城市軌道交通活塞風(fēng)亭噪聲控制

劉 昶

（廣州市地下鐵道總公司，廣州 510380）

1 軌道交通活塞風(fēng)亭噪聲來源、傳播及控制的特點(diǎn)

活塞風(fēng)亭對室外環(huán)境輻射的噪聲，主要來自于列車進(jìn)、出站過程中產(chǎn)生的噪聲，以及隧道風(fēng)機(jī)運(yùn)行時產(chǎn)生的噪聲。

列車行駛制動噪聲及隧道風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)行噪聲一方面向室外傳播，影響活塞風(fēng)亭外的聲環(huán)境；一方面向室內(nèi)傳播，影響站廳、站臺或其它站內(nèi)區(qū)域的聲環(huán)境。其傳播方式主要是通過風(fēng)道進(jìn)行傳播，以及結(jié)構(gòu)傳聲。軌道交通環(huán)控通風(fēng)系統(tǒng)噪聲產(chǎn)生、傳播及控制的特點(diǎn)見下表。及軌道下方設(shè)置隔振器。

本文主要介紹設(shè)置于活塞風(fēng)道的吸聲處理方法，即上述的消聲器、消聲百葉、吸聲板等處理方法。

2 活塞風(fēng)道通風(fēng)系統(tǒng)的主要降噪措施

對活塞風(fēng)道通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行噪聲控制，一方面需降低來自聲源端的噪聲，同時，還應(yīng)控制傳播過程（包括風(fēng)道、風(fēng)口、消聲設(shè)備等）中產(chǎn)生的二次噪聲（主要為氣流再生噪聲）。目前，常見的噪聲控制措施為配置消聲設(shè)備、控制風(fēng)速等。

軌道交通環(huán)控通風(fēng)系統(tǒng)噪聲產(chǎn)生、傳播及控制特點(diǎn)表

對于該類噪聲的控制方法主要包括吸聲、隔聲、隔振等，例如：1）在風(fēng)道、風(fēng)亭設(shè)置消聲器、消聲百葉、吸聲板等；2）在隧道風(fēng)機(jī)房鋪設(shè)吸聲/隔聲板、設(shè)置隔聲門，在站臺與隧道之間設(shè)置屏蔽門；3）在隧道風(fēng)機(jī)底座

2.1 配置消聲設(shè)備

活塞風(fēng)道噪聲控制常用的消聲設(shè)備主要有吸聲板、消聲器及消聲百葉等。

（1）在活塞風(fēng)道內(nèi)鋪設(shè)吸聲板

1）消聲效果一般，適合于對消聲量要求不高的系統(tǒng)；2）需鋪設(shè)大面積的吸聲板才能達(dá)到一定的消聲效果，占用空間大，材料多，經(jīng)濟(jì)成本高；3）吸聲板占據(jù)整風(fēng)道的斷面比例非常小，系統(tǒng)新增的阻力幾乎可以忽略。

（2）在活塞風(fēng)道中設(shè)置消聲器

1）消聲效果好，適合于對消聲量要求高的系統(tǒng)；2）可根據(jù)風(fēng)道空間尺寸，在滿足消聲效果要求的前提下，靈活調(diào)整其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)因設(shè)置消聲器而新增的阻力；3）需占據(jù)整個風(fēng)道斷面，不利于大型設(shè)備在風(fēng)道內(nèi)通行。

（3）在活塞風(fēng)亭出口處設(shè)置消聲百葉

1） 消聲量一般為5～15dB(A)，消聲效果一般，適合于對消聲量要求不高的系統(tǒng)；2）在同樣的斷面風(fēng)速下達(dá)到相同的消聲效果，其阻力明顯高于上述兩種設(shè)備；3）氣流再生噪聲高，需嚴(yán)格控制其斷面風(fēng)速；4）具有裝飾作用，可通過噴涂等措施使其配合周圍的環(huán)境特點(diǎn)。

