城市道路交通噪声影响因素与传播规律分析

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1、Y1527259分类号:X1X810710-20061246硕士学位论文城市道路交通噪声影响因素与传播规律分析导师姓名职称韩茂蔚副教授申请学位级别硕士学科专业名称环境工程论文提交日期2009年5月22日 论文答辩日期2009年5月31日学位授予单位长安大学答辩委员会主席吴胜举教授学位论文评阅人赵敬源副教授随着我国城市建设的迅猛发展和人口数量的迅速膨胀，城市道路建设逐步进入了持 续、快速、发展的轨道，在道路为国民经济和社会发展做出贡献的同时，随之产生的城 市道路交通噪声正逐步成为制约居民生活质量提高的主要公害之一，治理公路沿线噪声 污染已成为公路、交通及环保部门当前急待解决的首要问题。本文根据交

2、通噪声的实际测量结果，通过对城市道路交通噪声彩响因素和传播规律 的分析，结合我国的实际情况，提出交通噪声的治理措施。道路交通噪声影响因素分析时，分别从车速、车流量、路面宽度三方面着手，采用 线性拟合、统计分析等方法，对这三种彩响因素进行分析，并得岀相应结论：车辆噪声 和车速在一定的速度范围内呈近似线性关系，即随着车速的增大，噪声值呈逐渐增大的 趋势；随着车流量的增加，产生的噪声值在最初阶段有显著增加，当车流量达到一定数 量后，这种增加趋势就不是很明显了，即交通噪声和车流彊呈对数正相关性；在车流量 基本相同，道路宽度不同的情况下，道路交通噪声与路面宽度负相关，即路面趣宽，交 通噪声越小。交通噪声

3、传播规律分析时，分别从纵向传播和横向传播两方面进行分析，利用数埋 统计和对比分析等方法，得出了噪声的传播规律：纵向传播随着楼层的增加，噪声值先 增加，当增加到六层时达到最大值，以后噪声值逐渐衰减，衰减时符合线声源衰减规律; 横向传播时在传播初期噪声值随着距离的增加迅速降低，之后当传播至90m时，噪声值 趋近于一个定值，衰减不明显。结合交通噪声的影响因素和传播规律，有针对性地提出了一些交通噪声的控制方 法，如采用低噪声路面、声屏障、绿化带、隔声窗、合理规划等。在我们的实际应用中, 可根据具体情况选择切实可行的治理方案对交通噪声进行控制。关键词：噪声、城市道路交通噪声、彩响因素分析、传播规律分析、

4、噪声控制AbstractAlong with the rapid development of urban construction and 止e rapid expansion of urban population, road construction gradually entered the sustained and rapid development tracks the road is useful for the national economic and social development, but the urban road traffic noise is gradu

5、ally becoming obstade to improve the quality of life, prevention and control of noise pollution has become the primary problem to be solved for the highway roads, traffic, environmental protection departmentAccording to the actual measurement results of traffic noise, I based on the urban road traff

6、ic noise impact factor and spread rule analysis, combined with the actual sitxiation in our country, and proposed the measures of traffic noiseOn the analysis of the influence factors of road traffic noise, separately from three aspects: the speed, road traffic and the width of road, using the linea

7、r fitting, statistical analysis methods to analyze these three factors. The conclusion is: the noise of vehicles and speed are approximate linear relationship with the increasing speed, the noise has gradually increasing trend with the increase of traffic noise value; in the initial stage, with the

8、number of cars increased, the noise increase significantly, but this trend is not obvious when he number of cars increased to a certain number; When the number of cars is same and the width of road is different, the road traffic noise is negatively related to the width of the road.Analyzing the nois

9、e spreading regularity, separately from the longitudinal and lateral, using statistics and comparative analysis method The conclusion is: when the noise longitudinal spreading, it increase with the floor raising, and it reduce gradually after six layers; when the noise lateral spreading, it reduce g

10、radually with the distance increasing, after 70m, the noise tends to be fixed valueCombined with the traffic noise impact factor and spread rule analysis, and put forward some traffic noise control method, such as using low noise road, sound insulation, greening, sound insulation window, rational pl

11、anning etc. In practical applications, we can choose feasible method according to the practical situation.Key words: noise; the urban road traffic noise; analyzing the impact factors; analyzing the noise spreading regularity; noise control论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外

12、，对论文的研究做岀重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：訓遗2小7年S月引日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。（保密的论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：纠诊厶牛 年S月引日导师签名：襦矢為T年丁月刃日长安大学硕士学位论文第一章绪论随着我国城市经济建设的迅速发展和

13、城市人口的迅速膨胀，我国的城市道路和车流 量也随之迅速增加，一种立体纵横，网络棋布的新型道路交通格局正在形成，但其带来 的城市道路交通噪声污染也日益严重，并且已成为我国城市环境污染的一大公害，严重 威胁着人们的正常生活和身心环境。1.1国内外城市道路交通噪声污染现状世界卫生组织于2002年对世界的噪声污染情况进行了详细调査，结果显示：美国 及其他发达国家的噪弹污染问题日益严重。在美国，生活在85dB（.4）以上噪声环境中的 居民数量20年来上升了数倍；在欧盟国家，40%的居民几乎天天受到交通运输噪声污 染的干扰，相当于每天生活在55dB（A）的噪声环境中，其中有20%的人受到的交通噪 声超过6

