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表示声压级的单位为分贝。分贝越大,噪声越强。交通运输工具所产生的噪声是游走性的,干扰范围大,影响人员多,它使人烦躁不安和不舒适。但在一般情况下,它不损害人的健康,也不损害人的生理感觉。在这类噪声中,飞机的噪声最强,在距飞机约300米处,测得的噪声强度是105分贝。汽车是城市交通中较大的噪声源。一般的公共汽车噪声为80分贝。噪声的强弱与汽车的速度有很大的关系,车速提高一倍,噪声增长6~10分贝。当车速低于每小时96公里时,噪声主要来自发动机。而当车速超过每小时96公里时,噪声主要是由轮胎造成的。此外,汽车超载,公路路面坎坷不平,汽车在行驶中刹车或加速,都会使汽车的噪声增加。摩托车噪声比一般汽车的噪声高10分贝。公共活动噪声包括家庭噪声、公寓噪声和娱乐场所噪声等。这类噪声不同于工业噪声,是由日常生活和周围环境造成的,一般没有直接的生理危害,但使人心烦,干扰人说话、休息和其他社会活动,能间接对人的身心健康造成危害。这类噪声一般在80分贝以下。
噪声能对人的听觉器官造成损伤。人的听觉适应有一定的限度,在强烈噪声持续作用下,听力减弱,听力敏感度下降10~15分贝,甚至下降30~50分贝。离开噪声环境后,听觉敏感性恢复时间需数分钟以上,甚至达几小时至十几小时,这种现象称作听觉疲劳,是听觉的功能性变化,并没有招致听觉器官的器质性损伤。但是,长时间遭受过强的噪声刺激,就会由功能性影响变为器质性损伤,造成听力下降,引起内耳的退行性变,这就叫噪声性耳聋。一般认为,如果某种噪声引起的听力下降超过30分贝就会发生危险,它是产生病理变化的先兆,因此,对这种噪声要采取防护性措施。
噪声是一种恶性刺激物,它对神经系统的影响是,可使大脑皮层的兴奋和抑制过程的平衡失调,条件反射异常,脑血管张力遭到损害。这些变化在早期是可以复原的,但时间过长,就可能形成顽固的兴奋灶,产生头痛、头晕、耳鸣、心悸、全身无力等神经衰弱症候群,严重者可产生神经错乱。
噪声对心血管系统的影响是,它可以引起植物神经系统的功能紊乱,表现在血压升高或降低,尤其是原来血压波动大的人,接触噪声时血压变化更为显著。据报道,不仅在噪声级较高车间工作的人高血压发病率高,在城市居民中因交通噪声的困扰,血压也有所增高。
噪声还对人们入睡的时间和睡眠深度有显著影响。有人在噪声级不同的市区,用周期活动力描记器测定在噪声影响下人的睡眠情况,结果是:噪声级为35分贝的区域,人的平均入睡时间为20分钟,睡眠深度为70%~80%;噪声级为50分贝的区域,人的平均入睡时间为60分钟,睡眠深度为62%。
当前,我国城市市区环境噪声污染比较严重。交通量是影响交通噪声的首要因子。随着车流量的增加,噪声声源的增多,交通噪声声级和累积百分统计声级呈上升趋势,但当车流量增加到一定程度时,噪声级基本保持不变,各统计评价参数的标准偏差变小,交通噪声的起伏也随之减小。汽车噪声的频率构成与车速也有关,随车速增加,高频率噪声增加幅度大于低频率噪声。在同一速度下,变速器所处的挡位越低,交通噪声越大,因为低挡位发动机的转速高。城市道路车速一般不是太大,在同等件下,车辆拥挤时变速器所处挡位低,且不时要加速,因此,比车辆流畅时交通噪声要高。
1 城市道路交通噪声及危害
所谓噪声从物理学观点讲,就是各种不同频率和声强的声音无规律的杂乱组合; 从生理学观念来看,就是干扰人们休息、学习和工作的声音。而道路交通噪声一般指机动车辆在交通干线上运行时所发出的超过国家标准(白天70dB(A),晚间55dB(A))的声音。调查资料表明,我国城市的环境噪声主要来自交通噪声,它不仅影响人们的工作、学习和生活,而且对人体健康产生多方面的危害。
(1)噪声能引起人们的精神、情绪、心理及身体等诸多方面的变化,导致职业性的紧张、烦恼。实验表明,40~50dB的噪声就开始对人的睡眠产生影响。在非睡眠状态下,70dB以上的噪声就会对听力有损害,80~85dB的噪声会造成听力的轻度损伤,长时间接触85dB以上的噪声,会造成少量噪声性耳聋。
(2)噪声作用于中枢神经系统,使交感神经紧张,使人心跳加快,心率不齐,血压升高等。越来越多的证据表明,65~75dB的噪声对心脏病和高血压有影响。心血管疾病是目前死亡率最高的疾病之一,而噪声又是引发和加重心血管疾病的重要原因之一,尤其对年老体弱者更是如此。
(3)噪声能影响驾驶者的心理变化,使驾驶者疲劳,思维紊乱,注意力难以集中,容易引起交通事故。
2 城市道路交通噪声控制对策
要控制交通噪声,就必须从以下三个途径入手,首先应该抑制噪声源,使产生的噪声总量下降,减少辐射的噪声;其次是阻断噪声的传播途径,使噪声危害的区域尽可能减小;最后是保护受声者。各种手段的最终目的都是保护受声者,体现了以人为本的原则。
2.1抑制噪声源
抑制噪声源是降低噪声水平最直接的措施,按照噪声控制对象的不同层次可以将降噪措施划分为以下两类,规划、管理降噪和技术降噪。交通噪声主要与道路中行驶的车流量和平均行车速度有关,因丽交通噪声应该以控制道路中交通流量为着眼点,从规划管理的角度进行治理。
其目的在于尽可能降低整个路网的车流量,使路网交通量更平顺的行驰,达到控制城市交通噪声总量的目的,因此这种措施也可以称为宏观降噪;技术降噪主要针对于路上行使的单车,从设计和技术角度出发来解决汽车动力系统噪声和轮胎/路面噪声,从而达到降低路面噪声的目的,这种措施也可以称作微观降噪。
2.1.1规划与管理措施
(1)城市规划
城市土地利用、区域划分、人口规模控制直接影响人口密度和经济密度,进而影响了交通需求和城市路网建设等,因而城市规划处于规划与管理措施的最高层,影响和制约着其它措施的开展。
城市规划将整个城市分成中心城市和功能不同的卫星城市,将城市分割成不同区,每个区又分成若干功能区,如商业中心(C肋)、居民区、工业区,大学城。使城市与卫星城之间、区与区之间、不同功能区之间保持协调的交通流量;在人口、商业过于密集的地区,不应继续新建吸引大量车流、人流的商业、文化体育设施,同时要结合旧城改造,把运量较大、干扰居民生活的重工业迁出城区,减少城市内重载交通的比例;做好土地的规划和利用,对于能够诱发大量交通的建筑设施,如歌剧院、大型体育场、机场、火车站、大型客运站进行合理的选址。按照不同建筑物的噪声允许标准和交通噪声分区进行选址。
(2)路网规划
路网规划是在城市规划的基础上展开的。城市道路网包括地面路网、高架路网、轨道路网(轻轨路网、地铁路网、磁悬浮轨道网)以及环城高速公路网和城区高速公路网。规划的目的就是为城市车辆、人流、物流提供足够的、可供选择的、高效运转的硬件空间。
快速轨道客运系统有运力大,噪声易于控制的特点,因而路网规划中,轨道优先。如日本东京的山手线每天运送300~400万名旅客,如此大规模的运输量,人均噪声非常有限。如果没有这样一条高架铁路,就需要大量的公共汽车来替代,由于公交汽车的“人均噪声”(“人均噪声”就是噪声源产生的噪声总量与乘客总量的比值,它从统计角度阐述了交通噪声的问题。)比较大,因而它所产生的累积噪声能量要远远大于高架轨道所产生的噪声。而且轻轨噪声属于相对集中的噪声,相对较为分散的道路交通噪声更容易控制和治理。使轨道交通担当城市内部客流营运的主角,减小城市公交系统产生的噪声。
通过城市地面路网、高架路网规划,调节城市快速路、主干道、次干道和支路的长度和分布,与流量相协调。快速路、主于道联系区与区之间的重要枢纽,次干道联系区内主要的客流集散地,支路延伸到居民区,使交通噪声对居民区的辐射量尽可能小;通过规划城市外环高速公路,使过境交通与市内交通相分离;在道路选线定线的规划方面,避免城市快速路、主干道直穿居民区、医院、机关、学校等需要安静的区域。
