СП 353.1325800.2017 Действует

где l – длина части свода потолка над электропоездом;

h – высота стены от лотка до свода;

b – ширина пути.

Фактор направленности Φi не может быть менее четырех (т. е. 6 дБ), что можно использовать в ориентировочных расчетах, исходя из которых формулу (5.4) можно преобразовать к виду:

. (5.7)

Перед началом расчетов план зала станции необходимо разбить на характерные зоны и точки. Вследствие полной симметрии залов станций рекомендуется использовать следующее, минимально необходимое, количество расчетных точек:

7) на входе (выходе) в переход (при наличии).

При проведении расчетов по формулам (5.4)–(5.7) источники шума следует считать линейными, начиная от входа поезда на станцию до его полной остановки, т. е. по всей длине тормозного пути.

Посадочная платформа находится в зоне действия прямого звукоизлучения подходящего поезда и первых отражений от стен и части сводов над платформами. Контроль этого положения следует подтверждать расчетом радиуса действия прямого звука R, представляющим расстояние, при удалении более которого к центру зала реверберационное поле (т. е. второй член формул (5.4) и (5.7)) заведомо превалирует над полем прямого звука

, (5.8)

определяемого для трех основных диапазонов частот: низких (125–250 Гц), средних (500–1000 Гц) и высоких (2000–4000 Гц).

Частотная характеристика уровня шумового фона акустически необработанного помещения, рассчитанная по формуле (5.7), сравнивается с допустимой кривой уровней предельных спектров. Допустимые уровни шума на платформах и вестибюлях станций метрополитена представлены в таблице 5.1. При этом следует учитывать, что, если расчеты уровней шума для некоторых частот практически совпадут со значениями таблицы 5.1, это является недостаточным, т. к. существует пренебрежение шумовым фоном от пассажиров и других составляющих общего шумового режима залов станций метрополитена. Поэтому все расчетные значения L (f) (f – частоты соответствующих октавных полос) должны быть не менее, чем на 2–3 дБ ниже соответствующих значений таблицы 5.1. Это требование должно быть особенно тщательно соблюдено для диапазона 125–1000 Гц, т. к. в данной области частот наблюдается максимальная спектральная плотность разговорной речи.

Т а б л и ц а 5.1 – Допустимые уровни звукового давления

Допустимый уровень звукового давления, дБ, в октавной полосе со среднегеометрической частотой, Гц | Допустимый уровень звука, дБА 63 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 | 94 | 87 | 82 | 78 | 75 | 73 | 71 | 70 | 80

Уровень звука по шкале «А», максимально коррелированной с характеристиками слухового восприятия LA, вычисляют по формуле

, (5.9)

где Li (f) – рассчитанные уровни звука в октавных полосах частот, дБ;

KAi – поправочные коэффициенты для каждого диапазона частот, дБ.

При превышении расчетных уровней шума над нормативными следует проводить первую коррекцию проектного решения зала станции (см. рисунок 5.2).

5.3.3 Первая коррекция проекта (третий этап по рисунку 5.2) базируется на том, что в шумных помещениях с распределенными источниками шума наиболее эффективными средствами борьбы с шумом являются подавление шума в источнике и ближнем поле (прямой звук и звук, отраженный от ближайших отражающих поверхностей). Для шумоглушения необходимо разместить эффективные звукопоглощающие конструкции на стенах вдоль поездных путей и на части потолков (сводов) над ними. Общие требования к звукопоглощающим материалам и конструкциям, допускаемым к применению на станциях метрополитена, приведены в приложении Г.

В приложении Д представлены частотные характеристики КЗП наиболее распространенных в практическом применении материалов и конструкций. Рекомендованные места обязательного размещения звукопоглощающих материалов представлены на рисунке 5.3. После выбора и размещения по рисунку 5.3 звукопоглощающих материалов проводят контрольный расчет корректированного уровня звука в характерных точках зала станций метрополитена по формуле (5.7), с учетом нового значения постоянной зала В. Если и в данных условиях, уровни частотной характеристики шума будут превышать соответствующие нормативные значения по таблице 5.1, то следует продолжить процедуру выбора мест размещения и типа звукопоглощающей облицовки, но уже в центральной части зала станции. При этом наиболее эффективными местами их последующего размещения являются боковые поверхности и своды проемов между пилонами (особенно, если они достаточно массивны и площадь их лицевых поверхностей превышает 30 % – 40 % площади проема); а также центральная часть потолка зала, где в зависимости от архитектурного решения, могут быть использованы, как плоские подвесные звукопоглотители, так и объемные звукопоглотители разной формы [3].

