福州市道路交通噪聲變化趨勢(shì)及影響因子分析

摘要：本文通過對(duì)福州市歷年交通噪聲的變化趨勢(shì)及相關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析，得出福州市交通噪聲的前三主要影響因素分別為車流量、公路通車?yán)锍虜?shù)和市區(qū)常住人口。根據(jù)福州市近三年交通噪聲及相關(guān)交通因子的同步監(jiān)測(cè)結(jié)果，具體分析了車流量、道路等級(jí)、道路寬度、車型比例等交通因子對(duì)道路交通噪聲的影響，為控制本市交通噪聲污染提供理論參考。

關(guān)鍵詞：交通噪聲；變化趨勢(shì)；灰色關(guān)聯(lián)分析；道路；交通影響因子

中圖分類號(hào)：X839 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）05-0207-04

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.124

Abstract： Based on the grey correlation analysis of the traffic noise variation trend and relevant socio-economic indicators in Fuzhou over the years， it is concluded that the top three influencing factors of traffic noise in Fuzhou are traffic volume， highway mileage， and urban resident population. According to the synchronous monitoring results of the traffic noise and related traffic factors in Fuzhou in the past three years， the influence of traffic factors such as traffic volume， road class， road width， and vehicle model ratio on road traffic noise was analyzed， providing a theoretical reference for controlling traffic noise pollution.

Key words：Traffic noise；Change trend；Grey relational analysis；Road；Traffic influence factors

隨著社會(huì)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，噪聲污染問題也日益突出。噪聲污染會(huì)對(duì)人類產(chǎn)生諸多不良影響，如損傷聽力、干擾睡眠、嚴(yán)重的還會(huì)危害人們的身心健康，因此，研究和控制噪聲污染勢(shì)在必行。城市區(qū)域環(huán)境噪聲按其來源，可分為生活噪聲、交通噪聲、工業(yè)噪聲、施工噪聲四大類。根據(jù)福州市歷年區(qū)域環(huán)境噪聲的監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)，四大噪聲來源中，按噪聲源影響的面積大小排序，交通噪聲排第二位，僅次于生活噪聲。按噪聲源產(chǎn)生的聲級(jí)水平排序，交通噪聲位于首位，其污染強(qiáng)度最高。由此可見，道路交通噪聲已成為福州市噪聲污染的重要來源。本文就福州市道路交通噪聲的變化趨勢(shì)及主要影響因子進(jìn)行分析。

1 數(shù)據(jù)來源與計(jì)算方法

1.1 道路交通噪聲及相關(guān)交通因子數(shù)據(jù)來源與評(píng)價(jià)方法

本文涉及的道路交通噪聲及交通影響因子數(shù)據(jù)來源于福州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站2005～2017年的道路交通噪聲的晝間監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。道路交通噪聲晝間監(jiān)測(cè)每年1次，在正常工作時(shí)段內(nèi)測(cè)量。每個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量20min等效聲級(jí)Leq，記錄累積百分聲級(jí)L10、L50、L90、Lmax、Lmin和標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD），并同步分類（大型車、中小型車）記錄車流量、監(jiān)測(cè)時(shí)間、測(cè)點(diǎn)所在路段的道路等級(jí)、路長(zhǎng)、路寬、車道數(shù)（單雙向）等信息[1]。對(duì)全市交通噪聲監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，Leq、平均車流量和平均路寬采用道路長(zhǎng)度加權(quán)平均法計(jì)算。道路交通噪聲強(qiáng)度級(jí)別按表1進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來源

市區(qū)常住人口、公路通車?yán)锍毯嫌?jì)、民用車輛擁有量、地區(qū)生產(chǎn)總值、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入等年度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來源于歷年《福州統(tǒng)計(jì)年鑒》。

2 福州市道路交通噪聲變化趨勢(shì)

2005～2017年福州市道路交通噪聲變化趨勢(shì)見圖1。由圖可看出，福州市道路交通噪聲等效聲級(jí)和累積百分聲級(jí)的年際變化曲線基本平行，呈先緩慢上升后出現(xiàn)回落，至2015年達(dá)到低值后又有所回升的趨勢(shì)。年均等效聲級(jí)Leq由2005年的68.3 dB，經(jīng)上下波動(dòng)至2017年的69.3 dB，各年間的秩相關(guān)系數(shù)為0.258，無明顯變化趨勢(shì)。

