道路交通噪声与污染控制

1、 第一节第一节 声学的基本知识声学的基本知识 第二节第二节 噪声振动的危害噪声振动的危害 第三节第三节 车辆噪声车辆噪声 第四节第四节 道路噪声预测道路噪声预测 第五节第五节 道路交通噪声振动污染控制道路交通噪声振动污染控制 第一节第一节 声学的基本知识声学的基本知识 噪声的概念噪声的概念 噪声源噪声源 环境噪声环境噪声 凡是使人烦躁不安，对人体有害，人凡是使人烦躁不安，对人体有害，人 们所不需要的声音统称为噪声。们所不需要的声音统称为噪声。 正在发出声音的振动物体称为声源，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。发出噪声的振动物体称为噪声源。 环境噪声是户外各种噪声的

2、总称。按照声环境噪声是户外各种噪声的总称。按照声 源类别可将环境噪声分为：交通噪声、工源类别可将环境噪声分为：交通噪声、工 业噪声、施工噪声、生活噪声及其他噪声业噪声、施工噪声、生活噪声及其他噪声5 5 种。种。 几种声源的声功率几种声源的声功率 （一）计量声音的物理量（一）计量声音的物理量 1 1 声功率声功率 声源在单位时间内辐射的总声能量称为声功率。声源在单位时间内辐射的总声能量称为声功率。 声功率通常用声功率通常用W W表示，单位为瓦（表示，单位为瓦（W W），），只与只与 声源本身有关。声源本身有关。 声源声源喷气飞机喷气飞机气锤气锤汽车汽车钢琴钢琴女高音女高音对话对话 声功率声功率

3、10KW1KW0.1KW2mW1000-7200uW20uW AWI/ 2 2 声强声强 声场中，在垂直声波传播方向上，单位时间声场中，在垂直声波传播方向上，单位时间 内通过单位面积的声能称为声强。内通过单位面积的声能称为声强。 声强通常用声强通常用I I表示，单位为瓦表示，单位为瓦/ /米米2 2（W/mW/m2 2），）， 某点处的声强与距声源的距离有关。某点处的声强与距声源的距离有关。 公式公式 2 4rA ：点声源点声源 rA 2：线线声声源源 3 3 声压声压 某一瞬间介质中的压强相对于无声波时压强某一瞬间介质中的压强相对于无声波时压强 的改变量称为声压。的改变量称为声压。 声压通常

4、用声压通常用P P表示，单位为帕（表示，单位为帕（PaPa）。）。 CPI 0 2 / 4 4 声强与声压的关系声强与声压的关系 在自由声场中，某处的声强与该处声压的平在自由声场中，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比。方成正比，与空气的密度和声速的乘积成反比。 公式公式 2 N/mP，有效声压有效声压 式中式中 m/sC，空气中声速空气中声速 3 0 Kg/m，空气密度空气密度 （二）计量振动的物理量（二）计量振动的物理量 1 1 速度速度 2 2 加速度加速度 3 3 位移位移 yva 2 振动的圆频率振动的圆频率 对于道路交通振动，其振动频率（对于道路交通振

5、动，其振动频率（f）由车辆的固）由车辆的固 有频率和路面凹凸不平产生的综合作用，其中由路面的有频率和路面凹凸不平产生的综合作用，其中由路面的 凹凸不平产生的振动占主要地位。凹凸不平产生的振动占主要地位。 （三）声级（三）声级 1 1 分贝数分贝数 分贝是表示两个量分贝是表示两个量Q Q和和Q Q0 0（参考量）相对关系（参考量）相对关系 的单位，用的单位，用dBdB来表示。其定义式为：来表示。其定义式为： )/lg( 0 10QQLQ 公式公式 声功率级声功率级 )/lg( 0 10WWLW 声源发出的声功率；声源发出的声功率；W ；，参考声功率参考声功率 - - W10 12 0 WW0 声

6、强级声强级 ；强强声源发出的声声源发出的声I ；声强，声强，参考参考 - -212 0 W/m10II0 )/lg( 0 10IILI 声压级声压级 ；声声场场中中某某处处的的声声压压P ；，参考声功率参考声功率 a a - - P10 5 0 2 0 PP )/lg( 0 20PPLP 2 2 声级之间的关系声级之间的关系 CPI 0 2 / 声强级和声压级声强级和声压级 )/lg( 0 10IILI )/lg( 00 2 10CIPLI 00CI P 2 0 在在标标准准大大气气下下， PI LL AWI/ 声强级和声功率级声强级和声功率级 )/lg( 0 10IILI ) / / lg(

