南京大学学报（自然科学）, 2022, 58(2): 213-218 doi: 10.13232/j.cnki.jnju.2022.02.004

某火车站售票厅吸声降噪

王世龙1, 路跻泽2, 张晓排,1, 温博1

1.大连交通大学机车车辆工程学院，大连，116028

2.中车沈阳机车车辆有限公司，沈阳，110000

Noise reduction in the ticket hall of the railway station

Wang Shilong1, Lu Jize2, Zhang Xiaopai,1, Wen Bo1

1.School of Traffic and Transportation, Dalian Jiaotong University, Dalian, 116028, China

2.CRRC Shenyang Corporation Limited, Shenyang, 110000, China

通讯作者: E⁃mail：zxp@djtu.edu.cn

收稿日期: 2021-12-13  

基金资助: 河北省交通工程结构力学行为演变与控制重点实验室开放基金.  STKF201702

Received: 2021-12-13  

摘要

铁路车站售票厅功能日趋多样化，因其客流量大、嘈杂，声环境有待改善.测试了某售票厅内的噪声，确定其主要噪声源，针对测试结果，提出了吸声降噪方案，建立售票厅降噪前后的声场仿真模型，计算了售票厅的吸声降噪量.研究表明，售票厅内平均声压级为74.2 dB （A），主要噪声源是售票员与顾客交流时由扬声器发出的声音.综合考虑降噪量和混响时间，吸水性海绵降噪效果较佳.采用吸水海绵降噪时，室内平均降噪量为5.4 dB，降噪后售票厅内平均声压级为68.8 dB （A），混响时间为1.2~1.3 s，声压级达到限值要求，混响时间符合最佳混响时间要求.

关键词： 售票厅 ; 噪声源 ; 吸声降噪 ; 混响时间 ; 降噪量

Abstract

Sound environment should be improved in the ticket hall with comprehensive functions,large guest flow and noisy environment. Noise in the ticket hall is tested,the dominant noise sources are determined,the noise reduction measurements are proposed being based on the test data,the sound field in the hall are modeled with and without noise reduction measurements and noise reductions are calculated. The results show that the averaged sound pressure level is 74.2 dB (A) in the ticket hall,and the main noise in the ticket hall is the conductors' speech from the loudspeakers when they talk to the passengers buying tickets. Considering the noise reduction and the reverberation time,the effect for the noise reduction of absorbent sponge is superior to the polyurethane sponge. In the hall,the averaged noise reduction is 5.4 dB (A),the averaged sound pressure level is 68.8 dB (A) subject to the limit of 70 dB (A),and the reverberation times are 1.2~1.3 s limited to 1.2~1.3 s of the optimum reverberation time.

Keywords： ticket hall ; noise sources ; sound absorption reduction ; reverberation time ; noise reduction

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王世龙, 路跻泽, 张晓排, 温博. 某火车站售票厅吸声降噪. 南京大学学报（自然科学）[J], 2022, 58(2): 213-218 doi:10.13232/j.cnki.jnju.2022.02.004

Wang Shilong, Lu Jize, Zhang Xiaopai, Wen Bo. Noise reduction in the ticket hall of the railway station. Journal of nanjing University[J], 2022, 58(2): 213-218 doi:10.13232/j.cnki.jnju.2022.02.004

