铁路噪声声屏障设计方案

1、项目概况以下情况为我国拟建邯郸至黄骅港铁路线经过王庄时的基本情况。噪声源强：货车的速度为80km/h,噪声源强为81.9dB,长度为890m;客车的速度为120km/h,噪声源强为78.9dB,长度为432m。车流量为：近期，货车44列/日，客车4列/日；远期，货车58列/日，客车6列/日。监测点现状(Leq/dB)标准值(Leq/dB)备注昼间夜间昼间夜间临路第一排，距铁路外轨中心线距离30m45m处60m处项目设计意义：铁路以其速度快、运能大、能耗低等一系列的技术优势适应了现代社会经济发展的新需求，铁路客运向高速、舒适、安全的方向发展，已成为世界铁路发展的总趋势。1994年我国第一条准高速铁路.广深线(160km/h)式投入运营。2003年12月顺利开通了第一条时速达200km/h的秦沈快速客运专线，2008年4月，设计速度达300km/h京沪高速铁路正式开工建设，08年8月我国第一条具有自主知识产权、同时也是世界第一个营运速度达至U350km/h的京津城际铁路正式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，利用声源两侧局部地区建造的有限长声屏障可使声源的运行噪声在传播过程中有一显著的附加衰减，从而减弱接收者所在的一定区域内的噪声影响，以改善周围环境的声环境质量。这样的设施就称为声屏障。声屏障的作用是阻挡直达声的传播，隔离透射为扩散反射型声屏障、吸收共振型声屏障、有源降噪声屏障：按结构类型有直立式、折壁式、表面倾斜式、半封闭或全封闭式等；根据不同顶端类型又有倒L型、保、经久耐用、景观协调等综合要求。项目设计内容：声屏障设计流程图：声屏障降噪原理与插入损失计算铁路声屏障声观设计提出多个设计方案问题提出2、声屏障基本知识评价方案，综合考虑，选择最佳设计方案任何一个声学系统都有三个主要环节，即声源、传播途径和受声者。在确定传播途径上采取措施；(3)在接收点对受声者进行保护。第一种方法虽然是最根阻断噪声的传播。利用声屏障对声源附近的敏感点进行保护，是解决噪声污染的重要措施之一。本节将对与噪声及声屏障有关的一些名词概念以及声屏障的降噪原理声[压]级：声压与基准声压之比的以10为底的对数乘以20,称为声级或者声压级，单位为分贝(dB):在规定时间内，某一连续稳态声的A[计权]声压，具有与随时间变化的噪声相同的均方A[计权]声压，则这一连续稳态声的声级就是此时变噪声的等效声级，单位为分贝(dB)。等效声级的公式是：T——指定的测量时间；当A[计权]声压用A声级L(dB)表示时，则此公式为：pA屏障或其他隔声构件的入射声能和透射声能之比的对数乘以10,单位是分TL=101g(Ei/Et)声屏障:吸声系数:降噪系数：末位取0或5。声屏障降噪的基本原理是基于惠更斯一菲涅尔的波动理论，在声源与受声点之间，插入一个有足够面密度的密实材料的物休，声波必须通过绕射才能传到接收点，声传播路径因而加长，使声波传播有一个明显的衰减，这样的“障碍物”称为声屏障，是一种普遍使用的环境噪声和室内噪声控制手段。广义的声屏障可以定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2.1.a):在声屏障壁面上产生反射。声屏障的插入损失主要取决于声源发出的声波沿这三条取决予声屏障的有效高度、位于声源与受声点之间的位置以及声波频率(见图2.1.b)。ARB(b)声波绕射路径越过声屏障顶端绕射到达受声点的声能比没有屏障时的直达声能小。