第三章-道路交通噪声与污染控制

第一节声学的基本知识一、噪声与噪声源人们生活在充满着各种声音的世界里，生活离不开声音。判断一种声育是否属于噪声，很大程度上取决于接受者的主观因素。噪声----凡是使人烦恼不安，对人体有害，人们所不需要的声音统称为噪声。声音来源于物体的振动。通常把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。二、噪声在空气中传播声源振动辐射的声波在媒质中传播时，在某一时刻声波到达的各点所形成的包迹面称为波阵面。根据波阵面的形状，可以将声波分为平面波、球面波和柱面波。由点声源辐射的声波为球面波，如当一辆汽车的尺度远小于其到观察点的距离时，可视作点声源。线声源辐射的声波为柱面波，如一列火车或公路上的车流，可看成线声源。媒质中有声波传播的区域叫做声场，声波传播无边界影响或边界影响可以忽略的区域称为自由声场。声波在媒体中传播的速度称为声速，习惯用符号C表示，单位是m/s。声速与声源的性质无关，而与媒质的弹性、密度及温度有关。在空气中声波的传播速度为：式中：B—空气的体积弹性模量，N/m2ρ—空气的密度，kg/m3。在声波传播过程中，空气中的压强和密度发生迅速变化，该变化近似绝热过程。根据理想气体绝热方程．声速表达式(3-1)演化为：式中：γ—气体的定压比热与定容比热的比值，对于空气(双原子气体)γ=1.40；R—晋适气体常数，及＝8.3lJ／(mol·K)；T——空气的绝对温度，K；μ—空气的摩尔质量，在标准状态下，μ=2.87x10-2kg/mol.

将上述各项常数代人式(3-2)，得空气中声速与温度的关系如下式。由此，在常温下(θ=15度)声速C=340m/s。波声传播路径上，两相邻同相位质点之间的距离称为波长，记作λ，单位为m。声波传播一个波长所需的时间称为周期，记作T，单位是秒(s)。周期的倒数称为声波的频率，记作f，单位为Hz。声速与波长、频率有如下关系：

C=fλ或C=λ/T(3-4)人耳能感觉到的声波频率(称音频)范围在20-20000Hz之间，其对应的波长范围为17.0-0.017m之间。低于20Hz的声波称为次声，高于20000Hz的称为超声，次声和超声不能使入耳产生听觉。(二)噪声在空气中传播噪声在空气中传播时，由于声波的作用，使空气中质点获得声能量。所以，声波的传播过程实质上是声源辐射声能量的传递过程。噪声的强度随着传播距离的增加而衰减，其原因，主要是声能量随声波波阵面的扩张而衰减，其次是空气对声能量的吸收及近地面传播时的附加吸收衰减。气象条件，如风速、温度、雨、雾等对噪声传播也有相当大的影响。1．声压随传播距离的衰减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(有效声压)相应衰减。声压级的衰减量表示如下：2．空气对声波的吸收空气对声波的吸收由两部分组成：一是由空气的粘滞性、热传导及空气分子转动弛豫等因素产生的声能量损耗，称为经典吸收，一般可忽略不计；(从非平衡态逐渐恢复到平衡态的过程称为弛豫过程)二是由空气中氧分子和氮分子振动驰豫产生的声能量损耗，称为分子吸收，分子吸收与空气的温度、湿度及声波的频率有关。空气吸收产生的声压级衰减量可表示为α(r-r0)，α为空气的声压级衰减系数，单位为dB/m。在噪声按制中，当声波的频率不太高(低于2000Hz)时，空气吸收衰减可忽略不计。3．地面吸收的附加衰减地面吸收对噪声的附加衰减量，取决于地表性质、植被类型等。对于灌木丛和草地的衰减量可用下式：由于公路两侧的地表情况较复杂，对于公路交通噪声，可用下列经验公式估算其地面吸收的附加衰减量：4．风速和温度梯度对噪声传播的影响声波从声速大的媒质进入声速小的媒质时，折射声波的传播方向将靠拢法线，反之，折射声波的传播方向将背离法线。

当声波顺风向传播时，声速应叠加上风速。由于地面对空气运动的阻力，风速随着离地面高度增大，即声速随高度增大，从而使声波传播方向向下弯曲。当声波逆风向传播时，声速应减去风速，即声速随高度减小，从而使声波传播方向向上弯曲(见图3-1)。该现象就是声波顺风往往比逆风传得更远的道理。由式(3-3)知，空气中的声速与温度成正比。当空气温度随高度增大时(温度梯度为正)，声速亦随高度增大，因而使声波传播方向向下弯曲(见图3-2a)。例如，在晴天的夜间，地面由于热辐射和热传导迅速冷却，靠近地面的空气温度下降，而离地较高处仍保持较高的温度，即所谓逆温现象，这时地面上声源辐射的噪声就可以传播得较远。相反，当温度随高度减小时(温度梯度为负)，声速传播方向向上弯曲(见图3-2b)，例如，在晴朗的白天，空气温度随高度下降，地面上声源辐射的噪声就传播得较近。三、声波的绕射、反射、吸收和透射（一）声波的绕射当声波遇有孔洞(或缝隙)的障板时，由于声波的绕射特性，可以通过孔洞传到障板的背后。如果孔洞的直径(d)比入射声波的波长(A)小得多时(即d<<A)，小孔可近似看作一新波源，它的子波是以小孔为中心的球面波(见图3-3)。在噪声控制工程中，应防止障板(如声屏障)上有孔洞(或缝隙)，避免漏声而造成“声短路”现象。当声波遇一障板时，因声波的绕射征障板边缘处将改变其原来传播方向而“绕“到障板的背后(见图3-4)。如果障板的尺度比声波的波长大得多时，绕射的范围有限，板后将产生明显的声影区，如果声波的频率很低，绕射范围就将扩大。声影区是指由于障碍物或折射关系，声波不能到达的区域。(二)声波的反射当声波入射到墙、板等表面时，声能的一部分将被反射。若单位时间内的入射声能为E0,反射声能为Er，则墙、板的反射系数r定义为如果反射面的尺度比声波波长大得多时将产生镜面反射。为使声波扩散反射，反射面需做成扩散体形式，且扩散体的尺寸应与入射声波的波长相当。声波频率越低，要求扩散体的尺度越大，它们的关系可参照图3-5，按式(3-10)估算。(三)声波的吸收和透射声波入射到墙、板等构件时，除一部分声能被反射外，其余部分将透过构件和被构件材料吸收。根据能量守恒定律，单位时间的入射声能E0、反射声能Er、透射声能Eτ和吸收声能Eα。有如下关系(见图3-6)：