14、5加“）。此外在发展中国家的一些城市，噪声污染问题也相当严重，有些地区 全天24小时的噪声达到75dB（A）-35dB（A）叭 据德国媒体近期报道，奥地利有关部 门公布的一攻调査结果显示，目丽在奥地利有50万人受到街道交通噪音的伤害。另据 德国联邦统计局公布的数据，2002年徳国已为防治噪音投入了 9.75亿欧元，占环境保 护费用的8%。据悉，奥地利的卡车数量仍在不断增加，届时将会有更多的地区遭受卡 车噪音的彩响。按照目前的发展趙势，到2010年受卡车噪音干扰的奥地利居民人数将 上升到100万，而因交通噪音污染造成的损失每年将高达7.9亿欧元。我国城市建设规模,目前虽然不及欧美、日本等工业发达

15、的国家，但由于对噪声控制 尚未建立完善的法令和措施，不少城市噪声危害程度，已接近或超过世界著名的吵闹城 市东京。2002年我国对325个城市道路交通噪声监测结果表明：4.9%的城市道路交通 声环境污染严重，17.2%的城市属于中度污染，64.3%的城市属于轻度污染，13.6%的城 市道路交通声环境较好，而全国47个环境保护重点城市中，有三个城市道路交通噪声 等效声级超过70 dB（A）l2o城市噪声专家分析认为，我国城市交通噪声污染仍存在发展趋势。其依据是这些城 市交通流量呈现增加的趋势，交通噪声污染除了喇叭禁鸣外，尚未其他有效控制措施。据 中国环境年鉴，2000年统计40个重点城市道路流虽，

16、白天平均每小时流量超过2000 第一章绪论辆的城市有18个，其中超过了 3000辆的有3个城市。大部分城市监测道路车流量呈 现上升趋势。根据经验，道路车流量增加一倍，交通噪声值增加3羽“）。一般情况下, 即使严格执行禁鸣，车流量达到一定水平后还可能出现交通噪声超过国家70叫）标 准.我国重点城市大部分处于建设高峰阶段，机动车中公交车、大型货车占相当比例， 且车辆总体装备水平较低，噪声污染十分严重，目前尚无有效控制办法，部分城市发展 了高架轨道交通，所引起的噪声污染更加严重。1.2城市道路交通噪声的危害所谓噪声一般指对人们的正常生活、工作和健康产生不良影响或使人厌烦的声音。 而城市道路交通噪声是

17、指机动车在城市道路上行驶所产生的、超过国家标准（白天 70dB（/）,晚间55dB（A）的声音，是当今生活中普遍的、很难避免的噪声源。据国内 外有关专家调査统计，道路交通噪声是城市环境噪声的主要来源，约占35%以上。道路 交通噪声具有强度高、覆盖面大、影响范围广的特点。有数据显示，汽车在正常行驶中 产生的噪声为8090dB）,高峰时车流噪声接近100加“）叫如此髙强度的噪声对 人们的健康有严重的损害，彫响人们正常的工作和生活，对社会经济的发展也存在一定 的危害。1.2.1道路交通噪声对人的生理、心理的影响商分贝的、长时间的道路交通噪声会损伤人的听力，导致人体循环系统异常，内分 泌失调，可引起心

18、脏病、脑血管疾病、消化系统疾病、神经系统疾病等多种疾病。同时， 高分贝的、长时间的道路交通噪声容易导致人们心情紧张、情绪变坏，并且严重影响人 们的休息和睡眠质量。据研究，在4045dB（M）的噪声刺激下，睡着人的脑电波开始出 现觉醒信号。这就是说4045dB（4）的噪声就会干扰人的止常睡眠；对于突发性的噪声 在40加）时可使10%的人惊醒，60必（町则使70%的人惊醒。长此以往，人们就会 感到烦躁，注意力不集中，容易疲劳，影响工作质虽。1.2.2道路交通噪声对建迪物的损害声音是由物体的振动而产生的。振动波在空气中来回运动和振动时，产生了声波。 当建筑物的固有频率和噪声频率一致时，就会产生共振，

19、使建筑物的结构产生破坏，抗#第一章绪论震能力下降，甚至倒塌。123道路交通噪声对社会经济的影响道路交通噪声引起社会成本的增加表现在住宅价格的降低、消除噪音费用的增加、 为分派有限的资源重新安排空间使用费用的增加等方面。调査发现，外界车辆干扰小， 远离城市交通干道的住宅小区每平方米售价要高岀交通十道沿线住宅约10%30%,与 此同时，随着人们生活水平的提高。用于改善居住环境的费用越来越高，使得社会成本 大大增加。1.2.4道路交通噪声容易引发交通事故司机在长时间的噪声环境中开车，容易产生疲劳现象，思维发生紊乱，分散注意力， 从而引发交通事故；行人在穿越马路时，如果背景噪声过高，就会彩响判断力，也

20、会引 发交通事故。1.3研究的目的和意义现代城市交通日益发达，在给人们的工作和生活带来便捷和舒适的同时，却成了城 市环境噪声的元凶。这些噪声是汽车、电车、摩托车等交通工具在移动过程中产生的。 由于这些噪声的声源是移动的，因此，城市道路交通噪声干扰范围大，影响面广。在我 国，城市区域内交通干线上的机动车辆，已成为城市环境噪声的主要來源，约占城市环 境噪声的40%,有的甚至超过了 75%。城市交通干线的噪声等效A声级可达65 75dB(4),鸣笛较多的地方A声级甚至在SOdB(A)以上，严重影响城市居民的身心健 康。解决交通噪声污染的一个重要的坏节就是对其影响因素和传播规律的研究，只有掌 握了交通

