摘要：大空隙沥青排水路面的非路面因素对其实际降噪效果影响较大，现阶段现场噪声的试验数据还比较短缺，为了给工程试验和设计人员提供一定的数据和理论支持，本文利用CEM DT-8852噪声测试仪、采用惯性滑行通过法对中级轿车和轻型货车两种车型在不同的车速、干湿路况进行测试，并利用轻型货车，研究载重对声压级的影响。结果表明：大空隙沥青混凝土在湿润状态下降噪效果较干燥状态有优势，比传统路面降低2dB。在两种路面上，二者的噪声受荷载增加的影响较小，变化规律不明显。在相同的车速下，两种车型测到的大空隙沥青路面的声压级几乎无差异；利用控制经过法研究了两种车型的车外噪声并与惯性滑行法测得结果进行对比分析，最后采用控制经过法测试了中级轿车的车内噪声，并与车外噪声进行对比分析，发现，控制经过法车外噪声受汽车发动机以及司机开车习惯的影响较大，噪声普遍大于惯性滑行法，建议当车速低于70km/h采用惯性滑行法测量，大于70km/h采用控制经过法测量。此外，大空隙沥青路面对车内噪声的降噪作用不明显，车内噪声与传统沥青路面的车内噪声几乎相同。
关键词：大孔隙开级配排水式沥青磨耗层（OGFC）；惯性滑行法；控制经过法；干湿状况；荷载
1 引言
随着城市道路交通噪声污染越来越严重，居住环境质量受到严重的威胁，因此对路面降噪特性的研究也越来越引起专家学者的注意。治理交通噪声的措施有很多种[1-3]，可以从声源处降低噪声的强度，例如用降噪的路面材料来减弱轮胎与路面挤压产生的噪声是降低噪声最有效的方式，通过优化路面结构和建筑材料，大孔隙沥青路面是通过调整不同骨料的百分比而形成一种具有互相连通孔隙的开级配沥青路面，相比其它类型的沥青路面，其降噪效果最好，可以改善我国道路建设中的交通噪声，有效提高道路环境、经济、社会等效益，具有重要的现实意义。
基于此，国内外学者对噪声的危害和影响程度进行了大量的研究[4-14]，发现采用多孔性沥青路面改善交通噪声，相比传统沥青路面，交通噪声明显下降，同时发现 OGFC（Open Graded Friction Course，开级配抗滑磨耗层）路面吸声性能与级配粗细程度、路面厚度、空隙率有关。法国研究工作者发现40～50mm厚度OGFC 产生的噪声比传统沥青混凝土路面低 3～6dB，相当于交通量减少了一半，可见 OGFC 具有非常可观的降噪效果。此外，国内学者致力于降低交通噪声的轮胎/路面噪声，减轻噪声污染的负面影响，并研究了OGFC 路面的降噪机理、降噪效果、配合比、路用性能等。以 OGFC、AC（asphalt concrete，沥青混凝土混合料）等作对比，分析研究了混合料最大粒径、关键筛孔通过率、试件厚度、空隙率、油石比、橡胶粉掺量、橡胶粉种类以及不同类型添加剂等材料特性对路面噪声的影响[15-18]。以上研究大都是针对大空隙沥青混凝土材料在室内实验的条件下自身的降噪性能的影响因素及机理分析，本文在现场已铺筑两年之后的大空隙沥青混凝土路面上进行现场噪声测试，揭示大空隙沥青路面的实际降噪效果及现场噪声的影响因素。
文献[4-12]采用了多种现场测试方法研究了多个地区（印度、瑞典等）的路面铺装、车辆行驶速度、车流密集度对噪声的影响，而本文结合现场实际工程分别采用滑行控制法（以下简称惯性滑行法）和控制经过法和从非路面因素（车速、干湿路况、车型和荷载、周围环境情况）研究大空隙沥青路面与传统沥青路面的噪声的不同之处，并对两种沥青路面的降噪性能进行评价，揭示大空隙沥青混凝土路面的现场噪声影响因素，并研究了两种路面车内噪声的不同，实际检测了大空隙沥青路面的实际降噪效果及影响因素，目的是为了给工程设计单位在设计和采用低噪声沥青路面时提供一定的实际现场试验数据和理论支持。
