道路声屏障插入损失预测计算及比较研究
道路声屏障插入损失预测计算及比较研究
道路声屏障插入损失预测计算及比较研究摘要：随着交通事业的迅速发展，交通噪声给交通路线附近的居民带来了一定的干扰。
而设立道路声屏障是一种十分有效的降低交通噪声的措施，目前，国内外有越来越多的人投入到声屏障的研究工作当中。
本文将运用德国Cadna/A环境噪声模拟软件系统和《道路声屏障声学设计规范》（报批稿）中的数学模型来预测计算高速公路声屏障的插入损失，并与实际监测值进行比较分析，揭示预测计算值相对实际测量值误差的原因，并指出在大车流、低本底的道路时，实测插入损失更接近预测计算值，软件和模型适用于实际工程中。
关键词：噪声声屏障插入损失预测计算Research on the Forecast Calculation and Comparison of Insertion Loss of Freeway Noise BarriersAbstract:As the fast development of our country’s transportation, the traffic noise has brought some problems to the residents along the roads. The noise barrier is an effective mean of decreasing the noise. Currently, there are many people around the world researching on the noise barrier. This paper predicts the insertion loss of the freeway noise barriers by using German Cadna/A environmental noise simulating system and the mathematic model of the 《criterion for the vocal design of the road noise barrier》,and compare it with the actually measuring volume. By analyzing the differences, this paper explains why the errors exist. This paper also illustrates that in the condition of high traffic, low background noise, the actually measuring insertion loss is more near to the forecast calculation .The software and model is suitable for the practice.Keyword: noise, noise barriers, insertion loss, forecast calculation1 前言随着城市化进展，城市与城市之间、城市内部建起了快捷的交通路线网，如高速公路、高架道路、轨道交通等。
声屏障插入损失计算方法
声屏障插入损失计算声屏障插入损失计算方法方法4．2．1 绕射声衰减△L d 的计算 4．2．1．1 点声源当线声源的长度远远小于声源至受声点的距离时(声源至受声点的距离大于线声源长度的3倍)，可以看成点声源，对一无限长声屏障，点声源的绕射声衰减为：,52tanh 2lg20dB NN +ππ N ＞0=∆d L ,5dB N = 0 ,2tan 2lg205dB NN ππ+ 0＞N ＞-0.2 （5）0 dB , N ≤—0.2N —菲涅耳数，)(2d B A N −+±=λλ—声波波长，md —声源与受声点间的直线距离，m A —声源至声屏障顶端的距离，m B —受声点至声屏障顶端的距离，m若声源与受声点的连线和声屏障法线之间有一角度β时，则菲涅耳数应为N(β)=Ncos β工程设计中，△L d 可从图2求得图2 声屏障的绕射声衰减曲线4．2．1．2 无限长线声源，无限长声屏障当声源为一无限长不相干线声源时，其绕射声衰减为：1340,)1()1( 4)1(3lg 102≤=+−−cf t t t tg arc t δπ 1340,)1ln(2)1(3lg 1022>=−+−cf t t t t δπ (6) 式中：f— 声波频率，Hzδ= A+B-d 为声程差，m c —声速，m/s4．2．1．3 无限长线声源及有限长声屏障△L d 仍由公式(6)计算。
然后根据图3进行修正。
修正后的△L d 取决于遮蔽角β/θ。
