賈國荃高速鐵路施工與運營中環(huán)境保護要求與技術(shù)措施【鐵科院】

1、高速鐵路施工與運營中高速鐵路施工與運營中環(huán)境保護要求與技術(shù)措施 第2頁 共76頁目錄 一、鐵路建設(shè)項目環(huán)境保護相關(guān)法規(guī)及管理程序二、高速鐵路施工期的主要環(huán)境問題及控制措施三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施第3頁 共76頁一、鐵路建設(shè)項目環(huán)境保護相關(guān)法規(guī)及管理程序 （一）環(huán)境保護相關(guān)法規(guī) 1 憲法2 中華人民共和國環(huán)境保護法 (1) 明確環(huán)境保護加強環(huán)境管理 (2) 界定了環(huán)境的概念，確定了環(huán)境保護的范圍 (3) 規(guī)定了我國環(huán)境保護的管理體制 (4) 建立了行之有效的環(huán)境保護監(jiān)督管理制度，成為依法保護環(huán)境的法律依據(jù)。 1 環(huán)境影響評價制度 2“三同時”制度 3 征收排污費制度 4 污染物

2、排放申報登記制度 5 限期治理制度第4頁 共76頁 (5) 建立了統(tǒng)一的環(huán)境監(jiān)測制度 (6) 對環(huán)境保護標準的制度做了規(guī)定 (7) 對保護自然環(huán)境與資源作出了法律規(guī)定 (8) 保護農(nóng)業(yè)生態(tài)和海洋環(huán)境保護的規(guī)定 (9) 對違反環(huán)保法，造成環(huán)境污染和生態(tài)破壞的法律責任作了相應(yīng)的規(guī)定一、鐵路建設(shè)項目環(huán)境保護相關(guān)法規(guī)及管理程序 第5頁 共76頁3 環(huán)境保護單行法 環(huán)境保護單行法是針對特定的保護對象，如某種環(huán)境要素或特定的環(huán)境社會關(guān)系而專門調(diào)整的立法，它以憲法和基本法為依據(jù)，又是憲法和基本法的具體化。 在污染防治方面，已頒布的有中華人民共和國水污染防治法、中華人民共和國大氣污染防治法、中華人民共和國固體

3、廢物污染環(huán)境防治法、中華人民共和國噪聲污染防治法等； 在環(huán)境資源方面，已頒布的有森林法、草原法、水土保持法、礦產(chǎn)資源法、野生動物保護法、農(nóng)業(yè)法等，是為保護自然環(huán)境和自然資源免遭破壞，保證人類的生命維持系統(tǒng)，保存物種多樣化，保證生物資源的永續(xù)利用而制定頒布的； 其它，還有環(huán)境影響評價法、清潔生產(chǎn)促進法。 一、鐵路建設(shè)項目環(huán)境保護相關(guān)法規(guī)及管理程序 第6頁 共76頁4 環(huán)境保護行政法規(guī)5 環(huán)境保護地方性法規(guī)6 環(huán)境標準7 其他部門法規(guī)中關(guān)于環(huán)境保護的法律法規(guī)8 國際環(huán)境保護公約9 鐵路建設(shè)項目常遇到的環(huán)境保護法律法規(guī) (1)建設(shè)項目環(huán)境保護管理條例1998.11.29國務(wù)院頒布條例規(guī)定： 1 在我

4、國領(lǐng)域和管轄的其他海域內(nèi)建設(shè)對環(huán)境有影響的建設(shè)項目都應(yīng)進行環(huán)境影響評價，EIA必須遵守污染物排放的國家標準和地方標準，采取措施治理與該項目有關(guān)的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，并根據(jù)建設(shè)項目對環(huán)境的影響程度，對建設(shè)項目的環(huán)境保護實行分類管理，即分環(huán)境影響報告書、環(huán)境影響報告表、環(huán)境影響登記表三類。涉及水土保持的項目，還必須有經(jīng)水行政主管部門審查同意的水保方案。一、鐵路建設(shè)項目環(huán)境保護相關(guān)法規(guī)及管理程序 第7頁 共76頁 2 環(huán)境影響評價的報批和分級審批。 3 環(huán)境保護設(shè)施建設(shè)的“三同時”制度。 4 環(huán)境保護設(shè)施的竣工驗收。 5 鐵路建設(shè)項目的環(huán)境影響評價及“三同時”具體操作程序按鐵路部鐵計199584號文

5、辦理，它是條例的具體化。(2) 中華人民共和國環(huán)境影響評價法 1本法規(guī)定了規(guī)劃和建設(shè)項目的環(huán)境影響評價制度 a)規(guī)劃的環(huán)境影響評價及內(nèi)容要求 b)建設(shè)項目的環(huán)境影響評價及內(nèi)容要求 2 項目環(huán)境影響報告書的編制是項目實施前的法定程序、并在設(shè)計與施工中予以落實。 3 規(guī)定了違反本法相關(guān)條款的法律責任一、鐵路建設(shè)項目環(huán)境保護相關(guān)法規(guī)及管理程序 第8頁 共76頁(3) 建設(shè)項目竣工環(huán)境保護驗收管理辦法 1 規(guī)定了建設(shè)項目竣工環(huán)境保護驗收范圍 2 規(guī)定了建設(shè)項目竣工環(huán)境保護驗收要求和程序 3 規(guī)定了建設(shè)項目竣工環(huán)境保護驗收條件 (4) 中華人民共和國水土保持法(5) 中華人民共和國環(huán)境噪聲污染防治法第四

