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交通噪声整理

石家庄交通噪声及其衰减效果研究

交通噪声

交通噪声是主要指机动车辆在市内交通干线上运行时所产生的噪声。

其他运输工具，飞机、火车、汽车等交通运输工具〔如飞机、火车、轮船等〕在飞行和行驶中所产生的噪声。

常见的交通噪声问题有机场噪声、铁道交通噪声、船舶噪声等噪声问题。

交通噪声对人的健康影响很大，我们应该尽量减少交通噪声，随着城市机动车辆数目增长，交通干线迅速开展，交通噪声日益成为城市的主要噪声。

交通与生活噪声声源单一，识别起来较为容易，治理方式相对简单。

交通噪声的来源

有机动车发动机壳体的振动噪声、进气声、排气声、喇叭声、制动声以及轮胎与路面之间形成的噪声。

机动车在低速运行时,以发动机壳体的振动噪声为主;在高速运行时，轮胎噪声就上升为主要噪声〔见机动车辆噪声。

测量结果说明，车速为每小时50～100公里时,在距离交通干线中心15米处,拖拉机噪声为85～95分贝,重型卡车为80～90分贝,中型或轻型卡车为70～85分贝,摩托车为75～85分贝,小客车为65～75分贝。

车速加倍,交通噪声平均增加7～9分贝。

交通噪声的特点

　　交通噪声是一种不稳定的噪声。

在交通干线两旁，噪声级随时间而变化。

这种噪声与机动车辆的类型、数目、速度、运行状态、相互距离、是否鸣笛、道路宽度、坡度、干湿状态、路面情况和交叉路口建筑物的层数，以及风速等因素有关。

城市交通噪声在一段时间内,A声级的分布根本上符合正态分布。

用Y表示声级为LA的概率，那么：

式中σ为分布的标准偏差;LA为交通噪声的A声级；L50是A声级分布的中值。

　　交通噪声对人的健康影响很大，我们应该尽量减少交通噪声，随着城市机动车辆数目增长，交通干线迅速开展，交通噪声日益成为城市的主要噪声。

汽车是交通运输的重要工具，而且车辆的拥有率越来越高，汽车噪声是城市环境噪声的主要噪声源，其性质属于流动声源。

汽车是一个包括多种声源的综合噪声源，包括驱动系统噪声〔包括进、排气噪声、燃烧噪声、冷却风扇噪声、发动机结构噪声等〕和运行系统噪声〔包括轮胎、轮辋、传动齿轮等噪声〕。

前者同发动机的转速有关，同运行速度几乎无；后者同轮胎花纹、路面状况有关，并随车辆行驶速度而变化。

汽车喇叭声是瞬时发生的，但它无强于其他噪声，频繁使用喇叭会造成噪声污染。

交通噪声的来源

1.排气噪声

　　排气噪声是汽车的主要噪声源，它通常让其他噪声要高10～15dB〔A〕。

排气噪声主要是由发动机排气阀周期性开闭所产生的压力脉冲激发气流振动而产生的，噪声能量主要分布在200Hz以下的低频区。

　　汽车车辆的排气噪声的大小与发动机转速和负荷情况有关系。

发动机在不同转速下其排气噪声的差异很大，转速增加10倍，其排气噪声级增加45dB（A），即排气噪声声强与转速的4.5次方成正比。

发动机有负荷时，由于排气压力的增加，排气噪声也要增加，据测定，车辆在全负荷时，其排气噪声要比空负荷时高出15～20dB〔A〕。

　　内燃机机壳噪声是由于机械力作用和气缸中气体受压缩并燃烧产生的气体压力作用在活塞与气缸壁上而产生的，两者都能引起发动机外外表振动而辐射噪声。

内燃机噪声和它的燃烧方式、发动机结构、转速、排量、负荷等因素有关，其中，燃烧是主要的噪声源。

　　当车速到达50km/h以上时，轮胎噪声就显得很突出了。

轮胎噪声是一种高频性噪声，主查由轮胎花纹和路面之间互相挤压空气所产生的。

其中轮胎花纹形状是影响轮胎噪声的重要因素。

横肋状花纹噪声较大，竖肋状花纹噪声较小，轮胎噪声变动范围是相当大的。

噪声测量

　　城市交通噪声通常是在离开交叉路口的交通干线上人行道边进行定点测量。

测量用的传声器应安置在人行道边离地面高处,用声级记录器或噪声统计分析器连续测量15分钟,或用声级计慢档每5秒钟读取一个A声级瞬时值，连续读取200个数据，用统计方法计算统计声级Ln与等效声级Leq。

