（环境工程专业论文）城市道路交通噪声分布特性及影响研究.pdf

， t 。 ，- ， 一，- ， 二 厂小“l l 、0 。 “ 了：，、：l v 卜 誓? o j _ t ； _ ， 、 ； s t u d y i n gt h ed i s t r i b u t i o no f t r a f f i cn o i s ea n d e n v i r o n m e n t a li m p a c to nu r b a nr o a d s ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e df o rt h ed e g r e eo fe n g i n e e r i n gm a s t e r c a n d i d a t e ：m ac h u n y a n s u p e r v i s o r ：p r o f c h e n gj i x i a c h a n g a nu n i v e r s i t y ，x i a n ，c h i n a 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的 研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论 文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成 果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名? 秦多 加f o 年占月7 日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归 属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请 专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的 学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 龇年石月夕日 皇o io 年6 只fd 日 ) k 0 0 、 ， r i l 一、 叶；， v 一、r 摘要 本文选择西安市城市交通主干道南北主线和环线如二环路等交通密集的路段为研 究对象，对不同路段，从交通噪声声级及其频谱昼间测量入手，同时进行车速测量和车 流量统计，共分成6 个实验过程，采用计算机软件e x c e l 和s p a s s 进行数据处理，并得 出如下结论： 1 道路特征、行车状态、车速、车流量、车型比对交通噪声的贡献分别占3 4 8 ， 2 5 5 ，2 4 3 ，1 4 8 ，0 4 。 2 所选1 0 条道路中，昼间均超过4 a 类标准，1 0 0 噪声污染，其中重度污染的路段 占所选路段的7 0 ，中度污染1 0 ，轻度污染2 0 。表明西安市城市道路交通噪声污染严 重。 不同特征路段的频谱具有相似性，噪声频谱总趋势依频率增高呈现衰减趋势。6 3 h z 为噪声最高点，1 k h z 为此高点，8 k h z 为最低点。中低频噪声声级大。 3 交通噪声随距离衰减特性呈现对数衰减，西安市所选路段达标距离昼间在2 - 2 0 m ， 夜间在1 3 0 - 7 3 5 m 之间。 4 交通噪声与主流车速有很好的正相关，车速高，则噪声高。车辆拥堵时，南二环 路小车车速主要集中在3 0 3 5k i n & ，西二环在2 0 3 0k n y h ，大庆路分散在2 0 5 0k n y h ， 北二环路分散在6 0 7 0 k m h 。北二环路车速明显普遍高于其他路段。 5 归纳交通噪声与车流量、车速、车型比的关系式。 6 临路低层建筑( 小于等于7 层) ，一般4 层以上楼层交通噪声影响大。对于高层 建筑，随楼层增高噪声较快增加，大于8 层，各楼层噪声在5 d b ( a ) 内起伏的同时显衰减 趋势。临路建筑噪声频谱的分布规律与道路交通噪声的频谱相似。 7 针对研究结论提出城市交通噪声的治理方案。 关键词：城市道路交通噪声分布频谱环境影响治理方案 a b s t r a c t t h i sp a p e ri ss e l e c t e dx i a nm a i nt r a f f i cr o a d s ，b ym e a n so fm e a s u r e m e n tl e qa n d o c t a v eb a n ds p e c t r u m ，a tt h es a m et i m e ，t e s t e dt h ev e h i c l e ss p e e da n dc o u n t e dt h et r a f f i c f l o 、so nt h er o a d s a f t e rd o n es i