Рисунок 5.3 – Схема обязательных мест размещения звукопоглощающей отделки на станциях метрополитена

После каждого этапа введения дополнительного звукопоглощения в интерьер помещения проводят контрольные расчеты уровней шумового фона по формуле (5.6), пока на очередном этапе не будут достигнуты нормативные значения уровней шумового фона.

Для ориентировочных расчетов минимально необходимый общий фон звукопоглощения зала станции Атреб вычисляют по формуле

, (5.10)

где Bтреб – требуемая по расчету величина постоянной зала, вычисляемая по формуле

, (5.11)

здесь Δm – разность между расчетными и допустимыми уровнями шума, вычисляемая по формуле

Δm = Lдоп – Ln, (5.12)

здесь Lдоп – допустимые уровни шумового фона, определяемые с помощью таблицы 5.1.

5.3.4 На четвертом этапе (см. рисунок 5.2) акустического проектирования проводят контрольный расчет частной характеристики времени реверберации на предмет соответствия разработанного акустического решения отделки ограждений помещения станций, рекомендованным зонам оптимумов T(V), приведенным на рисунке 5.1. Время реверберации T вычисляют по формуле [4]

, (5.13)

где V – общий воздушный объем зала станции в уровне посадочной платформы, м3;

S – общая площадь внутренних поверхностей зала, м2;

φ(α) – функция среднего коэффициента звукопоглощения ᾱ, вычисляемая по формуле

φ(α) = – ln(1 – ᾱ), (5.14)

где n – коэффициент, учитывающий поглощение звука в воздухе зала станции, м-1.

Коэффициент n обычно рассчитывается для частот 2000 и 4000 Гц из диапазона частот, принятых для расчета времени реверберации (125–4000 Гц). Остальные обозначения аналогичны приведенным в формулах (5.1), (5.2).

В приложении Е приведены данные об ЭЗП стоящих на отражающем полу пассажиров при разной плотности расстановки на 1 м2 и значения коэффициента n для разного влажностного режима помещения при температуре 20 С.

Данные о КЗП наиболее распространенных материалов и конструкций ограждений приведены в приложении Д.

Необходимо отметить, что точность расчетов времени реверберации должна быть в пределах ±0,05 с, а зона оптимумов времени реверберации должна находится в трубке, указанной пунктиром на рисунке 5.1. При этом значения времени реверберации, большие зон оптимумов T(V) могут приводить к избыточной гулкости зала станции, что неизбежно приведет к повышению шумового фона и потере разборчивости речи, а излишняя переглушенность зала станции, приводящая к значениям Т меньшим допущениям зон оптимумов, может значительно увеличить стоимость строительства и стоимость электроакустического обеспечения зала станции. Точное следование зонам оптимума T(V) необходимо для диапазона 500–2000 Гц (рисунок 5.1); в диапазоне низких частот (125–250 Гц) допускается расхождение в пределах Топт ± 20 %, при этом предпочтение следует отдать снижению времени реверберации на низких частотах.

5.3.5 В случае значительного превалирования расчетного времени реверберации Tрасч>Tопт, следует проводить вторую коррекцию проекта (пятый этап по рисунку 5.2) на предмет существенного увеличения фонда звукопоглощения зала станции Aрасч, определяемого по формуле

Aрасч = ᾱрасчS. (5.15)

Требуемый добавочный фонд звукопоглощения ΔАтреб вычисляют по формуле

ΔАтреб = Aопт – Aрасч, (5.16)

где Aопт – оптимальный фонд звукопоглощения зала станции, вычисляемый по формуле

Aопт = ᾱоптS, (5.17)

здесь ᾱопт – оптимальный коэффициент звукопоглощения, вычисляемый по формуле

. (5.18)

Имея данные о необходимом ΔАтреб (f) путем подбора соответствующих КЗП, типа, количества и мест размещения звукопоглощающей отделки методом последовательных приближений следует обеспечить достижение Tопт(f).

