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法律状态
2019-03-22
授权
授权
2017-05-24
实质审查的生效 IPC(主分类):G01H11/06 申请日:20161213
实质审查的生效
2017-04-26
公开
公开
技术领域
本发明涉及一种减振降噪效果评价方法，特别涉及一种高速铁路高架站结构减振降噪效果评价方法，属于环境噪声评价技术领域。
背景技术
随着我国高铁建设的快速发展，高架车站、候车厅和客运站台的建设随之大规模展开，专门办理客运业务的高架车站一般在客运站台和线路的上方或下方修建，且与站房相连，供旅客候车用的建筑物。担负着办理旅客问询、售票、中转签字、候车、乘降等旅行手续和行李、包裹的承运、保管、装卸、中转与交付的业务，并办理旅客列车的到达、出发、通过和旅客列车车底的取送等技术作业。其主要设备由站房、站前广场和站场三部分组成。候车厅则是旅客候车休息和组织旅客排队进站的场所。客运站台是供旅客乘降和行包装卸的设施。
轨道交通以其运量大、速度快、占地少等优点，在交通运输业中扮演着越来越重要的角色，但同时也引发了突出的噪声振动影响问题，噪声振动污染被列为七大公害之一。这不仅是因为交通系统引起的环境噪声振动影响日益增大，而且还由于随着社会的进步，人们对现代生活质量的要求也越来越高，即使对于同样水平的噪声振动影响，在过去可能不是问题，而现在却越来越多地引起公众的强烈反应。
所以，由轨道引起的环境噪声振动问题作为一种新型的环境公害，已经成为一个愈来愈严重的社会问题。而准确的预测轨道交通对建筑物噪声振动的影响对于及时感知潜在的噪声振动水平以及轨道交通的建设都起着关键的作用，另外对于采取相应的措施来减少噪声振动水平也有着重要参考价值。
GB 14227的国家标准公开了“城市轨道交通车站站台声学要求和测量方法”，但其缺点在于：其仅适用于城市轨道交通车站站台测量评价。
由于频繁的有列车进出车站，在运行中产生的振动和噪声，对高架车站、候车厅和客运站台候车人群可能构成较大影响，如何对高速铁路高架站结构减振降噪效果进行评价就成为该技术领域急需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可用于有效、全面开展高速铁路高架站结构减振降噪效果评价方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：
一种高速铁路高架站结构减振降噪效果评价方法，其步骤如下：
(1)噪声测量方法
1)测点布设
候车厅区域：典型候车区域的代表位置，如座椅区域，旅客集中站立区域，进出站口区域等；客运站台区域：站台几何中心线位置；
2)测量内容包括：
a)各测点每次列车通过时段的TEL；
3)测量的量
测量每列车通过暴露声级TEL，每个测点分别连续测量10次列车，测量结果以所测数据的算术平均值表示；
4)测量仪器
测量仪器应符合IEC 61672-1中1级设备的技术要求，对于站台噪声测试，应使用适宜的风罩，每次测量测量仪器的量程应满足50dB～110dB；
前后应使用满足IEC 60942标准的1级声校准器进行校准，如果两次校准之差大于0.5dB，则测量结果无效；
5)测量方法
a)测量方向
候车厅候车区域：传声器前端朝上，麦克风轴线与地板面垂直；
站台区域：传声器前端朝向列车进站被测线路一侧，其轴线与线路方向垂直；
b)测量高度
候车厅候车区域：测量高度为距地面1～1.4m；
站台区域：测量高度为距地面1～2m；
c)时间计权
时间计权采用“慢档”；频率计权网络为A计权；
(2)振动测量方法
1)测点布设
候车厅区域：典型候车区域的代表位置，如座椅区域，旅客集中站立区域，进出站口区域等；客运站台区域：站台几何中心线位置；
2)测量内容
测量内容应包括：
a)各测点每次列车通过时段的VLZ,max；
b)各测点每次列车通过时的垂向瞬时频率计权加速度值aw(t)；
3)测量的量
测量每次列车通过测点时的VLZ,max和aw(t)；每个测点分别连续测量20次列车；测量结果以所测数据的算术平均值表示；
4)测量仪器
测量应采用精密等级不低于2型的环境振动计或其他相当的振动仪器，测量仪器的量程应满足50dB～110dB；
