为什么地铁有些路段格外吵

上下班通勤的路上，地铁一开动，你的耳边便响起恼人的噪音。

尤其是当地铁驶入某些路段，沉闷的轰鸣和刺耳的“尖叫”形成的“交响乐”，让你不禁感到一阵头疼。

一阵阵噪音的起伏不停地传入你的耳朵里，你仿佛进了一个无法逃脱的噪音牢笼，只能默默地忍受煎熬。

为什么地铁某些路段的噪音那么大？ 这些噪音都是从哪里来的？

噪音到达轨道车辆内部的机制，包括空气传播路径和结构传播路径两条路径[1]。根据发生源的不同，地铁噪音可以分为轮轨噪音、机器噪音、空气动力噪音等[2]。

你挤上了每天早上都会乘坐的早高峰地铁，随着列车关门后启动加速，不间断的轰鸣声和振动陡然增大。

在噪声敏感区段采取声屏障、隔声窗等降噪措施，能够有效降低噪音水平 / 图虫创意

此时你感受到的主要是空气动力噪音，它通过地板、窗户、门和舷梯连接以及通过门密封件的缝隙传播[1]，随着列车速度的持续增大，你发现你耳边的呼啸声也扩大了。

国外研究团队对地铁开展噪声实验时发现[3]，无论铁路基础设施如何，当列车开始加速时，地铁噪声水平就会明显提高 。

针对广州地铁14号线的案例研究也有相同的结论。当列车从零加速至120km/h，地铁噪音水平也从80分贝提升至大约94分贝，属于能显著损伤听力的Ⅲ级噪音[4]。

当列车加速状态结束，以高速状态稳定行驶时，空气动力噪音下降，轮轨噪音、机器噪音等通过结构传声的低频噪音马上开始接替。

将“刹车片”闸瓦推动贴合到车轮上摩擦来减速，会造成钢轨磨损 / Unsplash

在这段路程里，你大多数时候感受到的是轮轨滚动的声音，属于轮轨噪音的一种。粗糙的轮轨表面，引起车轮和钢轨的振动，产生了不同方向的声辐射[2]。

虽然地铁内门窗封闭良好，但轮轨噪声更多是通过车体传播到车内，强大的声能激振车体外壳，使车内地板、墙板、车窗等产生振动，向你所在的车厢辐射噪声[2]。无论你在车厢的哪个位置，噪音总是无处不在。

而长期运行的轨道，钢轨出现波磨现象，呈现出波浪形状的不平顺的磨耗状态，这加剧了轮轨系统中的高频振动[5]，于是伴随你每个早高峰的地铁噪音“愈演愈烈”。

直到列车加速到一定数值后，轮轨摩擦减少，地铁噪声水平转而下降[3]。但你的耳朵轻松没一会儿，一个不注意，地铁从地面进入地下，噪音又开始增大了。

地铁车轮降噪在设计上从降低车轮振动来抑制车轮声辐射水平 / 图虫创意

各类噪声实验发现，当地铁在地下行驶时，产生的噪音会明显大于在地面行驶。通过地下轨道时的噪声比通过表面轨道高大约5-10分贝[3]。

这是因为当列车在密闭狭长的隧道内运行时，轮轨噪声会经过隧道壁多次反射，回响强度增大，车厢内的你也会感受到更强烈的轰鸣声[3]。而当地铁在地面行驶时，噪声能量能够向外传递和衰减[6]，你的耳朵也能稍微“喘口气”。

在北京交通大学发布的一项地铁车内噪音实验中，北京地铁13号线被评为“最安静”的地铁线路。这正是因为13号线没有地下段，均为地面和高架[6]。

除了这些时刻的“咆哮”，你有时还会听到刺耳的地铁“尖叫”，有如尖刀滑过铁器，让人头皮发麻。

而这通常是列车正通过曲线路段转弯，车轮对轨道摩擦加剧产生的“尖啸噪声”[3]。

地铁站的屏蔽门，增加了站台的安全性，又能阻隔列车进出站时产生的噪音 / 图虫创意

为了确保地铁能够覆盖更多的区域，提供更好的交通服务，地铁线路在设计时不得不加入一些类似急转弯的曲线路段。

当列车在曲线轨道上行驶时，车轮与钢轨之间会产生横向滑移，轮面与轨头之间产生一个横向切向力，对轨道产生影响[7]。这个力对噪声水平造成的干扰比在直线轨道上运动产生的噪声水平要高[3]。

声部多样、接连不断的噪音混响已经让你烦躁不安，一刻也不能歇息。而当地铁经过大型换乘站点时，此起彼伏的手机外放声、交谈声和争吵声，大概是地铁噪音压垮你耳膜的最后一根稻草。

相较于头戴式降噪耳机，入耳式降噪耳机的隔噪效果更优 / Unsplash

一项针对沈阳地铁1号线的实验发现，途经城区中心站点和大型工厂站点时车厢内噪声水平相对更高[7]。

这些站点客流量更大，站内的公共广播服务次数更多，导致该路段车厢内的整体环境噪声水平升高[8]。

还没到站的你，此时已经头痛欲裂了。不过这些噪音还不是最糟糕的，地铁再吵也吵不过你身边外放的短视频配音和熊孩子们的惊声尖叫。

参考文献

[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, 肖友刚. (2009). 地铁车内噪声的成因及控制策略 [J]. 铁道车辆, 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,郑军,王宇,孙大新 徐寿伟.(2021).城市轨道交通轨道振动噪声成因及整治措施研究.现代交通技术(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,陈忠林,程莉,张建丽 梁雷.(2012).沈阳一号线地铁噪声的分析与控制措施.辽宁大学学报(自然科学版)(02),123-126.