北京市轨道交通（地下段）振动影响调查
摘要：地下线路地铁列车运行振动对地铁沿线产生一定影响。北京市轨道交通主要采取轨枕减振及道床减振等措施，降低地铁列车运行对沿线环境的影响。通过对某地铁线路两侧环境振动的监测，分析地铁振动对环境影响程度。
关键词：轨道交通；振动；减振措施；环境影响
中国分类号：X829 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）05-0012-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.005
Abstract： The vibration of underground railway trains has some influence along the subway line. Beijing rail transit mainly adopts the measures such as sleeper vibration control and ballast bed vibration control， which reduce the Impact of subway train operation on the environment along the subway line. The influence degree of subway vibration on the environment is analyzed by vibration monitoring on both sides of a subway line.
Key words： Rail transit； Vibration； Vibration control measures； Environmental impact
北京是全国最早建设轨道交通的城市，始建于1965年7月，1969年10月建成通车的地铁一号线是中国第一条轨道交通线路。截至2017年12月，北京地铁运营线路共有22条地铁线路，覆盖北京市11个市辖区，运营里程608km，共设车站370座。2017年客运量37.8亿人次，居全国首位。截至2017年12月，北京地铁在建线路17条，共320.8km。
随着城市轨道交通的迅猛发展，地下线路地铁列车运行引起的沿线环境振动影响问题也日趋突出。本文根据北京市2012年后开通的某地铁线路两侧环境振动监测结果，分析北京市地铁振动对环境影响程度。
1 地铁振动来源及影响途径
城市轨道交通（地下段）振动主要是由运行列车轮轨间的相互作用产生，并通过结构（隧道）传递到周圍的地层，进而通过土壤向四周传播，传至地面及建筑物，引起环境振动及二次结构噪声。
对于地下轨道，其影响因素主要有列车运行速度、车辆重量、隧道基础和初砌结构类型、轨道类型、采用的减振措施等。此外，列车与轨道的动力相互作用也会加大振动作用。地铁振动的影响范围在很大程度上取决于列车通过的速度及隧道埋深。列车运行速度越高，振动影响越大；隧道埋深越大，影响范围越小。
2 评价标准
执行《城市区域环境振动标准》（GB10070-88）（国家环境保护局1988年12月10日发布，1989年7月1日实施），及《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）（2009年3月15日发布，20097月1日实施）年详见表1。
3 现有减振措施
北京市新近开通的轨道交通地下线，采取轨枕减振措施及道床减振措施，主要包括弹性长轨枕、梯形轨枕、橡胶浮置板道床、钢弹簧浮置板道床等。根据部分线路实际建设情况统计数据，采取减振措施的路段在55%以上，其中以梯形轨枕及浮置板道床为主要减振措施。采取梯形轨枕的线路长度占线路总长度的35%～45%，占减振措施长度的60%～80%；铺设浮置板道床的线路长度占线路总长度的10%～20%，占减振措施长度的20%～36%。
3.1 弹性长轨枕
