（环境工程专业论文）城市道路交通噪声影响因素与传播规律分析.pdf

摘要 随着我国城市建设的迅猛发展和人口数量的迅速膨胀，城市道路建设逐步进入了持 续、快速、发展的轨道，在道路为国民经济和社会发展做出贡献的同时，随之产生的城 市道路交通噪声正逐步成为制约居民生活质量提高的主要公害之一，治理公路沿线噪声 污染已成为公路、交通及环保部门当前急待解决的首要问题。 本文根据交通噪声的实际测量结果，通过对城市道路交通噪声影响因素和传播规律 的分析，结合我国的实际情况，提出交通噪声的治理措施。 道路交通噪声影响因素分析时，分别从车速、车流量、路面宽度三方面着手，采用 线性拟合、统计分析等方法，对这三种影响因素进行分析，并得出相应结论：车辆噪声 和车速在一定的速度范围内呈近似线性关系，即随着车速的增大，噪声值呈逐渐增大的 趋势；随着车流量的增加，产生的噪声值在最初阶段有显著增加，当车流量达到一定数 量后，这种增加趋势就不是很明显了，即交通噪声和车流量呈对数正相关性；在车流量 基本相同，道路宽度不同的情况下，道路交通噪声与路面宽度负相关，即路面越宽，交 通噪声越小。 交通噪声传播规律分析时，分别从纵向传播和横向传播两方面进行分析，利用数理 统计和对比分析等方法，得出了噪声的传播规律：纵向传播随着楼层的增加，噪声值先 增加，当增加到六层时达到最大值，以后噪声值逐渐衰减，衰减时符合线声源衰减规律； 横向传播时在传播初期噪声值随着距离的增加迅速降低，之后当传播至9 0 m 时，噪声值 趋近于一个定值，衰减不明显。 结合交通噪声的影响因素和传播规律，有针对性地提出了一些交通噪声的控制方 法，如采用低噪声路面、声屏障、绿化带、隔声窗、合理规划等。在我们的实际应用中， 可根据具体情况选择切实可行的治理方案对交通噪声进行控制。 关键词：噪声、城市道路交通噪声、影响因素分析、传播规律分析、噪声控制 a b s t r a c t a l o n g 、析t ht 1 1 er a p i dd e v e l o p m e n to fm b a nc o n s t 九j c t i o na i l dt 1 1 er a 研de x p a r l s i o no f u r b a i lp o p u l a t i o n ，r o a dc o n s 仃u c t i o ng r a d u a l l ye n t e r e dt h es u s t a i n e da 1 1 dr a p i dd e v e l o p m e n t t r a c k ，t h er o a di su s e m lf o r t h en a t i o n a le c o n o m i ca 1 1 ds o c i a ld e v e l o p m e n t ，b u tt h e 呐a j lr o a d t r a m cn o i s ei s 铲a d u a l l yb e c o m i n go b s t a d et 0h p r o v e l eq u a l 时o fl i f e ，p r e v e n t i o na n d c o n t r o lo fn o i s ep o l l u t i o nh a sb e c o m et 1 1 ep r i m a d ，p r o b l e mt 0b es o l v e df o rt h eh i g h w a yr o a d s ， 仃a 伍c ，e n v i r o r n e n t a lp r o t e c t i o nd e p 咖e n t a c c o r d i n gt ot 1 1 ea c t u a lm e a s u r e m e n tr e s u i t so ft r a 伍cn o i s e ，ib a s e do nt h em a n r o a d 仃a m cn o i s ei m p a c tf a c t o ra 1 1 ds p 陀a dr u l ea n a l y s i s ，c o m b i n e dw 池t h ea c t l l a ls i m a t i o ni no u r c o u m 阱a n dp r o p o s e dt h em e a s u r e so f 仃a m cn o i s e o nt h ea n a j y s i so ft l l ei n n u e n c e t o r so fr o a d 舰伍cn o i s e ，s e p a r a t e l y 舶mt t l r e e a s p e c t s ：t h es p e e d ，r o a dt r a f f i ca n dt h ew i d t ho fr o a d ，u s i n gm el i n e a rf i t t i n g ，s t a t i s t i c a l a n a l y s i sm