Необходимо отметить, что расчет времени реверберации по формулам (5.13)–(5.18) справедлив для помещений станций с диффузным звуковым полем, имеющим равномерное распределение звуковых потоков по всем возможным направлениям их прихода и единый акустический объем зала станции. Диффузность поля существенно нарушается при явной диспропорцианальности зала станции (длинные залы станций с низкими потолками), а также при наличии гладких отражающих поверхностей большой площади, приводящих к фокусировке звука (например, сводчатый потолок с центром кривизны, близким к плоскости пола). Такая конфигурация ограждений может привести к вырождению времени реверберации по разным модам и направлениям и сделать неэффективным акустическую отделку отдельных ограждений (например, стен). Другой опасностью необработанных акустически длинных залов станций является наличие в них плоскопараллельных участков большой площади (например, стен открытых платформ), могущих создавать эффект флаттера – порхающего эха, особенно наглядного при некоторой заглушенности потолка. Вследствие этого даже введение формально правильно рассчитанной, но неправильно распределенной по ограждениям звукопоглощающей отделки может привести к существенным нарушениям равномерности звуковых потоков в зале станции, избыточному шумовому фону и, особенно, падению разборчивости речевой информации. Во избежание указанных дефектов акустическую обработку зала станции рекомендуется проводить в следующей последовательности:

3) эффективное членение различными выступами и кессонами звукоотражающего потолка над центральной частью зала станции (если по данным расчета на нем не требуется размещение звукопоглощающей отделки), причем для увеличения рассеяния во всем диапазоне звуковых частот членения должны быть апериодическими и, по крайней мере, хотя бы часть из них должна иметь размеры не менее 0,5–1,0 м по шагу сетки кессонов и 20–30 см по ширине и глубине;

4) введение, в случае необходимости, звукопоглощающей отделки также и в центральную часть, в первую очередь на потолок зала станции, совмещенную с элементами членений. Здесь возможно также применение объемных звукопоглотителей.

В случае разделения общего воздушного объема зала станции на три акустически связанных объема, при площади лицевых ограждений пилонов более 30 % площади проемов, процесс реверберации не может быть описан единой экспоненциальной кривой и, следовательно, формула (5.13) не может быть использована в прямом виде для описания хода отзвука единообразно во всем объеме зала станции. При этих условиях процесс реверберации в каждом из раздельных объемов (посадочные платформы и центральный зал станции) определяется следующими формулами (каждый из раздельных объемов условно назван по номерам: первым и вторым):

, (5.19)

где δ1 и δ2 – постоянные затухания звука в соседних объемах станции, вычисляемые по формулам:

, (5.20)

здесь V1 и V2 – воздушные объемы каждого из связанных объемов станции;

Ś́1 = S1 – S1,2, Ś́2 = S2 – S1,2 – общие площади ограждений каждого из связанных объемов станции;

S1,2 – общая площадь проемов между связанными объемами станции;

ᾱ1 и ᾱ2 – средние КЗП каждого из объемов станции;

K1,2 – коэффициент акустической связи между соседними объемами станции, вычисляемый по формуле

. (5.21)

Расчеты по формулам (5.19)–(5.21) следует проводить численно, с кусочно-линейной аппроксимацией отдельных участков отзвуков, наиболее важными из которых является начальный процесс реверберации от 0 до –10 (–15) дБ уровней спадания и поздняя реверберация по спаду уровней от –10 (–15) дБ до –30 (–40) дБ. Влияние последней особенно важно, если она значительно больше начальной реверберации и, следовательно, маскирует ее и нарушает нормальное восприятие речи. Следует отметить, что в случае массивных пилонов, разделяющих общий объем станции на три части (размер каждой стороны которых не менее 1 м), площади и объемы воздушных проемов между ними должны быть, для упрощения расчетов, включены в один из связанных акустических объемов.

