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第十章道路交通环境保护 10 1概述 环境 是指大气 水 土地 矿藏 森林 草原 野生生物 水生生物 名胜古迹 风景游览区 温泉 疗养区 自然保护区 生活居住区等与人类生存关系最密切的客观条件 道路交通环境 就是人们借道路进行交通运输的客观条件 道路交通环境保护 就是设法减少或防止道路交通对人类生态平衡的破坏 原则 贯彻以防为主 以治为辅 综合治理的原则 并开发利用环境 尽可能地改善和提高道路环境质量 10 2道路交通噪声的污染与控制 一 噪声的含义 计量与指标噪声 通常指一切频率混杂 呆板 凌乱 对人们的生活 工作 学习和健康有妨碍的声音 亦即凡人们所不需要 令人厌烦的声音 统称噪声 道路交通噪声 即指由道路交通而产生的这种令人厌烦的声音 城市环境噪声的50 70 来自道路交通噪声 交通噪声对人们的影响程度与声强 频率 持续时间和变化幅度有关 1 声压与声压级声压 表示声音强弱的物理量 常用单位为帕 Pa 声压级 L 是声音强度相对大小的指标 其定义为2倍待测声压的有效值Pe与用作比较的标准声压Po的比值的常用对数 标准声压常为20 Pa故20 Pa是可听阈的最低限 其对应的声压级Lp 0 dB 痛阈的声压级Lp 120 dB 界于可听阈与痛阈之间的声音是人的可听声 2 频率与频谱频率 声音是由声源振动而产生 通过媒介而传播的 每秒钟媒介质点振动的次数即为声波的频率 单位为HZ 声的频谱 不同的声音 其含有的频率成分及各个频率上的能量分布是不同的 这种频率成分与能量分布的关系称为声的频谱 频谱图 声音的特性常用频谱来描述 各个频率或各个频段上的声能量分布绘成的图形 称为频谱图 3 响度与响度级响度 N 是指声音 响 的程度 单位为Sone 响度级 LN 是以频率为1000Hz的纯音的声压级为其响度级 即对于l000Hz的纯音 它的响度级就是这个声音的声压级 响度级的单位为Phon 规定响度级为40Phon时 响度为1Sone 响度级 LN 与响度 N 的关系为 二 道路交通噪声的评价指标 道路交通噪声为一种非稳态随机噪声 常用的评价指标如下 1 A计权声级一般计权网络有A B C三级 用计权网络测得的结果叫计权声级 因A声级和人耳对声音的主观听觉灵敏度相对而言比较接近 故当前交通工程中采用的是A计权声级 记为dB A 2 等效声级由于交通噪声是随时变化的 不能用某一时间的某一测定值来表示其声级 为了综合评价一段时间的交通噪声的大小 以被测时段内能量平均值来表示该时段的等能量声级 又称等效声级 记为Leq 即是用一个在相同时间内声能与之相等的连续稳定A声级来表示该时段内不稳定噪声的声级 3 统计声级通过噪声测定来分析评价噪声质量 一般是取统计声级 用累加统计分布值L10 L50 L90来表示 1 L10指所测数据有10 超过的声级 也就是有90 的交通噪声比该值低 可用以表示所测时段的噪声峰值 2 L50指所测数据有50 超过的声级 也就是有50 的噪声比之低 可用以表示所测时间段的噪声平均值 3 L90指所测数据有则超过声级 也就是有阳的噪声比之低 可用以表示所测时段的本底噪声 三 道路交通躁声的来源 特性及其危害 1 道路交通噪声的来源汽车噪声源大致可分为喇叭声和与发动机转速有关的声源及与车速有关的声源 与发动机转速有关的噪声源主要有进气噪声 排气噪声 冷却系风扇噪声和发动机表面辐射噪声 用发动机带动旋转的各种发动机附件 