道路交通噪声等效频率的研究

道路交通噪声等效频率的研究

邵钢，俞悟周

(同济大学声学研究所上海 200092)

The Equivalent Frequecny of Road Traffic Noise

Shao Gang ,Yu WuZhou

(Institute of Acoustics,Tongji University,Shanghai 200092)

1.引言

在计算声屏障的绕射衰减量时,在误差小于 1 dB的条件下可以用等效频率声波的衰减量来取代用A计权表示的宽带噪声的声绕射衰减量，以快速便捷地计算声屏障的降噪效果。对于交通噪声的等效频率，国内外不断进行了深入的研究。对于道路噪声，1989年章力等对赵仁兴等给出的我国道路交通噪声的几类频谱进行了计算后，建议我国交通噪声等效频率f e取400Hz [1]。上世纪80年代末Harris C.M提出[2]对交通噪声可采用500Hz来近似估计屏障的效果。90年代我国道路交通噪声的等效频率fe也开始取为500Hz，且一直使用至今。汽车经过多年的发展，辐射噪声级不断得到改进，噪声的频谱特性也有所变化，本文对目前具有不同大车比、车速车流量等道路参数的国内城市主干道和高速道路的连续等效噪声进行了频谱测量，并据此计算等效频率，分析等效频率的影响因素。

2.交通噪声频谱特性

汽车分为重型载重汽车、轻型载重汽车、小客车和运动车。总重大于6吨的为大型车，小于6吨的为小型车。小型车的噪声以中高频率为主，中性大型车的噪声以中低频为主。另外当车速增加时不仅噪声强度增加，而且汽车噪声中的主要成分向高频方向偏移，如图1所示。因此车速与车型比的不同，必然导致道路交通噪声频谱的不同。我们采用Norsonic N-118在车流高峰时段测量了几条不同类型的市区道路以及高速公路的10分钟等效连续声级Leq的频谱，测量时，测点选择在交通干线一侧的人行道上，距马路沿20m处，测点距两交叉路口大于50m，且远离红绿灯，保证车辆在该路段能够正常匀速行驶，测量过程完全符合《城市区域环境噪声测量方法》(GB/T14623-93)中的要求。所测量的道路的相关参数如表1所示。测试得到的各条道路的噪声频谱图如图1、图2所示。从图1，图2中看出当车速为40Km/h时，大车比从7.7%增加到73.4%，A计权声压级增加了9.1dB。噪声的主要频率范围从100~630Hz，变为100~2000Hz即向高频方向偏移。当大车比均为7.7%时，车速从40Km/h 增加到70Km/h，A计权声压级增加了4.3dB，噪声的的主要频率范围变为100~2500Hz。也就是说，车速越大，小型车越多，交通噪声的频谱越偏向于高频成分。

图1单辆车辐射噪声频谱图

Fig.1Spectrum of noise radiated by single vehicle Fig.2 Spectrum of noise radiated by urban road

表1 等效频率计算结果

Table.1 The results of equivalent frequency for different roads

市区干道1

市区

干道2

外环线

入口

市区

干道3

市区

干道4

外环线

大连路

隧道

市区

干道5

高速1 高速2

车速Km/h 40 40 40 60 60 67 70 70 95 95 大车比% 7.7 17．9 71.4 1.6 7.7 70.2 0 7.7 20 43.1 车流量1203 1374 1260 3780 3510 3720 3168 3720 3828 1878

Fig.2 Spectrum of noise radiated by freeway Fig.4 Insertion Loss for different equivalent frequency

3.道路交通噪声的等效频率

章力在90年代根据赵仁兴给出的我国道路交通噪声的典型频谱(图3)计算出等效频率值为400Hz。该交通噪声频谱图中噪声的主要频率范围在63~500Hz，低频成分声压级高，随着频率的提高，声压级显著降低。这与我们测量得到的交通噪声的频谱差别较大。

欧盟自1970年引入噪声法规以来，30多年内轿车噪声限制值已降低了8dBA；重型货车降低了13~16dBA。随着噪声法规的不断加强，汽车的噪声特性必然也随之发生变化；另外近二十年内居民购车不断增加，城市道路中小型车比例上升，也将导致道路噪声频谱特性发生变化，等效频率也随之变化。

根据我们测量到的道路交通噪声频谱，按照国标《HJ／T90-2004，声屏障声学设计和测量规范》计算得到各条道路的等效频率见表1。由表1可知: （1）对于车速为40km/h～95Km/h的车流，道路噪声等效频率为470Hz～1000Hz。车速为40Km/h，道路噪声以小型车的发动机组噪声和轮胎路面噪声为主，大车比为7%左右，即车流中以小型车占绝大多数时，连续等效声级以中频噪声为主，等效频率为600Hz；当大车比提高到71.4%时，连续等效声级以中低频噪声为主，等效频率为470Hz。当车速增加到70Km/h左右时，等效频率分别升高到840Hz与530Hz。

（2）由于高速公路车速一般为100~120Km/h，而城市道路车速一般不超过70Km/h，另外城市道路中除某些特殊路段外一般以小汽车居多，而高速公路中大型车比例一般都大于20%，因此高速公路与城市道路的等效频率一般也不相同。当高速公路上平均车速为95Km/h，等效频率一般在600~820Hz 之间。

（3）随着声程差的增大，采用不同等效频率计算得到的绕射衰减值最大可相差3dB见图（4）。

4．结论

对具有不同大车比和车速的道路连续等效噪声进行了测量，并进行了等效频率的计算。经过汽车降噪技术的发展，道路噪声频谱有较大的改变，噪声主要频率由低频移向中频。等效频率一般高于500Hz。等效频率和大车比和车速有关，随大车比的增加而降低，随车速的增大而提高。

参考文献：

[1] 章力，郑长聚.声屏障对交通噪声的A计权声插入损失，

《同济大学学报》，1989(2):265-271.

Zhang L,Zhen ZJ, A-weighted Insertion Loss of a screen against Traffic Noise.Journal of Tongji

university,1989(2):265-271.

[2] Harris C.M.，Handbook of Noise Control，2nd ed．，MeGraw．Hill Book Co.,N.Y.,1979，P．3-1-16