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1、第1 7卷第2期1989年6J同济大学学报JOUR N ALO FT ONGJlt、N IVE R S ITYVol。1 7恤2JUn_1 989犷声屏障对交通噪声的A计权声插入损失章力郑长聚(声学研犷己f斤)提要本文提出了对一宽带噪声,声屏障的A计权声级插入损失刁LA在一定误差范田内可用某一特定频率了。时的声擂人损失JL位来代替,对于我国道路交通噪声的领i污可定 出 f,为4 0oHz,误 差范围小于l dB,并由交通噪声的线声源模型,得到了无限长屏障对于 交i亚噪声的声插人损失的计炸公式。关钻饲:障板,交通噪声,隔声量,等 效一频率一日l言、子11一刁2 1,!、道路交 通噪声是城市环境噪
2、声的重要成 份,控制交通 噪声的有效方法之一是在路旁设置声屏障。对声 屏障的隔声作用已有许多研究一 ,但 采用现有的方 法来 计算屏障对交通 噪 声的隔声尚有两方面的困难,一是 由于交通 噪声 的频谱,因为同样的屏障对不同频谱的噪声 的隔声效果不 一样,另一个原 因是由于交通噪声更多的时候可视为一个线声源,所以不能简单地套用点声源的结果。本文从 这两个方面着手,针对我国交通 噪声的频谱,得到了声屏障对交通 噪声的A计权声级的插入损失乙L刁,它仅是最大声程 差己。的函 数。二、由频谱得到A计权插入损失对于一个声屏障对点声源发出的球面声 波的插入损失,口前常用的 公式是t”刁L=5+2 019了2
3、兀N心anh了乏万可(dB )(1),人式中N是无量纲的菲 涅耳数:N二巡汪_2(A+B一d)久(2)其 中几为声波的波长(m),丸二c /f,f 为声波频率( Hz),为空气 中的声速,可取为=3 40。6m/s,占=(A+B一d)是声程差(m),其中几何尺 寸A,B,d见图1中所标出,本文收到日期1987年l ,月2 0日同济大学学报第1 7卷丫 件书(b)d戈r !z图图1声屏降Fig.IAS:点声源;R:接收点sereena san oisebarrier由“=平=26 f /可知声插入损失“是频率和声程差的函数,即为“了,“,故在考虑屏障的隔声效果时,必须 考虑声源的频率性质。一般地
4、,噪声源所发出的都 是一个宽带噪声,而且常用A计权声级来 表征噪声的大小,所以对屏障亦希望能得到A计权声级的插入损失,当然它与声源 的频谱密切相关。对一个噪声源,常按1 /1倍频程或1邝倍频程划分频带,设第i个频带上的声压级为L,则可 得到 屏障对此声源 的A声级插入损失为刁L月=LA无屏阵 一L,有屏障Elo。 乙+通一1。g 鑫。!(乙:一(B)(8)丫r.IJg曰. 且 八Ud.几式中A为第i频带的A计权声级修正值(如对6 3Hz,A,=一2 6.2 dB),刁L是相 应的频带上的声压级插入损失,由频带的中心频率f。值代入(l ) 式计算而得。由于频 率因素已经计及,因此刁L,仅是声程差
5、6的 函数,即刁L戚占)。交通噪声是 一个动态噪声,噪声的声级和频谱都随时 间变化,但若考虑在一段时间内的平均效果,即 其等效连续声级L。q,则频谱的变化并 不显著,根 据文 献6给出的数据改换翻P峨7成L;按L。二L。+扁一L!。一L6。,:,7,得到如图2所示的我国道路交通噪声的频谱。这里的交通噪声,是指多车种混合型车辆流的交通噪声,当混合型车辆流中各种车流量的 比例以及总车流t、车速度等量发生变化时,L。q的频谱也会 发生变化。赵仁兴等(. )归纳总结了我国交通噪声的几类典型频谱及平均谱,其相对频谱( 以l。OH艺为零d B)如表1所示。可以看出,平均值与图2所示的频谱基本吻合,所以可将