图3(a)中虚线表示：无限长屏障声衰减为8.5dB ，若有限长声屏障对应的遮蔽角百分率为92%，则有限长声屏障的声衰减为6.6dB 。
（a ）修正图 （b ）遮蔽角=∆d L图3 有限长度的声屏障及线声源的修正图4．2．2 透射声修正量△L t 的计算透射声修正量△L t 由下列公式计算：)1010(1010/10/TL L d t d lg L L −∆−++∆=∆ (7)4．2．3 反射声修正量△L r 的计算反射声修正量取决于声屏障、受声点及声源的高度，两个平行声屏障之间的距离，受声点至声屏障及道路的距离以及靠道路内侧声屏障吸声结构的降噪系数NRC ，具体步骤见规范性附录A 。
高速公路声屏障的声学设计
Road & Bridge Technology162高速公路声屏障的声学设计梁少东（长沙中路虎臣工程技术咨询有限公司，湖南 长沙 410219）摘要：以高速公路声屏障增设工程为背景，根据噪声敏感点所处位置的地形条件和分布情况，对声屏障工程进行声学设计，以噪声敏感点为保护区域，沿高速公路路侧设置声屏障，以达到降低交通噪声影响，保障高速公路沿线居民正常生活的需求。
关键词：高速公路；声屏障；声学设计高速公路的交通噪声污染一般是通过在高速公路与噪声敏感点之间设置声屏障的方式进行处治。
由于过去高速公路建设对环保工程的重视程度不够，很少对声屏障的参数进行计算和分析，仅凭经验和主观判断来设置，往往达不到预期处治目标。
本文通过G60沪昆高速公路娄底段声屏障增设工程中关于声学计算的一些理论分析和计算方法，来阐述声屏障声学设计的要点和难点，为高速公路的设计和管理工作者提供一些参考和帮助。
1 工程概况G60沪昆高速公路娄底段K1156-K1194段为双向四车道高速公路，路基宽度26m，设计速度100km/h，于2002年12月26日建成通车。
该路段自通车运营以来，交通量逐年快速增加，且交通构成中大型车辆占比较高，交通噪声污染较严重。
该路段内有多处噪声敏感点，距沪昆高速的用地红线在30m之内，均为乡村民房。
依据有关规范，交通干线两侧边界线50m±5m 范围内的住宅按4a类声环境功能区考虑[1]，噪声限值为昼间70dB、夜间55dB[2]。
选取2处噪声敏感点进行现场调查和测量，检测结果如下。
表1 噪声敏感点现场调查情况表序号 测量位置 距红线（m） 距路肩（m） 距路面高差(m) 声环境功能区 测量时段 噪音实测值(dB) 噪音限值(dB)备注昼 66.2 70 未超标 1 K1173+740 右幅 17 23 -2 4a夜 60.3 55 超标昼 66.8 70 未超标 2 K1173+950 右幅 6 12 -3 4a夜 60.5 55 超标从检测结果来看，虽然两处噪声敏感点的夜间噪声已超过规范允许的上限值，需要进行处治。
高速公路声屏障优化设计的模拟计算研究
高速公路声屏障优化设计的模拟计算研究作者：翟云波王志瑞马迎春叶颖来源：《湖南大学学报·自然科学版》2013年第09期摘要：选取一种声屏障作为研究对象，根据拟建高速公路周边噪声敏感点的分布特点，构建现实的模拟场景，利用Cadna/A噪声模拟软件建立声屏障降噪预测模型，对该声屏障设置参数进行了优化研究.研究结果发现：在现实的模拟场景中，当右侧声屏障长440 m高3.6 m，左侧声屏障长400 m高4.4 m时，该声屏障不仅使所有敏感点达标，且实现了建设成本的最小化.关键词：模拟；预测；优化；噪声污染中图分类号：X966 文献标识码：A随着高速公路的快速发展，交通噪声影响了人们的生活质量，已经成为高速公路沿线居民关注的焦点[1].作为一种经济而有效的方法，声屏障成为控制高速公路交通噪声的主要措施.长度、高度和位置是声屏障重要的设置参数，决定了声屏障的降噪效果和建造成本，然而，当前的声屏障设置参数并不合理，造成了声屏障工程在中国难以广泛使用.目前国内对声屏障的研究主要集中在吸声材料和声屏障顶端结构[2]，对声屏障设置参数和工程经济性考虑较少[3].利用噪声模拟软件Cadna/A可以对声屏障的设置参数进行优化设计，该软件预测精度可靠，已经得到了专家学者的认可，徐志胜[4]研究了Cadna/A软件在高速铁路声环境影响评价中的应用，夏平[5]等研究了用Cadna/A软件预测桥梁交通噪声及应用分析，李晓东[6]等研究了Cadna/A软件应用于声屏障插入损失的计算.利用模型对声屏障的优化设计研究多集中在声屏障的结构，例如Min-Chie Chiu[7]利用退火法模型对声屏障的结构进行了优化研究，然而鲜有噪声模拟软件Cadna/A在拟建高速公路声屏障设置参数的优化设计研究.本研究以某拟建高速公路为例，建立交通噪声预测模型，提出了一种优化设计方法，对声屏障的设置参数进行了优化设计研究，该方法实现了降噪效果和经济性能的双重目的.2模拟场景构建及模型优化设计2.1模拟场景构建从图2和3中可以看出，不同颜色代表的噪声值的大小不同，交通噪声对周边居民产生了巨大的影响.