2工程概况及实验
2.1 工程概况
本次现场试验选择在青岛市黄岛区中德生态园9号线和12号线上进行，9号线全长241米，红线宽度18米，在工程设计中遵循“生态”、“环保”原则，采用排水降噪路面，面层采用OGFC进行铺装；而12号线是传统沥青混凝土路面，周围环境、气候条件相对比较相近，可以最大限度的降低测试误差。
2.2 实验方案
测试时间为 2018年 7月，试验采用小型轿车-捷达手动2012版和中型货车-跃进2018版两种车型。噪声测试仪型号为CEM DT-8852声压级，声压范围30dB~130dB，测量频率范围31.5~8000Hz，主要性能符合 IEC6172标准对Ⅱ型声级计的要求，可靠性高、适用范围广。声级仪用“A”计权网络，“快”档进行测量，读取车辆驶过时声级仪表头的最大读数。本次测试需要使用 2 个传声器，使用三脚架固定，放置在车辆行驶道路中心线两侧 7.5m 处，误差保持在 0.05m左右；距离地面的垂直高度为 1.2m，误差保持在0.02m 左右，为了保证实验数据的准确性，分别标记出各仪器所测得的数据。
温度测量采用红外线温度枪，用于测量路面的温度。荷载加载采用50kg一袋的水泥，共40袋，分不同的荷载级别进行加载。
2.3 实验方法
采用惯性滑行通过法对轮胎与地面接触引起的噪声进行测试，车辆由道路中心线驶入，2个传声器放置在距离道路中心线7.5m处，距离地面高度1.2m，当车辆关闭发动机后滑行距离40m，经过传声仪时，读取各台仪器测得的数据。惯性滑行通过法、控制经过法检测过程按照 GB-T1496-1979 标准执行。
3．噪声测试结果及分析
3.1汽车行驶速度的影响
3.1.1 中级轿车
大空隙沥青路面具有较高的空隙率，这些空隙分布在沥青混合料中，它们彼此连接并与外部的空气连通，流阻较小，相当于一个空气排出通道。在轮胎与路面接触的那一刻，受到挤压的高速气流不会被释放到大气中，而是被压入了与路面连通的空隙中，迅速扩散。这就有利于轮胎花纹与路面接触小孔中的空气喷排，从而破坏和减弱由于空气压缩和瞬时释放所引起的噪声。在声学中，大空隙沥青路面被认为是一种多孔吸声材料，当轮胎/路面噪声入射到路面时，一部分噪声在路面上反射，另一部分则透入到路面内部向前传播。在传播过程中，引起空隙中的空隙运动，与形成孔壁的固体筋络发生摩擦，由于粘滞性和热传导效应，将声能转变为热能而消耗掉。因此达到了降噪效果[19]。
对中级轿车和轻型货车均采用30、40、50、60、70km/h，共计5种车速采用惯性滑行法对大空隙沥青路面和传统沥青路面进行噪声检测，随着速度增大，传统沥青路面噪声测得分别为52.82dB、54.23dB、56.28dB、68.52dB、72.1dB，大空隙沥青路面为55.5dB、60.1dB、62.5dB、65.3dB（由于大空隙试验场地长度限制，鉴于安全考虑，速度最大达到52km/h）：
通过对以上实验数据分析可以得到：惯性滑行法测得的大空隙沥青混凝土路面的噪声小于传统沥青混凝土路面，两种路面上声压级都随着速度的增大而增大，且声压级与速度都基本成线性关系，由速度可以预测声压级的大小。低速时大空隙沥青混凝土降噪效果较好，随着速度增加，与传统沥青混凝土的声压级越来越接近。
3.1.2 轻型货车（干燥状态）
