公路噪声预测

公路交通噪声预测1.1.1交通部公路模型1.1.1.1模型概述1.1.1.2预测模型1.1.1.3平均行驶速度的计算1.1.1.4其它参数的计算1.1.2FHWA公路模型1.1.2.1基本模式1.1.2.2注意事项与修正1.1.2.3特殊情况下的预测模式1.1.3公路噪声模式附加说明1.1.3.1路段、基础平面与车道1.1.3.2车型、车流量、车速与声功率、参考辐射声级1.1.3.3关于路面粗糙度,坡度,路边地面类型的修正1.1.3.4关于边坡,声屏障,建筑物,树林带的处理方法1.1.3.5空气参数对噪声衰减的影响1.1.3.6关于背景噪声1.1.3.7模型的选择原则1.1.1 交通部公路模型按交通部JTJ 005-96公路建设项目环境影响评价规范（试行）中有关噪声模型和算法进行预测。为便于查看，现抄录于下。1.1.1.1 模型概述这是一个半经验模式。要注意的是：1. 不分车道。原则上是用于双向四车道的高速路，但在使用时以整条道路的车流量进行预测，不分车道进行。2. 车型分成大、中、小三种。不允许其它车型划分方法，因为其重要的参数平均行车速度是以大、中、小车型为基础的。车速以交通量估计出，因为是半经验性质，不允许以其他方式提供车速。3. 预测模式的适用范围:预测点在距噪声等行车线7.5m以远处;车辆平均行驶速度在20100km/h之间;预测精度为2.5dB。1.1.1.2 预测模型1预测方法1.1公路交通噪声预测1.i型车辆行驶于昼间或夜间，预测点接收到小时交通噪声值按式(5.3.1-1)计算：.(5.3.1-1)式中：(LAeq)i-i型车辆行驶于昼间或夜间，预测点接收到小时交通噪声值，dB; LW, -第i型车辆的平均辐射声级，相当于7.5m处的A声级，dB; Ni -第i型车辆的昼间或夜间的平均小时交通量（按附录B计算），辆/h； vi -i型车辆的平均行驶速度,km/h; T -LAeq的预测时间，在此取1h；L距离-第i型车辆行驶噪声,昼间或夜间在距噪声等效行车线距离为r的预测点处的距离衰减量,dB;L纵坡-公路纵坡引起的交通噪声修正量,dB;L路面-公路路面引起的交通噪声修正量,dB。2.各型车辆昼间或夜间使预测点接到的交通噪声值应按式(5.3.1-2)计算：.(5.3.1-2)式中：(LAeq)L、(LAeq)M、(LAeq)S-分别为大、中、小型车辆昼间或夜间，预测点接到的交通噪声值，dB； (LAeq)交- 预测点接收到的昼间或夜间的交通噪声值，dB; L1- 公路曲线或有限长路段引起的交通噪声修正量，dB； L2- 公路与预测点之间的障碍物引起的交通噪声修正量，dB；上述公路交通噪声预测公式中各参数的确定方法见附录E1中E1.2。1.2复合地区交通噪声预测公路互通立交及公路铁路立交周围接收到的交通噪声预测值应按式(5.3.1-3)计算：.(5.3.1-3)式中：(LAeq)交,立-立交周围接收到的交通噪声预测值,dB；(LAeq)交,立1-预测点接收到的第1条公路交通噪声值,dB；(LAeq)交,立2-预测点接收到的第2条公路交通噪声值,dB；(LAeq)交,立i-预测点接收到的第i条公路交通噪声值,dB；(LAeq)交,铁-预测点接收到的铁路交通噪声值,dB；上述值按式(5.3.1-2)计算。1.3预测点昼间或夜间的环境噪声预测值应按式(5.3.1-4)计算：.(5.3.1-4)式中：(LAeq)预-预测点昼间或夜间的环境噪声预测值，dB；(LAeq)背-预测点预测时的环境噪声背景值，采用本规范5.2.2条监测的该预测点现状环境噪声值，dB；1.1.1.3 平均行驶速度的计算1 适用于在公路建设项目环境影响评价中，因汽车排放，交通噪声预测所需要的汽车行驶速度计算。2 车型分为小、中、大三种，车型分类标准见表B1。注：大型车包括集装箱车、拖挂车、工程车等，实际汽车排放量不同时可按相近归类。3 车型比应按可行性研究报告中给定的或通过实地调查确定。4 汽车行驶平均速度计算1. 小型车平均速度计算公式：.(B4-1)式中：YS-小型车的平均行驶速度，km/h； X-预测年总交通量中的小型车小时交通量，车次/h。2. 中型车速度计算公式：.(B4-2)式中：YM-中型车的平均行驶速度，km/h； X-预测年总交通量中的中型车小时交通量，车次/h。3. 大型车平均行驶速度按中型车车速的80%计算。