7、 00 10 AW AW LI ALL IW lg10 3 3 声压级的叠加声压级的叠加 假设一个声源产生的声压级为假设一个声源产生的声压级为70dB70dB，那么，那么 两个同样的点声源产生的声压级是多少？两个同样的点声源产生的声压级是多少？ )/lg( 2 0 2 1 10 1 PPLP对于单个点声源对于单个点声源 10 2 0 2 1 1 10 P L P P )/lg( 2 0 2 2 10 2 PPLP对于第二个声源对于第二个声源 10 2 0 2 2 2 10 P L P P 两个声源联合作用两个声源联合作用 2 0 2 2 2 0 2 1 2 0 2 P P P P P P 总总

8、 2 0 2 2 2 1 2 0 2 lg10lg10 P PP P P LP 总总 总总 若两个声源相同若两个声源相同 2 0 2 2 2 1 2 0 2 lg10lg10 P PP P P LP 总总 总总 21 PP dB3 1 PP LL 总总 思考思考 若若n个声源相同个声源相同 )10lg(10 1 10 n i P i P L L 总总 1 LL i P 设设 nLLPlg10 1 总总 测得某机器的噪声频带声压级如下表所测得某机器的噪声频带声压级如下表所 示，计算其总声压级？示，计算其总声压级？ 例题例题 中心频率中心频率HZ63125250500100020004000800

9、0 声压级声压级dB90951009382957070 4 4 噪声的频谱噪声的频谱 噪声测量中，常用的频程是噪声测量中，常用的频程是1 1倍频程或倍频程或1/31/3倍频程。倍频程。 倍频程是对频率作相对比较的单位，两个频之间的相距倍频程是对频率作相对比较的单位，两个频之间的相距 频程倍数频程倍数n n由下式决定由下式决定: : n f f 2 1 2 )/( log 12 2 ff n 或或 HZ频程的上限频率，频程的上限频率， 2 f式中式中 HZ频程的下限频率，频程的下限频率， 1 f （四）振动加速度级（四）振动加速度级 加速度与基准加速度之比值以加速度与基准加速度之比值以1010为

10、底的对数为底的对数 乘以乘以2020，记为，记为VALVAL，单位为分贝，表达式为，单位为分贝，表达式为 0 lg20 a a VAL 国外：国外：1010-6 -6m/s m/s2 2 国内：国内：1010-5 -5m/s m/s2 2 加速度的有效值，加速度的有效值，m/sm/s2 2 （一）噪声的主观评价（一）噪声的主观评价 1 1 响度级响度级 选取选取100HZ100HZ纯音作为基准音，凡是和该基准音一样纯音作为基准音，凡是和该基准音一样 响的声音，不论其声压级和频率是多少，它的响度级将响的声音，不论其声压级和频率是多少，它的响度级将 等于该纯音的声压级。单位：方，等于该纯音的声压级

11、。单位：方，PhonPhon。 某噪声的频率为某噪声的频率为3000HZ3000HZ，声压级为，声压级为90dB90dB，主，主 观感觉与观感觉与1000HZ1000HZ纯音声压级为纯音声压级为100dB100dB时一样响，时一样响， 该噪声的响度级是多少？该噪声的响度级是多少？ 思考思考 判断：判断： 1 1）在纯音等响曲线图中，对）在纯音等响曲线图中，对1000Hz1000Hz的纯音，响度级与声压级相等？的纯音，响度级与声压级相等？ 2 2）在声压级较低时，频率越小，声压级与响度级相差越大？）在声压级较低时，频率越小，声压级与响度级相差越大？ 思考：思考： 1 1）在声压级较高时，为什么等

12、响曲线随频率变化平缓？）在声压级较高时，为什么等响曲线随频率变化平缓？ 2 2 计权声级计权声级 经过计权网络测得的声级称为计权声级。经过计权网络测得的声级称为计权声级。 A A网络曲线近似于响度级为网络曲线近似于响度级为40phon40phon等响曲线的倒置等响曲线的倒置A A声级声级 B B网络曲线近似于响度级为网络曲线近似于响度级为70phon70phon等响曲线的倒置等响曲线的倒置 B B声级声级 C C网络曲线近似于响度级为网络曲线近似于响度级为100phon100phon等响曲线的倒置等响曲线的倒置 C C声级声级 3 3 等效声级等效声级 当噪声的当噪声的A A声级随时间起伏变化

13、时，需用按能量法则声级随时间起伏变化时，需用按能量法则 算出的平均算出的平均A A声级，简称等效声级。记为声级，简称等效声级。记为L LAeqAeq，单位，单位dBdB。 当噪声的当噪声的A A声级才用等时间间隔测定时声级才用等时间间隔测定时 当噪声随时间呈阶段性变化时当噪声随时间呈阶段性变化时 T L dt T Ai 0 10 10 1 10 . Aeq lgL 噪噪声声测测量量时时间间T 声声级级随随时时间间变变化化的的A Ai L N i LAi N 1 10 10 1 10 . Aeq lgL n i L i Ai t 1 10 1010 . Aeq lgL 测测量量次次数数N 声声级

