北京交通大學(xué)2024年卓越計(jì)劃（智能交通）交通噪聲與振動(dòng)控制試題及答案考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.以下哪種聲學(xué)現(xiàn)象是交通噪聲在傳播過程中產(chǎn)生的主要衰減機(jī)制？（）A.聲波吸收B.聲波擴(kuò)散C.聲波反射D.聲波干涉2.在評(píng)價(jià)穩(wěn)態(tài)交通噪聲時(shí)，國(guó)際通用的評(píng)價(jià)指標(biāo)是？（）A.聲功率級(jí)(LW)B.聲壓級(jí)(LP)C.等效連續(xù)聲級(jí)(LAE)D.噪聲評(píng)價(jià)數(shù)(NR)3.下列哪種材料主要用于吸收高頻噪聲？（）A.空心磚墻B.超細(xì)玻璃棉C.鋼板D.加氣混凝土4.在道路噪聲控制中，設(shè)置聲屏障的主要原理是？（）A.吸收聲能B.折射聲波C.阻擋和反射聲波D.增強(qiáng)聲波傳播5.下列哪項(xiàng)不屬于交通振動(dòng)的主要傳播途徑？（）A.軌道-輪軌B.路基-路面C.空氣傳播D.隔振基礎(chǔ)-結(jié)構(gòu)物6.描述系統(tǒng)自由振動(dòng)頻率特性的參數(shù)是？（）A.阻尼比B.振型C.固有頻率D.頻率響應(yīng)函數(shù)7.用于減少結(jié)構(gòu)物傳遞振動(dòng)的元件通常是？（）A.扭力桿B.恒力彈簧C.阻尼器D.以上都是8.主動(dòng)噪聲控制技術(shù)的核心原理是？（）A.增強(qiáng)環(huán)境吸聲B.利用吸聲材料降低噪聲C.產(chǎn)生一個(gè)與原始噪聲相位相反的聲波進(jìn)行抵消D.隔斷振動(dòng)傳播路徑9.智能交通系統(tǒng)中，利用傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)交通噪聲水平，其主要目的是？（）A.僅用于噪聲評(píng)價(jià)B.為噪聲地圖繪制提供數(shù)據(jù)C.為噪聲預(yù)測(cè)和智能控制提供依據(jù)D.僅用于學(xué)術(shù)研究10.下列哪項(xiàng)技術(shù)被認(rèn)為是未來(lái)智能交通降噪領(lǐng)域具有較大發(fā)展?jié)摿Φ姆较?？（）A.傳統(tǒng)吸聲材料的研發(fā)B.基于車路協(xié)同的協(xié)同降噪C.單一噪聲源的被動(dòng)控制D.忽略振動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.交通噪聲主要包含________噪聲和________噪聲兩大類。2.聲壓級(jí)用符號(hào)________表示，單位是________。3.影響交通噪聲傳播的主要因素包括聲源特性、傳播距離、大氣條件、地形地物和________。4.振動(dòng)的衰減主要通過________衰減和________衰減實(shí)現(xiàn)。5.交通振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)物的影響程度與其________、固有頻率和激勵(lì)頻率有關(guān)。6.常用的被動(dòng)減振措施包括采用彈性支撐、增加________和使用________。7.智能交通環(huán)境下，噪聲預(yù)測(cè)可以結(jié)合實(shí)時(shí)________數(shù)據(jù)和________數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新。8.評(píng)價(jià)道路交通噪聲影響的常用標(biāo)準(zhǔn)有________和美國(guó)環(huán)保署的________。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述交通噪聲產(chǎn)生的主要來(lái)源及其特性。2.簡(jiǎn)述吸聲、隔聲和減振的基本原理及其在交通噪聲與振動(dòng)控制中的應(yīng)用場(chǎng)合。