（环境工程专业论文）高速公路交通噪声预测模式应用及源强的探究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 f 页 a b s t r a c t t h i sp a p e ri n t r o d u c e dt r a f f i cn o i s ep r e d i c t i o nm o d e l so f t e na p p l i e dh o m ea n da b r o a d h i g h w a yn o i s ep r e d i c t i o nm o d e l sf h w at h a t i s w i d e l yu s e di nh i g h w a ye i an o i s e p r e d i c t i o na n dt h ep r e d i c t i o nm o d e l sw h i c hi sr e c o m m e n d e db ym i n i s t r yo ft r a n s p o r to f t h ep e o p l er e p u b l i co fc h i n aw e r ed i s c u s s e di nd e t a i l i na d d i t i o n ，t h en o i s ep r e d i c t i o n m o d e l st h a tc a nb es e e ni 矗t h et e c h n i c a lg u i d e l i n e sf o re n v i r o n m e n t a li m p a c ta s s e s s m e n t t h a tw a sp u b l i s h e di n2 0 0 9 i ts h o w st h a tt h ep r e d i c t i o nm o d e l so ft h et e c h n i c a lg u i d e l i n e s f o re n v i r o n m e n t a li m p a c ta s s e s s m e n tw e r em o r er e a s o n a b l ea n ds c i e n t i f i cb yc o m p a r i s o n a n da n a l y s i st h i ss e v e r a lm o d e l s i nt h i sm o d e l ，t h ee n v i r o n m e n t a ls t a n d a r d so fv e h i c l e m o d e l ，r o a dc o n d i t i o n sa n dt r a f f i ct h i n sa n ds oo nw e r ei d e n t i c a lw i t ha c t u a lc o n d i t i o n so f o u rc o u n t r y s o ，a p p l y i n gt h i sm o d e li sm o r ea c c u r a t e l y t h i st h e s i sr e g a r d ss e v e r a lt h r u w a yo fs i c h u a np r o v i n c ea st h er e s e a r c ho b j e c t b y a n a l y s i sp r e d i c tc o n s e q u e n c e so fn o i s ep r e d i c t i o n m o d e l so ft e c h n i c a lg u i d e l i n e sf o r e n v i r o n m e n t a li m p a c ta s s e s s m e n tt h a tw a sp u b l i s h e di n2 0 0 9i nd i f f e r e n ts e c t i o n so f t h r u w a y , t r a f f i ct h i n sa n dd i f f e r e n td i s t a n c e sa n dc o m p a r i n gp r e d i c tc o n s e q u e n c e sw i t h a c t u a lm e a s u r e m e n t r e s u l t s ， i ts h o w st h a tb o t hn e w p r e d i c t i o n m o d e l so f t e c h n i c a lg u i d e l i n e sa n da c t u a lm e a s u r e m e n ta r eb e t t e r t h ee r r o rw a ss t u d i e df r o ms o u n d s o u r c ea n dt h es e l e c t i o no fp a r a m e t e r b ym o n