(3)交通组织和交通法规
它是在城市现有的交通硬件环境的基础上,引进各种软件,例如智能交通系统(ITS)、地理信息系统cGIS)、全球卫星定位系统(GPS)、遥感系统(RS),进行智能化的测量和管理,运用实时交通信号系统进行组织,充分挖掘现有硬件设施的潜力,控制市区交通量总量、提高交通流的运转效率,使得通行的交通流能够更顺畅的通过交叉口、居民区等安静区域,减少车辆启动—加速—减速—停车的频率,从而抑制城市交通噪声。
2.1.2技术措施
汽车是相当先进的机器,是社会生产力发展到一定阶段的产物,是生产力发展到相应阶段的突出代表。自从1886年德国人K。Benz制造出世界上第一辆汽车,特别是1913年汽车生产装配流水线发明以来,汽车就迅速普及,逐渐成为我国工业的支柱产业。但是由于汽车从最初的生产一直到报废,在每一个环节都会对环境带来不同种类及不同程度的污染,因此汽车的污染问题和治理已经成为汽车工业再持续发展的最主要的制约因素。
1 汽车对环境的污染
汽车从生产到报废的各个阶段都会产生污染,但对环境的污染影响最大的阶段是在使用阶段,包括三个方面:汽车尾气排放对周围区域大气环境的污染;汽车行驶噪声对周围人群的污染影响;汽车电气设备对无线电通讯及电视广播等的电波干扰。在三者之中,汽车尾气排放对大气的污染对人们的生活环境影响最大(被认为是第一公害),其次是行驶过程中的噪声污染,而电波公害由于不直接影响人体健康,并且是局部性问题,所以没有前两者重要。
1.1 汽车对大气的污染
汽车对大气的污染主要是指从汽车尾气中排出的CO(一氧化碳)、HC+NOx(碳氢化合物和氮氧化物)、PM(微粒,碳烟)等有害气体,此外,还有发动机曲轴箱通风污染(主要是HC),以及燃料箱和化油器逸出的汽油蒸气。它们都是发动机在工作过程中产生的有害气体,这些有害气体产生的原因各异,这些有害物质发散到空气中,并累积至一定浓度后,将会对附近环境尤其是对周围区域内的人群及动植物产生不同程度的危害。
1.2 汽车行驶噪声对环境的噪声污染
汽车在行驶过程中会对行驶路程的沿线,特别是周围人群产生一定程度的噪声污染,特别是周围同为汽车驾驶员的交叉影响,目前汽车市场主要为小、中型车辆,所以其噪声强度主要为60~90dB的中强度噪声, 80dB以下的环境噪声一般认为不至于造成明显的永久性听力损伤,仅使人的听力产生暂时性下降,在85dB的环境中,会有10%的人可能产生耳聋;在90dB的条件下,则只能保持80%的人不会耳聋。
试验结果表明:在88dB时,汽车驾驶员的注意力将会下降10%;在90dB时,下降20%。因此,汽车行驶过程中的高噪声不仅会对沿线居民的生活环境影响造成一定的声污染,影响居民的生活环境质量,同时还会使周围汽车驾驶员的注意力下降,反应时间增加,导致公路交通事故的发生。
1.3 汽车电波对环境的污染
电磁波是传播着的交变电磁场,按频率可分为低频、高频、超高频和特高频。电磁辐射污染是重要的环境污染要素之一。它在无形中对人产生伤害。电磁波辐射源的输出功率越大,波长越短,频率越高,距离辐射源越近,接触辐射时间越长,环境温度越高,湿度越大,对人体的影响和危害就越大。在汽车电气设备中有很多导线、线圈等电气元件,而任何一个具有电感和电容的闭合回路都会形成振荡。因此,在汽车的电气设备中有很多的振荡回路。当火花放电时,就会产生高频振荡以电磁波的形式放射到空中,切割无线电、电视广播等通讯设备的天线,从而引起干扰。在汽车的电气设备中,点火系的干扰最为严重,此外还有发电机、调节器、刮水器以及灯开关等。
2 汽车对环境污染的一些解决方法
2.1 汽车对大气污染的解决方法
由于汽车废气的排放对大气污染的危害越来越严重,为控制汽车废气的排放应主要从以下几方面进行:
①国家应规定严格的汽车废气排放标准,不得制造、销售或进口污染物排放超过规定排放标准的机动车,达不到标准的机动车不得上路行驶;
②控制汽车排污量发展无公害汽车,如在汽车装上了净化装置,采取延迟点火时间的方法,以减少汽车尾气的主要污染物的排放。国家应积极研制无公害的汽车,以新的能源代替汽油,柴油;
③私人小轿车与公共交通工具相比较,小汽车的社会费用要比公共汽车高6-8倍,能耗高9倍。因此,引导大城市交通向大容量交通转化,是减少交通污染的有效途径。
④加强交通管理、发展高速公路,交通拥挤时汽车发动机长时间怠速运转,不仅增加燃料消耗,而且容易使燃料不完全燃烧,导致废气排放量迅速上升,因此应加强交通管理,开放智能交通系统,并加快高速公路的建设,使汽车以尽可能匀速行驶,即可减少排放的污染物,又可节约能源,提高道路的通行能力。
2.2 汽车噪声污染的解决方法
为降低汽车噪声对环境的污染,应从最初的汽车开发设计、汽车上路使用等方面,分别采取降噪、减振等控制措施。在汽车研发设计时,汽车生产厂商就应根据现行的的环保要求进行全面的考虑,在汽车设计中采用先进的控制噪声方案及降噪减振措施,从源头上降低汽车噪声对环境的污染。另外,汽车在使用过程中应加强对车辆的维护及保养,对车内的设备应经常进行维护,使其处于良好的工作状态;在汽车行驶过程中,应保持适当的车速,尽量选择较好的路面行驶,减少喇叭和制动的使用,同时注意控制车内音响等高噪声设备的音量,以减少对周围环境的影响。
引言
伴随着人们生活质量以及生活水平的不断提高,经济水平也在不断上升,相应的,城市道路交通中以私家车为主的机动车数量也在不断上升,这导致了城市交通道路中噪声环境污染的问题越来越严重。据研究显示,在我国中型大型城市尤其是以北上广深为代表的一线城市中,截止至上世纪末就有超过城市人口三分之二的居民的生活环境存在道路交通噪声污染的问题,在进入新世纪这几十年中,此类现象的发展趋势更是越来越高。加强交通噪声管理以强化环境保护迫在眉睫。
1交通噪声管理对环保的意义
交通噪声是城市中一个主要的污染源,根据资料显示,城市中的噪声有一半以上都来自于交通噪声,而且噪声污染还呈现出恶化趋势,高于70dB的噪声,会对人体产生非常强的把不良影响,长期接触噪声,人们容易出现听力损伤,甚至是头晕、头痛。如果受到严重的噪声影响,还会导致房地产、商业大厦、工业厂房等的生产效率及经济效率出现不同程度的下降。可见交通噪声对于环境的危害极大,采取有效的噪声管理措施,将噪声对于环境的危害降到最低,对于保障居民的日常生产生活具有重要意义。
2城市道路交通噪声污染现状
早在上世纪七十年代,我国已经对部分城市道路交通的噪声污染现象进行过调查与研究,并进行综合性的治理。时间来到上世纪九十年代末,全国范围内加大道路交通的投入建设力度,并对原有道路进行大规模的修整与改造,进一步提高机动车车辆质量,这些举措一定程度上缓解了道路交通噪声污染问题,对于环境保护有所加强[1]。在全国范围的30座大型城市的道路交通噪声污染调查研究中显示,北京市噪声情况位列第二十八位,且在几个直辖市中噪声污染情况最为严重,环境污染对于人们的危害极大。其部分调研结果如表1所示。从总体趋势来看,北京市的城市道路交通噪声污染问题已逐渐呈缓解迹象,表格中提及年份前几年交通噪声平均值在70多dB(A)及以上波动,各个年份的交通噪声指数均超标。直至后几年在政府加强了对于机动车的质量监测以及运行路段及时间管理,以及进一步改善了道路交通环境后,道路交通噪声污染较之前有所改观,数值有所降低,基本达到符合国家标准的水平,但环境保护问题仍旧非常严峻。
3城市道路交通噪声污染产生原因