从入射声波和反射声波所在的空间看，材料的吸声系数α与反射系数r之间有如下关系：将反射系数r值小的材料称为吸声材料，把透射系数τ值小的材料称为隔声材料。在噪声控制工程设计时，必须了解各种材料或构件的吸声、隔声性能，从而合理选用材料。1．常用的吸声材料常用的吸声材料和吸声结构及其吸声特性列于表3-1，需说明的是，表3-1对于噪声控制工程设计(如吸声型声屏障设计)是远远不够的，应参阅有关资料或手册。2．构件对空气声的隔绝由式(3-13)知，构件的透射系数越小，构件的隔声性能越好。在工程中习惯用隔声量来表示构件的隔声能力，用符号R表示，单位dB。隔声量与透射系数有如下关系：1)单层匀质密实墙体的隔声量当声波垂直人射墙体时，墙体的隔声量用R0表示，其计算式如下：当声波无规入射墙体时，其隔声量比垂直入射时降低约5dB，即：由上式表明，墙体的单位面积质量越大隔声量也越大，质量增加一倍隔声量增加6dB，这一规律称为“质量定律”。上式还表明，声波频率增加一倍隔声量也增加6dB，即高频声比低频声容易隔绝，频率越低隔声越困难。另外，如墙体上有孔洞或缝隙，隔声量特大为降低。2)双层墙的隔声量为提高轻型墙体的隔声量，经济的办法是采用有空气间层的双层或多层墙。因空气间层的“弹簧”作用，使双层墙的隔声量比相同质量的单层墙增加了一个附加隔声量。在双层墙完全分开时的附加隔声量见图3-7。在实际工程小，两层墙之间常合刚性连接物，这些连接物称为“声桥”，使附加隔声量减小。在刚性连接物不多时其附加隔声量如图中虚线所示，如声桥过多，特使空气间层完全失去作用。如在空气间层内填充多孔吸声材料，可使双层墙的隔声量明显提高。设计双层隔声墙时，应使其共振频率f0<<100/(21/2)Hz，即保证对100Hz以上的声音有足够的隔声量。共振(固有)频率的计算式为：应说明的是在工程设计时，构件的实际隔声量应按设计要求在专用隔声试验室作隔声测试。关于测试方法及隔声性能评价等请参阅有关资料。

四、噪声的计量(一)声功率、声强和声压1．声源的声功率声功率是声源单位时间内向外辐射的声能，记作W，单位为瓦(w)或微瓦(μw)。声源的声功率与频率有关，在计量时应指明其频率范围。声源辐射的声功率一般与环境条件无关，纯属于声源本身的一种特性。表3-2列出了几种声源的声功率。一般人讲话的声功率是很弱的，提高嗓音讲话(如讲课)时约50-100μw。2．声强

声强是衡量声场中声音强弱的物理量。声强是单位时间内在垂直于声波传播方向的单位面积上通过的声能量，记作I，单位是W/m2。其定义式为：自由声场中，点声源均匀地向四周辐射声能(见图3-8)，距声源某处球面上的声强为自由声场中，线声源均匀地向周围辐射声能(见图3-9)，距声源中心线某处圆柱面上的声强为：3．声压声压是指介质中的压强相对于无声波时压强的改变量，记作P，单位为帕(Pa)。声波传播时，声场中任一点的声压都是随时间而不断变化的，称瞬时声压。实质上人耳分辨不出声压的瞬时变化，因此，声压的实际效果是某段时间内瞬时声压的平均值，该平均值称为有效声压。从能量分析有效声压是瞬时声压在一段时间内的均方根值。实际应用中如果没有说明，声压一词即指有效声压。4．声强与声压的关系声场中声波(音)的强弱可用声强来表示，也可用声压来衡量，因而声强与声压有着密切的关系。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，即空气的密度与声速的乘积ρ0C称为空气的特性阻抗，20度时，其值为415N.S／m3。(二)声强级、声压级、声功率级人耳刚能听到声音的界限叫听阈，使人耳产生疼痛感觉的界限叫痛阈。对频率为1000Hz的声音，正常人耳的听阈和痛阂声压分别为2x10-5Pa和20Pa，相应的声强为10-12w/m2和1w/m2。从听阈到痛阈，声压相差一百万倍，声强相差一万亿倍。由此可见，用声压或声强来度量声音是很不方便的，而且人耳对声音大小的感觉并不与声压或声强值成正比，而近似地与它们的对数值成正比，所以通常用对数标度方法来表示声音的大小。1．声强级某处的声强和基准声强之比值的常用对数值乘以10，称为该处的声强级，即：2．声压级与上述相仿，某处声压级的数学表达式为3.声功率级同样声功率级的表达式为声强级、声压级、声功率级与声强、声压、声功率是不同的概念。以分贝为单位的“级”只有相对比值的意义，是无量纲的量。4．声压级的叠加当几个不同声源同时作用时，它们在某处产生的总声压并不是各个声压的代数和，应按照能量法则进行叠加。它们的总声压为：五、噪声的频谱对于噪声控制，不仅需要知道噪声声压级的大小，还必须了解噪声的频谱，只有首先降低或消除那些主要的频率成分，才能有效地降低噪声。噪声的频谱往往是连续的，测量其频谱时不可能一个一个频率的测，而是通过带通滤波器测得相应频带的声级，将频率为横坐标，声级为纵坐标作固，即可得被测噪声的频谱图。噪声测量中，常用的频带(或频程)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，两个频率之间的相距频程倍数n由下式决定：当n＝1时,f2=2f1，

