[环境振动标准]编制说明(征求意见稿)

附件三：

《环境振动标准》编制说明

（征求意见稿）

《环境振动标准》编制组

二〇一〇年十一月

项 目 名 称：环境振动标准

项目统一编号：370

承 担 单 位：北京市劳动保护科学研究所

编制组主要成员：张斌、卢伟建、张翔、辜小安、肖南、王毅民、魏显威、熊文波、李孝宽

标准所技术管理人：张国宁

标准处项目负责人：赵国华

目录

1 项目背景...................................................................................................................................1

1.1 任务来源.......................................................................................................................1

1.2 工作过程.......................................................................................................................1

标准修订的必要性...................................................................................................................3

2.1 新环境振动问题和振动源的出现...............................................................................3

2.2 适用范围的局限性.......................................................................................................3

2.3 滞后于国际标准的发展...............................................................................................3

2.4 测量方法的一些表述滞后于仪器技术的发展...........................................................3

标准主要技术内容...................................................................................................................4

3.1 适用范围.......................................................................................................................4

3.2 规范性引用文件...........................................................................................................4

3.3 术语、定义...................................................................................................................4

3.4 环境振动Z计权因子....................................................................................................4

3.5 振动功能区划...............................................................................................................4

3.6 环境振动限值...............................................................................................................5

3.7 环境振动监测要求.......................................................................................................5

3.8 环境振动功能区的划分...............................................................................................9

主要国家、地区及国际组织相关标准研究...........................................................................9

4.1 主要国家、地区及国际组织相关标准.......................................................................9

4.2 与主要国家、地区及国际组织同类标准的对比.....................................................10

标准的实施.............................................................................................................................10

附加说明.................................................................................................................................10

6.1 计权曲线.....................................................................................................................10

6.2 国外相关振动标准简介.............................................................................................13 2 3 4 5 6

1 项目背景

1.1 任务来源

（1）本标准修订工作于2006年度列入了环境保护部的计划，下达计划的文件号为环办函（2006）371号，项目统一编号为370。

（2）本标准修订项目的承担单位为北京市劳动保护科学研究所，参加单位有：中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所、中国建筑科学研究院建筑物理研究所、交通部公路科学研究院、中国环境监测总站、沈阳市环境监测中心站、黄石市环境监测站、杭州爱华仪器有限公司等。

1.2 工作过程

(1) 2007年2月3日，《城市区域环境振动标准及测量方法》标准编制组召开第一次准备工作会。

与会代表从多个方面，就标准修订工作修订中比较关键的几个问题如何进行了认真的讨论，并就如下问题达成一致意见。

(A)标准修订是否与ISO新标准接轨问题

ISO标准为推荐性标准，ISO2631为振动的基础性标准，是基于欧美发达国家生活水平、技术水平和仪器研发水平等诸多因素制定的。新的计权网络更加科学的反映了振动和人的关系，与旧的计权网络相比较更真实地反映了振动对人的影响。

随着ISO2361-1：1997、ISO 2361-2：2003的提出，ISO2361-1：1985被废除。新版ISO标准在振动评价方法中考虑了振动对人体健康、舒适度、感觉和运动病等诸方面的影响，与旧版标准相比，更关注人的主观感受。而ISO2361-1：1985提出的评价方法是基于等感曲线以及当时采用的“疲劳－熟练度降低限”曲线提出的。新版中涉及的3处重要修改：

① 三个方向（x/y/z）同时测量加速度和频谱分析；

② 计权曲线的变化；

③ 频率范围的变化（由1～80Hz改为0.1～400Hz）。

通过讨论交流，与会人员一致认为：《城市区域环境振动标准及测量方法》修订总体意向应与ISO标准接轨，优点包括：

① 现行国家标准具有国际化特点；

② 推动振动影响评价的现代化发展。

从我国以往标准化工作经验来看，我国等同采用ISO标准的速度在发展中国家位于前列。因此，与ISO标准接轨是未来必然发展趋势。但考虑到现实国情，执行ISO新标准受到诸多客观条件的制约。

(B)仪器的问题

新标准的不足之处在于对配套仪器要求太高，在我国仪器水平条件下不便于推广。旧的计权网络有些简单，在精确程度上和全面性上略显不足；好处在于简便易行。我国目前振动仪器水平还不能精确到1Hz以下的水平，现有的仪器都是应用旧的计权网络。如果采用新的计权网络，配套仪器会滞后相应的新计权网络，振动仪的监测标准也会相应的滞后。强制性标准应考虑实用性。

与会人分别针对新旧计权网络的产生背景、优缺点、我国技术水平现状、仪器水平现状、

配套标准进行了讨论，认为：

① 我国现有仪器无法满足ISO新标准的测量要求。各监测、研究机构目前在用仪器大多为简单的振动计，无法完成三个方向（x/y/z）的同时测量及频谱测量。而目前市场上符合要求的仪器产品十分有限；

② ISO新标准所需的测量仪器缺乏计量标定标准，无法进行仪器验证标定。

③ 新ISO标准在推出后的一段时期内会吸纳各国的意见反馈，有修订和调整的可能。 大家一致认为：新的计权网络是发展趋势，现行的计权网络必将被新的计权网络所代替，但目前来讲新的计权网络的应用还不成熟，不完备，缺少配套的测量仪器。在这种情况下制定我国的《城市区域环境振动标准及测量方法》，可先确定新计权网络和旧计权网络的计权结果的差异性，经过一定量的测量比较分析找到偏离的程度；进而分析我国是否有必要采用新的计权网络。如果差异不显著，建议保留旧的计权网络；如果差异显著，就要分析新的计权网络目前在我国实施的可行性、存在的技术难点和人力物力的支出。如果目前采用新的计权网络难度过大，建议仍然采用旧的计权网络。