i t o r i n gn o i s ea n dr e c o r d i n gt h ev a r i a t i o no f v e h i c l em o d e la n dt r a f f i ct h i n so fe a c hl a n ei nm o n i t o rs i t e so ft h r u w a ya n dr e f e r r i n gt o o t h e rp a r a m e t e r so ft h em o n i t o rs i t e so ft h r u w a y , s o u n ds o u r c ed i s t r i b u t i o no ft r a f f i cn o i s e w a ss t u d i e d a c c o r d i n gt ot h en o i s ep r e d i c a t i o nm o d e lo fi nt h en e wg u i d e l i n e r e c o m m e n d e db ym i n i s t r yo fe n v i r o n m e n ta n dr e a lm o n i t o rr e s u l t s ，p r e d i c tn o i s ei nd i v i d e d h i g h w a yi sl o w e rt h a na c t u a lr e s u l t sb u ti sm o r es i m i l a rm o n i t o rr e s u l t st h a nt h ep r e d i c t i o n r e s u l t si nm u l t i l a n e t h er e s e a r c hr e s u l t si s i m p o r t a n tt on o i s ep r e d i c t i o no ft h r u w a y , e n v i r o n m e n t a li m p a c ta s s e s s m e n t ，c o n t r o lo fe n v i r o n m e n t a ln o i s ep o l l u t i o na n dd i s t r i b u t i o n 1 a wo fs o u n ds o u r c ei n t e n s i t y k e y w o r d s ：h i g h w a y ；t r a f f i cn o i s e ；a p p l y ；s o u n ds o u r c ei n t e n s i t y 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 论文选题背景和意义 1 1 1 选题背景 第1 章绪论 随着我国经济和城市的迅速发展，“汽车时代 也随之到来【1 1 ，车流量的增加推动 了我国交通设施的快速发展，高速公路是我国交通运输中的重要组成部分，高速公路 在国内得到了迅速的普及【2 j ，特别是西南地区的高速公路建设更为重要。高速公路的 发展对交通运输和经济发展都起到了巨大的推动作用。据有关资料显示【3 】，四川省内 现有己通车的高速公路总里程达2 1 8 8 公里，正在修建的还有2 0 0 0 多公里，到2 0 3 0 年将会达到8 6 0 0 公里，高速公路的建设将会对沿线的生态环境造成不同程度的影响， 交通污染问题也日渐突出。 随着高速公路设计的标准、时速不断趋向高值【4 叫，高速公路的车流量增大和车速 加快产生的交通噪声污染对沿线居民尤其是距路肩1 0 0 m 以内的居民生活、工作、学 习、休息等都会产生不同程度的干扰川，并且范围也逐渐加剧和扩大【8 】。因此，正确 的预测高速公路交通噪声和评价对周围环境的影响，对保护高速公路周围的敏感点， 为有关部门对环境管理都提供了很重要的作用【9 1 。 1 1 2 选题意义 目前，公路交通噪声影响评价是高速公路建设项目环境影响评价的重要组成部 分，本文通过现场监测四川省内几条高速公路的交通噪声，得出这些公路的交通噪声 实际值。在监测交通噪声的同时，记录高速公路的车流量、车型、车速、路面材料、 道路宽度、坡度、平整度与监测点周围的外环境等参数。根据这些参数，利用环境 影响评价技术导则一一声环境( h j t 2 4 1 9 9 5 ) 【l o 】中推荐的美国联邦的f h w a 高速 公路交通噪声预测模式( 以下简称f h w a 预测模式) ，交通部公路建设项目环境影 响评价规范( j t g b 0 3 2 0 0 6 ) 【1 1 】中推荐的噪声预测模式( 以下简称交通部0 6 年规 范模式) ，以及国家环保部刚刚颁发的环境影响评价技术导则一一声环境 ( h j 2 4 2 0 0 9 ) 中推荐的噪声预测模式( 以下简称0 9 年声导则模式) 来进行噪声预测， 相关研究已经证明了这些预测模式在对高速公路的噪声预测中精度较高，偏差较小， 因此本论文主要通过对预测结果和实测结果进行预测精度和变化趋势的比较研究，分 - - - i j i i-r 宣i i 宣i 萱 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 析模式的适用性，同时对路肩源强进行探究。 