1.引言
噪声在环境污染中占有相当大的比重，据统计，机动车辆运行产生的交通噪声占整个城市噪声的75%左右，随着社会现代化的进步和人们工作节奏的加快，此占有率还在不断上升。交通噪声包括高频噪声、低频噪声和振动，交通噪声干扰人们的正常生活和工作，严重时甚至影响人们的身体健康；车辆引起的结构振动会通过周围地层向外传播，进一步诱发建筑物的二次振动，交通噪声还可能影响到公路沿线的经济发展，给区域经济带来损失。
汽车行驶时产生的噪声主要包括汽车的动力系统噪声和轮胎噪声。资料显示，当车辆低速行驶时，汽车动力系统噪声占主导地位；当车辆高速行驶时，轮胎和路面之间的泵气噪声则成为汽车的主要噪声源。
2.汽车的噪声分析及降噪方法
汽车的噪声源有多种，例如发动机、变速器、驱动桥、传动轴、车厢、玻璃窗、轮胎、继电器、喇叭、音响等等都会产生噪声。汽车噪声的大小主要跟车辆和发动机形式有关,而且行驶过程中的车速、发动机转速、加速状态、负荷及道路条件对之亦有影响。
2.1发动机噪声
发动机噪声在汽车噪声中占主要成份，发动机噪声主要源于发动机排气噪声、进气噪声、风扇噪声、燃烧噪声和机械噪声等，其中排气噪声因素最大。
2.1.1排气噪声
发动机在排气开始时，废气以脉冲形式从排气门缝隙排出，并迅速从排气口冲入大气，形成能量很高、频率很复杂的噪声，排气噪声包括排气基频噪声及其高次谐波噪声，排气管中气柱共振噪声、气门杆背部的涡流噪声、排气系统管道内壁面的紊流噪声、废气喷射和冲击噪声等，此外，排气噪声还包括排气系统辐射的声音（指排气压力变动、发动机振动、排气管和消声器表面的振动所引起的噪声）。
合理设计排气管的形状与长度避免产生气流共振，采用废气涡轮增压技术，能适当抑制排气噪声的产生。
减小排气噪声最有效的措施，是采用阻力损失小、消声及隔声效果好、消声频率范围宽的排气消声器。在消声原理上，可采用阻抗复合式结构，外壁使用双层复合金属板及树脂陶瓷复合材料，这种结构具有抗性、阻性消声器的共同特点，对低、中、高频噪声都有很好的消声效果。采用新技术成果，研制安装新型消声器材，利用有源降噪技术，是有效降低排气噪声的发展趋势。
2.1.2机械噪声
机械噪声是指活塞、齿轮、配气机构等运动部件之间机械撞击产生的振动噪声，它与激发力的大小、运动件的结构等因素有关。包括发动机活塞及曲柄连杆机构的噪声、配气机构噪声、传动齿轮的噪声、不平衡惯性力引起的机械振动噪声和其它的机械噪声。
严格控制运动副零件的配合间隙，延长摩擦副正常磨损期的时间，可有效地控制由气缸间隙、各种轴承间隙、齿轮啮合间隙、气门机构间隙产生的撞击机械噪声。
采用非金属材料，如气门摇臂摩擦部位镶氮化硅陶瓷块，正时齿轮采用胶木，机油盘、气门罩采用工程塑料或复合阻尼板，能减少汽油机的机械噪声源。
减少活塞与气缸壁的间隙，采取活塞销孔偏置（即将活塞销孔适当地朝主推力面偏移1-2mm），增加缸套的刚度，改变活塞形状，增长活塞裙部长度，改进活塞和气缸壁之间的润滑状况，在活塞表面覆盖一层乙烯塑料或采用低噪声的活塞等，可达到防止发动机活塞敲击噪声的目的。
减少气门间隙，采用气门液力驱动和液力挺杆，提高凸轮加工精度和表面质量等，可降低发动机配气机构噪声。
改善连杆机构的平衡，减小不平衡惯性力，减小曲轴间隙等措施，可在一定程度上减小曲柄连杆机构的噪声。
2.1.3燃烧噪声
燃烧噪声是指气缸燃烧压力通过活塞、连杆、曲轴、缸体等途径引起发动机结构表面振动而向外辐射产生的噪声。噪声产生的原因是气缸内周期变化的气体压力的作用。
合理设计燃烧室形状，采用高能点火装置并在合适时刻点火，采用电控汽油喷射，分阶段喷射汽油，改善燃烧过程，都能在保持优良性能的同时，控制燃烧噪声的等级。当然，还可通过提高气缸套、气缸壁的刚度、采用隔振、隔声的措施来减弱汽油机的燃烧噪声，控制爆振的措施都有利于降低燃烧噪声。
2.1.4进气噪声
