北京市地铁典型线路站台噪声现状分析

劳动支部调研组
负责人、主笔人:刘茜

去年以来,发改委推出了信息电网油气网络、生态环保、清洁能源、粮食水利、交通运输、健康养老服务、能源矿产资源保障等七个重大工程包,今年又补充推出城市轨道交通、现代物流、新兴产业、增强制造业核心竞争力四个新的重大工程包。

世界各国普遍认识到:解决城市的交通问题的根本出路在于优先发展以轨道交通为骨干的城市公共交通系统。

城市轨道交通(Rail Transit)是指具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点的交通方式,包括地铁、轻轨、快轨、有轨电车等。在中国国家标准《城市公共交通常用名词术语》中,将城市轨道交通定义为“通常以电能为动力,采取轮轨运转方式的快速大运量公共交通的总称。”

我国截至到2014年底,有22个城市95条线已经开通运营,总里程2933.26公里,设置车站1947座。39个城市地铁获批在建2975.58公里。在规划历程达14678.84公里。

到2020年城镇化率将达到60%以上,城镇人口将增加1亿人,到2020年超过100万以上人口的城市将超过200个。

到2020年,预计全国地铁总里程将达到6000公里,投资也将达到4万亿。符合国家建设地铁标准的城市也将从已经批准的39个增加到50个左右。保定作为京津冀协调发展的副中心城市,批复进度还可能加快。

目前全国地铁在建城市见图1

图1 目前全国地铁在建城市

城市轨道交通中地铁投资较大,每公里造价现在已经从5亿元上升到七八亿元,北京市16号线每公里造价甚至高达12亿。国家筹资需求量很大。

北京地铁1953年规划,1965年建成,1969年试运营是中国第一条地铁线路。目前北京地铁日均客运量800万人次以上,2013年7月5日创下1057.23万人次。截止到2014年底运营里程527公里。2016年底运营里程将达到660千米以上。规划中到2020年,北京轨道交通线网运营线路将达30余条、运营里程达1000公里。今年4月3日清明前北京地铁全路网日客运量1122.5万人次。最近限行地铁全路网日客运量为968万人次。

此次汇报重点是通过北京市某三条线8个站台噪声进行现状测量,通过数据分析得出四方面内容:安全门对降低站台噪声数据;站台位置和噪声大小的关系;提出了背景噪声如何降低的建议;以及噪声对站台工作人员的影响。

某三条线本文中称之为Ⅰ线、Ⅱ线和Ⅲ线。8个站是如下选取:Ⅰ线选取T站台和W站台;Ⅱ线选取N站台、H站台和S站台;Ⅲ线选取了C站台、P站台和F站台。

 测量的评价量为列车进站、出站时规定测量条件下的等效连续A声级LAeq。测量仪器采用1型声级计及校准器。测量前后用声级校准器对声级计进行校准,偏差不大于0.5dB。测点周围2m以内不应有反射物。测量时站台的背景噪声低于被测噪声10dB,否则要修正。测量时传声器前端应朝向被测列车轨道一侧。其轴向与线路方向垂直距地面高度1.6m。列车进站的测量时间间隔为列车头部进站到停止的时间。列车出站的测量间隔为列车起动到列车尾部离站的时间。测量次数不应少于10次。测量数据经算术平均后,取整作为评价值。

选取北京地铁典型某三条线8个站台见表1所示。

​表1   北京地铁某三条线8个站站台
Table 1 Eight platforms in the three lines of Beijing metro

站台测点布置示意见图2。

图2 站台测点布置示意图
Fig.2  Arrangement of measuring points

以下是Ⅰ线T站台进站和出站站台中心点测量数据。见表2、表3。

表2  I线T站台进站中间点测量数据
Table 2 Noise measuring results on the middle T platformⅠline when 10 trains out of the platform
表3  I线T站台出站中间点测量数据
Table 3  Noise measuring results on the middle T platformⅠline when 10 trains come in the platform

以上只是T站中间测点测量数据,其余W站、N站、H站、S站、C站、P站和F站数据也同表1、表2所示,可分别给出,由于所占篇幅较大,就不一一列出,只把8个站台最后整理出的列车进出站中间测点数据计算结果平均值取整列入表4。

