普速鐵路車站站臺候車區(qū)聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)探討

雷 彬

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，武漢 430063)

1 概述

目前鐵路大型車站廣泛采取無柱雨棚候車區(qū)的設(shè)計方案，這種無柱雨棚在為旅客提供了寬敞明亮候車空間的同時，也由于通過列車及雨棚混響噪聲的存在，站臺候車區(qū)的噪聲普遍高于普通的車站候車區(qū)。調(diào)查表明，目前國內(nèi)尚無鐵路車站站臺候車區(qū)噪聲標(biāo)準(zhǔn)，國外在車站噪聲控制研究方面開展過部分工作，但也未見到相關(guān)噪聲標(biāo)準(zhǔn)報道。2006年我國頒布了《城市軌道交通車站 站臺聲學(xué)要求和測量方法》(TB14227—2006)［1］，但地鐵車站無論是車站規(guī)模及列車速度都與鐵路車站存在巨大差異，無法直接引用。為了配合鐵路車站的建設(shè)，有必要就鐵路車站站臺及候車區(qū)噪聲標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，從人體舒適度、工人健康等方面出發(fā)，參照相關(guān)的環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范［1-4］，以及既有車站站內(nèi)噪聲現(xiàn)狀［5，6］，研究制定一個鐵路車站站臺候車區(qū)的噪聲限值及混響時間標(biāo)準(zhǔn)，為鐵路車站，特別是無柱雨棚車站設(shè)計提供依據(jù)。

2 鐵路車站站臺候車區(qū)噪聲現(xiàn)狀測量分析

為了分析鐵路車站站臺候車區(qū)的噪聲分布及混響時間現(xiàn)狀，為噪聲控制研究及設(shè)計提供依據(jù)，選擇既有北戴河車站、濟(jì)南車站及成都車站進(jìn)行了鐵路車站站臺候車區(qū)的噪聲現(xiàn)狀測量。

2.1 既有站站臺候車區(qū)的噪聲測量方法概況

采取多點同時測量的方法測量站臺候車區(qū)的聲場分布、混響時間。測量儀器主要包括:北京聲望公司BSW201傳聲器，靈敏度50 mV/Pa，頻響范圍20～20 kHz;B＆K4433聲強(qiáng)探頭;北京東方振動噪聲研究所INV-303數(shù)據(jù)采集器，最大采樣頻率51.2 kHz/ch，通道數(shù)16 ch。

2.1.1 列車通過時的噪聲分布測量方法

在站臺候車區(qū)，分別在距正線不同距離處，布置5個聲壓級測點(其中，3號測點同時測量聲強(qiáng)級)，同時測量列車通過時站臺區(qū)域的聲場分布，測量高度1.6m，測量布點詳見圖1。

圖1 站臺區(qū)聲場分布測量布點示意

2.1.2 站臺候車區(qū)混響時間測量方法

站臺候車區(qū)混響時間測量采取瞬時聲級較高的爆竹(鞭炮)作為聲源，在車站的雨棚區(qū)進(jìn)行混響時間的測試，測量布點詳見圖2。

圖2 站臺區(qū)混響時間測量布點示意

2.2 北戴河車站站內(nèi)噪聲測量結(jié)果

北戴河車站2005年進(jìn)行站臺改建工作，改建后的車站為無柱雨棚站臺候車區(qū)，雨棚下表面未做任何吸聲處理，測量結(jié)果表明。

(1)動車組以126～138 km/h通過車站時，車站鄰近正線的站臺區(qū)域的A聲級在87.7～92.9 dBA;客車以106～126 km/h通過車站時，車站鄰近正線的站臺區(qū)域的A聲級在82.0～92.5 dBA;從聲強(qiáng)級測量結(jié)果分析，總聲級比直達(dá)聲聲級要高出約5～7 dBA。

(2)無柱雨棚站臺候車區(qū)的500 Hz空場混響時間在2.79～2.82 s。

2.3 濟(jì)南站站內(nèi)通過列車噪聲測量結(jié)果

濟(jì)南車站為樞紐車站，貨車以23～25 km/h通過車站時，車站站臺區(qū)域的A聲級在73.2～81.0 dBA，噪聲隨距離的衰減量較小;從聲強(qiáng)級測量結(jié)果分析，總聲級比直達(dá)聲聲級要高出約8～9 dBA。

