摘 要:对城市快速轨道交通建设项目环境影响评价及竣工环境保护验收中所采取的环境振动评价量VLzmax及VLZ10进行了理论分析和实际测量检验，根据《城市区域环境振动测量方法》中规定的“测量量及读数方法”，参照铁路振动评价量提出了以VLzmax评价城市快速轨道交通环境振动的建议。
关键词:振动与波;轨道交通;振动评价量
随着我国经济的发展与城市化的进程，我国城市快速轨道交通得到了迅速发展。城市轨道交通以快速、安全、准时及环保的优势得到了社会各界的共识，我国已有近20个城市已经运行，或正在建设，或规划建设城市快速轨道交通工程。但是城市轨道交通也产生了一定的环境影响，其中地面及高架线路以噪声影响为主，地下线路则以振动影响为主。市区内地下轨道交通的振动环境影响一直是各界关注的问题，其中振动影响的评价量、振动影响的程度及振动影响的防护措施是当前环保工作者关心的问题，现就城市快速轨道交通振动环境影响特征与振动评价量的选择进行了探讨。
1“振动评价量”的现状
目前国内城市快速轨道交通建设项目环境管理中尚无规定正式的振动评价量，涉及到城市轨道交通的振动环境影响的评价量及测量量现状如下。
1.1 建设项目环境保护竣工验收中的评价量
国家环保总局环境影响评价管理司在组织编写的《建设项目竣工环境保护验收培训教材》[1]中，提出参照铁路振动评价量VLzmax作为城市快速轨道交通振动验收的评价量。同时考虑到由于铁路列车通行时有客货列车之分、空载与重载之分、上行与下行之分，而城市快速轨道交通列车运行主要为上行与下行之分，且运行时间具有周期性，与铁路列车运行相比较更有规律性，因此教材中进一步明确可将铁路列车通过20次读数的算术平均值优化为5次轨道交通列车通过时的算术平均值。
1.2 建设项目环境影响评价中的评价量
在目前的城市快速轨道交通振动环境影响评价中评价量的选择有两种方法，即列车通过时的环境振动最大值VLzmax或环境振动的VLZ10。
在采取环境振动VLZ10作为评价量中也有两种提法，分别为:
(1)列车通过时间段的VLZ10;
(2)包括列车通过时间段和列车不通过时间段的整个总时段的VLZ10。
关于振动评价量的选择，由于国家尚无明确的规定，故不同的专家有不同的理解，经常因为所请的专家不同，而要求评价采取的评价量不同。
2 采用VLzmax作为评价量的理论解释与实践
我国《城市区域环境振动测量方法》(GB10071-88)[2]在“测量量及读数方法”一节中提出了四种典型振动类型及相应的测量方法，具体如下:
(1)稳态振动:每个测点测量一次，取5s内的平均示数作为评价量;
(2)冲击振动:取每次冲击过程中的最大示数为评价量;对重复出现的冲击振动，以10次读数的算术平均值作为评价量;
(3)无规振动:每个测点等间隔地读取瞬时示数，采样间隔不大于5s，连续测量时间不少于1000s，以测量数据的VLZ10作为评价量;
(4)铁路振动:读取每次列车通过过程中的最大示数，每个测点连续测量20列车，以20次读数的算术平均值作为评价量。
从上述对四种测量量的规定可以看出，振动评价量是根据振动源特性确定的，城市快速轨道交通列车在运行中产生的振动影响更接近于“铁路振动”特性将其归入“铁路振动”较为合适，其理论分析如下:
(1)城市快速轨道交通列车在运行中产生的振动类型与铁路振动类型完全一样，同属污染事件性质。即无列车通过时，振动事件不发生。一般城市的环境振动背景值在60dB左右，而当有列车时，振动污染事件发生，其振动对周边环境的影响有一个较大的变量，振动影响可上升至70~80dB左右，振动影响的有无完全取决于列车通过事件是否发生;
(2)城市快速轨道交通列车在运行中产生的振动是有规律的，每天都严格按照预先设置的起止时间、列车编组、以及计划的时间表进行运行;
(3)由于通过某一地点的地质性质、道床类型，甚至运行速度等都是相对固定的，其振动源基本上是固定值，列车通过某一地点的振动大小波动范围很小。
(4)环境评价的结论正确与否，最终是要通过项目竣工环保验收来检验的，在城市快速轨道交通项目竣工环境保护验收中，采取列车通过时的环境振动最大值VLzmax作为评价量也易于操作。尽管列车在隧道中运行，在地面建筑物中无法知道其通过的准确时刻，但是只要有列车通过，监测仪表就会有最大值(VLzmax)显示的记录，只要记录好每次列车通过时的Vlzmax值，就可计算得出列车运行对该处敏感点的振动影响值。近两年来，采用Vlzmax测量量，北京地铁复八线(全地下)、北京地铁八通线、北京城铁线、武汉轨道交通一号线、天津滨海轨道线均圆满完成了振动验收监测任务。
3 采用VLZ10作为评价量存在的主要问题
3.1 VLZ10作为评价量的应用条件
按照“测量量及读数方法”的规定，VLZ10评价量应用于无规振动。道路交通振动与道路交通噪声一样，都具有随时间波动的特性。对于非稳态的随机噪声，在道路交通噪声分析中通常采用统计学的方法来评价[3]，即采用累计分布声级的统计方法，从声级出现的累计概率来表示这类噪声的大小和分布，累计分布声级LN表示在测量时间的百分之N内起伏噪声所超过的声级，通常的指标有L10、L50及L90，分别代表在测量时间内有10%、50%及90%的声级超过它的值，L10代表平均峰值、L50代表中间值，L90相当于平均背景值。
