道路声屏障插入损失预测计算及比较研究

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道路声屏障插入损失预测计算及比较研究

道路声屏障插入损失预测计算及比较研究摘要：随着交通事业的迅速发展，交通噪声给交通路线附近的居民带来了一定的干扰。

而设立道路声屏障是一种十分有效的降低交通噪声的措施，目前，国内外有越来越多的人投入到声屏障的研究工作当中。

本文将运用德国Cadna/A环境噪声模拟软件系统和《道路声屏障声学设计规范》（报批稿）中的数学模型来预测计算高速公路声屏障的插入损失，并与实际监测值进行比较分析，揭示预测计算值相对实际测量值误差的原因，并指出在大车流、低本底的道路时，实测插入损失更接近预测计算值，软件和模型适用于实际工程中。

关键词：噪声声屏障插入损失预测计算Research on the Forecast Calculation and Comparison of Insertion Loss of Freeway Noise BarriersAbstract:As the fast development of our country’s transportation, the traffic noise has brought some problems to the residents along the roads. The noise barrier is an effective mean of decreasing the noise. Currently, there are many people around the world researching on the noise barrier. This paper predicts the insertion loss of the freeway noise barriers by using German Cadna/A environmental noise simulating system and the mathematic model of the 《criterion for the vocal design of the road noise barrier》,and compare it with the actually measuring volume. By analyzing the differences, this paper explains why the errors exist. This paper also illustrates that in the condition of high traffic, low background noise, the actually measuring insertion loss is more near to the forecast calculation .The software and model is suitable for the practice.Keyword: noise, noise barriers, insertion loss, forecast calculation1 前言随着城市化进展，城市与城市之间、城市内部建起了快捷的交通路线网，如高速公路、高架道路、轨道交通等。

声屏障插入损失计算方法

声屏障插入损失计算声屏障插入损失计算方法方法4．2．1 绕射声衰减△L d 的计算 4．2．1．1 点声源当线声源的长度远远小于声源至受声点的距离时(声源至受声点的距离大于线声源长度的3倍)，可以看成点声源，对一无限长声屏障，点声源的绕射声衰减为：,52tanh 2lg20dB NN +ππ N ＞0=∆d L ,5dB N = 0 ,2tan 2lg205dB NN ππ+ 0＞N ＞-0.2 （5）0 dB , N ≤—0.2N —菲涅耳数，)(2d B A N −+±=λλ—声波波长，md —声源与受声点间的直线距离，m A —声源至声屏障顶端的距离，m B —受声点至声屏障顶端的距离，m若声源与受声点的连线和声屏障法线之间有一角度β时，则菲涅耳数应为N(β)=Ncos β工程设计中，△L d 可从图2求得图2 声屏障的绕射声衰减曲线4．2．1．2 无限长线声源，无限长声屏障当声源为一无限长不相干线声源时，其绕射声衰减为：1340,)1()1( 4)1(3lg 102≤=+−−cf t t t tg arc t δπ 1340,)1ln(2)1(3lg 1022>=−+−cf t t t t δπ (6) 式中：f— 声波频率，Hzδ= A+B-d 为声程差，m c —声速，m/s4．2．1．3 无限长线声源及有限长声屏障△L d 仍由公式(6)计算。

然后根据图3进行修正。

修正后的△L d 取决于遮蔽角β/θ。

图3(a)中虚线表示：无限长屏障声衰减为8.5dB ，若有限长声屏障对应的遮蔽角百分率为92%，则有限长声屏障的声衰减为6.6dB 。

（a ）修正图（b ）遮蔽角=∆d L图3 有限长度的声屏障及线声源的修正图4．2．2 透射声修正量△L t 的计算透射声修正量△L t 由下列公式计算：)1010(1010/10/TL L d t d lg L L −∆−++∆=∆ (7)4．2．3 反射声修正量△L r 的计算反射声修正量取决于声屏障、受声点及声源的高度，两个平行声屏障之间的距离，受声点至声屏障及道路的距离以及靠道路内侧声屏障吸声结构的降噪系数NRC ，具体步骤见规范性附录A 。

高速公路声屏障的声学设计

Road & Bridge Technology162高速公路声屏障的声学设计梁少东（长沙中路虎臣工程技术咨询有限公司，湖南长沙 410219）摘要：以高速公路声屏障增设工程为背景，根据噪声敏感点所处位置的地形条件和分布情况，对声屏障工程进行声学设计，以噪声敏感点为保护区域，沿高速公路路侧设置声屏障，以达到降低交通噪声影响，保障高速公路沿线居民正常生活的需求。

关键词：高速公路；声屏障；声学设计高速公路的交通噪声污染一般是通过在高速公路与噪声敏感点之间设置声屏障的方式进行处治。

由于过去高速公路建设对环保工程的重视程度不够，很少对声屏障的参数进行计算和分析，仅凭经验和主观判断来设置，往往达不到预期处治目标。

本文通过G60沪昆高速公路娄底段声屏障增设工程中关于声学计算的一些理论分析和计算方法，来阐述声屏障声学设计的要点和难点，为高速公路的设计和管理工作者提供一些参考和帮助。

1 工程概况G60沪昆高速公路娄底段K1156-K1194段为双向四车道高速公路，路基宽度26m，设计速度100km/h，于2002年12月26日建成通车。

该路段自通车运营以来，交通量逐年快速增加，且交通构成中大型车辆占比较高，交通噪声污染较严重。

该路段内有多处噪声敏感点，距沪昆高速的用地红线在30m之内，均为乡村民房。

依据有关规范，交通干线两侧边界线50m±5m 范围内的住宅按4a类声环境功能区考虑[1]，噪声限值为昼间70dB、夜间55dB[2]。

选取2处噪声敏感点进行现场调查和测量，检测结果如下。

表1 噪声敏感点现场调查情况表序号测量位置距红线（m）距路肩（m）距路面高差(m) 声环境功能区测量时段噪音实测值(dB) 噪音限值(dB)备注昼 66.2 70 未超标 1 K1173+740 右幅 17 23 -2 4a夜 60.3 55 超标昼 66.8 70 未超标 2 K1173+950 右幅 6 12 -3 4a夜 60.5 55 超标从检测结果来看，虽然两处噪声敏感点的夜间噪声已超过规范允许的上限值，需要进行处治。

高速公路声屏障优化设计的模拟计算研究

高速公路声屏障优化设计的模拟计算研究作者：翟云波王志瑞马迎春叶颖来源：《湖南大学学报·自然科学版》2013年第09期摘要：选取一种声屏障作为研究对象，根据拟建高速公路周边噪声敏感点的分布特点，构建现实的模拟场景，利用Cadna/A噪声模拟软件建立声屏障降噪预测模型，对该声屏障设置参数进行了优化研究.研究结果发现：在现实的模拟场景中，当右侧声屏障长440 m高3.6 m，左侧声屏障长400 m高4.4 m时，该声屏障不仅使所有敏感点达标，且实现了建设成本的最小化.关键词：模拟；预测；优化；噪声污染中图分类号：X966 文献标识码：A随着高速公路的快速发展，交通噪声影响了人们的生活质量，已经成为高速公路沿线居民关注的焦点[1].作为一种经济而有效的方法，声屏障成为控制高速公路交通噪声的主要措施.长度、高度和位置是声屏障重要的设置参数，决定了声屏障的降噪效果和建造成本，然而，当前的声屏障设置参数并不合理，造成了声屏障工程在中国难以广泛使用.目前国内对声屏障的研究主要集中在吸声材料和声屏障顶端结构[2]，对声屏障设置参数和工程经济性考虑较少[3].利用噪声模拟软件Cadna/A可以对声屏障的设置参数进行优化设计，该软件预测精度可靠，已经得到了专家学者的认可，徐志胜[4]研究了Cadna/A软件在高速铁路声环境影响评价中的应用，夏平[5]等研究了用Cadna/A软件预测桥梁交通噪声及应用分析，李晓东[6]等研究了Cadna/A软件应用于声屏障插入损失的计算.利用模型对声屏障的优化设计研究多集中在声屏障的结构，例如Min-Chie Chiu[7]利用退火法模型对声屏障的结构进行了优化研究，然而鲜有噪声模拟软件Cadna/A在拟建高速公路声屏障设置参数的优化设计研究.本研究以某拟建高速公路为例，建立交通噪声预测模型，提出了一种优化设计方法，对声屏障的设置参数进行了优化设计研究，该方法实现了降噪效果和经济性能的双重目的.2模拟场景构建及模型优化设计2.1模拟场景构建从图2和3中可以看出，不同颜色代表的噪声值的大小不同，交通噪声对周边居民产生了巨大的影响.在水平方向上，随着距离的增加，噪声值随之减小，位于建筑物后面的噪声值小于位于其他地方的噪声值；在垂直方向上，噪声值随着高度的增加而减少.2.2模型优化设计与计算2.2.1模型设计声屏障的设计参数包括声屏障到路基的距离、声屏障的长度和高度.作为一种常用的设计原则，声屏障应该最大程度接近噪声源，越近其降噪效果越好，但是为了保障行车安全，声屏障到路基的距离在1.5～2.0 m之间，所以在本研究中取1.5 m.长度在声屏障降噪效果和造价上起了重要作用，如果声屏障长度过短，则由于声波的直射和衍射作用导致声屏障的实际降噪效果会比理论降噪效果差.为了降低交通噪声的影响，声屏障的建造长度应大于敏感区的长度.声屏障高度对降噪效果有重要影响，是声屏障设计的主要参数，决定了降噪效果.因此在本研究中选取声屏障的长度和高度作为优化设计对象，在声屏障厚度一定的条件下以间接反应成本的建造面积为目标函数按（3）计算，声屏障的降噪效果为主要的限制条件.2.2.2 优化设计与计算噪声模拟软件Cadna/A具有较强的计算模拟功能，可以同时模拟各类声源的复合影响，通过输入高速公路和声屏障参数，可利用噪声模拟软件Cadna/A对声屏障不同长度和高度的组合进行优化设计研究.在图2中可以看出，昼夜间只有第一排某些敏感点噪声值超标，并且由于建筑物的遮蔽作用和距离的衰减会使得位于第一排建筑物之后的敏感点噪声值达标，因此选取高速公路第一排建筑物为优化设计对象.为了得到未设置声屏障时的噪声污染状况，经模拟，第一排建筑物的A计权声压级如表1所示.从表1可以看出，昼间和夜间某些敏感点A计权声压级超过了标准值，在这些点中，昼间最大A计权声压级是72.3 dB（A），超出标准值2.3 dB（A），夜间最大A计权声压级是64.9 dB（A），超出标准值9.9 dB（A），该值即为声屏障降噪的最小值.为了保证居民免受噪声的污染，必须设置声屏障，且该声屏障的最小降噪量为9.9 dB（A）.为得到最佳长度和高速组合，本研究对6组不同长度和高度的组合进行了优化设计研究.组合1，声屏障刚好覆盖敏感区，因此道路右侧声屏障长为370 m，左侧声屏障长为330 m.由于未设置声屏障的路段直射及声屏障两端衍射作用，不管设置多高的声屏障均不能使位于敏感区最外两端的敏感点达标.组合2，为减弱声屏障两端的衍射和未设置声屏障路段的直射作用，因此需要在声屏障两端各增加10 m，此时道路右侧声屏障长为390 m，左侧声屏障长为350 m.经模拟，当道路右侧声屏障设置高度为6.5 m，道路左侧型声屏障设置高度为9.0 m时，敏感区所有敏感点均达标，夜间最高噪声值为55 dB（A），面向公路一侧的声屏障面积F=390 m×6.5 m+350 m×9m=5 685 m2.尽管组合2可以使敏感区所有敏感点达标，但是声屏障的高度设置过高，对驾驶者、周围居民产生视觉和心理压抑，并且居民采光比较困难.为此，本课题对组合3进行模拟研究.当声屏障两端再增加10 m时，此时道路右侧声屏障长为410 m，左侧声屏障长为370 m.经模拟，当道路右侧声屏障设置高度为4.2 m，道路左侧声屏障设置高度为5.1 m时，敏感区所有敏感点达标，夜间最大噪声值为55 dB（A），面向公路一侧的声屏障面积F=410 m×4.2 m+370m×5.1 m= 3 609 m2.较组合2，组合3的声屏障高度有了较大的降低，一定程度上缓解了周围居民产生视觉和心理压抑，而且降低了建造成本.从图4中可以看出组合2到组合3时，建造面积有了较大的减少，随着组合的增加，建造面积在缓慢减少，组合5时建造面积最小，随着组合的增加建造面积增加，因此可以认为组合5的建造面积最小，即建造成本最小.3结果分析声屏障的降噪效果主要取决于声源发出的声波沿反射、透射、衍射三条路径声能分配，声源辐射的声波在声屏障后形成“声影区”.“声影区”的大小和声屏障的有效高度及长度有关，位于“声影区”内的噪声级低于未设置声屏障时的噪声级.一般声屏障“声影区”内降噪效果在5～12 dB（A）之间，噪声有了明显衰减.通过以上昼夜间声场分布图，可以得知不同颜色代表的噪声级不同，颜色越深噪声级越大，随着距道路距离的增大，噪声级减小，位于建筑物后面的噪声值小于位于其他地方的噪声值.组合1，由于声屏障设置长度和敏感区的长度相等，未设置声屏障的路段距最外的4个敏感点的距离较近，此时声波的直射作用大于衍射及透射作用之和，直射作用起主导作用，使得某些敏感点位于“声影区”之外，因此无论声屏障设置多高，最外两个敏感点均不能达标.为了减弱声波的直射作用，使最外两个敏感点位于“声影区”之内，需要增加声屏障的长度.通过比较组合2和3的目标函数，发现随着声屏障两端各增加10 m，右侧声屏障高度降低了2.3 m，左侧声屏障降低了3.9 m，建造面积降低了2 076 m2.这说明声屏障两端各增加10 m的长度，声波的直射作用有了较大的削减，逐渐会被声波的衍射及透射作用所取代.比较组合3和4，随着声屏障的长度的增加，建造面积降低了263 m2.比较组合4和5，发现建造面积降低了2 m2，这两组数值相差很小.比较组合5和6的目标函数，发现随着声屏障长度的增加，声屏障的设置高度将不变化.这说明在组合5中声波对敏感点的直射作用忽略不计，全部敏感点均处在“声影区”，只考虑声波的衍射及透射作用，此时得到的声屏障建造面积最小.所以声屏障不同长度和高度的组合会对降噪效果和经济的最优化产生较大影响.4结论1）本课题选取一种声屏障作为优化研究对象，经噪声模拟软件Cadna/A模拟实际的场景，该型声屏障取右侧声屏障长440 m高3.6 m，左侧声屏障长400 m高4.4 m组合时，可以有效降低高速公路交通噪声对其沿线区域的声环境质量的影响，且可实现工程造价最小化.2）在需要设置声屏障的路段，声屏障的设置长度必须大于敏感区的长度，否则未设置声屏障路段噪声直射和衍射作用会使声屏障的实际降噪效果比理论降噪效果低，因此在需要设置声屏障的路段应因地制宜，综合利用地形优势.3）通过以上分析得知，噪声模拟软件Cadna/A在拟建高速公路降噪措施中具有很好的应用价值，通过对声屏障进行优化设计，可以为我国高速公路声屏障实现最优化提供理论指导.参考文献[1]姚阳，屠书荣.高速公路沿线植物声屏障设计与应用研究[J] .安徽农业科学，2011，39（17）：10544-10546.[2]吕春丽，范磊，王明贤.废硅橡胶二次裂解渣制多孔吸声材料的研究[J] .中国安全生产科学技术，2011，7（7）：57-60.[3]赵春来，马心坦，郭志军.公路声屏障的参数分析与优化设计[J] .河南科技大学学报：自然科学版，2010，31（4）：23-27.[4]徐志胜.Cadna /A 软件在高速铁路声环境影响评价中的应用[J].环境工程技术学报，2011，1（6）：517-525.[5]夏平，徐碧华，宣燕.用Cadna/A软件预测桥梁交噪声及应用分析[J] .应用声学，2007，26（4）：208-212.[6]李晓东，龚辉. Cadna/A软件应用于声屏障插入损失的计算[J] . 上海船舶运输科学研究所学报，2008，31（1）：48-51.[7]MINCHIE CHIU.Optimization of equipment allocation and soundbarriers shape in a multinoise plant by using simulated annealing[J] . Noise &Vibration Worldwide，2009，40（7）：23-35.[8]环境保护部.GB 3096-2008声环境质量标准[S].北京：中国环境科学出版社，2008.。

