公路設(shè)計(jì)速度和交通量對(duì)交通噪聲源強(qiáng)預(yù)測(cè)值的影響分析

周海林

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原030006）

0 引言

公路交通噪聲由各種車輛在行駛過(guò)程中輻射的動(dòng)力噪聲和輪胎噪聲構(gòu)成。在交通噪聲控制工程中，按照車輛總質(zhì)量（GVM）大小分為大、中、小3種類型，不同類型的車輛行駛過(guò)程中輻射的噪聲強(qiáng)度也存在差異?，F(xiàn)有研究表明[1]，不同類型車輛動(dòng)力噪聲和輪胎噪聲的強(qiáng)度均與行駛速度有直接關(guān)系，并且隨著車速的增加而增強(qiáng)，而當(dāng)公路上行駛的車流量足夠大時(shí)，公路交通噪聲可視為線聲源。

針對(duì)公路噪聲預(yù)測(cè)的模式有多種，國(guó)內(nèi)目前廣泛使用的是《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 聲環(huán)境》（HJ 2.4—2009）中推薦的噪聲預(yù)測(cè)模式，該模式中將公路等效為線聲源進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過(guò)公路交通量和單臺(tái)車輛噪聲級(jí)可計(jì)算出公路交通噪聲源強(qiáng)，但并未給出單臺(tái)車輛噪聲級(jí)的計(jì)算模式?！豆方ㄔO(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)規(guī)范》（JTB 03—2006）中給出了通過(guò)公路交通量預(yù)測(cè)單臺(tái)車輛實(shí)際行駛速度，進(jìn)而預(yù)測(cè)單臺(tái)車輛噪聲級(jí)的預(yù)測(cè)公式。該公式表明單臺(tái)車輛噪聲值大小直接取決于其實(shí)際行駛速度，而其實(shí)際行駛速度可以通過(guò)交通量和公路設(shè)計(jì)速度進(jìn)行計(jì)算。對(duì)比監(jiān)測(cè)也表明[2]，采用該公式預(yù)測(cè)所得的公路交通噪聲與實(shí)際噪聲監(jiān)測(cè)值接近。本文擬利用上述導(dǎo)則給出的交通噪聲預(yù)測(cè)模式，分析不同車型比情況下，公路設(shè)計(jì)速度和交通量對(duì)交通噪聲源強(qiáng)的影響，并利用SPSS軟件對(duì)影響程度進(jìn)行權(quán)重分析。

1 公路交通噪聲源強(qiáng)預(yù)測(cè)公式

1.1 源強(qiáng)預(yù)測(cè)公式

假定公路上同種車型以相同的車速勻速行駛，公路等效為線聲源，本文將距車道7.5 m處的小時(shí)等效噪聲級(jí)作為公路交通噪聲源強(qiáng)進(jìn)行討論，則公路交通噪聲源強(qiáng)預(yù)測(cè)公式[3]如式（1）：

式中：L0(T)i為平均車流量Ni，輛/h，距離7.5 m處，公路等效聲級(jí)，dB（A）；Leq(h)i為平均車流量 Ni，輛/h，距離7.5 m處，第i類車等效聲級(jí)，dB（A）；為單輛第i類車行駛速度Vi，km/h，距離7.5 m處噪聲級(jí)，dB（A）。

1.2 單車輻射噪聲級(jí)預(yù)測(cè)公式

式中：S、M、L 分別代表小、中、大型車。

1.3 車速預(yù)測(cè)公式

《公路建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)規(guī)范》（JTG B03—2006）給出了設(shè)計(jì)速度低于120 km/h時(shí)，各型車輛的車速預(yù)測(cè)公式，如式（3）：

式中：vol為單車道車流量，輛 /h；k1、k2、k3、k4為回歸系數(shù)，見(jiàn)表1；ui為該車型當(dāng)量車數(shù)；ηi為該車型的車型比；m為其他車型的加權(quán)系數(shù)；V為公路設(shè)計(jì)速度。

表1 車速預(yù)測(cè)公式系數(shù)取值表

2 交通噪聲源強(qiáng)預(yù)測(cè)

根據(jù)上述預(yù)測(cè)模式，為了便于計(jì)算比較，本文中假定某公路車道數(shù)為4，全天小時(shí)車流量相同，預(yù)測(cè)交通量分別取 5 000 pcu/d、10 000 pcu/d、15 000 pcu/d、20 000 pcu/d、25 000 pcu/d 和 30 000 pcu/d；大中小型車型比分別取 3∶3∶4、1∶1∶8、1∶8∶1和 8∶1∶1；公路設(shè)計(jì)速度分別取80 km/h、90 km/h、100 km/h和110 km/h。不同車型比情況下，公路交通噪聲源強(qiáng)與交通量和公路設(shè)計(jì)速度之間關(guān)系見(jiàn)表2和圖1；不同設(shè)計(jì)速度情況下，公路交通噪聲源強(qiáng)與交通量和車型比之間關(guān)系見(jiàn)圖2。