5)测量方法
振动传感器的放置应符合以下要求：
a)振动传感器应平稳地安放在平坦、坚实的地面上；避免置于如地毯等松软的地面上；
b)振动传感器的灵敏度主轴方向应与测量方向一致；
(3)混响时间测量方法
1)测点布设
声源中心线高度在地面以上1～2m，传声器位置应选择在有代表性的主要候车区域，且不同位置测试时传声器之间的间距应至少在2m以上，传声器距最近的反射面至少1m以上，传声器与声源的距离应至少为5m以上，传声器的高度应在地面以上1～1.4m；
2)测量内容
包括：
a)各测点在无列车通过时的T20和T30；
b)各测点在列车通过时的T20和T30；
c)各测点在夜间安静环境下的T20和T30；
3)测量的量
T20和T30：分别对应于声压级衰变5dB至25dB的情况外推到60dB衰变所需要的时间和声压级衰变5dB至35dB的情况外推到60dB衰变所需要的时间；
当标准声源发声后，分别测量不同测点位置处的混响时间，同一条件下重复测量10次以上，取算术平均值为该点的混响时间测量值；
4)测量仪器
①声源
声源应尽可能接近无指向性，满足ISO3382-1规定的声源指向性偏差要求，声源应经过国家认证机构对指向性和频率特性的技术检测，声源所激励的声级应高于背景噪声35dB；
②传声器和建筑声学测试分析系统
应采用无指向性传声器，传声器的直径应在26mm以下，倍频程或1/3倍频程滤波器应符合IEC 61260中的规定；
5)测量方法
使用脉冲响应反向积分法或中断声源法获得衰变曲线，以此获得混响时间时，同一测点测量频段内T20和T30相差应小于10％，否则测量结果无效；
(4)减振降噪效果评价
依据上述步骤(1)-(3)所述的噪声、振动、混响时间测量方法，以某车站候车厅、站台层各测点的测量结果之算术平均值，作为评价某高速铁路高架车站候车环境的依据。
优选地，所述步骤(1)之2)还包括如下步骤：
b)各测点背景噪声Leq。
优选地，所述步骤(1)之5)之后，增加如下步骤：
6)背景噪声修正
a)当列车运行噪声测量值与背景噪声值相差10dB(A)以上时，不对噪声测量值进行修正；
b)若二者声级差值在5dB(A)～10dB(A)之间时，则测量结果进行修正。
优选地，所述步骤(2)之2)还包括如下步骤：
c)各测点背景振动值VLZ,10。
优选地，所述步骤(2)之5)之后，还包括如下步骤：
6)背景振动修正
列车运行振动与背景振动的差值小于10dB时，测量结果应进行修正；若背景振动低于5dB以下，测量结果仅作参考值。
优选地，所述步骤(1)之5)之b)测量高度：候车厅候车区域：测量高度为距地面1.2m；或者站台区域：测量高度为距地面1.5m。
优选地，所述步骤(3)之1)中：声源中心线高度在地面以上1.5m；传声器的高度应在地面以上1.2m。
优选地，所述步骤(1)之1)所述测点布设具体如下：对于高架候车厅，应在设有座椅的主要候车区域以及其它旅客集中区域布点，每50m2至少布设1个测点；对于线下候车厅，应在设有座椅的主要候车区域以及其它旅客集中区域布点，每20m2至少布设1个测点。
优选地，所述步骤(1)之4)所述测量仪器具体满足ISO3382-1规定的声源和满足ISO3382-1规定的数据采集系统。
优选地，所述步骤(1)之6)之b)中所述修正按下表1进行。
表1 背景噪声修正值 单位为dB(A)
优选地，所述步骤(1)之1)所述测点布设具体如下：对于高架候车厅，应在设有座椅的主要候车区域布点，座椅区域每50m2至少布设1个测点；对于线下候车厅，应在设有座椅的主要候车区域布点，座椅区域每20m2至少布设1个测点。
优选地，所述步骤(2)之6)中所述修正按下表2进行。
表2 背景振动修正值 单位为dB
优选地，所述步骤(4)之4)中所述声源指向性偏差要求如下表3所示。
表3 自由场下使用粉红噪声激励各倍频带声源指向性最大偏差(dB)
优选地，对于某线下候车厅，其建筑面积8000m2，在设有座椅的主要候车区域以及其它旅客集中区域布点，每20m2至少布设1个测点，共布设9个。
优选地，所述步骤(3)之4)之②中所述传声器为B&K公司生产的4189型无指向性传声器；所述建筑声学测试分析系统为B&K2260型Investigator TM模块化精密噪声分析仪。
