ISO 13472-12022 声学.现场道路表面吸声性能的测量.第1部分扩展表面法标准立项发展报告

声学现场道路表面吸声性能的测量第1部分：扩展表面法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Acoustics—MeasurementofSoundAbsorptionPropertiesofRoadSurfacesinSitu—Part1:ExtendedSurfaceMethod摘要随着城市交通噪声污染问题日益严峻，低噪声路面的开发与应用已成为交通工程与环境声学领域的重要研究方向。道路表面的吸声性能是评价低噪声路面声学特性的核心指标之一，其现场测量方法的标准化对于路面声学性能的准确评估、质量控制和工程验收具有关键意义。ISO13472-1:2022《声学现场道路表面吸声性能的测量第1部分：扩展表面法》由国际标准化组织（ISO）发布，是现行有效的道路表面声学性能现场测量方法标准。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术内容、修订历程与应用价值，重点分析了扩展表面法的技术原理、测量流程及其与传统测试方法的差异优势，并介绍了主要参与制修订工作的技术组织。报告指出，该标准的实施为低噪声路面的声学性能评价提供了统一的技术依据，对推动环境噪声治理和绿色交通基础设施建设具有重要的支撑作用。未来，随着智能化测试技术和数字化管理手段的发展，道路表面吸声性能现场测量标准将朝着更高效、更精准、更便捷的方向持续演进。关键词：道路表面；吸声性能；现场测量；扩展表面法；国际标准；低噪声路面；声学测试Keywords:Roadsurface;Soundabsorptionperformance;In-situmeasurement;Extendedsurfacemethod;Internationalstandard;Low-noisepavement;Acoustictesting一、引言1.1研究背景交通噪声作为城市环境噪声的主要来源，对居民身心健康和生活质量产生了显著影响。世界卫生组织（WHO）的研究表明，长期暴露于高水平交通噪声环境中，不仅会引发听力损伤，还会增加心血管疾病、睡眠障碍和认知功能下降的风险。随着我国城镇化进程的持续推进和机动车保有量的快速增长，交通噪声污染问题愈发突出，已成为生态环境治理和宜居城市建设面临的重要挑战。在交通噪声治理技术体系中，低噪声路面因其从源头降低轮胎/路面相互作用噪声的特性而受到广泛关注。道路表面的吸声性能直接影响路面噪声的产生与传播特性：多孔性沥青路面和橡胶改性路面等低噪声路面材料通过其内部的连通孔隙有效吸收轮胎滚动时产生的空气泵吸噪声和振动噪声，从而实现降噪效果。然而，不同材料和工艺制备的低噪声路面，其吸声性能差异显著，且受到空隙率、厚度、级配、施工质量等多种因素的影响。因此，建立科学、统一、可操作的道路表面吸声性能现场测量方法标准，成为低噪声路面技术推广应用和质量管控的关键前提。1.2标准立项的必要性在ISO13472-1:2022发布之前，道路表面吸声性能的测试主要依赖实验室阻抗管法和驻波管法，这些方法虽然具有较高的测量精度，但存在明显局限性：首先，实验室测试需要从现场钻取芯样，对路面结构造成不可逆的破坏；其次，芯样尺寸有限，难以反映大面积路面吸声性能的空间分布特征；再次，实验室测试条件与实际现场环境（温度、湿度、车辆荷载等）存在差异，测试结果与路面真实声学性能之间可能出现偏差。此外，随着路面声学功能设计理念的发展，工程实践对现场原位测试技术的需求日益迫切。道路管理部门需要在路面竣工后不破坏路面的前提下，快速评估其声学性能是否达到设计要求；科研机构需要跟踪监测低噪声路面吸声性能随使用年限的变化规律；标准化机构需要为不同国家和地区的测试结果提供可比性的技术框架。这些现实需求共同推动了ISO13472-1标准的制定与修订。二、标准概述2.1标准基本信息ISO13472-1:2022《声学现场道路表面吸声性能的测量第1部分：扩展表面法》由国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization，简称ISO）发布，是一项专门针对道路表面吸声性能原位测量的技术标准。该标准属于ISO/TC43（声学技术委员会）下设的SC1分技术委员会（噪声）的工作范畴，是道路声学特性系列标准的重要组成部分。标准的核心技术内容规定了采用扩展表面法在道路现场测量表面吸声系数的测试方法和程序。所谓“扩展表面法”，是指通过布置多组传声器和声源，在被测路面表面形成一个较大的测量区域，从而获得该区域整体吸声性能的等效测量结果。