城市軌道交通站臺(tái)噪聲測(cè)量研究*

劉　茜，史聰靈，伍彬彬，石杰紅，李　建

(中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院 地鐵火災(zāi)與客流疏運(yùn)安全北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012)

0　引言

自從1971年我國(guó)的第一條地鐵線，北京地鐵一號(hào)線開(kāi)始運(yùn)營(yíng)以來(lái)，城市軌道交通一直在建設(shè)中。尤其是近10年來(lái)，我國(guó)城市軌道交通得到前所未有高速發(fā)展，截至到2016年12月，我國(guó)大陸地區(qū)共有30個(gè)城市開(kāi)通了軌道交通，總里程達(dá)4 152.8 km。預(yù)計(jì)到“十三五”末，全國(guó)將有超過(guò)50個(gè)城市開(kāi)通軌道交通，運(yùn)營(yíng)里程將超過(guò)6 000 km。伴隨著大規(guī)模的城市軌道交通建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，人們對(duì)乘坐舒適性的要求越來(lái)越高，而車(chē)站噪聲作為舒適性指標(biāo)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，得到了越來(lái)越多的關(guān)注。

國(guó)內(nèi)外對(duì)城市軌道交通站臺(tái)噪聲的研究已有多年，文獻(xiàn)[1]指出，城市軌道交通站臺(tái)噪聲主要由5部分組成，分別是輪軌噪聲、列車(chē)運(yùn)行車(chē)體噪聲、牽引動(dòng)力系統(tǒng)噪聲、制動(dòng)噪聲和高架軌道噪聲。列車(chē)高速運(yùn)行是地鐵站臺(tái)主要聲源，此外，車(chē)站環(huán)境噪聲也不容忽視，它與廣播次數(shù)、廣播音量、客流量和列車(chē)頻次因素有關(guān)[2]。列車(chē)進(jìn)站時(shí)，隧道類(lèi)站臺(tái)聲略高于高架類(lèi)站臺(tái)[3]。Ryota Shimokura等[4]測(cè)試結(jié)果表明，地下站臺(tái)列車(chē)噪聲大于地上站臺(tái)列車(chē)噪聲6.4 dB(A)。Robyn R．M．等[5]對(duì)紐約地鐵站臺(tái)噪聲測(cè)試顯示，地鐵站臺(tái)噪聲平均值為(86±4) dB(A)、最大值為106 dB(A)。而我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB14227—2006《城市軌道交通車(chē)站站臺(tái)聲學(xué)要求和測(cè)量方法》規(guī)定，城市軌道交通車(chē)站列車(chē)進(jìn)、出站站臺(tái)的最大容許噪聲限值不超過(guò)80 dB(A)[6]。

城市軌道交通站臺(tái)復(fù)雜多樣，包括高架地面站、隧道地下站、島式站、側(cè)式站、有裝屏蔽安全門(mén)站、無(wú)裝屏蔽安全門(mén)站等。為了解目前國(guó)內(nèi)城市軌道交通站臺(tái)列車(chē)進(jìn)出站噪聲影響的現(xiàn)狀，選擇我國(guó)城市軌道交通正在運(yùn)營(yíng)的4條線路，從4條線路中選取10座站臺(tái)，包括：地面高架站和地下站，島式車(chē)站和側(cè)式車(chē)站，有屏蔽安全門(mén)站和無(wú)屏蔽安全門(mén)站。應(yīng)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[7]及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB14227-2006《城市軌道交通車(chē)站站臺(tái)聲學(xué)要求和測(cè)量方法》[6]的有關(guān)要求，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)研和噪聲測(cè)量， 并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的站臺(tái)噪聲結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)限值進(jìn)行比較，進(jìn)而分析站臺(tái)中間測(cè)點(diǎn)進(jìn)站值和出站值的大小，找出站臺(tái)噪聲最大值測(cè)點(diǎn)位置，相關(guān)研究成果對(duì)于快速評(píng)價(jià)站臺(tái)噪聲有一定參考和借鑒意義。

1　測(cè)量方法

測(cè)量依據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB14227-2006《城市軌道交通車(chē)站站臺(tái)聲學(xué)要求和測(cè)量方法》[6]中規(guī)定的要求，使用I級(jí)聲分析儀及校準(zhǔn)器。測(cè)量前后用聲級(jí)校準(zhǔn)器對(duì)聲級(jí)計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，偏差不大于0.5 dB。