5 公式适用条件1. 用于高等级公路双向四车道，设计车速小型车120kg/h。2. 小型车计算公式适用于小型车占总交通量的50%以上和小型车小时交通量703000车次/h。3. 中型车计算公式适用于中型车小时交通量252000车次/h。4. 只适用于昼间平均行驶速度的计算。6 公式修正1. 当设计车速小于120km/h，公式计算平均车速按比例递减。2. 当小型车交通量小于总交通量的50%时，每减少100车次，其平均车速以30%递减，不足100车次按100车次计。按式(B4-1)、式（B4-2）计算得出车速后，折减20%作为夜间平均车速。1.1.1.4 其它参数的计算1公式(5.3.1-1)中参数的确定方法1.1各类型车（相当于在7.5米处）平均辐射声级LW,i，应按式（E1-1）计算：.(E1-1)式中：i-表示大（L）、中（M）、小（S）型车，按附录B划分； vi-各型车平均行驶速度，按附录B计算，km/h。1.2距离衰减量L距离的计算：1.计算i型车昼间或夜间的车间距di,应按式（E1-2）计算： （m） (E1-2)式中：Ni-i型车昼间或夜间平均小时交通量，辆/h。昼间与夜间的交通量比，可依据可行性研究报告确定或通过实际调查确定。测量时间一般分为：昼间（06：0022：00）和夜间（22：0006：00）两部分。2.预测点至噪声等效行车线的距离（r2）按式（E1-3）计算： (m) (E1-3)式中：DN-预测点至近车道的距离，m； DF-预测点至远车道的距离，m。3.L距离应按（E1-4）计算： (E1-4)式中：K1-预测点至公路之间地面状况常数，应按表E1-1取值。 K2-与车间距di有关的常数，应按表E1-2取值。注：硬地面是指经过铺筑路面，如：沥青混凝土、水泥混凝土、条石、块石及碎石地面等。1.3公路纵坡引起的交通噪声修正量L纵坡，应按式（E1-5）计算： （E1-5）式中：-公路的纵坡坡度，%。1.4公路路面引起的交通噪声修正量L路面，按表E1-3取值。注：当小型车比例占60%以上时，取上限，否则取下限。2公式（5.3.1-2）中参数确定方法2.1公路弯曲或有限长路段引起的交通噪声修正量L1，应按式（E1-6）计算： （E1-6）式中：-预测点向公路两端视线间的夹角，()。2.2公路与预测点之间障碍物引起的交通噪声修正量L2，应按式（E1-7）计算： （E1-7）1.L2树林为树林障碍物引起的等效A声级衰减量。预测点的视线被树林遮挡看不见公路，且树林高度为4.5m以上时：当树林深度为30m，L2树林=5dB;当树林深度为60m，L2树林=10dB;最大修正量为10dB。2.L2建筑物为建筑障碍物引起的等效A声级衰减量，按下述方法取值：当第一排建筑物占预测点与路面中心线间面积的40%60%时，L2建筑物=3dB；当第一排建筑物占预测点与路面中心线间面积的70%90%时，L2建筑物=5dB；每增加一排建筑物，L2建筑物值增加1.5dB，最多为10dB。3.L2声影区为预测点在高路堤或低路堑两侧声影区引起的等效A声级衰减量。计算方法如下：首先判断预测点是在声照区或声影区（如图E1-1，E1-2所示）。对于高路堤（图E1-1）：图E1-1 高路堤声照区及声影区示意图图注：H-声源高度；h1-预测点A至路面的垂直距离；D-预测点A至路中心线的垂直距离；h2-预测点探头高度，h2=1.2m；d-公路宽度的1/2由SER可得：若，预测点在A点以内（如B点），则预测点处于声影区。若，预测点在A点以外，则预测点处于声照区。对于低路堑（图E1-2）：图E1-2 路堑声影区及声照区示意图图注：d-预测点A至路堑边坡顶点Q的距离；h1-预测点A至路面的垂直距离；其它符号意义同图E1-1。由SER可得：若，预测点在A点以外（如B点），则预测点处于声影区。若，预测点在A点以内，则预测点处于声照区。当预测点处于声照区，L2声照区=0当预测点处于声影区，L2声影区决定于声波路程差。由图E1-3计算，=A+B-C。再由图E1-4查出L2声影区。2.3预测模式的适用范围1.预测点在距噪声等行车线7.5m以远处。2.车辆平均行驶速度在20100km/h之间。3.预测精度为2.5dB。图E1-3 声程差计算示意图图E1-4 L2声影区-关系曲线1.1.2 FHWA公路模型即用美国联邦公路管理局（FHWA）公路噪声预测模式来预测公路交通噪声。