6、章 建筑施工噪聲污染防治 (6) 中華人民共和國水污染防治法第四章 防止地表水污染 (7) 中華人民共和國大氣污染物防治法 (8) 中華人民共和國文物保護法 (9) 風景名勝區(qū)管理暫行條例 一、鐵路建設(shè)項目環(huán)境保護相關(guān)法規(guī)及管理程序 第9頁 共76頁（二）管理程序鐵路建設(shè)項目各階段 環(huán)境保護管理程序 監(jiān)督管理部門 鐵路建設(shè)項目環(huán)境保護管理框圖 水利部、省(市)水保行政主管部門、鐵道部環(huán)辦預(yù)可行性研究環(huán)境保護分析水土保持設(shè)施竣工驗收報告落實措施與建議可行性研究環(huán)境保護篇章初步設(shè)計環(huán)境影響報告書國家環(huán)保總局、省(市)環(huán)保局、鐵道部環(huán)辦水土保持方案水利部、省(市)水保行政主管部門、鐵道部環(huán)辦施工設(shè)計

7、落實初步設(shè)計中的環(huán)保措施工程招標施工準備招標文件中納入環(huán)保內(nèi)容，簽訂環(huán)保責任書，將環(huán)保納入施工管理 施工期環(huán)保監(jiān)理國家環(huán)?？偩?、水利部、省(市)環(huán)保、水保行政主管部門、鐵道部環(huán)辦臨管交驗環(huán)境保護竣工驗收調(diào)查報告國家環(huán)保總局、省(市)環(huán)保局、鐵道部環(huán)辦可行性研究階段施工階段竣工驗收階段設(shè)計階段第10頁 共76頁1、建設(shè)前期 在項目可行性研究后期或完成后，應(yīng)委托具有相應(yīng)資質(zhì)評價單位，開展該項目的環(huán)境影響評價,編寫項目環(huán)境影響報告書和水土保持方案。環(huán)境影響報告書及水土保持方案應(yīng)在初步設(shè)計完成前通過國家環(huán)?？偩趾退拷K審，以便將報告書提出的各項環(huán)保和水保措施在初步設(shè)計中落實。 2、施工期 施工期環(huán)境

8、保護管理框圖施工期環(huán)境保護管理框圖國家環(huán)?？偩?、水利部建設(shè)總指揮部鐵道部環(huán)辦1標段5標段10標段15標段20標段省、市環(huán)保局、水保局省、市環(huán)保局、水保局省、市環(huán)保局、水保局（二）管理程序第11頁 共76頁 本階段建設(shè)單位在環(huán)境保護管理方面包含的內(nèi)容：審核環(huán)境影響報告書、水土保持方案所提環(huán)保措施與建議，主管部門審批意見是否在設(shè)計文件中落實。 把各項環(huán)保措施分解、落實至各施工單位。l 要求各施工單位對可能產(chǎn)生較大環(huán)境影響的重點工程、取棄土場、砂石料場等編寫環(huán)保施工組織設(shè)計，其內(nèi)容應(yīng)包括減緩對環(huán)境影響的施工工藝、工序、環(huán)保措施和恢復(fù)措施。l 提前組織對文物古跡的勘探和合理保護。l 施工營地、大臨工程

9、、施工便道、施工機械的合理布設(shè)和復(fù)墾恢復(fù)，施工運輸揚塵的控制。 妥善處理鐵路臨近各類自然保護區(qū)、水源保護區(qū)、野生動植物保護區(qū)、風景名勝區(qū)的防護和協(xié)調(diào)。 跨河橋梁施工對水流的擾動，以及泥漿對河流水質(zhì)濁度的影響和防護措施。3、竣工驗收階段 （二）管理程序第12頁 共76頁（一）生態(tài)環(huán)境 1取棄土場的設(shè)置與防護恢復(fù)措施 2橋涵工程 3路堤、路塹邊坡防護 4各類保護區(qū)的防護 （二）古文化遺址 我國歷史悠久、人文古跡和地下文物豐富，高速鐵路建設(shè)時，應(yīng)盡可能在開工前完成可能埋藏地下文物區(qū)段的勘探、發(fā)掘工作，尤其在山東濟南至徐州段，以免開工后在施工過程中發(fā)現(xiàn)地下文物，需要采取搶救性發(fā)掘而延誤工期。如發(fā)現(xiàn)重大

10、古文化遺跡需要局部改線時，對工程的影響會更大。 二、高速鐵路施工期的主要環(huán)境問題及控制措施第13頁 共76頁（三）運輸、施工機械的揚塵和噪聲振動 施工便道車輛行駛揚塵覆蓋在便道兩旁的農(nóng)作物和經(jīng)濟作物的葉片上，作物盛花期揚塵有可能阻礙花粉傳播造成農(nóng)作物和經(jīng)濟作物減產(chǎn)，甚至絕收。因而施工便道應(yīng)經(jīng)常灑水,防止揚塵。 在居民集中區(qū)附近施工時，應(yīng)盡可能把噪聲、振動大的施工機械布置在遠離居民的地方。國家已開始征收噪聲超標排污費。 二、高速鐵路施工期的主要環(huán)境問題及控制措施第14頁 共76頁三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施（一）噪聲1、噪聲源分類及其特性 高速鐵路噪聲源分布示意圖高速鐵路噪聲源分布

