贾国荃高速铁路施工与运营中环境保护要求与技术措施【铁科院】

1、高速铁路施工与运营中高速铁路施工与运营中环境保护要求与技术措施 第2页 共76页目录 一、铁路建设项目环境保护相关法规及管理程序二、高速铁路施工期的主要环境问题及控制措施三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施第3页 共76页一、铁路建设项目环境保护相关法规及管理程序 （一）环境保护相关法规 1 宪法2 中华人民共和国环境保护法 (1) 明确环境保护加强环境管理 (2) 界定了环境的概念，确定了环境保护的范围 (3) 规定了我国环境保护的管理体制 (4) 建立了行之有效的环境保护监督管理制度，成为依法保护环境的法律依据。 1 环境影响评价制度 2“三同时”制度 3 征收排污费制度 4 污染物

2、排放申报登记制度 5 限期治理制度第4页 共76页 (5) 建立了统一的环境监测制度 (6) 对环境保护标准的制度做了规定 (7) 对保护自然环境与资源作出了法律规定 (8) 保护农业生态和海洋环境保护的规定 (9) 对违反环保法，造成环境污染和生态破坏的法律责任作了相应的规定一、铁路建设项目环境保护相关法规及管理程序 第5页 共76页3 环境保护单行法 环境保护单行法是针对特定的保护对象，如某种环境要素或特定的环境社会关系而专门调整的立法，它以宪法和基本法为依据，又是宪法和基本法的具体化。 在污染防治方面，已颁布的有中华人民共和国水污染防治法、中华人民共和国大气污染防治法、中华人民共和国固体

3、废物污染环境防治法、中华人民共和国噪声污染防治法等； 在环境资源方面，已颁布的有森林法、草原法、水土保持法、矿产资源法、野生动物保护法、农业法等，是为保护自然环境和自然资源免遭破坏，保证人类的生命维持系统，保存物种多样化，保证生物资源的永续利用而制定颁布的； 其它，还有环境影响评价法、清洁生产促进法。 一、铁路建设项目环境保护相关法规及管理程序 第6页 共76页4 环境保护行政法规5 环境保护地方性法规6 环境标准7 其他部门法规中关于环境保护的法律法规8 国际环境保护公约9 铁路建设项目常遇到的环境保护法律法规 (1)建设项目环境保护管理条例1998.11.29国务院颁布条例规定： 1 在我

4、国领域和管辖的其他海域内建设对环境有影响的建设项目都应进行环境影响评价，EIA必须遵守污染物排放的国家标准和地方标准，采取措施治理与该项目有关的环境污染和生态破坏，并根据建设项目对环境的影响程度，对建设项目的环境保护实行分类管理，即分环境影响报告书、环境影响报告表、环境影响登记表三类。涉及水土保持的项目，还必须有经水行政主管部门审查同意的水保方案。一、铁路建设项目环境保护相关法规及管理程序 第7页 共76页 2 环境影响评价的报批和分级审批。 3 环境保护设施建设的“三同时”制度。 4 环境保护设施的竣工验收。 5 铁路建设项目的环境影响评价及“三同时”具体操作程序按铁路部铁计199584号文

5、办理，它是条例的具体化。(2) 中华人民共和国环境影响评价法 1本法规定了规划和建设项目的环境影响评价制度 a)规划的环境影响评价及内容要求 b)建设项目的环境影响评价及内容要求 2 项目环境影响报告书的编制是项目实施前的法定程序、并在设计与施工中予以落实。 3 规定了违反本法相关条款的法律责任一、铁路建设项目环境保护相关法规及管理程序 第8页 共76页(3) 建设项目竣工环境保护验收管理办法 1 规定了建设项目竣工环境保护验收范围 2 规定了建设项目竣工环境保护验收要求和程序 3 规定了建设项目竣工环境保护验收条件 (4) 中华人民共和国水土保持法(5) 中华人民共和国环境噪声污染防治法第四

6、章 建筑施工噪声污染防治 (6) 中华人民共和国水污染防治法第四章 防止地表水污染 (7) 中华人民共和国大气污染物防治法 (8) 中华人民共和国文物保护法 (9) 风景名胜区管理暂行条例 一、铁路建设项目环境保护相关法规及管理程序 第9页 共76页（二）管理程序铁路建设项目各阶段 环境保护管理程序 监督管理部门 铁路建设项目环境保护管理框图 水利部、省(市)水保行政主管部门、铁道部环办预可行性研究环境保护分析水土保持设施竣工验收报告落实措施与建议可行性研究环境保护篇章初步设计环境影响报告书国家环保总局、省(市)环保局、铁道部环办水土保持方案水利部、省(市)水保行政主管部门、铁道部环办施工设计

