公路設計速度和交通量對交通噪聲源強預測值的影響分析

周海林

（山西省交通科學研究院，山西 太原030006）

0 引言

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

針對公路噪聲預測的模式有多種，國內目前廣泛使用的是《環(huán)境影響評價技術導則 聲環(huán)境》（HJ 2.4—2009）中推薦的噪聲預測模式，該模式中將公路等效為線聲源進行預測，通過公路交通量和單臺車輛噪聲級可計算出公路交通噪聲源強，但并未給出單臺車輛噪聲級的計算模式。《公路建設項目環(huán)境影響評價規(guī)范》（JTB 03—2006）中給出了通過公路交通量預測單臺車輛實際行駛速度，進而預測單臺車輛噪聲級的預測公式。該公式表明單臺車輛噪聲值大小直接取決于其實際行駛速度，而其實際行駛速度可以通過交通量和公路設計速度進行計算。對比監(jiān)測也表明[2]，采用該公式預測所得的公路交通噪聲與實際噪聲監(jiān)測值接近。本文擬利用上述導則給出的交通噪聲預測模式，分析不同車型比情況下，公路設計速度和交通量對交通噪聲源強的影響，并利用SPSS軟件對影響程度進行權重分析。

1 公路交通噪聲源強預測公式

1.1 源強預測公式

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處的小時等效噪聲級作為公路交通噪聲源強進行討論，則公路交通噪聲源強預測公式[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，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，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，dB（A）。

1.2 單車輻射噪聲級預測公式

式中：S、M、L 分別代表小、中、大型車。

1.3 車速預測公式

《公路建設項目環(huán)境影響評價規(guī)范》（JTG B03—2006）給出了設計速度低于120 km/h時，各型車輛的車速預測公式，如式（3）：

式中：vol為單車道車流量，輛 /h；k1、k2、k3、k4為回歸系數，見表1；ui為該車型當量車數；ηi為該車型的車型比；m為其他車型的加權系數；V為公路設計速度。

表1 車速預測公式系數取值表

2 交通噪聲源強預測

根據上述預測模式，為了便于計算比較，本文中假定某公路車道數為4，全天小時車流量相同，預測交通量分別取 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；公路設計速度分別取80 km/h、90 km/h、100 km/h和110 km/h。不同車型比情況下，公路交通噪聲源強與交通量和公路設計速度之間關系見表2和圖1；不同設計速度情況下，公路交通噪聲源強與交通量和車型比之間關系見圖2。

表2 不同車型比和設計速度下交通源強預測結果一覽表dB（A）

圖1 不同車型比下，交通量、設計速度與交通噪聲源強關系圖

圖2 不同設計速度下，交通量、車型比與交通噪聲源強關系圖

3 預測結果分析

3.1 不同車型比情況下，交通量和設計速度對噪聲源強的影響

從表1和圖2可以看出：

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

b）公路交通噪聲源強隨著公路設計速度增加而增加，設計速度每增加10 km/h，噪聲源強增加1 dB左右；當大中小車型比為1∶8∶1，即中型車為主時，交通噪聲受設計速度的影響較大。

3.2 不同設計速度情況下，交通量和車型比對噪聲源強的影響

從圖2可以看出：

a）在不同設計速度下，大型車所占的比例對交通噪聲源強影響較大，大型車比例越高，交通噪聲源強預測值越高，影響幅度在1 dB左右。

b）當大型車比例一定時，中型車和小型車比例變化對交通噪聲源強影響較小，并且隨著交通量和設計速度的增加，中型車比例越高，交通噪聲源強越高。

3.3 不同車型比情況下，交通量和設計速度對噪聲源強的影響分析

從以上分析中可知，交通量和設計速度與公路交通噪聲源強之間均存在正相關關系，為分析這兩參數對于公路噪聲源強的影響程度，本文利用SPSS22.0軟件采用F函數進行評價。

假定線性回歸方程A和B，其中A含有PA個獨立參數，則 A為：Y=β0+β1x1+β2x2+β3x3+…+βPAxPA，而B方程中不包含A方程中的任一參數。假定數據組數為n，則定義F函數為：

利用SPSS22.0軟件回歸權重分析，分別計算去除各變量后的回歸方程相關關系系數（R2）和F評價值，結果見表3。

表3 不同車型比情況下各參數的F評價值及相關系數一覽表

從表3計算結果可見，在不同車型比情況下，以交通量為自變量時的F值均大于以設計速度為自變量時的F值，表明交通量對公路交通噪聲源強的影響較為顯著；以大型車為主時設計速度對噪聲源強的影響比以小型車為主時的影響大，而交通量的影響程度相反。

4 結論

通過以上分析可知，公路交通噪聲源強隨著公路設計速度和交通量的增大而增強；大型車比例一定時，中型車和小型車比例變化對交通噪聲源強影響較小；隨著交通量和設計速度的增加，中型車比例的影響逐漸加大；在不同車型比情況下，交通量對公路交通噪聲源強的影響較公路設計速度明顯。

由于在本文所引用的預測公式中，交通量定義為單位時間內通過某一路段的車輛數量，并未考慮交通量和公路設計通行能力之間的關系。在交通實際中，當公路實際交通量接近或超過公路設計通行能力時，將會發(fā)生道路擁堵，車輛實際行駛速度急劇下降，而車速預測公式也只適用于48～120 km/h范圍。因此，對于設計速度較低的低等級公路交通噪聲源強情況仍有待進一步研究。