在水平方向上，随着距离的增加，噪声值随之减小，位于建筑物后面的噪声值小于位于其他地方的噪声值；在垂直方向上，噪声值随着高度的增加而减少.2.2模型优化设计与计算2.2.1模型设计声屏障的设计参数包括声屏障到路基的距离、声屏障的长度和高度.作为一种常用的设计原则，声屏障应该最大程度接近噪声源，越近其降噪效果越好，但是为了保障行车安全，声屏障到路基的距离在1.5～2.0 m之间，所以在本研究中取1.5 m.长度在声屏障降噪效果和造价上起了重要作用，如果声屏障长度过短，则由于声波的直射和衍射作用导致声屏障的实际降噪效果会比理论降噪效果差.为了降低交通噪声的影响，声屏障的建造长度应大于敏感区的长度.声屏障高度对降噪效果有重要影响，是声屏障设计的主要参数，决定了降噪效果.因此在本研究中选取声屏障的长度和高度作为优化设计对象，在声屏障厚度一定的条件下以间接反应成本的建造面积为目标函数按（3）计算，声屏障的降噪效果为主要的限制条件.2.2.2 优化设计与计算噪声模拟软件Cadna/A具有较强的计算模拟功能，可以同时模拟各类声源的复合影响，通过输入高速公路和声屏障参数，可利用噪声模拟软件Cadna/A对声屏障不同长度和高度的组合进行优化设计研究.在图2中可以看出，昼夜间只有第一排某些敏感点噪声值超标，并且由于建筑物的遮蔽作用和距离的衰减会使得位于第一排建筑物之后的敏感点噪声值达标，因此选取高速公路第一排建筑物为优化设计对象.为了得到未设置声屏障时的噪声污染状况，经模拟，第一排建筑物的A计权声压级如表1所示.从表1可以看出，昼间和夜间某些敏感点A计权声压级超过了标准值，在这些点中，昼间最大A计权声压级是72.3 dB（A），超出标准值2.3 dB（A），夜间最大A计权声压级是64.9 dB（A），超出标准值9.9 dB（A），该值即为声屏障降噪的最小值.为了保证居民免受噪声的污染，必须设置声屏障，且该声屏障的最小降噪量为9.9 dB（A）.为得到最佳长度和高速组合，本研究对6组不同长度和高度的组合进行了优化设计研究.组合1，声屏障刚好覆盖敏感区，因此道路右侧声屏障长为370 m，左侧声屏障长为330 m.由于未设置声屏障的路段直射及声屏障两端衍射作用，不管设置多高的声屏障均不能使位于敏感区最外两端的敏感点达标.组合2，为减弱声屏障两端的衍射和未设置声屏障路段的直射作用，因此需要在声屏障两端各增加10 m，此时道路右侧声屏障长为390 m，左侧声屏障长为350 m.经模拟，当道路右侧声屏障设置高度为6.5 m，道路左侧型声屏障设置高度为9.0 m时，敏感区所有敏感点均达标，夜间最高噪声值为55 dB（A），面向公路一侧的声屏障面积F=390 m×6.5 m+350 m×9m=5 685 m2.尽管组合2可以使敏感区所有敏感点达标，但是声屏障的高度设置过高，对驾驶者、周围居民产生视觉和心理压抑，并且居民采光比较困难.为此，本课题对组合3进行模拟研究.当声屏障两端再增加10 m时，此时道路右侧声屏障长为410 m，左侧声屏障长为370 m.经模拟，当道路右侧声屏障设置高度为4.2 m，道路左侧声屏障设置高度为5.1 m时，敏感区所有敏感点达标，夜间最大噪声值为55 dB（A），面向公路一侧的声屏障面积F=410 m×4.2 m+370m×5.1 m= 3 609 m2.较组合2，组合3的声屏障高度有了较大的降低，一定程度上缓解了周围居民产生视觉和心理压抑，而且降低了建造成本.从图4中可以看出组合2到组合3时，建造面积有了较大的减少，随着组合的增加，建造面积在缓慢减少，组合5时建造面积最小，随着组合的增加建造面积增加，因此可以认为组合5的建造面积最小，即建造成本最小.3结果分析声屏障的降噪效果主要取决于声源发出的声波沿反射、透射、衍射三条路径声能分配，声源辐射的声波在声屏障后形成“声影区”.“声影区”的大小和声屏障的有效高度及长度有关，位于“声影区”内的噪声级低于未设置声屏障时的噪声级.一般声屏障“声影区”内降噪效果在5～12 dB（A）之间，噪声有了明显衰减.通过以上昼夜间声场分布图，可以得知不同颜色代表的噪声级不同，颜色越深噪声级越大，随着距道路距离的增大，噪声级减小，位于建筑物后面的噪声值小于位于其他地方的噪声值.组合1，由于声屏障设置长度和敏感区的长度相等，未设置声屏障的路段距最外的4个敏感点的距离较近，此时声波的直射作用大于衍射及透射作用之和，直射作用起主导作用，使得某些敏感点位于“声影区”之外，因此无论声屏障设置多高，最外两个敏感点均不能达标.为了减弱声波的直射作用，使最外两个敏感点位于“声影区”之内，需要增加声屏障的长度.