直达声与绕射声的声级之差，称之为绕射声衰减，其值用符号心表示，它与声波的绕射角φ有关，绕射角φ愈大，声屏障的声衰减愈大，降噪效果愈好。声屏障的绕射声衰减是声源、受声点与声屏障三者几何关系和频率的函数，用绕射角来表示噪声的衰减量很不方便，通常用声程差来描述，声程差=A+B—d(见图2.1.a所示),它是决定声屏障插入损失的主要物理量。图2.2为频率为500Hz噪声声程差与噪声源发出的声波透过声屏障传播到受声点的现象。穿透声屏障的声能量取决于声屏障的面密度、入射角及声波的频率。声屏障材料隔声的能力用传声损失来评的声能可能减少声屏障的插入损失，透射引起的插入损失的降低量称为透射声修声源发出的声波到达声屏障时，由于空气和声屏障材料两种媒质的阻抗特性不同，就会发生声反射现象。声波的反射与声波的波长和声屏障的尺寸有关。如果声屏障的表面尺寸比声波波长大得多时，声波遇到声屏障表面就会全部反射回去。由于高频声波短，所以比低频声容易反射。障的降噪效果下降。特别是当铁路路两侧建有平行声屏障时。声波将在声屏障之(见图2-1.c)。对于反射较强的高频声波，反射声的影响是不容忽视。由反射声波引起的插入损失的降低量称之为反射声修正量，用符号△L表示。铁路噪声主要来自列车运行过程，可视为有限长运动线声源。对于任一噪声敏感点，其预测点处的等效连续A声级可按下式计算：T—预测时间(s)(昼间T=57600s,夜间T=28800s);n—T时间内通过的第i类列车列数；t—第i类列车通过的等效时间(s);p0,C—第i类列车的噪声修正项(dB);t一固定声源作用时间(s);L—固定声源噪声辐射源强(dB);p0,f,iC—固定声源噪声修正项(dB);vi—第i类列车的列车运行速度(m/s);d—预测点到线路的距离(m)。噪声修正值的计算：列车运行噪声的修正项C,按下式计算：式中：Ct,v,i—列车运行噪声速度修正，单位为dB;一列车运行噪声垂向指向性修正，单位为dB;tC—线路和轨道结构对噪声影响的修正，单位为dBtC—列车运行噪声几何发散损失，单位为dB;t,d,C—列车运行噪声的大气吸收，单位为dB;C—列车运行噪声地面效应引起的声衰减，单位为dB;C—列车运行噪声屏障声绕射衰减，单位为dB;t,b,C—列车运行噪声建筑群引起的声衰减，单位为dB。t,h,速度修正Ct,v,i:其中k为速度修正系数，v,v可在源强选值时考虑。列车运行噪声垂向指向性修正Ct,θ:根据国际铁路联盟(UIC)所属研究所(ORE)的研究资料建立的数学模型，列车运行噪声辐射垂向指向性修正量C可按下式计算：当-10°≤θ<24°时：C。=-0.012(24-θ)1.5当24°≤0<50°时：(θ—24)1.5式中，θ—声源到预测点方向与水平面的夹角，单位为度。列车运行噪声几何发散损失Ct,d,i:列车运行噪声具有偶极子声源指向特性，根据不相干有限长偶极子线声源的式中：d—源强的参考距离，单位为m;d—预测点到线路的距离，单位为m;1—列车长度，单位为m。大气吸收Ct,a,i:空气声吸收的衰减量Ca,i可按下式计算：式中：α—大气吸收引起的纯音声衰减系数，单位为dB/m;s—声音传播距离，单位为m。地面效应声衰减Ct,g,i:地面衰减主要是由于从声源到接收点之间直达声和地面反射声的干涉引起的，当声波越过疏松地面或大部分为疏松地面的混合地面时，地面效应的声衰减g,i式中：h—传播路程的平均离地高度，单位为m;d—声源至接收点的距离，单位为m。