7、落实初步设计中的环保措施工程招标施工准备招标文件中纳入环保内容，签订环保责任书，将环保纳入施工管理 施工期环保监理国家环保总局、水利部、省(市)环保、水保行政主管部门、铁道部环办临管交验环境保护竣工验收调查报告国家环保总局、省(市)环保局、铁道部环办可行性研究阶段施工阶段竣工验收阶段设计阶段第10页 共76页1、建设前期 在项目可行性研究后期或完成后，应委托具有相应资质评价单位，开展该项目的环境影响评价,编写项目环境影响报告书和水土保持方案。环境影响报告书及水土保持方案应在初步设计完成前通过国家环保总局和水利部终审，以便将报告书提出的各项环保和水保措施在初步设计中落实。 2、施工期 施工期环境

8、保护管理框图施工期环境保护管理框图国家环保总局、水利部建设总指挥部铁道部环办1标段5标段10标段15标段20标段省、市环保局、水保局省、市环保局、水保局省、市环保局、水保局（二）管理程序第11页 共76页 本阶段建设单位在环境保护管理方面包含的内容：审核环境影响报告书、水土保持方案所提环保措施与建议，主管部门审批意见是否在设计文件中落实。 把各项环保措施分解、落实至各施工单位。l 要求各施工单位对可能产生较大环境影响的重点工程、取弃土场、砂石料场等编写环保施工组织设计，其内容应包括减缓对环境影响的施工工艺、工序、环保措施和恢复措施。l 提前组织对文物古迹的勘探和合理保护。l 施工营地、大临工程

9、、施工便道、施工机械的合理布设和复垦恢复，施工运输扬尘的控制。 妥善处理铁路临近各类自然保护区、水源保护区、野生动植物保护区、风景名胜区的防护和协调。 跨河桥梁施工对水流的扰动，以及泥浆对河流水质浊度的影响和防护措施。3、竣工验收阶段 （二）管理程序第12页 共76页（一）生态环境 1取弃土场的设置与防护恢复措施 2桥涵工程 3路堤、路堑边坡防护 4各类保护区的防护 （二）古文化遗址 我国历史悠久、人文古迹和地下文物丰富，高速铁路建设时，应尽可能在开工前完成可能埋藏地下文物区段的勘探、发掘工作，尤其在山东济南至徐州段，以免开工后在施工过程中发现地下文物，需要采取抢救性发掘而延误工期。如发现重大

10、古文化遗迹需要局部改线时，对工程的影响会更大。 二、高速铁路施工期的主要环境问题及控制措施第13页 共76页（三）运输、施工机械的扬尘和噪声振动 施工便道车辆行驶扬尘覆盖在便道两旁的农作物和经济作物的叶片上，作物盛花期扬尘有可能阻碍花粉传播造成农作物和经济作物减产，甚至绝收。因而施工便道应经常洒水,防止扬尘。 在居民集中区附近施工时，应尽可能把噪声、振动大的施工机械布置在远离居民的地方。国家已开始征收噪声超标排污费。 二、高速铁路施工期的主要环境问题及控制措施第14页 共76页三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施（一）噪声1、噪声源分类及其特性 高速铁路噪声源分布示意图高速铁路噪声源分布

11、示意图 第15页 共76页（1）高速轮轨噪声 高速列车250km/h运行噪声 （2）集电系统噪声 （3）空气动力噪声 （4）基础建筑物噪声源 三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施牵 引 车11节中间车牵引车时间B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10第16页 共76页（5）其它机械噪声 高速铁路噪声值的大小，是由上述各类声源发出噪声能量迭加的总合，图3-3为日本新干线噪声与各声源关系的示意图。日本新干线噪声值与各声源的关系*地上条件：高度为7-9m的混凝土高架桥，平板轨道，高度为2m、贴有吸音材料的倒L型隔音壁*车辆条件：低噪声受电弓(受电弓数量=2)平滑化车辆，16节编组车辆，速度3