xe x p e r i m e n t s ，i tf i n i s h e dt h ed a t ap r o c e s sb y s o f t w a r ee x c e l a n ds p a s s i ti ss h o w na sf o l l o w s ： 1 i tw a sa d o p t e dm e t h o do fa h pt oa n a l y z et h ew e i g h to ft h ei m p a c tf a c t o r s ，i t d e m o n s n n e dt h a tt h ec o n t r i b u t i o nb yav a r i o u sf e a t u r er o a d sf o rt h e t r a f f i cn o i s ew a s 3 4 8 ，r e s p e c t l y , t h ev e h i c l e r u ns t a t u sa n da u t o ss p e e da n dt r a f f i cf l o w sa n dt h es c a l eo f t r a f f i cf l o w sw e r e2 5 5 ，2 4 3 ，1 4 8 ，0 4 2 a m o n gt h et e nr o a d s ，t h ed a y st r a f f i cn o i s ea r ea l le x c e e d4 a l e v e ls t a n d a r d ，10 0 a r e p o l l u t e db y 位腼cn o i s e ，7 0 r o a d sa r eh e a v i e rp o l l u t i o n ，10 a r em i d d l ea n d2 0 a r e l i g h t i ti ss h o w nt h a tt h et r a f f i cn o i s ep o l l u t i o ni nx i a nc i t yi ss e r i o u s i t i ss i m i l a rf r e q u e n c yf e a t u r ef o ra l lv a r i o u sr o a d s ，t o t a l l y ，t h en o i s eo fo c t a v eb a n d s p e c 仇胍s h o wa r e n u a t i o n t h en o i s eo f 6 3 h zi st h eh i g h e s t ，t h en o i s eo f10 0 0 h zi sh i g h e r a n dt h en o i s eo f8 0 0 0 h zi st h el o w e s t f r o mt h eo c t a v e b a n ds p e c t r u m ，i ti sf o c u so n m i d d l e 1 0 wf r e q u e n c yt h a tt h ep o l l u t i o no f t r a f f i cn o i s e 3 t h ed e c l i n cc h a r a c t e r i s t i co ft r a f f i cn o i s ea st h ed i s t a n c ef r o ms o u n ds o u r c es h o w s l o g a r i t h md e c r e a s e ，a m o n gs e l e c t e dx i a l lc i t yr o a d s ，r e s p e c t i v e l y , t h ed i s t a n c ew h i c hc o m e u pt ot h es t a n d a r d sb yt r a f f i cn o i s ed a y si s1 2 - 2 0 m ，n i g h t si s 1 3 0 - 7 3 5 m 4 f o rc a r ，sa v e r a g es p e e d ，t h e ya r ep o s i t i v er e l e v a n c eb e t w e e nt r a f f i cn o i s ea n dv e h i c l e s p e e d ，t h es p e e db i g g e ra n dt h en o i s eh i g h e r , v i c ev e r s a w h e nt h e v e h i c l ei si nj a m ，t h e v e h i c l es p e e di si no 10k m ha n dn o i