列车运行噪声屏障声绕射衰减Ct,b,i:列车运行噪声按线声源处理，根据《声屏障声学设计和测量规范》(HJ/T90—2004)中规定的计算方法，对于声源和声屏障假定为无限长时，屏障声绕射衰减C声绕射衰减Ct,b,i式中：f—声波频率，单位为Hz;δ—声程差，δ=a+b-c,单位为m;建筑群引起的声衰减Ct,h,i:当声的传播通过建筑群时，房屋的屏蔽作用将产生声衰减。根据《户外声传播的衰减第2部分》,列车运行噪声的C不超过10dB时，近似A声级可按下式估t,h,i其中，B—沿声传播路线上的建筑物的密度，等于以总的地面面积(包括房屋所占面积)去除房屋的总的平面面积所得的商；dB—通过建筑群的声路线长度；p—相对于在建筑物附近的铁路总长度的建筑物正面的长度的百分数，其值小于或等于90%。中对从接收点可直接观察到铁路时不考虑此项衰减，低路堤地段类比以往实测经验值进行修正。4、敏感点噪声值及降噪量的预测本设计未涉及到固定声源，固定声源的影响可忽略不计。参考点位置为距列车运行线路中心25m,轨面以上3.5m处。距铁路外轨30m处，距铁路外轨45m处，距铁路外轨60m处，本设计中，Ct,h,it,g,j距铁路外轨30m处，距铁路外轨45m处距铁路外轨60m处，将以上各数据代入下式，即可求得列车对敏感点处的有效声压级。距铁路外轨30m处，昼间的有效声压级为：距铁路外轨60m处，昼间的有效声压级为：各数据如下表：监测点昼间夜间41.640.543.4昼间夜间预测值(dB)昼间65.5863.7962.5265.5763.7862.48敏感点距铁路中心线距昼间铁路噪声的环境污染防治应依据《中华人民共和国环境噪声污染防治法》和有关法律、法规，认真贯彻执行国家环境保护总局和铁道部联合发布的《关于加强铁路噪声污染防治的通知》(环发[2001]108号),对可能产生环境噪声污染的铁路建设项目，应按照“预防为主、防治结合、综合治理”的基本原则和“社会效益、经济效益和环境效益相统一”的方针，采取有效的防治措施避免或减轻对环境的污按照“以人为本、因地制宜、技术可行、经济合理”的原则，对铁路噪声、振动采取源头控制、传播途径控制、建筑物防护、合理规划布局、科学管理等综合措施进行防治。由于既有铁路线路涉及范围大，情况比较复杂，噪声、振动污染的防治应从实际出发，有计划、有步骤、分阶段实施。铁路建设项目的噪声、振动防治措施，应按近期设计规模的污染程度确定实施方案，按远期设计规模的污声、振动已经超标的，在工程范围内应采取有效措施，使改扩建后的声和振动环境对既有铁路两侧敏感建筑的噪声、振动防治，应根据建筑物的建设时间和铁路噪声贡献量等，依法分清治理责任。铁路两侧200m以内不宜新建噪声敏感建筑物，若在此范围内建设敏感建筑物，应按《中华人民共和国噪声污染防治法》第防治目标：铁路噪声的防治目标应达到国家规定的铁路边界噪声排放标准。受铁路运行噪声影响的学校、医院、幼儿园、敬老院等特殊敏感建筑物按昼间60dB进行控制，对有住校、住院的敏感点夜间按50dB进行控制。通过技术论证，当采取工程措施难以达到以上要求时，应对敏感建筑物采取有效防治措施，使室内声环境满足使用功能。厂、段周围应符合国家规定的工业企业厂界噪声标准。铁路振动的防治目标应达到国家规定的铁路干线两侧区域环境振动标准。即在噪声、振动源防治方面，通过逐步改造机车车辆，加强轮轨系统维护，采路线路安全保护区边界，应根据需要设置围墙、栅栏等防护设施，实行封闭隔离。既有铁路和铁路工程建设与既有铁路有关的铁路噪声、振动污染防治，应结合既有铁路技术改造、城市总体规划按计划逐步解决。