11、示意圖 第15頁 共76頁（1）高速輪軌噪聲 高速列車250km/h運行噪聲 （2）集電系統(tǒng)噪聲 （3）空氣動力噪聲 （4）基礎(chǔ)建筑物噪聲源 三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施牽 引 車11節(jié)中間車牽引車時間B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10第16頁 共76頁（5）其它機械噪聲 高速鐵路噪聲值的大小，是由上述各類聲源發(fā)出噪聲能量迭加的總合，圖3-3為日本新干線噪聲與各聲源關(guān)系的示意圖。日本新干線噪聲值與各聲源的關(guān)系*地上條件：高度為7-9m的混凝土高架橋，平板軌道，高度為2m、貼有吸音材料的倒L型隔音壁*車輛條件：低噪聲受電弓(受電弓數(shù)量=2)平滑化車輛，16節(jié)編組車輛，速度3

12、00km/h 三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施第17頁 共76頁2、 影響噪聲值的主要因素 (1)列車運行速度 Dv=klog(V) 式中：VV/Vo，V列車速度(km/h)，Vo參照速度(km/h) (2) 鋼軌頂面與車輪接觸面的粗糙度 (3) 集電弓與集電弓罩的形狀 (4) 車輛表面平滑程度3、 高速鐵路噪聲水平和傳播規(guī)律 (1)高速鐵路噪聲水平 TGVTGV高速動車組噪聲預(yù)測值高速動車組噪聲預(yù)測值 三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施時 速 （ km/h） 200 250 270 300 350 400 500 資 料 報 道 值 87-92 95 97 93-97 90

13、-97 97 預(yù) 測 值 86.8 90.7 92.1 93.9 96.6 第18頁 共76頁三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施時速（km/h） 160 200 250 280 300 406.9 資料報道值 80 82-86 85-89 90 89-93 102 預(yù)測值 80.5 83.7 86.9 88.6 89.6 ICE高速動車組噪聲預(yù)測值 時速（km/h） 200 250 300 資料報道值 67 73 77 預(yù)測值 (79) (85) (89) 新干線高速動車組噪聲預(yù)測值 時速（km/h） 160 180 200 250 300 Leq 84.1 86.2 88.0 91.

14、9 95.0 Lmax 87.9 90.9 91.8 95.7 98.8 中國高速動車組噪聲預(yù)測值 第19頁 共76頁三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施列車運行速度（km/h） 230240 270300 噪聲源 * Lmax 比例 * Lmax 比例 受電弓噪聲 6769 15 70 35 車輛上部氣動力噪聲 7275 50 67 15 車輛下部噪聲 7072 30 70 35 構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)體噪聲 6266 5 67 15 總聲級 7578 100 75 100 日本新干線高速鐵路各種噪聲源強度（dBA） 注：測點距離鐵路中心線25m，高于地面1.2m，高架結(jié)構(gòu)7-9m，整體吸聲道床結(jié)

15、構(gòu)，2m高聲屏障，采用受電弓罩，*為500系以下列車所測數(shù)據(jù)，*為500系以上列車所測數(shù)據(jù)。 第20頁 共76頁（2）高速鐵路噪聲傳播規(guī)律三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施 高速高速( (高架高架) )鐵路聲場分布鐵路聲場分布( (無聲屏障無聲屏障) ) 第21頁 共76頁三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施 160km/h時高路堤、低路堤列車穩(wěn)態(tài)噪聲隨距離衰減比較 受聲點到軌道距離(m) 25 50 100 200 400 列車噪聲級峰值dB(A) 97.3 93.6 91.8 85.9 80.9 距離加倍衰減量dB(A) 3.7 1.8 5.9 5.0 TGVTGV東南線高速

16、鐵路衰減東南線高速鐵路衰減 第22頁 共76頁三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施 4、 控制標準 國家名稱 中國既有鐵路 日本 新干線 法國高速鐵路 德國既有鐵路 美國高速鐵路 瑞典既有鐵路 評價量 Leq，晝間 Leq，24h Leq，晝間 Leq,24h Ldn Leq,24h 等效聲級(dBA) 68 60 65 65 67 75 部分國家鐵路噪聲煩惱度閾值所對應(yīng)的噪聲水平 各國高速鐵路噪聲標準日本新干線噪聲限值為列車通過時的最大聲級，其限值如下：類地區(qū)(主要為住宅的地區(qū))：LAmax70dBA類地區(qū)(商業(yè)、工業(yè)等類以外地區(qū))：LAmax75dBA。法國高速鐵路標準為等效聲級 L

17、eq,晝間65dBA。我國既有鐵路噪聲限值為距鐵路外軌中心線30m處，晝夜等效聲級均為Leq=70dBA。高速鐵路建議標準值Leq24h70dBA,Lmax89dBA。其它國家既有鐵路噪聲值大多在Leq6068dBA間。各國鐵路噪聲限值比較，日本新干線噪聲限值是當今世界最嚴的鐵路噪聲限值。這可能與新干線運營初期，沿線居民對噪聲的強烈反映有關(guān)。 第23頁 共76頁5 5、 噪聲防治技術(shù)噪聲防治技術(shù) 高速鐵路噪聲的防治主要從聲源控制、傳播途徑和受聲點三方面著手。改進車輛和軌道結(jié)構(gòu)，在促進鐵路技術(shù)進步的基礎(chǔ)上控制聲源，降低列車運行噪聲強度，應(yīng)是首先考慮的途徑。傳播途徑隔聲和受聲點噪聲控制是聲源控制的

