高速公路交通噪聲變化趨勢及相關性研究

楊記芳

（山西省交通科學研究院，山西 太原 030006）

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，高速公路也得到了迅猛發(fā)展，客貨運流量的增加直接導致了高速公路交通量的不斷增加，由此而來的交通噪聲問題也日趨嚴重。長期處于噪聲環(huán)境中，周邊居民的正常生活會受到干擾，對人們的身心健康造成嚴重影響，因此，交通噪聲污染問題已經(jīng)逐漸成為政府、專家學者和社會大眾所關注的熱點問題之一[1-3]。

本文以2017年10月—2018年9月山西省交通環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡信息平臺太原繞城高速西北環(huán)段東社互通K738+600、太原繞城高速東環(huán)段K22+500和大同繞城高速西段K12+710、K24+630 等4 處噪聲在線監(jiān)測站點12 個月的監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎，進行了高速公路交通噪聲變化趨勢以及與交通量的相關性分析，為高速公路交通噪聲治理提供決策參考。

1 材料與方法

1.1 噪聲在線監(jiān)測點位概況

高速公路交通噪聲在線監(jiān)測點1 位于山西省太原繞城高速西北環(huán)段東社互通K738+600（高速公路靠近太原市精神病康復醫(yī)院一側(cè)），標高849 m，距離高速公路邊界線3 m，地理坐標為N：37°53′11.7″，E：112°27′40.1″，區(qū)域環(huán)境狀況為高速附近居民醫(yī)院集中分布；在線監(jiān)測點2 位于山西省太原繞城高速東環(huán)段K22+500（高速公路靠近山西省醫(yī)藥學院一側(cè)），標高801 m，距離高速公路邊界線3.5 m，地理坐標為N：37°46′28.9″，E：112°38′29.1″，區(qū)域環(huán)境狀況為高速靠近醫(yī)藥學院；在線監(jiān)測點3 位于山西省大同繞城高速西段K12+710（高速公路靠近大同同煤棚戶區(qū)居民住宅一側(cè)），標高1 033 m，距離高速公路邊界線3.5 m，地理坐標為N：39°59′33.88″，E：113°12′30.03″，區(qū)域環(huán)境狀況為高速附近同煤棚戶區(qū)居民住宅集中分布；在線監(jiān)測點4 位于山西省大同繞城高速西段K24+630（高速公路靠近大同師范學院一側(cè)），標高1 074 m，距離高速公路邊界線2.5 m，地理坐標為N：40°41′43.63″，E：113°13′7.93″，區(qū)域環(huán)境狀況為高速靠近大同大學師范學院。

1.2 噪聲在線監(jiān)測指標及方法

高速公路噪聲在線監(jiān)測站點監(jiān)測的噪聲指標為等效A 聲級Leq，累積百分聲級L10、L50、L90以及Lmax、Lmin，同步記錄車流量。等效A 聲級即一個時段的A級能量平均值，為國際與國內(nèi)常用的噪聲評價量。L10、L50、L90代表噪聲的起伏程度，分別代表平均峰值、平均中值和平均本底值。

噪聲在線監(jiān)測系統(tǒng)由各在線監(jiān)測站點與信息平臺構(gòu)成，信息平臺協(xié)調(diào)整個監(jiān)測系統(tǒng)的運行，完成對噪聲監(jiān)測設備的數(shù)據(jù)采集和遠程通訊控制和數(shù)據(jù)處理，最終形成統(tǒng)計報表。噪聲在線監(jiān)測設備與信息終端之間采用3G 無線網(wǎng)絡傳輸信息。

1.3 噪聲評價依據(jù)

本文聲環(huán)境質(zhì)量評價執(zhí)行《聲環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3096—2008）。各類聲環(huán)境功能區(qū)環(huán)境噪聲限值見表1。

當高速公路相鄰區(qū)域為1 類環(huán)境功能區(qū)時，高速公路邊界線外兩側(cè)50 m 以內(nèi)屬于4a 類聲環(huán)境功能區(qū)，執(zhí)行標準規(guī)定的4a 類聲環(huán)境功能區(qū)環(huán)境噪聲限值：晝間環(huán)境噪聲限值70 dB，夜間環(huán)境噪聲限值55 dB。

表1 環(huán)境噪聲限值 dB（A）

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2010 和SPSS16.0 軟件進行數(shù)據(jù)整理、繪圖和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 噪聲月變化趨勢

為了更好地分析高速公路噪聲在線監(jiān)測站點噪聲月變化趨勢，通過對2017年10月—2018年9月的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行整理分析，取每月在線監(jiān)測站點晝間、夜間的等效A 聲級（Leq）和累積百分聲級（L10、L50、L90）的平均值，分別做出逐月變化曲線。

