洪 偉

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300251)

隨著客運(yùn)專線鐵路不斷發(fā)展，大型站房日益增多，大型站房?jī)?nèi)尤其是大型站房?jī)?nèi)的高大空間的廣播系統(tǒng)應(yīng)該如何設(shè)置以滿足高大空間環(huán)境旅客對(duì)聲音的要求，這方面的研究受到廣泛的關(guān)注。

1 聲學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)

確認(rèn)分析聲學(xué)設(shè)計(jì)的客觀參數(shù)主要有以下4項(xiàng):1)直達(dá)聲聲壓級(jí)。公共廣播系統(tǒng)中要求廣播聲壓級(jí)高于背景噪聲9 dB～12 dB以上［1］。設(shè)計(jì)空?qǐng)龇€(wěn)態(tài)準(zhǔn)峰值總聲壓級(jí)不小于 85 dB［1，2］。2)聲場(chǎng)不均勻度(STI)［1］。直達(dá)聲聲場(chǎng)不均勻度小于10 dB，傳輸頻率特性250 Hz～4 000 Hz范圍內(nèi)允差+4 dB～－10 dB。3)STI語(yǔ)音清晰度RASTI，即快速語(yǔ)言傳輸指數(shù)，是測(cè)量聲場(chǎng)清晰度的重要指標(biāo)，STI參考值見(jiàn)表1［1］。4)ALC輔音清晰度損失率(%)。在直達(dá)聲到達(dá)后的15 ms～40 ms內(nèi)到達(dá)的早期反射聲可改善輔音清晰度，到達(dá)時(shí)間更晚的反射聲則降低輔音清晰度，聲波經(jīng)多次反射而形成超過(guò)50 ms以上的延遲，會(huì)引起雙重聲或多重聲，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)回聲等問(wèn)題。根據(jù)以上4個(gè)客觀參數(shù)，可以定量的分析在某個(gè)高大空間內(nèi)不同的聲學(xué)環(huán)境參數(shù)對(duì)整個(gè)空間的聲場(chǎng)的影響。

表1 STI參考值

2 高大空間聲場(chǎng)存在的問(wèn)題

目前，鐵路大型站房均采用高架候車的方式，要求高架候車廳具有大跨度、超高空間。同時(shí)地面、墻面采用金屬、石材等裝修材料的建筑裝修特點(diǎn)，營(yíng)造了一個(gè)非?！皭毫印钡穆晥?chǎng)環(huán)境。傳統(tǒng)的廣播系統(tǒng)設(shè)置單純采用增大揚(yáng)聲器功率的方式，即隨著跨度的增加，增大揚(yáng)聲器功率，以滿足聲場(chǎng)強(qiáng)度的要求。但這種設(shè)置方式并不能滿足高架候車廳內(nèi)旅客對(duì)聲音的要求。針對(duì)上述問(wèn)題，通過(guò)軟件分析及工程試驗(yàn)，得出了更好的解決方案。

3 高大空間聲場(chǎng)建模［2-10］

建模采用計(jì)算機(jī)聲學(xué)分析和仿真軟件EASE(Enhanced A-coustic Simulator for Engineers)，EASE是高性能的聲學(xué)工程模擬軟件，原來(lái)用人工根據(jù)公式對(duì)廳堂建筑聲學(xué)混響時(shí)間、語(yǔ)言清晰度等參數(shù)進(jìn)行繁雜的計(jì)算工作，逐漸為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)所代替。

根據(jù)所提供的建筑圖紙，首先在EASE4.1中建立大型站高架候車大廳的三維模型，共計(jì)4 223個(gè)點(diǎn)，面1 757個(gè)，聽音區(qū)8個(gè)。體型和尺寸與建筑圖紙吻合。然后將模型導(dǎo)入EASE4.1軟件，按建筑圖提供的座席位置設(shè)置聽音面。聽聲高度設(shè)定為1.2 m或1.5 m，結(jié)合建筑圖紙，揚(yáng)聲器設(shè)置高度為6 m，數(shù)量為20只，均勻布置?？臻g地面采用大理石(MARBLE)，頂面采用普通玻璃(6-16PTBL)，立柱采用混凝土，涂漆(6-7QHNQ)。模擬分析考慮反射音、間接音及吸音材料、墻壁等，對(duì)直達(dá)音、反射音進(jìn)行模擬分析，避免因裝修條件不同模擬結(jié)果可能有所不同的結(jié)果(見(jiàn)圖1)。

圖1 大型站高架候車大廳三維模型

4 分析結(jié)果

分析采用兩種揚(yáng)聲器，傳統(tǒng)的點(diǎn)式揚(yáng)聲器及線性揚(yáng)聲器。對(duì)比兩種揚(yáng)聲器在聲音頻率1 000 Hz、揚(yáng)聲器功率為120 W、距離地面4.5 m的情況下直達(dá)聲聲壓級(jí)、聲場(chǎng)均勻度及語(yǔ)言清晰度三個(gè)參數(shù)，可以看出無(wú)論點(diǎn)式揚(yáng)聲器還是線性揚(yáng)聲器在直達(dá)聲聲壓級(jí)方面均能達(dá)到比較滿意的效果，在聲場(chǎng)均勻度及語(yǔ)言清晰度方面線性揚(yáng)聲器要明顯優(yōu)于點(diǎn)式揚(yáng)聲器(見(jiàn)圖2～圖4)。

圖2 大型站高架候車大廳1 000 Hz直達(dá)聲聲壓級(jí)分析柱狀圖

圖3 大型站高架候車大廳1 000 Hz聲場(chǎng)清晰度三維立體圖

5 結(jié)語(yǔ)

將仿真的結(jié)果運(yùn)用到實(shí)際中，發(fā)現(xiàn)高架候車廳中間區(qū)域聽不清楚，語(yǔ)音清晰度沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的效果。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的分析，認(rèn)為是高架候車廳兩側(cè)揚(yáng)聲器的高度比較低，導(dǎo)致高架候車廳中間區(qū)域混響比較大。將揚(yáng)聲器的位置調(diào)整到距離地面14 m后，解決了這個(gè)問(wèn)題。

圖4 大型站高架候車大廳1 000 Hz語(yǔ)言清晰度分析柱狀圖

由此可以看出，通過(guò)軟件分析得出的結(jié)果，作為在高大空間聲學(xué)設(shè)計(jì)階段來(lái)說(shuō)具有很重要的參考價(jià)值。但同時(shí)要結(jié)合工程的實(shí)際情況，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行測(cè)試，得出了最優(yōu)的方案。

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