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ProBiot Acoustics | 欧盟研究表征隔音屏障声学性能的新技术

ProAcoustics Prosynx 2023-02-13

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ProBiot Acoustics' DNA is characterized by its human values which are found in all our actions and projects. These values are our identity and they are an integral part of our activities, both internallyand externally.
EU Research on New Techniques to Characterize Noise Barriers Acoustic Performances 欧盟研究表征隔音屏障声学性能的新技术(The 49th International Congress and Exposition on Noise Control Engineering, interNoise 2020)原文作者:Jean-Pierre Clairbois(比利时Acoustic Technologies)、Massimo Garai(博洛尼亚大学工业工程系)、Wolfram Bartolomaeus、Michael Chudalla,、abio Strigari(德国联邦公路研究所)、Marco Conter、Andreas Fuchs(奥地利技术学院)、Christophe Nicodeme(比利时ERF)译定:ProBiot Acoustics 比翱声学技术有限公司
研究背景  Research Background

欧洲标准EN1793-5(道路交通噪音减低装置-测定声学性能的试验方法-第5部分:固有特性-声场在声场条件下的原位反射值)和EN1793-6(道路交通噪声降低装置.声学性能测定的试验方法.第6部分:固有特性.直达声场条件下空气隔音的现场测定值)最初是为在直接声场条件下对所使用的产品进行认证而起草的,它们显示了在一定程度上测量声屏障现场吸隔声水平的能力。SOPRANOISE项目(使用新方法和现场评估来确保和优化道路交通噪声屏障的性能)将更新有关当今表征声屏障现场的声学性能的最新方法、技术和它们的重要性与准确性,以及以快速安全的方式使用它们的能力。研究将从最简单的现场检查方法开始,直至现有的EN1793-5和EN1793-6的未来改进版本。简化和安全的方法之间存在差距:SOPRANOISE旨在为正确的决策级别(从最简单到最准确的表征)定义正确的方法。

 减少对环境造成影响的道路噪音的隔音屏障的整体声学性能评估是一个复杂的过程,不仅包括隔音屏障的实施及其几何尺寸,还包括其“固有质量”(即与产品本身直接相关的声学质量)。为了验证安装的隔音屏障是否有效地遵守了对声学性能的招标要求,必须以公平的方式对其进行测试:安装时(涉及产品的质量以及如何安装)。 EN1793-5和EN1793-6是相关的欧洲标准,用于表征在那些有效(直达声场)条件下噪声屏障的固有吸声/反射和空气传播的隔声性能:可以使用它们的测量方法,在直接声场条件的情况下,在不同的地方,例如在实验室、工厂或在道路和铁路旁边。但是,他们需要进行相当长的测试,而测试也可能会受到实际条件(天气条件、安全性、可及性……)以及专业用户的需求的影响:这可能会限制其在道路上的使用。在始终保持在现场使用EN1793-5和EN1793-6的可能性的同时,仍需要一种新的“快速方法”,该方法应更容易,更快和更安全。 除了定量方法外,当今的一些道路管理部门还进行了更为简单但成本有效的视觉和听觉现场检查,以验证所安装隔音屏障不同部分的完整性。这些检查是调查已安装的噪声屏障的最简单工具:以系统、有效且正式的方案进行现场检查可能非常有用。

研究目标  Research Objectives

SOPRANOISE项目专注于以下主题:- 现有隔音屏障的声学性能的最新技术水平- 噪声屏障的声衰减的影响- 现场检查工具- 与道路一起使用的快速安全的方法- 隔音屏障实用指南

图1:SOPRANOISE项目研究与组织架构 
SOPRANOISE团队包括A-Tech、AIT、UNIBO、BASt和ERF等主要合作伙伴,每个工作包都有相应的WP负责人。CEDR代表相关道路当局密切关注并为研究提供帮助,而ERF(欧洲道路联合会)则代表噪声屏障市场的利益相关者(制造商和安装商)。 作为“项目管理”程序包的WP1在这里没有详细说明,而与WP2、WP3、WP4和WP5相对应的研究部分将在下文中描述。


工作包2:SOA、数据库、降噪影响  SOA, Database, Noise Reduction Impact第2工作组有三个目标。 第一个目标是建立有关扩散声场方法(EN1793-1和EN1793-2)与相应的用于表征(独立式)噪声屏障的直接声场方法EN1793-5和EN1793-6之间的物理重要性、相关性(如果有的话)和可能趋势的最新技术。 第二个目标是更新和扩展欧盟市场上隔音屏障产品的相关数据库,不仅包括(认证的)制造产品,还包括已安装的隔音屏障。这个新的数据库将强调有关从扩散和直接声场方法获得的声学性能的事实和数据。 第三个目标是确定声衰减可在多大程度上影响/降低整体隔音屏障的性能(插入损耗):这将有助于更好地了解隔音屏障在降低噪音方面的长期性能。


