聲環(huán)境導則中公路交通噪聲預測模式核心部分推導及問題分析

范紅兵

(南京科泓環(huán)保技術有限責任公司，南京　210000)

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聲環(huán)境導則中公路交通噪聲預測模式核心部分推導及問題分析

范紅兵

(南京科泓環(huán)保技術有限責任公司，南京210000)

摘要：聲導則中，公路交通噪聲預測模式是一個半經驗模式。通過對該模式進行詳細的推導，以正確理解導則模式的來龍去脈，然后對該模式的相關問題給出了深入分析，以便在實際工作中正確運用及進一步開發(fā)公路噪聲預測模式。討論表明，在實際工作中，聲源處理、參考點位置、多車道、氣象條件等模型參數，應結合具體情況進行合理修正。并建議換一種噪聲預測建模思路，不采用導則中的半經驗模型，而采用概率分布的形式，對影響噪聲水平的車流速度、流量和源強等變量進行描述建模。

關鍵詞：聲環(huán)境影響評價 ；公路交通噪聲；噪聲預測模式；導則模式

公路交通噪聲預測模式在《環(huán)境影響評價技術導則 聲環(huán)境》(HJ 2.4—2009)中的主要核心模式如下[1]：

由于該導則模式是一個半經驗模式，且忽視了交通流作為一個有機整體所特有的系統(tǒng)性，孤立地考慮車流流量和速度對噪聲評價指標的影響程度，使其僅適用于車輛相互干擾較小的自由流下的交通狀態(tài)，而對于約束流交通狀態(tài)和混合車型交通流狀態(tài)則無法適用[2- 3]。為此，本文首先對該模式進行詳細的推導，以正確理解導則模式的來龍去脈，然后對該模式的相關問題給出了深入分析，以便在實際工作中正確地運用，以及進一步開發(fā)公路噪聲預測模式。

1預測模式核心部分推導

公路噪聲預測模型如圖1所示。單輛汽車沿平直道路AB勻速行駛，觀察點位于垂直于車道垂直距離為D的位置P上，車速為V，汽車通過垂直位置的時刻為t=0。

A~B為路段，P為預測點圖1　有限路段公路噪聲預測模型圖Fig.1　Highway noise prediction model of finite section

假定：

1)汽車聲源可作為點聲源處理。

2) 在垂直于車道D0處，測得汽車勻速行駛過程中的最大A聲級為L0。顯然，汽車通過垂直位置時A聲級最大，D0被稱為參考位置距離，相應的聲級為參考輻射聲級。

3)不考慮汽車輻射噪聲的指向性，僅考慮聲波能量的幾何發(fā)散衰減。

那么，單輛任意時刻t的A聲級為：

在t1~t2時間內，單輛汽車行駛時觀察點的等效A聲級為：

假設T時間段內有N輛車通過，往往認為某一類車的車速相近，忽略速度之間的差別。則該時段T內總的等效聲級為：

上式就是在T時間內，以相同速度V勻速行駛的N輛車駛過垂直位置后在觀察點產生的等效A聲級的計算式。

2討論

導則中公路交通噪聲預測模型適用范圍為：雙向六車道及以下的高速公路、一級公路和二級公路，其他公路可做參考；預測點在距離噪聲等效行車線7.5 m遠處；車輛平均行駛速度在48～140 km/h之間；預測精度為±2.5 dB。由于公路交通噪聲預測計算中模式、源強的選用及參數的確定都會較大地影響結果的準確性，從上文推導的假定，有以下問題需要進一步探討。

(1)聲源處理。推導中，導則模式中把汽車聲源可作為點聲源處理。實際上，應根據小時交通流量的不同，將公路噪聲源劃分為點聲源和線聲源處理。

目前，在環(huán)評實際操作中，小型車、中型車、大型車源強的取值見交通部導則。交通部導則中，源強主要與車速有關(在縱坡的情況下會作一定的修正)[5]。這種孤立地考慮車流流量和速度對噪聲評價指標的影響程度，僅適用于車輛相互干擾較小的自由流下的交通狀態(tài)，而對于約束流交通狀態(tài)和混合車型交通流狀態(tài)則無法適用。

另外，對于間斷流設施，特別是信號交叉口、無信號交叉口、環(huán)島等間斷流交通路段，由于車輛時常處于“停停走走”的狀態(tài)，因此車流速度普遍較低。同時，車輛加、減速操作頻繁。這些因素都與交通噪聲之間存在密切關聯(lián)，但當前模型中尚未給予考慮[6]。