本论文通过对高速公路交通噪声监测结果和预测结果进行比较分析，分析预测模 式在监测路段的应用情况，并分析高速公路交通噪声的污染特性和衰减规律，以进一 步提高模式在实际中的预测精度，预测时结合沿线的实际情况，分析模式在监测路段 的误差原因，把预测精度较强的预测模式应用此路段，从来达到环境保护的目的，对 实现高速公路建设和环境保护协调发展具有重大的现实意义。 1 2 高速公路交通噪声的来源与危害 1 2 1 噪声来源 高速公路交通噪声是由高速公路行驶的车辆产生的。根据研究f 1 2 】表明，车辆产生 的噪声主要是由轮胎噪声和动力噪声组成。轮胎噪声是指轮胎和路面的接触噪声，汽 车低速行驶的时候主要是发动机的噪声，车辆行驶的速度越快噪声相应的越大。研究 表明车速大于5 0 k m h 时，轮胎噪声成为主要的交通噪声，可见高速公路的交通噪声 主要是轮胎与路面的接触噪声【1 3 】。因此，高速公路的路面结构跟噪声密切相关。 车辆的动力噪声主要是发动机进气口、风扇和废气排口等产生的噪声，动力噪声 的强度跟发动机的转速息息相关，跟车速成正比【1 4 】。当车辆爬坡时，路面纵坡越大， 动力噪声越大，因此交通组成中的大型车跟柴油车比重大的，发动机及车身的噪声就 大，对两侧的影响就大。此外车辆鸣笛也是噪声的另一个来源，车辆过多使用喇叭可 使声级提高7 - 1 0 d b 。 1 2 2 噪声的危害 噪声会对人体的影响分为两种，分别是心理社会影响和听觉影响【15 1 。心理一社会 影响主要是引起烦恼，影响工作效率，干扰居民正常的生活秩序和休息，降低人们的 生活质量；听觉影响主要是听力损失和干扰语言交流。在特定情况下还可以成为社会 的不稳定因素之一，交通噪声还会严重影响到高速公路沿线的经济发展。例如，噪声 将直接影响公路周围土地的使用价值，受到噪声影响的房地产、工厂等的生产效益和 经济效益都有不同程度的下降，此外。根据有关资料表明高速公路交通噪声每升高 l d b ( a 1 ，土地价格就会下降o 8 - - 1 2 6 ，平均0 9 左右。反之，交通噪声水平降 低l d b ( a ) 的话，沿线土地就会升值0 9 。 噪声不仅影响人的听力，还会影响视力。长期处于噪声环境中的人很容易产生眼 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 睛疲劳、眼睛肿痛、眼花和视物流泪等现象。噪声对动物也有影响，例如强噪声会使 鸟的羽毛脱落，不产卵，甚至内出血死亡。 1 3 国内外研究现状 1 3 1 国内研究现状 交通噪声预测是环境、交通、声学等比较活跃的一个研究领域。影响交通噪声的 因素主要r h - - - 部分【1 7 1 ：( 1 ) 声源的强度，比如车流量、车型、车速、路面结构及道路 的宽度和平整度等；( 2 ) 噪声的传播方式和途径，例如地面植被的状况、接受点到声源 的距离、各类反射物( 声屏障、地面较大的起伏、建筑物等) 对噪声的反、衍射及空 气的湿度、温度等；( 3 ) 预测点的空间位置，主要是预测点对声源的视角和噪声的反射 效应等。 目前我国的预测模式比较繁多，主要有：多层次递阶预报模式【1 8 】、高架桥交通噪 声预测模式【1 9 1 、神经网络模式【2 0 】、灰色预测模式【2 1 1 以及我国的交通部公路模式【2 2 】等 环保部新技术导则中推荐的噪声预测模式【2 3 】 蛾砸咂) + l o l g ( 等+ 1 01 9 ( 等+ 1 0l g ( 半) + 碰- 1 6 交通部的最新预测模式1 2 4 ： 该模式是严格按照交通部颁布的公路建设项目环境影响评价( 试行) ( j t g b 0 3 2 0 0 6 ) 环境影响评价中有关规定提出的，预测模式如下： l 圳。l 。f + 1 0l g ( 劳) + 址距离+ 址地面+ 缸障碍物一1 6 三a e 口交= l o l g 1 0 0 1 “叼大+ 1 0 0 1 “叼中+ 1 0 0 1 朋叼小】+ 址l 国内的声学还没有被大家普遍认可的标准交通噪声预测模式，应用最多的就是美 国的f h w a 模型和中国交通部推荐的模式2 5 1 。涂瑞和等详细的介绍了f h w a 中的技 术缺陷和适用范围，并指出了应用在中国时需要注意的几个问题【2 6 】。李秀鸿、刘乃兰 等细致研究了f h w a 模式在城市道路交通噪声预测时的参数选择和各项修正【2 7 1 。辜 小安、王素萍、姚成等研究地面对声波的吸收特性和反射特性，建立了适用于噪声预 测的衰减物理模型，研究了声屏障和两侧绿化带对高速公路噪声的减噪效果： 2 8 - 3 0 1 。吴 硕贤建立了混合车流量交通噪声的预测模型，在北京等地得到了实际应用【3 1 1 。陈子明、 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 王毅指出了城市高架桥的交通噪声特性，建立了符合该情况的噪声预测模- - 3 2 - 3 4 。刘 克。彭守礼等分析了交通噪声在城市中的传播规律，并指出了相应的修正方法【3 5 硼。 王弘 3 8 1 通过对广深高速公路的典型路段进行研究，提出了f h w a 模式中的关于 修正高路堤、低路堑、地面植被覆盖情况、遮挡物等路边的环境和各车型参考能量的 平均辐射声级的内容。