噪聲污染與水污染、大氣污染一起構(gòu)成當代三種主要污染。近年來，隨著人民生活水平的逐步提高以及環(huán)保意識的逐步增強，人們對生存環(huán)境的質(zhì)量要求越來越高，噪聲對周圍環(huán)境的影響已越來越引起人們的重視，如何控制噪聲問題，已成為我國目前迫切需要解決的問題之一。

解決和控制噪聲問題主要從噪聲源、傳播途徑、接受點三方面考慮。但不管在噪聲源和傳播途徑上如何采取措施，噪聲均不可避免地產(chǎn)生。當噪聲源附近有醫(yī)院、學(xué)校、住宅區(qū)等需要限制噪聲的區(qū)域時，根據(jù)國外的先進技術(shù)，最有效的控制方法是建立防噪聲屏障。

聲屏障的設(shè)計是一項很復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到聲學(xué)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和景觀設(shè)計等多學(xué)科知識，其中聲學(xué)設(shè)計要考慮噪聲源的種類、噪聲傳播途徑及聲屏障材料性能；結(jié)構(gòu)設(shè)計是指聲屏障的設(shè)計尺寸要滿足剛度和強度要求；景觀設(shè)計是聲屏障要和城市有機地融合。

1 移動噪聲分析及聲屏障應(yīng)用

1.1 公路噪聲特性分析

汽車在行駛運動過程中發(fā)出的噪聲由多種成份組成，如：發(fā)動機噪聲、排氣噪聲、傳動系噪聲、輪胎噪聲和氣流噪聲(也稱風(fēng)噪)等。

汽車空腔外部運動噪聲包括機械振動噪聲、輪胎噪聲和氣動噪聲。汽車是一個由激勵源、振動傳遞器和噪聲發(fā)射器組成的系統(tǒng)，在外界激勵（如不平路面、發(fā)動機工況的突然改變、汽車行駛工況的突然改變）的作用下，各子系統(tǒng)及子系統(tǒng)內(nèi)部各零件相對運動，因摩擦、碰撞而振動產(chǎn)生機械運動噪聲；泵氣效應(yīng)和輪胎振動產(chǎn)生輪胎噪聲；高速氣流與汽車表面作用引起的表面壓力脈動則產(chǎn)生了氣動噪聲。這3類噪聲隨車速的提高呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律。當汽車啟動時即產(chǎn)生機械運動噪聲，如發(fā)動機噪聲隨車速提高而增大；

當汽車行駛速度大于50km/h時，輪胎噪聲逐漸顯現(xiàn)，當車速超過80km/h時，輪胎噪聲則成為汽車行駛噪聲的主要成分；當汽車行駛速度超過100km/h時，氣動噪聲會迅速增大，當汽車速度在120km/h左右，氣動噪聲會與輪胎噪聲聲級相同，當汽車速度再繼續(xù)增加，此類噪聲就會超過其它噪聲成為主要的噪聲源。有研究指出，氣動噪聲與車速的六次方成正比，即車速增加一倍，聲壓級增加18 dB。[1]

總體來說，不同等級性質(zhì)的公路，其交通噪聲主要因素不同[2]：

⑴ 車輛組成種類：不同公路上交通組成是不同的，但在一定時期，某一公路其交通組成相對固定。相對比較而言，交通組成中大型載重車、柴油車比重較大時，由于其發(fā)動機的噪聲及車身振動噪聲大，則對兩側(cè)噪聲污染也最嚴重。

⑵ 行車速度：車輛的行駛速度越快，噪聲越大。注意區(qū)分不同限速的路段。

⑶ 路面結(jié)構(gòu)：由于輪胎噪聲直接與路面有關(guān)，可見路面結(jié)構(gòu)與噪聲關(guān)系密切，由于路面結(jié)構(gòu)的空隙率以及表面紋理、摩擦系數(shù)等和車輛輪胎花紋的不同組合就會產(chǎn)生不同聲級的噪聲。

⑷ 路堤高度：例如我國高速公路一般為高填路基，在填方路段，周圍越空曠，車輛噪聲傳播的距離越遠。

⑸ 路面寬度：交通噪聲隨路寬的減小而增大，即路寬對交通噪聲為負影響。

⑹ 車輛鳴笛：車輛過多使用喇叭，特別是高音喇叭，可使噪聲聲級升高7-10dB。

⑺ 受聲點距噪聲源的距離。

另外，由于車輛加減速以及爬坡下坡等都會對交通噪聲大小產(chǎn)生影響，所以交通噪聲還與公路的線形、坡度等有關(guān)。

1.2 公路噪聲聲屏障應(yīng)用要點

① 聲屏障的高度：

當聲屏障無限長，聲源、聲屏障和受聲點的相對位置確定后，聲屏障的降噪效果主要取決于屏障高度。隨高度的增加，聲程差增加，屏障降噪量增大，當聲程差在3m以內(nèi)變化時，降噪效果變化明顯；當聲程差高于3m時，隨聲程差的增加，降噪效果趨于平緩，不如先前明顯。

