李铭玥　谢 辉　刘 岑　邹静雯　李 亨

（1重庆大学建筑城规学院　重庆　400045）

（2重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室　重庆　400045）

山地城市轻轨沿线典型地段声环境研究∗

李铭玥1，2谢 辉1，2†刘 岑1，2邹静雯1，2李 亨1，2

（1重庆大学建筑城规学院重庆400045）

（2重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045）

重庆作为典型山地城市，独特的城市空间形态产生了轻轨系统与其沿线建筑特有的空间关系，使得轻轨噪声的影响变得更为复杂。本文以重庆市轻轨建设现状与空间形态特征的分析研究为基础，选取了轻轨2、3号线沿线的三处典型地段进行声环境测试，测试结果表明，轻轨通过时噪声会增加10—25 dB（A），而山地城市多轻轨线路多弯道，列车通过400 m以下小半径弯道时噪声平均比直行状态高2—3 dB（A），同时轻轨在进出隧道时，其噪声的持续影响时间平均增加10—12 s。

轻轨，交通噪声，空间形态，声环境，山地城市

1　引言

随着城市的不断扩张，轻型轨道交通作为城市公共交通的重要组成部分，在解决城市繁重的交通压力问题的同时，也对其沿线区域的声环境带来一定的负面影响。城市轨道交通噪声问题受到愈来愈多研究者的关注：英国谢菲尔德大学的康健总结了地铁声环境的长空间声场特点，并提出了长空间声学理论公式，极大地推动了地铁站的声环境设计［1］；Hudecek等研究了斯特拉瓦城市地下轨道交通噪声，发现地下线路通常位于稠密建成区，且道路两侧建筑往往建设在轨道交通的基础结构之上，因而建筑受到严重的噪声和振动影响［2］；Ryota Shimokura等从轨道交通站台的空间类型方面描述了轨道车辆的噪声特点，并提出了站点噪声的控制措施［3］；Grubliauskas等发现城市轨道交通噪声对城市居住环境质量造成严重影响，需要系统有效的解决措施［4］。整体而言，国外研究更多地关注于铁路、地铁等传统轨道交通形式，相对缺乏高架轻轨交通的研究数据。中国环境科学院公布数据表明，城市区域声环境约为49%中度污染，30%轻度污染，城市道路交通噪声影响约占城市区域环境噪声的80%以上，而其中，高架轻轨交通噪声又占有很大比例；朱瑞仪等对上海轻轨某高架运行段进行测量并建立轨道交通噪声预报模型，对声场在地面随距离的衰减规律进行了分析［5］；曹国利等从线路和车辆两方面对长春市轻轨噪声的控制提出了有效措施［6］。但关于山地环境下轻轨噪声问题的研究却为数不多。随着山地城市开发区域与利用范围的持续增大，山地城市轻轨沿线受噪声影响的人群也在不断增加。因此，对山地城市轻轨沿线声环境质量的调查研究显得尤为重要。

重庆市作为典型的山地城市，独特的山地地形造就了轻轨系统与其沿线特有的空间关系，使得轨道交通噪声的影响变得复杂。由于山地城市多存在密集的路网与狭窄的道路，轻轨为了适应地形而紧邻建筑物甚至从其中穿过［7］，轨道与建筑物之间最近的距离甚至可达5 m以内，且较多的噪声敏感点分布在轻轨沿线两侧，市民生活与工作受到严重影响；过多的急弯与上下坡使轻轨在运行中产生更大的噪声。因此，山地城市轻轨沿线噪声控制的难点，在于探求轻轨、建筑及地形与山地声环境的影响关系。