由于道路交通振动与道路交通噪声具有相同的特性，因此在分析道路交通振动的时候，引用了道路交通噪声的分析方法，对于无规环境振动采用累计百分Z振级VLZN来分析，即在规定的测量时间T内，有N%的Z振级超过某一VLZ值，这个VLZ值叫做累计百分Z振级，记为VLZN。在《城市区域环境振动测量方法》(GB10071-88)[2]的“测量量及读数方法”中规定对于无规振动采取VLZ10作为评价量。在轨道交通工程项目环评的背景环境振动监测中采用VLZ10作为评价量是合理的。
如果将轨道交通振动与其它振动混合在一起，作为某个敏感点处的环境总振动，此时这种环境总振动包括了汽车、人行、轨道交通，以及施工等振动，此时的环境振动具有无规振动的特性，可以采用测量方法中“无规振动”的测量方法来测量。
为了验证采取整个时间段的VLZ10作为城市快速轨道交通振动评价量的可行性，选择了上海市轨道交通2号线龙阳路站至张江高科站的隧道浅埋段进行了验证测量，多个测量点位于2号线隧道正上方及两侧，测点周围为街心公园，无列车通过时的环境背景振动很低，测量结果见表1。
从表1的环境振动测量可以看出，轨道交通通过时的最大值高达77.7-86.3dB，但是由于轨道交通列车通过的持续时间很短，其运行振动所占的时间在整个测量时间段中所占的比例及其有限，几个测量点的环境振动VLZ10均在60dB以下。
由此可以看出，如果将轨道交通振动与其它振动混合在一起，作为某个敏感点处的环境总振动的一部分，并按照无规振动的测量评价方法测量，并以整个时间段的VLZ10作为轨道交通振动评价量，则VLZ10测量值根本不是轨道交通通过时振动影响量。显然，采用VLZ10评价量，这与轨道交通振动所造成的实际影响是不相符合的，因此认为采取整个时间段的VLZ10作为评价量来评价城市快速轨道交通列车运行振动的环境影响是不可行的，正如《建筑声学设计手册》中指出的“L10及L50对于那中稀少的、作用时间较短的噪声干扰可能毫无反应，例如对于列车噪声就不适用”[3]。
3.3 采取列车通过时间段的VLZ10作为评价量是难以操作的
3.3.1 从测量理论及技术规范方面分析
从GB10071-88《城市区域环境振动测量方法》来分析，该测量方法中无“列车通过时的VLZ10 ”这个测量量及测量方法，用“列车通过时的VLZ10 ”评价量作为评价指标没有相关技术标准作为支撑。
VLZ10评价量是应用于一个随机振动过程的评价量，对于一个随机过程的分析，为了尽可能消除随机的影响，采用测量10%、50%及90%时的量，分别代表该过程的平均峰值、中值及平均背景值。而对于一个相对稳定的有规律的过程，因为不存在随机因素的影响，则不需通过统计学的方法。故采用VLZ10作为评价量理论上讲不通。
3.3.2 从测量实践分析
采取列车通过时间段的VLZ10作为评价量在实际测量中是不可行的，因为轨道交通列车在隧道中运行，很难判断地铁车辆在测量点到达及通过的准确时刻，因此也就很难确定何时开始及何时结束地铁振动测量。对上海地铁一号线一次测量中，为了取得较准确的VLZ10测量值，测量中采用了一人在地下站台观察并用手机通知车辆启动时间，一人在地面测量点接收手机通知并贴墙听固体传来的声音，一人操作振动仪开关机的方法，还是很难判断地铁车辆在测量点到达及通过的准确时刻，因此也就很难确定何时开始及何时结束地铁振动测量，其后果是很难测量出列车通过时间的VLZ10值。
4 结语与建议
根据上面的分析，可得出如下结论与建议:
(1)在城市快速轨道交通设项目竣工环境保护验收中，根据《城市区域环境振动测量方法》，参照铁路振动采用VLzmax作为评价量易于操作，测量次数也可由铁路列车通过20次读数的算术平均值优化为5次轨道交通列车通过时的算术平均值;
(2)采取整个时间段的VLZ10作为评价量，由于轨道交通持续运行的时间很短，其列车运行振动在整个测量时段上所占的比例极其有限，实际测量表明即使在轨道交通的隧道浅埋段正上方的环境振动VLZ10也在60dB以下，反映不出轨道交通振动对环境的影响;
(3) VLZ10评价量是应用于一个随机振动过程的评价量，采用“列车通过时的VLZ10 ”评价量作为评价指标没有相应技术标准作为支撑，在监测实践中也难于操作;
(4) 建议在国家尚未对城市快速轨道交通振动评价量作出正式规定之前，城市快速轨道交通建设项目的环境影响评价及项目竣工环境保护验收均以VLzmax作为振动评价量。
参考文献:
[1]国家环保总局环境影响评价管理司.建设项目竣工环境保护验收培训教材.2004，11.
[2]GB10071-88.城市区域环境振动测量方法[S].
[3]中国建筑科学研究院建筑物理研究所.建筑声学设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1987，7.