高鐵客站候車廳室內(nèi)噪聲調(diào)查與聲舒適度影響分析★

杜曉輝，張大釗

(1.安徽建筑大學(xué)安徽省建筑聲環(huán)境重點實驗室,安徽 合肥 230601; 2.北京交通大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院,北京 100044)

隨著國家對綠色建筑的逐步推廣,以及高鐵網(wǎng)絡(luò)的廣泛覆蓋,高鐵站房綠色設(shè)計理念應(yīng)運而生。當(dāng)今的鐵路客站已不再僅僅是單一的站點和人流的聚集中心,而是集多種交通方式于一體的城市綜合樞紐。從“十四五”規(guī)劃和《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》(規(guī)劃期為2016年—2025年)可以看到高鐵線路建設(shè)將繼續(xù)保持高位建設(shè)速度,預(yù)計2035年新建站房超過2 000座,其中高鐵站房1 000座。候車大廳作為車站最核心的空間,無論在結(jié)構(gòu)技術(shù)、裝飾效果或是在功能安排上,都逐漸現(xiàn)代化、效率化和人性化。已有研究發(fā)現(xiàn),隨著建筑空間變化,室內(nèi)聲場不再是近似擴(kuò)散的普通聲場,而大型高鐵客站候車廳作為典型的大空間,具有瞬時人流量大、對電聲清晰度要求高等特點,其聲環(huán)境質(zhì)量對于提高空間使用效率具有重要意義。

國內(nèi)在高鐵客站候車廳室內(nèi)聲環(huán)境研究多集中在聲學(xué)指標(biāo)的測定及聲環(huán)境的改善方面。艾荔以中國雄安站為研究對象,對實際的聲環(huán)境效果進(jìn)行了主客觀評價,提出了高鐵站候車廳環(huán)境噪聲不大于70 dB(A)[1]。劉鉅通過結(jié)合武漢火車站的聲學(xué)設(shè)計實際項目,研究了大廳材料對聲環(huán)境的影響,運用電腦模擬對候車廳內(nèi)混響時間進(jìn)行計算與驗證,進(jìn)而將候車廳的混響時間控制在合理范圍之內(nèi)[2]。劉培杰等以某候車廳為例,將實地測量與電腦軟件聲學(xué)模擬的方法相結(jié)合,對該候車廳的室內(nèi)聲場參數(shù)進(jìn)行深入分析和討論,發(fā)現(xiàn)增加建筑界面的吸聲量,聲場參數(shù)得到顯著改善,聲級與聲源和接收點的距離與數(shù)值高度相關(guān),混響時間(500 Hz和1 000 Hz倍頻帶)與聲源和接收點的距離無關(guān)[3]。高璟昊研究了客站候車廳體量對聲環(huán)境指標(biāo)的影響[4]。袁莉等對鐵路客站的聲場現(xiàn)狀進(jìn)行了分析,提出優(yōu)化策略[5]。

然而,聲環(huán)境質(zhì)量的好壞不僅在于噪聲的控制,更多的與旅客的噪聲主觀感受有關(guān),兩者的綜合影響才是旅客對于候車廳噪聲環(huán)境感受的完整體驗。聲環(huán)境感知,相對屬于較新的學(xué)科,其學(xué)科理論體系尚待完善,研究相對集中在聲音的影響、聲喜好和聲舒適度的層面,主觀聲舒適度是聲環(huán)境感知評價的重要指標(biāo)。康健團(tuán)隊在這方面做了大量研究,提出需要了解聲環(huán)境是怎樣在給定場景下影響使用者[6-7]。金虹等在對住區(qū)廣場的聲環(huán)境進(jìn)行研究時,針對環(huán)境綜合性能主觀評價及客觀數(shù)據(jù)展開實地調(diào)查,指出大多數(shù)被調(diào)查者對廣場聲音的第一反應(yīng)是道路上的交通噪聲,也就是說噪聲會通過掩蔽其他聲音而降低使用者對廣場聲環(huán)境質(zhì)量的評價[8]。在歐洲,有許多研究表明,交通噪聲會顯著提高人們?nèi)粘Ｉ钪械闹饔^煩惱度甚至?xí)?yán)重影響人們的注意力[9-10]。馬蕙團(tuán)隊對大型高鐵站候車廳聲環(huán)境進(jìn)行了主觀評價現(xiàn)狀調(diào)查,考慮了人在大空間中某種特定的主觀感受與聲學(xué)指標(biāo)之間的關(guān)系[11]。韓志慧研究了高鐵站候車廳聲源對情緒的影響[12]。在聲音感知與人群社會特征的關(guān)系方面,Meng,Kang等人通過在哈爾濱市6個商場進(jìn)行大規(guī)模的主觀調(diào)查發(fā)現(xiàn)主觀響度的評價受收入和職業(yè)的影響,相關(guān)系數(shù)為0.10～0.40[13],并提出空間因素、聲源因素、環(huán)境因素對聲音感知的影響機(jī)制[14-15]。實際上,聲舒適性是一個復(fù)雜的動態(tài)概念,是人與環(huán)境交互作用而引起的刺激與效應(yīng),它因人、因時、因地而不同。所謂聲舒適性,實際上是指聲音對人的刺激量控制在人適應(yīng)范圍之內(nèi),從而引起人們的一種良好生理與心理效應(yīng)的過程。