铁路部门和城市环保等有关部门应在当地人民政府组织下，共同制定减轻铁路噪声、振动污染的规划，并纳入城市国民经济和社会发展计划分期逐步实施。有关部门应当按照规划的要求，合理划分投资，采取有效措施进行综合治理。要规定材料的吸声、隔声性能，隔声方面一般要求材料的隔声量在25dB以上，吸声方面首先要求吸声结构的吸声系数a>0.5。其次要求吸声的吸声特性曲线基本与噪声声源的频谱曲线一致，吸声频谱的峰值频率包含声源频谱的峰值频率。以此保证材料的吸隔声性能。物理性能主要规定材料的强度，以及防潮、防尘、防腐、防老化、防火要求等。此外，还要考虑材料的价格以及景观因素。考虑到铁路声屏障的特殊应用环境，材料的各项性能指标均应较优且较为均衡，不能有任何偏废，即不能使用任一单项指标很差的材料，必须注重性能的均衡。对于铁路铁路声屏障要承受巨大的风载荷，因而声屏障材料除应具有足够的抗压强度外，还应有良好的抗弯、抗剪性能，并具有较大的刚性以使横向风载荷下的变形尽可能小，并能使人为破坏的情况尽可能降低甚至避免。为保证行车安全，声屏障应坚固、耐用且阻燃。用作声屏障的材料应具有良好腐、抗霉菌能力和阻燃性能。在保证声屏障声学性能及强度、刚度和稳定性的前提下，声屏障材料应具有较低的容重。但对于铁路路基而言，其密实度和承载力很高，而声屏障承受巨大的横向风载，垂向载荷却较低，因此声屏障的稳定性成为突出的矛盾，此时材料容重不宜过低。对铁路桥梁而言，较低的声屏障重量可以减轻其对桥梁族加的荷载，简化与桥梁的联结。铁路声屏障距离铁路线距离一般较近，而铁路列车运行速度高，为保证列车的安全，选取的隔声材料应考虑避免阳光或车灯照射下的反光对列车司机造成眩目的不利影响。常见较适合铁路声屏障的材料如下：类型水泥木屑复合吸声屏障微穿孔吸音板声控高效环保吸声屏障TEG彩钢(铝)板废旧轮胎复合吸声屏障吸声系数NRC≈0.6.500Hz以上吸声性能稳定NRC=0.52,中频段吸声性能较好NRC≈0.8.500~2000Hz吸声效果较好NRC=0.8,吸声性能稳定NRC>0.5.500Hz以下吸声效果较其它屏障好隔声指数(dB)强度抗压强度4Mpa2.5Mpa,防火等级B1以上4Mpa,抗折强度0.74Mpa,防火等级A4Mpa,抗折强度>2Mpa,防火等级A,抗酸碱腐蚀5Mpa,抗折强度>3Mpa,防上抗压强度>4Mpa,Mpa,防火等级BI以上，耐腐蚀预期使用寿命20年以上15年30年15年15年以上优点具有良好的加工性，变化多，能与环境融合耐受高温潮湿环境吸声频带宽，安装简单，无污染，不吸水吸声及视觉效果好，强度大兼顾各频段吸声效果，自重轻，强度大，环保、利废利旧缺点自重大吸声频带跨度不够，4~5年后易变形，逐步腐蚀褪色自重较大，低频段吸声性能有待改进自重较大，安装复杂，野外易丢失安装方式单一，形态变化少经济性单价估算300元/m²,易安装，不需维护单价估算280元/m²,安装难度稍大，需清洁维护费用单价估算350元/m²,不需维护费用单价估算380元/m²,需定期修检费用单价估算310~330元/m²,不需维护可用性方便耐用，适合大范围使用强度不够，不适合大范围设置环保清洁，适用性好只适合有特殊景观要求区域利废利旧，有推广价值此设计降噪控制在15～16dB,降噪幅度不是很大，材料选择应较为简单。应选择隔声效果适中，并易于施工，造价较低的材料。