高速铁路吸声声屏障插入损失影响因素的分析

高速铁路吸声声屏障插入损失影响因素的分析罗文俊;徐海飞【摘要】In the semi-anechoic chamber, a vertical scale model of the sound absorption noise barrier was estab-lished in this study to explore influence factors including the thickness and density of different sound absorption material and the aperture ratio of different sound barrier panels. Based on German Head company's DATaRec4 DIC24 data acquisition instrument and ArtemiS data analysis software, it tested the noise reduction effects of sound absorption noise barriers respectively for acoustic panels in 25,35,45% panel aperture ratio and 60,80,100 mm thickness and 24,32,48 kg/m3 density, so as to analyze the influence of parameters on the inser-tion loss of acoustic barriers in high-speed railway. The results showed that with the increase of the aperture ra-tio of the noise barriers, the noise reduction effect of the noise barrier becomes more and more obvious under the condition of a certain height of the noise barrier, which supports that increasing the aperture ratio of the noise barrier panel is helpful for improving the noise reduction effect of the noise barrier;meanwhile, with the increase of the thickness of core material and the decrease of core material density, the noise reduction effect of the noise barrier is more significant, which indicates that increasing the thickness of core material and reducing the density of core material may improve the noise reduction effect of noise barriers.%在半消声室中建立直立型吸声声屏障缩尺模型,针对不同吸声材料厚度、密度及不同声屏障面板开孔率.基于德国Head公司DATaRec4DIC24数据采集仪和ArtemiS数据分析软件来测试声屏障的降噪效果.分别对25%,35%,45%面板开孔率和60,80,100 mm厚度及24,32,48 kg/m3密度吸音板工况下的吸声声屏障的降噪效果进行测试和分析,从而探究高速铁路吸声声屏障各参数对插入损失的影响规律.研究结果表明:在声屏障一定高度的情况下,随着声屏障面板开孔率的增加,声屏障的降噪效果越来越显著,以此佐证增加声屏障面板开孔率有利于提高声屏障的降噪效果;同时随着芯材厚度的增加以及芯材密度的减小,声屏障的的降噪效果也越显著,以此说明提高芯材厚度以及降低芯材密度也有利于提高声屏障的降噪效果.【期刊名称】《华东交通大学学报》【年(卷),期】2017(034)003【总页数】6页(P1-6)【关键词】高速铁路;吸声声屏障;插入损失;影响因素【作者】罗文俊;徐海飞【作者单位】华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心,江西南昌330013;华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心,江西南昌330013【正文语种】中文【中图分类】TU112.59+4随着我国高速铁路的快速发展的同时，给沿线居民的噪声污染也日趋严重，高速铁路的噪声污染已经成为一个亟需解决的难题。

高速公路声屏障插入损失计算

60
7. 0 9. 5 11. 5 13. 0 15. 0
70
6. 5 9. 0 11. 0 12. 0 14. 0
30
6. 0 7. 5 8. 6 11. 0 14. 0
4. 5 (二层楼)
40
5. 5 7. 0 8. 1 10. 8 13. 8
60
5. 4 6. 0 8. 0 10. 0 13. 5
到的交通噪声值为:
(L ) A eq 交 = 10lg [ 100. 1 (L A eq)L
+ 10 + 10 ] 0. 1 (L A eq)M
0. 1 (L A eq) s
(2)
2. 1 公路沿线居民区噪声环境现状根据罗城 —— 夏家营段高速公路的设计方
预测点昼夜环境噪声预测值计算: L A eq = 10lg [ 100. 1 (L A eq) 交 + 10 ] 0. 1 (L A eq) 背 (3)
高度 h2 = 3 米, 敏感点高度 H 取 1. 2 米、4. 5 米, 声源距声屏障的距离 r
r = DN D F 式中: D N ——声屏障至近车道的距离,m ;
D F ——声屏障至远车道的距离,m。声屏障长度一般不能小于 20h , 可以按无限长声屏障进行计算, h 为屏障高度。由公式 ( 4) 计算出菲涅耳数 N 后, 再根据声屏障对线声源衰减曲线查得声屏障的衰减量 ∃L。计算结果见表 3。
( 试行) J TJ 005—1996, 对公路沿线敏感点环境噪声进行预测。预测模式如下:
(L A eq) i= L w , i+
10 lg
Ni V iT
- ∃L 距离+ ∃L 纵坡+ ∃L 路面- 13

声屏障插入损失计算方法

然后根据图3进行修正。

修正后的△L d 取决于遮蔽角β/θ。

图3(a)中虚线表示：无限长屏障声衰减为8.5dB ，若有限长声屏障对应的遮蔽角百分率为92%，则有限长声屏障的声衰减为6.6dB 。

铁路声屏障插入损失的研究

铁路声屏障插入损失的研究
高莉萍;刘达德
【期刊名称】《铁道劳动安全卫生与环保》
【年(卷),期】1998(025)003
【摘要】随着我国铁路实现提速，兴建准高速铁路以及拟议中的高速铁路的兴建，列车噪声控制问题日益重要，结合铁路声屏障声学设计中的重点内容，本文主要讨论了绕射衰减量的几种计算方法以及声屏障的声学设计原则。

【总页数】5页(P145-149)
【作者】高莉萍;刘达德
【作者单位】北方交通大学机械工程系;北方交通大学机械工程系
【正文语种】中文
【中图分类】U270.16
【相关文献】
1.高速铁路吸声声屏障插入损失影响因素的分析 [J], 罗文俊;徐海飞
2.高速铁路声屏障插入损失影响因素及规律 [J], 周信;肖新标;何宾;韩珈琪;温泽峰;金学松
3.铁路声屏障插入损失的研究 [J], 高莉萍;刘达德
4.高速铁路桥梁声屏障插入损失五声源预测模式研究 [J], 胡文林;胡叙洪;齐春雨;
王少林
5.高速铁路声屏障插入损失计算方法研究* [J], 孙文娟;
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低车流量下高速公路声屏障插入损失的分析计算