12、00km/h 三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施第17页 共76页2、 影响噪声值的主要因素 (1)列车运行速度 Dv=klog(V) 式中：VV/Vo，V列车速度(km/h)，Vo参照速度(km/h) (2) 钢轨顶面与车轮接触面的粗糙度 (3) 集电弓与集电弓罩的形状 (4) 车辆表面平滑程度3、 高速铁路噪声水平和传播规律 (1)高速铁路噪声水平 TGVTGV高速动车组噪声预测值高速动车组噪声预测值 三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施时 速 （ km/h） 200 250 270 300 350 400 500 资 料 报 道 值 87-92 95 97 93-97 90

13、-97 97 预 测 值 86.8 90.7 92.1 93.9 96.6 第18页 共76页三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施时速（km/h） 160 200 250 280 300 406.9 资料报道值 80 82-86 85-89 90 89-93 102 预测值 80.5 83.7 86.9 88.6 89.6 ICE高速动车组噪声预测值 时速（km/h） 200 250 300 资料报道值 67 73 77 预测值 (79) (85) (89) 新干线高速动车组噪声预测值 时速（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 中国高速动车组噪声预测值 第19页 共76页三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施列车运行速度（km/h） 230240 270300 噪声源 * Lmax 比例 * Lmax 比例 受电弓噪声 6769 15 70 35 车辆上部气动力噪声 7275 50 67 15 车辆下部噪声 7072 30 70 35 构筑物结构体噪声 6266 5 67 15 总声级 7578 100 75 100 日本新干线高速铁路各种噪声源强度（dBA） 注：测点距离铁路中心线25m，高于地面1.2m，高架结构7-9m，整体吸声道床结

15、构，2m高声屏障，采用受电弓罩，*为500系以下列车所测数据，*为500系以上列车所测数据。 第20页 共76页（2）高速铁路噪声传播规律三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施 高速高速( (高架高架) )铁路声场分布铁路声场分布( (无声屏障无声屏障) ) 第21页 共76页三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施 160km/h时高路堤、低路堤列车稳态噪声随距离衰减比较 受声点到轨道距离(m) 25 50 100 200 400 列车噪声级峰值dB(A) 97.3 93.6 91.8 85.9 80.9 距离加倍衰减量dB(A) 3.7 1.8 5.9 5.0 TGVTGV东南线高速

16、铁路衰减东南线高速铁路衰减 第22页 共76页三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施 4、 控制标准 国家名称 中国既有铁路 日本 新干线 法国高速铁路 德国既有铁路 美国高速铁路 瑞典既有铁路 评价量 Leq，昼间 Leq，24h Leq，昼间 Leq,24h Ldn Leq,24h 等效声级(dBA) 68 60 65 65 67 75 部分国家铁路噪声烦恼度阈值所对应的噪声水平 各国高速铁路噪声标准日本新干线噪声限值为列车通过时的最大声级，其限值如下：类地区(主要为住宅的地区)：LAmax70dBA类地区(商业、工业等类以外地区)：LAmax75dBA。法国高速铁路标准为等效声级 L

17、eq,昼间65dBA。我国既有铁路噪声限值为距铁路外轨中心线30m处，昼夜等效声级均为Leq=70dBA。高速铁路建议标准值Leq24h70dBA,Lmax89dBA。其它国家既有铁路噪声值大多在Leq6068dBA间。各国铁路噪声限值比较，日本新干线噪声限值是当今世界最严的铁路噪声限值。这可能与新干线运营初期，沿线居民对噪声的强烈反映有关。 第23页 共76页5 5、 噪声防治技术噪声防治技术 高速铁路噪声的防治主要从声源控制、传播途径和受声点三方面着手。改进车辆和轨道结构，在促进铁路技术进步的基础上控制声源，降低列车运行噪声强度，应是首先考虑的途径。传播途径隔声和受声点噪声控制是声源控制的

18、补充手段。（1） 声源控制： 1 车辆结构改进将高压电缆接头安装于车体内将高压电缆接头安装于车体内 三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施第24页 共76页三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施日本新干线车辆表面平滑化改进日本新干线车辆表面平滑化改进 第25页 共76页2 受电弓与受电弓罩改进 三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施受电弓改进受电弓改进 第26页 共76页三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施受电弓罩的改进受电弓罩的改进 第27页 共76页3 线路方面的改进 采用超长焊接长钢轨，定期打磨轨面，维持正常的车轮接触面4。 高架线路应采用混凝土轨枕和碎石道床，铺设宽混

