基于FHWA八车道交通噪声预测模型的选取分析

2013-06-01王传英

资源节约与环保 2013年3期

王传英

（中蓝连海设计研究院上海 201204）

前言

近年来,随着国民经济的发展和交通规模的壮大,六车道、八车道等宽路基的高速公路日益增多，交通噪声污染日益严重。采用合适的噪声预测模型对公路交通噪声进行预测、并在预测结果的基础上进行降噪工程设计已成为公路交通环境保护工作的重点内容。因此,本文对目前通用的FHWA交通噪声预测模型进行了分析,提出了公路交通噪声八车道的噪声预测模型,为公路环境保护工作提供参考。

1 公路交通噪声预测模型简介

我国《环境影响评价技术导则——声环境》(HJ/T2.4-2009)推荐使用美国联邦公路局(FHWA)开发的噪声预测模型进行公路交通噪声预测[1]。该预测模型如下:

式中：为Leq(h)i第i类车的小时等效声级，dB（A）；(L0E)i为第i类车辆在参照点的能量平均辐射声级，dB(A)；Ni为对应观察时段T在观察点处i类车辆通过的数量，辆；T为观察时段或计算等效声级的时间段（常取为1小时），h；Vi为第i类车辆的平均车速，km/h；r为行车道中心线至预测点的距离，m；ψ1、ψ2为观测点到有限长路段两端的张角，rad；△S为噪声传播途中建筑物、地形、地物、路堤、路堑等障碍物的附加衰减量，dB(A)。[2]

一条公路上大、中、小3种车型的总车流在预测点处等效A声级采用下式计算:[1]

若某个预测点受多条线路交通噪声影响，应分别计算每条车道对该预测点的声级后，经叠加后得到贡献值。

2 公路宽路基交通噪声预测模型的选取

噪声预测时采用的是等效行车道，即认为公路上的车辆集中在等效行车道上形成车流。等效行车道的中心线称等效行车线，接收点至等效行车线的距离为距最近行车道中心线的距离r1与距最远行车道中心线的距离r2的几何均值。（见图1、公式3）[3]即：

r=(r1×r2)0.5(3)

图1 等效行车道示意图

图2 八车道噪声计算示意图

八车道的路基较宽，路中心线与等效行车线偏差较大，依照以上公式（1）、（2）计算出来的噪声值误差较大。目前普遍的做法是将八车道上行驶的车辆视作两条连续的线声源，根据导则中的噪声级预测模式进行预测后，再将两条线声源的噪声级进行声能量叠加可得八车道的交通噪声级。具体如图2 。

利用图2 并根据美国(FHWA)开发的噪声预测模型进行公路交通噪声预测。公式如（4）、（5）所示：

式中：r为接收点距左半幅的等效行车线的距离r1，m。

一条公路上3种车型的混合车流在预测点处的等效A声级采用下式计算:

同理，根据图2、公式（4）、（5），只需要把r替换成距右半幅的等效行车线的距离r2，从而计算出Leq2。Leq1、Leq2采用公式（6）计算出接收点的交通噪声值。

3 宽路基采用不同模型产生的差异

为直观比较宽路基采用一个线声源和等效成两个线声源的偏差大小。现根据四车道路基宽度为24.5米的某高速公路、六车道路基宽度为33.5米和八车道路基宽度为42米的某国家高速的某些敏感点相关数据进行绘图，如图3、图4、图5 。

图3 路基宽度为24.5米噪声值比较

图4 路基宽度为33.5米噪声值比较

由图3 ～5可见，当路基宽度为24.5米宽时，采用一个线声源和等效成两个线声源预测噪声值相差不大，最大差值为1.3dB(A),并随着距公路中心线的距离增大，噪声值的偏差减小；当路基宽度为33.5米宽时，采用一个线声源和等效成两个线声源预测噪声值相差较大，最大差值为2.5dB(A),并随着距公路中心线的距离增大，噪声值的偏差减小。

图5 路基宽度为42米噪声值比较

当路基宽度为42米宽时，采用一个线声源和等效成两个线声源预测噪声值相差比较大，最大差值为4.1dB(A),并随着距公路中心线的距离增大，噪声值的偏差减小。由图3 ～5可以得出结论，路基宽度为42米的某国家高速噪声预测值将不能简单的采用公式（2），八车道的路基较宽，路中心线与等效行车线偏差较大，目前普遍的做法是将八车道上行驶的车辆视作两条连续的线声源，以减小噪声预测的误差。

4 宽路基采用不同模型产生的差异分析

4.1 距离衰减项引起的误差

由上图3 ～5所示，八车道高速公路的噪声预测，噪声敏感点离公路中心线越近，采用不同的预测模型，误差越大。由图5 可见，误差最大达到4.1dB(A)。其原为公式（2）中的第三项距离衰减量的值随着r的改变而变化比较大。当敏感点离公路中心线较近时，如图2 ，r1>r>r2通过公式（6）计算得出的等效成两个线声源的噪声值比一个线声源的噪声值要偏大。当噪声敏感点离公路中心线越远的时候，采用不同的预测模型，误差越小。其原因为当r越大，公式（2）中的第三项距离衰减量的变化越小，从而计算得出的等效成两个线声源的噪声值与一个线声源的噪声值差别不大。

4.2 等效行车线引起的误差

由图1 等效行车线的示意图可以得出结论，当接收点离公路越近，采用一个线声源和等效成两个线声源所采用的等效行车线r的差异越大，计算得出的噪声值误差也大；当接收点离公路越远，采用一个线声源和等效成两个线声源所采用的等效行车线r的差异越小，计算得出的噪声值误差也小。因此，离公路的距离越远，用两种噪声模式计算所得的噪声值差异越小。