机场航空噪声监测终端选址方法和实践

龚 辉，王巧燕

(上海船舶运输科学研究所，上海 200135)

改革开放以来，我国的民用航空迅猛发展，现有民用机场150多个，年航空运输总周转量已跃居世界第二位。同时，由于很多机场紧邻城市建成区，机场噪声问题日益突出，有研究表明，长期暴露于飞机噪声下，会导致居民情绪紧张，血压升高的现象[1]。飞机噪声引发的社会矛盾已成为航空业持续、绿色发展的制约因素。

与快速发展的航空业发展相比，我国的航空噪声管理能力相对落后，很多相关研究还处于空白或刚刚起步。而在发达国家，机场航空噪声管理的相关研究早在上世纪60年代已经开展并于70年代逐步成熟[2]。80年代开始，许多发达国家的机场开始建立起机场噪声监控系统并应用于机场噪声管理中[3,4]。目前，世界上很多大型机场都建立了航空噪声监控系统，并制定了相应的法律法规和管理体系，不断推进航空噪声治理技术和管理水平的发展。航空噪声监控和管理系统的建设已经成为有效管理航空噪声的必备条件。

目前，除香港、台湾地区以外，国内仅北京首都机场建立了航空噪声监控系统，该系统由美国HMMH公司提供设计咨询，由丹麦B＆K公司提供软硬件设备和集成。在虹桥机场航空噪声监控系统设计之前，国内尚没有单位参与过此类系统的设计和建设，因此缺乏相应的经验。

本文结合上海虹桥机场航空噪声监测系统的设计，监测终端的选址工作，重点探讨选址工作的方法及应关注的重要因素，供国内航空噪声监控系统设计和建设参考。

1 机场航空噪声监控系统

机场航空噪声监控系统是一个通过机场周围航空噪声连续监测，结合空管雷达、航班信息、地理信息、气象数据的接入，运用机场噪声监控系统软件，开展航空噪声长期监测分析、预测评估、投诉处理、噪声治理决策、降噪程序执行及效果评估等工作的信息化系统。

系统由噪声监测终端、通信网络、中控室、外部数据接入、工作站以及相应的软件组成，如下图1所示。

图1 机场航空噪声监控系统示意图Fig.1 Aircraft noise monitoring system

2 噪声监测终端选址的重要性

噪声监测终端作为航空噪声监控系统中的噪声采集分析模块，合理选址在航空噪声监测和管理系统的建设中至关重要。原因如下：

第一，监测终端的合理选址是实现系统功能的前提。合理的监测布点才能实现对航空噪声影响的正确评估和有效监控。而正确评估和有效监控是实现航空噪声治理决策、降噪程序执行及效果评估、投诉处理、规划相容性分析等航空噪声管理的基础；

第二，监测终端的合理选址是监测数据正确有效的重要保障。监测数据的正确有效是系统建设的基本目标，是实现系统功能的最重要的前提条件。监测站点的背景噪声、不确定因素、环境情况等都将对数据的正确有效产生重要影响。

因此，航空噪声自动监控系统监测终端的选址是影响监测数据的正确有效性的重要因素，也可直接影响航空噪声监控系统功能的实现。

3 选址思路和方法

航空噪声监控系统监测终端的选址可以分为两个步骤：首先按照总体布置的方法选出站点设置区域，再按照具体选址的要求确定站点的具体位置。

3.1 监测终端总体布置方法

监测终端的总体布置方法归纳如下：以人为本，关注影响；以点代面，反馈整体；逐级布置，突出重点；现状为主，兼顾规划；固定为主、流动补充。

(1)以人为本，关注影响。确定机场噪声主要影响范围和敏感区域，将监测终端布置在主要影响范围内的敏感区域，从而实现对敏感区域的噪声监控。根据GB9660-1988《机场周围飞机噪声环境标准》的规定[5，6]，机场周边受飞机噪声影响范围取计权等效连续感觉噪声级LWECPN高于70 dB的区域。考虑到飞机噪声对敏感区域的实际影响程度，必要时将范围扩大至LWECPN高于65 dB的区域。根据近期和中期的航班资料，通过INM、Cadna/A等软件预测，确定LWECPN高于70 dB（或者65 dB）的区域；通过现场调研和查阅相关规划，了解居住、文教区等敏感区域的分布，确定重要敏感目标的分布；

