測點高度對道路交通噪聲監測數據的影響

汪 贇，魏峻山，張守斌，劉硯華

中國環境監測總站 國家環境保護監測質量控制重點實驗室，北京 100012

道路交通噪聲是城市中的主要噪聲源，根據美國的調查顯示，46%的城市人口受到噪聲的困擾，其中86%的人指出噪聲主要來自汽車[1]。在中國城市道路交通噪聲普查式監測已經開展了近30年，由各城市的環保部門在每年春季或秋季進行。按城市規模不同監測點位數量可為幾十至幾百個，按監測點位所代表的道路長度加權得到城市道路交通噪聲的平均值[2]。在此類監測中，監測點位高度是選在距離地面1.2 m處。采用這個高度是因為目前主要是人工監測，此高度在手工監測時較為方便。但是，在1.2 m測量容易受到往來行人活動和交談的干擾，并受到道路兩側綠化帶衰減、地面反射等影響。隨著監測技術的發展，自動化水平的提高，中國噪聲監測已由人工監測為主向自動監測[3-5]為主的方向轉變，對自動監測而言，從儀器運行、儀器安全、儀器維護等角度，也需要提升監測點位高度。歐盟的噪聲指標標準中規定，戶外噪聲監測高度宜離地面4 m以上，比傳統的1.2 m能更好反映戶外噪聲水平[6-7]。中國近年對自動監測點位布設的探討中，也采用了點位高度在4 m以上的做法[7-8]。

然而，點位高度上移會使測量結果隨之改變，這造成了與傳統監測數據不連續和與相關標準[2]評價值不匹配。該文首次系統研究了道路交通噪聲監測點位高度改變對測量結果的影響，通過在4城市多道路開展試驗，分析了噪聲測量值的變化規律并探討了監測高度提高的優點。

1 道路交通噪聲測點高度試驗

為了使試驗具有廣泛代表性，在北京、天津、上海、沈陽4個城市，共選擇了132條城市道路進行監測，包括不同車道數、車流量及道路類型，道路具體信息列在表1中。

表1 道路基礎信息表

試驗中使用的監測儀器是AWA 6228和AWA 6291型聲級計，精度等級為1級。測量量為20 min等效聲級，測量時同步記錄了大型車/小型車流量及路況信息。

試驗中測點高度分別設在1.2、4.5 m，均符合《環境噪聲監測技術規范 城市聲環境常規監測》(HJ 640—2012)中對道路交通噪聲點位高度的要求。1.2 m是傳統手工監測高度，監測時使用三角架固定聲級計。4.5 m代表了自動監測點位高度，按照《環境噪聲自動監測系統技術要求(暫行)》中推薦的傳聲器高度(4～6 m)布設。在4.5 m監測時使用延長桿和延長線，將傳聲器架設到高處測量。為在試驗中避開其他因素的干擾，兩個高度同時在同一測點位置測量。

測點位置分兩種情況布設：多數布設在機動車道外20 cm處，此類占監測道路總數的60%(圖1a)。另有部分道路的機動車道緊鄰非機動車道或應急車道，出于人員和儀器的安全考慮只能把點位布設在最外側車道外，因此與機動車道最近邊界的水平距離有2～8 m(圖1b)。由于機動車是道路交通噪聲的主要聲源，測點與機動車道的距離是影響噪聲值的重要因素之一，分別記錄不同水平距離的測量值以便后續分析。所有測點都布設在綠化帶前，與道路間無任何遮擋。

2 結果與分析

試驗中，測得1.2 、4.5 m高度道路交通噪聲值共132組。由于主要研究的是兩高度測量值的差別，因此以下均使用兩者的差值進行分析。按車道數、車流量、測點距機動車道水平距離分別對測量的道路進行分類，分析不同類型道路兩高度噪聲測量值的區別。