ｆｗｓｈｒｂｅｔａｏｓｅｕｔｎｏｉｈｙｎｉｅｂｒｉｒｉｗｅｈｎｔｅｔｅｒｔａａｃｌ— ｌ。ｔｅｐｏｌｍｈｔｎｉｅｒｄｃｉｆｈｇｗａｏｓａｒｅＳｌｒｔａｈｈｏｅｉｌｌｕａｏｏｏｃｃｔｎｉｆｕｄｉｓｏｎ．Ａｎｌｓｈｅｓｎｏｒｆｉｆｗｓｅｆｃｎｔｅｄｆｃｉｎ，ｇｖｈｑａｉｄ１ｎｏａｙｅｔｅｒａｏｆａｆｌｆｔｏｅｌｔｔｃｏｅｈｅｏｉｅｔｅｅｕｌｍｅｍｏｅｄｔａｔｅｃｌｕａｉｅｆｒｌｆｄｆｒｃｉｎｌＢｆｉｆｉｉｅｓｕｄｍｕｃｎｉｉｏｓａｒｅｎｌｗｈａｃｌｔｏｍｕａｏｉａｔＯＳｏｎｉｔｌｏｎｒｅａｄｆｎｔｎｉｅｂｒｉｒｉｏｖｆｏｎｅｎｅｔａｆｌｗｓｒｆｉｆｃｏ．Ｋｅｒｓａｏｓｉｓｎｉａｒｅ；ｒｆｉｌｗｓｉｓｒｉｎ１ｓ；ｉｒｃｉｎｌＮｙｗｏｄ：ｃｕｔ；ｏｓｂｒｉｒｔａｆｆｃｅｃｏ；ｅｔｏｓｄｆａｔＯＳｎｏｆｏ
（ｈｎｏｇＵｎｖｒｉｆｒｈｔｃｕｅａｄＥｇｎｅｉｇＪｎｎ２００，ＣｉａＳａｄｎｉｅｓｙｏｃｉｔｒｎｎｉｅｒ。ｉａ５１１ｈｎ）ｔＡｅｎ
ＡｂｔａｔＩｈｃｕｔａｕｅｅｔｆｈｇｗａｏｓａｒｅｎｔｅｃｎｉｏｆｌＷｒｆｉｓｒｃ：ｎｔｅａｏｓｉｍｅｓｒｍｎｓｏｉｈｙｎｉｅｂｒｉｒｉｈｏｄｔｎｏＯｔａｆｃｉｃ

江苏省高速公路声屏障插入损失调研分析

的影响。结果如表３示。所计算结果表明，用５０Ｈｚ为高速公路噪声采０作
声屏障设计中，般要求透射声能与绕射声衰一减差值大于１Ｂ；次监测选定的声屏障皆为公路０ｄ本
单侧声屏障，肩与受声点间无其它障碍物存在，路故插入损失计算不考虑透射声、射声修正和障碍物反衰减。计算结果如表２示。所
图１监测布点示意图
Ｆｇ１Ｌａｏｔｆｎｔｒｎｏｎｉ．ｙｕｍｏｉｉｇｐｉｔｏｏ
采用Ａ计权等效声级的插入损失来评价声屏障的降噪效果，过测定声屏障安装前后同一参考点通和受声点声压级，到声屏障实际降噪量。本次调得研的声屏障均已建成投入使用，选取等效参考点故和受声点的Ａ计权等效声级替代声屏障安装前的监测数据。声屏障插入损失计算公式为
ＳｒｅｎａｙｉｎＮｏｓｒｉｒｎｅｔｎＬｏｓｏＪａｇｕｕｖｙａｄＡｎｌｓｓｏｉｅＢａｒｅｓｒｏｓｆＩｉｉｎｓＰｏｉｃｇｗａｒｖｎｅＨｉｈｙ
ＹＮＧＷｅ —ｉｇ，Ｙ１ｅｇ－ｉ，ＣＨＥＮＹａ，ｑｕｎｎ
１１调查范围．
的噪声影响。江苏省作为东部沿海发达省份，随着近年来运输总量、镇化率的提高和私人车辆急剧城

公路交通噪声预测及其衰减效果的研究

目录引言 ......................................................................................................................................... - 1 - 第1章绪论 ............................................................................................................................... - 2 -1.1 公路交通噪声特性及其治理......................................................................................... - 2 -1.1.1 交通噪声现状...................................................................................................... - 2 -1.1.2 交通噪声的来源和影响因素.............................................................................. - 2 -1.1.3 交通噪声的危害.................................................................................................. - 3 -1.1.4 交通噪声的控制.................................................................................................. - 5 -1.2 公路交通噪声预测概述................................................................................................. - 6 -1.3 公路绿化带降噪概述..................................................................................................... - 6 -1.4 研究的目的和意义......................................................................................................... - 6 - 第2章研究思路和方法............................................................................................................ - 8 -2.1 FHWA公路交通噪声预测模式内容介绍...................................................................... - 8 -2.2 交通部规范预测模式内容介绍................................................................................... - 10 -2.3 对预测实例采用模式的选取和预测道路的概况....................................................... - 12 -2.3 交通噪声测量方法和要求........................................................................................... - 12 -2.4 绿化带对交通噪声衰减效果的试验方案................................................................... - 12 -2.4.1 试验目的............................................................................................................ - 12 -2.4.2 调查样地选择.................................................................................................... - 12 -2.4.3 测量与计算方法................................................................................................ - 13 - 第3章结果与讨论.................................................................................................................. - 15 -3.1 FHWA模式与交通部规范模式的比较与分析............................................................ - 15 -3.3 绿化林带对交通噪声的衰减效果............................................................................... - 16 - 结论 ........................................................................................................................................... - 17 - 参考文献 ................................................................................................................................... - 18 - 致谢 ........................................................................................................................................... - 19 -引言随着汽车工业的迅速发展和人民生活水平的提高，一方面公路里程不断增加，公路等级不断提高，另一方面汽车保有量日益递增。

公路工程声环境影响预测与分析

公路工程声环境影响预测与分析4.1.1施工期声环境影响分析4.1.1.1 施工期不同阶段噪声源分析项目建设规模较大，地形复杂，挖填等土石方量较大。

因此，投入的施工机械、运输车辆众多，施工活动对项目沿线地区的声环境有较大的干扰影响。

施工阶段主要噪声源来自于施工机械的施工噪声和运输车辆的辐射噪声，其噪声影响是暂时的，但由于项目工期较长，施工机械多，且一般都具有高噪声、无规则等特点，若不采取措施控制，会对附近村庄等声环境敏感点产生较大的噪声干扰。

高速公路施工过程主要分为三个阶段，即基础施工、路面施工、交通工程施工。

①基础施工：这一工序是高速公路耗时最长、所用施工机械最多、噪声最强的阶段，主要包括路基施工、桥梁施工等方面：a 路基施工：主要包括地基处理、路基平整、挖填土方、逐层压实等工程，所使用的施工机械主要为挖掘机、推土机、压路机、平地机等。

b 桥梁施工：主要为桥梁基础施工及结构施工等，所使用的施工机械主要为打桩机、混凝土搅拌机、起吊机、架桥机等。

②路面施工：这一工序继路基施工结束后开展，主要是对全线摊铺沥青，用到的施工机械主要是大型沥青摊铺机，根据国内对高速公路施工期进行的一些噪声监测，该阶段公路施工噪声相对路基施工段要小，距路边50m 外的敏感点受到的影响较小。

③桥梁施工：桥梁施工可与路基工程同步施工，施工阶段包括下部桩基施工和上部箱梁施工。

本项目桥梁采用钻孔灌注桩基础，下部桩基施工产生噪声的主要机械为钻井机和打桩机，上部箱梁施工产生噪声的主要机械为吊车。

④交通工程施工：这一工序主要是对高速公路的交通通讯设施进行安装、标志标线进行完善，该工序基本不用大型施工机械，因此噪声的影响更小。

上述施工过程中，都伴有建筑材料的运输车辆所带来的辐射噪声，建材运输时，运输道路会不可避免的选择一些敏感点附近的现有道路，这些运输车辆发出的辐射噪声会对沿线的声环境敏感点产生一定影响。

各施工阶段主要施工机械见表4.3-1。

声屏障设计计算..

第一章概述1.1 呼和浩特市外环线噪声污染状况呼和浩特市外环线全长约50KM，环绕整个市区，双向八车道，设计车速为80～100KM/h,拟投入运行。

预测高峰期车流量约为800辆/h，大型车辆居多，道路边线处的噪声高达80～85DB，在本次设计中取83分贝为研究量。

由于噪声源位于小区居民住宅区附近，严重影响到居民的正常生活状况。

又因无法对车辆进行降噪处理，所以需要对居民区进行保护。

1.2 课程设计的主要内容和要求1.2.1相关内容小区居民住宅区位于呼和浩特市外环线东北方向48米处，路面为沥青路面，小区住宅区共6层楼，高约18米。

车流量为大约800辆/h，大型车与小型车比例为8：2，车速限制为80～100KM/h。

根据道路交通噪声预测方法和区域环境噪声测量方法，计算该区域的噪声值。

s距路面中心线距离73.08米，73.62米,74.62米。

如简图1-1所测量点s1 、s2、3图1-1 屏障位置简图表-1：噪声计算值预测点位置预测点高度预测点平均声级1.2.2. 设计内容及要求○1结合我国相关标准，设计一声屏障，保障绕城路的通行不影响该小区居民的生活；○2隔声材料的选择应符合交通噪声特性；○3确定声屏障的结构线型；○4完成噪声声屏障设计和计算，除了达到预期的降噪指标外，还应符合景观、结构﹑造价和养护等方面的要；○5编写设计说明书○6绘制声屏障结构图第二章降噪处理措施的选择2.1 控制小区居民住宅楼交通噪声的措施2.1.1低噪声路面对于中小型汽车，随着行驶速度的提高，轮胎噪声在汽车产生噪声中的比例越来越大，因此修筑低噪声路面对于控制交通噪声具有重要的实际意义。