表2 不同車型比和設(shè)計(jì)速度下交通源強(qiáng)預(yù)測(cè)結(jié)果一覽表dB（A）

圖1 不同車型比下，交通量、設(shè)計(jì)速度與交通噪聲源強(qiáng)關(guān)系圖

圖2 不同設(shè)計(jì)速度下，交通量、車型比與交通噪聲源強(qiáng)關(guān)系圖

3 預(yù)測(cè)結(jié)果分析

3.1 不同車型比情況下，交通量和設(shè)計(jì)速度對(duì)噪聲源強(qiáng)的影響

從表1和圖2可以看出：

a）公路交通噪聲源強(qiáng)隨著交通量增加而增加，交通量增加1倍，噪聲源強(qiáng)增加3 dB左右，但增加幅度逐漸減小。

b）公路交通噪聲源強(qiáng)隨著公路設(shè)計(jì)速度增加而增加，設(shè)計(jì)速度每增加10 km/h，噪聲源強(qiáng)增加1 dB左右；當(dāng)大中小車型比為1∶8∶1，即中型車為主時(shí)，交通噪聲受設(shè)計(jì)速度的影響較大。

3.2 不同設(shè)計(jì)速度情況下，交通量和車型比對(duì)噪聲源強(qiáng)的影響

從圖2可以看出：

a）在不同設(shè)計(jì)速度下，大型車所占的比例對(duì)交通噪聲源強(qiáng)影響較大，大型車比例越高，交通噪聲源強(qiáng)預(yù)測(cè)值越高，影響幅度在1 dB左右。

b）當(dāng)大型車比例一定時(shí)，中型車和小型車比例變化對(duì)交通噪聲源強(qiáng)影響較小，并且隨著交通量和設(shè)計(jì)速度的增加，中型車比例越高，交通噪聲源強(qiáng)越高。

3.3 不同車型比情況下，交通量和設(shè)計(jì)速度對(duì)噪聲源強(qiáng)的影響分析

從以上分析中可知，交通量和設(shè)計(jì)速度與公路交通噪聲源強(qiáng)之間均存在正相關(guān)關(guān)系，為分析這兩參數(shù)對(duì)于公路噪聲源強(qiáng)的影響程度，本文利用SPSS22.0軟件采用F函數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

假定線性回歸方程A和B，其中A含有PA個(gè)獨(dú)立參數(shù)，則 A為：Y=β0+β1x1+β2x2+β3x3+…+βPAxPA，而B(niǎo)方程中不包含A方程中的任一參數(shù)。假定數(shù)據(jù)組數(shù)為n，則定義F函數(shù)為：

利用SPSS22.0軟件回歸權(quán)重分析，分別計(jì)算去除各變量后的回歸方程相關(guān)關(guān)系系數(shù)（R2）和F評(píng)價(jià)值，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同車型比情況下各參數(shù)的F評(píng)價(jià)值及相關(guān)系數(shù)一覽表

從表3計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)，在不同車型比情況下，以交通量為自變量時(shí)的F值均大于以設(shè)計(jì)速度為自變量時(shí)的F值，表明交通量對(duì)公路交通噪聲源強(qiáng)的影響較為顯著；以大型車為主時(shí)設(shè)計(jì)速度對(duì)噪聲源強(qiáng)的影響比以小型車為主時(shí)的影響大，而交通量的影響程度相反。

4 結(jié)論

通過(guò)以上分析可知，公路交通噪聲源強(qiáng)隨著公路設(shè)計(jì)速度和交通量的增大而增強(qiáng)；大型車比例一定時(shí)，中型車和小型車比例變化對(duì)交通噪聲源強(qiáng)影響較??；隨著交通量和設(shè)計(jì)速度的增加，中型車比例的影響逐漸加大；在不同車型比情況下，交通量對(duì)公路交通噪聲源強(qiáng)的影響較公路設(shè)計(jì)速度明顯。

由于在本文所引用的預(yù)測(cè)公式中，交通量定義為單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一路段的車輛數(shù)量，并未考慮交通量和公路設(shè)計(jì)通行能力之間的關(guān)系。在交通實(shí)際中，當(dāng)公路實(shí)際交通量接近或超過(guò)公路設(shè)計(jì)通行能力時(shí)，將會(huì)發(fā)生道路擁堵，車輛實(shí)際行駛速度急劇下降，而車速預(yù)測(cè)公式也只適用于48～120 km/h范圍。因此，對(duì)于設(shè)計(jì)速度較低的低等級(jí)公路交通噪聲源強(qiáng)情況仍有待進(jìn)一步研究。