纂 斓。ｌｌ０。 。－≯００。∥＿００蠢曩 曩毒 曩 ０ 。０ ０ 。。０ ０ ｌｌ 阐 平 场声器在沾饮孝鲇广播系饶中的应用 黄少熔 黎兴源 蔡 波。 马坚生 （１．无锡地铁集团有限公司，２１４１３１，无锡；２．珠海南自电气系统工程有限公司，５１９（）８５，珠海； ３．广东广佛轨道交通有限公司，５１００３８，广州；４．广州市地下铁道总公司，５１００３８，广州∥第一作者，工程师） 摘要 阐述了新型平面扬声器的基本原理。通过数据模 型仿真计算和现场实测分析，证明平面扬声器具有传播距离 远、声音衰减小、指向特性强、广播效果清晰舒适等特点。在 地铁车站广播系统中采用平面扬声器，相对于传统扬声器， 可大幅减少扬声器数量、施工安装和调试工程量，以及运营 后的系统维护工作量，综合成本相对较低。平面扬声器是地 铁广播系统的一种新型扬声器设备，具有较好的推广价值及 应用前景。 关键词地铁；广播系统；平面扬声器 中图分类号ＴＮ ６４３：Ｕ ２３１．４ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｓｐｅａｋｅｒ ａｔ Ｓｕｂｗａｙ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｈｕａｎｇ Ｓｈａｏｒｏｎｇ，Ｌｉ Ｘｉｎｇｙｕａｎ，Ｃａｉ Ｂｏ，Ｍａ Ｊｉａｎｓｈｅｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ａ ｎｅｗ ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｓｐｅａｋｅｒ ｉｓ ｉｌ・ ｌｕｓｔｒａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ，ｉｔ ｈａｓ Ｌｅｅｎ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｗｉｔｈ ｄａｔａ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｉｓ ｎｅｗ ｐｌａｎａｒ ｔｒｕｍｐｅｔ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｌｏｎｇｅｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ，ｓｍａｌｌｅｒ ｓｏｕｎｄ ａｔｔｅｎｕａ— ｔｉｏｎ，ｓｔｒｏｎｇｅｒ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｉｓ ｓｐｅａｋｅｒ ｃａｎ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｍｅｔｒｏ ｂｒｏａｄ— ｃａｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｓ ａ ｎｅｗ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈｅｒ ｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｍｅｔｒｏ；ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｓｐｅａｋｅｒ Ｆｉｒｓｔ－ａｕｔｈｏｒ’Ｓ ａｄｄｒｅｓｓ Ｗｕｘｉ Ｍｅｔｒｏ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．， ２１４１３１，Ｗｕｘｉ。Ｃｈｉｎａ 地铁车站是一个空间相对封闭、人流量大、人员 密集程度高的公共场所。