3.簡(jiǎn)述交通振動(dòng)通過哪些主要途徑傳遞到周圍環(huán)境？4.結(jié)合智能交通的特點(diǎn)，簡(jiǎn)述其在交通噪聲與振動(dòng)控制方面可能帶來(lái)的新機(jī)遇。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某點(diǎn)受兩個(gè)聲源影響，一個(gè)聲源聲壓級(jí)為60dB，另一個(gè)聲源聲壓級(jí)為50dB。若兩個(gè)聲源頻率相同，且相位差為0，求該點(diǎn)總聲壓級(jí)是多少分貝？（假設(shè)傳播路徑損失忽略不計(jì)）2.一簡(jiǎn)支梁長(zhǎng)L=5m，質(zhì)量為m=100kg，彈性模量為E=200GPa，截面慣性矩為I=8×10^-6m^4。假設(shè)在梁中點(diǎn)受到一個(gè)等效靜力F=10kN的沖擊，忽略阻尼，求該梁中點(diǎn)的第一階固有頻率和最大動(dòng)位移。（提示：簡(jiǎn)支梁中點(diǎn)受集中力，第一階固有頻率ω?=√(48EI/mL^4)，中點(diǎn)最大位移Δ_max=19FL^3/(384EI)）五、論述題（15分）結(jié)合你所學(xué)的知識(shí)，論述在智能交通系統(tǒng)規(guī)劃與建設(shè)中，應(yīng)如何綜合考慮噪聲與振動(dòng)控制的需求，并提出至少三種具體的措施或考慮方向。試卷答案一、選擇題1.B解析：交通噪聲在自由空間傳播時(shí)，能量會(huì)隨距離增加而擴(kuò)散，導(dǎo)致聲壓級(jí)降低，這是主要的衰減機(jī)制。吸收主要發(fā)生在接觸介質(zhì)時(shí)，反射和干涉是聲波在界面上發(fā)生的現(xiàn)象。2.C解析：等效連續(xù)聲級(jí)(LAE)是將一段時(shí)間內(nèi)不同水平的噪聲按照能量等效原則換算成一個(gè)穩(wěn)定的連續(xù)噪聲水平，是評(píng)價(jià)穩(wěn)態(tài)交通噪聲最常用的指標(biāo)。3.B解析：超細(xì)玻璃棉等多孔材料通過材料內(nèi)部纖維的摩擦和粘滯阻力吸收聲能，尤其對(duì)高頻噪聲吸收效果較好?？招拇u墻和鋼板主要是隔聲，加氣混凝土有一定吸聲但效果不如多孔材料對(duì)高頻。4.C解析：聲屏障通過阻擋聲波傳播路徑，并在屏障后形成聲影區(qū)，同時(shí)反射部分聲波，從而降低屏障兩側(cè)的聲級(jí)。5.C解析：交通振動(dòng)主要通過固體結(jié)構(gòu)物（軌道-輪軌、路基-路面、隔振基礎(chǔ)-結(jié)構(gòu)物）傳導(dǎo)，以及近場(chǎng)空氣傳播?？諝鈧鞑ネǔＴ诰嚯x較遠(yuǎn)時(shí)才成為主要途徑。6.C解析：固有頻率是系統(tǒng)在不受外力干擾下自由振動(dòng)的頻率，它決定了系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)特性。阻尼比描述衰減，振型描述振動(dòng)形態(tài)，頻率響應(yīng)函數(shù)描述系統(tǒng)對(duì)輸入的響應(yīng)。7.D解析：扭力桿主要用于抵抗扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，恒力彈簧提供近似恒定的支撐力，阻尼器通過消耗能量來(lái)減少振動(dòng)傳遞。實(shí)際工程中常組合使用這些元件進(jìn)行有效減振。8.C解析：主動(dòng)噪聲控制的核心是利用電聲學(xué)原理，通過麥克風(fēng)拾取噪聲，經(jīng)處理產(chǎn)生一個(gè)與原噪聲相位相反、幅度相等的次級(jí)聲波，兩者疊加產(chǎn)生干涉，實(shí)現(xiàn)噪聲抵消。9.C解析：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可用于動(dòng)態(tài)評(píng)估噪聲影響，識(shí)別高噪聲區(qū)域，并為優(yōu)化交通管理策略（如速度限制、信號(hào)配時(shí)調(diào)整）提供依據(jù)，以實(shí)現(xiàn)智能化的噪聲控制。