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

        2012-11-27 07:18:12
        關(guān)鍵詞:測量標(biāo)準(zhǔn)

        雷 彬

        (中鐵第四勘察設(shè)計(jì)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(jì)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(shí),也由于通過列車及雨棚混響噪聲的存在,站臺(tái)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(tái)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(bào)道。2006年我國頒布了《城市軌道交通車站 站臺(tái)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(tái)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(gè)鐵路車站站臺(tái)候車區(qū)的噪聲限值及混響時(shí)間標(biāo)準(zhǔn),為鐵路車站,特別是無柱雨棚車站設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

        2 鐵路車站站臺(tái)候車區(qū)噪聲現(xiàn)狀測量分析

        為了分析鐵路車站站臺(tái)候車區(qū)的噪聲分布及混響時(shí)間現(xiàn)狀,為噪聲控制研究及設(shè)計(jì)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(tái)候車區(qū)的噪聲現(xiàn)狀測量。

        2.1 既有站站臺(tái)候車區(qū)的噪聲測量方法概況

        采取多點(diǎn)同時(shí)測量的方法測量站臺(tái)候車區(qū)的聲場分布、混響時(shí)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(dòng)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(shí)的噪聲分布測量方法

        在站臺(tái)候車區(qū),分別在距正線不同距離處,布置5個(gè)聲壓級(jí)測點(diǎn)(其中,3號(hào)測點(diǎn)同時(shí)測量聲強(qiáng)級(jí)),同時(shí)測量列車通過時(shí)站臺(tái)區(qū)域的聲場分布,測量高度1.6m,測量布點(diǎn)詳見圖1。

        圖1 站臺(tái)區(qū)聲場分布測量布點(diǎn)示意

        2.1.2 站臺(tái)候車區(qū)混響時(shí)間測量方法

        站臺(tái)候車區(qū)混響時(shí)間測量采取瞬時(shí)聲級(jí)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(shí)間的測試,測量布點(diǎn)詳見圖2。

        圖2 站臺(tái)區(qū)混響時(shí)間測量布點(diǎn)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(tái)改建工作,改建后的車站為無柱雨棚站臺(tái)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(dòng)車組以126~138 km/h通過車站時(shí),車站鄰近正線的站臺(tái)區(qū)域的A聲級(jí)在87.7~92.9 dBA;客車以106~126 km/h通過車站時(shí),車站鄰近正線的站臺(tái)區(qū)域的A聲級(jí)在82.0~92.5 dBA;從聲強(qiáng)級(jí)測量結(jié)果分析,總聲級(jí)比直達(dá)聲聲級(jí)要高出約5~7 dBA。

        (2)無柱雨棚站臺(tái)候車區(qū)的500 Hz空?qǐng)龌祉憰r(shí)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(shí),車站站臺(tái)區(qū)域的A聲級(jí)在73.2~81.0 dBA,噪聲隨距離的衰減量較小;從聲強(qiáng)級(jí)測量結(jié)果分析,總聲級(jí)比直達(dá)聲聲級(jí)要高出約8~9 dBA。

        2.4 成都火車站站臺(tái)上的噪聲測量結(jié)果

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

        3 列車通過噪聲對(duì)站內(nèi)人員的危害分析

        噪聲對(duì)人體的影響是多方面的,A聲級(jí)在50 dBA以上時(shí)開始影響睡眠和休息,特別是老年人和患病者對(duì)噪聲更敏感;A聲級(jí)在70 dBA以上時(shí)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(jí)在90 dBA以上的噪聲,會(huì)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(jí)在40 dBA 時(shí),可使10%的人驚醒,達(dá)到60 dBA時(shí),可使70%的人驚醒;A聲級(jí)超過55 dBA時(shí),人們普遍感到吵鬧;長期接觸A聲級(jí)在85 dBA以上的噪聲,40年后耳聾發(fā)病率為21%;當(dāng)A聲級(jí)低于60 dBA時(shí),對(duì)人的交談和思維幾乎不產(chǎn)生影響;當(dāng)A聲級(jí)高于90 dBA時(shí),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(shí)性和持久性聽力損傷。一般來說,A聲級(jí)在85 dBA以下的噪聲不至于危害聽覺,而A聲級(jí)超過100 dBA時(shí),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(tái)噪聲標(biāo)準(zhǔn)

