公路交通噪声预测

公路交通噪声预测

TOC \o "1-3" \n \h \z 1.1.1 关于公路模型

1.1.2 HJ2.4-2009声导则公路模型

1.1.3 交通部公路模型

1.1.4 公路模式附加说明

关于公路模型

本版软件将原导则FHWA模型改为2009版声导则模型（简称CGM2009），同时可使用2006版交通模型（简称MC2006）。对同样输入数据，用户可选择任一模型进行预测。

同样的条件下，CGM2009与MC2006的计算结果，在100m以上相差很小，在50m以内最大差异接近1dB，CGM2009系统偏大。主要原因：

关于路面纵坡的修正：CGM2009对全部车型进行，而MC2006则仅对大型车和中型车；关于对路面的修正方面，CGM2009对全部车型进行，而MC2006仅对小型车修正。这个原因是导致CGM2009比MC2006预测结果系统性偏小0.5dB左右的主要原因。在不考虑纵坡和路面修正时，两者的计算结果是十分接近的。

由于CGM2009是单车道模型，而MC2006是多车道模型，两者的计算结果必然存在差异。因为同一个预测点，采用CGM2009时，对每一车道分别计算后叠加，而预测点到各车道距离显然是不同的；而MC2006则采用同一套远近车道数据一次算出。特别对地面吸收效应这个参数的影响很大（近距离时对距离参数很敏感）。不过这一因素只影响近距离内（30m内）。

另外，由于CGM2009本身无源强估算公式，本软件中仍保留采用MC2006的源强估算公式（即采用车流量和车型比，估算出车速和7.5m处A声级）。

与程序旧版本相比，如果路边地面不是硬地面，而是绿化等软地面，由于考虑了地面吸收效应，路边相同距离处，从地面向上的声级变化应是从小到大再变小，在一定高度处有一个波峰，新版计算结果能体现出这一现象。具体地说，路边一定距离的建筑，噪声最大不是一楼，而可能是四五楼处。

HJ2.4-2009声导则公路模型

模型概述

这一块改变较大。新模式接近于交通部规范的2006版，但细节考虑上有所不同。由于新导则中没有关于由车流量推导出车速、声源强度的公式，这一部分仍可参照交通部规范2006版。但模式主体已采用新导则。

源强的计算：关于各类车型的单车行车速度，和在该速度下单车行驶辐射噪声级，这两个重要的参数，HJ2.4-2009声导则公路模型新导则中并没有给出相应的算法，这是新导则的重大缺陷之一。那么这两个参数认为可以由用户自行决定（比如类比测量）输入。另外也提供了用车流量估算的方法，这个方法来自于交通部规范2006版附录C.1.1

预测模型

a)第I类等效声级的预测模式

（A.12）

式中：

——第I类车的小时等效声级,dB(A);

——第I类车在速度为Vi(km/h)；水平距离为7.5m处的能量平均A声级，dB(A)；

Ni——昼间、夜间通过某个预测点的第I类车平均小时车流量，辆/h；

r——从车道中心线到预测点的距离,m；r>7.5m；

Vi——第I类车平均车速,km/h;

T——计算等效声级的时间，1h;

ψ1、ψ2——预测点到有限长路段两端的张角，弧度。

——由其它因素引起的修正量，dB(A),

=1-2+3

1=坡度+路面

2=Aatm+Agr+Abar+Amisc

1——线路因素引起的修正量,dB(A)；

坡度——公路纵坡修正量,dB(A);

路面——公路路面材料引起的修正量,dB(A);

2——声波传播途径引起的衰减量,dB(A);

3——由反射等引起的修正量,dB(A)。

b)总车流等效声级

若预测点受多条道路影响，应叠加。

修正量和衰减量的计算

A2.2 修正量和衰减量的计算

A2.2.1 线路因素引起的修正量1

a)纵坡修正量(坡度)

b)路面修正量(路面)

注意：关于这两项修正，本导则修正方式和内容均与交通部规范2006版不同，交通部是对源强进行修正，且只对小型车修正，这是导致两者预测计算不同的主要原因。

A2.2.2 声波传播途径引起的衰减量2

a)障碍物衰减量Abar

= 1 \* GB3 ①声屏障衰减量（Abar）计算（式A.18）

式中，f声波频率，Hz。公路中可取500计算A声级衰减量。C为声速,340m/s。为声程差，m。

有限长声屏障也用上式计算，但再根据遮蔽角进行修正。

需要注意的是：对所有线声源屏障衰减量的计算，全部采用式（A.18）计算，不再采用HJ/T2.4-1995图6和HJ/T2.4-2009图A.5来查找，也不再采用公路建设项目环境影响评价规范1996版附录E1图E1-4查找。