10.B解析：基于車路協(xié)同的協(xié)同降噪利用車輛和路側(cè)設(shè)施之間的通信，可能實(shí)現(xiàn)如車輛按特定隊(duì)列行駛以均化噪聲、車輛主動(dòng)降噪等創(chuàng)新控制策略，是未來(lái)有潛力的方向。其他選項(xiàng)或過于傳統(tǒng)，或片面。二、填空題1.車輛發(fā)動(dòng)機(jī)排氣，車輛行駛（或輪胎與路面摩擦）解析：交通噪聲主要來(lái)源于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的排氣噪聲和車輛行駛中輪胎與路面摩擦、空氣動(dòng)力等產(chǎn)生的噪聲。2.LP,dB解析：聲壓級(jí)用符號(hào)LP表示，單位是分貝(dB)。3.交通流特性（或車輛類型、速度）解析：交通流特性，包括車流量、車速、車型構(gòu)成等，直接影響噪聲源的強(qiáng)度和特性，是重要的傳播影響因素。4.能量，材料內(nèi)部解析：振動(dòng)衰減包括聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)的能量擴(kuò)散衰減，以及振動(dòng)能量在材料內(nèi)部轉(zhuǎn)化為熱能等形式的損耗。5.振動(dòng)頻率（或振幅）解析：結(jié)構(gòu)物對(duì)振動(dòng)的響應(yīng)與其自身受到的振動(dòng)頻率密切相關(guān)，尤其是當(dāng)激勵(lì)頻率接近結(jié)構(gòu)固有頻率時(shí)會(huì)發(fā)生共振，振幅顯著增大。6.阻尼，隔振材料解析：增加阻尼可以消耗振動(dòng)能量，隔振材料（如橡膠墊）可以減少振動(dòng)通過連接點(diǎn)的傳遞。7.交通流，氣象（或環(huán)境）解析：實(shí)時(shí)交通流數(shù)據(jù)決定了噪聲源的強(qiáng)度和變化，氣象數(shù)據(jù)（如風(fēng)速、溫度）會(huì)影響聲波的傳播特性。8.GB3096,EPANOISECONVERSIONFACTOR(NC)解析：中國(guó)的《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(GB3096)是常用標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)環(huán)保署的NOISECONVERSIONFACTOR(NC)曲線也常用于道路噪聲評(píng)估。三、簡(jiǎn)答題1.答：交通噪聲主要來(lái)源于車輛發(fā)動(dòng)機(jī)排氣、輪胎與路面摩擦、空氣動(dòng)力以及機(jī)械部件運(yùn)轉(zhuǎn)等。其特性通常具有非穩(wěn)態(tài)性（隨車速、車型、路況變化）、頻譜復(fù)雜性（包含寬頻噪聲和沖擊噪聲）、方向性（與聲源位置和傳播方向有關(guān)）以及時(shí)空變異性（隨時(shí)間和地點(diǎn)變化）。2.答：吸聲原理是利用多孔材料或共振結(jié)構(gòu)吸收聲能，將聲能轉(zhuǎn)化為熱能。隔聲原理是利用密實(shí)、重大的材料阻擋聲波傳播，降低透射聲能。減振原理是利用彈性元件和阻尼元件消耗或隔離振動(dòng)能量，減少結(jié)構(gòu)振動(dòng)和振動(dòng)傳遞。應(yīng)用場(chǎng)合：吸聲用于室內(nèi)空間或需要處理高頻噪聲的場(chǎng)景；隔聲用于構(gòu)建聲屏障或隔聲罩；減振用于橋梁、軌道、車輛懸掛等振動(dòng)控制。3.答：交通振動(dòng)主要通過以下途徑傳遞：一是通過軌道-輪軌系統(tǒng)傳播，特別是鋼軌傳遞效率高；二是通過路基和路面結(jié)構(gòu)傳播，影響路基附近建筑物和地面；三是通過結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)（如橋梁樁基、路基下的剛性基礎(chǔ)）傳播，影響基礎(chǔ)上的結(jié)構(gòu)物；四是近距離內(nèi)也可通過空氣傳播。