e t h o d st 0a 1 1 a l y z et l l e s e t 1 1 r e ef a c t o r s t h ec o n c l u s i o ni s ：t 1 1 en o i s eo fv e h i c l e sa n d s p e e da r ea p p r o x i m a t el i n e a rr e l a t i o n s l l i pw i mt h ei n c r e a s i n gs p e e d ，t l l en o i s eh a s 伊a d u a l l y i n c r e a s i n gt r e n d 谢t ht h ei n c r e a s eo ft r a 衔cn o i s ev a l u e ；i nt h ei n i t i a ls t a g e ，w i mt h en 眦b e ro f c a r si n c r e a s e d ，t h en o i s ei n c r e a s es i g n i f i c a l l t l y ，b u tt h j st r e n di sn o to b v i o u sw h e nh en u m b e r o fc a r si n c r e a s e dt oac e r 嘶nn u m b e r ；w h e n 1 en u m b e ro fc a r si ss a m ea n dt h e 晰d t ho f r o a di sd i 行e r e n t ，t h er o a dt r a 衔cn o i s ei sn e g a t i v e l yr e l a t e dt 0t h e 诵d t ho ft h er o a d a n a l y z i n gt h en o i s es p r e a d i n gr e g u l 撕t y ，s e p 砸a t e l y 行o mt h el o n g i t l l d i n a la n dl a t e r a l ， u s i n gs t a t i s t i c sa n dc o m p a r a t i v ea n a l y s i sm e t h o d t h ec o n c l u s i o ni s ：w h e nt 1 1 e n o i s e l o n g i t l l d i n a ls p r e a d i n g ，i ti n c r e a s ew i t ht h en 0 0 rr a i s i n g ，a n d i tr e d u c e 伊a d u a l l ya r e rs i x l a y e r s ；、v h e nt h en o i s el a t e r a ls p r e a d i n g ，i tr e d u c eg r a d u a l l yw i t ht h ed i s t a n c ei n c r e a s i n g ，a r e r 7 0 m ，t h en o i s e t e n d st ob ef i x e dv a l u e c o m b i n e dw 油t h et r a 伍cn o i s ei m p a c tf a c t o ra i l ds p r e a dm l ea n a l y s i s ，a j l dp u tf o r w a r d s o m e 仃a m cn o i s ec o n t r o lm e t h o d ，s u c ha su s i n gl o wn o i s er o a d ，s o u n di n s u l a t i o n ，g r e e n i n g ， s o u n di n s u l a t i o n 埘n d o w ，r a t i o n a l p l a r u l i n ge t c i i lp r a c t i c a la p p l i c a t i o n s ，w ec a i l c h o o s e f e a u s i b l em e t h o da c c o r d i n gt ot h ep r a c t i c a ls i t u a t i o n k e yw o r d s ：n o i s e ；m eu 】b a nr o a dt r a 衔cn o i s e ；a 1 1 a l y z i n gt h ei m p a c tf a c t o r s ；a n a l y z i n g t h en o i s es p r e a 击n gr e g u l a r i t ) r ；n o i s ec o n t r o l i i 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 钏涛2 纠7 年5 月? 