售票厅是旅客买票、取票、退票、改签、咨询的场所，是铁路车站主要功能区域之一，根据标准规定售票厅噪声不应高于70 dB （A）［1］.火车站的噪声源主要包括列车运行噪声、露天内燃机车水阻试验站等的固定噪声和旅客说话、走动、运货车辆等的不确定噪声源［2］.车站内噪声声压级不容乐观.例如，成灌快铁安德站候车大厅和办公室内声压级接近80 dB （A）［3］，国内八个特大高铁站候车室噪声在65.0~78.4 dB （A）［4］.类似地铁站台，有些火车站将站台放在候车室内，这给降噪带来更大的难度.刘钜［5］以武汉火车站（站台位于候车室）为例，仿真计算了候车大厅的声场和混响时间，铺设道床吸音板和屏蔽门玻璃贴覆吸音膜，使站台区50~4000 Hz频段内的噪声降低2.0~7.0 dB［6］.要获得好的厅堂音质，建设时就应进行音质设计，音质会有明显改进［7］.进行可靠的音质设计和预测，首先应有可靠的声场计算模型、合理选取吸声系数以及准确测量声学结构的吸声性能［8］.除了传统的多孔吸声材料，有限大背腔单层微穿孔板吸声体在最佳宽深时会使其同时具有较高的吸声系数和较宽的吸声频带［9］.

借鉴前人研究成果，对某火车站内候车室、售票厅、安检等处进行了噪声测量，平均声压级分别为67.8，74.2和70.9 dB （A）.其中售票厅噪声较高，影响范围较大.因此，本研究对售票厅噪声进行实地测量和仿真预测，提出吸声降噪措施，并分析降噪效果.

1 售票厅噪声现状

该售票厅是一座综合性大型售票厅，位于车站一楼，长32.40 m，宽29.83 m，高3.59 m；厅内北侧有5个人工售票窗口，西侧为自助银行和服务台，南侧靠近门处有10台自助售票机，东北角有1个超市，东南角有1个奶茶店；大厅内均布34个立柱（24个立柱横截面为s，其余十个横截面积为s/2，分别靠北墙和西墙）.在售票厅中布置25个测点，测点距地面高1.6 m.测试中采样频率为24 kHz，采样时间为120 s，采用G.R.A.S.传声器，利用HEAD Acoustics数据采集系统采集和分析数据.大厅测点布局及各测点A计权声压级见图1，平均噪声频谱见图2.

图1

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图1   售票厅内测点布置和各测点声压级

Fig.1   The measurement points,sound pressure levels in the ticket hall


图2

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图2   售票厅内噪声平均频谱图

Fig.2   The averaged sound pressure level spectrum in the ticket hall


从图1可以看出，各测点A计权声压级在70.6~78.8 dB （A），平均声压级为74.2 dB （A），超过了70 dB （A）噪声限值.靠近门一侧声压级较低，靠近售票窗口一侧声压级较高.这主要有两方面原因：一是在售票窗口附近，扬声器发出的售票员讲话声；二是靠近窗口排队购票乘客的讲话声和活动声.其中，售票员讲话声占主导.

从图2可以看出，大厅内噪声主要集中在400~2000 Hz的频带范围内，在630 Hz出现峰值.由此，也进一步说明大厅内噪声是以人的语言声占主导，并且在该频带范围可采用吸声降噪来减小厅内噪声.

2 吸声降噪方案

售票厅平均声压级为74.2 dB （A），确定降噪量ΔLp为5 dB （A），降噪量ΔLp=10lgA2/A1［10］.A1和A2是铺设吸声材料前、后大厅内总吸声量.立柱、墙面和地面均为瓷砖，顶棚是木质天花板，地面、墙面、柱面、天花板、玻璃（售票窗口）和门的面积/吸声系数分别为996.49 m2/0.08，446.85 m2/0.07，160 m2/0.07，996.49 m2/0.04，15 m2/0.02和89.75 m2/0.06，总吸声量为168 m2，改进后吸声量减少至525 m2.

售票厅内噪声为宽带噪声，选用多孔吸声材料，材料厚度（h）不小于降噪下限频率（fm）波长的1/4，h≥c0/4fm［11］，c0是空气中声速.如图2所示，测量中噪声峰值为630 Hz，选定材料厚度为14 cm.考虑到在天花板和立柱布置吸声材料，售票厅高度仅3.59 m，如果在棚顶悬挂吸声体，大厅内会显得低而压抑.结合实用性，顶棚和立柱距地面2 m以上铺设14 cm厚多孔吸声材料.