本发明的优点：
本发明通过建立候车环境噪声、振动和候车厅内混响时间的测量方法，形成一套高速铁路高架车站减振降噪效果评价方法，有利于有效全面评价高架车站候车环境噪声振动影响状况及候车厅内的声环境质量，保证候车人员的候车环境。
下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
附图说明
图1是某高架车站候车厅测点分布示意图。
具体实施方式
下列术语和定义适用于本发明。
高速铁路(high-speed railway)：是指新建铁路旅客列车设计最高行车速度达到250km/h及以上的铁路。
高架车站(elevated station)：指专门办理客运业务的高架车站。一般在客运站台和线路上空修建，且与站房相连，供旅客候车用的建筑物。担负着办理旅客问询、售票、中转签字、候车、乘降等旅行手续和行李、包裹的承运、保管、装卸、中转与交付的业务，并办理旅客列车的到达、出发、通过和旅客列车车底的取送等技术作业。其主要设备由站房、站前广场和站场三部分组成。
候车厅(waiting room)：是旅客候车休息和组织旅客排队进站的场所。
客运站台(passenger platform)：供旅客乘降和行包装卸的设施。
动车组(multiple unit)：具有牵引动力、固定编组、在日常运用维修中不摘钩的一组列车。
等效声级(equivalent sound pressure level)LAeq,T：
在规定的时间内，某一连续稳态声的A计权声压，具有与时变的噪声相同的均方A计权声压，则这一连续稳态声的声级就是此时变噪声的等效声级，等效声级的单位用分贝(dB)表示。
等效声级的公式是：
式中：LAeq,T——等效声级，单位为分贝(dB)；t2－t1——规定的时间间隔，单位为秒(s)；pA(t)——噪声瞬时A计权声压，单位为帕(Pa)；p0——基准声压(20μPa)。
当A计权声压用A声级LpA(dB)表示时，则此公式为：
列车通过暴露声级(transit exposure level)TEL
列车通过时的A声级，取准经过时间为Tp在T时间间隔的测量，时间间隔T应足以包括与事件相关的所有声能，至少应考虑在Tp内较低LPA以下-10dB的因素，TEL用下述方程表示:
式中：TEL——列车通过暴露声级，单位为分贝(dB)；
TP——列车通过时间，由列车总长度(从车头的缓冲器至车尾的缓冲器)除以列车的速度得到，单位为秒(s)；
T——测量时间，单位为秒(s)；
pA(t)——瞬时A计权声压，单位为帕(Pa)；
p0——基准声压(20μPa)。
TEL与SEL的关系用方程表示：
TEL＝SEL+10lg(T0/T8)>
这里T0＝1s是标准时间间隔
背景噪声(background noise)：列车运行噪声以外的其他声音。
振动加速度级(vibration acceleration level)即振级VAL：
加速度与基准加速度之比的以10为底的对数乘以20。
振动加速度级的计算式为：
式中：a——加速度有效值，单位为米每二次方秒(m/s2)；
a0——基准加速度，a0＝10-6m/s2。
振动加速度级的单位用分贝(dB)表示。
计权振动加速度级(weighted vibration acceleration level)：
计权振级，VLW，VL
按照GB/T 13441规定的频率计权因子修正后的振动加速度级。
计权振动加速度级的单位用分贝(dB)表示。
Z计权振动加速度级(Z weighted vibration acceleration level)：
Z振级，VLZ
按照GB/T 13441规定的Z向计权因子修正后的振动加速度级。
Z振级的单位用分贝(dB)表示。
最大Z振级(maximum Z weighted vibration acceleration level)VLZ,max：
在规定时间内Z振级的最大值。
最大Z振级的单位用分贝(dB)表示。
四次方振动剂量值VDV(m/s1.75)
式中：
aw(t)——瞬时频率计权加速度；
T——测量时间长度。
注：当振动暴露包含两个或更多的不同幅值的时间段i时，总暴露的振动剂量值，应当用单个振动剂量值四次方和的四次方根进行计算：
