无限长铁路声屏障对运行列车噪声降噪模型研究

　　前言

　　任何一个声学系统都有三个主要环节,即声源、传声途径和受声者,见图1。

　　在确定噪声控制时,也应该从以上三个方面考虑:

　　(1)从声源上根治噪声;(2)在噪声的传播途径上采取控制措施;(3)在接受点对受声者进行保护。利用声屏障对铁路沿线的居民进行保护,是解决铁道交通噪声污染的重要措施之一。

　　目前,在国外的一些高速和快速道上,例如英国、法国、澳大利亚、日本等都有声屏障的设置;我国在80年代末,交通部才在贵黄公路上第一次应用声屏障来降低铁路的噪声,起步较晚。

　　声屏障插入损失预估的准确程度直接影响着工程量以及投资额度和环境噪声的排放达标的管理措施,所以声屏障插入损失的预估模型的建立和模型的计算精度都是非常重要的。

　　1　国家标准中声屏障对点声源的插入损失

　　声屏障的衰减问题(即声屏障的插入损失)一般归结为声波的衍射现象,最初是在光学原理的基础上发展起来的,其严格的理论计算非常困难,而且仅对于少数的几种特殊情况才能够得出解析解。衍射现象的大部分理论都是基于惠更斯———菲涅耳的物理原理,采用Kirchhoff衍射理论来处理问题。经典的声屏障的插入损失公式是对点声源来说的,有克希霍夫理论、米卡瓦理论和前川曲线。在国家标准GB/T17247.2—1998(333页)中,声屏障的插入损失的计算公式为:

　　对其中的参数C2、C3和Kmet进行是适当选取,可以得到

　　这里λ是声波波长,z是声程差,在国家标准中,其表达式为

式中:dss,声源到绕射边的距离,m;

　　dsr,绕射边到受声点的距离,m;

　　d,声源和受声点之间的直线距离,m;

　　a,声源和受声点之间的距离在平行与屏障上边界的分量,即变量x,m。见图2。

　　2　无限长声屏障对运行车辆(线声源)的插入损失

　　所谓无限长的声屏障指的是声屏障的长度与高度的比例不小于20,也就是说如果声屏障的高度为h,其长度只有大于20h的才可以称之为无限长声屏障。因为如果声屏障的高度和长度的相差不是很多的话,声波将会有不止一条路径越过声屏障,即是说要考虑屏障两侧声波的绕射作用,其受声点的均方声压值就应该是每条路径下绕射声波在受声点的均方声压之和。而实际当中的声屏障一般是能够满足无限长这个条件的。

　　设自由场中有线声源MN,其线声功率密度为W(x),受声点C离线声源的距离为r0,用r表示C点离线声源上任一点的距离,见图3。由于线声源可以看成是由无数点声源组成的,则线声源在受声点处的均方声压也可以看成是由无数点声源在此点的均方声压之和。