旧 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 二_ 厂年岁月弓7 日 叫年厂月弓日 长安大学硕士学位论文 第一章绪论帚一早珀下匕 随着我国城市经济建设的迅速发展和城市人口的迅速膨胀，我国的城市道路和车流 量也随之迅速增加，一种立体纵横，网络棋布的新型道路交通格局正在形成，但其带来 的城市道路交通噪声污染也日益严重，并且已成为我国城市环境污染的一大公害，严重 威胁着人们的正常生活和身心环境。 1 1 国内外城市道路交通噪声污染现状 世界卫生组织于2 0 0 2 年对世界的噪声污染情况进行了详细调查，结果显示：美国 及其他发达国家的噪声污染问题日益严重。在美国，生活在8 5 徊( 彳) 以上噪声环境中的 居民数量2 0 年来上升了数倍；在欧盟国家，4 0 的居民几乎天天受到交通运输噪声污 染的干扰，相当于每天生活在5 5 扭( 彳) 的噪声环境中，其中有2 0 的人受到的交通噪 声超过6 5 拈( 彳1 。此外在发展中国家的一些城市，噪声污染问题也相当严重，有些地区 全天2 4 小时的噪声达到7 5 扭( 彳) 8 5 徊( 彳) 【l 】。据德国媒体近期报道，奥地利有关部 门公布的一项调查结果显示，目前在奥地利有5 0 万人受到街道交通噪音的伤害。另据 德国联邦统计局公布的数据，2 0 0 2 年德国已为防治噪音投入了9 7 5 亿欧元，占环境保 护费用的8 。据悉，奥地利的卡车数量仍在不断增加，届时将会有更多的地区遭受卡 车噪音的影响。按照目前的发展趋势，到2 0 1 0 年受卡车噪音干扰的奥地利居民人数将 上升到1 0 0 万，而因交通噪音污染造成的损失每年将高达7 9 亿欧元。 我国城市建设规模，目前虽然不及欧美、日本等工业发达的国家，但由于对噪声控制 尚未建立完善的法令和措施，不少城市噪声危害程度，已接近或超过世界著名的吵闹城 市东京。2 0 0 2 年我国对3 2 5 个城市道路交通噪声监测结果表明：4 9 的城市道路交通 声环境污染严重，1 7 2 的城市属于中度污染，6 4 3 的城市属于轻度污染，1 3 6 的城 市道路交通声环境较好，而全国4 7 个环境保护重点城市中，有三个城市道路交通噪声 等效声级超过7 0 捆( 彳) 【2 1 。 城市噪声专家分析认为，我国城市交通噪声污染仍存在发展趋势。其依据是这些城 市交通流量呈现增加的趋势，交通噪声污染除了喇叭禁鸣外，尚未其他有效控制措施。据 中国环境年鉴，2 0 0 0 年统计4 0 个重点城市道路流量，白天平均每小时流量超过2 0 0 0 第一章绪论 辆的城市有1 8 个，其中超过了3 0 0 0 辆的有3 个城市2 1 。大部分城市监测道路车流量呈 现上升趋势。根据经验，道路车流量增加一倍，交通噪声值增加3 招( 爿) 。一般情况下， 即使严格执行禁鸣，车流量达到一定水平后还可能出现交通噪声超过国家7 0 如( 彳) 标 准。我国重点城市大部分处于建设高峰阶段，机动车中公交车、大型货车占相当比例， 且车辆总体装备水平较低，噪声污染十分严重，目前尚无有效控制办法，部分城市发展 了高架轨道交通，所引起的噪声污染更加严重。 1 2 城市道路交通噪声的危害 所谓噪声一般指对人们的正常生活、工作和健康产生不良影响或使人厌烦的声音。 而城市道路交通噪声是指机动车在城市道路上行驶所产生的、超过国家标准( 白天 7 0 招( 彳) ，晚间5 5 船( 彳) ) 的声音，是当今生活中普遍的、很难避免的噪声源。据国内 外有关专家调查统计，道路交通噪声是城市环境噪声的主要来源，约占3 5 以上。道路 交通噪声具有强度高、覆盖面大、影响范围广的特点。有数据显示，汽车在正常行驶中 产生的噪声为8 0 9 0 船( 么) ，高峰时车流噪声接近l o o 船( 彳) 嘲。如此高强度的噪声对 人们的健康有严重的损害，影响人们正常的工作和生活，对社会经济的发展也存在一定 的危害。 1 2 1 道路交通噪声对人的生理、心理的影响 高分贝的、长时间的道路交通噪声会损伤人的听力，导致人体循环系统异常，内分 泌失调，可引起心脏病、脑血管疾病、消化系统疾病、神经系统疾病等多种疾病。同时， 高分贝的、长时间的道路交通噪声容易导致人们心情紧张、情绪变坏，并且严重影响人 们的休息和睡眠质量。据研究，在4 0 4 5 拈( 彳) 的噪声刺激下，睡着人的脑电波开始出 现觉醒信号。这就是说4 0 4 5 徊( 彳) 的噪声就会干扰人的止常睡眠；对于突发性的噪声 在4 0 拈( 彳) 时可使1 0 的人惊醒，6 0 如( 彳) 则使7 0 的人惊醒4 1 。长此以往，人们就会 感到烦躁，注意力不集中，容易疲劳，影响工作质量。 1 2 2 道路交通噪声对建筑物的损害 声音是由物体的振动而产生的。振动波在空气中来回运动和振动时，产生了声波。 当建筑物的固有频率和噪声频率一致时，就会产生共振，使建筑物的结构产生破坏，抗 长安大学硕士学位论文 震能力下降，甚至倒塌。 