軍用機場飛機噪聲環境聯合指標評價體系研究

石鑫剛，董豪昊，邵　斌，劉　洲，唐志強（.空軍工程大學機場建筑工程系，西安7008；.陜西武功場站，陜西咸陽700；.陜西建華招投標代理咨詢有限責任公司，西安7000）

?

軍用機場飛機噪聲環境聯合指標評價體系研究

石鑫剛1，董豪昊1，邵斌1，劉洲2，唐志強3
（1.空軍工程大學機場建筑工程系，西安710038；2.陜西武功場站，陜西咸陽712200；3.陜西建華招投標代理咨詢有限責任公司，西安710003）

摘要：通過分析軍用機場飛機噪聲影響范圍大、單次飛行事件噪聲影響突出和噪聲影響不均勻的特點，指出用現有噪聲評價指標評價軍用機場飛機噪聲環境的不足，提出L(dn)、L(Amax)和高峰時段RL(dn)的軍用機場飛機噪聲環境聯合指標評價體系，并對聯合指標評價體系進行合理性分析，提出相應噪聲限值標準。對三個軍用機場噪聲測試及噪聲主觀反應調查驗證了其可行性。

關鍵詞：聲學；軍用機場飛機噪聲；聯合指標評價體系；限值標準

國際上從二十世紀五十年代后期開始研究適應飛機噪聲特點的評價方法，到六十年代，各國根據本國情況提出適應自己國家特點的機場噪聲環境影響評價方法，七十年代各民航組織或國家民航管理機構（例如國際民航組織、美國聯邦航空管理局、歐洲航空管理局等）就制定了關于航空器噪聲的標準和相應的一系列政策和措施并且成功地付諸以實踐[1]。我國在這方面的研究起步較晚，進展稍慢。1983年開始研究制定相關標準，經過在首都機場、廣州白云機場，石家莊機場等地實際工程的應用研究，認為LWECPN能較全面地評價機場噪聲[2]。1988年，《機場周圍飛機噪聲環境標準》[3]和《機場周圍飛機噪聲測量方法》[4]頒發實施，確定將LWECPN作為評價量，并提出限值標準。國內許多科研院校也對飛機噪聲影響進行了研究，如東南大學、河北師范大學、中國民航大學等單位對飛機噪聲環境污染的模型進行了深入研究，取得了豐碩成果，提出了噪聲污染的評價方法，但該部分研究局限于民航機場[5–8]；上海交通大學、西北工業大學等單位對飛機噪聲的影響也進行了分析。然而這些單位的研究都是從飛機自身產生噪聲的規律性上來研究飛機噪聲，而沒有從飛機噪聲對周圍環境影響的角度來分析[9]。

軍用飛機噪聲大，某型號的飛機起飛時的噪聲值最大可達160dB[10]，而且飛行時間集中、晝夜訓練頻繁，對周圍環境影響的矛盾日益突出。由于噪聲監測不及時和評價體系不完整，城鎮化建設未能得到很好引導，迫使一些大城市附近的軍用機場陸續搬遷，給部隊的作戰訓練帶來了不利影響，而且搬遷一個軍用機場動輒需要十幾億，造成了國家資源和人力、物力的極大浪費，軍用飛機噪聲對周圍環境的影響已不容忽視。

1　軍用機場飛機噪聲環境特點

1.1噪聲影響范圍大

民用飛機以起飛離場和進近航線為主，飛機噪聲主要影響跑道兩端，軍用飛機以起落航線為主，飛機噪聲不但影響跑道兩端，對跑道兩側也有較大影響。加上軍用飛機本身噪聲就比較大，而且還存在編隊起飛和加力試車的情況，所以軍用機場飛機噪聲影響范圍要比同等飛行量的民用機場大。

1.2單次飛行事件噪聲影響突出

軍用機場一般都位于農村，平時非常安靜，當飛機飛過時，周圍環境從相對安靜的狀態迅速轉入高噪聲狀態，然后又迅速回到安靜狀態，這種不定時的劇烈變化往往要比相對平穩的較高噪聲級更讓人難以忍受，而軍用飛機編隊起飛會使得這種噪聲起伏更加明顯。因此，軍用機場的單次飛行事件噪聲影響要比民用機場更加突出。

1.3噪聲影響具有不均勻性

由于軍用機場是按飛行訓練計劃飛行的，飛行時間和訓練科目的安排具有波動性，表現為不同時間段內的飛行強度具有明顯的差異，從而導致飛機噪聲呈現出不均勻性。而且不同訓練科目的噪聲影響特點是不同的，夜航噪聲影響就要比白天影響大得多。進行起落科目訓練時，飛機起落頻繁，噪聲影響大；而進行飛行技術訓練時，飛機在空中的時間較長，起落很少，噪聲影響則相對較小?？颇績热莸淖兓瘯е嘛w機噪聲不均勻程度增大。

