城市軌道交通活塞風亭噪聲控制

劉 昶

（廣州市地下鐵道總公司，廣州 510380）

1 軌道交通活塞風亭噪聲來源、傳播及控制的特點

活塞風亭對室外環境輻射的噪聲，主要來自于列車進、出站過程中產生的噪聲，以及隧道風機運行時產生的噪聲。

列車行駛制動噪聲及隧道風機遠行噪聲一方面向室外傳播，影響活塞風亭外的聲環境；一方面向室內傳播，影響站廳、站臺或其它站內區域的聲環境。其傳播方式主要是通過風道進行傳播，以及結構傳聲。軌道交通環控通風系統噪聲產生、傳播及控制的特點見下表。及軌道下方設置隔振器。

本文主要介紹設置于活塞風道的吸聲處理方法，即上述的消聲器、消聲百葉、吸聲板等處理方法。

2 活塞風道通風系統的主要降噪措施

對活塞風道通風系統進行噪聲控制，一方面需降低來自聲源端的噪聲，同時，還應控制傳播過程（包括風道、風口、消聲設備等）中產生的二次噪聲（主要為氣流再生噪聲）。目前，常見的噪聲控制措施為配置消聲設備、控制風速等。

軌道交通環控通風系統噪聲產生、傳播及控制特點表

對于該類噪聲的控制方法主要包括吸聲、隔聲、隔振等，例如：1）在風道、風亭設置消聲器、消聲百葉、吸聲板等；2）在隧道風機房鋪設吸聲/隔聲板、設置隔聲門，在站臺與隧道之間設置屏蔽門；3）在隧道風機底座

2.1 配置消聲設備

活塞風道噪聲控制常用的消聲設備主要有吸聲板、消聲器及消聲百葉等。

（1）在活塞風道內鋪設吸聲板

1）消聲效果一般，適合于對消聲量要求不高的系統；2）需鋪設大面積的吸聲板才能達到一定的消聲效果，占用空間大，材料多，經濟成本高；3）吸聲板占據整風道的斷面比例非常小，系統新增的阻力幾乎可以忽略。

（2）在活塞風道中設置消聲器

1）消聲效果好，適合于對消聲量要求高的系統；2）可根據風道空間尺寸，在滿足消聲效果要求的前提下，靈活調整其內部結構，降低系統因設置消聲器而新增的阻力；3）需占據整個風道斷面，不利于大型設備在風道內通行。

（3）在活塞風亭出口處設置消聲百葉

1） 消聲量一般為5～15dB(A)，消聲效果一般，適合于對消聲量要求不高的系統；2）在同樣的斷面風速下達到相同的消聲效果，其阻力明顯高于上述兩種設備；3）氣流再生噪聲高，需嚴格控制其斷面風速；4）具有裝飾作用，可通過噴涂等措施使其配合周圍的環境特點。

選擇合適的消聲措施，除了要考慮其消聲的性能外，也要綜合考慮其經濟性（設備的采購、安裝、維護保養等費用）。由于聲源特性、傳播途徑、噪聲控制要求及其它要求的差異性及復雜性，不能一概而論地認為某一種消聲措施同時具有經濟及性能優勢，需根據實際情況，進行對比分析。

目前國內地鐵活塞風道通風系統常用的消聲措施是在風道中設置消聲器。

2.2 控制風速

控制風速，主要目的是控制氣流在其傳播過程中產生的再生噪聲。

氣流再生噪聲是氣流在活塞風道、風閥、風亭風口等結構中傳播時產生的。因此，除了設置消聲設備以控制來自于聲源（列車或隧道風機等）噪聲外，還需控制風速，即根據活塞風量（或隧道風機風量）設定合理的活塞風道、風閥及風亭百葉尺寸。

此外，當在風道中設置消聲器或在風亭風口設置百葉時，氣流在穿過消聲器或消聲百葉的過程中同樣會產生氣流再生噪聲，且由于其凈通風面積明顯小于原風道或風口的通風面積，其產生的氣流再生噪聲也將明顯大于原風道或風口的氣流再生噪聲。因此，在選擇消聲設備時，同樣需分析其氣流再生噪聲的來源。否則，雖然來自聲源的噪聲已經被控制得足夠低，但由于消聲器或風亭風口（包括消聲百葉和其它類型的百葉）的氣流再生噪聲太高，同樣會使得風亭外控制點無法滿足噪聲控制要求。