21、噪声的影响因素和传播规律，才能更有针对性的治理噪声污染。影响交通噪声的主要因素有车速、车流量、路面宽度。当前国内外的研究普遍认为 交通噪声的大小和车速、车流量成正比，和路面宽度成反比。即随着车速的提高，车流 量的增大，路面宽度的减少，交通噪声呈逐步增加的趙势。但一直以来，这理论只是 停留在初步的研究阶段，没有形成一套系统的理论体系。本文通过测量大量的实验数据, 对这一理论进行了更深入的研究分析，发现传统理论在描述车速、车流量、路面宽度三 个主要因素对交通噪声的影响时，没有做到更深入更细致的描述，致使部分理论片面化 或者错误化，例如，车速只有在一个特定的速度范围内才和交通噪声呈正比例线性关系。交

22、通噪声的传播分为纵向传播和横向传播，纵向传播是指噪声由声源垂直向上或向 下传播，横向传播指噪声由声源垂直向远处传播，当前国内外研究普遍认为，噪声纵向 传播时，噪声值先增大后减少，而对于增大到最大值后噪声的传播规律没有更进一步的 研究，本文通过实际数据测量，得出了交通噪声纵向传播和横向传播时更详细更具体化 的传播规律。随着我国经济的发展，城市规模不断扩大，由此带来的交通噪声影响也日益严重， 本文的完成可以为城市道路建设和城市建设中噪声的预防提供参考，也为交通噪声治理 及管理提供了理论依据。1.4研究的主要内容和文章结构1.4.1主要内容本文通过选取合理的影响因素指标，利用实际测量数据，对交通噪声

23、与各影响因素 的关系进行分析，得出了相应的结论。主要研究内容包括：（1）车速是交通噪声最重要的影响因素，通过对车速的控制可以很有效的控制车 辆在行驶中产生的交通噪声。本文运用Origin软件拟合测量数据.对其进行冋归分析， 得岀了车速与交通噪声之间量的关系。（2）交通噪声与车流量有着密切的关系，本文通过测量大量的实验数据，使用统 计分析方法，得出车流量与交通噪声之间的量化关系。（3）路面宽度同样是交通噪声的一个重要的影响因素，本文通过对两条车流量相 同，路面宽度不同的道路的交通噪声监测数据进行分析，得出了路面宽度与交通噪声之 间的关系。（4）传播规律的研究可以有助于我们更好的利用距离衰减来减少

24、交通噪声对人们 的危害。本文通过对测量的噪声纵向和横向传播数据的分析，得出随着距离的增加，噪 声的传播规律。1.4.2文章结构第一章绪论，主要介绍国内外城市道路交通噪声的污染现状，噪声的危害以及课题 研究的目的和总义。第二章是声波特性及传播机理的分析，在本章中分析了声波的反射、衍射、透射等 长安大学硕上学位论文特性和声波在传播过程中的衰减机理，这是声波最基本，也是最重要的特性，是我们研 究噪声必须了解掌握的基础知识。第三章介绍了交通噪声的测量与影响评价指标，交通噪声的测量是交通噪声评价与 分析的最基础环节，测量的仪器、时间和地点的选择直接影响了测最数据的准确性：交 通噪声的各种彩响评价指标同样

25、是分析交通噪声时必须用到的，根据不同的具体情况选 择不同的评价指标对交通噪声进行分析。第四章首先阐述了汽车噪声对交通噪声的影响，在阐述时分析了交通噪声的产生机 理，只有了解了噪声是怎么产生的才能更好的分析交通噪声；接着分别从车速、车流量、 路面宽度三个方面分析对交通噪声的影响，得出了相应的结论。第五章主要分析交通噪声的传播规律，交通噪声沿道路传播分为纵向传播和横向传 播两类，本文分别从这两个方面对交通噪声的传播规律进行了分析。在第六章中根据前几章的分析有针对性的列举了几种常见的交通噪声控制方法，如 噪声源控制、低噪声路面、声屏障等，在实际的噪声控制中，应根据实际情况选择可行 的方法。-5-长安

26、夫学硕土学位论文第二章声波特性及传播机理分析各种各样的声波都起始于物体的振动，产生声音的振动物体称为声源。当声源振动 的时候，就会引起声源周围弹性媒质(空气分子)的振动。这些振动的分子又会使周围 又会使周围的空气分子产生振动，这样，声源产生的振动就以声波的形式向外传播。2.1声波的特性分析声波的反射、衍射、投射等理论时，为了更直观的体现声波的一系列特性，我 们需要引入波阵面和声线这两个概念。波阵面是指空间行波在同一时刻相位相同各点的 轨迹曲面。波阵面为平面的声波称作“平面波”，波阵面为球面的声波称作“球面波、问。 在声波的传播过程中，由一点声源辐射的声波就是球面波，但是当离声源足够远的局部 范