2　現有評價指標分析

2.1 Ldn與LWECPN換算關系有待改進

在《機場周圍飛機噪聲環境標準（修訂版征求意見稿）》編制說明[12]中，按照Ldn=LWECPN-13的換算關系，更新繪制飛機噪聲年均晝夜等效聲級等值線圖并不合理。經過變換可得

兩個公式聯立可以得到Ldn與LWECPN的換算關系為

其中各時間段如下：N1為07:00—19:00；N2為19:00—22:00；N3為22:00—次日07:00；Nd為06:00—22:00；Nn為22:00—次日06:00。

可以近似認為N3≈Nn，分析極端情況：N2=0，得Δ Ldn=- 13；N1=0，N3=0，得ΔLdn=- 17.77。所以，采用Ldn=LWECPN- 13的換算關系只考慮了N2=0的特殊情況，每個機場應根據實際航班情況進行相應的計算，確定準確的換算關系。

2.2能量平均的方法不能全面地對機場噪聲作出評價

飛機噪聲是突發性高聲級事件，期間又被安靜的狀態所隔離，而單個高噪聲事件足以對人們的睡眠和交談產生干擾[12]，累加間斷的高噪聲會對人的健康產生影響。無論是Ldn，還是LWECPN都是根據等能量原理將全天飛機噪聲平均為每秒對人的沖擊，不能表征單次高噪聲事件的影響，單純采用其作為噪聲評價量的指標并不合適。

2.3全年飛行架次的平均會削弱高峰時段飛機噪聲影響

軍用機場的飛機飛行受飛行計劃、訓練科目、氣象條件等多種因素的影響，并不像民航那樣均勻，往往是一段時期幾乎沒有飛行，而另一段時期卻飛行甚密，且各時期所飛科目并不相同，所用航線也可能略有差異。這就造成軍用機場飛機噪聲出現明顯的不均勻性，高峰時期尤其是飛夜航科目時期對機場周圍環境的影響要比按照全年平均計算所得的噪聲大得多。

3　軍用機場飛機噪聲環境影響聯合指標評價體系及其限值探討

3.1確定合理的Ldn限值標準

《機場周圍飛機噪聲環境標準（修訂版征求意見稿）》編制說明將機場周圍區域飛機噪聲評價量“晝夜的計權等效連續感覺噪聲級（LWECPN）”更改為“晝夜等效聲級（Ldn）”，可以充分利用國外先進的研究成果。美國聯邦航空管理局（FAA）2000年推薦在機場周圍地區使用晝夜等效聲級Ldn評價飛機噪聲對居民區影響最小標準限值為65 dB[13]。對于FAA提出的晝夜等效聲級Ldn限值65 dB，美國國防部（DOD）、聯邦運輸管理局（FTA）、世界衛生組織（WHO）等都有異議，針對同一評價量推薦的限值都不同，較多趨向于要求更嚴的55dB，這一限值可由現行規范采用LWECPN一類區域70 dB限值減去15 dB得到?？紤]到晚間飛行架次的影響，將65 dB作為內場營區噪聲允許最大值，外場營區噪聲允許最大值放寬5dB，超過最大值需要采取隔聲措施。確定的軍用機場周圍飛機噪聲Ldn限值標準如表1所示。

表1　軍用機場周圍飛機噪聲Ldn限值標準單位：dB（A）

3.2補充LAmax作為單個噪聲事件的評價指標

LAmax即最大A聲級，采用A計權處理，它與人的感覺（響度、煩惱程度等）更加符合。經過大量實踐結果表明，它幾乎和許多復雜的評價量和評價方法都保持有良好的相關性。

為了確定LAmax的限值標準，參考空軍工程大學在研究機場內部飛機噪聲時對不同機場所提出的限值標準，連隊最大A聲級噪聲限值基本都取為70 dB[14]。同濟大學聲學所在虹橋機場附近進行調研[15]，對50戶居民發放調查問卷，測量室內窗關閉的條件下飛機經過時最大A聲級，調查結果顯示最大A聲級55 dB以下對居民生活影響不大，超過55 dB，影響顯著增大，55 dB是分界點。并結合《聲學低噪聲工作場所設計指南噪聲控制規劃》[16]中辦公室噪聲限值標準45 dB，非穩態噪聲放寬10 dB的要求，考慮到建筑隔聲，將70 dB作為內場噪聲限值，外場按噪聲環境要求嚴格程度作10 dB增減，同時綜合考慮不同時段飛機噪聲對人的影響，分段給出機場周圍飛機噪聲LAmax限值標準建議值，如表2所示。