2.4 成都火車站站臺上的噪聲測量結(jié)果

成都火車站站臺上的噪聲測量表明，在站臺上的噪聲最大A聲級在93.5～94.2 dBA，而等效連續(xù)A聲級在63.5～76.9 dBA。

3 列車通過噪聲對站內(nèi)人員的危害分析

噪聲對人體的影響是多方面的，A聲級在50 dBA以上時開始影響睡眠和休息，特別是老年人和患病者對噪聲更敏感;A聲級在70 dBA以上時干擾交談，造成心煩意亂、注意力不集中，影響工作效率，甚至發(fā)生意外事故;長期接觸A聲級在90 dBA以上的噪聲，會造成聽力損失和職業(yè)性耳聾，甚至影響人體其他系統(tǒng)的正常生理功能［7］。

研究表明［7，8］:突發(fā)的噪聲 A 聲級在40 dBA 時，可使10%的人驚醒，達(dá)到60 dBA時，可使70%的人驚醒;A聲級超過55 dBA時，人們普遍感到吵鬧;長期接觸A聲級在85 dBA以上的噪聲，40年后耳聾發(fā)病率為21%;當(dāng)A聲級低于60 dBA時，對人的交談和思維幾乎不產(chǎn)生影響;當(dāng)A聲級高于90 dBA時，交談和思維幾乎不能進(jìn)行，它將嚴(yán)重影響人們的工作和學(xué)習(xí)。噪聲可以造成人體暫時性和持久性聽力損傷。一般來說，A聲級在85 dBA以下的噪聲不至于危害聽覺，而A聲級超過100 dBA時，將有近一半的人耳聾。

4 與站內(nèi)環(huán)境相關(guān)的噪聲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

4.1 地下鐵道車站站臺噪聲標(biāo)準(zhǔn)

我國關(guān)于地下鐵道車站站臺噪聲限值的標(biāo)準(zhǔn)是1993年頒布的《地下鐵道車站站臺噪聲限值》(GB14227—1993)［2］中，地鐵車站站臺的標(biāo)準(zhǔn)如下。

(1)電動車組進(jìn)出站平均等效A聲級不得超過表1規(guī)定的值。

(2)站臺500 Hz混響時間不得超過表2的值。

表2 地下鐵道車站站臺混響時間限值

2006年我國又頒布了《城市軌道交通車站 站臺聲學(xué)要求和測量方法》(GB14227—2006)［1］，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定地鐵和輕軌車站列車進(jìn)、出站時站臺上噪聲等效聲級的最大容許限值為列車運行狀態(tài)噪聲限值80 dBA，500 Hz倍頻程中心頻率混響時間的最大容許限值為1.5 s。

與被替代的《地下鐵道車站站臺噪聲限值》(GB14227—1993)和《地下鐵道車站站臺噪聲測量》(GB/T 14228—1993)相比較:適用范圍增加了輕軌、調(diào)整了地鐵車站站臺的噪聲限值及調(diào)整了混響時間的規(guī)定，同時也提高了標(biāo)準(zhǔn)等級。

4.2 工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

我國早期以“職業(yè)性難聽”將職業(yè)性噪聲性聾列入職業(yè)病管理范圍，1979年又頒布了《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(試行草案)》，1996年頒布了《職業(yè)性噪聲聾診斷標(biāo)準(zhǔn)及處理原則(國家標(biāo)準(zhǔn))》，1999年頒布了《工業(yè)企業(yè)職工聽力保護(hù)規(guī)范》，使我國工業(yè)噪聲危害防治進(jìn)入了規(guī)范化管理的軌道。

長期以來，我國一直將新建工廠的噪聲水平不允許超過85 dBA，老企業(yè)不得超過90 dBA，每天暴露8 h作為工業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，1999年頒布的《工業(yè)企業(yè)職工聽力保護(hù)規(guī)范》［9］明確將85 dBA作為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2002年頒布的《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GBZ 1—2002)［3］對各類噪聲場所進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，具體如下。