2.1 按車道數分類比較

分析在不同車道數的條件下，測量高度對噪聲測量值的影響。為了不引入其他影響因素，統一采用距離機動車道0.2 m處測得的數據(共77組)，詳見表2。測量結果表明在路邊0.2 m處的點位，90%以上是1.2 m高度的噪聲值比4.5 m高度的噪聲值高，平均高1.2 dB(A)，最大的一組高2.8 dB(A)。僅在10車道時出現了幾組反例，4.5 m高度的噪聲值反而高于1.2 m高度。

按車道數分類，計算不同車道數道路的兩測點高度噪聲差值的平均值。結果表明，此差值隨著道路車道數的增加逐漸減小，由2車道的1.8 dB(A)，降至10車道時0.0 dB(A)。這是因為一方面，1.2 m高度比4.5 m高度的測點與聲源距離更近，聲源能量幾何發散衰減較小，使總體上1.2 m高度聲級較高。另一方面，遠車道的噪聲在傳播到測點的途徑中，1.2 m高度受地面吸收等影響衰減較強，4.5 m高度主要是直達聲衰減較小。因此車道數較多時， 4.5 m聲級升高得比1.2 m高度多。綜合這兩方面的原因，就出現了道路車道數較多時，1.2 m高度與4.5 m高度差距減小的現象。

因此，測量高度提高后噪聲監測結果的變化與測量道路的車道數有密切關系。對于測點布設在路邊0.2 m的情況，2～10車道平均聲級變化范圍是0～1.8 dB(A)。

2.2 按車流量分類比較

車流量是道路交通噪聲強度的關鍵性影響因素之一。與上節相同，分析兩高度噪聲差值與其關系時也統一使用距離為0.2 m處的測量數據以便比較。試驗中測量了大型、小型車流量。按照國標《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法》(GB 1495—2002)，每輛大型車的噪聲排放可相當于8輛小型車。按此將大型車流量折算為小型車后，與測量的小型車流量相加，得到總車流量。

并且，車流量與車道數有一定關聯。比如道路行駛車輛接近飽和時，車道數越大往往車流量越高。為了去除車道的影響，分析時用總車流量除以車道數，得到每車道平均車流量，反映了道路的車流密度。

將兩高度噪聲差值隨每車道平均車流量之間的變化趨勢做圖得圖2，數據分布較均勻并沒有呈現明顯趨勢。為了進一步分析，將測量數據按每車道平均車流量分為五檔，計算每檔的兩高度噪聲平均差值：當每車道平均車流量小于400輛/小時時，差值是1.4dB(A)；當每車道平均車流量為400～500輛/小時時，差值是1.3 dB(A)；當每車道平均車流量為500～600輛/小時時，差值是1.1 dB(A)；當每車道平均車流量大于600輛/小時時，差值是1.0 dB(A)。因此，兩高度噪聲平均差值隨每車道平均車流量的增加遞減，但降低幅度很小。

圖2 兩高度噪聲差值隨車流量分布圖

同時，計算兩高度噪聲差值與每車道平均車流量之間的相關性，兩者相關系數僅為-0.33，存在弱的負相關。因此，每車道平均車流量是兩高度噪聲差值的一個較弱的影響因素。

2.3 按距機動車道水平距離分類比較

部分道路由于自身結構，布設道路交通噪聲自動監測點位時與機動車道邊沿間隔了一定距離(見圖1b)。在試驗中測量的132條道路，因存在有無非機動車道或應急車道以及車道寬窄等區別，與機動車道較近邊界的水平距離有0.2、2、3、4、6、8 m多種情況，基本涵蓋了大部分道路結構類型。此節分析這類監測點位在監測高度改變后噪聲數據變化情況。按測點距路沿不同水平距離把測量的道路分為6類，計算每類兩高度噪聲差值的平均值：距離路沿0.2、2、3 m處，1.2 m高度噪聲值較高，兩高度噪聲差值的絕對值分別是1.2、0.2、0.7 dB(A)；距離路沿4、6、8 m處，4.5 m 高度噪聲值較高，兩高度噪聲差值的絕對值分別是1.5、1.3、0.9 dB(A)。