s eh i g h e r t h ec a rs p e e d sn a n - e r - h u a n r o a dc o n c e n t r a t e o n3 0 3 5 蝴，x i e r - h u a nr o a d so n2 0 - 3 0k m h ，t h ec a rs p e e d sd a - q i n gr o a da n d b e i e r - h u a i lr o a dd i s t r a c t ，m a i n l yr e s p e c t i v e l yo n2 0 - 5 0k r n h ，6 0 - 7 0k m h t h ev e h i c l e s p e e db e i e r - h 啪r o a dh i g h e rt h a no t h e r s ，t h i s i so n eo fr e a s o n st h a tt h et r a f f i cn o i s e b e i e r - h u a nr o a di sa l s oh i g h e rt h a no t h e r s 5 i tw a sc o n c l u d e dt h e r e l a t i o no ft h et r a f f i cn o i s ev e r s u st o v e h i c l ef l o w sa n da u t o s s p e e da n da u t o sr a t e 6 a tn e a rt h ed i s t a n c et ot w os i d e sr e s i d e n t i a lb u i l d i n g s ，t h et r a f f i cn o i s ei m p a c to ni s i i h i g h e r f o rl o w e rf l o o ro fs t a i r s ，t h en o i s ee f f e c ti sh i g h e ra tt h e4 a n da b o v ef l o o ro fs t a i r s c o m m o n l y f o rt h eh i g hr i s eb u i l d i n g s ，t h et r a f f i cn o i s ei si n c r e a s eq u i c k l yl o w e rt h a n8f l o o r o fs t a i r s ，m o r et h a n 8 ，n o i s eo ft h ea l ls t a i r su pa n dd o w n o ne x t e n ta t5 d b ( a ) a n di ts h o w s a t t e n u a t i o n t h ef r e q u e n c ys p e c t r u m sb yt w os i d e so fr o a d so fb u i l d i n g sa r es i m i l a ra st r a f f i cn o i s e ， a ta r r a n g eo f31 5 - 12 5h z ，n o i s ea r eh i g h e r , a ta r r a n g eo f12 5h z l0 0 0 h z ，d e c l i n es t a b l y r e l a t i v e l y , t h en o i s ef r e q u e n c ys p e c t r u m sm o r et h a n10 0 0 h z ，t h ea t t e n u a t i o no f t r a f f i cn o i s e i n c r e a s ef a s t ，a tt h e8 0 0 0 h z ，t h et r a f f i cn o i s ei st h el o w e s t 7 t h i sa r t i c l ep u tf o r w a r dr e a s o n a b l ec o n t r o lm e a s u r e so ft r a f f i cn o i s e k e yw o r d s ：u r b a nr o a d s ，d i s t r i b u t i o no ft r a f f i cn o i s e ，n o i s es p e c t r u m ，e n v i r o n m e n t a l i m p a c t ，c o n t r o lm e t h o d i i i 目录 第一章绪论1 1 1 研究的背景1 1 1 1 我国公路交通及城市道路交通发展1 1 1 1 1 