27、围内可以近似地把它近似看做平面波。所谓声线，即表示声波传播的途径，在各向介 质中，声线与波阵面相垂直。2.1.1声波的反射声波在传播过程中，如果遇到一个尺寸比波长大得多的障碍物时，声波将被反射。 如声源发出的是球面波，经反射后仍是球面波.同一时刻反射波与入射波的波阵面半径 相等，如用声线表示前进的方向，反向声线可以看做是从虚声源发出的。所以利用声源 与虚声源的对称关系，以几何声学作图法就能很容易地确定反射波的方向。根据声源与虚声源的对称关系，可以说明反射定律，它的基本内容是：(1) 入射线、反射线和反射面的法线在同一平面内。(2) 入射线和反射线分别位十法线两侧。(3) 入射角与反射角相等。2

28、.1.2声波的衍射如果声波在传播过程中遇到一块带有小孔的障碍板时，假如孔的尺度(直径d)与 声波;I相比较时很小，即dA时,，小孔处的质点可以近似地看作一个集中的新声源, 产生新的球面波。它与原来的波形无关。当孔的尺度大于波长的时候，即d久时， 则新的波形较复杂。从上面的两个例子可以看出，当声源通过障板的孔洞时，并不象光 线那样直线传播，而是能绕到障板的背面而改变原来的传播方向，在它的背后继续传播， 这种现象称为衍射。声源的频率越低，衍射现象越明显。2.1.3声波的透射与吸收当声波入射到建筑构件(如墙、天花板)时，声能的一部分祓反射，一部分透过构 件，还有一部分由于构件的振动，或者由于其在介质

29、内部传播时产生摩擦热而被消耗， 通常把这种现象称之为材料的吸收。根据能量守恒定律，如果单位时间内入射到构件上的总声能为E。，反射的声能为E,构件吸收的声能为透过构件的声能为则互相之间有如下的关系：E0 = Er + Ea + E,(2.1)透射声能与入射声能之比为透射系数，记作丁；反射声能与入射声能之比为反射系 数，记作卩。通常，我们把r值小的材料称为隔声材料，把y值小的材料称为吸声材料。吸声系 数a可由下式确定：。=昱=垃二一(2.2)E。 E。在进行噪音控制时，必须了解各种材料的隔声、吸声特性，从而合理地选用材料。2.2声波的传播机理声波在传播过程中将产生反射、折射和衍射等现象，并在传播过

30、程中逐渐衰减。这 些衰减通常包括声能随距离的发散传播引起的衰减，空气吸收引起的衰减妁，地面 吸收引起的衰减屏障引起的衰减4,等闾。总的衰减值/则是各种衰减的总和：A - Aj + Ao + AgAb(2. 3)2.2.1声波随距离的发散衰减声波从声源向周围空间传播时会产生发散，最简单的情况是假设以声源为中心的球 面对称地向各个方向辐射声能。对于这种无指向性的声波，声强，和声功率0之间存在简单关系：W7S式中 r 收点与声源间的距离 7-长安大学硕士学位论文当声源放置在刚性地面上时，声音只能向半空间辐射，半径为尸的半球面面积为(2.5)2心因此对半空间接收点:2nr2可见，在自由声场中，当声功率

31、不变，则声强与距离的平方成反比的规律减小。若用声压来表示，可得/处的声压：全空间:Lp = Zw-201gr-ll (d3)(2.6)半空间:Lp = Lw-201gr-8 (dB)(2.7)#长安大学硕士学位论文#长安大学硕士学位论文因此，从斤处传播到乙处时的发散衰减:(2 8)勺=201g2 (曲)由上式可知与声源的距离增加一倍，声压级降低6dB （见图2.1）。P=声源的强度#长安大学硕士学位论文#长安大学硕士学位论文以上分析的是点声源的传播衰减理论，当点声源&排成行时就可以看成为线声源To线声源瓦向外辐射的能量呈圆柱体状扩散，当线声源厶的单位长度的声功率为血,在与线声源S（距离为尸处受

32、声点的声强度心的算式为切：(2.9)此处的声压级差AQ为:(210)=101g 3r2)由上式可知距离增加一倍，声压级降低3dB （见图2.2）图22柱面波的声强度和距离成反比11长安大学硕士学位论文2.2.2空气吸收的附加衰减声波在空气中传播时，因为空气的粘滞性和热导性，在压缩和膨胀过程中，使一部 分声能转化为热能而损耗，成为空气吸收。这种吸收成为经典吸收。此外，声波在媒质 中传播时，还存在分子驰豫吸收。所谓驰豫吸收杲指空气分子转动或振动时存在固有频 率，当声波的频率接近这些频率时就会发生能量交换。能量交换的过程都有滞后现象， 这种现彖成为驰豫吸收。它能使声速改变，声能被吸收10。在计算声波

33、传播过程中的空气附加衰减时，可以采用下面的半经验公式来估算。在 20C 时:Ja=7.4xl0_, (dB)(2.9)#长安大学硕士学位论文#长安大学硕士学位论文式中 f声波频率，Hzd播距离 m0相对湿度对于不同的温度，可用下式估算:& (几 0)=心（20。匚0）(dB)(2.10)式中 z与20C相差的摄氏温度0=4x10#第二章声波特性及传播机理分析一般来说.当大气温度一定时，声波频率越高，衰减越快；一定频率的声波，湿度 越低，最大衰减值越高。在实际计算中声波在空气中的衰减值时，我们可以参考表21。表2.1声在空气中衰减值(dB (A) /100m)频率/Hz温度相对湿度3050709