扬声器是广播系统的前端 设备，是直接影响广播质量的重要设备之一，对能否 及时、准确、清晰地通过车站广播系统向乘客通告当 前的运营情况，正确引导乘客搭乘列车，特别是在发 生火灾、水灾、车辆事故等紧急情况时，能否通过车 站广播系统安全、有效、快速地疏导乘客，具有十分 重要的意义。本文介绍了一种适用于地铁车站站 厅、站台广播系统的新型平面扬声器。 １地铁广播系统现状 地铁广播系统由音源、控制设备、功放及现场播 音设施等组成。随着电子技术的发展，音源、控制设 备、功放设备已Ｆｔ趋成熟。现场播音设备的重要组 成部分就是扬声器，目前国内地铁广播系统采用的 均是以吸顶式为主的传统扬声器，铁路则采用以音 柱为主的传统扬声器。音柱是将多个扬声器集成于 一个柱形音箱内，其发音原理及特性与传统扬声器 基本相同，是属一种特殊的传统扬声器。 传统扬声器一般采用纸盆活塞式振动发音并通 过球面将声波扩散出去，在传输过程中声音衰减较 大，当用于户外安装时则存在防水性比较差等情况。 由于传统扬声器属于单向扩音且声音衰减大，因此， 需要安装的台数比较多。目前国内地铁站厅站台每 隔约３ ｍ需设置一台扬声器，一个典型的站厅或站 台需设置几十个甚至近百个传统吸顶式扬声器。当 几十台扬声器同时播音时，会产生混响效果，这在一 定程度上影响了广播音质的清晰度；而在车站及车 辆段需要定向或分区广播的场所（如站台上下行分 区广播、站台和站厅分区广播等），则容易引起相互 干扰，也会对广播效果造成一定的影响。 ２平面扬声器的工作原理及特点 平面扬声器采用平板结构前后两面发音设计，内 置嵌入电路的平面振动膜，置于分布了数百个微型磁 石的前后面板中间（如图１所示）。当平面振动膜嵌 入电路有音频电流信号通过时会发生多点波浪式振 动发音，其偏移振幅极小，避免了传统扬声器活塞式 振动发音“反电势”效应造成的影响，音质更通透纯 净、清晰细腻，并且能有效减小声音扩散，降低声音 衰减。 经过大量研究试验发现，采用嵌入电路的平面 振动膜的平面扬声器，具有传播距离远、声音衰减 小、指向特性强等特点。４台新型平面扬声器通过 合理布置可代替原来地铁车站站厅或站台的数十台 传统吸顶式扬声器，且广播效果清晰舒适，同时还可 有效减少安装、调试工程量及系统运营维护工作量。 因此平面扬声器是一种新型的车站广播系统设备。 ・ １ ４１ ・ 壤溺 鋈 瑟溷 曩≤ 誊 蠢 誊 誊 曩 曩 镳簿 结合在广佛地铁龙溪车站站厅站台现场进行的平面 扬声器的传播距离、指向特性、声压级分布及布置方 案等研究性试验，研究分析平面扬声器在地铁中的 应用。 ３．１传播距离及其声压级分布分析 ３．１．１传播距离试验方案 平面扬声器传播距离的试验方案如图２所示。 在高度为２．７ ｍ的Ａ点位置安装ｉ台平面扬声器 图１ 平面扬声器内部结构图 进行播音，分别在距离Ａ点且垂直扬声器平面的纵 向距离０ ｍ（测试点１）、５ ｍ（测试点２）、１０ ｍ（测试 点３）、２０ ｍ（测试点４）、２Ｓ ｍ（测试点５）、３０ ｍ（测试 点６）、３５ ｍ（测试点７）、４０ ｍ（测试点８）、４８ ｍ（测试 ３平面扬声器在地铁应用的研究分析 平面扬声器的工作原理及特性有别于传统扬声 器。目前平面扬声器在我国地铁中尚未有应用案 例。如何选择合适的规格以及如何科学合理地布置 是决定平面扬声器在地铁应用中能否发挥其优势特 点的关键所在。为此，通过大量的仿真试验研究，并 点９）的位置，高度均为１．５ Ｉｌｌ处进行测试，分析各 位置声压级分布及衰减情况。 ３．ｉ．２传播距离的试验数据 平面扬声器传播距离的试验数据如表Ｉ所示。 Ａ点 平面扬声器 Ｃ ２ Ｑ 单位：ｆｉｌｍ 图２传播距离试验方案示意图 表１平面扬声器在不同传播距离不同测试情况下的声压试验数据 ｄＢ ３．