f2与f1之间称为1倍频程(简称倍频程)。当n＝1/3时，f2＝21/3f1，f2与f1之间称为1/3倍频程。1个倍频程可分为3个1/3倍频程。1倍频程或1/3倍频程通常用频带的中心频率表示，频带的中心频率f0是上下限频率的几何均值，即表3-4倍频带和1/3倍频带的划分（Hz）在37页上。第二节噪声的主观评价及噪声容许标准噪声对人产生的影响不但与声压、声强等客观物理量有关，而且与人的心理、生理等主观因素有关，还与噪声的频率、起伏变化程度有关。要正确地反映噪声对人的影响，应把反映噪声的客观量与人的主观因素联系起来研究，这就是噪声主观评价的任务。一、人耳听觉特性人耳对声音有的听起来较轻，有的听起来则较响，这是人耳对声音响度的判断。响度是人耳鼓膜接受到入射声后的主观感觉量。经研究表明，声音的响度不但与其声压级大小有关，而且与其频率的高低有着密切的联系。如果两个噪声源具有相同的声压级，但频率高低不同，给人的感受会有很大差异。中、高频的声音听起来比低频的响得多，即人耳对高频声敏感，对低频声迟钝。声压级只能表示声音在物理上的强弱，即客观上的大小，并不能完全反映出人耳主观感觉上的强弱。人耳的主观听觉与声音的客观物理量并非简单地呈线性关系。

二、噪声的主观评价（一）响度级为了既能显示出声台在客观上的大小，又能反映出声音在主观感觉上的强弱，仿照声压级的形式引出一个新的概念--响度级，单位是方(Phon)。选取1000Hz纯音作基准音，凡是听起来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(Phon值)就等于该纯音的声压级值。例如，某噪声的频率为3000Hz，声压级为90dB，主观感觉与1000Hz纯音声压级100dB时一样响，那么，该噪声的响度级为100Phon。用响度级作为表示声音大小的量，可以把声压级和人的主观感觉联系并统一起来。响度级是人们对噪声主观评价的一个基本量。利用与基准纯音相比较的方法，通过实验可以得到整个音频范围各个纯音的响度级。国际标准化组织(ISO)于1961年推荐的纯音等响曲线如图3-10所示。在图中任意一条曲线上的每一个点都代表一个纯音，尽管同一条曲线上的每个纯音的声压级和它的频率都不相同，但是它们的响度级却是相同的。(二)计权声级在噪声测量中，试图用声级计直接测定噪声的“响度级”，但实际与响度级并非完全一致，因此，读数称为声级，单位是dB。为了使声音的客观物理量与人耳听觉的主观感受近似取得一致，在测量仪器中对不同频率的声压级，人为地给予适当的增减，这种修正方法称为频率计权。实现频率计权的电网络称为计权网络，经过计权网络测得的声级称为计权声级。计权网络A、D、C、D的频率响应特性曲线的国际规定如图3-11所示。A网络曲线近似于响度级为40phon的等响曲线的倒置.B网络曲线近似于响度级为70phon的等响曲线的倒置.C网络曲线近似于100Phon的等响曲线的倒置。通过计权网络测得的声级值分别为A计权声级、B计权声级和C计权声级，简称A声级、B声级和C声级，其单位分别表示为dB(A)、dB(B)和dB(C)。如果不加频率计权，即仪器对不同频率的响应是相同的，测得的声级称为线性声级(或总声级)。在实践中发现A声级与人耳的主观反映非常接近，A声级分贝数的大小与人们主观上响度的感觉近乎一致。所以近年来，国际、国内各种噪声标准和规范多数采用A声级作为评价量。习惯上，A声级的单位可以记作dB，如果没有注明时，单位dB即表示A声组。A声级通常用于稳态噪声(随时间变化不大的噪声)的评价量。对于随时间起伏变化的非稳态噪声的评价量采用等效声级、昼夜等效声级、统计声级、噪声污染级等。