(2) 2007年10月22日，编制组召开了第二次准备工作会议。

会议主要分析了ISO提出的85版和97版新旧两条计权曲线的异同，指出了新标准中采用新计权曲线的必要性和可行性。与会人员经讨论后对采用新的计权曲线达成共识。在之后的时间里与会人员对工作报告中提出的“标准的适用范围”、“标准评价量”、“频率范围”、“测点位置”展开了讨论。讨论的结果为：环境振动标准中主要考虑起铅直z方向，同时兼顾x和y水平方向；新标准中的频率范围由于测量仪器设备的原因仍沿用老标准中的1~80Hz；由于工厂企业从城市到农村的转移，农村应该纳入到标准实用范畴；对于测点位置，仍然沿用老标准中的位置表述；评价量仍然沿用振动级。

(3) 在确定采用新计权曲线后，杭州爱华仪器有限公司发挥了仪器设备方面的专业优势，在尽可能短的时间内开发了可以进行不同频率计权的测量仪器，保证和方便了课题组开展工作。（由于仪器开发需要一定的周期，导致本项目完成时间的推延。）

(4) 课题组在全国范围内对各类典型的环境振动源进行了调查。主要的调查地点包括有：北京、广州、沈阳、西安、佛山、重庆、黄石、芜湖、襄樊、铜陵等多个城市，对各种工业设备、爆破、道路、铁路、城市轨道、社会生活设备、工地施工等类型的振动源及其环境影响进行了多方面的测试，搜集了大量数据。

其中，重点针对城市轨道交通这种新型振源，课题组在北京、广州等主要城市进行了重点的调研，合共79个地面监测点。调查对象包括了地铁、轻轨这两种主要的城市轨道形式，进行了包括列车出站、进站以及匀速行驶等不同情况下的振动测量，同时对振动水平距离衰减等内容进行了测试。

(5) 2009年11月26日在环保部召开了国家环境保护标准开题论证会，会上论证委员会听取了标准主编单位所作的标准开题论证报告和标准初稿内容介绍，经质询、讨论，形成以下论证意见：

① 《城市区域环境振动标准及测量方法》是对城市区域环境振动评价的一项重要标准，对城市区域环境振动的测量、评价和管理有重要意义。标准编制单位所提供的报告，包括本标准编制目的意义、国内外的相关标准制定现状和发展趋势以及标准编制的原则，资料全面完整，符合开题报告。

② 报告对国际和我国的环境振动标准体系的现状以及本标准在标准体系中的作用作了较为详细的分析，提出了我国现行国标中存在的一些问题和意见。

③ 本次标准修订的定位、适用范围符合我国国情，主要内容及编制标准的技术路线具有科学性和可行性。

2 标准修订的必要性

1988年颁布实施的《城市区域环境振动标准》（GB 10070－88）以及《城市区域环境振动测量方法》（GB 10071－88）（以下统一简称“原《标准》”），较好地反应和顺应了当时我国人民群众对城市环境振动的基本要求和诉求，为相关部门的管理提供了依据，为控制城市环境振动污染提供了支持，促进了噪声与振动控制产品、技术的开发，为环保工作作出了贡献。

但是随着经济发展和社会进步，城市环境已经发生了巨大的变化，出现了很多新的情况和问题，原《标准》存在的一些问题也逐渐显现。同时，标准中的一些规定也严重滞后于相关科学领域的发展步伐。

2.1 新环境振动问题和振动源的出现

近年来，我国许多城市进行了大规模的城市交通网络基础建设，新修了大量的道路、轨道和铁路交通，促进了城市经济的发展，方便了人们出行，但也带来了人们对自身所处环境变化的忧虑，出现了一些新的环境振动源，如城市轨道交通、城际高速铁路等，不但其振动特性有所变化，而且也带来了原《标准》的适用和执行的问题，如城市轨道交通线路周边地区的环境功能区的界定，相关的振动测量方法和适用的环境限值等。原《标准》在这些方面缺乏具体的条款，存在相关表述模糊、针对性不强的问题，给实际工作带来困难，引致许多分歧和争议的出现。

2.2 适用范围的局限性

原《标准》只适用于城市区域的环境振动问题。但是，随着经济发展，农村地区人们对生活质量的要求越来越高，同时，大量工厂迁至农村，产生的环境振动问题逐渐受人关注。新颁布的《声环境质量标准》也已把农村地区纳入标准的适用范围。从以人为本的指导思想出发，将适用范围扩大到农村地区。

2.3 滞后于国际标准的发展

原《标准》在振级的定义上引用了国际标准ISO 2631-1：1985的频率计权曲线，在测量仪器的性能要求方面引用了国际标准ISO/DP 8041-1984。但是，国际标准化组织已于1997年与2005年分别对这两个标准进行了修订，并颁布了新的ISO 2631-1与ISO 8041，同时，这两个标准已分别于2007年和2009年为我国等效引用。因此，原《标准》与这些国际和国家标准的发展存在较大的滞后性。

2.4 测量方法的一些表述滞后于仪器技术的发展

原《标准》中的某些条款是根据当时的仪器状况制订的，但随着数字化仪器的普及，某些地方的表述完全可以简化。例如无规振动的测量方法，“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值为评价量。”这样的表述虽比较详细，但也相当繁琐。在使用数字化仪器的情况下，该表述不但可以简化，更便于理解，同时也可以做得更加严格、规范。