2.1.1 太原繞城高速西北環(huán)段東社互通K738+600

太原繞城高速西北環(huán)段東社互通K738+600 噪聲在線監(jiān)測點晝間噪聲逐月變化趨勢如圖1 所示，夜間噪聲逐月變化趨勢如圖2所示。

通過圖1、圖2 可以看出，該噪聲在線監(jiān)測站點晝間和夜間噪聲4 項指標從2017年10月—2018年9月總體趨于波動下降，下降的幅度不大，其中Leq和L10的逐月變化趨勢較為接近。2018年6月以前，晝間等效A 聲級（Leq）與L50差距逐漸拉大，與L10距離逐漸接近，說明2017年10月—2018年6月期間，晝間噪聲的波動幅度較大，噪聲數(shù)據(jù)處于不穩(wěn)定不集中的狀態(tài)，標準差和極差比較大。晝間等效A聲級（Leq）月均值變化范圍為49.29～66.23 dB，平均值為59.76 dB，10月份噪聲值最高，6月份噪聲值最低，2017年10月—2018年9月期間晝間噪聲值全部達標。夜間等效A 聲級（Leq）除2017年10月和2018年6月外基本與L50差距較大，與L10距離較近，說明2017年10月—2018年9月期間，夜間噪聲基本處于不穩(wěn)定不集中的狀態(tài)，標準差和極差比較大。夜間等 效 A 聲 級（Leq）月 均 值 變 化 范 圍 為47.38～61.73 dB，平均值為56.06 dB，10月份噪聲值最高，6月份噪聲值最低，2017年10月—2018年9月期間有7 個月噪聲值超過4a 類夜間環(huán)境噪聲限值55 dB，達標率41.6%。

圖1 太原繞城高速西北環(huán)段東社互通K738+600噪聲在線監(jiān)測點晝間噪聲逐月變化趨勢

圖2 太原繞城高速西北環(huán)段東社互通K738+600噪聲在線監(jiān)測點夜間噪聲逐月變化趨勢

2.1.2 太原繞城高速東環(huán)段K22+500

太原繞城高速東環(huán)段K22+500 噪聲在線監(jiān)測點晝間噪聲逐月變化趨勢如圖3 所示，夜間噪聲逐月變化趨勢如圖4所示。

圖3 太原繞城高速東環(huán)段K22+500噪聲在線監(jiān)測點晝間噪聲逐月變化趨勢

圖4 太原繞城高速東環(huán)段K22+500噪聲在線監(jiān)測點夜間噪聲逐月變化趨勢

通過圖3、圖4 可以看出，該噪聲在線監(jiān)測站點晝間和夜間噪聲4 項指標從2017年10月—2018年9月總體呈緩慢下降趨勢，其中Leq和L10的逐月變化趨勢較為接近，L50和L90的逐月變化趨勢較為接近。2017年10月—2018年4月期間，晝間等效A聲級（Leq）與L50差距逐漸拉大，與L10距離較近，說明該期間，晝間噪聲處于不穩(wěn)定不集中的狀態(tài)，標準差和極差比較大。晝間等效A 聲級（Leq）月均值變化范圍為42.55～63.32 dB，平均值為52.49 dB，10月份噪聲值最高，5月份噪聲值最低，2017年10月—2018年9月期間晝間噪聲值全部達標。夜間等效A聲級（Leq）在2017年11月—2018年4月期間與L50差距較大，與L10距離較近，說明這段時間夜間噪聲處于不穩(wěn)定不集中的狀態(tài)，標準差和極差比較大，在2018年5月—2018年9月期間與L50和與L10距離較近，說明該段時間夜間噪聲處于穩(wěn)定狀態(tài)。夜間等效A 聲級（Leq）月均值變化范圍為42.1～60.47 dB，平均值為50.59 dB，11月份噪聲值最高，6月份噪聲值最低，2017年10月—2018年9月期間有4 個月噪聲值超過4a 類夜間環(huán)境噪聲限值55 dB，達標率66.6%。