(三)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声级来评价该噪声，称为等效连续A声级，简称等效声级，记为LAeq，单位为dB。按国家规行噪声测量方法规定，对于随时间起伏变化的噪声(如交通噪声)的等效声级应采用积分式声级计直接测定。(四)昼夜等效声级因噪声在夜间比昼间对人于扰更大，为了考虑这种因素，提出了昼夜等效声级作为评价量，记作Ldn，单位为dB。计算昼夜等效声级时，规定将夜间测得的噪声级加10dB，然后再计算一昼夜24h的等效声级。其表达式为：(五)统计声级当噪声随时间起伏变化较大时(如道路交通噪声)常用统计方法来评价。用噪声级出现的累积概率来表示这类噪声的大小，称为统计声级．又称为累积分布声级，记作LN，单位为dB。统计声级Ln表示在测量时间内，有N％时间的噪声值超过的声级。常用的指标有L10、L50、L90，分别表示在测量时间内有10％、50％、90％时间的声级超过它的值。如L10＝80dB，表示有10％时间的噪声级超过80dB，而90％时间的噪声级低于80dB。在应用中L10

代表噪声的峰值，L50代表中值，L90代表背景噪声级。(六)噪声污染级等效声级是从能量平均的角度来评价噪声。从噪声对人的干扰来讲，起伏变化的噪声比平稳的噪声要更大一些。噪声污染级是综合噪声的能量平均和起伏变化特性两者的影响而给出的评价量，记作LNP，单位为dB。它的表达式为：

三、噪声的危害(一)噪声引起听力损伤人们长期接触强噪声会引起听力损伤，其损伤程度表现为以下几种类型：1．听觉疲劳在噪声作用下，听觉敏感性降低，表现为听阈提高约10-15dB，但离开噪声环境几分钟即可恢复，这种现象称为听觉适应。当听阈提高15dB以上，离开噪声环境很长时间才能恢复，这种现象叫做听觉疲劳，已属于病理前期状态。2．噪声性耳聋根据国际标准化组织1964年的规定，500Hz、1000Hz、2000Hz三个频率的平均(算术平均)听力损失超过25dB称为噪声性耳聋。根据听力损伤的程度，噪声性耳聋可分为三类：①当听阈位移达25-40dB时为轻度耳聋，听觉还未影响到语言区(500-2000Hz)，对交谈影响不大；②当听阈位移达到40-60dB时为中度耳聋，听觉已影响到语言区，一般声音的讲话已经听不清楚；(3)当听闻位移达60-80dB时为重度耳聋，对低频、中频和高频的听觉能力均严重下降，即使面对面的大声讲话也听不清楚。3.爆发性耳聋当声压很大时(如爆炸、炮击)，耳鼓膜内外产生较大压差，导致鼓膜破裂，双耳完全失聪噪声级超过130dB时，—定要戴耳塞，或把嘴张大，以防止鼓膜破裂。(二)噪声对人体健康的影响1．对视觉的影响在噪声作用下会引起视觉分析器官功能下降，视力清晰度及稳定性下降。强烈噪声会引起眼震颤及眩晕。2．对神经系统的影响在噪声长期作用下会导致中枢神经功能性障碍，表现为植物神经衰弱症候群(头痛、头晕、失眠、多汗、乏力、恶心、心悸、注意力不集中、记忆减退、惊慌、反应迟缓)。对噪声作用下的近万名职工的调查表明，噪声强度越大，神经衰弱症的阳性率越高。3．对消化系统的影响强噪声作用于中枢神经，往往引起消化不良及食欲不振，从而导致肠胃病发病率增高。4．对心血管系统的影响噪声会使交感神经紧张，引起心跳过速、心律不齐、血压升高等症状。据调查，在高噪声环境下作业的人们，如钢铁工人和机械工人的心血管病发病率比在安静环境下工作的要高。引起某种慢性机能性疾病的原因是多方面的。噪声对引起上述疾病，其危害到什么程度，目前还没有了解得很清楚。一般地讲，噪声级在90dB以下时，对人的生理机能影响不会很大。(三)噪声对正常生活和工作的影响噪声影响人的正常生活，妨碍休息和睡眠，使人感到烦躁，这种影响对老人、病人更加明显。强噪声不仅使作业者增加生理负担和能量消耗，而且使作业者神经紧张、心情烦躁、注意力不易集中、容易疲劳等，因而影响工作效率。噪声分散人的注意力，影响工作的质量，也容易引起工伤，据世界卫生组织估计，仅美国由于工业噪声造成的低效率、缺勤、工伤事故和听力损失赔偿等费用，每年达40亿美元。(四)噪声对语言通讯的影响噪声对人的语言信息具有掩蔽作用。由于语言的频率范围多数为500-2000Hz，所以500-2000Hz的噪声对语言的干扰最大。通常普通谈话声(距唇部1m处)约在70dB以下，大声谈话可达85dB以上，当噪声级低于谈话声级时谈话才能正常进行。电话通讯对声环境的要求更严，电话通讯的语音为60-70dB，在50dB的噪声环境下通话清晰可辩，大于60dB时通话便受阻。(五)噪声对仪器设备和建筑物的影响

特强噪声会使仪器设备失效，甚至损坏。对于电子仪器，当噪声级超过130dB时，由于连接部位的振动而松动、抖动或位移等原因，使仪器发生故障而失效。当噪声级超过150dB时，因强烈振动而使一些电子元件失效或损坏。对于机械结构(如火箭、航空器等)，在持强噪声的频率交变负载的反复作用下，使材料结构产生疲劳，甚至断裂，这种现象叫做声疲劳。当噪声级超过140dB时，强烈的噪声对轻型建筑物开始起破坏作用。当超音速飞机作低空飞行时，建筑物在强烈的“轰声”作用下台使门窗损坏，路面开裂，屋顶掀起，烟囱例塌。此外，建筑物附近有强烈的噪声(振动)源时，如振动筛、空气锤、振动式压路机等，也会使建筑物受损。

