浅析建设轻轨对城市环境的影响

摘　要：城市轻轨在大城市迅速发展的同时，必然对城市环境带来负面影响，如何有效减少和解决负面影响就显得尤为重要。本文主要分析了轻轨产生噪声、振动原因以及对周围环境的影响特征，阐述了在噪声、振动、城市景观的相关防治缓解措施，为轻轨的建设和可持续发展提供决策参考。

关键词：城市轻轨，噪声，振动，城市景观，影响
1.引言
　　近年来，我国的城市轻轨建设获得了快速发展，截至2010年底，已先后建成并开通运营了48条城轨交通线，运营里程1395公里。目前，又有28座城市得到了国家批准，计划至2015年前后规划建设96条轨道交通线路，建设线路总长2500多公里，总投资超过1万亿元，轻轨建设成为 “十二五”期间基础建设投资的热点之一。但是,轻轨在各大城市迅速发展的同时，必将对城市环境带来负面影响，如何有效减少和解决负面影响就显得尤为重要。
　　2.轻轨对环境的影响
　　2.1轻轨噪声污染
①轮轨噪声。轮轨噪声有摩擦噪声、撞击噪声、轰鸣噪声三种类型。摩擦噪声，当车辆运行在小半径曲线线路时，车轮沿曲线钢轨并非滚动运行，产生局部的横向滑动，即所谓“卡滞—滑动效应”，结合车轮和轨道的振动响应，形成一种高音调尖啸；撞击噪声，因车轮或钢轨表面的局部不连续性产生；轰鸣噪声，由于车轮和钢轨接触表面局部小面积粗糙造成，轮轨接触区域越大，所产生的轰鸣噪声就越少，当轰鸣噪声达到定点的频率时钢轨将成为主要噪声源。
②车辆设备噪声。车辆设备噪声包括牵引电机噪声、齿轮箱噪声、空压机噪声、空调制冷设备噪声、制动噪声、车辆牵引噪声、电气噪声、受电弓噪声、车辆运行中空气动力噪声、鸣笛噪声以及门窗等安装不牢而产生噪声等，其中以牵引电机噪声、齿轮箱噪声和空压机噪声为主。
③高架轨道噪声。当列车行驶于高架铁路上时，轮轨相互作用所产生的振动通过轨道传递给支撑结构，支撑结构将噪声向周边地区进行传播，它比之列车行驶于一般的路堤坡度轨道时所产生的噪声级要高的多，一般要高20分贝。
　　④地下铁道的地面承载噪声。地下铁道轮轨间相互作用而产生的振动被传递给隧道结构，继而又传向周围的土壤。振动通过土壤再向临近的建筑物传播，从而导致地下及墙壁的振动和噪声向建筑物内房间的第二次辐射，它是一种低频声响，就如同外界振动使房间中的窗户所发出的声响。
　　2.2城市轨道振动污染
　　轻轨的振动污染相对于噪声污染更为严重，也是轻轨对环境污染方面高于常规公共交通系统的一项。
　　地铁的相关振动，根据铁路部门的实测，距线路中心线30m附近的振动可达80dB。地铁列车通过时，在地面建筑物上引起振动的持续时间大约为10s。在一条线路上，高峰时，两个方向1h内可通过30对列车或更多，振动作用的持续时间可达到总工作时间的15%～20％。地铁列车在隧道内高速运行时，距轨道水平距离1.5m处，振级平均值为81dB；2.4m处，振级平均值为71.6dB。同时，地铁振动影响的范围在很大程度上还取决于列车通过的速度及隧道的埋深。速度越高，振动干扰越强，影响范围越大（列车速度每提高一倍，隧道和地面的振动增加4～6dB）；埋深越大，影响范围越小。
　　高架轻轨的相关振动则呈现以下几个特点：①轻轨列车振动所引起的地面振动，在某一距离范围内，随距离线路的增加而衰减，在达一定距离后会出现反弹增大（约在40～60m间），但总趋势是随距离的增大而逐渐衰减。②轻轨系统桥梁的基础类型对地面振动的影响非常大。采用桩基时，地面振动的位移、速度、加速度值均比采用平基时小许多，且桩基时，地面振动随距线路距离的增加而衰减的速度也较平基时大。采用不同的桥梁基础，沿线建筑不同楼层的振动响应也有所不同。采用浅平基础时，上面楼层的响应比下面楼层的强烈，采用桩基时各楼层的差别就小得多。③高架桥线路与路基线路相比，环境振动将大幅度降低。距线路中心线30m处的振动强度可降低5～10dB。④高架轻轨的桥梁结构设计应注意避免车桥共振，以减小对系统振动的影响。
2.3轻轨对城市景观的影响
　　高架部分的轨道交通对城市景观往往产生较大影响，主要影响包括下列方面
　　①对自然景观的破坏。部分高架线路可能会经过类似于水岸、湿地或者公园等自然景观。这些景观点往往也是周边地区居民休憩、游玩、活动的主要场所，其景观特征以精致秀丽为主，尺度较小。而高架线路的桥梁形体粗壮有力，尺度庞大，具有人工构造物的结构美和粗犷美其与高架线路桥梁相较而言，两者之间在尺度、质感和色彩等方面都有较大差异，难以协调。