(2)以点代面，反馈整体。选择前述范围内有代表性的点位，通过这些点位的监测可以反馈分析主要影响范围内的部分或整个敏感区域的航空噪声影响情况；

(3)逐级布置，突出重点。根据航空噪声的影响程度，按5 dB间隔绘制等声级线[7,8]，将航空噪声的影响范围划分成不同的声级区域，将监测终端布设在在不同的声级区域。同时，应突出重点，即重点关注人口多、有投诉、影响大、敏感程度高的敏感点；

(4)现状为主，兼顾规划。监测点主要布置在受影响的现有敏感区域，对个别影响较大的规划敏感区域也可考虑布置站点，主要作用是积累规划敏感区的监测数据，为规划实施提供参考；

(5)固定为主，流动补充。机场噪声监控系统的一个主要优势就是长期监测，因此应以固定监测点为主。固定监测点总体上应能实现系统建设目标，但固定监测站点的比对监测、固定监测站维修期间的备用监测、因投诉等原因需要在非固定特定点位监测，则需要采用流动监测加以补充。

3.2 监测终端的具体选址要求

监测终端的具体布置需要考虑多方面的因素，主要包括声学、设备使用环境、建设和运维条件等。需要通过现场勘查、观测、试测、访谈等方式开展布点工作。主要考虑因素参见表1。

4 虹桥机场航空噪声自动监测站选址实践

上海虹桥国际机场始建于1921年，原为军用机场。1971年正式转为民航专用机场，经历多次改扩建，2010年3月，机场T2航站楼和第2跑道扩建完成，当年完成旅客吞吐量3 130万人次，目前是国内最繁忙的机场之一。虹桥机场现有两条相距约365m、长约3 300 m的南北向平行跑道。在虹桥机场航空噪声影响范围内主要分布有机场南侧七宝、九亭两个社区，机场北侧有华漕、江桥两个社区，按照前述总体布置方法选出了16个固定监测站点，并通过勘查、观测、访谈和实测等工作确定了每个站点的具体位置能够满足具体布置法要求。在整个工作中有以下几个因素需特别关注：

表1 监测站点具体选择需要考虑的因素Tab.1 Factors need to be considered for specific location

(1)飞机噪声的可测性判断，飞机噪声的可测性是设置监测站点的基本要求。可测性可以根据飞机的起降航迹、背景噪声、可测声压级估算。假设飞机以一定斜率爬坡至海拔2 500 m，水平距离22 km的位置。假设可测声压级为70 dB，那么可以估算海拔800 m高度，对应水平距离为7 km处为最大可测范围，有效的监测区域为半轴长0.8 km和7 km的椭圆区域。水平距离小于3.5 km的区域，部分点传声器仰角达不到30°，因此实际有效的传声器布置区域为图中的实线内部区域，如图2、图3所示[9]。图2为飞机起飞时传声器的可测范围，图3为飞机降落时传声器的可测范围（图中，坐标（0，0）表示飞机起飞点或着地点）。

图2 飞机起飞时仪器可测范围估算Fig.2 The estimation of microphone positions for reliable event detection for departure

图3 飞机降落时仪器可测范围估算Fig.3 The estimation of microphone positions for reliable event detection for approach

图4 机场东侧敏感点新泾家园Fig.4 Sound-sensitive community Home of Xinjing in the east of Hongqiao Airport