对轻型货车采用惯性滑行法对大孔隙沥青路面和传统沥青路面在不同的车速下（30、40、50、60、70km/h）进行噪声检测，噪声计No 131109489在传统沥青路面测得结果分别为52.5dB、53.3dB、56.5dB、60.3dB、63.9dB、65.9dB，在大空隙沥青路面测得结果分别为46dB、52.8dB、59.9dB、61.6dB、65.2dB；No131109520在传统沥青路面测得结果分别为55.2dB、58.2dB、61.1dB、65dB、68.5dB，在大空隙沥青路面测得结果分别为53.2dB、59.4dB、66.6dB、68.4dB、71.3dB；No131109520所测得数据比No 131109489所测得数据偏大，有可能是噪声计本身的问题，也有可能是两个噪声计离车的轮胎的距离不同引起的误差。
由以上实验数据可以发现，对于轻型货车，当速度小于20km/h时，大空隙沥青混凝土的声压级小于传统沥青混凝土，但是当行驶速度大于20km/h时，两个位置的噪声仪测到的声压级，大空隙沥青混凝土都稍微大于传统沥青混凝土，分析原因主要是测试路段周围的环境、车型及路况不同，对试验结果有一定的影响。传统沥青混凝土路面声压级与速度基本成线性关系，而大空隙沥青混凝土当速度小于30km/h时，成线性关系，大于30km/h时，噪声增加趋势减慢，斜率变小。
造成这样的原因分析有以下几个原因：
1.可能是由于道路条件的限制，不满足测试的条件，传统沥青路面四周无高大的建筑物，不会产生声音回弹现象，而大空隙沥青路面铺设在居民小区里，两侧有住宅楼，会产生声音回弹现象，特别是对于轻型货车，由于车体本身，发动机支承方式、发动机和排气系统所产生的噪声要比中级轿车大。噪声测试仪的灵敏度较高，声音回弹对其影响较大，以至于测试结果会产生偏差。
2.轻型货车的减震隔振措施不如中级轿车，这也可能是一个引起误差的原因。
3.大空隙沥青混凝土排水路面由于考虑到排水，沿路面长度方向具有一定的坡度，测试的时候由于此路段的一段被障碍物挡住，只能从低处往高处行驶，相当于爬坡行驶，而传统沥青混凝土路面沿长度方向没有考虑排水，坡度不大，这可能也是导致试验结果出现误差的一个原因。
3.2 路面干湿状况对噪声的影响（轻型货车）
采用洒水车分别对传统沥青路面和大空隙沥青路面进行大剂量的洒水，模拟湿润状态，并且在下雨期间也分别对两种路面进行了测量，可以发现传统沥青路面的积水不会下渗，而大空隙沥青混凝土面层的水都渗入到下层，并排进下水管道，表面没有积水。
为了更直观更清晰的看出在两种沥青路面上在干湿路面下噪声与速度的关系，对轻型货车采用惯性滑行法对大空隙沥青路面和传统沥青路面在不同的车速下进行干湿路况噪声检测，测试所得实验数据与3.1.2所得实验数据进行对比分析：可以发现，大空隙沥青路面和传统沥青路面潮湿状态下的噪声值比干燥状态下的都要大，增长幅度为2.6-4.7dB（A），而传统沥青路面的噪声值增长更为明显，增长幅度在4.5-6.3dB（A）。文献[20]中提到两种路面在潮湿和干燥状态下的声压级值：大空隙沥青路面潮湿状态下噪声增加3.5 dB（A），传统沥青路面潮湿状态下，噪声增加6 dB（A），可以看出，本文的测试结果与文献提到的规律是一致的，但文献[20]并没有进行实际现场测量。
传统沥青路面容易积水，产生轮胎滑移摩擦、水漂和飞溅的水花，导致雨天路面噪声比干燥状态下大，相比传统沥青路面，大空隙沥青路面具有较高的空隙率，空隙之间彼此连接并与外部空气连通能够迅速排除路面的积水，使轮胎与路面之间只产生轻微溅水和水雾现象，其次，大空隙沥青路面水分蒸发快，再经过车辆运行，孔隙水也很快排出，在潮湿环境持续的时间相对较短，从而减小路面内部受水损害的时间。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，比起传统沥青路面，大空隙沥青路面潮湿状态下比干燥时降噪效果更显著，使车辆在雨天行驶产生的噪声污染得到缓解，而且还可以减少路面受水损害的时间。