工作包3:现场检查工具  On-site Inspection Tools为了表征从最简单(但可能是最不准确)到最精确(但可能相当长,困难且成本高)的噪声屏障的声学性能,SOPRANOISE提出了以下“工程渐进方法”,包括:3个连续步骤:(1)现场检查–(2)快速方法–(3)完整方法。在每个步骤的最后,可以做出相关的决定,无论是否可以得出公正的结论,或者是否仍然需要进一步的测试(见图2)。

图2:SOPRANOISE渐进式三步法表征已安装的声屏障
最快的工具是通过视觉和听觉检查进行的现场检查:虽然几乎是定性的,但它们可以发现主要缺陷并提供有关可能要进一步研究的位置的信息。 SOPRANOISE的目的是确定这些现场研究在多大程度上可以对隔音屏障的声学性能/合格性做出公正的结论。 欧洲现有的现场研究方法将进行分析和报告。合作伙伴巴斯夫拥有包括障碍物在内的整个德国道路基础设施网络的数据库:目前正在分析合适的现有障碍物,这些障碍物可以通过对常见缺陷的研究来开发拟议的实用检查工具。 从数据库(WP2)提取的数据与来自现场检查(WP3)的信息的交叉比较将有助于得出考虑因素和趋势,以了解不同情况下(例如道路或铁路)声屏障的声学衰减效应、障碍物类型、高度、地理位置等以及建议和避免的东西。 然后,将仔细考虑并记录这种对整体隔音屏障声学性能的影响,以客观地了解隔音屏障降低道路噪声的长期能力:最终目的是将新的经过验证的现场检查方法和工具提交给标准化组织。
工作包4:沿线的快速安全方法  Fast Safety Methods along the line

EN1793-5和EN1793-6方法最初是为获得认证而起草的,现在可以用于噪声屏障的现场测试。 


WP4旨在修订这些内容以(非详尽列表):

- 简化设备(轻型麦克风/栅格/扬声器),以使其在道路或铁路旁的隔音屏障附近更便于携带- 根据尚未在已发布的EN标准中实施的当前研究趋势来改善信号处理- 开发一个简单、自成体系的程序,易于在软件中实施,以实现自动化程度最高的测试- 出于安全原因限制系统的尺寸,并尽量减少交通中断- 与EN1793-5和EN1793-6相比,评估方法的可靠性,并确定如何得出相应的结果(例如:什么时候完全好、完全坏或介于好和坏之间) 这些改进将首先在实验室中进行测试,然后在被认为足够坚固时,在道路旁安装的实际声屏障上进行测试。因此,将对快速方法进行设计,在实验室中进行检查,并最终在现场进行验证,以便拥有一种实用工具来对整个隔音屏障进行现场一致性检查。然后,可以在施工阶段或之后不久进行这些“快速而安全”的测量。WP4的最终目标是将该方法提交给CENTC226/WG6(道路)和TC256 /SC1/WG40(铁路)进行标准化。 在撰写本文时,采用最新技术和方法进行吸隔声测量的工作已经完成: 吸声测量:- 使用阻抗管的方法- 使用声强测试技术的方法- 使用波束成形技术的方法- 使用P-U探头方法- 其他方法,以及- 单麦克风QUIESST程序(如EN1793-5和EN1793-6)(见图3)

图3:用于测量声反射的便携式设备 


隔声测量:- 使用波束成形技术的方法,以及- 线性天线扫描(见图4)

图4:左:原型天线。右:扬声器的自由场测量;x轴:频率(从50 Hz到10 kHz);y轴:来自6个麦克风的测量


工作包5:最终报告和准则  Final Report and Guidelines该工作包将为道路和铁路当局提供隔音屏障的实用指南,以确保适当考虑不同阶段和情况下的声学特性:为设计新的隔音屏障项目提出了一种整体方法,如图5所示。

图5:针对隔音屏障项目的整体方法的建议(建议采用现场检查工具和快速现场测试以实现标准化) 
包括:- 计划阶段(建议不同情况下的最低绝缘和吸收值要求)- 采购阶段(在需要时要求和询问性能声明和CE标志-采购合格或不合格);- 产品的可持续性、批准标准- 在到达现场、安装(包括安装人员的能力)、现场测试、批准或拒绝以及考虑到风险管理的相关合同管理后,进行批准- 长期表现,包括监测(声音和视觉)制度和有保证的表现- 退役阶段
总结  ConclusionSOPRANOISE研究项目旨在通过以最简单的方式对声屏障的性能进行表征,从而更好地了解如何在道路和铁路网络中同时使用声屏障。研究结束时,将发布清晰有效的实用指南,用于评估不同阶段的噪声屏障。这将包括:(a)关于噪声屏障的现场关系和实验室测量数据之间的物理关系和差异的全面且易于理解的概述,以及(b)填补第一批现场粗糙面之间的差距的新的快速安全的检验方法(视觉和听觉)以及根据EN1793-5和EN1793-6的测试方法的应用。 这种三步法允许道路和铁路当局以最具成本效益的方式考虑噪声屏障,并在不需要时避免进行大量测量。

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