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近年来公路工程建设飞速发展,公路隧道(特别是特长隧道)越来越多,隧道内交通噪声环境污染受到了日益关注。受公路隧道这种狭长状半封闭长空间的影响,车辆在隧道内行驶所产生的噪声声压级一般超过90dB,目前多采用降噪路面或者隧道壁喷涂吸声材料进行被动降噪,而基于声波干涉原理进行高速公路隧道主动降噪是一次积极尝试。为了确定公路隧道内主动降噪技术的适用条件、实现方法和降噪效果,通过理论公式推导、现场实测和计算机仿真相结合的方法,对隧道内主动降噪声场的规律进行了研究。本文自主研发了主动降噪设备,并在自由声场、单墙反射声场、隧道长空间声场这3种环境内,对噪声源和主动降噪设备共同作用下的噪声信号进行了计算机模拟和现场采集分析,基于分析结果对主动降噪设备参数进行了调整。基于有限元理论构建了沥青混凝土路面公路隧道内主动降噪声场模型,在隧道尺寸和噪声源位置确定的情况下,采用控制变量法模拟分析噪声源频率、主动声源位置等工况因素对隧道声场降噪效果的影响,模拟结果与现场实际隧道主动降噪试验结果相符。主要研究结论为:(1)现场实验分析结果表明,沥青混凝土路面隧道内噪声集中在80Hz～150Hz频段,噪声声压级最高值处在90dB～100dB,极个别情况下会出现130dB。(2)自主研发了多点同步采集系统,以实现空间精确布设传感器,并在多个测点位置进行声波信号的定向同步采集与存储,可只采集直达噪声,避免反射混响噪声的干扰。电脑控制传感器的开启与关闭,传感器所采集数据存储在无线采集前端数据盒中,该数据盒之后通过wifi自动将所存储信号传输给电脑。(3)根据计算机编程、电路学理论、实际隧道环境自主研发了应用于公路隧道内的主动声源,安装于主动声源上的定向型声音传感器,在接收到直达噪声后将声波信息传递给控制盒,控制盒基于该信息产生反向声波信号,控制扬声器释放降噪声波。实现了实时噪声控制,目前国内外尚无相关产品。(4)声源频率较低时,隧道内声压分布不均,会出现整个隧道内明显的声波叠加引起声压增大或消减的区域交错分布的现象。随着声源频率的升高到一定程度后,隧道内的声场分布趋于稳定和均匀,同时在紧贴隧道壁以及公路面一定范围内出现声场的紊乱区,在此声场紊乱区内,由于距隧道壁或地面等反射面较近,声波刚刚完成反射就与直射声波发生叠加,受其他声波的干扰较小,因而反射声波与直射声波的叠加现象非常明显。(5)在确定了噪声源位置和降噪区域时,根据所提出的噪声源与主动声源及降噪位置间的空间关系公式、隧道断面净空要求等因素,可以确定使需降噪区域实现最佳降噪效果的主动声源摆放位置。(6)噪声频率越低降噪效果越好,主动降噪技术对100Hz左右的沥青混凝土路面公路隧道噪声降噪效果显著。(7)噪声频率为125Hz时,在隧道断面中轴线上布置一台主动声源,可在工人检查走行区域和汽车内司乘人员的人耳高度处均实现幅度为6-10dB的降噪效果。研究成果可以为高速公路隧道内的主动降噪提供参考。