機場航站樓軌道交通接駁線車站軌行區(qū)降噪措施研究

林 晨

(上海機場(集團)有限公司，上海，201207//高級工程師)

在機場航站樓軌道交通接駁專線(以下簡為“機場接駁線”)車站，列車進(jìn)出站會有輪軌振動和噪聲、車輛電機驅(qū)動聲及結(jié)構(gòu)振動等振動噪聲。目前，在機場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。因此有必要針對機場接駁線車站軌行區(qū)的特點，進(jìn)行必要的降噪措施設(shè)計。

本文以機場接駁線某曲線車站為例，對比分析車站站臺軌行區(qū)可能的降噪措施，綜合考慮可實施性和預(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，對與機場接駁線車站條件近似的城軌既有車站進(jìn)行現(xiàn)場噪聲實測，同時建立機場接駁線車站站臺模型，仿真掌握降噪措施效果，為機場接駁線車站軌行區(qū)采取可靠的降噪措施提供依據(jù)和參考。

1 機場接駁線某車站基本情況

機場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。其站臺為一島兩側(cè)布置，如圖1所示。其中：側(cè)式站臺為到達(dá)站臺；島式站臺為出發(fā)候車站臺，呈魚腹式形狀，站臺寬度有變化，相應(yīng)的進(jìn)出站軌道為曲線形式。可見，列車進(jìn)出站引起的輪軌噪聲會較明顯。因此，本文主要以島式站臺候車區(qū)為例分析其噪聲影響。

圖1 機場接駁線某車站站臺平面圖

目前，該車站站臺軌行區(qū)已采用阻尼鋼軌、減振器扣件和浮置板道床等措施，對軌道結(jié)構(gòu)和部件有一定的減振效果，但該站對站內(nèi)空氣振動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表1。

表1 降噪措施分析比較表

各項站臺軌行區(qū)降噪措施的實施位置如圖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空間，在已有屏蔽門時安裝困難，只能阻擋聲音傳播而不能降低聲音的能量。

可見，從可靠性與工程可實施性角度出發(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，也可以同時采用浮置板和道床吸音板措施，其站臺噪聲可通過現(xiàn)場實測與分析。全鋪道床吸音板措施的降噪效果則可通過仿真進(jìn)行計算分析。

3.1 現(xiàn)場實測和結(jié)果分析

對站臺噪聲進(jìn)行實測的車站選取原則為：1與機場接駁線車站條件相似；2同一條線路的2個車站，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號線)的各2座車站，列車為A型車，測試結(jié)果如圖3所示。

圖3 列車進(jìn)出既有車站的實測時域噪聲數(shù)據(jù)

圖3中，列車停車后的廣播信號不屬于噪聲信號，因此只分析列車進(jìn)站停車前和出站起動后的噪聲，并與無車無廣播時候的站臺噪聲進(jìn)行對比，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噪聲擴散，所以噪聲水平增量低于封閉站臺的噪聲水平增量約2.2～4.7 dB(A)；但噪聲易擴散到站廳建筑內(nèi)，站廳內(nèi)需要考慮降噪措施。

2) 相比直線站臺，曲線站臺噪聲水平增量要高出0.6～4.8 dB(A)。

3) B號線3號站和4號站的噪聲水平基本接近，但3號站的平均噪聲增量要低于4號站。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號線5號站和6號站的噪聲水平基本接近，但5號站的平均噪聲水平增量要低于6號站，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)場測試結(jié)果統(tǒng)計表

綜合上述第3點可以推斷，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場接駁線車站站臺整體模型，采取聲學(xué)軟件進(jìn)行車站站臺噪聲仿真計算，對吸音板降噪措施的效果進(jìn)行預(yù)測和評價。

3.2.1 仿真建模

對車站曲線站臺噪聲進(jìn)行預(yù)測，曲線站臺的模型沿線路方向為變截面。此外，在同一時刻，機場接駁線只有一側(cè)的列車進(jìn)出站，因此，僅針對軌行區(qū)單側(cè)聲源的情況，對吸音板未鋪、半鋪及全鋪等3種工況下的站臺區(qū)噪聲進(jìn)行仿真。

圖4 車站非直線站臺全局空間模型

車站站臺空間仿真模型如圖4所示。對站臺空間模型劃分聲學(xué)網(wǎng)格和場點網(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，島式站臺及左右兩側(cè)軌行區(qū)上方生成場點網(wǎng)格，如圖5所示。圖5中的參考點為仿真結(jié)果輸出點，參考點距站臺頂面1.2 m，距站臺邊緣0.5 m。

圖5 車站站臺場點網(wǎng)格劃分

3.2.2 噪聲仿真結(jié)果

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

根據(jù)仿真結(jié)果，在車站站臺的軌行區(qū)：半鋪道床吸音板可以使站臺噪聲降低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對于列車進(jìn)出站時的50～250 Hz低頻噪聲，半鋪道床吸音板最多可以降低站臺噪聲0.5～1.2 dB(A)，全鋪道床吸音板最多可以降低站臺噪聲1.5～2.6 dB(A)；②對于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 車站站臺區(qū)不同降噪措施工況下在300 Hz、500 Hz和800 Hz的參考點噪聲仿真結(jié)果

圖7 吸音板鋪設(shè)前后參考點處噪聲聲壓級

圖8 不同工況下各頻率對應(yīng)噪聲降低量

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

4 結(jié)語

本文以機場接駁線某車站曲線站臺為研究對象，對比多種降噪措施，確定采用道床吸音板降噪措施。通過噪聲實測與仿真預(yù)測，對該措施降噪效果進(jìn)行了評價，得到的結(jié)論為：

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

2) 對既有車站的站臺區(qū)噪聲實測結(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250～4 000 Hz范圍內(nèi)的輪軌噪聲均有降低效果，對于250～2 000 Hz的輪軌噪聲降噪效果最好。針對該頻率范圍的噪聲，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)場實測與仿真結(jié)果均證明，機場接駁線車站采用吸音板降噪方案是有效的。在實際工程運用時，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，實現(xiàn)最佳降噪效果。