天津地鐵地下空間聲環(huán)境測(cè)量研究

□文/馬 龍 袁 偉 秦銀剛

天津地鐵地下空間聲環(huán)境測(cè)量研究

□文/馬 龍 袁 偉 秦銀剛

通過天津地鐵1、2、3號(hào)線車站噪聲值、列車在區(qū)間隧道運(yùn)行時(shí)車廂內(nèi)部噪聲值的測(cè)量，從而確定天津地鐵的部分車站、區(qū)間噪聲評(píng)價(jià)指標(biāo)并通過對(duì)比與分析多種工況下地鐵車站噪聲、列車在隧道運(yùn)行時(shí)車廂內(nèi)噪聲的變化，進(jìn)而量化各工況改變時(shí)的噪聲變化值。經(jīng)研究明確天津既有線路的噪聲水平及其分布規(guī)律，可進(jìn)一步為地鐵車站聲環(huán)境改善措施、新線聲環(huán)境設(shè)計(jì)提供優(yōu)化依據(jù)。

地鐵；噪聲值；聲環(huán)境；測(cè)量

隨著天津軌道交通建設(shè)的快速發(fā)展，城市規(guī)模擴(kuò)大和人口聚集效應(yīng)開始顯現(xiàn)，市內(nèi)人口的流動(dòng)便利性隨之大大加強(qiáng)，隨之而來(lái)的就是城市公交系統(tǒng)的壓力不斷增加。

天津地鐵目前有1、2、3號(hào)線及津?yàn)I輕軌9號(hào)線運(yùn)營(yíng)，地鐵5、6號(hào)線在建，但仍難以改善軌道交通運(yùn)力不足的現(xiàn)狀。在上述線路中，以9號(hào)線為例，該線全長(zhǎng)45.4 km，全部運(yùn)行時(shí)間為55 min，加上候車以及換乘其他線路的時(shí)間，意味著乘客身處于地鐵的時(shí)間有可能長(zhǎng)達(dá)90 min。長(zhǎng)時(shí)間的停留使得乘客增加了對(duì)地下空間聲學(xué)環(huán)境優(yōu)劣的關(guān)注度，尤其在候車時(shí)間、上班時(shí)間等負(fù)面心理的影響疊加下，地鐵車站及車廂中的噪聲問題就會(huì)愈發(fā)凸顯出來(lái)，影響乘客對(duì)地鐵乘坐舒適度的評(píng)價(jià)。

為解決天津地鐵噪聲情況的現(xiàn)狀，在國(guó)內(nèi)地鐵建設(shè)較為完善的城市大量噪聲研究工作的基礎(chǔ)上[1～4]，以地鐵1、2、3號(hào)線部分車站、區(qū)間為研究對(duì)象，實(shí)地測(cè)量噪聲評(píng)價(jià)值并分析其主要影響因素；同時(shí)量化與影響因素對(duì)應(yīng)的噪聲變化值，希望能為天津地鐵車站聲環(huán)境改善措施、未來(lái)新線聲環(huán)境設(shè)計(jì)提供一些調(diào)查資料和優(yōu)化依據(jù)。

1 噪聲實(shí)測(cè)方案

1.1 噪聲測(cè)量方案

既有運(yùn)營(yíng)車站中選擇一個(gè)具有代表性的作為測(cè)量基準(zhǔn)車站。在基準(zhǔn)站測(cè)量過程中，將傳聲器（測(cè)量裝置）的位置沿軌道方向分散布設(shè)于車站公共候車區(qū)且周圍2 m內(nèi)無(wú)有聲反射物、距地面高度為1.6 m，車站測(cè)點(diǎn)呈3×2格式排開，見圖1。傳聲器前端應(yīng)朝向被測(cè)列車軌道一側(cè)，其軸向與線路方向垂直，測(cè)量時(shí)應(yīng)使用風(fēng)罩。