重庆市现已建成并开通的轨道交通线路共有五条（如图1所示）。其中2、3号线使用的是跨座式单轨交通（轻轨）［8］，其余均为钢轮钢轨交通。与钢轮钢轨交通相比，跨座式单轨轨道交通具有转弯灵活、爬坡能力强等特点［9］。轻轨对复杂地形具有良好适应性，转向架的独特设计也在一定程度上降低了轻轨运行时的噪声。然而对于轻轨沿线一些特殊地段而言，仅考虑改进轻轨运行技术对减小轻轨噪声影响远远不够。因此，本文以重庆市轻轨2、3号线运营线路与其周边建筑及外部空间环境特点为依据，选取三处典型地段，以轻轨运行噪声为主要研究对象，结合山地空间特性、声环境评估等方面进行探讨，为山地城市轨道交通噪声的合理控制提供数据基础。

2　研究方法

2.1测点选取

由于山地城市轻轨沿线的空间形态类型因地势起伏而复杂多变，轻轨沿线两侧的边界更是丰富多样，即自然要素和轨道线可能互为边界。研究重庆轻轨沿线的噪声影响，首先需要明确沿线空间环境的分类。重庆轨道交通2、3号线连接了渝中、南岸、江北、渝北等七大主城区，构成了重庆主城轨道交通的骨架，本文对这两条轻轨线路的沿线空间形态进行分类（见表1、图1）。

表1　重庆轻轨沿线空间形态分类Table 1 The spatial forms along light rails in Chongqing

由于轻轨“穿楼而过”与“临楼而过”两种方式所产生的噪声对于人的影响最为显著，综合考虑建筑与轨道的间距、楼层高度、使用人群等要素，本文选取三处具有代表性的测试区域进行重点研究。

区域A：轻轨2号线黄花园-临江门段，包含区域内楼I怡景大厦、楼II华庭锦园。本区域轻轨空间形态类型为穿越建筑型和临建筑型，此区域内轻轨轨道一端架设在楼II裙房内，另一端穿入隧道，中间部分为高架形式，紧临楼I，轻轨运行高度大约在建筑3层的位置。区域A四周由三组高层建筑及一栋在建的高层建筑围合，建筑围合程度高。此处共设置了6个测点RA1—RA6，其中RA1—RA4分别位于楼I室外1—4层外挂楼梯，紧邻轻轨轨道；RA5设置在轻轨所穿越的楼II的裙房4层室外平台，位于轻轨轨道上方；RA6设置在轻轨轨道正下方的一个房间内，兼作为室内24小时噪声测点。本选点区域内的6个测点位置如图2所示。

图2　区域A测点布置图（RA1—RA6）Fig.2 Receiver positions in site A（RA1—RA6）

区域B：轻轨2号线李子坝站周边，包含区域内楼I桂花园路76号、楼II桂花园路75号、楼III李子坝轻轨站综合楼。本区域轻轨空间形态类型为穿越建筑型和临建筑型，此区域内轻轨轨道与桂花园路平行，运行高度大约在楼I的8层位置，东北面穿入楼III，东南侧为山体与少量低矮建筑，西北侧为楼I、楼II两栋住宅楼。这两栋住宅楼背山面江，距离轻轨轨道最近处仅3 m左右，与桂花园路接平层分别为6层和8层，为典型的山地空间形态。此选点范围内共设置13个测点RB1—RB13，其中RB1—RB11分别位于楼I紧邻轻轨的开窗楼梯间4—14层，距轻轨轨道水平距离为3.28 m；RB12选择在轻轨所穿越的楼III 9层走廊尽头，位于轻轨轨道上方。同时，在距轻轨轨道仅8.61 m的楼I9层临街住户RB13进行室内24 h噪声测试。图3为本选点区域内的13个测点位置。

图3　区域B测点布置图（RB1—RB13）Fig.3 Receiver positions in site B（RB1—RB13）

区域C：轻轨3号线长福路-回兴段，包含区域内楼I鑫城名都、楼II莺歌小区。本区域轻轨空间形态类型为临建筑型，轨道架设在双向四车道的城市道路上，对道路两侧住宅楼及底层商业用房的声环境造成影响。同时，轻轨轨道在此段内有一小半径的转弯，轻轨在转弯处非常贴近住宅楼。此处共设置9个测点RC1—RC9，其中RC1—RC4沿街布置，距离轨道中心6.00 m；RC5深入住宅区内部，距离轨道中心约48.00 m；RC6—RC9位于直行处和转弯处面向轻轨轨道的住宅阳台上。图4显示本选点区域内的9个测点平面位置。