關于聲源的高度，導則模式中未給出，在FHWA模型中聲源高度取1 m，而RLS90模型中聲源高度取0.5 m。

(2)參考點位置。由于三級以上多車道公路每條機動車道寬度為3.5~3.75 m，對于4車道以上的道路，參考點定為7.5 m明顯不合常理。FHWA預測模式中參考點的位置為15 m，新導則預測模式為7.5 m，RLS90 模型中參考點距離道路中心線25 m。美國聯(lián)邦公路管理局認為，參考點位置的距離小于15 m時，某些大車的噪聲發(fā)散不能滿足球面發(fā)散要求。

(3)多車道。導則中預測模式在使用時不分車道，以整條道路的車流量進行預測。對于六車道及八車道，導則模式存在明顯的缺陷。

(4)在具體的道路預測中應注意不同的修正條件。對于城市道路，應考慮兩邊反射的影響；對于高架道路，在交通噪聲預測模式中增加一項防撞護欄的降噪量;對于立交區(qū)，分別計算主路到預測點的噪聲級及匝道到預測點的噪聲級，然后疊加。

(5)導則模式中未考慮氣象條件的影響，應增加考慮空氣溫度、濕度、風等對噪聲擴散的影響。

3結語

導則中公路交通噪聲建模思路主要為統(tǒng)計模型和半經驗模型，由本文的推導可知導則模型存在明顯的局限。在實際工作中，應結合具體情況選擇合適的噪聲預測模型并對模型參數進行合理修正，以便形成一些可供區(qū)域參考的統(tǒng)一模型及修正參數。

最后，建議換一種建模思路，采用概率分布的形式，對影響噪聲水平的車流速度、流量和源強等變量進行描述建模，并適當參考RLS90 模型[7]。

參考文獻(References)：

[1]環(huán)境保護部. HJ 2.4—2009 環(huán)境影響評價技術導則 聲環(huán)境[S]. 北京: 中國環(huán)境科學出版社, 2010.

[2]劉小明, 李超, 榮建. 道路交通噪聲預測模型研究[J]. 北京工業(yè)大學學報, 2009, 35(7): 953- 959.

[3]王建輝. 公路交通噪聲預測模式對比分析[J]. 山西交通科技, 2011(4):76- 77.

[4]沈紅霞. 高速公路交通噪聲預測模式分析比較研究[D]. 杭州: 浙江大學, 2003.

[5]交通部. JTG B03-2006 公路建設項目環(huán)境影響評價規(guī)范[S]. 北京: 人民交通出版社, 2006.

[6]張音波, 張玉環(huán), 范東平, 等. 道路交通噪聲預測的研究進展[J]. 環(huán)境污染與防治, 2012, 34(6): 77- 81.

[7]鄧佳, 趙劍強, 張曉寧, 等. 公路交通噪聲預測模型FHWA與RLS90的比較[J]. 環(huán)境工程學報, 2012, 06(2): 687- 691.

Derivation and Analysis of the Core Part of Highway Traffic Noise Prediction

Model in theTechnicalGuidelinesforNoiseImpactAssessment

FAN Hong-bing

(Nanjing Kehong Environmental Technology Co.,Ltd., Nanjing210000,China)

Abstract:In theTechnicalGuidelinesforNoiseImpactAssessment, highway traffic noise prediction model is a empirical model. In this paper, the guideline model were derived in detail in first, to correctly understand the model. And then, the related problems of the model were given in-depth analysis, in order to correct use the model in actual work, and further development of highway traffic noise prediction model. The discussion shows that, the model parameters such as sound source treatment, reference point location, multilane highways, meteorological condition and so on, should be reasonably modified in combination with the actual situation. And a suggestion is recommended that the noise predictive modeling ideas should not using the semi-empirical models, and takes the form of probability distributions, which describe the modeling using the affecting the noise level variable, such as traffic speeds, flow and sound sources.

Key words:noise impact assessment；highway traffic noise； noise prediction model；guideline model

作者簡介：范紅兵(1983—)，男，碩士研究生，環(huán)境工程專業(yè)，主要從事環(huán)境影響評價及環(huán)保工程設計，E-mail：478994491@qq.com

收稿日期：2015-12-20

中圖分類號：X827

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6444(2016)01-0076-03

DOI:10.14068/j.ceia.2016.01.021