所谓低噪声路面，也称多空隙沥青路面，又称为透水(或排水)沥青路面。

它是在普通的沥青路面或水泥混凝土路面结构层上铺筑一层具有很高空隙率的沥青混合料，其空隙率通常在15％－25％之间，有的甚至高达30％。

国外研究资料表明，根据表面层厚度、使用时间、使用条件及养护状况的不同，与普通的沥青混凝土路面相比，此种路面可降低交通噪声3－8dB。

声屏障插入损失影响因素及降噪机理研究

声屏障插入损失影响因素及降噪机理研究何宾;肖新标;周信;金学松【摘要】为了分析高速铁路户外噪声的降噪机理和降噪效果,采用二维边界元法建立高架桥铁路声屏障噪声预测模型,分析不同因素对降噪性能的影响.基于试验结果,对有、无声屏障时的声场分布、场点声压时间历程及频谱特性、插入损失特性及其与速度的线性拟合关系进行探讨,分析声场分布特征和速度对降噪效果的影响.根据场点主要频率,采用边界元法和高速铁路户外噪声仿真模型对吸声系数、声屏障厚度、高度、倾角及面板结构形式等影响因素的降噪机理和降噪效果进行调查分析.分析中,分别考虑以上因素对声场分布、场点声压级及频率特性变化规律的影响.研究结果表明,声屏障采用鼻型结构、外倾30°时的降噪效果最好.%The two-dimension (2D) boundary element method (BEM) was used to develop a noise prediction model for railway noise barrier in order to make clear the noise reduction mechanism and effect of the sound barrier.In-depth discussions about the sound field distribution were conducted when there had barrier or no barrier based on test results.The time history of field points and their frequency characteristics, the characteristic of insertion loss and its linear fitting relationship with speed were discussed.The acoustic field distribution characteristics and noise reduction effect was analyzed.According to the main frequencies of field points, the boundary element method and the outdoor noise simulation model of high-speed railway were used to investigate noise reduction mechanism and effect of some factors, such as absorption coefficient, thickness, height, dip angle and structural style of barrier.The change of sound field distribution, soundpressure and its frequency characteristic were discussed.Results show that the noise reduction effect of nose-barrier and inclination outward 30° is best.【期刊名称】《浙江大学学报（工学版）》【年(卷),期】2017(051)004【总页数】11页(P761-770,783)【关键词】高速铁路;声屏障;插入损失;声场分布;影响因素【作者】何宾;肖新标;周信;金学松【作者单位】西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都 610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都 610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都 610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TG156近年来,我国高速铁路发展迅猛,给人们的出行带来了方便和舒适.同时,铁路线穿过城镇,给周边环境带来了严重影响.列车以250 km/h以上速度运行时,高速铁路噪声源主要为滚动噪声、气动噪声和牵引噪声[1].声屏障作为高速铁路噪声隔离最主要的方法之一,能够有效地屏蔽各种噪声源的传播[2].自上世纪60年代开始,国内外学者对声屏障作了大量的研究工作[3].主要的研究工作为声屏障理论计算方法、道路声屏障结构设计和顶部装置优化等.轨道交通类型、组成、运行速度势必影响声源类型、位置及频谱,并改变屏障降噪效果[4].运行速度在200 km/h 以下的普通铁路,轮轨滚动噪声是主要的噪声源[1].对于高速铁路而言,列车运行速度较高,车外噪声声源分布位置遍布列车的各个关键部件,且噪声声源为宽频噪声[5].在此前提下,高速铁路声屏障理论模型、优化设计与道路声屏障存在差异.简化声源模型,Morgan等[6]研究单极子/偶极子声源、列车外形、声屏障形状对声屏障插入损失的影响.研究发现,声屏障越高,声源类型的影响越大.改变列车外形,声屏障平均插入损失最大能够提高7.5 dB(A).奥地利ÖAL-Richtlinie模型直接建立采用比例为15/85的单极子/偶极子声源模型,研究高速铁路噪声[7].日本作为较早使用声屏障的国家,对声屏障顶部设计进行了大量研究.顶部装置主要包括Y型、T型、倒L型、干涉型、山型等.通过研究发现,相对于2.0 m直立型声屏障,在声屏障顶部加高或者改变形状能够增加2 dB(A)左右的附加降噪效果[8].Murata比较并分析了多种顶部头型,得出Y型屏障降噪效果最好[9].Belingard等[10]对吸声和顶部装置的附加降噪效果进行测试.结果表明,TGV以320 km/h运行时,将声屏障上部刚性单元板改为吸声单元板,插入损失增加4.0～5.0 dB(A).我国学者对高速铁路声屏障作了相关研究.尹皓等[11]基于声屏障测量规范,对合宁、合武、和京津城际安装的声屏障进行测试.在距铁路外侧轨道中心线30 m,高于地面1.5 m处,当列车运行速度为250 km/h时,3.05 m高声屏障的降噪效果为5～8 dB(A).当列车运行速度为300～350 km/h时,声屏障的降噪效果为3～6 dB(A).另外,马心坦等[12-13]对声屏障插入损失预测模型及性能优化设计进行研究.对高速铁路声屏障开展系统性研究,需要综合考虑声源分布及特性、列车运行速度、多重反射、声场分布规律及受控区域的主要噪声频率等因素.本文根据现场测试结果,对户外声场分布规律、标准点声压和插入损失时间历程及频谱特性进行分析,获得影响插入损失的主要因素.将场点声压级与速度进行线性拟合,对插入损失测试与计算结果进行比较分析,获得IL随速度的变化规律.根据已建立的高速铁路声屏障预测模型,采用边界元法[2]对吸声系数、声屏障厚度、高度、倾角、面板结构等影响因素进行调查,分析这些影响因素的降噪效果,为进一步降低户外噪声提供指导依据.1.1 户外噪声测试及声场分布规律根据ISO 3095[14]及国内外高速列车运行噪声试验经验可知,在列车和线路状况满足相关标准要求的前提下,对我国某型高速列车在无砟轨道上通过无声屏障断面和有声屏障断面声场分布进行测试,麦克风布置示意图如图1所示.2个测试断面距离较近,以保障测试时的周围环境和列车运行速度不变.声屏障为2.15 m插板式直立型声屏障.受测试安全的限制,仅测试轨面以下的声场区域.传感器共4列,分别距近道中心线7.5 m、15.0 m、25.0 m和50.0 m.相邻传感器间距为2.0 m,靠近地面的传感器距离地面1.5 m.根据相关测试结果,得到有、无声屏障区段声压级及插入损失分布,如图2所示.图中，l为横向距离，h为重向高度.列车运行速度对声场分布规律的影响较小.图2仅给出列车运行速度为270 km/h 时的声场分布结果.该结果是根据同一速度多次测试结果作平均得到的.图中,横、纵坐标零刻度分别表示近轨中心线和钢轨顶面.在无声屏障断面,靠近轨道中心线区域的场点声压级最大.声压级随着垂向和横向距离的增加而减小.由声传播理论可知,该分布规律符合自由场声衰减规律.由于声屏障的屏蔽作用,声屏障后方靠近声屏障的场点声压级较小,如图2(b)所示.声压级随垂向距离的增加而减小.在同一水平高度,声压级随横向距离的增加而增大,声屏障的降噪效果随横向距离的增加而变差.根据声屏障降噪原理和高速列车声源分布规律[5]可知,随着垂向距离的增加,受声点分别位于高频截止区(2 500 Hz以上)、中频截止区(1 250～2 500 Hz)、低频截止区(1 250Hz以下)和声影区.在同一水平高度,随着横向距离的增加,受声点分别位于声影区、低频截止区和中频截止区,且更容易受到高速列车中上部声源的影响.如图2(c)所示为根据有、无声屏障时声场分布计算得到的插入损失.可知,插入损失等高线呈“高斯分布”曲线组,即在一定的垂向高度,插入损失最大,然后上、下两侧的插入损失逐步下降.上侧,随着垂向距离的减小,受声点向更高频率截止区域移动,易受到高速列车中上部声源和高频噪声的影响；下侧,随着垂向距离的增大,该区域声压级逐渐以低频噪声为主,由衍射原理可知,频率越低,声屏障降噪效果越差.以横向距离为15 m时为例,当垂向高度为轨面以下2 m时,插入损失最大,为7.3 dB(A).在轨面以下0 m和5 m时,插入损失为5.2 dB(A).1.2 标准点时间历程及频谱特性为了进一步掌握插入损失分布及变化规律,选取ISO 3095规定的3个标准场点,对场点声压级时间历程及频谱特性进行分析.图3～5分别给出高速列车以270 km/h 运行时,有、无声屏障断面场点声压级Lp及插入损失IL的时间历程.图中,M1、M2和M3代表的场点位置分别为(7.5 m, 1.2 m)、(7.5 m, 3.5 m)和(25 m, 3.5 m).括号内第一个数字表示距离近轨中心线的水平距离,第二个数字表示距离钢轨顶面的垂向高度.无声屏障时,列车驶入场点断面,声压级迅速增大；驶出场点断面,则声压级急剧减小.近场场点M1、M2瞬时声压级与列车行进位置密切相关.声压级时间历程曲线共9个峰值,分别对应车头及附近转向架、中间7个车间连接区域及附近转向架、车尾及附近转向架.受声源类型及声辐射指向性的影响,M2声压级比M1大2.6 dB(A)左右.在该速度下,头车转向架和受电弓通过引起的声压峰值均不显著,户外噪声以轮轨噪声为主.随着运行速度的提高,头车及转向架引起的气动噪声逐步增大,导致对应区域经过场点断面引起的瞬时声压级超过其他转向架及车间的连接区域.有声屏障时,3个场点瞬时声压级与列车行进位置密切相关.从图4可知,M1、M2和M3最大A声压级LpAmax分别为85.1、88.8和79.3 dB(A),对应升起的受电弓位置.该幅值比其他受影响较小的峰值分别大4.0、1.5和2.1 dB(A)左右,比3个场点在通过时间内的等效连续A声压级LpAeq,Tp大5.6、2.9和2.7 dB(A).受电弓位于车顶上方,大部分受声点处于该声源的直达区或高频截止区.现有的2.15 m 直立型声屏障对该声源无屏蔽效果.从人的主观感受来讲,该瞬时声压导致人耳听到的声音较大,影响人们对声屏障实际降噪效果的主观评价.根据声屏障插入损失的定义可知,插入损失为列车通过无声屏障、有声屏障断面时,通过时间内的等效连续A声级之差.该值表示声屏障的平均降噪效果.图5给出列车运行过程中的瞬时插入损失时间历程.M1、M2和M3平均插入损失分别为13.9、10.2和5.6 dB(A).在列车车头驶入和车尾驶出时,声屏障的隔声效果最好.当受电弓经过测点时,声屏障隔声效果最差,仅为8.4、7.3和3.0 dB(A).采取相关措施降低受电弓的影响可以进一步提高声屏障插入损失.假设不考虑受电弓区域声压级,可以分别提高3个场点插入损失1.0、0.2和0.7 dB(A),且主观感受更好.受电弓声源较高,要完全屏蔽受电弓的影响不现实.轮轨噪声位置较低,从时间历程曲线可知,提高声屏障该噪声的屏蔽效果,能够进一步提高声屏障的插入损失.提高既有声屏障的插入损失,首先需要了解声屏障后方场点的声压频谱特性.如图6所示为270 km/h时声屏障后方3个场点的声压频谱特性.图中，f为1/3倍频程中心频率.M1、M2和M3场点声压最大的频率分别为800、1 000和1 000 Hz.