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交通噪声及其控制在国内外的发展现状

作者:Tiejun 来源:未知 发布时间:2018-09-19 09:04

     目前,城市道路交通噪声已经成为影响居住区声环境的主要污染源。国内外 对道路交通噪声污染问题进行了多年的研究。在经过大量的实验监测和分析研究 的基础上,各国都出台了控制和预防噪声污染的相关法律法规,并有很多比较成 熟的、效果较好的噪声治理经验值得用来学习借鉴。

1. 法规政策

    为了控制交通噪声污染,我国从上世纪七十年代开始就相继制定了一系列标 准和法规,如《机动车辆噪声测量方法》(GBl496—79)、《机动车辆允许噪声标准》 (GBl495.79)、《城市区域环境振动标准》(GBl0070.88)、《公路建设项目环 境影响评价规范》(试行)(JTJ005.96)、《汽车定置噪声限值》(GBl6170.1996)、 《中华人民共和国环境噪声污染防治法》(1996)、《声环境质量标准》 (GB3096.2008)、《地面交通噪声污染防治技术政策》(2010)、《环境噪声与振 动控制工程技术导则》(m2034.2013)等,使我国交通噪音控制工作有了依据。 此外,国家和地方环境保护管理部门也进行监督检查,普及声学知识,制定了一 些限速、限行、禁止鸣笛等规章制度控制噪声,为改善我国的声环境质量采取了 一系列措施。 国际社会对噪声污染的控制普遍关注,制定了符合本国情况的噪声标准。目 前普遍采用的是国际标准化组织(ISO)的建议与标准。例如,己接受A声级为评 价噪声的标准(后文中声级如无特别说明,都指A声级),并规定90dB(A)为保 护人体听力和健康的最高限值。很多发达国家对噪声预防和治理方面的政策很重 视,1972年,美国国会通过了旨在“使所有美国人从危害他们健康和福利的噪 声中解脱出来”的《噪声控制法》,1978年又通过了《宁静社会法》。欧盟立法 要求各个成员国都绘有主要交通干线周围的噪声地图以便为噪声防治政策和措 施的制定提供参考。德国于1974年开始实行的《联邦公害保护法》中规定了公 路交通噪声公害的极限值,并颁布了噪声污染防治法,日本颁布有《日本国家干 线公路环境保护规范》,有效地降低了交通噪声的污染程度。

2. 交通噪声的监测

    交通噪声的测量对控制和防治交通噪声污染起着重要作用。规范的选用、噪 声测量的方法、数据的统计都会影响到测量结果的准确性。所以首先要熟悉相关 的测量规范,如《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》(GBl495.2002)、《社会生活噪声排放标准》(GB22337—2008)、《环境噪声监测技术规范城市声环境 常规监测》凹640.2012)等规范中对噪声限值的规定、测量方法的规定等。其次 要熟悉所使用的声级计的技术特性,按照规定设置声级计的参数,最后,依据规 范中的相关规定布点监测,统计数据。在测量时要综合考虑各种因素,如噪声敏 感目标的分布状况、工程特点(如交通流量、行车速度等)以及线声源的传播特 性等,选取典型点布设监测点。测量时段应在天气晴朗,声源正常运转的情况下, 分别进行昼间、夜间的测量。对高架复合道路的噪声监测,要结合复合声场的特 点选取测点。近年来国内外对噪声的监测研究包括多方面,赵彦淑等人对优化噪声监测 布点进行了研究,把工程数学数理统计中的抽样论运用到其中,通过确定实际测 点数目、取样点数和点位优化数学模型,减少了测点;陈向党和陈光华运用数 理统计方法对城市环境噪声达标区网格监测资料进行了分析研究,从而确定出小 型区域环境噪声网格监测的最佳测点数。许建华对噪声监测过程中数据统计处 理进行了研究;梁荣海对噪声监测过程中的时效性进行了一定的研究。翟国庆在网格法区域环境噪声普查结果的基础上,采用特征分析方法优化选择一个最 佳的综合性评价指标,并根据评价指标计算了各网格噪声测点的联系度,对测点 按联系度大小进行分类,选择能代表所在区域环境噪声水平的若干测点进行长期 I监测。

3.噪声控制技术

    交通噪音来源于汽车发动机的振动,汽车行进过程中加速、减速及制动时轮 胎与路面的摩擦,也来之于车体本身与空气的动力作用,其音量与车型、车速、 交通状况、道路类型、气象条件等有关。近年来,对声源的发声部位、发声机理、 发声特性及声场的分析研究,从理论方法到实验技术都有较大的发展,有力地促 进了噪声控制技术的进步。 在控制噪声的措施上,按照传统噪声控制策略,主要是从噪声源、传播途径 和受声点三个基本方面进行控制。从世界各国的经验看,控制交通噪声比较有效 的措施是对噪声源的控制,比如研究低噪声车辆,改进道路的设计,合理规划城 市布局,实施必要的标准和法规等。声传播途径中的控制是噪声控制中的普遍技 术,包括吸声、隔声、消声等措施。

