Свод правил по проектированию и строительству СП 23-104-2004 "Оценка шума при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов метрополитена" (принят постановлением Госстроя РФ от 9 марта 2004 г. N 19) стр. 16

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

Таблица 4.2 - 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

4.3.7 Акустическое и электроакустическое проектирование станций метрополитена завершается выводом данных (седьмой этап акустического проектирования по рисунку 4.2) 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 озвучения станции.

4.4 Методика акустической реконструкции действующих станций метрополитена

При подготовке к реконструкции действующих залов станций метрополитена, те из них, 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.

4.4.1 Подготовительный этап, состоящий в ознакомлении на месте с акустической обстановкой зала станции, субъективной оценке уровней шумового фона и разборчивости информационной речи, подготовке и анализе масштабных чертежей зала станции метрополитена, подготовке и поверке измерительных комплектов приборов.

4.4.2 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, подробно указанные в предыдущем разделе.

Акустические измерения производятся в следующей последовательности.

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

4.4.2.2 Измерения шумового режима станции во всех отмеченных точках согласно ГОСТ 23337. Измерения проводятся в "час пик", при полном заполнении станции, при въезде на станцию 1-2 поездов и при их отсутствии. Полное количество точек измерений и продолжительность выборок должны соответствовать требуемой статистической погрешности результатов измерений.

4.4.2.3 Измерения времени реверберации проводятся в обязательном порядке в пустом зале станции согласно ГОСТ 24146. 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 проводятся в заполненном зале станции.

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

4.4.2.5 Испытания разборчивости речи на системе озвучения зала станции согласно ГОСТ 25902. При сложности организации артикуляционных испытаний на действующих станциях метрополитена допускается использование расчетного метода оценки разборчивости речи по формулам (4.21)-(4.23) на основании данных натурных измерений октавных уровней полезного сигнала и шума. Допускается также использование приборов и процессорных устройств, проводящих измерения разборчивости методом оценки индекса передачи речи (RASTI).

4.4.3 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 производились 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 Эйринга, вводить путем обратного пересчета поправку из расчета 0,5  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 по следующим формулам:

, (4.25)

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

- обший фон ЭЗП зала станции при максимальном заполнении пассажирами. Величина равна:

, (4.26)

где - площадь пола станции, ;

- ЭЗП стоящих пассажиров при плотности расстановки 0,5  .

4.4.4 Анализ результатов измерений служит основанием для технического задания на разработку акустической части проекта реконструкции залов станций. При этом сама методика акустического проектирования здесь в принципе должна соответствовать общей структурной схеме (рисунок 4.2). Однако в данном случае должен учитываться фактор существования уже построенной станции с соответствующими конструкциями ограждений. Вследствие этого акустическая коррекция зала станции (этапы 2-й и 4-й по рисунку 4.2) должна быть совмещена в один этап, после завершения которого необходимо проведение контрольных акустических измерений. Также контрольные измерения должны быть произведены после завершения электроакустической коррекции зала станции.

4.5 Пример акустического проектирования зала станции в уровне посадочной платформы метрополитена

Рассматривается типовой проект зала станции в уровне посадочной платформы метрополитена мелкого заложения. Схематически план и продольный разрез зала станции изображены на рисунке 4.4. По общей форме зал станции близок к прямоугольному параллелепипеду с размерами в плане 162x17,6 м при общей высоте зала - 6 м; при этом ширина посадочной платформы составляет 10 м и высота кессонированного потолка над ней ~ 5 м. Станции такого типа получили достаточно широкое распространение.

Так как обследуемые залы не имеют разделяемых объемов, то несмотря на диспропорциональность их основных размеров расчеты времени реверберации Т, общего фонда звукопоглощения А и постоянной помещения В следует проводить на основании формулы Эйринга.

Ниже в таблице 4.3 приведены результаты расчетов времени реверберации зала станции , среднего КЗП и постоянной помещения . Интерьер зала станции в уровне посадочной платформы: пол - шлифованный камень, стены - гладкие плиты, потолок и своды - бетонные поверхности с побелкой и покраской. Здесь же, в четвертой строке приведены результаты измерений уровней звуковой мощности подвижного состава при входе на станцию . Все расчеты производились из условия минимального заполнения зала станции пассажирами (~ 6 ).

