声场分析在大型高铁站房候车厅客运广播中的应用

2021-04-17何东泽

智能城市 2021年4期

何东泽

（中铁第五勘察设计院集团有限公司电通院，北京 102600）

在我国高速铁路快速发展的大环境下，大量高铁站房随之兴建，客运站房建设迎来了一个快速发展的重要时期，客运站房的设计和建设质量要求逐步提高。

车站客运广播系统作为铁路旅客服务信息系统的重要组成部分，为车站旅客提供购票、进站、候车、出站、引导和公共宣传广播，为车站客运服务人员提供客运生产信息广播及办公等区域公共广播。客运广播系统的服务质量影响了铁路旅客服务水平、旅客对乘车服务的直观感受。因此，应保证客站具有良好的声学环境，提高客运站的服务质量，开展大型高铁站房客运广播声场环境的相关研究具有积极的意义。

本文甄选一个有代表意义的大型高铁站房-徐州东站房，该站房建筑装修材料已由主管部门审定，且客运广播系统采用了分布式声源方式，对该站房进行声场分析，得出较优的广播扬声器布置设计方案，为工程方案实施提供参考依据。

1 大型高铁站房候车厅建模

（1）首先采用草图大师对建筑专业提供的徐州东站房高架候车厅平立剖图纸进行模型建立。徐州东站房高架候车厅长度约为127 m，宽度约为73 m，高度约为17 m。

（2）将上述建的模型导入专业声学仿真软件，再在声学软件中设置候车厅内外墙、吊顶、地面等采用的吸声材料，计算厅内混响时间值[1]，若该值未达到相关规范中混响时间的标准要求，需重新选取吸声材料，直到混响时间达到标准为止。由于混响时间值（RT）由相关的建筑及环境参数决定，无法由电声设计所改变，建筑装修材料已经通过计算和审定，因此，广播声场优化设计只能在既定建筑声学环境条件下，通过对扬声器的扬声器型号、数量、安装位置以及角度等进行优化设置，为后续广播扬声器布置方案奠定了基础。

徐州东站房候车厅内墙采用3 mm铝板，外墙采用玻璃幕墙（BLC），吊顶采用铝合金板（JX4-4CKLBT），地面采用灰色花岗石（MARBLE）。对候车厅混响时间进行了仿真计算。

候车厅在500～1 000 Hz时，混响值在1.6 s左右，参阅《体育建筑设计规范》（JGJ131—2003）及《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》（GB/T 50356—2005），在500～1 000 Hz时，混响时间应小于1.7 s。徐州东站高架候车厅的混响时间满足普通厅堂混响时间的要求[2-3]。混响时间仿真图如图1所示。

图1 混响时间

2 声场仿真与分析

结合先进设计经验以及国内其他站房客运广播的实际状况，本文选择了两种广播扬声器布置设计方案，分别进行仿真和数据收集，并进行对比分析，得出更优的设计方案。

2.1 方案一

高架候车厅研究方案一三维视图如图2所示，方案一扬声器平面布置图如图3所示。

图2 扬声器设置三维图

图3 扬声器平面布置图

按照座椅高度等因素考虑，在1.2 m高度设置听音区（人坐高约为1.2 m），图2中候车厅底部内矩形深灰色区域即为所设听音区。

方案一候车厅扬声器采用500 W壁挂扬声器，壁挂高度选择为2.5 m。

对方案一进行仿真和数据收集，得到了直达声压级、总声压级、C7、C50、ALC及STI[4]6个声学评价指标的值，结果如表1所示。

表1 方案一声场仿真结果

2.2 方案二

研究方案二高架候车厅的三维视图与方案一图2一致。方案二候车厅扬声器的布放位置与方案一的位置一致。

对方案二进行仿真和数据收集，得到了直达声压级、总声压级、C7、C50、ALC及STI6个声学评价指标的值，结果如表2所示。

表2 方案二声场仿真结果

2.3 测试数据分析

声压级：火车站候车厅内声压级信噪比不应低于10 dB，背景噪声在70～76 dB之间，因此，各位置总声压值应不低于80～86 dB。根据总声压级（Total SPL）的计算结果，两种方案均满足声压级标准要求，方案一声压级大于方案二。声场不均匀度：根据声场仿真结果两种方案中心频率为1 000 Hz时，方案一的总声压最大值和最小值之差为11.17 dB，方案二总声压最大值和最小值之差为9.58 dB，方案二声场不均匀度更优。C7：该值应高于-15 dB，越接近0，声音效果越好。根据声场仿真结果，方案一和方案二的C7平均值均大于-15dB，达到声学要求，其中方案一C7平均值相较于方案二更接近0 dB。C50：该值大于-5 dB均可被认为具有良好的可懂度。声场仿真结果表明，方案一和方案二的C50平均值均大于-5 dB，达到要求，且方案一优于方案二。AlC：该值为0代表没有清晰度损失，100%代表清晰度全部损失。清晰度0～7%表示非常好，7%～11%表示良好，11%～15%表示清晰，15%～18%表示较差。两个方案的AlC清晰度损失百分比的结果均为清晰至非常好，且方案一ALC声学评价指标优于方案二。STI：声场仿真结果表明，方案一和方案二的STI语音传输指标结果均为良好和非常好，方案一STI语音传输指标优于方案二。综合声场仿真结果，两个方案的各项指标均达到要求，且方案一大多数指标均好于方案二，本次研究推荐采用方案一，即扬声器壁挂高度为2.5 m。