地鐵站臺噪聲特性分析

1、 專業(yè)知識分享版使命:加速中國職業(yè)化進(jìn)程摘 要:采用噪聲與振動測試分析系統(tǒng), 對地鐵車輛進(jìn)入站臺和駛出站臺及站臺廣播噪聲進(jìn) 行測試與分析。 通過對數(shù)據(jù)分析得出:站臺主要噪聲源為車輛通過站臺時的輪軌噪聲與車輛 制動嘯叫聲的疊加,等效聲級 81.5 dB(A,頻率范圍 2004 000 Hz。無車輛通過時廣播噪聲 為主要噪聲源,等效聲級為 79.1 dB(A,頻率范圍為 5001 000 Hz。該研究結(jié)果對地鐵車站 的減振降噪設(shè)計具有較高的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞:聲學(xué);地鐵車站;站臺;噪聲;頻譜;測試隨著城市建設(shè)速度的加快、 人口數(shù)量的增加及汽車工業(yè)的迅速發(fā)展, 城市道路交通擁 擠現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重

2、, 已成為城市建設(shè)發(fā)展中必須解決的主要問題之一。 城市地鐵交通具有方便 快捷、 安全準(zhǔn)時等特點(diǎn), 在改善城市道路交通現(xiàn)狀方面發(fā)揮了重要的作用, 已成為各大城市 選擇的主要方法之一。但是, 地鐵在帶給人們便利的同時, 也帶來地鐵噪聲。 地鐵車站是人們乘坐地鐵必須 經(jīng)過和駐足的場所, 隨著人們生活水平的提高和對環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng), 地鐵站內(nèi)噪聲情況 越來越被更多的人所關(guān)注。掌握地鐵車輛進(jìn)出站臺的噪聲與振動分布現(xiàn)狀 1 5,為地鐵站 臺減振降噪設(shè)計 6, 7、人們工作環(huán)境的改善提供依據(jù),具有較高的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用前景。1 測試環(huán)境、儀器及布點(diǎn)1.1 測試環(huán)境本次測試地點(diǎn)為國內(nèi)某城市的普通地鐵車站,其站

3、臺長 120 m ,寬度為 6 m ,表面為 大理石結(jié)構(gòu)。 軌道布置在站臺的兩側(cè), 兩側(cè)墻體為水泥表面, 并未做吸聲處理。 站臺與軌道 間采用半封閉安全門阻隔,安全門高度為 1.4 m。測試時,本線路的車隔為 8 min。車輛為每編組 6 輛車,總長度為 118 m,分為 3 個 單元, 每單元為一動一拖形式。 其中每輛動車重約 35 t, 每輛拖車重約 32 t, 最大軸重為 14 t。 車輛高度為 3.5 m ,車體結(jié)構(gòu)為鼓型設(shè)計,最大寬度為 2.75 m 。車門為雙開電動塞拉門,每 輛車設(shè)有 8套,對稱布置。轉(zhuǎn)向架為無搖枕焊接結(jié)構(gòu),設(shè)有一系橡膠彈簧和二系空氣彈簧, 可有效的降低振動噪聲。

4、1.2測試儀器本次測試采用 HEAD acoustics噪聲與振動分析系統(tǒng), 此系統(tǒng)由 HPS 數(shù)字式回放系 專業(yè)知識分享版使命:加速中國職業(yè)化進(jìn)程統(tǒng)、 ArtemiS 測量分析軟件、雙耳信號采集器、聲學(xué)和振動傳感器、 SQLab 60 通道數(shù)據(jù)采 集記錄器及前端等組成。1.3 測試布點(diǎn)本次試驗(yàn)主要測試無車輛通過時的站臺廣播噪聲, 及車輛進(jìn)站、 開關(guān)車門、 車輛出站 全過程的噪聲情況。 為了考慮成年人及兒童的身高不同, 在站臺上布置的測點(diǎn)距離地面高度 分別為 1.2 m和 1.6 m。 距離站臺安全門的橫向距離分別為 1 m、 2 m、 3 m。 站臺長度為 120 m。 由于車輛進(jìn)站和出站分

5、別為制動減速到靜止及加速出站, 對整個站臺的噪聲產(chǎn)生影響, 測點(diǎn) 分別布置在車輛進(jìn)入端和車輛駛出端。 測點(diǎn) 01/02和 07/08距安全門 1 m; 測點(diǎn) 03/04和 09/10 距 安全門 2 m ;測點(diǎn) 05/06 和 11/12 距安全門 3 m。測點(diǎn) 01/03/05/07/09/11高度為 1.2 m ;測 點(diǎn) 02/04/06/08/10/12 高度為 1.6 m。具體測點(diǎn)布置如圖 1 所示。2 噪聲測試結(jié)果2.1 地鐵站臺廣播噪聲的影響分析當(dāng)無地鐵車輛通過站臺時, 地鐵廣播噪聲為地鐵站臺上的主要噪聲源, 對地鐵站臺廣 播噪聲進(jìn)行頻譜分析,如圖 2所示。由圖 2可以看出,當(dāng)?shù)罔F

