浅谈地铁车站噪声控制

一、地铁车站噪声分析

地铁车站噪声可以分为轮轨噪声和动力噪声两部分。通过许多实地测试表明，列车运行辐射噪声频谱呈中低频特性，峰值频率在63-500Hz范围内，车站噪声普遍可达80dB（A)以上。车速超过50km/h时，轮轨产生的噪声占多数。在地铁站中，经过实测表明，噪声因多次反射较室外声压级增加十几分贝，因此应增加吸声量，加速噪声衰减。

1、轮轨噪声

1.1摩擦噪声

这是车辆在转弯过程中，由于车轮和钢轨紧密接触造成摩擦和错动而引发的”尖叫”声。这种噪声属于高频噪声。

1.2撞击噪声

轨道都存在接缝，当接缝较大或者不平整时，车轮会在接缝处产生很大的加速度来撞击钢轨，形成咣当咣当的声音。这种噪声属于低频噪声。

1.3轰鸣噪声

由于钢轨和车轮接触面小，且不够光滑，其间产生摩擦而形成低频的轰鸣噪声。

2、动力噪声

进站车辆采用电动风闸制动，风压机工作时也会产生低频噪声，闸瓦和车轮摩擦也会产生噪声，有时还有刺耳的“尖叫”声。牵引电机牵引时，冷却扇吹风都会产生不同频率的噪声，这种噪声以中低频为主。最近我发现环线新型地铁车DKZ16已经安装了超薄空调机位于车顶，其噪声水平也相当高。

3、其他噪声

地铁车站中人头攒动，熙熙攘攘，人的说话声则属于中高频噪声。

二、噪声控制的方向

我们这学期的声学课程学习了吸声材料特性和隔声减噪措施，目的是噪声控制，按照这样的思路，我将地铁车站减噪的措施分为吸声、隔声、减振三个方面。吸声考虑的是车站装修，这一点紧密的联系了吸声材料特性和吸声结构知识。隔声考虑的是车站屏蔽门。减振考虑的是轨道、道床和车辆自重。

1.吸声处理

对于减噪设计来说，吸声处理是最关键的，他可以降低反射声，使车站噪音不会被太大的加剧。它反映在车站设计和车站装修两个方面。

2.车站设计

地铁车站的平面有两个常见的形式，即岛式和侧式。他们为噪声的反射和传播提供了不同的条件，下面逐一进行分析。

图1 北京地铁站台示意图

2.1侧式站台

侧式站台早在69年就在北京地铁中应用了，一期工程的八角、古城、苹果园站都是侧式站台。据我分析，侧式站台对于噪声的控制较于岛式站台是不利的。请看上图，侧式站台的铺轨是直线铺轨，进出站时列车沿直线驶出，这就使隧道内的噪声更加容易传播到车站中来。根据低频噪声特性，即使是岛式站台出站后存在一个小曲线，可能对噪声的阻挡作用也不明显，所以这个因素我暂且将其定为次要因素。最主要的因素在于，侧式站台列车在中央行驶，车辆进站时，靠近站台的一侧由于月台边缘是悬臂式的沟堑结构，对噪音起着明显的遮挡作用，但是另外一侧，也就是靠近中央轴线的一侧，车闸，车下设备，车轮，轨道则完全暴露在建筑中，他们发出的噪音以直达声的形式传播到对面一侧的站台，并在车站多次反射，其噪声水平是比较高的。同时由于侧式站台空间窄小，噪声的声密度大。

图2 地铁古城路车站侧式站台

2.2岛式站台

岛式站台在北京地铁中最普遍，环线全部都是这种站台。和侧式站台相反的，列车形势在站台两侧，靠近站台的一侧，车轮和车下设备由于在月台悬臂结构形成的沟堑中，传声受到阻碍。而另外一侧，是紧靠车站外侧墙壁，直达声不能够直接传播到车站中，并且由于间隙窄小，反射声也不易扩散到整个建筑空间中，所以我认为岛式站台对于噪声的控制是有利的。

2.3车站装修

车站装修是车站减噪的重要部分，因为车辆噪音主要在车下（最近又多出了空调，高高在上，给治理带来难度），直达声难以传播到建筑空间中，所以我认为车站噪声以反射声为主。振动的问题将在下文中讨论。治理反射声行之有效的办法就是铺设吸声材料和吸声结构。我就拿环线地铁的老车站做例子。

图3 北京地铁环线复兴门车站道床现状

从图片上看，现在地铁站的吸声设计存在很大问题。刚才提到，车辆噪音源于车轮和车底设备，这些噪音在被反射到空间中的前次反射界面应该是月台边缘悬臂结构和车站外墙下部，也就是我用混凝土的文字标示的浅蓝色和黑色位置。在这里做刚性混凝土界面，让噪声扩散到建筑空间中再进行吸收，显然不是上策。所以我提出的第一个装修问题就是在道床上设置吸声结构，方法是：在整个道床，外墙上做50厚的矿棉吸音板，外罩穿孔板。背后预留500厚的大空腔，并密排龙骨。据顶棚800做钻孔石膏板吊顶。这样，将整个行车空间用中低频吸声结构包裹起来，使车辆噪音在第一次反射中就大幅度衰减。站台顶部的现行做法是可行的，它采用45度的斜置钻孔石膏板，背后有大空腔，这样对噪声能够更好的捕捉，同时增大了吸声面积。在此基础上，可在钻孔板背后设置玻璃棉，以增强对中高频的作用，来削弱人的说话声。

图4车站装修示意图

为了得到行车部分的纵剖面，我用3D软件进行了剖面建模，可以清楚地看到，车下设备完全掩蔽在站台下面，并且还存在一个对于吸声有利的悬臂结构。对行车部分的三个反射面进行吸声处理是直截了当行之有效的方法，但是在材料的选择上还需根据频率特性推敲。下面列举了几种北京地铁站中已经实施的降噪措施。

图5 东四十条车站顶棚用普通穿孔板吊顶

图6 朝阳门车站用造型穿孔板吊顶

图7东四十条站车下设备吸声装置（铁丝 背后构造不明）

图8 西单站车下噪声吸声装置