根据各干线段测量后计算的结果,绘出全市交通干线噪声污染分布图。

全市交通干线噪声平均值岧,可以用各干线段测得的声级Lk（Ln或Leq）和干线长度lk权平均求出：

式中l为全市干线的总长度；n为所取干线的总数；

此外，也可在全市交通干线上,等距离选取200个测点，测点的距离依据全市交通干线总长度而定。

每个测点按5秒的间隔，读取12个数据〔A声级瞬时值〕，用全市测量的数据统一计算出统计声级Ln,标准偏差σ和等效声级Leq等。

评价方法

交通噪声的评价有几种表示方法：

①百分声级。

常用的有A声级的统计值L10、L50、L90。

如L10表示有10%的时间超过这一声级，L50相当于交通噪声峰值的平均。

②等效声级Leq。

对于正态分布的交通噪声如d=L10-L90,那么

③昼夜等效声级Ldn。

将夜22时到早6时所测得的各声级值均加10分贝后，同早6时到夜22时所得的各声级值按能量平均,求出Ldn。

④噪声污染级Lnp

。

　　⑤交通噪声指数TNI。

TNI=L90+4d-30。

单位都是分贝。

　　当车流量V（辆每小时）大于1000，平均车速为S〔公里每小时〕时,在距交通干线的中心线d〔米〕处的交通噪声，可按下式计算：

　　L50=11+10lgV-10lgd+20lgS

　　也可以计算单个车辆的运行噪声。

设测点距地面，距交通干线的中心线15米处，考虑发动机与轮胎噪声的总和并对大量的车辆予以平均，对于卡车：

　　LA=83.6　〔S<48公里每小时〕

〔S≥48公里每小时〕对于小客车：

等效声级Leq的计算方法如下：

　　Leq=10lgV+22lgS+Δt+Δd+Δw+C式中△t为卡车所占的百分数的修正值；△d为测量点和交通干线中心线的距离变化的修正值；△w为道路宽度的影响；C为常数。

