基于FHWA八車道交通噪聲預測模型的選取分析

王傳英

（中藍連海設計研究院 上海 201204）

前言

近年來,隨著國民經濟的發展和交通規模的壯大,六車道、八車道等寬路基的高速公路日益增多，交通噪聲污染日益嚴重。采用合適的噪聲預測模型對公路交通噪聲進行預測、并在預測結果的基礎上進行降噪工程設計已成為公路交通環境保護工作的重點內容。因此,本文對目前通用的FHWA交通噪聲預測模型進行了分析,提出了公路交通噪聲八車道的噪聲預測模型,為公路環境保護工作提供參考。

1 公路交通噪聲預測模型簡介

我國《環境影響評價技術導則——聲環境》(HJ/T2.4-2009)推薦使用美國聯邦公路局(FHWA)開發的噪聲預測模型進行公路交通噪聲預測[1]。該預測模型如下:

式中：為Leq(h)i第i類車的小時等效聲級，dB（A）；(L0E)i為第i類車輛在參照點的能量平均輻射聲級，dB(A)；Ni為對應觀察時段T在觀察點處i類車輛通過的數量，輛；T為觀察時段或計算等效聲級的時間段（常取為1小時），h；Vi為第i類車輛的平均車速，km/h；r為行車道中心線至預測點的距離，m；ψ1、ψ2為觀測點到有限長路段兩端的張角，rad；△S為噪聲傳播途中建筑物、地形、地物、路堤、路塹等障礙物的附加衰減量，dB(A)。[2]

一條公路上大、中、小3種車型的總車流在預測點處等效A聲級采用下式計算:[1]

若某個預測點受多條線路交通噪聲影響，應分別計算每條車道對該預測點的聲級后，經疊加后得到貢獻值。

2 公路寬路基交通噪聲預測模型的選取

噪聲預測時采用的是等效行車道，即認為公路上的車輛集中在等效行車道上形成車流。等效行車道的中心線稱等效行車線，接收點至等效行車線的距離為距最近行車道中心線的距離r1與距最遠行車道中心線的距離r2的幾何均值。（見圖1、公式3）[3]即：

r=(r1×r2)0.5(3)

圖1 等效行車道示意圖

圖2 八車道噪聲計算示意圖

八車道的路基較寬，路中心線與等效行車線偏差較大，依照以上公式（1）、（2）計算出來的噪聲值誤差較大。目前普遍的做法是將八車道上行駛的車輛視作兩條連續的線聲源，根據導則中的噪聲級預測模式進行預測后，再將兩條線聲源的噪聲級進行聲能量疊加可得八車道的交通噪聲級。具體如圖2 。

利用圖2 并根據美國(FHWA)開發的噪聲預測模型進行公路交通噪聲預測。公式如（4）、（5）所示：

式中：r為接收點距左半幅的等效行車線的距離r1，m。

一條公路上3種車型的混合車流在預測點處的等效A聲級采用下式計算:

同理，根據圖2、公式（4）、（5），只需要把r替換成距右半幅的等效行車線的距離r2，從而計算出Leq2。Leq1、Leq2采用公式（6）計算出接收點的交通噪聲值。

3 寬路基采用不同模型產生的差異

為直觀比較寬路基采用一個線聲源和等效成兩個線聲源的偏差大小。現根據四車道路基寬度為24.5米的某高速公路、六車道路基寬度為33.5米和八車道路基寬度為42米的某國家高速的某些敏感點相關數據進行繪圖，如圖3、圖4、圖5 。

圖3 路基寬度為24.5米噪聲值比較

圖4 路基寬度為33.5米噪聲值比較

由圖3 ～5可見，當路基寬度為24.5米寬時，采用一個線聲源和等效成兩個線聲源預測噪聲值相差不大，最大差值為1.3dB(A),并隨著距公路中心線的距離增大，噪聲值的偏差減小；當路基寬度為33.5米寬時，采用一個線聲源和等效成兩個線聲源預測噪聲值相差較大，最大差值為2.5dB(A),并隨著距公路中心線的距離增大，噪聲值的偏差減小。

圖5 路基寬度為42米噪聲值比較

當路基寬度為42米寬時，采用一個線聲源和等效成兩個線聲源預測噪聲值相差比較大，最大差值為4.1dB(A),并隨著距公路中心線的距離增大，噪聲值的偏差減小。由圖3 ～5可以得出結論，路基寬度為42米的某國家高速噪聲預測值將不能簡單的采用公式（2），八車道的路基較寬，路中心線與等效行車線偏差較大，目前普遍的做法是將八車道上行駛的車輛視作兩條連續的線聲源，以減小噪聲預測的誤差。

4 寬路基采用不同模型產生的差異分析

4.1 距離衰減項引起的誤差

由上圖3 ～5所示，八車道高速公路的噪聲預測，噪聲敏感點離公路中心線越近，采用不同的預測模型，誤差越大。由圖5 可見，誤差最大達到4.1dB(A)。其原為公式（2）中的第三項距離衰減量的值隨著r的改變而變化比較大。當敏感點離公路中心線較近時，如圖2 ，r1>r>r2通過公式（6）計算得出的等效成兩個線聲源的噪聲值比一個線聲源的噪聲值要偏大。當噪聲敏感點離公路中心線越遠的時候，采用不同的預測模型，誤差越小。其原因為當r越大，公式（2）中的第三項距離衰減量的變化越小，從而計算得出的等效成兩個線聲源的噪聲值與一個線聲源的噪聲值差別不大。

4.2 等效行車線引起的誤差

由圖1 等效行車線的示意圖可以得出結論，當接收點離公路越近，采用一個線聲源和等效成兩個線聲源所采用的等效行車線r的差異越大，計算得出的噪聲值誤差也大；當接收點離公路越遠，采用一個線聲源和等效成兩個線聲源所采用的等效行車線r的差異越小，計算得出的噪聲值誤差也小。因此，離公路的距離越遠，用兩種噪聲模式計算所得的噪聲值差異越小。

5 結語

通過對某八車道的國家高速公路采用不同的模式進行計算得出的結論進行比較后得出等效成兩個線聲源的噪聲計算模型更適合于八車道噪聲值的預測這一結論。該模型在八車道寬路基的公路建設項目的環境影響評價、公路竣工環境保護驗收和公路營運期的環境管理中均有廣泛的適用性,及預測結果的準確性。

[1]HJ/T214-2009,環境影響評價技術導則——聲環境[S]；33-38

[2]趙劍強。公路交通與環境保護[M]。人民交通出版社，2002。119-127

[3]張玉芬主編。道路交通環境工程 [M]。人民交通出版社，2001.47-53