机场航站楼轨道交通接驳线车站轨行区降噪措施研究

2019-10-14林晨

城市轨道交通研究 2019年9期

林晨

(上海机场(集团)有限公司，上海，201207//高级工程师)

在机场航站楼轨道交通接驳专线(以下简为“机场接驳线”)车站，列车进出站会有轮轨振动和噪声、车辆电机驱动声及结构振动等振动噪声。目前，在机场航站楼轨道交通接驳线的轨道上，已经选用了浮置板及阻尼钢轨等减振措施，但在车站轨行区靠近噪声源、传播路径等处尚未采用降噪措施。因此有必要针对机场接驳线车站轨行区的特点，进行必要的降噪措施设计。

本文以机场接驳线某曲线车站为例，对比分析车站站台轨行区可能的降噪措施，综合考虑可实施性和预期效果等因素，确定采用道床吸音板的降噪方案。在此基础上，对与机场接驳线车站条件近似的城轨既有车站进行现场噪声实测，同时建立机场接驳线车站站台模型，仿真掌握降噪措施效果，为机场接驳线车站轨行区采取可靠的降噪措施提供依据和参考。

1 机场接驳线某车站基本情况

机场接驳线某车站与航站楼建筑连为整体，形成大空间整体结构，为终端站。其站台为一岛两侧布置，如图1所示。其中：侧式站台为到达站台；岛式站台为出发候车站台，呈鱼腹式形状，站台宽度有变化，相应的进出站轨道为曲线形式。可见，列车进出站引起的轮轨噪声会较明显。因此，本文主要以岛式站台候车区为例分析其噪声影响。

图1 机场接驳线某车站站台平面图

目前，该车站站台轨行区已采用阻尼钢轨、减振器扣件和浮置板道床等措施，对轨道结构和部件有一定的减振效果，但该站对站内空气振动和噪声的控制措施较少。因此，本研究考虑在车站轨行区噪声源和噪声传播路径上增加降噪措施，加快空气噪声衰减[1]。

2 车站降噪措施比较

城市轨道交通车站的常用降噪措施分析比较见表1。

表1 降噪措施分析比较表

各项站台轨行区降噪措施的实施位置如图2所示。

图2 车站轨行区的降噪措施布置图

从图2可以看出，各降噪措施的降噪效果和工程可实施性各有特色。

1) 道床吸音板可以全铺或半铺在轨道上，不仅其吸音面积和厚度容易得到保障，而且铺设在轮轨噪声最近的位置，既可保证较好的吸音效果，又不影响的正常养护维修工作。

2) 屏蔽门上贴附玻璃吸音膜的措施，只适用于噪声量不大、且低频噪声(500 Hz以下)占主导的情况，无法满足全频段的降噪。此外，其贴附位置有限(仅屏蔽门固定玻璃可贴)、厚度有限，也影响了该措施的降噪效果。

3) 在列车上方的通风道处，可安装或贴附蜂窝状吸音板，或者喷涂矿物纤维吸音材料。由于通风道距离列车顶部较近，受列车进出站引起的风和振动影响及列车车顶空调的热风温度影响，该措施的可靠性尚未验证，存在安全隐患。

4) 声屏障安装在屏蔽门外侧，可与屏蔽门一起形成列车和乘客之间的屏障。但声屏障需占用一定站台空间，在已有屏蔽门时安装困难，只能阻挡声音传播而不能降低声音的能量。

可见，从可靠性与工程可实施性角度出发，采用道床吸音板降噪方案是最佳选择。

3 车站降噪措施的效果

城市轨道交通既有车站轨行区可以仅采用整体道床或浮置板措施，也可以同时采用浮置板和道床吸音板措施，其站台噪声可通过现场实测与分析。全铺道床吸音板措施的降噪效果则可通过仿真进行计算分析。

3.1 现场实测和结果分析

对站台噪声进行实测的车站选取原则为：1与机场接驳线车站条件相似；2同一条线路的2个车站，其轨行区分别采用浮置板轨道和整体道床；3同一条线路的2个车站，其轨行区分别采用浮置板轨道+半铺吸音板、整体道床。

经调研，本研究选取某城市轨道交通3条既有线路(A、B、C号线)的各2座车站，列车为A型车，测试结果如图3所示。

图3 列车进出既有车站的实测时域噪声数据

图3中，列车停车后的广播信号不属于噪声信号，因此只分析列车进站停车前和出站起动后的噪声，并与无车无广播时候的站台噪声进行对比，进而得到噪声水平增量，如表2所示。

从表2可得如下结论：

1) 与建筑一体的大空间车站有助于站台噪声扩散，所以噪声水平增量低于封闭站台的噪声水平增量约2.2～4.7 dB(A)；但噪声易扩散到站厅建筑内，站厅内需要考虑降噪措施。

2) 相比直线站台，曲线站台噪声水平增量要高出0.6～4.8 dB(A)。

3) B号线3号站和4号站的噪声水平基本接近，但3号站的平均噪声增量要低于4号站。由于浮置板的综合降噪水平为0.5～1.3 dB(A)，故可以认为是浮置板的降噪作用。

4) C号线5号站和6号站的噪声水平基本接近，但5号站的平均噪声水平增量要低于6号站，可以认为是吸音板和浮置板轨道结构的综合降噪作用：吸音板+浮置板的综合降噪水平为2.4～4.1 dB(A)。

表2 现场测试结果统计表

综合上述第3点可以推断，半铺道床吸音板可降低噪声1.1～2.8 dB(A)。

3.2 仿真建模和结果分析

利用有限元方法建立机场接驳线车站站台整体模型，采取声学软件进行车站站台噪声仿真计算，对吸音板降噪措施的效果进行预测和评价。

3.2.1 仿真建模

对车站曲线站台噪声进行预测，曲线站台的模型沿线路方向为变截面。此外，在同一时刻，机场接驳线只有一侧的列车进出站，因此，仅针对轨行区单侧声源的情况，对吸音板未铺、半铺及全铺等3种工况下的站台区噪声进行仿真。

图4 车站非直线站台全局空间模型

车站站台空间仿真模型如图4所示。对站台空间模型划分声学网格和场点网格，定义流体材料和吸音板多孔材料属性、声源及边界条件。模型中，岛式站台及左右两侧轨行区上方生成场点网格，如图5所示。图5中的参考点为仿真结果输出点，参考点距站台顶面1.2 m，距站台边缘0.5 m。

图5 车站站台场点网格划分

3.2.2 噪声仿真结果

将参考点的声压云图分别取300 Hz和500 Hz和800 Hz等3个频率进行对比，结果如图6所示。输出参考点处不同工况下各频率的噪声声压级，如图7～8所示。

根据仿真结果，在车站站台的轨行区：半铺道床吸音板可以使站台噪声降低0.5～2.5 dB(A)，最大降噪效果为2.0～2.5 dB(A)；全铺道床吸音板可使站台噪声降低1.5～5.2 dB(A)，最大降噪效果为4.0～5.2 dB(A)。

由仿真结果可知，在3种工况下，不同频率的噪声降噪效果不同：①对于列车进出站时的50～250 Hz低频噪声，半铺道床吸音板最多可以降低站台噪声0.5～1.2 dB(A)，全铺道床吸音板最多可以降低站台噪声1.5～2.6 dB(A)；②对于250 Hz～2 000 Hz中高频轮轨噪声，半铺道床吸音板最多可以降低