2005～2017年福州市不同交通噪聲強(qiáng)度的路段占比情況見圖2。其中，交通噪聲小等于68 dB的路段比例范圍為19.9%～48.9%，呈先降后升趨勢(shì)；交通噪聲在68.1 dB～70.0 dB的路段比例范圍為12.2%～52.3%，年際變化總體為下降趨勢(shì)；交通噪聲大于70 dB的路段比例范圍為12.7%～45.7%，2017年該比例為43.6%，各年間交通噪聲大于70 dB的路段比例的秩相關(guān)系數(shù)為0.698，呈明顯上升趨勢(shì)，可見道路交通噪聲的污染情況不容忽視。

3 灰色關(guān)聯(lián)分析法判斷各宏觀指標(biāo)對(duì)交通噪聲的影響程度

道路交通噪聲的來源主要有機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲、進(jìn)氣排氣聲、喇叭聲、啟動(dòng)制動(dòng)聲以及輪胎與路面之間摩擦形成的噪聲等。除了機(jī)動(dòng)車自身因素外，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，人民生活水平的提高，城市機(jī)動(dòng)車輛不斷增長(zhǎng)，交通干線迅速發(fā)展，社會(huì)、人口、經(jīng)濟(jì)層面的因素也對(duì)道路交通噪聲產(chǎn)生一定影響，但是它們之間的影響程度是不確定的，具有一定的灰色性，我們可以把這些相關(guān)因素組成的城市道路交通噪聲系統(tǒng)看成是一個(gè)灰色系統(tǒng)。通過選取可能對(duì)交通噪聲產(chǎn)生影響的若干指標(biāo)，通過灰色關(guān)聯(lián)分析，得出各指標(biāo)對(duì)福州市道路交通噪聲的影響程度[2]。

3.1 灰色關(guān)聯(lián)分析法的原理

灰色關(guān)聯(lián)分析的基本思想是根據(jù)序列曲線幾何形狀的相似程度來判斷其聯(lián)系是否緊密，曲線越接近，相應(yīng)序列之間關(guān)聯(lián)度就越大，反之就越小[3]。其具體計(jì)算步驟如下：

（1）確定反映系統(tǒng)行為特征的參考數(shù)列X0={X0（k）|k=1，2，……，n}和影響系統(tǒng)行為的比較數(shù)列Xi={Xi（k）|k=1，2，……，n}，i=1，2，……，m。

（2）對(duì)參考數(shù)列和比較數(shù)列經(jīng)初值化變換進(jìn)行無量綱化處理：

（3）計(jì)算各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)：

ρ∈（0，∞）稱為分辨系數(shù)，通常取ρ=0.5。

（4）計(jì)算各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度。由于關(guān)聯(lián)系數(shù)表示比較數(shù)列與參考數(shù)列在各個(gè)時(shí)刻的關(guān)聯(lián)程度值，它的數(shù)值不止一個(gè)，是分散性的不便于進(jìn)行整體比較。因此對(duì)各個(gè)時(shí)刻的關(guān)聯(lián)系數(shù)求平均值ri，作為比較數(shù)列與參考數(shù)列間關(guān)聯(lián)程度的整體量值，即關(guān)聯(lián)度，計(jì)算公式如下：

（5）關(guān)聯(lián)度排序。根據(jù)各比較數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)聯(lián)度ri的大小，判斷其對(duì)參考數(shù)列的關(guān)聯(lián)程度。關(guān)聯(lián)度越大意味著該比較數(shù)列對(duì)參考數(shù)列的影響越大。

3.2 計(jì)算影響交通噪聲相關(guān)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度

將福州市2005～2016年道路交通噪聲的平均等效聲級(jí)作為參考數(shù)列，將可能影響道路交通噪聲的車流量、道路寬度、市區(qū)常住人口、地區(qū)生產(chǎn)總值、民用車輛擁有量、公路通車?yán)锍虜?shù)、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入等統(tǒng)計(jì)指標(biāo)作為比較數(shù)列（見表2），經(jīng)初值化變換無量綱處理后，根據(jù)關(guān)聯(lián)系數(shù)的公式計(jì)算得到各指標(biāo)對(duì)交通噪聲的關(guān)聯(lián)度（見表3）。