为了检验修正后的f h w a 模式的适用性，重新选取了该典型 路段的其它监测点进行监测，把修正后的f h w a 模式应用与这些监测点上进行实际 测量与修改后的预测值进行对比分析，得出了修正后的预测模式与实际测量的误差精 度范围，修正后的模式与实际测量的具有较好的吻合。 姚德飞【3 9 】研究出了把高速公路的车流量折算成混合车流量为1 0 0 1 0 0 0 0 辆小时， 当预测点在高速公路路肩1 0 2 0 0 范围内时，通过计算数据与实测数据的关系，如外 界的干扰一影响、实际的车流量等，修正后的噪声预测公式与实际测量的偏差可以小 于2 0 d b 。 1 3 2 国外研究现状 在高速公路交通噪声的预测模型中，世界各个国家的研究者都根据自己本国的交 通实际情况及各种试验条件下，相继开发研究了不同的预测模式。这些交通预测模式 在公路交通噪声的反射、吸收、传播、屏障等方面都有了较成熟的计算方法，而具体 的模型参数因各个国家的监测点的实际情况而不同m 郴】。目前，国外比较常用的噪声 预测模式有：美国的f h w a 模式1 4 6 1 、德国的r l s 8 1 与r l s 9 0 模式 4 7 - 4 8 】、英国的 c r t n 8 8 4 9 5 0 】、法国的m i t h r a 模式1 5 l 】、瑞士的s t l 8 6 模式【5 2 j 以及日本的a s j 1 9 9 3 方法【5 3 1 等。基于这些研究，出现了大量的交通噪声预测软件，如o p t i m a ( 美) 、 s t a m i n a ( 美) 、德国的s o u n d p l a n 、法国的m i c r o b r u i t 及m i t h r a 、英国的 r o a d n o i s e 、北欧的n b s t o y t 5 4 1 、挪威的v s t o y 5 5 】、荷兰的s c m l 5 6 1 、瑞士的s t l 等。 在上述各类噪声预测模式中进行交通噪声预测的过程大致相同，但在某些方面也 存在着一些明显的差异，例如要考虑因素、繁简、实验统计等参数的差别大，对复杂 情况如声屏障的多少、噪声的多次反射得到的处理方法会不同。但是主要的因素在数 学表达形式上是一致的：监测点的噪声是由车辆参考的噪声级和各类修正参数项得到 的。即【5 7 】： l = 三o + q4 - a 矿+ ad + g + a + 巾+ s + 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 式中：三0 机动车的参考噪声 、 d 一车流量的修正 矿一车速的修正 d 一距离衰减的修正 g 一路面坡度的修正 口一地面植被情况的影响 o 一有限长声源的修正 s 一声屏障的修正 m 一大气影响的修正 目前，尚无人就高速公路不同车道的车流量、车速等参数对路肩噪声的影响进 行研究，本文主要根据监测时段记录的不同车道的车流量、车型比、车速等参数进行 分析研究，探索以上参数对路肩噪声的贡献规律。 1 4 论文的研究目的、研究内容及技术路线 1 4 1 研究目的 本论文拟选取四川省内的四条高速公路，记录监测断面的不同车道的车型、车 流量、监测点距路肩距离等参数，通过各理论预测模型预测噪声衰减规律，然后将预 测结果与实际监测值进行类比和对比分析，研究各理论预测模型在各类型高速公路上 的适用性，探究较适用的交通噪声预测模型，并通过对交通噪声传播和衰减机理的研 究，提高该模型的应用性，使其运用于高速、大车流量公路噪声预测时精确度更高， 为今后在环境影响评价工作中更准确的预测噪声已及提出噪声防治措施提供依据。同 时分车道、分车型记录车流量，分析出不同车道、不同车型的车流量对路肩噪声的贡 献值，分析其中的规律。 1 4 2 研究内容 1 、各交通噪声预测模型的原理研究 通过分析f h w a 预测模式、交通部的公路建设项目环境影响评价规范中的 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 交通部0 6 年规范模式及环保部的0 9 年声导则模式，并查阅相关文献，研究以上三种 噪声预测模型的基本原理及其异同。 2 、各交通噪声预测模式的比较研究 选取四川省内几条高速公路，记录不同车道的车型和车流量、车速、路面结构、 路宽等基本参数，通过各理论预测模型预测其噪声衰减规律，并将预测结果与实际监 测结果进行类比和对比分析，研究各理论预测模型在高速公路上的适用性，探究较适 用的交通噪声预测模型。 3 、不同车道车型和车流量对路肩噪声的贡献规律 在现场监测时，记录不同车道的车型和车流量、车速、路面结构、路宽等基本参 数，根据预测模式预测路肩噪声值，在预测值和现场监测值中探究规律。 1 4 3 技术路线 本课题技术路线见图1 所示。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第7 页 图1 技术路线图 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 第2 章预测模式对比分析 目前，在国际上有很多种交通噪声预测模型和预测噪声的软件，例如德国的 c a d n a a 噪声预测模式，该模式在国外的适用范围非常广泛，预测也比较准确。