18、補充手段。（1） 聲源控制： 1 車輛結(jié)構(gòu)改進將高壓電纜接頭安裝于車體內(nèi)將高壓電纜接頭安裝于車體內(nèi) 三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施第24頁 共76頁三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施日本新干線車輛表面平滑化改進日本新干線車輛表面平滑化改進 第25頁 共76頁2 受電弓與受電弓罩改進 三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施受電弓改進受電弓改進 第26頁 共76頁三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施受電弓罩的改進受電弓罩的改進 第27頁 共76頁3 線路方面的改進 采用超長焊接長鋼軌，定期打磨軌面，維持正常的車輪接觸面4。 高架線路應(yīng)采用混凝土軌枕和碎石道床，鋪設(shè)寬混

19、凝土軌枕，采用重質(zhì)道碴道床，并增加道床厚度。 采用高彈性軌下墊板和相應(yīng)的彈性扣件，高架橋采用混凝土箱梁或連續(xù)梁，并設(shè)置橡膠支座。三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施第28頁 共76頁(2) 傳播途中的隔聲三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施日本高速鐵路采用的聲屏障日本高速鐵路采用的聲屏障 第29頁 共76頁三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施聲屏障加高結(jié)構(gòu)聲屏障加高結(jié)構(gòu) 第30頁 共76頁三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施加裝干涉型消聲器的隔聲屏加裝干涉型消聲器的隔聲屏 在某些特定條件下可合理利用地形、地場，如土堤等來達到隔聲目的。在某些特定條件下可合理利用地形、地場

20、，如土堤等來達到隔聲目的。聲點的噪聲控制聲點的噪聲控制 第31頁 共76頁6、 日本新干線噪聲源強的變化過程 三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施日本調(diào)整鐵路噪聲變化情況 第32頁 共76頁7、 京滬高速鐵路各區(qū)段噪聲及達標情況預(yù)測（1） 預(yù)測當京滬高速鐵路以高速列車300km/h，中速列車200km/h組合進行運行時，預(yù)測的噪聲值和達標距離見下表：三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施達標距離（m） 距鐵路外軌中心 30m處預(yù)測值（LeqdBA） Leq70dBA 時距離 Leq60dBA 時距離 區(qū)段 無聲屏障 有聲屏障 無聲屏障 有聲屏障 無聲屏障 有聲屏障 近期 74.0 6

21、5.7 70 30 190 72 京津段 遠期 75.8 67.0 87 30 238 87 近期 74.5 66.0 73 30 195 77 濟徐段 遠期 75.6 66.0 81 30 230 85 近期 76.4 67.4 88 30 258 93 寧滬段 遠期 77.4 68.2 98 在比較長度內(nèi)，京津、濟徐間農(nóng)村高、中速列車運行速度在300 km/h、200 km/h區(qū)段，近期拆遷費為132萬元。低于路基聲屏障費用，高于橋梁聲屏障費用，二者費用接近，可根據(jù)實際情況選擇拆遷或建聲屏障。遠期拆遷費為188萬元，高于聲屏障費用。若選擇近期拆遷方案，線路需預(yù)留建立聲屏障的條件以備遠期時設(shè)

22、置聲屏障，或進行二次拆遷，所支出的費用有可能超過一次設(shè)置聲屏障的費用。 三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施第35頁 共76頁 2 滬寧間農(nóng)村當高、中速列車運行速度以300 km/h、200 km/h 運行時，在比較長度內(nèi)拆遷費近期在267萬元189萬元之間，遠期在213萬元207萬元之間，均超過了聲屏障設(shè)置費用，宜以設(shè)置聲屏障為主。 3 由表3-8可知，在高、中速列車行車速度在300km/h,200km/h區(qū)段，若為滿足等效聲級60 dBA要求，距線路外軌中心的距離近期在190 m258 m范圍內(nèi)，遠期在230 m310 m范圍內(nèi)。農(nóng)村地區(qū)拆遷費，近期535萬元1049萬元，遠期666

23、萬元1288萬元，遠遠超過聲屏障設(shè)置費。因而宜以設(shè)置聲屏障為主。具體實施時尚需結(jié)合超過Leq60 dBA范圍內(nèi)特殊敏感點的拆遷費或防護費用進行綜合比較。 三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施第36頁 共76頁（二）振動（二）振動1 1、高速鐵路環(huán)境振動的基本特征、高速鐵路環(huán)境振動的基本特征 高速列車運行產(chǎn)生的振動由地表土壤等介質(zhì)向四周傳播，對其周圍環(huán)境產(chǎn)生各種影響。振動傳至靠近鐵路的建筑物和居民住宅內(nèi)，干擾人們的工作和生活，引起居住者的強烈反應(yīng)，或者引起古建筑保護者的憂慮而要求采取措施，限制振動強度。這類振動的基本特征如下：l 振動基本沿地表傳播，其強度在微振與弱振范圍內(nèi)；l 除個別情況

