地铁车站敷设方式对站台噪声特性的影响

曾钦娥，侯博文，费琳琳，李佳静

（北京交通大学 土木建筑工程学院，北京100044）

车站是城市轨道交通的重要组成部分，当列车进、出站时，产生的噪声会引起站台乘客及工作人员的烦恼，同时也会降低站台广播的语言清晰度[1-3]，因此，站台声环境质量逐渐成为车站环境友好设计的重要因素。不同车站敷设方式的站台结构、建筑设计等均存在显著差别，造成其噪声特性也差异显著，因此，有必要研究不同车站敷设方式站台噪声特性。

车站按其敷设方式可分为地下站、高架站、地面站，其中，地下站以其节约地上空间的显著优点，成为城市轨道交通车站最主要型式，随着城市轨道交通线网的延伸，高架站逐渐成为地铁郊区线及城际轻轨线的主要型式之一，如北京地铁八通线共15个站，其中高架站为9个，地面站由于占地面积大，各城市较少采用，因此，本文仅针对地下站及高架站站台噪声特性展开分析。地下站台一般采用封闭空间结构，存在明显的混响效应，而高架站台一般由雨棚、侧墙组成[4]，站台两端自由扩散，组成半封闭空间结构，且站台高度明显大于地下站台。列车进、出站过程产生的噪声在高架站与地下站站台层内的传播存在显著差异。

目前较多的研究人员对地下站站台和高架站站台的噪声水平进行了实地测量，刘茜[5]对同一线路不同高架站站台噪声展开了实地测量，结果表明列车进站等效连续A声级LAeq均值为78 dB(A)，出站LAeq均值为79 dB(A)。程辉航等[6]对全自动运行线路9个高架车站的噪声特性展开了现场测量，表明列车进站噪声的LAeq均值为77 dB(A)至80 dB(A)。马欢、李吉等[7-8]对不同城市地下站站台噪声测试，结果表明车辆通过时站台的LAeq为77.0 dB(A)至88.3 dB(A)。刘茜等[9-10]对不同线路多个地下站台站内噪声进行测量，测试结果表明各类型车站站台中心点LAeq的平均值为68 dB(A)至78 dB(A)，全封闭站台门站台噪声LAeq比半封闭站台门减小3 dB左右。侯博文等[11]针对地下站台不同位置的噪声分布规律进行了分析。综上所述，研究人员主要针对地下站台与高架站台的噪声水平分别展开分析，得出了不同地下站与高架站的噪声水平，但是由于不同线路轨道结构形式、车辆形式、站台门形式等均存在差异，列车运行产生的声源存在差别，因此既有研究中不同车站敷设方式站台噪声水平之间不具有可比性。国外Shimokura 等[12]针对地下车站及地上车站的噪声特性展开了现场实测，表明地下站台的等效连续A声级大于地上站台6.4 dB(A)，但由于其站台形式与国内车站存在显著区别，噪声的传播方式也存在差异。

为研究不同车站敷设方式的站台噪声特性，本文选取同一线路相同站台型式的地下站及高架站，对站台噪声展开现场测试，分别从列车进、出站时站台噪声水平、站台环境噪声水平及站台背景噪声水平分析车站敷设方式对站台噪声的影响，基于噪声频谱特性分析两个站台噪声特性的差异，对不同敷设方式车站站台噪声控制提出了相关建议，可为不同车站敷设方式站台噪声控制措施提供数据支撑。

1 测试方法

为分析不同车站敷设方式站台噪声特性，排除车辆型式、轨道结构形式、站台型式等因素对站台噪声的影响，选取同一线路相同站台型式的地下站台和高架站台进行测试，侧式站台为高架站的基本型式，因此本文站台型式为侧式站台，站台尺寸参数如表1所示。站台现场照片如图1所示。高架车站结构为站桥一体式结构，地下车站为框架结构。站台空间内主要有扶梯和直梯等设施，站台各表面均未做特殊吸声处理。列车运行车辆为B型车6 节编组，轨道结构形式均为短枕式整体道床结构，线路正线运行速度为70 km/h。

图1 站台现场照片

按照标准[13-14]规定的测试方法在站台典型位置布置3个测点，分别位于列车进站端、站台中部及出站端，测点布置如图2所示。测点距离地面高为1.6 m，距离四周墙体大于1.2 m，声压传感器前端垂直指向列车运行方向。测量仪器采用东方所生产的16通道INV3062 数据采集仪，声压传感器采用INV9206系列传声器，对列车运营时段（早7:00至晚22:00）进行连续采样，采样频率为51.2 kHz。测试前后采用B&K 4231声校准器(1 kHz、94 dB)对声压传感器进行校准，两次校准误差不超过0.5 dB。