　　中国一些城市在1975～1977年测量交通噪声的结果如表所示。

交通噪声危害

〔一〕干扰休息和睡眠、影响工作效率

　　①干扰休息和睡眠。

休息和睡眠是人们消除疲劳、恢复体力和维持健康的必要条件。

但噪声使人不得安宁，难以休息和入睡。

当人辗转不能入睡时，便会心态紧张，呼吸急促，脉搏跳动加剧，大脑兴奋不止，第二天就会感到疲倦，或四肢无力。

从而影响到工作和学习，久而久之，就会得神经衰弱症，表现为失眠、耳鸣、疲劳。

人进入睡眠之后，即使是40－50分贝较轻的噪声干扰，也会从熟睡状态变成半熟睡状态。

人在熟睡状态时，大脑活动是缓慢而有规律的，能够得到充分的休息；而半熟睡状态时，大脑仍处于紧张、活泼的阶段，这就会使人得不到充分的休息和体力的恢复。

　　②使工作效率降低。

研究发现，噪声超过85分贝，会使人感到心烦意乱，人们会感觉到吵闹，因而无法专心地工作，结果会导致工作效率降低。

〔二〕损伤听觉、视觉器官

　　我们都有这样的经验，从飞机里下来或从锻压车间出来，耳朵总是嗡嗡作响，甚至听不清对方说话的声音，过一会儿才会恢复。

这种现象叫做听觉疲劳，是人体听觉器官对外界环境的一种保护性反响。

如果人长时间遭受强烈噪声作用，听力就会减弱，进而导致听觉器官的器质性损伤，造成听力下降。

　　①强的噪声可以引起耳部的不适，如耳鸣、耳痛、听力损伤。

据测定，超过115分贝的噪声还会造成耳聋。

据临床医学统计，假设在80分贝以上噪音环境中生活，造成耳聋者可达50％。

医学专家研究认为，家庭噪音是造成儿童聋哑的病因之一。

噪声对儿童身心健康危害更大。

因儿童发育尚未成熟，各组织器官十分娇嫩和脆弱，不管是体内的胎儿还是刚出世的孩子，噪声均可损伤听觉器官，使听力减退或丧失。

据统计，当今世界上有7000多万耳聋者，其中相当局部是由噪声所致。

专家研究已经证明，家庭室内噪音是造成儿童聋哑的主要原因，假设在85分贝以上噪声中生活，耳聋者可达5％。

　　③噪声对视力的损害。

人们只知道噪声影响听力，其实噪声还影响视力。

试验说明：

当噪声强度到达90分贝时，人的视觉细胞敏感性下降，识别弱光反响时间延长；噪声到达95分贝时，有40％的人瞳孔放大，视模糊；而噪声到达115贝时，多数人的眼球对光亮度的适应都有不同程度的减弱。

所以长时间处于噪声环境中的人很容易发生眼疲劳、眼痛、眼花和视物流泪等眼损伤现象。

同时，噪声还会使色觉、视野发生异常。

调查发现噪声对红、蓝、白三色视野缩小80％。

〔三〕对人体的生理影响

　　噪声是一种恶性刺激物，长期作用于人的中枢神经系统，可使大脑皮层的兴奋和抑制失调，条件反射异常，出现头晕、头痛、耳鸣、多梦、失眠、。

心慌、记忆力减退、注意力不集中等病症，严重者可产生精神错乱。

这种病症，药物治疗疗效很差，但当脱离噪声环境时，病症就会明显好转。

噪声可引起植物神经系统功能紊乱，表现在血压升高或降低，心率改变，心脏病加剧。

噪声会使人唾液、胃液分泌减少，胃酸降低，胃蠕动减弱，食欲不振，引起胃溃疡。

噪声对人的内分泌机能也会产生影响，如：

导致女性性机能紊乱，月经失调，流产率增加等。

噪声对儿童的智力发育也有不利影响，据调查，3岁前儿童生活在75分贝的噪声环境里，他们的心脑功能发育都会受到不同程度的损害，在噪声环境下生活的儿童，智力发育水平要比安静条件下的儿童低20％。

噪声对人的心理影响主要是使人烦恼、冲动、易怒，甚至失去理智。

此外，噪声还对动物、建筑物有损害，在噪声下的植物也生长不好，有的甚至死亡。

　　①损害心血管。

噪声是心血管疾病的危险因子，噪声会加速心脏衰老，增加心肌堵塞发病率。

医学专家经人体和动物实验证明，长期接触噪声可使体内肾上腺分泌增加，从而使血压上升，在平均70分贝的噪声中长期生活的人，可使其心肌堵塞发病率增加30％左右，特别是夜间噪音会使发病率更高。

调查发现，生活在高速公路旁的居民，心肌堵塞率增加了30％左右。

调查1101名纺织女工，高血压发病率为7.2％，其中接触强度达100分贝噪声者，高血压发病率达15.2％。

　　②对女性生理机能的损害。

女性受噪声的威胁，还可以有月经不调、流产及早产等，如导致女性性机能紊乱，月经失调，流产率增加等。

专家们曾在哈尔滨、北京和长春等7个地区经过为期3年的系统调查，结果发现噪声不仅能使女工患噪声聋，且对女工的月经和生育均有不良影响。

另外可导致孕妇流产、早产，甚至可致畸胎。

国外曾对某个地区的孕妇普遍发生流产和早产作了调查，结果发现她们居住在一个飞机场的周围，祸首正是那飞起降落的飞机所产生的巨大噪声。

　　③噪声还可以引起如神经系统功能紊乱、精神障碍、内分泌紊乱甚至事故率升高。

高噪声的工作环境，可使人出现头晕、头痛、失眠、多梦、全身乏力、记忆力减退以及恐惧、易怒、自卑甚至精神错乱。

在日本，曾有过因为受不了火车噪声的刺激而精神错乱，最后自杀的例子。

城市轨道交通控制方法及其对策研究

1　城市轨道交通噪声的形成与分类

     噪声通过声源、途径、接受点3个方面进行分类和研究。

了解声源、途径、接受点就可以有针对性地寻求降低、衰减噪声的措施和途径,对现存噪声进行防护,最大限度地减少对人体造成的损害。

城市轨道交通按产生噪声的声源可分为:

轮轨噪声、车辆非动力噪声,牵引动力噪声、高架轨道噪声及地下铁道的地面承载噪声等。

 1.1　轮轨噪声

     钢轨与车轮之间相互作用而产生的声响。

车轮和轨道相接触处产生力的相互作用,造成车轮和轨道的振动而向外辐射声波。

轮轨噪声主要有摩擦噪声、撞击噪声和轰鸣噪声。

1.2　车辆非动力噪声

     主要是指制动系统在实施制动时闸瓦与制动盘之间的摩擦振动,它激发制动闸瓦片、闸瓦托架以及制动盘等产生自激振动形成噪声。

此外,还有制动悬挂连接件之间的间隙在运行中相互撞击产生的噪声等。

1.3　牵引动力系统噪声

     牵引系统设备运转所产生的噪声,包括牵引电机及其冷却风扇、齿轮箱以及空气压缩机的噪声,它是城市轨道交通的主要噪声。

近年的研究说明,使用车裙与车下吸声处理相结合的措施可降低噪声。

 1.4　高架轨道噪声

     当列车行驶在高架铁路上时,轮轨相互作用产生的振动通过轨道传递给支承结构,支承结构将噪声向周边地区进行传播,形成较高的噪声。

抑制高架轨道噪声一方面可从降低钢轨振动的技术着手,另一方面从限制传递给高架结构的振动考虑。

沿轨道侧面设置声屏障,可以降低钢轨噪声向周围地区的传播。

1.5　地下铁道的地面承载噪声

     地下铁道轮轨间相互作用而产生的振动被传递给隧道结构,继而又传向周围的土壤。

振动通过土壤再向邻近的建筑物传播,从而导致地下及墙壁的振动和噪声向建筑物内房间的第二次辐射,它是一种低频声响。

抑制和降低地面承载噪声和振动的措施:

（1）车轮踏面的镟修、钢轨面的磨削以及采用无缝钢轨代替接缝钢轨等,都有利于衰减轮轨相互作用而产生的振动和噪声,同样也适用于降低地面承载噪声和振动。

（2）在轨道和路基之间铺设一层弹性材料,可以起到减弱振动传递的作用。

另一种有效的措施是装设弹性的“浮置板面〞的轨道路基,即在钢轨与混凝土轨道基板面之间设置一层弹性垫板,这种结构可以削弱被传递到隧道墙壁的振动噪声达10dB（A）～20dB3.（A）。

（3）在轨道和路基面之间采用碎石构成的道床,可以起到衰减从钢轨向路基传递的振动和噪声,这种道床还可以降低车内噪声级,但采用这种道床要求有较大的隧道半径。

2城市轨道交通噪声的理论计算与实测分析

     影响城市轨道交通噪声辐射大小的因素很多,但最重要的有两个,一是列车自身的噪声辐射,这主要由列车的牵引噪声（主要取决于电机噪声）、空调噪声以及车体的噪声辐射;另一个是轮轨噪声,这主要来源于轮轨的摩擦、撞击以及轮轨的阻尼特性、路基、道床等因素。

本文主要针对轮轨噪声进行研究。

2.1城市轨道交通噪声的理论计算

     根据声传播理论,轨道交通噪声可看作为一不相干的有限长的线声源。

根据不相干有限长线声源的理论,垂直距离线声γ处的声强I为:

2.2北京城市轨道交通噪声的计算与分析

     北京城市铁路是北京市第一条地面轻轨交通线,全长41km,沿途有许多居民住宅区,属于环境噪声敏感地段。

列车处轨道交通噪声值L0值确实定

     根据轨道交通噪声计算式（6）,需要提供车速为60km/h时距离钢轨处列车的A计权噪声级L0,而该值通常需要由实验确定。

城市铁路道路结构一般有三种类型:

地面线路、高路堤线路和高架线路,本研究重点选择了具有这三种不同道路结构类型特点的轨道交通噪声情况进行了现场实测。

噪声实测值分别见图一、图二、图三。

     由图可知:

轨道交通道路结构不同,其噪声辐射水平也不同,以地面线路最低,高架线路最高;随着车速的增加,噪声辐射水平呈增加的趋势;距钢轨的距离越远,噪声辐射水平越小。

     考虑到车速不同,辐射噪声不同的影响因素,通常在计算平均辐射噪声值时,取55~70km/h之间测量值的平均值,作为相当于车速为60km/h、距离钢轨处的列车轨道交通噪声基准值L0。