通过比较组合2和3的目标函数，发现随着声屏障两端各增加10 m，右侧声屏障高度降低了2.3 m，左侧声屏障降低了3.9 m，建造面积降低了2 076 m2.这说明声屏障两端各增加10 m的长度，声波的直射作用有了较大的削减，逐渐会被声波的衍射及透射作用所取代.比较组合3和4，随着声屏障的长度的增加，建造面积降低了263 m2.比较组合4和5，发现建造面积降低了2 m2，这两组数值相差很小.比较组合5和6的目标函数，发现随着声屏障长度的增加，声屏障的设置高度将不变化.这说明在组合5中声波对敏感点的直射作用忽略不计，全部敏感点均处在“声影区”，只考虑声波的衍射及透射作用，此时得到的声屏障建造面积最小.所以声屏障不同长度和高度的组合会对降噪效果和经济的最优化产生较大影响.4结论1）本课题选取一种声屏障作为优化研究对象，经噪声模拟软件Cadna/A模拟实际的场景，该型声屏障取右侧声屏障长440 m高3.6 m，左侧声屏障长400 m高4.4 m组合时，可以有效降低高速公路交通噪声对其沿线区域的声环境质量的影响，且可实现工程造价最小化.2）在需要设置声屏障的路段，声屏障的设置长度必须大于敏感区的长度，否则未设置声屏障路段噪声直射和衍射作用会使声屏障的实际降噪效果比理论降噪效果低，因此在需要设置声屏障的路段应因地制宜，综合利用地形优势.3）通过以上分析得知，噪声模拟软件Cadna/A在拟建高速公路降噪措施中具有很好的应用价值，通过对声屏障进行优化设计，可以为我国高速公路声屏障实现最优化提供理论指导.参考文献[1]姚阳，屠书荣.高速公路沿线植物声屏障设计与应用研究[J] .安徽农业科学，2011，39（17）：10544-10546.[2]吕春丽，范磊，王明贤.废硅橡胶二次裂解渣制多孔吸声材料的研究[J] .中国安全生产科学技术，2011，7（7）：57-60.[3]赵春来，马心坦，郭志军.公路声屏障的参数分析与优化设计[J] .河南科技大学学报：自然科学版，2010，31（4）：23-27.[4]徐志胜.Cadna /A 软件在高速铁路声环境影响评价中的应用[J].环境工程技术学报，2011，1（6）：517-525.[5]夏平，徐碧华，宣燕.用Cadna/A软件预测桥梁交噪声及应用分析[J] .应用声学，2007，26（4）：208-212.[6]李晓东，龚辉. Cadna/A软件应用于声屏障插入损失的计算[J] . 上海船舶运输科学研究所学报，2008，31（1）：48-51.[7]MINCHIE CHIU.Optimization of equipment allocation and soundbarriers shape in a multinoise plant by using simulated annealing[J] . Noise &Vibration Worldwide，2009，40（7）：23-35.[8]环境保护部.GB 3096-2008声环境质量标准[S].北京：中国环境科学出版社，2008.。
高速铁路吸声声屏障插入损失影响因素的分析
高速铁路吸声声屏障插入损失影响因素的分析罗文俊;徐海飞【摘要】In the semi-anechoic chamber, a vertical scale model of the sound absorption noise barrier was estab-lished in this study to explore influence factors including the thickness and density of different sound absorption material and the aperture ratio of different sound barrier panels. Based on German Head company's DATaRec4 DIC24 data acquisition instrument and ArtemiS data analysis software, it tested the noise reduction effects of sound absorption noise barriers respectively for acoustic panels in 25,35,45% panel aperture ratio and 60,80,100 mm thickness and 24,32,48 kg/m3 density, so as to analyze the influence of parameters on the inser-tion loss of acoustic barriers in high-speed