苏州轨道交通1号线风亭噪声特性分析

施 毅 李 双 刘秀娟 邢倩荷

（1.北京交通大学土木建筑学院 北京 100044；2.苏州大学城市轨道交通学院 苏州 215131；3.上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室 上海 200240；4.苏州市轨道交通集团有限公司 苏州 215004）

苏州轨道交通1号线风亭噪声特性分析

施 毅1，4李 双2刘秀娟3邢倩荷2

（1.北京交通大学土木建筑学院 北京 100044；2.苏州大学城市轨道交通学院 苏州 215131；3.上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室 上海 200240；4.苏州市轨道交通集团有限公司 苏州 215004）

选取苏州轨道交通1号线的东环路站活塞风亭和塔园路站排风亭进行多种工况下的噪声测试和特性分析。结果表明：对于活塞风亭，隧道风机是主要噪声源，噪声在63～6 300 Hz范围能量都很高，风井消声器发挥显著作用，消声量约为25 dB；对于排风亭，排风机变频运行产生的噪声主要集中在315～1 250 Hz的中低频范围，排风机工频运行时噪声在200～4 000 Hz较大，消声器发挥了很好作用，降噪量约为21 dB。两种风亭附近的敏感居民楼均达到环境噪声评价标准。

城市轨道交通；风亭噪声；消声器；噪声测试

苏州轨道交通1号线是中国大陆第一条非副省级地级市内的轨道交通线路，是苏州东西方向的主干线路，一期工程全长25.739 km，共设24站，全部为地下车站［1］。对地下轨道交通而言，设置地面风亭是一件十分困难的事情，地面风亭是主要环境噪声源。

现有文献中对城市轨道交通的高架线噪声测试和研究较多，但是对风亭噪声的测试很少。在极其有限的风亭噪声测试中，仅给出了某些测点的总声压级［2-6］，缺乏对噪声特性和传播规律的研究，导致对风亭的噪声控制缺乏依据，降噪设计存在盲目性。为了深入了解风亭噪声特性和消声器的降噪效果，笔者对苏州1号线东环路和塔园路的风亭噪声进行测试和分析，旨在为国内外轨道交通的风亭降噪工作提供参考。

1 东环路站活塞风亭噪声测试及分析

对东环路站活塞风亭处的背景噪声、列车进站时及隧道风机运行时的噪声分别进行60、22.5、60 s的采样。噪声敏感建筑物在水平方向上距离风亭最近外缘约10 m，测量时在活塞风亭出口处和该处消声器上游各布置4个测点，测点在水平方向的分布如图1所示，其中，消声器上游测点距风井中心0.5 m。风井纵截面及测点在垂直方向的分布如图2所示。活塞风井内消声挂片厚25cm，片间通道宽28cm，消声挂片长度为3 m。

图1 东环路站活塞风亭处测点在水平方向的分布

图2 东环路站活塞风井纵截面及测点在垂直方向的分布

1.1 噪声频谱分析

根据各测点频域数据，计算得到3种工况下消声器两端平均声压级1/3倍频程谱分别如图3所示。

图3 消声器两端平均声压级

由图3（a）看出，在20～2 000 Hz，风亭出口处的平均声压级都低于55 dB。当频率低于250 Hz或高于800 Hz时，消声器上游的平均声压级低于风亭出口处，说明在此频段风亭周围的背景噪声对活塞风亭出口处的噪声贡献较大。在250～800 Hz，消声器上游的平均声压级高于风亭出口处，此时风道对风亭出口处的噪声贡献较大，消声器只对250～800 Hz范围内噪声有消声效果，消声器传声损失在1.4～3.1 dB。

由图3（b）看出，在20～2 000 Hz，风亭出口处的平均声压级都低于55 dB。在12.5～630 Hz，消声器上游的平均声压级基本都高于活塞风亭出口处，即列车进站时产生的噪声主要集中在12.5～630 Hz内，此时消声器有一定的传声损失，但消声效果不明显，传声损失在1.4～6.8 dB之间。当频率高于630 Hz时，活塞风亭出口处的平均声压级远高于消声器上游，说明此时活塞风亭周围的背景噪声起主要作用。

