交通与环境-城市轨道交通对环境的影响

城市轨道交通对环境的影响摘要：轨道交通已成为国际化的大都市城市交通的骨干，有其他交通方式所没有的优势，在实现城市交通可持续发展对策中具有相当重要的地位，值得大力发展。城市轨道交通在大城市迅速发展的同时，必将对外部环境带来负面影响，如何有效减少和解决负面影响就显得尤为重要。文章分析了城市轨道交通现状以及其对周围生态环境环境的影响，阐述了在噪声、振动控制的相关技术措施，为城市轨道交通的建设和可持续发展提高了决策参考。关键词：轨道交通优势环境影响措施正文：轨道交通是指城市中有轨的大运量的公共交通运输系统。目前国际上已上线运营的城市轨道交通有市郊铁路、轻轨、地铁、有轨电车等7种类型。我国城市轨道交通发展的历史牟今约为40年，经历了从无到有、由弱渐强的发展历程。城市轨道交通的发展动向表明，我国城市轨道交通的建设总规模还会扩大，发展前景宏大，建设市场广阔。但是，我国城市轨道交通在各大城市迅速发展的同时，必将对外部环境带来负面影响，如何有效减少和解决负而影响就显得尤为重要。随着我国城市化和机动车化的发展，城市交通体系越来越多地需要占用大量的土地，消耗大量的燃料，产生大量的环境污染和生态负效应，而我国现有的资源(包括土地资源)储量和能源结构，以及基于城市发展模式和可持续发展进程的环境容量限制，对于城市交通的发展也有着各方面的制约作用。一、城市轨道交通的优势轨道交通有许多其他交通方式无法比拟的优点，当前，中国许多大城市机动车拥有量以高于10％的速度增加，交通拥堵和机动车尾气对生态环境的影响日趋严重，轨道交通的优点更加凸显出来。通过对日本大都市圈各种交通方式能耗及大气污染物质排放量以及各种城市交通方式占用道路面积及客运量进行比较，可明显看出轨道交通的优势所在：低能耗、低污染、运量大、占地少、速度快、安全可靠、运行准时等。图表1：日本大城市圈各种交通方式能耗及大气污染物质排放量交通方式能源消耗量/(KJ/人·km)CO2/(g/人·km)NO2/(g/人·km)SO2/(g/人·km)城市轨道交通4234.70.1790.011公共汽车74919.40.5040.144营业用小汽车543489.30.4960.041家庭用小汽车252044.60.2570.021图表2：各种城市交通方式占用道路面积（静态）及客运量的比较交通方式每位乘客占用道路面积（m²）每车道每小时运送乘客量（人）自行车6-102000小汽车10-203000公共汽车1-26000-8000轨道交通地面约0.5，地下接近0最大可达80000图表3：城市轨道交通的特点项目城市（郊区）铁路地铁轻轨客运能力/人·编组10001000200-500运行速度/km·h6030-4030-40准点率高高高舒适性较好较好较好安全性好好好利用地下空间无有无运输性质客、货客客1．城市轨道交通系统可节约大量的土地资源。据报道，全欧铁路用地占欧洲总面积的0．03％；而公路用地却占到1．3％，为铁路用地的43．3倍，西欧高速铁路用地只相当于同等运量的公路用地置的40％。由于城市轨道交通与高速铁路相比速度低、编组小、防护距离小，用地率小于高逮铁路o2．城市轨道交通可节约大量的能源。以2020年我国国民经济发展预测值估算，铁路运量每增加1个百分点，将少占用333．4km²的土地资源，同时减少能耗2Mt标准煤。据东日本铁路公司统计，该公司完成了客运总量的30％，却只消耗了总能耗的7％。铁路与其它交通系统的综合能耗比为1：5：7。3．城市轨道交通缓解了城区大气环境质量的恶化。由于城市轨道交通系统是电力牵引，因此，可以在城市城区实现大气污染物的零排放，有利于城区大气环境质量的改善。虽然轨道交通在城区实现了零排放，但为城区轨道交通提供电力及发电燃料的相关区域却承受着为城市供电带来的环境污染和生态资源的破坏所产生的后果。