如空气压缩机 发电机等 的噪声 与车速有关的噪声 包括传动噪声 变速器 传动轴等 轮胎与路面摩擦噪声 车体产生的空气动力噪声等 2 道路交通噪声的特性道路交通噪声的源头具有流动性 有以下特点 1 道路交通噪声的分布与道路网的分布一致 其影响范围主要是道路两侧一定范围内的居民及其建筑物等 2 道路交通噪声与道路的坡度 路面粗糙度 路段位置等有关 道路坡度越大 发动机负荷越大 噪声越高 越接近交叉口处噪声越高 路面粗糙度大的噪声大 3 道路交通噪声与道路交通状况有着密切的关系 1 车流量与噪声的关系其总的趋势是随车流量的增加噪声增大 2 车流量的增加对本底噪声和平均噪声影响虽大 而对噪声峰值的影响却很小 当车流量增加到2000辆 h以后 噪声峰值基本不再增加 3 噪声峰值主要决定于载重车的数量 重型车车辆所占的比例越大 噪声越高 4 交通噪声的时间分布规律与交通流量的时间分布很接近 5 加速行驶频繁的地段比匀速行驶的地段噪声高 3 交通噪声的危害1 听觉疲劳或听力损伤 2 严重干扰人们的生活 3 对人体生理影响 4 对心理的影响 四 道路交通噪声的控制措施 为使道路交通噪声受到控制 首先必须制定环境噪声法规和噪声标准 1 保护听力 最高噪声级不超过75 90 2 安宁的工作和学习 噪声级在55 70 3 为休息和睡眠噪声级在35 5OdB A 且以低值为理想值 高值绝不能超过 控制噪声的措施 应包括声源 传递途径和接受者三个方面 1 控制噪声源2 改善运行状况3 调整路网规划与城市规划 合理布置路网4 设置防声屏障以限制噪声的传播5 道路绿化 日本磁悬浮列车发展情况 图文 磁悬浮列车由于具有安全性 稳定性 与环境适应性以及高速 适合大量运输等特点 被视为21世纪综合运输系统中最具发展前途的高科技运输手段之一 自1962年起就开始了直线电机推动悬浮方式列车的预研制工作 至1999年2月10日 随着在日本山梨县境内进行的5节车辆时速500公里荷重270人分编组运行试验的成功 日本超导磁悬浮列车的基本研制计划已接近尾声 将可以转入商业性运营线路开发建设阶段 1 超导系统超导线圈 超导线圈是磁悬浮列车的最关键设备之一 它与U型列车行驶导槽中设置的推力 上浮 导向线圈一起使列车获得上浮 推进 导向力 日本使用的超导物质是将超细铌钛合金多芯线埋入铜母线内制成的超导电线 当此种超导电线浸入液氦 269 中时进入超导状态产生强大磁场 这是世界上首次在实用运输设备上用超导技术实现可获得550公里稳定时速的大功率强磁线圈 其电压为22KV 车载超低温冷冻系统 每一车载强磁单元上分别装有一台液氦及一台液氮压缩制冷机 液氦压缩机的作用是将由于外部热能及列车本身行驶时产生的热能逐渐气化了的氦气重新冷冻还原成液氦 液氮压缩制冷机的作用是将冷却超导线圈外部隔热板的液氮制冷剂重新冷却 保持 196 低温液氮状态 MLX01型列车装备的压缩机为目前世界上体积最小 能力最强的节能型车载液氦及液氮压缩机 并且实现了连续工作1万小时无故障的纪录 使得列车运行时一次充氦 氮 以后无需再补充液氮或液氦 磁屏蔽技术 由于超导线圈工作时产生的巨大磁场 如无有效屏蔽手段将危害乘客的健康 MLX01型列车使用了一种称之为EFE的屏蔽材料 工业纯铁类 有效地将客车内的磁场降至10高斯以内 可以确保乘客的安全 2 车体技术高强度轻型设计 当列车以550公里时速穿越隧道时 空气密度压力的突然变化及列车头部突入隧道时产生的微气压波会给车体带来巨大压力 对车体的设计及材料提出很高的要求 