3 标准主要技术内容

3.1 适用范围

原《标准》只规定适用于城市区域的环境振动问题。但是，近年来，随着乡村地区城镇化的深入，乡村地区出现了各种工业、商业活动，带来了不少的振动问题，出现了一些环境振动投诉事件。同时，也参考了新颁布的《声环境质量标准》扩展其适用范围至乡村地区的做法和精神，新《标准》的适用范围也将覆盖乡村地区，使之更具广泛的意义。原标准中，仅对铁路和城市交通干线道路两侧(指车流量每小时100辆以上的道路两侧)给出了标准数值，根据我国城市的最新发展，修订后的标准适合所有类型交通干线，包括高速公路、一级公路、二级公路、城市快速路、城市主干路、城市次干路、内河航道、城市轨道交通两侧区域，铁路干线两侧区域等。

新《标准》针对环境因素引起的地面或建筑物结构振动对人的影响，而由于身体或身体部位与机械设备或其他振动源发生接触，受到振动影响的，不在本标准的适用范围内。

3.2 规范性引用文件

原《标准》不包含这部分内容，新《标准》将列出标准中引用的所有标准文件。

3.3 术语、定义

新《标准》的适用范围将扩展至乡村地区，为此增加了“乡村”的定义。同时，结合环境保护工作的常用语习惯，增加了“昼间与夜间”、“振动敏感建筑物”、“城市与城市规划”及“交通干线”等定义。

此外，关于振级的定义，新《标准》沿用原《标准》的表述，但修改其中“ISO 2631-1:1985”为“GB/T 13441.1-2007”，后者为等效引用了ISO 2631-1:1997的推荐性国家标准。虽然GB/T 13441.1-2007规定的全身振动已没有Z计权因子，但如果计权曲线和评价量的表述方式都改变，对于标准的使用者而言变化太大，不利于新旧标准的平稳过渡，因此评价量仍表述为Z振级VLz。

3.4 环境振动Wk计权因子

《标准》中增加了“环境振动Wk计权因子”一节，GB/T 13441.1-2007的表3给出了0.02Hz～400Hz的频率计权值，由于国内仪器制造能力的限制，并考虑到与原标准的衔接，本标准仍采用1～80Hz的频率范围，标准的表1列出了每个频段对应的Wk计权因子具体取值。

3.5 振动功能区划

新《标准》删除了原《标准》中“适用地带范围”的概念，同时，参考声功能区划的概念，增加了“振动功能区划”一节，明确了各振动功能区的含义，可作为实际划分的原则。实际应用中，建议振动功能区划与声功能区划保持一致。根据环境振动的控制和管理经验，

环境噪声和环境振动经常是伴随产生的物理污染，采用和声环境质量标准相同的功能区划分，有利于污染防治和管理。

新《标准》采用的振动功能区，实质上仍为原《标准》的各类限值“适用地带范围”，但是，将城市交通干线与铁路干线统一为交通干线，为“4类环境振动功能区”，使标准在概念和理论结构上更为完整和统一。但考虑到既有铁路干线划分的历史做法和现实的特殊性，因此，4类功能区又分为4a与4b类，以区分铁路干线与城市交通干线。值得强调的是，这里明确了城市轨道交通为两侧区域划分为4a类环境振动功能区。

3.6 环境振动限值

针对不同的环境振动功能区，新《标准》给出了各个功能区在昼间和夜间的标准限值。 由于新《标准》采用了新的频率计权曲线，原有的环境振动限值有必要进行调整。课题组在标准修订实践过程中发现，同一振动源振动监测，采用新的频率计权后，振级相比增加

2.5～4 dB。进一步的分析表明，对于具有相同频率成分的振动，在一定振动强度范围内（100dB以下），新、旧计权曲线后的振级的差值基本相同。根据大量的监测数据，采用新的计权曲线，振级的加权平均增加量约为3dB。

由于原标准限值是在大量主观调查基础上给出的，而目前的条件下，针对新曲线的主观调查不易于展开；同时，考虑到采用新计权后，振级增加量较为稳定，因此，新《标准》中昼间限值的数值仍为原标准限值，实际是新的标准限值比原标准严苛了3dB左右，对于0类、1类、2类、3类、4b类夜间的限值数值进行了调整，相应比原标准严苛了5dB左右。

工作组对1526次有效的监测数据，按不同的频率计权曲线计算，统计了不同振源的超标情况，如表1所示。根据表1的统计，若采用新的频率计权曲线，在不改变限值的情况下，超标的个案将增加约一半，其中，新增超标的个案主要集中在城市轨道交通振动方面。从调查的实际情况来看，城市轨道交通引起的振动正是目前社会最为关注的一类环境振源，引起的社会投诉也比较多。以城市轨道交通作为典型例子，在调研过程中发现：振动即使处于原《标准》限值的水平之下，但是人们仍产生厌恶感；根据经验，当振动水平处于现行限值3dB以下时，排除其他主观因素，大部分个案基本不再对振动产生反感情绪，能表示基本接受，或没有了振动的感觉。由此可见，由于人们对生活环境质量越来越敏感，要求越来越高，标准限值有了进一步严格3dB的要求趋势。使用新频率计权曲线，刚好可以大致满足这个实际情况。因此，采用新的频率计权曲线，不但能够跟进国际标准的发展，也正好能反映了人们对环境要求的实际感觉、实际情况。

对于夜间限值的调整主要考虑，对城市轨道交通振动的投诉有增长的趋势，特别是地下段，而夜间振动本底值一般较小，人对于地铁运行产生的振动相应更为敏感，目前越来越多的地铁线路穿行敏感建筑地下，由此产生的固体传声相应增加，应该加强此类振动的控制，调研结果表明通过现有技术措施的实施完全可以将地铁振动控制在标准限值以下。