3.3 結(jié)果分析

灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明：各指標(biāo)對(duì)福州市道路交通噪聲影響的大小順序?yàn)椋很嚵髁?gt;公路通車?yán)锍毯嫌?jì)>市區(qū)常住人口>道路寬度>民用車輛擁有量>城鎮(zhèn)居民人均可支配收入>地區(qū)生產(chǎn)總值。車流量的關(guān)聯(lián)度最大，為0.9594，這表明車流量的大小直接影響交通噪聲的聲級(jí)水平；其次是公路通車?yán)锍虜?shù)，其關(guān)聯(lián)度為0.9452，一般而言，公路通車?yán)锍淘介L(zhǎng)，車流量就越容易被稀釋，在一定程度上可以降低交通噪聲；再次是市區(qū)常住人口，，其關(guān)聯(lián)度為0.9191，常住人口數(shù)量越多，交通出行的頻次就越大，車流量勢(shì)必相應(yīng)增加，從而促進(jìn)交通噪聲上升；道路寬度的關(guān)聯(lián)度為0.8652，對(duì)交通噪聲有一定影響，理論上，道路寬度越大，交通噪聲應(yīng)該越小，但是隨著路寬的贈(zèng)加，車流量和車速也會(huì)相應(yīng)提高，又制約了交通噪聲的減輕，所以道路寬度對(duì)交通噪聲的影響是和其他交通因子共同體現(xiàn)的；民用車輛擁有量、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入和交通噪聲的關(guān)聯(lián)度分別為0.7701和0.6803，對(duì)交通噪聲的影響不大，推其原因，可能由于停車位緊缺及道路擁堵等原因，部分有能力購(gòu)置車輛的居民日常出行方式仍是以公共交通或者非機(jī)動(dòng)車為主；地區(qū)生產(chǎn)總值與交通噪聲的關(guān)聯(lián)度最小，為0.6064，主要是因?yàn)橐环矫?，隨著地區(qū)生產(chǎn)總值的提升，人民生活水平提高，汽車保有量上升，增加了交通噪聲的污染，另一方面，地區(qū)生產(chǎn)總值的提高也會(huì)加大政府對(duì)城市道路等基礎(chǔ)建設(shè)的投入，從而改善交通狀況，減少交通噪聲污染，二者作用相抵，地區(qū)生產(chǎn)總值對(duì)城市交通噪聲的影響變得不明顯。

4 交通因子對(duì)交通噪聲的影響分析

前文從宏觀層面分析了各社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)道路交通噪聲的影響，為了更詳細(xì)地了解各交通因子對(duì)道路交通噪聲的具體貢獻(xiàn)情況，選取福州市近三年所有道路交通噪聲監(jiān)測(cè)點(diǎn)的427個(gè)樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析不同車流量、道路等級(jí)、道路寬度、車型比例對(duì)交通噪聲的影響。

4.1 車流量對(duì)交通噪聲的影響

從前文灰色關(guān)聯(lián)分析法的結(jié)論可知，車流量是影響福州市道路交通噪聲最重要的因素。國(guó)內(nèi)外大多數(shù)道路交通噪聲模型的研究結(jié)果顯示，交通噪聲等效聲級(jí)與車流量的對(duì)數(shù)存在正相關(guān)[4]。本文根據(jù)近三年的實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用EXCEL做出交通噪聲等效聲級(jí)與車流量的散點(diǎn)圖，對(duì)散點(diǎn)圖進(jìn)行趨勢(shì)線擬合，得到對(duì)數(shù)趨勢(shì)線（R2=0.1971）的擬合程度較其他趨勢(shì)線都大，與文獻(xiàn)的結(jié)論相符，如圖3，當(dāng)車流量較小時(shí)，交通噪聲等效聲級(jí)隨著車流量的增加呈明顯上升趨勢(shì)，隨著車流量的增大，交通噪聲等效聲級(jí)上升的趨勢(shì)越來越緩，最終將趨于水平。趨勢(shì)線的R2值較低，交通噪聲上下波動(dòng)的范圍比較大，說明影響交通噪聲的因素不僅僅是車流量，還包括其他交通因子。

4.2 車速對(duì)交通噪聲的影響

車速對(duì)交通噪聲也有重要的影響作用。根據(jù)前人的研究成果，車流量一定的情況下，車速越快，交通噪聲值通常也越高。一般情況下，行車速度每減少10km/h，噪聲值減少2～3dB（A）[5]。

4.3 道路等級(jí)對(duì)交通噪聲的影響

福州市道路交通噪聲監(jiān)測(cè)點(diǎn)位主要分布在快速路、主干路和次干路三個(gè)等級(jí)道路。根據(jù)近三年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，快速路的交通噪聲總體平均等效聲級(jí)最高，為70.6 dB，其次是主干路68.4 dB，最低的是次干路67.6 dB。由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，三種道路等級(jí)中，道路平均寬度，車流量、噪聲累積百分聲級(jí)的大小順序均是：快速路>主干路>次干路，見表4。