弹性长轨枕在传统弹性短轨枕的基础上进行设计，在轨枕底部设置刚度较低的三元乙丙橡胶微孔发泡弹性垫层，并通过弹性套靴将弹性垫层及长轨枕与道床隔离，使弹性长轨枕在列车通过时在垂直方向能被自由压缩一定的行程，从而实现减振；在水平纵向及横向基本无弹性，以确保其水平方向的稳定性。
3.2 梯形轨枕
轨枕是由PC 制的纵梁和钢管制的横向联接杆构成的，形似扶梯，故称之为梯形轨枕。其减轻了轨道的荷载，将轨枕的连续弹性支撑改为弹性支墩，提高了减振降噪的性能。其主要利用轨下的纵向连续梯形构架参与振动，吸收轮轨振动能量，从而实现减振。
3.3 钢弹簧浮置板道床
特殊减振地段通过对轨道结构设置隔振系统来实现。目前国内及北京地铁应用最成熟的轨道特殊隔振系统为钢弹簧浮置板。这种道床结构是将轨道固定在钢筋混凝土质量平台上，平台再放在由柔性弹簧组成的隔振器上。这个质量平台可以提供足够的惯性质量来抵消车辆产生的动荷载，只有静载和少量残余动荷载通过弹簧传到基础结构上。
钢弹簧浮置板道床分为固态阻尼与液态阻尼，区别在于重量级浮置板的隔振器采用的是液体阻尼，而固态阻尼钢弹簧浮置板道床的隔振器采用的是固体阻尼。
3.4 橡胶垫浮置板道床
橡胶弹簧浮置板整体道床轨道系统通过橡胶弹簧浮置板隔振系统支撑在混凝土道床基地，车辆荷载作用在整体到床上，之后通过整体道床承重所受荷载传递于橡胶弹簧浮置板隔振桶，形成了一个质量-弹簧减振系统，通过减振系统达到减振降噪的目的。
4 振动影响监测
本次调查以目前北京地铁采取的主要减振措施—梯形轨枕路段振动影响情况为主要调查对象。在北京某地铁线外轨中心线两侧60m范围内采取梯形轨枕措施的路段设置监测点位40处。
监测列车通过时的铅垂向Z振级VLZ10及VLZmax，每个测点取5对列车通过，以10次读值的算数平均值为评价量。各测点采用线路建设前背景振动值VLZ10进行对照。
5 影响分析
外轨中心线两侧60m范围内，各点位铅垂向Z振级监测值见图5及图6。
地铁运行对沿线环境振动的影响基本呈随与线路距离增大而衰减趋势。昼间各点位VLZmax在57.9～67.9dB之间，VLZ10在57.0～67.1dB之间。对比背景振动值，VLZ10增量在2.5～11.9dB。其中，线路外轨中心线20m范围内VLZ10增量在4.5～11.9dB，20～50m范围内VLZ10增量在2.5～8.1dB。
夜间各点位VLZmax在57.4～67.5dB之间， VLZ10在56.4～66.8dB之間。对比背景振动值，VLZ10增量在2.9～12.5dB。其中，线路外轨中心线20m范围内VLZ10增量在4.5～12.5dB，20～50m范围内VLZ10增量在2.9～8.5dB。
目前，北京地铁多数线路结合现有交通道路设计，通过采取铺设梯形轨枕减振措施，线路外轨中心线60m范围内振动VLZmax可满足《城市区域环境振动标准》（GB10070-88）交通干线道路两侧75dB，夜间72dB要求。
6 结束语
（1）地下线路地铁列车运行振动对沿线产生一定影响。北京市新近开通的轨道交通地下线减振措施以梯形轨枕及浮置板道床为主要减振措施。
（2）地铁运行对沿线环境振动的影响基本呈随与线路距离增大而衰减趋势。昼间线路外轨中心线20m范围内VLZ10增量在4.5～11.9dB，20～50m范围内VLZ10增量在2.5～8.1dB。夜间线路外轨中心线20m范围内VLZ10增量在4.5～12.5dB，20～50m范围内VLZ10增量在2.9～8.5dB。
（3）通过采取铺设梯形轨枕减振措施，线路外轨中心线60m范围内振动VLZmax可满足《城市区域环境振动标准》（GB10070-88）交通干线道路两侧75dB，夜间72dB要求。
参考文献
[1]辜小安，任京芳，刘扬等.我国地铁环境振动现状及控制措施[J].铁道劳动安全卫生与环保，2003，30（5）：206-208.
[2]朱瑾如，钱程，潘雨桐等.地铁振动对建筑物及人体舒适度影响的研究[J].结构工程师，2017，33（5）：125-134.
[3]张晓春，张辰辰，张磊等.地铁列车振动对临近建筑内人体舒适度的影响研究[J].中国矿业大学学报，2009，38（6）：835-839.
