高鐵噪聲聲源的空氣聲隔聲評價頻譜修正研究

李 玥 趙越喆 戴然婕

(華南理工大學，廣東 廣州 510641)

0 引言

高鐵是高速鐵路的簡稱，指的是設計開行速度不小于250 km/h，運營速度在初期不小于200 km/h的客運鐵路[1,2]。近幾年，中國已成為世界上高速鐵路系統技術最全、集成能力最強、運營里程最長、運行速度最高、在建規模最大的國家。但由于我國高速鐵路發展較晚，對其隔聲方面的研究較為有限。

在GB/T 50121—2005建筑隔聲評價標準中，使用計權隔聲量(用Rw表示，單位為dB)來評價建筑構件的隔聲性能。Rw考慮了隔聲頻率特性曲線的隔聲低谷，并與主觀隔聲聽感效果相符，因此能夠很好的確定隔聲等級，以保證室內有良好的聲環境[3]。研究表明，不同頻譜成分的噪聲源對同一隔聲構件所表現出的實際隔聲效果不盡相同。為了更精確地對建筑構件隔聲效果進行評價，標準中考慮了兩種噪聲源的頻譜修正，一種是粉紅噪聲頻譜修正量，用C表示，用于修正生活噪聲等中高頻為主的噪聲源，一種是交通噪聲頻譜修正量，用Ctr表示，用于修正交通噪聲等中低頻為主的噪聲源。評價建筑構件空氣聲隔聲性能時，使用隔聲評價指標Rw+C或Rw+Ctr比單獨使用計權隔聲量Rw更符合構件實際的隔聲效果。

高速運行時的高速鐵路動車產生的噪聲與中低頻為主的一般交通噪聲的頻譜存在一定差異，當建筑周邊噪聲以高鐵噪聲為主時，使用現有交通噪聲頻譜修正量進行修正可能會造成誤差。本文通過計算，建立專門的頻譜修正量，以便精確描述高鐵噪聲源對建筑構件隔聲效果的影響，為隔聲設計提供更充分的基礎數據參考。

1 高速鐵路交通噪聲的頻譜

華南理工大學戴然捷等人在廈深鐵路和武廣高鐵選取遠離道路的空曠地帶進行晝夜多聲道同步測量，測得高速鐵路交通噪聲的多組頻譜數據[4]。將測得的高鐵噪聲頻譜行A計權和歸一化處理，然后平均，得到高鐵交通噪聲的平均歸一化頻譜，如圖1所示。圖1同時給出了建筑隔聲評價標準GB/T 50121—2005中用來計算頻譜修正量C和Ctr的頻譜。

從圖1可以看出，高鐵交通噪聲頻譜曲線在中高頻帶與用以計算交通噪聲頻譜修正量Ctr的頻譜曲線較為接近，在中低頻帶則與用以計算粉紅噪聲頻譜修正量C的頻譜曲線較為接近。因此，高鐵交通噪聲為噪聲源時的實際隔聲量可能介于C和Ctr的修正值之間。

2 常用建筑構件

不同構造的建筑構件隔聲頻率特性有所不同，因此需要選取一定數量的建筑構件隔聲頻率特性數據來計算高鐵交通噪聲對隔聲評價的影響。

根據《建筑吸聲材料與隔聲材料》中的數據，選取表1中真實構件的實測空氣聲隔聲頻率曲線，與一條根據質量定律假設的每1/3倍頻程增加2 dB的理想曲線一起進行高鐵噪聲頻譜修正量的計算[5]。

表1 參與計算的建筑構件種類

3 常用建筑構件對高鐵交通噪聲聲源頻譜修正量

根據GB/T 50121—2005建筑隔聲評價標準中頻譜修正量的計算方法(見式(1))，將用于計算構件隔聲評價修正量的頻譜替換為高鐵噪聲頻譜，計算表1中28種構件在100 kHz～3.15 kHz頻率范圍內的高鐵噪聲頻譜修正量。計算結果如圖2所示，Cg代表高鐵交通噪聲頻譜對每一種建筑構件的頻譜修正量，同時給出了C和Ctr的修正結果。

Cj=-10lg∑10(Lij-Xi)/10-Xw

(1)

其中,j為高鐵交通噪聲頻譜序號；Xw為建筑構件隔聲單值評價量；i為100 kHz～3.15 kHz 1/3倍頻程序號；Lij為第j號頻譜第i個頻帶的聲壓級；Xi為第i個頻帶的測量量。

圖2中，上中下三條線分別代表針對28種墻體的粉紅噪聲頻譜修正量C、高鐵噪聲頻譜修正量Cg和交通噪聲頻譜修正量Ctr。可以看出，Cg落于C和Ctr之間，動態范圍為-5 dB～-1 dB。

總體而言，使用GB/T 50121—2005建筑隔聲評價標準中生活噪聲頻譜修正量C和交通噪聲頻譜修正量Ctr可粗略修正高鐵噪聲的隔聲效果。需要更為精確的評價構件對于高鐵噪聲的隔聲效果時，可使用Rw+Cg。

4 結語

由于人耳對低頻聲不敏感，以及常用墻體的高頻隔聲量大于低頻的特點，如果聲源在低頻聲中能量較低，則該墻體對其表現出較強的空氣聲隔聲效果，頻譜修正量更大。高鐵噪聲相對于城市交通噪聲的低頻能量更低，因此常用隔墻對高鐵交通噪聲應表現出更強的空氣聲隔聲效果，其頻譜修正量應比城市交通噪聲偏大。