Расчет остальных акустических критериев, и в первую очередь критериев разборчивости речи, следует проводить на стадии электроакустического расчета зала станции, т. к. станции метрополитена работают только в режиме оповещения через систему озвучения. Исключением здесь является расчет и построения структуры отражений зала станции от виртуального источника звука на предмет анализа эффектов возможной концентрации отражений, эхо и флаттера. Такие построения делают или графически на масштабных чертежах станций, или с помощью программ компьютерного моделирования акустики зальных помещений.

5.3.6 Электроакустический расчет залов станций метрополитена (шестой этап по рисунку 5.2) следует начинать с выбора типа системы озвучения и расчета необходимой общей мощности электроакустических трактов. Для хорошей разборчивости информационной речи в шумных станциях с тенденцией к повышенной гулкости, поздней реверберации из связанных объемов и опасностью эхообразований, следует выбирать зонально-распределенные цепочки громкоговорителей, с направлениями акустических осей на места наибольшего скопления пассажиров. При этом, в речевых системах отдается предпочтение средне- и маломощным громкоговорителям, имеющим хорошее отношение сигнал/шум в диапазоне средних и высоких частот и меньшую отдачу в диапазоне низких частот (ниже 200 Гц), мало влияющего на увеличение разборчивости речи.

Минимально требуемую общую акустическую мощность звукоизлучателей Pак, Вт, вычисляют по формуле

, (5.22)

где V – общий воздушный объем зала станции, м3;

Т – время реверберации, с;

L̅треб(f) – требуемые уровни звукового давления, дБ, в основных частотных полосах (низкие, средние, высокие).

Для точных расчетов по формуле (5.22) следует учесть допустимые уровни шума в октавных полосах частот (таблица 5.1), при условии, что обеспечение этих уровней в исследуемом зале станции уже достигнуто на предыдущих этапах расчета. Далее следует увеличить значения расчетных уровней звука в каждом диапазоне частот на требуемое отношение сигнал/шум. При этом считается допустимым обеспечить отношение сигнал/шум не менее 15 дБ в диапазоне высоких частот; не менее 10 дБ – в диапазоне средних частот и достаточным в 5–6 дБ – в диапазоне низких частот.

Для ориентировочных расчетов допускается использовать обычно рекомендуемый средний уровень звука на станции метрополитена, равный L̅треб 100 дБ, исходя из которого формула (5.22) преобразуется к виду

. (5.23)

Общую минимально требуемую электрическую мощность источников звука Pэл вычисляют по формуле

, (5.24)

где η – КПД звукоизлучателей (обычно не более 1 %);

П – пик-фактор акустического сигнала (у средней речи не более пяти).

Требуемую общую мощность системы озвучения следует равномерно распределять системой излучателей по всем зонам нахождения пассажиров. При этом минимально необходимое количество громкоговорителей и структуру их размещения (цепочки, решетки) определяют исходя из конкретного объемно-планировочного решения зала станции метрополитена на основе двух условий:

1) в каждой, даже самой удаленной, точке озвучения уровень прямого поля излучателя должен быть не менее чем в 2 раза выше уровня реверберационной составляющей поля, что является необходимым условием обеспечения хорошей разборчивости речи (особенно требуется выполнение этого условия в диапазоне средних и высоких частот);

2) разность хода по времени между соседними и каждыми последующими в цепочке громкоговорителями должна быть даже в точке максимального запаздывания в зоне восприятия звука не более 20 мс, что соответствует разности хода по расстоянию около 7 м (последнее условие предусматривает одинаковую мощность излучения всех источников звука).

Исходя из первого условия, радиус действия прямого звука системы озвучения Rd вычисляют по формуле

, (5.25)

где В – постоянная помещения станция метрополитена, зависящая от диапазона частот (низкие, средние, высокие);

D(Θ) – показатель направленности излучателя на исследуемую точку в зависимости от угла Θ (в том же диапазоне);

М – общее количество громкоговорителей в исследуемой зоне зала станции, на которое после предварительного анализа распределена минимально необходимая общая мощность озвучения и которое является оптимальным по геометрии зала станции метрополитена.