图4　区域C测点布置图（RC1—RC9）Fig.4 Receiver positions in site C（RC1—RC9）

2.2声环境实测

本研究以GB/T 3222《声学环境噪声的描述、测量与评价》的第二部分为测量参考标准，进行声环境数据采集。所用仪器为AWA6228 I声级计，仪器被放置在距离地面1.2 m的位置，使用激光测距仪记录仪器与轻轨轨道间的距离。为研究轻轨通过测点时的噪声变化，选择对各测点进行持续10 min的短时测量以确保测量时间段至少包含列车通行的三个整周期。24 h噪声测试用以研究一天内轻轨运行时段与非运行时段的声环境差异。声学指标包括等效A声级（LAeq）、最大声级（Lmax）、最小声级（Lmin）和1/3倍频程频谱，所有测量任务均选择在工作日的非交通高峰时段进行。

3　研究结果

3.1轻轨沿线空间类型分类

重庆轻轨2、3号线沿线空间类型如表1所示。此分类的主要依据是轻轨两侧的自然或人工边界，共分为8大类——地下型、跨江型、滨江临山型、滨江临建筑型、靠山临建筑型、穿越建筑型、临建筑型、复合型。表1还总结了各类型的空间特性与噪声特性，作为声环境实测与研究分析的依据。

3.2短时段测试结果

区域A：测量结果表明，5个测点的LAeq均符合《声环境质量标准》的规定，RA1、RA3、RA5的10分钟每秒等效声压级变化曲线如图5所示。外挂楼梯4层的测点RA4的LAeq最高，为67.5 dB（A），位于轨道正上方平台的测点RA5的LAeq最低，为64.3 dB（A）。但当轻轨通过时，5个测点的声压级均有明显峰值出现，且L10为65.8—70.8 dB（A），Lmax为77.6—83.7 dB（A）。另外，轻轨经过的频率较高（每10分钟3—6次）。因此，轻轨噪声对区域A声环境的影响较大。

图5　区域A部分测点短时段测量LAeq变化图Fig.5 Equivalent sound levels（dB（A））measured over short period in site A

区域B：数据显示，13个测点的LAeq均符合《声环境质量标准》的规定，其中，RB1、RB5、RB9、RB12、RB135个测点的10分钟内等效A声级变化曲线如图6所示。位于楼II 8层的RB5的LAeq最高，为66.0 dB（A），位于楼III 9层的RB12的LAeq最低，为58.0 dB（A），整体声环境略优于区域A。当轻轨通过时，13个测点的声压级均有明显峰值出现，且L10为65.6 dB（A）—69.7 dB（A），Lmax为 72.6 dB（A）—79.3 dB（A）。因此，轻轨噪声对区域B声环境也有较大影响。此外，可以看出，轻轨噪声在出站时基本大于进站。进一步分析楼II轻轨噪声随楼层的变化情况（图7），得出结论：轻轨噪声8层以上随楼层的增加而减小，8层以下随楼层的减小而减小。

图6　区域B部分测点短时段测量LAeq变化图Fig.6 Equivalent sound levels（dB（A））measured over short period in site B

图7　区域B楼II各测点LAeq随楼层变化图Fig.7 Equivalent sound levels（dB（A））measured in receiver positions in building II，site B with change of stage

