道路交通噪声与污染控制

第一节声学的基本知识第二节噪声振动的危害第三节车辆噪声第四节道路噪声预测第五节道路交通噪声振动污染控制第一节声学的基本知识一、噪声与噪声源二、噪声振动的计量三、噪声振动的主观评价及容许标准四、声音的传播一、噪声与噪声源噪声的概念噪声源环境噪声凡是使人烦躁不安，对人体有害，人们所不需要的声音统称为噪声。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。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、工业噪声、施工噪声、生活噪声及其他噪声5种。几种声源的声功率二、噪声的计量（一）计量声音的物理量1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W表示，单位为瓦（W），只与声源本身有关。声源喷气飞机气锤汽车钢琴女高音对话声功率10KW1KW0.1KW2mW1000-7200uW20uWAWI/2声强声场中，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。声强通常用I表示，单位为瓦/米2（W/m2），某点处的声强与距声源的距离有关。公式24πrA：点声源rA2：线声源3声压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。声压通常用P表示，单位为帕（Pa）。CPI02/4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方成正比，与空气的密度和声速的乘积成反比。公式2N/mP，—有效声压式中m/sC，—空气中声速30Kg/m，—空气密度（二）计量振动的物理量1速度2加速度3位移yva2振动的圆频率对于道路交通振动，其振动频率（f）由车辆的固有频率和路面凹凸不平产生的综合作用，其中由路面的凹凸不平产生的振动占主要地位。（三）声级1分贝数分贝是表示两个量Q和Q0（参考量）相对关系的单位，用dB来表示。其定义式为：)/lg(010QQLQ公式声功率级)/lg(010WWLW声源发出的声功率；—W；，参考声功率—-W10120WW0声强级；强声源发出的声—I；声强，参考—-2120W/m10II0)/lg(010IILI声压级；声场中某处的声压—P；，参考声功率—a-P105020PP)/lg(020PPLP2声级之间的关系CPI02/声强级和声压级)/lg(010IILI)/lg(00210CIPLI00CIP20在标准大气下，PILLAWI/声强级和声功率级)/lg(010IILI)//lg(0010AWAWLIALLIWlg103声压级的叠加假设一个声源产生的声压级为70dB，那么两个同样的点声源产生的声压级是多少？)/lg(2021101PPLP对于单个点声源102021110PLPP)/lg(2022102PPLP对于第二个声源102022210PLPP两个声源联合作用20222021202PPPPPP总202221202lg10lg10PPPPPLP总＝总若两个声源相同202221202lg10lg10PPPPPLP总＝总21PPdB31PPLL＝总思考若n个声源相同)10lg(10110niPiPLL＝总1LLiP设nLLPlg101＝总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？例题中心频率HZ631252505001000200040008000声压级dB909510093829570704噪声的频谱噪声测量中，常用的频程是1倍频程或1/3倍频程。倍频程是对频率作相对比较的单位，两个频之间的相距频程倍数n由下式决定:nff212)/(log122ffn或HZ频程的上限频率，—2f式中HZ频程的下限频率，—1f（四）振动加速度级加速度与基准加速度之比值以10为底的对数乘以20，记为VAL，单位为分贝，表达式为0lg20aaVAL国外：10-6m/s2国内：10-5m/s2加速度的有效值，m/s2三、噪声振动的主观评价及容许标准（一）噪声的主观评价1响度级选取100HZ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，它的响度级将等于该纯音的声压级。单位：方，Phon。某噪声的频率为3000HZ，声压级为90dB，主观感觉与1000HZ纯音声压级为100dB时一样响，该噪声的响度级是多少？思考判断：1）在纯音等响曲线图中，对1000Hz的纯音，响度级与声压级相等？2）在声压级较低时，频率越小，声压级与响度级相差越大？思考：1）在声压级较高时，为什么等响曲线随频率变化平缓？2计权声级经过计权网络测得的声级称为计权声级。A网络曲线近似于响度级为40phon等响曲线的倒置A声级B网络曲线近似于响度级为70phon等响曲线的倒置B声级C网络曲线近似于响度级为100phon等响曲线的倒置C声级3等效声级当噪声的A声级随时间起伏变化时，需用按能量法则算出的平均A声级，简称等效声级。记为LAeq，单位dB。当噪声的A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TLdtTAi01010110.AeqlgL噪声测量时间—T声级随时间变化的—AAiLNiLAiN11010110.AeqlgLniLiAit1101010.AeqlgL测量次数—N声级个第—AiLAi声级时间段内的平均第—AiLAi时段与总时间的比值第—iti4昼夜等效声级因噪声在夜间比昼间对人干扰更大，为了考虑这种因素，提出昼夜等效声级作为评价量。记为Ldn，单位dB。][lgL)(..dn101010101024110ndLnLdTT昼间的等效声级—dL夜间的等效声级—nL点点至晚昼间为早点点至次日早夜间分别为昼、夜间时段—、226622ndTT5统计声级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，一般用L10、L50、L90表示。