34、0100.560.220.220850000.28090706100.22080605200.21080604-101.531.070.750.5700.960.550.420.381000100.590.450.400.36200.510.420.380.34-102.613.072.551.95200003.231.891.321.03101.961.170.970.89201.291.040.820.84-103.365.536.286.05400007.706.344.453.43106.583.852.762.2820423.652.312.14-10416.608.829.4880

35、00010.541134&906.841012.717.734.474.30208.274.673.973.632.2.3地面吸收的附加衰减当声波沿地面长距离传播时，会受到各种复杂的地面条件的影响。开阔的平地、大 片的草地、灌木树丛、丘陵、河谷等均会对声波的传播产生附加衰减。当地面时非刚性表面时，地面吸收将会对声波传播产生附加衰减，但短距离(30 50加)其衰减可以忽略，而在70加以上应予以考虑。声波在厚的草地上面或穿过灌木丛传播时，频率为1000屁的附加衰减较大，可高 达25dB/100加。附加衰减量的近似计算公式为：E0=Er + Efl+, (dB)(2.11)式中 /频率，Hzd传播距

36、离m声波在穿过树木或森林的声衰减实验表明，不同森林的衰减量相差很大从浓密的常 长安大学硕士学位论文绿树树冠1000也时有23dB/lOQm的衰减，到地面上稀疏的树干只有3dB/100加甚至 更小的附加衰减。各种森林平均的附加衰减，大致为：兔=0.01/%d (dB)(2.12)2.2.4声屏障衰減当声源与接收点之间存在着密实材料形成的障碍物时会产生显著的附加衰减。这样 的障碍物成为声屏障。声屏障可以是专门制造的墙或板，也可以是道路两旁的建筑物的 建筑物或低凹路面两侧的路堤等)。声波遇到屏障时会产生反射、透射和衍射三种传播现彖。屏障的作用就是阻止直达 声的传播，隔绝透射声，并使衍射声有足够的衰减

37、。声屏障的附加衰减与声源及接收点相对屏障的位置、屏障的高度及结构，以及声波 的频率有密切关系。一般而言，屏障越高，屏障及接收点离屏障越近，声波频率越高， 声屏障的附加衰减越大。-11-长安大学硕士学位论文-#-长安大学硕士学位论文第三章城市道路交通噪声测量方法与评价的讨论3城市道路交通噪声的测量为了掌握城市道路交通噪声的产生及传播规律，取得噪声影响因素分析时的数据材 料，必须对城市道路交通噪声进行测量。测量城市道路交通噪声时，参考国标GB/T 14623-1993城市区域环境噪声测量方法中的城市交通噪声测量方法。3.1.1测量仪器测量所使用的仪器为HS6288B型噪声频谱分析仪。如图3.1.H

38、S6288B是一种便携式智能化噪声频谱分析仪器，由主机、打印机两部分组成，适 用于坏境噪声测量及统计分析、频谱分析。通过RS232接口、主机与微机可实现通讯,对数据作进-步处理分析及输出。该仪器性能符合IEC651、GB3785、GB3241、GB3222 等标准对2型声级计的要求。主要技术性能（必：传声器:1/2”驻极体测试传声器（HS14423）频率：20 Hz 12.5 kHz灵敏度:25 mV/Pa测鱼范围：（以2幻0认为参考）A 声级：35-130线性：40-130频率频率：3.5Hz8kHz时间计权：快（F）,慢（S）,最大值保持测试数据口动存储：127组检波器特性：LMS真有效值

39、峰值因素：3滤波器特性：1/1倍频程图3.1 HS6288B型噪声频谱分析仪中心频率：31.5 居、63 Hz. 125 Hz、250 Hz、500 Hz kHz、2 kHz、A kHz、%kHz 测试功能：L“、厶、厶、厶、g、厶和、SD、Q及1/1频谱等 工作环境：操作温度一 10。（?50OC；相对湿度20%90%3.1.2测量条件及地点的选择为了保证测量数据的精确性，测量应选择在无雨、无雪的条件下进行。为了避免背 景噪声的干扰，并使传声器膜保持清洁，要求在测最时加风罩，大风天气（4级以上） 应停止测量。测量时声级计或传声器可以手持，也可以固定在测量三脚架上。为了尽可 能减少反射影响，要

40、求传声器离地面高1.2m,并要求远离其它反射结构山】。3.1.3测量时间的确定测量时间选择在周一到周五，这样城市道路上的交通流量的统计值和交通噪声的测 量值才更具有代表性。每次测量的地点和时间根据所要测基的数据具体决定，以下分两 个方面介绍各自的测量时间：（1）测量影响因素时：测量车速对交通噪声的影响时，选择在车流量较少的直线 道路上测量，道路单向宽度大于8加，同向行驶车辆间的距离大于50加；测量直线路段 车流量对交通噪声的影响时，选择正常工作日24小时内，每隔两个小时测量一次，每 次测量20分钟，共测得12组数据；测駐交叉路口车流量对交通噪声的影响时，选择在 正常工作日从上午6： 00到9：

