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音響学-騒音: 騒音計算の基本式と予測手法

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音響学
騒音計算
予測方法
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騒音計算の基本式と予測手法

1. 騒音レベルと計算式

(1) 騒音レベル / A 特性騒音レベル L_A

JIS Z 8731: 1999 による騒音レベルの表記は、JIS C 1509-1: 2005 では「A 特性時間重み付きサウンドレベル」とも呼ばれる。

(2) 等価騒音レベル L_{Aeq,T}

JIS Z 8731: 1999 による等価騒音レベルの定義。時間 Tを省略することもある。

(3) 単発騒音暴露レベル L_{AE}

自動車が 1 台通過するときなど、単発的に発生する騒音の A 特性音圧の 2 乗を発生時間全体にわたって積分し、単位時間（1 秒）で基準化してレベル表示した量。

L_{AE} = 10 \log_{10} \left[ \frac{1}{T_0} \int_{t_1}^{t_2} \frac{p_A^2 (t)}{p_0^2} dt \right]

ここで、

  • T_0 = 1s（基準時間）
  • p_A (t) は時刻 tの瞬時 A 特性音圧
  • p_0 = 20 \mu Pa（基準音圧）

(4) 自動車走行騒音の A 特性音響パワーレベル L_{WA}

自動車を点音源と見なし、放射する音響パワー（1s 当たりに放射する音響エネルギー）に A 特性周波数重みをかけて評価した量。

L_{WA} = 10 \log_{10} \left( \frac{P_A}{P_0} \right)

ここで、P_0 = 1pW（基準音響パワー）。

2. 予測計算の流れと基本式

2.1 予測計算の原理

等価騒音レベル L_{Aeq,T}を評価量とする予測計算では、対象とする道路を点音源と見なし、1 台の自動車が通過したときの騒音レベルの時間変化を求める。

  • 道路（車線）を複数の区間に分割
  • 各区間の代表点（音源点）から予測点までの音の伝搬を計算

2.2 A 特性音圧と音響暴露量の計算

  • 予測点における A 特性音圧 p_{A,i} を考え、A 特性音響暴露量 E_{A,i} を次式で求める。
E_{A,i} = p_{A,i}^2 \cdot \Delta t_i = p_{A,i}^2 \cdot \frac{\Delta l_i}{v_i}

ここで、

  • \Delta l_i は i 番目の区間の長さ [m]
  • v_iは i番目の区間における自動車の走行速度 [m/s]

2.3 総合的な騒音暴露量の計算

E_A = \sum_i E_{A,i} = \sum_i p_{A,i}^2 \cdot \Delta t_i = \sum_i p_{A,i}^2 \cdot \frac{\Delta l_i}{v_i} = \sum_i p_{A,i}^2 \cdot \frac{3.6 \Delta l_i}{V_i}

ここで、V_iは i番目の区間における自動車の走行速度 [km/h]v_i = V_i / 3.6。

2.4 単発騒音暴露レベル L_{AE}

L_{AE} = 10 \log_{10} \left( \frac{E_A}{E_0} \right) = 10 \log_{10} \left( \frac{1}{T_0} \sum_i 10^{L_{A,i} / 10} \cdot \Delta t_i \right)

ここで、E_0 = 4 \times 10^{-10} Pa^2s（基準音圧暴露量）。

2.5 交通量を考慮した等価騒音レベル L_{Aeq,T}

L_{Aeq,T} = 10 \log_{10} \left( 10^{L_{AE} / 10} \cdot \frac{N_T}{T} \right) = L_{AE} + 10 \log_{10} \left( \frac{N_T}{T} \right)

ここで、

  • N_Tは T[s] 時間内の交通量 [台]
  • Tは評価時間 [s]

3. まとめ

本記事では、騒音予測における基本的な計算式を示した。特に、自動車騒音の評価では、A 特性音圧や音響暴露量をもとに単発騒音暴露レベルを求め、さらに交通量を考慮して等価騒音レベルを計算する方法を紹介した。

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