浅析交通噪声危害及声强法检测的应用

浅析交通噪声危害及声强法检测的应用

摘要:现代工业、交通运输业的飞速发展和人们对周围生活环境的日加关注,使得振动噪声控制引起人们的广泛重视。降低交通噪声不仅可以改善人们的工作生活环境,而且可以减少机器的磨损、节约功耗、延长机器的使用寿命。噪声和振动控制离不开声学测量。通过测量,可以了解振动噪声的源头,变化规律和传播特性等,从而可以找到降低噪声的有效途径。本文对声强法检测轮胎/路面噪声进行了阐述。

关键词:交通噪声 来源与危害 检测 声强法 轮胎/路面噪声测试

所谓噪声从物理学观点讲,就是各种不同频率和声强的声音无规律的杂乱组合;从生理学观念来看,就是干扰人们休息、学习和工作的声音。而道路交通噪声一般指机动车辆在交通干线上运行时所发出的超过国家标准(白天70dB (A),晚间55dB (A))的声音。

1 道路交通噪声的来源及危害

机动车辆是一类综合噪声源,有些噪声源和发动机的转速有关,有些噪声源和车辆行驶的速度有关。按照噪声产生的过程,可将机动车噪声源大致分为两类:一是与内燃机运转有关的噪声,另一类是与机动车行驶有关的噪声。与内燃机运转有关的噪声主要包括内燃机运转时所带动的各种附件(如压气机、发动机等)发出的噪声。与机动车行驶有关的噪声主要包括:传动机构(变速器、传动轴、差速器等)的机械噪声、轮胎出的噪声、车身(架)振动及和空气作用所产生的噪声。就机动车辆噪声来说,发动机是主要的噪声源,传动系统是次要声源。

公路的修建及交通的运行也给沿线的物理环境及生态环境带来了许多不利的影响,在一些大、中型城市尤为严峻。道路交通噪声污染现今已逐步成为我国城市环境的一大公害,严重威胁着人们的正常生活和身心健康。据调查统计,我国大中城市中,目前城市环境噪声主要以交通噪声和社会生活噪声为主。但交通噪声的比例有逐年上升的趋势。随着城市规模的不断扩大和交通的日渐繁忙,道路交通噪声问题会逐渐加剧,并成为制约居民生活质量提高的重要因素。噪声对人体的影响是全身性、多方面的,在生产、生活中,若周围的噪声值长期超过国家明文规定的标准,就会对人体造成极大的伤害,主要表现在心理和生理两个方面。

从生理方面来讲,长期工作和生活在高噪声环境下(如交通干线两侧噪声严重超标的居民区)的人们,由于持续不断的受到噪声的刺激,耳朵容易发生器质性病变,导致听力下降。不同强度噪声对听力的影响不同,噪声强度越高,危害越大。如果人们长期生活在强烈的噪声环境中,日积月累,内耳器官不断受到噪声刺激,就可能发生器质性病变,即噪声性耳聋。此外,噪声还会损害心血管、使紊乱神经系统功能、内分泌失调,以及损害女性生理机能。

噪声对人体造成心理危害主要表现在:噪声超过85分贝就会使人感到心烦意乱,噪声还会分散人的注意力,导致工作效率下降和交通事故的发生;噪声还会影响人的睡眠,从而影响到工作和学习,经衰弱症,表现为失眠、耳鸣、疲劳,进而导致人的记忆力的减退。

2 声强法是检测道路噪声污染的重要手段

噪声测量是振动噪声控制研究的重要手段。声压、声强和声功率是声学中最常用的基本物理量,因此,声压、声强和声功率的测量成为噪声测量的重要组成部分。

声源发出的声波通过对媒质的作用,使其质点受到挤压而产生压力变化,这一变化量成为声压,它常作为噪声评价的一个重要物理量。然而声压的大小与离声源的距离和测量时所处的环境都直接相关,声压并不能准确地反映一个声源的声辐射能量,它仅仅只反映空间声场中某点的噪声接受水平。一个声源在单位时间内向外辐射的声能,我们称之为声功率,它是一个恒量,可以用它来衡量一个声源的声辐射能力。单位时间内,通过单位面积的声能称为声强。

