天津地鐵地下空間聲環境測量研究

□文/馬 龍 袁 偉 秦銀剛

天津地鐵地下空間聲環境測量研究

□文/馬 龍 袁 偉 秦銀剛

通過天津地鐵1、2、3號線車站噪聲值、列車在區間隧道運行時車廂內部噪聲值的測量，從而確定天津地鐵的部分車站、區間噪聲評價指標并通過對比與分析多種工況下地鐵車站噪聲、列車在隧道運行時車廂內噪聲的變化，進而量化各工況改變時的噪聲變化值。經研究明確天津既有線路的噪聲水平及其分布規律，可進一步為地鐵車站聲環境改善措施、新線聲環境設計提供優化依據。

地鐵；噪聲值；聲環境；測量

隨著天津軌道交通建設的快速發展，城市規模擴大和人口聚集效應開始顯現，市內人口的流動便利性隨之大大加強，隨之而來的就是城市公交系統的壓力不斷增加。

天津地鐵目前有1、2、3號線及津濱輕軌9號線運營，地鐵5、6號線在建，但仍難以改善軌道交通運力不足的現狀。在上述線路中，以9號線為例，該線全長45.4 km，全部運行時間為55 min，加上候車以及換乘其他線路的時間，意味著乘客身處于地鐵的時間有可能長達90 min。長時間的停留使得乘客增加了對地下空間聲學環境優劣的關注度，尤其在候車時間、上班時間等負面心理的影響疊加下，地鐵車站及車廂中的噪聲問題就會愈發凸顯出來，影響乘客對地鐵乘坐舒適度的評價。

為解決天津地鐵噪聲情況的現狀，在國內地鐵建設較為完善的城市大量噪聲研究工作的基礎上[1～4]，以地鐵1、2、3號線部分車站、區間為研究對象，實地測量噪聲評價值并分析其主要影響因素；同時量化與影響因素對應的噪聲變化值，希望能為天津地鐵車站聲環境改善措施、未來新線聲環境設計提供一些調查資料和優化依據。

1 噪聲實測方案

1.1 噪聲測量方案

既有運營車站中選擇一個具有代表性的作為測量基準車站。在基準站測量過程中，將傳聲器（測量裝置）的位置沿軌道方向分散布設于車站公共候車區且周圍2 m內無有聲反射物、距地面高度為1.6 m，車站測點呈3×2格式排開，見圖1。傳聲器前端應朝向被測列車軌道一側，其軸向與線路方向垂直，測量時應使用風罩。

圖1 基準車站測點布置

噪聲測量的值為列車進站、出站條件下的等效聲級Leq，列車進站的測量時間間隔為列車頭部進站到停止的時間，列車出站的測量時間間隔為列車啟動至列車尾部離站的時間。每種列車運行狀態的測量次數不少于10次且測量數據經算術平均后，按照GB/T 8170—2008《數值修約規則與極限數值的表示和判定》修約到整數位的數值作為評價值[5]。

1.2 測點實測選擇

地鐵3號線天士力站位于普濟河東道與外環線交口，周邊絕大多數為城郊街鎮居民區，伴有汽車4S店、餐飲等商業，北側為部分科技型企業，除早晚高峰外，其余時間客流平穩，干擾因素少，適合作為測量基準站，見表1。

表1 天士力站噪聲值多測點測量結果 dB

由表1可知，測點1處所測得的噪聲值限值最大，遠超過其他測點噪聲值，測點2、測點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域，其噪聲值限值均小于其他測點最大值，具有一定的噪聲干擾與消減作用，故也不宜在方案中采用。測點3、6結果在最大值、背景噪聲、最小值等各方面非常接近，測量結果穩定并能夠較好的反應車站噪聲的聲學環境，故測點選擇布置圖中測點3、測點6的位置進行測量并距離屏蔽門（聲波反射物）2 m處。

2 典型站噪聲結果分析

通過對車站的實地取樣確定出測量方案，按照上述方案以地鐵3號線北站站為例，具體闡述車站在列車影響下的地下空間聲學環境，見圖2和表2。

圖2 北站站列車10 min噪聲時程

表2 北站站列車10 min噪聲測量結果 dB

車站聲環境中噪聲分貝值貢獻率由大到小依次是站臺廣播聲、進站噪聲、塞拉門開啟蜂鳴聲，幾乎全部發生在列車進站之前以及進站過程中。

由表2可知，列車進站時較列車離開車站時噪聲值升高了7%，因輪軌振動噪聲會沿列車開行方向傳播，站臺上的候車人員增加，也對車站聲環境產生了一些影響。

列車?？吭谲囌菊九_時，列車機械、風機等噪聲持續輻射以及制動系統原有聲波在聲環境基礎上疊加，由表2可知此時車站噪聲分貝值提高約4%。

通過對典型站的噪聲曲線進行分析得出，當列車停穩后，站內噪聲開始衰減，直到與列車風機等設備發出的噪聲值相同，約為68 dB，此時塞拉門蜂鳴聲開啟，噪聲值升高至73 dB，當電動門開啟完畢，分貝值衰減至71 dB。此時列車內與站內聲環境大致相同，聲源均為列車自有設備產生，由此得出屏蔽門可以有效降低噪聲3～5 dB。

3 地下空間噪聲測量結果

對天津地鐵運營的4條線中11個車站、32個區間進行采樣，從而確定天津地鐵地下空間聲學環境基本情況，見表3。天津地鐵1號線由既有線改造而來，地下車站采用半高安全門，地鐵2、3號線地下車站采用全高屏蔽門。

表3 天津地鐵聲環境測量車站選擇

首先按照線對各站的噪聲最大值（△）、噪聲加權值（○）以及噪聲背景值（□）進行統計歸納，見圖3-圖5。

圖3 地鐵1號線車站噪聲觀測值

圖4 地鐵2號線車站噪聲觀測值

圖5 地鐵3號線車站噪聲觀測值

按照線對各區間的噪聲最大值（▲）、噪聲加權值（○）進行統計歸納，見圖6-圖9。

圖6 地鐵1號線區間噪聲觀測值

圖7 地鐵2號線區間噪聲觀測值

圖8 地鐵3號線區間1噪聲觀測值

圖9 地鐵3號線區間2噪聲觀測值

4 結語

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，其次為設置有屏蔽門的側式站臺與設置有安全門的島式站臺，噪聲均值范圍為65～66 dB，最大為設置有安全門的地下側式站臺與高架車站，噪聲均值為68～70 dB。

2）在考慮地鐵1號線與地鐵2、3號線列車、設備新舊差異的基礎上，由測量結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在列車進出站過程中，列車進入車站駛入端起至列車停止，該工況下噪聲均值較車站背景噪聲均值增大10 dB。

4）列車區間噪聲水平受客流影響較大，平峰時為72～76 dB，早晚客流高峰時較平峰運行或遠端區間高2 dB。

5）車廂內部噪聲值與區間時速有關，區間線路較短時車速未能達到高速，故車廂內噪聲值較低，區間線路較長從而可以達到較高時速，故噪聲值較大且持續時間長。

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

[2]譚淑英.湯心虎,尹 華，等.廣州地鐵一、二號線噪聲狀況調查[J].暨南大學學報：自然科學與醫學版,2004，25（1）：115-118.

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

[4]康 健.長空間聲學理論及其在地鐵車站設計中的應用[J].地下工程與隧道,1998，（4）：43-46.

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

□袁 偉、秦銀剛/天津市地下鐵道集團有限公司。

X839.1

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有限公司，從事巖土工程研究工作。