機(jī)場(chǎng)航站樓軌道交通接駁線車站軌行區(qū)降噪措施研究

林 晨

(上海機(jī)場(chǎng)(集團(tuán))有限公司，上海，201207//高級(jí)工程師)

在機(jī)場(chǎng)航站樓軌道交通接駁專線(以下簡(jiǎn)為“機(jī)場(chǎng)接駁線”)車站，列車進(jìn)出站會(huì)有輪軌振動(dòng)和噪聲、車輛電機(jī)驅(qū)動(dòng)聲及結(jié)構(gòu)振動(dòng)等振動(dòng)噪聲。目前，在機(jī)場(chǎng)航站樓軌道交通接駁線的軌道上，已經(jīng)選用了浮置板及阻尼鋼軌等減振措施，但在車站軌行區(qū)靠近噪聲源、傳播路徑等處尚未采用降噪措施。因此有必要針對(duì)機(jī)場(chǎng)接駁線車站軌行區(qū)的特點(diǎn)，進(jìn)行必要的降噪措施設(shè)計(jì)。

本文以機(jī)場(chǎng)接駁線某曲線車站為例，對(duì)比分析車站站臺(tái)軌行區(qū)可能的降噪措施，綜合考慮可實(shí)施性和預(yù)期效果等因素，確定采用道床吸音板的降噪方案。在此基礎(chǔ)上，對(duì)與機(jī)場(chǎng)接駁線車站條件近似的城軌既有車站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)噪聲實(shí)測(cè)，同時(shí)建立機(jī)場(chǎng)接駁線車站站臺(tái)模型，仿真掌握降噪措施效果，為機(jī)場(chǎng)接駁線車站軌行區(qū)采取可靠的降噪措施提供依據(jù)和參考。

1 機(jī)場(chǎng)接駁線某車站基本情況

機(jī)場(chǎng)接駁線某車站與航站樓建筑連為整體，形成大空間整體結(jié)構(gòu)，為終端站。其站臺(tái)為一島兩側(cè)布置，如圖1所示。其中：側(cè)式站臺(tái)為到達(dá)站臺(tái)；島式站臺(tái)為出發(fā)候車站臺(tái)，呈魚(yú)腹式形狀，站臺(tái)寬度有變化，相應(yīng)的進(jìn)出站軌道為曲線形式。可見(jiàn)，列車進(jìn)出站引起的輪軌噪聲會(huì)較明顯。因此，本文主要以島式站臺(tái)候車區(qū)為例分析其噪聲影響。

圖1 機(jī)場(chǎng)接駁線某車站站臺(tái)平面圖

目前，該車站站臺(tái)軌行區(qū)已采用阻尼鋼軌、減振器扣件和浮置板道床等措施，對(duì)軌道結(jié)構(gòu)和部件有一定的減振效果，但該站對(duì)站內(nèi)空氣振動(dòng)和噪聲的控制措施較少。因此，本研究考慮在車站軌行區(qū)噪聲源和噪聲傳播路徑上增加降噪措施，加快空氣噪聲衰減[1]。

2 車站降噪措施比較

城市軌道交通車站的常用降噪措施分析比較見(jiàn)表1。

表1 降噪措施分析比較表

各項(xiàng)站臺(tái)軌行區(qū)降噪措施的實(shí)施位置如圖2所示。

圖2 車站軌行區(qū)的降噪措施布置圖

從圖2可以看出，各降噪措施的降噪效果和工程可實(shí)施性各有特色。

1) 道床吸音板可以全鋪或半鋪在軌道上，不僅其吸音面積和厚度容易得到保障，而且鋪設(shè)在輪軌噪聲最近的位置，既可保證較好的吸音效果，又不影響的正常養(yǎng)護(hù)維修工作。

2) 屏蔽門上貼附玻璃吸音膜的措施，只適用于噪聲量不大、且低頻噪聲(500 Hz以下)占主導(dǎo)的情況，無(wú)法滿足全頻段的降噪。此外，其貼附位置有限(僅屏蔽門固定玻璃可貼)、厚度有限，也影響了該措施的降噪效果。

3) 在列車上方的通風(fēng)道處，可安裝或貼附蜂窩狀吸音板，或者噴涂礦物纖維吸音材料。由于通風(fēng)道距離列車頂部較近，受列車進(jìn)出站引起的風(fēng)和振動(dòng)影響及列車車頂空調(diào)的熱風(fēng)溫度影響，該措施的可靠性尚未驗(yàn)證，存在安全隱患。

