我國現(xiàn)代城市軌道交通建設(shè)還存在著眾多的污染問題，如：噪音污染，輻射污染以及環(huán)境污染等等。軌道交通屬于服務(wù)人類的大工程，在建設(shè)和諧社會的今天，我們不僅要考慮到現(xiàn)在，而且要考慮到未來的影響。本文是一篇優(yōu)秀科技論文，講到了環(huán)保軌道交通的建設(shè)問題。

　　提要:本文通過對國內(nèi)軌道交通發(fā)展前景、環(huán)境現(xiàn)狀、主要污染類型、特點(diǎn)、產(chǎn)生機(jī)理和影響因素等方面的分析，提出從規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營三個(gè)方面進(jìn)行綜合環(huán)境污染治理的措施，以實(shí)現(xiàn)環(huán)保的城市軌道交通。

　　關(guān)鍵詞:國內(nèi)軌道交通,規(guī)劃設(shè)計(jì),施工,運(yùn)營環(huán)保措施

　　1國內(nèi)軌道交通發(fā)展的環(huán)境現(xiàn)狀

　　近年來，隨著快速軌道交通在國內(nèi)城市綜合交通體系中充當(dāng)客運(yùn)骨干地位的確立和定位，我國大型、特大型城市的軌道交通規(guī)劃、建設(shè)步人了一個(gè)空前的高峰期。目前，全國超過百萬人口的城市有34個(gè)，除已運(yùn)營的100多km軌道交通線路(北京、上海、廣州、天津)外，還有21座城市33條線路、長約650 km的軌道交通線路正在籌建或建設(shè)中，預(yù)計(jì)本世紀(jì)初30年內(nèi)，全國運(yùn)營的軌道交通線路將突破1 000 km 。短時(shí)間內(nèi)，建設(shè)、運(yùn)營如此規(guī)模龐大、復(fù)雜、綜合的軌道交通線路，不僅僅在規(guī)劃理論、設(shè)計(jì)或建設(shè)技術(shù)、新材料、配套設(shè)備等方面存在諸多的困難和難題，更重要的是在獲得“快速、便捷、大容量”運(yùn)營線路的同時(shí)，軌道交通所帶來的諸如振動、噪聲、電磁輻射、景觀等環(huán)境污染問題接踵而至，并對沿線居民、文教、高、精、尖科研院所正常的生活、學(xué)習(xí)、工作造成很大的影響。在這些污染中，以振動和噪聲的危害居首。振動污染已被世界環(huán)境組織列為第七大公害�？v觀國內(nèi)外的軌道交通運(yùn)營史，美國紐約地鐵車站的噪聲曾高達(dá)100-115 dB，接近人耳的痛閡;捷克發(fā)生了地鐵線路附近古教堂因振動產(chǎn)生裂縫、乃至倒塌的惡性事件;我國北京地鐵西單車站附近的居民，因無法忍受地鐵造成的振動和噪聲而進(jìn)行投訴。凡此種種環(huán)境污染事件，不得不引起社會廣泛的思考和關(guān)注，尤其在“以人為本”的今天，軌道交通的環(huán)保問題，已成為健康、可持續(xù)發(fā)展的首要問題。下面從規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營等一整套體系出發(fā)，分析重點(diǎn)環(huán)境污染(振動、噪聲和電磁輻射)問題，從而提出實(shí)現(xiàn)環(huán)保軌道交通的方法和措施。

　　2城市軌道交通規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的環(huán)保措施

　　城軌交通的環(huán)境污染，主要以建成通車后的振動和噪聲污染為主，其次為電磁輻射污染和景觀污染等。防治措施通常采用主動和被動兩種形式。主動防治即先行分析污染源、污染產(chǎn)生的機(jī)理、影響因素，而后對癥下藥，從污染產(chǎn)生的源頭上采用先進(jìn)的技術(shù)設(shè)計(jì)手段，阻斷或削弱污染。