以上研究雖然為本研究提供了重要的參考價值與研究基礎(chǔ),但研究空間主要是辦公空間,對于開放式共享大空間的新型鐵路客站來說,由于服務(wù)人群龐大、旅客駐留時間長、噪聲源組成多樣,以及室內(nèi)物理環(huán)境復(fù)雜等特點,聲感知適應(yīng)很復(fù)雜。候車廳空間中聲舒適感知與光熱環(huán)境因子感知是否存在交互,聲舒適感知與整體環(huán)境舒適度評價是否存在關(guān)系,這些問題隨著多學(xué)科交叉研究的深入,逐漸引發(fā)人們的關(guān)注。因此,本文以寒冷氣候區(qū)高鐵客站大型候車廳為研究對象,通過現(xiàn)場調(diào)查與實驗室試驗,探討候車廳室內(nèi)噪聲環(huán)境特點及聲舒適度影響。研究成果可為我國高鐵站候車廳聲環(huán)境改善研究與工程實踐提供有益的參考。

1 研究方法

本文研究采用現(xiàn)場調(diào)查與實驗室試驗相結(jié)合的方式進(jìn)行。現(xiàn)場調(diào)查可以直接獲取原始信息,準(zhǔn)確性最高,而且調(diào)查結(jié)果更接近實際,但現(xiàn)場調(diào)查容易受天氣條件、人流密度、空間變化等偶然因素影響,需要多時段多場所采集,時間成本與人力成本要求較高,而且對于不同變量組合下的數(shù)據(jù)規(guī)律反映很難呈現(xiàn)。因此,本研究采用現(xiàn)場調(diào)查與實驗室試驗相結(jié)合的方式,首先通過一系列的現(xiàn)場調(diào)查獲得高鐵客站候車廳在不同季節(jié)、不同時段的實際聲光熱環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù),為實驗室試驗提供環(huán)境調(diào)控參考;其次,通過實驗室試驗提供的穩(wěn)定環(huán)境,通過控制和觀察變量之間的因果關(guān)系展現(xiàn)聲光熱環(huán)境感知之間的交互影響特點。

研究團(tuán)隊自2018年到2022年持續(xù)開展高鐵客站候車廳的現(xiàn)場調(diào)查,調(diào)研客站所在氣候區(qū)主要是寒冷氣候區(qū),先后采集了中國11個大型高鐵客站空間形態(tài)信息,以及聲、光、熱環(huán)境各項參數(shù)數(shù)據(jù)與主觀評價,測試時間覆蓋全年四個季節(jié),部分成果已發(fā)表在文獻(xiàn)[16-22],這些為本研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。在現(xiàn)場調(diào)查中,綜合考慮各參數(shù)測量方法,為保證測試數(shù)據(jù)的均好性,室內(nèi)測點均勻布置在整個候車廳區(qū)域,重點布置在旅客休息區(qū)。旅客行為是靜坐狀態(tài),測點垂直高度差相同,位于距離地面垂直0.6 m處。室內(nèi)物理環(huán)境測試參數(shù)及測試儀器如表1所示。本文主要針對冬季與夏季典型日的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

