《Applied Sciences》:Road Noise Investigation in Concrete Pavements via OBSI Method Application—The Review
混凝土路面在轮胎-路面接触处产生的噪声是一种负面现象,可通过多种方式加以限制,尤其通过施加表面纹理。为评估纹理的响度,研究人员采用多种测试方法测量道路噪声水平。其中,日益广泛使用的测试之一是车载声强法(OBSI)。进行此类测试能够更高效地探索道路噪声现象,同时也能区分和比较纹理对道路噪声水平的影响。此外,它还可能有助于低噪声混凝土路面的进一步发展。本文对OBSI方法的应用进行了综述,以研究混凝土路面在已知纹理方法下的道路噪声。研究重点在于回答OBSI方法在混凝土路面纹理方面的应用广度及其主要发现。此外,本综述还注意到,是否在进行OBSI测量的同时,对与道路噪声水平和安全性相关的其他路面参数进行了综合测试。混凝土路面的道路噪声已通过OBSI方法得到广泛研究。然而,本综述识别出显著的研究空白。定制化表面纹理配置和声学耐久性的影响仍未被充分探索。此外,缺乏综合性研究。具体而言,应同时评估抗滑性(通过TWO或SRT-3设备测量)与OBSI水平。这些测量必须在相同条件下进行,包括相同的测试速度和连续测量。该领域的进一步研究将填补现有知识空白,并阐明路面噪声产生机制。最终,这将有助于制定低噪声混凝土路面的设计和维护指南,优化纹理方法、安全性和经济性因素。
1. 引言
道路噪声是车辆交通产生的一种现象,对人类健康和福祉产生负面影响,在城市化和非城市化区域均有感受。知识和技术的进步促使当局采取更果断的措施以减少噪声对人类舒适和健康的影响。常用的降噪解决方案之一是使用声学屏障(噪声屏障),这被认为有效但成本高昂,需要定期维护。其他降噪方法包括使用自然屏障、将建筑物移离道路或实施适当的交通管理(降低允许速度)。这些解决方案的应用往往耗时或由于场地限制而无法实施。
与路面表面构造和精加工(纹理)相关的其他已知降噪方法也值得关注。根据所采用的表面纹理解决方案,混凝土路面表面可能变得更安静,从而自然减少噪声排放。因此,寻找声学优化混凝土结构的最佳解决方案,通过减少噪声提高人类舒适度,同时也有助于减少高成本解决方案(如声学屏障)的使用。
尽管表面纹理有助于限制噪声水平,但道路噪声现象的研究是一个复杂问题。道路噪声及其强度(以分贝(dB)表示的水平)取决于许多变量,例如车辆轮廓、速度、轮胎类型、天气条件、环境、道路结构(层、材料类型,考虑组分颗粒级配)、所用材料的老化过程、表面纹理、纵向平整度等。
值得强调的是,可听道路噪声由许多单独噪声分量组成;然而,与表面纹理最相关的分量是轮胎-路面接触噪声。纹理类型和配置直接影响轮胎-路面接触处的可听噪声水平。
为更高效地探索道路噪声现象,以及研究、比较和评估混凝土路面纹理解决方案对道路噪声水平(轮胎-路面接触)的影响,可采用多种道路噪声测试方法。其中,日益广泛使用的是车载声强法(OBSI)。
OBSI方法高效、经济且可重复,无需昂贵且复杂的测量系统,可直接测量道路噪声(轮胎-表面接触)。此外,OBSI测试可完全与其他路面测试同步进行,以验证路面参数与道路噪声及安全性之间的相互依赖性(例如,可通过Traction Watcher One(TWO)或Slip Resistance Tester v3(SRT-3)设备与OBSI测试同时测量防滑性能——保持相同测试速度)。这些优势使OBSI方法成为更深入探索与混凝土路面纹理相关道路噪声现象的最通用且最强有力的工具。其广泛应用有助于进行更复杂的分析,也可能促进低噪声混凝土路面的发展。
本综述的主要目标是评估OBSI方法在研究与表面纹理相关的混凝土路面噪声方面的应用程度,并总结这些研究的主要发现。次要目标是确定是否在进行OBSI测量的同时,对其他路面参数(影响噪声和安全性)进行了综合测试。此外,本综述还调查了是否在OBSI噪声评估的同时分析了路面结构特性(层、材料参数)。综述结果突出了现有知识空白,并为未来研究方向确立了方向。图1展示了本综述的范围、重点和概念框架。