从生理的角度上来说,噪音是人们的日常生活中,一种妨碍人民休息和工作的声音,从物理学角度来看,噪音是各种频率的声音随机组合,城市道路交通噪音通常是指汽车在城市道路上行驶的过程中超过该国家标准而产生的噪音。据了解,国内城市的环境噪声不仅影响了道路交通噪音,也影响了人们的日常生活,从而对人们的健康状况产生了威胁。另外,影响交通噪音的另一个最为主要因素是交通量。随着交通量的不断增加,其噪声值也在不断的提高。因此,交通噪音音律和累计百分率的统计,其音阶水平呈明显的上升趋势。但是交通量在一定程度上有所增加,噪音等级基本上不会改变,各统计评价参数的标准差异也减少了,交通噪音的波动也减少了。汽车噪音的频率成分也与车辆所行驶的速度有着一定的关系,伴随着车辆行驶的速度的不断上升,高频噪声的增幅大于低频噪音的增幅,同一速度变速齿轮越低,交通噪音越大,这是由于低速发动机的旋转速度越高。城市道路的行驶速度一般是不能够太快的,因此,在相同的条件之下,由于车辆在拥挤时变速器所在的档位比较低,随时都要加速,所以,此时的交通噪音与车辆在平坦的道路上行驶时,所产生的交通噪声值要高的很多。
3.1道路交通管理体系不健全
由于道路交通管理体系的建立健全速度跟不上城市经济发展的速度,无论是驾驶员还是行人对道路交通法律法规意识淡薄,监督体系不到位,导致机动车与机动车、机动车与行人之间对于在禁止鸣笛路段不能按喇叭这一规定不够敏感,也就一次次加大了噪声污染的产生,环境保护问题越发严重。
3.2汽车鸣笛而产生的噪音
城市道路交通的主要噪声源之一是汽车噪音,由于汽车噪音源中就属汽车在鸣笛过程中制造的噪音最大,因此,这是造成城市道路交通噪音的最为主要的因素,即便是道路区间、时间、条件都相同的条件下,鸣笛声也要比正常运转过程中的所制造的噪音高出两倍。因此,汽车喇叭声音占超过汽车噪音标准的70%,这对于环境造成的污染非常严重。
3.3车辆在行驶的过程中产生的噪音
由于不同车型的重量和车辆的自身情况不同,城市公交和卡车发生的噪音也不同。其中,城市公交车和卡车发生的噪音也是主要的消声源之一,在没有标识的情况下,汽车发动机的排气噪音是由发动机排气门的周期性开闭引起的压力脉冲引起的,轮胎噪音是由轮胎和公路间的的接触产生的噪音,轮胎道也叫噪音,它由轮胎直接发出的噪音和轮胎激励的车体震动产生的噪音构成,公交车和货车本身就很重,乘客和货物量也很多,这两种车型也是城市道路交通的产生噪音的重要因素之一,这也是造成环境污染的重要问题。
3.4城市道路规划布局不够合理
在各大路口、建筑物间的主干道迅速发展的大环境下,支线道路建设的情况无论在速度还是在质量方面均不满足经济飞速发展下对道路交通的要求,且在道路布局规划方面出现整体低效的现象。这一情况的产生导致原本应由支线道路承担的交通压力不仅没有被分流,反而进一步增大了主线路的交通拥挤程度,从而导致机动车道路时常出现堵车现象,也加剧了城市道路交通的噪声污染,对于环境的危害越发凸出。
4城市道路交通噪声污染的管理对策
噪声污染是环境污染的一个重要组成部分,对于人们的日常生产生活危害极大,在明确噪声污染原因后,应当采取对应的处理措施,减少噪声污染,提升环保质量,以满足现代化生态城市建设的需求。
4.1建立健全城市道路规划布局体系
通过加快城市道路交通的建设、合理规划道路交通的布局放式,可以有效的来改善城市道路交通噪声污染问题。我们需要适当地调整一下主干道路、支干道路等以及的相关交通线路的长度和宽度,使其适应所在区域的道路交通状况。鼓励居民出行采用低碳化、便捷化的公共交通系统,用以减少私家车辆的使用,实现环境保护措施落到实处。进一步完善道路交通噪声类法律法规,制定精细化的噪声分级规范[2]。除此之外,还要健全道路交通警察等执法管理部门管理体系,充分运用新兴科学技术,保障道路交通维稳工作有条不紊,确保环境保护工作顺利开展。
4.2完善居民生产生活降噪措施,提高城市环保性
在临近街区的居民楼与道路之间加装声音屏蔽装置可有效地降低沿街道路交通对居民日常生产生活的影响,其实际降噪效果也受高度、面积、材料等因素的影响。除此之外,还可以在加大道路两旁绿化带、花坛内绿化面积,绿色植物具有吸收音波、降低噪音的功效,这样在降低道路交通噪声污染的同时,还具有改善周边生态环境,美化市容市貌的作用,并且能够提升城市的环保性,有助于构建生态环保型城市。
4.3提高管理人员和司机的环保意识
要想解决城市交通的噪音污染,首先要引起有关管理人员的重视,增加这方面的投资,事实上,管理人员对交通噪音污染认识的界限也是造成严重污染的重要因素。因此,管理者必须要加强责任感,要实质性地管理交通噪音。另一方面,在管理过程中采取一定的措施来加强司机的环保意识,使人们能够彻底的意识到这种交通噪音污染对城市居民造成的危害,并且对驾驶员自身来说,这也是一个比较危险的问题,具体解决的措施是可以通过人民很容易接受的方式进行宣传,比如说:以环保公益广告,出租车上的环保类广播节目以及电视台等方式来进行宣传,确保人们能够强化环保意识,注重采取环保措施,提高环保水平。
4.4完善环保管理制度,加强监管
随着我国城市化的蓬勃发展,我国交通运输业突破进展,道路交通的发展也破坏着我们赖以生存的环境。比如噪声、震动、尾气等污染,土地、能源、水等资源的消耗,制约了国民经济的可持续发展。本文从道路交通和城市环境的相关概念入手,从大气、噪声和水等角度分析了道路交通对环境影响,并提出了道路交通环境保护的对策建议。
1、道路交通和城市环境
道路交通一般指人或车辆沿着道路的移动,它由行人(含乘车人和驾驶人员)、车(包括机动车和非机动车)、路(包括公路和城镇街道)三要素构成。所谓环境总是相对于某一中心事物而言,作为某一中心失望的对立面而存在。我国环境保护法关于环境的定义是“指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造过的自然因素的总体,包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生动物、自然遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等”。环境科学所研究的环境是人类生存、繁衍所必需的、相适应的环境或物质条件的综合体。城市环境的组成可分为自然环境成分和社会环境成分。城市自然环境是城市环境的基础,城市环境的形成在许多方面都必然受到城市自然环境的影响和作用。
2、道路交通对城市环境的影响
城市交通系统对于维持宏观经济的健康发展,保证人民生活质量以及合理控制生态环境污染都起着举足轻重的作用。而城市环境作为人类一切活动的物质基础和主要制约因素是城市交通的发展前提。二者相互影响相辅相成。
交通是城市人居环境的重要体现和保障,作为城市机能的重要构件,是体现城市活力的重要方面,城市交通效率的高低直接影响城市活动效率的高低。总之,道路交通的发展除了对城市环境保护起到积极作用以外,还对城市环境具有消极的影响,具体体现在以下几个方面:
2.1道路交通对城市大气的污染
道路交通对大气的污染是指交通运输中,车辆排出的烟、尘和有害气体,其数量、浓度和持续时间都超过大气的自然净化能力和允许标准,汽车在道路上行驶的过程中所排放的NO、CO等都是污染的主要成分。道路大气污染具有广泛性、流动性和危害性特征。具体包括一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、碳氢化含物(HC)、光化学烟雾、二氧化硫、颗粒物、含铅化合物、CO2等等成份的危害。
2.2道路交通的噪声污染