Учитывая, что значение постоянной станции уже определено акустическим расчетом, а параметр D(Θ) современных акустических систем известен, то варьируя величины Rd и М можно дополнительно оптимизировать распределение громкоговорителей по ограждениям зала станции.

Следующим этапом электроакустического расчета является расчет поля уровней и его неравномерности в зависимости от предварительного решения о размещении громкоговорителей на стенах или на сводах зала станции метрополитена (или на обеих поверхностях); при этом каждый участок озвучиваемой одним громкоговорителем площадки аппроксимируется прямоугольником, размеры которого определяются высотой подвеса, наклоном акустических осей и эксцентриситетами эллипсоидов, моделирующих диаграмму направленности каждого громкоговорителя. Параметрами данного расчета являются предварительно выбранный тип громкоговорителя, его чувствительность, среднее стандартное звуковое давление и зависимость диаграммы направленности от частоты. Целью данного расчета является проверка точности предварительного расчета оптимального отношения сигнал/шум и достижение требуемой допустимой неравномерности поля ±3 дБ.

При правильно проведенном расчете практически все зоны озвучиваемого зала станции метрополитена окажутся фактически в зоне действия прямого звука Lпр, дБ, уровень которого вычисляют по формуле

Lпр = 20lgp1 + 20 lg D(Θ) – 20lg(r/r0) + 94, (5.26)

где p1 – среднее стандартное звуковое давление, Па, развиваемое громкоговорителем на расстоянии r0 = 1 м.

Контрольные расчеты уровней звука по формулам (5.23)–(5.26) позволяют проверить правильность выбранных типов, мест размещения и направленности акустических осей распределенной системы озвучения.

В заключение электроакустического расчета следует провести контрольный расчет разборчивости речи в зоне наихудших условий слухового восприятия, т. е. в месте минимального уровня прямого звука Lпр(r).

При корректности всего проведенного перед этим расчета используется упрощенный метод расчета разборчивости речи по шести основным октавным полосам с центральными частотами: 1) 250 Гц; 2) 500 Гц; 3) 1000 Гц; 4) 2000 Гц; 5) 4000 Гц; 6) 8000 Гц. Последняя частота должна относится к центральной частоте 6000 Гц, соответствующей последней, 20-й полосе, равной разборчивости речи. Далее следует определить уровень ощущения формант Е в каждой полосе по формуле

Е = Lp – Lш, (5.27)

где Lp – расчетный уровень звука в данной зоне станции, дБ;

Lш – расчетный уровень шума в данной полосе частот, дБ.

П р и м е ч а н и е – Форманты – это основные спектральные максимумы обобщенного спектра речи, совокупность которых определяет разборчивость передаваемой речевой информации.

Затем определяют коэффициент разборчивости W в каждой полосе по формуле

, (5.28)

что позволяет определить формантную разборчивость A по формуле

A = 0,05 [W1 + 3 W2 + 4 W3 + 6 W4 + 5 W5 + W6], (5.29)

где 1–6 – номера октав.

По формантной разборчивости А определяют слоговую разборчивость S по таблице 5.2.

Т а б л и ц а 5.2 – Зависимость слоговой разборчивости S от формантной разборчивости А

А | 0,25 | 0,30 | 0,35 | 0,40 | 0,45 | 0,50 | 0,55 | 0,60 | 0,65 | 0,70 | 0,75 | 1,0 S, % | 46 | 54 | 62,5 | 69 | 75 | 80 | 84 | 87 | 90 | 92,5 | 95,2 | 100

Задачей расчета должно быть достижение слоговой разборчивости речи во всех зонах станции метрополитена не менее 80 %.

При использовании в акустических расчетах применяют два критерия разборчивости: быстрая оценка индекса передачи речи и индекс четкости. Значения первого из них не должны быть менее 0,75, а второго – не менее –3 дБ.

5.3.7 Акустическое и электроакустическое проектирование станций метрополитена завершают выводом данных (седьмой этап акустического проектирования по рисунку 5.2) по всем требуемым акустическим параметрам станции метрополитена, с необходимыми рекомендациями по отделке и конфигурации ограждений, а также с требованиями по размещению и техническим характеристикам акустических систем для озвучивания станции.