2.1.3 大同繞城高速西環(huán)段K12+710

大同繞城高速西環(huán)段K12+710 噪聲在線監(jiān)測點晝間噪聲逐月變化趨勢如圖5 所示，夜間噪聲逐月變化趨勢如圖6所示。

圖5 大同繞城高速西環(huán)段K12+710噪聲在線監(jiān)測點晝間噪聲逐月變化趨勢

圖6 大同繞城高速西環(huán)段K12+710噪聲在線監(jiān)測點夜間噪聲逐月變化趨勢

通過圖5、圖6 可以看出，該噪聲在線監(jiān)測站點晝間和夜間噪聲4 項指標從2017年10月—2018年9月總體處于較為穩(wěn)定的波動變化中。2017年10月—2018年9月期間，晝間和夜間等效A 聲級（Leq）與L50差距接近，說明這段時間晝間和夜間噪聲數(shù)據(jù)處于較為穩(wěn)定、集中的狀態(tài)。晝間等效A 聲級（Leq）月均值變化范圍為57.89～65.92 dB，平均值為62.13 dB，11月份噪聲值最高，9月份噪聲值最低，2017年10月—2018年9月期間晝間噪聲值全部達標。夜間等效A 聲級（Leq）月均值變化范圍為56.98～64.11 dB，平均值為60.39 dB，5月份噪聲值最高，2月份噪聲值最低，2017年10月—2018年9月期間全部噪聲值都超過4a 類夜間環(huán)境噪聲限值55 dB。

2.1.4 大同繞城高速西環(huán)段K24+630

大同繞城高速西環(huán)段K24+630噪聲在線監(jiān)測點晝間噪聲逐月變化趨勢如圖7 所示，夜間噪聲逐月變化趨勢如圖8所示。

圖7 大同繞城高速西環(huán)段K24+630噪聲在線監(jiān)測點晝間噪聲逐月變化趨勢

圖8 大同繞城高速西環(huán)段K24+630噪聲在線監(jiān)測點夜間噪聲逐月變化趨勢

通過圖7、圖8可以看出，該噪聲在線監(jiān)測站點晝間和夜間噪聲4 項指標從2017年10月—2018年9月總體處于較為穩(wěn)定的波動變化中，其中Leq和L50變化趨勢基本一致，且距離較為接近，說明這段時間晝間和夜間瞬時噪聲數(shù)據(jù)處于較為穩(wěn)定、集中的狀態(tài)。晝間等效A 聲級（Leq）月均值變化范圍為65.67～72.54 dB，平均值為69.86 dB，10月份噪聲值最高，2月份噪聲值最低，2017年10月—2018年9月期間8 個月噪聲值超標，達標率為33.3%。夜間等效A 聲級（Le）q月均值變化范圍為63.88～70.34 dB，平均值為68.28 dB，10月份噪聲值最高，2月份噪聲值最低，2017年10月—2018年9月期間全部噪聲值都超過4a 類夜間環(huán)境噪聲限值55 dB。

2.2 交通量月變化趨勢

2.2.1 太原繞城高速西北環(huán)段東社互通K738+600

圖9給出了太原繞城高速西北環(huán)段東社互通K738+600 噪聲在線監(jiān)測點車流量逐月變化情況。2017年10月—2018年2月期間，晝間、夜間車流量變化較大，2018年3月—2018年9月晝間、夜間車流量處于較為平緩的波動變化中。

圖9 太原繞城高速西北環(huán)段東社互通K738+600噪聲在線監(jiān)測點車流量逐月變化趨勢

2.2.2 太原繞城高速東環(huán)段K22+500

圖10給出了太原市東環(huán)K22+500 噪聲在線監(jiān)測點車流量逐月變化情況。2017年10月—2018年4月期間，晝間、夜間車流量變化較大，2018年4月—2018年9月晝間、夜間車流量處于較為平緩的波動變化中。

圖10 太原繞城高速東環(huán)段K22+500噪聲在線監(jiān)測點車流量逐月變化趨勢

2.2.3 大同繞城高速西環(huán)段K12+710

圖11給出了大同市西北環(huán)K12+710 噪聲在線監(jiān)測點車流量逐月變化情況。2017年10月—2018年9月期間，晝間、夜間車流量處于波動變化中，晝間車流量均值為1 627 pcu/h，方差為423 pcu/h，夜間車流量均值為610 pcu/h，方差為47 pcu/h。

圖11 大同繞城高速西環(huán)段K12+710噪聲在線監(jiān)測點車流量逐月變化趨勢

2.2.4 大同繞城高速西環(huán)段K24+630

圖12給出了大同市西北環(huán)K24+630噪聲在線監(jiān)測點車流量逐月變化情況。2017年10月—2018年9月期間，晝間、夜間車流量處于波動變化中，晝間車流量均值為1 601 pcu/h，方差為251 pcu/h，夜間車流量均值為1 210 pcu/h，方差為221 pcu/h。

圖12 大同繞城高速西環(huán)段K24+630噪聲在線監(jiān)測點車流量逐月變化趨勢

2.3 交通量與噪聲的相關性分析

高速公路交通噪聲具有多種影響因素，交通量是其中重要的一個影響因素，在一定程度上，交通量成倍增加，交通噪聲往往也會不斷變大，因此，本文根據(jù)已有研究結(jié)果[4]，取車流量的對數(shù)，利用SPSS軟件對各噪聲在線監(jiān)測站點晝間和夜間等效聲級與車流量的對數(shù)進行相關性分析。