与传统的小尺寸样品测试相比，扩展表面法能够更好地反映实际路面的声学性能，测试结果具有更高的代表性和工程实用性。2.2发布机构简介国际标准化组织（ISO）成立于1947年，是全球最大的非政府性国际标准化机构，其成员包括全球160多个国家的国家标准机构。ISO的宗旨是在全球范围内促进标准化工作的发展，以利于国际物资交流和互助，并扩大在知识、科学、技术和经济方面的合作。在声学领域，ISO下设技术委员会TC43（声学）负责声学相关国际标准的制定和维护工作，其工作范围涵盖噪声测量与评估、建筑声学、声学材料性能测试、环境声学等多个方面。ISO/TC43/SC1（噪声）分技术委员会专门负责噪声领域的标准化工作，包括噪声的测量方法、噪声源的声学特性描述、噪声控制设备的性能测试等。道路表面声学性能测量标准作为交通噪声评价与控制的基础性技术文件，由该分技术委员会负责归口管理。三、标准的技术内容与分析3.1适用范围ISO13472-1:2022适用于在道路现场对铺设路面表面的吸声性能进行原位测量。标准所规定的测量方法主要面向以下应用场景：-新建低噪声路面的竣工验收：检验路面声学功能是否达到设计指标；-在役路面声学性能的周期性检测：跟踪路面吸声性能随服役时间和交通荷载的衰减规律；-不同类型路面材料的声学性能对比评价：为路面材料的优选提供声学依据；-路面养护维修方案的声学效果评估：为养护决策提供技术支持。标准适用于各类道路路面，包括沥青混凝土路面、水泥混凝土路面、排水性沥青路面、橡胶改性路面等，尤其适用于具有多孔吸声结构的低噪声路面。3.2扩展表面法的技术原理扩展表面法基于声学中的传递函数法原理，通过在被测路面表面上方布置声源和传声器阵列，测量入射声波与反射声波之间的传递函数关系，进而计算得到路面的法向吸声系数或等效吸声系数。具体而言，扩展表面法采用以下测量布置：在被测路面上方一定高度处放置一个宽频带声源（通常是啁啾信号或最大长度序列信号发生器），在声源与被测路面之间布置两个或更多传声器，用于同步采集声压信号。通过分析传声器采集到的声压信号，利用传递函数技术将入射波和反射波从总声场中分离，然后根据反射系数计算吸声系数。与传统的阻抗管法相比，扩展表面法具有以下几个显著特点：1.测量面积大：扩展表面法的测量区域直径通常为1米或更大，能够涵盖路面的宏观结构特征，测试结果更具代表性；2.原位测量：无需取样，直接在路面上完成测试，不损伤路面结构；3.测量效率高：单次测量可在较短时间内完成，适合大范围路面的多点位检测；4.环境适应性强：适用于室外开放环境，能够反映真实使用条件下的路面声学性能。3.3测量设备与要求标准对测量设备提出了明确的技术要求，主要包括：-声源系统：能够在关心的频率范围内（通常为250Hz至4000Hz或更宽）产生稳定、重复性好的宽频声信号，声源应具有足够的声功率输出，以保证测量位置处的信噪比满足要求；-传声器系统：采用高精度电容式传声器，频率响应应覆盖测量范围，传声器应经过校准，校准不确定度应符合相关标准要求；-数据采集系统：具备多通道同步采样能力，采样频率和分辨率应满足信号分析要求；-风罩与防风装置：为降低环境风噪声对测量的干扰，传声器应配备风罩，并在测量过程中监测风速，超过限定风速时应停止测量。3.4测量环境条件-风速限制：测量过程中路面高度处的风速不应超过5m/s，阵风条件下应暂停测量；-温度与湿度：应记录测量期间的环境温度和相对湿度，这些参数可能影响空气中声速及声波传播特性；-背景噪声控制：测量时的环境背景噪声应低于被测信号一定水平，必要时可采用信号平均或同步检测技术以提高信噪比；-路面干燥条件：被测路面表面应保持干燥，不得有积水或明显潮湿，因为水分会显著改变路面的吸声特性；-交通管制：测量期间应对测试区域实施交通管制，避免车辆通行对测量产生干扰。3.5测量程序标准规定的测量程序主要包括以下步骤：1.测量区域选定：根据测试目的和路面状况选择合适的测点位置，测点应距路面边缘、接缝等异常区域一定距离，保证测量区域的均匀性和代表性；2.仪器设备布置：按照标准要求布置声源和传声器系统，确保各传声器与被测路面表面的距离符合规定；3.系统校准：在正式测量前对测量系统进行校准，包括声学校准和电气校准；4.声信号发射与采集：通过声源发射规定的声信号，同步采集各传声器的声压信号；5.数据记录与存储：记录各测点的测量数据及相关环境参数；6.有效性与重复性检查：在选定的测点进行重复测量，评估测量结果的重复性。3.6数据处理与结果表达标准对测量数据的处理方法和吸声系数的计算给出了明确的规定。测量得到的时域信号经过快速傅里叶变换（FFT）得到频域数据，然后利用传递函数法分离入射波和反射波，计算各频率点的法向吸声系数。结果通常以吸声系数随频率变化的曲线形式表达，并可进一步计算得到加权吸声系数或频带平均吸声系数等综合评价指标，以方便工程应用中的对比和评价。