3 活塞風道通風系統降噪方案優化

3.1 活塞風道通風系統降噪措施的選配原則

活塞風道通風系統降噪措施的一般選配原則為：1）滿足噪聲控制點達標要求；2）阻力盡量小；3）尺寸（占用空間）盡量小；4）壽命（防腐蝕、力學強度等）盡量長，或應符合客戶要求；5）滿足上述要求的最低造價。

3.2 活塞風道通風系統降噪方案優化

活塞風道通風系統的消聲設計，除了考慮上述的一般原則外，還應根據每個活塞風道系統的實際情況進行優化設計。主要措施包括：消聲設備相對位置的選擇、消聲設備類型的選擇，以及考慮列車噪聲與隧道風機噪聲的綜合治理等。

3.2.1 消聲設備設置的理想位置

吸聲板應優先鋪設在風道的轉角處，再根據消聲量的要求延伸或減少鋪設面積。消聲器的設置位置需從以下方面進行考慮：

（1）從噪聲控制考慮

消聲器的設置應靠近聲源。

（2）從氣動性能考慮

消聲器的設置應至少是離軸流風機直徑4倍的距離。但由于車站空間條件有限，消聲器的設置不可能都滿足離軸流風機直徑4倍的距離，但應盡可能拉開距離。并且應盡量在水平風道內設置消聲器，空間條件實在有限時才考慮在豎直風井內設置消聲器。

3.2.2 消聲器類型的選擇

（1）傳統片式消聲器

過去地鐵系統中常用的消聲器形式的結構示意詳見圖1。

圖1 傳統片式消聲器結構

（2）陣列式片式消聲器

在2010年12月31號國家環境保護部 “關于發布2010年度《國家先進污染防治示范技術名錄》和《國家鼓勵發展的環境保護技術目錄》的公告”中，陣列式消聲器成為國家環境保護部推薦的環保節能技術：“該技術采用規格一致的柱狀吸聲主體和框架支撐結構組成的消聲器，吸聲體可以在消聲器的寬度和高度方向上靈活調整，可有效提升低頻和高頻段降噪效果、減小系統阻力損失，還可提高生產效率，方便運輸和貯存。在保證同樣降噪效果的情況下，可降低通風系統的運行成本”。陣列式片式消聲器結構示意見圖2。

圖2 陣列式片式消聲器結構

3.2.3 綜合考慮列車噪聲與隧道風機噪聲

當列車運行時，其產生的噪聲與隧道風機運行時產生的噪聲均通過同一個風道、風亭傳播到室外環境時，在活塞風道內設置消聲器設備，不僅要考慮列車噪聲對風亭外控制點的影響，同時還應考慮隧道風機噪聲對風亭外的影響。其配置原則為：1）計算列車噪聲傳至風亭外敏感點的噪聲值；2）在列車噪聲和風機噪聲向外傳播的共用活塞風道內設置消聲器，使列車傳至風亭外噪聲滿足控制標準的要求；3）驗算隧道風機傳至風亭外的噪聲。如果在采取上述措施的條件下仍不能滿足要求，則需在傳播途徑上增加消聲措施。若放置消聲器的空間有限，則應適當調整風道內消聲器的長、寬、高尺寸或消聲片片間距等，或在其它位置再增加消聲設備，直至滿足控制要求。

圖3、圖4為同一活塞風道系統的兩種不同消聲方案。顯然，在滿足噪聲控制要求的前提下，方案一相對于方案二，更具經濟優勢（設備的選購、安裝、維護等費用）。因此，當活塞風與機械風共用的水平風道足夠長時，因優先考慮方案一；若活塞風與機械風共用的水平風道長度不足或沒有共用風道，可考慮方案二。

圖3 隧道通風系統消聲降噪（方案一）

圖4 隧道通風系統消聲降噪（方案二）

4 結語

隨著國內軌道交通的大規模建設，伴隨而來的噪聲治理已經已成為社會關注的課題。列車運行產生活塞效應實現了隧道的通風換氣，但噪聲也隨之傳播到居民區。采用環保節能的陣列式消聲器技術，既能保證活塞通風效果又能解決噪聲污染問題。■