表1. 新频率计权曲线对超标比例的影响 振源

城市轨道振动

道路振动

冲击振动

稳态振动

总计 数据量 792 699 25 77 1593 占数据总量 49.7% 43.9% 1.6% 4.8% - 原超标比例 46.0% 1.4% 8.0% 10.4% 25.2% 新超标比例 67.8% 3.3% 24.0% 13.0% 37.7%

3.7 环境振动监测要求

(1) 测量方向只要求铅垂向z方向。图1是一次监测中同时记录得到x、y和z三个方向的典型振级曲线，x、y为水平方向，z为铅垂方向。表2则列出了轨道交通、道路交通、冲床等引起的振动，水平和铅垂方向的典型振动值。从图1和表2可以看到，z方向振动明显高于水平方向振动。根据监测统计，目前环境振动的绝大部分情况，仍以z方向振动为主。当敏感点与如冲床等冲击振源距离较近时，监测得到的z方向振动与水平方向振动比较接近，而一些如爆破产生的强烈振动事件，甚至出现水平振动高于铅垂向振动的情况。因此，对于水平振动问题，有如下几点说明：

①在绝大部分情况下，水平方向的振动衰减快，影响范围小，在振源一定距离外，水平方向的振动能量远低于铅垂向振动；

②对于环境振动源，存在两种水平方向振动较高的情况，一是敏感点与振源距离较近，水平振动成分仍然较强，同时也伴随着较大的铅垂向振动成分，如表2中的冲击和小型爆破两项数据；对于这种情况，只对铅垂向振动进行监测，仍可判断振动是否符合振动环境质量的要求。另一种情况则是由于高层建筑物对振动的放大作用，在高层室内出现较强的水平向振动；这种情况较为特殊，它不仅仅与振源的强度和成分有关，还与建筑物的基础、结构、组成和大小等因素有着紧密而复杂的关系，对此，目前尚没有明确的、一致公认的普适的研究成果，而且，这种情况的出现比较少，也可能超出了环保标准的范畴，所以，新《标准》暂不对此提出要求。

③虽然ISO 2631中要求对垂直和水平等三个方向同时进行测试，但是，由于ISO 2631是针对人体受全身振动影响评价的基础性文件，涵盖了从环境保护到职业卫生、从建筑物内到建筑物外、从人体健康到人体感觉、运动病等等多个方面，因此，其测量方法的规定十分详细和严格。针对环境振动领域，基于前述两点的原因，结合实际情况和标准的可操作性，新《标准》将沿用原《标准》对测量方向只是铅垂向z方向的要求。 表2. 几种不同振源在水平与铅垂向振级大小对比

振源类型

轨道交通

道路交通

冲床

小型爆破 与敏感点距离/m 20 30 15 10 铅垂向z振级/dB 71.9 50.6 72.3 86.1 水平向振级/dB 46 40.1 71.4 84.3

图1 水平与铅垂向振级时变曲线

(2) 由于原《标准》引用的ISO 8041：1985已为ISO 8041：2005替代，而后者已于2009年为我国等效引用为GB/T 23716-2009，因此，新《标准》要求测量环境振动的仪器性能需符合GB/T 23716-2009的相关条款规定。

(3) 新《标准》将“拾振器的灵敏度主轴方向应与测量方向一致”的表述，修订为“拾振器的灵敏度主轴方向应保持铅垂方向”。这是因为，标准已规定测量量为铅垂方向的振级VLz，因此，测量方向只能为铅垂方向，表述上可以直接作出明确的规定。

(4) 新《标准》增加了“测量应在无雨雪、无雷电的天气环境下进行”的条款，强调了测量环境的要求。

(5) 7.4.3为新增条款，由于某些环境振动源往往具有周期性，因此，要求环境振动监测应选择合适的时段进行，使监测结果能反映振动的最大影响程度。

原《标准》制订时，测量仪器主要为模拟电路设备，因此，为求准确，在测量方法的表述上较为繁琐。目前，数字式仪器已非常的成熟，它操作简便，能实现许多模拟式仪器难以完成的功能，已广泛应用到所有各种监测领域中。因此，新《标准》在数字化仪器的基础上，结合实际的情况，对测量方法进行了若干修订。例如，删除了“示数”等用语，简化了表述，直接规定了各种振动类型的评价量。

(6) 无规振动的测量时间由原标准的“不低于1000秒”调整为“不低于10分钟”。由于标准采用VLz10这一具有统计意义的量作为无规振动的评价量，因此，测量时间的长短是影响测试结果的一个重要因素，若测量时间过短，可能导致监测值过高；而测量时间过长，则容易使监测值偏低。因此，无规振动的测量应选择在振动对环境影响最大的时间段内测试，并确保有足够的数据量。由于数字仪器的应用，监测的数据数据量一般能得到保证。

目前无规振动主要由道路交通引起，而其中可能产生使人感觉到持续振动的主要是车流量稳定，大型车辆较多的路段。根据大量监测的结果，如表2所示，监测时间高于10分钟时，监测值已较为稳定，足够反映出一段时间内的道路交通振动水平。因此，大部分情况下，10分钟的监测便可满足要求；但是，监测人员也应根据现场实际情况，适当地延长监测时间，使结果能满足统计学上的要求，反映出振动对环境的实际影响。