我国公路交通发展状况1 1 1 1 2 我国城市道路现状1 1 1 1 3 我国汽车拥有状况2 1 1 2 城市道路交通噪声污染4 1 1 3 道路交通噪声危害5 1 1 4 国内外研究现状6 1 1 4 1 国外研究现状6 1 1 4 2 国内研究现状7 1 1 5 问题的提出及研究意义9 1 2 研究内容、方法及技术路线1 1 1 2 1 研究的内容1 l 1 2 2 研究的思路1 2 1 2 3 技术路线1 3 第二章道路交通噪声研究的理论1 4 2 1 高速公路交通噪声的构成1 4 2 1 1 道路交通噪声的影响因素1 4 2 1 2 车辆噪声的产生1 4 2 2 道路交通噪声声波在空气中的传播1 6 2 2 1 声波传播的一般规律1 6 2 2 2 声波传播的几个基本现象1 7 2 3 道路交通噪声的评价指标1 9 2 4 城市道路交通噪声的监测2 0 2 4 1 单个车辆行驶噪声的监测2 0 2 4 2 自由流状态下车辆行驶噪声的监测2 1 i v 2 5 采用的标准2 1 2 5 1 环境噪声限制( 声环境质量标准g b 2 0 0 8 ) 2 1 2 5 2 道路交通噪声质量等级划分的规定标准2 l 第三章监测条件与方法2 3 3 1 研究区域概况2 3 3 2 监测方法2 4 3 2 1点位布设原则2 4 3 2 2 监测时段2 4 3 2 3 监测仪器2 4 3 2 4 监测内容2 4 3 2 5 监测步骤2 5 3 3 车辆分类及车流量统计方法2 6 3 4 车速测量2 6 3 5 数据处理2 6 第四章城市道路交通噪声分布特性研究2 7 4 1 西安市道路交通噪声影响因素的权重分析2 7 4 2 西安市道路交通噪声声级分布特性3 0 4 2 1 西安市主干道平直道路交通噪声3 0 4 2 1 1 噪声分布3 0 4 2 1 2 交通噪声超标值及其质量等级3 1 4 2 2 坡度道路交通噪声的声级分布及频谱3 3 4 2 2 1 噪声及频谱分布3 3 4 2 2 2 噪声及频谱衰减3 5 4 2 3 不同形态道路交通噪声的声级分布及频谱。3 6 4 2 4 高架道路与地面道路交通噪声的声级分布及频谱的比较3 7 4 2 5 空间一定高度处道路交通噪声的声级分布及频谱3 8 4 2 6 平直道路交通噪声的声级及频谱随水平距离的衰减4 0 4 2 6 1 测量结果4 0 v 4 2 6 2 噪声衰减分析4 0 4 3 车流量的统计分析4 3 4 3 i 车流量大小4 3 4 3 2 车流量与噪声的关系4 4 4 4 车型比的统计分析4 5 4 5 道路交通车流中车速的测量分析q 4 7 4 6 道路交通与车流量、车型比、平均速度的关系4 9 4 7 本章小结5 0 第五章城市道路交通噪声对路两侧环境的影响分析5 4 5 1 上坡路段路侧楼层交通噪声环境影响分析5 4 5 2 下坡路段路侧楼层交通噪声环境影响分析5 5 5 3 平路段路侧楼层交通噪声环境影响分析5 7 5 4 本章小结6 1 第六章结论及建议6 3 参考文献6 5 攻读学位期间参加过的部分项目6 7 致谢6 8 v i 长安大学工程硕士学位论文 第一章绪论弟一早珀 下匕 1 1 研究的背景 1 1 1 我国公路交通及城市道路交通发展 1 1 1 1 我国公路交通发展状况 近年来，我国的经济建设发生了翻天覆地的变化，公路交通事业蓬勃发展，截至2 0 0 8 年底，中国公路通车总里程达到3 7 3 0 2 万公里，仅2 0 0 8 年高速公路通车总里程达到6 0 3 万公里，继续居世界第二位。统计显示，2 0 0 8 年，全国主要运输方式完成客运量2 8 6 7 9 亿人；完成货物运输量2 5 8 7 4 亿吨。2 0 0 9 年新增公路通车里程9 8 万公里，其中高速 公路4 7 1 9 公里。各年度通车里程详见表1 1 0 表1 12 0 0 5 年2 0 0 8 年，各年度公路交通通车里程单位；万k m 玉絮 2 0 0 52 0 0 62 0 0 72 0 0 82 0 0 9 总通车里程 1 9 0 0 03 4 5 7 03 5 8 3 03 7 3 0 23 8 2 9 2 高速公路 3 5 04 5 35 3 96 0 36 5 0 从公路交通投资规模看，据政府统计网站资料数据：至“十五以来，我国以前所 未有的投资力度和建设速度年均完成交通运输业固定投入5 3 1 3 6 亿元，2 0 0 7 年达 1 2 2 7 8 5 亿元。2 0 0 8 年国家又投入4 万亿经济刺激计划，其中交通基础设施投入占4 5 左右，公路建设又作为基础建设中的重要组成部分，约占刺激计划的1 4 。2 0 0 9 年全社 会公路水路民航固定资产完成1 1 3 万亿元。2 0 0 9 年交通投资计划1 万亿，同年7 月， 交通运输部数据显示，2 0 0 9 年上半年我国公路水路交通固定资产共完成投资4 1 7 3 亿元， 同比增长4 0 4 ，其中公路建设完成投资3 6 2 7 亿元，同比增长4 9 。 