上海地鐵星中路站聲場仿真分析及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、地鐵地下站點是乘客和相關(guān)工作人員的集中區(qū)域，其聲學環(huán)境好壞對人的心理及生理健康影響較大。地鐵進出站噪聲、相關(guān)設(shè)備運行噪聲等都會影響站點內(nèi)的聲學環(huán)境。地鐵站點雖然屬于非專業(yè)聲學空間，但如果聲學設(shè)計不當，將會嚴重影響站點空間內(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，對站點聲場進行了仿真分析與優(yōu)化設(shè)計；并以站點內(nèi)廣播系統(tǒng)為聲源對站點內(nèi)音質(zhì)進行了分析與優(yōu)化。
　　首先，測量得到了站點的三維幾何數(shù)據(jù)以及在地鐵不同行駛工況下

2、的站點噪聲和廣播系統(tǒng)聲音數(shù)據(jù)?；跍y得的星中路站點的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，建立了站點的三維數(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，對地鐵減速進站、站間停車、加速出站的運行全程噪聲以及站點廣播系統(tǒng)正常播音時的聲源信息進行了測量。通過頻譜分析，得出站點噪聲的主要能量集中區(qū)域，為進一步的站點聲場仿真優(yōu)化和音質(zhì)設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，建立了站點的聲學有限元分析模型并進行了仿真優(yōu)化設(shè)計。通過合理簡化，建立了星中路站點的有限元模型，考慮地鐵

3、進、出站點兩種工況，計算得出相關(guān)測點的聲壓級，通過與試驗數(shù)據(jù)對比，驗證了該模型的正確性。為實現(xiàn)站點降噪，采用正交試驗方法，對吸聲材料在隧道內(nèi)不同的貼附方式進行了仿真研究，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內(nèi)聲場分布并降低其聲壓級。
　　最后，建立站點的音質(zhì)設(shè)計模型，利用仿真計算與主觀評價相結(jié)合的方法對站點音質(zhì)進行了優(yōu)化設(shè)計。通過改變站點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混響時間。通過對比吸聲材料的平均吸聲系數(shù)與站點混響時間的關(guān)系曲線，確定了星中路站點的最佳混響時間，通過不同混響時間下的其他客觀參數(shù)對比，驗證了最佳混響時間的正確性。將站點天花板和隧道同時進行吸聲處理，有限元仿真結(jié)果表明，站點內(nèi)音質(zhì)狀況良好，進一步降低了站點內(nèi)的噪聲。
　　本文旨在建立地鐵地下站點的聲學仿真和優(yōu)化流程，所提出的方法可推廣應用于其他類似地鐵地下站點進行聲學