线钢轨打磨廓形研究[D].西南交通大学,2018.

[5]刘真.钢轨磨耗打磨关键技术研究[D].南京理工大学,2017.