从以上分析可以看出，大空隙沥青混凝土在湿润状态下（降雨后）的降噪效果要远远好于干燥状态下，降雨后，大空隙沥青混凝土的降噪优势发挥的更加明显。
3.3荷载的影响（轻型货车）
轮胎所受的垂直荷载也是轮胎-路面噪声的影响因素之一，但荷载的影响没有车速那样明显。根据经验及简单的测试，荷载对噪声的影响是由轮胎的变形量决定的。随着荷载的变化，轮胎的节距排列、沟槽宽度、深度、长度，横向沟槽、纵向沟槽等参数也会发生相应的变化。荷载引起的花纹变形是复杂的，从而导致了轮胎荷载与噪声的复杂关系。本次轻型货车的轮胎是混合型花纹。
为研究荷载对噪声的影响规律，通过对轻型货车采用惯性滑行法对大空隙沥青路面和传统沥青路面在低速（30km/h）进行噪声检测，大空隙沥青路面受道路长度的限制，高速只能达到50km/h，传统沥青混凝土路面速度达到60km/h，2台噪声测试仪测试结果所得实验数据表明：当车速为30km/h时，发现大空隙沥青路面的噪声要大于传统沥青混凝土，且可以预测当车速在50-60km/h时，大空隙沥青混凝土路面与传统沥青混凝土路面的噪声差别不大。由此看出，荷载对噪声的影响较小，影响因素大的主要是车辆的行驶速度。
分析原因，一个是由于轻型货车是混合型花纹，荷载增加最噪声影响小，此外，采用的是惯性滑行法，摒除了荷载增加对发动机噪声的影响，文献[20]采用的是控制经过法测量的未关闭发动机，且麦克风安装的位置距离轮胎中心40cm处，与文本测试方法和距离不同，得到的结论也有非常大的不同。
3.4 车型的影响
通过对中级轿车和轻型货车采用惯性滑行法对两种沥青路面进行噪声检测。不同车速下的噪声强度：随着车速加快，中级轿车（传统路面下）所得数据分别为62.82dB、64.23dB、66.28dB、68.52dB、72.1dB，中级轿车（大空隙沥青路面下）分别为55.5dB、60.1dB、62.5dB、63.9dB；轻型货车（传统路面下）分别为52.5dB、53.3dB、56.5dB、60.3dB、63.9dB、65.9dB，轻型货车（大空隙路面下）分别为46dB、52.8dB、59.9dB、61.6dB、65.2dB。
从以上数据可以看出，干燥状态下，两种车型在两种沥青路面上的噪声强度都随着车速的增加而增加。在大空隙沥青混凝土路面上测试时，车速小于20km/h时，中级轿车噪声大于轻型货车，但当车速大于20km/h时，轻型货车的噪音大于中级轿车，但是二者差距不大。在传统沥青混凝土路面上测试时，在整个测试过程中，中级轿车的噪音都大于轻型货车，而且二者差距非常大，最大相差6dB（A），这说明大空隙沥青混凝土的噪声受车型影响小，传统沥青路面的噪声受车型的影响大。
中级轿车自身的重量约1153kg，轮胎宽度较窄，轻型货车自身重量约4490kg，但轮胎宽度相对较大，二者对地面的压强相差不大，虽然轻型货车的自身重量稍大一些，但是荷载对噪声的影响微乎其微；虽然采用惯性滑行法，摒除了发动机噪声的影响，但是特别受司机开车技术的影响，中级轿车和轻型货车不是一个司机，关闭发动机以后对于车速的控制会存在一定的误差。
3.5控制经过法与惯性滑行法测量结果的对比分析（干燥路面）
文献[17]采用的控制经过法测试的室外噪声，没有给出所使用的车型，可以发现与本文测得规律是基本相同的，本次采用控制经过法测得的中级轿车的噪声明显大于惯性滑行法，这一点在传统沥青路面上表现的尤其明显，但惯性滑行法由于需要关闭发动机，之后车的方向性不好控制，因此受安全性的影响，测试速度一般不能超过70km/h，因此低速时采用惯性滑行法测试可以摒除发动机噪声的影响，可以更好的测得轮胎与地面摩擦产生的噪声，高速的情况下建议采用控制经过法进行测试。