更详细的综述范围如下:
综述范围限于车辆交通产生的基本道路噪声分量——轮胎-表面接触噪声。本文中“道路噪声”一词等同于轮胎-表面接触产生的噪声。
综述范围限于仅使用OBSI测试方法进行的道路噪声(轮胎-表面接触)研究。
综述范围限于仅考虑表面纹理类型(应用方法、配置)的混凝土路面(波特兰水泥混凝土(PCC)表面和下一代混凝土表面(NGCS))的道路噪声研究。
综述按时间顺序进行,时间范围从找到的最早的OBSI测试应用文献来源至今(2025年底)。
主要目标是回答OBSI方法在考虑纹理的混凝土路面噪声现象研究中的应用广度及其主要发现。第一个可选目标是检查是否在OBSI测试应用的同时,进行了考虑其他路面参数*的综合测试(可能涉及道路噪声水平和安全性)。*注:重点在于应用了哪些测试——验证了哪些路面参数、使用了何种设备类型以及一般观察结果。
感兴趣的路面测试示例包括:承载能力(耐久性)——通过FWD(落锤式弯沉仪)测试;防滑性能(摩擦系数)——通过DFT(动态摩擦测试仪)、TWO或SRT-3测试;纵向平整度(IRI——国际平整度指数)+横向平整度(车辙)+宏观纹理(MPD——平均剖面深度)——通过RSP-3(路面剖面仪v3,配备21个激光传感器)的激光扫描测试。
第二个可选目标是检查是否在进行OBSI测试的道路噪声研究的同时,考虑了路面结构(层、材料参数)。
总体综述应清晰呈现可通过未来研究填补的知识空白,并确定未来研究计划的方向——特别是关于OBSI测试方法的应用。
2. 文献综述
本章按时间顺序回顾了通过OBSI方法应用考虑混凝土路面纹理的道路噪声研究。
基于文献,可区分以下混凝土路面纹理方法:粗麻布拖曳或纹理拖曳、刻槽、喷砂、扫帚、金刚石开槽或开槽、金刚石研磨、露骨料、混合方法——“研磨和开槽”(常规混合技术及NGCS路面)、多孔混凝土(大空隙率——材料特性而非路面表面纹理方法)。
综述考虑了纹理方向——横向、纵向和对角于行驶方向,并关注了纹理配置(例如,纹理元素的间距、深度和宽度)以及测试结构的使用年限(使用寿命)。
值得强调的是,最早关于使用OBSI方法测量混凝土表面噪声且考虑纹理方法和纹理构造方向的出版物可追溯到2006年。该方法的适当标准化发生在2009年,同时确定了表征安静表面的噪声水平。因此,综述时间范围为2006–2026年(与OBSI方法应用相关)。
尽管OBSI方法应用广泛,但仅找到31篇符合特定综述范围的文献。文献检索在以下数据库中进行:DOAJ、Scopus、ScienceDirect、Web of Science、Google Scholar和Index Copernicus。检索过程分为两个阶段。
第一阶段——下载所有涉及OBSI测试应用且与主要主题(道路噪声研究)相关的文章,包括主要发现,以建立本地文章数据库。在此阶段,同时分析与本文次要目标相关的元素。使用以下关键词单独和组合进行检索:On-board Sound Intensity, OBSI, concrete pavement noise, concrete pavement texturing methods, quiet concrete pavements, road noise, pavement noise, IRI, MPD, RSP, macrotexture, texture, acoustic degradation。
第二阶段——过滤编译的本地数据库,选择严格符合本综述特定范围的文章。
所有知识元素(文献)均在Citavi程序中管理。
为更直观地按时间轴展示文献来源,图2提供了文献综述来源可视化。
按时间顺序回顾