6、站臺無車輛通過但有提示廣播時,等效聲級為 79.1 dB(A, 主要噪聲頻率范圍為 5001250 Hz, 最大聲級為 79.5 dB(A, 可以得出廣播噪聲無明顯的峰值, 噪聲值大小較為均勻。在低頻部分可以看到距離安全門 1 m 的兩測點(diǎn) 01、 02 測得噪聲值高 于其他測點(diǎn), 分析其原因, 主要是由于乘客聽到提示廣播后主動向靠近安全門的地方走動所 發(fā)出的低頻噪聲所致。2.2 車輛通過站臺時車輛進(jìn)入端噪聲影響分析該測試過程中包括車輛進(jìn)站減速制動到停止、開關(guān)車門、車輛加速出站等三個階段。 三個階段的主要噪聲源分別為車輛進(jìn)站時的輪軌噪聲和制動嘯叫噪聲的疊加, 開關(guān)車門產(chǎn)生 的振動及摩擦噪聲,

7、車輛出站時的輪軌噪聲。 對此過程噪聲變化進(jìn)行頻譜分析, 如圖 3所示。 專業(yè)知識分享版使命:加速中國職業(yè)化進(jìn)程由圖 3可以看出,在 50 Hz 以下頻帶噪聲值大小較為均勻,而且數(shù)值較小。噪聲源的 主要頻帶為 2004 000 Hz。 在 50100 s 時間段內(nèi), 為車輛進(jìn)站過程, 等效聲級為 81.5 dB(A。 90100 s時間段內(nèi)噪聲值明顯變大,出現(xiàn)車輛通過站臺時的噪聲峰值,大小為 85.3 dB(A。 在 120140 s之間圖中顯示有兩條貫穿低頻和中高頻帶的深色線, 為車門開關(guān)時產(chǎn)生的噪聲, 等效聲級為 74.4 dB(A。在 150160 s時,車輛開始離開站臺,等效聲級為 73

8、.5 dB(A?？梢?看出車輛進(jìn)站時的噪聲值遠(yuǎn)高于車輛離站時的噪聲值,分析其原因主要是由于車輛進(jìn)站時, 每輛地鐵車輛都經(jīng)過駛?cè)攵说臏y點(diǎn), 直到靜止輪軌噪聲的聲源始終存在, 而車輛出站時, 速 度是從 0逐漸加快,當(dāng)列車具備一定速度時,聲源已距離測點(diǎn)較遠(yuǎn),因此測得噪聲值相對較 小。2.3 車輛通過站臺時車輛駛出端噪聲影響分析此過程同樣包括地鐵車輛進(jìn)站、 車門開關(guān)、 車輛出站等三個階段。 對該過程噪聲變化 進(jìn)行頻譜分析,如圖 4所示。由圖 4可以看出,與駛?cè)攵藴y試一樣,在 50 Hz 以下頻帶噪聲值較小且均勻,主要噪 聲頻帶為 2004 000 Hz ,即為輪軌噪聲頻帶。但從時域變化上分析, 40

9、80 s時間段內(nèi),為 車輛進(jìn)站過程,等效聲級為 75.6 dB(A,主要頻帶為 2002 000 Hz 左右。在 7090 s 內(nèi)貫 穿低頻的深色線為車門開關(guān)時的噪聲情況, 等效聲級為 74.9 dB(A。 在 90110 s時車輛離站, 等效聲級為 80.1 dB(A,此時間段內(nèi)噪聲值明顯變大,出現(xiàn)車輛通過站臺時的噪聲峰值,峰 值大小為 83.3 dB(A?？梢钥闯鲕囕v進(jìn)站、出站測得結(jié)果與駛?cè)攵藴y得數(shù)據(jù)大小剛好相反。 分析其原因主要是由于車輛進(jìn)站時車輛輪軌噪聲源是逐漸靠近測試點(diǎn),當(dāng)車輛靠近測試點(diǎn) 時,車輛速度已經(jīng)接近為 0。而車輛出站時,每輛列車都經(jīng)過測試點(diǎn),輪軌噪聲源和在駛?cè)?端測試車輛進(jìn)

10、站階段一樣始終存在,因此噪聲較車輛進(jìn)站時要大。3對比測試結(jié)果地鐵車輛進(jìn)入端和駛出端分別測試得到的噪聲值,如表 1所示。 專業(yè)知識分享版使命:加速中國職業(yè)化進(jìn)程將車輛進(jìn)入端和駛出端測試得到的噪聲結(jié)果進(jìn)行對比, 兩次測試結(jié)果可以看出噪聲主 要頻帶都出現(xiàn)在 200 4 000 Hz,可以充分證明輪軌噪聲為主要噪聲源。對比圖 3、 圖 4可以看出兩次測試可以近似看做是一個逆過程, 在進(jìn)入端測試的車輛進(jìn) 站和在駛出端測試的車輛出站可近似為相反的過程,而前者測得噪聲值 81.5 dB(A稍大于后 者的 80.1 dB(A是因?yàn)樵谲囕v進(jìn)站時車輛制動產(chǎn)生嘯叫聲引起的;同樣道理,駛出端測試車 輛進(jìn)站和進(jìn)入端測試車輛出站也為近似相反過程。4 結(jié) 語通過對地鐵站臺的噪聲測試,得出以下結(jié)論:(1在無車輛通過時廣播噪聲為主要噪聲源,等效聲級可達(dá)到 79.1 dB(A,主要頻 率范圍分布為 5001 0