19、凝土轨枕，采用重质道碴道床，并增加道床厚度。 采用高弹性轨下垫板和相应的弹性扣件，高架桥采用混凝土箱梁或连续梁，并设置橡胶支座。三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施第28页 共76页(2) 传播途中的隔声三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施日本高速铁路采用的声屏障日本高速铁路采用的声屏障 第29页 共76页三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施声屏障加高结构声屏障加高结构 第30页 共76页三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施加装干涉型消声器的隔声屏加装干涉型消声器的隔声屏 在某些特定条件下可合理利用地形、地场，如土堤等来达到隔声目的。在某些特定条件下可合理利用地形、地场

20、，如土堤等来达到隔声目的。声点的噪声控制声点的噪声控制 第31页 共76页6、 日本新干线噪声源强的变化过程 三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施日本调整铁路噪声变化情况 第32页 共76页7、 京沪高速铁路各区段噪声及达标情况预测（1） 预测当京沪高速铁路以高速列车300km/h，中速列车200km/h组合进行运行时，预测的噪声值和达标距离见下表：三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施达标距离（m） 距铁路外轨中心 30m处预测值（LeqdBA） Leq70dBA 时距离 Leq60dBA 时距离 区段 无声屏障 有声屏障 无声屏障 有声屏障 无声屏障 有声屏障 近期 74.0 6

21、5.7 70 30 190 72 京津段 远期 75.8 67.0 87 30 238 87 近期 74.5 66.0 73 30 195 77 济徐段 远期 75.6 66.0 81 30 230 85 近期 76.4 67.4 88 30 258 93 宁沪段 远期 77.4 68.2 98 在比较长度内，京津、济徐间农村高、中速列车运行速度在300 km/h、200 km/h区段，近期拆迁费为132万元。低于路基声屏障费用，高于桥梁声屏障费用，二者费用接近，可根据实际情况选择拆迁或建声屏障。远期拆迁费为188万元，高于声屏障费用。若选择近期拆迁方案，线路需预留建立声屏障的条件以备远期时设

22、置声屏障，或进行二次拆迁，所支出的费用有可能超过一次设置声屏障的费用。 三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施第35页 共76页 2 沪宁间农村当高、中速列车运行速度以300 km/h、200 km/h 运行时，在比较长度内拆迁费近期在267万元189万元之间，远期在213万元207万元之间，均超过了声屏障设置费用，宜以设置声屏障为主。 3 由表3-8可知，在高、中速列车行车速度在300km/h,200km/h区段，若为满足等效声级60 dBA要求，距线路外轨中心的距离近期在190 m258 m范围内，远期在230 m310 m范围内。农村地区拆迁费，近期535万元1049万元，远期666

23、万元1288万元，远远超过声屏障设置费。因而宜以设置声屏障为主。具体实施时尚需结合超过Leq60 dBA范围内特殊敏感点的拆迁费或防护费用进行综合比较。 三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施第36页 共76页（二）振动（二）振动1 1、高速铁路环境振动的基本特征、高速铁路环境振动的基本特征 高速列车运行产生的振动由地表土壤等介质向四周传播，对其周围环境产生各种影响。振动传至靠近铁路的建筑物和居民住宅内，干扰人们的工作和生活，引起居住者的强烈反应，或者引起古建筑保护者的忧虑而要求采取措施，限制振动强度。这类振动的基本特征如下：l 振动基本沿地表传播，其强度在微振与弱振范围内；l 除个别情况

24、外振动的传播范围离振源100m以内，大多数情况在60m内；l 一般情况下垂直振动大于水平振动； 振动频率在190Hz间，峰值大多出现在低频段6.0Hz左右、中频1620Hz间、高频段4050Hz间；三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施第37页 共76页 动力分散式高速列车通过观察点时振动波形基本平稳，动力集中式高速列车通过观察点时振动波形峰值在机车通过的时间内。下图是日本新干线列车通过观察点时的振动试验记录。三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施新干线列车行走时的振动水平记录实例新干线列车行走时的振动水平记录实例 第38页 共76页 l 有关国外高速铁路列车运行振动引起线路两侧地面振