表3. 不同测量时间的VLz10值

序号 1 2 3 4 5

测量时间

5min 55.2 52.7 55.7 64 55.7

10min 56 50.8 56.1 65.1 56.1

15min 56.3 51.5 55.8 65.2 55.8

20min 56.4 51.5 55.9 65.5 55.9

(7) 为了提高测量的效率，铁路振动测量的列车数由原来的20趟下调至10趟。同时，针对一些行车较少的线路，为避免监测时间过长，增加了“若两小时内列车次数不足十次的，按实际通过车数测量”的要求。

同时，根据国家环境保护部2004年182号文《关于铁路振动测量方法适用标准问题的复函》的要求，增加了“应按在距离敏感点最近的轨道运行的列车进行监测”的要求。

(8) 明确了城市轨道交通振动的测量方法与铁路振动相同。这是因为，城市轨道交通与铁路交通具有较大程度的相似性，其产生的振动，无论在机理上，还是在时域与频域上的特点都与铁路振动较为相近，所以新《标准》对城市轨道交通采用与铁路振动相同的测量方法。

一些研究或文献曾指出，对于城市轨道交通振动或铁路振动，宜采用列车通过时间内的VLz10或VLzeq作为评价量，而最大值VLzmax作为参考使用。对此，作如下两点说明：

①对于列车通过的时间比较短的情况（如高铁通过时间一般在3~8秒，城市轨道列车通过时间一般在4~8秒等），VLz10或VLzeq的值对测量时间的长短比较敏感，而且列车通过前后，振级变化往往较大，因此，测量时对时间的控制要求比较高。但是，在可操作性层面上，对于“列车通过时间”的定义或界定本身是困难的，尤其对于地下轨道来说，通过地面的直接监测而确定“列车通过时间内”是几乎没有可靠的可操作性。而对于测量最大值VLzmax，就不需要对此进行准确的定义和说明，并具有很强的可操作性。

②在时域上，如图2a所示，火车列车经过时产生较大的振动，在列车刚通过监测点时，产生一个振动峰值，其后振动按一定周期波动；如图2b所示，这是地下轨道列车通过时，在地面记录到的振级时域谱；由于土层的缓冲作用，振动的时域图没有出现图2a中的周期性波动，呈现出起伏不平的变化。从这两张时域图可以看到，火车列车通过时产生的振动不是一种平稳的振动，但也不是完全无规律的随机振动，而是伴随着冲击性振动成分的振动过程。

众所周知，人体对振动的变化最为敏感，尤其是冲击型的振动，列车经过时产生的任何一个高振级冲击都会使人感到不适。因此，虽然在理论上，VLzmax不能代表振动能量的实际大小，但是，却能反映出人体受振动干扰的最强烈的情况；因此，使用最大值VLzmax对列车振动进行评价恰是合理的。

a 火车通过时记录到的振级时域图

b 地铁通过时记录到的振级时域图

图2 铁路和地铁列车通过时的典型振级时域图

3.8 环境振动功能区的划分

由于新《标准》对振动环境功能区有了明确的规定，因此，增加了“振动环境功能区的划分要求”一节。考虑到环境振动与噪声有较高的相关性和相似性，因此，提出“振动环境功能区的划分参照GB 3096-2008的要求进行”的条款。

4 主要国家、地区及国际组织相关标准研究

4.1 主要国家、地区及国际组织相关标准

多年来，国际标准化组织以及一些发达国家在振动对人的影响方面开展了大量的科研调查工作，取得了多种成果，并且各国根据各自的情况编制出适合当地的有关振动评价的标准以及相应的测试方法。下面是工作组主要参考的部分相关标准：

(1) ISO 2631-1:1997. Mechanical vibration and shock -- Evaluation of human exposure to whole-body vibration -- Part 1: General requirements

(2) ISO 2631-2:2003. Evaluation of human exposure to whole-body vibration -- Part 2: Continuous and shock-induced vibrations in buildings (1 to 80 Hz)

(3) EN 14253-2004.Mechanical vibration - Measurement and evaluation of occupational exposure to whole-body vibration with reference to health - Practical guidance

(4) ANSI S3.29-1983. Guide to the evaluation of human exposure to vibration in buildings (5) DIN 4150-2. Vibrations in buildings - Part 2: Effects on persons in buildings (6) JIS Z8735-1981. Methods of Measurement for Vibration Level

4.2 与主要国家、地区及国际组织同类标准的对比

目前，众多国外的标准主要对象是评价人体振动的情况，这些标准的适用范围一般比较宽阔，不仅包括环境振动的情况，也包括其他引起人体全身振动的情况，如汽车驾驶员受汽车振动影响的情况。

而我国的环境振动标准，是只针对环境振动这种情况，专门制订的标准。根据工作组收集的资料和了解的情况，目前，与我国环境振动标准相接近的只有日本的JIS Z8735-1981；同时，也有一些地区（如我国台湾地区）在处理环境振动问题上参考了日本标准提出的方法，但没有颁布类似的标准。无论是我国还是日本的标准，在测量和评价的方法上，与其他主要国家、地区和组织的相关标准是保持了较高的一致，尤其是ISO 2631-1，它是各国制订振动标准的一个重要参考对象，已为多个国家、地区和组织（包括我国）等效引用，我国和日本现行的环境振动标准的频率计权曲线正是引用了该标准。