24、外振動的傳播范圍離振源100m以內(nèi)，大多數(shù)情況在60m內(nèi)；l 一般情況下垂直振動大于水平振動； 振動頻率在190Hz間，峰值大多出現(xiàn)在低頻段6.0Hz左右、中頻1620Hz間、高頻段4050Hz間；三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施第37頁 共76頁 動力分散式高速列車通過觀察點時振動波形基本平穩(wěn)，動力集中式高速列車通過觀察點時振動波形峰值在機車通過的時間內(nèi)。下圖是日本新干線列車通過觀察點時的振動試驗記錄。三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施新干線列車行走時的振動水平記錄實例新干線列車行走時的振動水平記錄實例 第38頁 共76頁 l 有關(guān)國外高速鐵路列車運行振動引起線路兩側(cè)地面振

25、動幅值強度，除日本新干線有較詳細的報道外，歐洲各國的報道較少。日本環(huán)境廳于1997年對新干線振動調(diào)查顯示，距線路25m處平均振動幅值VLz在7379dB間。我國歷次準高速、高速綜合試驗顯示軸重21t試驗列車，速度在200km/h時距線路30m處約在8291dB間。 2、影 響振動幅值的主要因素 鐵路環(huán)境振動的相關(guān)條件復(fù)雜，不僅與機車車輛的種類、型號、載重量、道床、路基、軌道結(jié)構(gòu)類型與狀況、列車運行速度等因素有關(guān)，還與地表土質(zhì)、地貌等因素有關(guān)。一般情況下，列車運行引起的環(huán)境振動幅值軟基大于沖積層，沖積層大于洪積層。 三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施第39頁 共76頁（1）列車速度效應(yīng)

26、列車速度效應(yīng)是影響鐵路環(huán)境振動的重要因素之一。列車在軌道上行駛時，車輪的垂直動載荷比靜態(tài)時要大，且隨著列車速度的增加和軌道不平順將急劇增加，引起軌道和道床的振動加速度急增，致使鐵路兩側(cè)環(huán)境振動具有明顯的速度效應(yīng)。 研究結(jié)果表明，在準高速(160km/h)范圍內(nèi)，Z振級將隨著列車速度的對數(shù)呈線性增加。例如，在硬質(zhì)砂粘土地區(qū)，當列車速度由80km/h提高到160km/h，30m處的Z振級將增加57dB1。 （2） 不同線路結(jié)構(gòu)對環(huán)境振動的影響 在相同列車速度、距離等條件下，高架橋線路與路堤線路相比，鐵路環(huán)境振動將大幅度降低，國內(nèi)研究表明，30m處Z振級將降低510dB2。據(jù)日本有關(guān)資料2表明，線路

27、高架化后，在同一地點測試結(jié)果，10m處將降低1520dB2。 三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施第40頁 共76頁 （3） 不同土質(zhì)對環(huán)境振動的影響 在機車車輛、軌道結(jié)構(gòu)、行車速度等條件相同情況下，地面振動在很大程度上還取決于土壤性質(zhì)及傳播性能。例如，砂土類硬土層比亞粘土層衰減快，亞粘土層又比淤泥質(zhì)亞粘土地基衰減快。我國滬寧線兩側(cè)土壤大部分為淤泥質(zhì)亞粘土，且地下水位高，當?shù)爻睗穸嘤辏沟乇硗寥篮枯^高，所以30m處Z振級比京津線區(qū)段要高3dB左右。（4） 軌道、路基結(jié)構(gòu)的不同和狀態(tài)的優(yōu)劣對環(huán)境振動的影響 環(huán)境振動與路基、道床的高度有關(guān)，在相同線路類型和地面土壤及地貌條件下，隨著路堤高

28、度的增加，環(huán)境振動值將降低。這是由于增加了彈性，提高低頻區(qū)隔振效果，振動經(jīng)衰減所致。由北京環(huán)形線試驗結(jié)果可知，路堤高度由0.5m增加到3.5m，30m處Z振級減小約3dB，(土質(zhì)為亞粘土)。 無縫線路區(qū)段要比標準軌和道岔區(qū)段的Z振級小25dB，并與鋼軌焊接質(zhì)量有關(guān)，軌頭凹凸不平順直接影響環(huán)境振動。三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施第41頁 共76頁3、控制標準 三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施國 家 限 值 測 量 方 法 備 注 中 國 京 滬 高 速 鐵 路 90或86 （ 建 議 值 ） 距 線 路 外 軌 中 心30m 以 外 的 地 面 上 室 外 日 本 新 干

29、線 90 室 外1m地 面 上 室 外 國 際 鐵 路 聯(lián) 盟ORE報 告 86 室 內(nèi) 挪 威Oslo-Garaermotn鐵 路 83.5 91 室 內(nèi) 各國高速鐵路環(huán)境振動限值各國高速鐵路環(huán)境振動限值 dBdB（a0=10a0=106m/s6m/s2 2） 第42頁 共76頁4 4、防治途徑、防治途徑 高速鐵路振動的防治主要從降低振動源激振強度著手，其它途徑正在研究之中。（1）車輛輕量化三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施Freq(Hz)降低車輛軸重對不同頻率的振動的降振效果降低車輛軸重對不同頻率的振動的降振效果 第43頁 共76頁三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施210k

