影響高速公路交通噪聲預測關鍵參數(shù)

李啟彬，蔣國斌，徐令倫，劉 建

（西南交通大學 地球科學與環(huán)境工程學院，成都 610031）

影響高速公路交通噪聲預測關鍵參數(shù)

李啟彬，蔣國斌，徐令倫，劉 建

（西南交通大學 地球科學與環(huán)境工程學院，成都 610031）

交通量、車型比和車速是影響高速公路交通噪聲預測的關鍵參數(shù)。基于對四川某典型高速公路交通量、車型比和車速的實際調(diào)查，采用《環(huán)境影響評價技術導則聲環(huán)境》（HJ 2.4-2009）推薦的模式預測了不同監(jiān)測點處的交通噪聲值，并與實測噪聲值進行比較，得出以下結論：1）采用設計車速或?qū)嶋H車速預測的噪聲值與實測值較吻合；2）選用實際車速并將整條高速公路視為一個整體較其它分幅方案的計算結果與實測值更接近；3）選用夜間車型比沿用晝間車型比預測的夜間交通噪聲值更為準確。

聲學；交通噪聲；預測；高速公路；車流量；車型比

近年來，為適應經(jīng)濟快速發(fā)展的需要，我國高速公路建設突飛猛進。交通噪聲是高速公路運營期產(chǎn)生的最主要環(huán)境影響，準確預測運營期交通噪聲是高速公路建設項目環(huán)境影響評價的基本要求，對其線位確定、降噪措施選擇和敏感點聲環(huán)境保護均具有重要意義。

針對公路噪聲預測，國內(nèi)外常用的有FHWA模式[1]、CRTN88模式[2]、RLS90模式[3]及我國《公路建設項目環(huán)境影響評價規(guī)范》（JTG B03-2006）[4]和《環(huán)境影響評價技術導則聲環(huán)境》（HJ 2.4-2009，以下簡稱“導則模式”）[5]推薦的噪聲預測模式等。不同預測模型，其適用范圍和預測精度也不同，關于各模型的適用性及準確性的比較，目前已有大量研究[6-11]，但就我國現(xiàn)階段廣泛應用的“導則模式”，有關車速、車型比和各車道交通量分配等關鍵參數(shù)的合理確定及對預測結果的影響仍鮮有人研究和探討。

本文通過對四川某典型高速公路車型比、車速與各車道分布交通量等參數(shù)的實際調(diào)查，利用導則推薦的預測模式對監(jiān)測點的交通噪聲進行預測，并將模式預測交通噪聲和實際噪聲監(jiān)測值進行比較，以研究車型比、車速與各車道分布交通量等參數(shù)對高速公路交通噪聲預測的影響，從而為類似工程交通噪聲預測提供參考和借鑒。

1 高速公路交通噪聲調(diào)查

1.1 調(diào)查對象

選擇四川某典型高速公路作為調(diào)查對象，調(diào)查路段位于該高速公路中段，兩側3 km范圍內(nèi)無進出口和服務區(qū)。該高速公路為雙向四車道布置，路基寬度24.5 m，瀝青混凝土路面，設計時速80 km/h，超車道和行車道限速分別為120 km/h和100 km/h。

選擇周邊地勢平坦、開闊，線路平直，與彎段、橋梁距離大于200 m，縱坡坡度小于1%，無影響噪聲傳播遮擋物的路段設置一處噪聲監(jiān)測斷面，監(jiān)測點布置在距高速公路路肩分別為20 m（1#）、40 m（2#）、60 m（3#）和80 m（4#）處。所調(diào)查高速公路的路基斷面及監(jiān)測布點位置見圖1。

圖1 路基斷面及噪聲監(jiān)測布點圖

1.2 調(diào)查方法

調(diào)查內(nèi)容包括各型車車流量、車速和距路肩不同距離處的交通噪聲等效連續(xù)A聲級。

噪聲監(jiān)測采用HS 6288 B噪聲頻譜分析儀，監(jiān)測工作按照《聲學環(huán)境噪聲的描述、測量與評價第2部分：環(huán)境噪聲級測定GB/T 3222.2-2009》進行，4個測點同步監(jiān)測。監(jiān)測時段分上午、下午和夜間3個，每個時段分別測量3個20 min等效連續(xù)A聲級。監(jiān)測時同步記錄大、中、小型車車流量，并利用美國Apresys PRO 2000 SPD激光測速測距儀測量各型車的車速。