2006年,Cackler等人发表了第一项重要研究,其中通过评估常规和创新混凝土路面降噪方法(纹理对道路噪声的影响,使用OBSI测试评估)进行了噪声研究。此外,该文章试图评估如何控制轮胎-路面噪声以及需要哪些进一步研究。
该研究使用OBSI测试方法调查了美国213个选定且已使用的PCC路段的道路噪声水平。然而,OBSI方法于2009年正式标准化,测量使用FHWA交通噪声模型进行。
检查了以下表面纹理:人造草皮拖曳(纵向)、粗麻布拖曳(纵向)、横向刻槽、纵向刻槽、金刚石研磨、露骨料和透水混凝土路面(多孔混凝土)。文章中描述了详细的测试路段路面纹理参数——数量过多无法列出。
噪声研究的主要结论如下:评估的纹理方法(人造草皮拖曳、粗麻布拖曳、纵向刻槽和金刚石研磨)最初可降低噪声高达6 dB,并提供可接受的初始摩擦水平。露骨料和透水混凝土路面表现出最低的噪声水平,这些技术需要进一步发展。
除OBSI道路噪声测试外,该研究还同时评估了宏观纹理高度作为与安全性和噪声相关的性能参数。测量使用RoboTex设备进行,该六轮遥控机器人使用激光技术,测量宽度为100 mm,捕获纹理高度的3D图像。在选定路段上进行了初步测试。
结果表明,表面纹理与道路噪声相关,但需要进一步研究以完全理解这种关系。未来研究还必须确定时间对噪声和纹理在路面使用寿命期间变化的影响。
分析文献未披露路面结构技术数据(如层和材料参数),也未在道路噪声和安全性研究中考虑这些因素。仍缺乏结合这些要素的单一综合研究。
2007年,Ferragut等人发表了延续Cackler 2006年工作的报告。主要目标是收集数据,用于未来关于道路噪声和安全性的综合研究,包括检查影响噪声和表面特性的施工因素。作者旨在基于实验结果制定低噪声混凝土路面的最佳设计指南。尽管该报告是初步研究,但分析了收集的声学数据。
使用OBSI方法测量了美国395个在用PCC路段的噪声水平,比之前研究增加了213个路段。评估的表面纹理包括纵向人造草皮拖曳、纵向粗麻布拖曳、横向刻槽、纵向刻槽、金刚石研磨、露骨料和透水混凝土。还包括之前研究中的纵向金刚石开槽、横向金刚石开槽和喷砂。原始文章详细说明了每个测试路段的纹理参数,但此处省略。
噪声研究的最重要结论包括:纹理表面强烈影响OBSI测试结果的可变性——一些横向刻槽路段比一些纵向刻槽路段更安静。总体噪声研究表明,可根据纹理将当前研究中的噪声水平(dB)范围划分为三个区域:1——创新区域,dB水平低于99 dB;2——中等质量区域,dB水平在99–104 dB之间;3——避免区域,dB水平超过104 dB。最响亮的表面纹理是横向刻槽——大多数情况下噪声水平属于三个区域;然而,最安静的纹理方法是金刚石研磨和粗麻布拖曳(区域2——99–102 dB)。未发现位于区域1的混凝土表面纹理——表明纹理方法仍需在纹理参数以及质量应用方面进一步发展,以达到区域1中所需的噪声水平。分析表明,车辆通过板间伸缩缝会使平均噪声增加1.5 dB,而局部桥梁伸缩缝会使声强增加高达5 dB。
此外,当前研究还记录了其他路面参数,用于未来综合研究(与安全性和噪声相关的复杂测试)。上述变量包括:宏观纹理高度——通过RoboTex和CTM(圆形纹理计)设备测量(用于结果比较);摩擦系数——通过DFT(动态摩擦测试仪)设备测量;纵向平整度——IRI(国际平整度指数)——通过惯性剖面仪设备(两个激光器)测量;路面和空气温度包括空气湿度。基于记录结果的初步结论包括:纹理和噪声的可变性,对于纵向和横向刻槽显著高于拖曳纹理,表明混凝土混合料、表面纹理和噪声水平之间存在关系,需要进一步研究。有效的轮胎-路面噪声控制需要表面纹理过程中的实时反馈,必须改进纹理应用方法和评估,定制纹理需要验证其声学效果和安全性,使用线激光测试设备将非常有益。
本综述研究进行了大量评估表面纹理、噪声和安全性的测试,但分析的文章来源未披露路面结构技术数据(层、材料参数等),也未尝试在道路噪声研究以及安全性(作为一项综合研究)中考虑它们。
