交通噪聲對校園環境的影響分析

包麗靜，劉 巖

(大連交通大學 交通運輸工程學院，遼寧 大連 116028)*

0 引言

大學校園是老師和學生們工作、學習和生活的重要場所.保證良好的聲環境非常重要.我國很多高校處于城市交通主干道周圍，因此校園聲環境受到交通噪聲的嚴重影響.噪聲令人煩惱，精神不集中，影響工作效率，妨礙休息和睡眠等.噪聲影響睡眠的程度大致與聲壓級成正比，據資料介紹，噪聲值在40 dB(A)時大約10%的人受到影響，在70 dB(A)時受影響的人有50%.40 dB(A)的突然聲會驚醒約10%的睡眠者，60 dB(A)的突然聲會驚醒約70%的睡眠者［1］.

通過研究校園周圍主干道交通噪聲對校園聲環境的影響，進而得到交通噪聲在校園內輻射噪聲的分布規律，為校園實施降噪措施提供依據［2］.

1 火車輻射噪聲測量

某大學校園同時受A路和B路兩條垂直相交的交通主干道和一條為熱電廠運輸煤炭的弧形專用火車道共同影響，研究火車通過輻射噪聲及兩條主干道交通噪聲特性，是實施降噪措施的重要前提.

1.1 實驗布點

根據《鐵路機車車輛輻射噪聲測量》標準GB/T511-1995，在某大學校內火車通過區域進行火車通過噪聲測量.測點位置如圖1所示，測點1-1，2-1，3-1 距軌面高 1.2 m，距地面高3.7m;距鋼軌外側距離分別為10、20、30 m.測點1-2，2-2，3-2 距軌面高3.5 m，距地面高6 m，距外軌側距離分別為10、20、30 m.

圖1 火車通過噪聲測試位置圖

1.2 火車通過噪聲頻譜分析

火車通過時在1.1中布置的六個測點進行噪聲測試，得到六個測點1/3倍頻程下噪聲頻譜分布如圖2所示.

火車通過噪聲隨頻率增大聲壓級先增后減，在中低頻時聲壓級隨頻率增大緩慢增加，高頻域聲壓級隨頻率增加而減小且衰減斜率較大.說明火車通過時輻射噪聲中高頻噪聲成分聲壓級相對較低，而中低頻噪聲成分聲壓級較高.頻率為8000 Hz以上的聲壓級在夜間噪聲限值45 dB(A)以下.160～2 000 Hz最高噪聲已超過環境噪聲限值55 dB(A)，可見火車通過時噪聲超過限值頻率覆蓋廣，包含整個中頻段和部分低頻段.其原因可能是因為軌道振動產生的噪聲峰值較寬，主要集中在500～1 600 Hz區域.最低噪聲在630 Hz和800 Hz兩個頻段超過噪聲限值，中低頻噪聲的控制尤為重要.由圖2可以看出雖然測點3-1，3-2距離噪聲源較遠但是聲壓級較高，分析其原因，主要是測點3-1，3-2距離校內學生公寓較近，聲反射使測點3-1，3-2處聲壓級增強.

圖2 火車通過(不包含鳴笛聲)噪聲頻譜圖

1.3 火車通過噪聲與背景噪聲對比分析

為了準確分析火車通過噪聲對校園環境的影響，無火車通過時在相同外界環境中對相同測點進行噪聲測試，得到的噪聲稱為背景噪聲，背景噪聲1/3倍頻程噪聲頻譜圖如圖3所示.

圖3 火車通過背景噪聲噪聲頻譜圖

從圖3得知，背景噪聲頻譜圖與火車通過噪聲頻譜圖大致走向基本相同，但是背景噪聲在低頻區域先減后增在100 Hz左右出現谷值，而火車通過時測得的噪聲在低頻段一直處于增長趨勢，據此可以推斷火車通過時頻率為100 Hz左右的噪聲對聲環境影響較大，實施降噪措施時應重點考慮.

1.4 火車鳴笛噪聲分析

因為火車鳴笛聲尖銳刺耳，當火車在人口密集處鳴笛時不能忽略火車鳴笛噪聲.某大學人口密集且附近貨物列車專線距離校園距離較近，距離學生公寓最近距離僅6m.所以有必要考慮火車鳴笛噪聲對校園環境的影響.火車鳴笛時對六個點進行噪聲測量，得到六個測點的1/3倍頻程噪聲頻譜圖如圖4所示.

圖4 火車鳴笛聲頻譜圖

由圖4得知在低頻63～200 Hz聲壓級基本相同，噪聲值約35 dB(A)，200 Hz開始聲壓級急速上升，315 Hz達到第一個峰值點，測點3-2聲壓級最低約72.2 dB(A)，測點1-1聲壓級最高約76.6 dB(A)，均已經超過噪聲限值.第二個峰值出現在頻率1 000 Hz，測點2-1聲壓級值最高約86.1 dB(A)，測點3-1聲壓級最低約78.5 dB(A).1 000 Hz以后聲壓級隨頻率的增大而減小.鳴笛噪聲聲壓級值較高，對校園環境影響較大，夜間鳴笛易使周圍公寓學生驚醒.改變傳統的鳴笛聯絡作業方式，采用新型燈光光閃技術聯絡作業方式，降低噪聲.