選擇合適的消聲措施，除了要考慮其消聲的性能外，也要綜合考慮其經(jīng)濟(jì)性（設(shè)備的采購、安裝、維護(hù)保養(yǎng)等費(fèi)用）。由于聲源特性、傳播途徑、噪聲控制要求及其它要求的差異性及復(fù)雜性，不能一概而論地認(rèn)為某一種消聲措施同時具有經(jīng)濟(jì)及性能優(yōu)勢，需根據(jù)實際情況，進(jìn)行對比分析。

目前國內(nèi)地鐵活塞風(fēng)道通風(fēng)系統(tǒng)常用的消聲措施是在風(fēng)道中設(shè)置消聲器。

2.2 控制風(fēng)速

控制風(fēng)速，主要目的是控制氣流在其傳播過程中產(chǎn)生的再生噪聲。

氣流再生噪聲是氣流在活塞風(fēng)道、風(fēng)閥、風(fēng)亭風(fēng)口等結(jié)構(gòu)中傳播時產(chǎn)生的。因此，除了設(shè)置消聲設(shè)備以控制來自于聲源（列車或隧道風(fēng)機(jī)等）噪聲外，還需控制風(fēng)速，即根據(jù)活塞風(fēng)量（或隧道風(fēng)機(jī)風(fēng)量）設(shè)定合理的活塞風(fēng)道、風(fēng)閥及風(fēng)亭百葉尺寸。

此外，當(dāng)在風(fēng)道中設(shè)置消聲器或在風(fēng)亭風(fēng)口設(shè)置百葉時，氣流在穿過消聲器或消聲百葉的過程中同樣會產(chǎn)生氣流再生噪聲，且由于其凈通風(fēng)面積明顯小于原風(fēng)道或風(fēng)口的通風(fēng)面積，其產(chǎn)生的氣流再生噪聲也將明顯大于原風(fēng)道或風(fēng)口的氣流再生噪聲。因此，在選擇消聲設(shè)備時，同樣需分析其氣流再生噪聲的來源。否則，雖然來自聲源的噪聲已經(jīng)被控制得足夠低，但由于消聲器或風(fēng)亭風(fēng)口（包括消聲百葉和其它類型的百葉）的氣流再生噪聲太高，同樣會使得風(fēng)亭外控制點(diǎn)無法滿足噪聲控制要求。

3 活塞風(fēng)道通風(fēng)系統(tǒng)降噪方案優(yōu)化

3.1 活塞風(fēng)道通風(fēng)系統(tǒng)降噪措施的選配原則

活塞風(fēng)道通風(fēng)系統(tǒng)降噪措施的一般選配原則為：1）滿足噪聲控制點(diǎn)達(dá)標(biāo)要求；2）阻力盡量?。?）尺寸（占用空間）盡量?。?）壽命（防腐蝕、力學(xué)強(qiáng)度等）盡量長，或應(yīng)符合客戶要求；5）滿足上述要求的最低造價。

3.2 活塞風(fēng)道通風(fēng)系統(tǒng)降噪方案優(yōu)化

活塞風(fēng)道通風(fēng)系統(tǒng)的消聲設(shè)計，除了考慮上述的一般原則外，還應(yīng)根據(jù)每個活塞風(fēng)道系統(tǒng)的實際情況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。主要措施包括：消聲設(shè)備相對位置的選擇、消聲設(shè)備類型的選擇，以及考慮列車噪聲與隧道風(fēng)機(jī)噪聲的綜合治理等。

3.2.1 消聲設(shè)備設(shè)置的理想位置

吸聲板應(yīng)優(yōu)先鋪設(shè)在風(fēng)道的轉(zhuǎn)角處，再根據(jù)消聲量的要求延伸或減少鋪設(shè)面積。消聲器的設(shè)置位置需從以下方面進(jìn)行考慮：

（1）從噪聲控制考慮

消聲器的設(shè)置應(yīng)靠近聲源。

（2）從氣動性能考慮

消聲器的設(shè)置應(yīng)至少是離軸流風(fēng)機(jī)直徑4倍的距離。但由于車站空間條件有限，消聲器的設(shè)置不可能都滿足離軸流風(fēng)機(jī)直徑4倍的距離，但應(yīng)盡可能拉開距離。并且應(yīng)盡量在水平風(fēng)道內(nèi)設(shè)置消聲器，空間條件實在有限時才考慮在豎直風(fēng)井內(nèi)設(shè)置消聲器。

