A小區道路交通噪聲控制方案設計
摘要:介紹并分析了A小區的聲環境狀況、噪聲源特點，在對其的聲學效果、經濟、安全以及可行性等因素進行論證的基礎上，設計了一種理想的噪聲控制方案。
關鍵詞:交通噪聲,控制方案,聲環境
1 項目概述
A小區位于北京某高新開發區內，小區總戶數596戶。位于小區旁邊的西環北路是開發區重要的貨運通道，根據2008年3月份交通流量調查，該路早高峰（8∶00～9∶00）雙向交通流量為3275輛/小時，晚高峰（17∶00～18∶00）為 4095輛/小時，其中貨車占30%。由于A小區未采取任何降噪措施，道路交通噪聲嚴重干擾了居民生活。
該小區位于西環北路東側，西北側路口為一3m高的橋梁，西南側為路口。西環北路道路中心線距離小區的敏感建筑約48.5m，距離小區圍墻約42.5m。西環北路在小區中央位置處往北開始逐漸升高至橋梁高度（約3.5m高）。小區現狀平面布置圖和實景圖參見圖1、圖2。
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2 噪聲源分析
機動車輛噪聲源按與車速、發動機轉速的相關性，可分為如下三類聲源：
（1）與車速相關的排氣噪聲、進氣噪聲、風扇噪聲、發動機表面輻射噪聲以及由發動機帶動的發電機、空氣壓縮機噪聲等。
（2）與發動機轉速相關的傳動系統噪聲、輪胎-路面噪聲、車體振動及氣流噪聲等。
（3）機動車輛的鳴笛噪聲、剎車噪聲及其它通訊裝置產生的噪聲等。
根據現場實測情況，該小區西環北路的噪聲源主要來自機動車，晝間小區段車輛以小型車最多，其次是中型車，大型車較少；夜間大型車所占比例明顯上升，小區北段為橋梁，發動機因加速爬坡會產生十分明顯的排氣噪聲。噪聲頻譜以中低頻為主。
3 噪聲監測點的選擇及監測結果
3.1 噪聲監測點的選擇
根據小區實際情況選定有代表性的位置作為噪聲監測點，同時作為噪聲敏感點，所得數據為治理方案的設計依據。噪聲監測共設置12個點（見表1），因小區中部為道路和物業用房，故未在小區正中部選取監測點。同時對小區同時進行了噪聲敏感點垂直監測。小區的噪聲監測點①～⑧的位置見圖3、圖4。
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3.2 噪聲監測結果
本次噪聲監測，進行了噪聲及噪聲衰減監測，并同步記錄車流量，結果見表2。
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4 噪聲監測數據分析
4.1 敏感點噪聲監測數據分析
在12個監測點中，有10個監測點為噪聲敏感點，晝、夜全部超過《聲環境質量標準》（GB3096－2008）中4A類標準的規定。晝間超標量在3.0～11.0dB（A）之間，夜間超標量在1.0～9.0dB（A）之間。
另外，由于西環北路竣工時間不長，監測結果所記錄的車流量并沒有達到設計車流量數據（晚高峰時達到 4095輛/小時），隨著來往車輛的增多，噪聲危害將會進一步加重。
4.2 垂直監測數據分析
從小區的垂直監測數據可以看出，隨著高度的增加，噪聲值呈減少趨勢。分析這一趨勢產生的主要原因有：（1）小區圍墻較矮且為柵欄結構，對馬路噪聲起不不到阻擋作用，對低層的噪聲衰減沒有作用；（2）圍墻與道路之間的區域所種樹木低矮稀疏，對低層監測點，噪聲的衰減作用不明顯；（3）高層敏感點距離馬路較低層遠，噪聲自然衰減較低層大。基于上述三點原因，可知在類似于小區的地形地貌的環境中，樓房的高層噪聲要比低層小。
5 噪聲治理方案聲學設計
5.1 方案的選擇
根據相關設計資料及工程案例，本路段噪聲治理可以從以下三方面著手：
（1）從聲源方面入手的措施有：降低發動機噪聲、低速行使、設置減速帶等。
（2）從受聲源方面入手的措施有：搬遷居民。
（3）從傳播途徑入手的措施有：采用隔聲設備包括隔聲屏、隔聲門、隔聲窗等。
前兩項措施的實施難度很大，比較難實現。而且根據對某路的減速帶引起噪聲值變化測試的結果顯示，對于大型貨車通行時，設置減速帶，比不設置減速帶A聲級會增加10dB（A）以上，因此設置減速帶會誘發新的突發噪聲，且瞬間的沖擊噪聲對居民的休息影響更大。
由于隔聲屏是主要的降噪措施，隔聲門、隔聲窗可以配合隔聲屏共同治理道路交通噪聲。因此，應從傳播途徑入手，即采用隔聲屏的治理措施。
5.2 隔聲屏障聲學設計
5.2.1 隔聲屏障降噪原理
隔聲屏障的降噪原理主要是在道路聲源和受聲點之間設置障礙物，主要功能是阻擋聲音的傳播，將一部分聲能反射回去，僅使部分聲能繞射過去，在隔聲屏障背后形成一個聲影區，從而使噪聲降低。道路聲源輻射的噪聲遇到隔聲屏障時將沿著三條途徑傳播：首先聲波是繞射至隔聲屏障聲影區；第二條是聲波直接透過隔聲屏障到達聲影區；第三條是聲波在隔聲屏障壁面上產生反射。隔聲屏障的降噪效果主要與屏障的高度和長度及聲源與受聲點的距離有關。其原理見圖5。