1 2 - 3 道路交通噪声对社会经济的影响 道路交通噪声引起社会成本的增加表现在住宅价格的降低、消除噪音费用的增加、 为分派有限的资源重新安排空间使用费用的增加等方面。调查发现，外界车辆干扰小， 远离城市交通干道的住宅小区每平方米售价要高出交通十道沿线住宅约l o 3 0 ，与 此同时，随着人们生活水平的提高。用于改善居住环境的费用越来越高，使得社会成本 大大增加【2 1 。 1 2 4 道路交通噪声容易引发交通事故 司机在长时间的噪声环境中开车，容易产生疲劳现象，思维发生紊乱，分散注意力， 从而引发交通事故；行人在穿越马路时，如果背景噪声过高，就会影响判断力，也会引 发交通事故。 1 3 研究的目的和意义 现代城市交通日益发达，在给人们的工作和生活带来便捷和舒适的同时，却成了城 市环境噪声的元凶。这些噪声是汽车、电车、摩托车等交通工具在移动过程中产生的。 由于这些噪声的声源是移动的，因此，城市道路交通噪声干扰范围大，影响面广。在我 国，城市区域内交通干线上的机动车辆，已成为城市环境噪声的主要来源，约占城市环 境噪声的4 0 ，有的甚至超过了7 5 。城市交通干线的噪声等效a 声级可达6 5 7 5 徊( 彳) ，鸣笛较多的地方a 声级甚至在8 0 扭( 彳) 以上，严重影响城市居民的身心健 康。 解决交通噪声污染的一个重要的环节就是对其影响因素和传播规律的研究，只有掌 握了交通噪声的影响因素和传播规律，才能更有针对性的治理噪声污染。 影响交通噪声的主要因素有车速、车流量、路面宽度。当前国内外的研究普遍认为 交通噪声的大小和车速、车流量成正比，和路面宽度成反比。即随着车速的提高，车流 量的增大，路面宽度的减少，交通噪声呈逐步增加的趋势。但一直以来，这一理论只是 停留在初步的研究阶段，没有形成一套系统的理论体系。本文通过测量大量的实验数据， 对这一理论进行了更深入的研究分析，发现传统理论在描述车速、车流量、路面宽度三 个主要因素对交通噪声的影响时，没有做到更深入更细致的描述，致使部分理论片面化 或者错误化，例如，车速只有在一个特定的速度范围内才和交通噪声呈正比例线性关系。 1 第一章绪论 交通噪声的传播分为纵向传播和横向传播，纵向传播是指噪声由声源垂直向上或向 下传播，横向传播指噪声由声源垂直向远处传播，当前国内外研究普遍认为，噪声纵向 传播时，噪声值先增大后减少，而对于增大到最大值后噪声的传播规律没有更进一步的 研究，本文通过实际数据测量，得出了交通噪声纵向传播和横向传播时更详细更具体化 的传播规律。 随着我国经济的发展，城市规模不断扩大，由此带来的交通噪声影响也日益严重， 本文的完成可以为城市道路建设和城市建设中噪声的预防提供参考，也为交通噪声治理 及管理提供了理论依据。 1 4 研究的主要内容和文章结构 1 4 1 主要内容 本文通过选取合理的影响因素指标，利用实际测量数据，对交通噪声与各影响因素 的关系进行分析，得出了相应的结论。 主要研究内容包括： ( 1 ) 车速是交通噪声最重要的影响因素，通过对车速的控制可以很有效的控制车 辆在行驶中产生的交通噪声。本文运用o r i g i n 软件拟合测量数据，对其进行回归分析， 得出了车速与交通噪声之间量的关系。 ( 2 ) 交通噪声与车流量有着密切的关系，本文通过测量大量的实验数据，使用统 计分析方法，得出车流量与交通噪声之间的量化关系。 ( 3 ) 路面宽度同样是交通噪声的一个重要的影响因素，本文通过对两条车流量相 同，路面宽度不同的道路的交通噪声监测数据进行分析，得出了路面宽度与交通噪声之 间的关系。 ( 4 ) 传播规律的研究可以有助于我们更好的利用距离衰减来减少交通噪声对人们 的危害。本文通过对测量的噪声纵向和横向传播数据的分析，得出随着距离的增加，噪 声的传播规律。 1 4 2 文章结构 第一章绪论，主要介绍国内外城市道路交通噪声的污染现状，噪声的危害以及课题 研究的目的和意义。 第二章是声波特性及传播机理的分析，在本章中分析了声波的反射、衍射、透射等 长安大学硕士学位论文 特性和声波在传播过程中的衰减机理，这是声波最基本，也是最重要的特性，是我们研 究噪声必须了解掌握的基础知识。 第三章介绍了交通噪声的测量与影响评价指标，交通噪声的测量是交通噪声评价与 分析的最基础环节，测量的仪器、时间和地点的选择直接影响了测量数据的准确性；交 通噪声的各种影响评价指标同样是分析交通噪声时必须用到的，根据不同的具体情况选 择不同的评价指标对交通噪声进行分析。 第四章首先阐述了汽车噪声对交通噪声的影响，在阐述时分析了交通噪声的产生机 理，只有了解了噪声是怎么产生的才能更好的分析交通噪声；接着分别从车速、车流量、 路面宽度三个方面分析对交通噪声的影响，得出了相应的结论。 第五章主要分析交通噪声的传播规律，交通噪声沿道路传播分为纵向传播和横向传 播两类，本文分别从这两个方面对交通噪声的传播规律进行了分析。 在第六章中根据前几章的分析有针对性的列举了几种常见的交通噪声控制方法，如 噪声源控制、低噪声路面、声屏障等，在实际的噪声控制中，应根据实际情况选择可行 的方法。 第二章声波特性及传播机理分析 第二章声波特性及传播机理分析 各种各样的声波都起始于物体的振动，产生声音的振动物体称为声源。