　　2.1城市軌道交通的振動和嗓聲

　　2.1.1城市軌道交通振動、噪聲的特點(diǎn)、產(chǎn)生機(jī)理和影響因素

　　城市軌道交通的振動和噪聲隨著列車運(yùn)行間隔(一般2}6 min)、運(yùn)行時(shí)間(一般早5:00;晚11:00)呈現(xiàn)出間歇性和非全天候的特點(diǎn)，其主要產(chǎn)生于輪軌系統(tǒng)和動力系統(tǒng)。列車運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動屬于隨機(jī)振動問題，其引起的振波通過結(jié)構(gòu)傳到周圍地層，進(jìn)而通過土壤向四周傳播，誘發(fā)附近結(jié)構(gòu)及建筑物的二次振動。導(dǎo)致振動的主要因素有:軌道不平順引起的隨機(jī)性激振源、車輪偏心引起的周期性激振源、車輪通過軌縫、道岔時(shí)的瞬間激振源和輪軌碰撞等。噪聲分為空氣聲和固體聲，一般通過聲源、傳播途徑和接受點(diǎn)三個(gè)方面來分析，除軌輪噪聲為線聲源外，其余均為點(diǎn)聲源。噪聲級的強(qiáng)度主要由軌道設(shè)置位置確定:地下車內(nèi)噪聲大于地面噪聲;高架噪聲大于地面噪聲。影響噪聲的因素主要有:列車速度、輪軌結(jié)構(gòu)、鋼軌波磨、鋼軌類型、最小曲線半徑、車輛設(shè)備、活塞風(fēng)、通風(fēng)系統(tǒng)、隧道結(jié)構(gòu)及埋深、高架結(jié)構(gòu)振動輻射、集電弓摩擦和列車運(yùn)行產(chǎn)生的氣流噪聲等。

　　運(yùn)營城軌的振動和噪聲不是相互獨(dú)立的，二者之間在某種程度上存在著必然的聯(lián)系，大部分的運(yùn)營噪聲往往是輪軌相互撞擊而產(chǎn)生的，其減振降噪的技術(shù)措施，應(yīng)以控制振動為主，振動減小意味著占噪聲主導(dǎo)地位的固體聲也隨之減小。

　　2.1.2基于環(huán)保的減振降噪規(guī)劃設(shè)計(jì)措施

　　在軌道交通路網(wǎng)規(guī)劃和可行性研究前期，采取的環(huán)保措施是:以現(xiàn)場環(huán)境調(diào)查或環(huán)評報(bào)告為依據(jù)，對環(huán)境敏感點(diǎn)盡量繞避，對可能的小半徑段落盡量采取增大曲線半徑的做法，但此兩點(diǎn)往往受地形、地物、地質(zhì)、線路敷設(shè)方式、城市規(guī)劃等條件的制約不易實(shí)現(xiàn)。

　　2.1.2.1控制振動的設(shè)計(jì)措施

　　設(shè)計(jì)階段減振的環(huán)保措施主要體現(xiàn)為主動控制，即選用減振性能優(yōu)良的機(jī)車車輛、橋隧結(jié)構(gòu)和軌道結(jié)構(gòu)形式，利用阻尼等技術(shù)從降低振源的激振強(qiáng)度、切斷或削弱振動的傳播途徑等方面進(jìn)行合理、有效、經(jīng)濟(jì)的選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以達(dá)到控制振動的目的。

　　2.1.2.1.1車輛選型方面的減振措施

　　我國的機(jī)車車輛制造技術(shù)與世界先進(jìn)水平相比，尚存在一定的差距，所以在開發(fā)、研制的同時(shí)，應(yīng)積極引進(jìn)發(fā)達(dá)國家減振性能優(yōu)良的機(jī)車車輛，降低其機(jī)電系統(tǒng)及懸掛系統(tǒng)產(chǎn)生的振動和噪聲，此舉不失為一種良好的策略。如廣州地鐵2號線機(jī)車車輛的核心技術(shù)來源于技術(shù)先進(jìn)的德國公司，測試運(yùn)行表明，機(jī)車車輛的振動和噪聲均滿足環(huán)保要求。