噪聲監(jiān)測期間，高速公路正常通行，道路表面干燥，氣候適宜，滿足監(jiān)測條件要求。

1.3 調(diào)查結果

1.3.1 交通噪聲

將上午、下午和夜間各3次20 min的交通噪聲監(jiān)測值分別進行平均處理后，得到各監(jiān)測點各時段的交通噪聲值，見表1。

表1 交通噪聲監(jiān)測值/dB(A)

從上表可看出，晝間交通噪聲監(jiān)測值較夜間交通噪聲監(jiān)測值高出3.4 dB～6.8 dB，且均呈隨距離衰減的特點。

1.3.2 交通量和車速

分上午、下午和夜間調(diào)查了該高速公路不同時段小時交通量（表2），并統(tǒng)計了各型車車速（表3）。

表2 調(diào)查期間交通量統(tǒng)計（/輛/h）

2夜間未對大、中、小型車在不同車道的分布進行調(diào)查。

從表2可以看出，4條車道晝間交通量分布極不均勻，小型車主要分布在超車道上，大型車主要分布于行車道，而中型車在超車道和行車道基本呈均勻分布。此外，晝間交通量約為夜間交通量的5倍～6倍，夜間大型車的比例明顯高于晝間。

從表3可以看出，3個調(diào)查時段小型車、中型車和大型車的平均車速均依次減?。粫冮g大型車的平均車速較夜間高出約10 km/h，中型車和小型車晝夜間平均車速則相差不大。

表3 調(diào)查期間車速統(tǒng)計（/km/h）

2 高速公路交通噪聲預測影響分析

2.1 車速選用對高速公路交通噪聲預測的影響

圖2為利用設計車速、允許車速、計算車速和實際監(jiān)測車速預測的交通噪聲與實際監(jiān)測的交通噪聲的比較。

圖2 采用不同車速預測的交通噪聲與實測值比較

由圖2可知，利用設計車速、允許車速和實際車速預測的交通噪聲值均高于晝間交通噪聲的實測值，而采用計算車速預測的交通噪聲值則較實測值更低。相較而言，采用設計車速或?qū)嶋H車速預測的噪聲值與實測值更為接近，晝間平均絕對誤差分別為1.82 dB(A)和1.91 dB(A)，而采用允許車速或計算車速預測的噪聲值則與實測值平均相差5.52 dB(A)和4.32 dB(A)。

2.2 各車道分配交通量對高速公路交通噪聲預測的影響

一般高速公路均有4條及以上的車行道，車輛行駛時，駕駛員根據(jù)其個人駕駛習慣、交通規(guī)定和道路交通狀況選擇車行道。大型車一般選擇高速公路的外側車道行駛，小型車則更愿意選擇靠內(nèi)側的車道，由此造成各車行道上的交通量及車型分布不均勻。目前高速公路環(huán)評階段預測交通噪聲時，通常未考慮不同車道車流及車型分布差異。

圖3是根據(jù)表2中交通量調(diào)查結果，分別采取分車道預測[13]、半幅預測[14]和整體預測[14]所得交通噪聲（均采用實際車速）和實際監(jiān)測的交通噪聲比較。

由圖3可知，分車道預測和半幅預測結果相當，但都高于將整條高速公路視為一個整體（車道）的計算結果，就本次調(diào)查的高速公路而言，將整條高速公路視為一個整體（車道）的預測結果與實測值更接近，上、下午預測值與實測值的平均絕對誤差分別為

0.98 dB(A)和1.86 dB(A)。

2.3 晝夜車型比差異對高速公路交通噪聲預測影響

高速公路環(huán)評預測交通噪聲時，一般均以“工可”提供的交通量為基礎，結合OD調(diào)查獲取的數(shù)據(jù)確定車型比和日晝比，從而確定預測年份晝間和夜間的大、中、小型車車流量，目前高速公路環(huán)評選用的車型比參數(shù)基本未考慮晝夜間的差異及其影響。

根據(jù)表2計算可知，本次調(diào)查的高速公路晝、夜間的大、中、小型車車型比分別為10.8：14.5：74.7和34.2：20.7：45.1，夜間大型車的比例較晝間增加了217%。將整條高速公路視為一個整體并采用實測車速分別按實際調(diào)查夜間車型比、沿用晝間車型比兩種情形預測了夜間交通噪聲值，見圖4。

圖3 分幅預測的交通噪聲與監(jiān)測值的比較

圖4 不同車型比預測的夜間交通噪聲與監(jiān)測值的比較

由圖4可知，采用實際調(diào)查夜間車型比預測的交通噪聲比沿用晝間車型比預測的噪聲值更高，相較而言，前者與實測值更為接近，平均絕對誤差為1.33 dB(A)，后者與實測值的平均絕對誤差為1.91 dB(A)。