除大气污染外,道路交通产生的噪声和振动对人也会产生很大危害。交通噪声与车流量、车型、车速、路况等有密切关系,它对人们的影响程度不仅与声强、频率有关,并且与其持续的时间和变化幅度有关。交通噪声对人们身体健康造成损害,干扰居民、学校和企事业单位正常的工作和生活秩序,降低人们的生活质量。正常的环境声音是40dB,一般把40dB作为噪声的卫生标准。当声强超过此界限时便会产生一定的影响。噪声的危害可归纳为以下几个方面。①损伤听力;②干扰睡眠;③干扰交谈、工作和思考。噪声还对人的心理和儿童的智力发育会产生不良生理影响。噪声对心理的影响主要表现在令人烦恼、易激动、甚至失去理智。交通噪声还会对公路沿线的经济发展产生影响。
2.3道路交通对水和土壤资源的污染
施工污水一般来源于生石灰消解、机具洗涮、水泥混凝土构件养护等。同时,大量施工人员的生活污水及作业机械机油的漏滴均可能对附近环境造成污染。此外,施工中浮泥及路面污染物因雨水冲入附近河流也会引起水质污染。汽车发动机排放的无机化合物(铝化合物)的细小颗粒,可以直接进入土壤,并通过道路附近的植物进入到食物链中。同时,路面上的有害物质可能从道路排水系统流入到地表、河流等,污染了地表和地下水,造成道路两旁饮用水的污染,影响了沿线人们生活和野生植物的数量变化。
3、促进道路交通与城市环境协调发展的对策
3.1严格控制道路交通大气污染
由于交通需求的激增,单纯从技术上很难根本解决道路交通带来的环境问题。因此,应采取技术、政策法规和经济措施等多方面策略。首先要采用现代化交通管理技术。使用先进的交通控制手段和信息技术,行车线路引导,停车管理和信息,车流量管制,公共交通自动调控等先进的交通管理技术。其次要发展城市轨道交通系统,限制汽车的无节制发展。采取行动鼓励共同乘用汽车,提供足够的私人小汽车的代用交通工具,大力扶植公共交通企业并加强公共交通的服务质量和效率,促使私人汽车交通转向公共交通系统。再次要控制机动车尾气。要改善燃油品质,采用清洁燃料,从源头上控制道路交通大气污染,采用先进的尾气排放标准,开发高效尾气净化催化剂,制造新型清洁汽车。最后要运用环境经济思想,利用经济杠杆进行环境保护。采用价格机制,税收政策可以在很多方面引导有益于社会的个人行为,合理征收汽车费、噪声污染费是很有必要的。也只有从环境经济责任和经济措施入手,才能削减城市交通污染物的排放量,削减城市污染负荷。
3.2严格控制噪声源
当前,我国城市市区环境噪声污染比较严重。交通量是影响交通噪声的首要因子。随着车流量的增加,噪声声源的增多,交通噪声声级和累积百分统计声级呈上升趋势,但当车流量增加到一定程度时,噪声级基本保持不变,各统计评价参数的标准偏差变小,交通噪声的起伏也随之减小。汽车噪声的频率构成与车速也有关,随车速增加,高频率噪声增加幅度大于低频率噪声。在同一速度下,变速器所处的挡位越低,交通噪声越大,因为低挡位发动机的转速高。城市道路车速一般不是太大,在同等件下,车辆拥挤时变速器所处挡位低,且不时要加速,因此,比车辆流畅时交通噪声要高。
1城市道路交通噪声及危害
所谓噪声从物理学观点讲,就是各种不同频率和声强的声音无规律的杂乱组合;从生理学观念来看,就是干扰人们休息、学习和工作的声音。而道路交通噪声一般指机动车辆在交通干线上运行时所发出的超过国家标准(白天70dB(A),晚间55dB(A))的声音。调查资料表明,我国城市的环境噪声主要来自交通噪声,它不仅影响人们的工作、学习和生活,而且对人体健康产生多方面的危害。
(1)噪声能引起人们的精神、情绪、心理及身体等诸多方面的变化,导致职业性的紧张、烦恼。实验表明,40~50dB的噪声就开始对人的睡眠产生影响。在非睡眠状态下,70dB以上的噪声就会对听力有损害,80~85dB的噪声会造成听力的轻度损伤,长时间接触85dB以上的噪声,会造成少量噪声性耳聋。
(2)噪声作用于中枢神经系统,使交感神经紧张,使人心跳加快,心率不齐,血压升高等。越来越多的证据表明,65~75dB的噪声对心脏病和高血压有影响。心血管疾病是目前死亡率最高的疾病之一,而噪声又是引发和加重心血管疾病的重要原因之一,尤其对年老体弱者更是如此。
(3)噪声能影响驾驶者的心理变化,使驾驶者疲劳,思维紊乱,注意力难以集中,容易引起交通事故。
2城市道路交通噪声控制对策
要控制交通噪声,就必须从以下三个途径入手,首先应该抑制噪声源,使产生的噪声总量下降,减少辐射的噪声;其次是阻断噪声的传播途径,使噪声危害的区域尽可能减小;最后是保护受声者。各种手段的最终目的都是保护受声者,体现了以人为本的原则。
2.1抑制噪声源
抑制噪声源是降低噪声水平最直接的措施,按照噪声控制对象的不同层次可以将降噪措施划分为以下两类,规划、管理降噪和技术降噪。交通噪声主要与道路中行驶的车流量和平均行车速度有关,因丽交通噪声应该以控制道路中交通流量为着眼点,从规划管理的角度进行治理。
其目的在于尽可能降低整个路网的车流量,使路网交通量更平顺的行驰,达到控制城市交通噪声总量的目的,因此这种措施也可以称为宏观降噪;技术降噪主要针对于路上行使的单车,从设计和技术角度出发来解决汽车动力系统噪声和轮胎/路面噪声,从而达到降低路面噪声的目的,这种措施也可以称作微观降噪。
2.1.1规划与管理措施
(1)城市规划
城市土地利用、区域划分、人口规模控制直接影响人口密度和经济密度,进而影响了交通需求和城市路网建设等,因而城市规划处于规划与管理措施的最高层,影响和制约着其它措施的开展。
城市规划将整个城市分成中心城市和功能不同的卫星城市,将城市分割成不同区,每个区又分成若干功能区,如商业中心(C肋)、居民区、工业区,大学城。使城市与卫星城之间、区与区之间、不同功能区之间保持协调的交通流量;在人口、商业过于密集的地区,不应继续新建吸引大量车流、人流的商业、文化体育设施,同时要结合旧城改造,把运量较大、干扰居民生活的重工业迁出城区,减少城市内重载交通的比例;做好土地的规划和利用,对于能够诱发大量交通的建筑设施,如歌剧院、大型体育场、机场、火车站、大型客运站进行合理的选址。按照不同建筑物的噪声允许标准和交通噪声分区进行选址。
(2)路网规划
路网规划是在城市规划的基础上展开的。城市道路网包括地面路网、高架路网、轨道路网(轻轨路网、地铁路网、磁悬浮轨道网)以及环城高速公路网和城区高速公路网。规划的目的就是为城市车辆、人流、物流提供足够的、可供选择的、高效运转的硬件空间。
快速轨道客运系统有运力大,噪声易于控制的特点,因而路网规划中,轨道优先。如日本东京的山手线每天运送300~400万名旅客,如此大规模的运输量,人均噪声非常有限。如果没有这样一条高架铁路,就需要大量的公共汽车来替代,由于公交汽车的“人均噪声”(“人均噪声”就是噪声源产生的噪声总量与乘客总量的比值,它从统计角度阐述了交通噪声的问题。)比较大,因而它所产生的累积噪声能量要远远大于高架轨道所产生的噪声。而且轻轨噪声属于相对集中的噪声,相对较为分散的道路交通噪声更容易控制和治理。使轨道交通担当城市内部客流营运的主角,减小城市公交系统产生的噪声。>通过城市地面路网、高架路网规划,调节城市快速路、主干道、次干道和支路的长度和分布,与流量相协调。快速路、主于道联系区与区之间的重要枢纽,次干道联系区内主要的客流集散地,支路延伸到居民区,使交通噪声对居民区的辐射量尽可能小;通过规划城市外环高速公路,使过境交通与市内交通相分离;在道路选线定线的规划方面,避免城市快速路、主干道直穿居民区、医院、机关、学校等需要安静的区域。
(3)交通组织和交通法规
它是在城市现有的交通硬件环境的基础上,引进各种软件,例如智能交通系统(ITS)、地理信息系统cGIS)、全球卫星定位系统(GPS)、遥感系统(RS),进行智能化的测量和管理,运用实时交通信号系统进行组织,充分挖掘现有硬件设施的潜力,控制市区交通量总量、提高交通流的运转效率,使得通行的交通流能够更顺畅的通过交叉口、居民区等安静区域,减少车辆启动—加速—减速—停车的频率,从而抑制城市交通噪声。