= 2 \* GB3 ②高路堤或低路堑声影区衰减量计算

计算出声程差后，直接采用式（A.18）计算，不再采用图A.5来查找了。

= 3 \* GB3 ③农村房屋附加衰减量估值

b)Aatm、Agr、Amisc衰减项计算。按常规方式。

A2.2.3 由反射等引起的修正量3

城市道路交叉路口噪声增加量，暂不由程序计算，用户可自行根据实际情况对个别敏感点增加（按导则表A.4）。

两侧建筑物的反射修正量，如果用户已定义有建筑物，则此反射增量程序计算时已考虑了。

交通部公路模型

按交通部JTJ 005-2006《公路建设项目环境影响评价规范（试行）》中有关噪声模型和算法进行预测。为便于查看，现抄录于下。

模型概述

这是一个半经验模式。要注意的是：

不分车道。原则上是用于双向四车道的高速路，但在使用时以整条道路的车流量进行预测，不分车道进行。

车型分成大、中、小三种。不允许其它车型划分方法，因为其重要的参数—平均行车速度是以大、中、小车型为基础的。车速以交通量估计出，因为是半经验性质，不允许以其他方式提供车速。

预测模式的适用范围:预测点在距噪声等行车线7.5m以远处;车辆平均行驶速度在20~100km/h之间;预测精度为±2.5dB。

预测模型

(1)环境噪声级计算

式中：—预测点的环境噪声值，dB；

—预测点的公路交通噪声值，dB；

—预测点的背景噪声值，dB。

(2)公路交通噪声级计算

式中：—i型车，通常分为大、中、小型三种车型，车辆小时等效声级，dB；

—公路交通噪声小时等效声级，dB；

Lo,I —该车型车辆在参照点（7.5m处）的平均辐射噪声级，dB；

Ni —该车型车辆的小时车流量，辆/h；

T —计算等效声级的时间，取T =1h；

Vi —该车型车辆的平均行驶速度，km/h；

ΔL距离—距噪声等效行车线距离为r的预测点处的距离衰减量，dB；

ΔL地面—地面吸收引起的交通噪声衰减量，dB；

ΔL障碍物—噪声传播途径中障碍物的障碍衰减量，dB；

ΔL1—公路弯曲或有限长路段引起的交通噪声修正量，dB；

模式参数选择

C.1.1 公路交通噪声预测模式中各参数的确定方法

1 车速

1）公式计算法

车速计算参考公式如式（C.1.1-1）和（C.1.1-2）所示：

（C.1.1-1）

（C.1.1-2）

式中：i —第i种车型车辆的预测车速，km/h；当设计车速小于120km/h时，该型车预测车速按比例降低；

ui—该车型当量车数；

ηi—该车型的车型比；

—单车道车流量，辆/h；

—其他两种车型的加权系数。

k1、k2、k3、k4分别为系数，按表C.1.1-1取值。

表C.1.1-1 车速计算公式系数

车型

k1

k2

k3

k4

mi

小型车

-0.061748

149.65

-0.000023696

-0.02099

1.2102

中型车

-0.057537

149.38

-0.000016390

-0.01245

0.8044

大型车

-0.051900

149.39

-0.000014202

-0.01254

0.70957

车型分小、中、大三种，车型分类标准见表C.1.1-2。车型比应按可行性报告中提供的交通量调查结果确定。

表C.1.1-2 车型分类标准

车型

汽车总质量

小型车（S）

3.5t以下

中型车（M）

3.5t以上～12t

大型车（L）

12t以上

注：小型车一般包括小货、轿车、7座（含7座）以下旅行车等；

大型车一般包括集装箱车、拖挂车、工程车、大客车（40座以上）、大货车等；

中型车一般包括中货、中客（7座～40座）、农用三轮、四轮等。大型车、小型车以外的车辆，可按相近归类。

2）根据项目直接影响区相似公路车辆运行状况分析确定车速。