30、m/h210km/h距地表距地表12.512.5m m 車輛輕量化與車輛輕量化與Z Z振級實測值振級實測值 時間(0.5s/div.)11tf14tf16tf東京方向新大阪方向70605040VL（dB）第44頁 共76頁三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施車輛輕量化與VL-z-ap的降低量(實測) 0系、100系車輛與300系車輛振動幅值比較研究表明，減輕軸重的降振效果，隨列車速度增加而越趨明顯。 第45頁 共76頁（2）改進車輛配置： 試驗證明車輛長度(A)，軸距(a)與轉(zhuǎn)向架中心間距(b)的合理配置可有效降低振動幅值，見下圖。 三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施車軸配置變更

31、造成的振動水平變化圖中上層為現(xiàn)在情況，第二層為400系試驗車(具體略)，第三層為本文的配置。 第46頁 共76頁（3）增加軌道彈性 降低軌道剛度增加彈性是將軟性材料墊入軌道下，使軌道(作為整體)的支撐剛度降低，達到減振的目的。其結(jié)構(gòu)見示意下圖1，防振效果見下圖。三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施彈性枕軌道床墊高彈性鋼軌襯墊 降低軌道支撐剛度的方法 不同頻率下彈性軌枕、道床墊的防振效果 由圖可見，從低頻到20Hz，隨頻率增加減振效果提高，在20Hz附近約降低振幅2dB，50Hz以上頻域振幅降低量在510dB間，效果非常明顯。 第47頁 共76頁（4）改換重軌 在路基較軟的區(qū)段更換重軌，增

32、加線路縱向的軌道綜合彎曲剛度，可降低振動幅值，見下圖。 三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施5050、60kg60kg鋼軌的振動比較鋼軌的振動比較 既有線路基較軟區(qū)段，鋼軌更換前后同一地點進行比較的結(jié)果。第48頁 共76頁（5）設(shè)置防振壁 在鐵路與建筑物間設(shè)置地下防振溝和防振壁以阻斷鐵路振動引起的建筑物地基振動。防振溝由于軌道的影響和溝本身的維護等問題難以實際應(yīng)用。有關(guān)防振壁設(shè)置的技術(shù)條件，目前尚未成熟。日本鐵路在新干線沿線對防振壁的效果進行了試驗，見下圖。三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施防振壁的防振效果防振壁的防振效果( (實例實例) ) 線區(qū)施工場所：東海道豐橋附近軌道：

33、有碴軌道結(jié)構(gòu)物： 剛架橋樁基礎(chǔ)20m地基： 見圖列車速度： 約210km/h施工位置： 距結(jié)構(gòu)中心10.5m壁深： 10m壁厚： 0.8m壁總長： 110m其它： 型板樁埋死 第49頁 共76頁（三）電磁幅射1、高速電氣化鐵道的主要電磁干擾源高速電氣化鐵道的電磁干擾源可分為：a)由固定設(shè)備產(chǎn)生的，如接觸網(wǎng)、配電線、變電所、分區(qū)所等；b)車上的各種電氣設(shè)備(照明、空調(diào)等)，電力變換設(shè)備(如逆變器等)，車上的各種配線部分；c)列車運行產(chǎn)生的電磁干擾波(見圖3-25)。這類干擾波具有以下特點：l 干擾波僅在列車通過時出現(xiàn)，是一種瞬間、不連續(xù)的寬頻帶無線電干擾波；l 電磁干擾波的強度隨列車運行速度、狀

34、態(tài)和周圍環(huán)境的改變而發(fā)生變化；產(chǎn)生的干擾波大多為沖擊性、隨機發(fā)生。三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施第50頁 共76頁三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施來自絕緣子等地上結(jié)構(gòu)體的電磁噪音沿接觸網(wǎng)傳播的電磁噪音由受電裝置發(fā)生的電弧滑動產(chǎn)生的電磁噪音來自車上裝置設(shè)備的直接幅射電磁波包涵在鋼軌回流電流中的高頻部分高速電氣化鐵道電磁干擾來源 在上述三類電磁干擾源中，列車運行產(chǎn)生的電磁干擾是最主要的，其干擾強度也最高，需采取防護措施，是本節(jié)主要討論內(nèi)容。車輛上的電氣設(shè)備一般均采取屏蔽措施，對外界的影響較小，但近年由于車上的電力變換設(shè)備功率有增大的趨勢，產(chǎn)生電磁干擾的可能性增大，需在車輛的適

35、當部位加強屏蔽或插入抗干擾濾波器等措施。 第51頁 共76頁2、高速鐵路電磁污染分析 （1） 電弓瞬間離線產(chǎn)生的高頻電磁輻射9 1 受電弓集電電流三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施集電電流（集電電流（A A）（）（OdBOdBV=1VV=1V）第52頁 共76頁 2 機車運行速度 隨著機車運行速度提高，弓網(wǎng)離線率增大，由此產(chǎn)生的輻射干擾也將增大。下圖為日本新干線實測結(jié)果。由圖可見，隨列車速度提高，機車各擋位的電磁干擾強度均呈增加趨勢，但在滿負荷運行時各速度段相應(yīng)的干擾強度均較低負荷時小。三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施機車運行速度與干擾電波的關(guān)系機車運行速度與干擾電波的關(guān)系