RB12测点位于楼III 9层，实测数据表明该点LAeq为58.0 dB（A），整体声环境较好，而每当轻轨通过时的Lmax也仅达到66 dB（A）左右。而位于楼I和楼II 9层的测点RB13、RB6的LAeq分别为61.7 dB（A）、65.1 dB（A），Lmax分别为74.6 dB（A）、78.1 dB（A）。以上数据比较说明，轻轨穿过的建筑（楼III）所受的噪声影响远远小于紧临轻轨的另外两栋建筑（楼I和楼II）。造成这一结果的原因是，楼III在轻轨站厅与小区入户平层之间设置有1.2 m架空层用以阻隔噪声；另一方面，车站桥采用的T形桥墩与高架桥区间相同，并与楼III完全脱开，避免振动干扰［10］。而轻轨轨道经过楼I和楼II处没有做任何降噪措施。

区域C：图8显示测点RC6、RC7、RC8、RC910分钟内的每秒等效声压级。仅RC5、RC7测点符合《声环境质量标准》的要求，且轻轨经过时无明显峰值。可见该地区除轻轨噪声外，其它噪声影响也十分严重，整个选点区域的声环境质量较差。

图8　区域C部分测点短时段测量LAeq变化图Fig.8 Equivalent sound levels（dB（A））measured over short period in site C

部分测点的噪声频谱如表2所示。区域A的5个测点中，80%的测点噪声主峰频率为31.5 Hz，20%的测点噪声主峰频率集中于125.0—250.0 Hz；区域B的13个测点中，76.9%的测点噪声主峰频率为16.0—31.5 Hz，23.1%的测点噪声主峰频率为125.0 Hz；而区域C的9个测点噪声主峰频率均集中于16.0—32.0 Hz。可以看出，测点噪声均以低、中频噪声为主。

表2　部分测点短时段测量1/3倍频程声压级（dB）Table 2 1/3 octave sound pressure level（dB）measured over short period

3.324小时测试结果

图9显示了测点RA6和RB13测试当日1天中每小时LAeq的变化曲线。RA6选择在选点A楼II 1层的一处房间，其恰好位于轻轨轨道正下方。受轻轨噪声的严重影响，房间声环境质量较差，且受轻轨通过时带来的强气流和强振动的影响，其窗户只得处于常年关闭的状态。因此，整个24小时测试过程中窗户均处于关闭状态。需要说明的是，被测房间为一婴幼儿用品店，9：00—17：00为其营业时间，这一时段内的噪声数据在一定程度上受到室内使用者的干扰。数据显示，一天中轻轨运行时段（6：30—23：00）噪声级平均为58.8 dB（A），明显高于轻轨停运时段的44.2 dB（A），均不满足《民用建筑隔声设计规范》规定。夜间1：00、3：00和5：00三个时间出现明显峰值，LAeq达到45.3 dB（A）。据当地住户和商户反映，结合相关资料，这种现象是由轻轨的夜间检修所引起的。为保证日间轻轨的正常通车且受电路限制，检修工作在夜间轨道断电时段进行，持续4 h左右。

图9　24小时LAeq变化图Fig.9 Equivalent sound levels（dB（A））measured over a 24 hours period in RA6and RB13

RB13选择在区域B楼II 9层一户居民的客厅，距轻轨轨道3.28 m，由于居民平时大多时间习惯开窗，因此整个测试过程中窗户均处于开启状态。需要说明的是，被测房间中有人居住，噪声数据一定程度上受到室内使用者的干扰。数据显示，一天中轻轨运行时段6：30—23：00噪声级平均为62.8 dB（A），亦不满足《民用建筑隔声设计规范》的规定。其中，日间Lmax达86.3 dB（A），夜间Lmax为49.8 dB（A）。日间、夜间的L90分别为56.3 dB（A）、47.2 dB（A），L10分别为64.9 dB（A）、57.4 dB（A）。而夜间分别在1：00、3：00、5：00三个时间出现明显峰值，与RA6情况一致。进一步证明此为夜间检修所致，给民众的夜间休息造成影响。24小时的噪声频谱特性仍表现为以中、低频噪声为主（表2）。