2.3.1 太原繞城高速西北環(huán)段東社互通K738+600

從表2可以看出，太原繞城高速西北環(huán)段東社互通K738+600 噪聲在線監(jiān)測點晝間和夜間噪聲等效聲級與車流量的對數(shù)均具有極顯著的線性相關性。從圖13、圖14可以看出，利用Excel 做出的晝間、夜間噪聲等效聲級與車流量的散點圖，對散點圖進行趨勢線擬合，得到對數(shù)趨勢線的擬合程度較大。

表2 K738+600 噪聲監(jiān)測點等效聲級與車流量的對數(shù)的相關性

圖13 K738+600 噪聲監(jiān)測點晝間等效聲級隨車流量的變化

圖14 K738+600 噪聲監(jiān)測點夜間等效聲級隨車流量的變化

2.3.2 太原繞城高速東環(huán)段K22+500

表3 K22+500 噪聲監(jiān)測點等效聲級與車流量的對數(shù)的相關性

圖15 K738+600 噪聲監(jiān)測點晝間等效聲級隨車流量的變化

從表3可以看出，太原繞城高速東環(huán)段K22+500噪聲在線監(jiān)測點晝間和夜間噪聲等效聲級與車流量的對數(shù)均具有極顯著的線性相關性。從圖15、圖16可以看出，利用Excel 做出的晝間、夜間噪聲等效聲級與車流量的散點圖，對散點圖進行趨勢線擬合，得到對數(shù)趨勢線的擬合程度較大。

圖16 K22+500 噪聲監(jiān)測點夜間等效聲級隨車流量的變化

2.3.3 大同繞城高速西環(huán)段K12+710

表4 K12+710 噪聲監(jiān)測點等效聲級與車流量的對數(shù)的相關性

圖17 K12+710 噪聲監(jiān)測點晝間等效聲級隨車流量的變化

圖18 K12+710 噪聲監(jiān)測點夜間等效聲級隨車流量的變化

從表4 可以看出，大同繞城高速西環(huán)段K12+710 噪聲在線監(jiān)測點晝間和夜間噪聲等效聲級與車流量的對數(shù)的線性相關性均極顯著相關。從圖17、圖18 可以看出，利用Excel 做出的晝間、夜間噪聲等效聲級與車流量的散點圖，對散點圖進行趨勢線擬合，得到對數(shù)趨勢線的擬合程度較大。

2.3.4 大同繞城高速西環(huán)段K24+630

圖19 K24+630噪聲監(jiān)測點晝間等效聲級隨車流量的變化

表5 K24+630噪聲監(jiān)測點等效聲級與車流量的對數(shù)的相關性

圖20 K24+630噪聲監(jiān)測點夜間等效聲級隨車流量的變化

從表5可以看出，大同繞城高速西環(huán)段K24+630噪聲在線監(jiān)測點晝間噪聲等效聲級與車流量的對數(shù)具有一定的線性相關性，夜間噪聲等效聲級與車流量的對數(shù)具有極顯著的線性相關性。從圖19、圖20 可以看出，利用Excel 做出的晝間、夜間噪聲等效聲級與車流量的散點圖，對散點圖進行趨勢線擬合，得到對數(shù)趨勢線的擬合程度較大。

3 結(jié)論

通過對山西省4 處高速公路噪聲在線監(jiān)測點2017年10月—2018年9月期間的交通噪聲變化趨勢研究，得出了期間高速公路晝間噪聲基本能夠達到4a 類聲環(huán)境功能區(qū)環(huán)境噪聲限值70 dB，交通噪聲狀況良好，而高速公路夜間噪聲不同程度地超過了4a 類聲環(huán)境功能區(qū)夜間環(huán)境噪聲限值55 dB，交通噪聲狀況較差。交通量是影響高速公路交通噪聲的因素之一，通過對4 處高速公路噪聲在線監(jiān)測點晝間、夜間等效噪聲與車流量的對數(shù)的相關關系分析，交通量的對數(shù)與晝間、夜間等效噪聲具有較顯著的相關關系。

高速公路的交通噪聲變化趨勢還需要進一步監(jiān)測研究，本文主要研究了車流量對于交通噪聲等效聲級的影響，還不夠全面，后續(xù)還可以從路基路面結(jié)構(gòu)、道路寬度、車型結(jié)構(gòu)等方面繼續(xù)深入研究[5]，這對于更為準確和全面地對高速公路交通噪聲進行評價和預測具有十分重要的理論與實際意義。