6、图2的频谱视为我国道路交通噪声的典型频谱,由这个频谱按(3)式可得出屏障的A声级插入损失刁L,如图3中的实线。 别别别又又 声l (Hz, 图2交通噪声频谱 Fis.25件ctr umo企tra f!le,01一 e怜见国家环保局道路交通噪声控制的研究课题总结报告.1989第2期章力等:声屏障对交通噪声的A计权声插入损失2 6 7表1交通噪声频i普的分类 (相对娜11普,单位:dB以IkHz为odB)频率(一63】2525 。11: 。1 2.。16.4举!I18_49.651I1 548.73.5另 UW18. 11 2.816.4Jv2 30 468平均, ,s!1 ;。6.10 0 02
7、0004 0 0 080 0 0一 7.一7.一9.一9.一6.一12.2一15.3一12.7一1 1.3一14.0今目才内bo 舟 . 生U 勺dj姚l品J叨肠 一一一一一川一|一U1 1犷一3.2一 7一13.9一!, 口自O1 1户ngQ甘。扣一0 j。 ”u八U月任SQ口 甘O一。一内一bl, JZ, .,曰2一。州一一,Tab一Clas sifieatio noftr affienois esPeetr um三、等 效频率f e夕由(3)式计算A声级插入损失需要 进行频谱的叠加计算,为了简化计算我们希望用一个特定频率,即等效频率f e,代入(l)式所得 的声压级插入损失值来代表屏障的
8、A计权 声级的插入损失。由噪声频谱值代入(3 ) 式可得到刁L,(占),它仅与占有关,同时 由(1 )式可 得刁L( j,占),它还与频率有关,在一般实际使用的情况下,取声程差占的变化范围为O 1 0m,然后 选定 某一频率f,在占的变化范围中计算两者 的区别,这实际上是对由小到大的占值进行求和,计算刁L,(韵与刁L(j,的的总的平均差异值;IJ甲.山P ,7 心去/ / / / / / / / / / / / / / / / / /厂厂/ / / / / / / / / / / / /_ _ _ _ _ 一岁乡乡刁2 2 2 2 2 2 2 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _001吸
9、)l;(m)l0图3屏障A计权声擂入损失变化曲线 按 图2频谱计算;-一按 加=40 0Hz计算.尸派尽3A一wel多ht,d王nsertio耳105甲of扭.creep同济大学学报第17卷j厂=橇鑫,“L“,一”Lf,“J”这 里占,( j=1,2,m)取在给定 的变化范围内的值。当频率为某一值时,有功为极小,时的频率即为等效频率 j。实际上这样做 的意义也就 是在曲线图上绘出乙L,与占的曲线,这“然贡 后 选定频率f在同一张图上绘出刁L与占的变化曲线。当选择某一频率时两条曲线的差别 达到最小,则这个频率为等效频率f。鉴于对某些频谱情况采用等效频率f。会导致较大的误差,事先应规定一个最大误差
10、值刁r n眨,即在所考虑的6范围内,应满足 山.=刁L(8)一刁Lf。,占) l刁ma :,否则这一等效频率是没有意义的。按照这种方 法,对于 图2所 示的交通 噪声频谱可算得等效频率为40 9Hz,它 与刁L月的最大误差为0.7 dB,为简单起见,可取等效频率f。=40 0Hz,采用40 0Hz计算的结果与刁L月的 最大误差小于O.g dB,这对于实际使用是 允许的。图3给出了以等效频率f。为40 0赫进行计算的刁L( j。,孙与按频谱直接计算的刁L月(的之间的比较。对于由赵仁兴等给 出的我国交通噪声的几类频谱我们也作了计算,采用40 0Hz的等 效频率可能导致的最大误差不超过2。Od B。