3.1噪声源的噪声控制

    抑制噪声源是降低交通噪声最直接的措施,总体可以从改进道路的设计和车 辆的设计两方面考虑。 

 

1.道路设计降噪

(1)路网规划降低噪声。交通噪声的音量与道路中的车流量多少和车辆平 均行驶速度关系密切,有效地控制道路中车流量和车速可以降低噪声。对车流量 和车速的控制可以通过对路网的科学规划进行,合理地布局高架路网和地面路 网,尽可能地引导车流量,使城市路网中车流行驶得更加顺畅,从而均衡城市路 网中的噪音量,使各声环境功能区的噪音达到要求。 (2)低噪声路面降噪。低噪声路面降噪是降噪手段的一项重要措施。低噪 声路面降噪原理主要有两个,一是采用多孔(孔隙率15%~25%)沥青路面结构 将车轮的噪音传播至路面结构内部消散,二是采用橡胶沥青路面减小车辆与路面 的冲击作用从而降低噪音。机动车在水泥混凝土路面上产生的胎噪要比在沥青路 面上行驶产生的胎噪高1.3dB(A)。目前在国际上研究比较成熟且使用较多的降 噪路面是多孔沥青路面。多孔沥青路面起源于欧美,已有50多年的历史,随着 新材料、新工艺的不断推进,多孔沥青混合料的性能得到了很大改善,对于小汽 车可降低交通噪声4.8 dB(A),对重型车可降噪2.4 dB(A),对发动机还有2(1B(A) 的声吸收,而且多孔沥青路面因自身结构能够排走路面上的雨水,雨天具有 防滑和降低交通噪声的作用。

(3)道路形式降噪。道路的坡度和高度以及道路与两侧建筑之间的位置关 系也会影响到噪声敏感区域的噪声值。例如,大型车辆或较重的载货车辆在5% 的纵坡路段上行驶时所造成的交通噪声会显著增加,据研究,如能充分利用地形 特点规划行车道,就可使交通噪声降低10.15dB(A)以上。人口较为稠密的城 市在规划建设高架桥和地下通道时,可以在高架桥和建筑物附近和地下通道的 出、入口处搭建噪声隔离装置,交通噪声就可降低20dB(A)以上。

2车辆设计降噪 +机动车辆噪声源包括发动机振动噪声、进排气体冲击噪声、传动噪声和轮胎 噪声等,应针对不同噪声源采取不同的控制措施,然后对整车噪声进行综合控制。 车辆设计时,要尽量弱化机动车如动力系统、制动系统、排气系统等方面所产生 的噪声,最终达到降低城市交通噪声的目的。

3.2对声音的传播途径进行控制

(1)声屏障降噪

    声屏障是一种有效的降噪措施,在国外发展较早,德国于上个世纪70年代 就制定了《公路声屏障设计规范和补充技术规定》,到1987年,德国建造的公路 声屏障总长度己达到500km;美国于1976年颁布了《声屏障设计手册》,并设计 有“公路声屏障专家设计优化系统”,至2000年底,美国己建成的声屏障总长度 约5000km【12】;日本至1990年全部适路的声屏障总长度已达1573公里,其中高速公路上的声屏障为137公里。 我国声屏障降噪起步较晚。1991年,我国在贵州的贵黄(贵州.黄果树)高速公路上安装了高3.5m,长778.72m的声屏障,随后随着我国环境保护法律法 规的完善,声屏障才逐步被采用,其中上海、北京、深圳、广州的声屏障建设发 展较快,仅上海市的成都路高架、内环线及杨浦大桥接线部分就有约5.5km均己 修建声屏,深圳市滨海大道建有1km的声屏障用于保护红树林生态环境。 此外,在成绵高速、深汕高速、福泉高速等多条公路上也设置了声屏障。目前我 国大部分省份都可见到声屏障的建设,但是总体数量与实际需求相差甚远,与发 达国家相比差距也仍然很大。随着城市道路交通噪声污染日趋的加剧和国家对居 住环境噪声的重视,我国道路声屏障必将取得快速发展,为改善城市的声环境提 供较好的保障。 声屏障设计涉及交通工程、建筑工程、噪声控制等多个学科,考虑因素众多, 包括声学特性、安全性、视觉效果、施工安装和经济实用行等问题。其中最主要 的是声学特性,其声学特性除了与声屏障的几何尺寸有关外,与屏障的构造形式、 材料也有关系。