所谓噪声防治并不是完全消除噪声，完全消除噪声没有必要，也是不可能的。噪声控制就是要用最经济的方法把噪声限制在某种合理的范围内，各种环境条件下的噪声适宜范围便是噪声标准。所谓噪声标准就是规定噪声级不宜或不得超过的限制值(即最大容许值)。在这样的条件下，噪声对人仍存在有害影响，只是不会产生明显的不良后果。1980年1月起我国实施《工业企业噪声卫生标准》。标准规定每天工作8h容许的等效声级，对于现有企业不得超过90dB，对于新建企业不宜超过85dB。工作时间每减少一半，容许噪声级提高3dB，但最高不得超过115dB。标准规定见表3-5，表中噪声容许值与1971年国际标准化组织建议的容许标推基本一致。(二)城市区域环境噪声标准我国于1993年重新颁布了《城市区域环境噪声标准》(GB3096-93)，标准规定见表3-6。ISO标准中建议采用A声级35-45dB作为区域环境噪声的基本标准，将区域划分为六种类型，每类区域间修正值相差5dB。(三)民用建筑噪声标准1998年11月我国颁布了《民用建筑隔声设计规范》(GBJ118-88)。规范中规定了住宅、学校、医院及旅馆等民用建筑室内容许噪声标准(见表3—7)。该标推的噪声值采用A声级，对于非稳态噪声可采用等效声级。

(四)机动车辆噪声标准1979年我国颁布的《机动车辆允许噪声标准》(GB1496-79)控制，标准规定见表3-8。国际上各国都有一系列噪声标准，有国标、部标及地方标准等，需要时可参阅有关资料。第三节车辆噪声一、车辆噪声的构成机动车辆在道路上行驶辐射的噪声(简称行驶噪声)，主要由动力噪声和轮胎噪声两部分构成。

(一)动力噪声车辆动力噪声(又称驱动噪声)主要指动力系统辐射的噪声。发动机系统是主要噪声源，包括进气噪声、排气噪声、冷却风扇噪声、燃烧噪声及传动机械噪声等。动力噪声的强度主要取决于发动机的转速，与车速有直接关系，噪声强度随车速增大而增强。此外，车辆爬坡时，随着路面纵波加大动力噪声也增大。(二)轮胎噪声轮胎噪声是指轮胎与路面的接触噪声，又称轮胎--路面噪声。它由轮胎直接辐射的噪声和由轮胎激振车体振动产生的噪声构成。轮胎直接辐射的噪声，按其机理主要包括轮胎表面花纹噪声(空气泵噪声)和轮体振动噪声，还有在急转弯和紧急制动时与路面作用下产生自激振动噪声等。轮胎噪声的大小与轮胎花纹构造、路面特性(材料构造、路面纹理)及车速有关，且主要取决于车速，其强度随车速的增大而增大。二、车辆噪声的测量单个车辆在周围无阻挡的道路上行驶时，可视为半自由声场中的点声源，不考虑地面吸收时在距车辆r处的噪声级为：由于车辆在行驶状态下的声功率级难以测量，通常直接测量车辆噪声级。(一)行驶噪声测量车辆行驶噪声的测量方法基本按我国1979年颁布的《机动车辆噪声测量方法》(GB1496-79)进行。测量场地布置如图3-12所示，两侧测点处声级计的传声器距行车线7.5m，距地面1.2m。车辆以某一速度匀速驶过测量区，车辆驶过测点时两侧声级计记录下噪声级(A计权声级)及频谱。每个车速下往返各测一次，然后计算每一车速下的平均噪声级。(二)轮胎噪声测量国际上轮胎噪声测量方法有实验室(轮胎试验台)法、拖拉法和滑行法三种，目前，我国前两种测量方法不具备条件。滑行法的测量场地布置及要求与上述行驶噪声测量相同。测量时，将车辆加速至某一车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计记录下噪声级和频谱，同时测量车速。三、车辆噪声的强度

通常将道路的车辆分为大、中、小三类，大型车指大型客车和重型货车，中型车指中型客车和中型卡车，小型车指小客车和轻型货车。(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)之间有如下关系式：根据以上关系式绘制的车辆噪声级与车速的关系图见图3-13。图3-14为美国FHWA关于公路交通噪声预测模式中介绍的噪声级与车速关系图。由式(3-38)、式(3-40)及式(3-41)，将参照距离7.5m换至15m，按点声源计算的噪声级与美国FHWA介绍的各类车辆的噪声级(L0)基本一致。2.行驶噪声强度的影响因素1)载重量根据测量和资料介绍，载重量对汽油车的噪目声影响不大，使中型卡车的噪声级稍有增加，大型卡车载重时的噪声级比空车时增加约3dB。

2)路面材料测试结果表明：小型车在刚性路面上的噪声级比相同车速下的柔性路面上大约3dB，原因是小型车在刚性路面上的轮胎噪声比柔性路面上要大得多(见表3-11)；中型车和大型车在刚、柔两种路面上的行驶噪声级基本相同，在相同车速下刚性路面上的噪声级比柔性路面上的高出1dB左右。3)路面粗糙度路面粗糙度对小型车的行驶噪声有明显影响，这主要是由轮胎噪声引起的行驶噪声级需按表3-9进行修正。4)路面平整度测试结果表明，路面平整度对车辆行驶噪声强度基本无影响。但路面严重破损或砂石路面，会因车体振动而使噪声强度增加。