由图3（c）看出，在25～6 300 Hz，风亭出口处的平均声压级基本都低于55 dB。当频率高于100 Hz时，消声器上游的平均声压级远大于活塞风亭出口处，即隧道风机产生的噪声在100～6 300 Hz能量都很高，此时消声器传声损失在5.2～33 dB之间，消声效果显著。

1.2 等效连续A声级分析

表1 3种工况下各测点等效连续A声级dB

表2 3种工况下消声器两端平均声压级dB

由表2看出，在背景噪声情况下和列车进站时风亭出口端的平均声压级都高于消声器上游，说明此时风亭周围的背景噪声对风亭出口的噪声贡献很大。隧道风机运行时，消声器的传声损失为24.9 dB。

由于东环路站活塞风亭位于交通主干道一侧，离风亭最近的居民楼又属于商业居民混合区，该居民楼处应按4a类功能区执行昼间低于70 dB，夜间低于55 dB的噪声标准［7］。根据声环境影响评价中，声源中心到预测点之间的距离超过声源最大几何尺寸2倍时，可将该声源近似为点声源［8］，对地下线路而言，风亭可被看作是一种固定点声源，其衰减公式为：L=L0-20lg （r/r0）-Δ L，其中L、L0分别为距离声源r、r0处的声级值，Δ L为附加衰减值，包括屏障衰减、空气吸收、地面效应衰减等。此处忽略空气吸收和地面效应衰减，保守估算出离活塞风亭最近的居民楼处声压级值，即水平方向离活塞风井中心12.2 m处的声压级，为32.5 dB，故该居民楼处环境噪声达标。

2 塔园路站排风亭噪声测试及分析

对塔园路站排风机运行引起的风亭噪声进行测试和分析。该排风亭与周围的敏感建筑的距离如图4所示。由于排风亭邻近邓蔚路和塔园路十字交叉路口，背景噪声太大，在排风亭周围没有布置测点，只在排风亭下风道内对临近排风机一端的消声器进行了测试，被测消声器位置及测点分布如图5所示。此消声器为金属外壳片式消声器，消声片厚度为20cm，片间通道为25cm，消声片长度为2.5 m。

图4 塔园路站排风亭与周围的敏感建筑

图5 塔园路站测点位置示意

排风机分变频和工频两种工况运行。在通常情况下只要列车开始运行，排风机就按变频（约20 Hz）运行，只在出现紧急情况（如火灾）时按工频（50 Hz）运行。在两种工况下，对消声器声源端和出口端的声压进行采集，采集时间为30 s。消声器两端1/3倍频程谱如图6所示。

图6 排风机运行时消声器两端声压

由图6（a）可以看出，排风机变频运行时，产生的高于70 dB的噪声主要集中在315～1 250 Hz的中低频段。当频率低于315 Hz时，距离栅格1.5 m处的等效连续A声级略低于距离栅格1 m处，而当频率高于315 Hz时，两个距离处测得的值基本相同；在消声器出口端315～2 500 Hz的频率范围内等效连续A声级高于55 dB，峰值频率为800 Hz，对应的A声级为66 dB。消声器传声损失在4.3～17.8 dB之间，对160～1 250 Hz范围内的噪声消声效果更好。

由图6（b）看出，排风机工频运行时，消声器出口端在125～5 000 Hz的宽频带范围内的等效连续A声级高于55 dB；峰值频率为630 Hz和2 500 Hz，对应的A声级分别为76.2 dB和78.5 dB。消声器的传声损失在8.7～24.1 dB之间，它对频率高于250 Hz的噪声消声效果更为显著。

排风机变频运行时各测点30 s内的等效连续A声级分别为：距离栅格1 m处82.8 dB、距离栅格1.5 m处82 dB、消声器出口端73.1 dB，由此得到消声器的传声损失为8.9～9.7 dB。

塔园路站排风亭邻近的居民楼处也应执行昼间低于70 dB，夜间低于55 dB的噪声标准。不考虑噪声在风井内的衰减，以排风道内消声器出口端测点2的声压级作为排风亭正面的源强，采用与东环路站活塞风亭处相同的方法，估算出距离排风亭10 m处的声压级为53.1 dB，故与排风亭邻近的居民楼处能够达到环境噪声评价标准。