选择砖墙(12cm厚)作砖墙的隔声性能构件名称倍频程隔声量Tμ隔声量平均值砖墙声屏障的控制范围不宜超过60～80m,即敏感区域距铁路60～80m以内可以考虑设置声屏障，超过60～80m时不宜采用声屏障措施。铁路声屏障多以声屏障位置的确定中，应考虑以下几个方面：e.声屏障应满足养护线路的要求，即不影响对地基、道床、轨枕、钢轨等设施的保养和维修工作。根据以上原则和应注意的问题，最后确定声屏障设置位置，从理论上讲，离外轨水平距离越近，降噪效果越好。该设计的声屏障设在路基之上，距既有铁路3m处。声屏障的高度：声屏障的高度有有效高度和自然高度两种。当受声点与噪声源不在同一水平线上时，声屏障的高度应为声屏障顶端到声源与受声点连线的垂直高度，称之为声屏障的有效高度，不是声屏障自身的自然高度。有效高度多用于理论分析与计算，而实际工程中运用的多为自然高度。声屏障的有效高度是声屏障起主要作用的部分。例如当声屏障距离铁路很近时，有效高度高，声屏障的高度只需要高于轨道2~3m便可有效地降低轨道噪声6～10dB。当声屏障离铁路较远时，有效声速为340m/s。声屏障衰减量的计算：δ=A+B-C,B=302+(9.8+3)2=32.62n由于TL-△Ld=44.5-16.68=27不计，则△Lt≈0.10log(L12+L’2)/L12≥0.9△L声屏障的插入损失为16.68dB(A),垂向距离为30m。则声屏障的附加长度为：L≥166.25m,那么,声屏障的总长度为：166.25×2+100=432.5m7、设计结果校核声屏障的高度为3m,长度为432.5m,距铁路外轨2m处。降噪效果良好，实际声屏障插入衰减为16.68dB(A声级)。插入声屏障后，敏感点的噪声昼间为48.9dB,夜间为48.89dBA,再加上地面和大气还可以吸收点，所以肯定可以满8、景观设计通过改变声屏障顶部的线条，使声屏障不再是单调的壁障而成为变化多样的流线型、带有动感的特色建筑物，改变了原有声屏障单调、枯燥、乏味的情调。色彩的变化也是声屏障景观设计采用的手法，不仅色彩以淡雅明朗为宜，而且每隔一段距离，可用色彩变化来组成几何图案，从而改善列车运行环境。垂直绿化或人造绿色景观，使声屏障成为周围环境的自然“伪体”,让屏障能柔和地进入乘务人参考文献5.洪宗辉环境噪声控制工程高等教育出版社2002年6月第一版；6.陈杰塔物理性污染控制工程高等教育出版社2007年1月第一版；物理性污染控制课程设计——离心风机排风口噪声设计消声器设计离心风机排风口噪声设计某厂一大型离心风机位于工业广场附近，距风机出口左侧100m处有一座办公楼，右侧及前方为绿地。由于出气口噪声很高，影响工程技术人员机人们的工作效率；另外，风机房内噪声也很高，但操作者经常呆在隔声间内，故机壳和电机的倍频带声压级dB大型风机K2-73-02N032F风机的性能参数：功率2500Kw,风量9500m3/h,形。在风机排风口左侧45度方向1m处，测得A声级为109dB,其倍频带声压倍频程HzA倍频带声压级dB设计一消声器，使得风机排风口左侧45度角方向1m处的A声级降为75dB。消声器的设计计算倍频程中心频率/Hz进气口噪声/dB降噪要求(NR70)消声器应有消声量/dB消声器周长与截面比材料吸声系数消声系数消声器所需长度/m消声器设计长度/m实际消声量/dB出口噪声/dBA计权修正值/dB-16.101修正后各频带声级/dB高频失效修正值/dB高频失效修正后的声级总的A计权声级/dB73.24dB<75dB通道的当量直径D/m2bh/(b+h)=0.214高频失效f/Hz散掉，使通过消声器的声波减弱。阻性