2.1.2技术措施
技术降噪从不同领域具体的技术出发探索降噪措施,主要包括汽车设计和道路设计。
(1)汽车设计
要求设计出更加符合环保要求——噪声更低的绿色环保汽车。设计内容主要包括汽车动力和传动系统的设计,例如采用噪声更低的发动机,电动机、液化气发动机,或者对发动机进行隔亩处理,同时减少汽车排气噪声和机械撞击、摩擦噪声。经过技术升级,日本生产的小轿车和12t以上的载重汽车加速行驶时的噪声级,从1971年至1986年已分别下降了6dB和9dB对于城市公交汽车采用液化气动力系统改造和动力系统隔声改装被证明是有效的;轮胎设计主要包括轮胎花纹的选择和设计,研究表明子午线轮胎产生的噪声要比其它类型的轮胎的要小。
(2)路线设计
道路纵断面设计应避免采用过陡的纵坡,由于汽车的加减速对汽车噪声产生比较大的影响,而当道路纵断面坡度i>5%时,货运汽车上坡时的噪声明显增大,下凹的车行道可使交通噪声降低10~15dB以上;采用立体交叉代替平面交叉,有利于城市交通流顺畅运行;尽量避免城市高架与地面交通重叠的现象,高架下面应有一定的悬空高度,以免形成混响效应放大噪声。
(3)路面设计
低噪音路面也是一项重要的技术措施。具有降噪功能的沥青低路面主要有:排水路面、阻尼路面、多孔弹性路面、粗纹理路面。目前国内外研究比较成熟,使用较多的低噪音沥青路面是大空隙排水型路面(0GFC),路面的空隙率超过20%。英国从1984年以来铺筑这种多孔性路面,其噪音可降低2~4dB,雨天降噪效果更加明显。路面降噪机理主要是路面材料的吸声功能和消音功能。国内这种路面使用得很少,主要原因是我国道路超载现象比较严重,对路面的力学指标要求比较高,而这种路面强度不高且耐久性较差。另外,多孔性路面的孔隙容易被堵塞,从而降低它的降噪效果。
2.2阻断交通噪声传播
噪声是生活中产生的令人不快的声音, 它干扰人们正常的工作、睡眠和娱乐, 甚至会影响人们的生理和心理健康。公路交通噪声是指汽车在公路上行驶时所产生的噪声, 交通噪声在现代生活中是很普遍的、最难避免的噪声源, 随着人们环保意识的增强, 交通噪声污染的防治越来越受到道路设计者和使用者的重视。
1交通噪声的产生及特性
汽车在公路上行驶时, 轮胎与路面之间的摩擦碰撞、汽车自身零部件的运转(如发动机、排气管等) 以及偶发的驾驶员行为(如鸣笛、刹车等) 都是产生噪声的原因。交通噪声是宽频带的, 即含所有可听范围频带的能量。
这类噪声中,夹杂有汽车的引擎或喇叭声,但这不是噪声的主要来源,这里主要的噪声来自轮胎撞击路面的声音。乍一看,柔软的橡胶和沥青路面的接触似乎不会发生什么声音,但是公路噪声的主要来源就是这两者之间的接触,并且能以很多种方式发出恼人的噪声:轮胎的任何部分接触路面时,就会发出用橡胶锤敲路面似的噪声;再有,轮胎上的防滑花纹离开路面时会发出尖叫,就像运动鞋迅速离开地板时发出“吱吱”声一样;另外,轮胎在路面上混动时,会排挤和路面接触点上的空气,发出噪声。
公路对声音环境的影响主要指公路生产的噪声影响。噪声是一种公害,影响人们的生活环境,使人们受到伤害。公路产生的噪声来自于两个方面:施工期间各种施工机械产生的噪音和运营期车辆在公路上运行所产生的噪音。公路噪声除发动机和车体所产生的噪声以外,特别严重的是高速行车时车轮与路面强烈摩擦时产生的声音,加上路堤提高,噪声能波及很远的地区。噪声的大小与车速成正比,随车速的增加而增加,当车辆加速时,噪声增长约为2~9dB,重型汽车的噪声比轻型汽车大,因此,在公路交通中,噪声随大型车在总交通中的比重增大而增大。另外,交通噪声还与道路纵坡和交通量的大小有直接关系。当交通量小1000辆/小时,噪声与交通量近似的呈正比的关系。因机动车行驶产生的噪声污染是非稳定的、长期的,其危害也是较大的。
交通噪声具有不确定性。由于交通量、汽车种类、行驶速度以及一些偶发的驾驶员行为都直接影响交通噪声的大小, 故对于同一地点来说, 在不同的时刻其噪声声级是变化的。
2噪声的危害
这些噪声会对附近的人群产生心理(失眠等)和生理(血管收缩、听力受损等)上的影响,降低了人们的工作效率,尤其对公路两侧人口密度较大的敏感区域(学校、住宅区、商业区、医院等)干扰较为突出,而野外区域的干扰则较小。
美国“全国健康协会”的调查显示,1000万美国公民因环境噪声导致永久性的听力失聪。“国家职业安全和卫生研究所”的研究表明,3000万美国人每天所处环境的噪声,足以对他们的听力造成伤害;6到19岁得小孩当中,每8人就会有一个人患有不同程度的听力障碍;成年人变聋的平均年龄也越来越小了。美国国家耳聋及其它交流性疾病研究所的主任,詹姆士.贝托利教授说:“45岁到64岁得人群中耳聋的比例有显著增长,这比我们预计的平均年龄提前了20年。”
其实,噪声损害的不仅仅是我们的听觉:如果噪声超过85dB,就会损害听觉;如果噪声在75 dB时,可能会导致高血压;在65dB时,可能会导致压迫感、抑郁症、甚至某些心脏疾病。而在我们周围,电话振铃声可达80dB;电吹风噪声可达90 dB;救护车的鸣笛声可达120 dB。尼特.洛伊来自纽约,她也是一个噪声环保的激进者,曾向美国国会提交过噪声环保的议案。她说:“噪声污染是危害大众健康的一大致命的元凶,我们必须采取措施减缓噪声对大众的威胁”。
3公路交通噪声的防治措施
生态环境是人类赖以生存的基础,重视环境,保护环境已愈来愈得到全社会的认同,环境保护已成为我国的一项基本国策,因此在项目设计时大力强调环境保护及景观设计,并协调与处理好两者之间的关系,建成一条生态环境绿化公路。
在项目建设时应贯彻“经济效益、社会效益与环境效益统一”的环保设计方针,做到因地制宜、技术可行、经济合理效益显著。环保设计原则是以“防为主、治为辅、防治结合”,从主观上考虑环境保护问题,通过设计上的努力,达到避免引起环境破坏、污染进而保护环境的目的。
其设计依据为《中华人民共和国环境保护法》、《交通部建设项目环境保护管理办法》、《公路建设项目环境影响评价规范》、《公路环境保护设计规范》。
公路交通噪声的防治主要是针对交通噪声的声源、传播及受声点3 个关键环节, 有多种措施可降低交通噪声对受声点的影响。
3. 1 针对声源的降噪措施
⑴ 选用低噪声路面。一般来说, 汽车行驶在沥青混凝土路面比行驶在水泥混凝土路面噪声要低1~ 3dB。近年来欧洲许多国家相继开展了对低噪声路面的试验研究, 外露集料表面的低噪声水泥混凝土路面的降噪特性可与传统的沥青路面相媲美, 而疏水沥青混凝土路面的降噪效果更为明显, 可降噪2~ 8dB。因此, 使用低噪声路面可有效的降低公路交通噪声污染。
⑵ 运用交通管制措施。禁止鸣笛, 某时段内禁止大型车辆在敏感路段通行, 调整交通信号使交通流顺畅因而车辆不需经常停顿等交通管制手段对城市道路的降噪效果较为明显,也易于采用。但这些措施不宜于野外公路, 以免明显降低车辆速度和道路使用的方便性。
3. 2 针对噪声传播途径的降噪措施
⑴ 在公路与受声点之间设置声屏障(即隔音墙)。越来越多的高速公路两侧,都树立起了高大的隔音墙,尽管这看起来有点别扭,但是对附近的居民来说,这是他们的“安宁墙”。这些墙一般是采用反射音波或吸音原理。尽管隔音墙并非要采用什么高科技,但是造价不菲。这种隔音墙只能减少5~15dB的噪声,但是依照噪声传播的指数特征来看,它的效果已经非常不错。噪声减少10dB,人们所听到的噪声的强度,就可以降低一半。
当公路距离敏感点较近、用地受限且环境超标5dB以上时采用隔音墙;隔音墙应设在靠近声源处,路堤地段隔音墙内侧距路肩边缘不宜大于2.0m;路堑地段则应设在靠近坡口部位;桥梁地段结合护栏一并设置。隔音墙的高度、长度应根据噪声衰减量、隔音墙与声源及接受点的三者之间的相对位置、公路线型、地面因素等进行设计。