36、第53頁 共76頁 3 受電弓數(shù)量 高速列車分動力分散型和動力集中型兩種。日本新干線16輛編組的列車，早期每兩輛中有一輛為帶受電弓的動力車，共8個獨立的受電弓分別受流，產(chǎn)生的無線電干擾較大。當采用高壓母線連接，減少受電弓數(shù)量后，電磁干擾強度隨列車速度提高而增加的傾向趨緩，見下圖 。三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施列車速度(km/h)采用高壓母線連接后干擾強度隨速度的變化趨勢采用高壓母線連接后干擾強度隨速度的變化趨勢 第54頁 共76頁 4 接觸網(wǎng)類型和狀態(tài) 電氣化鐵路弓網(wǎng)滑動接觸產(chǎn)生的電磁輻射大小與接觸網(wǎng)的類型和狀態(tài)有非常密切的關(guān)系。一般來說，接觸網(wǎng)彈性差異系數(shù)小，波動傳播速度大的接

37、觸網(wǎng)產(chǎn)生的電磁輻射較小。三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施懸掛方式 結(jié)構(gòu)特點 波動傳播速度 復(fù)鏈式 穩(wěn)定性好，抗風,復(fù)雜，造價高，高速時受流質(zhì)量差 355 彈性鏈式 彈性差異系數(shù)小, Re250 10% Re330 8% 426 569 簡單鏈式 簡單; 彈性差異系數(shù)大于彈性鏈式 TGV東南線 412 大西洋線 441 日本北陸整備線 525 我國既有線 359-392 各類接觸網(wǎng)懸掛方式及性能特點各類接觸網(wǎng)懸掛方式及性能特點第55頁 共76頁三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施我國與日本測量數(shù)據(jù)1.普通速度 2. 鄭武非試驗段 3. 環(huán)鐵SS5試驗 4. 鄭武試驗段5.環(huán)鐵SS

38、8試驗仿8k弓 6.環(huán)鐵SS8試驗德國弓 7.廣深線動車組 第56頁 共76頁三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施線 路 接 觸 網(wǎng) 懸 掛 方 式 與 參 數(shù) 彈性差異系數(shù) % 受 電 弓 歸 算 質(zhì) 量 ( k g ) 滑 板 材 質(zhì) 普速( 4 0 - 6 0 ) 簡 鏈 或 彈 鏈 ， 架 設(shè) 維 修 差 ，張 力 小 5 0 - 6 0 4 0 粉末冶金 鄭 武 非 試驗段( 1 4 0 ) 簡 鏈 ， 導 線 質(zhì) 量 一 般 ， 張 力1 0 2 0 k N 5 5 2 8 ( 西門子弓 ) 粉末冶金 環(huán) 鐵S S5 試 驗 ( 1 5 0 ) 簡 鏈 ， 張 力1 5 1

39、0 k N 3 0 2 5 碳 鄭 武 試驗段( 2 4 0 ) 彈 鏈 , 張 力1 5 1 5 k N 2 8 2 8 ( 西門子弓 ) 碳 環(huán) 鐵S S8 ( 仿8 k弓 ) 彈 鏈 , 符 合R e 2 5 0標 準 , 張 力1 5 1 5 k N 1 5 3 0 粉末冶金 環(huán) 鐵S S8 ( 德 國 弓 ) 彈 鏈 , 符 合R e 2 5 0標 準 , 張 力1 5 1 5 k N 1 5 2 8 ( 西門子弓 ) 碳 廣 深 線 ( 德 國 弓 ) 簡 鏈 , 張 力1 5 2 0 k N 3 0 2 8 ( 西門子弓 ) 碳 日 本 復(fù)鏈式, 張力1 52 4 .5 k N

40、,8個 弓 3 0 1 5 - 3 0 粉末冶金 被測線路弓網(wǎng)參數(shù)被測線路弓網(wǎng)參數(shù) 第57頁 共76頁 5 橫向傳播特性 下圖顯示日本電氣化鐵路列車慣性運行時的電磁干擾強度隨橫向距離增大而降低。三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施 頻率 100MHz 慣性行駛 160210km/h 水平距離 d（m） 噪聲電場強度（dBV/m） 電波噪聲距離特性實例第58頁 共76頁(2) 高架線路對電磁波的遮蔽與反射 高速鐵路對線路條件要求高，為了行車安全，減少行人車輛對行車的干擾，取消了平交道口，立體交叉多,尤其是穿越大城市時線路多采用高架方式。高架的線路、列車車體和接觸網(wǎng)上部結(jié)構(gòu)對電磁波的傳播，特

41、別是對以直線傳播的電視廣播波段有不同程度的遮蔽作用，從而使高架線路附近陰影區(qū)的電視收看受到影響。同時高架線路和運動車體引起的電視信號的反射波和直射波相互迭加，造成電視信號的幅度、相位變化，即使電視信號足夠強，高速列車通過時仍可使附近電視畫面出現(xiàn)抖動、模糊不清的現(xiàn)象。如日本高速鐵路高架線路占很大比例，新干線建成初期，附近居民因收看電視受遮蔽與反射影響投拆較多19、20。 三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施第59頁 共76頁3、有關(guān)控制標準10三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施9KHz-1GHz9KHz-1GHz輻射限值輻射限值 圖中限值適用于單相工頻25kV交流電氣化鐵道電力機車