25、动幅值强度，除日本新干线有较详细的报道外，欧洲各国的报道较少。日本环境厅于1997年对新干线振动调查显示，距线路25m处平均振动幅值VLz在7379dB间。我国历次准高速、高速综合试验显示轴重21t试验列车，速度在200km/h时距线路30m处约在8291dB间。 2、影 响振动幅值的主要因素 铁路环境振动的相关条件复杂，不仅与机车车辆的种类、型号、载重量、道床、路基、轨道结构类型与状况、列车运行速度等因素有关，还与地表土质、地貌等因素有关。一般情况下，列车运行引起的环境振动幅值软基大于冲积层，冲积层大于洪积层。 三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施第39页 共76页（1）列车速度效应

26、列车速度效应是影响铁路环境振动的重要因素之一。列车在轨道上行驶时，车轮的垂直动载荷比静态时要大，且随着列车速度的增加和轨道不平顺将急剧增加，引起轨道和道床的振动加速度急增，致使铁路两侧环境振动具有明显的速度效应。 研究结果表明，在准高速(160km/h)范围内，Z振级将随着列车速度的对数呈线性增加。例如，在硬质砂粘土地区，当列车速度由80km/h提高到160km/h，30m处的Z振级将增加57dB1。 （2） 不同线路结构对环境振动的影响 在相同列车速度、距离等条件下，高架桥线路与路堤线路相比，铁路环境振动将大幅度降低，国内研究表明，30m处Z振级将降低510dB2。据日本有关资料2表明，线路

27、高架化后，在同一地点测试结果，10m处将降低1520dB2。 三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施第40页 共76页 （3） 不同土质对环境振动的影响 在机车车辆、轨道结构、行车速度等条件相同情况下，地面振动在很大程度上还取决于土壤性质及传播性能。例如，砂土类硬土层比亚粘土层衰减快，亚粘土层又比淤泥质亚粘土地基衰减快。我国沪宁线两侧土壤大部分为淤泥质亚粘土，且地下水位高，当地潮湿多雨，使地表土壤含水量较高，所以30m处Z振级比京津线区段要高3dB左右。（4） 轨道、路基结构的不同和状态的优劣对环境振动的影响 环境振动与路基、道床的高度有关，在相同线路类型和地面土壤及地貌条件下，随着路堤高

28、度的增加，环境振动值将降低。这是由于增加了弹性，提高低频区隔振效果，振动经衰减所致。由北京环形线试验结果可知，路堤高度由0.5m增加到3.5m，30m处Z振级减小约3dB，(土质为亚粘土)。 无缝线路区段要比标准轨和道岔区段的Z振级小25dB，并与钢轨焊接质量有关，轨头凹凸不平顺直接影响环境振动。三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施第41页 共76页3、控制标准 三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施国 家 限 值 测 量 方 法 备 注 中 国 京 沪 高 速 铁 路 90或86 （ 建 议 值 ） 距 线 路 外 轨 中 心30m 以 外 的 地 面 上 室 外 日 本 新 干

29、线 90 室 外1m地 面 上 室 外 国 际 铁 路 联 盟ORE报 告 86 室 内 挪 威Oslo-Garaermotn铁 路 83.5 91 室 内 各国高速铁路环境振动限值各国高速铁路环境振动限值 dBdB（a0=10a0=106m/s6m/s2 2） 第42页 共76页4 4、防治途径、防治途径 高速铁路振动的防治主要从降低振动源激振强度着手，其它途径正在研究之中。（1）车辆轻量化三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施Freq(Hz)降低车辆轴重对不同频率的振动的降振效果降低车辆轴重对不同频率的振动的降振效果 第43页 共76页三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施210k

30、m/h210km/h距地表距地表12.512.5m m 车辆轻量化与车辆轻量化与Z Z振级实测值振级实测值 时间(0.5s/div.)11tf14tf16tf东京方向新大阪方向70605040VL（dB）第44页 共76页三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施车辆轻量化与VL-z-ap的降低量(实测) 0系、100系车辆与300系车辆振动幅值比较研究表明，减轻轴重的降振效果，随列车速度增加而越趋明显。 第45页 共76页（2）改进车辆配置： 试验证明车辆长度(A)，轴距(a)与转向架中心间距(b)的合理配置可有效降低振动幅值，见下图。 三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施车轴配置变更