表2　機場周圍飛機噪聲LAmax限值標準/dB（A）

3.3補充高峰時段RLdn的限值標準

根據軍用機場飛行訓練集中的特點，補充高峰時段RLdn的限值標準。高峰時間段的選擇不宜太長或太短，太長則不能充分表現飛行密度不均勻性的影響，太短則過分突出該影響，缺乏整體代表性，一般以1個月至3個月為宜[17]。參考《機場周圍飛機噪聲環境標準（修訂版征求意見稿）》編制說明對全年平均Ldn的規定，適當放寬處理。由于Ldn是以感覺噪聲級LPN為基礎的，LPN是又建立在噪度基礎上的，噪度是人們在主觀上對噪聲不需要或厭惡程度的衡量，因此Ldn與噪度之間是存在關聯的。當Ldn變化時，噪度也應相應變化，人們對于噪聲的煩惱度會相應變化。大量研究表明，感覺噪聲級每增減10 dB，噪度加倍。Ldn的限值標準以在全年平均水平之上適當放寬處理，放寬尺度以噪度不會加倍為準，由此得高峰時段RLdn的限值標準在全年平均標準基礎上放寬10dB，如表3所示。

4　實例驗證

4.1 Ldn及LAmax限值的可行性驗證

為了驗證Ldn及LAmax限值的可行性，對甲、乙、丙三個軍用機場進行實地測試。外場測點A布置在垂直跑道中線400 m處，內場測點B布置在垂直跑道中線1400m處，各測點的測試結果如表4所示。

分別對甲、乙、丙三個機場的外場營區人員和內場營區人員進行主觀煩惱反應調查，調查結果如表5、表6所示。

根據表1和表2給出的Ldn及LAmax的限值及主觀煩惱反應調查結果，對測試結果進行評價，評價結論如表7所示?？梢钥闯鰞葓鰻I區人員對飛機噪聲的反應不大，三個機場煩惱度的平均值僅為13.0 %；Ldn測試結果評價顯示，乙機場內場不用進行圍護結構降噪，甲和丙機場內場需要降噪20 dB；LAmax測試結果基本都接近表2的限值。相比之下外場營區人員對飛機噪聲有較大意見，三個機場煩惱度平均值為43.2 %；Ldn測試結果評價顯示，甲和丙機場外場需要圍護結構降噪30dB，乙機場外場需要降噪25dB；甲和丙機場外場LAmax測試結果較限值高出10dB左右，乙機場外場LAmax測試結果較限值白天高出5.2 dB，夜間也高出3.3 dB。采取一定的圍護結構降噪非常必要。

表3　軍用機場周圍飛機噪聲高峰時段RLdn限值標準/dB（A）

表4　各測點的測試結果/dB（A）

表5　外場營區人員主觀煩惱反應調查結果/(%)

表6　內場營區人員主觀煩惱反應的調查結果/(%)

表7　各機場Ldn及LAmax測試結果評價

為了充分論證Ldn及LAmax限值的合理性，忽略距離因素，從不同噪聲級的大小與人的主觀反應之間的關系出發進行一定的定量分析，測試的噪聲級與人的煩惱度之間的關系曲線如圖1所示。

圖1　噪聲級與人的煩惱度的關系曲線

由圖1得出，當人的煩惱度達到20 %時，白天最大A聲級接近80dB，夜間的噪聲級接近70dB，此數值恰好為外場最大A聲級噪聲限值；晝夜等效聲級也在70 dB左右，此數值為外場營區不需要圍護結構降噪的晝夜等效聲級限值。相應的內場營區限值在此基礎上嚴格5dB。

4.2高峰時段RLdn限值可行性驗證

為了驗證高峰時段RLdn限值的可行性，推導高峰時段RLdn與平均Ldn的關系。由于軍用機場基本采用單一機型保障模式，高峰時段RLdn與平均Ldn的關系為

可以看出，高峰時段RLdn與平均Ldn的差值僅與起降架次有關系，分別對三個軍用機場的晝夜起降架次及晝夜起降比例進行統計，統計結果如表8所示。

表8　機場晝夜飛行架次

為了充分論證高峰時段RLdn限值的合理性，參考李樂博士論文中有關軍用機場每月運行概率的統計[18]，對三個軍用機場的每月運行概率進行多年平均值計算，其中最繁忙月份的運行概率為0.144，按照式（4）的關系，取晝夜起降比例為9：1，則