　　2.1.2.1.2橋隧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的振動控制措施

　　高架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用減振、隔振措施，如橋梁采用鋼筋混凝土梁、支座采用橡膠支座，并避免系統(tǒng)產(chǎn)生共振現(xiàn)象;地下隧道結(jié)構(gòu)盡量采用質(zhì)量、剛度大，整體性能好的矩形隧道結(jié)構(gòu)，或者增設(shè)隔振層等措施，一般均能收到較好的減振效果。

　　2.1.2.1.3軌道結(jié)構(gòu)的減振設(shè)計(jì)措施

　　(1)選用重型鋼軌

　　有研究表明，增加鋼軌質(zhì)量可以減少高頻振動，提高軌枕抗沖擊能力。我國現(xiàn)行軌道交通線路推薦采用的鋼軌形式，除車場線外，正線及輔助線一般均采用60 kg/m鋼軌，經(jīng)與50 k歲m鋼軌對比分析結(jié)果顯示，可以降低10%的振動沖擊。

　　(2)采用無縫線路

　　軌道設(shè)計(jì)為無縫線路軌道，可以減少鋼軌接頭，從而有效地避免了由于接頭沖擊產(chǎn)生的振動。

　　(3)軌道扣件減振設(shè)計(jì)

　　(a)軌道減振器扣件

　　軌道減振器扣件(俗稱科隆蛋)為全彈性分開式、三級減振扣件，采用硫化工藝將減振橡膠圈、承軌板和底座粘結(jié)成一個(gè)整體，并利用橡膠的剪切就形，獲得較低的豎向剛度，從而達(dá)到減振的目的。該扣件適用于減振要求較高的地段。如上海地鐵1,2號線和廣州地鐵1號線在減振要求較高地段均鋪設(shè)了這種扣件，經(jīng)現(xiàn)場測試，可以取得5-7 dB的隔振效果，其加速傳遞函數(shù)值較DTIII型扣件可減少10-20 dB。

　　(b)柔性扣件

　　該扣件是將橡膠粘貼在鋼板和軌底之間，并于上板和底板間放置減振器，限制軌道橫向位移，實(shí)踐運(yùn)用表明，這種扣件可以提供較強(qiáng)的隔振能力。

　　(c)洛德扣件(Lord)

　　該扣件采用膠結(jié)墊板，隔振效果與軌道減振器扣件相當(dāng)。

　　(4)道床減振設(shè)計(jì)

　　(a)套靴式彈性支撐塊道床結(jié)構(gòu)(LVT)

　　套靴式彈性支撐塊軌道結(jié)構(gòu)由支撐塊、橡膠包套、微孔橡膠墊板、鐵墊板、板上下橡膠墊和單趾彈簧扣件組成。最大優(yōu)點(diǎn)是鋼軌支撐剛度較低，橡膠包套可以提供足夠的縱、橫向彈性，減振效果明顯，適用于較減振地段鋪設(shè)。這種軌道結(jié)構(gòu)1966年首次應(yīng)用于瑞士Boxberg隧道，其后，美國、英國、德國、法國、意大利和日本都進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用;我國國鐵西康線秦嶺隧道、廣州地鐵2號線、北京地鐵實(shí)驗(yàn)段和香港西鐵均有應(yīng)用實(shí)例，減振效果較碎石道床低6-8 dB 。