2 单车行驶辐射噪声级Loi

1）第i种车型车辆在参照点（7.5m处）的平均辐射噪声级（dB）Loi按下式计算：

式中：右下角注S、M、L——分别表示小、中、大型车；

Vi ——该车型车辆的平均行驶速度，km/h。

2)源强修正

公路纵坡引起的交通噪声源强修正量ΔL纵坡计算按表C.1.1-3取值：

表C.1.1-3 路面纵坡噪声级修正值

纵坡（%）

噪声级修正值（dB）

≤3

0

4～5

+1

6～7

+3

＞7

+5

注：本表仅对大型车和中型车修正，小型车不作修正。

公路路面引起的交通噪声源强修正量ΔL路面取值按表C.1.1-4取值。

表C.1.1-4 常规路面修正值ΔL路面

路面

ΔL路面（dB）

沥青混凝土路面

0

水泥混凝土路面

+1～2

注：本表仅对小型车修正，大型车和中型车不作修正。

3 距离衰减量ΔL距离的计算 ：

当行车道上的小时交通量大于300辆/h时，

当行车道上的小时交通量小于300辆/h时，

r—等效行车道中心线至接受点的距离，m。

式中：r1—接受（预测）点至近车道行驶中线的距离，m;

r2—接受（预测）点至远车道行驶中线的距离，m。

r0—等效行车道中心线至参照点的距离，r0=7.5m;

4 地面吸收声衰减量ΔL地面计算

ΔL地面=-Agr

当声波越过疏松地面传播时，或大部分为疏松地面的混合地面，且在接受点仅计算A声级的前提下，Agr可用下式计算：

Agr——地面效应引起的衰减值，dB；

d ——声源到接受点的距离，m；

hm ——传播路径的平均离地高度，m；hm=面积F/d，可按图C.1.1-1进行计算。

若Agr计算出负值，Agr可用0代替。

其他情况可参照《声学 户外声传播的衰减 第2部分；一般计算方法》（GB/T 17247.2）进行计算。

图C.1.1-1 估计平均高度hm的方法

5 公路弯曲或有限长路段引起的交通噪声修正量ΔL1(式C.1.1-7)

ΔL1=10lg（θ/180） （dB） (C.1.1-7)

式中：θ-预测点向公路两端视线间的夹角，（o）。见图C.1.1-2到～C.1.1-4。

图C.1.1-2有限长路段 图C.1.1-3公路内弯曲 图C.1.1-4 公路外弯曲

6 障碍物声衰减量ΔL障碍物的计算

(C.1.1-8)

1）ΔL树林为林带引起的障碍衰减量。

通常林带的平均衰减量用下式估算：

(C.1.1-9)

式中：k —林带的平均衰减系数，取k=-0.1 dB/m；

b —噪声通过林带的宽度，m。

林带引起的障碍衰减量随地区差异不同，最大不超过10 dB。例如北方地区林木密度小，衰减量适当降低。

2)ΔL农村房屋为农村建筑物的障碍衰减量。

一般农村民房比较分散，它们对噪声的附加衰减量估算按表C.1.1-5取值。

在噪声预测时，接受（预测）点设在第一排房屋的窗前，随后建筑的环境噪声级按表C.1.1-5及图C.1.1-5进行估算。

表C.1.1-5 建筑物噪声衰减量估算值

房屋状况

衰减量ΔL

噪声级修正值（dB）

第一排房屋占地面积40%～60%

-3 dB

房屋占地面积按图C.1.1-5计算

第一排房屋占地面积70%～90%

-5 dB

每增加一排

-1.5 dB

最大绝对衰减量≤-10 dB

注：表C.1.1-5仅适用于平路堤路侧的建筑物。

房屋占地面积S=S1+S2+…+SN接受点对房屋张角至行车线三角形的总面积S0=SΔ

房屋占地面积百分比=

图C.1.1-5 第一排房屋占地面积计算示意图

3）ΔL声影区为预测点在路堤或路堑两侧声影区引起的绕射声衰减量。

当预测点处于声照区，ΔL声影区=0；

当预测点处于声影区，ΔL声影区主要取决于声程差。

在计算绕射声衰减量时使用菲涅耳数，菲涅耳数定义如下式：

(C.1.1-10)