以上数据说明：从2 0 0 5 年至2 0 0 9 年，我国公路通车里程以年均2 5 3 8 的速度增长， 公路交通投资力度不断加大。 1 1 1 2 我国城市道路现状 随着全国公路网的不断完善和机动车数量的迅猛增加，近年来，我国城市道路交通 迅速发展，2 0 0 7 年度部分城市道路基本情况见表1 2 。 第一章绪论 表1 22 0 0 7 年度部分城市道路基本情况 年末实 年末实有道 城市桥梁 公共交通客 地区 伺埴跆 路面积( 万 ( 座) 运总量( 万人 出租汽车 长度 平方米)次) ( 辆) ( 公里) 全国2 4 6 1 7 24 2 3 6 6 24 8 1 0 05 5 4 6 4 3 99 5 9 6 6 8 北京5 5 4 07 7 3 4 1 9 4 34 8 8 1 3 86 6 6 4 6 华北地区 2 5 0 3 84 4 7 6 72 4 0 63 8 4 8 4 51 4 3 1 8 2 辽宁 1 1 5 3 01 9 4 5 21 3 9 53 5 9 5 4 47 9 3 6 5 东北地区 2 7 1 6 74 0 9 1 42 7 2 96 4 3 8 2 51 9 0 2 5 0 上海 4 2 9 58 3 6 3 1 8 1 6 3 4 6 5 6 74 8 6 1 4 江苏 2 8 4 5 6 4 4 5 9 51 1 8 3 73 3 0 2 4 64 4 9 9 3 山东 2 7 0 9 24 9 6 7 73 8 8 73 0 2 8 5 05 5 3 1 2 东南地区 8 8 4 3 11 5 2 4 9 52 5 6 9 31 3 4 0 3 8 51 9 3 3 4 6 河南 8 4 5 31 8 7 7 79 6 31 7 2 6 3 34 6 0 5 4 华中地区以南 6 4 4 6 2 1 1 1 8 6 18 9 5 81 3 5 4 8 1 71 6 5 1 4 8 重庆 4 3 4 97 8 0 28 1 l1 5 0 1 1 31 7 2 0 8 四川 8 1 2 8 1 4 8 5 8 1 4 1 32 2 9 9 2 92 5 0 0 2 西南地区 1 8 0 6 83 1 9 7 33 1 8 6 5 8 0 2 9 36 7 7 6 1 陕西 4 0 7 28 9 6 95 1 61 5 9 7 7 02 1 3 9 2 西北地区 1 3 1 7 12 5 5 5 51 3 6 9 4 0 7 5 6 98 4 7 2 1 数据来源：中国统计年鉴2 0 0 8 随着公路交通事业的发展和城市化进程的加快，从8 0 年代以来，我国城市道路里 程总量逐年增加，1 9 8 0 年全国城市道路总长为2 9 5 0 0 公里，1 9 9 4 年达到1 11 0 5 8 公里， 2 0 0 7 年达到2 4 6 1 7 2 公里。从1 9 9 4 年至2 0 0 7 年1 3 年间，我国城市道路长度以年均9 3 5 的速度增长。西安市2 0 0 9 年全市道路总长度1 2 3 4 公里，主次干道长度5 7 6 6 1 公里， 人均道路面积为6 3 平方米，路网密度为2 8 5 公里平方公里。 1 1 1 3 我国汽车拥有状况 从1 9 8 5 年到2 0 0 1 年，我国汽车总量从2 8 4 9 万辆增加到7 7 0 7 8 万辆。进入2 0 世 纪我国的机动车数量急剧增加。截至2 0 0 8 年底，据公安部交通管理局消息，全国机动 2 长安大学工程硕士学位论文 车保有量为1 6 9 8 9 万辆，汽车占6 4 6 7 万辆；机动车驾驶人1 8 0 6 6 万人。2 0 0 9 年保有量 达到7 5 0 0 万辆。预测我国汽车保有量2 0 2 0 年将超1 5 亿辆，截至2 0 0 9 年8 月底，北 京市汽车保有量目前已达3 8 1 8 万辆，预计2 0 1 0 年年初，这一数字就将突破4 0 0 万辆。 目前美国、加拿大等国家平均不足两人就拥有一辆汽车，北京作为国内汽车普及率最高 的城市，平均每4 4 人拥有一辆汽车。机动车数量以每5 年翻一番的速度在增加。广州 2 0 0 7 年汽车保有量达1 0 0 万两，且每年以1 5 万两的速度增加；据华商报载，西安市2 0 0 9 年私人汽车拥有量7 5 万辆，2 0 1 0 年年初达1 0 0 万辆。目前西安市人口近9 0 0 万人次， 约9 人拥有一辆汽车。2 0 0 3 年- 2 0 0 8 年我国民用汽车拥有情况表见1 3 ，1 9 8 5 年- 2 0 0 1 年我国汽车总量见图1 1 。 