以10 dB为限,3个场点声压主要频率为250～3 150 Hz、315～5 000 Hz和200～2 500 Hz、4 000 Hz.在进一步提高声屏障降噪效果时,需要优先考虑以上主要频率.1.3 插入损失预测分析影响声屏障插入损失的因素不仅包括声源分布、声屏障结构特性等,还包括列车运行速度.随着速度的提高,场点插入损失降低.对同一列车以280～385 km/h的速度运行时,场点在无声屏障和有声屏障断面进行声压级测试,并进行线性拟合得到如图7所示的结果.场点声压级与lg v的线性拟合公式分别如下.无声屏障时,对应的拟合度R2为：0.992 9、0.964 1、0.994 7.式中：v为列车通过时速,LpAeq,Tp为列车通过时间内的等效连续A声级.有声屏障时,对应的拟合度R2为：0.983 2、0.975 5、0.985 3.3个场点的拟合度R2均接近于1,图7所示的线性拟合曲线能够较好地反映场点声压随速度的变化关系.无声屏障时,M1、M2和M3拟合曲线斜率分别为29.7、25.3和36.3.有声屏障时,对应的斜率分别为53.7、44.4和45.5.Melleta等[15]的研究表明,当拟合曲线斜率为30时,场点噪声以轮轨噪声为主；当曲线斜率为60时,噪声以气动噪声为主.由此可见,无声屏障时,图7所示的3个标准场点声压贡献主要来自轮轨噪声.声屏障能够有效地屏蔽轮轨噪声,对车体中上部的气动噪声屏蔽效果较差.此时,场点声压贡献同时来自轮轨噪声与气动噪声.根据拟合关系,预测得到不同速度下的声屏障插入损失IL,如表1所示.从表1可以得到,插入损失预测与测试结果误差分别在0.4、0.8和0.6 dB(A)以内,两者能够较好地吻合.根据场点声压拟合公式可以较好地预测不同速度时的插入损失.不同场点的IL随速度的衰减规律有一定的差异.当速度从270 km/h增加到385 km/h时,M1、M2和M3插入损失分别降低3.7、3.0和1.4 dB(A).随着速度的增大,列车中上部的气动噪声凸显,导致声屏障后方近场场点中的高频噪声增加.远场点以中低频噪声为主,声源变化对插入损失的影响较小.提速是我国高速铁路发展的方向,在此前提下对影响声屏障插入损失的相关因素进行调查,分析降噪机理.根据前述研究可知,采取相关措施进一步降低轮轨区域噪声或屏蔽受电弓噪声,均可以提高声屏障的插入损失.暂不考虑声屏障顶部装置,对吸声材料、声屏障厚度、高度、倾角和面板结构形式等影响因素进行分析.计算中,分别考虑以上因素对声场分布、场点幅值及频谱特性的影响.计算所采用的边界元法及仿真模型如文献[2]所述.为了更全面地评价不同影响因素对降噪效果的影响,根据HJ/T90标准[16],增加M4(30 m,-8.5 m)和M5(30 m,1.5 m)两个场点.由于钢轨顶面距地面10 m,M4代表距地面1.5 m高的场点.2.1 吸声系数的影响根据场点噪声频谱特征,采用高性能吸声材料能够改善声屏障对列车中下部噪声的屏蔽效果,提高插入损失.根据吸声系数与声阻抗的关系,直接定义声阻抗实部和虚部,调查吸声系数对降噪效果的影响.对于入射角为θ的平面波,吸声系数[17]定义为式中：θ为平面波入射角,Z为材料声阻抗率,ρ0为空气密度,c为声速,ρ0c为空气特性阻抗.当θ=0时,式(7)为正入射吸声系数(驻波管吸声系数),是本节仿真分析所采用的吸声系数.将吸声材料敷设在声屏障靠近声源一侧,设置所有频率下的吸声系数从0变化至1.0,增量为0.1.如图8所示为相对无吸声措施下,吸声系数为1.0时的附加降噪效果声场分布.可见,吸声系数对高频截止区声场的影响最大,其次降噪效果向两侧的直达区与中频截止区衰减.采用吸声材料能够进一步提高声屏障的降噪量.理论上,场点插入损失最大能够提高12.0 dB(A),位于高频截止区.最小为1.6 dB(A)以内,位于中频截止区的远场区域.低频截止区和声影区有4.2～6.8 dB(A)的降噪效果.图9给出M1～M5场点声压随吸声系数的变化规律.总的来说,随着吸声系数的增大,场点声压级降低.两个近场场点M1和M2声压级衰减最大.当吸声系数从0变为1.0时,5个场点声压级最大能够降低6.1、8.0、2.3、4.1和2.0 dB(A).相同增量下,吸声系数从0变为0.1,声压级降低最大,分别达到1.3、2.0、0.8、1.0和0.7 dB(A).该变化规律与场点位置和声压频谱特性有关.图10给出M3和M4场点频谱特性的变化规律.对于户外噪声而言,M3和M4是ISO 3095和HJ/T90 规定的重要评价点,分别代表高架桥中远场上部噪声和下部噪声.由图10可知,随着吸声系数的增大,各频率声压级均有不同程度的降低.对于高架桥上方场点M3而言(图10(a)),吸声系数能够降低630 Hz以上噪声,特别是2 500～5 000 Hz.630～1 000 Hz处的吸声系数最大降噪量为1.2～3.6 dB.2 500～5 000 Hz处的最大降噪量为7.7～13.4 dB.对于M4而言(图10(b)),声压主要频率为2 500 Hz以下.吸声系数能够降低315～4 000 Hz下的噪声,特别是400～2 000 Hz.在该频段内,最大降噪量为5.3～7.0 dB.由此可以得到,场点位置不同,吸声系数影响的频谱范围及大小不一致,导致降噪效果差异比较明显.对于高频截止区场点(如M3),吸声系数的降噪效果比较明显,能够显著降低2 500～5 000 Hz处的噪声.对于低频截止区场点(如M4),能够显著降低400～2 000 Hz处的噪声.受吸声材料流阻、孔隙率等因素限制,中低频吸声系数较小,因此通过选取较好的吸声材料,显著提高中低频截止区场点降噪量比较困难.如M4,吸声材料的实际附加降噪量会低于4.1 dB(A).2.2 声屏障厚度的影响目前,我国高速铁路声屏障厚度均为0.14 m,增加声屏障的厚度会对场点声压级造成影响.不改变声屏障高度,图11给出声屏障厚度分别为0、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0 m这5种调查工况.相对于无厚度的声屏障,图12给出声屏障厚度为1.0 m时的附加降噪量分布云图.可知,声屏障厚度的附加影响量呈“扇形”区域分布.对于高频截止区,声屏障厚度有负效果.随着“扇形”区域往下,附加降噪效果越明显.1.0 m厚度的声屏障能最大有8.7 dB(A)的附加降噪量.声屏障的厚度可以理解为水平放置的绕射障板.增加声屏障厚度可以有效降低低频噪声向高架桥以下区域衍射的能力,通过绕射障板会将部分声源向上反射,尤其是高频噪声.M1～M5场点声压随厚度D的变化规律如图13所示.除近场点M1以外,高架桥上方的M2、M3和M5场点声压随厚度的变化很小.屏障厚度从0 m增加到1.0 m,M2和M3声压级增大0.3和0.1 dB(A),M5声压级减小0.3 dB(A),M1和M4声压级分别降低2.5和2.8 dB(A).当屏障厚度从0变为0.2 m时,附加降噪量变化最大,分别为1.1、-0.1、0.1、1.1、0.2 dB(A).M3和M4频谱随屏障厚度的变化规律如图13所示.从图14可知,随着声屏障厚度的增加,M3不同频率的声压级几乎不变,M4频率声压级随厚度的增加有不同程度的降低.从图14(a)可知,声屏障厚度仅使M3在3 150～4 000 Hz的声压级增加0.5～0.6 dB.M4声压级频谱特性随厚度变化明显(右图),声屏障厚度主要增加400～2 000 Hz和3 150～4 000Hz的附加降噪量,分别为1.8～6.7 dB和4.5～4.6 dB.M4声压级在500和800Hz最大,声屏障厚度为1.0 m时,能降低声压级4.4和3.8 dB.受高架桥宽度和声屏障安装的限制,声屏障厚度往往限制在0.2 m以内.从分析结果可知,声屏障厚度增加,对降噪量起主导作用的是声屏障顶部宽度.在实际应用时,在不改变屏障厚度的前提下,在屏障顶部或后方增加多重绕射障板,可以进一步提高屏障对高架桥下方区域的降噪效果.该方法易行且效果明显.比如说,声屏障厚度从0到1.0 m,每增加0.2 m,M4场点声压级分别降低1.1、0.4、0.5、0.5和0.4 dB(A).2.3 声屏障高度的影响高速铁路与道路交通噪声最大的区别在于高铁噪声声源分布在列车所有高度且噪声频谱范围较宽.提高屏障高度不仅能够进一步提高对列车下部噪声(如轮轨噪声)的降噪量,还能够有效屏蔽列车中上部声源.图15给出不同高度的声屏障结构示意图.将声屏障高度从2.15 m提高到4.15 m,每次增加0.2 m,调查屏障高度对高速铁路户外噪声的影响.相对于直立2.15 m声屏障,4.15 m声屏障对声场的附加降噪量如图16所示.从图16可知,屏障高度影响区域分布特性.附加降噪量在声屏障后方靠近屏障区域最大,屏障增高2.0 m,最大附加降噪量达到19.1 dB(A).对于中远场噪声,高度影响最大的区域为高频截止区,最大附加降噪量为8.8 dB(A).以该区域为中心,附加降噪量向两侧减小.对于地面附近场点,附加降噪量为3.0～4.2 dB(A).对于所选取的5个场点而言,声压级随高度的变化规律如图17所示.图中，hb为声屏障高度.场点声压级均随高度增加线性减小.屏障高度从2.15 m增加至4.15 m,场点声压分别降低7.0、12.2、6.8、3.1和6.1 dB(A),即声屏障高度每增加1.0 m,5个场点声压级降低3.5、6.1、3.4、1.6和3.0 dB(A).可见,屏障高度对不同场点的附加降噪效果差异很大,主要由场点位置和频谱特性决定.图18分别给出M3和M4频谱特性随高度的变化规律.随着声屏障高度的增加,声屏障与车体之间的多重反射加剧,改变声波的传播规律和传播路线,造成部分频率在一定高度时,声压级有一定的增加.就整体规律而言,场点声压级随着声屏障高度的增加在所有频率均有不同程度的降低.在计算的频率范围内,声屏障高度对M3的降噪效果整体表现如下.在630 Hz以上,随着频率的升高,附加降噪量增大,最大值为16.0 dB；在630 Hz以下,随着频率的降低,附加降噪量增大,最大值为11.6 dB；630 Hz处的附加降噪量最小,为4.4 dB.高度对M4附加降噪量的影响有类似的频率分布规律.该现象可以解释为：既有的2.15 m直立屏障对630 Hz噪声有较大的降噪效果,增加高度对该频率的附加降噪量影响较小,甚至不变(如M4).对630 Hz以下频率的噪声,声波较长,声屏障屏蔽效果较差,增加屏障高度能够显著提高附加降噪量.为了验证这种想法,图19给出M3在270 km/h时的插入损失频谱特性.可知,插入损失在630 Hz处有一个局部最大值,两侧插入损失降低.在2 500～3 150 Hz处,插入损失达到最大值.相对于其他高频下的声压降低量,如图18所示,M3和M4在对应频率的声压级降低量出现了局部小值.可见,图18所示的M3声压级频率变化规律与图19所示的2.15 m声屏障插入损失频率的测试结果呈相反趋势.2.4 声屏障倾角的影响声屏障倾斜会改变列车与屏障之间的多重反射,并影响声场分布.图20给出相对直立型声屏障,4种倾角的声屏障对应倾角分别为30°、15°、-15°和-30°,“-”代表内倾.相对于直立型声屏障,不同倾角β在M1～M5处的附加降噪量如表2所示. 由表2可知,内倾30°在M2的附加降噪量为3.3 dB(A),其余场点效果较差,在M4出现负效果.内倾15°在M2的附加降噪量为0.6 dB(A),在M4出现负效果.声屏障外倾在所有场点的附加效果均优于内倾.外倾15°的最大附加降噪效果为5.5dB(A),M4附加降噪效果为3.7 dB(A).外倾30°的最大附加降噪效果为4.8dB(A),M4附加效果为4.6 dB(A).声屏障向内倾斜能够增加对轮轨噪声的隔声量,但内倾加剧屏障与车体之间的多重反射,削弱部分降噪效果,并使后方部分场点处于声源直达区.声屏障向外倾斜,能够削弱多重反射并有效屏蔽中上部部分声源.总的来说,声屏障向外倾斜的附加降噪效果更好.图21给出声屏障外倾30°对声屏障后方声场的影响.可知,高频截止区附加降噪效果最好,插入损失能够增大8.3 dB(A),其次为声影区,插入损失增大6.5 dB(A).低频截止区的附加降噪效果较差,为0.9 dB(A)左右.不同倾角对M3和M4频谱特性的影响如图22所示.声屏障内倾时,声压频谱的变化趋势一致.倾角仅影响区变化幅值.声屏障外倾有类似的变化规律.声屏障内倾30°能够降低M3在630～2 000 Hz处的噪声.声屏障内倾15°能够降低M3在630～1 600 Hz处的噪声.在其余频率范围内,声屏障向内倾斜无效果,甚至造成声压变高,主要是由多重反射及中上部声源引起的.声屏障向外倾斜不同角度对M3频谱特性的影响基本一致.在630 Hz以上,向外倾斜能够明显降低场点声压,并随着频率的增大,降噪效果越好.声屏障向内倾斜能够降低M4在800 Hz以内的噪声,但2 500 Hz以上的噪声明显增加,导致总声压级升高.向外倾斜能够降低所计算的全频段噪声.在500～1 250 Hz 处,向外倾斜15°的降噪效果更好；1 600～4 000 Hz处,向外倾斜30°的降噪效果。