綜合上述結果，高峰時段RLdn比平均Ldn高10 dB的放寬處理有些過大，應放寬為5 dB，具體限值如表9所示。

表9　軍用機場周圍飛機噪聲高峰時段RLdn限值標準

5　結語

結合國內外研究成果，針對我國軍用機場自身特點，分析了用現有標準評價軍用機場飛機噪聲環境的不足，并提出了軍用機場飛機噪聲環境影響聯合指標評價體系，對評價體系合理性進行了分析和相應的限值探討，提出了合理的限值建議，并通過實例驗證了其合理性，為建立客觀、全面、綜合性的符合我國軍用機場實際情況的機場噪聲評價量及評價方法提供參考。

參考文獻：

[1] Willem M Schuller, Fokke D vander Ploeg, Peter Bouter. Impact of diversity in aircraft noise ratings[J]. Noise Control Eng., 43（6），1995 Nov-Dec.

[2]鄭大瑞，蔡秀蘭.機場周圍飛機噪聲評價方法的研究[J].聲學學報，1991，16（3）：218-229.

[3] GB9660-1988機場周圍飛機噪聲環境標準[S].

[4] GB9661-1988機場周圍飛機噪聲測量方法[S].

[5]武漢英.飛機噪聲預測模型及其應用[D].天津：中國民航大學，2008.

[6]沈穎.機場周圍飛機噪聲評價與控制方法研究[D].南京：東南大學，2000.

[7]薛淵.機場噪聲監測標準和評估算法研究[D].天津：中國民航大學，2005.

[8]沈洪艷，劉勁松.機場噪聲預測模型及應用實例[J].河北師范大學學報（自然版），2000，24（1）：137-140.

[9]唐狄毅，李文蘭，喬渭陽，等.飛機噪聲基礎[M].西安：西北工業大學出版社，1995.

[10]焦鵬，蔡良才.軍用機場飛機噪聲主觀煩惱度研究[J].環境科學與技術，2008，31（9）：50-53.

[11]張國寧，趙仁興，王維等.機場周圍區域飛機噪聲環境標準（修訂版征求意見稿）編制說明[S].《機場周圍區域飛機噪聲環境標準》編制組，2013.

[12]王艷華，馮霞，徐濤.機場噪聲評價量分析與比較[J].噪聲與振動控制，2013，33(2)：178-182.

[13] Paul Schomer. Assessment of noise annoyance[R]. Champaign:Schomer andAssociates, inc. 2001:8-9.

[14]焦鵬，蔡良才，鄭汝海.機場內部飛機噪聲影響評價與防治方法研究[J].噪聲與振動控制，2006，26(4)：101-103.

[15]韓星南，俞悟周，李奇.飛機噪聲影響的評價探討[J].同濟大學學報，2009，(3)：39-40.

[16] GB/ T17249.1-1998聲學低噪聲工作場所設計指南噪聲控制規劃[S].

[17]劉洲.軍用機場飛機噪聲多指標評價技術研究[D].西安：空軍工程大學，2013.

[18]李樂.軍用機場跑道平面尺寸可靠性設計研究[D].西安：空軍工程大學，2009.

Multi-index Evaluation Metrics System of Aircraft Noise in Military Airports

SHI Xin-gang1, TONG Hao-hao1, SHAO Bin1, LIU Zhou2, TANG Zhi-qiang3
( 1. Department of Airfieldand Building Engineering, Air ForceEngineering University, Xi’an 710038, China; 2. Wu GongAir ForceStation, Xianyang 712200, Shanxi China; 3. Shanxi Jian HuaBiddingAgent Advisory Limited Liability Company, Xi’an 710003, China)

Abstract:The airport noise in military airports has an influence in very large adjacent area, even a single flight can give significant and inhomogeneous affect of noise. This paper pointed out the inadequacy of the current noise evaluation index in evaluation of the environment noise in military airports. A multi-index metrics system in noise evaluation which consist of L(dn), L(Amax)and rush hour RL(dn)wasproposed. Therationality of thissystem wasanalyzed and thelimitation valuesof the noise were put forward. Finally, through the noise measurement and subjective response investigation of the noise for threemilitary airports, thefeasibility of thissystemwasverified.

Key words:acoustics; military airport noise; multi-index metricssystem; limitedstandard.

作者簡介：石鑫剛（1991-），男，山東省新泰市人，碩士生，主要研究方向為軍事生態工程規劃與管理。E-mail:kgdwxsxg@163.com

收稿日期：2015-06-11

文章編號：1006-1355(2016)02-0153-05

中圖分類號：TB533+.2

文獻標識碼：ADOI編碼：10.3969/j.issn.1006-1335.2016.02.034