本研究综合上列三图的实测结果,对车速为60km/h、距离钢轨处不同线路结构的轨道交通噪声基准值L0取值如下:

地面线路:

L0=84.6dBA（实测平均值）≈85dBA（基准值）

高路堤线路:

L0=89.2dBA（实测平均值）≈89dBA（基准值）

高架线路:

L0=91.6dBA（实测平均值）≈92dBA（基准值）

     另外,对于不同车速,由于r=处的实际测量值与基准噪声值的偏差也不一样,因此在计算轨道交通噪声时需要对车速修正。

轨道交通噪声衰减与距离增加的关系

     表2给出了轨道噪声随距离衰减的实测值与基准噪声值L0的比拟,从而使经过距离修正后的噪声值更接近实测值。

     图四为轨道交通噪声衰减与距离增加的关系。

由图可见,随着距离的增加,轨道噪声的影响大幅度下降,当远离钢轨120m时,轨道交通噪声的影响已被衰减了12dBA。

绿化带对公路交通噪声衰减的效果研究

50m,宽度40m以上,林带周边噪声在48±2dB（A）.由于林带密度是不容易确定的,因此调查采用了能见度,即一个物体变得模糊不清的林带距离,作为密度的表征.这里确定的能见度参考Eyring和Embleton方法.选取的8处有代表性的林带参数见表1.

表1各测量林带处植被特性

参数/地点

林带1

林带2

林带3

林带4

林带5

林带6

林带7

林带8

1.各树种

植被特点

灌木为主

灌木为主

灌木和乔木

灌木和乔木

乔木

乔木

乔木

乔木

2.平均间距/m

1.5×1.5

1.5×1.2

2×1.5

2×1.8

2.5×1.5

2×2

2×2.3

3×1.5

3.树木高度/m

2.5～13

2.5～10

2.5～15

3.0～15

3.0～16.0

3.5～15

3.0～17

4.0～20

4.最低分

支高度/m

0.5～3.8

0.8～4.5

1.2～5

1.5～5.5

2～6.5

2.3～6

2.5～7.0

2.3～8.0

5.胸径/cm

3.0～12.5

2.0～14.0

4.4～22

6.0～32

4.0～26.5

4.5～28

5.0～35

8.5～37

6.冠幅/m

1.9～3.3

2.0～4.5

2.0～5.5

2.5～5.0

3.0～6.5

2.5～5.5

3.0～7.0

3.5～8.5

7.地面主要

覆盖物

杂草

覆盖

杂草

覆盖

杂草

覆盖

杂草

覆盖

落叶

覆盖

落叶

覆盖

落叶

覆盖

落叶

覆盖

8.水平

能见度/m

11

7

15

22

27

30

35

40

1.2声源制作

2011年4月12日记录珞瑜路关山口附近顶峰期交通声源,录下来作为没有编辑噪声.从中间找出5s声压级波动很小的一段,并且将这段录音反复用专用录音设备录下来,反复录60min,作为编辑噪声源.对声音频段与声压级关系进行分析,记录声源（50W扬声器）外5m处各个频带的声压级,见图1,等效声压级73.7dB,频率分布主要在0.25,0.5,1,2,4kHz5个频段.由于编辑的声源波动小,平均稳定声压级获得时间短,在声源1m外进行屡次测量求平均值,找到声压稳定的次数,发现测量10次根本稳定,于是试验就测10次,有效消除了声源误差.

图1编辑声源5m外各频带声压级曲线

1.3实验方案

在每个林带处测量时,声级计放在中心线两边2.5m横断线上,在每条横断线上,测点间距5m,从边界开始,依次标注5m,10m,15m…...5m处的声压级就有中心线对称的两个点平均求得.用同样方法测得空旷场地噪声,从而可求得林带的愈量衰减.实验方案见图2,图3.

图2测量方案平面图

试验在2004年5-6月进行,声源（爱华扬声器50W）放在林带1m外1.2m高的端面线上.声源产生73.7dB声音（5m外）.声级计（杭州爱华AWA6270噪声频谱分析仪）放在1.2m根本相同的条件下进行从而消除气候影响.为了增加试验精度,观测在风速小于2m/s的晴天进行.