按导则HJ/T2.4-1995附录B1计算。为方便查看，这里抄录于后。1.1.2.1 基本模式将公路上汽车按照车种分类（如大、中、小型车），先求出某一类车辆的小时等效声级：.(1)式中：Leq(h)i第i类车的小时等效声级，dB(A)；第i类车的参考能量平均辐射声级，dB(A)；Ni在指定的时间T(1h)内通过某预测点的第i类车流量；D0测量车辆辐射声级的参考位置距离，D0=15m；D从车道中心到预测点的垂直距离，m；Si第i类车的平均车速,km/h；T计算等效声级的时间，1h；a地面覆盖系数，取决于现场地面条件，a=0或a=0.5；a代表有限长路段的修正函数，其中1、2为预测点到有限长路段两端的张角(rad)，见附图B1所示；S由遮挡物引起的衰减量，dB(A)；其中。附图 B1图中AB为路段，P为预测点混合车流模式的等效声级是将各类车流等效声级叠加求得。如果将车流分成大、中、小三类车，那么总车流等效声级为.(2)1.1.2.2 注意事项与修正预测点与车道中心的距离D必须大15m；模式的预测误差一般在2.5dB范围；该模式未考虑道路坡度和路面粗糙度引起的修正；某一类车的参考能量平均辐射声级数据必须经过严格测试获得；模式既适用于大车流量，也适用于小车流量。卡车在上坡时，会引起噪声增大，可按下表B1修正。一般仅对大型车进行此项修正。在实际计算中，上坡坡度修正也按JTJ 005-96附录E1修正，因为该规范中的规定更加细致具体。关于路面粗糙度修正，参照JTJ 005-96公路建设项目环境影响评价规范（试行）附录E1。关于车型的定义：小型车指二轴四轮的（包括座位不超过9个的载客车、轻型货车），总重量不超过4.5t；中型车是指二轴六轮的车辆，总重量在4.5t到12t之间；重型车是指三轴或更多轴的货车，总重量超过12t。（参见期刊论文之14）1.1.2.3 特殊情况下的预测模式如果预测点与某段车道的垂直距离小于15m或预测点位于某段车道的延长线上，如附图B2所示，这时公式（1）不成立。如果预测点与所考虑车道两端的最近距离仍大于15m ,那么预测公式成为.(3)其中Rn、Rf分别为预测点与该车道两端的距离，Rn为近端距离，Rf为远端距离。只有当Rn15m时，公式(3)才成立。式中、Ni、D0、Si、T、a的定义与单位与前面介绍的一致。附图 B2图中AB为路段，P为预测点1.1.3 公路噪声模式附加说明1.1.3.1 路段、基础平面与车道(1)将预测的道路可分成一个个路段，定义路面中心线两端点P1P2的三维坐标以确定这个路段的位置。在一个路段内，道路为直线段，所有参数在沿公路路线方向上的变化可忽略。(2)对每一个路段可分别定义道路两侧的地面状况。以从P1点面向P2点分成左右两侧。路段每侧的遮挡物最多可有一个声屏，一个树林带，三排建筑物。声屏、树林带、建筑物都与路段平行，且同样长。(3)对于一个路段，以路面为基准平面，其它物体的相对高度均以路面为基准平面，路面以上为正，路面以下为负。路段的侧面，有向上的山坡，则称为路堑；有向下的边坡，则称为路堤。路段两侧可以分别是路堑或路堤。(4)设定声源高度离路面为 1 m。而预测点的位置默认为是声级计探头的位置(不再在预测点上加高1.2m)。(5)一个路段上可以有多个车道，每一个车道的中心线称为该车道的行车线。用车道行车线与路段中心线的偏移量来定义车道的位置，向左偏的，偏移量为负值，向右偏的，偏移量为正值。(6)交通部模型原则上只适用于双向四车道的高速路，且直接计算出整条路段对预测点的叠加值（在EIAN中，对于其它非四车道公路，也可进行计算）；FHWA模型原则上只适用于单车道公路，对于多车道公路，需要对每一车道单独计算后，再进行叠加处理。(7)交通部模型要求预测点离等行车线大于7.5m，而FHWA模型要求大于15m（因为通常取参考辐射声级的位置为15m远处）。但为了计算的通用性，EIAN中统一允许最近距离为5m，小于5m的一律取5m。这样计算有一定的误差，但比直接用15m或7.5m处的声级来代表替要好一些。1.1.3.2 车型、车流量、车速与声功率、参考辐射声级在使用交通部模型或FHWA模型时，车流量N，车速V和汽车噪声大小是三个重要的参数。一般不同的车型之间这些参数相差较大，所以要分别给出。交通部模型和FHWA模型均将车型分成三类：大型车、中型车和小型车。但对这三种型号的定义，两个模型则有所不同：衡量某一车型（单辆汽车）在以速度V行驶时的噪声大小，两个模型使用了不同的参数。