2008年,Hall等人为交通研究委员会发表了一份报告,提出了关于混凝土道路路面(PCC)道路噪声研究以及交通安全性参数(如纹理和摩擦)的综合研究报告。报告主要目的是通过混凝土表面纹理测试比较已知测量方法,但也提供并评论了与OBSI方法应用相关的噪声观察。
研究在美国多个地点(包括华盛顿、爱荷华和伊利诺伊州)的国家道路上进行。检查了以下PCC表面纹理:纵向金刚石开槽——间距5.59 mm,6.22 mm;深度2.41 mm,3.07 mm;纵向草皮和粗麻布拖曳——间距1.91 mm,深度1.91 mm,3.18 mm;纵向刻槽——间距19.1 mm,深度4.76 mm。
基于OBSI噪声测量,得出以下观察:增加金刚石开槽中的槽深平均降低噪声4 dB。金刚石开槽表现出最高的噪声可变性(标准差±1.2 dB),而草皮拖曳表现出最低的可变性(约±0.2 dB)。
此外,报告评估了标准测量方法以比较纹理和摩擦测试设备,但未关注将这些变量与噪声和安全性相关联。使用的测试和设备包括:宏观纹理——CTM和砂补法(SPM)设备(用于结果比较);摩擦——DFT和E 274拖车法(用于结果比较)。
尽管报告未涉及混凝土路面纹理的噪声和安全性研究,但详细讨论了单个技术和设备、其准确性、现场条件下的适用性,以及成本和操作时间的评估。
分析文献来源未披露路面结构技术数据(层、材料参数等),也未尝试在道路噪声研究以及安全性(作为一项综合研究)中考虑它们。
随后(2008年),Rasmussen作为联邦公路管理局(FHWA)工作的一部分,对爱荷华州(美国)的混凝土路面进行了简要噪声研究。主要目的是检查纹理高度与噪声水平(OBSI测试方法)之间可能的相关性,考虑一天中的时间(早晨与傍晚),以提出描述轮胎-路面噪声的机理模型。OBSI测试车辆速度为97 km/h。
使用粗麻布拖曳和刻槽(横向)方法纹理的PCC路面上的道路噪声水平得到检查。除应用方法外,未披露纹理细节。
在当前研究中观察到:评估路面的噪声水平在早晨和傍晚几乎相同。在800、1000和1250 Hz的声频率处记录了最高噪声水平。
该研究提供了关于宏观纹理高度与噪声水平之间相关性的额外数据。宏观纹理使用RoboTech激光设备测量。结果表明,表面纹理与噪声之间存在强相关性,这种关系在主导整体OBSI噪声水平的频率谱中尤为明显。
分析文章来源未披露路面结构技术数据(层、材料参数等),也未尝试在道路噪声研究以及安全性(作为一项综合研究)中考虑它们。
一年后(2009年),Donavan发表了一项研究,通过OBSI测试方法应用调查考虑各种混凝土路面(PCC)纹理的噪声水平。噪声水平以97 km/h的速度测量。乘用车使用Good Year P205/70R15轮胎类型。
在美国(加利福尼亚州)选定的高速公路和快速路上检查了道路噪声水平。调查了以下纹理:刻槽(纵向,间距/纹理深度2.4–3.2 mm/1.5–8 mm)、粗麻布拖曳(纵向)、扫帚(纵向)、金刚石开槽[刀片间距9.35–19.05 mm,深度3.18–6.35 mm]、金刚石研磨[刀片间距2.67–3.05 mm]、混合方法(常规“研磨+开槽”)[刀片间距3.05 mm—研磨/19.05 mm—开槽+深度9.35 mm]。
最初,选定路段使用刻槽、粗麻布拖曳和扫帚纹理。初步测试后,使用上述参数施加了额外的纹理处理。OBSI噪声测量揭示了以下:最高噪声水平在900–1250 Hz频率处记录,峰值在900 Hz——最高噪声谱峰值与纹理表面无关;粗麻布拖曳纹理比扫帚和刻槽更安静,噪声水平低达2 dB;最低噪声水平(101 dB)记录在最初使用粗麻布拖曳纹理、随后进行研磨的路段上,这种纹理组合相比其他表面降低了高达2.5 dB的噪声水平;已确认带销钉和锚固的路面比没有这些的路面响高达4 dB。
在当前文章中,未进行考虑噪声研究和安全性(综合研究)的其他测试。
