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------------王若蕙
隧道空间声质量预测和控制研究
摘要
随着我国经济建设高速发展,我国公路隧道和海底隧道的建设也进入了高
潮。中国是世界上公路隧道数量最多的国家,近几年来我国在香港、厦门、青
岛等地又建设了多条海底隧道。然而我国已建成的隧道大多声环境恶劣,海底
隧道一般长度较长,隧道内部空间更为封闭,声环境更差。隧道内噪声普遍比
隧道外噪声高出 10-20dB,混响时间长达 10s-20s。隧道内过长的混响时间、车
辆与通风机械共同产生的高噪声级,严重降低了隧道空间的语言清晰度和可懂
度,在紧急和危险情况下隧道中行人和工作人员无法准确的接受关键信息,威
胁抢险工作。如何控制隧道内恶劣的声环境已成为当务之急,迫切需要在理论
上和实践上发展此方向上的预测和控制技术。
计算机仿真是目前业内公认的隧道降噪设计阶段的有效工具,一些近年来
新研发的新型隧道内壁围护吸声结构和低噪音路面可以大幅度降低隧道内混响
时间和噪声级,对于改善隧道内声质量和提高语言清晰度有重要的意义。本文
实测了青岛胶州湾海底隧道的噪声级情况,并进行了频谱分析,研究隧道内噪
声来源和隧道内声传播特性。基于隧道内声质量预测与控制这一目的,本文在
对隧道等长空间声场特性和虚墙理论模型研究的基础上,建立了有限长隧道空
间计算机仿真模型,确定了仿真过程中两个关键参数:有限长虚墙模型长度和
虚墙边界吸声谱。经 Odeon 软件仿真与隧道实测对比,有很好的一致性,提出
了一种隧道空间声场的仿真模型预测方法。在此基础上,针对我国近年来在隧
道内部围护和低噪音路面工程中,发明的新材料新技术进行了多方案的组合式
仿真筛选并预测了它们的实际效果,提出一种对于隧道内部降噪材料的仿真模
型评价方法。
综上所述本文所提出的有限长隧道空间计算机仿真虚墙模型,成功解决了
隧道声质量预测和控制计算机仿真的一项关键技术。
关键词:隧道内噪声预测,虚墙模型,混响时间,语言传输指数,计算机仿真
I
II
The Research on Prediction and Control of the Noise in the
Sound Field in Tunnels
Abstract
In recent one or two decades, China has been building dozens of highway
tunnels and several undersea tunnels. Tunnel enclosure is semi-enclosed and
consequently the direct sound and reverberation sound mix together. The sound
pressure level is usually relatively high and the reverberation time lasts up to 20s.
The long reverberation time and high sound pressure level reduce the speech
intelligibility in tunnels, where the acoustic quality is important for speech. In sum,
Noise in the tunnels of China has always been a problem which needs urgent
solutions. There is a recognised need for a method of predicting and improving
acoustic indices and in long enclosures such as tunnels.
The noise pollution in Qingdao Jiaozhou Bay undersea tunnel is investigated.
The sound pressure level has been measured and the main frequencies of noise has
been analysed. The results indicate that the noise inside the tunnel is much higher
than that outside the tunnel, and the noise inside a ca