5.4 Методика акустической реконструкции действующих станций метрополитена

При подготовке к реконструкции действующие залы станций метрополитена, эксплуатация которых выявила акустический дискомфорт (что наблюдается на большинстве станций без мероприятий по шумозащите, повышенной гулкости зала станции и некорректным размещением системы громкоговорителей), нуждаются в разработке акустической части проекта реконструкции, как неотъемлемой части общего проекта реконструкции зала станции.

Разработка проекта акустической реконструкции зала станции включает в себя следующие этапы.

5.4.1 Подготовительный этап, состоящий из ознакомления на месте с акустической обстановкой зала станции, субъективной оценки уровней шумового фона и разборчивости информационной речи, подготовки и анализа масштабных чертежей зала станции метрополитена, подготовки и поверки измерительных комплектов приборов.

5.4.2 Натурное обследование акустических условий зала станции. Перед началом обследования необходимо провести разметку точек измерений с тем, чтобы они охватили все наиболее показательные и критичные в отношении акустики зоны, требующие обязательного акустического контроля, указанные в 5.3.

Акустические измерения проводят в следующей последовательности.

5.4.2.1 Измерения октавных уровней звуковой мощности движущегося поезда при входе на станцию (при отсутствии соответствующих паспортных данных или данных специально проведенных измерений). Измерения проводят в пустом зале станции с необходимой статистической выборкой.

5.4.2.2 Измерения шумового режима станции во всех отмеченных точках, согласно ГОСТ 23337. Измерения проводят в часы пик, при полном заполнении станции, при въезде на станцию одного-двух поездов и при их отсутствии. Полное количество точек измерений и продолжительность выборок должны соответствовать требуемой статистической погрешности результатов измерений.

5.4.2.3 Измерения времени реверберации проводят в обязательном порядке в пустом зале станции согласно ГОСТ Р ИСО 3382-1. Для контрольных измерений времени реверберации могут быть использованы дополнительные данные измерений шумового фона на современных программируемых спектроанализаторах, имеющих соответствующие сменные модули. В последнем случае измерения проводят в заполненном зале станции.

5.4.2.4 Комплекс электроакустических измерений, включающих измерения поля уровней, частотной характеристики передачи и неравномерности звукового поля в 1/3-октавных полосах частот. Все измерения проводят в пустом зале станции, в номинальном режиме озвучения, при подаче на вход системы розового шума.

5.4.2.5 Испытания разборчивости речи на системе озвучения зала станции согласно ГОСТ 25902. При сложности организации артикуляционных испытаний на действующих станциях метрополитена следует использовать расчетный метод оценки разборчивости речи по формулам (5.26)–(5.28) на основании данных натурных измерений октавных уровней полезного сигнала и шума или использовать приборы и процессорные устройства, измеряющих разборчивость методом оценки индекса передачи речи (RASTI).

5.4.3 Лабораторная и камеральная обработка результатов измерений позволяет получить полную информацию о шумовых, акустических и электроакустических характеристиках зала станции метрополитена. Здесь необходимо учесть, что в связи с тем, что измерения времени реверберации и измерения поля уровней проводились в пустом зале станции, при обработке результатов измерений следует вводить поправки на максимальное заполнение зала станции пассажирами в часы пик. Для этого необходимо используя формулу (5.13) вводить путем обратного пересчета поправку ΔAп из расчета 0,5 м2/чел. согласно приложению Е. Это дает возможность рассчитать как время реверберации заполненного зала станции, так и поправки на снижение уровней звука при озвучении в соответствующих октавных полосах ΔL по формуле

, (5.30)

где An – общий фонд ЭЗП зала станции, полученный на основе измерений времени реверберации в пустом зале станции;

Aз = An + ΔAпас – общий фонд ЭЗП зала станции при максимальном заполнении пассажирами,

где ΔAпас – добавочное звукопоглощение, вносимое пассажирами, вычисляемое по формуле

ΔAпас = 2Sполаa1(f), (5.31)

где Sпола – площадь пола станции, м2;

a1(f) – КЗП стоящих пассажиров при плотности расстановки 0,5 м2/чел.