收稿日期：2018-04-23
作者简介：马君（1979-），女，本科，注册环评工程师，研究方向为环境影响评价。
关键词：轨道交通；振动；减振措施；环境影响
中国分类号：X829 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）05-0012-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.005
Abstract： The vibration of underground railway trains has some influence along the subway line. Beijing rail transit mainly adopts the measures such as sleeper vibration control and ballast bed vibration control， which reduce the Impact of subway train operation on the environment along the subway line. The influence degree of subway vibration on the environment is analyzed by vibration monitoring on both sides of a subway line.
Key words： Rail transit； Vibration； Vibration control measures； Environmental impact
北京是全国最早建设轨道交通的城市，始建于1965年7月，1969年10月建成通车的地铁一号线是中国第一条轨道交通线路。截至2017年12月，北京地铁运营线路共有22条地铁线路，覆盖北京市11个市辖区，运营里程608km，共设车站370座。2017年客运量37.8亿人次，居全国首位。截至2017年12月，北京地铁在建线路17条，共320.8km。
随着城市轨道交通的迅猛发展，地下线路地铁列车运行引起的沿线环境振动影响问题也日趋突出。本文根据北京市2012年后开通的某地铁线路两侧环境振动监测结果，分析北京市地铁振动对环境影响程度。
1 地铁振动来源及影响途径
城市轨道交通（地下段）振动主要是由运行列车轮轨间的相互作用产生，并通过结构（隧道）传递到周圍的地层，进而通过土壤向四周传播，传至地面及建筑物，引起环境振动及二次结构噪声。
对于地下轨道，其影响因素主要有列车运行速度、车辆重量、隧道基础和初砌结构类型、轨道类型、采用的减振措施等。此外，列车与轨道的动力相互作用也会加大振动作用。地铁振动的影响范围在很大程度上取决于列车通过的速度及隧道埋深。列车运行速度越高，振动影响越大；隧道埋深越大，影响范围越小。
2 评价标准
执行《城市区域环境振动标准》（GB10070-88）（国家环境保护局1988年12月10日发布，1989年7月1日实施），及《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）（2009年3月15日发布，20097月1日实施）年详见表1。
3 现有减振措施
北京市新近开通的轨道交通地下线，采取轨枕减振措施及道床减振措施，主要包括弹性长轨枕、梯形轨枕、橡胶浮置板道床、钢弹簧浮置板道床等。根据部分线路实际建设情况统计数据，采取减振措施的路段在55%以上，其中以梯形轨枕及浮置板道床为主要减振措施。采取梯形轨枕的线路长度占线路总长度的35%～45%，占减振措施长度的60%～80%；铺设浮置板道床的线路长度占线路总长度的10%～20%，占减振措施长度的20%～36%。
3.1 弹性长轨枕
弹性长轨枕在传统弹性短轨枕的基础上进行设计，在轨枕底部设置刚度较低的三元乙丙橡胶微孔发泡弹性垫层，并通过弹性套靴将弹性垫层及长轨枕与道床隔离，使弹性长轨枕在列车通过时在垂直方向能被自由压缩一定的行程，从而实现减振；在水平纵向及横向基本无弹性，以确保其水平方向的稳定性。