该模 式是通过计算空气吸收、距离衰减、气候影响与地面吸收的修正、地形与建筑物的修 正等进行预测的，并求得公路的交通辐射声级。而在国内应用比较广泛的是美国的 f h w a 预测模式、交通部0 6 年规范模式及环保部0 9 年声导则模式。本章主要对上述 国内三种比较常用的预测模式进行对比分析。 2 1f h w a 预测模式 2 1 1 基本模式 美国在1 9 7 8 年1 2 月发布了f h w a 交通噪声预测模式( 以下简称f h w a 预测模 式) ，该预测模式主要是以等效连续声级l e q ( a ) 为评价的指标，该模式经过多次改进 已经在美国、加拿大、墨西哥及日本普遍使用。在我国多个省份的公路都用到此模式 进行噪声预测的，该模式基本公式为： l e q ( 1 1 ) i h 粕川。k 睁删g 台1 + + 1 0 1 9 学掣，+ 丛捌 该预测模式是将公路上的车辆按车型分类( 例如大型车、中型车、小型车) ，先 计算出某一类的车辆小时等效声级。 其中：z e q ( h ) ；第i 类车型的小时等效声级，o r b ( a ) ； ( 三o ) & 第i 类车型的参考能量平均辐射声级，c u 3 ( a ) ； m 表示在指定的时间t 0 h ) 内通过该预测点的第i 类型的车流量； d 0 测量车辆辐射声级时所参考位置的距离，d o = 1 5 m ； d 从车道中心线到预测点的垂直距离，m ； s 第i 类型车的平均车速，k l l l h ； r 计算等效声级所需要的时间，l h ； a 地面覆盖系数，取决于现场监测的地面条件，a = 0 或a = 0 5 ； ，y ：有限长路段的修正函数，其中，y 2 分别为预测点到有限 长路段两端的张角( r a d ) ；见图2 1 ： 筋由遮挡物所引起的衰减量，a b ( a ) 。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第9 页 a b p 图中2 - 1a b 为路段，d 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。如果将车流分为大型 车、中型车、小型车三类，那么总的车流量等效声级如下： l e q ( t ) = 1 01 9 1 0 0 1 工鹎h + 1 0 0 1 上蜘“2 + 1 0 0 1 工“3 】 ( 2 2 ) 式中的1 为大型车、2 为中型车、3 为小型车辆。 2 1 2 适用范围与修正 ( 1 ) 该模式适用于预测点到车道中心的距离d 大于1 5 m ，根据模式可以看出d 越小，车辆的噪声就不能当成点声源处理。模式的误差范围一般在士2 5d b ( a ) 以内， 车速在5 0 k m h lo o k m h 之间。 ( 2 ) 源强修正 公路纵坡引起的交通噪声源强修正量l 纵麓 计算按表2 1 取值。 表2 1 路面纵坡噪声级修正值 一- _ _ _ l _ _ _ - _ l _ _ _ _ - - - l _ i _ - _ l l - - _ _ - _ _ _ _ - - _ - _ _ - _ - _ - _ _ _ l l _ - l - - _ 一 纵坡( ) 噪卢级修正值( d b ) s3 0 4 5 6 7 + 1 + 3 7 + 5 一l _ _ _ _ - i _ _ - _ - _ - - - - _ l - _ _ _ _ _ - l _ - _ - l - _ _ - - _ - _ l - _ _ - 一 注：本表格仅对大型车和中型车进行修正，小型车不作修正。 公路路面引起的交通噪声源强修正量l 路面 取值按表2 2 取值。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 表2 - 2 常规路面修正值l 师 路面 l 黼 沥青混凝土路面 水泥混凝土路面 o + 1 ，、一2 注：本表仅对小型车进行修正，大型车和中型车不作修正。 地面覆盖物吸收衰减因子a 声波在传播过程中受到地面覆盖物的吸收产生衰减，拟建公路两侧主要为农田， 土质松散，故取a 值为0 5 。 噪声传播途径中障碍物减少的噪声量为s 林带所引起的衰减量 密集的林带的附加衰减量是每1 0 m1 - - , 2 d b ( a ) ，最大不超过1 0d b 。 a l 衣舫詹为农村建筑物的障碍衰减量 一般农村民房比较分散，在噪声预测时，接受( 预测) 点设在第一排房屋的窗前， 随后建筑的环境噪声级按表2 3 及图2 2 进行估算。 行车线 占地面积s = $ + s 2 + 一+ 蜀 点对房屋张角至行车线三角形的总面积s o = s a 占地面积百分比2 蚤蚶0 0 第一排房屋占地面积计算示意图 图2 - 2 农村多排建筑噪声计算示意图 第一排房屋占地面积7 0 - 9 0 每增加一排房屋 一5d b 前图计算 一1 5d b 最大绝对衰减量s 10 d b l 声髟区为预测点在路堤或路堑两侧声影区引起的绕射声衰减量。 当预测点处于声照区，l ，髟区= o 当预测点位于声影区，l 声髟区主要取决于声程差6 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 在计算绕射声衰减量时使用菲涅耳数n m 舣。