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随着我国铁路的不断提速和铁路网的不断完善,未来我国铁路的主要环境问题是噪声与振动以及电磁辐射所带来的一些负面影响。作为绿色铁路建设重点考察方面之一,噪声问题日益受到各方关注。 而我国人口众多,铁路两侧尤其是中、东部铁路两侧人口密集,故未来铁路的建设主要考虑噪声所带来的一些环境问题。而设置声屏障作为降低噪声的一种最行之有效的方法,其应用必然会越来越广泛。国外经济发达国家均把建造声屏障作为在改善声环境方面较为合理、经济有效的方法。 我国声屏障建设发展起步较晚,声屏障作为道路降噪声的治理措施,在国内还是上世纪90年代的事,一般用于城市高速或快速干线上。20世纪90年代初,交通部在贵黄公路上修筑了百余米圬工结构的声屏障,这是国内第一次应用于道路上作为降噪目的的措施。但到目前为止,我国铁路声屏障还存在如铁路声屏障设计的几何高度趋近于统一高度,几乎均为在线路以上2-3m高、声屏障的结构形式单一,大部分为直立式等缺陷,从而导致声屏障降噪效果低下,故有必要对不同材料、厚度和高度的铁路声屏障降噪效果进行研究。 本文首先简述了对声屏障降噪效果研究的必要性,以及目前国内外的研究进展,总结了这方面研究的不足,并提出了本论文的研究内容。其次是系统的归纳了声屏障的降噪效果、分类,并对国内外的铁路噪声预测模式进行了具体的阐述,分析彼此的利弊,并以内昆铁路:K456+370—K457+900段为例,采用德国Schall03修正模式预测了该路段火车通过时的噪声值。然后对该路段所设置的三种声屏障后火车通过时的噪声进行了实测,并与预测值进行对比、分析研究,得出A声屏障降噪值L为15.3dB,B声屏障降噪值L为14.2dB,C声屏障降噪值L为17.61dB。 从而经过分析可知,C声屏障的降噪效果最好,其次是A声屏障,最后是B声屏障,但B声屏障和A声屏障降噪值差距不大,说明声屏障降噪的好坏不仅与材料有关,还与高度和厚度有关。
1、绕射越过声屏障顶端绕射到达受声点的声能比没有屏障时的直达声能小。直达声与绕射声的声级之差,称之为绕射声衰减,其值用符号△Ld 表示,并随着Φ角的增大而增大。声屏障的绕射声衰减是声源、受声点与声屏障三者几何关系和频率的函数,它是决定声屏障插入损失的主要物理量。2、 透射 声源发出的声波透过声屏障传播到受声点的现象。穿透声屏障的声能量取决于声屏障的面密度、入射角及声波的频率。声屏障隔声的能力用传声损失TL来评价。TL 大,透射的声能小;TL 小,则透射的声能大,透射的声能可能减少声屏障的插入损失,透射引起的插入损失的降低量称为透射声修正量。用符号ΔLt表示。通常在声学设计时,要求TL —△Ld≥10dB,此时透射的声能可以忽略不计,即△Lt≈0。3、反射 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,越过声屏障顶端绕射到受声点,它将会降低声屏障的插入损失,由反射声波引起的插入损失的降低量称之为反射声修正量,用符号△Lr 表示。 为减小反射声,一般在声屏障靠道路一侧附加吸声结构。反射声能的大小取决于吸声结构的吸声系数α,它是频率的函数,为评价声屏障吸声结构的整体吸声效果,通常采用降噪系数NRC。