表1 測試參數(shù)與測試儀器

主觀問卷與環(huán)境測試同步進(jìn)行。問卷主要分為三部分:第一部分為受訪旅客的社會基本信息,包括性別、年齡、候車廳駐留時間。統(tǒng)計結(jié)果中,男性占比58.01%,女性占比41.96%;受訪旅客以中青年為主,18歲～29歲,30歲～49歲占比總計分別為92.26%,其中在客站建筑中等候時間在1 h以內(nèi)的旅客數(shù)量均占比86.31%以上(見圖1)。第二部分為候車廳室內(nèi)環(huán)境因子的關(guān)注率,結(jié)果顯示除了溫度以外,旅客對候車廳噪聲更為關(guān)注(見圖2)。第三部分為受訪旅客對候車廳聲環(huán)境的主觀感受。主要采用語義差異法進(jìn)行主觀評價,針對每個選項選出意思相反的形容詞。首先讓旅客描述聽到的聲音類型,之后從噪聲感、清晰度、空間感和協(xié)和感四個方面對感知到的聲環(huán)境進(jìn)行評價,并描述聲環(huán)境對情緒、認(rèn)知與行為的影響(見表2)。調(diào)查結(jié)果為后續(xù)分析提供參考。

表2 候車廳聲環(huán)境主觀感受調(diào)查

2 數(shù)據(jù)處理

在數(shù)據(jù)處理方面,采集數(shù)據(jù)通過SPSS軟件對采集的環(huán)境客觀數(shù)據(jù)進(jìn)行描述統(tǒng)計分析、相關(guān)分析與方差分析,對聲環(huán)境主客觀數(shù)據(jù)進(jìn)行探討。其中實地測試數(shù)據(jù)與中國室內(nèi)環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)進(jìn)行對比分析,候車廳噪聲評價標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB 14227—2006城市軌道交通車站站臺聲學(xué)要求和測量方法[23],室內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)低于65 dB。室內(nèi)光環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB 50033—2013建筑采光設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[24]、GB 50034—2013建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[25],對于交通建筑候車空間,綜合考慮天然采光與人工照明,室內(nèi)光環(huán)境照度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)在450 lx以上,照度均勻度不應(yīng)低于1/3。室內(nèi)熱環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)TB 10100—2018鐵路旅客車站設(shè)計規(guī)范[26],候車廳室內(nèi)設(shè)計溫度在冬季18 ℃,在夏季為26 ℃～28 ℃,相對濕度40%～70%,室內(nèi)微風(fēng)速0.3 m/s。

主觀評價問卷方面,信度檢驗是通過Cronbach’s Alpha(克朗巴哈)系數(shù)法進(jìn)行,效度檢驗采用KMO值和Bartlett球形檢驗值兩個指標(biāo)。對有效問卷進(jìn)行信度效度檢驗,結(jié)果顯示Cronbach’s Alpha>0.8,KMO>0.8,Bartlett球形檢驗顯著性sig.<0.05,各項系數(shù)值表明問卷結(jié)果信效度良好,適合做后續(xù)統(tǒng)計分析。

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 候車廳噪聲環(huán)境特征

候車大廳內(nèi)人流量較大,高峰時段聲音會非常嘈雜,既會影響旅客的休息與心情,又可能會使廣播播報消息無法聽清楚。

首先對候車廳主要聲音類型進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計,結(jié)果如圖3所示,發(fā)現(xiàn)在旅客聽到的聲音中,出現(xiàn)頻次最高的是廣播聲,占比在35%以上,其次是背景聲,包括交談聲、音樂聲、空調(diào)聲、檢票閘機(jī)聲等各種聲音,有的客站候車廳內(nèi)能聽到較明顯的高鐵進(jìn)出站聲。背景噪聲頻率分布在200 Hz～2 000 Hz之間的中低頻范圍內(nèi),與廣播噪聲相比聲壓級值較低,特別是在1 000 Hz～2 000 Hz之間更低。

其次,實測數(shù)據(jù)顯示候車廳室內(nèi)噪聲聲壓級值在不同季節(jié)有一些區(qū)別,統(tǒng)計結(jié)果如表3所示。顯示夏季噪聲平均值為70.5 dB,超出規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)值約5 dB,聲壓級值大多集中于66 dB～75 dB,其中70 dB～75 dB頻率將近50%;冬季噪聲平均值為66.7 dB,略微超出規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)值,也多集中于66 dB～70 dB。冬季與夏季測試期內(nèi)的噪聲聲壓級值離散系數(shù)約為0.04與0.03,說明噪聲波動情況類似,均比較平穩(wěn),但候車廳部分時段聲壓級值過高,甚至達(dá)到80 dB。現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)候車廳有時為了提醒乘客乘車班次,某些情況下甚至需要管理人員使用擴(kuò)音設(shè)備進(jìn)行二次播報,造成了室內(nèi)聲壓級過高。