当声源振动 的时候，就会引起声源周围弹性媒质( 空气分子) 的振动。这些振动的分子又会使周围 又会使周围的空气分子产生振动，这样，声源产生的振动就以声波的形式向外传播。 2 1 声波的特性 分析声波的反射、衍射、投射等理论时，为了更直观的体现声波的一系列特性，我 们需要引入波阵面和声线这两个概念。波阵面是指空间行波在同一时刻相位相同各点的 轨迹曲面。波阵面为平面的声波称作“平面波”，波阵面为球面的声波称作“球面波，【5 1 。 在声波的传播过程中，由一点声源辐射的声波就是球面波，但是当离声源足够远的局部 范围内可以近似地把它近似看做平面波。所谓声线，即表示声波传播的途径，在各向介 质中，声线与波阵面相垂直。 2 1 1 声波的反射 声波在传播过程中，如果遇到一个尺寸比波长大得多的障碍物时，声波将被反射。 如声源发出的是球面波，经反射后仍是球面波。同一时刻反射波与入射波的波阵面半径 相等，如用声线表示前进的方向，反向声线可以看做是从虚声源发出的。所以利用声源 与虚声源的对称关系，以几何声学作图法就能很容易地确定反射波的方向。 根据声源与虚声源的对称关系，可以说明反射定律，它的基本内容是： ( 1 ) 入射线、反射线和反射面的法线在同一平面内。 ( 2 ) 入射线和反射线分别位十法线两侧。 ( 3 ) 入射角与反射角相等。 2 1 2 声波的衍射 如果声波在传播过程中遇到一块带有小孔的障碍板时，假如孔的尺度( 直径d ) 与 声波a 相比较时很小，即d a 时， 则新的波形较复杂。从上面的两个例子可以看出，当声源通过障板的孔洞时，并不象光 线那样直线传播，而是能绕到障板的背面而改变原来的传播方向，在它的背后继续传播， 这种现象称为衍射。声源的频率越低，衍射现象越明显【6 1 。 长安大学硕士学位论文 2 1 3 声波的透射与吸收 当声波入射到建筑构件( 如墙、天花板) 时，声能的一部分被反射，一部分透过构 件，还有一部分由于构件的振动，或者由于其在介质内部传播时产生摩擦热而被消耗， 通常把这种现象称之为材料的吸收【7 】。 根据能量守恒定律，如果单位时间内入射到构件上的总声能为昂，反射的声能为 巨，构件吸收的声能为e ，透过构件的声能为巨，则互相之间有如下的关系： = 巨+ e + 互 ( 2 1 ) 透射声能与入射声能之比为透射系数，记作f ；反射声能与入射声能之比为反射系 数，记作) ，。 通常，我们把r 值小的材料称为隔声材料，把) ，值小的材料称为吸声材料。吸声系 数a 可由下式确定： a ：墨：墨生：l 一，( 2 2 ) e oe o 在进行噪音控制时，必须了解各种材料的隔声、吸声特性，从而合理地选用材料。 2 2 声波的传播机理 声波在传播过程中将产生反射、折射和衍射等现象，并在传播过程中逐渐衰减。这 些衰减通常包括声能随距离的发散传播引起的衰减以，空气吸收引起的衰减4 ，地面 吸收引起的衰减4 ，屏障引起的衰减4 等8 1 。总的衰减值彳则是各种衰减的总和： 4 = 以+ 以+ 4 + 4 ( 2 3 ) 2 2 1 声波随距离的发散衰减 声波从声源向周围空间传播时会产生发散，最简单的情况是假设以声源为中心的球 面对称地向各个方向辐射声能。对于这种无指向性的声波，声强，和声功率形之间存在 简单关系： ，：墨 ( 2 4 ) 4 死一 式中，接收点与声源间的距离 第二章声波特性及传播机理分析 当声源放置在刚性地面上时，声音只能向半空间辐射，半径为，的半球面面积为 2 7 r 厂2 ，因此对半空间接收点： ，：三 ( 2 5 ) 2 丌，2 可见，在自由声场中，当声功率不变，则声强与距离的平方成反比的规律减小。 若用声压来表示，可得，处的声压： 全空间： 0 = l 一2 0 l g ，一1 l ( 招) ( 2 6 ) 半空间： 乞= l 一2 0 1 9 ，一8 ( 船) ( 2 7 ) 因此，从处传播到吒处时的发散衰减： 以= 2 0 l g 垒( 扭) 由上式可知与声源的距离增加一倍，声压级降低6 如( 见图2 1 ) 。 p = 声源的强度 图2 1 球面波的声强度与距离平方成反比 ( 2 8 ) 以上分析的是点声源的传播衰减理论，当点声源s 排成行时就可以看成为线声源 了。线声源是向外辐射的能量呈圆柱体状扩散，当线声源三的单位长度的声功率为4 ， 在与线声源距离为，处受声点扇的声强度只的算式为【9 】： 此处的声压级差皱为： 只：生 1 2 兀， ( 2 9 ) 长安大学硕士学位论文 以圳- g 包 由上式可知距离增加倍，声压级降低3 如( 见图2 2 ) 。 图2 2 柱面波的声强度和距离成反比 2 2 2 空气吸收的附加衰减 声波在空气中传播时，因为空气的粘滞性和热导性，在压缩和膨胀过程中，使一部 分声能转化为热能而损耗，成为空气吸收。这种吸收成为经典吸收。此外，声波在媒质 中传播时，还存在分子驰豫吸收。所谓驰豫吸收是指空气分子转动或振动时存在固有频 率，当声波的频率接近这些频率时就会发生能量交换。能量交换的过程都有滞后现象， 这种现象成为驰豫吸收。它能使声速改变，声能被吸收【1 0 1 。 