敏感点新泾家园位于虹桥机场东侧，距离1号跑道约760 m，距离2号跑道约1 100 m，如图4所示。2号跑道投入使用后，主要用于飞机的起飞，1号跑道主要用于飞机降落。从图中可知，新泾家园位于1号跑道北侧降落点东侧，中间隔有机场货运部、物流公司、绥宁路、迎乐路等。当飞机从北侧降落时，以北侧降落点为着地点，根据前文分析，在跑道起降点附近，飞机离地高度低，与跑道垂直的横向位置飞机噪声的可测范围很小，距离跑道760 m的位置无法满足传声器仰角到30°的要求。当飞机从南侧降落时，以南侧降落点为着地点，着地后向前滑行，由于新泾家园距离跑道较远，飞机噪声对其基本无影响。2号跑道作为起飞跑道，距离新泾家园约有1 100 m，因此飞机起飞时产生的噪声对新泾家园影响更小。

根据现场踏勘，新泾家园受机场飞机噪声影响不明显，监测显示，飞机起降时该点噪声的最大声级与背景噪声的差值很小，远小于监测站点布置要求的15 dB，且飞机噪声引起的LWECPN低于GB9660-1988规定的一类区标准限值，因此不适合设置监测点；

(2)对背景声不确定因素的控制。除了交通噪声、工矿企业噪声等相对容易发现的背景声之外，有些站点往往周围往往会存在一些比较隐蔽的背景声不确定因素，如因考虑适合晨练的场所，现状存在晨练噪声或将来极有可能形成晨练噪声；因考虑水塘、树木等场所，现状或将来可能形成季节性鸟鸣蛙声虫叫等；因适合开发为KTV等高噪声营业场所，将来可能带来各类经营场所噪声。因靠近寺庙、教堂等场所，而存在集会、祷告等噪声。对于上述这些时间、空间比较难以把握的不确定因素，应该予以考虑，并通过与站点所在居委、居民等访谈，了解更多的信息；

(3)要深入分析局地声场，确保所建站点具备较好的代表性。由于声波遇到障碍物时会发生反射折射现象，在近地面处会产生不均匀的局地声场。现场初步实测显示，高层建筑之间的噪声高于高层屋顶，高层屋顶又高于开阔的地面。监测站点设置时应避开声波反射面，同时应考虑地面监测点和高层楼顶上的监测点之间差异，降低不确定因素的干扰，使各监测站的数据保持良好的一致性。

5 结语

本文提出了机场航空噪声监控系统监测终端选址的思路和方法，从宏观总体布置方法，到局地的具体站位选择，充分考虑了系统功能实现、监测数据正确有效、系统稳定运行等对监测站点选址的要求。利用该方法，开展了虹桥机场航空噪声监控系统固定监测站点选址实践，根据实践经验，建议特别关注监测站点的航空噪声可测性、不确定背景噪声的控制以及局地声场对监测站点代表性的影响等因素。

[1]D.A.Black,J.A.Black,et al.Aircraft noise exposure and resident's stress and hypertension:A public health perspective for airport environmental management[J].Journal of Transport Management 2007,13:264-276.

[2]武汉英.飞机噪声预测模型及其应用[D].北京：中国民航大学，2008.

[3]Alan D.Wallis.Airport noise monitoring review[J].Aircraft Engineering and Aerospace Technology,1997,2:112-118.

[4]A.Alberici,B.Bassanino.Verifying noise monitoring system:an operative procedure[C].10 th A/AA/CEAS Aeroacoustics Conference,2004-2807.

[5]GB 9660-1988，机场周围飞机噪声环境标准[S].

[6]HJ/T 87-2002环境影响评价技术导则民用机场建设工程[S].

[7]GB 9660-1988，机场周围飞机噪声测量方法[S].

[8]Doc 9911号文，机场周围噪声等值线建议计算方法[M].国际民航组织，2008.

[9]ISO 20906 Acoustics-unattended monitoring of aircraft sound in the vicinity of airports[S].