以所有監(jiān)測(cè)樣本的車流量為橫坐標(biāo)，以噪聲監(jiān)測(cè)等效聲級(jí)為縱坐標(biāo)，分不同道路等級(jí)作散點(diǎn)圖，然后分別對(duì)快速路、主干路、次干路添加對(duì)數(shù)趨勢(shì)線（見圖4），三條趨勢(shì)線的R2順序?yàn)椋嚎焖俾?gt;次干路>主干路，當(dāng)車流量較小時(shí)，不同等級(jí)道路的噪聲等效聲級(jí)大小順序?yàn)椋褐鞲陕?gt;次干路>快速路，隨著車流量的增大，噪聲等效聲級(jí)大小順序變化為：快速路>次干路>主干路。主要是因?yàn)榇胃陕泛椭鞲陕飞纤郊臆?、公交車、小型貨車比較多，上下車、啟動(dòng)制動(dòng)和裝卸活動(dòng)頻繁，而且行人、非機(jī)動(dòng)車也多，多數(shù)非機(jī)動(dòng)車道與人行道合并，人車混流，增加了車輛加速減速及鳴笛次數(shù)，對(duì)主干路和次干路的交通噪聲產(chǎn)生了額外的干擾，而快速路上的交通狀況相對(duì)穩(wěn)定，額外噪聲干擾較少，所以快速路的等效聲級(jí)與交通量的曲線擬合度R2大于主干路和次干路。當(dāng)車流量較小時(shí)，由車流量產(chǎn)生的噪聲也相對(duì)較小，額外的干擾噪聲所占比例就顯得尤為突出，于是出現(xiàn)了主干路、次干路的交通噪聲大于快速路的現(xiàn)象。隨著車流量的增大，其車流對(duì)應(yīng)的噪聲也增大，額外的干擾噪聲所占比重隨之減少，可逐漸忽略，另一方面，隨著車流量增加，主干路和次干路的車速受到限制，一定程度上抑制了噪聲的增加，而快速路由于路面較寬，紅綠燈少，隨著車流量的增加，車速基本不受影響，快速路交通噪聲的上升趨勢(shì)較主干路和次干路更明顯，因此，當(dāng)車流量增加到一定程度時(shí)，快速路的交通噪聲值就超過了主干路和次干路的交通噪聲。

4.4 道路寬度對(duì)交通噪聲的影響

將2015～2017年福州市道路交通噪聲的監(jiān)測(cè)樣本按不同道路寬度分類，計(jì)算各個(gè)寬度范圍內(nèi)的交通噪聲平均值并進(jìn)行比較，初步得出交通噪聲隨道路寬度的增加呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。為了考慮車流量的影響，將車流量按每1000輛/h為一個(gè)變化梯度，分別計(jì)算不同車流量下交通噪聲隨道路寬度的變化情況，參見表5。由計(jì)算結(jié)果得出，當(dāng)車流量為1000～3000輛/h時(shí)，道路交通噪聲隨著道路寬度的增加呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，但下降趨勢(shì)不明顯；當(dāng)車流量在<1000輛/h及>3000輛/h時(shí)，道路交通噪聲隨著道路寬度的增加而增加，尤其在車流量為3000～4000輛/h及>5000輛/h時(shí)，道路交通噪聲隨著道路寬度的增加呈顯著上升趨勢(shì)，可見，道路寬度對(duì)交通噪聲有一定的影響，但沒有絕對(duì)的相關(guān)性，它是和車流量、車速等其他交通因子共同影響著交通噪聲。

為了進(jìn)一步研究道路寬度對(duì)交通噪聲的影響，以車流量與對(duì)應(yīng)道路寬度的比值為橫坐標(biāo)，交通噪聲平均等效聲級(jí)為縱坐標(biāo)，同時(shí)為了弱化車速的干擾，根據(jù)不同道路等級(jí)分別計(jì)算作圖，參見圖5，可以看出，隨著車流量和道路寬度比值的上升，快速路的噪聲值呈明顯上升趨勢(shì)，主干路和次干路噪聲值則上下波動(dòng)。隨車流量和道路寬度比值的增加，快速路上的車速不易產(chǎn)生大的變化，曲線的趨勢(shì)基本可以反映車流量和道路寬度對(duì)噪聲的影響，即對(duì)于車速穩(wěn)定的路面情況而言，交通噪聲對(duì)車流量呈正相關(guān)，對(duì)道路寬度呈負(fù)相關(guān)。當(dāng)車流量和道路寬度比值增加時(shí)，主干路和次干路出現(xiàn)擁堵的概率增大，車速下降，干擾交通噪聲的因素也增多，交通噪聲沒有明顯的變化趨勢(shì)。

