道路交通噪声与污染控制

道路交通噪声与污染控制当前第1页\共有78页\编于星期三\15点第一节声学的基本知识第二节噪声振动的危害第三节车辆噪声第四节道路噪声预测第五节道路交通噪声振动污染控制当前第2页\共有78页\编于星期三\15点第一节声学的基本知识一、噪声与噪声源二、噪声振动的计量三、噪声振动的主观评价及容许标准四、声音的传播当前第3页\共有78页\编于星期三\15点一、噪声与噪声源噪声的概念噪声源环境噪声凡是使人烦躁不安，对人体有害，人们所不需要的声音统称为噪声。正在发出声音的振动物体称为声源，发出噪声的振动物体称为噪声源。环境噪声是户外各种噪声的总称。按照声源类别可将环境噪声分为：交通噪声、工业噪声、施工噪声、生活噪声及其他噪声5种。当前第4页\共有78页\编于星期三\15点几种声源的声功率二、噪声的计量（一）计量声音的物理量1声功率声源在单位时间内辐射的总声能量称为声功率。声功率通常用W表示，单位为瓦（W），只与声源本身有关。声源喷气飞机气锤汽车钢琴女高音对话声功率10KW1KW0.1KW2mW1000-7200uW20uW当前第5页\共有78页\编于星期三\15点2声强声场中，在垂直声波传播方向上，单位时间内通过单位面积的声能称为声强。声强通常用I表示，单位为瓦/米2（W/m2），某点处的声强与距声源的距离有关。公式当前第6页\共有78页\编于星期三\15点3声压某一瞬间介质中的压强相对于无声波时压强的改变量称为声压。声压通常用P表示，单位为帕（Pa）。当前第7页\共有78页\编于星期三\15点4声强与声压的关系在自由声场中，某处的声强与该处声压的平方成正比，与空气的密度和声速的乘积成反比。公式式中当前第8页\共有78页\编于星期三\15点（二）计量振动的物理量1速度2加速度3位移振动的圆频率

对于道路交通振动，其振动频率（f）由车辆的固有频率和路面凹凸不平产生的综合作用，其中由路面的凹凸不平产生的振动占主要地位。当前第9页\共有78页\编于星期三\15点（三）声级1分贝数分贝是表示两个量Q和Q0（参考量）相对关系的单位，用dB来表示。其定义式为：公式当前第10页\共有78页\编于星期三\15点声功率级声强级声压级当前第11页\共有78页\编于星期三\15点2声级之间的关系声强级和声压级声强级和声功率级当前第12页\共有78页\编于星期三\15点3声压级的叠加假设一个声源产生的声压级为70dB，那么两个同样的点声源产生的声压级是多少？对于单个点声源对于第二个声源两个声源联合作用若两个声源相同思考当前第13页\共有78页\编于星期三\15点若n个声源相同测得某机器的噪声频带声压级如下表所示，计算其总声压级？例题中心频率HZ631252505001000200040008000声压级dB90951009382957070当前第14页\共有78页\编于星期三\15点4噪声的频谱噪声测量中，常用的频程是1倍频程或1/3倍频程。倍频程是对频率作相对比较的单位，两个频之间的相距频程倍数n由下式决定:或式中当前第15页\共有78页\编于星期三\15点（四）振动加速度级加速度与基准加速度之比值以10为底的对数乘以20，记为VAL，单位为分贝，表达式为国外：10-6m/s2国内：10-5m/s2加速度的有效值，m/s2当前第16页\共有78页\编于星期三\15点三、噪声振动的主观评价及容许标准（一）噪声的主观评价1响度级选取100HZ纯音作为基准音，凡是和该基准音一样响的声音，不论其声压级和频率是多少，它的响度级将等于该纯音的声压级。单位：方，Phon。某噪声的频率为3000HZ，声压级为90dB，主观感觉与1000HZ纯音声压级为100dB时一样响，该噪声的响度级是多少？思考当前第17页\共有78页\编于星期三\15点判断：1）在纯音等响曲线图中，对1000Hz的纯音，响度级与声压级相等？2）在声压级较低时，频率越小，声压级与响度级相差越大？思考：1）在声压级较高时，为什么等响曲线随频率变化平缓？当前第18页\共有78页\编于星期三\15点2计权声级经过计权网络测得的声级称为计权声级。