随着我国经济发展,汽车保有量的增多,道路、铁路等交通产生的噪声超标情况严重。根据交通噪声监测结果,按《声环境质量标准》(GB3096-2008),即使执行要求最低的4类标准,即城市中的道路交通干线道路两侧区域,穿越城区的内河航道两侧区域,以及穿越城区的铁路主、次干线两侧等区域的昼间70dB,夜间55dB标准,公路交通噪声现状是昼间超过标准较少,夜间则普遍超标,有些甚至超标10dB以上,根据对中国高等级公路交通噪声分析,夜间交通噪声有增强趋势。研究表明,近年来随着车流量的增加,重型车、大型车比例呈增加的趋势,道路附近噪声级有上升的趋势。交通噪声是道路两侧的住宅、文教机关区和医院的主要污染源,可以说已发展成为一种污染公害。根据现有的工业发展水平和已有城市规划布局,用建立声屏障的方法来治理交通噪声是一种主要手段,其他国家的声屏障发展经验也证明了这一点。我国声屏障的应用也进入一个快速发展,大幅增加的时期。我国噪声控制行业经过半个多世纪的发展,通过噪声控制方面专家的研究和实践,发展了我国道路交通噪声控制的学术和应用水平,特别是在声屏障结构形式设计、新型材料的应用方面。在声屏障设计标准、材料标准等方面也得到规范。随着声屏障的大量应用,特别是高速铁路发展对声屏障降噪的需求,需要大量的声屏障设计人员和相关工作者,因此需要关于声屏障结构设计和材料选用方面比较系统的知识,以便于应用。同时在培养交通噪声控制方面的人才也需要类似的书籍进行引导。本书通过对噪声控制专家在声屏障领域取得的成就进行总结,形成较为系统的声屏障适用范围、结构设计、材料选择、安全设计、景观设计等方面内容,同时对声屏障施工、验收等整个过程通过完整、详实的案例进行了系统阐述。方便交通噪声控制科技工作者参考。同时对培养交通噪声控制方面的人才,来适应快速发展的道路、铁路交通噪声控制行业起到一定的引导作用,促进行业的健康快速发展。主要内容全书共9章,主要内容如下:第一章主要介绍声屏障概念和原理,声屏障的主要组成,使读者对声屏障有一个初步、总体的概念。第二章主要介绍声屏障国内外发展现状,重点介绍了声屏障分类、声屏障在结构方面特别是顶部结构应用方面进行介绍,声屏障计算机技术应用、材料发展进行了介绍。第三章主要对声屏障应用特点和发展趋势进行了总结。第四章对声屏障结构设计、材料选用、安全设计、景观设计等进行了系统介绍。第五章对声屏障整个施工过程中基础施工、声屏障屏体加工制造及质量控制、支撑结构制造、声屏障安装进行了详细介绍。第六章通过实际案例对声屏障设计、声屏障施工进行了详尽介绍,便于理解前面章节的内容。第七章对声屏障验收流程、验收要求、验收规范、验收内容进行了系统介绍。第八章对典型金属和非金属声屏障缺陷期维护保养、日常维护保养、维修保养技术进行了案例式系统介绍。第九章介绍了声屏障及材料选用的一般原则,同时展示了目前市场主流声屏障及材料,有助于对声屏障材料的了解和针对性选用。本书由声屏障信息门户网运营商福州音谷信息科技有限公司独家策划,中国建筑材料科学研究总院冀志江教授、陈继浩博士,交通运输部公路科学研究院尚晓东高级工程师、雷学东高级工程师,声屏障信息门户网(http://www.sooooob.cn/)总编龚世华共同编写完成。中国声学学会环境声学分会主任委员程明昆、国家环境保护城市噪声与振动控制工程技术中心邵斌总工程师、北京交通大学机械与电子控制工程学院宋雷鸣教授、铁道第三勘察设计院朱正清高级工程师受邀担任本书技术顾问,对书稿进行了认真地审阅并提出了宝贵的意见和建议,为本书倾注了大量心血,在此向各位专家表示衷心的感谢!同时感谢国家环境保护部环境工程评估中心 王毅研究员;上海交通设计所 褚国红、毛海亮、李晓东、邱贤峰;北京交通大学机械与电子控制工程学院噪声振动研究室 张新华高级工程师;中国环境科学研究院环境标准研究所 张国宁副研究员;大连交通大学噪声与振动控制研究所 刘岩教授;上海交通大学环境科学与工程学院 蔡俊博士等专家、学者在本书编写过程中所给予帮助和支持。由于编者水平,本书存在不足甚至谬误之处,恳请各位专家及广大读者不吝赐教。