表1 站台尺寸参数/m

2 站台噪声特性

2.1 列车进、出站站台最大A声级和等效连续A声级

为分析列车运行对不同车站敷设方式站台噪声特性，减少客流等随机噪声的影响，截取平峰时间段20趟列车进站和列车出站过程，其中，列车进站截取时间为列车车头进入站台至完全停止，列车出站截取时间为列车启动至完全驶离。基于标准[13-14]中规定的方法分别对列车进、出站的最大A声级、等效连续A声级进行分析，取20趟列车的算数平均值为最终评价量，结果如图3至图4所示。图中误差线所示为标准差及数值。

从图3可以看出，列车进、出站时，地下站站台各测点位置处的最大A声级LAmax高于高架站站台。列车进站时，地下站、高架站站台LAmax最显著位置为进站端，LAmax分别为85.9 dB(A)和84.2 dB(A)，地下站比高架站大约大1.7 dB(A)；地下站站台中部和出站端的LAmax比高架站大1.1 dB(A)至1.7 dB(A)；列车出站时，地下站、高架站站台LAmax最显著位置为出站端，LAmax分别为88.7 dB(A)和86.0 dB(A)，地下站比高架站大约大2.7 dB(A)，站台中部和出站端位置处地下站比高架站大1.9 dB(A)。

图2 站台噪声测点布置示意图

图3 不同车站敷设方式站台的最大A声级

图4 不同车站敷设方式站台的等效连续A声级

从图4可以看出，列车进站时，地下站、高架站站台进站端的LAeq分别为80.1 dB(A)和79.8 dB(A)，根据国家标准《城市轨道交通车站站台声学要求和测量方法》[13]中规定的列车进、出站过程站台最大容许噪声限值80 dB(A)，地下站台略高于现行标准限值，高架站台虽未超过标准限值，但已十分接近标准限值，站台中部位置处地下站、高架站站台中部位置处的LAeq分别为76.0 dB(A)和74.3 dB(A)，均小于现行标准限值；列车出站时，地下站、高架站站台出站端的LAeq分别为82.9 dB(A)和80.8 dB(A)，略高于现行标准限值，站台中部的LAeq分别为79.6 dB(A)和78.4 dB(A)，均满足现行标准限值。

进一步对比地下站和高架站的LAeq的大小，可发现地下站站台各测点位置处的等效连续A声级LAeq高于高架站站台。其中，列车进站时，地下站进站端位置比高架站大约0.3 dB(A)，地下站站台中部及出站端位置比高架站大1.7 dB(A)至2.1 dB(A)；列车出站时，地下站出站端位置比高架站大约2.1 dB(A)，地下站站台中部及出站端位置比高架站大约1.2 dB(A)。

从列车进、出站引起的站台噪声水平LAmax、LAeq均可以看出，地下站台的噪声水平略大于高架站台。地下站台虽然采用全高半封闭站台门，隔声效果优于半高站台门，但由于全高半封闭站台门同时使站台形成狭小的封闭长空间，且地下站台高度较小，声反射作用较强，导致其噪声水平较大；高架站台为半高站台门，虽然直达声较大，但由于站台区域与轨行区域形成一个较大的整体空间，且站台层高度较大，声反射距离长，混响作用相比地下站台显著减小，因此其站台噪声水平较小。

2.2 站台环境噪声水平

为分析不同车站敷设方式站台的环境噪声水平，选取站台中部测点进行无列车无广播声源L背景、1 小时等效连续A声级LAeq,1h、累计百分声级L10和L90、无列车有广播声源L广播分析，其中L背景、L广播为所截取20组数据等效连续A声级的算数平均值，LAeq,1h、L10、L90为平峰时段（日10:00～16:00和晚19:00～22:00）每1 h的算数平均值，结果如表2所示。

从表2可以看出，无列车无广播时高架站台的背景噪声声压级略高于地下站台约1.9 dB(A)，这主要是由于高架站台位于地上，站台两侧下部为城市主干路，主干路汽车通过、鸣笛、人流噪声传播至高架站台，造成高架站台噪声增大，而地下站台噪声主要由站台内部客流、设备等运行噪声引起。地下站与高架站的累计百分声级L90也进一步说明了高架站的背景噪声高于地下站台。从全天LAeq,1h、L10来看，地下站台的环境噪声水平高于高架站台，差值约0.8 dB(A)至1.1 dB(A)，与列车通过时的引起的LAeq、LAmax规律一致，表明高架站台由于列车运行引起站台噪声环境水平小于地下站台。

表2 站台中部测点环境噪声水平/dB(A)

无列车有广播时高架站台内的广播噪声显著小于地下站台，小约9.9 dB(A)，这主要是由于两站台的扬声器系统播放基准音量也存在一定差异，进而导致两站台的广播噪声出现一定变化。此外，由于地下站台内广播声源在站台空间内存在显著的混响效应，造成声压级增大。

图5 列车进站时站台不同位置的频谱特性

3 站台噪声频谱特性

人体对噪声的感受除了与声压级大小有关外，还与噪声的频率分布特性相关，本节对地下站及高架站列车进、出站时的站台噪声频谱特性进行分析，列车进站时选取影响较显著的进站端测点及站台中部测点进行分析，列车出站时选取影响较显著的出站端测点及站台中部测点进行分析。由于站内噪声存在明显的低频特性，而A 计权会显著低估低频特性的影响[15-16]，因此本节对站台声压级频率特性的分析未考虑计权因子，列车进、出站站台噪声1/3倍频程声压级计算结果如图5至图6所示。