3.2.2 消聲器類型的選擇

（1）傳統(tǒng)片式消聲器

過去地鐵系統(tǒng)中常用的消聲器形式的結(jié)構(gòu)示意詳見圖1。

圖1 傳統(tǒng)片式消聲器結(jié)構(gòu)

（2）陣列式片式消聲器

在2010年12月31號國家環(huán)境保護(hù)部 “關(guān)于發(fā)布2010年度《國家先進(jìn)污染防治示范技術(shù)名錄》和《國家鼓勵發(fā)展的環(huán)境保護(hù)技術(shù)目錄》的公告”中，陣列式消聲器成為國家環(huán)境保護(hù)部推薦的環(huán)保節(jié)能技術(shù)：“該技術(shù)采用規(guī)格一致的柱狀吸聲主體和框架支撐結(jié)構(gòu)組成的消聲器，吸聲體可以在消聲器的寬度和高度方向上靈活調(diào)整，可有效提升低頻和高頻段降噪效果、減小系統(tǒng)阻力損失，還可提高生產(chǎn)效率，方便運(yùn)輸和貯存。在保證同樣降噪效果的情況下，可降低通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行成本”。陣列式片式消聲器結(jié)構(gòu)示意見圖2。

圖2 陣列式片式消聲器結(jié)構(gòu)

3.2.3 綜合考慮列車噪聲與隧道風(fēng)機(jī)噪聲

當(dāng)列車運(yùn)行時，其產(chǎn)生的噪聲與隧道風(fēng)機(jī)運(yùn)行時產(chǎn)生的噪聲均通過同一個風(fēng)道、風(fēng)亭傳播到室外環(huán)境時，在活塞風(fēng)道內(nèi)設(shè)置消聲器設(shè)備，不僅要考慮列車噪聲對風(fēng)亭外控制點(diǎn)的影響，同時還應(yīng)考慮隧道風(fēng)機(jī)噪聲對風(fēng)亭外的影響。其配置原則為：1）計算列車噪聲傳至風(fēng)亭外敏感點(diǎn)的噪聲值；2）在列車噪聲和風(fēng)機(jī)噪聲向外傳播的共用活塞風(fēng)道內(nèi)設(shè)置消聲器，使列車傳至風(fēng)亭外噪聲滿足控制標(biāo)準(zhǔn)的要求；3）驗算隧道風(fēng)機(jī)傳至風(fēng)亭外的噪聲。如果在采取上述措施的條件下仍不能滿足要求，則需在傳播途徑上增加消聲措施。若放置消聲器的空間有限，則應(yīng)適當(dāng)調(diào)整風(fēng)道內(nèi)消聲器的長、寬、高尺寸或消聲片片間距等，或在其它位置再增加消聲設(shè)備，直至滿足控制要求。

圖3、圖4為同一活塞風(fēng)道系統(tǒng)的兩種不同消聲方案。顯然，在滿足噪聲控制要求的前提下，方案一相對于方案二，更具經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢（設(shè)備的選購、安裝、維護(hù)等費(fèi)用）。因此，當(dāng)活塞風(fēng)與機(jī)械風(fēng)共用的水平風(fēng)道足夠長時，因優(yōu)先考慮方案一；若活塞風(fēng)與機(jī)械風(fēng)共用的水平風(fēng)道長度不足或沒有共用風(fēng)道，可考慮方案二。

圖3 隧道通風(fēng)系統(tǒng)消聲降噪（方案一）

圖4 隧道通風(fēng)系統(tǒng)消聲降噪（方案二）

4 結(jié)語

隨著國內(nèi)軌道交通的大規(guī)模建設(shè)，伴隨而來的噪聲治理已經(jīng)已成為社會關(guān)注的課題。列車運(yùn)行產(chǎn)生活塞效應(yīng)實現(xiàn)了隧道的通風(fēng)換氣，但噪聲也隨之傳播到居民區(qū)。采用環(huán)保節(jié)能的陣列式消聲器技術(shù)，既能保證活塞通風(fēng)效果又能解決噪聲污染問題?！?/p>