进气噪声是发动机的空气动力噪声，主要来源于进气声及进气系统辐射声。发动机工作时，高速气流经空气滤清器、进气管、气门进入气缸，在此气流流动过程中会产生强烈的空气动力噪声。进气噪声主要包括：周期性压力脉动噪声、涡流噪声、气缸的亥姆霍兹共振噪声和进气管的气柱共振噪声。
进气噪声的大小与发动机的进气方式、进气门结构、缸径、凸轮型线等设计因素有关。优化流道、气门的结构、凸轮曲线的形状，在增加充量、减少阻力损失的同时，减弱气压脉动强度及气门喉口处的涡流强度都能减少进气噪声的产生。而最好的办法就是使用空气滤清器或者采用进气消声器，对于噪声指标要求不高的车辆，装上空气滤清器即能满足目前对噪声控制的要求，但对于小型高速机、增压柴油机及高档轿车发动机，则要考虑装用空气滤清器和进气消声器合为一体的复合型消声器。
2.1.5风扇噪声
风扇噪声主要是冷却风扇的叶片以很高的速度搅动空气产生的空气动力噪声，由旋转噪声和涡流噪声所组成。旋转噪声是由旋转叶片周期性地打击空气质点，引起空气的压力脉动所产生的；涡流噪声是由于风扇旋转时使周围的空气产生涡流，这些涡流又因粘滞力的作用分裂成一系列独立的小涡流，这些涡流和涡流的分裂会使空气发生扰动，形成压力波动，从而激发出噪声。风扇噪声的大小与风扇转速、结构设计、风扇叶片的形状与布置、风扇叶片的材料有关。
适当控制风扇转速、改进叶片形状、叶片采用不等距布置、合理布置护风圈并选用工程塑料代替金属制造叶片、采用风扇自动离合器（控制风扇使用时间）、风扇和散热器系统的合理设计都能达到降低风扇噪声的效果。
2.2轮胎噪声
轮胎在路面滚动产生的噪声也是不可忽视的。有关研究表明，在干燥的路面上，当汽车行驶速度达到100km/h时，轮胎噪声成为整车噪声的重要噪声源，而在湿路面上，车辆低速行驶时，轮胎噪声也会盖过其他噪声成为最主要的噪声源。
轮胎噪声来自泵气效应和轮胎振动。泵气效应是指轮胎滚动时引起轮胎变形，使得轮胎花纹与路面之间的空气受挤压，随着轮胎滚动，空气又在轮胎离开接触面时被释放，这样连续的“压挤-释放”，空气就迸发出噪声，而且车速越快、车辆越重噪声就越大。轮胎振动与轮胎的刚度和阻尼有关，刚度增大（例如轮胎帘布层数目增加），阻尼减少，轮胎的振动就会增大，噪声也就增大了。
胎面采用多种花纹节距，轮胎采用橡胶轴套和其他弹性隔振材料，调整好轮胎的负载平衡，调整各部件的固有振动频率等措施以减少自激振动等，可降低轮胎噪声，
2.3传动机构噪声
传动机构噪声是指汽车在行驶中，由于传动机构及来自路面的振动所引起的噪声,其中齿轮传动的机械噪声是主要部分。
产生齿轮噪声的直接原因是齿轮啮合时产生的撞击声,随着轮齿之间滑动的变化和由于摩擦力变化造成的摩擦声,以及因齿轮误差与刚性变化而引起的撞击声，齿轮噪声以波向空间传来的仅是一小部分,而大部分则变成了变速器后桥强迫振动的激振源,并经轴、轴承、外壳使各部产生振动,且变成噪声传播，齿轮噪声将随着汽车的行驶状态、速度、负荷的变化而变化,是随着汽车速度的增加而单调的增加,在某一速度时呈最大值。
降低齿轮噪声的主要措施有:提高齿轮的精度等级，提高齿轮副的装配精度, 确定合理的齿轮副侧隙和齿厚偏差，增大齿轮副重叠系数，按噪声指标要求分配变位系数，轮齿修形，设计齿形和设计齿向，减小齿轮表面的辐射面积，增强轴的刚度和选择低噪声轴承，尽量采用粘度高的齿轮润滑油等等。
变速器箱体的降噪设计也是降低噪声的一个有效途径，利用计算机辅助工程技术(CAE)进行箱体分析，改善箱体结构的动态特性，增加刚度，在箱体壁面上贴附阻尼材料，以避免箱体产生共振，使箱体振动幅度下降，从而达到降低结构辐射噪声的目的。
2.4制动噪声
制动噪声是制动鼓和制动蹄摩擦片产生摩擦振动,同时激发固有频率较高的制动器各部件共振而产生噪声，还有在轮胎抱死时的轮胎自激振动噪声。制动噪声的根本原因是摩擦导致共振或自激振动引起的。