根据在现场使用轻型货车通过控制经过法测到的数据发现，噪声随着速度增加的规律不好确定，主要原因是货车的档位不同、转速不同对噪声的影响非常大，与货车司机的开车习惯有非常大的关系，因此还是惯性滑行法得到的试验结果可靠性更大一些，但是总的来说无论是中级轿车还是轻型货车，控制经过法测得的噪声大于惯性滑行法。
3.6 中级轿车车内噪声测量
试验采用CEM DT-8852噪音测试仪，采用中级轿车进行测试，车内噪声测点位置放在副驾驶座位上，话筒朝向车辆行驶方向。车辆使用常用档位，油门保持稳定，分别以不同的车速通过测试区域。声级仪用“A”计权网络，“慢”档进行测量，读取车辆驶过时声级计表头的最大读数。为了保证实验数据的准确性，反复测试至少3次取平均值，通过对测试结果分析可以得出如下结论：即使车速为10km/h，与背景噪声相比，声压级也增加了将近25dB（A），而且两种路面上的车内噪声均随着车速的增加而增加。这是由于车速增加后轮胎与地面挤压空气的速度也将变大，空气瞬间被挤压时产生的声音能量变大，导致车内噪声也越来越大。但是与车外噪声相比，大空隙沥青路面的降噪效果不明显，与传统沥青路面的车内噪声几乎相同。分析原因主要是驾驶室为封闭空间，传播到车内的噪声主要是由车体作为媒介传播，与路面外界噪声联系较小，主要由发动机产生的噪声和轮胎噪声综合决定的。
3.7车内噪声与车外噪声对比分析（干燥路面-控制经过法）
在干燥路面下采用控制经过法使用中级轿车在大空隙沥青路面和传统路面下分别进行试验，所测得实验数据分别为：传统路面下（车内）分别为58.51dB、62.91dB、65.83dB、65.12dB、66.14dB、69.75dB、75.21dB、70.89dB，传统路面下（车外）分别为64.35dB、66.23dB、70.31dB、74.89dB、77.23dB；大空隙沥青路面下（车内）59.51dB、64.85dB、66.78dB、66.13dB、68.22dB、71.08dB，大空隙沥青路面下（车外）60.76dB、60.52dB、60.81dB、64.28dB、65.86dB、68.15dB。
由以上实验数据分析得出：当速度小于30km/h时，大空隙沥青混凝土车外的噪音变化不大，且大空隙沥青混凝土车内噪音在速度为10-60km/h时，始终大于车外噪音，而传统沥青混凝土在40-70km/h时，车外噪音大于车内噪音，在30-40km/h和70-80km/h时，车内噪音大于车外噪音，而当车的速度大于40km/h时，传统沥青混凝土的车外噪音最大，这些说明，由于大空隙沥青混凝土的降噪作用，车内噪声反而大于车外噪声，因此在路面使用大空隙沥青混凝土降噪的同时，也要求车企在降低车内噪声上进行改良，将大大提升车内人员乘车的舒适度。
4 结论
采用惯性滑行法测试大空隙沥青路面噪声非路面因素的试验数据很少见，本文基于青岛中德生态园刚刚铺筑好的大空隙沥青混凝土排水路面，采用惯性滑行通过法对车辆轮胎与地面接触的噪声进行了测量，研究了不同车型-（中级轿车+轻型货车）、在不同的车速和干湿路况下的噪声变化规律，并且利用轻型货车载重不同的货物荷载，研究荷载对噪声的影响；然后利用控制经过法研究了两种车型的车外噪声并与惯性滑行法测得结果进行对比分析，最后采用控制经过法测试了中级轿车的车内噪声，并与车外噪声进行对比分析，得到以下结论：