A网络曲线近似于响度级为40phon等响曲线的倒置A声级B网络曲线近似于响度级为70phon等响曲线的倒置B声级C网络曲线近似于响度级为100phon等响曲线的倒置C声级当前第19页\共有78页\编于星期三\15点3等效声级当噪声的A声级随时间起伏变化时，需用按能量法则算出的平均A声级，简称等效声级。记为LAeq，单位dB。当噪声的A声级才用等时间间隔测定时当噪声随时间呈阶段性变化时当前第20页\共有78页\编于星期三\15点4昼夜等效声级因噪声在夜间比昼间对人干扰更大，为了考虑这种因素，提出昼夜等效声级作为评价量。记为Ldn，单位dB。当前第21页\共有78页\编于星期三\15点5统计声级统计噪声级是指某点噪声级有较大的波动时，用于描述该点噪声随时间变化状况的统计物理量，一般用L10、

L50、L90

表示。L10—在取样时间内10％的时间超过的噪声级，峰值L50—在取样时间内50％的时间超过的噪声级，中值L90—在取样时间内90％的时间超过的噪声级，低值统计声级与等效声级的关系：当前第22页\共有78页\编于星期三\15点6噪声污染级当前第23页\共有78页\编于星期三\15点（二）振动的主观评价1等效连续振级（VLeq）瞬时加速度的有效值，m/s2测量时间，s2统计振级（VLn）当前第24页\共有78页\编于星期三\15点（三）噪声振动的容许标准噪声容许标准是指规定噪声级不宜或不得超过限制值（最大容许值）。1听力保护与健康保护噪声标准每天工作时间(h)容许噪声级LAeq(dB)现有企业新建企业89085493882969119994当前第25页\共有78页\编于星期三\15点2城市区域环境噪声标准适用区域类别昼间夜间疗养区、高级别墅、高级宾馆等特别需要安静区域05040以居住、文教机关为主的区域15545居住、商业、工业混杂区26050工业区36555道路干线、内河航道两侧，铁路主次干线两侧区域的背景噪声47055当前第26页\共有78页\编于星期三\15点3民用建筑噪声标准建筑类型房间名称室内容许噪声级LA(dB)平均值最大值住宅卧室、书房40～4550起居室45～5050学校一般教室40～4550要求安静的房间4040医院病房40～4550门诊室5560手术室4550旅馆客房40～4555会议室45～5050办公室50～5555餐厅、宴会厅50～6060当前第27页\共有78页\编于星期三\15点4机动车噪声标准车辆种类加速最大A声级(7.5m处)(dB)1985.01.01前生产的1985.01.01后生产的载重车8～15t92893.5～8t9086<3.5t8984轻型越野车8984公共汽车4～11t8986<4t8883小客车8482摩托车9084轮式拖拉机(44kw以下)9186当前第28页\共有78页\编于星期三\15点5建筑施工场界噪声标准施工阶段主要噪声源噪声限值(dB(A))昼间夜间土石方推土机、挖掘机、载重机7555打桩各种打桩机85禁止施工结构砼搅拌机、振荡棒、电锯7055装修吊车、升降机6555当前第29页\共有78页\编于星期三\15点6城市区域环境振动标准当前第30页\共有78页\编于星期三\15点四、声音的传播（一）声波的散射1对于自由声场的点声源2对于半自由声场的点声源3对于自由声场的线声源声压随距离的增加而减小主要是由于声波的散射。点声源以球面向外散播，线声源以柱面向外散播。当前第31页\共有78页\编于星期三\15点参照点距噪声源的距离，m接受点距噪声源的距离，m噪声在空气中传播时，由于波阵面随传播距离而扩张，使声压相应衰减，声压衰减量见下式：（二）声压随传播距离的衰减当前第32页\共有78页\编于星期三\15点由空气吸收产生的衰减量可表示为：空气的声压级衰减系数（三）空气对声波的吸收1经典吸收由空气的粘滞性，热传导及空气分子转动驰豫等因素产生的声能量损耗。2分子吸收由空气中氯分子和氮分子振动驰豫产生的声能量损耗。与空气的温度、湿度及声波的频率有关。当前第33页\共有78页\编于星期三\15点噪声的频率，HZ噪声在草地或灌木丛上的传播距离，m经验公式估算与地面覆盖物有关的衰减因子