3 結語

（1）利用設計車速、允許車速和實際車速預測的交通噪聲值均明顯高于晝間交通噪聲的實測值，而采用計算車速預測的交通噪聲值則較實測值更低。相較而言，采用設計車速或?qū)嶋H車速預測的噪聲值與實測值較接近；

（2）不同分幅方案預測結果表明，分車道計算結果和半幅計算結果相差不大，但都高于將整條高速公路視為一個整體（車道）的計算結果，相較而言，后者與實測值更接近；

（3）采用實際調(diào)查夜間車型比預測的交通噪聲比沿用晝間交通噪聲預測的噪聲值更高，相較而言，前者與實測值更為接近。

[1]T M Barry,J A Reagan.FHWA Highway traffic noise prediction model(FHWA-RD-77-108)[R].Washington DC: U.S.Department of Transportation,Federal Highway Administration,1978.

[2]Department of transport and welsh office UK.Calculation of road traffic noise[R].London:HMSO,1988.

[3]Road construction section of the federal ministry for transport(RCS-FMT).Directives for anti-noise protections a long roads[R].Berlin:Ministry for Transport,1990.

[4]中華人民共和國交通部.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.

[5]中華人民共和國環(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.

[6]C Steele.A critical review of some traffic noise prediction models[J].AppliedAcoustics,2001,62(3):271-287.

[7]丁亞超，周敬宣，李恒.國外幾種道路交通噪聲預測模式的對比分析[J].交通環(huán)保，2004，25(2)：5-7.

[8]黃慶，楊凱，高杰，等.對環(huán)境影響評價中常用的幾種公路交通噪聲預測模式的適用性研究[J].四川環(huán)境，2009，28(4)：45-51.

[9]謝江，張建強，李啟彬，等.幾種常用公路交通噪聲預測模式準確性分析[J].公路，2012，(1)：171-176.

[10]范東平，張玉環(huán)，劉蘊芳，等.道路交通噪聲預測模式預測結果的比較[J].環(huán)境工程學報，2013，7(6)：2391-2395.

[11]王永泉，陳花玲.城市道路交通噪聲預估的計算機模擬方法研究[J].噪聲與振動控制，2003，23(1)：15-19.

[12]梁常德，張軍波，王大巖，等.噪聲預測模式中不同車速取值方法的比較[J].噪聲與振動控制，2014，34(1)：104-108.

[13]李娟，陳勇志，檀科明，等.臨街高層建筑道路交通噪聲預測及其修正[J].城市環(huán)境與城市生態(tài)，2012，25(3)：26-30.

[14]張春波，張玉環(huán)，滕建標.六車道高速公路交通噪聲預測模型研究[J].環(huán)境科學與管理，2012，37(3)：185-187.

Key Influencing Parameters for Traffic Noise Prediction of Highways

LI Qi-bin,JIANG Guo-bin,XU Ling-lun,LIU Jian
(College of Geosciences and Environmental Engineering,Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031,China)

Vehicle flow flux,vehicle type ratio and vehicle speed are key parameters for traffic noise predication. Based on the investigation of a typical highway in Sichuan province,road traffic noises in different monitoring areas were predicted adopting the method recommended by the“Technical Guidelines for Noise Impact Assessment(HJ 2.4-2009)”. Through the mutual comparison between the predicted values and the actual monitoring ones,it can be concluded that(1) the traffic noise predicted by using either design speed or actual speed is close to the measured traffic noise;(2)the result choosing the measured speed and taking the entire highway as a whole can forecast the traffic noise better than the other lanegroup strategies;(3)the result using the vehicle-type-ratio measured at night can predict the night traffic noise more accurately than that employing the vehicle-type-ratio measured in the daytime.

acoustics;ttraffic noise;predication;highway;vehicle flow flux;vehicle type ratio

O422.6

A

10.3969/j.issn.1006-1335.2015.02.026

1006-1355(2015)02-0112-04

2014－04－29

交通部西部交通建設科技項目計劃（2008.318.00019）

李啟彬（1969－），男，四川瀘州人，博士，教授，主要研究方向：固體廢物處置與資源化。E-mail:liqb@swjtu.cn

劉建（1982－），男，四川威遠人，博士，副研究員，主要研究方向：工程環(huán)境控制。E-mail:liukai-102@163.com