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

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

        (2)站臺(tái)500 Hz混響時(shí)間不得超過表2的值。

        表2 地下鐵道車站站臺(tái)混響時(shí)間限值

        2006年我國又頒布了《城市軌道交通車站 站臺(tái)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(shí)站臺(tái)上噪聲等效聲級(jí)的最大容許限值為列車運(yùn)行狀態(tài)噪聲限值80 dBA,500 Hz倍頻程中心頻率混響時(shí)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(tái)噪聲限值》(GB14227—1993)和《地下鐵道車站站臺(tái)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(tái)的噪聲限值及調(diào)整了混響時(shí)間的規(guī)定,同時(shí)也提高了標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)。

        4.2 工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GBZ 1—2002)[3]對(duì)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(jí)衛(wèi)生限值為85 dBA;對(duì)于操作人員每天接觸噪聲不足8 h的場合,可根據(jù)實(shí)際接觸噪聲的時(shí)間,按接觸時(shí)間減半,噪聲聲級(jí)衛(wèi)生限值增加3 dBA的原則,確定其噪聲聲級(jí)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(diǎn)的噪聲聲級(jí)的衛(wèi)生限值不得超過表4的規(guī)定。

        表3 工作地點(diǎn)噪聲聲級(jí)的衛(wèi)生限值

        表4 非噪聲工作地點(diǎn)噪聲聲級(jí)的衛(wèi)生限值

        4.3 工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范

        《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ87—85)規(guī)定:工業(yè)企業(yè)廠區(qū)內(nèi)各類地點(diǎn)的噪聲A聲級(jí),按照地點(diǎn)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(diǎn)噪聲標(biāo)準(zhǔn)

        5 各類場所的混響時(shí)間最佳值

        對(duì)于不同的場所,最佳混響時(shí)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(shí)間,并且有平直(或接近平直)的混響時(shí)間頻率特性;用于歌劇和音樂演奏的場所,混響時(shí)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(shí)間,表6為各類場所的混響時(shí)間最佳值。

        表6 各類場所的混響時(shí)間最佳值

        6 鐵路車站站臺(tái)候車區(qū)的噪聲限值及混響時(shí)間選擇

        6.1 鐵路車站站臺(tái)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(shí)間相對(duì)較短,如果以整個(gè)工作時(shí)間段的等效聲級(jí)作為車站站臺(tái)區(qū)域的噪聲標(biāo)準(zhǔn),其噪聲等效聲級(jí)相對(duì)較低,從成都火車站站臺(tái)噪聲等效聲級(jí)測量結(jié)果來看,站臺(tái)噪聲等效聲級(jí)一般小于80 dBA,但列車通過時(shí)的瞬時(shí)聲級(jí)卻達(dá)到了90 dBA以上,顯然不宜用整個(gè)工作時(shí)間段的等效聲級(jí)來衡量車站站臺(tái)噪聲,應(yīng)參照《城市軌道交通車站站臺(tái)聲學(xué)要求和測量方法》(GB14227—2006),以列車通過車站時(shí)間段的等效聲級(jí)作為站臺(tái)候車區(qū)的噪聲評(píng)價(jià)量。

        根據(jù)前面的分析,當(dāng)噪聲A聲級(jí)不超過85 dBA時(shí)對(duì)人體的危害相對(duì)較小;比較《地下鐵道車站站臺(tái)噪聲限值》(GB14227—1993)和《城市軌道交通車站站臺(tái)聲學(xué)要求和測量方法》(GB14227—2006)標(biāo)準(zhǔn),車站站臺(tái)噪聲限值可以選擇在80~85 dBA;而對(duì)照《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)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(jí)衛(wèi)生限值為85 dBA;而《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)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(shí)從既有北戴河站及濟(jì)南站站臺(tái)區(qū)域的聲強(qiáng)測量結(jié)果分析,站臺(tái)區(qū)域的列車通過噪聲直達(dá)聲聲壓級(jí)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(tái)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(tái)候車區(qū)的噪聲限值選擇為:列車通過時(shí)的等效連續(xù)A聲級(jí)不超過85 dBA。

