上海地鐵星中路站聲場仿真分析及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、地鐵地下站點(diǎn)是乘客和相關(guān)工作人員的集中區(qū)域，其聲學(xué)環(huán)境好壞對人的心理及生理健康影響較大。地鐵進(jìn)出站噪聲、相關(guān)設(shè)備運(yùn)行噪聲等都會影響站點(diǎn)內(nèi)的聲學(xué)環(huán)境。地鐵站點(diǎn)雖然屬于非專業(yè)聲學(xué)空間，但如果聲學(xué)設(shè)計不當(dāng)，將會嚴(yán)重影響站點(diǎn)空間內(nèi)的音質(zhì)和語言交流清晰度。本文以上海地鐵9號線星中路站為例，對站點(diǎn)聲場進(jìn)行了仿真分析與優(yōu)化設(shè)計；并以站點(diǎn)內(nèi)廣播系統(tǒng)為聲源對站點(diǎn)內(nèi)音質(zhì)進(jìn)行了分析與優(yōu)化。
　　首先，測量得到了站點(diǎn)的三維幾何數(shù)據(jù)以及在地鐵不同行駛工況下

2、的站點(diǎn)噪聲和廣播系統(tǒng)聲音數(shù)據(jù)?；跍y得的星中路站點(diǎn)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，建立了站點(diǎn)的三維數(shù)值模型。在不同候車區(qū)域及座椅區(qū)域乘客處布置測點(diǎn)，對地鐵減速進(jìn)站、站間停車、加速出站的運(yùn)行全程噪聲以及站點(diǎn)廣播系統(tǒng)正常播音時的聲源信息進(jìn)行了測量。通過頻譜分析，得出站點(diǎn)噪聲的主要能量集中區(qū)域，為進(jìn)一步的站點(diǎn)聲場仿真優(yōu)化和音質(zhì)設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，建立了站點(diǎn)的聲學(xué)有限元分析模型并進(jìn)行了仿真優(yōu)化設(shè)計。通過合理簡化，建立了星中路站點(diǎn)的有限元模型，考慮地鐵

3、進(jìn)、出站點(diǎn)兩種工況，計算得出相關(guān)測點(diǎn)的聲壓級，通過與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比，驗(yàn)證了該模型的正確性。為實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)降噪，采用正交試驗(yàn)方法，對吸聲材料在隧道內(nèi)不同的貼附方式進(jìn)行了仿真研究，選出最佳降噪方案。仿真計算結(jié)果表明，該方案可有效改善站點(diǎn)內(nèi)聲場分布并降低其聲壓級。
　　最后，建立站點(diǎn)的音質(zhì)設(shè)計模型，利用仿真計算與主觀評價相結(jié)合的方法對站點(diǎn)音質(zhì)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。通過改變站點(diǎn)天花板吸聲材料的平均吸聲系數(shù)計算得到了音質(zhì)參數(shù)不同的聲音樣本，利用成對比較

4、法對其進(jìn)行了主觀評價。評價結(jié)果表明，人們傾向于選擇相對較小的站點(diǎn)混響時間。通過對比吸聲材料的平均吸聲系數(shù)與站點(diǎn)混響時間的關(guān)系曲線，確定了星中路站點(diǎn)的最佳混響時間，通過不同混響時間下的其他客觀參數(shù)對比，驗(yàn)證了最佳混響時間的正確性。將站點(diǎn)天花板和隧道同時進(jìn)行吸聲處理，有限元仿真結(jié)果表明，站點(diǎn)內(nèi)音質(zhì)狀況良好，進(jìn)一步降低了站點(diǎn)內(nèi)的噪聲。
　　本文旨在建立地鐵地下站點(diǎn)的聲學(xué)仿真和優(yōu)化流程，所提出的方法可推廣應(yīng)用于其他類似地鐵地下站點(diǎn)進(jìn)行聲學(xué)