汽車工廠試車跑道的噪聲治理

趙 鵬，郭仁杰

Zhao Peng，Guo Renjie

（北汽福田汽車股份有限公司 制造工程與訂單交付中心，北京 102206 ）

0 引 言

隨著城市建設(shè)不斷擴展，汽車工廠周邊逐漸形成了商業(yè)及住宅區(qū)，工廠噪聲成為影響工廠正常運轉(zhuǎn)的重要因素。

《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》[1]按照聲環(huán)境類型給出了對應(yīng)的廠界噪聲標準，見表1。

表1 工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準

表1 中晝間指6:00—22:00，夜間指22:00 至次日6:00。其中聲環(huán)境功能區(qū)共分為5 類：0 類為康復(fù)療養(yǎng)區(qū)等特別需要安靜的區(qū)域；1 類為以居民住宅、醫(yī)療衛(wèi)生、文化教育、科研設(shè)計、行政辦公為主要功能，需要保持安靜的區(qū)域；2 類為以商業(yè)金融、集市貿(mào)易為主要功能，或者居住、商業(yè)、工業(yè)混雜，需要維護住宅安靜的區(qū)域；3 類為以工業(yè)生產(chǎn)、倉儲物流為主要功能，需要防止工業(yè)噪聲對周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴重影響的區(qū)域；4 類為交通干線兩側(cè)一定距離內(nèi)，需要防止交通噪聲對周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴重影響的區(qū)域。

通常，廠界噪聲應(yīng)滿足表1 中第2 類或第3類要求。

1 試車跑道噪聲治理

汽車工廠噪聲治理需求各有不同，以某工廠試車跑道噪聲治理方案為例，分析噪聲治理的設(shè)計過程。

1.1 噪聲現(xiàn)狀及治理目標

工廠試車跑道位于廠區(qū)南側(cè)，距離新建的居民樓約30 m，試車過程中產(chǎn)生的廠界噪聲約為75 dB(A)。

經(jīng)與工廠屬地環(huán)保部門確認，廠界噪聲應(yīng)滿足表1 中第2 類標準，即晝間噪聲小于60 dB(A)，夜間噪聲小于50 dB(A)。

1.2 噪聲治理設(shè)計方案

針對試車時噪聲超標問題，可從噪聲產(chǎn)生和噪聲防控兩個維度進行綜合分析。首先測定試車跑道在不同路試工況下的噪聲值，優(yōu)化試車跑道部分路試位置；之后計算出需要降低的噪聲值，制定經(jīng)濟合理的降噪方案；最后評估降噪方案中涉及的廠區(qū)改造內(nèi)容，優(yōu)化降噪方案。

1）試車跑道概況

試車跑道總長度約為500 m，直線段長度約為460 m，包含“8”字路、扭曲路、石塊路、涉水池、駐坡臺等特殊路面，路試節(jié)拍為40 輛/h。如圖1所示，試車跑道距離廠區(qū)邊界約10 m，距離居民樓約30 m。

圖1 試車跑道示意

2）噪聲測定

試車跑道主要用于下線車輛的路試檢測，測試內(nèi)容包括車輛加速、減速、轉(zhuǎn)向、駐坡、涉水等。進行車輛測試時，手持噪聲儀在不同路段測定噪聲，各路段的功能如圖2 所示，各路段在相應(yīng)測試工況下的噪聲值見表2。

圖2 試車跑道的功能區(qū)域

表2 測試內(nèi)容及噪聲

由表2 可知，制動噪聲高達95 dB(A)，加速、減速和駐坡臺停車及起步噪聲為85 dB(A)。加速、減速在路試檢測中為必要行駛行為，駐坡臺位置固定，只能考慮將制動測試位置調(diào)整至廠區(qū)北側(cè)，重新規(guī)劃制動測試通道。

3）噪聲計算

建立噪聲模型核算噪聲衰減量，復(fù)核廠界噪聲的超標情況，確定不同時段需要降噪的目標值，將此作為噪聲治理方案的基礎(chǔ)要求。

試車跑道長度（約500 m）遠大于廠界與試車跑道的距離（約10 m），可通過《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 聲環(huán)境》[2]中無限長線聲源幾何發(fā)散衰減基本公式計算噪聲的衰減量，即

式中：ΔL為噪聲衰減量，dB(A)；Lp1為預(yù)測點處聲壓級，dB(A)；Lp2為參考位置處聲壓級，dB(A)；r為預(yù)測點距聲源的距離，m；r0為參考位置距聲源的距離，m。