声强是单位面积上的声功率,所以,一个声源包络面上的声强之和,就是声源的声功率。声强是一个矢量。只要将包络面上的声强矢量做积分,就可以求出声源的声功率,而测量区域之外的干扰噪声得到抵消。也就是说在普通的声学环境,甚至是在有干扰噪声的情况下,通过对声强的测量就可以得到声源的声功率。

采用声强法探查交通道路噪声源的主要优点是:声强法测量对测试环境的要求较低。被测声源周围的背景噪声对声强测量的影响www.LWlm.Com很小,因此声强测量不需要特殊的声学实验室(消声室或半消声室),就可以得到较高的测量精度,声强法测量噪声可以直接在工作现场进行;声强测量能反映出噪声的能量及其流动情况,且由于声强具有方向性,所以测得的声强可以全面反映从声源发出的噪声能量传播状态,另外,在用声强法测量声功率时,对测量封闭面的形状没有严格要求;声强法的测量结果直观,可视性强。由于声强法的后处理能力强。可以通过后处理软件绘制声强的矢量图、等高线图、三维图,由图线分析噪声源的位置直观、可视性强;声强法可以对测量结果进行频谱分析,特别是声强法可以绘制出指定频率的声强矢量图等图线。也使频率分析变得直观、可视性增强;声强可以在近场和远场进行测量,可以排除声场不纯的影响。

3 采用声强法进行轮胎/路面噪声测试的方法

目前轮胎/路面噪声测试方法大致可分为七种:远场测试有滑行通过法、控制通过法、统计通过法、拖车滑行法。近场测试有拖车法、随车声强法。转鼓法则用于室内分析。随车声强测试法是近年来一种新兴的测试噪声的方法,该方法摒弃传统的声压测试,将声强测量引入到路面噪声测量中来,对气流噪声,反射噪声及不在自身传播轴上的背景噪声,都有很大程度的削弱,由此,能较真实地反映轮胎/路面相互作用产生的噪声。

3.1 测试方式 随车声强法测试设备主要由六部分组成:固定装置,双传声器声强探头,数据采集仪,数据分析软件,测试车测试轮胎和附属装置。

通过以往进行轮胎/路面噪声测试的分析总结,可以发现不同的变量(速度、温度、轮胎种类等)对其影响的程度不同,速度是影响轮胎/路面噪声的最大变量,其次是轮胎种类。因此重点测试不同速度对轮胎/路面噪声的影响具有一定的现实意义。

3.2 通过测试得到的结论 通过测试得到了不同车速轮胎/路面噪声特性。测试过程中汽车分别以60、70、80 km/h的恒定速度通过指定测试路段,每次通过记录时间均为5s,每种速度重复测量三次。平均声强级和1/3倍频程频谱通过对随车数据采集仪采集数据的分析得到:①声强随车速增加而增加,但随着车速的提高,增长趋势有所减缓;②1/3倍频程频谱图显示,最高值产生在800～1000Hz之间,车速每增加10km/h,最高值约增加3dB(A)。但不同速度下的总体趋势一致,随着频率的增大,声强级会出现峰值,其后随频率增大,声强级逐渐减小。

通过这个简单的测试可以发现,随车声强室外测试系统便携、快捷、安全,可对不同车速、不同路面形式及不同轮胎种类所产生的轮胎/路面噪声进行量测比较,是一种较为理想的轮胎/路面噪声室外测试方法。

4 结语

随着我国经济及城市建设的迅速发展,城市车流量急剧增加,随之而来的城市道路交通噪声污染也日益严重。道路交通噪声具有强度高、覆盖面大www.LWlm.Com、影响范围广的特点,已逐渐成为污染我国城市环境的一大公害,深入研究噪声污染的控制变得紧迫进来。由于噪声测量是噪声控制研究的前提和重要手段。声压、声强和声功率是声学中最常用的基本物理量,因此,声压、声强和声功率的测量成为噪声测量的重要组成部分,值得我们不断的深入的探索。

参考文献: [2]蒋伟康,闫肖杰.《城市轨道交通噪声的声源特性研究进展》[J].环境污染与防治.2009(12).

[3]杨轶珣,蒋翼,王婷.《公路交通噪声污染分析与防治》[J].山西建筑 2009(27)