（1）车速的影响：中级轿车在两种路面上声压级与速度成线性增加的关系，低速时大空隙沥青混凝土降噪效果较好，随着速度增加，与传统沥青混凝土的声压级越来越接近。轻型货车，当速度小于20km/h时，大空隙沥青混凝土的声压级小于传统沥青混凝土，但是当行驶速度大于20km/h时，由于受路面长度的限制，大空隙沥青混凝土反而稍微大于传统沥青混凝土，下一步还需要继续进行监测。
（2）路面干湿状况的影响：大空隙沥青路面在湿润状态下的噪声值比干燥状态下增长2.6-4.7dB，而传统沥青路面增长幅度在4.5-6.3dB。比起传统沥青路面，大空隙沥青路面潮湿状态下比干燥时降噪效果更显著。
（3）荷载的影响：当车速为30km/h时，大空隙沥青路面的噪声大于传统沥青混凝土，当车速在30km/h-50km/h时，随着荷载增加噪声变化不大，对噪声影响大的主要是车辆行驶速度。
（4）车型的影响：在大空隙沥青路面上，中级轿车和轻型货车测到的噪声相差不大，轻型货车的噪声稍微大于中级轿车，在传统沥青混凝土路面上测试时，中级轿车的噪音在整个测试过程中都大于轻型货车，而且二者最大相差6dB（A），说明大空隙沥青混凝土的噪声受车型影响小，传统沥青路面的噪声受车型的影响大。
（5）两种测试方法的比较：速度低于70km/h时采用惯性滑行法测试可以摒除发动机噪声的影响，可以更好的测得轮胎与地面摩擦产生的噪声，高速的情况下建议采用控制经过法进行测试，采用控制经过法测得的中级轿车的噪声明显大于惯性滑行法，在传统沥青路面上表现的尤其明显。
（6）车内噪声与车外噪声比较：大空隙沥青混凝土车内噪音在速度为10-60km/h时，始终大于车外噪音，而传统沥青混凝土在40-70km/h时，车外噪音大于车内噪音，表明大空隙沥青混凝土具有良好的降低车外噪音的作用，车内噪音需要车企对汽车进行改良。
大空隙沥青混凝土具有良好的排水和降噪的作用，但其非路面影响因素的试验数据还非常匮乏，本文旨在给现场噪声的测试方法上提出一些建议，并给工程设计人员提供一定的数据和理论支持。
参考文献：
[1]张继全.基于实际工程的改性沥青路面降噪特性研究[J].公路工程，2015，40（05）：68-71+76.
Zhang Jiquan.Experimental Study on Noise Reduction of Modified Asphalt Pavement Based on the Actual Project[J].Highway Engineering.2015，40（05）：68-71+76.
[2]董旭峰，葛剑敏，王佐民.密实型低噪声沥青路面震动特性试验研究[J].同济大学学报，2006，8（34）：1031-1034．
Dong Xufeng，Ge Jianmin，Wang Zuomin.Vibration Character of the Compact Low Noise AsphaltPavement Research with Experiment[J].Journal of Tongji University.2006，8（34）：1031-1034．
[3]尹永胜.低噪声沥青路面的研究[D].西安：长安大学，2005.
Yin Yongsheng.Research on low noise asphalt pavement[D].Xi'an：Chang'an University，2005.
论文作者:盛峰1,王元1, 侯利军1
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/6/26
标签：噪声论文; 空隙论文; 路面论文; 沥青论文; 沥青路面论文; 混凝土论文; 传统论文; 《基层建设》2019年第11期论文;