4.答：智能交通為噪聲與振動(dòng)控制帶來(lái)新機(jī)遇：首先，基于大數(shù)據(jù)和傳感器的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)，可更精準(zhǔn)評(píng)估和管理噪聲振動(dòng)影響；其次，V2X技術(shù)可能實(shí)現(xiàn)車輛協(xié)同行駛優(yōu)化或按需減速以降低噪聲，以及車路協(xié)同的主動(dòng)降噪；再次，智能交通管理系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)時(shí)交通狀況動(dòng)態(tài)調(diào)整策略，如優(yōu)化信號(hào)配時(shí)減少怠速時(shí)間，引導(dǎo)車流減少?zèng)_擊噪聲；最后，為噪聲和振動(dòng)控制提供更豐富的數(shù)據(jù)輸入和更智能的控制手段。四、計(jì)算題1.解：L?=60dB,L?=50dB。由于相位差為0，總聲壓級(jí)Lp可用以下公式計(jì)算：Lp=10log(10^(L?/10)+10^(L?/10))Lp=10log(10^(60/10)+10^(50/10))Lp=10log(10^6+10^5)Lp=10log(1.1×10^6)Lp=10log(1.1)+10log(10^6)Lp≈10×0.041+10×6Lp≈0.41+60Lp≈60.41dB答：總聲壓級(jí)約為60.41dB。2.解：計(jì)算固有頻率：ω?=√(48EI/mL^4)=√(48×200×10?Pa×8×10??m?/(100kg×(5m)^4))ω?=√(48×200×8×103/(100×625))ω?=√(76800×103/62500)ω?=√(123.52×103)ω?≈351.5rad/sf?=ω?/(2π)≈351.5/(2×3.1416)≈56.0Hz計(jì)算最大動(dòng)位移：Δ_max=19FL3/(384EI)=19×10×103N×(5m)3/(384×200×10?Pa×8×10??m?)Δ_max=19×10?×125/(384×200×8×103)Δ_max=2375000/(61440000)Δ_max≈0.0386m=38.6mm答：該梁中點(diǎn)的第一階固有頻率約為56.0Hz，最大動(dòng)位移約為38.6mm。五、論述題答：在智能交通系統(tǒng)規(guī)劃與建設(shè)中綜合考慮噪聲與振動(dòng)控制的需求，應(yīng)采取系統(tǒng)化、前瞻性的策略。第一，規(guī)劃階段集成考量。在道路選線、交叉口設(shè)計(jì)、交通樞紐布局時(shí)，應(yīng)結(jié)合聲環(huán)境評(píng)價(jià)，優(yōu)先選擇遠(yuǎn)離居民區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院的區(qū)域，或考慮采用低噪聲路面、設(shè)置聲屏障等預(yù)設(shè)措施。同時(shí)，規(guī)劃預(yù)留智能交通與噪聲控制協(xié)同的基礎(chǔ)設(shè)施接口，如傳感器安裝位、智能聲屏障控制單元位置等。第二，技術(shù)融合提升效能。充分利用智能交通技術(shù)提升噪聲振動(dòng)的監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和管理水平。例如，通過部署高密度傳感器網(wǎng)絡(luò)和車載傳感器，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)噪聲/振動(dòng)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與精準(zhǔn)溯源。利用AI算法建立更精確的噪聲/振動(dòng)預(yù)測(cè)模型，考慮交通流參數(shù)、氣象條件、道路幾何參數(shù)等多重因素?；陬A(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)