菲涅耳数定义为： 懈：孚 式中：n m 毅菲涅耳数； 旯声波波长，m ； 万声程差，m ：由下图计算6 ，6 = a + b - - e 。 a 声源与路基边缘( 或路堑项部) 距离，i l l ； b 接受( 预测) 点至路基边缘( 或路堑顶部) 距离，m ； c 声源与接受( 预测) 点间的直线距离，m 。 线源绕射声衰减量的计算模式如下： l 声影区= - 1 0 x l g ( 3 x 兀x 瓜鬲 瓜罚 1 丽 )( 当t 1 时) - 1 0 1 9 0 竺磐) ( 翔 l 时) 2 xh l p + 0 2 1 ) ) 其中t = 2 0 x n m a x 3 。 图2 - 3 声程差6 计算示意图 ( 3 ) 参考能量平均辐射声级( ( 三o ) 厨) 当一汽车匀速行驶在平直的车道上，在垂直于行驶方向上的观察点( 即预测点) 测 得的瞬时a 声级如图2 - 4 所示。 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 a m _i i i 声级( d - j 鬈 时闻 图2 - 4 行驶过程中瞬时a 声级 高速公路上的车辆种类很多，即分为大型车、中型车、小型车。某一类车的参考 位置辐射声级按下式求出同一类车的参考能量平均辐射声级( 式中厶。为同第i 类车中 第j 种型号车的参考位置辐射声级) ： ( _ o ) 蜀= 1 0 1 9 1 窆0 h 】 j = 1 1 0 f h w a 模式将行驶的车辆分为三类：大、中、小。1 5 m 处的平均辐射声级为： ( 三o ) 小= 3 8 1 l g s 4 、一2 4 ( 三o ) 中= 3 3 9 1 9 s , + 1 6 4 ( l o ) 大= 2 4 6 1 9 s 大+ 3 8 5 ( 4 ) 在f h w a 预测模式中，大、中、小型车的具体分类见表2 4 。 表2 4f h w a 预测模式车型分类标准 车型 特征 大型车是指三轴或更多轴的货车，总重量超过1 2 t 。 中型车 是指二轴六轮的车辆，总重量在4 5 t 1 2 t 小型车二轴四轮的车辆( ( 包括座位不超过9 个的载客车、轻型货车) ，总重量不超过4 5 t 2 20 9 年声导则模式 2 2 1 基本模式 国家环保部0 9 年新颁布的环境影响评价技术导则里一声环境( h j 2 4 2 0 0 9 ) 中推荐的公路交通噪声预测模式( 以下简称0 9 年声导则模式) ，某类车型的等效声级 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 预测模式为： u 蛾砸神t + 1 0 1 9 ( 务+ 1 0 1 9 ( 争+ 1 0 l g ( 半) + 址_ 1 6 式中：k ( 办) ，第i 类型车的小时等效声级量，d b ( a ) ； 以) 。第i 类型车的速度为k ，k m h ；水平距离应为7 5 米处的能量 平均a 声级，d b ( a ) ； m 为通过某个预测点的第f 类型车的平均小时车流量，辆l l ； ，从车道中心线到预测点的距离，m ；该模式适用于r 7 5 m 预 测点的交通噪声预测； 形第f 类型车的平均车速，k m h ； 丁计算等效声级的所需要的时间，1 h ： y 。、y 2 预测点到有限长路段两端的张角，弧度； 址由其他因素引起的修正量，d b ( a ) ，可按下式计算： a t = a l l a t 2 + 屿 2 虼1 = a l 坡度+ a t 路面 越22 彳釉+ 彳f + 彳b 盯+ 彳m i s c 式中：厶线路因素引起的修正量，r i b ( a ) ； 址坡度公路纵坡修正量，d b ( a ) ； 址路面公路路面材料引起的修正量，d b ( a ) ； 缸，声波传播途径中引起的衰减量，d b ( a ) ； 缸，反射等引起的修正量，( 崛( a ) 。 2 总车流等效声级为 三( 丁) = l o l g 1 0 0 1 l 叼 大+ 1 0 0 1 叼 中+ 1 0 0 1 叼 小】 2 2 2 使用范围与参数计算 ( 1 ) 该模式适用于预测点到车道中心的距离d 大于7 。5 m ，根据模式可以看，车 速小于1 2 0 k m h 。 ( 2 ) 车速计算参考公式如下： 1 v r2 毛，+ k 2 + 丽 吩= v o l ( r l f + m 。( 1 一r ，) ) 式中： q 第i 种车型车辆的预测车速，k m h ；当设计车速小于1 2 0 k m h 时，该型车 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 预测车速按比例降低： u i _ 一该车型的当量车数； r h 一该车型的车型比； v o l 一单车道车流量，辆1 1 ； m i 其他2 种车型的加权系数。 k l 、k 2 、k 3 、l ( 4 分别为系数，如表2 5 所示。 表2 - 5 车速计算公式系数 路面类型 不同行驶速度修正量k m h 3 04 0 5 0 注：表中修正量为( 三疆) 。在沥青混凝土路面测得结果的修正。 地面覆盖物吸收衰减因子a 声波在传播过程中受地面覆盖物的吸收产生衰减，拟建公路两侧主要为农田，土 质松散，故0 【值取o 5 。 