徐婷怡 陳 長(zhǎng)

(同濟(jì)大學(xué) 道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó) 上海201804)

0 前言

道路系統(tǒng)所引起的交通噪聲污染已成為城市生活環(huán)境的重要污染源，路面行車噪聲是其主要因素之一。 因此，采取恰當(dāng)?shù)拇胧?，尤其是通過合適的路面養(yǎng)護(hù)降低行車噪聲成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)之一。為了厘清瀝青路面行車噪聲產(chǎn)生原因和養(yǎng)護(hù)措施的降噪機(jī)理，本文收集了普通熱拌瀝青混合料罩面和超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)措施實(shí)施前后路面行車噪聲和構(gòu)造深度等數(shù)據(jù)，結(jié)合路面行車噪聲產(chǎn)生機(jī)理，對(duì)瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的降噪機(jī)理和效果進(jìn)行了研究。

1 路面行車噪聲產(chǎn)生機(jī)理

一般認(rèn)為，當(dāng)小車在車速大于40km/h，貨車和巴士車速大于60-70km/h 時(shí)， 輪胎與路面相互作用而產(chǎn)生的噪音占據(jù)了路面行車噪聲的大部分。 而輪胎-路面噪聲大致可分為以下三類:

（1）輪胎振動(dòng)產(chǎn)生的噪音

車輛行駛時(shí)，由于路面的不平整，輪胎與路面集料之間的撞擊產(chǎn)生振動(dòng)，激發(fā)了噪聲。 研究表明,輪胎振動(dòng)是產(chǎn)生輪胎-路面噪聲主要的原因之一[1]。

（2）空氣泵吸產(chǎn)生的噪聲

當(dāng)輪胎在路面上滾動(dòng)時(shí)， 輪胎上的花紋與路面之間形成空腔，空腔不斷經(jīng)歷空氣壓縮被擠壓排出，而后又會(huì)迅速回填的兩個(gè)過程。 這種空氣泵吸效應(yīng)，造成了周圍氣體劇烈振動(dòng)，導(dǎo)致路面行車噪聲[2]。

（3）空氣壓力變化產(chǎn)生的噪聲

當(dāng)輪胎滾動(dòng)向前時(shí),輪胎周圍的氣流受擾,在輪胎后部和路面之間產(chǎn)生渦流,引起空氣壓力的變化,從而產(chǎn)生空氣動(dòng)力噪聲。與第（1）和第（2）種噪聲相比,空氣動(dòng)力噪聲對(duì)輪胎-路面噪聲的貢獻(xiàn)較微弱[3]。

2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施實(shí)測(cè)分析

2.1 普通熱拌瀝青混合料罩面

上海某高架道路為改善其部分路段路面材料松散、磨損較嚴(yán)重的情況， 對(duì)這些路段實(shí)施了銑刨后普通熱拌瀝青混合料罩面的養(yǎng)護(hù)措施。為了對(duì)比罩面前后路面行車噪聲的變化情況，共選取了11 個(gè)路段進(jìn)行噪聲檢測(cè)，其中4 個(gè)路段是罩面前路段、7 個(gè)路段是罩面后路段。檢測(cè)選擇在凌晨零點(diǎn)后高架道路養(yǎng)護(hù)封道時(shí)進(jìn)行，以確保沒有其他車輛的干擾。檢測(cè)時(shí)采用一輛八成新桑塔娜2000 型出租車作為測(cè)試車，分別采用40km/h、60km/h 和80km/h 三種勻速速度、 分別在車內(nèi)和車外采用手持式噪聲儀進(jìn)行行車噪聲檢測(cè)，每次檢測(cè)時(shí)記錄當(dāng)次最大噪聲值。 將所有路段檢測(cè)結(jié)果匯總平均于表1 和表2。

表1 車外噪聲檢測(cè)結(jié)果

表2 車內(nèi)噪聲檢測(cè)結(jié)果

由以上數(shù)據(jù)可以看出，罩面前的噪聲高于罩面后的噪聲，且車外檢測(cè)結(jié)果尤為明顯。

2.2 超薄磨耗層

超薄粘結(jié)磨耗層技術(shù)采用改性乳化瀝青NovaBondTM 為粘結(jié)油,使用特殊的間斷級(jí)配熱拌瀝青混合料, 并采用專用設(shè)備Novapaver 同時(shí)進(jìn)行粘層油噴灑和混合料攤鋪[4]。

