高架复合道路噪声声场分布研究

　　国内外已有不少城市为解决交通问题而建设高架复合道路,伴随而来的是交通噪声对临街建筑的严重污染。如何科学地预报高架复合道路的交通噪声影响,从而提出相应的污染防治对策,是环境声学领域中广为关注的课题。早在20世纪70年代,道路交通噪声对临街建筑的影响已有较深入的研究[1～4]。80年代起,随着计算机和DSP技术的快速发展,已经利用计算机模拟研究交通噪声在临街建筑群中的声级分布[5～7]。进入90年代后,随着城市高架复合道路交通噪声影响日益严重,开始对该噪声的特性及影响预测进行研究[8]。城市高架复合道路由上层高架道路和下层地面道路组成。上层对下层相当于无限长的声屏障,上层一般都设有护栏,其作用也相当于一声屏障。高架复合道路的声场是高架道路、地面道路交通噪声的叠加结果。本文以几何声学和衍射声学理论为基础,采用声场叠加原理,建立城市复合道路临街立面交通噪声的预测模式,并以实测数据来验证模式的正确性。

　　1　高架复合道路的声源模型

　　1.1　简化条件假设

　　为建立便于计算的物理模型,对高架复合道路声源作如下假设和简化处理:研究的路段平直,没有支路和立交;实际道路为双向行车,但在统计车流量时常不分方向,可以假设总车流量在两个方向上平均分配,且两方向各类车比例也相同,因此将双向车流简化为单向车流;以等效车道代替多车道。

　　1.2　声源模型

　　(1)每一单个机动车均视为匀速运动的点声源,在距离r处的声级为

式中:LWA为机动车的A计权声功率级,dB;DIθ为指向性指数,dB。

式中的LP1r为反射声声级,由下式计算:

式中:r(n)为n阶反射声声线长,m;η表示建筑立面的吸声衰减,dB。

　　(2)高架道路平均车流量常超过1000辆/h,可以将在等效车道上行驶的车流看作为线声源模型,辐射到距离线声源r处的声级也由下式计算:

式中:LP2d为直达声,由下式计算:

式中:N为总车流量,辆/h;Ni为等效车道上第i种车流量,辆/h;Wi为第i种车的声功率级,dB;A=vt,为有效区间,即点声源位于区间外,其声能对测点的贡献是以衰减到不至影响叠加结果;v为车速;t为行驶时间;K′为路面吸收因子;I0为基准声强,10-12W/m²。

　　反射声声级LP2r由下式计算:

式中:LWA为单位长度的A计权声功率级,dB/m。

　　(3)受声点的总声级

　　根据声级的叠加原理,受声点的总声级P为:

式中:∑ΔLi是由于空气吸收、声屏障等因素引起的衰减量。由于城市高架复合道路两侧建筑距路较近,可不考虑空气吸收衰减。