声波传播途径中引起的衰减量厶幻 a 障碍物衰减量( 彳切) 西南交通大学硕士研究生学位论文 第15 页 a 声屏障衰减量( 么切) 计算 无限长声屏障可按下式计算： a b a r = 1 0 1 9 ( 3 万厄丽 ) ( 当f ：掣1 ) 招 j c 1 0 l g o 燮鲁生) ( 当扣掣 1 ) d b 2 1 n ( t + 0 2 一1 ) ) 3 c 式中： f _ 声波频率，h z ； 万声程差，m ； c - 一声速，m s 。 有限长声屏障计算： a b a r 仍由上式公示计算，然后根据下图2 5 进行修正，修正后的a b a r 取决于遮 蔽角p o 。图2 5 a 中虚线表示：无限长屏障声衰减为8 5d b ，若有限长声屏障对应 得遮蔽角百分率为9 2 ，则有限长声屏障的声衰减为6 6d b 。 彳f 魄al 之# 订4 奈d l 融t 萄 一一 豸 蒲 冀 0 王 避 瑚 llll l 、 1 r ii| |ll | f lt尸| | 、ff 7 。d l flfl ； ，、1i 0 一一 一0 。 、 。、 、41又 。 2 入 n i p ? 黝 ( b ) 逮簸镯 魅撤伪l 纷警喾i ( h l ( 童) 修正豳 图2 5 有限长度的声屏障及声源的修正图 b 高路堤或低路堑两侧声影区衰减量计算。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 高路堤或低路堑两侧声影区衰减量a b a r 为预测点在高路堤或低路堑两侧声影区 内引起的附加衰减量。 当预测点处于声照区，a b a r - - o 当预测点位于声影区，a b a r 取决于声程差6 。 由图2 - 6 计算6 ，6 = a + b + c 。再由图2 7 查出a b a r 。 ， 露 v 麓 。 吃 潆 霪 曹； 图2 - 6 声程差6 计算示意图 一一 。 一， ， 。 ， ， ， 一一 一 一，r ，一 l- jiji iij 记50 0童0：o 声程差( 1 ) 图2 7 噪声衰减量a b a r 与声程差6 关系曲线( f = 5 0 0 h z ) c 农村房屋附加衰减量估算值 农村房屋衰减量可参照g b t 17 2 4 7 2 附录a 进行计算，在沿公路第一排房屋影声 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 7 页 区范围内，近似计算可按图2 8 和表2 - 7 取值。 嘹声瘌燧点 s 为第一箨厨篷孺积礤为翻彰嚣努( 包帑房澄j 獭积 图2 - 8 农村房屋降噪量估算示意图 表2 7 农村房屋噪声附加衰减量估算量 房屋状况 a b a r 4 0 6 0 7 0 9 0 以后每增加一排房屋 3d b 5d b 1 5d b 最大绝对衰减量 7 0 + 1 + 3 + 5 注：本表仅对大型车和中型车进行修正，小型车不作修正。 公路路面引起的交通噪声源强修正量( a l 路面) 取值见表2 - 1 0 。 表2 10 常规路面修正值 注：本表仅对小型车进行修正，大型车、中型车不作修正。 ( 4 ) 在规范预测模式中，大、中、小型车的具体分类见表2 - 1 1 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 9 页 表2 11 车型分类标准 车型分类 小型车( s )3 5 t 以下，一般包括小货、轿车、7 座( 含7 座) 以下旅行车等 中型车( m )3 5 t 1 2 t ，一般包括中货、中客( 7 座 4 0 座) 、农用三轮、四轮等 大型车( l ) 1 2 似上哺骼髅稗、嚣；醒氧焰轧4 惟灿入 2 4 预测模式的比较 f h w a 模式、导则模式和规范模式的基本模式大致相同，只是有些参数发生变化 具体的差别如下： 1 参照点位的距离不同即适应的距离范围不同，f h w a 模式距行车道中心线 1 5 m ，后两种模式均为距行车道中心线7 5 m 。 2 车流量的计算方法一致，车速计算不同，导则模式采用规范模式的计算方法。 3 有限路段的修正大体一致，模式后面的常数不同。 4 车型的划分标准不同。 ， 根据三种模式可知，0 9 年国家环保部颁布的导则模式是前两种模式的修正和改 进，本论文的重点就是研究交通预测模式在高速公路交通噪声预测中的应用，选择更 适合的模式和修正参数。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 0 页 第3 章高速公路交通噪声预测模式的比较研究 本章主要是通过实际监测与预测结果进行对比分析，研究各个理论预测模型的噪 声衰减规律，探究比较适用的交通噪声预测模式及相应的参数选择，通过对交通噪声 的传播和衰减机理的研究，提高该预测模式的应用性。 3 1 研究条件与方法 3 1 1 监测断面的选取 本次监测断面选取四川省内的两条高速公路( a 、b ) ，a 高速公路车流量较小， 主要车型是小型车；b 高速公路车流量较大，大型车和小型车居多。监测断面位于高 速公路的中段，监测断面处周围地势非常平坦、开阔，没有任何的遮挡物。 监测点所在点位的a 高速公路为双向四车道，路面宽2 4 m ，道路的两侧都具有应 急车道，路中央设有绿化隔离带，路面为沥青路面。噪声监测期间，高速公路的交通 运行正常，道路表面干燥，气候适宜，满足监测条件。监测的a 高速公路见图3 1 a 。 