5 标准的实施

新《标准》颁布后应进行技术培训，使相关单位充分理解新《标准》的内容和要求，同时修改现有的各种培训教材，便于新《标准》的实施。

6 附加说明

6.1 计权曲线

采用怎样的计权曲线使评价量更能反映出人对振动的主观感受，这一直是各国相关工作者研究的课题之一。经过多年实践和研究，目前我们已经得到了不少科学、有用的结果。国际标准化组织ISO也在这方面做了大量的工作，其85年推出的ISO 2631-1：1985和ISO 2631-2：1985修订版中所使用的计权曲线便为多个国家采用或参考使用，同时也被广泛应用到各种振动监测、研究工作中。随着社会发展和技术进步，ISO分别于1997年和2003年修订并颁布了新的ISO 2631-1和ISO 2631-2。这两个文件分别提出了新的计算方法和计权曲线，替代了它们各自之前版本（即85年版）所使用的计权方法。

从我们所收集到的信息来看，不同的国家虽然有不同的具体规定，但是基本都是采用或参考了ISO 2631的这些标准而制订实施的，为此，下面将简要地介绍这修订前后的ISO 2631标准的计权方法（以下介绍的计权法都采用三分之一倍频程）：

（1）ISO 2631-1：1985采用计权等效加速度为评价量，它提出的各频段计权值是基于等感曲线以及当时采用的“疲劳－熟练度降低限”曲线所得出的。所谓的“疲劳－熟练度降低限”是一定工作时间下，会引致工作者疲劳或熟练度降低的振动限值。由于后来的实践发现这个概念对实际的评估作用不大，因此在97年修订的标准中，相关的概念都不再被采用了。我国现行的城市区域环境振动标准中所采用的计权方法是ISO 2631-1：1985中建议的计权方法。表4为ISO 2361-1：1985中的z向振动的计权值，亦即我国现行国标所采用的值：

表4. ISO 2361-1：1985推荐的z向振动计权值

中心频率（HZ） 计权因子(dB) 中心频率（HZ） 计权因子(dB)

1 6 10 2

1.25 5 12.5 4

1.6 4 16 6

2 3 20 8

2.5 2 25 10

3.15 1 31.5 12

4 0 40 14

5 0 50 16

6.3 0 63 18

8 0 80 20

（2）85年版的ISO 2631-2是采用计权等效加速度或速度为评价量，提出了三条计权曲线，分别对应人体坐标中的z向、x（y）向以及混合向，应用于建筑物内人体受振状况的评价。所谓的混合向是由x（y）向和z向人对振动最敏感频带组成的。这是考虑到在建筑物内的同一面积上，人的姿势可能不固定，时而躺卧时而坐着，而这些姿势对应的人体坐标是不相同的，为综合评估此面积上人的受振情况就提出了混合轴向这个概念。这三条曲线分别对加速度和速度有不同的对应值。

虽然85年版的ISO 2631-2已被国际标准化组织废除，并在2003年的替代版本中提出了新的计权曲线，但这三条曲线仍为一些国家和组织沿用至今，如ANSI S3.18、AS 2670和BS 6472等等。

（3）ISO 2631-1：1997替代了85的版本，采用了新的计权网络，其中包括有两套计权曲线――主要计权曲线和辅助计权曲线。这对应了该标准建议使用的主要评价量aw和两个辅助评价量MTVV和VDV。同时，考虑到在同一振动下，人体不同受振部位及人体姿势会产生不同的受振感觉，这两套计权曲线还各自包含有三条不同的曲线。因此，文件共给出了六条计权曲线，相应有六个计权系数Wk、Wd、Wf、Wc、We、Wj，其中前三个系数用于计算等效计权加速度，而后三个用于计算辅助评价量。这些计权系数的计算公式这里不作详细介绍。而它们具体的应用可参见表5和表6，而相应的计权值可参见表7和表8：

表5. 主计权系数的适用范围

频率计权系数

健康

舒适度 z向，座位面 z向，站立的

Wk

z向，座位面

躺卧时的铅垂向 （除头部） x, y, z向，脚部 （坐着的）

x向，座位面 y向，座位面

x向，座位面 y向，座位面 x, y向，站立的

x向，座位面 y向，座位面 x, y向，站立的

－

z向，座位面 z向，站立的 躺卧时的铅垂向

－

－

感觉

运动病

Wd

躺卧时的水平向 y, z向，座靠面

Wf

－

－

躺卧的水平向

－ －

铅垂向

表6. 辅助计权系数的适用范围

频率计权系数

Wc We Wj

健康 x向，座靠面

－ －

舒适度 x向，座靠面 rx, ry, rz向，座位面 躺卧时的铅垂向（除头部）

表7. 主频率计权值

频率 Hz Wk dB Wd dB Wf dB 频率 Hz Wk dB Wd dB Wf dB

1 6.33 -0.1 32.5710 0.1 13.91-

1.25 6.29 -0.07 40.02 12.5 0.89 15.87 -

1.6 6.12 0.28 48.4716 2.28 18.03-

2 5.49 1.01 56.1920 3.93 19.99-

2.5 4.01 2.2 63.9325 5.8 21.94-

3.151.9 3.85 71.9631.57.86 23.98-

4 0.29 5.82 80.2640 10.0526.13-

5 -0.33 7.76 - 50 12.19 28.22 -

6.3 -0.46 9.81 - 63 14.61 30.6 -

8 -0.3111.93- 80 17.5633.53-

感觉 x向，座靠面 rx, ry, rz向，座位

面

－

运动病 － － －

表8. 辅助频率计权值

频率 Hz Wk dB Wd dB Wf dB 频率 Hz Wk dB Wd dB Wf dB

1 0.08 1.11 6.3 10 2.2 19.98-0.26

1.25 0 2.25 6.28 12.5 3.79 21.93 -0.22

1.6 -0.063.99 6.32 16 5.82 24.08-0.16

2 -0.1 5.82 6.34 20 7.77 26.02-0.1

2.5 -0.157.77 6.22 25 9.76 27.97-0.06

3.15-0.199.81 5.62 31.511.8430.010

4 -0.2 11.934.04 40 14.0232.150.08

5 -0.11 13.91 2.01 50 16.13 34.24 0.24

6.3 0.23 15.94 0.48 63 18.53 36.62 0.62

8 1 18.03-0.1580 21.4739.551.48

（4）ISO 2631-2:2003采用计权等效加速度为评价量，评价建筑物内振动对人体的影响，因此与ISO 2631-1不同，它只采用一条频率计权曲线，计权系数为Wm（见表9）。它适用于所有的测量方向（建筑物坐标），而且无需考虑建筑物内人体的姿势。