表1 32 0 0 3 - 2 0 0 8 民用汽车拥有量统计单位；万辆 指标2 0 0 3 年2 0 0 4 年2 0 0 5 年2 0 0 6 年2 0 0 7 年2 0 0 8 年 民用车辆拥有量 2 3 8 2 9 32 6 9 3 7 13 1 5 9 6 63 6 9 7 3 5 4 3 5 8 4 0 5 0 9 9 6 1 民用载客汽车拥有量 1 4 7 8 8 11 7 3 5 9 12 1 3 2 4 62 6 1 9 5 7 3 1 9 6 0 0 3 8 3 8 9 2 民用载货汽车拥有量 8 5 3 5 18 9 3 0 0 9 5 5 5 59 8 6 31 0 5 4 1 0 l1 2 6 0 7 私人汽车拥有量 1 2 1 9 2 31 4 8 1 6 61 8 4 8 0 72 3 3 3 3 2 2 8 7 6 2 0 3 5 0 1 3 9 私人载客汽车拥有量8 4 5 8 71 0 6 9 6 91 3 8 3 9 31 8 2 3 5 72 3 1 6 9 l 2 8 8 0 4 9 私人载货汽车拥有量 3 6 7 3 54 0 2 8 24 5 2 114 9 4 9 15 3 9 4 5 5 9 6 3 9 数据来源：中国交通网 第一章绪论 图1 22 0 0 3 年一2 0 0 8 年我国私人汽车拥有量 由此可见：进入2 l 世纪，随着各种等级的公路交通以及城市道路里程迅速增加， 汽车工业迅速发展，各种机动车辆尤其是私人拥有车辆的迅猛增加，从2 0 0 3 年至2 0 0 8 年5 年间私人汽车保有量见图1 2 ，平均以每年3 7 4 3 的速度增加，从而使行驶在道路 上的车流量迅猛增加。 1 1 2 城市道路交通噪声污染 交通是国民经济的骨架和命脉。近年来，我国公路交通网、城市道路网不断完善， 汽车工业的日新月异有力促进我国各地经济发展，促进各地之间的物质、文化交流，便 捷人们的生活。目前，我国城市化建设规模不断加大，城市道路密度不断加大，各类机 动车数量迅猛增加，大多城市主干道道路交通量已呈现交通流状，大城市上下班道高峰 时期道路拥堵比比皆是，汽车在道路上行驶、拥堵、频繁踩刹车，由此产生一系列环境 问题，噪声污染首当其中。城市由于是当地政治、经济、文化的中心，人口密集，道路 与民宅距离较近，各种机动车数量的急剧增加等特点，城市主干道两边噪声超标率高， 噪声污染已成为与汽车尾气同等杀手的污染源，道路交通噪声污染扰民问题日益突出， 这已成为世界性面临要解决的问题。 我国2 0 0 8 年统计的4 0 1 个城市道路交通噪声中，有1 5 的城市道路交通噪声超标。 1 9 9 5 年大中城市中交通干线两侧区域噪声超标的城市达7 1 1 4 。全国2 3 的城市居民 生活在噪声超标的环境中n 1 。据调查，我国有3 3 9 0 万人受到交通噪声影响。其中2 7 0 0 万人生活在高于7 0 d b ( 分贝) 噪声的严重污染环境中口1 。全国大中城市道路两旁一定距离 范围内均有不同程度噪声超标。根据国家公布的数据表明，近年来，由于公路交通噪声 的影响，我国城市区域声环境约有1 1 属重度污染、4 9 的属中度污染、3 0 的属轻度污 4 长安大学工程硕士学位论文 染、1 0 的质量较好1 3 1 o2 0 0 9 年劳动保护科学研究所公布的北京市交通噪声污染现状调 查结果显示，北京市道路两侧民用住宅、学校和医院平均受交通噪声污染率达8 9 1 。 据调查统计，北京城市人口中有约1 6 居住在交通干线两侧，约有i 0 0 多万人饱受交通噪 声污染之苦。游菊香等人2 0 0 6 年分别对福州市乌山路、上山路、五一南路、五一北路 南段这4 条道路的特定路段连续监测7 天，结果表明这几条城市干线的交通噪声已超过 我国城市区域道路干线两侧区域的背景噪声限值标准( l e q = 7 0 d b ) ，表明福州市交通噪 声污染较严重。东北林业大学谢佳茵2 0 0 6 年4 - 5 月对哈尔滨市4 7 条道路8 3 个路段作 为监测点，测量结果分析表明，哈尔滨市8 3 个测点的道路交通噪声等效声级l e q 平均 值高达7 4 6 5 d b ，整体超出国家标准达4 6 5 d b ，近3 9 的路段噪声值都超过了7 6 d b ，路 段超标率竟高达9 6 4 ，属严重超标，即哈尔滨市交通噪声污染现象极其严重。广州市 1 9 9 4 年全市平均道路交通噪声高达7 2 3 d b ，超标道路长度占交通干线总长度的7 1 8 9 。 在我国城市噪声构成中，约7 0 来源于交通噪声，临街交通噪声已成为市区人居环 境中的主要污染源。噪声污染事件逐年增加，大约占各类环境纠纷案的6 0 ，且有不断 上升之势，道路交通噪声污染已成为城市除大气、振动污染外又一影响人们健康的主要 隐形杀手之一。 中国每年因道路交通噪声污染导致的经济损失约合人民2 1 6 亿元，仅北京市每年因 道路交通噪声污染导致的经济损失就达1 5 2 0 亿元。 由此可见，随着社会文明和进步，公路交通噪声污染已成为现代社会普遍影响人们 心身健康的重大污染源之一。 1 1 3 交通噪声危害 交通噪声是随机起伏的非稳态噪声，一般声级在6 0 _ _ 8 5 d b 范围，属中等声级噪声， 声波在空气中传播，声波中既含有低频又含有高频声，人们听到此声音后感到极不愉快， 心里和身体都会造成严重的不利影响。