railway. The results showed that with the increase of the aperture ra-tio of the noise barriers, the noise reduction effect of the noise barrier becomes more and more obvious under the condition of a certain height of the noise barrier, which supports that increasing the aperture ratio of the noise barrier panel is helpful for improving the noise reduction effect of the noise barrier;meanwhile, with the increase of the thickness of core material and the decrease of core material density, the noise reduction effect of the noise barrier is more significant, which indicates that increasing the thickness of core material and reducing the density of core material may improve the noise reduction effect of noise barriers.%在半消声室中建立直立型吸声声屏障缩尺模型,针对不同吸声材料厚度、密度及不同声屏障面板开孔率.基于德国Head公司DATaRec4DIC24数据采集仪和ArtemiS数据分析软件来测试声屏障的降噪效果.分别对25%,35%,45%面板开孔率和60,80,100 mm厚度及24,32,48 kg/m3密度吸音板工况下的吸声声屏障的降噪效果进行测试和分析,从而探究高速铁路吸声声屏障各参数对插入损失的影响规律.研究结果表明:在声屏障一定高度的情况下,随着声屏障面板开孔率的增加,声屏障的降噪效果越来越显著,以此佐证增加声屏障面板开孔率有利于提高声屏障的降噪效果;同时随着芯材厚度的增加以及芯材密度的减小,声屏障的的降噪效果也越显著,以此说明提高芯材厚度以及降低芯材密度也有利于提高声屏障的降噪效果.【期刊名称】《华东交通大学学报》【年(卷),期】2017(034)003【总页数】6页(P1-6)【关键词】高速铁路;吸声声屏障;插入损失;影响因素【作者】罗文俊;徐海飞【作者单位】华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心,江西南昌330013;华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心,江西南昌330013【正文语种】中文【中图分类】TU112.59+4随着我国高速铁路的快速发展的同时，给沿线居民的噪声污染也日趋严重，高速铁路的噪声污染已经成为一个亟需解决的难题。
高速公路声屏障插入损失计算
60
7. 0 9. 5 11. 5 13. 0 15. 0
70
6. 5 9. 0 11. 0 12. 0 14. 0
30
6. 0 7. 5 8. 6 11. 0 14. 0
4. 5 (二层楼)
40
5. 5 7. 0 8. 1 10. 8 13. 8
60
5. 4 6. 0 8. 0 10. 0 13. 5
到的交通噪声值为:
(L ) A eq 交 = 10lg [ 100. 1 (L A eq)L
+ 10 + 10 ] 0. 1 (L A eq)M
0. 1 (L A eq) s
(2)
2. 1 公路沿线居民区噪声环境现状 根据罗城 —— 夏家营段高速公路的设计方
预测点昼夜环境噪声预测值计算: L A eq = 10lg [ 100. 1 (L A eq) 交 + 10 ] 0. 1 (L A eq) 背 (3)
高度 h2 = 3 米, 敏感点高度 H 取 1. 2 米、4. 5 米, 声源距声屏障的距离 r
r = DN D F 式中: D N ——声屏障至近车道的距离,m ;
D F ——声屏障至远车道的距离,m。 声屏障长度一般不能小于 20h , 可以按无 限长声屏障进行计算, h 为屏障高度。 由公式 ( 4) 计算出菲涅耳数 N 后, 再根据声屏障对线 声源衰减曲线查得声屏障的衰减量 ∃L。计算结 果见表 3。
( 试行) J TJ 005—1996, 对公路沿线敏感点环境 噪声进行预测。 预测模式如下:
(L A eq) i= L w , i+
10 lg
Ni V iT
- ∃L 距离+ ∃L 纵坡+ ∃L 路面- 13
声屏障插入损失计算方法
声屏障插入损失计算声屏障插入损失计算方法方法4．2．1 绕射声衰减△L d 的计算 4．2．1．1 点声源当线声源的长度远远小于声源至受声点的距离时(声源至受声点的距离大于线声源长度的3倍)，可以看成点声源，对一无限长声屏障，点声源的绕射声衰减为：,52tanh 2lg20dB NN +ππ N ＞0=∆d L ,5dB N = 0 ,2tan 2lg205dB NN ππ+ 0＞N ＞-0.2 （5）0 dB , N ≤—0.2N —菲涅耳数，)(2d B A N −+±=λλ—声波波长，md —声源与受声点间的直线距离，m A —声源至声屏障顶端的距离，m B —受声点至声屏障顶端的距离，m若声源与受声点的连线和声屏障法线之间有一角度β时，则菲涅耳数应为N(β)=Ncos β工程设计中，△L d 可从图2求得图2 声屏障的绕射声衰减曲线4．2．1．2 无限长线声源，无限长声屏障当声源为一无限长不相干线声源时，其绕射声衰减为：1340,)1()1( 4)1(3lg 102≤=+−−cf t t t tg arc t δπ 1340,)1ln(2)1(3lg 1022>=−+−cf t t t t δπ (6) 式中：f— 声波频率，Hzδ= A+B-d 为声程差，m c —声速，m/s4．2．1．3 无限长线声源及有限长声屏障△L d 仍由公式(6)计算。
然后根据图3进行修正。
修正后的△L d 取决于遮蔽角β/θ。
图3(a)中虚线表示：无限长屏障声衰减为8.5dB ，若有限长声屏障对应的遮蔽角百分率为92%，则有限长声屏障的声衰减为6.6dB 。
（a ）修正图 （b ）遮蔽角=∆d L图3 有限长度的声屏障及线声源的修正图4．2．2 透射声修正量△L t 的计算透射声修正量△L t 由下列公式计算：)1010(1010/10/TL L d t d lg L L −∆−++∆=∆ (7)4．2．3 反射声修正量△L r 的计算反射声修正量取决于声屏障、受声点及声源的高度，两个平行声屏障之间的距离，受声点至声屏障及道路的距离以及靠道路内侧声屏障吸声结构的降噪系数NRC ，具体步骤见规范性附录A 。
铁路声屏障插入损失的研究
铁路声屏障插入损失的研究
高莉萍;刘达德
【期刊名称】《铁道劳动安全卫生与环保》
【年(卷),期】1998(025)003
【摘要】随着我国铁路实现提速，兴建准高速铁路以及拟议中的高速铁路的兴建，列车噪声控制问题日益重要，结合铁路声屏障声学设计中的重点内容，本文主要讨论了绕射衰减量的几种计算方法以及声屏障的声学设计原则。
【总页数】5页(P145-149)
【作者】高莉萍;刘达德
【作者单位】北方交通大学机械工程系;北方交通大学机械工程系
【正文语种】中文
【中图分类】U270.16
【相关文献】
1.高速铁路吸声声屏障插入损失影响因素的分析 [J], 罗文俊;徐海飞
2.高速铁路声屏障插入损失影响因素及规律 [J], 周信;肖新标;何宾;韩珈琪;温泽峰;金学松
3.铁路声屏障插入损失的研究 [J], 高莉萍;刘达德
4.高速铁路桥梁声屏障插入损失五声源预测模式研究 [J], 胡文林;胡叙洪;齐春雨;
王少林
5.高速铁路声屏障插入损失计算方法研究* [J], 孙文娟;
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道路声屏障插入损失预测计算及比较研究傅杰斌（环境科学2000级）摘要：随着交通事业的迅速发展，交通噪声给交通路线附近的居民带来了一定的干扰。
而设立道路声屏障是一种十分有效的降低交通噪声的措施，目前，国内外有越来越多的人投入到声屏障的研究工作当中。
本文将运用德国Cadna/A环境噪声模拟软件系统和《道路声屏障声学设计规范》（报批稿）中的数学模型来预测计算高速公路声屏障的插入损失，并与实际监测值进行比较分析，揭示预测计算值相对实际测量值误差的原因，并指出在大车流、低本底的道路时，实测插入损失更接近预测计算值，软件和模型适用于实际工程中。