表4 8个站中心测点10辆列车进出站算术平均值
Table4  Noise measuring results on the middle of eight platforms when 10 trains in and out of the platform

从表4看出,每个站进出站LAeq等6个测量评价量大多数相等或相差1dB,少数差2dB,进站出站差别不大。此结论在关于站台不同位置测点所测结果的讨论中进一步阐述。所以以下用进站代表此站噪声值。表5是三条线8个站中心测点列车进站测试结果。

表5 三条线8个站中心测点测试结果
Table 5  Noise measuring results on the middle eight platform 
表6 8个站站台装安全门情况及LAeq值
Table 6  The installation statussecurity door of eight platforms and LAeq

一、安全门对降低地铁站台噪声的量值

从表6看出,8个站LAeq值比较,Ⅰ线无安全门,T站和W站LAeq值最高。Ⅱ线半封闭安全门,比起Ⅰ线无安全门,N站、H站和S站LAeq值在下降。N站、H站和S站之间略有不同,H站站台本底声比N站和S站小,所以LAeq值也略低。C站、P站和F站都是Ⅲ线路车站,站台是完全封闭安全门,比起Ⅰ线和Ⅱ线五个站LAeq值继续下降。最安静的F站比起Ⅰ线T站相互间几乎差10dB。至于同线路C站和F站之间差2-5dB,是站台本底声的影响,测量时C站人最嘈杂,F站台环境较安静。

    图3进一步直观的反映出安全门对站台噪声的影响。

图3  安全门对站台噪声的影响
Fig.3Security door reducing noise effect

为了更近一步说明安全门对减少站台噪声的效果,我们用图4说明。

图4是Ⅰ线、Ⅱ线和Ⅲ线中各选1个站T、H、和P站,10辆列车进站时的测量结果。即无安全门的Ⅰ线选T站,半封闭安全门的Ⅱ线选H站和完全封闭安全门Ⅲ线选P站。这三站的选点都是站台中间位置测点,每个测点测10趟列车进站的LAeq值。图4直观看出这三个站10趟列车进站每辆列车的LAeq值。图4中有上下峰,是因为测此点时站台本底噪声的影响,在关于测量过程中站台本底噪声的讨论中进一步阐述。

图4  安全门减少噪声效果图
 Fig.4Security door reducing noise effect

图4可清楚的看出安全门对于隔断站台噪声起到的作用,LAeq值明显拉开了距离。由于测量时,站台本底噪声情况较复杂,我们用平均值给出安全门减少噪声的量值。见表7。

表7  安全门减少噪声的量值
Table 7  Security door reduce the amount of noise

通过以上测量分析及平均值计算,得出安全门对站台噪声减少的量值:全封闭安全门和无安全门比较,噪声LAeq值减小7dB左右。半封闭安全门与无安全门比较,噪声LAeq值减少4dB左右;全封闭安全门与半封闭安全门比较,噪声LAeq值减少3dB左右。

二、关于站台不同位置测点所测结果的讨论

我们用T站、W站、H站、P站和F站五个站作为研究对象。表8表示站台不同位置测点测出的LAeq值。参见站台测点布置示意图1。

表8  五个站台不同测点进站和出站的LAeq值
 Table 8  LAeq of the different measuring point on five platforms when trains in and out of the platform

为了更直观的看出站台不同测点声值的不同,我们作出T站、W站、H站、S站和F站在车头位、车中间和车尾进出站与LAeq值的关系,用图5、图6、图7、图8和图9表示。

图5 T站站台不同测点测出LAeq数值
Fig.5  LAeqcomparisonamongof the different measuring point on T platform

图5表明T站站台(无安全门),中间测点进站和出站基本相同;车头测点进站和出站LAeq不同;车尾测点进站和出站LAeq不同。T站车头测点出站和车尾点进站LAeq值较大。

图6 W站站台不同测点测出LAeq数值
Fig.6  LAeqcomparisonamongof the different measuring point on W platform

图6表明W站站台(无安全门),中间测点进站和出站基本相同;车头测点进站和出站LAeq不同;车尾测点进站和出站LAeq不同。车头测点出站和车尾测点进站LAeq较大。

