城市交通声屏障顶端结构的改进与优化设计

摘要

随着铁路建设和城市交通的发展，交通噪声污染越来越严重，亟待解决。声屏障作为一种降低交通噪声污染的有效方法，已经在国内外得到了广泛的应用。如何有效地利用声屏障这一降噪措施，使其发挥出最大的经济技术效果，对于改善居民生活环境质量有着重要的意义。
　　本文通过分析声屏障的降噪原理，给出了声屏障的插入损失的计算模型，为声屏障降噪效果的分析及优化设计提供了理论基础。结合对北京地铁13号线西直门至大钟寺区间的实际测量情况，建立几种不同结构形式的声屏障模型，运用RAYNOISE声学仿真软件对降噪效果进行数值仿真，得到声屏障的插入损失值，对比分析其降噪特性。结果表明，在高度相同、材料相同的前提下，T型声屏障的整体降噪效果最佳。
　　在此基础上，根据二次剩余扩散方法改进T型声屏障的顶端结构。针对交通噪声的频率范围设计出多种具有不同顶部结构的新型声屏障方案，并与声屏障在全反射表面情况下的插入损失进行比较。改进后的声屏障可以明显改善声屏障的降噪效果，且插入损失与设计频率和QRD模型选取的槽的宽度有着紧密的联系。降低设计频率可以改善降噪效果，其中以400Hz为设计频率的声屏障降噪效果最明显。
　　对声屏障的高度、长度、厚度的设计作出分析，进一步提出了声屏障的优化设计方案。选取声屏障的总降噪量和总造价为目标函数，声屏障的长度和高度为变量，利用Matlab进行数值计算，得到声屏障的最佳设计方案。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 声屏障的研究现状及发展趋势

1．2．1 国外声屏障的研究现状

1．2．2 国内声屏障的研究现状

1．2．3 声屏障的发展趋势

1．3 论文研究内容

2 直立型声屏障的数值仿真

2．1 声屏障降噪的理论分析

2．2 声屏障的衰减模型

2．2．1 插入损失的计算

2．2．2 声屏障的绕射衰减计算模型

2．3 数值仿真模型的验证

2．3．1 射线跟踪法

2．3．2 现场测量

2．3．3 数值仿真结果与现场实测的对比分析

2．4 直立型声屏障的仿真分析

2．4．1 无声屏障时的仿真结果

2．4．2 设置直立型声屏障时的仿真结果

2．5 本章小结

3 不同结构形式声屏障降噪效果的数值仿真

3．1 声屏障的顶部结构类型

3．2 几种声屏障结构的数值仿真

3．2．1 直立型声屏障的仿真

3．2．2 倒L型声屏障的仿真

3．2．3 Y型声屏障的仿真

3．2．4 T型声屏障的仿真

3．3 仿真结果的分析对比

3．3．1 整体降噪效果的对比分析

3．3．2 中低频段降噪效果的对比分析

3．4 本章小结

4 T型声屏障的改进

4．1 声屏障数值计算模型

4．2 二次剩余扩散法

4．2．1 伪随机扩散体

4．2．2 二次剩余扩散体

4．3 顶端结构尺寸的设计

4．3．1 QRD模型的建立

4．3．2 QRD模型的验证

4．4 设计方案插入损失的对比分析

4．4．1 QRD模型与T型声屏障的对比分析

4．4．2 不同QRD模型的对比分析

4．4．3 QRD模型与吸声顶端声屏障的对比分析

4．5 本章小结

5 声屏障的优化设计

5．1 噪声的预测与评价量

5．1．1 噪声的预测

5．1．2 噪声评价量

5．2 声屏障的设计内容

5．2．1 设计内容

5．2．2 降噪目标值的确定

5．2．3 声屏障的位置

5．2．4 设计流程

5．3 声屏障的声学设计

5．3．1 声屏障高度的设计

5．3．2 声屏障长度的设计

5．3．3 声屏障厚度的设计

5．3．4 声屏障材料的选择

5．4 优化设计

5．4．1 长度的优化

5．4．2 材料的选择

5．4．3 模型的参数

5．4．4 变量的选取及目标函数的确定

5．4．5 最优方案的确定

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 工作展望

参考文献

作者简历

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