表9. 频率计权值

频率 Hz Wm dB 频率 Hz Wm dB

1 1.59 10 6.12

1.25 0.85 12.5 7.71

1.6 0.59 16 9.44

2 0.61 20 11.25

2.5 0.82 25 13.14

3.15 1.19 31.5 15.09

4 1.74 40 17.10

5 2.50 50 19.23

6.3 3.49 63 21.58

8 4.70 80 24.38

图3 四条计权曲线示意图

其中，Wg为我国现行标准所使用的计权值，即为ISO 2631-1：1985推荐的铅垂向计权值。从图中可以看到，Wg与Wk这两曲线比较相近。事实上，根据表8和表9，除了测量座靠面振动的情况，Wk和Wd基本上可以分别看作测量人体振动时铅垂向和水平向的频率加权系数。因此，在修订工作中，可以考虑将W适当地可以适当地修订为Wk，并且对水平向振动采用Wd计权。

此外，曲线Wm基本处于Wk与Wd两条曲线之间，而且他们是分别应用于建筑物坐标和人体坐标的。因此，对于非直接在人体受振点处测量振动的情况，Wm相当于是一条综合评价人体所处环境的振动情况的计权系数。

（5）除了以上所述的几种计权方法外，一些国家根据自己的情况制订了不同的计权网络。如德国的DIN 4150-2，它采用速度作为评价量，计权曲线则由HKB(f)=

1+(

f02

f

所决定，计权系数就是HKB(f)。

6.2 国外相关振动标准简介

无论是国内还是国外的标准，我们所关注的都是振动对人的健康及生活的影响，都是为了给人类创建舒适理想的生活环境提供一个可靠的保障。每个标准都是根据各自相关的实际情况和要求而制订的，因此大家的立足点、适用范围和采取的方法等方面会有所不同。如 ISO 2631-1，它是人体受全身振动评价的基础性文件，从环境保护到职业卫生、从建筑物内到建筑物外、从人体健康到人体感觉、运动病等等方面，对量化人体受振的方法和评价人体受振状况都提出了科学的建议。而一些国家根据本国的实际情况，引用或等效引用ISO 2631-1制订出相关的国家标准和行业标准，如ANSI S3.18-2002、AS 2670等等。有些标准则是针对建筑物内振动对人的影响而制订的，如ISO 2631-2以及DIN 4150-2等，在这些标准里规定了在建筑物内进行振动测量时的具体方法和要求。

下面对一些国外相关的振动标准进行介绍： 多年来，国际标准化组织以及一些发达国家在振动对人的影响方面开展了大量的科研调查工作，取得了许多成果，各国根据自身的情况编制出适合本国的有关振动评价标准以及相应的测试方法。表10给出部分相关标准。

如前所述，各国的环境状况、立足点、适用范围和采取的方法等都有所不同。尽管这些标准各有不同，但都是与环境振动息息相关的，它们所采用的原则和方法，对我们的标准修订工作具有很高的参考价值和重要的帮助。

表10. 部分国外相关标准

国家/组织 国际标准化组织

标准号 ISO 2631-1:1997 ISO 2631-2:2003 EN 14253-2004 ANSI S3.29-1983 AS 2670.1-2001 DIN 4150-2 BS 6472：1992 JIS Z8735-1981

标准名称

《人承受全身振动的评价I：一般要求》 《人承受全身振动的评价II：建筑物内振动》 《机械振动.全身受振对人体健康影响的测量和评价.实

施指南》

《建筑物中人的受振评价》 《人在全身振动中的评价》 《建筑物内人体的振动暴露》 《建筑物内人体的振动暴露评价指南》

《振动级测定方法》

欧洲 美国 澳大利亚 德国 英国 日本

以下将从评价量、测量位置及振动方向、计权网络三个方面简单介绍一下国外标准采取

的评价方法。 6.2.1评价量

目前作为评价振动对人体影响的物理量基本有振动的加速度、速度和位移三种。其中以加速度作为评价量的情况居多。表11列举了部分国外所使用到的评价量：

表11. 国外标准的评价量

评价量

计权等效加速度 aw 四次方振动剂量VDVISO 2631-1：1997

相关 标准

ISO 2631-2：2003 AS 2670：2001 ANSI S3.29：1983

测量

在x、y、z三个方向同时测量。 测量时间T内的计权

作用

等效加速度，反应了时间T内振动的综合作用效果。

在x、y、z三个方向同时测量。 反应了时间T内振动的综合作用效果，而且对振动的峰值更加的敏感。

在x、y、z三个方向同时测量。 反映出比较突出的偶然冲击和间歇振动的情况。

在x、y、z三个方向同时测量。 利用速度值反映振动对人体的影响。

ISO 2631-1：1997 AS 2670：2001

最大间歇振动值

MTVV

ISO 2631-1：1997

KBF

DIN 4150-2

(1)计权等效加速度aw

此评价量的使用历史比较长，多年来一直为国内外在振动评价工作中采用。国际标准化

组织在97年发布的最新修订的ISO 2631-1：1997中依然推荐各国使用。aw的计算公式如

下：

a

w

1=[

T

T

∫

a

2w

(t)dt

]