31、造成的振动水平变化图中上层为现在情况，第二层为400系试验车(具体略)，第三层为本文的配置。 第46页 共76页（3）增加轨道弹性 降低轨道刚度增加弹性是将软性材料垫入轨道下，使轨道(作为整体)的支撑刚度降低，达到减振的目的。其结构见示意下图1，防振效果见下图。三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施弹性枕轨道床垫高弹性钢轨衬垫 降低轨道支撑刚度的方法 不同频率下弹性轨枕、道床垫的防振效果 由图可见，从低频到20Hz，随频率增加减振效果提高，在20Hz附近约降低振幅2dB，50Hz以上频域振幅降低量在510dB间，效果非常明显。 第47页 共76页（4）改换重轨 在路基较软的区段更换重轨，增

32、加线路纵向的轨道综合弯曲刚度，可降低振动幅值，见下图。 三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施5050、60kg60kg钢轨的振动比较钢轨的振动比较 既有线路基较软区段，钢轨更换前后同一地点进行比较的结果。第48页 共76页（5）设置防振壁 在铁路与建筑物间设置地下防振沟和防振壁以阻断铁路振动引起的建筑物地基振动。防振沟由于轨道的影响和沟本身的维护等问题难以实际应用。有关防振壁设置的技术条件，目前尚未成熟。日本铁路在新干线沿线对防振壁的效果进行了试验，见下图。三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施防振壁的防振效果防振壁的防振效果( (实例实例) ) 线区施工场所：东海道丰桥附近轨道：

33、有碴轨道结构物： 刚架桥桩基础20m地基： 见图列车速度： 约210km/h施工位置： 距结构中心10.5m壁深： 10m壁厚： 0.8m壁总长： 110m其它： 型板桩埋死 第49页 共76页（三）电磁幅射1、高速电气化铁道的主要电磁干扰源高速电气化铁道的电磁干扰源可分为：a)由固定设备产生的，如接触网、配电线、变电所、分区所等；b)车上的各种电气设备(照明、空调等)，电力变换设备(如逆变器等)，车上的各种配线部分；c)列车运行产生的电磁干扰波(见图3-25)。这类干扰波具有以下特点：l 干扰波仅在列车通过时出现，是一种瞬间、不连续的宽频带无线电干扰波；l 电磁干扰波的强度随列车运行速度、状

34、态和周围环境的改变而发生变化；产生的干扰波大多为冲击性、随机发生。三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施第50页 共76页三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施来自绝缘子等地上结构体的电磁噪音沿接触网传播的电磁噪音由受电装置发生的电弧滑动产生的电磁噪音来自车上装置设备的直接幅射电磁波包涵在钢轨回流电流中的高频部分高速电气化铁道电磁干扰来源 在上述三类电磁干扰源中，列车运行产生的电磁干扰是最主要的，其干扰强度也最高，需采取防护措施，是本节主要讨论内容。车辆上的电气设备一般均采取屏蔽措施，对外界的影响较小，但近年由于车上的电力变换设备功率有增大的趋势，产生电磁干扰的可能性增大，需在车辆的适

35、当部位加强屏蔽或插入抗干扰滤波器等措施。 第51页 共76页2、高速铁路电磁污染分析 （1） 电弓瞬间离线产生的高频电磁辐射9 1 受电弓集电电流三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施集电电流（集电电流（A A）（）（OdBOdBV=1VV=1V）第52页 共76页 2 机车运行速度 随着机车运行速度提高，弓网离线率增大，由此产生的辐射干扰也将增大。下图为日本新干线实测结果。由图可见，随列车速度提高，机车各挡位的电磁干扰强度均呈增加趋势，但在满负荷运行时各速度段相应的干扰强度均较低负荷时小。三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施机车运行速度与干扰电波的关系机车运行速度与干扰电波的关系

36、第53页 共76页 3 受电弓数量 高速列车分动力分散型和动力集中型两种。日本新干线16辆编组的列车，早期每两辆中有一辆为带受电弓的动力车，共8个独立的受电弓分别受流，产生的无线电干扰较大。当采用高压母线连接，减少受电弓数量后，电磁干扰强度随列车速度提高而增加的倾向趋缓，见下图 。三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施列车速度(km/h)采用高压母线连接后干扰强度随速度的变化趋势采用高压母线连接后干扰强度随速度的变化趋势 第54页 共76页 4 接触网类型和状态 电气化铁路弓网滑动接触产生的电磁辐射大小与接触网的类型和状态有非常密切的关系。一般来说，接触网弹性差异系数小，波动传播速度大的接