4) 聲屏障安裝在屏蔽門外側(cè)，可與屏蔽門一起形成列車和乘客之間的屏障。但聲屏障需占用一定站臺(tái)空間，在已有屏蔽門時(shí)安裝困難，只能阻擋聲音傳播而不能降低聲音的能量。

可見(jiàn)，從可靠性與工程可實(shí)施性角度出發(fā)，采用道床吸音板降噪方案是最佳選擇。

3 車站降噪措施的效果

城市軌道交通既有車站軌行區(qū)可以僅采用整體道床或浮置板措施，也可以同時(shí)采用浮置板和道床吸音板措施，其站臺(tái)噪聲可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)與分析。全鋪道床吸音板措施的降噪效果則可通過(guò)仿真進(jìn)行計(jì)算分析。

3.1 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和結(jié)果分析

對(duì)站臺(tái)噪聲進(jìn)行實(shí)測(cè)的車站選取原則為：1與機(jī)場(chǎng)接駁線車站條件相似；2同一條線路的2個(gè)車站，其軌行區(qū)分別采用浮置板軌道和整體道床；3同一條線路的2個(gè)車站，其軌行區(qū)分別采用浮置板軌道+半鋪吸音板、整體道床。

經(jīng)調(diào)研，本研究選取某城市軌道交通3條既有線路(A、B、C號(hào)線)的各2座車站，列車為A型車，測(cè)試結(jié)果如圖3所示。

圖3 列車進(jìn)出既有車站的實(shí)測(cè)時(shí)域噪聲數(shù)據(jù)

圖3中，列車停車后的廣播信號(hào)不屬于噪聲信號(hào)，因此只分析列車進(jìn)站停車前和出站起動(dòng)后的噪聲，并與無(wú)車無(wú)廣播時(shí)候的站臺(tái)噪聲進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而得到噪聲水平增量，如表2所示。

從表2可得如下結(jié)論：

1) 與建筑一體的大空間車站有助于站臺(tái)噪聲擴(kuò)散，所以噪聲水平增量低于封閉站臺(tái)的噪聲水平增量約2.2～4.7 dB(A)；但噪聲易擴(kuò)散到站廳建筑內(nèi)，站廳內(nèi)需要考慮降噪措施。

2) 相比直線站臺(tái)，曲線站臺(tái)噪聲水平增量要高出0.6～4.8 dB(A)。

3) B號(hào)線3號(hào)站和4號(hào)站的噪聲水平基本接近，但3號(hào)站的平均噪聲增量要低于4號(hào)站。由于浮置板的綜合降噪水平為0.5～1.3 dB(A)，故可以認(rèn)為是浮置板的降噪作用。

4) C號(hào)線5號(hào)站和6號(hào)站的噪聲水平基本接近，但5號(hào)站的平均噪聲水平增量要低于6號(hào)站，可以認(rèn)為是吸音板和浮置板軌道結(jié)構(gòu)的綜合降噪作用：吸音板+浮置板的綜合降噪水平為2.4～4.1 dB(A)。

表2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

綜合上述第3點(diǎn)可以推斷，半鋪道床吸音板可降低噪聲1.1～2.8 dB(A)。

3.2 仿真建模和結(jié)果分析

利用有限元方法建立機(jī)場(chǎng)接駁線車站站臺(tái)整體模型，采取聲學(xué)軟件進(jìn)行車站站臺(tái)噪聲仿真計(jì)算，對(duì)吸音板降噪措施的效果進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。

3.2.1 仿真建模

對(duì)車站曲線站臺(tái)噪聲進(jìn)行預(yù)測(cè)，曲線站臺(tái)的模型沿線路方向?yàn)樽兘孛妗４送?，在同一時(shí)刻，機(jī)場(chǎng)接駁線只有一側(cè)的列車進(jìn)出站，因此，僅針對(duì)軌行區(qū)單側(cè)聲源的情況，對(duì)吸音板未鋪、半鋪及全鋪等3種工況下的站臺(tái)區(qū)噪聲進(jìn)行仿真。