4.5 車型對(duì)交通噪聲的影響

交通噪聲不僅受車流量、道路環(huán)境、車速等因素影響，機(jī)動(dòng)車車型的影響也是不可忽略的。一般而言，大型車產(chǎn)生的噪聲貢獻(xiàn)大于中小型車。根據(jù)近三年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算大型車車流量占總車流量的比例，其范圍為0～44.2%，以每5%為一個(gè)變化梯度做統(tǒng)計(jì)，同時(shí)為了排除車流量的差異對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生干擾，分別計(jì)算不同車流量范圍下交通噪聲隨大型車比例的變化情況。由于大型車比例大于15%的樣本數(shù)比較少，于是將大型車比例大于15%的樣本合并統(tǒng)計(jì)，計(jì)算結(jié)果參見表6、圖6。

由圖可知，當(dāng)總車流量在小于3000輛/h及4000～5000輛/h范圍的時(shí)候，交通噪聲隨著大型車所占比例的增加而升高，當(dāng)總車流量為3000～4000輛/h的時(shí)候，大型車比例大于15%的測(cè)點(diǎn)噪聲均值最低，大型車比例為0的測(cè)點(diǎn)噪聲均值相對(duì)較高，但是這個(gè)車流量范圍內(nèi)，大型車比例為0和大于15%的樣本數(shù)較少（均為2個(gè)，占3.4%），代表性不足。總體來看，交通噪聲隨著大型車流量占總車流量比例的增加而升高?？梢?，車型對(duì)噪聲也有重要的影響。

5 結(jié)論

（1）自2005年以來，福州市道路交通噪聲平均等效聲級(jí)經(jīng)上下波動(dòng)至2017年上升1dB，無明顯變化趨勢(shì)，但交通噪聲大于70dB的路段比例由2005年的12.7%經(jīng)上下波動(dòng)至2017年的43.6%，呈明顯上升趨勢(shì)，道路交通噪聲的污染情況不容忽視。

（2）通過對(duì)福州市歷年交通噪聲變化趨勢(shì)及相關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析，結(jié)果表明，各指標(biāo)對(duì)交通噪聲的影響程度大小順序?yàn)椋很嚵髁?gt;公路通車?yán)锍毯嫌?jì)>市區(qū)常住人口>道路寬度>民用車輛擁有量>城鎮(zhèn)居民人均可支配收入>地區(qū)生產(chǎn)總值。

（3）對(duì)福州市近三年交通噪聲及相關(guān)交通因子的同步監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析得出：交通噪聲與車流量呈對(duì)數(shù)的正相關(guān)；車速越快，交通噪聲值越高；不同道路等級(jí)比較，當(dāng)車流量較少的情況下，交通噪聲大小順序?yàn)橹鞲陕?gt;次干路>快速路，當(dāng)車流量較大時(shí)，交通噪聲大小順序變化為：快速路>次干路>主干路；道路交通噪聲和道路寬度沒有明顯的相關(guān)性，但是在車速穩(wěn)定的情況下，和車流量/道路寬度的比值正相關(guān)；隨著大型車占總車流量比例的增加，交通噪聲也會(huì)相應(yīng)上升。

（4）影響交通噪聲的原因多樣復(fù)雜，除了文中分析的因素外，還有車身狀況、路面材料、交通管理手段、道路兩側(cè)邊界條件等因素共同影響著道路交通噪聲，還需要我們繼續(xù)不斷進(jìn)行分析探討。

參考文獻(xiàn)

[1]HJ 640-2012，環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范 城市聲環(huán)境常規(guī)監(jiān)測(cè)[S].

[2]廉婕，馬民濤，劉潔.灰色理論及其模型在北京典型城市區(qū)域聲環(huán)境研究中的應(yīng)用[J].環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù)，2013，25（3）：21-25.

[3]李輝，彭曉春，鐘志強(qiáng)，等.灰色關(guān)聯(lián)分析法在交通噪聲影響因素分析中的應(yīng)用[J].噪聲與振動(dòng)控制，2012，（2）：93-95.

[4]史本杰，胡喜生，邱榮祖.城市交通噪聲的影響因子與治理策略[J].莆田學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，23（5）：105-108.

[5]邊歸國(guó)，莊一廷，黃田平，等.福州市城市環(huán)境噪聲污染來源及防治對(duì)策的研究[J].噪聲與振動(dòng)控制，2004，（5）：26-30.

收稿日期：2018-04-29

作者簡(jiǎn)介：張敏艷（1984-），女，本科，工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)與環(huán)境質(zhì)量分析。