對比其結果，發現距離遠近不同時，測量高度提升后噪聲變化趨勢相反：距離機動車道水平距離在3 m內，1.2 m高度平均聲級較高；距離較遠為4～8 m時，是4.5 m高度平均聲級較高。測點高度提升時測量值的平均改變量分別是-1.5～1.2 dB(A)。

2.4 兩高度水平距離衰減對比

為了進一步驗證上節結論并分析其原因，選擇了車道數相近(4～6車道)、車流穩定的3條典型道路，道路一在0.2、6 m處測量，道路二在0.2、8 m處測量，道路三在0.2、10 m處測量。同條道路在距道路邊沿不同距離兩點測量時道路交通聲源強度接近，因此測點與機動車道的水平距離是聲級變化的主要原因。測量結果見表3。三組測量結果都符合之前的規律：即對于同一條道路，距離0.2 m處是1.2 m高度噪聲值較高，點位后移到距離6～10 m處則是4.5 m高度噪聲值較高。

分析此現象產生的原因：在水平距離0.2 m處，4.5 m高度測點與近車道聲源的距離是1.2 m高度的2倍以上，因噪聲能量幾何發散而聲級較低。但測點水平距離增加后，高1.2 m與4.5 m相比較，距聲源相對較近，幾何發散衰減快；且噪聲在1.2 m高度傳播中更易受遮擋，逐漸變為4.5 m高度聲級更大。

表3 不同距離的高度對比試驗數據 dB(A)

注：“—”表示無數值。

另外，比較兩次測量之間1.2、4.5 m高度噪聲值變化情況。三組試驗中，1.2 m高度兩次測量變化量分別是2.1、2.4、4 dB(A)，而4.5 m高度兩次測量變化量是0.2、0.3、0.7 dB(A)。說明道路交通噪聲在道路兩側的分布特點是4.5 m高度的噪聲值隨水平距離變化量更小，相對更穩定。

3 結論

通過該次的道路交通噪聲測點高度試驗，結果表明，在監測高度從手工監測時的1.2 m提高到自動監測時的4.5 m后，監測的道路交通噪聲值均出現了明顯變化。聲級是升高或降低，以及變化幅度主要取決于道路車道數和測點距機動車道距離這兩個因素。據試驗統計，不同類型道路的監測結果變化范圍均在± 3 dB(A)以內。考慮到現行道路交通噪聲評價的標準中，每2 dB(A)劃分為一個噪聲等級，因此點位提高后，會造成道路交通噪聲級別在小范圍內更改。另外，此次試驗結果也表明4.5 m高度噪聲值隨距機動車道水平距離增加衰減較小，可更靈活選擇布點位置。

[1] 馬蔚純，林健枝，沈家，等.高密度城市道路交通噪聲的典型分布及其在戰略環境評價(SEA)中的應用[J].環境科學學報,2002,22(4):514-518.

[2] HJ 640—2012 環境噪聲監測技術規范 城市聲環境常規監測[S].

[3] 劉硯華.環境噪聲監測的現實與未來[J].環境保護,2011,7:25-26.

[4] 秦勤,張斌,段傳波,等.環境噪聲自動監測系統研究進展[J].中國環境監測,2007,23(6):38-40.

[5] 劉硯華,張朋,李文君,等.道路交通噪聲自動監測中最少監測時間研究[J].中國環境監測,2010,26(4):52-54.

[6] European Commission.Position paper on EU noise indicators:A report produced for the European Commission[M].Luxembourg:Office for Official Publications of the European Communities,2000.

[7] 張遠東.環境噪聲自動監測技術問題的淺究[J].自動化技術與應用,2012,31(5):82-84.

[8] 方孝華,陳瀟江.功能區噪聲自動監測點位布設探討[J].環境監測與預警,2010,2(4):23-25.