(1)工作場所操作人員每天連續(xù)接觸噪聲8 h，噪聲聲級衛(wèi)生限值為85 dBA;對于操作人員每天接觸噪聲不足8 h的場合，可根據(jù)實際接觸噪聲的時間，按接觸時間減半，噪聲聲級衛(wèi)生限值增加3 dBA的原則，確定其噪聲聲級限值(表3)，但最高限值不得超過115 dBA。

(2)生產(chǎn)性噪聲傳播至非噪聲作業(yè)地點的噪聲聲級的衛(wèi)生限值不得超過表4的規(guī)定。

表3 工作地點噪聲聲級的衛(wèi)生限值

表4 非噪聲工作地點噪聲聲級的衛(wèi)生限值

4.3 工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計規(guī)范

《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計規(guī)范》(GBJ87—85)規(guī)定:工業(yè)企業(yè)廠區(qū)內(nèi)各類地點的噪聲A聲級，按照地點類別的不同，不得超過表5所列的噪聲限制值。

表5 工業(yè)企業(yè)廠區(qū)內(nèi)各類地點噪聲標(biāo)準(zhǔn)

5 各類場所的混響時間最佳值

對于不同的場所，最佳混響時間是不同的，一般以語言清晰度為主的場所選用較短的混響時間，并且有平直(或接近平直)的混響時間頻率特性;用于歌劇和音樂演奏的場所，混響時間選擇較長的值。通常以500 Hz(中頻)為標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)定各類場所的最佳混響時間，表6為各類場所的混響時間最佳值。

表6 各類場所的混響時間最佳值

6 鐵路車站站臺候車區(qū)的噪聲限值及混響時間選擇

6.1 鐵路車站站臺候車區(qū)的噪聲限值選擇

由于車站內(nèi)列車通過持續(xù)的時間相對較短，如果以整個工作時間段的等效聲級作為車站站臺區(qū)域的噪聲標(biāo)準(zhǔn)，其噪聲等效聲級相對較低，從成都火車站站臺噪聲等效聲級測量結(jié)果來看，站臺噪聲等效聲級一般小于80 dBA，但列車通過時的瞬時聲級卻達(dá)到了90 dBA以上，顯然不宜用整個工作時間段的等效聲級來衡量車站站臺噪聲，應(yīng)參照《城市軌道交通車站站臺聲學(xué)要求和測量方法》(GB14227—2006)，以列車通過車站時間段的等效聲級作為站臺候車區(qū)的噪聲評價量。

根據(jù)前面的分析，當(dāng)噪聲A聲級不超過85 dBA時對人體的危害相對較小;比較《地下鐵道車站站臺噪聲限值》(GB14227—1993)和《城市軌道交通車站站臺聲學(xué)要求和測量方法》(GB14227—2006)標(biāo)準(zhǔn)，車站站臺噪聲限值可以選擇在80～85 dBA;而對照《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GBZ 1—2002)分析，按工作場所操作人員每天連續(xù)接觸噪聲8 h，噪聲聲級衛(wèi)生限值為85 dBA;而《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計規(guī)范》(GBJ87—85)也規(guī)定:生產(chǎn)車間及作業(yè)場所(每天連續(xù)接觸噪聲8 h)的噪聲限值為90 dBA。

同時從既有北戴河站及濟(jì)南站站臺區(qū)域的聲強(qiáng)測量結(jié)果分析，站臺區(qū)域的列車通過噪聲直達(dá)聲聲壓級在未采取降噪措施的情況下在65～85 dBA，雖然既有站的通過列車車速較低，隨著車速的提高噪聲將進(jìn)一步提高。但作為新建車站的站臺區(qū)域噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)而言，適當(dāng)?shù)靥岣呖刂茦?biāo)準(zhǔn)也是符合以人為本原則的，且隨著技術(shù)及經(jīng)濟(jì)水平的提高，在采取必要的減振降噪措施后，車站通過列車的噪聲也有望進(jìn)一步降低［5，10］。

鑒于此，建議鐵路車站站臺候車區(qū)的噪聲限值選擇為:列車通過時的等效連續(xù)A聲級不超過85 dBA。

6.2 鐵路車站站臺候車區(qū)的混響時間選擇

根據(jù)表6分析，一般播音室、教室、演講廳、電影院、歌劇院及交響音樂廳等場所的最佳中頻混響時間在0.5～2.0 s，但是由于車站候車區(qū)與上述場所存在本質(zhì)的區(qū)別，不宜直接套用其混響時間標(biāo)準(zhǔn)，而作為參考本文進(jìn)一步列舉幾個混響時間改造的實例。