14、级个个第第AiLAi 声声级级时时间间段段内内的的平平均均第第AiLAi 时时段段与与总总时时间间的的比比值值第第iti 4 4 昼夜等效声级昼夜等效声级 因噪声在夜间比昼间对人干扰更大，为了考虑这种因因噪声在夜间比昼间对人干扰更大，为了考虑这种因 素，提出昼夜等效声级作为评价量。记为素，提出昼夜等效声级作为评价量。记为L Ldndn，单位，单位dBdB。 lgL )(. dn 101010 1010 24 1 10 nd L n L d TT 昼昼间间的的等等效效声声级级 d L 夜夜间间的的等等效效声声级级 n L 点点点点至至晚晚昼昼间间为为早早 点点点点至至次次日日早早夜夜间间 分分别

15、别为为昼昼、夜夜间间时时段段、 226 622 nd TT 5 5 统计声级统计声级 统计噪声级是指某点噪声级有较大的波动时，用统计噪声级是指某点噪声级有较大的波动时，用 于描述该点噪声随时间变化状况的统计物理量，一般于描述该点噪声随时间变化状况的统计物理量，一般 用用L L1010、 L L5050、L L9090 表示。表示。 L L1010在取样时间内在取样时间内1010的时间超过的噪声级，的时间超过的噪声级，峰值峰值 L L5050在取样时间内在取样时间内5050的时间超过的噪声级，的时间超过的噪声级，中值中值 L L9090在取样时间内在取样时间内9090的时间超过的噪声级，的时间超

16、过的噪声级，低值低值 统计声级与等效声级的关系：统计声级与等效声级的关系： 29010 50 60 )(L eq LL L 25010 50 15 )(L eq LL L 6 6 噪声污染级噪声污染级 562.L Aeq NP L 60 2 9010 901050 )( )(L LL LLL NP （二）振动的主观评价（二）振动的主观评价 1 1等效连续振级（等效连续振级（VLeqVLeq） m T m eq dt a ta T VL 0 2 0 2 )(1 lg10 瞬时加速度的有效值，瞬时加速度的有效值，m/sm/s2 2 测量时间，测量时间，s s 2 2统计振级（统计振级（VLnVLn

17、） （三）噪声振动的容许标准（三）噪声振动的容许标准 噪声容许标准是指规定噪声级不宜或不得超过限制噪声容许标准是指规定噪声级不宜或不得超过限制 值（最大容许值）。值（最大容许值）。 1 1 听力保护与健康保护噪声标准听力保护与健康保护噪声标准 每天工作时间每天工作时间 (h) 容许噪声级容许噪声级LAeq(dB) 现有企业现有企业新建企业新建企业 89085 49388 29691 19994 2 2 城市区域环境噪声标准城市区域环境噪声标准 适适 用用 区区 域域类别类别昼间昼间夜间夜间 疗养区、高级别墅、高级宾馆等特别需要安静区域疗养区、高级别墅、高级宾馆等特别需要安静区域05040 以居

18、住、文教机关为主的区域以居住、文教机关为主的区域15545 居住、商业、工业混杂区居住、商业、工业混杂区26050 工业区工业区36555 道路干线、内河航道两侧，铁路主次干线两侧区域的背景噪声道路干线、内河航道两侧，铁路主次干线两侧区域的背景噪声47055 3 3 民用建筑噪声标准民用建筑噪声标准 建筑类型建筑类型房间名称房间名称 室内容许噪声级室内容许噪声级LA(dB) 平均值平均值最大值最大值 住宅住宅 卧室、书房卧室、书房404550 起居室起居室455050 学校学校 一般教室一般教室404550 要求安静的房间要求安静的房间4040 医院医院 病房病房404550 门诊室门诊室55

19、60 手术室手术室4550 旅馆旅馆 客房客房404555 会议室会议室455050 办公室办公室505555 餐厅、宴会厅餐厅、宴会厅506060 4 4 机动车噪声标准机动车噪声标准 车辆种类车辆种类 加速最大加速最大A声级声级(7.5m处处)(dB) 1985.01.01前生产的前生产的1985.01.01后生产的后生产的 载重车载重车 815t9289 3.58t9086 3.5t8984 轻型越野车轻型越野车8984 公共汽车公共汽车 411t8986 背景值时背景值时 期望环境噪声级容许标准期望环境噪声级容许标准 当容许标准当容许标准 背景值时背景值时 期望环境噪声级背景值期望环境