　　(b)浮置板式整體道床

　　對于軌道交通特殊減振地段(如學(xué)校、醫(yī)院、高檔賓館等)，若線路無法繞避而隔振要求在10 dB以上的敏感點(diǎn)，常需采用浮置板式整體道床，該道床依所用彈性材料的不同，分為橡膠浮置板整體道床和鋼彈簧浮置板整體道床。減振原理是:在軌道上部建筑和基礎(chǔ)之間插人一個(gè)固有頻率很低的線性諧振器，阻尼振動滲人基礎(chǔ)并向周邊擴(kuò)散。橡膠浮置板軌道在國內(nèi)外有著廣泛的應(yīng)用，如蘇黎世電車軌道，慕尼黑、法蘭克福的地鐵、華盛頓地鐵等;我國香港機(jī)場快線、香港西鐵線、大陸的廣州1號線和2號線(改進(jìn)型)等均有實(shí)踐應(yīng)用，減振效果明顯，一般可達(dá)15-20 dB。但橡膠浮置板存在橡膠易老化，不易檢修更換的缺點(diǎn)。鋼彈簧浮置板目前以德國隔而固公司生產(chǎn)的隔而固螺旋鋼彈簧浮置板技術(shù)最優(yōu)、性能良好，國內(nèi)在青海有其生產(chǎn)廠家，這種浮置板系統(tǒng)的固有頻率低(5-7 Hz)，減振效果可達(dá)20-25 dB，疲勞壽命長，易更換維修，缺點(diǎn)是造價(jià)昂貴。該道床在德國、英國、巴西等國已有成功的應(yīng)用;我國北京城鐵線路在穿越和平里居民樓時(shí)，由于采用較高減振軌道結(jié)構(gòu)(DI軌道減振器扣件和套靴式彈性支撐塊軌道結(jié)構(gòu))不能使振動達(dá)到GB 10070規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，所以采用了該種鋼彈簧浮置板軌道結(jié)構(gòu)，經(jīng)模擬測試可以達(dá)到環(huán)保要求。

　　2.1.2.2控制噪聲的設(shè)計(jì)措施

　　軌道交通的噪聲主要來自以下幾個(gè)方面:軌道結(jié)構(gòu)、高架結(jié)構(gòu)的振動輻射作用、車輛設(shè)備和機(jī)電系統(tǒng)等，其中，前兩項(xiàng)在振動設(shè)計(jì)中已作了充分考慮。對車輛設(shè)備的噪聲控制可進(jìn)行車輛特殊設(shè)計(jì)，如增加裙板(如香港西鐵)或車底設(shè)置吸附結(jié)構(gòu)使之達(dá)標(biāo);機(jī)電系統(tǒng)噪聲可采用減少集電弓數(shù)量、安裝集電弓外罩和提高接觸網(wǎng)拉力等措施。

　　另外，對地面和高架線路，可以通過設(shè)置合理的聲屏障(含樹障)，有效的降低噪聲。

　　2.2電磁輻射污染研究

　　在軌道交通系統(tǒng)中，所有的電動設(shè)備附近都會產(chǎn)生電磁場，而電磁場不但對交通沿線的通訊和信號產(chǎn)生電磁干擾，更重要的是對人類健康存在著潛在的不利影響。其主要輻射源有:牽引供電系統(tǒng)、供電電源系統(tǒng)以及列車運(yùn)行中火花放電造成的寬頻帶射頻電磁干擾。目前國內(nèi)對此項(xiàng)污染的理論研究和實(shí)踐比較欠缺，在工程建設(shè)中的具體做法是盡可能的拉大彼此之間的距離。但作為環(huán)保軌道交通的一個(gè)方面，還須從理論和設(shè)計(jì)的角度引起人們的重視。

　　2.3.觀污染的環(huán)保設(shè)計(jì)措施

　　景觀污染主要指橫亙于市區(qū)的高架軌道交通結(jié)構(gòu)，由于造型欠佳或是與周邊環(huán)境、建筑缺乏協(xié)調(diào)或是人的審美觀差異而導(dǎo)致人們在視覺和心理上不舒適和壓抑的感受。其本身對人和周圍的建筑、設(shè)備不構(gòu)成任何傷害。這類污染可通過設(shè)計(jì)精巧、通透、優(yōu)美的梁型和墩柱以及做好與周邊環(huán)境的規(guī)劃協(xié)調(diào)來實(shí)現(xiàn)。