分析文章来源未披露详细的路面结构技术数据(以及在噪声和安全性领域中考虑它们);然而,在文章中可以看出测试路面是带销钉和不带销钉的,具有横向和纵向接缝。路面板尺寸范围为3.35至4.27 m。
同年(2009年),Donavan和Lodico发表了一篇文章,使用OBSI测试方法调查车辆轮廓(乘用车、轻型卡车、卡车)、轮胎(Dunlop、SRTT,轮胎宽度25 ft或50 ft)和交通速度(范围55–70 mph)对PCC混凝土表面噪声水平的影响。
在12个PCC路段上检查了道路噪声水平。纹理表面细节在[37]中给出(线程跟进)。
OBSI噪声研究的主要结论如下:噪声水平随车辆速度增加而增加。较窄轮胎(25 ft)产生的噪声水平比50 ft宽轮胎高高达15 dB。轮胎胎面设计,特别是高度和形状,强烈影响噪声水平,引起高达7 dB的变化。
在当前文章中,未进行考虑噪声研究和安全性(综合研究)的其他测试。
分析文章来源未披露路面结构技术数据(层、材料参数等),也未尝试在道路噪声研究以及安全性(作为一项综合研究)中考虑它们。
2010年,Kohler发表了一份报告,展示了与速度增加对PCC路面中考虑纹理的OBSI方法产生噪声的影响相关的研究结果。
除应用方法外,未提供详细的纹理数据。评估的纹理包括粗麻布拖曳、金刚石开槽、纵向刻槽和纵向扫帚。
噪声研究的主要结论如下:轮胎-路面噪声随速度线性增加,与表面纹理无关。这种强线性关系由高决定系数(R
2)支持。路面温度强烈影响OBSI噪声测量,导致显著的数据可变性。
在当前文章中,未进行考虑噪声研究和安全性(综合研究)的其他测试。
分析文章来源未披露路面结构技术数据(层、材料参数等),也未尝试在道路噪声研究以及安全性(作为一项综合研究)中考虑它们。
随后(2010年),Cable为国家混凝土路面技术中心发表了一份报告,介绍了下一代混凝土表面(NGCS)的实施计划及其通过OBSI方法的噪声评估。该纹理技术被引入为多阶段精确表面精加工过程。NGCS结合了常规研磨和开槽方法。
为评估这种新纹理方法对道路噪声的影响,使用OBSI方法检查了三个2 km的测试路段。
第一个路段使用NGCS技术制造(纵向研磨:间距0.8 mm;宽度0.3 mm,纵向开槽:间距12.7 mm;宽度3.2 mm;深度3.2 mm)。第二个是常规研磨和开槽的组合。第三个是常规开槽。所有常规纹理表面路段将与NGCS相同。该报告是进一步噪声分析(OBSI方法)的初步概述,在爱荷华州(美国)进行。
在当前文章中,未进行考虑噪声研究和安全性(综合研究)的其他测试。
分析文章来源未披露路面结构技术数据(层、材料参数等),也未尝试在道路噪声研究以及安全性(作为一项综合研究)中考虑它们。
随后(2011年),Anderson等人为华盛顿州交通部发表了一份报告。该初步研究使用OBSI方法评估了下一代混凝土表面(NGCS)产生的道路噪声,并将噪声水平与常规PCC路面进行了比较。
在华盛顿州桑尼赛德(美国)检查了三个200 m的测试路段,包括一个NGCS路段和两个常规PCC路段。PCC路段使用常规金刚石研磨(DGrind)和横向刻槽纹理。除应用方法外,未披露几何纹理细节。
研究表明,NGCS表面比常规PCC纹理安静3到6 dB。
此外,摩擦作为安全性相关参数得到评估。仅对NGCS和CDG表面测量了摩擦。然而,未披露具体测试设备和协议,也未进行相关性分析。最终,结果表明NGCS表面提供的抗滑性(摩擦)比DGrind纹理的PCC表面高约10%。
分析文章来源未披露路面结构技术数据(层、材料参数等),也未尝试在道路噪声研究以及安全性(作为一项综合研究)中考虑它们。
2011年,Kohler等人为加利福尼亚州交通部(Caltrans)准备了一份报告,其中使用OBSI测试方法调查了使用时间和可听声频率对PCC混凝土表面道路噪声的影响(研究涉及2年期间,每年测试相同路段)。