2 火車通過時聲屏障的降噪作用分析

2.1 實驗布點

根據聲屏障和鐵軌、區民樓的相對位置，參考HJ/T90-2004《聲屏障聲學設計和測量規范》，室外測試在受聲點一側距聲屏障0～10 m之間選定5 個點，距離軌面高度分別為 2.4、4.8 m，間隔距離為4 m.在靠近聲源一側選定1個點，距聲屏障35 cm，高度為65 cm.測試的聲屏障為倒L型，聲屏障距軌道中心線3.4 m，長500 m，高6.0 m.測試布點情況如圖5所示.

圖5 測試布點圖

2.2 實驗數據分析

按照圖5所示方法進行布點測試，測試時間20 min此時間段包括火車鳴笛噪聲.各測點噪聲頻譜如圖6所示.

圖6 火車通過噪聲透過聲屏障噪聲頻譜分析

由圖6可以看出六個測點聲壓級隨頻率增大整體先增后減.測點MIC1在1250Hz出現峰值為70.56 dB(A)，在 315 Hz和630 Hz出現峰值，聲壓級值分別為64.37和68.35 dB(A).分析峰值原因為鳴笛噪聲瞬時聲壓級較大，且鳴笛噪聲在315 Hz和630 Hz兩個中心頻率點存在次峰值.透過聲屏障的測點噪聲峰值出現在測點MIC6，頻率630Hz聲壓級49.49 dB(A)，小于Ⅰ類區域環境噪聲限值55 dB(A).從圖中可以看出630 Hz以后測點MIC2、MIC3、MIC4、MIC5 噪聲聲壓級值開始減小，且聲壓級減小的速度大于聲屏障與聲源之間的測點，因此對630 Hz以上的噪聲降噪效果比較好.

圖7 聲屏障對各測點隔聲量頻譜圖

由圖7可知，隨著頻率升高聲屏障隔聲量增大.在100～500 Hz之間，各測試點的隔聲量無太大區別;500 Hz以后各測試點的隔聲量之間的差值逐漸變大.相同條件下，低頻區域各測試點隔聲量差別不大，而在高頻區域，各測試點的隔聲量卻相差很大，分析其原因主要是聲屏障內填充多孔性吸聲材料，該材料對高頻噪聲的吸收效果較好，但對低頻噪聲的吸收能力較弱.不同測點中，測點MIC4在各個頻率段都有較大的隔聲量，尤其在125 Hz以后MIC4隔聲量較大.

3 交通干道噪聲測試分析

3.1 測試布點

某高校處于市中心，與A路、B路兩條交通主干道相鄰.主干道交通流量大，運行車輛產生非穩態噪聲影響校園內師生的正常工作和學習.根據《城市區域環境噪聲測量方法》GB/T14623-93同時考慮學校周圍環境進行布點.在校園與B路交界附近設置A、B、C三個測點，校園與A路交界設置D、E兩個測點.每個測點沿垂直于道路方向設置3個傳聲器，3個傳聲器與道路的垂直距離分別為1.2、20、50m.傳聲器高度均設置為1.6 m，仿人站立時高度.測量在無雪無雨，風速小于5.5 m/s時進行.每次測試連續測試時間20 min.A、B、C、D、E 測點分別位于學校西門，A路高架橋起點處，高架橋與A教學樓共同位置點，校正門，B教學樓與B路對應位置.具體布點位置如圖8所示.

圖8 測點位置圖

3.2 數據分析

各個傳聲器等效連續A聲級值如表1所示.早高峰時段測點 D各傳聲器值最高，分別為76.8、69.3、67.2 dB(A);平峰時段各傳聲器最大聲壓級值均出現在測點 A，聲壓級值分別為74.8、65.9、63.5 dB(A).B 路靠校園一側為入市方向，早高峰車輛較多，校門口有信號燈車速較低，駐停時間較長所以噪聲值較高.而平峰時段A路較長距離內無信號燈車速較快且重型貨車較多所以噪聲值較高.所有傳聲器噪聲值均超過《聲環境質量標準》(GB 3096-2008)中對Ⅰ類聲環境功能區域的噪聲限定值55 dB(A)，應采取降噪措施.建議學校將柵欄式圍墻改為有一定高度的實體圍墻，可以降低一部分噪聲.

表1 各測點等效連續A聲級值 dB(A)

4 結論

(1)火車通過時在校園內輻射噪聲，160～2000Hz最高噪聲值超過環境噪聲限值55 dB(A)，火車通過噪聲值包含整個中頻段和部分低頻段.聲屏障有一定的降噪作用，在測試區域經過聲屏障降噪后噪聲全部低于Ⅰ類區域環境噪聲限值，因此在校園與火車道之間采用聲屏障降噪是可行的;

(2)火車鳴笛噪聲在頻段內出現了兩個明顯峰值，315 Hz達到第一個峰值點，測點3-2聲壓級約72.2 dB(A)，測點1-1 聲壓級約 76.6 dB(A)，均已經超過噪聲限值.第二個峰值出現在頻率1000Hz，測點2-1聲壓級值最高約86.1 dB(A)，測點3-1聲壓級最低約78.5 dB(A).鳴笛噪聲聲壓級值較高，對環境影響較大，改變傳統的鳴笛聯絡作業方式，采用新型燈光光閃技術等聯絡作業方式，降低噪聲;

(3)A路與B路產生的交通噪聲，早高峰和平峰時各個測點都超過了限值.可以將學校的柵欄墻改成有一定高度的實體墻，降低一部分噪聲.

［1］馬大猷.聲學手冊(修訂版)［M］.北京:科學出版社，2004:710.

［2］阮學云，李志遠，魏浩征.高校新校區交通噪聲預測評價［J］.噪聲與振動控制，2012(3):159-162.