图6 列车出站时站台不同位置的频谱特性

从图5可以看出，在200 Hz以下，不同车站敷设方式站台噪声的频率分布均存在显著峰值，且峰值显著大于200 Hz以上噪声声压级幅值。其中，列车进站时，高架站在20 Hz 至50 Hz 存在较大值，在40 Hz出现峰值，峰值为81.0 dB；地下站在50 Hz至100 Hz存在较大值，在80 Hz出现峰值，峰值为85.0 dB，地下站台的低频噪声峰值显著大于高架站台低频噪声的峰值大约4.0 dB。从图6中可以看出，列车出站时，频率分布特性与列车进站时基本一致，仅在200 Hz以下低频噪声的峰值声压级存在一定的降低。地下站台的低频噪声显著频率与高架站台显著频率存在显著差别，这主要是低频范围噪声主要为车辆-轨道-下部基础耦合作用所引起的站台结构振动辐射噪声。由于既有噪声评价指标值采用A 计权方式，对低频噪声进行了较大修正，导致其对评价指标值LAeq的贡献较小，但其声压级幅值较大，对人们烦恼度的影响不可忽略[17-19]。有必要采取相应的轨道减振措施减少轨道振动向车站结构的传递，如采用减振扣件、浮置板轨道、梯形轨枕等，但应详细考虑列车-减振轨道-车站结构的相互耦合作用。

在200 Hz以上，列车进站时，两个站台的声压级频率分布规律基本一致，主要来源于列车运行引起的轮轨噪声、制动噪声及列车设备运转噪声，其中，200 Hz 至1 250 Hz范围内地下站台的噪声略大于高架站台，1 250 Hz以上高架站台的噪声略大于地下站台，但幅值差异较小，约1 dB 至2 dB。列车出站时，高架站的噪声略小于地下站台，平均小约2.0 至3.8 dB。应根据不同敷设方式车站轨行区声源-站台区噪声传递路径及站台区内声场作用方式采取不同的措施，其中，对于地下站台，可有效利用站台门，将站台门高度增高至顶板，形成密闭性站台门，有效隔绝轨行区噪声向站台传递。同时，在站台区域侧墙及吊顶设置吸声材料，以减少噪声在站台内的混响及反射作用；对于高架站台，其站台门形式为半高站台门，隔声作用较小，建议在轨行区站台板下部侧墙及上、下行线之间进行吸声处理，在新建线路中，可考虑选用鱼腹式岛式车站，其站台门形式为全封闭式，可有效减少轨行区噪声传递至站台。

4 结语

针对不同敷设方式的高架站和地下站的站台噪声展开现场测试，根据列车进、出站时站台噪声水平、站台环境噪声水平及站台背景噪声水平分析车站敷设方式对站台噪声的影响，并根据噪声频谱特性分析两类车站站台噪声的差异特性，提出了相应的噪声控制建议，得出以下结论：

（1）列车进站时地下站及高架站站台进站端端部噪声LAeq分别为80.1 dB(A)和79.8 dB(A)，列车出站时出站端部噪声LAeq分别82.9 dB(A)和80.8 dB(A)，站台两端在车辆进、出站过程中，站台噪声值略大于国家现行规范中给出的标准限值，而车站站台中部噪声LAeq为74.3 dB(A)至79.6 dB(A)，始终符合国家现行标准限值。

（2）地下站台列车进、出站引起的噪声大于高架站台内的噪声，站台端部最大A声级LAmax大约1.7 dB(A)至2.7 dB(A)，等效连续A声级LAeq大约0.3 dB(A)至2.1 dB(A)，地下站台环境噪声水平LAeq,1h的声压级大于高架站台，大约0.8 dB(A)至1.1 dB(A)，但无车无广播时高架站台的背景噪声略大于地下站台，大约1.9 dB(A)。

（3）不同敷设方式站台噪声在200 Hz以下频率存在显著差别，高架站台的显著频率为25 Hz 至50 Hz，地下站台的显著频率为50 Hz至100 Hz，且地下站台内噪声的峰值显著大于高架站台，大约4.0 dB。在200 Hz以上，地下站与高架站声压级频谱分布规律基本一致，高架站的声压级略小于地下站台，列车出站时平均小约2.0 dB至3.8 dB。

（4）应根据不同敷设方式站台的结构特性及空间差异采取相应的噪声控制措施。针对列车通过引起的低频噪声，应结合列车-轨道-车站结构的耦合作用采取相应的轨道减振措施。针对列车通过引起的中高频噪声，对于地下站台建议提高站台门的隔声作用，结合站台区吸声处理，改善站台噪声环境；对于高架站台可对轨行区进行吸声处理，对于新建高架站，建议考虑采用鱼腹式岛式站台设计。