在加利福尼亚州(美国)47个地点的120个PCC路段上评估了道路噪声水平。分析的表面纹理包括纵向扫帚(LB)、金刚石研磨(DGrind)、金刚石开槽(DGrov)、粗麻布拖曳(BD)和纵向刻槽(LT)。未提供详细的几何纹理参数,而是根据条件分类纹理:新建(建成后一年内)、老化(观察到退化,但纹理在轮迹带中仍可见)和磨损(轮迹带中纹理已去除)。
OBSI噪声测量揭示了以下:对于所有评估的纹理,最高噪声水平出现在800–1000 Hz频带,与纹理方法无关。在800 Hz峰值处,LT表面最响亮(约99.6 dB),而LB表面最安静(约97.2 dB)。纹理随时间退化增加噪声水平。对于DGrind方法,噪声水平平均增加8 dB。BD技术随时间表现出最低的声学可变性,平均噪声增加仅1.9 dB。基于LT数据,新建纹理在800 Hz峰值频率处可比老化或磨损纹理安静高达2 dB。
此外,该研究同时测量了与安全性和噪声相关的路面参数。使用路面剖面仪(RSP)记录了平均剖面深度(MPD)和纵向粗糙度(IRI)。尽管报告了数据收集方法,但未发布或分析实际测量结果。
分析文章来源也未披露路面结构技术数据(层、材料参数等),也未尝试在道路噪声研究以及安全性(作为一项综合研究)中考虑它们——除路面建造日期外。
2012年,Scofield为美国混凝土路面协会发表了一份报告。该研究使用OBSI方法调查了下一代混凝土表面(NGCS)上的道路噪声。主要目标是评估这种新纹理技术的降噪潜力及其进一步发展的可行性。
在美国多个州的17个NGCS路段和12个常规PCC路段上评估了道路噪声水平。检查的主要表面纹理包括:NGCS(研磨结合开槽)、常规金刚石研磨(CDG/DGrind)和露骨料(EA)。次要纹理基于历史数据,包括草皮拖曳、金刚石开槽和刻槽。
报告详细介绍了NGCS方法的纹理参数(例如,刀片配置、垫片宽度和研磨深度),但未明确关联到具体测试路段。未提供DGrind和EA纹理的几何细节。
噪声研究的主要结论如下:使用CDG修复的EA表面最安静(99.6 dB),紧随其后的是使用NGCS修复的EA表面(99.8 dB),声学差异很小(0.2 dB)。使用1至4年后,NGCS表面表现出平均声学退化(噪声增加)1.0 dB。根据区域不同,NGCS表面平均比DGrind和EA表面安静高达2.1 dB。
此外,在选定路段上初步同时评估了摩擦作为安全性参数。使用ASTM E274锁定轮式防滑拖车测量摩擦。5年观察期(2007–2011年)表明,NGCS表面的摩擦通常随时间增加,而DGrind表面的摩擦减少。
还使用运动型多功能车(SUV)在湿和干条件下进行了专门的制动距离测试。在两种条件下,CDG纹理的PCC表面上记录了最短的停止距离。报告得出结论,NGCS技术需要进一步发展,必须优化刀片间距和槽尺寸以增强声学性能和抗滑性。
分析文章来源未披露路面结构技术数据(层、材料参数等),也未尝试在道路噪声研究以及安全性(作为一项综合研究)中考虑它们。
2012年,Rasmussen等人为国家混凝土路面技术中心发表了一份简要报告,提出了使PCC路面更安静的实施建议(基于过去仅与路面表面相关的主题调查集体呈现)。
作者观察到在路面纹理应用中实现可重复性存在显著问题,这负面影响产生的噪声水平(OBSI)和防滑性能(摩擦——ASTM E274锁定轮式防滑拖车设备)。相关结果分散广泛——观察到结果云。
检查了以下表面纹理:金刚石研磨、粗麻布拖曳、纵向刻槽和横向刻槽。未提供纹理细节或使用时间。
根据OBSI测试应用的噪声调查,观察到:横向刻槽方法最嘈杂,噪声水平高达111.5 dB。最安静的纹理方法是粗麻布拖曳——噪声水平约100.5 dB。在所有分析表面中,金刚石研磨纹理方法似乎是折衷方案——噪声水平与粗麻布拖曳相当。