5)路面纵坡路面纵被对小型车的行驶噪声无明显影响。载重卡车因上坡时发动机转速的增加，增大了动力噪声，使行驶噪声明显增强，其修正值见表3-10。(二)轮胎噪声强度1．小型车测量结果表明，路面树料对小型车的轮胎噪声影响很大。在刚性路面上，其强度随车速增大而迅速增加(见表3-11)，当车速大于80km/h时，行驶噪声中轮胎噪声占主导地位。在柔性路面上，行驶噪声中轮胎噪声也略高于动力噪声。经测量，在距行车线7.5m处，轮胎噪声级与车速(v)的关系式如下：2.中型车据测量，中型车的轮胎噪声与路面材料关系不大，且在任何车速下其轮胎噪声级与动力噪声级十分相近。距行车线7.5m处的轮胎噪声强度可用下式估算：3．大型车据测量，路面材料对大型车的轮胎噪声影响不明显，行驶噪声中动力噪声级略大于轮胎噪声级，但载重量会增加轮胎噪声列。距行车线7.5m处的轮胎噪声级可用下式估算：

四、车辆噪声的频率由噪声频谱分析结果，大、中、小三种车型的噪声频率范围见表3-12。由表可见，小型车的噪声以中高频声为主，中型、大型车的噪声以小低频声为主。另外，水泥混凝土路面上的噪声频率比沥青路面上的高，由于人耳的听觉特性，这便是听觉上感到水泥混凝土路面上的噪声大于沥青路面上的主要原因。第四节道路交通噪声预测一、公路交通噪声预测(一)交通车流模型当行车道上的车流量足够大时，公路上的车流可视作等间距排列的不连续的线声源(见图3-15)，每辆车为无指向性的点声源。(二)交通噪声预测模式为应用计算方便，以下涉及的物理量均采用公路工程中的单位，如长度用km，车速用km/h，时间用h，车流量用veh/h。1．单个车辆的等效声级如图3-16，一车辆自左向右驶过参照点P0，并继续向右行驶，计算其在P0处的等效声级。行车道上的单个车辆为半自由声场的点声源，在P0处的声强为：在自由声场中，由式(3-21)及式(3-46)，经推导得P0处的声压级为：将式（3-37）带入上式，得：式中L0为在参照点处测得车辆的平均辐射噪声级。参照点P0处的等效声级计算如下式(3-49)为单个车辆在参照点P0处的等效声级计算式，式中T为计算时间。2．一种车型车流的等效声级假设同种车型以相同的车速匀速行驶，则一种车型的车流在参照点P0处的等效声级为:3.公路交通噪声预测模式式(3-50)为第i种车流在参照点P0处的等效声级计算式。按线声源模型，同时考虑噪声传播途中的地面吸收和障碍物的附加衰减量，距行车线r处的等效声级计算式为：行车道上实际车流为大、中、小三种车型的组合车流，因此，公路交通噪声的等效声级为种车型车流的等效声级的叠加。即：(三)交通噪声预测计算正确应用预测模式和模式中各参数的取值，是保证预测正确的关键。1．等效行车道高速公路或一级公路，一般设有双向四车道，有的为双向六车道。噪声预测时采用的是等效行车道，即认为公路上的车辆集中在等效行车道上形成车流。等效行车道的中心线称等效行车线，接受点至等效行车线的距离为距最近行车道中心线的距离r1与距最远行车道中心线的距离r2的几何均值(见图3-17)。即：2．声源及接受点高度声源高度是指距路面的高度。因车辆行驶噪声由动力噪声和轮胎噪声构成，各类车辆的声源高度为：小型车0.2-0.5m；中型车0.7-1.0m；大型车约1.5m。噪声预测计算三种车流的等效声级时，应采用其对应的声源高度。为了简化计算，也可采用三种车型的平均高度，一般取1.0m。根据有关规定，接受点设在建筑物窗前1m处，距地面1.2m。楼房二层及以上各层的接受点高度与窗台相平。3．有限长路段的修正当道路在接受点两端的长度大于4倍接受点至行车线的距离时，应用预测模式计算的噪声级可不作路段长度修正。否则，应进行路段长度修正，接受点的噪声级为：4．障碍物的附加衰减量1)声障的附加衰减量路堑、高路堤和路侧的山丘、土岗等是吸声传播送中的声障(声屏障)，会对噪声产生附加衰减。关于声障噪声衰减员的计算将在本章第五节的道路声屏障设计部分讨论。2)农村房屋的附加衰减量一般农村民房比较分散，它们对噪声的附加衰减量估算见表3-14。在噪声预测时，接受点设在第一排房屋的宙前，随后建筑的环境噪声级可按表3-14进行估算。3)林带的附加衰减量林带对噪声的衰减员因树林品种、种植方式、稠密度及季节等变化而差别很大。通常树林的平均衰减量用下式估算：二、城市道路交通噪声预测对于城市现有道路的交通噪声采用实测更为实用可靠。对于新建和改、扩建道路可采取类比调查放测或模式计算预测。下面介绍城市道路交通噪声的预测模式。