式中：——菲涅耳数；

——声波波长，m；

——声程差，m；由图C.1.1-6计算，=a+b-c；

a ——声源与路基边缘（或路堑顶部）距离，m；

b ——接受（预测）点至路基边缘（或路堑顶部）距离，m；

c ——声源与接受（预测）点间的直线距离，m。

图C.1.1-6 声程差计算示意图

线源绕射声衰减量的计算模式如式（C.1.1-11）：

（C.1.1-11）

其中t=20NMAX/3。

预测模式的适用范围

1 公路交通噪声预测模式适用于双向六车道及以下的高速公路、一级公路和二级公路

，其它公路可做参考。

2 预测点在距噪声等效行车线7.5m以远处。

3 车辆平均行驶速度在48~140km/h之间。

高架道路和立交区交通噪声预测

C.2.1 高架道路噪声预测

进行高架道路噪声预测时，在交通噪声预测模式中增加一项防撞护栏的降噪量。

C.2.2 立交区噪声预测

分别计算主路到预测点的噪声级及匝道到预测点的噪声级，然后叠加。

预测点的交通噪声小时等效声级Leq(h)按式（C.2.2）计算：

(C.2.2)

——预测点的交通噪声小时等效声级，dB；

——各主路、匝道的交通噪声小时等效声级，dB；

其中匝道上的车速按常规取值：

小车：40~50km/h；

中车：30~40km/h；

大车：20~30km/h。

亦可类比调查确定。

公路模式附加说明

路段、基础平面与车道

(1)将预测的道路可分成一个个路段，定义路面中心线两端点P1P2的三维坐标以确定这个路段的位置。在一个路段内，道路为直线段，所有参数在沿公路路线方向上的变化可忽略。

(2)对每一个路段可分别定义道路两侧的地面状况。以从P1点面向P2点分成左右两侧。路段每侧的遮挡物最多可有一个声屏，一个树林带，三排建筑物。声屏、树林带、建筑物都与路段平行，且同样长。

(3)对于一个路段，以路面为基准平面，其它物体的相对高度均以路面为基准平面，路面以上为正，路面以下为负。路段的侧面，有向上的山坡，则称为路堑；有向下的边坡，则称为路堤。路段两侧可以分别是路堑或路堤。

(4)设定声源高度离路面为 1 m。而预测点的位置默认为是声级计探头的位置(不再在预测点上加高1.2m)。

(5)一个路段上可以有多个车道，每一个车道的中心线称为该车道的行车线。用车道行车线与路段中心线的偏移量来定义车道的位置，向左偏的，偏移量为负值，向右偏的，偏移量为正值。

(6)交通部模型原则上只适用于双向四车道的高速路，且直接计算出整条路段对预测点的叠加值（在EIAN中，对于其它非四车道公路，也可进行计算）；CGM2009模型原则上只适用于单车道公路，对于多车道公路，需要对每一车道单独计算后，再进行叠加处理。

(7)两模型要求预测点离等行车线大于7.5m。但为了计算的通用性，EIAN中统一允许最近距离为5m，小于5m的一律取5m。这样计算有一定的误差，但比直接用7.5m处的声级来代表替要好一些。

车型、车流量、车速与声功率、参考辐射声级

在使用交通部模型或CGM2009模型时，车流量N，车速V和汽车噪声大小是三个重要的参数。一般不同的车型之间这些参数相差较大，所以要分别给出。

交通部模型和CGM2009模型均将车型分成三类：大型车、中型车和小型车。但对这三种型号的定义，两个模型则有所不同：

以上参数使用时都使用小时平均，因此最终的预测结果应是小时等效声级。如果N、V和LW是由年日均交通总量来推导出，则这一结果更含有“年均”的意义。

但是要注意的是，对于交通部模型来说，只要给出某一路段中所有车道总的车流量即可，而对于HJ2.4-2009模型来说，则需要分别对每一车道单独给出小时车流量。粗略的方法可以认为每一车道中的车流量都相同。若要精确计算，可以将一个路段分解成一系列平行的路段，每个路段中只有一个车道，对每一车道中的不同车型，可给出相应的N、V、L0参数，再计算它们在同一点的叠加结果。

关于路面粗糙度,坡度,路边地面类型的修正

(1)路面粗糙度

路面类型:沥青混凝土路面; 水泥混凝土路面;普通砂石路面

对所有车型进行修正.沥青混凝土路面+0;水泥混凝土路面 + (1-2)；砂石路面 +(3-5)

注：当小型车比例占60%以上时，取上限否则取下限

(2)上坡修正

对所有车型按下式进行修正:

大型车=98*B

中型车=73*B

小型车=50*B

B为公路的坡度。

(3)路边地面类型(从公路边到预测点所经过的地面,可不包括边坡)