图6表明W站站台(无安全门),中间测点进站和出站基本相同;车头测点进站和出站LAeq不同;车尾测点进站和出站LAeq不同。车头测点出站和车尾测点进站LAeq较大。

图7  H站站台不同测点测出LAeq数值
Fig.7  LAeqcomparisonamongof the different measuring point on H platform
图8  S站站台不同测点测出LAeq数值
Fig.8  LAeqcomparisonamongof the different measuring point on S platform
图9  F站站台不同测点测出LAeq数值
Fig.9  LAeqcomparisonamongof the different measuring point on F platform

图7、图8、和图9中显示,站台加有安全门(完全封闭和半封闭)后,同图5和图6(无安全门)所示,中间测点进站和出站也是基本相同。车头测点出站位置LAeq仍然最大。不同点是车尾测点进站LAeq值变小,同中间点LAeq趋近相同。

三、关于测量过程中站台本底噪声的讨论

站台的本底噪声是指不过车时的站台噪声。它是一个很复杂的组成。包括连续声:电视声56-75 dB(A);背景音乐56-74 dB(A);空调声71 dB(A)。不连续声:进站广播声62-84 dB(A);大喇叭广播声81-85 dB(A);铃声76-86 dB(A);人流喊叫和说话声75-82 dB(A)。以上这些构成了站台无列车时环境本底噪声。车站人流声与地铁运营线高低峰运营时间有关,人流产生声音影响其背景噪声的大小。表8给出站台环境本底噪声值和修正值。需要说明是所测环境本底是现场测量时刻的本底。

表8  站台的环境本底对站台噪声的修正
Teble8Environmental background noise modification

表8显示,所选8个站,除F站较安静。其它7个站台环境本底噪声几乎差不多。这与所选站都是北京客运量较大站有关。也与这些站都有电视声,背景音,广播声有关。在背景噪声基本差不多的情况下,无安全门时,由于列车进出站噪声较大,比背景噪声高10 dB(A)以上,所以背景噪声可被忽略;当站台装上半封闭和全封闭安全门后,由于列车进出站噪声变小,背景噪声就变成不可忽略的声音,对列车进出站噪声有影响,需做修正。

测量数据表明:无安全门站台声级和平均本底相差13 dB(A),与最高本底相比相差3 dB(A),有安全门站台声级和平均本底相差9dB(A),与最高本底几乎相等或超出站台声级。这说明当站台装上半封闭和全封闭安全门后,列车进出站噪声变小,站台本底噪声会变的很突出。当站台装上半封闭和全封闭安全门后,列车进出站噪声变小,站台本底噪声会变的很突出。例如:T站无安全门,列车噪声为78 dB(A),如果平均本底65 dB(A),有13 dB(A)差值。P站全封闭安全门,列车噪声为70 dB(A),如果平均本底65 dB(A),有5 dB(A)差值。由于安全门的降噪,使得本底噪声成了不可忽略的噪声,直接能影响到站台噪声的大小。

站台和站厅在人流量大的时间段超过70 dB(A)。低频声较高。(见图10),60dB(A)以上声音集中在低频率31.5~63Hz。图10是某站厅噪声倍频程图。

图10  HQ站厅倍频程图
Fig.10  Noise Spectrum of HQ station hall

对于本底噪声的控制有以下两方面建议:

测试中发现:电视和电视广告在地铁站台安装的较为普遍,从地铁旧线1号线到新线8号线都安装了电视。电视提供给等车的乘客列车将要进站信息,新闻广播,广告,电视节目。但从另一角度,是站台本底噪声的主要贡献之一。

