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《輕軌橋架聲屏障優(yōu)化設(shè)計研究的論文》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、輕軌橋架聲屏障優(yōu)化設(shè)計研究的論文【摘 要】 隨著城市輕軌建設(shè)的發(fā)展,交通噪聲污染逐漸引起人們重視。在輕軌橋架兩側(cè)設(shè)置聲屏障是控制軌道噪聲的重要措施之一。聲屏障的高昂成本往往是由不合理的設(shè)計參數(shù)造成的,通過對目前聲屏障設(shè)計方法進(jìn)行分析,提出了輕軌橋架聲屏障優(yōu)化設(shè)計方法。該方法以聲屏障建造成本為目標(biāo)函數(shù),以降噪要求為聲學(xué)約束,綜合考慮設(shè)置位置、高度和長度等設(shè)計變量的影響;由列車噪聲1/3倍頻程頻譜計算插入損失,提高了優(yōu)化過程中插入損失的計算精度。該優(yōu)化設(shè)計法與目前設(shè)計方法對比,驗(yàn)證了聲屏障優(yōu)化設(shè)計在改善降噪性能和經(jīng)濟(jì)性能方面的優(yōu)越性。討論了設(shè)計
2、參數(shù)對成本和降噪性能的影響,并且對軌邊矮墻的降噪性能進(jìn)行了分析,所獲的結(jié)論對聲屏障和軌邊矮墻設(shè)計參數(shù)與形狀的選擇具有指導(dǎo)意義?!娟P(guān)鍵詞】 輕軌交通;降噪;優(yōu)化;聲屏障;軌邊矮墻1引 言城市輕軌交通線路穿越市區(qū),鄰近居住、文教及工商業(yè)混雜區(qū)等噪聲敏感區(qū)域的情況比較普遍,特別是高架線路噪聲影響區(qū)域大,對沿線人們的工作、生活構(gòu)成嚴(yán)重危害[1]。由于軌道結(jié)構(gòu)隔振技術(shù)有效地降低或避免了結(jié)構(gòu)的“二次噪聲”,輪軌噪聲在輕軌交通噪聲中起主導(dǎo)作用,在平坦道路行駛,當(dāng)行駛速度達(dá)80km/h時,距離軌道10m處的噪聲為80~90dba,設(shè)置聲屏障減弱輪軌噪聲干擾
3、是目前有效的降噪措施。筆者針對目前聲屏障經(jīng)濟(jì)性差(即聲屏障成本昂貴)、設(shè)計參數(shù)不合理、插入損失計算精度低以及不適合優(yōu)化計算等問題,按照列車噪聲頻譜計算總的插入損失;綜合考慮聲屏障設(shè)置的位置、幾何尺寸和經(jīng)濟(jì)性等多種因素,以研究經(jīng)濟(jì)適用型聲屏障為目的,提出了聲屏障優(yōu)化設(shè)計方法,并且對軌邊矮墻的降噪性能及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了研究和分析。.2聲屏障聲學(xué)設(shè)計2.1聲屏障插入損失的計算計算聲屏障插入損失常采用“無限長聲屏障對無限長線聲源“的計算方法[2],即2.2 等效聲級的計算因?yàn)檩p軌交通系統(tǒng)列車運(yùn)行速度、長度和輻射噪聲級比較接近,輕軌交通系統(tǒng)營運(yùn)時間主要集
4、中在晝間(6:00~22:00)時,行車一般以一小時為單位計劃,即測量時間取3600s,則有:leq=10lg(ntp×100.1lp/3600+100.1lb)(5)式中,tp———列車通過受聲點(diǎn)的平均時間,s;n———測量時間內(nèi)通過的列車數(shù);lb———環(huán)境本底噪音,dba。3聲屏障設(shè)置位置與尺寸設(shè)計3.1聲屏障設(shè)置位置聲屏障設(shè)置在橋架護(hù)欄處,由高架橋建筑限界[3],直立式聲屏障,l1=2.4m;寬頂式聲屏障,1.7m≤l1≤2.4m;若采用軌邊矮墻,l1≥1.65m。3.2 聲屏障高度設(shè)計由于建筑限界、觀察、橋梁承重、環(huán)境協(xié)調(diào)等因素制約
5、,高架軌道聲屏障高度不宜超過軌頂1.8~2.5m,列車聲源高度在軌頂以上0.45m[4],則有效高度h≤2.1m;軌邊矮墻的高度略高于車輪,輕軌輪徑一般小于0.9m,因此,取有效高度h≤0.55m。同時考慮乘客的視覺舒適性要求和不應(yīng)使其產(chǎn)生環(huán)繞感,即(h-h′)/h≤tanα(6)l1/h≥0.5(7)式中,h′———乘客眼睛相對聲源的高度,距軌頂2m;α———允許的視線仰角,α≤45°時,可減少乘客視覺疲勞。3.3 聲屏障長度設(shè)計聲屏障的長度原則上應(yīng)使列車噪聲繞過聲屏障兩端產(chǎn)生的損失大于繞射聲屏障頂端的損失10dba以上。聲屏障的端部長度
6、l′為[5]4聲屏障優(yōu)化設(shè)計分析4.1設(shè)計變量的選取x=[x1,x2,x3]=[l1,h,l](10)4.2 目標(biāo)函數(shù)的確定聲屏障成本往往成為設(shè)計成功與否的決定性因素。因此,應(yīng)以建設(shè)成本為目標(biāo),盡量降低成本。聲屏障的建設(shè)費(fèi)用通常按照聲屏障的面積和長度進(jìn)行估算,材料費(fèi)用占聲屏障建設(shè)費(fèi)用的45%,與長度相應(yīng)的基礎(chǔ)建設(shè)、排水等大約占35%[6]。由于道床不同軌頂距橋面的高度也不同,同時橋上人行道的高度也與聲屏障建筑高度有關(guān)。因此,取聲屏障建筑高度等于有效高度加上聲源距軌頂高度。寬頂式聲屏障以常用的倒l形為例,綜上所述,取式(11)、式(12)為目
7、標(biāo)函數(shù),盡可能降低成本。直立式、寬頂式聲屏障的目標(biāo)函數(shù)為f(x)=(x2+0.45+2.4-x1)×x3+0.8x3(11) 軌邊矮墻的目標(biāo)函數(shù)為f(x)=(x2+0.45)×x3+0.8x3(12)4.3 約束條件4.3.1 降噪指標(biāo)約束條件聲屏障降噪指標(biāo)應(yīng)符合《鐵路邊界噪聲限值及其測量方法》(gb12525—1990)和《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(gb3096—1993)相應(yīng)的噪聲標(biāo)準(zhǔn)。即g(x)=leq≤[leq](13)式中,[leq]———晝間等效聲級允許值,dba。4.3.2 其他約束條件主要包括聲屏障和軌邊矮墻的設(shè)計變量約束、
8、不產(chǎn)生環(huán)繞感和視覺舒適性約束。5算 例圖2是輕軌列車噪聲的頻譜圖[7]。圖中折線表示列車70km/h時,距軌道3m,高出軌頂0.5m處的頻譜;受聲點(diǎn)取為距軌道30m處,有效高度2