背景振动(background vibration)：无铁路列车运行通过时的环境振动。
混响时间(reverberation time)：当声源停止后声压级衰变60dB(相当于平均声能密度降为原来的1/106)所需的时间。
实施例1
一种高速铁路高架站候车环境减振降噪效果评价方法，其步骤如下：
1、噪声测量方法
1.1测量仪器
测量仪器应符合IEC 61672-1：2002中1级设备的技术要求，如采用B&K2260声级计，对于站台噪声测试，使用适宜的风罩。
每次测量前后应使用满足IEC 60942：2003标准的1级声校准器，如采用B&K4226声级校准器进行校准，如果两次校准之差大于0.5dB，则测量结果无效。
1.2测量的量
测量每列车通过暴露声级TEL。每个测点分别连续测量10次列车。当同一检测点，在相同列车类型和速度条件下，测量数据之间最大差值大于3dB时，则该组数据无效。2016年11月8日下午在某高架车站候车厅，如图1所示，是某高架车站候车厅测点分布示意图，测量结果如下表4所示，以所测数据的算术平均值表示。
表4
1.3测量内容
测量内容应包括：
a)各测点每次列车通过时段的TEL；
1.4测点布设
测点布设原则
测点的选择应具有代表性的候车区域，能够使测量结果正确反映所代表区域受铁路列车运行噪声影响状况。
测点布设要求
测点布设分为2类：
候车厅区域：典型候车区域的代表位置，如座椅区域，旅客集中站立区域，进出站口区域等。
客运站台区域：站台几何中心线位置。
划定典型候车区域和典型位置
划定典型候车区域和典型位置时，应考虑以下因素：
a)与声源变化有关的因素，如列车运行速度、车流量、建筑物结构、候车厅类型等；
b)候车区域分布情况；
c)工作人员常驻区域
d)其他特殊要求。
典型候车厅典型候车区域测点的布设
对于某高架候车厅，其建筑面积50000m2，在设有座椅的主要候车区域以及其它旅客集中区域布点，每50m2至少布设1个测点，共布设9个。如图1所示，是某高架车站候车厅测点分布示意图。
1.5测量条件
1.5.1同一候车区域内的测点，应采用同步测量的方法。
1.5.2测量应避免足以影响噪声测量值的其他环境因素，如其它非铁路噪声污染源引起的干扰。
1.5.3测量时的环境温度、湿度、风速和大气压力应满足传声器工作和测量条件：标准温度：50℃，湿度：20％，风速：≦5m/s，大气压力：1个标准大气压。
1.6测量方法
1.6.1测量方向
候车厅候车区域：传声器前端朝上，麦克风轴线与地板面垂直。
站台区域：传声器前端朝向列车进站被测线路一侧，其轴线与线路方向垂直。
1.6.2测量高度
候车厅候车区域：测量高度为距地面1.2m。
站台区域：测量高度为距地面1.5m。
1.6.3时间计权
时间计权采用“慢档”；频率计权网络为A计权。
1.7背景噪声修正
a)当列车运行噪声测量值与背景噪声值相差10dB(A)以上时，不对噪声测量值进行修正。
b)若二者声级差值在5dB(A)～10dB(A)之间时，则测量结果应按表5进行修正。
表5 背景噪声修正值 单位为dB(A)
2振动测量方法
2.1测量仪器
测量应采用精密等级不低于2型的环境振动计或其他相当的振动仪器，性能应符合ISO 8041:1990的规定，如采用INV306数据采集系统。测量仪器应经国家认可的计量单位检定合格，并在有效期限内使用。测量仪器的量程应满足50dB～110dB。
2.2测量的量
测量每次列车通过测点时的VLZ,max和aw(t)。每个测点分别连续测量10次列车。2016年11月8日下午在某高架车站候车厅，如图1所示，是某高架车站候车厅测点分布示意图，测量结果如下表6-表7所示以所测数据的算术平均值表示。
表6
表7
2.3测量内容
测量内容应包括：
a)各测点每次列车通过时段的VLZ,max；
b)各测点每次列车通过时的垂向瞬时频率计权加速度值aw(t)；
2.4测点布设
测点布设原则
测点的选择应具有代表性的候车区域，能够使测量结果正确反映所代表区域受铁路列车运行振动影响状况。
测点布设分类
候车厅候车区域：典型候车区域的代表位置，如座椅区域，旅客集中站立区域等。
站台区域：站台几何中心线位置。
划定典型候车区域和典型位置
划定典型候车区域和典型位置时，应考虑以下因素：
a)与振动源变化有关的因素，如列车运行速度、车流量、建筑物结构、候车厅类型等；