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在噪聲傳播的三個途徑中，繞射衰減量是最重要的設計指標，因為在隔聲屏障的聲影區中所能感受到的噪聲幾乎全部是繞射聲波。在決定隔聲屏障的降噪性能時，一般只對繞射聲波進行計算，根據所需降噪量來確定隔聲屏障的高度、長度、材料以及結構和形狀。在具體設計時還要同時考慮其它三個途徑的影響，必要時要做一定修正。由于噪聲傳播時存在反射，一般隔聲屏障應具有吸聲功能。
在聲源高度的確定方面，因車輛行駛噪聲主要由動力噪聲和輪胎噪聲構成，各類車輛的聲源高度不同，小型車為0.2～0.5m；中型車為0.7～1.0m；大型車為 1.5m。為簡化計算，取三種車型的平均高度1m為聲源高度。
該小區西環北路為雙向4車道，在確定聲源與受聲點距離時，按等效距離計算，等效距離DE計算公式如下：
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其中：DN—受聲點至最近的車道中心線距離，m； DF—受聲點至最遠的車道中心線距離，m。
（1）無限長線聲源，無限長隔聲屏障繞射聲衰減
△Ld的計算公式
當聲源為一無限長不相干線聲源時，其繞射聲衰減為：
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式中：f—聲波頻率，Hz；δ= A+B-d為聲程差， m；c—聲速，m/s。
（2）無限長線聲源及有限長隔聲屏障
△Ld仍由上述公式計算，然后根據圖6進行修正。修正后的△Ld取決于遮蔽角β/θ。
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5.2.2 小區隔聲屏障聲學設計
根據相關工程經驗， 在現有監測數據上增加 10dB（A）作為設計降噪量，其中5～7dB（A）為噪聲增加值，3dB（A）作為設計余量；另外，根據與業主溝通和現場實際情況，綜合提出如下設計方案：在小區現有圍墻處設置隔聲屏障，長度為367m，拆除現有小區圍墻。隔聲屏障平面布置圖見圖7，聲學計算用圖見圖8。
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根據小區敏感點所處位置情況，擬使隔聲屏障在北側拐彎處沿圍墻向東延伸30m，南側拐彎處沿圍墻向東延伸10m以與臨街建筑外墻相連。采用此布置方案主要是考慮到除西環北路外，小區南、北側外兩條城市次干道交通噪聲也會對敏感點產生較明顯的影響，此布置方案可盡量減少主、次干道對敏感區域的噪聲影響。
根據敏感點噪聲監測數據，若使各噪聲敏感點達到設計降噪量的要求，南、中和北側隔聲屏障的降噪量理論上應分別滿足大于等于20.33dB（A）、 18.85dB（A）和18.42dB（A）。
按無限長線聲源、無限長隔聲屏障計算，不同高度隔聲屏障的降噪效果見表3、表4。
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5.3 A小區隔聲屏障聲學設計結論
根據以上計算結果，只有建無限長隔聲屏障，且南、中和北側隔聲屏障的高度分別滿足大于等于 15m、13m、12m時才能達到降噪要求。但根據該地區目前的交通狀況，建造無限長隔聲屏障是不可行的。另外，根據計算及工程經驗，當隔聲屏障達到一定高度以后，已經能大幅降低噪聲值，而再超過這一高度，降噪效果提高則不是很明顯，并且隔聲屏障的造價會隨著高度的增加而出現一個明顯上升的態勢。
綜合考慮安全、經濟以及現場可行性等因素，經與業主溝通，該小區噪聲控制目標決定采用聲環境改善標準，并對隔聲屏障的長度及高度予以修正。
按無限長線聲源有限長隔聲屏障進行修正，隔聲屏障的降噪效果如表5所示。
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參照《聲環境質量標準》（GB3096－2008）和《城市區域環境噪聲適用區劃分技術規范》（GB／T 15190）的規定，確定小區臨街建筑室外設計目標如下：小區臨街住戶室外朝向西環北路一側參照4A類標準，即晝間≤70dB（A），夜間≤55dB（A）。A小區道路交通噪聲控制方案設計如下：
（1）圍墻處隔聲屏障；
（2）自小區中部圍墻大門（平時不開啟）往南 130m及南側圍墻處設置屏障高度為7m，自小區中部大門往北197m及北側圍墻處設置屏障高度為8m；
（3）原小區中部大門改為隔聲門。
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