選取3座高架站Z站臺(tái)(島式)、G站臺(tái)(側(cè)式)、HQ站臺(tái)(側(cè)式)；7座地下站站臺(tái)包括：2座地下無(wú)屏蔽門(mén)W站臺(tái)(島式)、T站臺(tái)(島式)，2座地下半屏蔽安全門(mén)H(島式)站、HX(側(cè)式)站，3座地下全屏蔽安全門(mén)OT站臺(tái)(島式)、O站臺(tái)(島式)和S站臺(tái)(島式)。車(chē)站站型示意圖如圖1所示。

圖1　測(cè)量車(chē)站站型示意Fig.1　Measuring type of platform sketch

選取的測(cè)點(diǎn)周?chē)? m以內(nèi)不應(yīng)有反射物；測(cè)量時(shí)，站臺(tái)的背景噪聲低于被測(cè)噪聲10 dB，否則需修正；測(cè)量時(shí)，傳聲器前端應(yīng)朝向被測(cè)列車(chē)軌道一側(cè)，其軸向與線路方向垂直，并距地面高度1.6 m。列車(chē)進(jìn)站的測(cè)量時(shí)間間隔為列車(chē)頭部進(jìn)站到停止的時(shí)間，列車(chē)出站的測(cè)量時(shí)間間隔為列車(chē)起動(dòng)到列車(chē)尾部離站的時(shí)間。測(cè)量次數(shù)不少于10 次，測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)算術(shù)平均后，取整作為評(píng)價(jià)值。站臺(tái)車(chē)頭一側(cè)為①號(hào)測(cè)點(diǎn)，站臺(tái)中間為②號(hào)測(cè)點(diǎn)，站臺(tái)車(chē)尾一側(cè)為③號(hào)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)距軌道一側(cè)站臺(tái)邊沿3 m左右，站臺(tái)噪聲測(cè)量位置如圖2和圖3所示。

圖2　島式站臺(tái)噪聲測(cè)點(diǎn)位置Fig.2　Measure location of island platform

圖3　側(cè)式站臺(tái)噪聲測(cè)點(diǎn)位置Fig.3　Measure location of side platform

2　測(cè)試結(jié)果及分析

2.1　站臺(tái)中間測(cè)點(diǎn)列車(chē)進(jìn)站和出站噪聲值LAeq測(cè)量結(jié)果及分析

表1給出4條線路中的9座站臺(tái)的中心點(diǎn)②測(cè)量結(jié)果，OT站進(jìn)行了2次重復(fù)性測(cè)量，分別是OT1和OT2，共計(jì)10個(gè)中間點(diǎn)②的噪聲測(cè)量結(jié)果(進(jìn)站和出站各10輛列車(chē))。

表1　站臺(tái)中心點(diǎn)②列車(chē)進(jìn)站和出站噪聲平均值LAeq測(cè)量結(jié)果Table 1　Noise measuring results of the train pullingin and pulling out on middle platform

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 14227-2006《城市軌道交通車(chē)站站臺(tái)聲學(xué)要求和測(cè)量方法》中站臺(tái)最大容許噪聲限值要求，列車(chē)進(jìn)站80 dB(A)、列車(chē)出站80 dB(A)。從表1看出，地下站站臺(tái)進(jìn)站和出站噪聲均在80 dB(A)以下，高架站略高出站臺(tái)限值要求1～2 dB(A)。

圖4　中心測(cè)點(diǎn)②列車(chē)進(jìn)站出站噪聲值LAeq的比較Fig.4　Comparison between the train pulling in LAeq and pulling out LAeq on middle platform( station②)

圖4給出4條線路中的10座站臺(tái)的中心點(diǎn)②測(cè)量結(jié)果，HX站和OT站分別進(jìn)行了2次重復(fù)性測(cè)量，分別是HX1和HX2，OT1和OT2，共計(jì)12個(gè)測(cè)點(diǎn)。測(cè)量結(jié)果顯示，同一座站列車(chē)進(jìn)站噪聲平均值LAeq和列車(chē)出站噪聲LAeq值基本相同。12個(gè)測(cè)點(diǎn)中，7個(gè)測(cè)點(diǎn)列車(chē)進(jìn)站出站噪聲LAeq值完全相等，這7個(gè)測(cè)點(diǎn)包括：地上線站和地下線站；島式站和側(cè)式站；無(wú)屏蔽安全門(mén)站、半屏蔽安全門(mén)站和全屏蔽安全門(mén)站。

T檢驗(yàn)的結(jié)果得出：表1中Z, G, HQ ,T, W, HX2, OT1, OT2,S和O這10個(gè)測(cè)點(diǎn)各自的進(jìn)站LAeq和出站LAeq的比較不存在顯著差異(P>0.05)，說(shuō)明各自站臺(tái)的噪聲進(jìn)站LAeq和出站LAeq基本相同。