根据材料无规入射吸声系数估算材料的吸声量.先通过阻抗管法测量材料的垂直入射吸声系数［12］，再利用Foam⁃X计算出材料的孔隙率、流阻率、曲折因子、黏性特征长度、热特征长度五个参数［13］，最后用VA ONE软件计算一定厚度下材料的无规入射吸声系数［14］.由于聚氨酯海绵与吸水性海绵的中高频吸声性能优良且具有良好的耐高温耐腐蚀等性能，故选定聚氨酯海绵和吸水性海绵作为吸声材料，其无规入射吸声系数见图3.

图3

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图3   两种海绵的无规入射吸声系数

Fig.3   Random incidence sound absorption coefficient of two sponges


3 声场仿真计算

3.1　建模

利用声学仿真软件EASE建立售票厅仿真模型［15］，包括34根立柱（TILE⁃GLAZD）、10台自助售票机（STELL）、1台抓娃娃机（WINDOWSP）、自助银行（STELL）、12306e站服务台（STELL）、5个人工售票区域、5个声源和25个测点位置（图4）.其他面及对应材料包括：花台（WOOFLR HWD）、售票窗口（WINDOW DP）、售票厅地面和墙面（TILE，FLOOR）、售票厅顶棚（TEXTURED），其他为吸声边界.背景噪声设定为70 dB.

图4

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图4   售票厅仿真模型

Fig.4   The simulation model of the ticket hall


未考虑旅客、工作人员和超市货物的影响，声源为售票员通过扬声器发出的语言声，5个售票窗口每处设置1个声源，声压级按售票窗口实测值设定（表1，表中频率为1/3倍频带中心频率）.与测点对应，计算点距地面高1.6 m，共25个位置.

表1   售票窗口处线性声压级（售票员讲话） (dB)

Table 1  Linear sound pressure levels at the ticket window ( conductors' speech)

频率(Hz)100125160200250315400
声压级(dB)52.052.256.460.765.666.272.0
频率(Hz)5006308001000125016002000
声压级(dB)77.275.072.565.662.361.457.2
频率(Hz)25003150400050006300800010000
声压级(dB)55.355.951.448.544.545.442.3

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3.2　降噪效果分析

图5给出布置聚氨酯海绵和吸水性海绵时降噪量分布图.图5a显示，靠近售票窗口处，降噪量较低，随着远离声源，降噪量逐渐增加，平均降噪量为5.9 dB（A）.图5b表现出类似的规律，平均降噪5.4 dB（A）.

图5

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图5   售票大厅降噪量分布图

Fig.5   The simulated noise reductions in the ticket hall


图6显示，聚氨酯海绵与吸水性海绵在100~4000 Hz的降噪量为5.74~6.59 dB和5.25~6.49 dB，聚氨酯海绵的降噪量略高于吸水性海绵，在500~5000 Hz尤为明显.

图6

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图6   售票厅吸声降噪量仿真值频谱图

Fig.6   Simulated noise reductions in ticket hall


从图7可以看出，铺设吸声材料前，大厅混响时间在1.9~3.7 s；铺设聚氨酯海绵和吸水性海绵后，该售票厅混响时间分别为1.0~1.2 s和1.2~1.3 s，该售票大厅的最佳混响时间为1.2~1.4 s［16］.综合考虑降噪量和混响时间，吸水性海绵降噪效果更好.

图7

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图7   售票厅内降噪前后混响时间仿真值

Fig.7   Simulated reverberation times with and without sound absorbing materials in the ticket hall


4 结论

通过实地测试和仿真计算，分析了售票厅声场特性，提出了吸声降噪方案.该售票厅平均声压级为74.2 dB （A），超过70 dB （A），售票员与顾客交流时由扬声器发出的讲话声是主要噪声源.综合考虑降噪量和实用性，优选吸水性海绵降噪，降噪后售票厅内声压级为68.8 dB （A），混响时间为1.2~1.3 s，降噪量达到限值要求，混响时间符合最佳混响时间要求.

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