A小区道路交通噪声控制方案设计
摘要:介绍并分析了A小区的声环境状况、噪声源特点，在对其的声学效果、经济、安全以及可行性等因素进行论证的基础上，设计了一种理想的噪声控制方案。
关键词:交通噪声,控制方案,声环境
1 项目概述
A小区位于北京某高新开发区内，小区总户数596户。位于小区旁边的西环北路是开发区重要的货运通道，根据2008年3月份交通流量调查，该路早高峰（8∶00～9∶00）双向交通流量为3275辆/小时，晚高峰（17∶00～18∶00）为 4095辆/小时，其中货车占30%。由于A小区未采取任何降噪措施，道路交通噪声严重干扰了居民生活。
该小区位于西环北路东侧，西北侧路口为一3m高的桥梁，西南侧为路口。西环北路道路中心线距离小区的敏感建筑约48.5m，距离小区围墙约42.5m。西环北路在小区中央位置处往北开始逐渐升高至桥梁高度（约3.5m高）。小区现状平面布置图和实景图参见图1、图2。
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2 噪声源分析
机动车辆噪声源按与车速、发动机转速的相关性，可分为如下三类声源：
（1）与车速相关的排气噪声、进气噪声、风扇噪声、发动机表面辐射噪声以及由发动机带动的发电机、空气压缩机噪声等。
（2）与发动机转速相关的传动系统噪声、轮胎-路面噪声、车体振动及气流噪声等。
（3）机动车辆的鸣笛噪声、刹车噪声及其它通讯装置产生的噪声等。
根据现场实测情况，该小区西环北路的噪声源主要来自机动车，昼间小区段车辆以小型车最多，其次是中型车，大型车较少；夜间大型车所占比例明显上升，小区北段为桥梁，发动机因加速爬坡会产生十分明显的排气噪声。噪声频谱以中低频为主。
3 噪声监测点的选择及监测结果
3.1 噪声监测点的选择
根据小区实际情况选定有代表性的位置作为噪声监测点，同时作为噪声敏感点，所得数据为治理方案的设计依据。噪声监测共设置12个点（见表1），因小区中部为道路和物业用房，故未在小区正中部选取监测点。同时对小区同时进行了噪声敏感点垂直监测。小区的噪声监测点①～⑧的位置见图3、图4。
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3.2 噪声监测结果
本次噪声监测，进行了噪声及噪声衰减监测，并同步记录车流量，结果见表2。
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4 噪声监测数据分析
4.1 敏感点噪声监测数据分析
在12个监测点中，有10个监测点为噪声敏感点，昼、夜全部超过《声环境质量标准》（GB3096－2008）中4A类标准的规定。昼间超标量在3.0～11.0dB（A）之间，夜间超标量在1.0～9.0dB（A）之间。
另外，由于西环北路竣工时间不长，监测结果所记录的车流量并没有达到设计车流量数据（晚高峰时达到 4095辆/小时），随着来往车辆的增多，噪声危害将会进一步加重。
4.2 垂直监测数据分析
从小区的垂直监测数据可以看出，随着高度的增加，噪声值呈减少趋势。分析这一趋势产生的主要原因有：（1）小区围墙较矮且为栅栏结构，对马路噪声起不不到阻挡作用，对低层的噪声衰减没有作用；（2）围墙与道路之间的区域所种树木低矮稀疏，对低层监测点，噪声的衰减作用不明显；（3）高层敏感点距离马路较低层远，噪声自然衰减较低层大。基于上述三点原因，可知在类似于小区的地形地貌的环境中，楼房的高层噪声要比低层小。
5 噪声治理方案声学设计
5.1 方案的选择
根据相关设计资料及工程案例，本路段噪声治理可以从以下三方面着手：
（1）从声源方面入手的措施有：降低发动机噪声、低速行使、设置减速带等。
（2）从受声源方面入手的措施有：搬迁居民。
（3）从传播途径入手的措施有：采用隔声设备包括隔声屏、隔声门、隔声窗等。
前两项措施的实施难度很大，比较难实现。而且根据对某路的减速带引起噪声值变化测试的结果显示，对于大型货车通行时，设置减速带，比不设置减速带A声级会增加10dB（A）以上，因此设置减速带会诱发新的突发噪声，且瞬间的冲击噪声对居民的休息影响更大。
由于隔声屏是主要的降噪措施，隔声门、隔声窗可以配合隔声屏共同治理道路交通噪声。因此，应从传播途径入手，即采用隔声屏的治理措施。
5.2 隔声屏障声学设计
5.2.1 隔声屏障降噪原理
隔声屏障的降噪原理主要是在道路声源和受声点之间设置障碍物，主要功能是阻挡声音的传播，将一部分声能反射回去，仅使部分声能绕射过去，在隔声屏障背后形成一个声影区，从而使噪声降低。道路声源辐射的噪声遇到隔声屏障时将沿着三条途径传播：首先声波是绕射至隔声屏障声影区；第二条是声波直接透过隔声屏障到达声影区；第三条是声波在隔声屏障壁面上产生反射。隔声屏障的降噪效果主要与屏障的高度和长度及声源与受声点的距离有关。其原理见图5。