(一)城市街道声场城市交通干道(主要街道)车辆辐射的噪声被路面及两侧建筑物等界而的反射、吸收，使街道形成了非封闭的混响声场(见图3-19)。声场中任一点的噪声有汽车辐射直接到达的噪声(称直达声)和经界面反射到达的噪声(称混响声)，因此声场中的声能量有直达声能量(ID)和混响声能量(IR)两部分构成。即：(二)城市街道交通噪声预测模式目前我国城市交通量急剧增长，车速迅速下降，且车型的构成也发生了很大变化。大中城市的交通量中，小型客车占70％以上，摩托车占20％左右，而大、中型车比例很小。1.直达声的等效声级1)车流的声功率级据实测，当车辆在中、低档车速时，辐射的声功率级与车速有如下关系：由式(3-58)可以看出，如把小型车辐射的声功率级作为基数，在相同车速下，其余车型辐射的声功率级为：1中型相当于2.5小型。1大型相当于5.2小型。1摩托车相当于0.6小型。由此．街道上混合车流辐射的平均声功率级可按下式计算：2)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(通常是满足的)，车流辐射直达声的等效声级计算式为：2．混响声等效声级计算式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等有关。由于街道对声波的吸收系数很难确定(甚至无法确定)，因此，混响声的等效声级采用下式估算：3．城市街道交通噪声预测模式距等效行车线r处的等效声级，是该处直达声的等效声级与街道混响声级的叠加。即(三)城市街道交通噪声的垂向分布

1998年12月对西安市西五路(陕西省证券交易所附近路段)的交通噪声在垂直方向进行了同步测量，测量结果列于表3-15。由表可见，该街道的交通噪声级2层至5层比底层要高。一般城市街道交通噪声在3-6层(以层高3m计)的噪声级大于其他层次，但由于两侧建筑的高度及界面状况等不同，最大噪声级的层次有所不同。第五节道路交通噪声污染控制一、噪声控制的原则与步骤(一)噪声控制的原则噪声自声源至接受者的过程是声源辐射-传播途径-接受者。由此，噪声控制的原则应是首先降低声源噪声辐射，其次控制传播途径，最后接受者防护。

1．降低声源噪声辐射道路交通噪声主要由车辆动力噪声和轮胎噪声构成。2．控制噪声传播途径控制噪声传播途径，是目前降低道路交通噪声的主要方式。

(1)控制路线距学校、医院、村庄及城镇居民区等环境敏感点的距离，这是最有效的，也是最经济的噪声防治措施。

(2)在噪声传播途中设置声障使其产生衰减。

3．接受者防护对于道路交通噪声，采用接受者个人防护措施是不可行的，但可对接受者生活、工作的地点，如学校教室、医院病房和居民住宅等建筑物实施隔声降噪措施。这是被动的措施，在农村地区实施较困难，耗资也较大。(二)噪声控制的步骤噪声控制，一般应按下列步骤制定噪审的控制方案：(1)调查吸声源现状，测定噪声级。(2)确定噪声标准。根据使用要求与噪声现状，确定可能达到的噪审标准及所需降低的噪声级。(3)选择控制措施方案。通过必要的设计与计算(有时需进行实验)，同时考虑其技术、经济的可行性，确定控制方案。根据实际情况，可以是一种措施，也可以是多种措施的结合。噪声控制的一般程序见图3-20。二、道路交通噪声控制措施(一)噪声控制法规

《中华人民共和国环境噪声污染防治条例》是实施噪声控制的保障与依据，据此，我国颁布了一系列噪声标准和噪声控制的规定等，如对车辆噪声实行年检和车辆出厂检验。(二)规划降噪合理的道路规划和区域规划，对噪声控制具有战略意义。为了控制交通噪声，道路规划和区域规划时应考虑以下问题：(1)交通干线应避免穿越城市区和乡镇的中心区。尽可能避让学校、医院、城镇居民住宅区和规模较大的农村村庄等环境敏感点。

(2)城市道路两侧应布置商业、工贸、办公等建筑，以起声障作用。如果道路为南北向时，将住宅等敏感性建筑的端面(山墙)朝街(见图3-21)，以减小噪声干扰、(3)交通干道与学校、住宅、医院之间设绿地或其他非敏感性建筑。道路选线除应保证行车安全、舒适、快捷、建没工程量小等原则外，还应根据环境噪声允许标准控制路线距外境敏感点的距离，最大限度地避免道路交通噪声扰民。2．合理利用障碍物列噪声传播的附加衰减噪声传播途中遇到声障，会对声波反射、吸收和绕射而产生附加衰减。(1)利用土丘、山岗降低噪声。路线布设时，尽可能利蝴地貌地物作声障。如图3-22将路线布设在土丘外侧，使村舍处于声影区。(2)利用路堑边坡降低噪声。图3-23为路堑边坡对噪声传播的声障作用路段，采用路堑形式能起到噪声防治效果。(3)利用构筑物或建筑铆降低噪声。构筑物如土墙、围墙，沿街的商务建筑和其他不怕噪声干扰的建筑(如仓库等)能起到很好的降噪声作用。另外，由于学校的声环境质量比村庄居住区的要求高，当路线布设在村舍一侧，能满足居住区的环境噪声标准时，亦保护了学校的声环境质量(见图3-24)。(4)利用林带降低噪声。道路路线布设应尽量利用原有林带的环保作用，还应加强迫路周围绿化，改善环境质量。