标准还规定了测量不确定度的评定方法，要求测量报告中应包含不确定度分析结果，以保证测试结果的可靠性。四、标准的修订历程与版本演进ISO13472-1标准的制定始于21世纪初，其背景是欧洲各国在低噪声路面研究和应用领域取得的显著进展，以及各国对统一测试方法的需求。标准的第一版发布于2002年，经过多年的实践应用和技术发展，该标准经历了系统的修订过程。本次发布的ISO13472-1:2022版本是在充分吸收各国实践经验、结合最新测试技术发展的基础上完成的修订版本。与前期版本相比，2022版在以下方面进行了技术更新和完善：1.测试频率范围的扩展：根据不同路面类型的声学特性和工程关注频段，对测试频率范围进行了适应性调整；2.测量系统性能要求的提升：对声源稳定性、传声器精度和数据采集系统的技术指标提出了更高要求，以降低测量不确定度；3.环境条件的精细化规定：细化了风速、温度、湿度等环境因素对测量结果影响的修正方法；4.数据处理方法的优化：引入了更稳健的信号处理算法，提高了在复杂现场环境下提取有效信号的可靠性；5.测量不确定度分析与报告的完善：增加了测量不确定度评定的指导性附录，提高了测量结果的可比性和可信度。这些修订反映了道路声学测试技术从实验室为主向现场原位测试转型的技术趋势，也体现了标准化工作对工程实践需求的持续响应。五、标准的主要参与单位介绍5.1国际标准化组织声学技术委员会（ISO/TC43）ISO/TC43是国际标准化组织下设的专门负责声学领域标准制定的技术委员会，秘书处设在丹麦标准协会（DanishStandards）。TC43的工作范围涵盖物理声学、心理声学、建筑声学、环境声学、噪声测量与评估、声学材料与结构等多个领域，其制定的标准在全球声学领域中具有广泛的权威性和影响力。TC43下设多个分技术委员会和工作组，其中与道路声学直接相关的是SC1（噪声）分技术委员会。SC1负责噪声的测量与评价方法的标准化工作，包括环境噪声的测量程序、噪声源的声功率级测定方法、声屏障的插入损失测量等。ISO13472-1:2022的制定工作由SC1下属的工作组具体承担，该工作组汇集了来自各国声学研究机构、道路工程部门、测试设备制造商和标准化机构的专家，经过多轮技术讨论、实验室间比对测试和草案审议，最终形成了各方共识的标准文本。在标准的制修订过程中，欧洲多个国家的研究机构发挥了重要的技术支撑作用，尤其是荷兰、法国、德国和瑞典等国在低噪声路面研究方面具有深厚的技术积累和丰富的实践经验。这些国家的专家通过提交试验数据和技术提案，为标准的技术指标确定和验证提供了坚实的实证基础。此外，国际公认的声学测试设备制造商也在标准制定过程中提供了重要的技术咨询和测试支持，为测量系统的技术指标设定和校准方法确定贡献了专业意见。六、标准的意义与应用前景6.1技术意义ISO13472-1:2022作为道路表面吸声性能现场测量的国际标准，具有重要的技术意义：第一，规范了现场测量方法与程序，确保不同国家、不同机构、不同时间获得的测量结果具有可比性，为全球范围内低噪声路面声学性能的评估建立了一致的基准；第二，推动了路面声学测试从实验室向现场的技术转型，使测量结果更真实地反映路面服役状态下的声学性能，为路面声学设计的验证和优化提供了可靠的数据支撑；第三，确立了测量不确定度的评价框架，使测试结果不仅提供吸声系数的估计值，还能提供其可靠程度的量化指标，提升了测量数据的科学性和可信度。6.2应用展望展望未来，道路表面吸声性能测量标准将在以下方面发挥更大的应用价值：-低噪声路面的规模化推广：随着交通噪声排放标准的日趋严格，低噪声路面的需求将持续增长，统一的现场测量标准将为路面的声学功能验收和质量监管提供技术手段；-路面资产管理：在路面全寿命周期管理中，将吸声性能作为路面功能性能的重要指标纳入周期性检测计划，服务于路面养护和维修决策；-新型路面材料的声学评价：为多孔沥青混合料、橡胶改性路面、透水混凝土等新型功能路面的声学性能开发提供测试平台；-智能交通与智慧城市建设：与物联网传感器技术、自动化测试平台相结合，实现路面声学性能的连续监测和动态评估。七、结论ISO13472-1:2022《声学现场道路表面吸声性能的测量第1部分：扩展表面法》是道路声学领域一项重要的国际标准。该标准基于扩展表面法原理，为道路表面的原位吸声性能测量提供了系统、规范的技术方案。标准的发布实施有效填补了道路表面声学性能现场测试方法的国际标准空白，为低噪声路面的技术研发、工程设计、竣工验收和运营管理提供了统一的技术依据。标准通过规定测量系统要求、环境条件控制、测量程序、数据处理方法和不确定度评定等内容，实现了测量过程的全要素规范，确保了测量结果的准确性、重复性和可比性。随着低噪声路面技术