关键词：噪声声屏障插入损失预测计算Research on the Forecast Calculation and Comparison of Insertion Loss of Freeway Noise BarriersAbstract:As the fast development of our country’s transportation, the traffic noise has brought some problems to the residents along the roads. The noise barrier is an effective mean of decreasing the noise. Currently, there are many people around the world researching on the noise barrier. This paper predicts the insertion loss of the freeway noise barriers by using German Cadna/A environmental noise simulating system and the mathematic model of the 《criterion for the vocal design of the road noise barrier》,and compare it with the actually measuring volume. By analyzing the differences, this paper explains why the errors exist. This paper also illustrates that in the condition of high traffic, low background noise, the actually measuring insertion loss is more near to the forecast calculation .The software and model is suitable for the practice.Keyword: noise, noise barriers, insertion loss, forecast calculation1 前言随着城市化进展，城市与城市之间、城市内部建起了快捷的交通路线网，如高速公路、高架道路、轨道交通等。
高速公路和城市高架道路在建造时难免要穿过人口集中的居住区，交通噪声给交通路线附近居民的工作、生活、学习带来了一定的干扰，而设立道路声屏障是一种十分有效的降低交通噪声的措施，目前，国内外有越来越多的人投入到声屏障的研究工作当中。
声屏障是位于声源与受声点之间的具有足够面密度的声遮挡结构[1]。
设置声屏障是噪声控制工程中的重要措施之一，在降低交通干线噪声、工业生产噪声和社会环境噪声中发挥着独特的作用。
道路声屏障是控制声源特别是交通噪声的重要措施，尤其是随着近年来城市轨道交通和高等级公路的加速建设，各类道路声屏障也得到广泛普及，实现了其它降噪手段所不能代替的效果。
本文运用Cadna/A 环境噪声预测软件对进行预测，并根据《道路声屏障声学设计规范》(报批稿)中的线声源模型对道路声屏障插入损失进行计算，通过对上三高速公路嵊州段何家村（K53+328～K53+512）和黄泥桥（K63+072～K63+538）两个居民点设立的分别长184米和466米的声屏障进行实地测量，分析了软件和模型的误差和在实际工程中的可操作性。
2 声屏障插入损失2.1 插入损失定义插入损失（IL ）是评价声屏障降噪效果最常用的物理量，其定义为声场中某固定点在设置声屏障前后的声级之差。
降噪效果一般采用63～4000Hz 的倍频程或50～5000Hz 的1/3倍频程的插入损失来评价，单一评价量则采用实际声源状况下的最大A 声级插入损失或等效连续A 声级[2]。
2.2 插入损失的计算方法m ax ），－（－－地面障碍反透绕L L L L L IL ∆∆∆∆∆=式中反透绕L L L ∆∆∆,,分别表示绕射声衰减，透射声衰减和反射声衰减，地面障碍，L L ∆∆分别表示其它障碍物和地面声吸收，max 表示取其两者中最大者，是因为一般两者不会同时存在。
如果有其它屏障或障碍物存在，地面效应地面L ∆会被破坏掉，因为只有贴近地面，地面声吸收的衰减才会明显。
式中减去m ax），（地面障碍L L∆∆是因为一旦设计的声屏障建成，原有的屏障或障碍物或地面声吸收效应都会失去作用。
3.声屏障插入损失的软件预测3.1 预测软件介绍Cadna/A 系统是一套基于ISO9613标准方法、利用WINDOWS 作为操作平台的噪声模拟和控制软件。
该系统适用于工业设施、公路、铁路和区域等多种噪声源的影响预测、评价、工程设计与控制对策研究。
Cadna/A 具有较强的计算模拟功能：可以同时预测各类噪声源（点声源、线声源、任意形状的面声源）的符合影响，对声源和预测点的数量没有限制，噪声源的辐射声压级和计算结果既可以用A 计权值表示，也可以不同频段的声压级表示，任意形状的建筑物群、绿化林带和地形均可作为声屏障予以考虑。