37、触网产生的电磁辐射较小。三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施悬挂方式 结构特点 波动传播速度 复链式 稳定性好，抗风,复杂，造价高，高速时受流质量差 355 弹性链式 弹性差异系数小, Re250 10% Re330 8% 426 569 简单链式 简单; 弹性差异系数大于弹性链式 TGV东南线 412 大西洋线 441 日本北陆整备线 525 我国既有线 359-392 各类接触网悬挂方式及性能特点各类接触网悬挂方式及性能特点第55页 共76页三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施我国与日本测量数据1.普通速度 2. 郑武非试验段 3. 环铁SS5试验 4. 郑武试验段5.环铁SS

38、8试验仿8k弓 6.环铁SS8试验德国弓 7.广深线动车组 第56页 共76页三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施线 路 接 触 网 悬 挂 方 式 与 参 数 弹性差异系数 % 受 电 弓 归 算 质 量 ( k g ) 滑 板 材 质 普速( 4 0 - 6 0 ) 简 链 或 弹 链 ， 架 设 维 修 差 ，张 力 小 5 0 - 6 0 4 0 粉末冶金 郑 武 非 试验段( 1 4 0 ) 简 链 ， 导 线 质 量 一 般 ， 张 力1 0 2 0 k N 5 5 2 8 ( 西门子弓 ) 粉末冶金 环 铁S S5 试 验 ( 1 5 0 ) 简 链 ， 张 力1 5 1

39、0 k N 3 0 2 5 碳 郑 武 试验段( 2 4 0 ) 弹 链 , 张 力1 5 1 5 k N 2 8 2 8 ( 西门子弓 ) 碳 环 铁S S8 ( 仿8 k弓 ) 弹 链 , 符 合R e 2 5 0标 准 , 张 力1 5 1 5 k N 1 5 3 0 粉末冶金 环 铁S S8 ( 德 国 弓 ) 弹 链 , 符 合R e 2 5 0标 准 , 张 力1 5 1 5 k N 1 5 2 8 ( 西门子弓 ) 碳 广 深 线 ( 德 国 弓 ) 简 链 , 张 力1 5 2 0 k N 3 0 2 8 ( 西门子弓 ) 碳 日 本 复链式, 张力1 52 4 .5 k N

40、,8个 弓 3 0 1 5 - 3 0 粉末冶金 被测线路弓网参数被测线路弓网参数 第57页 共76页 5 横向传播特性 下图显示日本电气化铁路列车惯性运行时的电磁干扰强度随横向距离增大而降低。三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施 频率 100MHz 惯性行驶 160210km/h 水平距离 d（m） 噪声电场强度（dBV/m） 电波噪声距离特性实例第58页 共76页(2) 高架线路对电磁波的遮蔽与反射 高速铁路对线路条件要求高，为了行车安全，减少行人车辆对行车的干扰，取消了平交道口，立体交叉多,尤其是穿越大城市时线路多采用高架方式。高架的线路、列车车体和接触网上部结构对电磁波的传播，特

41、别是对以直线传播的电视广播波段有不同程度的遮蔽作用，从而使高架线路附近阴影区的电视收看受到影响。同时高架线路和运动车体引起的电视信号的反射波和直射波相互迭加，造成电视信号的幅度、相位变化，即使电视信号足够强，高速列车通过时仍可使附近电视画面出现抖动、模糊不清的现象。如日本高速铁路高架线路占很大比例，新干线建成初期，附近居民因收看电视受遮蔽与反射影响投拆较多19、20。 三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施第59页 共76页3、有关控制标准10三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施9KHz-1GHz9KHz-1GHz辐射限值辐射限值 图中限值适用于单相工频25kV交流电气化铁道电力机车

42、运行时产生的电磁辐射的地面测量，适用频率范围为9kHz1GHz。电磁辐射场强值的测量采用峰值检波。我国采用准峰值检波，因而我国实测量需经折算后才能用上述标准衡量。 第60页 共76页4、降低电磁辐射强度及对环境影响的途径(1)对电磁辐射源采取的措施 1受电弓的改进 在受电弓斜管和连接条上安装铁氧体以提高高频阻抗，改进后的受电弓在100MHz和200MHz 频段可降低电磁辐射值3-5dB。这种受电弓已在日本新干线的车辆上应用。 采用跟踪性良好的三维弹簧系方式的受电弓，代替通常的二维弹簧系受电弓，以减少接触网与受电弓间的离线率。实测表明，此种三维弹簧系受电弓在100MHz频段较原受电弓的电磁辐射值