3.2 梯形轨枕
轨枕是由PC 制的纵梁和钢管制的横向联接杆构成的，形似扶梯，故称之为梯形轨枕。其减轻了轨道的荷载，将轨枕的连续弹性支撑改为弹性支墩，提高了减振降噪的性能。其主要利用轨下的纵向连续梯形构架参与振动，吸收轮轨振动能量，从而实现减振。
3.3 钢弹簧浮置板道床
特殊减振地段通过对轨道结构设置隔振系统来实现。目前国内及北京地铁应用最成熟的轨道特殊隔振系统为钢弹簧浮置板。这种道床结构是将轨道固定在钢筋混凝土质量平台上，平台再放在由柔性弹簧组成的隔振器上。这个质量平台可以提供足够的惯性质量来抵消车辆产生的动荷载，只有静载和少量残余动荷载通过弹簧传到基础结构上。
钢弹簧浮置板道床分为固态阻尼与液态阻尼，区别在于重量级浮置板的隔振器采用的是液体阻尼，而固态阻尼钢弹簧浮置板道床的隔振器采用的是固体阻尼。
3.4 橡胶垫浮置板道床
橡胶弹簧浮置板整体道床轨道系统通过橡胶弹簧浮置板隔振系统支撑在混凝土道床基地，车辆荷载作用在整体到床上，之后通过整体道床承重所受荷载传递于橡胶弹簧浮置板隔振桶，形成了一个质量-弹簧减振系统，通过减振系统达到减振降噪的目的。
4 振动影响监测
本次调查以目前北京地铁采取的主要减振措施—梯形轨枕路段振动影响情况为主要调查对象。在北京某地铁线外轨中心线两侧60m范围内采取梯形轨枕措施的路段设置监测点位40处。
监测列车通过时的铅垂向Z振级VLZ10及VLZmax，每个测点取5对列车通过，以10次读值的算数平均值为评价量。各测点采用线路建设前背景振动值VLZ10进行对照。
5 影响分析
外轨中心线两侧60m范围内，各点位铅垂向Z振级监测值见图5及图6。
地铁运行对沿线环境振动的影响基本呈随与线路距离增大而衰减趋势。昼间各点位VLZmax在57.9～67.9dB之间，VLZ10在57.0～67.1dB之间。对比背景振动值，VLZ10增量在2.5～11.9dB。其中，线路外轨中心线20m范围内VLZ10增量在4.5～11.9dB，20～50m范围内VLZ10增量在2.5～8.1dB。
夜间各点位VLZmax在57.4～67.5dB之间， VLZ10在56.4～66.8dB之間。对比背景振动值，VLZ10增量在2.9～12.5dB。其中，线路外轨中心线20m范围内VLZ10增量在4.5～12.5dB，20～50m范围内VLZ10增量在2.9～8.5dB。
目前，北京地铁多数线路结合现有交通道路设计，通过采取铺设梯形轨枕减振措施，线路外轨中心线60m范围内振动VLZmax可满足《城市区域环境振动标准》（GB10070-88）交通干线道路两侧75dB，夜间72dB要求。
6 结束语
（1）地下线路地铁列车运行振动对沿线产生一定影响。北京市新近开通的轨道交通地下线减振措施以梯形轨枕及浮置板道床为主要减振措施。
（2）地铁运行对沿线环境振动的影响基本呈随与线路距离增大而衰减趋势。昼间线路外轨中心线20m范围内VLZ10增量在4.5～11.9dB，20～50m范围内VLZ10增量在2.5～8.1dB。夜间线路外轨中心线20m范围内VLZ10增量在4.5～12.5dB，20～50m范围内VLZ10增量在2.9～8.5dB。
（3）通过采取铺设梯形轨枕减振措施，线路外轨中心线60m范围内振动VLZmax可满足《城市区域环境振动标准》（GB10070-88）交通干线道路两侧75dB，夜间72dB要求。
参考文献
[1]辜小安，任京芳，刘扬等.我国地铁环境振动现状及控制措施[J].铁道劳动安全卫生与环保，2003，30（5）：206-208.
[2]朱瑾如，钱程，潘雨桐等.地铁振动对建筑物及人体舒适度影响的研究[J].结构工程师，2017，33（5）：125-134.
[3]张晓春，张辰辰，张磊等.地铁列车振动对临近建筑内人体舒适度的影响研究[J].中国矿业大学学报，2009，38（6）：835-839.
收稿日期：2018-04-23
作者简介：马君（1979-），女，本科，注册环评工程师，研究方向为环境影响评价。