监测点所在点位的b 高速公路为双向四车道，路面宽2 4 m ，道路的两侧都具有应 急车道，路中央设有绿化隔离带，路面为沥青混凝土。噪声监测期间，高速公路的交 通运行正常，道路表面干燥，气候适宜，满足监测条件。监测的b 高速公路见图3 1 b 。 图3 1a图3 - 1b 3 1 2 监测仪器 h s 6 2 8 8 b 噪声频谱分析仪，美国a p r e s y sp r 0 2 0 0 0 s p d 激光测速测距仪，声级 校准器，摄像机，三脚架，米尺，佳能数码照相机。 ， 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 1 页 3 1 3 监测方法 在每个监测断面处布设五个监测点，各个测点距高速公路路肩的距离分别为0 m 、 2 0 m 、4 0 m 、6 0 m 和8 0 m ( 见下图) 。 图3 2a 高速公路路肩 图3 - 4a 高速路布点 图3 - 3b 高速公路路肩 图3 5b 高速路布点 监测方法严格按照g b t 1 6 4 2 3 9 3 城市区域环境噪声测量方法、g b t 3 2 2 2 9 4 声学环境噪声测量方法和国家环保总局环境保护监测技术规范中相应规定进 行监测，每个测点同时测量，连续2 天，每天监测3 次( 白天车流量高峰期2 次、夜 间1 次) ，上午9 ：0 0 1 1 ：0 0 ，测量三个2 0 m i n 等效连续a 声级和一个源强分频率连续a 声级；下午1 4 ：0 0 1 8 ：0 0 ，测量六个2 0 m i n 等效连续a 声级和一个源强分频率连续a 声级；晚上2 3 ：0 0 0 ：5 0 ，测量两个2 0 m i n 等效连续a 声级和一个源强分频率连续a 声 级。每个测点读取l e q 、l 1 0 、l s o 、l 9 0 、l m 附l m i 。、s d ，并同步记录车流量。 1 1 a 高速公路 5 并 图3 - 6 aa 高速公路监测断面图 图3 - 6 bb 高速公路监测断面图 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 3 页 3 2 监测结果与分析 2 1a 高速公路的监测结果与分析 各监测时段监测点的车流量、车速及各监测点的交通噪声统计结果见表3 1 、图 3 - 8 ，车速和等效a 声级为相应时段监测的平均值。 表3 1 a 高速公路监测的车流量、车速统计表 大型车中型车 小型车总车 由表3 1 可以看出，对大型车而言，在上午的车型比例最小，夜间车型比例最大， 但是车流量、车速下午达到最大，夜间最小，车速也最小；对中型车而言，晚上比例 有所下降，车速在昼夜间变化不是很明显；小型车在上午的车流量最大，在夜间的车 型比例最大，车速无明显的变化。 表3 - 2a 高速公路噪声监测结果 上午 l m i n ( d b ) 4 8 2 下午1 l 舶i n ( d b - ) 4 4 1 下午2 l n ( d b ) 4 8 2 夜间 l e q ( d b ) 8 0 1 6 5 36 2 15 8 3 5 8 1 l 。“( d b ) 9 9 2 8 2 77 8 67 5 67 4 2 l 明( d b ) 7 8 86 3 36 0 4 5 5 65 5 1 l 咄( d b ) 9 6 28 1 57 9 3 7 7 17 4 4 l e q ( d b ) 8 0 86 6 66 3 05 9 0 5 8 5 l m 。“d e ) 9 7 i8 1 37 8 98 1 1 7 8 4 l e q ( d b ) 7 6 66 2 05 9 85 6 7 6 0 5 l m i 。( d b ) 4 9 7 l 。( d b ) 9 5 47 8 8 7 3 17 0 8 7 3 0 l _ _ - - _ _ l _ - _ _ - _ _ _ - l _ - _ - - _ - _ - _ l - _ _ _ _ l _ _ i - _ _ - - _ _ - _ _ _ _ - _ - - _ - _ _ _ - - _ - - - _ _ _ - _ _ - _ - - _ - _ _ _ _ - - _ _ l - _ _ _ _ _ _ - _ 一 辆嘲小m 速沛围车m 范 速汕 车h 一洲肌 速妇围车衄范 速洫车妯 一一叭 速咖围车m 范 速油车虹 洲叭 时段 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 4 页 c 1 0 艘 l c 端 蜊 按 舻 已 弋j 、 韫 斗 1 5 m ，为了让预测结果清晰的在图上显现出来，图3 - 1 1 至图3 1 3 中f h w a 预测模式距路肩0 m 的噪声预测值取8 0 d b ( a ) 。 以下各图根据曲线拟合的最小二乘法基本原理对各组预测数据与实测数值进行 拟合。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 8 页 o4 06 0 距路肩距离m 图3 1 la 高速公路上午实测与预测比较 由图3 1 1 可以得出，三种模式预测的普遍高于监测值，三种模式的变化曲线规 律较明显，而监测值在距路肩6 0 m 8 0 m 之间规律不明显。 通过最小二乘法的拟合函数得出：f h