同時，聲屏障高度與工程造價、工程可行性密切相關(guān)。隨聲屏障高度增大，工程造價也隨之大幅上升。制約聲屏障高度的是工程可行性因素，尤其是安全性問題。橋基段聲屏障在防撞墻上，要考慮在最大風(fēng)荷載條件下，分析防撞墻結(jié)構(gòu)強度，確定聲屏障高度；路基段聲屏障，其樁基施工受路邊空間、地下管線等因素限制。

② 聲屏障的長度：

由于實際聲屏障不可能無限長，因此噪聲會從屏障兩端繞射至敏感點處，從而降低屏障的實際降噪效果。為減少聲屏障兩端外側(cè)的交通噪聲對敏感點的輻射，聲屏障需向敏感點兩端外側(cè)延伸一定長度，隨著延伸長度增加，屏障降噪量增加，但延伸至一定長度后，進一步的延伸對降噪效果影響不明顯，因此要從性價比角度確定合理的延伸長度。由于多普勒效應(yīng)，車輛迎面駛來時的等效頻率要高于車輛背離駛?cè)r的等效頻率，車輛迎面駛來時敏感點處的等效A聲級要大于車輛背離駛?cè)r的等效A聲級，由于敏感點兩端分別對應(yīng)車輛的迎面端及背離端，這就要求敏感點處的聲屏障兩端需取不同的延伸長度，由于對迎面端，一般延伸70 m，因此對于背離端，可較迎面端縮短延長距離，以延伸50 m為宜[3]。

③ 聲屏障的材料：

當?shù)缆穬蓚?cè)均建有聲屏障，且聲屏障平行時，聲波將在聲屏障間多次反射，并越過聲屏障頂端繞射到受聲點，為減小反射聲，一般在聲屏障靠道路一側(cè)附加吸聲結(jié)構(gòu)。反射聲能的大小取決于吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)a，它是頻率的函數(shù)，因而根據(jù)特定路段的噪聲頻譜特性選擇吸聲結(jié)構(gòu)尤為重要。

國內(nèi)現(xiàn)有的吸聲型聲屏障多為板式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式較為單一，而且面密度大，耐久性較差，降噪效果欠佳，特別是中低頻吸聲性能很差[4,5]。由于交通噪聲主要頻率分布范圍很寬，單純阻性吸聲或抗性材料都難以在如此寬的頻率范圍內(nèi)達到滿意的吸聲效果。因此，國內(nèi)外都研究阻抗復(fù)合型聲屏障作為拓寬吸聲頻帶、提高降噪效果的主要方向[4,6]。

1.3 城市軌道交通噪聲特性分析

城市軌道交通系統(tǒng)的運行噪聲根據(jù)聲源不同通常

可分為輪軌系統(tǒng)噪聲、牽引動力系統(tǒng)噪聲、制動系統(tǒng)噪聲、氣動噪聲和軌道結(jié)構(gòu)物噪聲等[7]。

在不同的行駛條件下，各種聲源對整體噪聲的貢獻都有所區(qū)別。一般在啟動或低速行駛條件下，車輛動力設(shè)備噪聲為主要聲源，不受速度的影響，其峰值頻率一般在63Hz～100Hz之間；當車速超過50km/h-60km/h時，輪軌噪聲為主要聲源。一般速度越快，輪軌噪聲越大，作用頻率也越高，其峰值頻率為600Hz-800Hz[8]之間 ；制動噪聲主要在列車制動減速時產(chǎn)生，其頻率較高，在2000Hz-5000Hz之間[9]；軌道結(jié)構(gòu)振動噪聲主要產(chǎn)生于高架段，頻率較低；隨著列車行駛速度的增加，氣流噪聲會越來越顯著。

總體來說，城市軌道交通的噪聲級與系統(tǒng)的特性有關(guān)：軌道設(shè)置的位置是影響噪聲級的決定因素，高架鐵路軌道產(chǎn)生的路邊噪聲級比地面軌道的噪聲級要高。此外，列車的運行速度、采用軌道類型、車輪踏面上的擦傷、鋼軌表面局部粗糙狀況以及線路小半徑曲線等其他因素，均影響噪聲級的強度。

1.4 城市軌道交通噪聲聲屏障設(shè)計

① 聲屏障的高度：

與公路噪聲相同。

② 聲屏障的長度：

對于一般路堤線路，聲屏障加長量與受聲點距線路距離有關(guān)，當受聲點距線路30m，其加長量宜為40-45m；在60m距離時，宜為70-90m。對于高架橋，聲屏障加長量不是聲屏障降噪效果的主要控制參數(shù)，兩側(cè)加長量選取50m即可[10]。

③ 聲屏障的位置：

在聲源強度不變的情況下，隨著聲屏障距離線路中心線距離的增加，降噪效果下降。因此，工程中應(yīng)用應(yīng)該盡可能將其設(shè)置在距離線路更近的位置，以達到較好的降噪效果[11]。