    声屏障的构造型式主要表现在声屏障顶端结构的几何形状,不同的环境需要 搭配不同形式的声屏障,经过不断地深入研究,通过改变声屏障的形状来提高声 屏障的声学特性,使降噪效果得到较大改善。声屏障按形状主要可分为直立式、 折臂式、倾斜式、封闭式等几种。从声音的传播理论可以知道,只有阻挡大部分 的直达声,尽量减少绕射声才能使隔声屏障发挥最大的降噪效果。所以,为了最 大限度减少绕射声的影响,全封闭式隔声屏障应该是最理想的选择。直立式声屏 障形状结构简单,易于安装建造,是我国目前最常见的声屏障类型。

    声屏障材料也会影响到降噪效果。一般来讲,交通噪声的声波主要集中在中 低频,其穿透能力强、传播距离远、自行衰减慢,因此必须选择主体材料隔声效 果好的隔声屏障。隔声屏障的材料主要有:玻璃、钢板、亚克力板、有机玻璃、 聚碳酸脂板材等,目前主要是采用聚碳酸脂板材,其隔音效果好、强度较高,长 期透光性能较好,可塑性强,成本较低,运输方便,而且聚碳酸脂板材的内表面 不会凝结霜露,溶化的水也不会滴落。 噪声到达声屏障后,如果声屏障表面不能吸声,声波会在道路两旁隔声屏之 间、隔声屏障与大型车辆之间形成多次反射,使得隔声屏效能下降。目前一般通 过在隔声屏障靠近噪声源一侧增设与噪声频谱特性相匹配的吸声体,进而降低屏 障的反射。

    除了隔声效果,声屏障材料还应考虑到防火、防腐、防潮、抗老化、防眩光、 防尘等多种性能。随着对交通噪声产生机理认识的深入,计算机模拟仿真技术的 进步,声屏障的结构参数已更加优化,从而较大的提高声屏障的降噪效果,较大程度地改善了城市居住环境。 国内外对声屏障的降噪效果进行了广泛的研究。1980年,May和OsmanI等人首先研究发现T型声屏障比直立型屏障具有更好的声学特性。Homersall等用数值计算和缩尺模型试验的方法研究得出,T型屏障相较于高度相同的普通 屏障插入损失增大2.3 dB(A)。陈继浩等人为了验证声学软件仿真结果的准确 性,设计建造了T形圆弧顶及多重楔形组合声屏障,降噪效果实测研究结果表 明,T形弧形顶结合与多重楔形的声屏障降噪性能较好,实测结果与仿真模拟结 果相比结果偏小,但总体变化趋势相符。陈建国等人实测了武广客运专线列 车高速运行时引起的噪声及声屏障降噪效果,测试结果表明声屏障越高降噪效果 越明显,3.15 m高声屏障比2.65 m高的声屏障降噪效果提升约2 dB(A)。

2绿化降噪 工业材料声屏障降噪效果好,但造价高且不环保,目前世界上公认的最生态 环保的方法是生态减噪,即绿化降噪。在道路沿线两侧设置合适的绿化带,既可 以改善城市景观、净化空气、降低司机视觉疲劳,也可以降低噪声。绿地降噪的 原理是当噪声波穿越林带时,声能量被吸收或反射而消耗。研究表明,40m宽 的乔木类林带降噪量约为2.2dB,40m宽的灌木类林带的降噪量则可达到4.8dB。 而且,植物层次丰富的绿地减噪效果较好,与地形及建筑融合度高的绿地降噪效 果比较明显。因高架道路噪声源与受声点之间存在纵向的高度差,噪声源与受声 点之间的传播路径与水平面形成一个夹角,所以设计绿地降噪时要充分考虑水 平、垂直方向上植物群落的层次。比如可以充分利用乔木、灌木混合类绿地,因 为高大的乔木可以阻挡声波在纵向的传播从而使垂直方向产生声衰减。并且,将 植物高低有序的沿着离道路的远近逐级布置,既可以达到理想的降噪效果,又可 以形成比较富有层次感的生态景观。 对绿化降噪的研究,国外研究起步较早,且比较全面。1972年,美国人 Aylor首先对多种常见的植物降噪效果进行了研究。Martens,Maurice J.M和Ishii.M客观分析了植物带声屏障的衰减原理,提出植物带对噪声的衰减效 果与植物的布置、枝叶形状密切相关,并对单一植物的降噪效果做了深入研究。Greg watt等结合人体心理感受,研究了绿化带的吸声降噪效果。研究发现, 在噪声源强一定的情况下,人们看到噪声源时的心理烦躁度较看不到时强烈,而 且,植物景观的视觉美感能够从心理上降低噪声对人们的影响。我国对绿化降噪 的研究尚处在简单的定量分析阶段。肖荣波,张周强,杜振宇等人,实 验研究了多种常见的道路绿化植物的隔声降噪效果。 

 

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