43、降低约3dB。见下图。 三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施受电弓的受电结构受电弓的受电结构 第61页 共76页 选择合适的滑板材料 机车运行过程中采用不同的受电弓滑板材料产生的电磁辐射值有较大差别，据报道碳滑板比铜系滑板的电磁辐射值低约20dB，但因其极易磨损不适用于高速铁路。日本新干线使用铁系及铜系的烧结合金滑板，并在进行金属喷镀碳滑板、浸渍碳系滑板方面的研究工作。 2 用高压母线连接、减少受电弓 日本新干线列车以两节电动车为一单元，最初时每组单元使用一架受电弓受流，电气回路均为各单元独立设置，目前在各单元间采用连通高压母线的方法，由此可以减少受电弓的数量，不仅减少了辐射源，而且受电

44、弓电流增加，使得电弧不易切断。同时使用数架受电弓并联受流，即使其中一个受电弓离线，其它受电弓可以进行补充，作为列车整体不易产生电流的急剧变化。采取上述措施后高速列车的电磁辐射强度大幅下降，如在100MHz和200MHz频段大约降低1020dB。 三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施第62页 共76页 3 改善接触网性能。 高速运行的电力机车因弓网离线产生的无线电噪声与接触网性能好坏有直接关系。接触网弹性均匀，离线率低，电弧发生少，在改善受流状态的同时，产生的无线电噪声也必然降低。德国IEC高速铁路Re250、Re300接触网除提高张力使接触网悬挂的弹性均匀以外，在支柱处采用弹性吊弦进一步

45、改善了接触质量。这种接触网使列车高速运行时弓网压力更为均匀，离线率降低，电弧减少，因而产生的无线电噪声随之减少，明显减轻了对周围环境的电磁污染。 我国京秦线两个区间引进日本接触网，采用弹性定位器、整体吊悬和站内横跨等新结构。车上干扰测量表明，一般区间无线电干扰噪声的90%不超过电平值为48.4dB，而采用弹性定位器的两个区间为34.6dB，降低了13.75dB。降低效果十分明显。第63页 共76页(2) 对受体采取的措施 高速铁路电力机车或动车运行中产生的无线电噪声虽然可采取措施使之降低，但却不可能完全消除，一些距线路很近的无线设施和居民电视仍会受到一定程度的影响。同时高架线路和车体运动造成的

46、电波被遮蔽、电视画面重影抖动的问题，也需在受影响一方采取措施。为解决沿线电视受影响问题，采用共享天线闭路电视系统，见图3-33。这种方式是在不受电气化铁路干扰影响的地点设置接收天线，然后用同轴电缆将信号分配到沿线受影响的电视用户，保证了电视接收质量。觖决这一问题的另一种方法是在远离电气化线路的地点设差转台接收电视信号，然后以远高于电气化铁路无线电频率的SHF频段的频率播发到铁路附近地区，使电视接收质量不受影响。其优点是不需铺设电缆、工程量小、造价低和便于维护。三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施第64页 共76页 共享天线设施示意图共享天线设施示意图 三、高速铁路运营期的主要环境问题及控

47、制措施第65页 共76页（四）微气压波1、微气压波产生的边界条件及对环境的影响(1)微气压波的形成 压缩波的产生冲击波的幅射隧道出口列车压缩波冲击波隧道出口微气压波形成意示图隧道出口微气压波形成意示图微气压波的发展分三个阶段 - 列车进入隧道时产生压缩波 - 压缩波沿着隧道传播 -微气压波从隧道出口向外辐射。 三、高速铁路运营期的主要环境问题及控制措施第66页 共76页 (2) 影响微气压波的因素 1 列车速度 压缩波波面压力随列车速度提高而升高，其升高值近似与列车速度的平方成正比，压力升高所需时间与列车速度成反比。因此，压缩波波面的梯度近似与列车速度的三次方成正比。 2 列车与隧道截面之比 微气压波随列车截面积与隧道截面积的比减小而减小，并随列车头型系数(长细比值)的