道路声屏障插入损失预测计算及比较研究

道路声屏障插入损失预测计算及比较研究
1 前言
      随着城市化进展，城市与城市之间、城市内部建起了快捷的交通路线网，如高速公路、高架道路、轨道交通等。高速公路和城市高架道路在建造时难免要穿过人口集中的居住区，交通噪声给交通路线附近居民的工作、生活、学习带来了一定的干扰，而设立道路声屏障是一种十分有效的降低交通噪声的措施，目前，国内外有越来越多的人投入到声屏障的研究工作当中。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[1]。设置声屏障是噪声控制工程中的重要措施之一，在降低交通干线噪声、工业生产噪声和社会环境噪声中发挥着独特的作用。道路声屏障是控制声源特别是交通噪声的重要措施，尤其是随着近年来城市轨道交通和高等级公路的加速建设，各类道路声屏障也得到广泛普及，实现了其它降噪手段所不能代替的效果。本文运用Cadna/A环境噪声预测软件对进行预测，并根据《道路声屏障声学设计规范》(报批稿)中的线声源模型对道路声屏障插入损失进行计算，通过对上三高速公路嵊州段何家村（K53+328～K53+512）和黄泥桥（K63+072～K63+538）两个居民点设立的分别长184米和466米的声屏障进行实地测量，分析了软件和模型的误差和在实际工程中的可操作性。
2 声屏障插入损失
2.1 插入损失定义
插入损失（IL）是评价声屏障降噪效果最常用的物理量，其定义为声场中某固定点在设置声屏障前后的声级之差。降噪效果一般采用63～4000Hz的倍频程或50～5000Hz的1/3倍频程的插入损失来评价，单一评价量则采用实际声源状况下的最大A声级插入损失或等效连续A声级[2]。
2.2 插入损失的计算方法
式中 分别表示绕射声衰减，透射声衰减和反射声衰减， 分别表示其它障碍物和地面声吸收，max表示取其两者中最大者，是因为一般两者不会同时存在。如果有其它屏障或障碍物存在，地面效应 会被破坏掉，因为只有贴近地面，地面声吸收的衰减才会明显。式中减去 是因为一旦设计的声屏障建成，原有的屏障或障碍物或地面声吸收效应都会失去作用。
3-7略
8 结论
（1）在用Cadna/A环境噪声预测软件预测高速公路声屏障插入损失时，由于没有实测地段的准确的地形地势图，我们只考虑了道路参数和屏障参数，没有考虑周围建筑、山体、植被对插入损失的影响，因此预测结果与实际测量有一定的误差，昼间差4.9～14.2dB,夜间差2.0～5.7dB，预测所得的插入损失数据比实际监测的数据大，而这个差距在夜间相对昼间要小。主要原因在于夜间的本底噪声比起昼间要小的多。如果考虑周围的环境因素，则预测得到的插入损失与实际监测的值更接近，误差更小。而Cadna/A环境噪声预测软件能够考虑周围建筑、山体、植被对插入损失的影响，这样在预测能够模拟实际情况，大大减小误差，所以认为，Cadna/A环境噪声预测软件能够在实际工程预测中采用。
（2）用Cadna/A环境噪声预测软件预测高速公路声屏障插入损失时，昼间误差比夜间大的主要原因是车流量和本底值，实际测量中，上三高速公路车流量不大，平均为13320辆/天，车速>80km/h，所以车矩较大，且不稳定，在测量时间内经常出现车辆断流现象，在白天本底噪声较高的情况下，测量所得的声屏障插入损失要比夜间小，相对于预测值误差大。
（3）用《道路声屏障声学设计规范》（报批稿）中数学模型计算所得的声屏障插入损失在1/3倍频程中心频率上具有很好的频率相关性，完全符合声学特性,即低频声绕射比高频声强。
（4）用等效频率方法计算声屏障A声级插入损失与实际测量所得的插入损失值较为接近，尤其是在夜间本底噪声值低的情况下，计算值比实测值大-3.4～1.58dB，所以认为《道路声屏障声学设计规范》（报批稿）中数学模型在实际工程计算中误差下，可操作。
（5）现场采样的声信号1/3倍频程分析所得各中心频率的插入损失都比《道路声屏障声学设计规范》（报批稿）中数学模型计算所得值小，其原因主要也为车流量不够大、本底影响和监测本身的误差。因为实际测量时测点为农居，车辆通过时，道路侧噪声较大，屏障后的受声点声级值比屏障上方的参考点声级值小，插入损失为正；而当车辆断流时，农居的生活噪声比道路侧高，这样形成“倒屏障”，屏障上方参考点一次受声，而屏障后的受声点会受到屏障反射声影响，使之声级变大，甚至高出屏障上方参考点的声级，出现声屏障插入损失为负值。
（6）用Cadna/A环境噪声预测软件预测高速公路声屏障插入损失和用《道路声屏障声学设计规范》（报批稿）中数学模型计算声屏障插入损失，都对声源有一定的要求，主要有足够大的车流量，使车与车之间基本连续，更加符合线声源。其预测和计算所得的值与实际有一定的误差，在测量时，如果测量有车通过时的声级而避开车辆断流，误差将大大缩小。 

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