L10—在取样时间内10％的时间超过的噪声级，峰值L50—在取样时间内50％的时间超过的噪声级，中值L90—在取样时间内90％的时间超过的噪声级，低值统计声级与等效声级的关系：290105060)(LeqLLL250105015)(LeqLLL6噪声污染级562.LAeqNPL6029010901050)()(LLLLLLNP（二）振动的主观评价1等效连续振级（VLeq）mTmeqdtataTVL0202)(1lg10瞬时加速度的有效值，m/s2测量时间，s2统计振级（VLn）（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值（最大容许值）。1听力保护与健康保护噪声标准每天工作时间(h)容许噪声级LAeq(dB)现有企业新建企业890854938829691199942城市区域环境噪声标准适用区域类别昼间夜间疗养区、高级别墅、高级宾馆等特别需要安静区域05040以居住、文教机关为主的区域15545居住、商业、工业混杂区26050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470553民用建筑噪声标准建筑类型房间名称室内容许噪声级LA(dB)平均值最大值住宅卧室、书房40～4550起居室45～5050学校一般教室40～4550要求安静的房间4040医院病房40～4550门诊室5560手术室4550旅馆客房40～4555会议室45～5050办公室50～5555餐厅、宴会厅50～60604机动车噪声标准车辆种类加速最大A声级(7.5m处)(dB)1985.01.01前生产的1985.01.01后生产的载重车8～15t92893.5～8t90863.5t8984轻型越野车8984公共汽车4～11t89864t8883小客车8482摩托车9084轮式拖拉机(44kw以下)91865建筑施工场界噪声标准施工阶段主要噪声源噪声限值(dB(A))昼间夜间土石方推土机、挖掘机、载重机7555打桩各种打桩机85禁止施工结构砼搅拌机、振荡棒、电锯7055装修吊车、升降机65556城市区域环境振动标准dBrLrLLWWP11204102lglgdBrLrLLWWP8202102lglgdBrLrLLWWP8102102lglg四、声音的传播（一）声波的散射1对于自由声场的点声源2对于半自由声场的点声源3对于自由声场的线声源声压随距离的增加而减小主要是由于声波的散射。点声源以球面向外散播，线声源以柱面向外散播。线声源）点声源）(lg(lgrrrrL0011020参照点距噪声源的距离，m接受点距噪声源的距离，m噪声在空气中传播时，由于波阵面随传播距离而扩张，使声压相应衰减，声压衰减量见下式：（二）声压随传播距离的衰减)rr(0由空气吸收产生的衰减量可表示为：空气的声压级衰减系数（三）空气对声波的吸收1经典吸收由空气的粘滞性，热传导及空气分子转动驰豫等因素产生的声能量损耗。2分子吸收由空气中氯分子和氮分子振动驰豫产生的声能量损耗。与空气的温度、湿度及声波的频率有关。rfL].)lg(.[3101802噪声的频率，HZ噪声在草地或灌木丛上的传播距离，m经验公式估算)/lg(1002rrL与地面覆盖物有关的衰减因子（四）地面吸收的附加衰减线声源点声源)lg()lg()()lg(rrrrrrrrLLP00000102010在自由声场条件下，如距噪声源r0（参照点）处的声压L0，则距离r（接受点）处的声压级LP为：第三节车辆噪声一、车辆噪声的构成二、车辆噪声的测量三、车辆噪声的强度四、车辆噪声的频率一、一、车辆噪声的构成动力噪声轮胎噪声燃烧噪声进气和排气噪声风扇运转噪声机械噪声二、车辆噪声的测量（一）行驶噪声测量（二）轮胎噪声测量国际上轮胎噪声测量方法有轮胎实验法、拖拉法、滑行法。滑行法的测量场地布置及要求与行驶噪声测量相同。测量时，将车辆加速至某一测速驶入测量区后立即关闭发动机，车辆在惯性作用下滑行通过测点时两侧声级记录下噪声级和频谱，同时测量测速。滑行法VLoslg..66336012小型车大型车中型车沥青混凝土路面水泥混凝土路面VLoslg..77312419VLomlg..7043804VLoslg..10380018三、车辆噪声的强度（一）行驶噪声强度及影响因素1行驶噪声强度经测量，在距行车线7.5m(参照点)处的平均噪声级与车速(V)之间关系式：1行驶噪声强度的影响因素载重量路面材料路面粗糙度路面平整度路面纵坡影响因素（二）轮胎噪声强度22005029..VLAST小型车大型车中型车沥青混凝土路面水泥混凝土路面14207039..VLos25007728..VLAMT22501232..VLos（二）轮胎噪声强度四、车辆噪声的频率车型车速(km/h)行驶噪声频率(Hz)轮胎噪声频率(Hz)沥青砼路面水泥砼路面沥青砼路面水泥砼路面小轿车60～120500～2000630～2500630～2000800～2000中型车40～8080～800125～1600160～1000315～1600大型车40～8080～1000250～2500250～1000315～2000车辆噪声的频率分布小型车的噪声以高频声为主，中、大型车的噪声以中低频声为主。水泥砼路面上的噪声频率比沥青路面的高。第四节道路交通噪声的预测一、公路交通噪声预测二、城市道路交通噪声预测rdr一、公路交通噪声预测预测点ABdx1r2公路交通噪声预测模型推导示意图某高速公路上昼间小时交通量为：小型车700Veh/h，中型车280Veh/h，大型车200Veh/h。各类车的车速分别为：小型车100km/h，中型车80km/h，大型车65km/h。公路路面为沥青砼，公路与预测点之间无障碍物，忽略地面吸收附加衰减。例题1：试计算距车行线100m处的等效声级。例题2：如下图所示，某交通噪声预测点被两个路段环绕，预测点对路段的张角如图所示，计算预测点处的噪声级。（忽略地面吸收附加衰减）预测点65°55°路段2路段1路段2车型大中小大中小交通量