上海某高架道路部分路段使用超薄磨耗層技術(shù)鋪筑了試驗(yàn)段，工程結(jié)束后采用與上文類似的方法進(jìn)行了車外噪聲檢測(cè)。檢測(cè)用車為普通家用小轎車，分別以40km/h、60km/h、80km/h 和100km/h 的車速，在原路面和超薄磨耗層試驗(yàn)段分別進(jìn)行了3 次重復(fù)試驗(yàn)，記錄了車外平均噪聲和最大噪聲值。 將3 次檢測(cè)結(jié)果匯總平均于表3 和表4。

表3 車外平均噪聲檢測(cè)結(jié)果

由以上數(shù)據(jù)可以看出，養(yǎng)護(hù)后路面的車外平均噪聲和最大噪聲都遠(yuǎn)低于原舊路面噪聲。而且對(duì)比前文的數(shù)據(jù)也可以看出，在各車速下，超薄磨耗層路面的車外最大噪聲值也遠(yuǎn)低于新鋪普通熱拌瀝青混合料罩面的噪聲值。

另外，分別對(duì)前文普通熱拌瀝青混合料罩面和超薄磨耗層進(jìn)行路面構(gòu)造深度檢測(cè)，結(jié)果顯示，普通熱拌瀝青混合料罩面平均構(gòu)造深度為1.11mm，超薄磨耗層平均構(gòu)造深度為1.33mm。 超薄磨耗層構(gòu)造深度比普通熱拌瀝青混合料罩面大20%左右。

3 降噪機(jī)理與效果分析

將上述兩種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的噪聲和構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果匯總于表5。

表5 測(cè)量結(jié)果匯總

從噪聲檢測(cè)結(jié)果來看，超薄磨耗層的降噪效果更為顯著，普通熱拌瀝青混合料罩面的降噪效果次之。 而從構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果來看，超薄磨耗層的構(gòu)造深度更大，普通熱拌瀝青混合料罩面的構(gòu)造深度相對(duì)略小。

根據(jù)前文所述路面行車噪聲產(chǎn)生機(jī)理，噪聲主要由于輪胎振動(dòng)和空氣泵吸產(chǎn)生，且輪胎振動(dòng)是最重要的原因。 對(duì)于上述普通熱拌瀝青混合料罩面的案例，罩面前由于路面磨損嚴(yán)重、粗骨料外露，使得輪胎振動(dòng)加劇，因此噪聲較大；罩面后路面恢復(fù)正常，構(gòu)造深度減小，輪胎振動(dòng)減弱，盡管理論認(rèn)為構(gòu)造深度減小會(huì)增加因空氣泵吸而產(chǎn)生的噪聲，但相較于輪胎振動(dòng)減弱而帶來的噪聲降低，這一噪聲變化并不顯著。 因此，罩面后路面行車噪聲得到了明顯改善。

超薄磨耗層的表觀粗視紋理比普通熱拌瀝青混合料罩面少，因此，由輪胎振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲也小；同時(shí)，超薄磨耗層是一種典型的斷級(jí)配混合料，其粗集料為單一粒徑，從而形成多孔的表面特性，又可減少因空氣泵吸而產(chǎn)生的噪聲。 所以超薄磨耗層的降噪效果更為顯著。

4 總結(jié)

根據(jù)路面行車噪聲的產(chǎn)生機(jī)理，減少輪胎振動(dòng)和空氣泵吸可降低路面行車噪聲。 因此，路面構(gòu)造深度并非衡量養(yǎng)護(hù)措施降噪效果的唯一標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)結(jié)合各類養(yǎng)護(hù)措施的路表面特性進(jìn)行綜合判斷?？傮w而言，路表觀粗視紋理相對(duì)較少且路表孔隙相對(duì)較多的路面具有較好的降噪效果。 同時(shí)，對(duì)于路面磨損、粗骨料外露、構(gòu)造深度變大的道路應(yīng)及時(shí)采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，以降低因輪胎振動(dòng)而產(chǎn)生的路面行車噪聲；對(duì)于多孔結(jié)構(gòu)的路面應(yīng)采取適當(dāng)措施防止其孔隙堵塞，保證其降噪效果的持續(xù)。

［1］于增信,孫莉.子午線輪胎振動(dòng)噪聲計(jì)算[J].北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2005,19(2):78-81.

［2］譚偉,張崇高,曹衛(wèi)東，等.輪胎/路面噪聲機(jī)理與降噪路面[J].公路與汽運(yùn),2008(4):85-87.

［3］俞悟周,毛東興,王佐民.輪胎/路面噪聲及其測(cè)量[J].聲學(xué)技術(shù),2000,19(2):59-63.

［4］朱琨琨,劉黎萍,陳長(zhǎng)，等.上海逸仙高架NovaChip 超薄磨耗層降噪效果實(shí)測(cè)與分析[J].公路工程,2009,34(3):158-161.