MLX01型列车使用了高强度铝合金材料及半硬壳结构密封设计 同时为了提高有效荷重 列车采取了超轻量设计并大量使用了强化碳纤维树脂等新材料 减震系统及舒适性设计 为提高列车的舒适性 MLX01型列车在底盘与车厢之间设计了计算机控制的油压减震系统及空气弹簧减震装置 使得列车行驶极其平稳 另外 列车设计了利用行驶风进行自动调节的节能平衡式空调系统 这种系统避免列车行驶时由于气压变化带来的乘客耳朵不适感 3 安全控制系统为确保550公里时速状态运行的安全 新型磁浮列车的另一关键系统即强电的变电 配电系统 磁浮列车的起动 加速 停止等动作均通过地面大型变频 变压装置改变向线圈输送的电流及频率进行精密控制 为了提高运行效率 列车运行配电系统仅向磁浮列车所在区段进行配电 日本开发的SF6气体保护GIS型小型区域配电开关已通过了100万次可靠性试验 驱动控制系统 该系统是代替驾驶员保证列车平稳舒适运行并控制整个电力变换向列车各行驶区域配电的重要控制系统 主要包括 驱动控制系统 速度控制系统 相位同步控制系统 列车区段配电控制系统等部分 电磁诱导供电系统 磁浮列车在行驶时 与地面处于非接触状态 列车所需的照明及空调等用电采用了地面线圈和车上线圈电磁感应供电方法 获得所需电力 5 图像信息传递系统磁浮列车使用了毫米波无线大容量传输方式 山梨县试验段的工作频段为45GHz 可以将设在车头的CCD图像通过无线系统传入中心指令室 地面信息系统使用了光纤LAN系统 传送各种控制 监视 计测 广播 电话等信息 6 土木工程技术为确保列车的安全 磁浮列车行驶的U型导槽施工要求极高 其整体施工要求达到厘米精度 另外 设置在U性槽体内的线圈在列车行驶时承重极大 在研制过程中 通过计算机模拟等一系列试验 合理地解决了承重及抗疲劳问题 磁浮列车的经济性主要取决于两个方面 直接建设开发费用 包括三个主要方面 即建设成本 运行成本 设备制造成本 随着技术进步 其各项成本的平均概算大约近期以年7 5 的速度递减 为此 至2002年 据估算其建设成本大约是普通新干线L700型的130 间接经济效益 建设高速的移动系统首先可创造大量的时间经济价值 磁浮列车是节能 环境负荷小的交通工具 其能耗 公里 人 约为汽车的1 7 飞机的1 4 CO2排放量 人 公里 约为汽车的1 10 飞机的1 6 中国磁悬浮列车的研究状况 图文 目前 中国对磁悬浮铁路技术的研究还处于初级阶段 经过铁科院 西南交大 国防科大 中科院电工所等单位对常导低速磁悬浮列车的悬浮 导向 推进等关键技术的基础性研究 已对低速常导磁悬浮技术有了一定认识 初步掌握了常导低速磁悬浮稳定悬浮的控制技术 继1994年西南交大成功地进行了4个座位 自重4吨 悬浮高度为8毫米 时速为30公里的磁悬浮列车试验之后 由铁科院主持 长春客车厂 中科院电工所 国防科技大学参加 共同研制的长为6 5米 宽为3米 自重4吨 内设15个座位的6吨单转向架磁悬浮试验车在铁科院环行试验线的轨距为2米 长36米 设计时速为100公里的室内磁悬浮实验线路上成功地进行了试验 并于1998年12月通过了铁道部科技成果鉴定 6吨单转向架磁悬浮试验车的研制成功 为低速常导磁悬浮列车的研究提供了技术基础 填补了我国在磁悬浮列车技术领域的空白 上海磁浮列车上海磁浮列车示范运营线上月正式完成与德方的合同验收 该线路所有岗位均由中国技术人员上岗操作 实现了中国人独立运行并实施系统维护的目标 仍在现场服务的少数德方专家仅承担合同保修责任 截至2004年5月20日 