高铁噪声声源的空气声隔声评价频谱修正研究

李 玥 赵越喆 戴然婕

(华南理工大学，广东 广州 510641)

0 引言

高铁是高速铁路的简称，指的是设计开行速度不小于250 km/h，运营速度在初期不小于200 km/h的客运铁路[1,2]。近几年，中国已成为世界上高速铁路系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家。但由于我国高速铁路发展较晚，对其隔声方面的研究较为有限。

在GB/T 50121—2005建筑隔声评价标准中，使用计权隔声量(用Rw表示，单位为dB)来评价建筑构件的隔声性能。Rw考虑了隔声频率特性曲线的隔声低谷，并与主观隔声听感效果相符，因此能够很好的确定隔声等级，以保证室内有良好的声环境[3]。研究表明，不同频谱成分的噪声源对同一隔声构件所表现出的实际隔声效果不尽相同。为了更精确地对建筑构件隔声效果进行评价，标准中考虑了两种噪声源的频谱修正，一种是粉红噪声频谱修正量，用C表示，用于修正生活噪声等中高频为主的噪声源，一种是交通噪声频谱修正量，用Ctr表示，用于修正交通噪声等中低频为主的噪声源。评价建筑构件空气声隔声性能时，使用隔声评价指标Rw+C或Rw+Ctr比单独使用计权隔声量Rw更符合构件实际的隔声效果。

高速运行时的高速铁路动车产生的噪声与中低频为主的一般交通噪声的频谱存在一定差异，当建筑周边噪声以高铁噪声为主时，使用现有交通噪声频谱修正量进行修正可能会造成误差。本文通过计算，建立专门的频谱修正量，以便精确描述高铁噪声源对建筑构件隔声效果的影响，为隔声设计提供更充分的基础数据参考。

1 高速铁路交通噪声的频谱

华南理工大学戴然捷等人在厦深铁路和武广高铁选取远离道路的空旷地带进行昼夜多声道同步测量，测得高速铁路交通噪声的多组频谱数据[4]。将测得的高铁噪声频谱行A计权和归一化处理，然后平均，得到高铁交通噪声的平均归一化频谱，如图1所示。图1同时给出了建筑隔声评价标准GB/T 50121—2005中用来计算频谱修正量C和Ctr的频谱。

从图1可以看出，高铁交通噪声频谱曲线在中高频带与用以计算交通噪声频谱修正量Ctr的频谱曲线较为接近，在中低频带则与用以计算粉红噪声频谱修正量C的频谱曲线较为接近。因此，高铁交通噪声为噪声源时的实际隔声量可能介于C和Ctr的修正值之间。

2 常用建筑构件

不同构造的建筑构件隔声频率特性有所不同，因此需要选取一定数量的建筑构件隔声频率特性数据来计算高铁交通噪声对隔声评价的影响。

根据《建筑吸声材料与隔声材料》中的数据，选取表1中真实构件的实测空气声隔声频率曲线，与一条根据质量定律假设的每1/3倍频程增加2 dB的理想曲线一起进行高铁噪声频谱修正量的计算[5]。

表1 参与计算的建筑构件种类

3 常用建筑构件对高铁交通噪声声源频谱修正量

根据GB/T 50121—2005建筑隔声评价标准中频谱修正量的计算方法(见式(1))，将用于计算构件隔声评价修正量的频谱替换为高铁噪声频谱，计算表1中28种构件在100 kHz～3.15 kHz频率范围内的高铁噪声频谱修正量。计算结果如图2所示，Cg代表高铁交通噪声频谱对每一种建筑构件的频谱修正量，同时给出了C和Ctr的修正结果。

Cj=-10lg∑10(Lij-Xi)/10-Xw

(1)

其中,j为高铁交通噪声频谱序号；Xw为建筑构件隔声单值评价量；i为100 kHz～3.15 kHz 1/3倍频程序号；Lij为第j号频谱第i个频带的声压级；Xi为第i个频带的测量量。

图2中，上中下三条线分别代表针对28种墙体的粉红噪声频谱修正量C、高铁噪声频谱修正量Cg和交通噪声频谱修正量Ctr。可以看出，Cg落于C和Ctr之间，动态范围为-5 dB～-1 dB。

总体而言，使用GB/T 50121—2005建筑隔声评价标准中生活噪声频谱修正量C和交通噪声频谱修正量Ctr可粗略修正高铁噪声的隔声效果。需要更为精确的评价构件对于高铁噪声的隔声效果时，可使用Rw+Cg。

4 结语

由于人耳对低频声不敏感，以及常用墙体的高频隔声量大于低频的特点，如果声源在低频声中能量较低，则该墙体对其表现出较强的空气声隔声效果，频谱修正量更大。高铁噪声相对于城市交通噪声的低频能量更低，因此常用隔墙对高铁交通噪声应表现出更强的空气声隔声效果，其频谱修正量应比城市交通噪声偏大。