4　讨论

三个测试区域表现出不同声环境特征：区域A整体声环境较好，各测点10分钟LAeq平均为66.3 dB（A）。测试区域A远离道路，噪声主要来源为轻轨噪声，轻轨通过时，噪声可达75.0 dB（A）以上。区域B、C均临近道路，整体声环境受到其他交通噪声和轻轨噪声的共同影响，10分钟内平均LAeq分别为64.5 dB（A）、71.2 dB（A）。区域B轻轨紧临居民楼，噪声影响显著，轻轨通过出现超过70.0 dB（A）的噪声，且轻轨轨道临近的建筑所受影响要大于轻轨轨道穿过的建筑。区域C所处环境较繁华，道路车流量大，超过半数测点LAeq超过70.0 dB（A），整体声环境质量最差，轻轨噪声影响弱于社会生活噪声及其他交通噪声，但轻轨在转弯时产生的噪声仍不可忽视。

4.1建筑围合程度对轻轨噪声的影响

区域A四周由三幢高层建筑与一幢在建建筑所围合，空间较为封闭；区域B的空间类型为临山临建筑型，轨道架设在双向双车道的道路之上，建筑和山体共同形成界面；而区域C的空间类型属于临建筑型，轨道架设在双向四车道的城市次干道上，道路两侧的建筑形成围合界面。由此可见，区域A的建筑围合程度明显高于区域B、C，其周边高层建筑在一定程度上阻挡了外界城市道路的其他交通噪声影响，且建筑物、围墙等阻碍物反射噪声，影响轻轨噪声的扩散，使得轻轨噪声对声环境的影响更加直接和突出。

另一方面，实地问卷调查中发现，区域A的轻轨噪声对当地住户、商贩的影响并不大。这是由于恰当的建筑功能布局所致，区域A内住宅建筑多设置在轻轨轨道之上，与轻轨轨道相邻的建筑则以仓库和商业、办公为主，因此噪声对于人的生活、工作影响较小；而区域B、C内的建筑以住宅为主，且与绝大部分路段的轻轨轨道平行布置，大多数住户至少有一面窗户朝向轻轨轨道，使得轻轨噪声的影响更加直接。因此可以考虑从建筑布局与功能选择等方面有效减弱轻轨噪声影响。

4.2隧道对轻轨噪声的影响

图5、图6和图8显示，轻轨经过区域A各测点时所产生的噪声平均每次持续影响时间约为25 s，而区域B、C内的持续影响时间约为15 s。影响区域A内轻轨噪声持续时间增加的原因为：该区域内，轻轨轨道一端穿入隧道。列车进入隧道撞击空气产生高压波，形成隧道空气的活塞效应，当压力波抵达隧道口，因空间突然扩大，产生微压波噪声［11］，同时隧道空间会使轻轨通过时的噪声延长，从而增强轻轨噪声的影响效果。而重庆作为典型的山地城市，其轻轨交通运行线路包中包含多处隧道。可以通过改变隧道出入口的断面，如在隧道出入口采用隧道口渐变断面、设置开孔的假隧道、加大隧道断面尺寸等方法，有效减小由于活塞效应产生的噪声。

4.3轻轨运行状态对轻轨噪声的影响

区域B因靠近轻轨站点，列车进出站带有明显的制动与启动噪声，且出站噪声明显大于进站。轻轨产生的噪声由轮轨噪声、列车运行车体噪声、牵引动力系统噪声、制动噪声等部分组成［12］，且在不同的行驶状态下，各声源所占的比例也不同。一般在启动加速阶段，牵引动力系统噪声为主要声源，不受速度的影响［13］。在减速阶段产生制动噪声［14］，而由于重庆轻轨2号线的制动系统主要由电制动和空气制动组成，所产生的制动噪声较小。因此，使得轻轨进出站LAeq差异明显的主要原因是轻轨加速阶段牵引动力系统产生的噪声较大，而区域A、C远离站点，列车运行速度较为平稳，其噪声与运行方向无必然联系。此外由测试数据得出，RC8、RC9列车经过时的LAeq比RC6、RC7大2.0—3.0 dB（A），且大于区域A、B的其他测点。这是由于测点RC8、RC9处于轻轨转弯处，且弯道正线最小平曲线半径大约为300 m。相关研究表明，在半径低于400 m的弯道上，列车需要频繁制动、加速和减速，增加了车轮与钢轨的磨损，其噪声也会增加［15］。