但由于上述地区一般位于郊区或边远地区，环境容量一般较大，自净能力较强，只要治理防护措施到位，可大大降低对自然生态环境的影响。而且，轨道交通单位能耗仅相当于城市公路公交的57．8％，因此发电站所排放的大气污染物也明显减少。二、城市轨道交通对环境的影响及解决措施城市轨道交通系统在给人们出行带来便捷的同时，也不可避免对周围环境造成一定的影响。目前，主要集中在对周围环境造成的噪声污染和振动影响以及电磁干扰与杂散电流，另外在前期施工中对环境的影响也不容忽视。城市轨道交通系统由于其线路规划等原因，对居民的直接严重噪声污染较其他城市交通系统较低。但是，城市轨道交通系统不可避免地在车厢内、站台上、以及轨道沿线地带制造噪声污染，影响人们出行和生活质量，对经济发展造成深远影响。（一）噪声的产生、影响及解决措施(1)城市轨道交通系统噪声的形成。城市轨道交通产生噪声的声源可分为：轮轨噪声，车辆非动力噪声，牵引动力系统噪声，高架轨道噪声，地下铁道的地面承载噪声等。由于列车速度小于250km／h时，噪声以轮轨噪声为主，所以城市轨道车辆的噪声主要是轮轨噪声；另外高架轨道噪声和地面承载噪声和振动是相当严重的干扰源，也是公众向交通部门抱怨的主要对象。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，即所渭“卡滞一滑动效应”，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，它比之列车行驶丁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。⑧地下铁道的地而承载噪声。地下铁道轮轨问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。振动通过上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)城市轨道交通系统噪声污染的相关影响分析。噪声对人体构成危害，一般情况下，长时间处于超过50分贝噪声的环境中，人的神经系统就会受到影响。噪声平均每提高3分贝，能量就会增强一倍；噪声污染严重还会破坏人体的听觉系统；经常处于噪声困扰之中，会出现记忆力减退、失眠等症状。目前地铁噪声为70分贝，轻轨的噪声更高。这无疑成为人们对房产选择的顾虑，影响着轨道沿线物业的发展。如北京某售价20000元以上项目，因轻轨进入社区，业主认为社区生活品质遭到破坏，有许多客户先后要求退房；离轨道交通线路过近的房产由于噪音等问题也存在跌价的可能。目前基于轨道交通沿线的房产考虑，有建议种植隔音林或在建筑本身增加隔音装置，但这些即使能建立起一定防噪屏障，也只是治标，而不解决实际问题。若不想放弃城市轨道沿线交通便利的优势，降低噪音还是要以发展轨道及轨道车辆降低噪音技术为根本。有效的方法是：降低轮轨噪音；降低高架轨道噪音；降低地下铁道地面承载噪音等。另外，发展城市轨道交通系统沿线经济时也要考虑噪声环境因素，合理安排规划，如减少住宅，文教卫生等的建设，重点建设集中商业区等。（二）震动影响及解决环境振动对人体、建筑物、精密仪器等的影响已越来越大．这是因为一方面振动日益增大，影响的范围也在加大；另一方面，人们对生活质量的要求也越来越高，同样水平的振动，在过去可能不是问题，现在却越来越多地引起了公众的强烈反应。城市轨道交通系统的振动污染相对于噪声污染更为严重，也是城市轨道交通系统对环境污染方面高于常规公共交通系统的一项。随着经济发展、技术进步、居民素质和自身生活质量以及健康意识的提高，再加上城市轨道交通系统的快速发展，振动污染已经越来越凸现，国际上已把振动列为七大环境公害之一，并开始着手研究振动的污染规律、产生的原因、传播途径、控制方法以及对人体的危害等。