声屏障是一个降低公路噪声的重要设施, 也是道路设计者经常采用的降噪措施, 对距公路200m 范围内的受声点有非常好的降噪效果。声屏障是一个明显干涉声波传播的阻挡物或部分阻挡物, 它可以阻挡声的传播而形成一个声影区其降噪效果随声程路程差的增大而增加。一个足够高和长的声屏障可以对处于声影区的受声点降噪。
声屏障的形状和材料种类多种多样, 可以用土、砖、混凝土、木材、金属和其它材料来构筑, 修建声屏障除考虑其降噪作用外, 还要注意其经济实用, 并与其所处环境相协调做到视觉满意。郑州至洛阳高速公路使用了砖混式隔音墙为砖混式隔音墙的局部结构, 洛阳至三门峡高速公路设计了轻型泰柏板隔音墙为泰柏板的结构。
虽然声屏障的降噪效果明显且易于修建, 但声屏障的使用也是有局限的, 因为声屏障要起作用必须有足够高和长来挡住道路的声源, 声屏障对山坡上的居民或距公路较近的且明显高于声屏障的受声点是难以起作用的。另当受声点分布太散时, 修建声屏障会明显增大投资而作用并不明显。
⑵ 在公路受声点之间种植绿化林带。有关资料表明, 非常稠密的树林(在声源与受声点之间没有清楚的视线) , 且树林高度高过视线4. 5m 以上时, 树林深入30m 可降噪5dB, 如树林深入60m 可降噪10dB, 树林的最大降噪值是10dB。
种植林带险具有降噪作用外, 还兼有绿化美化环境的功能, 但会大幅度提高公路用地范围, 当公路经过荒山丘陵地区时, 该方法较为实用, 由于我国耕地紧张, 所以当公路途经耕地时, 该措施具有明显的局限性。
⑶ 增大公路与受声点之间的距离。因为噪声强度自声源开始随距离衰减, 所以增加噪声源和受声点之间的距离, 可以有效地减少噪声的影响。在公路选线时, 应充分考虑公路交通噪声污染问题, 尤其对《公路建设项目环境影响评价规范》中规定执行《城市区域环境噪声标准》中2 类标准的学校教室、医院病房、疗养院住房和特殊宾馆等噪声敏感点,应先估算其噪声声级, 如通过设置声屏障无法解决噪声污染问题, 就需考虑调整线位, 增大线位与敏感点之间的距离, 降低敏感点的噪声声级。
例如京珠国道主干线驻马店至信阳段高速公路初步设计纸上定线时, 线位在K48+600 处距刑庄小学55m , 估算噪声超标12dB, 拟采用声屏障降噪, 后经实地踏勘, 发现该校教室为教学楼, 设4m 高的声屏障只能降噪8dB, 后经局部调整使线位距学校85m , 这样再设置声屏障就可以解决噪声问题。
3. 3 针对受声点的降噪措施。通过对敏感建筑物采取一定的措施, 也能达到降噪目的。
经科学研究和长期实践证明, 由于噪声的影响, 会导致驾驶员神经系统功能下降。
1.1条件反射受到抑制,神经末梢受损, 震动觉、痛觉功能减退, 对环境温度变化的适应能力降低。
1.2车辆的震动使手掌多汗, 指甲松脆。
1.3震动过强时, 驾驶员会感到手臂疲劳、麻木、握力下降。长此下去, 会使肌肉痉挛、萎缩, 引起关节的病变, 出现脱钙、局部骨质增长或变形性关节炎。
1.4强烈的震动和伴随的噪音长期刺激人体, 会使植物神经功能紊乱,出现恶心、呕吐、失眠和眩晕等症状。
1.5女驾驶员还会出现月经失调、痛经、流产、子宫脱垂等病症。噪声的危害应引起高度的重视。
2.汽车发动机中噪音的类型及相关控制措施
2.1车辆噪声主要是发动机噪声, 按其产生的机理可以分为结构振动噪声和空气动力噪声。
2.1.1空气动力噪声
凡是由于气体扰动以及气体和其他物体相互作用而产生的噪声称为空气动力噪声, 它包括进气噪声、排气噪声、风扇噪声。
2.1.2结构振动噪声
发动机的每一个零件在激振力的作用下发生振动而辐射的噪声, 根据激振力的不同可以分为燃烧噪声、机械噪声、液体动力噪声三类。燃烧噪声是指气缸燃烧压力通过活塞、连杆、曲轴、缸体等途径向外辐射产生的噪声; 机械噪声是发动机的零部件作往复的运动和旋转运动产生的周期力、冲击力和撞击力对发动机结构激振产生的噪声;液体动力噪声是发动机中液体流动产生的力对发动机结构激振产生的噪声。此外, 由于机械撞击、摩擦和机械载荷的作用, 车内装备的运动部件也会产生振动和车内噪声。
2.1.3控制措施
(1)采用隔热活塞以提高燃烧室壁温度, 缩短滞燃期, 降低空间雾化燃油系统的直喷式柴油机的燃烧噪声。
(2)废气再循环。将发动机排出的废气部分通过进气管送回气缸, 其初衷是降低排放, 但客观上, 这样做提高了进气温度和燃烧室壁温度, 有降低噪声的作用。
(3)采用双弹簧喷油阀实现预喷。即将原本打算一个循环一次喷完的燃油分两次喷。第一次先喷入其中的小部分, 提前在主喷之前就开始进行点燃的预反应, 如此可减少滞燃期内积聚的可点燃油量。
(4)采用增压技术, 柴油机增压后, 进入气缸的空气充量密度、温度和压力增加, 从而改善了混合气的着火条件, 使着火延迟期缩短。
(5)燃烧室的选择和设计。燃烧室的型式和尺寸及燃烧系统的设计对燃烧噪声的大小产生影响。
(6)减小供油提前角。供油提前角不同, 导致在着火延迟期内喷入的燃料量不同, 从而对燃烧过程产生影响,使发动机功率, 油耗和排放物、噪声发动变化。
2.2按噪声产生的性质, 发动机噪声可分为以下几种
2.2.1燃烧噪声
燃烧噪声产生机理:燃烧噪声是由于气缸内周期变化的气体压力的作用而产生的。它主要取决于燃烧的方式和燃烧的速度。一般来说,柴油机噪声比汽油机的噪声高得多,因此在这里主要以柴油机为例来说明如何降低燃烧噪声。相关控制措施:
(1)采用隔热活塞以提高燃烧室壁温度,缩短滞燃期,降低空间雾化燃烧系统的直喷式柴油机的燃烧噪声。
(2)提高压缩比和应用废气再循环技术也可降低柴油机的燃烧噪声。但压缩比主要决定了柴油机的机械负荷与热负荷水平。
(3)采用双弹簧喷油阀实现预喷。即将原本打算一个循环一次喷完的燃油分两次喷。
(4)共轨喷油系统是一种很有前途的直喷式轿车柴油机电子控制高压燃油喷射系统, 它能减少滞燃期内喷入的燃油量, 特别有利于降低燃烧噪声。
2.2.2机械噪声
机械噪声是由于运动件之间以及运动件与固定件之间周期性变化的机械运动而产生的,它与激发力的大小、运动件的结构等因素有关。主要有活塞敲击噪声和气门机械噪声。
相关控制措施:
2.2.3活塞敲击噪声
发动机运转时,活塞对缸壁的强烈敲击,产生噪声。降低活塞敲击噪声的措施有:
(1)采取活塞销孔偏置,即将活塞销孔适当地朝主推力面偏移1 ~ 2mm。例如在d=180mm 单缸试验机上,采用专用油喷向气缸壁上供给机油,结果使机体的振动降低6db(a)。显然,这种措施在实用上是受到限制的。
(2)采用在活塞裙部开横向隔热槽,活塞销座镶调节钢件,裙部镶钢筒,采用椭圆锥体裙等方式来减小活塞40℃冷态配缸间隙。
(3)增加缸套的刚度,为增加缸套的刚度,可采用增加缸套厚度或带加强肋的方法。
(4)改进活塞和气缸壁之间的状况,增加活塞敲击缸壁时的阻尼,也可以减小活塞敲击噪声。
2.2.4传动齿轮噪声
传动齿轮的噪声是齿轮啮合过程中齿与齿之间的撞击和摩擦产生的。使壳体激发出噪声降低传动齿轮噪声的措施有:
(1)控制齿轮齿形,提高齿轮加工精度,减小齿轮啮合间隙,降低齿轮啮合传动噪声。
(2)采用新材料,如高阻尼的工程塑料齿轮,采用工程塑料齿轮代替原钢制齿轮后,整机噪声降低约0.5db(a)左右,效果明显。
2.2.5降低配气机构噪声
内燃机大都采用凸轮、气门配气机构,机构中包括凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、气门等零件。降低配气机构噪声的措施主要有:
(1)良好的能减少摩擦,降低摩擦噪声。推荐怠速时凸轮与挺柱间的最小油膜厚度2lm,1000r/min 时最小油膜厚度为3lm。
(2)减少气门间隙可减少摇臂与气门之间的撞击,但不能使气门间隙太小。采用液力挺柱可以从根本上消除气门间隙,降低噪声。
(3)缩短推杆长度是减轻系统重量、提高刚度的有效措施,对减少噪声特别有利。
2.2.6风扇噪声
风扇噪声由旋转噪声和涡流噪声组成。旋转噪声又叫叶片噪声,是由于旋转的叶片周期性地切割空气引起空气的压力脉动而产生的。可以通过降低风扇的转速、使叶片非均匀分布(如采用四叶片风扇成x 行布置,相互夹角呈70°和110°)、适当选择风扇与散热器之间的距离、改变叶片形状、以及选择叶片的材料等来降低风扇噪声。
2.2.7涡流增压器噪声
涡轮增压器噪声类似风扇噪声,由于转速高,其噪声以旋转噪声为主,并有高频特性。除类似于风扇噪声降噪外,高压进气系统可用共振腔以滤掉压力脉动。涡轮增压器的安装基础允许刚度足够大以避免噪
转贴于
声和共振。
2.2.8进、排气系统噪声进气系统的噪声主要包括空气噪声、冲击噪声、辐射噪声和气流摩擦噪声。主要通过消声器来降低噪声。
2.2.9发动机机体部件的结构响应和辐射噪声发动机的燃烧激振力和机械激振力通过各种结构零件传递到发动机的外表面上,形成表面的振动响应。表面上的振动又激发介质(空气)质点的振动而形成声波向外辐射。增加结构刚度和阻尼是减少表面振动的基本措施。在同样的激振力作用下,减少结构表面响应也可使噪声降
从心理和音乐的角度看。噪声通常是指那些难听的、令人厌烦的声音;从物理学的角度看,噪声的振动呈非周期性。波形是杂乱无章的;从环境保护的角度看,凡是影响人们正常学习、工作和休息的声音,凡是人们在某些场合“不需要的声音”。都属于噪声。
随着人类文明的进步和工业化进程的加快,噪声已经成为人类健康的“隐形杀手”,时刻危害着人类的肌体。特别是听力和神经系统,不是危言耸听。如果我们人类不对自己产生的噪声加以防治和控制的话。若干年后我们人类就真的只能回到原始状态,靠手势来交流了,那将是对人类文明发展的极大讽刺,噪声的危害主要表现在以下三方面:
1,噪声对人的心理效应
当噪声低于60dB时,对人的交谈和思维几乎不产生影响,当噪声高于90dB时。交谈和思维几乎不能进行,它将严重影响人们的工作和学习,噪声会分散人的注意力,导致反应迟钝,容易疲劳,工作效率下降,还会引起失眠、耳鸣、多梦、疲劳无力、记忆力衰退等,
2,噪声对人的生理效应
噪声对人的生理影响是损害人的听力,引起人体其他疾病,噪声可以造成人体暂时性耳聋和永久性耳聋,长期在强噪声下工作的人,除了耳聋外,还会引起头昏、头痛、神经衰弱、消化不良等症状。并导致高血压和心血管病,特强的噪声还会引起头部悸动、语言紊乱、神志不清、脑震荡、休克或死亡。
3,噪声的物理效应
一般的噪声对建筑物几乎没有什么影响,但是高强度的噪声能够损坏建筑物。如超声速飞机在低空掠过时产生的轰鸣声、爆破声等会将建筑物的门窗损伤、玻璃震碎、墙壁开裂等,实验研究表明,在特高强度噪声下,可使一些自动控制和遥控的仪表和设备失效,如火箭发出的极强烈的低频噪声引起的振动,往往会使导弹和飞船的飞行产生大幅度的偏离,从而造成发射失败。
二、防治噪声的三种途径
由于噪声的危害较大,因此控制噪声十分重要,现代城市把控制躁声列为城市环境保护的主要项目之一,声音从产生到引起听觉有三个阶段:声源的振动产生声音一在空气等介质中的传播一鼓膜的振动,因此噪声的控制也应从这三个方面入手,防治噪声有以下三种途径:
1,控制噪声声源
这是一种最根本、最直接的方法,其主要做法是改变、减少或停止声源振动,一方面,人们采取各种行政措施来减少或回避噪声,如合理进行城市规划和建筑设计,汽车在城市内禁鸣喇叭,禁止载重汽车穿行繁华街道及文化区、住宅区。禁止商店和摊贩用声音做商业广告,另一方面,人们从改造声源人手。把声源改造成少发声或不发声的物体,如选用低噪声的生产设备,改进操作方法改善运转部件状态等,最简便的方法提用隔声的外罩把声源罩起来,还有用光信号代替声音信号。如用红绿灯代替哨笛或电铃。
2,阻断噪声传播
合理进行城市规剃和建筑设计,使工业区远离住宅区,在传播逡径上改变或降低噪声,主要方法是隔声、吸声和消声。
(1)隔声:用屏蔽物将声音挡住,隔离开来,这是控制噪声最有效的措施之一,利用天然屏障(土坡、山丘),以吸利用其他隔声材料和隔声结构来阻挡噪声的传播,如在城市高架道路的两侧设置隔音板;利用密集的松柏等绿色长廊把机动车遭与步行道隔离,在步行道和建筑之间再配以乔:灌木和草地的植物群落,可以收到一定的减噪效果。
(2)吸声:主要利用暖声材料或吸收结构来吸收噪声,最常用的吸声材料是多孔性材料,它多和穿孔板或膜状材料组合装手墙面,可改善室内音质,控制噪声,如在电影院、体育馆的顶端和四周用吸音材料制成特殊形状的结构。四砸墙上有竞数梗形突出物,声波传递到墙上,进入楔形缝隙,由于反射作用。会向楔形缝隙深处传去,而不会反射回来形成回声,这样就减少了噪声。
(3)消声:消声就是利用消声器来降低空气中噪声的传播,消声器是安装在空气动力设备(如鼓风机、空压机)的气流通道上或进、排气系统中降低噪声的装置,消声器能够阻挡声波的传播,允许气流通过,是控制噪声的有效工具,如利用“有源消声技术”消除空调器、大功率冰箱及汽车发动机所产生的噪声。
3,在人耳处减弱噪声,在声源和传播途径上无法采取措施,或采取的声学措施仍不能达到预期效果时,就需要对受音者或受音器官采取防护措施,如在强噪声环境下工作的人们可以戴耳塞、耳罩或头盔等护耳器
三、有关噪声的例题
例1 一场大雪后,大地披上了银装,这时你会发现周围特别宁静,这是因为雪地的微孔能吸收声音根据上面的描述,你认为在会堂、剧院的四壁和屋顶都做的凹凸不平,或采用蜂窝状的材料,主要是为了( )。
A,减弱声波的反射
B,增强声波的反射
C,增强声音的响度
D,装饰的美观些
解析声音在传播过程中遇到障碍物会发生反射,遇到多孔性材料。会不停地反射,向缝隙深处传去,这样就减弱了反射出来的声波,吸收了声音,减少了噪声,故选A,
引言
交通运输对环境(水、大气、土壤和生态等)污染主要通过下列三种途径:一是机动车辆及设备对环境的污染,如噪音、排放的废气、废渣与烟尘等;二是站、段、厂的生产和生活设施排放 “三废”对环境的污染;三是运载客车和货物对环境的污染,主要是指旅客在乘行中排放的生活污水和垃圾,以及所运输的各类物资释放出的有毒、有害气体及粉尘对环境的污染。
不同的运输方式对环境的污染程度也不一样,我们主要从大气污染、土地污染、水污染、噪声污染的影响等方面来考察、比较不同的交通运输方式对生态环境的影响。
1 大气污染
根据德国的统计数据,无论是客运还是货运,单位周转量所排放的有害物质中,铁路运输都远远低于公路运输(如下表)。
资料来源:转引自魏瑜等:《发展铁路运输对环境保护的作用》。
公路和航空这两种运输方式不仅产生大气污染而且通过释放CO2加剧了全球温室效应。在日本,新干线投入运营后,产生的二氧化碳比汽车和飞机要少得多,下表是三种交通运输方式二氧化碳排放量的比较:
三种交通方式二氧化碳排放量对比
资料来源:《日本的新干线和社会经济效益》, 载 《中国铁路》 1998年第10期
综合国内外的研究成果,各种运输工具中,对大气污染最严重的是公路。汽车排放的主要污染物是一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物和铅微粒,这些物质对人类和生物造成了严重危害。具有关资料显示,美国每年汽车排放到大气中的污染物质达2亿吨左右,约占各种污染源排放量的60%。我国继成都市1990年出现光化学烟雾事件后,1995年上海市也出现了光化学烟雾和2013年北京、天津发生连续几天的大雾,就是直接或者间接来至汽车尾气。