１．３传播距离试验结果分析 距离２５ ｍ及其以外的声音衰减较大。因此，平面 扬声器指向传播有效覆盖范围的推荐距离为２０ Ｉｌ－ｌ。 ３．２指向性声压级分布分析 ３．２．１指向性试验方案 当测试环境为语音广播时，在平面扬声器正前 方１ １＂１１处，声压级为１０７ ｄＢ，扬声器输出功率大；在 平面扬声器正下方测试点１，声压级为８２ ｄＢ，其音 量适中；在距离平面扬声器５ ｍ的测试点２，声压级 为８７ ｄＢ，其音量最高；在距离平面扬声器２０ ｍ的 测试点４，声压级为７８ ｄＢ，其音量衰减较小；在距离 平面扬声器２５ ＩＴＩ以外，声压级小于７５ ｄＢ，其音量 衰减较大且相对于测试点２位置相差大于１ ０ ｄＢ。 试验结果表明：单台平面扬声器，指向距离２０ ＩＦ＿ｔ以内声音衰减较小，声压级分布相对均匀；指向 ・１４２・ 平面扬声器指向性声压级分布的试验方案如图３ 所示。在地铁车站站厅布置４台平面扬声器，分别在 站厅纵向位置、站厅横向位置、电梯前后位置、两扶梯 位置等试验地点对平面扬声器声音传播进行测试。试 验 布置方式：在图３中，站厅纵向试验位置①为试验 点Ｉ在平面扬声器正下方，②为试验点２距离平面扬 声器５ ｍ，③为试验点３距离平面扬声器１０ ｍ，④为试 缓溺 辄薏 交懑翼 ０ ≯ ０ｌ ０００＿０ ００ ０ ＿。＿００≯。 ＿Ｉ ｌｌｌｌ ｌ＿。ｌｌｌｌｌ ｌ３．３．２比较试验数据 枣 平面扬声器与传统扬声器的比较试验数据如表３所示。 表３平面扬声器与传统扬声器在不同传播距离不同测试情况下的比较声压试验数据表 ｄＢ ３．３．３比较试验结果分析 站站厅站台的布置原则为：采用两面发音的平面扬 当测试环境为语音时，采用４台平面扬声器布 置方案，广播声压级衰减纵向较小、横向较大，体现 了平面扬声器的指向特性，其声压级分布基本均匀， 听觉清纯效果良好；采用５６台传统扬声器布置方 案，数量多分布密度大，广播声压级分布相对均匀， 但具有一定的混响效果。可见，４台平面扬声器可 覆盖数十台传统扬声器广播范围，且音质清纯、广播 效果良好。 ３．４平面扬声器的布置原则及方案 声器间隔约４０ ｍ安装１台；靠近场所两端时，平面 扬声器的安装地点距场边约２Ｏ ｍ。 通过仿真及现场试验确定了平面扬声器分别在 长８（）ｍ、１２０ ｍ、１５０ ｍ站厅站台等场所的布置方案。 其中在长８Ｏ ｍ站台、站厅的布置方案如图５、６所示。 基于平面扬声器的传播距离、指向特性、声压级 分布等研究试验结果，结合在广佛地铁龙溪车站站 厅站台的大量试验数据，确定平面扬声器在地铁车 注：因为平面扬声器 图５长８０ ｍ站厅或站台平面扬声器布置方案图 ／口。口 －一 ＠∞Ｆ＠ ＇Ｉ ｎ。 厂 ｎｎ Ｉ ２ ０００ ．． 平扬声器０００ 。。煽堇 ｎ ０ 量 立 厅 暑 ￣０卜ｑ－ ±７０—．一 ０００ 『＿ｌ Ｐ 单位：ｍｍ 图６长８（）ＩＴＩ站厅断面平面中扬声器布置方案图 ４结语 通过系统仿真及现场测试研究表明：平面扬声器 具有传播距离远、声音衰减小、指向特性强等特点；地 的系统维护工作量，其综合成本相对更低。因此，平 面扬声器具有较好的推广价值及应用前景。 参考文献 ［１］ＧＢ／Ｔ ９３９６ １９９６扬声器主要性能测试办法Ｅｓ］． Ｉ－２］ＧＢ ３７８５—１９８３声级计的电、声性能及测试方法Ｅｓ］． Ｅ３］马大猷．室内声场公式｜Ｊ］．声学学报，１９８９，１４（５）：３８３． 铁广播系统采用具有嵌入电路平面振动的平面扬声 器可有效提高语音广播音质效果；在地铁车站广播系 统中采用平面扬声器，相对于传统扬声器，可大幅减 少扬声器数量、施工安装和调试工程量，以及运营后 ・ （收稿日期：２（）１１—１２—２８） １４４・