41、 00三个小时内不间断测量，每10分钟读取一组数据， 共测得18组数据；测量路面宽度对交通噪声的影响时，选择车流量相当的两条道路， 每条道路从上午7： 00到12： 00五个小时不间断测量，每次测量10分钟，共测得30 组数据。（2）测量传播规律时：测量交通噪声纵向传播规律时，由于高层的一二层施工， 无法测量，所以从只能测量三层以上各层的噪声数据，在测量时发现16层以上测量的 数据基本无太大的变化，所以仅统计16层以下的数据，每层测量10分钟，统计等效连 续A声级Leq（A）,共测得到14组数据；测量交通噪声横向传播规律时，在长安大学校 小寨校区校辰内，距长安路垂直方向100内每隔10加布设1

42、个测点，每个测点测量 10分钟，统计等效连续A声级Leq（A）f共测得11组数据。3.2城市道路交通噪声的影响评价讨论为了较好的描述交通噪声的物理特性和公众的主观反映，根据本文的实际需要，选 取A计权声级、等效连续A声级（&,虫）、昼夜等效声级（）、累计百分数声级-13-第三章城市道路交通噪声测显方法与评价的讨论（厶。，厶“4）四个常见评价指标作以介绍。3.2.1 A声级人耳对于不同频率的声波反应的敏感程度是不一样的。人耳对于高频声音，特别是 频率在1000-50007*左右的声咅比较敏感；而对于低频声咅，特别是对100居以下的 声音不敏感。即声压级相同的声音会因为频率的不同而产生不一样的主观

43、感觉。为了使 声音的客观量度和人耳的听觉主观感受近似取得一致，通常对不同频率声音的声压级经 某一特定的加权修正后，再叠加计算可得到噪声总的声压级，此声压级称为计权声级。A计权网络特性曲线对应于倒置的40方等响曲线.B计权网络特性曲线对应于倒 置的70方等响曲线，C计权网络特性曲线对应于倒置的100方等响曲线（见图3.2）。 实践证明，不论噪声强度是高还是低，A计权都能较好地反映人对噪声响度和吵闹的主 观感受，即A计权越奇,，感觉越吵；此外，A声级对人耳的听力损伤程度也能够对应 得很好，即A声级越高，损伤越严重国。因此，目前A计权已被所有管理机构和工业部 门的管理条例所普遍采用，成为最广泛应用的

44、评价量。9*勺/A/D1r1025100251000 2510000 2 f(Hz)图3.2计权网络待性曲线A计权是以1000屁时的响度作为标准，对各个频率的噪声值进行加权，频率越低, 加权衰减越大，如果对人们可以感觉到“嗡嗡”作响的令人厌恶的低频噪声用A计权进 行加权后，套用我国的现行的噪声控制标准，是符合标准的，但是这种符合标准的低频 声同样会千扰了人们的正常生活，使人产生不愉快的感觉，所以对于低频声，A计权不-15 -长安大学硕士学位论文能很好的表现噪声对于人的危害,3.2.2等效连续A声级虽然A声级能够比较好地反映人耳对噪声的强度与频率的主观感受,但是对于一个 声级起伏或不连续的噪声，

45、A计权声级就很难确切地反映噪声的状况。比如交通噪声的 声级是随着时间变化的，当有大型车辆通过时，产生的噪声可能高达90dB左右，而没 有车辆通过时，噪声仅仅只是背景噪声，可能仅仅只有60dB左右，并且噪声的声级还 会随看车流量、汽车类型等因素的变化而变化，这时就很难说交通的A计权声级时多少 分贝。对于这种声级起伏或不连续的噪声，采用噪声能量按时间平均的方法来评价噪声 对人的影响更为确切，为此提岀了等效连续A声级评价参量国。或基准声压，fiPa式中(3.1)(3.2)PoG-r,测量时段T的间隔，s认噪声信号瞬时A计权声压级，dB如果测量是在同样的采样时间间隔下，测试得到一系列A声级数据的序列，

46、则测 量时段内的等效连续A声级也可以通过一下表达式计算：L=101g 丄10% (dB)(3.3)LT冋1 N或丄10叫 (dB)(3.4)L N 21.式中 T总的测量时段，LAi第f个A计权声级，dB样间隔时间，sN测试数据个数由于等效连续A声级简单，易于理解，而且又与人的主观反应有较好的相关性，因 而已经成为国内外标准所采用的评价量。但是采用等效连续A声级作为评价量也有一些 缺陷，对噪声起伏程度反映不够明显，例如，当噪声中包含有较强的冲击噪声时，这种 冲击噪声对人们的影响有时甚至比持续的高分贝噪声更大，如果用等效连续A声级进行 测量评价，并不能反应这种冲击噪声的影响，所以在这种情况下等效

47、连续A声级就不太 适用了。3.2.3昼夜等效声级昼夜等效声级是对昼夜的噪声能量加权平均而得到的。通常噪声在晚上比白天更显 得吵，尤其对于睡眠的干扰更是如此，因此，为了考虑噪声在夜间对人们烦恼的增加， 规定在夜间测量的所有声级均加上10dB (A计权)作为修正值，再计算昼夜噪声能量的加权平均，得到昼夜等效声级这一评价参量，用符号表示【叽STOlg10)ao0,L +8(dB)(3.5)式中昼间测得的噪声能量平均A声级L如 dB长安大学硕士学位论文长安大学硕士学位论文夜间测得的噪声能量平均A声级仏卅dB式中Ldn = 10Ig10。仏 10叫”)+ 叫n2(必)(3.6)分别为拄间夜间的第i和第丿

