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城市轨道交通给人们出行带来方便快捷、舒适安全的同时,随之产生的噪声给沿线居民的日常生活带来了严重影响。降低城市轨道交通车外噪声成为了一个亟待解决的问题。声屏障作为在噪声传播途径中将其降低的有效措施,存在遮挡视线、影响美观和安全性低等问题。此外,声屏障无法衰减中低频噪声,并且会导致声屏障与列车车体之间声波的多重反射,削弱其降噪效果,而在声屏障敷设吸声材料可有效解决该问题。本文拟用近轨低矮声屏障代替传统声屏障,建立城市轨道交通声屏障降噪效果预测模型,评估不同结构型式和吸声条件的声屏障的降噪效果,对比分析四种多孔吸声材料(岩棉、泡沫玻璃、超细玻璃棉和膨胀珍珠岩)的效果,并考虑轨道吸声对声屏障降噪效果的影响;在此基础上设计一种声屏障顶部干涉降噪装置,以进一步提升声屏障降噪效果。具体内容如下:(1)综述了国内外关于城市轨道交通噪声和声屏障的研究现状,介绍了吸声材料/结构的发展概况,调查了声屏障的研究方法,论述了近轨低矮声屏障在城市轨道交通应用前景和研究方向。(2)基于边界元法,建立了城市轨道交通声屏障降噪效果预测模型。模型中考虑了车体和轨道的二维几何边界,并考虑了车体-轨道-声屏障之间的多重反射。模型中假设地面为刚性反射面,并将列车轮轨噪声源简化为线声源。基于现场实测数据,对模型预测结果的可靠性进行验证。(3)从评价点插入损失幅值、频谱特性和声场分布三个方面调查了近轨低矮声屏障高度、头型和吸声边界条件对其降噪效果的影响,分析比较敷设四种多孔吸声材料(岩棉、泡沫玻璃、超细玻璃棉和膨胀珍珠岩)后声屏障的降噪效果,同时调查轨道吸声对声屏障降噪效果的影响。结果表明:近轨低矮声屏障高度每增加0.5 m,平均降噪效果增加1.6 dBA;倒L型/T型/Y型头型可使声屏障平均降噪效果提高2.2~2.7 dBA;在声屏障屏体设置吸声可提高平均降噪效果7.2 dBA;在声屏障屏体敷设超细玻璃棉的平均插入损失为12.1 dBA;设置轨道吸声可实现7.6~10.1 dBA的平均附加降噪效果。对比分析各方案的降噪效果,提出基于材料-结构一体化的复合降噪措施,即2.0 m直立型/倒L型/T型/Y型屏体+轨道吸声,其平均降噪效果分别为20.4/20.3/20.9/20.8dBA,可知在2.0 m高直立型声屏障且屏体和轨道吸声的基础上增设顶部头型对声屏障降噪效果影响较小。(4)在复合降噪措施的基础上基于声波干涉消声原理,提出一种新型声屏障顶部U型腔降噪装置,提高复合降噪措施的降噪效果。从评价点附加降噪效果幅值、频谱特性和声场分布三个方面调查U型腔深度、宽度和壁厚对其降噪效果的影响,同时考虑U型腔内侧壁设置吸声对其降噪效果的影响。结果表明:深度为42.5/53.1/212.5/270 mm的U型腔效果较好,可以实现0.4~0.9 dBA的平均附加降噪效果;U型腔宽度每增加12 mm,平均附加降噪效果增加0.18 dBA;U型腔壁厚对其降噪性能影响较小。对比分析了结构参数对U型腔降噪效果的影响,得到组合型式的U型腔,研究组合U型腔对于复合降噪措施降噪效果的提升作用,可知组合U型腔可提高声屏障平均降噪效果4.8 dBA,设置腔壁吸声可额外提高0.8 dBA。对城市轨道交通近轨低矮声屏障的设计具有理论和工程指导意义。