12

其中aw(t)为各个时刻的计权等效加速度，T为测量的时间，这样aw则为T内的等效值（结合了时间平均和频率平均的方法），反映了时间T内振动的综合作用效果。这种方法比较客观地反映了人体的受振状况，适用于大部分的振动现象，因此使用非常广泛，为多个国家和组织采用。 (2)铅垂向z振级VLZ

由于计权等效加速度的值往往比较小，而且变化范围比较大，不便于数据的比较和记录。为克服这种不便，可以将之与基准加速度值a0作比值并求对数，得到的值就作为振动的评价量，而此量也称为振级。若测量的是铅垂z向的振动，则评价量称为铅垂向z振级，换算公式为：

VLz=20log

-6

2

aw

(dB) a0

其中，a0＝10m/s；

awz是铅垂z向的计权等效加速度。

由此可见，它只是对awz作了一个无量纲化的转换，本质上与awz是一致的。我国标准采用的评价量是铅垂向z振级，与日本的选择相一致。 (3) 最大间歇振动值MTVV

经过多年的实践，国际上振动评价相关的工作者认为，在某些具有高峰值振动的情况下，计权等效加速度值低估了振动对人的影响。国际标准化组织根据这些情况，在1997年发布的新修订版ISO 2631-1中提出了两个评价量作为辅助评价量，在高峰值振动情况下取代计权等效加速度来衡量高峰值对人的影响程度。

最大间歇振动值MTVV是其中一个辅助评价量。它是测量时间T内的等效计权加速度最大值，表征了人对此峰值的受扰程度，具体的表达式为：

MTVV=MAX[aw(t)]

使用这个辅助评价量可以把比较突出的偶然冲击和间歇振动的情况反映出来。

事实上，在其它标准，包括我国的国标，往往都要求在测量过程中记录下测量到的最大振值，这从一定意义上来说，意味着采用了MTVV这个辅助评价量。 (4) 四次方振动剂量VDV

此量首先由BS 6472：1992采用，是相关的研究人员在针对列车诱致的房屋振动的研究中提出的。97年，国际标准化组织采用了该量为辅助评价量之一，其单位为m/s1.75或rad/s1.75，并由下式给出：

VDV={∫[aw(t)]dt}

4

T

14

从式中可见，它是测量时间T内振值四次方的叠加值之四次方根，某种意义上说是放大了计权等效加速度aw的值，使之对振动的峰值更加敏感。由于这一特点，它不仅应用于具有高峰值的振动状况，一些国家制订的相关标准还将它取代aw来评价可能具有高峰值情况的振动对人的影响。如澳大利亚的AS 2670，它直接采用了此量来作为间歇型振动对人的影响度的评价量。 (5) 计权等效速度KBF

德国的DIN 4150-2提出以KB(t)值为振动评价量，其基本定义式为：

v(t)

KB(t)=

f+(02

f

其中，v(t)振动速度；

f0为基准频率，值为5.6Hz，而f为频率。

事实上，KB就是计权振动速度值，是一个以速度作为评价量的，其计权曲线由

决定。 1

HKB(f)=

+(

f02f

实际应用中，首先计算KB

F

(t)=

1

τ

∫

t

e

−

t−ξ

τ

，然后KB2(ξ)dξ （其中τ＝0.125s）

对其取最大值和进行一系列能量平均的计算（这里不作详细介绍），分别得到KBFmax和KBFTr。

采用这两个量，按照标准规定的程序便可评价人体的受振状况。

将KBF(t)的计算公式与aw的计算式相比较。数学上，后者可以近似为：

aw(t0)=

1

τ

∫

t0

e

−

t0−t

τ

2

aw(t)dt

由此可见，KBF(t)的计算公式与aw的近似计算公式在形式上是一致的，因此KBF(t)相应

4150-2对振动信号处理的方法与ISO 2631-1于aw(t0)，而KBFmax则相应于MTVV。或者说，DIN

提出的方法是类似的，只是前者测量的是振动速度，后者是振动加速度。 6.2.2 测量位置及方向

不同的标准在测量方法的规定上有所不同，但基本做法是一致的，即在振动最敏感的位置或最能放映人受振状况的位置进行测量。

ISO 2631-1建议在测量人体受振状况时，采用人体坐标，将测量点置于人体的受振面或点处对振动进行x、y和z三个方向的直接测量。根据被测者的不同姿势（坐姿、站姿与卧姿），文件对这些测量位置的选择作了更具体的要求。ISO 2631-1所建议的测量方法能最直接最清楚地反映出振动对人体的影响，但实际上往往不易于实现，而且测量工作也会比较繁琐。事实上，ISO 2631-1的主要目的是提出不同现象的振动量化处理的办法，针对不同情况所采用的具体测量方法会有所不同。如ISO 2631-2和美国等的建议是将测点置于室内适当的表面上，澳大利亚的则规定在室内或室外的适当位置。而日本的测点不是在室内，而是在工厂、道路交通、铁路和建筑施工工地的界限上。

此外，为更全面地反映振动对人的影响情况，ISO 2631以及一些发达国家都要求在x、

y、z三个方向（人体坐标或者建筑物坐标）上同时进行测量；同时，在测量时间方面，往往是进行8小时或24小时等长时间段的振动跟踪和监测，从而能对整个振动过程作综合的分析评价。