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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。 
道路声屏障
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