随后(2012年),Guada等人为加利福尼亚州交通部发表了一份广泛报告。该研究使用OBSI方法评估了下一代混凝土表面(NGCS)在施工前后的声学影响。主要目标是直接比较NGCS和常规金刚石研磨(CDG/DGrind)表面纹理的噪声水平。
在加利福尼亚州(美国)的七个PCC路段上评估了道路噪声水平。测试路段包括DGrind、NGCS以及组合DGrind+NGCS表面。除NGCS开槽尺寸(深度:3.2 mm和4.8 mm;间距:12.7 mm和15.9 mm)外,未提供几何纹理细节。报告指出,常规纹理方法缺乏国家应用标准。
OBSI噪声测量揭示了以下:NGCS纹理提供的降噪效果是CDG纹理的两到三倍。平均总体降噪为NGCS 3.6 dB,CDG 1.6 dB。组合CDG+NGCS纹理在降噪方面比单独NGCS更有效,平均安静0.9 dB。NGCS的成本效益比CDG高约20%,降噪成本为NGCS 2.77美元/dB,CDG 3.36美元/dB。
此外,该研究同时评估了与安全性和噪声相关的综合路面参数。这些变量包括:摩擦(防滑性能)——通过锁定轮式防滑拖车设备[ASTM E274]和DFT[ASTM E1911]分别测量;纵向平整度(IRI)——通过带有RolineTM高速点激光的惯性激光剖面仪[ASTM E950]测量;宏观纹理——CTM[ASTM E2157];表面排水性——通过流出计(OFM)[ASTM E2380]测量。
并非所有参数都针对道路噪声进行了彻底分析。主要结论集中于IRI,其余数据用于未来初步分析。结果表明,NGCS在改善行驶质量方面比CDG有效20–35%。平均而言,NGCS应用改善了IRI 93 in./mi,而CDG为78 in./mi。
关于路面结构细节,报告未披露路面结构技术数据(层、材料参数等),也未尝试在道路噪声研究以及安全性(作为一项综合研究)中考虑它们。
随后,Wang等人(2012年)使用OBSI方法进行了初步测试,以调查道路噪声现象——检查美国北卡罗来纳州各种路面的响度(沥青路面如开级配摩擦层(OGFC)以及混凝土路面——使用常规金刚石研磨(CDG)方法纹理)。
总共检查了214个路段的道路噪声水平,但只有少数路段与混凝土路面相关。
暴露的详细纹理参数如下:脊高度在1到2 mm之间,间距在1.6到3.2 mm之间。
在当前研究中观察到:测试的CDG纹理导致噪声范围为100.8–104.9 dB(平均102.8 dB)。使用CDG方法纹理的PCC路面甚至可能比OGFC沥青路面安静0.5 dB。
作者指出,PCC路面有潜力成为低噪声表面,但需要进一步研究以评估各种PCC纹理和特定纹理参数。
尽管文章未进行综合测试,但得出结论需要更广泛的研究。未来研究必须评估额外的混凝土路面参数,如抗滑性和宏观纹理。
分析文章来源未披露路面结构技术数据(层、材料参数等),也未尝试在道路噪声研究以及安全性(作为一项综合研究)中考虑它们。
随后(2013年),Anderson等人为华盛顿州交通部发表了一份报告。该研究使用OBSI方法调查了混凝土表面纹理对道路噪声随时间变异性的影响,还评估了交通量和防滑钉轮胎的影响。
在美国五条州际公路(I-90斯波坎/伊斯顿、I-5联邦路/北门和I-82桑尼赛德)上测量了道路噪声水平。评估的表面纹理包括地毯拖曳、横向刻槽、纵向刻槽、下一代混凝土表面(NGCS)和常规金刚石研磨(CDG)。除纹理方法外,未提供几何纹理细节。噪声变异性的观察期根据测试路段不同,范围为15至78个月。
噪声研究的主要结论如下:NGCS表面在声学方面退化迅速。在最初四个月内,噪声水平增加约2.6 dB,29个月后总增加达到3.8 dB。重交通和防滑钉轮胎加剧了这种退化。具有地毯拖曳或横向刻槽的PCC表面随时间表现出最小的声学变化,表明在重交通下具有高耐久性,最大噪声增加在78个月内为1.3 dB。CDG纹理也观察到类似结果。在纵向刻槽路段上,重交通实际上降低了道路噪声,噪声水平下降高达1.8 dB。这种纹理可作为重交通和防滑钉轮胎使用区域中NGCS的可行替代方案。
