大型站房高大空间广播系统设置方案研究

洪 伟

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

随着客运专线铁路不断发展，大型站房日益增多，大型站房内尤其是大型站房内的高大空间的广播系统应该如何设置以满足高大空间环境旅客对声音的要求，这方面的研究受到广泛的关注。

1 声学设计参数

确认分析声学设计的客观参数主要有以下4项:1)直达声声压级。公共广播系统中要求广播声压级高于背景噪声9 dB～12 dB以上［1］。设计空场稳态准峰值总声压级不小于 85 dB［1，2］。2)声场不均匀度(STI)［1］。直达声声场不均匀度小于10 dB，传输频率特性250 Hz～4 000 Hz范围内允差+4 dB～－10 dB。3)STI语音清晰度RASTI，即快速语言传输指数，是测量声场清晰度的重要指标，STI参考值见表1［1］。4)ALC辅音清晰度损失率(%)。在直达声到达后的15 ms～40 ms内到达的早期反射声可改善辅音清晰度，到达时间更晚的反射声则降低辅音清晰度，声波经多次反射而形成超过50 ms以上的延迟，会引起双重声或多重声，严重时会出现回声等问题。根据以上4个客观参数，可以定量的分析在某个高大空间内不同的声学环境参数对整个空间的声场的影响。

表1 STI参考值

2 高大空间声场存在的问题

目前，铁路大型站房均采用高架候车的方式，要求高架候车厅具有大跨度、超高空间。同时地面、墙面采用金属、石材等装修材料的建筑装修特点，营造了一个非常“恶劣”的声场环境。传统的广播系统设置单纯采用增大扬声器功率的方式，即随着跨度的增加，增大扬声器功率，以满足声场强度的要求。但这种设置方式并不能满足高架候车厅内旅客对声音的要求。针对上述问题，通过软件分析及工程试验，得出了更好的解决方案。

3 高大空间声场建模［2-10］

建模采用计算机声学分析和仿真软件EASE(Enhanced A-coustic Simulator for Engineers)，EASE是高性能的声学工程模拟软件，原来用人工根据公式对厅堂建筑声学混响时间、语言清晰度等参数进行繁杂的计算工作，逐渐为计算机辅助设计所代替。

根据所提供的建筑图纸，首先在EASE4.1中建立大型站高架候车大厅的三维模型，共计4 223个点，面1 757个，听音区8个。体型和尺寸与建筑图纸吻合。然后将模型导入EASE4.1软件，按建筑图提供的座席位置设置听音面。听声高度设定为1.2 m或1.5 m，结合建筑图纸，扬声器设置高度为6 m，数量为20只，均匀布置。空间地面采用大理石(MARBLE)，顶面采用普通玻璃(6-16PTBL)，立柱采用混凝土，涂漆(6-7QHNQ)。模拟分析考虑反射音、间接音及吸音材料、墙壁等，对直达音、反射音进行模拟分析，避免因装修条件不同模拟结果可能有所不同的结果(见图1)。

图1 大型站高架候车大厅三维模型

4 分析结果

分析采用两种扬声器，传统的点式扬声器及线性扬声器。对比两种扬声器在声音频率1 000 Hz、扬声器功率为120 W、距离地面4.5 m的情况下直达声声压级、声场均匀度及语言清晰度三个参数，可以看出无论点式扬声器还是线性扬声器在直达声声压级方面均能达到比较满意的效果，在声场均匀度及语言清晰度方面线性扬声器要明显优于点式扬声器(见图2～图4)。

图2 大型站高架候车大厅1 000 Hz直达声声压级分析柱状图

图3 大型站高架候车大厅1 000 Hz声场清晰度三维立体图

5 结语

将仿真的结果运用到实际中，发现高架候车厅中间区域听不清楚，语音清晰度没有达到预期的效果。经过现场的分析，认为是高架候车厅两侧扬声器的高度比较低，导致高架候车厅中间区域混响比较大。将扬声器的位置调整到距离地面14 m后，解决了这个问题。

图4 大型站高架候车大厅1 000 Hz语言清晰度分析柱状图

由此可以看出，通过软件分析得出的结果，作为在高大空间声学设计阶段来说具有很重要的参考价值。但同时要结合工程的实际情况，根据现场情况进行测试，得出了最优的方案。

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