交通噪声持续性对人体的危害更大，它除了对听 觉系统影响，引起听力障碍；对神经系统尤其对高级神经系统的影响较大，记忆力衰退、 注意力不集中及其它精神综合症，影响工作学习以及睡眠的质量；对消化系统，心血管 系统等产生影响，尤其对中、老年人，刺激人的心血管系统，极易诱发高血压、心脏病。 对儿童的成长和胎儿的发育也有着极大的危害。 从1 9 7 1 年国际标准组织公布的4 5 年间连续噪声的a 声级与听力损害危险率关系， 试验表明长期处于8 0d b ( a ) 以下的噪声环境中，高频噪声对听力的损伤更大，特别是 5 第一章绪论 3 0 0 0 h z 、4 0 0 0 h z 。 有人对值警和对照组做了统计，长期工作在道路上值警的神经衰弱症明显高于对照 组，高血压病也高于对照组，且心电图异常主要是心律失常。值勤民警的心律改变是噪 声对植物神经系统的影响产生的。 v i n i t ap a t h a k 等人对公路交通噪声污染的危害作了调查，结果表明：由于受交通 噪声影响，被调查的人6 5 的认为健康受到严重影响，5 1 的人有过头痛，5 8 的人血压 增高，5 3 的人感到疲乏，4 9 容易激怒，5 4 头昏眼花。 1 1 4 国内外研究现状 1 1 4 1 国外研究现状 2 0 世纪中叶，全球在科学、工业、交通迅猛发展，城市建设规模扩大，带来一系列 环境恶化问题、环境污染事件屡屡发生，人们越来越意识到保护环境的重要性。从那时 起，世界各国便开始了对于噪声环境污染的研究。 ( 1 ) 法律法规的建立。为了保护环境，减少污染，世界各国从法律角度，制订了一 系列规章制度。1 9 6 9 年，美国国会通过了国家环境政策法，1 9 7 0 年1 月1 日正式实 施，随后瑞典( 1 9 7 0 年) 、新西兰( 1 9 7 3 年) 、加拿大( 1 9 7 3 年) 、德国( 1 9 7 6 年) 、中 国( 1 9 7 9 年) 、印度( 1 9 7 9 年) 等国建立了环境影响评价制度，率先从环境影响源头以 法的形式作出规定。对于交通噪声及其污染的研究，各国学者纷纷从不同的角度展开。 随后，世界一些国家便相继出台了一些适应本国国情有关环境污染控制法规与政策如， 美国的噪声控制法、1 9 7 6 年美国颁布了声屏障设计手册和高速公路声屏障设 计和施工经验，德国在1 9 7 4 年就i 颁布了噪声污染防治法，1 9 8 3 日本已颁布了日本 国家干线公路环境保护规范等。 ( 2 ) 预测模型建立吲。随着世界许多国家对交通噪声机理的研究，发现交通噪声 定点监测这种研究方法耗资过大，且获得的数据有时也很难保证典型性和客观性。因此， 各国又进行了关于交通噪声的预测研究，许多国家都相继建立了各自的预测模型。美国 联邦高速公路管理局( fhw a ) 于1 9 7 8 年1 2 月发布了高速公路交通噪声预测模型，在实 践中不断加以改进，模型中的评价指标为等效连续声级l e q ，目前除美国外，还有加拿大、 墨西哥等国采用此模式。英国交通部于1 9 7 5 年和1 9 8 8 年分别发布了c o r t n 模型和改 进版的c o r t n 8 8 模式，该模式以l l o 为评价指标，目前英国、澳大利亚、香港、新西 兰等国使用。1 9 8 1 年德国发布rl s 8 1 模型，1 9 9 0 年发布改进的r l s 9 0 模型，该模型以 6 长安人学工程硕士学位论文 等效连续声级l e q 为评价指标，包括声源模型和声传播模型。法国采用m i t h r a 模型， 瑞士发布了s t l 一8 6 模型，日本采用a s j 1 9 9 3 模式。随即丹麦、瑞典、意大利等国也都 相继发布了自己的道路交通噪声预测模型。 ( 3 ) 科学研究。在法律制度建立健全的同时，各国学者在声学和公路交通噪声领域 的研究纷纷展开n 儿5 1 ，如e j l a n g d o n 和g r if f it h s l d 等人选取伦敦市的1 2 个噪声现场 作为调查地点，得出交通噪声污染评价指标( l 1 0 和的组合项) 与公众对交通噪声刺激 的主观反映之间具有较好的相关性。g a c i a 等针对西班牙的主要城市进行了2 0 年的交通 噪声定点监测，分析了西班牙主要城市交通噪声的时空特性。h e n g 、k o n a 等则对新加坡 和马来西亚的交通噪声进行了评价h 1 。2 0 世纪6 0 年代，各国对交通噪声的研究主要机 理研究阶段，如1 9 6 8 年，d r j o h n s o n h 和e g s a u n d e r s 对自由流状态下道路交通噪 声估算口1 ，1 9 6 9 年w e s c h o l e sg h v u l k a n 对路面交通噪声测量做了研究陋1 ，1 9 7 0 年日 本人z m a e k a w a 对不同形状噪声随距离衰减做了研究呻1 。