5.4.4 Анализ результатов измерений служит основанием для технического задания на разработку акустической части проекта реконструкции залов станций. При этом сама методика акустического проектирования должна соответствовать общей структурной схеме (рисунок 5.2). Следует учитывать фактор существования уже построенной станции с соответствующими конструкциями ограждений. Вследствие этого акустическая коррекция зала станции (этапы 2 и 4 по рисунку 5.2) должны быть совмещены в один этап, после завершения которого необходимо проведение контрольных акустических измерений. Также контрольные измерения должны быть произведены после завершения электроакустической коррекции зала станции.

5.5 Пример акустического проектирования зала станции в уровне посадочной платформы метрополитена

Рассматривается типовой проект зала станции в уровне посадочной платформы метрополитена мелкого заложения. По общей форме зал станции близок к прямоугольному параллелепипеду с размерами в плане 16217,6 м, при общей высоте зала ~ 6 м; при этом ширина посадочной платформы составляет 10 м и высота кессонированного потолка над ней ~ 5м. Станции такого типа получили достаточно широкое распространение.

Ввиду того, что обследуемые залы не имеют разделяемых объемов, несмотря на диспропорциональность их основных размеров, расчеты времени реверберации Т, общего фонда звукопоглощения А и постоянной помещения В следует проводить на основании формулы (5.13). В таблице 5.3 приведены результаты расчетов времени реверберации зала станции T0(f), среднего КЗП ᾱ(f) и постоянной помещения B0(f). Интерьер зала станции на уровне посадочной платформы: пол – шлифованный камень, стены – гладкие плиты, потолок и своды – бетонные поверхности с побелкой и покраской. В таблице 5.3 приведены результаты измерений уровней звуковой мощности подвижного состава при входе на станцию Lмакс(f). Все расчеты проводят из условия минимального заполнения зала станции пассажирами (~ 6 м2/чел.).

Средний радиус действия прямого звука R, согласно формуле (5.8), составил порядка 12 м. Отсюда следует, что максимально неблагоприятными местами для восприятия речевой информации при подходе двух встречных поездов являются точки на оси зала станции, т. е. при r 5–7 м. Расчетный уровень фонового шума по формуле (5.7) для уровня Lмакс на полосе максимального излучения, согласно таблице 5.3 при 500 Гц, показывает величину L0 ≅ 84,5 дБ. Но по таблице 5.1 полученное значение оказывается для выбранной полосы частот более на 6,5 дБ допустимого Lдоп = 78 дБ. Т. к. вся платформа находится в зоне действия прямого звука, для расчета требуемого для достижения нормативного уровня фонового шума общего фонда звукопоглощения Атреб следует применить не упрощенную формулу (5.10), а проводить расчеты по полной формуле (5.7). Указанное условие выполняется при обеспечении постоянной помещения Bтреб ≥ 2200. Отсюда по формуле (5.2) следует, что средний КЗП зала станции должен возрасти до ᾱ ≥ 0,2.

Т а б л и ц а 5.3 – Результаты расчетов величин T0, ᾱ0, B0 и измерение уровня Lмакс

Величина | f, Гц | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 T0, с | 2,6 | 2,3 | 2,1 | 2,0 | 1,9 | 1,7 ᾱ0 | 0,11 | 0,12 | 0,13 | 0,14 | 0,15 | 0,16 B0, м2 | 976 | 1077 | 1180 | 1286 | 1394 | 1505 Lмакс, дБ | 86 | 91,5 | 99 | 97 | 86 | 77,5

Для обеспечения среднего КЗП, равного 0,2 и более следует отделать потолок над полом платформы стандартными звукопоглощающими плитами, имеющими КЗП 0,3–0,6 в диапазоне от низких к высоким частотам (приложение Д). В таблице 5.4 приведены значения среднего КЗП ᾱ1(f), времени реверберации T1(f) и постоянной помещения зала станции метрополитена B1(f), которые рассчитаны указанными выше методами при наличии звукопоглощающей отделки потолка станции над платформой. В таблице 5.4 приведены также результаты расчетов уровней фонового шума Lш (см. формулу (5.6)).