建议把各站电视和电视广告变成无声有字幕的可视电视。

测试中还发现:站厅的背景音乐在规定时间里按时播放。由于站厅反射声较大,几乎听不到古典音乐的美妙,只是混杂的各种声音的叠加。

测试中还发现:老线广播声超大,主要是通知找人和工作沟通。大于80 dB(A)以上。建议能否不影响工作的前提下调小音量。

老线铃声尖利刺耳,也大于80 dB(A)以上。为了提醒乘客列车就要启动了。建议在不影响安全的情况下加以改进。

乘客在地铁站大声暄哗是很普遍的,公共场所不要大声暄哗是每个公民应做到的。此声音也是站台本底噪声的主要贡献之一。

未来设计应考虑低频声和反射声对人的影响。现站台和站厅地面,墙面,柱面大多选用材质较硬通体砖,通体砖有防滑,耐磨,几乎不吸水等特点。由于结实耐用,便于清洁被广泛采用。顶棚和灯具大多数也是光滑硬质的材料。如果从声音角度看,由于质地太硬,会通过地面和墙面及顶棚反射二次噪声。建议站台和站厅的装修多考虑吸声系数高的材料,尽量避免选用表面光滑钢性的装修材料。

四、地铁站台噪声对站台工作人员的影响

以下是轨道交通某站的数据。见在《中国安全生产科学技术》第11卷第2期发表的《某新建城市轨道交通高架车站噪声现状—站台部分》一文。

根据某城市轨道交通某号线第1110-1号工作日列车运行图车站时刻表,早晨8:30到19:30对开列车数是58对。用公式(1)得出白班和夜班站台工作人员噪声暴露量。

                               (1)

 

表9  站台站务员白班噪声暴露量计算

以上数据代到公式(1)中,计算结果是白班每个工人每天噪声暴露量为73dB(A)。

根据某城市轨道交通某号线第1110-1号工作日列车运行图车站时刻表,晚19:30-23;30,晨5:30-8:30对开列车数是39对。

表10   站台站务员夜班噪声暴露量计算

以上数据代到公式(1)中,计算结果是夜班每个工人每天噪声暴露量为72dB(A)。

结论

1、地下站台设置安全门有两种情况,一种是全封闭门,一种是半封闭门。加上没有安全门,地下站台共有三种情况。以上三种情况站台中间测点LAeq值的变化是:全封闭安全门与无安全门比较LAeq值减小7dB(A)左右;半封闭安全门与无安全门比较LAeq值减小4dB(A)左右;全封闭安全门与半封闭安全门比较LAeq值减小3dB(A)左右。安装安全门后对于降低站台噪声有7-3dB(A)左右的变化量。由此可见,站台安全门的安装,是站台减噪非常有效的措施之一。尤其是全封闭安全门效果显著。

2、在站台中间的测点,列车进出站LAeq值基本相同。GB14227-2006,城市轨道交通车站站台声学要求和测量方法[S]. 2006 规定测量站台噪声选站台中心点测量进站和出站。此条结论为今后简化站台测量提供了依据。

在站台车尾和车头位置测点,列车进出站LAeq值不同。进站时,车尾位置测点LAeq值最大;出站时,车头位置测点LAeq值最大。

3、站台本底噪声降低很重要。当站台装上半封闭和全封闭安全门后,列车进出站噪声变小,站台本底噪声会变的很突出。对于本底噪声的控制有以下两方面建议:

(1)日常管理的改进

把各站电视和电视广告变成无声有字幕的可视电视;站台和站厅建议停止播放背景音乐;老线广播声音量应调小;或用其他通讯方式通知找人;老线铃声尖利刺耳,在不影响安全的情况下改进 ;乘客在地铁站大声暄哗很普遍,建议多进行在公共场所不要大声喧哗方面的教育。

(2)站台和站厅装修的改进

站台和站厅在人流量大的时间段超过70 dB(A),低频声较高。未来设计应考虑低频声和反射声对人的影响。建议站台和站厅内装修应多考虑吸声系数高的装饰装修材料,尽量避免选用光滑的刚性材料。

 4 、站台工作人员最大噪声暴露量白班73 dB(A),夜班72 dB(A)。

相信北京在未来地铁建设中,一方面新技术和材料的应用会大大改进车辆噪声和铁轨振动噪声。另一方面加装更有效的安全门,运用新材料装修地铁地面,墙面和灯具,加上更科学有效的运营管理,定会大大改善乘车环境,使得每日近几百万次人流及站台工作人员受益。

(本文被评为2015年度民盟东城区委优秀调研并上报民盟北京市委)