(1)城市轨道交通系统振动的形成。在轨道交通系统中，由运行列车对轨道的冲击作用产生振动，并通过结构(隧道基础和衬砌或桥梁的墩台及其基础)传递到周围的地层，进而通过土壤向四周传播，诱发了附近地下结构以及建筑物的二次振动和噪声。对于地下铁道，其影响因素主要有列车速度、车辆重量、隧道基础和衬砌结构类型、轨道类型、是否采用了隔振措施等，此外列车与轨道的动力相互作用也会加大振动作用；对于高架轻轨系统，其影响因素主要有列车速度、车辆重量、桥梁结构类型和基础类型、桥梁跨度、刚度、挠度等，列车与桥梁的动力相互作用也会加大振动作用(2)城市轨道交通系统振动相关数据及特点。地铁相关振动。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％。在我国某城市地铁车辆段附近进行了现场测试，结果表明，当地铁列车以15～20km／h的速度通过时，地铁正上方居民住宅的振动高达85dB，如果列车速度达到正常运行的70km／h时，其振级可能还要大得多。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；24m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。(3)城市轨道交通系统振动对建筑物的影响。随着城市建设的迅猛发展，多层高架道路、地下铁道、轻轨交通正日益形成一个立体空间交通体系，从地下、地面和空中逐步深入到城市中密集的居民点、商业中心和工业区。如日本东京市内的交通道路很多已达到5～7层，离建筑物的最短距离小到只有几米，加上交通密度的不断增加，使得振动的影响日益增大，交通车辆引起的结构振动通过周围地层向外传播，进一步诱发建筑物的二次振动，对建筑物特别是古旧建筑物的结构安全以及其中居民的工作和日常生活产生了很大的影响。城市轨道交通系统振动污染控制的主要技术措施。日本是轨道交通系统振动污染最为严重的国家之一，在其“公害对策基本法”中，明确振动为七个典型公害之一的同时，在“限制振动法”中，特别对城市轨道振动规定了措施要求，以保护生活环境和人民的健康。英国铁路管理局研究发展部技术中心主要就行车速度、激振频率和轨道参数的相关关系以及共振现象进行了实验研究。瑞士联邦铁路和国际铁路联盟实验研究所研究了地铁列车和隧道结构的振动频率和加速度特征，从改善线路结构的角度提出了降低地铁列车振动对附近地下及地面结构振动影响的途径。美国G．P．Wi1son等针对铁路车辆引起的噪声和振动，提出了通过改善道床结构形式和改革车辆转向架构造以减少轮轨接触力的方法，降低地铁车辆引起的噪声和振动的建议。西班牙、捷克等国在这些方面也做了大量的测试、调金和研究工作，分析了列车引起地面振动波的传播和衰减特性，从降低行车速度、减轻荷载重量、提高路面平整度等方面提出了减少振害的措施。（三）电磁干扰及电腐蚀由于城市轨道交通是电力牵引。因此。该系统在运行时会产生电磁脉冲干扰，对线路两侧一定范围内的电磁敏感设施和居民电视的收看产生一定影响。经研究测试分析，电气化铁道对线路两侧20m以外的电视收看基本无影响，可以保证正常收看。沿线的电磁敏感设施在勘测设计阶段将按国家有关法规、标准进行防护处理而不会受到影响。城市轨道交通由于电压等级低(为15千伏，而电气化铁道为27．5千伏)、电流强度小，产生的电磁干扰信号低于电气化铁道。所以，只要按有关法规对工程进行环境影响评价并实施有效的防护治理措施，城市轨道交通将不会对线路两侧的电磁环境产生明显影响。杂散电流是城市轨道交通电流回路中的部分散出电流，它对结构钢筋，附近金属管线产生电解效应，造成管线腐蚀。对于杂散电流的影响要予以重视，应专题进行杂散电流的防护设计，确保牵引回流系统畅通。采用“杂散电流”监测