　　3城市軌道交通施工期間的環(huán)保措施

　　軌道交通施工期間的環(huán)境污染主要來自于施工場地大型施工、運(yùn)輸?shù)葯C(jī)具的噪聲和振動，如打樁機(jī)、破碎機(jī)、空壓機(jī)、混凝土攪拌機(jī)、起重機(jī)、挖掘機(jī)、推土機(jī)、振動棒和重型運(yùn)輸汽車等，大部分機(jī)具在30 m外的平均A聲級超過《GB12523-89建筑工場界噪聲限值》，相當(dāng)一部分設(shè)備70 dB(A)的影響范圍可達(dá)100-170 m,打樁機(jī)70 dB(A)的影響半徑可達(dá)1.5 km2;其次，打樁機(jī)的振動為施工期間主要的振動源，距振源80-100 m以外才能滿足GB10070-88規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。另外，施工期間還有水、大氣、固體廢棄物等環(huán)境污染，這些環(huán)境污染都將對施工場地附近居民日常的工作、生活和學(xué)習(xí)造成嚴(yán)重的影響，必須進(jìn)行嚴(yán)格的管理控制，其主要措施如下:

　　(1)優(yōu)化施工場地設(shè)計(jì)方案，盡量減小影響范圍。

　　(2)加強(qiáng)施工管理，嚴(yán)格控制部分環(huán)境影響大的機(jī)具的作業(yè)影響。

　　(3)力求選用振動、噪聲小的機(jī)具或作業(yè)方式。

　　(4)文明施工，降低人為噪聲。

　　(5)對水、大氣、固體廢棄物等污染采取相應(yīng)的治理措施，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　4城市軌道交通運(yùn)營期間的環(huán)保措施

　　運(yùn)營期間軌道交通的環(huán)保，主要是指線路開通后的被動環(huán)境污染防治問題，主要有以下幾種措施:

　　(1)軌道交通列車運(yùn)行時(shí)，由于鋼軌腹板較薄，橫向剛度小，軌腰容易產(chǎn)生振動，引起噪聲，防治措施是在軌腰兩側(cè)粘貼減振橡膠和鋼板，達(dá)到衰減阻尼振動和噪聲的作用。日本高速鐵路采用這種方式后，噪聲降低了3-5 dB。

　　(2)在鋼軌踏面部分涂增粘物質(zhì)，可以減小車輪在軌頂面的滑動，從而有效的減小滑動摩擦產(chǎn)生的噪聲;在小曲線鋼軌內(nèi)側(cè)涂油，可以減小振動和嘯叫噪聲。

　　(3)車輪定期璉修、打磨，使之圓順，對減小撞擊和滾動產(chǎn)生的振動和噪聲效果明顯。

　　(4)消除鋼軌局部不平順，可有效的減小振動和撞擊噪聲。

　　5結(jié)束語

　　城市軌道交通在成為新型交通工具的同時(shí)，也成了現(xiàn)代化都市的一種象征和標(biāo)志，由此看來，它不能僅僅停留在實(shí)現(xiàn)最大交通功能的層面上，而是要以文明、發(fā)達(dá)的城市窗口形象展現(xiàn)在世人面前，這就要求軌道交通的方方面面有一個(gè)較高的起點(diǎn)。目前，國內(nèi)的軌道交通規(guī)劃、建設(shè)已進(jìn)入一個(gè)“快速拉升”階段，環(huán)保不力的經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)國內(nèi)外比比皆是，本文正是基于這種“建設(shè)面廣，建設(shè)速度快，環(huán)保措施考慮少”的現(xiàn)狀，從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營等四個(gè)方面提出較為系統(tǒng)的環(huán)境污染治理措施，以期對建設(shè)環(huán)保的城市軌道交通起到一定的借鑒作用。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]彭華，梁青槐，高亮，白雁.城市軌道交通[M]北京:北京交通大學(xué).2003.

　　[2]鄭長聚環(huán)境噪聲控制工程[M].北京:高等教育出版社，1988.

　　[3]焦金紅等.軌道結(jié)構(gòu)的減振降噪措施[j].上海:同濟(jì)大學(xué)，2002(1).