圖1 基準(zhǔn)車站測(cè)點(diǎn)布置

噪聲測(cè)量的值為列車進(jìn)站、出站條件下的等效聲級(jí)Leq，列車進(jìn)站的測(cè)量時(shí)間間隔為列車頭部進(jìn)站到停止的時(shí)間，列車出站的測(cè)量時(shí)間間隔為列車啟動(dòng)至列車尾部離站的時(shí)間。每種列車運(yùn)行狀態(tài)的測(cè)量次數(shù)不少于10次且測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)算術(shù)平均后，按照GB/T 8170—2008《數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定》修約到整數(shù)位的數(shù)值作為評(píng)價(jià)值[5]。

1.2 測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)選擇

地鐵3號(hào)線天士力站位于普濟(jì)河?xùn)|道與外環(huán)線交口，周邊絕大多數(shù)為城郊街鎮(zhèn)居民區(qū)，伴有汽車4S店、餐飲等商業(yè)，北側(cè)為部分科技型企業(yè)，除早晚高峰外，其余時(shí)間客流平穩(wěn)，干擾因素少，適合作為測(cè)量基準(zhǔn)站，見表1。

表1 天士力站噪聲值多測(cè)點(diǎn)測(cè)量結(jié)果 dB

由表1可知，測(cè)點(diǎn)1處所測(cè)得的噪聲值限值最大，遠(yuǎn)超過其他測(cè)點(diǎn)噪聲值，測(cè)點(diǎn)2、測(cè)點(diǎn)5位于車站中部，附近存在2部電扶梯、1部垂直電梯，其所處位置為車站垂直電梯、樓扶梯及屏蔽門的圍合區(qū)域，其噪聲值限值均小于其他測(cè)點(diǎn)最大值，具有一定的噪聲干擾與消減作用，故也不宜在方案中采用。測(cè)點(diǎn)3、6結(jié)果在最大值、背景噪聲、最小值等各方面非常接近，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定并能夠較好的反應(yīng)車站噪聲的聲學(xué)環(huán)境，故測(cè)點(diǎn)選擇布置圖中測(cè)點(diǎn)3、測(cè)點(diǎn)6的位置進(jìn)行測(cè)量并距離屏蔽門（聲波反射物）2 m處。

2 典型站噪聲結(jié)果分析

通過對(duì)車站的實(shí)地取樣確定出測(cè)量方案，按照上述方案以地鐵3號(hào)線北站站為例，具體闡述車站在列車影響下的地下空間聲學(xué)環(huán)境，見圖2和表2。

圖2 北站站列車10 min噪聲時(shí)程

表2 北站站列車10 min噪聲測(cè)量結(jié)果 dB

車站聲環(huán)境中噪聲分貝值貢獻(xiàn)率由大到小依次是站臺(tái)廣播聲、進(jìn)站噪聲、塞拉門開啟蜂鳴聲，幾乎全部發(fā)生在列車進(jìn)站之前以及進(jìn)站過程中。

由表2可知，列車進(jìn)站時(shí)較列車離開車站時(shí)噪聲值升高了7%，因輪軌振動(dòng)噪聲會(huì)沿列車開行方向傳播，站臺(tái)上的候車人員增加，也對(duì)車站聲環(huán)境產(chǎn)生了一些影響。

列車?？吭谲囌菊九_(tái)時(shí)，列車機(jī)械、風(fēng)機(jī)等噪聲持續(xù)輻射以及制動(dòng)系統(tǒng)原有聲波在聲環(huán)境基礎(chǔ)上疊加，由表2可知此時(shí)車站噪聲分貝值提高約4%。

通過對(duì)典型站的噪聲曲線進(jìn)行分析得出，當(dāng)列車停穩(wěn)后，站內(nèi)噪聲開始衰減，直到與列車風(fēng)機(jī)等設(shè)備發(fā)出的噪聲值相同，約為68 dB，此時(shí)塞拉門蜂鳴聲開啟，噪聲值升高至73 dB，當(dāng)電動(dòng)門開啟完畢，分貝值衰減至71 dB。此時(shí)列車內(nèi)與站內(nèi)聲環(huán)境大致相同，聲源均為列車自有設(shè)備產(chǎn)生，由此得出屏蔽門可以有效降低噪聲3～5 dB。