上海磁浮已累计安全运行77万公里 安全载客约79万人次 这是记者从上海磁浮交通发展有限公司获得的最新消息 上海磁浮运营线是世界上首条投入商业运营的磁浮线路 这一工程采用了德国常导高速磁浮系统技术 项目由上海申通集团有限公司等7家企业共同出资30亿元人民币发起成立上海磁浮交通发展有限公司 与德方联合体 由西门子 蒂森 克虏伯 磁浮国际公司组成 以企业化方式实施建设和运作 上海磁浮工程从开工至基本建成仅用了短短22个月 2002年12月31日 首列三节编组的磁浮列车成功实现单线VIP通车试运行 2003年 中德双方又花了一年时间 完成了双线系统调试 上月 双方结束为期3个月的考核运行后 顺利完成主合同验收 据了解 磁浮列车自试运营至今 未发生任何影响列车安全运行的问题 完全按照时刻表安全 正点地运行 统计显示 目前磁浮列车每天运行74班次 运营时间为9小时 日均客流接近8000人次 上海市磁浮快速列车工程指挥部总指挥吴祥明表示 上海磁浮线的成功实践 证明德国常导高速磁浮系统在技术上是成熟 安全 可用的 根据上月底上海磁浮交通发展有限公司董事会审议批准的工程决算 上海磁浮的建设成本为99 43亿元 与本市的其它轨道交通线相比 磁浮示范线单公里造价约为地铁的一半 天津地铁一号线 津滨轻轨 苏州绕城路 天津国防路 天津金钟河桥 10 3道路交通排放的污染物及其防治 道路交通对大气的污染是指交通运输中 车辆排出的烟 尘和有害气体 其数量 浓度和持续时间都超过大气的自然净化能力和允许标准 使人们和生物等蒙受其害 在我国不同地区的监测中 发现环境空气的污染物中 车辆排放量占有较严重的分担率 如CO 65 80 NOx 50 60 THC 80 90 显然车辆排放物将成为我国环境空气的主要污染源之一 汽车排放的主要污染物成分 形成及真危害性汽车污染物按其形态可分为固体物 粉尘 烟尘 液体 水滴 及气体 废气 汽车废气却是一种排放部位低 不易扩散的流动源 是大气被污染的重要源头 其影响面最宽 危害最大 一 汽车排放的主要污染物成分 形成及其危害性 欧洲航天局公布的卫星图像显示 北京汽车废气污染居世界之最 该市已成为世界上最大的汽车废气污染沉积中心 1 一氧化碳是一种无色 无味 无臭的窒息性气体 主要由汽车发动机的燃料燃烧不完全而产生 常在空档行驶 经常刹车 起动 减速和加速时 排出量较大 这种废气成分是汽车排放物中含量较高的一种 2 碳氢化合物 HC 简称烃 包括烷烃 烯烃和芳烃 产生于燃烧完全的汽油及汽油燃烧时裂化 在汽车减速时产生的量最多 3 氮氧化合物 NO 汽油在高温燃烧的过程中产生 NO到大气中后 部分一氧化氮 NO 与空气中的氧结合 生成二氧化氮 这是一种红棕色 有毒的恶臭气体 被汽车废气污染的大气同时存在着一氧化氮和二氧化氮 主要产生于汽车发动机高速运转时 速度越高 则产生量越多 污染越严重 三种主要污染物排出量同车速有关系 4 二氧化硫5 铅化合物6 3 4 苯并芘7 悬浮颗粒物 TSP 8 光化学烟雾 二 污染物的运动与扩散 机动车排出的污染物输送开并扩散开来 主要靠大气的风和湍流作用 还与地形 地物有关 风主要只能使污染物向水平方向扩散 风越大 稀释越快 污染物浓度越低 但风速过大 污染物又反而会下沉 湍流 又叫 乱流 是大气中气流的方向和速度经常变化所呈现的极不规则的运动气流 它可使污染物向上 下 左 右扩散 湍流强度越大 越有利于扩散 在逆温时 大气中的污染物就容易积聚于接近地面 甚至无法扩散 使地面污染物浓度超过平时