基于Cadna/A的高速公路互通區(qū)噪聲預(yù)測研究

許聰 徐文文

摘要：以無錫-宜興高速為例，選取沿線典型互通區(qū)域，在對Cadna/A軟件用于高速公路噪聲預(yù)測的可行性進(jìn)行驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，通過軟件對高速公路互通區(qū)的不同交通噪聲源進(jìn)行模擬，確定主要噪聲源，針對主要噪聲源，分析不同高度聲屏障的降噪效果，為采取更為合理的聲環(huán)境保護(hù)措施提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高速公路互通區(qū);噪聲;Cadna/A;聲屏障

中圖分類號：X827 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）10-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.10.141

Abstract：Taking Wuxi-Yixing Expressway as an example， the typical Freeway Interchange is selected. On the basis of verifying the feasibility of Cadna/A software for highway noise prediction， the different traffic noise contributions of the interchange area are simulated through the software.Identify the main noise sources and analyze the noise reduction effects of different height sound barriers against the main noise sources，to provide a basis for taking more reasonable sound environmental protection measures.

Key word：Freeway interchange;Noise;Cadna/A;Sound barriers

江蘇高速公路是中國華東地區(qū)重要的交通樞紐。近年來江蘇省高速公路建設(shè)突飛猛進(jìn)，已形成“五縱九橫五連”的高速公路網(wǎng)，高速公路密度已居全國各省區(qū)之首，全省所有的縣級行政區(qū)都有高速連通[1]。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快、私人車輛增多、公路運(yùn)輸行業(yè)的迅猛發(fā)展，高速公路交通噪聲對沿線居民的影響越來越大，已經(jīng)引起了大量擾民投訴、地方矛盾糾紛。目前高速公路居民關(guān)于環(huán)境保護(hù)問題的投訴中，絕大部分是噪聲問題，交通噪聲的污染與控制已成為社會關(guān)注的熱點(diǎn)問題[2]。高速公路互通區(qū)的噪聲源一般由高速公路、相交道路和多條互通匝道構(gòu)成，這三類交通噪聲源的車速、車流量、高差等預(yù)測參數(shù)差異較大，聲場分布較為復(fù)雜，且對周邊噪聲影響較大，如何有效地對高速公路互通區(qū)的噪聲傳播規(guī)律進(jìn)行模擬分析，是緩解該區(qū)域聲環(huán)境敏感點(diǎn)噪聲影響的重要手段[3]。

20世紀(jì)80年代以來各國又進(jìn)行了關(guān)于交通噪聲的預(yù)測研究，國內(nèi)目前還沒有正式的官方標(biāo)準(zhǔn)交通噪聲預(yù)測模型，基于德國RLS90模型開發(fā)的Cadna/A軟件在我國當(dāng)前的環(huán)境影響評價(jià)以及其他噪聲預(yù)測評價(jià)工作中也有著較為廣泛的應(yīng)用[4-6]。

1 關(guān)于噪聲預(yù)測軟件Cadna/A

Cadna/A是基于德國RLS90通用計(jì)算模型的噪聲模擬預(yù)測軟件，RLS90模型對道路車流量、車型比、車速、道路表面、道路坡度、聲屏障形式、三維地形、建筑立面的吸聲性能、氣象條件等均有考慮，可計(jì)算噪聲在道路兩旁的屏障或建筑物間的多重反射，適用于道路交通噪聲的預(yù)測。該軟件主要計(jì)算依據(jù)包括HJ2.4-2009、RLS90、ISO9613等標(biāo)準(zhǔn)，并采用專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)認(rèn)可的方法進(jìn)行修正，計(jì)算精度經(jīng)德國環(huán)保局檢測得到認(rèn)可，并已通過環(huán)保部環(huán)境工程評估中心評審認(rèn)證，軟件可以三維模擬區(qū)域聲級分布。

2 Cadna/A在高速公路噪聲預(yù)測中的驗(yàn)證

以錫宜高速現(xiàn)狀道路為例，選取K107+400～ K124+700路段中的8處敏感點(diǎn)，通過對上述敏感點(diǎn)1樓監(jiān)測得出該敏感點(diǎn)噪聲現(xiàn)狀，并記錄實(shí)時(shí)車流量，將室外噪聲實(shí)測值與相同源強(qiáng)下利用Cadna/軟件計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比對，詳情見圖1，通過對比發(fā)現(xiàn)，二者有著較高度的吻合性，實(shí)測值與預(yù)測值分貝差值低于2dB（A），由此可見，Cadna/A模型在高速公路中的預(yù)測結(jié)果是可信的。

3 CADNA/A在高速公路互通區(qū)噪聲預(yù)測中的應(yīng)用

本次高速公路選擇的為江蘇省錫宜高速，起點(diǎn)位于無錫市北部堰橋鎮(zhèn)，接滬蓉高速公路滬寧段（G42），終點(diǎn)位于宜興市西的新街鎮(zhèn)接長深高速公路寧杭段（G25），為雙向8車道，設(shè)計(jì)車速為120km/h，其中以陸區(qū)互通為研究對象，陸區(qū)互通位于K127-K128路段之間，相交道路為陸馬公路，運(yùn)營中期各交通量見表1，互通段共有2處敏感點(diǎn)，分別為邵家橋和季格里。