3.2 道路声屏障插入损失预测根据道路、声屏障、声源的实际参数，利用Cadna/A 环境噪声预测软件进行声屏障插入损失的预测，不考虑周边建筑、地形的影响，预测界面如图1。
图1 Cadna/A环境噪声预测软件预测声屏障插入损失其中道路为与实际相近的4车道中间有窄绿化隔离带的沥青道路，车流量约为13220辆/天，参考点位于屏障上方1.0m，三个测点分别离屏障水平距离为3m、6m、9m的高度可以调整的测点。
声屏障长度为184m和466m时，分别进行预测。
4.数学模型计算声屏障插入损失4.1 模型介绍4.1.1 声波遇声屏障后的三种传播路径当噪声源发出的声波遇到声屏障时，它将沿着三条路径传播（见图2）：一部分越过声屏障顶端绕射到达受声点；一部分穿透声屏障达到受声点；一部分在声屏障壁面上产生反射。
图2声波到达声屏障后的三条传播途径越过声屏障顶端绕射到达受声点的声能级比没有声屏障时的直达声能小，直达声与绕射声的声级之差称为绕射声衰减。
透射声能量取决于声屏障的面密度、入射角及声波的频率。
通常在声学设计时，要求屏障的传声损失大于10dB以上的透射引起的插入损失降低量，此时透射的声能可以忽略不计。
当道路两侧均建有声屏障，且声屏障平行时，声波将在声屏障间多次反射，并越过声屏障顶端绕射到受声点，它将降低声屏障的插入损失，由声波反射引起的插入损失降低量称之为反射降低量。
本次实测的声屏障，传声损失大于透射声引起的插入损失降低量10dB以上，并且屏障只有单侧，因此透射降低量和反射降低量都可以忽略。
由2.2节可知，在无其它障碍物和刚性地面情况下，实际计算的插入损失可以近似为绕射声衰减量。
4.1.2 绕射声衰减的计算在一般情况下，高速公路的交通噪声源可以视为无限长线声源。
当为无限长线声源，无限长声屏障，其绕射声衰减为：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧>=-+-≤=+--=∆1340],)1ln(213lg[101340],11413lg[10222c f t t t t c f t tt arctg t L dδπδπ 式中：f 为声波频率，Hzd B A -+=δ为程差，m c 为声速，m/s 。
在实际工程中，看成无限长声源，有限长声屏障，要对上式进行修正。
修正后的dL ∆取决于遮蔽角β/θ。
具体修正值如图3。
有限长声屏障绕射声衰减（）遮蔽角百分率60708090100(%)345678910111213141516234567891012无限长声屏障绕射声衰减）图3 有限长声屏障的修正图4.2 模型的Mathematic 简单程序实际测得声源离屏障约为5.5m ，声源平均高度为0.5m ，声屏障高度为3.5m 。
则根据规范中的无限长线声源无限长声屏障绕射声衰减计算公式，编写简单的Mathematic 程序如下：]]]1[213,10[10],]11[413,10[10,1]][[[],,19,0[)3/(40)5.0()5.5()()5.0(5.5340}50000,4000,3150,2500,2000,1600,1250,1000,800,630,500,400,315,250,200,160,125,100,80{5.3222222222-+-+--≤=∆++<=⨯=-+=-++=-+=-+======tt Log tLog tt ArcTan tLog i t If L i i i For v f t cb a y xc y h xb h a v f y x h ππδδ其中：h —声屏障高度，m ；y x ,—分别为测点离屏障水平距离、高出高速公路路面高度，m ； f —声波频率，Hz ；v —声波传播速度，m/s ；δ—声程差，m ；L ∆—绕射声衰减量，dB 。
由Mathematic 程序计算求得的为无限长线声源无限长声屏障条件下声屏障绕射声衰减，对于实际有限长声屏障，要对求得的绕射声衰减进行一定的修正。
具体修正依照图3。
5.实测声屏障插入损失5.1 实测方法测量声屏障的实际插入损失方法有直接法和间接法[4]。
直接测量法是直接在同一参考位置和接受位置声屏障安装前后的声压级。
间接法是声屏障已安装在现场的情况下进行，声屏障安装前的测量选择和声屏障安装前相等效的场所进行测量。
本次测量运用了间接法，并运用VS302USB 双信道声学分析仪对屏障上方及屏障后的噪声进行同步采样和分析。
每次测量时间为10min ，每次采样时间为2min ，在每测量一个数据和每采样一个信号时都同步记下车流量。
5.1.1常规的间接法测量上三高速公路嵊州段声屏障已建成，对其进行间接法测量。
测量时布置了四个点，分别为参考点（1#）、受声点（2#）、模拟声屏障安装前的参考点（3＃）、模拟声屏障安装前的受声点（4＃）[4]，其具体布置如图4和图5。