顶端带吸声柱体道路声屏障插入损失的研究

（ｒｎｐｒｔｎＩｓｔｔｏｓｇｕｎｖｒｉ，ｅｉｇ１０８ＣｉａＴａｓｏｔｉｎｔｕｅｆｉｈａＵｉｅｓｙＢｉｎ００４，ｈｎ）ａｏｉＴｎｔｊ
ＡｂｔａｔｉｓｒｏＯＳｏａｒｅｉｂｏｐｉｅｃｌｄｒａｈｄｅｗｓｃｌｕａｅｔ０Ｈｚｆｈｓｒｃ：ｎｅｉｎｌＳｆｂｒｉｒｗｔａｓｒｔｙｉｅｔｅｅｇａａｃｌｔｄａ０ｅｔｈｖｎｔ４ｔ
ｄｆｒｎｉｎｉｎｗａｎｌｚｄ。ｈｓｏｃｕｉｎｓｐｅｅｔｄ：Ｔｅｄｍｅｓｎｓｏｌｅｏｅ．ｍｉｅｅｔｄｍｅｓｓａａｙｅＴｅｅｃｎｌｓｓｗａｒｓｎｅｏｏｈｉｎｉｈｕｄｂｖｒ０３ｏ
ｆｒｉｒｖｎｈｎｅｉｎｌｓｙｃａｇｎｈａｒｒｅｇｔｈｂｏｔｅｃｌｄｒｎｄｉｏａｏｍｐｏｉｇｔｅｉｓｒｏｏｓｂｈｎｉｇｔｅｂｒｉｄｅｗｉｔｅａｓｒｉｙｉｅ，ａｄａｄｔｎｌｔｅｈｐｖｎｉａｔｎａｉｎｗｏｌｅ２—５Ｂ．Ａａｔｈａｅｓｄｅｅｅｉｌｍｅｔｄ；ｉｗｉｒｖｄｅｅｅｃｏｔｕｔｕｄｂｅｏｄｔｌｓ，ｔｅｃｓｔｉｓｗｒｍｐｅｎｅｕｔｌｐｏｉｅｒｆｒｎｅｆｒｌｏｔｍｅｉｎｏｏｓａｒｒｐｉｍｕｄｓｇｆｎｉｅｂｒｉ．ｅ
收稿日期：０－１１２６０．３０

计入地面附加衰减的声屏障插入损失估算方法

计入地面附加衰减的声屏障插入损失估算方法赵剑强;赵倩;陈莹;杨文娟;胡博;刘珺;吴沛【期刊名称】《应用声学》【年(卷),期】2018(37)4【摘要】Based on acoustic theory, a new method for estimating the insertion loss of highway sound barriers was proposed in this study. In the method, the ground additional attenuation was considered, and the effects of the diffraction attenuation of a line sound source with a finite length propagated over a sound barrier with an infinite length, the ground attenuation of a sound source with a finite length and the shielding angle on the insertion loss were integrally included. Compared with "Norm on acoustical design and measurement of noise barriers" (HJ/T90-2004), the method proposed in this study was accurate and feasible. Meanwhile, the correction values of ground attenuation recommended by "Norm on acoustical design and measurement of noise barriers" (HJ/T90-2004) were discussed. Eventually, when the receiver located in the central normal of a road with a finite length, a simple and convenient method for estimating the insertion loss was given. The parameter required for calculating the insertion loss was determined by calculating ground attenuation of the line sound source. This research provided a new way for insertion loss calculation in acoustic design of finite length noise barriers when considering the ground attenuation of a sound source.%基于理论推导和计算,给出了公路声屏障声学设计中,在考虑地面附加衰减情况下计算插入损失的方法.该方法综合考虑了有限长线声源无限长声屏障绕射声衰减量、有限长线声源地面衰减量及遮蔽角对插入损失的影响.通过与《声屏障声学设计和测量规范》(HJ/T90-2004)的计算结果的对比,验证了该文所给方法的精确性及可行性,并对《声屏障声学设计和测量规范》所给地面衰减修正量进行了商榷.最后,给出了当预测点位于有限长路段中央法线上时,通过计算线声源地面衰减量得到计算插入损失所需参数值,再计算插入损失的简便方法.该研究为存在地面附加衰减情况下有限长声屏障插入损失计算提供了一个新的参考方法.【总页数】5页(P582-586)【作者】赵剑强;赵倩;陈莹;杨文娟;胡博;刘珺;吴沛【作者单位】长安大学环境科学与工程学院西安 710054;旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室西安 710054;长安大学环境科学与工程学院西安 710054;长安大学环境科学与工程学院西安 710054;长安大学环境科学与工程学院西安710054;长安大学建筑工程学院西安 710061;长安大学材料科学与工程学院西安710061;长安大学建筑工程学院西安 710061【正文语种】中文【中图分类】X593【相关文献】1.顶部折壁式声屏障插入损失的预估方法研究 [J], 王小鹏;陈天宁;陈花玲;毛文雄2.铁路两侧地面吸收附加衰减值计算 [J], 辜小安3.高速铁路声屏障插入损失计算方法研究* [J], 孙文娟;4.平行声屏障的陷波模态及其插入损失优化 [J], 郭文成;叶璇5.天津市道路声屏障理论与监测插入损失差异调查研究 [J], 王胜强;魏如喜;马风杰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