11、因此对于我国 交通噪声,在计算屏障的隔声降噪效果时可采用等效频率f。为40 0Hz,所得到的是以dB A为单位的A计权声级插入损失。国外有人提 出对交通噪声可采用50 0Hz来近 似估计屏障的效果,对我国 交通噪声频谱这样做的误差要比4 0OHz大,对图2的频谱误差将超 过1.0dB。四、线声源时屏障的插入损失卜考虑线声源的情况,即点声源密集地分布在一条直 线上,如图1中的50 5 直 线。在 线源上任一 元段d:的声功率为树。dz,留。是声功率的 线密度,任一测点R距线声源距离 为d。,该测点处声压为九=“一=翼里些,犷.d:二粤弊-【, /d。=少黔 J一。4万(d6+之)4万doJ一22
12、4do(4)式中P c为空气的特性阻抗。如果 沿着声源 设置一无 限长的声屏障,则屏障后 面R点的声压变为P:丽淤粉。一”“z (5)8 的+工.!.一一2公几由于声压级插入损失刁L的表达式比较复杂,因此有必要作一些近似。由(1 )式,当N=o时,刁L=5澎 10193dB,当N”“ 时,有刁L“ 1019(20N )(dB),因而近似地可得y I J川刁L=1019(3+20N)(dB)(6)(6 )式可作为(1 )式的近似表 达式,它 与(l ) 式的最大差别为O.7dB。由(6 )式代入(5 ) 式可得:f+“留。Pel P一=.一石二片一一五; 二厄飞 J一.4, 、“云甲芯,1 (3
13、+20N)(7)杏坐标相等时声程差为古。=(A。+B。在图1中,当点声源S。与R点的“:而线声源 上 任 一点S与R点 在一d。),N。=2占。/z轴上的 距离差为之,于 是占=(A+B一d)=了(A。+B。)2十z z一d,令c o 8“=d 0/ d,则有之=d。t ga,所以舀=以A。+B。)2+d吕t gZa,一d。/c o sa第2期章力等:声屏障对交通 噪声的A计权声擂入报失2店 仓. . . . . ., . . . . ., ., ., . ,. . . . . . . . .一-. . . . .=一撬丁!1 “。十召:”一岔孟一“2“一,当占。=(月。+B。一d。)d。时,
14、近似地占=占。o osa,或写成N二N。eos a将(8)式代入(7)式,得到(8),、黯汀;2。一卜2 态c h a - - 6=留opc4do.1(N。)(9)r. . .Ji一万式中I (N。)为定 积分I(N。)=兀/刁二厅/2da3+20N。eo sa一一一一ttJl l 电、Z.、 43兀了1一tZ2 3了飞2一丁一c t g召共,2 0N。320N3、1)、1)(10)l n(t、一了2一l),即 当N 0O。1 5时用 第一个等 式,N。异0.15时 月 第二式。比较同一个测点R在有无屏障时的声级抢,便得到屏障对线声 源的插入损失为乙;=1。,g(粉丫=一1 。19:,( N。
15、)(d B )、尸/11)书五、屏障对交通噪声的作用视每辆车为一个点声源,那么交通 噪声是众多的点源沿着直 线上作一定的分布,当车流里较大时,如果 只考虑等 效连续声 级Loq,那么可 将交通噪声视为沿道路_ L分布 的线声源。图2所示 的交通 噪声频谱是 指等效连 线声级L。q的频谱,可设想是无限长线声 源上 的每个点源(即 每个元段)都发 出这样频谱的声音。这样,山于对铸个点源 都可采用等效频 率f。来代表频谱从而得出A计权声插入损失,那么山于舟个点 源频i沁相 同,因l衍对 线声源亦可以用等效频率f亡代入(9 )式,得到叮障对 线声源 的A计权声插入损失。由t400Hz,20N。3将 f。代入有6。二3亡t40fe对于逍 路交通噪声,取=34o.6m/S,f。=我们有3万了1一t艺、dB ),(卜少蹂鱼、1),人,_,/1一t ,。、丫一介下r .lig. 且 O. 上(1 2) 1 。,g2减譬丫;券认万ldB ,!=(4 0fe占。3C)11|l一一AL刁(1 2)式就是屏障对交通噪声的A计权声插入损失,其中t=1相 应于占。=o.06 4m。将(12 )式的结果绘成曲线如图4中的曲线B,这里占=占。,可看 出在常川的范围之内有L月2 0dB。犷好。同济大学学报第