④ 防撞墻的利用：

由于設(shè)置防撞墻的初衷是為了防止列車脫軌，并沒有從聲環(huán)境質(zhì)量考慮降噪問題。當需要降低橋梁線路周圍環(huán)境噪聲時，就可以充分利用橋上無砟軌道的防撞墻，在防撞墻的內(nèi)側(cè)設(shè)置吸聲層，降低輪軌噪聲，起到聲屏障的降噪作用。必要時可適當加高防撞墻的高度，提高降噪效果。

⑤ 聲屏障的材料：

根據(jù)軌道交通地面段和高架段、列車加速出站、站間勻速和減速進站時噪聲的頻率特性，進行軌道交通聲屏障的分段優(yōu)化設(shè)計。

⑥ 問題：

ⅰ值得注意的是，雖然采取聲屏障措施可以有效降低列車下部的輪軌噪聲，但是，對于車輛上部的集電系統(tǒng)噪聲的降噪作用十分有限[12]。

ⅱ聲屏障在軌道降噪的同時，可能會產(chǎn)生新的問題。由于聲屏障具有一定的高度（一般在2m以上），如果處理不當，會使司機的視線受到限制，容易產(chǎn)生視覺疲勞和行車事故；乘客在車內(nèi)的乘車環(huán)境和對外眺望空間受到限制易產(chǎn)生壓抑感，進而造成乘車舒適度下降；同時沿線兩側(cè)居民區(qū)的光線不足使其居住環(huán)境受到影響。因此提出在軌道兩側(cè)設(shè)置聲屏障的同時，在軌道之間設(shè)置道間聲屏障，而將兩側(cè)聲屏障的高度降低列車窗以下，這樣既不影響降噪效果，又不影響車內(nèi)視線，并且由于道間聲屏障離主要噪聲源——輪軌系統(tǒng)更近，更有利于吸聲[13,14]。但要求這樣設(shè)置的道間聲屏障具有雙面吸聲的性能，因此應(yīng)用吸聲材料設(shè)計出組合型雙面吸聲屏障也是聲屏障設(shè)計中需要解決的問題之一。

2 固定噪聲源分析及聲屏障設(shè)計

2.1 固定噪聲源特性分析

固定源噪聲污染，系指各種相對固定的設(shè)備和器材，在操作使用時發(fā)出的具有相當強度，超過規(guī)定標準，影響正常生活，危害公民身體健康的持續(xù)性聲響。

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)并結(jié)合群眾近期投訴情況，以工業(yè)噪聲、社會生活噪聲中餐飲業(yè)油煙凈化及通風(fēng)裝置、商業(yè)鼓引風(fēng)機和冷凍機組、辦公寫字樓冷卻塔等為主的固定源噪聲擾民反映激烈、社會影響非常惡劣，個別案例久拖未決，群眾重復(fù)上訪長達2-3年之久，飽受噪聲污染之苦。根據(jù)《中華人民共和國環(huán)境噪聲污染防治法》規(guī)定，工業(yè)噪聲、社會生活噪聲中冷卻塔、風(fēng)機噪聲等為主的固定源噪聲污染防治應(yīng)由各級環(huán)保部門實施監(jiān)督管理[15]。

以電廠噪聲為例。風(fēng)機噪聲以空氣動力性噪聲為主，其頻譜具有寬闊的連續(xù)性，且在低、中頻段有峰值。冷卻塔噪聲主要是淋水噪聲，以中、高頻率成分為主（500-8000Hz）。水泵噪聲主要屬于低頻和次低頻噪聲?？諌簷C是一個多聲源發(fā)聲體，其中進氣噪聲約為100 dB(A)，是其主要噪聲源。

2.2 固定噪聲聲屏障設(shè)計

由于固定噪聲源一般屬于工業(yè)、商業(yè)等性質(zhì)，分屬于各企事業(yè)單位。在聲屏障設(shè)計時，主要考慮：

⑴ 廠界外環(huán)境影響區(qū)域、聲屏障、固定噪聲源之間的距離。在保證達標的基礎(chǔ)上，確定聲屏障的位置及有效高度，并有效利用廠界圍墻及建筑物，實現(xiàn)效果最優(yōu)、費用最省的目標。

⑵ 因為是固定噪聲源，根據(jù)其與環(huán)境影響區(qū)域的距離可視為點源或有限線源，聲屏障可根據(jù)聲源對稱分布，并確定聲屏障距聲源張角，即確定了聲屏障的有效長度。

⑶ 在選擇吸聲材料時，視聲源對環(huán)境影響區(qū)域的影響程度及聲源特性，確定是以中、高頻噪聲為主還是以低頻噪聲為主。

4 結(jié) 語

聲屏障的設(shè)計是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要注意區(qū)分固定源噪聲和移動源噪聲，并分析特定區(qū)段噪聲源特性，選擇設(shè)計參數(shù)，進行聲屏障的優(yōu)化應(yīng)用。

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