(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，而且使道路交通躁声有所降低。表3-16列举了北京市若干条道路设施改善后的效果。三、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接受点在声屏障建造前后噪声级的差值称为声屏障的躁声附加衰减量长时，当声屏障为无限长时，其噪声衰减量计算如下(见图3-25)：经测量，我国公路交通噪声的等效频率为500Hz，由式(3-64)及N值与噪声衰减量关系图(该图这里不再列出，请参阅有关资料)，制作了图3-26，图3-26可直接由声程差查得声屏障的噪声衰减量。需提醒，目前我国有些资料直接引用美国的声程差(9)一噪声衰减量(此)曲线图，该田仅适用于噪声频率550Hz(美国道路交通噪声的等效频率采用550Hz)。2.有限长声屏障噪声衰减量计算在实际中建造无限长声屏障是没有必要的，但有限长声屏障，由于屏障两端有“漏声’’现象(见图3-27)，它的噪声衰减量比同样高度的无限长声屏障要小。有限长声屏障的噪声衰减量可由式(3-65)估算，或由图3-28查得。(二)声屏障声学设计1．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，称为声屏障的设计噪声衰减量。接受点处的期望环境噪声级应根据环境噪声标准容许值和背景值来确定，当背景值(无道路时的环境噪声级)大于标准限级时，取背景值为期望环境噪声级，如2类标准夜间的噪声限值为50dB，测得环境噪声背景值为52dB，期望环境噪声级应取52dB，而不是50dB相反，当背景值小于标准值时，期望环境噪声级取标准容许值。2．声屏障的位置式(3-64)表明，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道路侧，为了行车安全和道路景观，声屏障中心线距路肩边缘应不小于2.0m。美国规定，声屏障距行车道边的最小距离(包括路肩)约9.0m。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，或限声敏感性最大的建筑处。设计时，视具体情况而定。4．声屏障的高度当声屏障的位置确定后，它与接受点、声源(等效行车线)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，由图3-26查得声程差，再由图3-25及式(3-64)计算得无限长声屏障的高度。设计时在满足噪声衰减量的前提下，应努力使屏障的高度经济合理。为了降低声屏障的风荷载，屏障的高度不宜超过5m。如需超过5m时可将屏障的上部作成折形或弧形，将端部伸向道路，以使更接近声源。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。由于有限长声屏障的噪声衰减量比无限长时要小，因此，设计时通过图3-28或式(3-65)计算，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。(三)声屏障构造设计1．声屏障的隔声量建造声屏障的材料及构造形式较多，不论何种材料构造，其隔声量必须满足基本要求。传至屏障背后接收点的噪声，有绕过屏障和透过屏障的两部分声能。屏障噪声实际衰减量为：2．声屏障的构造设汁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。声屏障的材料构造设计应满足技术经济合理、高强度、施工简便、美观、耐久、防火等性能。声屏障的构造因材料不同而各异，归纳起来可分为砌块类型、板体类型和生物类型等三类。1)砌块类则用预制砌块砌筑成的声屏障称为砌块类屏障。砌块的材料种类较多，常用的有粘土砖类、水泥混凝土类、陶粒混凝土类及炉渣等轻质混凝土砌块类。砌块的形状可根据声屏障的形体需要制作(见图3-29)。它的优点是施工方便，造价较低，具有高强度、耐火、耐腐蚀等性能。2)板休类型声屏障的壁体用板型材料建造的称为板体类屏障(见图3-30)。常用的板材存混凝土板、金属板、木板和高强塑料板等。用轻质板材时，为提高其隔声星应采用复合板材。板体类型的户屏障施工简单，但造价较昂贵，常用于城市高架道路或市郊公路。3)生物类型近年来，声屏障的材料构造趋向自然生态类型。例如：采用混凝土槽砌筑屏障壁体，在槽内填土绿化种植；在路侧堆筑土堤，在土堤表面绿化种植，当土堤较高时在土堤外设砌块护面或分层梯状砌筑，在砌块间绿化种植等，以形成生物墙(见图3。31)。生物类型声屏障的优点是声学性能好，能与周围环境较好的融合，不影响环境景观，当地民众对它们有认同感。(四)声屏障结构设计声屏障的荷载以风载和自重为主，必要时考虑冰雪载及侧向土压力等。结构形式上届悬臂结构，其设计比较简单。为了安全，结构设计时还应考虑防撞击的措施。关于声屏障荷载的取值及结构设计的汁算等，请参阅相关的规范及资料。

四、低噪声路面20世纪80年代起欧洲的比利时、荷兰、德国、法国和奥地利等国，开始研究并采用低躁声路面。由于低噪声路面与其他降噪措施(如声屏障)相比，具有经济合理、保持环境原有风貌、降噪效果好和行车安全等优点，目前国际上发达国家已广泛展开应用研究。1993年欧洲共同体要求其所有路桥公司能修筑“净化”路面，掌握铺筑低噪声路面的技术，在法国Toussieu修建了一个试验场地，汇集了许多公路和噪声测试方面的专家，对低噪声路面技术作全面深入研究。我国一些高等学校，如原西安公路交通大学于1993年至1996年，对低噪声路面的机理、面层材料构造、沥青改性及添加剂等作了较为系统的研究。(一)低噪声路面的机理及其效益1．轮胎噪声的物理现象轮胎与路面接触噪声的大小不仅与轮胎本身(如表面花纹)有关，更主要的取决于路面的表面特性。概括起来，轮胎噪声的物理现象有下列三方面：(1)冲击(振动)噪声。该噪声主要由路面的不平整度、车辙、横向刻槽等引起轮胎振动(甚至连带车身振动)而辐射噪声。该噪声的频率较低。

(2)气泵噪声。轮胎在路面上滚动时，表面花纹槽中的空气被压缩后迅速膨胀释放而发出吸声，噪声产生的过程类似于空气泵压缩--膨胀发出爆破声的现象。气泵噪声的强度随车速的增加而增加，且以高频声为主．在轮胎噪声中占主要地位。(3)附着噪声。是出轮胎橡胶在