　　②对视觉的影响。
　　高架线路构筑物主要是以水平线条的桥梁和垂直线条的桥柱组成。其中水平方向的桥梁连续贯通，与人和车辆行走中眼睛的移动相顺应，具有运动、延伸、增长的意味，有助于视觉环境的简单化；而垂直线条的桥柱挺拔粗壮，以一定的间隔连续排列，更多的使人产生崇高、紧张、积极的感受，此外，粗壮的桥柱所特有的垂直线条与人惯常的视线移动方向不一致，会对视线起到一定的阻隔作用。从对视觉的影响程度而论，在距桥体5米以内，视觉压迫感非常大，巨大的
　　高架桥体直接面对于人，完全充塞于人的视觉范围内；随着距离的拉大，其对视线的阻隔作用逐渐降低:而到了75米以外的距离，高架桥梁在人的视野范围内所占比例相对而言已经相当小了，这时的高架桥梁，更多地扮演着地标性构筑物的角色。此外，高架线路对于阳光的遮挡也相当明显，而人的视觉感受和生理反应对阳光的变化都极为敏感，在住宅和公共建筑设计规范中，日照系数是一个非常重要的指标。
　　较早由此产生的负面影响事例发生在19世纪80年代末期，当时的曼哈顿岛多条主要大道，由于高架铁路造成的阴影，使得地上的街道反而成了变相的隧道，影响了人们的正常生活，最终不得不拆除了事。
　　③色彩原因。相对于周围环境，由于高架桥梁的巨大体量一一连绵数十公里，使其成为景观的重要组成部分。因此，桥体的色彩在环境中产生的效果与影响也就不容忽视。目前，在国内轨道交通系统的高架桥体多以混凝土的本色示人，其灰色的外观进一步加重了桥梁厚重的体量感，使空间气氛变得沉闷，影响到人的视觉和心理感受。近年来，随着人们对城市面貌的进一步重视，有些地方开始尝试着采用以爬藤类植物来围覆桥柱和桥梁底面的装饰手法，但由于 日照和空气灰尘等原因，使植被的生长受到影响，实际产生的美化效果并不理想。
　　3.防治措施
　　3.1噪声防治措施
　　轻轨的噪声防治是一项综合的系统工程，主要应从声源降噪和传播途径降噪两方面考虑，特殊情况下的沿线环境敏感点应对受声点加以防护。
①控制噪声源。噪声防治应从降低噪声源着手，尽可能降低列车动力系统噪声。首先从车辆构造设计上加强防振、吸声措施，采用阻尼车轮及盘式制动，车辆踏面修整和车辆两侧加设防声裙等。其次，在轨道及桥梁结构上采取减振降噪措施，如用超长无缝钢轨代替标准钢轨，以减少车轮对钢轨冲击引起的噪声和振动；在承台上设置弹性聚合物砂浆垫层和配有弹性扣件的整体道床，以利于吸收震荡波。
②控制噪声传播途径。可利用沿线土堤、路堑和其他建筑物作声屏障，控制声透射和声绕射。在隧道、车内及声屏障靠近声源的一侧采用吸音材料。
　　③受声点防护。主要包括拆迁、改变敏感点使用功能、设置通风隔声窗等。
④调整沿线土地利用区划。规划部门可根据噪声防护距离合理规划轨道交通沿线的城市用地，避免出现新的噪声敏感点。
　　3.2振动防治措施
车辆选型除考虑车辆的动力和机械性能外，重点还应考虑其振动防护措施及振动指标，优先选择噪声、振动值低，结构优良的车辆。对轨道结构振动控制主要从钢轨及线路形式、扣件类型和道床结构三方面进行。设计中可针对不同超标情况采取适当的减振措施使敏感建筑物满足相应标准要求，对一般减振地段采用重型钢轨，铺设无缝线路，采用弹性分开式扣件，轨底下及铁垫板下均设橡胶垫板；较高减振地段采用弹性短轨枕（即短轨枕用橡胶减振套靴包裹）方案；特殊减振地段采用分离支撑式浮置板结构。
　　3.3城市景观缓解措施
　　轻轨的高架线路是景观环境的重要组成部分，为缓和高架桥对周围景观的冲击，在桥梁结构除满足其使用功能外，还应满足美观及环境保护的要求，其中箱梁具有截面简洁、底部平整、线条流畅、景观效果优良等特点；增加桥体的美感，使其与周围环境相互协调。
　　4.结语
轻轨引导着土地资源的利用，带动着城市形象提升，有形和无形的收益显著。但是，轻轨发展的同时也带来相应的问题，如噪声、振动等，因此设计时应采取一系列预防和减缓措施，有效控制轨道交通项目自身的环境影响。轻轨的建设与环境保护的问题，是我们保持城市交通可持续发展必然要解决好的问题。
参考文献
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