4.4与非山地轨道交通声环境的比较

关于轨道交通噪声在垂直方向上的影响规律，山地环境与非山地环境有明显的不同。非山地环境的高架轨道交通，在没有行道树的影响下，通常与轨道同一标高楼层的LAeq最高［16］。而根据本次区域B的实测数据，在山地环境中，LAeq最高的楼层并不与轻轨轨道同一标高，原因是受到测点周围复杂地形的影响。首先，测点周围靠近山体，山体不同的表面状况与坡度以及与测点的距离都会对声音的传播、反射、散射、吸收造成不同的影响；其次，轻轨轨道与道路的相对位置在区域B内也常有变化，因而道路交通噪声对整体声环境的影响也与非山地地区不同；此外，测点所在的建筑在道路标高以下仍有7层住户，且与道路之间有一定距离，这部分房间的声环境还会受到道路挡土墙的影响。

5　结论

（1）山地城市轨道交通线路易出现小半径弯道，列车转弯时比直行时产生的噪声更大。因此，山地城市的轻轨噪声会高于平原或浅丘地区。

（2）根据调查结果，轻轨噪声主要集中在低中频，而低中频噪声具有声能量衰减慢、传播距离远的特点，这将作为噪声防治措施实施的依据。

（3）山地城市轻轨交通的噪声防治措施，较多应用于被轻轨穿过的建筑中，而与轨道相临的建筑在轻轨经过时受到的噪声影响更大。因此，降低轻轨噪声对其相临建筑的影响值得进一步探究。

（4）重庆轻轨2、3号线采用了单轨跨座式技术后，在一定程度上减小了噪声，但其沿线周边的噪声敏感点仍然会受到较大程度的干扰。这些干扰还与诸多因素有关，比如建筑围合程度、隧道、列车运行状态、绿化程度，因此，山地城市的交通噪声防治应综合考虑多因素影响。

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Acoustic environment of typical areas along the light rail in mountainous cities

LI Mingyue1，2XIE Hui1，2LIU Cen1，2ZOU Jingwen1，2LI Heng1，2
（1 Faculty of Architecture and Urban Planning，Chongqing University，Chongqing 400045，China）
（2 Key Laboratory of New Technology for Construction of Cities in Mountain Area，Ministry of Education，Chongqing University，Chongqing 400045，China）

As a typical mountainous city，Chongqing's undulating terrain creates unique spatial relationships between light rail and its surrounding areas，resulting in more complicated effects of light rail.In this paper，three typical areas close to light rail with different features were selected，on the basis of the analysis of the relevant spatial patterns in Chongqing.According to data measurement，the noise could increase about 10—25 dB（A）when light rail passed by.And there are many curves in mountainous city.When light rail was under 400 m radius，its noise can increase about 2—3 dB（A）.When light rail entered the tunnel，it made the average noise duration about 10—12 s longer.

Light rail，Traffic noise，Spatial pattern，Acoustic environment，Mountainous city

TU112

A

1000-310X（2015）06-0477-10

10.11684/j.issn.1000-310X.2015.06.002

2015-04-26收稿;2015-06-24定稿

∗重庆市博士后科研项目特别资助（Xm201314），国家大学生创新实验项目（201410611062）

李铭玥（1992-），女，山东淄博人，本科生，研究方向：城市声环境。

E-mail：xh@cqu.edu.cn