降低制动噪声的途径有消除振动机构高频振动,提高系统对振动的稳定性等，还应从设计、制造、使用和保养维修等各方面采取措施。如在制动蹄片或制动鼓的上面，或者在与之接触的部分采取阻尼措施，衰减其振动，减少噪声能量的传播；合理匹配制动鼓和制动蹄的刚性，避免装配后固有频率接近，产生振动耦合；合理选用摩擦材料，使其尽可能地衰减和避免共振也可以降低制动噪声。
2.5车身噪声
包括由于车身的振动和空气与车身的冲击与摩擦而产生的噪声，以及空调机或暖风装置工作时而产生的噪声。改善车身形状设计，避免空气紊流对车身的激励造成车身高频振动，可有效减小车身噪声。
3.公路交通降噪措施
降低公路交通噪声，要从降低源噪声、控制传播途径和受声点保护三方面综合考虑。
3.1 降低源噪声
3.1.1 降低汽车噪声辐射
降低汽车噪声辐射，是降噪治本的方法，在技术上采取措施，不断降低汽车噪声。
3.1.2 运用交通管制措施，控制交通秩序
如淘汰超龄车、限制重载车辆、在城市禁止鸣笛，某时段内禁止大型车辆在敏感路段通行，控制城市出租车、公交车的总量水平，调控其他车辆运行，调整交通信号使交通流顺畅，对城市道路的降噪效果较为明显。
3.1.3 应用降噪路面
降噪路面，也称多空隙沥青路面，又称为透水（或排水）沥青路面。它是在普通的沥青路面或水泥混凝土路面结构层上铺筑一层具有很高空隙率的沥青混合料，与普通的沥青混凝土路面相比，此种路面可降低交通噪声3-8dB。
近年来欧洲许多国家相继开展了对低噪声路面的试验研究，铺设无细集料混凝土路面和露石混凝土路面公路。当轮胎与路面接触时，由于路面非光滑，在外胎花纹沟槽内的空气和水可以通过不光滑的孔洞迅速的排除而不受到高压，从而降低泵气噪声。
其他的降噪路面还有排水路面、阻尼路面、多孔弹性路面、粗纹理路面等。
3.2控制噪声传播途径
3.2.1 声屏障技术
采用构筑声屏障的方式来降低公路交通噪声是目前应用比较广泛的降噪方式。声屏障降噪主要是通过声屏障材料对声波进行吸收、反射等一系列物理反应来降低噪音，对距公路200m 范围内的受声点有非常好的降噪效果。一个足够高和长的声屏障可以对处于声影区的受声点降噪5-15dB。
由于声屏障的类型各异，所以在降噪效果、造价、景观方面各有特点。因此，在选用声屏障时，应根据受声点的敏感程度、当地的经济状况、自然环境来合理选择适用的声屏障类型。
3.2.2 种植降噪绿化林带
在公路两侧植树绿化，是防治交通噪声的有效措施之一，噪声的降低与林带的宽度、高度、位置、配置方式以及植物种类有关系，同时绿化林带还可以起到吸收二氧化碳及有害气体、吸附微尘的作用，能改善小气候，防止空气污染，截留公路排水、防眩和美化环境等作用。根据有关研究资料表明，当绿化林带宽度大于10ｍ时，可降低交通噪声4-5dB。
3.2.3 增大公路与受声点之间的距离
因为噪声强度自声源开始随距离衰减，所以增加噪声源和受声点之间的距离，可以有效地减少噪声的影响。
3.3 控制受声点
为了保护居民免受道路噪声的袭扰，可以将沿街的居民楼的一、二两层不用作居住；限制车辆出入和行驶速度；通过对建筑物采取一定的措施，也能达到降噪目的。如对山坡上的房屋加高院墙，居民楼进行特殊的防噪、防振动处理，给朝向公路的窗户安装隔音窗等都有明显的降噪效果。
4 结束语
交通噪声的治理和控制在今后依然是环境保护的重要内容，首先应在源头上采用新技术不断降低汽车噪声，研制低噪声发动机，研究低噪声轮胎。随着噪声理论分析和测试技术的不断进步，对于汽车噪声控制会有越来越多更加有效的方法，汽车噪声值会不断降低。
其次，交通噪声的治理和控制应采取多层次综合治理的原则，城市规划、道路建设、交通控制等多部门通力合作，共同创造一个安静、和谐的生活空间。
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作者简介：姚敏茹（1973-），女，西安工业大学机电工程学院，讲师，主要从事机械设计制造、车辆工程等方面的研究。
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