在计算声波传播过程中的空气附加衰减时，可以采用下面的半经验公式来估算。在 2 0o c 时： 以- 7 4 害1 0 - 8 ( 妇) ( 2 9 ) 式中厂声波频率，舷 d 传播距离，肌 a 相对湿度 对于不同的温度，可用下式估算： 们捌= 眢c 拈， 眩 式中丁与2 0 。c 相差的摄氏温度 卢= 4 l o 击 第二章声波特性及传播机理分析 一般来说，当大气温度一定时，声波频率越高，衰减越快；一定频率的声波，湿度 越低，最大衰减值越高。在实际计算中声波在空气中的衰减值时，我们可以参考表2 1 。 表2 1 声在空气中衰减值( d b ( a ) l o o m ) 频率 温度 相对湿度 h z 3 05 07 09 0 1 00 5 60 2 20 2 20 1 8 00 2 80 1 90 1 70 1 6 5 0 0 1 0o 2 20 1 8 o 1 6 0 1 5 2 00 2 l0 1 80 1 60 1 4 1 0 1 5 31 0 70 7 50 5 7 0 0 9 60 5 5 0 4 2 o 3 8 1 0 0 0 1 00 5 90 4 50 4 00 3 6 2 00 5 10 4 20 3 80 3 4 1 02 6 13 0 72 5 51 9 5 03 2 31 8 91 3 21 0 3 2 0 0 0 l o1 9 61 1 70 9 7o 8 9 2 01 2 91 0 40 8 2o 8 4 1 03 3 65 5 36 2 86 0 5 o7 7 06 3 44 4 53 4 3 4 0 0 0 l o 6 5 83 8 52 7 62 2 8 2 04 1 23 6 52 3 12 1 4 1 04 1 16 6 08 8 29 4 8 o l o 5 4 1 1 3 4 8 9 06 8 4 8 0 0 0 1 01 2 7 17 7 34 4 74 3 0 2 08 2 74 6 73 9 73 6 3 2 2 - 3 地面吸收的附加衰减 当声波沿地面长距离传播时，会受到各种复杂的地面条件的影响。开阔的平地、大 片的草地、灌木树丛、丘陵、河谷等均会对声波的传播产生附加衰减。 当地面时非刚性表面时，地面吸收将会对声波传播产生附加衰减，但短距离( 3 0 5 0 聊) 其衰减可以忽略，而在7 0 所以上应予以考虑。 声波在厚的草地上面或穿过灌木丛传播时，频率为1 0 0 0 舷的附加衰减较大，可高 达2 5 扭1 0 0 聊。附加衰减量的近似计算公式为： 毛= e + e + 巨( 扭) ( 2 1 1 ) 式中户一频率，勉 乒传播距离，研 声波在穿过树木或森林的声衰减实验表明，不同森林的衰减量相差很大，从浓密的常 长安大学硕士学位论文 绿树树冠1 0 0 0 勉时有2 3 如1 0 0m 的衰减，到地面上稀疏的树干只有3 加1 0 0m 甚至 更小的附加衰减。各种森林平均的附加衰减，大致为： 1 彳。= 0 0 1 厂夕3 d ( 船) ( 2 1 2 ) 2 2 4 声屏障衰减 当声源与接收点之间存在着密实材料形成的障碍物时会产生显著的附加衰减。这样 的障碍物成为声屏障。声屏障可以是专门制造的墙或板，也可以是道路两旁的建筑物的 建筑物或低凹路面两侧的路堤等【1 1 1 。 声波遇到屏障时会产生反射、透射和衍射三种传播现象。屏障的作用就是阻止直达 声的传播，隔绝透射声，并使衍射声有足够的衰减。 声屏障的附加衰减与声源及接收点相对屏障的位置、屏障的高度及结构，以及声波 的频率有密切关系。一般而言，屏障越高，屏障及接收点离屏障越近，声波频率越高， 声屏障的附加衰减越大。 镕= 章蛾m 道路交通噪目量方注j * 竹的讨论 第三章城市道路交通噪声测量方法与评价的讨论 31 城市道路交通噪声的测量 为了掌握城市道路交通噪卢的产生及传播规律，取得噪声影响因素分析时的数据材 料，必须对城市道路交通噪声进行测量。测量城市道路交通噪声时，参考国标g b 厂r 】4 6 2 3 1 9 9 3 城市区域环境噪声测量方法中的城市交通噪声测量方法。 3 1 l 测量仪器 测量所使用的仪器为h s 6 2 8 8 b 型噪声频谱分析仪。如图31 。 h s 6 2 8 8 b 是一种便携式智能化噪声频谱分析仪器由主机、打印机两部分组成，适 用十环境噪声测量及统计分析、频谱分析。通过r s 2 3 2 接口、主机与微机可实现通讯， 对数据作进步处理分析及输出。该仪器性能符合i e c 6 5 i 、g b 3 7 8 5 、g b 3 2 4 1 、g b 3 2 2 2 等标准对2 型声级计的要求。 主要技术性能： 。1 1 传声器：l 陀”驻极体测试传声器( h s l 4 4 2 3 ii 频率：2 0 爿= 1 25 胁 灵敏度= 2 5 训几照 测量范围：( 以2 x 1 旷p d 为参考) a 声级：3 5 一1 3 0 扭 线性：4 0 一1 3 0 频率频率：3 15 & 8 胁 时曰j 计权：快( f ) ，慢( s ) ，虽大值保持 测试数据自动存储：1 2 7 组 检波器特性：l m s 真有效值 峰值因素：3 滤波器特性：1 ，1 倍频程 曰 纛 圈3 1h s 6 2 粕b 型噪声频谱分析仪 中心频率：3 ls 胁、6 3 胁、1 2 5 胁、2 5 0 ，七、5 0 0 胁、l 女恐、2 t 雎、4 胁、8 舭 删试功能：t 。