42、運行時產(chǎn)生的電磁輻射的地面測量，適用頻率范圍為9kHz1GHz。電磁輻射場強值的測量采用峰值檢波。我國采用準峰值檢波，因而我國實測量需經(jīng)折算后才能用上述標準衡量。 第60頁 共76頁4、降低電磁輻射強度及對環(huán)境影響的途徑(1)對電磁輻射源采取的措施 1受電弓的改進 在受電弓斜管和連接條上安裝鐵氧體以提高高頻阻抗，改進后的受電弓在100MHz和200MHz 頻段可降低電磁輻射值3-5dB。這種受電弓已在日本新干線的車輛上應(yīng)用。 采用跟蹤性良好的三維彈簧系方式的受電弓，代替通常的二維彈簧系受電弓，以減少接觸網(wǎng)與受電弓間的離線率。實測表明，此種三維彈簧系受電弓在100MHz頻段較原受電弓的電磁輻射值

43、降低約3dB。見下圖。 三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施受電弓的受電結(jié)構(gòu)受電弓的受電結(jié)構(gòu) 第61頁 共76頁 選擇合適的滑板材料 機車運行過程中采用不同的受電弓滑板材料產(chǎn)生的電磁輻射值有較大差別，據(jù)報道碳滑板比銅系滑板的電磁輻射值低約20dB，但因其極易磨損不適用于高速鐵路。日本新干線使用鐵系及銅系的燒結(jié)合金滑板，并在進行金屬噴鍍碳滑板、浸漬碳系滑板方面的研究工作。 2 用高壓母線連接、減少受電弓 日本新干線列車以兩節(jié)電動車為一單元，最初時每組單元使用一架受電弓受流，電氣回路均為各單元獨立設(shè)置，目前在各單元間采用連通高壓母線的方法，由此可以減少受電弓的數(shù)量，不僅減少了輻射源，而且受電

44、弓電流增加，使得電弧不易切斷。同時使用數(shù)架受電弓并聯(lián)受流，即使其中一個受電弓離線，其它受電弓可以進行補充，作為列車整體不易產(chǎn)生電流的急劇變化。采取上述措施后高速列車的電磁輻射強度大幅下降，如在100MHz和200MHz頻段大約降低1020dB。 三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施第62頁 共76頁 3 改善接觸網(wǎng)性能。 高速運行的電力機車因弓網(wǎng)離線產(chǎn)生的無線電噪聲與接觸網(wǎng)性能好壞有直接關(guān)系。接觸網(wǎng)彈性均勻，離線率低，電弧發(fā)生少，在改善受流狀態(tài)的同時，產(chǎn)生的無線電噪聲也必然降低。德國IEC高速鐵路Re250、Re300接觸網(wǎng)除提高張力使接觸網(wǎng)懸掛的彈性均勻以外，在支柱處采用彈性吊弦進一步

45、改善了接觸質(zhì)量。這種接觸網(wǎng)使列車高速運行時弓網(wǎng)壓力更為均勻，離線率降低，電弧減少，因而產(chǎn)生的無線電噪聲隨之減少，明顯減輕了對周圍環(huán)境的電磁污染。 我國京秦線兩個區(qū)間引進日本接觸網(wǎng)，采用彈性定位器、整體吊懸和站內(nèi)橫跨等新結(jié)構(gòu)。車上干擾測量表明，一般區(qū)間無線電干擾噪聲的90%不超過電平值為48.4dB，而采用彈性定位器的兩個區(qū)間為34.6dB，降低了13.75dB。降低效果十分明顯。第63頁 共76頁(2) 對受體采取的措施 高速鐵路電力機車或動車運行中產(chǎn)生的無線電噪聲雖然可采取措施使之降低，但卻不可能完全消除，一些距線路很近的無線設(shè)施和居民電視仍會受到一定程度的影響。同時高架線路和車體運動造成的

46、電波被遮蔽、電視畫面重影抖動的問題，也需在受影響一方采取措施。為解決沿線電視受影響問題，采用共享天線閉路電視系統(tǒng)，見圖3-33。這種方式是在不受電氣化鐵路干擾影響的地點設(shè)置接收天線，然后用同軸電纜將信號分配到沿線受影響的電視用戶，保證了電視接收質(zhì)量。觖決這一問題的另一種方法是在遠離電氣化線路的地點設(shè)差轉(zhuǎn)臺接收電視信號，然后以遠高于電氣化鐵路無線電頻率的SHF頻段的頻率播發(fā)到鐵路附近地區(qū)，使電視接收質(zhì)量不受影響。其優(yōu)點是不需鋪設(shè)電纜、工程量小、造價低和便于維護。三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施第64頁 共76頁 共享天線設(shè)施示意圖共享天線設(shè)施示意圖 三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控

47、制措施第65頁 共76頁（四）微氣壓波1、微氣壓波產(chǎn)生的邊界條件及對環(huán)境的影響(1)微氣壓波的形成 壓縮波的產(chǎn)生沖擊波的幅射隧道出口列車壓縮波沖擊波隧道出口微氣壓波形成意示圖隧道出口微氣壓波形成意示圖微氣壓波的發(fā)展分三個階段 - 列車進入隧道時產(chǎn)生壓縮波 - 壓縮波沿著隧道傳播 -微氣壓波從隧道出口向外輻射。 三、高速鐵路運營期的主要環(huán)境問題及控制措施第66頁 共76頁 (2) 影響微氣壓波的因素 1 列車速度 壓縮波波面壓力隨列車速度提高而升高，其升高值近似與列車速度的平方成正比，壓力升高所需時間與列車速度成反比。因此，壓縮波波面的梯度近似與列車速度的三次方成正比。 2 列車與隧道截面之比 微氣壓波隨列車截面積與隧道截面積的比減小而減小，并隨列車頭型系數(shù)(長細比值)的