通過將主線、匝道交通量以及車型比等數(shù)據(jù)輸入至Cadna/A軟件，根據(jù)導(dǎo)入的地形資料、構(gòu)建的高速公路聲源、敏感點(diǎn)預(yù)測模型，預(yù)測處陸區(qū)互通區(qū)的噪聲平面以及吹響等聲級線圖見圖2，兩處敏感點(diǎn)處的噪聲預(yù)測值見表2，從圖表可知，相比于主線交通貢獻(xiàn)值，匝道的貢獻(xiàn)值基本可忽略不計(jì)，本互通相交道路為普通國省干道，其交通噪聲貢獻(xiàn)值相比于主線高速公路也偏低，高速公路主線為互通區(qū)的主要交通噪聲源，因此，對于該互通區(qū)，降低高速公路主線的噪聲影響為提高敏感點(diǎn)聲環(huán)境質(zhì)量的重點(diǎn)。

4 不同聲屏障降噪效果預(yù)測

通過上述分析可知，對于本項(xiàng)目互通段，控制高速公路主線噪聲影響仍然為緩解交通噪聲影響的重要手段，在高速公路側(cè)分帶設(shè)置3m、4m以及5m直立型聲屏障，聲屏障在敏感點(diǎn)兩側(cè)延伸80m，在軟件中以距離道路中心線60m處設(shè)置不同高度敏感點(diǎn)，分析不同高度聲屏障對于敏感點(diǎn)降噪效果，不同高速情況下敏感點(diǎn)處垂向聲場分布圖見圖3。對比各種類型聲屏障降噪效果，可見3m直立式聲屏障可對7層及以下敏感點(diǎn)產(chǎn)生較好的噪聲遮擋效果;4m直立式聲屏障可對9層及以下敏感點(diǎn)產(chǎn)生較好的噪聲遮擋效果;5m高直立型聲屏障可對13層及以下的敏感點(diǎn)產(chǎn)生較好的噪聲遮擋效果，一般來說，高速公路沿線較少出現(xiàn)高于10層的聲環(huán)境敏感點(diǎn)，因此對于高速公路沿線，4～5m高直立型聲屏障可有效降低高速公路對于沿線敏感點(diǎn)的影響程度。

5 結(jié)論

（1）通過對比驗(yàn)證，Cadna/A可有效地對高速公路以及互通區(qū)的噪聲影響情況進(jìn)行仿真模擬，通過模擬可知，匝道的貢獻(xiàn)值相比高速公路主線基本可忽略不計(jì)，相交道路如為普通國省干道，其交通噪聲貢獻(xiàn)值相比于主線高速公路也偏低。（2）高速公路主線為互通區(qū)的主要交通噪聲源，對于互通區(qū)，降低高速公路主線的噪聲影響為提高敏感點(diǎn)聲環(huán)境質(zhì)量的重點(diǎn)。（3）以距離高速公路中心線60m的聲環(huán)境敏感點(diǎn)為例，通過Cadna/A模擬不同高速聲屏障的降噪效果，可知3m直立式聲屏障可對7層及以下敏感點(diǎn)產(chǎn)生較好的噪聲遮擋效果;4m直立式聲屏障可對9層及以下敏感點(diǎn)產(chǎn)生較好的噪聲遮擋效果;5m高直立型聲屏障可對13層及以下的敏感點(diǎn)產(chǎn)生較好的噪聲遮擋效果，對于高速公路沿線，4～5m高直立型聲屏障可有效降低高速公路對于沿線敏感點(diǎn)的影響程度。

參考文獻(xiàn)

[1]柯文前，陳偉，陸玉麒，等.基于高速公路流的江蘇省城市網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)與演化特征[J].地理科學(xué)，2019，39（03）：405-414.

[2]陳琳，葉穎，唐運(yùn)，等.高速公路交通噪聲對小區(qū)聲環(huán)境的影響分析[J].廣東公路交通，2019，45（05）：189-192.

[3]楊記芳.高速公路交通噪聲變化趨勢及相關(guān)性研究[J].山西交通科技，2019（01）：64-69.

[4]焦蓉婷，沈強(qiáng). Cadna/A 軟件在公路噪聲預(yù)測中對學(xué)校的分析[J].黑龍江環(huán)境通報(bào)，2018，42（2）：40-45.

[5]劉培杰，孫海濤，王紅衛(wèi).噪聲模擬軟件Cadna/A在交通噪聲預(yù)測評價(jià)中的應(yīng)用[J].電聲技術(shù)，2008（07）.

[6]關(guān)于德國Cadna/A環(huán)境噪聲模擬軟件系統(tǒng)鑒定意見[Z].國家環(huán)?？偩郑簢h(huán)評中心文〔2001〕7號.

收稿日期：2020-07-28

作者簡介：許聰（1989-），男，碩士研究生，工程師。