2.2　站臺(tái)噪聲其他影響的討論

測(cè)量中發(fā)現(xiàn)，站臺(tái)噪聲聲源除了列車(chē)進(jìn)站、出站噪聲外，還有乘客喧嘩聲，尤其對(duì)于地下站有全屏蔽門(mén)的站臺(tái)更為明顯。瞬時(shí)乘客的多少和喧嘩聲，是隨機(jī)變化的，影響著站臺(tái)列車(chē)進(jìn)出站噪聲值。用同一條地鐵線路裝有全屏蔽安全門(mén)的S站和OT1站舉例說(shuō)明如下：

表2是S站和OT1站列車(chē)進(jìn)站和出站各10次的測(cè)量結(jié)果和平均值。圖5和圖6是S站和OT1站列車(chē)進(jìn)站和出站各10次的測(cè)量結(jié)果和平均值的直觀表示。

表2　S和OT1站列車(chē)進(jìn)站和出站的測(cè)量結(jié)果Table 2　Noise measuring results of the train comingand going on S and OT1 platforms

1)S站有全封閉屏蔽安全門(mén)，此站上下車(chē)的乘客很少，平時(shí)大多數(shù)情況站臺(tái)很安靜。從表2中可以看出：S站列車(chē)進(jìn)站噪聲平均值LAeq為68.4 dB(A)，出站噪聲平均值LAeq為68.1 dB(A)；S站進(jìn)站噪聲最大值LAeq是第5輛車(chē)72.8 dB(A)，與進(jìn)站噪聲平均值LAeq68.4 dB(A)相差4.4 dB(A)；出站噪聲最大值LAeq是第4輛車(chē)72.5 dB(A)，與出站噪聲平均值LAeq68.1 dB(A)相差4.4 dB(A)；S站進(jìn)站噪聲另一個(gè)較大值LAeq是第10輛車(chē)71.8 dB(A)，與進(jìn)站噪聲平均值LAeq68.4 dB(A)相差3.4 dB(A)；出站另一個(gè)較大值LAeq是第10輛車(chē)70.1 dB(A)，與出站平均值LAeq68.1 dB(A)相差2 dB(A)，這2次大的波動(dòng)，源于此時(shí)站臺(tái)人流較多，尤其是人的喧嘩聲；S站在測(cè)量第5輛車(chē)、第10輛車(chē)進(jìn)站噪聲時(shí)，在測(cè)量第4輛車(chē)、第10輛車(chē)出站噪聲時(shí)，人流巨增，瞬間造成車(chē)站噪聲有2～5 dB(A)的變化量，因此，測(cè)量時(shí)一定要考慮瞬間人流的喧嘩聲。

2)另一種情況， OT1站是旅游線路重要的換乘站，從早到晚客流量大，站臺(tái)始終熙熙嚷嚷。OT1站和S站是同一條線，裝有全封閉屏蔽安全門(mén)，如果沒(méi)有其他因素，站臺(tái)噪聲應(yīng)很接近。但從圖5和圖6顯示來(lái)看，OT1站和S站進(jìn)出站平均值LAeq相差較大。OT1站進(jìn)站均值LAeq為73.7 dB(A)，比S站進(jìn)站均值LAeq68.4 dB(A)大5.3 dB(A)，OT1站出站均值LAeq74.4 dB(A)，比S站出站均值LAeq68.1 dB(A)大6.3 dB(A)。以上數(shù)據(jù)說(shuō)明，在全封閉安全門(mén)站臺(tái)，OT1站的人流量比S站要多，滯留在站臺(tái)的人流噪聲是站臺(tái)噪聲的重要影響因素之一。

圖5　S和OT1站列車(chē)進(jìn)站的測(cè)量結(jié)果Fig.5　Noise measuring results of the train coming on S and OT1 platforms

圖6　S和OT1站列車(chē)出站的測(cè)量結(jié)果Fig.6　 Noise measuring results of the train going on S and OT1 platforms

2.3　站臺(tái)噪聲最大值在列車(chē)出站時(shí)車(chē)頭停站位置

為了比較站臺(tái)噪聲的最大值所在位置，選取G站，W站，HX1站和S站站臺(tái)，并在①號(hào)測(cè)點(diǎn)、②號(hào)測(cè)點(diǎn)、③號(hào)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)出站測(cè)量，測(cè)點(diǎn)位置如圖2和圖3所示，測(cè)量數(shù)據(jù)取其平均值，結(jié)果如表3所示。