3 地下空間噪聲測(cè)量結(jié)果

對(duì)天津地鐵運(yùn)營(yíng)的4條線中11個(gè)車站、32個(gè)區(qū)間進(jìn)行采樣，從而確定天津地鐵地下空間聲學(xué)環(huán)境基本情況，見表3。天津地鐵1號(hào)線由既有線改造而來(lái)，地下車站采用半高安全門，地鐵2、3號(hào)線地下車站采用全高屏蔽門。

表3 天津地鐵聲環(huán)境測(cè)量車站選擇

首先按照線對(duì)各站的噪聲最大值（△）、噪聲加權(quán)值（○）以及噪聲背景值（□）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)歸納，見圖3-圖5。

圖3 地鐵1號(hào)線車站噪聲觀測(cè)值

圖4 地鐵2號(hào)線車站噪聲觀測(cè)值

圖5 地鐵3號(hào)線車站噪聲觀測(cè)值

按照線對(duì)各區(qū)間的噪聲最大值（▲）、噪聲加權(quán)值（○）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)歸納，見圖6-圖9。

圖6 地鐵1號(hào)線區(qū)間噪聲觀測(cè)值

圖7 地鐵2號(hào)線區(qū)間噪聲觀測(cè)值

圖8 地鐵3號(hào)線區(qū)間1噪聲觀測(cè)值

圖9 地鐵3號(hào)線區(qū)間2噪聲觀測(cè)值

4 結(jié)語(yǔ)

1）安裝有屏蔽門的地下島式車站噪聲均值最低，大致范圍為62～65 dB，其次為設(shè)置有屏蔽門的側(cè)式站臺(tái)與設(shè)置有安全門的島式站臺(tái)，噪聲均值范圍為65～66 dB，最大為設(shè)置有安全門的地下側(cè)式站臺(tái)與高架車站，噪聲均值為68～70 dB。

2）在考慮地鐵1號(hào)線與地鐵2、3號(hào)線列車、設(shè)備新舊差異的基礎(chǔ)上，由測(cè)量結(jié)果可以得出安裝屏蔽門，可以有效降低噪聲峰值約6 dB。

3）車站的噪聲峰值均出現(xiàn)在列車進(jìn)出站過程中，列車進(jìn)入車站駛?cè)攵似鹬亮熊囃Ｖ梗摴r下噪聲均值較車站背景噪聲均值增大10 dB。

4）列車區(qū)間噪聲水平受客流影響較大，平峰時(shí)為72～76 dB，早晚客流高峰時(shí)較平峰運(yùn)行或遠(yuǎn)端區(qū)間高2 dB。

5）車廂內(nèi)部噪聲值與區(qū)間時(shí)速有關(guān)，區(qū)間線路較短時(shí)車速未能達(dá)到高速，故車廂內(nèi)噪聲值較低，區(qū)間線路較長(zhǎng)從而可以達(dá)到較高時(shí)速，故噪聲值較大且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

[1]梁笑娟.宋 剛,吳啟航，等.廣州市地鐵噪聲水平調(diào)查和分析[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2008，31（12）：113-115.

[2]譚淑英.湯心虎,尹 華，等.廣州地鐵一、二號(hào)線噪聲狀況調(diào)查[J].暨南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)與醫(yī)學(xué)版,2004，25（1）：115-118.

[3]陳延訓(xùn).北京地鐵西直門車站聲環(huán)境測(cè)定研討[J].重慶環(huán)境科學(xué),1991，13（1）：10-13.

[4]康 健.長(zhǎng)空間聲學(xué)理論及其在地鐵車站設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].地下工程與隧道,1998，（4）：43-46.

[5]GB/T 8170—2008，值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定[S].

□袁 偉、秦銀剛/天津市地下鐵道集團(tuán)有限公司。

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C

1008-3197（2015）06-52-03

10.3969/j.issn.1008-3197.2015.06.018

2015-11-19

馬 龍/男，1983年出生，工程師，碩士，天津市地下鐵道集團(tuán)有限公司，從事巖土工程研究工作。