        6.2 鐵路車站站臺(tái)候車區(qū)的混響時(shí)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(shí)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(shí)間標(biāo)準(zhǔn),而作為參考本文進(jìn)一步列舉幾個(gè)混響時(shí)間改造的實(shí)例。

        清華大學(xué)大禮堂建成已近百年,由于當(dāng)時(shí)人們對(duì)建筑聲學(xué)認(rèn)識(shí)的局限,廳內(nèi)四周幾無任何聲學(xué)構(gòu)造,堅(jiān)硬的磚墻混響時(shí)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(shí)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(jì)中懸掛空間吸聲體以降低混響時(shí)間,使其空?qǐng)鰰r(shí)混響時(shí)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(tái)噪聲的相關(guān)研究表明,地鐵列車進(jìn)站、出站噪聲,對(duì)于在未作吸聲處理的車站,站臺(tái)處噪聲A聲級(jí)在84~92 dBA,其混響時(shí)間平均值為3.04 s;對(duì)于進(jìn)行了吸聲處理的車站,站臺(tái)處噪聲A聲級(jí)在78~81 dBA,其混響時(shí)間平均值為1.81 s;吸聲處理前后,站臺(tái)處噪聲平均降低了9 dBA、混響時(shí)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(shí)際測試結(jié)果表明,車站站臺(tái)雨棚區(qū)的500 Hz空?qǐng)龌祉憰r(shí)間在2.79~2.82 s,站臺(tái)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(tái)區(qū)域混響較為嚴(yán)重,混響時(shí)間相對(duì)較長,混響聲使站臺(tái)區(qū)域的噪聲進(jìn)一步增加。

        比較《地下鐵道車站站臺(tái)噪聲限值》(GB14227—1993)和《城市軌道交通車站 站臺(tái)聲學(xué)要求和測量方法》(GB14227—2006)標(biāo)準(zhǔn),車站站臺(tái)500 Hz空?qǐng)龌祉憰r(shí)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(tái)候車區(qū)的混響時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)選擇為:500 Hz空?qǐng)鰰r(shí)混響時(shí)間為2 s。

        7 研究結(jié)論

        綜上所述,建議鐵路車站站臺(tái)候車區(qū)的噪聲限值為:列車通過時(shí)的等效連續(xù)A聲級(jí)不超過85 dBA;混響時(shí)間為500 Hz空?qǐng)鰰r(shí)混響時(shí)間不超過2 s。建議在國家尚未頒布關(guān)于鐵路車站站臺(tái)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(jì)依據(jù)。

        [1]鐵道科學(xué)研究院.GB14227—2006 城市軌道交通車站 站臺(tái)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(tái)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(jì)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(huì).GBJ87—85 工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)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(jì)院集團(tuán)有限公司.蘇州站站內(nèi)列車運(yùn)行噪聲控制專題研究報(bào)告[R].武漢:中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,2009.

        [6]李成芝,溫胥生.成都火車站環(huán)境噪聲的測量與分析[J].預(yù)防醫(yī)學(xué)情報(bào)雜志,1992(2):106-108.

        [7]趙松齡.噪聲的降低與隔離[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1985.

        [8]岳振忠.職業(yè)性噪聲聽力損傷[J].工企醫(yī)刊,2007(1):52-54.

        [9]中華人民共和國衛(wèi)生部.衛(wèi)法監(jiān)發(fā)[1999]第620號(hào) 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(gè)實(shí)例[J].振動(dòng)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(jì)[J].音頻工程,2004(5):5-6.

        [12]鄭晉麗.地鐵列車噪聲標(biāo)準(zhǔn)和車站站臺(tái)噪聲限值[J].地下工程與隧道,1997(3):38-40.

        [13]王四德,張春華,彭占揮,劉揚(yáng),徐建亮,劉淦君,溫志偉.地鐵車站站臺(tái)噪聲限值及其測量方法的研究[J].鐵道勞動(dòng)安全衛(wèi)生與環(huán)保,1990(4):1-4.

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