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在噪声传播的三个途径中，绕射衰减量是最重要的设计指标，因为在隔声屏障的声影区中所能感受到的噪声几乎全部是绕射声波。在决定隔声屏障的降噪性能时，一般只对绕射声波进行计算，根据所需降噪量来确定隔声屏障的高度、长度、材料以及结构和形状。在具体设计时还要同时考虑其它三个途径的影响，必要时要做一定修正。由于噪声传播时存在反射，一般隔声屏障应具有吸声功能。
在声源高度的确定方面，因车辆行驶噪声主要由动力噪声和轮胎噪声构成，各类车辆的声源高度不同，小型车为0.2～0.5m；中型车为0.7～1.0m；大型车为 1.5m。为简化计算，取三种车型的平均高度1m为声源高度。
该小区西环北路为双向4车道，在确定声源与受声点距离时，按等效距离计算，等效距离DE计算公式如下：
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其中：DN—受声点至最近的车道中心线距离，m； DF—受声点至最远的车道中心线距离，m。
（1）无限长线声源，无限长隔声屏障绕射声衰减
△Ld的计算公式
当声源为一无限长不相干线声源时，其绕射声衰减为：
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式中：f—声波频率，Hz；δ= A+B-d为声程差， m；c—声速，m/s。
（2）无限长线声源及有限长隔声屏障
△Ld仍由上述公式计算，然后根据图6进行修正。修正后的△Ld取决于遮蔽角β/θ。
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5.2.2 小区隔声屏障声学设计
根据相关工程经验， 在现有监测数据上增加 10dB（A）作为设计降噪量，其中5～7dB（A）为噪声增加值，3dB（A）作为设计余量；另外，根据与业主沟通和现场实际情况，综合提出如下设计方案：在小区现有围墙处设置隔声屏障，长度为367m，拆除现有小区围墙。隔声屏障平面布置图见图7，声学计算用图见图8。
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根据小区敏感点所处位置情况，拟使隔声屏障在北侧拐弯处沿围墙向东延伸30m，南侧拐弯处沿围墙向东延伸10m以与临街建筑外墙相连。采用此布置方案主要是考虑到除西环北路外，小区南、北侧外两条城市次干道交通噪声也会对敏感点产生较明显的影响，此布置方案可尽量减少主、次干道对敏感区域的噪声影响。
根据敏感点噪声监测数据，若使各噪声敏感点达到设计降噪量的要求，南、中和北侧隔声屏障的降噪量理论上应分别满足大于等于20.33dB（A）、 18.85dB（A）和18.42dB（A）。
按无限长线声源、无限长隔声屏障计算，不同高度隔声屏障的降噪效果见表3、表4。
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5.3 A小区隔声屏障声学设计结论
根据以上计算结果，只有建无限长隔声屏障，且南、中和北侧隔声屏障的高度分别满足大于等于 15m、13m、12m时才能达到降噪要求。但根据该地区目前的交通状况，建造无限长隔声屏障是不可行的。另外，根据计算及工程经验，当隔声屏障达到一定高度以后，已经能大幅降低噪声值，而再超过这一高度，降噪效果提高则不是很明显，并且隔声屏障的造价会随着高度的增加而出现一个明显上升的态势。
综合考虑安全、经济以及现场可行性等因素，经与业主沟通，该小区噪声控制目标决定采用声环境改善标准，并对隔声屏障的长度及高度予以修正。
按无限长线声源有限长隔声屏障进行修正，隔声屏障的降噪效果如表5所示。
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参照《声环境质量标准》（GB3096－2008）和《城市区域环境噪声适用区划分技术规范》（GB／T 15190）的规定，确定小区临街建筑室外设计目标如下：小区临街住户室外朝向西环北路一侧参照4A类标准，即昼间≤70dB（A），夜间≤55dB（A）。A小区道路交通噪声控制方案设计如下：
（1）围墙处隔声屏障；
（2）自小区中部围墙大门（平时不开启）往南 130m及南侧围墙处设置屏障高度为7m，自小区中部大门往北197m及北侧围墙处设置屏障高度为8m；
（3）原小区中部大门改为隔声门。
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