48、个声级，dB长安大学硕士学位论文长安大学硕士学位论文昼间测得的总的A声级个数 夜间测得的总的A声级个数也可以根据当地的昼间时间段为(07:0022:00),夜间时间段为(22:00-07:00), 情况作适当的调整，或根据当地政府的规定。如果评价一天24小时的交通噪声状况，昼夜等效声级足最合适的评价因子，因为 它根据人们在寂静的夜间对噪声的敏感度高于昼间这一生理特性，对夜间的噪声进行 10dB的加权，使得夜间噪声对人们的影响符合实际的感觉。所以，评价24小时的交通 噪声时，相对于A声级和等效连续A声级这两个评价因子，昼夜等效声级是最理想的 评价因子。3.2.4累计百分数声级在现实生活中，我们碰

49、到的通常是非稳态的噪声，这种非稳态噪声比稳态噪声对人 的影响更大，更令人感到烦恼。能对这种噪声的起伏变化程度作出简单而又直接评价的 评价量就是累计百分数声级(&)国。它表示在测量时间内高于A,声级所占的时间为， 单位为曲。对于同一采集时段内的噪声级，按照从大到小的顺序进行排列，或者将它 们画成曲线，就可以清楚地看出噪声涨落的变化程度。如果从时间上描述，如在取样时 间内最低声压级为45dB,超过45dB声级的时间为100%,超过60却声级的时间为75%, 超过80dB的为20%,超过90d3的为5%,则可以表示为厶oo=45dB,耳=60dB, =80dB, & =9QdB.通常认为，4本底噪声

50、级，厶。相当于中值噪声级，厶。相当于峰值噪声级。在对累 计百分数声级和人的主观反映所作的相关性调查中，发现厶。用于评价涨落较大的噪声 时相关性餃好。总的来讲，累计百分数声级一般只能用于具有较好正态分布的噪声评价，对于不符 合正态分布的噪声，如果采用累计百分数级对他进行分析，就不能体现噪声的实际特点, 即不能用它对其进行评价，所以累计百分数声级的应用面比较窄，但是，它可以很好的 体现冲击性噪声，例如，测量夜间交通噪声时，对于间断性通过的大型车辆噪声，应用 L5就可以很好的体现岀大型车辆噪声对人们的影响。3.2.5结论通过以上的讨论可以看出，虽然交通噪声影响评价因子有很多，但是在实际的评价 工作中

51、，应根据噪声的实际特征情况和自己的需要，选择最佳的评价因子对交通噪声进 行评价，这样才能更好的分析交通噪声，并体现交通噪声对人的影响程度。长安大学硕士学位论文第四章城市道路交通噪声主要影响因素分析城市道路交通噪声是由于车辆在道路上行驶，车辆自身驱动系统（包括发动机、风 扇、变速箱进排气系统、轮轴等）以及轮胎与路面摩擦所产生的噪声。影响道路交通噪 声的因素有很多，主要因素有车速、车流量和路面宽度，在本章中笔者将采用线性拟合、 统计分析等方法，利用大量的现场测量数据，对这三种影响因素进厅分析，并得出了相 应的结论。4.1汽车噪声对交通噪声的影响在道路行驶的车辆所产生的噪声主要由三部分组成：发动机噪

52、声，进、排气噪声 和轮胎噪声。图4所示为机动车的噪声源示意图，它包括驱动系统噪声（包括进、排 气噪声、燃烧麋声、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、 轮網、传动齿轮等噪声）。前者和发动机的转速有关，同运行速度无关；后者同轮胎的 花纹、路面状况有关，并随车辆行驶速度而变化。图4.1车辆噪声源示意图4.1.1发动机噪声发动机热力过程的周期性及部分受力机件的往复运动构成了汽车最主要的振动噪 声源。发动机噪声主要由三部分组成：燃烧噪声、机械噪声和空气动力噪声。其中，燃 烧是主要的噪声源。发动机噪声源示意图见图4.2。燃烧噪声声强与压力升高率的平方成正比，噪声声压级与放热率的对数成

53、正比，燃烧噪声还与滞燃期.转速负荷等有关。机械噪声主要是 活塞敲击、配气机构的摩擦、冲击、齿轮摩擦、皮带打滑、轴承工作.正时系统、供油 系噪声等，机械噪声正比于发动机转速，另外结构的共振也引起噪声辐射。在发动机表 面辐射噪声中，主要是发动机机体表面和油底壳辐射，其次是缸头、缸盖罩等。风扇噪 声的主要影响因素是转速、叶片弦长、型线、夹角和叶片数进荐气噪声主要是由压力 脉动.气流通过气门时的涡流、边界层气流扰动.排气口喷注引起的。給构响应打郸时吟由沽扈蔵击 *声燃侥*声皮初*声 及因W声图4.2发动机噪声瀕示意图汽车发动机噪声特性一般为宽频带，各个噪声源辐射岀的频率不相同.主要噪声源 的噪声频率范

54、围见表4.1。表4.1汽车发动机各主强噪声源噪声的频率范围唏声源频率范围/屁备注燃烧5008000汽油机集中在5004000Hz,柴油机范围广活塞敲击20008000与转速和缸数有关进、排气门5002000与转速和气门有关冷却风扇2002000与转速和叶片数有关进气505000周期进气200Hz 9进气涡流VI灯念排气505000排气涡流1好沧-19长安大学硕士学位论文喷油泵2000与转速和分泵数有关齿轮4000与转速、不对中、摩擦系数等有关正时皮带4000与转速、齿数等有关4丄2进、排气噪声(1)进气噪丙发动机的进气噪声，从成因上分析主要有两种：一个是管内的脉动噪声，另一个是 涡流噪声。进气