Т а б л и ц а 5.4 – Результаты расчетов величин ᾱ1, T1, B1 и уровня фонового шума Lш

Величина | f, Гц | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 ᾱ1 | 0,17 | 0,18 | 0,21 | 0,23 | 0,25 | 0,26 T1, с | 1,6 | 1,4 | 1,2 | 1,1 | 1,0 | 0,9 B1, м2 | 1618 | 1734 | 2100 | 2360 | 2633 | 2776 Lш, дБ | 70,0 | 75,5 | 83,0 | 81,0 | 70,0 | 71,5

Из сравнения уровней фонового шума, рассчитанных при звукопоглощающей отделке центральной части потолка станции метрополитена с допустимыми уровнями шума в соответствующих октавных полосах по таблице 5.1, следует, что в диапазонах 500–1000 Гц наблюдается существенное превышение нормативных уровней; критичным моментом является также частота 4000 Гц, важная для обеспечения разборчивости речевой информации. Эффективное снижение уровней шума в диапазоне средних частот может быть достигнуто как снижением шума в источнике, так и дополнительным эффективным заглушением ближних ограждений части потолка, расположенного над путями, и стен сбоку от путей (см. рисунок 5.3). Возможен также вариант с тщательной проработкой системы озвучения, с тем чтобы по всем зонам обеспечить существенное превалирование прямого звука и высокое отношение сигнал/шум. Для этого необходимо получить оптимальное значение времени реверберации, что, как показал расчет, обеспечено во всем диапазоне, кроме частот ниже 250 Гц. Последнее должно быть учтено при расчете системы звукоусиления.

Сохранение полностью звукоотражающих поверхностей на всех стенах зала приводит к возникновению эффекта порхающего эха, что отрицательно влияет на звукопередачу речевого сигнала. Поэтому при расчете системы звукоусиления необходимо обеспечить отношение сигнал/шум не менее 15 дБ во всем диапазоне частот во всех зонах зала станции, для чего требуемый по условию (5.23) уровень Lтреб = 100 дБ должен быть создан при работе системы, как минимум, в диапазоне частот 500–1000 Гц. Исходя из этого расчет минимально необходимой акустической мощности по условию (5.23) при T ≅ 1,1–1,2 с приводит к Pак ≅ 5 Вт, по формуле (5.24) получаем требуемую электрическую мощность Pэл≅ 2500 Вт. Современные широкополосные акустические излучатели средней мощности имеют Pэл ≅ 25 Вт, откуда общее количество таких излучателей в зале станции должно быть не менее 100 шт. Одним из наиболее распространенных способов размещения излучателей в длинных и шумных залах станций является последовательная цепочка потолочных громкоговорителей, размещенных по центральной оси зала станции с шагом Ln = L/M (где L – длина зала, М – общее число излучателей), равным на данном объекте 15–16 м. Радиус действия прямого звука для слабо направленных источников звука (см. формулу (5.25)), у которых параметр D(Θ) обычно не превышает 10, составляет при B ≥ 2000 величину порядка 2 м, что явно недостаточно. Вследствие этого рекомендуется разделить общую требуемую мощность излучения на три цепочки из высоко-среднечастотных остронаправленных громкоговорителей мощностью 12,5 Вт, равномерно распределенных по центральной оси свода и верхней части стен (или, если это технически трудноосуществимо, по колоннам со стороны посадочных платформ). В этом случае максимальное удаление источника звука от головы пассажира в каждой точке зала станции не будет превышать 5 м при высокой концентрации верхних частот. Указанное условие обеспечит как требуемое отношение сигнал/шум, так и хорошую равномерность поля. Расчет разборчивости речи по формуле (5.24) показывает, что величина А повсеместно превышает 0,65, что обеспечивает слоговую разборчивость более 90 % (см. таблицу 5.2).

Из выполненного расчета следует, что указанное массированное размещение громкоговорителей является необходимым условием обеспечения хорошей разборчивости речевой информации в зале исследованной станции; меньшее количество громкоговорителей может использовано только при условии покрытия звукопоглощающей отделкой не только центральной части свода, но и сводов, расположенных над путями, а также верхней части стен.