、厶、0 、k 、k 、k 。、l 、匕及1 ，l 频谱等 长安大学硕士学位论文 工作环境：操作温度一1 0 0 c 5 0 0 c ；相对湿度2 0 9 0 3 1 2 测量条件及地点的选择 为了保证测量数据的精确性，测量应选择在无雨、无雪的条件下进行。为了避免背 景噪声的干扰，并使传声器膜保持清洁，要求在测量时加风罩，大风天气( 4 级以上) 应停止测量。测量时声级计或传声器可以手持，也可以固定在测量三脚架上。为了尽可 能减少反射影响，要求传声器离地面高1 2 聊，并要求远离其它反射结构【1 3 】。 3 1 3 测量时间的确定 测量时间选择在周一到周五，这样城市道路上的交通流量的统计值和交通噪声的测 量值才更具有代表性。每次测量的地点和时间根据所要测量的数据具体决定，以下分两 个方面介绍各自的测量时间： ( 1 ) 测量影响因素时：测量车速对交通噪声的影响时，选择在车流量较少的直线 道路上测量，道路单向宽度大于8 所，同向行驶车辆间的距离大于5 0 聊；测量直线路段 车流量对交通噪声的影响时，选择正常工作日2 4 小时内，每隔两个小时测量一次，每 次测量2 0 分钟，共测得1 2 组数据；测量交叉路口车流量对交通噪声的影响时，选择在 正常工作日从上午6 ：o o 到9 ：0 0 三个小时内不间断测量，每1 0 分钟读取一组数据， 共测得1 8 组数据；测量路面宽度对交通噪声的影响时，选择车流量相当的两条道路， 每条道路从上午7 ：o o 到1 2 ：0 0 五个小时不间断测量，每次测量l o 分钟，共测得3 0 组数据。 ( 2 ) 测量传播规律时：测量交通噪声纵向传播规律时，由于高层的一二层施工， 无法测量，所以从只能测量三层以上各层的噪声数据，在测量时发现1 6 层以上测量的 数据基本无太大的变化，所以仅统计1 6 层以下的数据，每层测量1 0 分钟，统计等效连 续a 声级三叼( 4 ) ，共测得到1 4 组数据；测量交通噪声横向传播规律时，在长安大学校 小寨校区校园内，距长安路垂直方向l o o 聊内每隔1 0 m 布设1 个测点，每个测点测量 1 0 分钟，统计等效连续a 声级三叼( 彳) ，共测得1 1 组数据。 3 2 城市道路交通噪声的影响评价讨论 为了较好的描述交通噪声的物理特性和公众的主观反映，根据本文的实际需要，选 取a 计权声级、等效连续a 声级( t 。( 彳) ) 、昼夜等效声级( k ) 、累计百分数声级 第三章城市道路交通噪声测量方法与评价的讨论 ( 厶。，厶。，厶0 ) 四个常见评价指标作以介绍。 3 2 1a 声级 人耳对于不同频率的声波反应的敏感程度是不一样的。人耳对于高频声音，特别是 频率在1 0 0 0 5 0 0 0 勉左右的声音比较敏感；而对于低频声音，特别是对1 0 0 勉以下的 声音不敏感。即声压级相同的声音会因为频率的不同而产生不一样的主观感觉。为了使 声音的客观量度和人耳的听觉主观感受近似取得一致，通常对不同频率声音的声压级经 某一特定的加权修正后，再叠加计算可得到噪声总的声压级，此声压级称为计权声级。 a 计权网络特性曲线对应于倒置的4 0 方等响曲线，b 计权网络特性曲线对应于倒 置的7 0 方等响曲线，c 计权网络特性曲线对应于倒置的1 0 0 方等响曲线( 见图3 2 ) 。 实践证明，不论噪声强度是高还是低，a 计权都能较好地反映人对噪声响度和吵闹的主 观感受，即a 计权越高，感觉越吵；此外，a 声级对人耳的听力损伤程度也能够对应 得很好，即a 声级越高，损伤越严重【8 】。因此，目前a 计权己被所有管理机构和工业部 门的管理条例所普遍采用，成为最广泛应用的评价量。 d r 、 。 a - l ，乡 多夕 ，r c 一蒂忒 厂 r 厂b 。 、 形 b a 1 02 5 1 0 0 2 51 0 0 025 1 0 0 2 昭z ) 图3 2 计权网络特性曲线 a 计权是以1 0 0 0 舷时的响度作为标准，对各个频率的噪声值进行加权，频率越低， 加权衰减越大，如果对人们可以感觉到“嗡嗡”作响的令人厌恶的低频噪声用a 计权进 行加权后，套用我国的现行的噪声控制标准，是符合标准的，但是这种符合标准的低频 声同样会干扰了人们的正常生活，使人产生不愉快的感觉，所以对于低频声，a 计权不 加。 加 渤瑚 加 期 如 加 长安大学硕士学位论文 能很好的表现噪声对于人的危害， 3 2 2 等效连续a 声级 虽然a 声级能够比较好地反映人耳对噪声的强度与频率的主观感受，但是对于一个 声级起伏或不连续的噪声，a 计权声级就很难确切地反映噪声的状况。比如交通噪声的 声级是随着时间变化的，当有大型车辆通过时，产生的噪声可能高达9 0 加左右，而没 有车辆通过时，噪声仅仅只是背景噪声，可能仅仅只有6 0 如左右，并且噪声的声级还 会随着车流量、汽车类型等因素的变化而变化，这时就很难说交通的a 计权声级时多少 分贝。