55、门周期性开闭引起进气管道内压力脉动，从而形成脉动噪声。这种噪声 一般表现为低频噪声，其频率为：(4.1)式中z汽缸数n发动机转速(min)i发动机冲程数A: =1,2,3,为简谐次数另一方面，在进气过程中气流高速流过进气门和变截面，会形成强烈的涡流噪声, 其主要频率在10002000屁之间。(2)排气噪声排气噪声是汽车的主要噪声源，它通常比英他噪声要高1015曲(力)。排气噪声主 要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，可分为两类： 一是管内的具有基频的脉动噪声.另一个是涡流噪声。噪声能量主要分布在200圧以下 的低频区。周期性排气噪声的基频为：(4.2)nZ式中 Z汽

56、缸数n发动机转速r 程系数，四冲程r=2；二冲程图4.3为一个四冲程的发动机排气噪声的频谱图，由图我们可以看出，排气噪声的 频谱主要集中在低频段。排气噪声的大小与发动机额定功率.转速、气门压力等因素有关，并随着发动机的负荷而变化。发动机在不同的转速下其排气噪声的差别很大，转速增加10倍，其排气 噪声级增加45dB（）,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1520 dB（A）.所以.排气噪声是汽车主要的噪声源，如果没有消声器， 排气噪声总声压级在100120dB之间，比汽车上其它噪声源

57、的总噪声还高1020dBo点火频率1009080706 缸 2600 转 /min-21-长安大学硕士学位论文-#-长安大学硕士学位论文SF 厶(尸)=68.5 + 20 log竽)式中 SPL(r)从声源（轮胎）到距离为远场尸处观察点的声压水平60-50631252505001000200040008000 图43发动机噪声频常图4.1.3轮胎噪声轮胎噪声是指轮胎与路面的接触噪声，又称轮胎一路面噪声。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组成。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）、轮体振动噪声，还有在急转弯和紧急制动时与路 面作用产生自激振动噪

58、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，其强度随着车速的增大而增大W（1）轮胎花纹噪声轮胎花纹噪声是由于轮胎在接地、离地时胎面花纹沟部内气压变化而产生的。轮胎 花纹的形状是影响噪声的主要因素。轮胎花纹主要有条形花纹、横行花纹、翻修花纹等。 花纹种类不同，噪声的频率和大小就不同。REHaydcn提出如下计算轮胎花纹的噪声远 场声压的经验公式：+ 101og(w) + 201og(/c) + 401og(K)-201og(r)(4.3)-#-长安大学硕士学位论文g、w、s、n分别为胎面的沟深、沟宽、圆周方向的宽度和沟数fc由于变形引起的沟体

59、积变化V轮胎的滚动速度通常情况下，当车速大于50kmh时，轮胎噪声就显得突出了，其中以轮胎花纹噪 声为主，频率范围在8005000屁之间I叫（2）弹性振动噪声轮胎的弹性振动噪声包括胎面和胎侧的振动噪声。噪声主要由基频、1次谐波、2 次谐波构成，基频等于轮胎外圆周速度除以轮胎横沟间距。此外，轮胎胎面由于路面的 凹凸不平和轮胎自身的不均匀性，会引起轮胎半径方向和切线方向弹性振动，但这种振 动噪声对整个轮胎噪声的影响较小。由于轮胎胎面有冠部存在，当轮胎接地时，胎冠被压成平板状，胎面元素与路面在 宽度方向产生滑动。轮胎在接地中心的滚动半径与左右两边胎肩的滚动半径有差值，顾 又产生圆周方向的滑动，宽度方

60、向与圆周方向的滑动会产生滑动噪声，这种噪声重叠在 花纹噪声上，多数场合下难以区分【。（3）自激振动噪声根据花纹刚度、橡胶和路面的物理特性，自激振动噪声的频率大概在5001000Hz 之间，通常在汽车转弯，横向加速度为0.4g左右时，产生尖叫噪声。4.2车速对交通噪声的影响在道路上行驶的各种汽车，由于车速的不同，它们即使是在同一路面上行驶，所产 生的噪声也是不一样的。传统理论认为，车辆产生的噪声值随着其行驶的速度增大而成 线性增大的关系。为了进一步证实这种关系，我们对道路行驶的车速和相应产生的噪声 值进行了数据的测量与分析。421数据测量测就时为了防止车辆之间相互噪声的彩响，单车噪声测联时一般要选取车流量比较 小的路段，对单个到达的车辆记录其到达测试点时的速度和最大噪声级。用声级计测量 车辆的最大噪声级。声级计布设在非机动车道和人行道之间，离地面高度1.2加，气彖 条件为晴天少云天气，风力约12级。仪器布置如图4.4所示。渭南市渭清路为双向四车道.车道编号如图所示，所选地点行人较少，周围50力范 围内没有反射物，选取的测试车辆都是单独到达，在第三条车道上行驶。非机动车道4n1 V 3m i_ i i 11- 一|-2 机动车道 3m3 3n鬲车Ifi-4 3m 声级计测点非机动车道饷图4.4匀速运行车辆噪声测童布