При этом средний радиус действия прямого звука согласно формуле (4.7) составлял величину порядка . Отсюда следует, что максимально неблагоприятными местами для восприятия речевой информации при подходе двух встречных поездов являются точки на оси зала станции, т.е. при  м. Тогда расчет уровня шумового фона по формуле (4.6) для уровня на полосе максимального излучения согласно таблице 4.3 при 500 Гц показывает величину . Согласно же таблице 4.1 полученная величина оказывается для выбранной полосы частот больше на 6,5 дБ допустимой величины = 78 дБ. Учитывая, что практически вся платформа находится в зоне действия прямого звука, для расчета требуемого для достижения нормативного уровня шумового фона общего фона звукопоглощения следует применить не упрощенную формулу (4.9), а проводить расчеты по вариации полной формулы (4.6). Соответствующие расчеты показали, что указанное условие выполняется при обеспечении постоянной помещения . Отсюда по формуле (4.2) следует, что средний КЗП зала станции должен возрасти до .

Таблица 4.3 - Результаты расчетов величин и измерений уровней

┌────────────────┬──────────────────────────────────────────────────────┐
│ Величины │ f, Гц │
│ ├─────────┬─────────┬───────┬────────┬────────┬────────┤
│ │ 125 │ 250 │ 500 │ 1000 │ 2000 │ 4000 │
├────────────────┼─────────┼─────────┼───────┼────────┼────────┼────────┤
│ Т , с │ 2,6 │ 2,3 │ 2,1 │ 2,0 │ 1,9 │ 1,7 │
│ 0 │ │ │ │ │ │ │
├────────────────┼─────────┼─────────┼───────┼────────┼────────┼────────┤
│ ────── │ │ │ │ │ │ │
│ альфа │ 0,11 │ 0,12 │ 0,13 │ 0,14 │ 0,15 │ 0,16 │
│ 0 │ │ │ │ │ │ │
├────────────────┼─────────┼─────────┼───────┼────────┼────────┼────────┤
│ 2 │ │ │ │ │ │ │
│ В , м │ 976 │ 1077 │ 1180 │ 1286 │ 1394 │ 1505 │
│ 0 │ │ │ │ │ │ │
├────────────────┼─────────┼─────────┼───────┼────────┼────────┼────────┤
│ L , дБ │ 86 │ 91,5 │ 99 │ 97 │ 86 │ 77,5 │
│ max │ │ │ │ │ │ │
└────────────────┴─────────┴─────────┴───────┴────────┴────────┴────────┘

┌────────────────┬──────────────────────────────────────────────────────┐

Учитывая необходимость введения в интерьер зала станции звукопоглощающей отделки, надо отделать потолок над полом платформы стандартными звукопоглощающими плитами, имеющими КЗП 0,3-0,6 в диапазоне от низких к высоким частотам (см. приложение Д). Ниже, в таблице 4.4 приведены результаты расчета среднего КЗП зала станции метрополитена , времени реверберации и постоянной помещения зала станции , рассчитаны указанными выше методами при условии звукопоглощающей отделки потолка станции над платформой. В четвертой строке приведены также результаты расчетов уровней шумового фона по формуле (4.6).

Таблица 4.4 - Результаты расчетов величин

┌──────────────┬────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Величины │ f, Гц │
│ ├─────────┬─────────┬────────┬────────┬────────┬─────────┤
│ │ 125 │ 250 │ 500 │ 1000 │ 2000 │ 4000 │
├──────────────┼─────────┼─────────┼────────┼────────┼────────┼─────────┤
│ ───── │ │ │ │ │ │ │
│ aльфа (f) │ 0,17 │ 0,18 │ 0,21 │ 0,23 │ 0,25 │ 0,26 │
│ 1 │ │ │ │ │ │ │
├──────────────┼─────────┼─────────┼────────┼────────┼────────┼─────────┤
│ Т (f) │ 1,6 │ 1,4 │ 1,2 │ 1,1 │ 1,0 │ 0,9 │
│ 1 │ │ │ │ │ │ │
├──────────────┼─────────┼─────────┼────────┼────────┼────────┼─────────┤
│ В (f) │ 1618 │ 1734 │ 2100 │ 2360 │ 2633 │ 2776 │
│ 1 │ │ │ │ │ │ │
├──────────────┼─────────┼─────────┼────────┼────────┼────────┼─────────┤
│ L (f) │ 70,0 │ 75,5 │ 83,0 │ 81,0 │ 70,0 │ 71,5 │
│ ш │ │ │ │ │ │ │
└──────────────┴─────────┴─────────┴────────┴────────┴────────┴─────────┘