表3 候車廳室內(nèi)噪聲聲壓級值

從旅客對聲環(huán)境感知調(diào)查來看,對于噪聲的主觀感覺,評價分值在2.63,說明人們普遍感覺室內(nèi)比較嘈雜,清晰度的評價分值僅為2.42,說明室內(nèi)噪聲影響到了旅客的交流,希望能有所改善,而空間感與協(xié)和度方面評價分?jǐn)?shù)稍高,說明在候車廳中,噪聲對旅客聲舒適感知的影響是最大的。其次,從潛在影響方面,調(diào)查結(jié)果顯示認(rèn)知影響最大,其次為行為影響與情緒影響(見圖4)。

3.2 旅客社會因素對聲感知的影響

1)性別。大量的研究結(jié)果表明,性別對聲環(huán)境感知舒適度的影響并不顯著,但是這些研究成果都是基于城市中室外空間的。而對候車廳這一類室內(nèi)空間而言,性別和聲環(huán)境感知舒適度的關(guān)系還是未知的。為了進(jìn)一步研究不同性別對聲環(huán)境主觀感知舒適度的敏感性,采用獨立樣本T檢驗,結(jié)果顯示顯著性p值為0.042,小于0.05,說明男性與女性在聲環(huán)境主觀感知方面存在明顯的差異,均值差值為-0.267 6,說明男性聲環(huán)境感知舒適度評價分值明顯低于女性評價分?jǐn)?shù)(見圖5)。這表明女性對主觀聲舒適度的感覺范圍更加寬泛,在聲環(huán)境舒適度感知方面,女性更寬容一些。

2)年齡。對旅客的年齡段(<18歲,18歲～29歲,30歲～49歲,>50歲)與聲環(huán)境感知舒適度的關(guān)系進(jìn)行Spearman相關(guān)性分析,表4顯示年齡與聲環(huán)境感知舒適度評價分?jǐn)?shù)呈微弱的正相關(guān)關(guān)系,有一定顯著性(p=0.03),說明隨著年齡增長,聲環(huán)境感知舒適度評分增加,說明年齡較大的旅客對候車廳聲環(huán)境情況有一定寬容度。

表4 年齡、駐留時間因素與聲舒適度評價的Spearman相關(guān)性分析

3)候車廳駐留時間。對被調(diào)查的旅客在候車廳的駐留時間(<30 min,30 min～1 h,1 h～2 h,2 h～3 h,>3 h)與聲環(huán)境感知舒適度的關(guān)系進(jìn)行Spearman相關(guān)性分析,表4顯示旅客駐留時間與聲環(huán)境感知舒適度評價分?jǐn)?shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,有一定顯著性(p=0.04),結(jié)合候車廳的室內(nèi)噪聲情況,說明旅客在候車廳駐留時間越長,聲環(huán)境舒適度評價分?jǐn)?shù)越低。

4 結(jié)論

本研究主要針對寒冷氣候區(qū)的高鐵客站候車廳噪聲環(huán)境進(jìn)行調(diào)查,分析聲舒適度主觀評價及影響因素,主要結(jié)論如下:

1)候車廳室內(nèi)噪聲聲壓級是聲舒適度的主要影響因素,聲壓級與聲舒適度評分呈顯著負(fù)相關(guān),隨著聲壓級的增大,聲舒適度逐漸降低,可見候車廳室內(nèi)噪聲控制很重要。

2)對于候車廳內(nèi)不同類型的聲源中,廣播聲對旅客影響較大,其次是各種背景聲音,而且候車廳噪聲對人們的認(rèn)知影響最大,行為影響較小。

3)旅客的性別、年齡段與候車廳駐留時間對聲舒適度感知有顯著影響,其中女性對聲舒適感知的主觀評價范圍要大于男性;隨著年齡段的增大,年長者對噪聲更寬容;旅客駐留時間越長,聲舒適度評價分?jǐn)?shù)降低。