排风机工频运行时，消声器声源端和出口端测点30 s内的等效连续A声级分别为105.6 dB和84.8 dB，由此得到消声器的传声损失为20.8 dB。测试时消声器出口端侧上方受一管状声源的影响，变频工况下消声器出口端测点的声压级较低，受此声源干扰较大，故宜用工频时的测试和计算结果来衡量消声器的传声损失。

3 结论

1）活塞风亭的主要噪声源是隧道风机，其远高于列车进站噪声。隧道风机噪声呈现出宽频带特性，在消声器上游63～6 300 Hz频率范围内的能量都很高，经活塞风井处消声器的消声，在活塞风亭出口处的平均声压级（在25～6 300 Hz范围内）都低于55 dB，风井内的消声器发挥了很好的作用。活塞风亭附近的噪声敏感居民楼均达到环境噪声评价标准。

2）排风亭的排风机变频运行时，消声器出口端的噪声中、低频声压级比较突出，且呈现出丰富的宽频特性，噪声主要集中在315～2 500 Hz，峰值频率为800 Hz，峰值频率噪声对排风亭噪声的贡献很大，此时排风亭附近的噪声敏感居民楼达到环境噪声评价标准。排风机工频运行时，噪声主要集中在200～4 000 Hz，消声器出口端噪声在125～5 000 Hz宽带范围内的能量很高，峰值频率为630 Hz和2 500 Hz，消声器发挥了很好的作用，降噪量约为21 dB。

［1］侯晋，李双，袁国清，等.苏州轨道交通1号线地面振动测试与分析［J］.环境污染与防治，2014，36（10）：6870.

［2］谷爱军，张宏亮，李文会，等.城市轨道交通高架线噪声控制问题分析［J］.都市快轨交通，2013，26（4）：69.

［3］韩云，赵蕾，朱常琳.关于西安地铁风亭建设和后期管理的几点建议［J］.城市轨道交通研究，2010，13（4）：1821.

［4］蔡博达，吴疆.广州地铁通风空调系统噪声分析［J］.广州建材，2008（4）：156158.

［5］刘昶.城市轨道交通活塞风亭噪声控制［J］.中国环保产业，2013（2）：3234.

［6］张润，李振格.某开通运行地铁站风亭噪声超标治理方案［J］.噪声与振动控制，2012（S1）：319321.

［7］GB3096—2008声环境质量标准［S］.北京：中国环境科学出版社，2008.

［8］〛HJ2.4—2009环境影响评价技术导则：声环境［S］.北京：中国环境科学出版社，2010.

（编辑：郝京红）

Analysis of Ventilation Pavilion NoiseCharacteristicsin Suzhou Rail Transit Line On

ShiY1，4Li Shuang2Li Shuang3Xing Qianhe2
（1.School of Civil Engineering， Beijing Jiaotong University， Beijing 100044; 2.School of Urban RailTransportation，Soochow University，Suzhou， Jiangsu 215131; 3.State Key Laboratory of Mechanical SystemandVibration，Shanghai Jiaotong University， Shanghai200240; 4.Suzhou Rail Transit Group Ltd.，Suzhou，Jiangsu 215004）

Noise testing and characteristics analysis of Donghuan Road piston ventilation pavilion and Tayuan Road exhaust ventilation pavilion in Suzhou Rail Transit Line 1 are carried out.The results show that the tunnel fan is the main noise source of the piston ventilation pavilion and noise energy is high in the range of 63～6300 Hz.The air shaft muffler plays a significant role and the noise reduction is about 25 dB.To exhaust ventilation pavilion,noise energy is mainly in the range of 315～1250 Hz under fan variable frequency condition and in the 200～4 000 Hz range under fan normal frequency condition and the muffle also works well and the noise reduction is about 21 dB.The noise level of sensitive residential buildings near these two ventilation pavilions has both reached the standard of environmental noise evaluation.

urban rail transit；ventilation pavilion noise；muffler；noise test

U 231

A

16726073（2015）06002604

10.3969/j.issnn.16726073.2015.06.006

2015-05-06

2015-08-07

施毅，男，博士，高级工程师，从事城市轨道交通设计管理工作，syzy2001@126.com

李双（通信作者），男，博士，副教授，从事噪声与振动控制研究，lishuang@suda.edu.cn

江苏省教育厅资助高校优秀中青年教师和校长境外研修计划（2014-02-06）