清華大學(xué)大禮堂建成已近百年，由于當(dāng)時人們對建筑聲學(xué)認(rèn)識的局限，廳內(nèi)四周幾無任何聲學(xué)構(gòu)造，堅硬的磚墻混響時間過長，超過了3 s，語言清晰度很差。長春市體育館館內(nèi)容積為3.6×105m3，在缺乏大量空間吸聲體情況下，混響時問長達(dá)3.14～3.18 s，只能選用強(qiáng)指向性揚(yáng)聲器系統(tǒng)的才能解決語言清晰度問題。廣州天河體育館容積為149 960 m3，它在建筑聲學(xué)設(shè)計中懸掛空間吸聲體以降低混響時間，使其空場時混響時間為1.90～1.98 s，語言及音樂的表現(xiàn)效果較好［11］。

地鐵車站站臺噪聲的相關(guān)研究表明，地鐵列車進(jìn)站、出站噪聲，對于在未作吸聲處理的車站，站臺處噪聲A聲級在84～92 dBA，其混響時間平均值為3.04 s;對于進(jìn)行了吸聲處理的車站，站臺處噪聲A聲級在78～81 dBA，其混響時間平均值為1.81 s;吸聲處理前后，站臺處噪聲平均降低了9 dBA、混響時間平均降低了 1.23 s［12］［13］。

既有北戴河站及濟(jì)南站的噪聲實際測試結(jié)果表明，車站站臺雨棚區(qū)的500 Hz空場混響時間在2.79～2.82 s，站臺區(qū)域的直達(dá)聲能量與總聲能量差值在5～9 dBA，所有結(jié)果均說明車站站臺區(qū)域混響較為嚴(yán)重，混響時間相對較長，混響聲使站臺區(qū)域的噪聲進(jìn)一步增加。

比較《地下鐵道車站站臺噪聲限值》(GB14227—1993)和《城市軌道交通車站 站臺聲學(xué)要求和測量方法》(GB14227—2006)標(biāo)準(zhǔn)，車站站臺500 Hz空場混響時間標(biāo)準(zhǔn)可以選擇在1.5～2 s。

鑒于此，建議鐵路車站站臺候車區(qū)的混響時間標(biāo)準(zhǔn)選擇為:500 Hz空場時混響時間為2 s。

7 研究結(jié)論

綜上所述，建議鐵路車站站臺候車區(qū)的噪聲限值為:列車通過時的等效連續(xù)A聲級不超過85 dBA;混響時間為500 Hz空場時混響時間不超過2 s。建議在國家尚未頒布關(guān)于鐵路車站站臺候車區(qū)噪聲標(biāo)準(zhǔn)前，該建議標(biāo)準(zhǔn)作為鐵路車站，特別是無柱雨棚車站噪聲控制工程的設(shè)計依據(jù)。

［1］鐵道科學(xué)研究院.GB14227—2006 城市軌道交通車站 站臺聲學(xué)要求和測量方法［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

［2］北京市地下鐵道科研所.GB14227—1993 地下鐵道車站站臺噪聲限值［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1993.

［3］中國疾病預(yù)防控制中心.GBZ 1—2002 工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

［4］北京市基本建設(shè)委員會.GBJ87—85 工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1985.

［5］中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司.蘇州站站內(nèi)列車運行噪聲控制專題研究報告［R］.武漢:中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，2009.

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［9］中華人民共和國衛(wèi)生部.衛(wèi)法監(jiān)發(fā)［1999］第620號 工業(yè)企業(yè)職工聽力保護(hù)規(guī)范［Z］.北京:中華人民共和國衛(wèi)生部，1999.

［10］莊表中，段元鋒.地鐵候車廳噪聲控制的一個實例［J］.振動與沖擊，2003(4):104-105.

［11］陳建利，顧克明，楊巖，王強(qiáng).高大容積體育館的聲學(xué)設(shè)計［J］.音頻工程，2004(5):5-6.

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