爲什麼地鐵有些路段格外吵

上下班通勤的路上，地鐵一開動，你的耳邊便響起惱人的噪音。

尤其是當地鐵駛入某些路段，沉悶的轟鳴和刺耳的“尖叫”形成的“交響樂”，讓你不禁感到一陣頭疼。

一陣陣噪音的起伏不停地傳入你的耳朵裡，你彷彿進了一個無法逃脫的噪音牢籠，只能默默地忍受煎熬。

爲什麼地鐵某些路段的噪音那麼大？ 這些噪音都是從哪裡來的？

噪音到達軌道車輛內部的機制，包括空氣傳播路徑和結構傳播路徑兩條路徑[1]。根據發生源的不同，地鐵噪音可以分爲輪軌噪音、機器噪音、空氣動力噪音等[2]。

你擠上了每天早上都會乘坐的早高峰地鐵，隨着列車關門後啓動加速，不間斷的轟鳴聲和振動陡然增大。

在噪聲敏感區段採取聲屏障、隔聲窗等降噪措施，能夠有效降低噪音水平 / 圖蟲創意

此時你感受到的主要是空氣動力噪音，它通過地板、窗戶、門和舷梯連接以及通過門密封件的縫隙傳播[1]，隨着列車速度的持續增大，你發現你耳邊的呼嘯聲也擴大了。

國外研究團隊對地鐵開展噪聲實驗時發現[3]，無論鐵路基礎設施如何，當列車開始加速時，地鐵噪聲水平就會明顯提高 。

針對廣州地鐵14號線的案例研究也有相同的結論。當列車從零加速至120km/h，地鐵噪音水平也從80分貝提升至大約94分貝，屬於能顯著損傷聽力的Ⅲ級噪音[4]。

當列車加速狀態結束，以高速狀態穩定行駛時，空氣動力噪音下降，輪軌噪音、機器噪音等通過結構傳聲的低頻噪音馬上開始接替。

將“剎車片”閘瓦推動貼合到車輪上摩擦來減速，會造成鋼軌磨損 / Unsplash

在這段路程裡，你大多數時候感受到的是輪軌滾動的聲音，屬於輪軌噪音的一種。粗糙的輪軌表面，引起車輪和鋼軌的振動，產生了不同方向的聲輻射[2]。

雖然地鐵內門窗封閉良好，但輪軌噪聲更多是通過車體傳播到車內，強大的聲能激振車體外殼，使車內地板、牆板、車窗等產生振動，向你所在的車廂輻射噪聲[2]。無論你在車廂的哪個位置，噪音總是無處不在。

而長期運行的軌道，鋼軌出現波磨現象，呈現出波浪形狀的不平順的磨耗狀態，這加劇了輪軌系統中的高頻振動[5]，於是伴隨你每個早高峰的地鐵噪音“愈演愈烈”。

直到列車加速到一定數值後，輪軌摩擦減少，地鐵噪聲水平轉而下降[3]。但你的耳朵輕鬆沒一會兒，一個不注意，地鐵從地面進入地下，噪音又開始增大了。

地鐵車輪降噪在設計上從降低車輪振動來抑制車輪聲輻射水平 / 圖蟲創意

各類噪聲實驗發現，當地鐵在地下行駛時，產生的噪音會明顯大於在地面行駛。通過地下軌道時的噪聲比通過表面軌道高大約5-10分貝[3]。

這是因爲當列車在密閉狹長的隧道內運行時，輪軌噪聲會經過隧道壁多次反射，迴響強度增大，車廂內的你也會感受到更強烈的轟鳴聲[3]。而當地鐵在地面行駛時，噪聲能量能夠向外傳遞和衰減[6]，你的耳朵也能稍微“喘口氣”。

在北京交通大學發佈的一項地鐵車內噪音實驗中，北京地鐵13號線被評爲“最安靜”的地鐵線路。這正是因爲13號線沒有地下段，均爲地面和高架[6]。

除了這些時刻的“咆哮”，你有時還會聽到刺耳的地鐵“尖叫”，有如尖刀滑過鐵器，讓人頭皮發麻。

而這通常是列車正通過曲線路段轉彎，車輪對軌道摩擦加劇產生的“尖嘯噪聲”[3]。

地鐵站的屏蔽門，增加了站臺的安全性，又能阻隔列車進出站時產生的噪音 / 圖蟲創意

爲了確保地鐵能夠覆蓋更多的區域，提供更好的交通服務，地鐵線路在設計時不得不加入一些類似急轉彎的曲線路段。

當列車在曲線軌道上行駛時，車輪與鋼軌之間會產生橫向滑移，輪面與軌頭之間產生一個橫向切向力，對軌道產生影響[7]。這個力對噪聲水平造成的干擾比在直線軌道上運動產生的噪聲水平要高[3]。

聲部多樣、接連不斷的噪音混響已經讓你煩躁不安，一刻也不能歇息。而當地鐵經過大型換乘站點時，此起彼伏的手機外放聲、交談聲和爭吵聲，大概是地鐵噪音壓垮你耳膜的最後一根稻草。

相較於頭戴式降噪耳機，入耳式降噪耳機的隔噪效果更優 / Unsplash

一項針對瀋陽地鐵1號線的實驗發現，途經城區中心站點和大型工廠站點時車廂內噪聲水平相對更高[7]。

這些站點客流量更大，站內的公共廣播服務次數更多，導致該路段車廂內的整體環境噪聲水平升高[8]。

還沒到站的你，此時已經頭痛欲裂了。不過這些噪音還不是最糟糕的，地鐵再吵也吵不過你身邊外放的短視頻配音和熊孩子們的驚聲尖叫。

參考文獻

[1] Li, L., Thompson, D., Xie, Y., Zhu, Q., Luo, Y., & Lei, Z. (2019). Influence of rail fastener stiffness on railway vehicle interior noise. Applied Acoustics, 145, 69–81.

[2] 任海, 肖友剛. (2009). 地鐵車內噪聲的成因及控制策略 [J]. 鐵道車輛, 47(4), 25-29.

[3] Younes, M. N., Heikal, A. Z., Kotb, A. S., & Zohny, H. N. (2021). Field Study of the Noise Exposure Inside Running Metro Unit. Civil Engineering Journal, 7(03), 1-10.

[4] Yan, L., Chen, Z., Zou, Y., He, X., Cai, C., Yu, K., & Zhu, X. (2020). Field Study of the Interior Noise and Vibration of a Metro Vehicle Running on a Viaduct: A Case Study in Guangzhou. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17(8), 2807.

[5]佘才高,曲村,鄭軍,王宇,孫大新 徐壽偉.(2021).城市軌道交通軌道振動噪聲成因及整治措施研究.現代交通技術(05),83-87.

[6] Ma, M., Wenqian Ran, J. Wu, M. Li, and X. Qu. (2022). Evaluating the Impact of Metro Interior Noise on Passenger Annoyance: An Experimental Study. International Journal of Environmental Research and Public Health, 19(9), 5041.

[7] Kim, J. C., Noh, H.-M., & Yun, Y. S. (2019). Analysis of Wheel Squeal and Flanging on Curved Railway Tracks. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 20(12), 2077-2087–2087.

[8]沈曼莉,陳忠林,程莉,張建麗 樑雷.(2012).瀋陽一號線地鐵噪聲的分析與控制措施.遼寧大學學報(自然科學版)(02),123-126.