（四）地面吸收的附加衰减当前第34页\共有78页\编于星期三\15点在自由声场条件下，如距噪声源r0（参照点）处的声压L0，则距离r（接受点）处的声压级LP为：当前第35页\共有78页\编于星期三\15点第三节车辆噪声一、车辆噪声的构成二、车辆噪声的测量三、车辆噪声的强度四、车辆噪声的频率当前第36页\共有78页\编于星期三\15点一、一、车辆噪声的构成动力噪声轮胎噪声燃烧噪声进气和排气噪声风扇运转噪声机械噪声当前第37页\共有78页\编于星期三\15点二、车辆噪声的测量（一）行驶噪声测量当前第38页\共有78页\编于星期三\15点（二）轮胎噪声测量国际上轮胎噪声测量方法有轮胎实验法、拖拉法、滑行法。滑行法的测量场地布置及要求与行驶噪声测量相同。测量时，将车辆加速至某一测速驶入测量区后立即关闭发动机，车辆在惯性作用下滑行通过测点时两侧声级记录下噪声级和频谱，同时测量测速。滑行法当前第39页\共有78页\编于星期三\15点小型车大型车中型车沥青混凝土路面水泥混凝土路面三、车辆噪声的强度（一）行驶噪声强度及影响因素1行驶噪声强度经测量，在距行车线7.5m(参照点)处的平均噪声级与车速(V)之间关系式：当前第40页\共有78页\编于星期三\15点1行驶噪声强度的影响因素载重量路面材料路面粗糙度路面平整度路面纵坡影响因素当前第41页\共有78页\编于星期三\15点（二）轮胎噪声强度小型车大型车中型车沥青混凝土路面水泥混凝土路面（二）轮胎噪声强度当前第42页\共有78页\编于星期三\15点四、车辆噪声的频率车型车速(km/h)行驶噪声频率(Hz)轮胎噪声频率(Hz)沥青砼路面水泥砼路面沥青砼路面水泥砼路面小轿车60～120500～2000630～2500630～2000800～2000中型车40～8080～800125～1600160～1000315～1600大型车40～8080～1000250～2500250～1000315～2000车辆噪声的频率分布小型车的噪声以高频声为主，中、大型车的噪声以中低频声为主。水泥砼路面上的噪声频率比沥青路面的高。当前第43页\共有78页\编于星期三\15点第四节道路交通噪声的预测一、公路交通噪声预测二、城市道路交通噪声预测当前第44页\共有78页\编于星期三\15点一、公路交通噪声预测预测点ABdxr公路交通噪声预测模型推导示意图当前第45页\共有78页\编于星期三\15点某高速公路上昼间小时交通量为：小型车700Veh/h，中型车280Veh/h，大型车200Veh/h。各类车的车速分别为：小型车100km/h，中型车80km/h，大型车65km/h。公路路面为沥青砼，公路与预测点之间无障碍物，忽略地面吸收附加衰减。例题1：试计算距车行线100m处的等效声级。当前第46页\共有78页\编于星期三\15点例题2：如下图所示，某交通噪声预测点被两个路段环绕，预测点对路段的张角如图所示，计算预测点处的噪声级。（忽略地面吸收附加衰减）预测点65°55°路段1路段2路段1路段2车型大中小大中小交通量（veh/h）210340800195300703车速（km/h）65801006080100预测点与行车线距离最远10m,最近113m200m当前第47页\共有78页\编于星期三\15点城市交通干道车辆辐射的噪声被路面及两侧建筑物等界面的反射，使街道形成了非封闭的混响声场。声场中任一点的噪声有汽车辐射直接到达的噪声成为直达噪声；经界面反射到达的噪声称为混响噪声。城市街道声场中的声能量由直达声能量(ID)和混响声能量(IR)两部分构成。二、城市道路交通噪声预测（一）城市街道声场当前第48页\共有78页\编于星期三\15点1直达声的等效声级车流的声功率级（二）城市街道交通噪声预测模式当前第49页\共有78页\编于星期三\15点由此，街道上混合车流辐射的平均功率按下式计算：当前第50页\共有78页\编于星期三\15点直达声等效声级计算式假定街道上的车流为不连续的线声源，车流辐射直达声的等效声级计算式为：当前第51页\共有78页\编于星期三\15点2混响声等效声级车流的声功率级街道内混响声级的大小与车流的声功率、街道宽度及界面对声波的吸收性能有关，由于街道对声波的吸收系数很难确定，因此，混响声的等效声级采用下式估算：当前第52页\共有78页\编于星期三\15点3城市街道交通噪声预测模型据等效行车线r处的等效声级，是该处直达声等效声级与混响声等效声级的叠加。