分三种:硬地面,一般地面和软地面

硬地面:经过铺筑的地面，如：沥青混凝土、水泥混凝土、条石、块石及碎石地面等

一般地面:一般未经铺筑的地面,如泥地

软地面:绿化的地面,如草地,有农作物的田野,灌木丛

在CGM2009模型中对地面覆盖系数a的取值:硬地面0,一般地面0.25,软地面0.5

在交通部模型中对地面状况常数K1取取值:硬地面0.9,一般地面1.0,软地面1.1

关于边坡,声屏障,建筑物,树林带的处理方法

(1)公路边坡

如果公路路面与路边的地面标高不同,则会在路边形成边坡路面高出地面时,会形成路堤;路面低于地面时,会形成路堑也可能出现公路路面一侧形成路堤,另一侧形成路堑的情况

如果预测点处于路堤或路堑的声影区,则进行隔声计算,否则隔声量为0

(2)声屏障

专门指专用隔声溥屏障.并且假设其与公路路线平行,长度相同,声波只能从屏障顶上绕射到达预测点,没有其它路径.其本身隔声损失应在34dB以上,因此不考虑透射声.声波的代表频率约为500HZ.

在公路的一侧,只能设置一条声屏障.

当声屏对预测点形成声影时,进行隔声计算,否则隔声量为0

(3)建筑物

在公路的一侧可以设置三排建筑物,假设它们与公路路线平行,同一排中高度和宽度相同.

如果预测点只能看到公路行车线上4.5m处以上位置,则认为预测点处于建筑物的声影区,否则预测位于声照区.(在实际计算时,设定预测点与建筑物之间的水平距离最小为1m)

如果预测点处于声影区中,则

当第一排建筑物占预测点与路面中心线间面积的40%~60%时，dL2=3dB；

当第一排建筑物占预测点与路面中心线间面积的70%~90%时，dL2=5dB；

每增加一排建筑物，dL2值增加1.5dB，最多为10dB。

如果预测点处于声照区,则隔声量为0

如果预测点位于建筑物内部,则隔声量为该排建筑物的隔声损失.

如果预测点位于第一排建筑物之前,则不受隔声影响(但可能受其反射声影响)

如果预测点位于第二排建筑物之前,则受第一排建筑物隔声影响

如果预测点位于第三排建筑物之前,则受第一,二排建筑物隔声影响

如果预测点位于第三排建筑物之后,则受第一,二,三排建筑物隔声影响

(4)树林带

在公路的一侧可以设置一条绿化树林带,假设它与公路路线平行.

如果因为树林的遮挡,从预测点处只能看到行车线以上4.5m以上位置,则认为预测点处于树林的声影区，否则为处于声照区.(在实际计算时,设定预测点与树林带之间的水平距离最小为4.5m)

若处于树林的声影区,进行以下修正

当树林深度为30m，dL1=5dB;

当树林深度为60m，dL1=10dB;

最大修正量为10dB。

(5)对反射声增强的处理

对公路边坡,声屏障和建筑物处理时,还可考虑反射声波引起的噪声增加因素。

如果预测点对边坡,屏障或建筑物顶的仰角α大于15度时,要考虑反射声:

当α>15°时,增加值=0.5*K

当α>30°时,增加值=1.0*K

当α>45°时,增加值=1.5*K

当α>60°时,增加值=2.0*K

其中K为边坡或屏障或建筑物表面的平均反射系数[0,1]。

对预测点来说,首先要考虑公路对面的路堑,屏障和建筑物的反射.其次再考虑预测点所在一侧的反射。

两者是可以叠加的.比如对于公路两侧都设置了声屏障的路段,如果预测点位于这两个声屏障之间,并且对这两个声屏障顶部的仰角均大于45度时,声级可增大3dB(对K=1的情况).可自行通过调节K值来调节反射声级的增加值。

空气参数对噪声衰减的影响

空气吸声

受空气温度、湿度和声波频率控制。对公路交通噪声，中心代表频率可取500Hz，在常温下100m距离吸声在0.5dB左右。

空气声阻抗率

空气声特性阻抗Zs影响到空气介质对声波的伟播能力，空气越稀薄，Zs越小，空气对声波的传播能力越差。Zs由大气温度和大气压力控制，一般情况下Zs在400瑞利左右，基本上可忽略，但在高海拔地区则不能忽略。因此在EIAN中对模型计算式右边加上一个调整项：Lg(Zs/400)。这一项目是可选的，为模型来源相一致，缺省情况下是不选的。

关于背景噪声

在EIAN的公路噪声预测中，可以叠加任意多个公路段的噪声预测值。但对于非公路交通引起的其它噪声，可先行计算出来，再作为预测点的噪声背景值叠加到交通噪声预测结果中。