圖4 車站非直線站臺(tái)全局空間模型

車站站臺(tái)空間仿真模型如圖4所示。對(duì)站臺(tái)空間模型劃分聲學(xué)網(wǎng)格和場(chǎng)點(diǎn)網(wǎng)格，定義流體材料和吸音板多孔材料屬性、聲源及邊界條件。模型中，島式站臺(tái)及左右兩側(cè)軌行區(qū)上方生成場(chǎng)點(diǎn)網(wǎng)格，如圖5所示。圖5中的參考點(diǎn)為仿真結(jié)果輸出點(diǎn)，參考點(diǎn)距站臺(tái)頂面1.2 m，距站臺(tái)邊緣0.5 m。

圖5 車站站臺(tái)場(chǎng)點(diǎn)網(wǎng)格劃分

3.2.2 噪聲仿真結(jié)果

將參考點(diǎn)的聲壓云圖分別取300 Hz和500 Hz和800 Hz等3個(gè)頻率進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖6所示。輸出參考點(diǎn)處不同工況下各頻率的噪聲聲壓級(jí)，如圖7～8所示。

根據(jù)仿真結(jié)果，在車站站臺(tái)的軌行區(qū)：半鋪道床吸音板可以使站臺(tái)噪聲降低0.5～2.5 dB(A)，最大降噪效果為2.0～2.5 dB(A)；全鋪道床吸音板可使站臺(tái)噪聲降低1.5～5.2 dB(A)，最大降噪效果為4.0～5.2 dB(A)。

由仿真結(jié)果可知，在3種工況下，不同頻率的噪聲降噪效果不同：①對(duì)于列車進(jìn)出站時(shí)的50～250 Hz低頻噪聲，半鋪道床吸音板最多可以降低站臺(tái)噪聲0.5～1.2 dB(A)，全鋪道床吸音板最多可以降低站臺(tái)噪聲1.5～2.6 dB(A)；②對(duì)于250 Hz～2 000 Hz中高頻輪軌噪聲，半鋪道床吸音板最多可以降低

圖6 車站站臺(tái)區(qū)不同降噪措施工況下在300 Hz、500 Hz和800 Hz的參考點(diǎn)噪聲仿真結(jié)果

圖7 吸音板鋪設(shè)前后參考點(diǎn)處噪聲聲壓級(jí)

圖8 不同工況下各頻率對(duì)應(yīng)噪聲降低量

站臺(tái)區(qū)噪聲2.0～2.5 dB(A)，全鋪道床吸音板最多可以降低站臺(tái)區(qū)噪聲4.0～5.2 dB(A)；③對(duì)于2 000 Hz以上高頻噪聲，半鋪道床吸音板可以降低站臺(tái)區(qū)噪聲1.8～2.2 dB(A)，全鋪道床吸音板可以降低站臺(tái)區(qū)噪聲3.3～4.0 dB(A)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以機(jī)場(chǎng)接駁線某車站曲線站臺(tái)為研究對(duì)象，對(duì)比多種降噪措施，確定采用道床吸音板降噪措施。通過(guò)噪聲實(shí)測(cè)與仿真預(yù)測(cè)，對(duì)該措施降噪效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得到的結(jié)論為：

1) 道床吸音板可保證較好的吸音效果。同時(shí)兼具安全性、耐久性，不影響后續(xù)正常養(yǎng)護(hù)維修工作。因此機(jī)場(chǎng)接駁線車站軌行區(qū)采用道床吸音板降噪方案是較為合理的。

2) 對(duì)既有車站的站臺(tái)區(qū)噪聲實(shí)測(cè)結(jié)果表明，車站軌行區(qū)半鋪道床吸音板可降低噪聲1.1～2.8 dB(A)，結(jié)合采用浮置板道床的綜合降噪效果可達(dá)2.4～4.1 dB(A)，降噪效果較為明顯。

3) 根據(jù)聲學(xué)仿真結(jié)果可知，道床吸音板對(duì)250～4 000 Hz范圍內(nèi)的輪軌噪聲均有降低效果，對(duì)于250～2 000 Hz的輪軌噪聲降噪效果最好。針對(duì)該頻率范圍的噪聲，軌行區(qū)半鋪道床吸音板最大降噪效果為2.0～2.5 dB(A)，全鋪吸音板最大降噪效果為4.0～5.2 dB(A)。

4) 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)與仿真結(jié)果均證明，機(jī)場(chǎng)接駁線車站采用吸音板降噪方案是有效的。在實(shí)際工程運(yùn)用時(shí)，可根據(jù)降噪目標(biāo)值、技術(shù)條件等選擇半鋪或全鋪方案，實(shí)現(xiàn)最佳降噪效果。