b)候车区域分布情况；
c)工作人员常驻区域
d)其他特殊要求。
典型候车区域典型候车位置测点的布设
对于某高架候车厅，其建筑面积50000m2，在设有座椅的主要候车区域以及其它旅客集中区域布点，每50m2至少布设1个测点，共布设9个。如图1所示，是某高架车站候车厅测点分布示意图。
2.5测量条件
2.5.1同一候车区域内的测点，应采用同步测量的方法。
2.5.2测量应避免足以影响振动测量值的其他环境因素，如其它非铁路振动污染源引起的干扰。
2.5.3测量时的环境温度、湿度、风速和大气压力应满足传感器工作和测量条件：标准温度：50℃，湿度：20％，风速：≦5m/s，大气压力：1个标准大气压。
2.6测量方法
2.6.1振动传感器的放置
振动传感器的放置应符合以下要求：
振动传感器的放置应符合以下要求：
a)振动传感器应平稳地安放在平坦、坚实的地面上。避免置于如地毯等松软的地面上；
b)振动传感器的灵敏度主轴方向应与测量方向一致；
2.7背景振动修正
列车运行振动与背景振动的差值小于10dB时，测量结果应按表8进行修正。若背景振动低于5dB以下，测量结果仅作参考值。
表8 背景振动修正值 单位为dB
3混响时间测量方法
3.1测量仪器
①声源
声源应尽可能接近无指向性，满足ISO3382-1:2009规定的声源指向性偏差要求，见表9。声源应经过国家认证机构对指向性和频率特性的技术检测。声源所激励的声级应高于背景噪声35dB。采用丹麦BK公司2260D型分析仪的内置信号发生器输出信号至4292型全方位性声源。
表9 自由场下使用粉红噪声激励各倍频带声源指向性最大偏差(dB)
②传声器和建筑声学测试分析系统
采用B&K公司生产的4189型无指向性传声器；
建筑声学测试分析系统采用丹麦Brüel&Kjaer公司的B&K2260型Investigator TM模块化精密噪声分析仪。
3.2测量的量
T20和T30。分别对应于声压级衰变5dB至25dB的情况外推到60dB衰变所需要的时间和声压级衰变5dB至35dB的情况外推到60dB衰变所需要的时间。
当标准声源发声后，分别测量不同测点位置处的混响时间。同一条件下重复测量10次以上，取算术平均值为该点的混响时间测量值。
3.3测量内容
测量内容应包括：
各测点在无列车通过时的T20和T30；
表10
3.4测点布设
声源中心线高度在地面以上1.5m,传声器位置应选择在有代表性的主要候车区域，且不同位置测试时传声器之间的间距应至少在2m以上，传声器距最近的反射面至少1m以上。传声器与声源的距离应至少为5m以上，传声器的高度应在地面以上1.2m。
对于某高架候车厅，其建筑面积50000m2，在设有座椅的主要候车区域以及其它旅客集中区域布点，每50m2至少布设1个测点，共布设9个。如图1所示，是某高架车站候车厅测点分布示意图。
3.5测量条件
测试期间，候车厅应处于正常使用条件下，背景噪声应满足测试要求。在测量频率范围内，采用中断声源法测量时，传声器位置的背景噪声声压级应比声源产生声压级至少低35dB；采用脉冲反向积分法测量时，传声器位置的背景噪声声压级应比声源产生声压级至少低25dB，使用MLS信号作为声源激励信号，传声器位置的背景噪声声压级应比声源产生声压级至少低15dB。
3.6测量方法
使用脉冲响应反向积分法或中断声源法获得衰变曲线，以此获得混响时间时，同一测点测量频段内T20和T30相差应小于10％，否则测量结果无效。
4减振降噪效果评价
高速铁路高架站结构减振降噪效果评价，依据本专利申请规定的噪声、振动、混响时间测量方法，以某车站候车厅、站台层各测点的测量结果之算术平均值，作为评价某高速铁路高架车站候车环境的依据。
根据上述数据对此次测量的结果进行说明，用于评价高架车站候车环境噪声振动影响状况及候车厅内的声环境质量，保证候车人员的候车环境。
本发明的高速铁路高架站结构减振降噪效果评价方法简洁有效，有利于全面评价高架车站候车环境噪声振动影响状况及候车厅内的声环境质量，保证候车人员的候车环境。
机译： 一种结构减振件及制造这种结构件的方法
机译： 一种用于制造减振的框架形结构的方法，在此之后，框架形结构
机译： 一种用于制造减振框架状结构的方法，并通过该方法制备框架形结构。