对于这种声级起伏或不连续的噪声，采用噪声能量按时间平均的方法来评价噪声 对人的影响更为确切，为此提出了等效连续a 声级( k ( 彳) ) 评价参量引。 等效连续a 声级的定义为： 删g 辛衍卜 ， 或 纠吨bp 小扭) 2 ) 式中 ( ，) 办( f ) 噪声信号瞬时a 计权声压，肋 基准声压，p 忍 乞一测量时段t 的间隔，s ( ，) 噪声信号瞬时a 计权声压级，扭 如果测量是在同样的采样时间间隔下，测试得到一系列a 声级数据的序列，则测 量时段内的等效连续a 声级也可以通过一下表达式计算： 纠吨膀o o c 如， 3 ， 或 k = 。，g 专喜0 0 心。 c 抛， c 3 4 ， 式中r 总的测量时段，s l ，第f 个a 计权声级，刃 l 采样间隔时间，s 第三章城市道路交通噪声测量方法与评价的讨论 测试数据个数 由于等效连续a 声级简单，易于理解，而且又与人的主观反应有较好的相关性，因 而已经成为国内外标准所采用的评价量。但是采用等效连续a 声级作为评价量也有一些 缺陷，对噪声起伏程度反映不够明显，例如，当噪声中包含有较强的冲击噪声时，这种 冲击噪声对人们的影响有时甚至比持续的高分贝噪声更大，如果用等效连续a 声级进行 测量评价，并不能反应这种冲击噪声的影响，所以在这种情况下等效连续a 声级就不太 适用了。 3 2 3 昼夜等效声级 昼夜等效声级是对昼夜的噪声能量加权平均而得到的。通常噪声在晚上比白天更显 得吵，尤其对于睡眠的干扰更是如此，因此，为了考虑噪声在夜间对人们烦恼的增加， 规定在夜间测量的所有声级均加上1 0 如( a 计权) 作为修正值，再计算昼夜噪声能量 的加权平均，得到昼夜等效声级这一评价参量，用符号瓦表示8 1 。 纠吨 p p 叫 c 扭， 5 ， 式中 三d 昼间测得的噪声能量平均a 声级k ( d ) ，拈 三n 夜间测得的噪声能量平均a 声级k ( 。) ，弛 或三幽= l o l g 争】0 0 1 与手1 0 0 1 ( 。) 1 0 n 1 与1 0 u q 矿i 一o ! = !上：! m玎2 ( 船)( 3 6 ) 式中 厶，分别为昼间夜间的第f 和第个声级，邪 碍昼间测得的总的a 声级个数 夜间测得的总的a 声级个数 昼间时间段为( 0 7 ：o o _ - 2 2 ：o o ) ，夜间时间段为( 2 2 ：o o 0 7 ：0 0 ) ，也可以根据当地的 情况作适当的调整，或根据当地政府的规定。 如果评价一天2 4 小时的交通噪声状况，昼夜等效声级是最合适的评价因子，因为 它根据人们在寂静的夜间对噪声的敏感度高于昼间这一生理特性，对夜间的噪声进行 1 0 拈的加权，使得夜间噪声对人们的影响符合实际的感觉。所以，评价2 4 小时的交通 长安大学硕士学位论文 噪声时，相对于a 声级和等效连续a 声级这两个评价因子，昼夜等效声级是最理想的 评价因子。 3 2 4 累计百分数声级 在现实生活中，我们碰到的通常是非稳态的噪声，这种非稳态噪声比稳态噪声对人 的影响更大，更令人感到烦恼。能对这种噪声的起伏变化程度作出简单而又直接评价的 评价量就是累计百分数声级( 厶) 8 1 。它表示在测量时间内高于乙声级所占的时间为船， 单位为如。对于同一采集时段内的噪声级，按照从大到小的顺序进行排列，或者将它 们画成曲线，就可以清楚地看出噪声涨落的变化程度。如果从时间上描述，如在取样时 间内最低声压级为4 5 如，超过4 5 招声级的时间为1 0 0 ，超过6 0 拈声级的时间为7 5 ， 超过8 0 如的为2 0 ，超过9 0 扭的为5 ，则可以表示为厶0 0 = 4 5 据，厶5 = 6 0 扣，k = 8 0 拈，厶2 9 0 抛。 通常认为，本底噪声级，厶。相当于中值噪声级，厶。相当于峰值噪声级。在对累 计百分数声级和人的主观反映所作的相关性调查中，发现厶。用于评价涨落较大的噪声 时相关性较好。 总的来讲，累计百分数声级一般只能用于具有较好正态分布的噪声评价，对于不符 合正态分布的噪声，如果采用累计百分数级对他进行分析，就不能体现噪声的实际特点， 即不能用它对其进行评价，所以累计百分数声级的应用面比较窄，但是，它可以很好的 体现冲击性噪声，例如，测量夜间交通噪声时，对于间断性通过的大型车辆噪声，应用 厶就可以很好的体现出大型车辆噪声对人们的影响。 3 2 5 结论 通过以上的讨论可以看出，虽然交通噪声影响评价因子有很多，但是在实际的评价 工作中，应根据噪声的实际特征情况和自己的需要，选择最佳的评价因子对交通噪声进 行评价，这样才能更好的分析交通噪声，并体现交通噪声对人的影响程度。 第四章城市道路交通噪声主要影响因素分析 第四章城市道路交通噪声主要影响因素分析 城市道路交通噪声是由于车辆在道路上行驶，车辆自身驱动系统( 包括发动机、风 扇、变速箱进排气系统、轮轴等) 以及轮胎与路面摩擦所产生的噪声。影响道路交通噪 声的因素有很多，主要因素有车速、车流量和路面宽度，在本章中笔者将采用线性拟合、 统计分析等方法，利用大量的现场测量数据，对这三种影响因素进行分析，并得出了相 应的结论。 4 1 汽车噪声对交通噪声的影响 在道路行驶的车辆所产生的噪