高速铁路由于使用电力牵引,因此沿途无粉尘、煤烟和废弃污染,其对大气不会造成污染,在城市附近基本不会排放有害气体。
2 土地污染
汽车不仅污染空气而且还污染土地。2004年秋季,中科院南京土壤研究所的一份报告表明,在土壤肥沃的长三角地区,包括南京的土壤质量正呈毒性,其中重金属、持久性有机污染物等有毒物质的污染已初步显现,一些地区的土壤标本中检测出持久性的有机污染物多氯联苯达100多种。南京环境科学研究所对沪宁高速、205国道等多条道路两旁的土壤及种植的作物进行的采样分析结果表明,受污染较重的土壤中有害物质竟有近百种。除最常见的铅污染,还包括多环芳烃等有机污染物,这些物质有一定的生物积累性、毒性和致癌、致畸、致突变的“三致”作用。专家建议,在规划中应考虑协调交通与土地使用的关系,公路旁250米内最好不要种植粮食和蔬菜。
高速铁路对土地的污染主要体现在客车上所排放出来的污水,不会造成严重的后果。
3 水污染
高速铁路对水环境的影响主要来源于各车站的生产、生活污水及车辆段的油污。通过先进的技术设备,在分界点修建生物净水站以及其他种类的净化装备,在高速列车的新车厢内采用抽空厕所等措施,高速铁路对水环境的影响可以得到预防和控制。而公路运输的水污染则不利于管理。
4 噪声污染
噪声污染被称为城市环境问题的四大公害之一,噪声对人体的危害不可小视。首先,听力损伤的程度与噪声强度及在噪声环境中暴露的时间有关,在85分贝以上的噪声环境中工作和生活,噪声性耳聋发病率可达到50%以上;其次,影响心血管功能和内分泌系统,其症状主要为心动过速,心律不齐,血管痉挛,血压升高;再次,强烈的噪声危害中枢神经系统,其症状主要表现为头痛、耳鸣、多梦、失眠、记忆力减退、全身无力。
在我国已通航的121个机场中,有15%的机场噪声污染非常严重。汽车产生的噪声主要是发动机、轮胎、排气、吸气、刹车、喇叭、机械摩擦和撞击所发出的声音,对人类的危害很大。根据环保监测部门的调查,汽车产生的交通噪声占70%以上。
对不同交通运输方式所造成的噪音污染强度的研究对比发现,噪音污染平均强度以公路为重,次噪音强度以飞机为最。
高速列车相对其他运输方式产生较小的噪声。距离高速铁路线25m的地带测得的噪声级是65dB(A)。
5 高速铁路是环境友好型运输方式
面临严峻的生态环境压力,在进行各项基础设施建设时必须充分考虑其对生态环境的影响。高速铁路的建设满足环境友好的需要。在节约能源消耗的同时,高速铁路减少了对环境的污染。相比于公路运输和航空运输排放了大量的有害、有毒气体和物质,给环境带来了极大的污染,高速铁路由于使用电力驱动,因此沿途无粉尘、煤烟和废弃污染,其对大气不会造成污染,在城市附近基本不会排放有害气体,其污染主要来源于发电厂。另一方面,高速铁路使用的驱动能源电能属于二次能源,可以通过不同的一次能源转化,如果使用的是由清洁能源,如天然气、水能、太阳能等生产的电能,高速铁路在生态环境保护方面就具有明显比较优势。与公路运输和航空运输消耗石油而污染环境不同,高速铁路在耗能上的弹性也为环境保护留下较大的空间。因此高速铁路的发展在满足大量客运需要的同时,有利于我国加快环境友好型社会的建设。
参考文献:
[1]《发展铁路运输对环境保护的作用》
中图分类号:TU275.2 文献识别码:A 文章编号:1001-828X(2016)016-000-01
一、引言
噪声干扰对人的脑力劳动有极大的消极影响,使人的精力分散,工作效率下降。另外,噪声也会对生理造成危害,造成大脑皮层的兴奋和抑制平衡失调,导致条件反射异常,引起各种神经系统疾病,如患者常出现头痛、耳鸣、多梦、失眠、心慌、记忆力衰退等症状。
基于噪声干扰的大量存在和严重危害,本文首先介绍声压级合成模型和频谱分析方法,之后结合某汽车公司总装车间的实际案例,分析声压级合成模型和频谱分析方法在企业中应用,实现对噪声的分析及改善。
二、声压级合成模型
在实际噪声环境中,往往有多个生源同时存在,几个不同的生源同时作用在声场中同一点上,它们产生的总生压可以通过能量合成的原则进行计算。若在某点分别测得几个声源的声压为,该点总声压满足(i= 1,2,…,n)
代入式声压级的表达式,则总声压级
Lpt=20lg=10lg=10lg(i= 1,2,…,n) (1)
由声压级的定义可知,故有=100.1Lpi
因此,总声压级Lpt=10lg(i= 1,2,…,n) (2)
一般情况下,某一声源的声压Pi,总是在一定的背景声压Pb下测得的。要准确地了解声源的声压级,必须从总声压中去除背景声源的影响,根据声压合成法
则有 ,因此
故声源声压级计算 (3)
三、噪声的频谱分析
各种声源发出的声音大多是由许多不同强度,不同频率的声音复合而成。具有不同频率(或频段)成分的声波具有不同的能量,这种频率成分与能量分布的关系称为声的频谱。将声源发出的声音强度按频率顺序展开,使其成为频率的函数,并考察变化规律,称为频谱分析。
为了便于实际测量和分析,人为地把声频范围划分为几个小的频段,在每一个频段中,上限频率与下限频率之间的距离称为频程,它以上限频率和下限频率之比的对数表示,此对数通常以2为底,因此n=或,式中,n为倍频程数。在实际分析中,通常以倍频程或1/3倍频程进行分析。n=1为1个倍频程,n=1/3为1/3倍频程。1个倍频程表示上限频率为下限频率的2倍,倍频程通常用它的几何中心频率代表,中心频率与上、下限频率之间的关系为,这里的是一个频率,但它代表着一个倍频程的频率范围。目前,国际上对倍频程的划分方法已通用化了。
四、频谱分析方法在总装配送中的应用
由公式推出配送噪声的频谱如表1所示:
各频率成分与声强的分布关系的图形称为频谱图。通常是先测定出该噪声的各频率成分与相应的声压级或声功率级,然后以频率为横坐标,以声压级(或声功率级)为纵坐标进行绘图,绘制频谱图。
通过观察电瓶车配送噪声频谱图,当噪声中心频率为31.5、63、125、16k的时候噪声值较大,所以应采取措施避免声音频率落入该区间。可以从以下几个方面进行改进:
1.调节配送电瓶车的运行速度。避免震动的频率落入高噪声区间。
2.采用弹性车轮。为采用弹性车轮降低轮轨噪声,在车轮的轮辋与辐板之间加设橡胶件,使二者之间的金属脱离直接接触,利用橡胶元件把轮辋和辐板的振动转化为热能,从而吸收和衰减一部分噪声。经测试,弹性车轮对于水平和垂直激扰的消声效果,相比于实心车轮,可降低噪声达10~20dB,
3.定期修整路面,减少不平整性。对路面定期进行查修, 提高其表面平整完好状态, 是降低滚动噪声行之有效的措施。
4.改进车辆连接部位结构。在车轮与器具连接部分夹上胶皮,减少震荡,以降低由于振动和相互碰撞产生的噪声。
5.配送人员佩戴防声工具。在高噪声环境下,必须使用个人防声工具,对操作者的听力进行个人防护。防声用具常见的有防声耳塞、耳罩、防噪声帽等,它们可以降低噪声20~30dB(A)。不同材料的防护用品对不同频率噪声的衰减作用不同,公司可以根据现场的实际情况和配送工人的要求,为每位工人配合适的防声工具。
五、结束语
总装车间配送噪声是总装车间噪声的重要来源之一,是噪声控制的重要内容。作者运用频谱分析法对配送时的噪声进行研究,给出了噪声控制措施。试验结果表明,方法能够有效降低噪声,同时也为同类作业的噪声控制提供一种切实可行的方法,对于其他制造行业也有一定的指导意义。
参考文献:
[1]郭伏,钱省三.人因工程学[M].北京机械工业出版社,2008,1.
[2]陈理君,张兰红,陈弘,肖旺新,陈霞.轮胎/路面噪声的测定及分析方法[J].轮胎工业,2008年第28卷.