高速铁路声屏障插入损失影响因素及规律

高速铁路声屏障插入损失影响因素及规律周信;肖新标;何宾;韩珈琪;温泽峰;金学松【摘要】为研究声屏障降噪的主要影响因素及规律,基于边界元理论,结合高速列车实测声源识别结果,建立了高速铁路声屏障降噪效果预测模型,研究了包括高速列车不同位置声源、声屏障高度、声屏障截面形状和吸声边界条件对插入损失的影响,并在此基础上提出了对现役声屏障结构的改进方案.研究结果表明,列车声源高度对声屏障插入损失有重要影响,现有2.15m高声屏障只对车体下方噪声有降噪效果;随着声屏障高度增加,插入损失逐渐增大,声屏障高于6.15 m时,插入损失达到25dB(A)以上;对于不同截面形式的声屏障,降噪效果从优到劣依次为Y型、倾斜型、T 型、外折型、直立型和内折型,其中Y型比直立型插入损失高0.7～1.5dB(A);对于任一类型声屏障,吸声引起的具体降噪效果与声屏障形式有关,有吸声边界条件的降噪效果要优于“刚性光滑”边界条件,前者与后者相比,其插入损失可提高0.3 ～6.4 dB(A).【期刊名称】《西南交通大学学报》【年(卷),期】2014(049)006【总页数】8页(P1024-1031)【关键词】高速铁路;噪声源;声屏障;插入损失;边界元方法【作者】周信;肖新标;何宾;韩珈琪;温泽峰;金学松【作者单位】西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】U448.27声屏障技术作为降低车外噪声对环境影响的有效措施，在高速铁路中已得到广泛应用. 我国高速铁路声屏障以直立型为主，分为插板式和整体式两种［1］，且多为插板式. 插板式声屏障是由金属单元板和H 型钢立柱组合而成，常见的高度有2.15、2.65 和3.15 m.单元板内部填有多孔吸声材料，用于吸收列车辐射噪声，减小噪声在车身表面与声屏障之间的多重反射，以提高声屏障的降噪效果. 尽管采用了现阶段能用的几乎全部降噪措施，昼夜等效声级仍不能满足2 类区标准限值要求［2］，解决办法之一是采用结构更加复杂而有效的声屏障.为了提高高速铁路声屏障的降噪效果，Ishizuka 等调查了不同高度和头型声屏障对入射声波的衰减作用［3］. Morgan 等研究了多种截面形状的声屏障对高速铁路轮轨噪声的降噪效果［4］.Belingard 等对TGV 线路两侧声屏障进行测试［5］，测试结果表明，对直立型声屏障采用吸声或头型结构可改进降噪效果.部分学者对我国现有高速铁路声屏障降噪效果做了相关测试研究［6-7］，分析了相关影响因素，包括车外噪声特性、声源构成、声屏障降噪频谱特性和轨道结构类型等，提出了用于分析计算的高速铁路声屏障插入损失等效声源，并给出用于工程评估的插入损失计算经验公式. 对于复杂声屏障结构，传统的解析解和经验公式已不再适用，而边界元法是相对有效的计算方法.采用边界元方法的高速铁路声屏障仿真预测模型［6］，利用高速列车声源识别结果，可对多种复杂声屏障结构的降噪效果进行准确预测.本文主要研究列车不同位置声源、声屏障高度、吸声条件和截面形状对插入损失的影响，为进一步提高声屏障插入损失提供依据.1 高速铁路声屏障插入损失计算模型1.1 边界元模型实际情况中，车辆和声屏障都是有限长的，对于车辆和声屏障的中部来说，由于车辆和声屏障的高度相对于车辆和声屏障的长度较短，可以认为声屏障和车辆是无限长的.本文主要调查受声点在列车和声屏障中间位置的插入损失，这也是评价声屏障降噪性能主要关注的区域.假设声屏障和列车声源均为无限长，并且截面形状和声学特性在长度方向不发生变化，那么计算模型可定义为一个2 维(x-y 平面)边界元模型，如图1 所示.图1 高速铁路声屏障计算模型Fig.1 Calculation model for the noise barrier of high-speed railway在任意点(x，y)处的声压满足方程:式中:(xs，ys)为声源位置;(x，y)为受声点位置;Qs 为声源强度;k 为波数.采用边界元法求解无限空间的声场问题时，需要满足以下两个边界条件:(1)在无限远处满足Sommerfield 边界条件(2)在模型边界上满足式中:ρ0 为流体密度;v(x，y)为法向振动速度;Z(x，y)为吸声材料特性阻抗.上述声波方程和边界条件可通过边界元方法求解，得到受声点处的声压［7］. 声屏障的降噪效果以插入损失SIL表示，可用式(4)计算得到:式中:p0(r，r0)为无声屏障时受声点处声压;p(r，r0)有声屏障时受声点处声压.高速铁路声屏障仿真预测模型中包括声源特性、线路边界、吸声边界等参数.选取我国典型高速铁路高架桥结构，桥面宽12 m，钢轨表面距离地面10.8 m，模型中考虑了线路对声辐射有影响的结构，包括防撞墙、声屏障安装基座，其中钢轨顶面比声屏障的安装基座高0.1 m. 由于是高架结构，且计算的受声点与声源的距离相对较近，因此不考虑地面反射.声屏障吸声系数根据现有金属声屏障单元板实测结果选取.1.2 高速列车等效声源高速列车噪声源主要由轮轨滚动噪声、受电弓气动噪声、车体结构气动噪声组成［10］，这些噪声源对车外噪声形成显著贡献.轮轨滚动噪声和牵引噪声分布于列车下部位置. 气动噪声源分布于受电弓、顶部基座、车间连接处、车头、转向架等位置.已有测试结果表明，随着速度增加，气动噪声源增加速率快于轮轨滚动噪声，当列车达到300 km/h 时，气动噪声变得不可忽略［11］. 常见的2 m 高声屏障只对车体下方的轮轨区域噪声起遮蔽效果，而对于车体上方的气动噪声，设置5 ～6 m 高的声屏障才会起显著作用.在调查高度较低声屏障的降噪效果时，因为对上方气动噪声没有遮蔽效果，可只考虑轮轨滚动噪声［6］.但不考虑车体上方的气动噪声，可能会过高估计声屏障的插入损失，不利于评估复杂声屏障结构的实际改进效果，因此本文在调查声屏障降噪效果时考虑了列车各位置的声源.图2 给出了CRH380BL 高速列车在340 km/h运行速度下声强分布实测云图.图2 CRH380BL 高速列车全频带声强云图(340 km/h)Fig.2 Sound intensitymap of high-speed train CRH380BL at 340 km/h列车声源主要分布在轮轨区域、受电弓区域，另外，车间连接位置也是噪声显著区域，因此，列车在高度方向存在连续分布的较大声源.对列车表面声源识别结果进行简化和等效处理，得到预测模型中的声源［8］.在高度方向，考虑列车表面声源位置分布特性，从钢轨顶面至弓网顶部间每隔0.20 m设置一个线声源，共计29个，声源在轨面上方0 ～1.00 m 内是轮轨区域噪声，在轨面上方1. 20 ～3.80 m 内是车体区域噪声，在轨面上方4. 00 ～5.60 m 内是弓网区域噪声. 各线声源辐射声功率可表示为式中:Ii(t)为瞬态声强;i 表示声源编号;w0 为参考声功率;t0 为参考时间，通常取1 s;t 为列车通过时间;v 为列车速度.为了降低计算引起与实际不符的声波干涉，采用窄带计算方法，在2 000 Hz 以下频率，以20 Hz为计算步长，2 010 ～6 360 Hz 频率，以30 Hz 为计算步长，再通过非相干叠加法将窄带结果叠加至全频带.计算中取空气密度ρ=1.21 kg/m3，空气中声速c=344 m/s.2 插入损失影响因素及规律分析影响声屏障插入损失的因素众多，本文主要在高速列车声源位置、声屏障本身结构方面对插入损失的影响进行分析.2.1 声屏障对不同位置声源的插入损失规律声屏障对高速列车表面不同位置声源的遮蔽效果不同，对29 个等效线声源，计算单个声源作用下2.15 m 高直立吸声声屏障的插入损失.图3 给出了声屏障在3 个典型高度声源条件下(分别为轨面上方0.40、2.00 和5.00 m)的全频带插入损失云图，声源在高度上分别位于轮轨区域中央、车体中心和受电弓顶部. 图中横坐标表示距离，0 m位置为近轨侧轨道中心线，纵坐标表示高度，钢轨顶面在0.8 m 高位置.图3 单个等效声源作用下声屏障插入损失云图Fig.3 SIL map of noise barrier under single equivalent noise source从图3 中可以看出，对于不同区域的声源，声屏障的插入损失有较大差别，声源位置越低，声屏障的降噪效果越好. 图3(a)为轮轨区域声源激励下声屏障插入损失云图，声屏障后方大部分受声点处于声影区，插入损失值达到10.0 dB(A)以上，靠近声屏障区域插入损失达到25.0 dB(A)，因此，声屏障对轮轨噪声源有较好的降噪效果. 图3(a)中车体的右上侧受声点插入损失值很小，甚至为负，这是因为该区域处在声源的直达声区域，同时声波在声屏障和车体间形成多重反射，造成该区域声压级增大，声屏障插入损失为负.靠近轨道的右下侧，存在插入损失较小的三角区，这是因为未安装声屏障时，高架桥上的防撞墙等构造物对该区域已有一定降噪效果.图3(b)为车体中心位置声源激励下声屏障插入损失云图，从图中可以看出，随着声源高度增加，声影区急剧减少，插入损失降低，最大插入损失出现在声屏障背面与水平面成45°的路径上.由于车体中心声源在轨面上方2.00 m，而轨面比声屏障安装基座高0. 10 m，所以在高度上与2.15 m 高声屏障接近，因此云图中声影区边界与地面几乎平行，声影区边界以上为声亮区，插入损失小于5.0 dB(A)，声影区边界以下为声影区，插入损失在5.0 ～16.0 dB(A). 图3(c)为弓网位置声源激励下声屏障插入损失云图，从图中可以看出，2.15 m 高声屏障后方大部分为声亮区，仅对高架桥下方距离轨道中心线10.00 m 内的受声点有10.0 dB(A)以内的插入损失，2.15 m 高声屏障对列车上方的声源，尤其是弓网声源几乎没有效果.图4 给出了2.15 m 高声屏障在不同高度的单个等效声源作用下，距离轨道中心线30.00 m 处的断面上4 个受声点的插入损失，4 个受声点分别为地面上方1.50 m、轨面平面内、轨面上方1.50 m、轨面上方3.50 m 高.从图4 中可以看出，当声源高度在轨面上方3.00 m 之内，30.00 m 远处的不同受声点的插入损失有明显差异，随着声源高度进一步增加，各受声点处的插入损失趋势基本一致. 整个变化过程为先增大，后降低，最后趋近于0，当声源位于轨面上方0.40 ～0.80 m 高度时，声屏障的插入损失达到最大.对于地面上方1.50 m 受声点，当声源高于轨面上方3.40 m，插入损失可忽略不计，对于轨面及上方场点，当声源高于轨面上方2.40 m，声屏障降噪效果可忽略不计. 从以上分析可以看出，列车的声源位置对声屏障的插入损失影响显著，2.15 m 声屏障对列车车体上部声源的降噪效果有限.图4 单个声源激励下受声点处插入损失Fig.4 SIL at different field points under single equivalent noise source2.2 声屏障高度对插入损失的影响2.15 m 高的声屏障只对车体下方声源有显著的遮蔽效果，如果要遮蔽车体上方及受电弓位置噪声，需要增加声屏障高度. 本节调查了直立刚性光滑面和吸声声屏障以1.00 m 的高度递增，从2.15 m增至7.15 m 高插入损失的变化. 为了综合评估声屏障对后方受声点的降噪效果，根据国内外测试经验，考虑声屏障对近场和远场、轨面上方和轨面下方受声点的影响，选取12 个典型受声点的插入损失的算术平均值作为插入损失评价值.受声点位置如图5 所示.图5 声屏障插入损失评价点(单位:m)Fig.5 Points selected for the assessmentof SIL of noise barrier (unit:m)图6 给出了插入损失计算结果.从图6 中可以看出，随着声屏障高度增加，声屏障插入损失增大，吸声平面的声屏障和刚性光滑平面的声屏障整体趋势相同.在分析两种声屏障相同高度范围内，吸声屏障的降噪效果比刚性屏障高，其插入损失提高0.7 ～6.4 dB(A)，且高度越高，吸声效果差异越明显.对于两种边界条件的声屏障，高度从2.15 m 增加至5.15 m，每增加1.00 m，声屏障的插入损失增大2. 8 ～5.2 dB(A).高度从 5. 15 m 增加至6.15 m，插入损失增加11.2 ～14.2 dB(A)以上.从6.15 m 增加至7. 15 m，插入损失增量回落至2.4 ～5.1 dB(A).这与声屏障和声源的位置相符，模型中施加在车体上方的气动噪声最高距离轨面5.60 m，当声屏障高度在5.15 m 以下时，受声点处既有直达声贡献，也有绕射声贡献，且受直达声主导，因此，高度增加时插入损失增量较低.声屏障高度从5.15 m 增至6.15 m 时，声屏障能够遮蔽所有直达声源，受声点只受到绕射声的影响，插入损失快速增大.6.15 m 以上，声屏障插入损失增加趋于平缓，此时声屏障增高只降低绕射声能量，但插入损失达到25.0 dB(A)以上.图6 高度对声屏障插入损失的影响Fig.6 Effects of noise barrier height on SIL 2.3 声屏障截面形状对插入损失的影响除了直立型声屏障外，计算了其他5 种截面形状的声屏障结构在2.15 和3.15 m、刚性和吸声条件下的插入损失.5 种截面形状分别为内折型、外折型、Y 型、T 型和倾斜型，如图7(a)～(d)所示.其中倾斜型是向轨道外侧倾斜，用于将声波反射至轨道和车辆上方，降低多重反射效应.文献［12］认为倾斜角在10°时效果最好，本文考虑到工程实际，则对10°之内倾斜角的刚性声屏障做了计算，发现同样是10°倾斜角的效果最好，因此计算中选择该倾斜角.吸声条件均施加在声屏障面向车体的直立屏体部分.图7 不同声屏障形式截面图(单位:m)Fig.7 Different sections of sound barriers (unit:m)图8 给出了5 种截面形状的声屏障分别在4 种边界条件下，对12 个受声点平均插入损失的影响.为了仅评估声屏障截面变化对平均插入损失的影响，图中纵坐标设为附加插入损失，该附加插入损失由不同截面声屏障的插入损失值与参考值做差值得到，图中4 条曲线的参考值分别以2.15 m直立刚性、3. 15 m 直立刚性、2.15 m 直立吸声、3.15 m 直立吸声的插入损失作为参考值. 从图中可以看出，除了内折型结构，其他头型均可提高声屏障插入损失，效果从优到劣依次为Y 型、倾斜型、T 型、外折型，这与文献［13］中给出的比例模型试验结果基本一致. 内折型的附加插入损失为-0.4 ～0.0 dB(A)，这是因为内折型声屏障是向轨道侧弯折，更多车体声源能够沿着折臂直达受声点，造成平均插入损失降低. 外折型附加插入损失为0.0 ～0.7 dB(A)，由于折臂与内折型相反，更多车体声源能够被折臂遮挡，因此插入损失增大. Y型声屏障具有多重绕射边界，又具有外折型声屏障的特点，附加插入损失为0.7 ～1.5 dB(A)，具有较好的降噪效果.值得指出的是，倾斜型声屏障通过将声波扩散至空中，获得0.5 ～1.6 dB(A)的附加插入损失，接近Y 型的效. T 型附加插入损失为0.6 ～0.8 dB(A)，受其他边界条件影响较小.图8 截面对声屏障附加插入损失的影响Fig.8 Effects of different sections of noise barrier on SIL当声屏障高度相同时，在刚性声屏障的基础上增设头型，比在吸声条件下增设头型可获得更好的降噪效果.同为吸声或者刚性条件时，在3.15 m 直立声屏障的基础上采用Y 型、T 型及倾斜型截面更加有效.3 插入损失计算结果讨论表1 给出了在现役2.15 m 直立吸声声屏障的基础上，通过设置高度、吸声条件和头型的办法获得的平均插入损失和插入损失增加量，插入损失增加量为各种声屏障平均插入损失与2.15 m 直立吸声声屏障平均插入损失的差值.表1 不同声屏障形式对插入损失的影响Tab.1 Effects of different forms of noise barrier on SILdB(A)声屏障类型插入损失插入损失增加量2.15 m 吸声直立型5.20.0 3.15 m 刚性7.01.8 3.15 m 吸声8.43.2 4.15 m 刚性11.56.3 4.15 m吸声12.67.4 5.15 m 刚性16.711.5 5.15 m 吸声17.412.2 6.15 m 刚性27.922.7 6.15 m 吸声31.626.4 7.15 m 刚性30.325.1 7.15 m 吸声36.731.5 2.15 m 吸声内折型4.8-0.4 3.15 m 刚性6.81.6 3.15 m 吸声8.02.8 5.20.0 3.15 m 刚性7.22.0 3.15 m 吸声2.15 m 吸声外折型8.83.6 5.90.7 3.15 m 刚性8.53.3 3.15m 吸声2.15 m 吸声Y 型9.34.1 5.80.6 3.15 m 刚性7.82.6 3.15 m 吸声2.15 m 吸声T 型9.03.8 5.70.5 3.15 m 刚性8.63.4 3.15 m 吸声2.15 m 吸声倾斜型9.13.9从表1 中可以看出，增加高度比增加吸声条件或改变头型更为有效，这与道路声屏障相比存在较大差别［14］.对于所有声屏障形式，吸声屏障总是具有更高插入损失，相比于刚性屏障可提高0.3 ～6.4 dB(A). 当声屏障高度超过列车最高声源时，降噪效果显著，如6.15 m 高直立吸声屏障可获得附加插入损失26.4 dB(A)，远高于现有声屏障的降噪性能.需要指出的是，增加高度可能会带来较为严重的气动影响［15］，因此需要综合考虑安全因素.对于线路应用的直立吸声屏障，如果不增加高度，仅通过改变形状来增加插入损失，建议采用倾斜型声屏障，只需改变部分结构即可获得接近Y型声屏障的效果.4 结论本文通过建立高速铁路声屏障降噪效果预测模型，对声屏障降噪效果影响因素进行了讨论分析，包括高速列车声源位置、声屏障高度、声屏障截面形状和吸声边界条件对插入损失的影响，得到以下结论:(1)对列车单个等效声源计算，随着声源高度增加，2.15 m 高直立吸声声屏障的插入损失先增大后减小，最后趋近于0，其主要对列车下方声源有降噪效果;(2)随着声屏障高度增加，插入损失逐渐增大，声屏障高于6.15 m 时，插入损失达到25.0 dB(A)以上.(3)对于不同截面形式的声屏障，降噪效果从优到劣依次为Y 型、倾斜型、T 型、外折型、直立型和内折型，其中Y 型比直立型插入损失高0.7 ～1.5 dB(A). (4)对于任一声屏障类型，施加吸声条件的降噪效果要优于刚性光滑表面声屏障的降噪效果，但吸声引起的具体降噪效果与声屏障形式有关.(5)如在现有声屏障基础上提高插入损失，最有效的方法是增加声屏障高度，其次可采用结构较为简单的倾斜型声屏障.参考文献:【相关文献】［1］秦建成. 高速铁路声屏障［J］. 环境工程，2009，27(6):115-117.QION Jiancheng. Sound barrier of high-speed railway［J］.Environmental Engineering， 2009，27(6):115-117. ［2］苏卫青. 高速铁路噪声影响评价研究［J］. 铁道标准设计，2011(5):100-104.SU Weiqing. Study on the assessment of noise impact of high-speed railway［J］. Railway Standard Design，2011(5):100-104.［3］ ISHIZUK A T，FUJIWARA K. Performance of noise barriers with various edge shapes and acoustical conditions［J］. Applied Acoustics，2004，65(2):125-141.［4］ MORGAN P A，HOTHERSALL D C，CHANDLERWILDE S N. Influence of shape and absorbing surfacea numerical study of railway noise barriers［J］. Journal of Sound and Vibration，1998，217(3):405-417.［5］ BELINGARD P，POISSON F，BELLAJ S. Experimental study of noise barriers for high-speed trains［C］∥Proceedings of the 9th International Workshop on Railway Noise. 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道路声屏障插入损失预测计算及比较研究傅杰斌（环境科学2000级）摘要：随着交通事业的迅速发展，交通噪声给交通路线附近的居民带来了一定的干扰。