由表2 可知r0=1 m，由圖1 可知r=10 m，由式（1）計算得ΔL=－10 dB(A)。

剔除車輛制動測試后，試車跑道的最大噪聲值為85 dB(A)，與ΔL相加，得到廠界最大噪聲值為75 dB(A)，計算結(jié)果與實際測量結(jié)果相一致。對照表1中要求，第2類晝間噪聲標準為60 dB(A)，則晝間應(yīng)降噪15 dB(A)，第2 類夜間噪聲標準為50 dB(A)，則夜間應(yīng)降噪25 dB(A)。

4）噪聲治理方案

試車跑道與居民樓間距離如圖3 所示，廠界圍墻高4 m，居民樓高54 m，考慮噪聲衍射問題，僅在廠界圍墻安裝隔聲屏無法滿足降噪要求，必須對試車跑道設(shè)計封閉式降噪方案。

圖3 試車跑道與居民樓區(qū)域位置示意

封閉式隔聲罩設(shè)置在試車跑道上方，其臨近廠界的立面為輕質(zhì)外隔內(nèi)吸隔聲板結(jié)構(gòu)，頂部為外隔內(nèi)吸隔聲板+透明采光帶結(jié)構(gòu)，如圖4 所示。

圖4 封閉式隔聲罩結(jié)構(gòu)

隔聲板結(jié)構(gòu)由外至內(nèi)依次為：1.5 mm 厚鍍鋅鋼板、2 mm 厚阻尼隔聲板、70 mm 厚隔聲巖棉、50 mm 厚吸聲棉、1 mm 厚穿孔鋼板，其總厚度約124.5 mm，單位面積質(zhì)量約為22.47 kg/m2。

隔聲板的隔聲經(jīng)驗公式[3]為

式中：TL為隔聲量，dB(A)；m為單位面積質(zhì)量，取值22.47 kg/m2；f為聲波頻率，Hz；α為吸聲系數(shù)，依據(jù)GB/T 18696.1—2004《聲學(xué) 阻抗管中吸聲系數(shù)和聲阻抗的測量 第1 部分：駐波比法》[4]進行測定；b為保險系數(shù)，取值0.9。

根據(jù)不同的聲波頻率f和吸聲系數(shù)α計算得出平均混響隔聲量為29.27 dB(A)，大于25 dB(A)，見表3，滿足晝間及夜間降噪標準需求。

表3 隔聲量計算值

5）配套改造

試車跑道區(qū)域的部分已有公用動力管線位置影響封閉式隔聲罩搭建，如圖5 所示，為此進行綜合設(shè)計。

圖5 試車跑道區(qū)域公用管線

經(jīng)過綜合分析，為避免影響封閉式隔聲罩基礎(chǔ)施工，確定管線改進方案為：加高市政高壓線，在南側(cè)靠近圍墻處重新敷設(shè)市政自來水管和雨水管；蒸氣管沿隔聲罩南側(cè)架空敷設(shè)，沿門式鋼架梁穿過隔聲罩內(nèi)部直到北側(cè)整車報交廠房；消防水管不調(diào)整位置，考慮此區(qū)域采用懸挑結(jié)構(gòu)，不增加立柱。

6）最終方案

最終搭建的封閉式隔聲罩東西長度為500 m，南北最大寬度為54 m，覆蓋了試車跑道直線段、特殊路面、轉(zhuǎn)向區(qū)等全部區(qū)域，其主體采用門式鋼架結(jié)構(gòu)。隔聲罩的北側(cè)面向廠區(qū)，不設(shè)置墻面，其東側(cè)臨近落箱檢測車間區(qū)域，采用懸挑結(jié)構(gòu)，其西側(cè)特殊路段區(qū)域根據(jù)現(xiàn)場情況確定立柱落地位置，立柱生根于綠化帶或隔離帶區(qū)域，柱間距約為6 m?？紤]到駕駛員在封閉空間中的駕駛體驗，隔聲罩頂部設(shè)置有采光帶，凈空高度為6 m。隔聲罩內(nèi)部設(shè)置有照明系統(tǒng)和消防器材，以及穿過的蒸氣管道，其他公用管線布置在隔聲罩外。隔聲罩建設(shè)采用模塊化組裝模式，最終效果如圖6 所示。

圖6 封閉式隔聲罩整體效果

2 結(jié)束語

針對噪聲問題日漸突出的情況，本文以某汽車工廠試車跑道噪聲治理為例，介紹降噪設(shè)計中噪聲的產(chǎn)生、測定、計算及治理方案等內(nèi)容，為其他汽車工廠的降噪設(shè)計提供經(jīng)驗借鑒。