2实验数据及结果

按照上述布点测试方案,8处林带总的衰减情况见表2.

表28处林带每5m总的噪音衰减

测点

位置

声音衰减dB（A）

林带1

林带2

林带3

林带4

林带5

林带6

林带7

林带8

林带边缘处

0.0（74.3）

0.0（74）

0.0（73.2）

0.0（74.5）

0.0（74.7）

0.0（74.2）

0.0（73.9）

0.0（74.4）

5m

10m

15m

20m

25m

30m

35m

40m

1.9±0.42

3.6±0.81

6.5±1.03

8.1±1.07

10.3±1.11

12.1±1.16

14.6±1.21

17.4±1.25

1.8±0.42

3.4±0.80

6.7±1.01

8.0±1.04

10.1±1.07

12.3±1.12

14.7±1.18

18.0±1.28

1.6±0.34

3.5±0.84

5.9±0.94

7.7±0.98

10.2±1.04

11.6±1.14

13.4±1.17

15.4±1.21

1.3±0.26

3.2±0.64

5.0±0.78

6.9±0.85

8.7±0.94

10.4±1.03

12.2±1.04

14.4±1.18

1.4±0.39

3.0±0.54

4.1±0.58

5.2±0.75

7.1±0.84

8.7±0.98

11.8±1.03

13.1±1.16

1.6±0.47

2.8±0.54

3.9±0.79

5.1±0.81

6.7±0.83

8.3±0.84

10.6±0.93

12.4±1.12

1.2±0.35

2.7±0.49

3.5±0.74

4.8±0.84

6.1±0.97

7.8±1.04

8.7±0.44

10.2±1.46

1.5±0.39

2.8±0.68

4.2±0.78

6.1±0.82

7.3±0.94

8.5±1.01

10.2±1.12

11.6±1.20

采用相同的测试布点方案,在没有林带处进行比照观测,得出相应数据,从而求出仅有绿化带而产生的愈量衰减,每10m绿化带产生的愈量衰减见表3.

表38处林带每10m的愈量衰减

各个测点

每10m宽绿化带的愈量衰减dB（A）

林带1

林带2

林带3

林带4

林带5

林带6

林带7

林带8

10m

20m

30m

40m

1.0

2.3

3.2

4.4

1.1

2.4

3.4

4.7

0.9

1.9

3.0

3.9

0.7

1.5

2.7

3.6

1.0

1.9

2.4

3.2

0.6

1.4

2.1

3.0

0.6

1.2

1.9

2.4

0.7

1.1

2.0

2.6

3实验分析及对公路防噪林带的设计指导

3.1实验数据分析

声波衰减通过正常衰减和愈量衰减,正常衰减通过声波的球形脱离和前进中与空气分子摩擦,又称为距离作用,随距离增加而衰减.此外,由于声源与接收者间障碍物而产生反射,折射,散射,吸收作用,产生愈量衰减.

由表3数据可把衰减效果分为三个区:

（1）有效降噪区:

愈量衰减超过1.1dB,林带由低于11m能见度的浓密灌木组成;

（2）次级有效降噪区:

愈量衰减为0.8~1dB,由乔木和灌木组成,能见度在15m以上;（3）无效降噪区:

愈量衰减少于0.8dB,主要是稀少乔木,能见度超过27m.8处林带40m总的衰减变化范围为10.2~18dB,愈量衰减变化范围为2.4~4.7dB.

图4林带宽度,能见度与愈量衰减关系图

结合其他的测量处数据,描绘出林带衰减与宽度,能见度关系图,见图4.区域A是稠密灌木,有最好的降噪效果,实验发现只要接收者高度比稠密的枝叶和树干顶部低,即能产生大量的声衰减.区域B为第二有效降噪区,这组树木差异虽比拟大,但是稠密的树叶和枝干仍然抵抗声波,可以发现低分支的灌木和乔木有更好的降噪效果.区域C也有一定的降噪效果,因为枝干比拟高,根本没有什么障碍物吸收声音.区域D降噪效果较差.

林带密度,宽度,高度,长度是比枝叶大小和枝干特性更有效的降噪因子.密度,宽度,高度,长度因子扩散声音,枝叶尺寸和树干特性引起共振吸收,扩散作用大于吸收作用,因此,林木的种植形式是林带降