┌──────────────┬────────────────────────────────────────────────────────┐

Из сравнения уровней шумового фона, рассчитанных при звукопоглощающей отделке центральной части потолка станции метрополитена с допустимыми уровнями шума в соответствующих октавных полосах по таблице 4.1, следует, что в диапазонах 500-1000 Гц наблюдается существенное превышение нормативных уровней; критичным является также диапазон 4000 Гц, важный для обеспечения разборчивости речевой информации. Эффективное снижение уровней шума в диапазоне средних частот может быть достигнуто как снижением шума в источнике или же дополнительным эффективным заглушением ближних ограждений части потолка, расположенного над путями, и стен над путями (см. рисунок 4.3). Возможен также вариант с тщательной проработкой системы озвучения, с тем чтобы по всем зонам обеспечить существенное превалирование прямого звука и высокое отношение сигнал/шум.

Необходимым условием для этого является достижение оптимального значения времени реверберации зала станции, что, если сравнить данные таблицы 4.4 с зоной объемного оптимума на рисунке 4.1, обеспечено во всем диапазоне, кроме частот ниже 250 Гц. Последнее также должно быть учтено при расчете системы звукоусиления. Кроме того, сохранение полностью звукоотражающих поверхностей на всех стенах зала станции должно приводить к возникновению эффекта порхающего эха, который также может отрицательно повлиять на звукопередачу речевого сигнала. Вследствие всего изложенного при расчете системы звукоусиления необходимо обеспечить отношение сигнал/шум не менее 15 дБ по всем диапазонам частот во всех зонах зала станции, для чего требуемый по условию (4.18) уровень = 100 дБ должен быть создан при работе системы, как минимум в диапазонах частот 500-1000 Гц. Исходя из этого расчет минимально необходимой акустической мощности по формуле (4.18) при с приводит к величине , откуда по формуле (4.19) получим требуемую электрическую мощность . Современные широкополосные акустические излучатели средней мощности имеют , откуда общее количество таких излучателей должно быть в зале станции 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 (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 (4.20)), у которых параметр D( ) обычно не превышает 10, составляет при величину порядка 2 м, что явно недостаточно. Вследствие этого рекомендуется разделить общую требуемую мощность излучения на 3 цепочки из высокосреднечастотных остронаправленных громкоговорителей мощностью 12,5 Вт, равномерно распределенных по центральной оси свода и верхней части стен (или, если это технически трудно осуществимо, 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 (4.24) показывает, что величина А повсеместно превышает 0,65, что обеспечивает слоговую разборчивость более 90% (см. таблицу 4.2).

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

5 Методы измерения и оценки шума в помещениях жилых и общественных зданий от движения поездов в метрополитенах

5.1 Общие положения

5.1.1 Настоящий Свод правил разработан на основе требований CH 2.2.4/2.1.8.562 [1], ГОСТ 12.1.036, ГОСТ 23337. При разработке Свода правил учтены рекомендации международного стандарта ИСО 1996/1 [17].

5.1.2 Оценку шума от движения поездов метрополитена в помещениях жилых зданий необходимо проводить для ночного и дневного времени суток. При этом измерения допускается выполнять только в дневное время при условии, что сигнал, регистрируемый при прохождении поезда, выделяется над уровнем фона не менее чем на 3 дБ.

5.1.3 Контролю шума от движения поездов метрополитена должно предшествовать определение влияния фонового шума. Если сигнал, регистрируемый при прохождении поезда, не выделяется над уровнем фона, оценку шума от движения поездов в соответствии с настоящим Сводом правил выполнить нельзя (см. 5.4.9).

5.2 Нормируемые параметры и допустимые уровни шума

5.2.1 Шум, создаваемый в помещениях жилых и общественных зданий от движения поездов метрополитена, носит непостоянный (прерывистый) широкополосный характер с выраженным преобладанием сигнала в полосе частот 22,5-90 Гц и повторяется с периодом, определяемым графиком движения поездов.

5.2.2 Нормируемыми параметрами шума в соответствии с настоящим Сводом правил являются:

- эквивалентный (по энергии) уровень звука , дБА;

- максимальный уровень звука , дБА.

Оценка шума на соответствие допустимым уровням должна проводиться одновременно по обоим параметрам и (см. раздел 5.6).