圖7是高架G站(無(wú)屏蔽安全門(mén)站臺(tái))列車(chē)進(jìn)出站噪聲測(cè)量結(jié)果，噪聲最大值LAeq為83.3 dB(A)，在列車(chē)出站時(shí)車(chē)頭停站位置；圖8是地下W站(無(wú)屏蔽安全門(mén)站臺(tái))列車(chē)進(jìn)出站噪聲測(cè)量結(jié)果，噪聲最大值LAeq為80.1 dB(A)，在列車(chē)出站時(shí)車(chē)頭停站位置；圖9是地下HX1站(半屏蔽安全門(mén)站臺(tái))列車(chē)進(jìn)出站測(cè)量結(jié)果，噪聲最大值LAeq為78.9 dB(A)，在列車(chē)出站時(shí)車(chē)頭停站位置；圖10是地下S站(全屏蔽安全門(mén)站臺(tái))列車(chē)進(jìn)出站測(cè)量結(jié)果，噪聲最大值LAeq為68.9 dB(A)，在列車(chē)出站時(shí)車(chē)頭停站位置。如圖7～10所示，不論是高架站還是地下站，無(wú)屏蔽安全門(mén)還是裝有屏蔽安全門(mén)的站，站臺(tái)噪聲最大值都在列車(chē)出站時(shí)車(chē)頭停站位置，對(duì)于快速測(cè)量站臺(tái)最大噪聲有幫助。

圖7　高架G站①②③測(cè)點(diǎn)進(jìn)站出站LAeq測(cè)量結(jié)果Fig.7　Noise measuring results of the train coming and going on G platform

圖8　地下無(wú)屏蔽安全門(mén)W站①②③測(cè)點(diǎn)進(jìn)站出站 LAeq測(cè)量結(jié)果Fig.8　Noise measuring results of the train coming and going on W platform

站臺(tái)進(jìn)站平均值LAeq±標(biāo)準(zhǔn)差/dB出站平均值LAeq±標(biāo)準(zhǔn)差/dB線型線路站名站型軌行型式駛向頭①中②尾③頭①中②尾③高架1線Z島式兩側(cè)下行76.4±1.977.7±1.379.3±0.679.3±0.678.9±1.676.9±1.9G側(cè)式中間下行77.9±0.881.8±0.683.3±1.183.3±1.182.3±0.879.9±1.1地下2線3線3線T島式兩側(cè)上行74.3±2.478.7±1.780.8±2.081.3±1.678.76±1.370.8±2.1W島式兩側(cè)上行74.0±2.777.3±1.379.4±0.880.1±1.376.4±1.173.8±1.7HX1側(cè)式中間下行74.7±0.675.7±1.376.4±1.378.9±0.977.4±1.673.1±2.0HX2側(cè)式中間上行70.1±2.473.6±2.072.8±1.774.2±1.074.3±1.967.9±2.2O島式兩側(cè)下行69.8±2.469.1±0.972.±1.672.5±2.370.0±2.771.9±3.5S島式兩側(cè)下行65.7±0.668.4±2.268.4±2.068.9±1.068.1±2.067.9±2.9OT1島式兩側(cè)上行72.4±2.673.7±1.872.9±0.874.3±1.774.4±2.272.0±1.9

圖9　地下半屏蔽安全門(mén)HX1站①②③測(cè)點(diǎn)進(jìn)站出站 LAeq測(cè)量結(jié)果Fig.9　Noise measuring results of the train coming and going on HX1 platform

圖10　地下全封閉屏蔽安全門(mén)S站①②③測(cè)點(diǎn)進(jìn)站出站 LAeq測(cè)量結(jié)果Fig.10　Noise measuring results of the train coming and going on S platform

3　結(jié)論

通過(guò)對(duì)城市軌道交通3座典型高架站臺(tái)、7座典型地下站臺(tái)，包括地下無(wú)屏蔽安全門(mén)、半屏蔽安全門(mén)和全屏蔽安全門(mén)的測(cè)量與分析，結(jié)果表明：

1)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 14227-2006《城市軌道交通車(chē)站站臺(tái)聲學(xué)要求和測(cè)量方法》中站臺(tái)最大容許噪聲限值要求，地下站站臺(tái)進(jìn)站和出站噪聲均在80 dB(A)以下。

2)站臺(tái)中間位置測(cè)點(diǎn)②進(jìn)站和出站平均值LAeq基本相同，因此在實(shí)際工作中，為了節(jié)省測(cè)量時(shí)間，可以只測(cè)站臺(tái)中心測(cè)點(diǎn)進(jìn)站或出站其中之一，即可以得到站臺(tái)噪聲平均值LAeq。

3)站臺(tái)噪聲源，除列車(chē)進(jìn)出站噪聲外，客流喧嘩、電視和廣播的聲音也是站臺(tái)噪聲的重要來(lái)源，測(cè)量時(shí)需給予充分考慮。

4)站臺(tái)最大值在列車(chē)出站時(shí)車(chē)頭停站位置。

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