20、噪声级背景值 2 2 声屏障的位置声屏障的位置 声屏障越接近声源（或接受点），其噪声衰减量越声屏障越接近声源（或接受点），其噪声衰减量越 大，通常将声屏障建于靠近路侧，为了行车安全和道路大，通常将声屏障建于靠近路侧，为了行车安全和道路 景观，声屏障中心线距路肩缘应不小于景观，声屏障中心线距路肩缘应不小于2 2米，美国规定，米，美国规定， 声屏障距行车道边的最小距离（包括路肩）约为声屏障距行车道边的最小距离（包括路肩）约为9 9米。米。 a b c 车辆车辆 接受者接受者 f cba N 170 3 3 设计接受点设计接受点 声屏障设计接受点应设在建筑群中受噪声袭击最大声屏障设计接受点应设在建筑

21、群中受噪声袭击最大 或噪声敏感性最大的建筑处。或噪声敏感性最大的建筑处。 4 4 声屏障的高度声屏障的高度 当声屏障的位置确定后，它与接受点、声源三者当声屏障的位置确定后，它与接受点、声源三者 之间的相对距离及高差便确定。根据确定的设计噪声之间的相对距离及高差便确定。根据确定的设计噪声 衰减量计算声屏障的高度。衰减量计算声屏障的高度。 为了降低声屏障的风荷载，声屏障的高度不宜超过为了降低声屏障的风荷载，声屏障的高度不宜超过 5 5米。如果超过米。如果超过5 5米时可将声屏障的上部做成折形或弧米时可将声屏障的上部做成折形或弧 形，将端部伸向道路，以使更接近声源。形，将端部伸向道路，以使更接近声源

22、。 5 5 声屏障的长度声屏障的长度 声屏障的长度应大于其保护对象沿道路方向的长声屏障的长度应大于其保护对象沿道路方向的长 度，同时根据保护对象的性质、规模和声屏障的造价度，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。等，综合确定声屏障的长度。 （三）声屏障构造设计（三）声屏障构造设计 )lg( .RLd L 1010 1010 1 10 )lg( ).(. d LR d LL 1010 10110 量量；声声屏屏障障的的实实际际噪噪声声衰衰减减L 声声量量；声声屏屏障障对对噪噪声声透透射射的的隔隔R 衰衰减减量量。噪噪声声透透过过声声屏屏障障产产生生的的 d L 2

23、 2 声屏障的隔声量声屏障的隔声量 时时当当dBLLd50. 5010110 1010 .)lg( ).(. d LR dBLR d 1011010 050 )lg( . 声屏障壁体的隔声量至少应比设计噪声衰减量声屏障壁体的隔声量至少应比设计噪声衰减量 大大10dB10dB。即：。即： 10 d LR 2 2 声屏障的构造设计声屏障的构造设计 声屏障的材料构造直接影响其技术性能、造价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。声屏障的构及寿命等，是声屏障设计的关键之一。声屏障的构 造因材料不同而各异，归纳起来有三类。造因材料不同而各异，归纳起来有三类。 砌块类型

24、砌块类型 板体类型板体类型 生物类型生物类型 声屏障的构造声屏障的构造 （四）声屏障结构设计（四）声屏障结构设计 声屏障的荷载以风荷载和自重为主，必要时声屏障的荷载以风荷载和自重为主，必要时 考虑冰雪载及侧向土压力等，结构形式上属于悬考虑冰雪载及侧向土压力等，结构形式上属于悬 臂结构，为了安全，结构设计时还应考虑防撞击臂结构，为了安全，结构设计时还应考虑防撞击 的措施。的措施。 以吸声为主以吸声为主弧型弧型声屏声屏 障，降噪效果特别好障，降噪效果特别好 吸声和隔声混合型吸声和隔声混合型 上、下吸声，中间隔声，整个形状呈弧形。上、下吸声，中间隔声，整个形状呈弧形。 特点是既美观，降噪效果又好。特

25、点是既美观，降噪效果又好。 隔声型声屏障。整体采用透明反隔声型声屏障。整体采用透明反 射型隔声板，外框为铝合金材料射型隔声板，外框为铝合金材料 。特点是为乘客和居民提供一个。特点是为乘客和居民提供一个 开阔的视野。开阔的视野。 直平形声屏障直平形声屏障 吸声和隔声混合型声屏障，整体形吸声和隔声混合型声屏障，整体形 状平直，而上部吸声板呈孤形，可状平直，而上部吸声板呈孤形，可 更有效地控制声音通过屏体上部的更有效地控制声音通过屏体上部的 绕射，中间以连续的框架结构为主绕射，中间以连续的框架结构为主 体，加以玻璃玲珑通透的质感，形体，加以玻璃玲珑通透的质感，形 成开阔的视觉空间。成开阔的视觉空间。 直平形声屏障直平形声屏障 吸声和隔声混合型的吸声和隔声混合型的 一种，一种， 特点是透明反射型隔声板在特点是透明反射型隔声板在 其上部，形成独特的风格。其