而设立道路声屏障是一种十分有效的降低交通噪声的措施，目前，国内外有越来越多的人投入到声屏障的研究工作当中。

高速公路和城市高架道路在建造时难免要穿过人口集中的居住区，交通噪声给交通路线附近居民的工作、生活、学习带来了一定的干扰，而设立道路声屏障是一种十分有效的降低交通噪声的措施，目前，国内外有越来越多的人投入到声屏障的研究工作当中。

声屏障是位于声源与受声点之间的具有足够面密度的声遮挡结构[1]。

设置声屏障是噪声控制工程中的重要措施之一，在降低交通干线噪声、工业生产噪声和社会环境噪声中发挥着独特的作用。

道路声屏障是控制声源特别是交通噪声的重要措施，尤其是随着近年来城市轨道交通和高等级公路的加速建设，各类道路声屏障也得到广泛普及，实现了其它降噪手段所不能代替的效果。

本文运用Cadna/A 环境噪声预测软件对进行预测，并根据《道路声屏障声学设计规范》(报批稿)中的线声源模型对道路声屏障插入损失进行计算，通过对上三高速公路嵊州段何家村（K53+328～K53+512）和黄泥桥（K63+072～K63+538）两个居民点设立的分别长184米和466米的声屏障进行实地测量，分析了软件和模型的误差和在实际工程中的可操作性。

2 声屏障插入损失2.1 插入损失定义插入损失（IL ）是评价声屏障降噪效果最常用的物理量，其定义为声场中某固定点在设置声屏障前后的声级之差。

降噪效果一般采用63～4000Hz 的倍频程或50～5000Hz 的1/3倍频程的插入损失来评价，单一评价量则采用实际声源状况下的最大A 声级插入损失或等效连续A 声级[2]。

2.2 插入损失的计算方法m ax ），－（－－地面障碍反透绕L L L L L IL ∆∆∆∆∆=式中反透绕L L L ∆∆∆,,分别表示绕射声衰减，透射声衰减和反射声衰减，地面障碍，L L ∆∆分别表示其它障碍物和地面声吸收，max 表示取其两者中最大者，是因为一般两者不会同时存在。

如果有其它屏障或障碍物存在，地面效应地面L ∆会被破坏掉，因为只有贴近地面，地面声吸收的衰减才会明显。

式中减去m ax），（地面障碍L L∆∆是因为一旦设计的声屏障建成，原有的屏障或障碍物或地面声吸收效应都会失去作用。

3.声屏障插入损失的软件预测3.1 预测软件介绍Cadna/A 系统是一套基于ISO9613标准方法、利用WINDOWS 作为操作平台的噪声模拟和控制软件。

该系统适用于工业设施、公路、铁路和区域等多种噪声源的影响预测、评价、工程设计与控制对策研究。

Cadna/A 具有较强的计算模拟功能：可以同时预测各类噪声源（点声源、线声源、任意形状的面声源）的符合影响，对声源和预测点的数量没有限制，噪声源的辐射声压级和计算结果既可以用A 计权值表示，也可以不同频段的声压级表示，任意形状的建筑物群、绿化林带和地形均可作为声屏障予以考虑。

3.2 道路声屏障插入损失预测根据道路、声屏障、声源的实际参数，利用Cadna/A 环境噪声预测软件进行声屏障插入损失的预测，不考虑周边建筑、地形的影响，预测界面如图1。

图1 Cadna/A环境噪声预测软件预测声屏障插入损失其中道路为与实际相近的4车道中间有窄绿化隔离带的沥青道路，车流量约为13220辆/天，参考点位于屏障上方1.0m，三个测点分别离屏障水平距离为3m、6m、9m的高度可以调整的测点。

声屏障长度为184m和466m时，分别进行预测。

4.数学模型计算声屏障插入损失4.1 模型介绍4.1.1 声波遇声屏障后的三种传播路径当噪声源发出的声波遇到声屏障时，它将沿着三条路径传播（见图2）：一部分越过声屏障顶端绕射到达受声点；一部分穿透声屏障达到受声点；一部分在声屏障壁面上产生反射。

图2声波到达声屏障后的三条传播途径越过声屏障顶端绕射到达受声点的声能级比没有声屏障时的直达声能小，直达声与绕射声的声级之差称为绕射声衰减。

透射声能量取决于声屏障的面密度、入射角及声波的频率。

通常在声学设计时，要求屏障的传声损失大于10dB以上的透射引起的插入损失降低量，此时透射的声能可以忽略不计。

当道路两侧均建有声屏障，且声屏障平行时，声波将在声屏障间多次反射，并越过声屏障顶端绕射到受声点，它将降低声屏障的插入损失，由声波反射引起的插入损失降低量称之为反射降低量。

本次实测的声屏障，传声损失大于透射声引起的插入损失降低量10dB以上，并且屏障只有单侧，因此透射降低量和反射降低量都可以忽略。

由2.2节可知，在无其它障碍物和刚性地面情况下，实际计算的插入损失可以近似为绕射声衰减量。

4.1.2 绕射声衰减的计算在一般情况下，高速公路的交通噪声源可以视为无限长线声源。

当为无限长线声源，无限长声屏障，其绕射声衰减为：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧>=-+-≤=+--=∆1340],)1ln(213lg[101340],11413lg[10222c f t t t t c f t tt arctg t L dδπδπ 式中：f 为声波频率，Hzd B A -+=δ为程差，m c 为声速，m/s 。

在实际工程中，看成无限长声源，有限长声屏障，要对上式进行修正。

修正后的dL ∆取决于遮蔽角β/θ。

具体修正值如图3。

有限长声屏障绕射声衰减（）遮蔽角百分率60708090100(%)345678910111213141516234567891012无限长声屏障绕射声衰减）图3 有限长声屏障的修正图4.2 模型的Mathematic 简单程序实际测得声源离屏障约为5.5m ，声源平均高度为0.5m ，声屏障高度为3.5m 。

则根据规范中的无限长线声源无限长声屏障绕射声衰减计算公式，编写简单的Mathematic 程序如下：]]]1[213,10[10],]11[413,10[10,1]][[[],,19,0[)3/(40)5.0()5.5()()5.0(5.5340}50000,4000,3150,2500,2000,1600,1250,1000,800,630,500,400,315,250,200,160,125,100,80{5.3222222222-+-+--≤=∆++<=⨯=-+=-++=-+=-+======tt Log tLog tt ArcTan tLog i t If L i i i For v f t cb a y xc y h xb h a v f y x h ππδδ其中：h —声屏障高度，m ；y x ,—分别为测点离屏障水平距离、高出高速公路路面高度，m ； f —声波频率，Hz ；v —声波传播速度，m/s ；δ—声程差，m ；L ∆—绕射声衰减量，dB 。

由Mathematic 程序计算求得的为无限长线声源无限长声屏障条件下声屏障绕射声衰减，对于实际有限长声屏障，要对求得的绕射声衰减进行一定的修正。

具体修正依照图3。

5.实测声屏障插入损失5.1 实测方法测量声屏障的实际插入损失方法有直接法和间接法[4]。

直接测量法是直接在同一参考位置和接受位置声屏障安装前后的声压级。

间接法是声屏障已安装在现场的情况下进行，声屏障安装前的测量选择和声屏障安装前相等效的场所进行测量。

本次测量运用了间接法，并运用VS302USB 双信道声学分析仪对屏障上方及屏障后的噪声进行同步采样和分析。

每次测量时间为10min ，每次采样时间为2min ，在每测量一个数据和每采样一个信号时都同步记下车流量。

5.1.1常规的间接法测量上三高速公路嵊州段声屏障已建成，对其进行间接法测量。

测量时布置了四个点，分别为参考点（1#）、受声点（2#）、模拟声屏障安装前的参考点（3＃）、模拟声屏障安装前的受声点（4＃）[4]，其具体布置如图4和图5。