交通部模型是相当于车外7.5m处（垂直于行车线）的声级LW；而FHWA模型则是车外15m处（垂直于行车线）的声级L0。这一参数对预测结果影响巨大，一般应在同一类型道路上通过严格测试得到。但交通部模型提供了一种通过年日均交通总量来推导白天和夜间的小时车流量N，车速V和声级LW的半经验方法，但严格来说此一方法仅能用于该模型，而不能用FHWA。若需要将LW转成L0时，认为LW为7.5m处的声级，转成15m处的声级L0。以上参数使用时都使用小时平均，因此最终的预测结果应是小时等效声级。如果N、V和LW是由年日均交通总量来推导出，则这一结果更含有“年均”的意义。但是要注意的是，对于交通部模型来说，只要给出某一路段中所有车道总的车流量即可，而对于FHWA模型来说，则需要分别对每一车道单独给出小时车流量。粗略的方法可以认为每一车道中的车流量都相同。若要精确计算，可以将一个路段分解成一系列平行的路段，每个路段中只有一个车道，对每一车道中的不同车型，可给出相应的N、V、L0参数，再计算它们在同一点的叠加结果。1.1.3.3 关于路面粗糙度,坡度,路边地面类型的修正(1)路面粗糙度路面类型:沥青混凝土路面; 水泥混凝土路面;普通砂石路面对所有车型进行修正.沥青混凝土路面+0;水泥混凝土路面 + (1-2)；砂石路面 +(3-5) 注：当小型车比例占60%以上时，取上限否则取下限(2)上坡修正对所有车型按下式进行修正:大型车=98*B中型车=73*B小型车=50*BB为公路的坡度。(3)路边地面类型(从公路边到预测点所经过的地面,可不包括边坡) 分三种:硬地面,一般地面和软地面 硬地面:经过铺筑的地面，如：沥青混凝土、水泥混凝土、条石、块石及碎石地面等 一般地面:一般未经铺筑的地面,如泥地 软地面:绿化的地面,如草地,有农作物的田野,灌木丛 在FHWA模型中对地面覆盖系数a的取值:硬地面0,一般地面0.25,软地面0.5 在交通部模型中对地面状况常数K1取取值:硬地面0.9,一般地面1.0,软地面1.11.1.3.4 关于边坡,声屏障,建筑物,树林带的处理方法(1)公路边坡如果公路路面与路边的地面标高不同,则会在路边形成边坡路面高出地面时,会形成路堤;路面低于地面时,会形成路堑也可能出现公路路面一侧形成路堤,另一侧形成路堑的情况如果预测点处于路堤或路堑的声影区,则进行隔声计算,否则隔声量为0(2)声屏障专门指专用隔声溥屏障.并且假设其与公路路线平行,长度相同,声波只能从屏障顶上绕射到达预测点,没有其它路径.其本身隔声损失应在34dB以上,因此不考虑透射声.声波的代表频率约为500HZ.在公路的一侧,只能设置一条声屏障.当声屏对预测点形成声影时,进行隔声计算,否则隔声量为0(3)建筑物在公路的一侧可以设置三排建筑物,假设它们与公路路线平行,同一排中高度和宽度相同.如果预测点只能看到公路行车线上4.5m处以上位置,则认为预测点处于建筑物的声影区,否则预测位于声照区.(在实际计算时,设定预测点与建筑物之间的水平距离最小为1m)如果预测点处于声影区中,则 当第一排建筑物占预测点与路面中心线间面积的40%60%时，dL2=3dB； 当第一排建筑物占预测点与路面中心线间面积的70%90%时，dL2=5dB； 每增加一排建筑物，dL2值增加1.5dB，最多为10dB。如果预测点处于声照区,则隔声量为0如果预测点位于建筑物内部,则隔声量为该排建筑物的隔声损失.如果预测点位于第一排建筑物之前,则不受隔声影响(但可能受其反射声影响)如果预测点位于第二排建筑物之前,则受第一排建筑物隔声影响如果预测点位于第三排建筑物之前,则受第一,二排建筑物隔声影响如果预测点位于第三排建筑物之后,则受第一,二,三排建筑物隔声影响(4)树林带在公路的一侧可以设置一条绿化树林带,假设它与公路路线平行.如果因为树林的遮挡,从预测点处只能看到行车线以上4.5m以上位置,则认为预测点处于树林的声影区，否则为处于声照区.(在实际计算时,设定预测点与树林带之间的水平距离最小为4.5m)若处于树林的声影区,进行以下修正 当树林深度为30m，dL1=5dB; 当树林深度为60m，dL1=10dB; 最大修正量为10dB。(5)对反射声增强的处理对公路边坡,声屏障和建筑物处理时,还可考虑反射声波引起的噪声增加因素。如果预测点对边坡,屏障或建筑物顶的仰角