噪声和振动的一些术语
声(Sound)——健康人能听到的声音,由空气中的纵向压缩波(空气质点振动平行于传播方向)组成,频率大约在20到20000Hz之间。轨道交通噪声通常不涉及超声波(频率> 20000Hz)问题,次声(频率< 20Hz)通常听不见,但与振动结构有关。噪声(Noise)——噪音是不必要(unwanted)的声音。
低频噪声(Low frequency noise)——频率尺度低端的噪声。根据英国索尔福德大学声学所的定义,这种频率大约介于20~160Hz。然而,一些研究人员(例如斯德哥尔摩大学的Brigitta Berglund)把低频噪声的下限定义在次声范畴(<20Hz),因为有些人能够听到频率低于20Hz的空气传播声。低频噪声在一些领域愈发受到关注,如风力发电厂噪声,地面传播的噪声等。低频噪声的产生有各种来源(不仅是振动),但由于其显著的低频含量,它需要不同的评价指标(例如,dB(C)而不是dB(A))。低频噪声通常很难测量,也很难确定其来源和传播路径(是直接空气传播噪声、地面传播噪声、二次噪声还是两者的组合)。在某些情况下,正常的可听噪声会掩盖低频噪声,使其更难检测。然而,与地面振动相结合,低频噪声可能更容易被注意到。特别是对于轨道交通地下线,低频噪声可以清楚地表明轨道车辆的经过。
空气传播的噪声(Air-borne noise)——正常情况下,由以344m/s速度传播的声波形式。这是一种主要通过空气传播的声音,例如在两个人面对面谈话中,说话的一方发出声源,聆听的一方接收声音,整个传播过程是以空气为介质的,这区别于以结构或地层为介质的情况。
结构传播的噪声(Structure-borne noise)——结构传播的噪声(简称“结构噪声”)主要通过砖、钢、木、混凝土、石材等固体结构传播,在固体结构中,大部分能量以弯曲波的形式传播,其传播速度与空气中的声波不同。然而,在它到达我们的耳朵之前,振动的固体结构会将噪声辐射到像房间这样的空间中。辐射效率取决于结构的辐射强度。最后,振动的空气以声音的形式传到我们的耳中。在轨道交通振动噪声领域,结构噪声中的“结构”通常指建筑结构。结构噪声也被称为二次辐射噪声,它被视为可听噪声,通常具有很强的低频成分(因此有时称为低频噪声)。即使是一个训练有素的听众,也很难区分可听见的结构噪声和可感振动,因为这两种噪声通常是同时发生的。与地面噪声一样,结构噪声也在20~250Hz之间。
地层传播的噪声(Ground-borne noise)——地层传播的噪声(或称为“地表噪声”)是结构噪声的一种特殊情况,振动通过地面传播。通常,它会激励建筑物,穿过建筑结构(作为振动)并辐射到房间(激励邻近的空气),在那里它被视为地面传播的噪声。
二次辐射噪声(Re-radiated noise)——以地面传播噪声或结构传播噪声的形式重新辐射的噪声。二次辐射噪声是由于振动产生的,被视为可听噪声,也被称为结构噪声。通常,一个振动的结构可能会激发邻近的空气,从而使声音向半空间辐射(如房间的室内空间)。如果结构受到空气噪声的激励,那么室内产生的噪声有时也被称为二次辐射噪声。另有一个相关术语叫做“二次效应”(Secondary effects),它是指一种特殊的再辐射噪声,由于建筑结构的振动,陶器发出的嘎嘎声或门的颤动声。
地表振动(Ground-borne vibration)——这是最常见的一种“振动”,在轨道交通环境振动领域特指由列车和轨道(以及地基土)之间的相互作用产生的在地表面可测定的振动。这种振动通过地面传递,并可到达建筑物的地基,并引起建筑结构的响应。随后,振动通过建筑结构传播,进而在各层楼成为人可感知的振动。地表振动的频率范围大约在1~100Hz之间。
地表铁路噪声(Ground-borne railway noise)——根据国际标准ISO 14837-1-2005 (Mechanical vibration – Ground-borne noise and vibration arising from rail systems – Part 1, General Guidance) 的定义,地表铁路噪声是指“车辆在轨道上通过时产生的地表振动引发建筑物内的噪声”。它适用于重型和轻型轨道交通。地表噪声不包括直接的空气传播噪声。根据ISO14837,地表噪声(ground-borne noise)有时也代指二次辐射噪声(re-radiated noise)、结构噪声(structure-borne noise)和固体声(solid-borne noise)。地表噪声的频率范围一般为20~250Hz。
空气传播的铁路噪声(Air-borne railway noise)——由轮轨接触和列车上的附加设备(如牵引、通风和空调)引起。对于高速铁路,这也与空气动力学噪声相关,通常在车体的突出部分产生,例如转向架、受电弓和车厢间间隙。对于地面线,噪声由列车和轨道辐射在空中传播,并可能到达建筑物,然后通过外墙传播。它可能会传到建筑物内的居民处,并成为可听到的噪声。在传播路径中,有许多现象使得噪声衰减,例如声源与居民之间的距离衰减以及立面的隔声效果。空气传播噪声可以在20~20000Hz之间的全音频范围内。显然,空气传播的噪声不适用于地下线。
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