即：当前第53页\共有78页\编于星期三\15点第五节道路交通噪声振动污染防治一、噪声控制的原则与步骤二、道路交通噪声控制措施四、道路声屏障设计五、低噪声路面三、道路交通振动控制措施当前第54页\共有78页\编于星期三\15点一、噪声控制的原则与步骤（一）噪声控制的原则声源辐射传播途径接受者噪声的传播过程：噪声的控制原则：降低噪声源辐射控制噪声传播途径接受者防护当前第55页\共有78页\编于星期三\15点（二）噪声控制的步骤调查噪声源现状，测定噪声级确定噪声标准，根据使用要求与噪声现状，确定可能达到的噪声标准及所需降低的噪声级。选择控制措施方案，通过必要的设计与计算，同时考虑其技术、经济可行性，确定控制方案。当前第56页\共有78页\编于星期三\15点二、道路交通噪声控制措施（一）噪声控制法规实施噪声控制的保障与依据《中华人民共和国环境噪声污染防治条例》当前第57页\共有78页\编于星期三\15点（二）规划降噪交通干线应避免穿越城市市区和乡镇的中心区城市道路两侧应布置商业、办公等建筑，以起到声障作用交通干道与学校、住宅、医院之间设置绿地或非敏感性建筑当前第58页\共有78页\编于星期三\15点（三）交通噪声控制措施1控制路线据环境敏感点的距离2合理利用障碍物对噪声传播的附加衰减①利用土丘、山冈降低噪声②利用路堑边坡降低噪声③利用构筑物或建筑物降低噪声④利用林带降低噪声⑤改善城市道路设施，使快、慢车和行人各行其道，不仅改善了行车条件，而且使道路交通噪声降低。当前第59页\共有78页\编于星期三\15点三、道路交通振动控制措施（1）控制道路与敏感点的距离（2）降低道路交通振动强度提高和改善路面平整度研究采用有橡胶树脂的沥青砼防振路面（3）防振沟

防振沟是在振动源与保护目标之间挖一道沟，以隔离地面振动的传播，所以又叫隔振沟。一般防振沟的宽度应大于60cm，沟深应为地面波波长的1/4，因此防振沟深度应该在被保护建筑物基础深度的两倍以上。当前第60页\共有78页\编于星期三\15点四、道路声屏障设计（一）声屏障噪声衰减量计算1无限长声屏障噪声衰减量计算声屏障的噪声附加衰减量接受点在声屏障建造前后噪声级的差值。计算公式abc车辆接受者当前第61页\共有78页\编于星期三\15点2有限长声屏障噪声衰减量计算ab接受点街道当前第62页\共有78页\编于星期三\15点（二）声屏障的声学设计1设计噪声衰减量设计噪声衰减量接受点处的道路交通噪声级（实测值或预测值）与期望环境噪声级之差。期望环境噪声级由环境噪声容许标准和背景值确定。当容许标准>背景值时期望环境噪声级＝容许标准当容许标准<背景值时期望环境噪声级＝背景值当前第63页\共有78页\编于星期三\15点2声屏障的位置声屏障越接近声源（或接受点），其噪声衰减量越大，通常将声屏障建于靠近路侧，为了行车安全和道路景观，声屏障中心线距路肩缘应不小于2米，美国规定，声屏障距行车道边的最小距离（包括路肩）约为9米。abc车辆接受者当前第64页\共有78页\编于星期三\15点3设计接受点声屏障设计接受点应设在建筑群中受噪声袭击最大或噪声敏感性最大的建筑处。当前第65页\共有78页\编于星期三\15点4声屏障的高度当声屏障的位置确定后，它与接受点、声源三者之间的相对距离及高差便确定。根据确定的设计噪声衰减量计算声屏障的高度。为了降低声屏障的风荷载，声屏障的高度不宜超过5米。如果超过5米时可将声屏障的上部做成折形或弧形，将端部伸向道路，以使更接近声源。当前第66页\共有78页\编于星期三\15点5声屏障的长度声屏障的长度应大于其保护对象沿道路方向的长度，同时根据保护对象的性质、规模和声屏障的造价等，综合确定声屏障的长度。当前第67页\共有78页\编于星期三\15点（三）声屏障构造设计2声屏障的隔声量当前第68页\共有78页\编于星期三\15点声屏障壁体的隔声量至少应比设计噪声衰减量大10dB。即：当前第69页\共有78页\编于星期三\15点2声屏障的构造设计声屏障的材料构造直接影响其技术性能、造价及寿命等，是声屏障设计的关键之一。声屏障的构造因材料不同而