然而,该研究未进行结合道路噪声和安全性参数的综合调查。
分析文章来源未披露路面结构技术数据(层、材料参数等),也未尝试在道路噪声研究以及安全性(作为一项综合研究)中考虑它们。
2014年,Anderson等人为华盛顿州交通部发表了一份最终报告,跟进之前的研究[41,46]。该研究使用OBSI方法调查了表面纹理对道路噪声随时间变异性的影响(2010–2013年)。主要目标是比较下一代混凝土表面(NGCS)和常规金刚石研磨(CDG)在PCC路面上的声学性能。
在华盛顿州桑尼赛德(美国)82号州际公路的四个300 m路段上测量了道路噪声水平。两个路段采用NGCS(研磨和开槽)纹理,另外两个采用CDG。
报告的纹理参数如下:NGCS:研磨:金刚石研磨刀片——0.125英寸宽,垫片——0.030英寸宽;开槽:金刚石开槽刀片——0.125英寸宽,切割——0.125–0.375英寸深,垫片——0.5英寸宽。CDG:金刚石研磨刀片——0.125英寸宽,垫片——0.030英寸宽。
OBSI噪声测量揭示了以下:三年内,NGCS表面比CDG表面表现出更大的声学退化。平均噪声水平增加:NGCS为3.8 dB,CDG为0.8 dB。最初,NGCS表面比CDG表面安静。初始噪声水平为NGCS 99–102 dB,CDG 103–104 dB。防滑钉轮胎严重损坏NGCS表面,导致噪声随时间显著增加。
此外,该研究同时测量了与安全性和噪声相关的路面参数。尽管提供了摩擦、车辙和纵向粗糙度(IRI)的初步数据,但未进行彻底分析。未披露用于这些测量的具体测试设备。
基于收集的数据,NGCS表面通常比CDG表面提供更好的抗滑性。此外,两种表面均未遇到冬季维护问题。
分析文章来源未披露路面结构技术数据(层、材料参数等),也未尝试在道路噪声研究以及安全性(作为一项综合研究)中考虑它们。
随后(2016年),Weissmann等人为德克萨斯州交通部发表了一份报告。该研究使用OBSI方法评估了下一代金刚石研磨(NGDG)纹理的长期交通噪声性能。
在德克萨斯州哈里斯县610号环线0.68英里路段上测量了道路噪声水平。修复前,该路段采用横向刻槽(TT)纹理。修复用NGDG纹理替换了该表面。除应用方法外,未提供几何纹理细节。
在三个时间点分析了噪声水平:修复前,以及NGDG实施后3个月和6个月。
噪声研究的主要结论如下:将TT纹理替换为NGDG使噪声强度平均降低75%。总体噪声水平从107.6 dB降至101.7 dB。结果表明,NGDG表面需要大约四倍的交通量(V/h)才能产生与原始TT表面相同的噪声水平。然而,该假设需要进一步验证。NGDG纹理在测试期间未表现出显著的声学退化(噪声增加)。
此外,该研究记录了其他路面参数用于安全性和噪声的综合评估。这些变量包括:宏观纹理高度(MPD)以及纵向平整度(IRI)——通过激光纹理扫描仪设备(ASTM E2157/E1845)测量;抗滑性——通过锁定轮式防滑拖车设备(ASTM E274)测量。
总体而言,与之前的TT纹理相比,NGDG实施改善了行驶质量和抗滑性。修复后,抗滑性平均增加35%,尽管宏观纹理未显著改善。
分析文章来源未披露路面结构技术数据(层、材料参数——除路段由连续配筋混凝土建造的一般信息外),也未尝试在道路噪声研究以及安全性(作为一项综合研究)中考虑它们。
2018年,Wei等人发表了一篇文章,作为初步综合研究,探索道路噪声与涉及安全性的其他路面纹理特征(IRI、宏观纹理、摩擦——侧向力)的相关性。
首先,使用OBSI测试方法检查了中国甘肃省五个公路隧道中的道路噪声。然后,进行了其他路面表面性能测试。随后,分析了所有共存的相关性。
在文章中,调查了与PCC路面相关的四种纹理类型——横向开槽和纵向开槽。提供了详细的纹理参数。
基于OBSI噪声测量,得出以下结论:路面噪声随槽深增加而增加,这是由于更大槽体积导致的气泵效应