1 9 7 4 年西德人u j k u r z e 研 究路面交通噪声频率曲线n 们。进入8 0 年代，随着世界经济的发展，研究对象以噪声烦 恼评价、环境影响、污染控制为主线的公路交通噪声研究全面展开，各种有关城市交通 的噪声影响评价、噪声监测方法、道路交通噪声分布特性、道路交通噪声预测研究、道 路噪声污染控制、道路噪声污染影响、道路噪声声屏障研究、各种机动车辆噪声研究、 低噪声路面研究等方面的研究见诸于学术杂刊。如1 9 8 1 年b r i a na j o n a h 等人对预测交 通噪声的主观响应n ，1 9 9 6 年g r w a t t s 对道路双侧声屏障声学特性研究n 羽，1 9 9 8 年 w i l l i 锄h k l a m 和m l t a m 对于香港交通噪声估值进行可靠性分析n 驯，2 0 0 3 年 a l f r e d oc a l i x t o 等人对城市交通噪声模型分析，2 0 0 5 年a n t 6 n i os 6 r g i om e l ob a r b o s a 等 人对巴西s 螽op a u l o 城市劳动者暴露在城市交通噪声中听力损失n 4 1 进行研究，2 0 0 7 年法 国人a r n a u dc a n 等人对城市交通噪声噪声源影响进行动态研究，等等。在世界范围内 大量的研究全面展开。 近年来，国外有关道路交通噪声的理论与技术研究较成熟，环境治理方法先进，为 我们进行交通噪声方面的研究及环境噪声控制提供宝贵经验。 1 1 4 2 国内研究现状 我国城市道路交通噪声方面的研究起步比较晚。2 0 世纪7 0 年代以前，噪声研究主要 以工业噪声为主进行消声、吸声、隔声等方面。7 0 年代以后，我国开始引入并建立相关 的环境保护法律。1 9 7 3 年我国第一次全国环境保护会议后，引入了环境影响评价的概念。 1 9 7 8 年中国科学院召开声学研究所等单位先后对全国7 0 多个城市环境噪声进行了调查， 第一章绪论 并在此基础上提出了一些评价指标和噪声环境标准。1 9 7 9 年9 月，嚣张蚤 第二章道路交通噪声研究理论 排气噪声是汽车的主要噪声源之一，在车辆动力噪声构成中占1 1 5 ，由发动机排气阀 周期性开闭所产生的压力脉冲激发气流振动而产生的噪声。噪声能量主要分布在低频 区，车辆排气噪声的大小与发动机转速和负荷有关。在不同的转速下，发动机排气噪声 差别很大，转速增加1 0 倍，其排气噪声级增加4 5 d b ( a ) ，即排气噪声声强与转速的4 5 次方成正比。发动机有负荷时，由于排气压力增加，排气噪声也要增加。据测定，在全 负荷时，车辆排气噪声比空负荷时高1 5 2 0 d b ( a ) 3 1 。 运动系统噪声主要表现为轮胎噪声，它与轮胎花纹、路面状况有关。轮胎噪声主 要是由轮胎花纹和路面之间的互相挤压空气所产生的，又称轮胎路面噪声。按其机理 主要包括轮胎表面花纹噪声( 空气泵噪声) 和轮体振动噪声及在急转弯、紧急制动时与路 面作用下产生自激振动噪声等。日本已做过实验测试，表明小车速度大于5 0 6 0 k m h ， 大车速度大于6 0 7 0 k r n h 时，交通噪声主要表现为轮胎噪声，低于这一行驶速度，则主 要表现为动力系统机械噪声。 轮胎花纹形状是影响轮胎噪声的重要因素。纵向花纹轮胎的噪声比横向花纹的噪 声小，子午线花纹轮胎的噪声比斜交花纹的噪声小。轮胎噪声的大小还与路面特性( 材 料构造、路面纹理) 及车速有关，车速大，其噪声也相应增大。 2 2 道路交通噪声声波在空气中的传播 2 2 1 声波传播的一般规律 在空气中，声速的变化范围大致在3 2 0m s 一3 5 0 m s 之间，2 0 c 时，声源发出 的声波大约以3 4 4 m s 的速度在空气中传播。按照声源的几何形状可以将声源分为点声 源、线声源、面声源。 ( 1 ) 点声源的传播特性：点声源在自由声场中以球面波传播。在半径为r 的球面上， i 耖 声源声功率为w ，其声强i 为：i = _ 二，_ 4 。 ( 2 ) 线声源的传播特性：在自由声场中，线声源以柱面波形式向外传播。对于无限 翻矿 长的线声源，其单位长度的声功率为w ，则距离线声源为r 的点的声强为：i = 与 么刀r ( 3 ) 有限长线声源传播矾：如有限长线声源长度为l ，总声功率为w ，在离观察点r o 处，设线声源的视角为( 0 。- 0 ，) ，则在观察点产生的声压平方为： 1 6 长安人学工程硕士学位论文 p 2 = 筹p = 器c 岛训 汜。， 当观察点离线声源中心较近时，( 。：一0 。) 近视等于万，则p 2 ：石w p o c ( 2 2 ) 2 r l 当观察点离线声源中心较远时，声波以柱面波传播，则p ：害2 噜c 。s 矽 ( 2 3 ) - g 。r o 2 2 2 声波传播的几个基本现象脚1 ( 1 ) 声波的干涉 空间中两个以上声波叠加时，在叠加区不同位置出现声波加强或减弱的现象称为声 波干涉。 ( 2 ) 反射和折射 当声