基于Cadna/A软件的城市交通十字路口噪声预测研究

谢海涛

(云南省环境监测中心站，昆明 650034)

1 引言

交通噪声污染已经成为当前中国各大城市所面临的严重环境问题之一，并且有着不断恶化的趋势，其主要原因是城市人口的增加［1］和私家车的增多，在交通繁忙的十字路口，交通噪声更为严峻，因此必须要对该段的交通噪声进行全方位的预测。交通噪声的预测技术已经有了很大的发展，例如Pichai Pamanikabud［2］利用3D模型分析了高速公路对高层建筑周边环境的影响，沙学锋［3］研究了基于SYSNOISE的环境敏感点声屏障设计仿真研究。本研究旨在利用噪声软件Cadna/A建立可视化噪声图，利用可视化噪声图用来研究所选十字路口对周边环境的影响。

噪声模拟软件Cadna/A已经在噪声预测领域得到了发展，例如，夏平等［4］研究了用Cadna/A软件预测桥梁交噪声及应用分析，刘培杰等［5］利用噪声模拟软件Cadna/A对交通噪声进行了预测评价，韩文辉等［6］研究了Cadna/A噪声预测软件在城市道路中的应用分析，孙秀敏等［7］利用模拟软件对居住区交通噪声污染影响分析及防治对策的研究。并且均已证实该软件预测精度可靠，逐渐被环评领域所接受，然而很少有关于噪声模拟软件在十字路口中的研究的报道。本文结合城市十字路口，通过在软件中输入公路的一些参数，例如道路宽度、车速、车流量、道路类型、重型车所占比重、道路表面的特征等，对十字路口周边噪声场进行模拟研究，可以为类似工程提供参考。

2 软件简介

噪声模拟软件Cadna/A是基于德国RLS90通用计算模型，广泛用于声环境质量评价，经国家环保总局环境工程评估中心认证，可以作为我国声环境影响评价的工具软件，适用于公路、城市区域、点声源等各种形式声源的噪声预测与评价，以及这些声源的复合影响，并且对车流量、重车比、车速、路面性质、道路坡度、声屏障、地形、建筑物等条件都有考虑［8］。

软件模式在噪声传播过程中考虑了建筑物、植物、距离等的衰减以及地面的吸收和气候的影响，因此该模式更加符合声传播原理，该软件操作简单，所需输入的参数容易得到，能够同时实现数据计算和绘图功能。

3 十字路口噪声预测及分析

3.1 模型建立

该模拟场景为某城市十字路口，其中A车道路宽15m，设计车速为40km/h，车流量为30000辆/天，昼间大型车(重量 ＞2.8t)占20%，夜间大型车占15%，B车道宽20m，设计时速为50km/h，车流量为32000辆/天，昼间大型车占22%，夜间大型车占16%，两车道均为混凝土路面。十字路口两边是居民小区，楼房高均是20m，为七层楼房，楼房离道路最近距离是11.5m，所选区域周边没有明显的噪声源，根据《声环境质量标准》GB3096-2008，噪声敏感区为城市道路两侧区域，要求昼间LAeq≤70dB(A)，夜间LAeq≤55dB(A)。其三维建筑物实景如图1所示。

图1 十字路口周边环境图Fig.1 Environment around the intersection

3.2 噪声预测评价

在该处十字路口没有其他噪声源存在以及没有屏障的情况下，输入道路参数，计算交通道路噪声对所选敏感点的影响。昼间噪声平面分布图如图2所示，夜间噪声平面分布图如图3所示，竖直方向昼间噪声分布图如图4所示，竖直方向夜间噪声分布图如图5所示，昼夜间各层敏感点噪声超标情况如图6、图7所示。

图2 昼间噪声平面分布图Fig.2 Horizontal sound field distribution of daytime

图3 夜间噪声平面分布图Fig.3 Horizontal sound field distribution of nighttime

图4 竖直方向昼间噪声分布图Fig.4 Vertical sound field distribution of daytime

图5 竖直方向夜间噪声分布图Fig.5 Vertical sound field distribution of night-time

图6 昼间敏感点超标情况Fig.6 Daytime noise beyond standard at sensitive spot

图7 夜间敏感点超标情况Fig.7 Night-time noise beyond standard at sensitive spot

图2、图3为昼夜间噪声水平方向分布图，从图中可以看出，昼间部分敏感点噪声值超标，夜间所有敏感点均超标，位于建筑物后面的噪声值有突然减小的趋势，主要是因为建筑物起了屏障的作用，对噪声的传播具有阻挡作用。噪声等值线之间的代表1dB(A)的差值，可以看出随着距离道路距离的增大，噪声逐步衰减，衰减值也逐步减少。靠近道路，噪声等值线基本与道路平行，随着距离的增大，噪声等值线不再平行于道路，主要是因为建筑物的屏障作用改变了这一趋势，且基本是凹向建筑物一侧。图4、图5某一横断面上为竖直方向噪声分布图，可以看出，随着高度的增加噪声值在减少，但是减少量不大，声场分布为不规则的图形，可能是由于道路的多次不规则反射，噪声等值线左右基本对称。图6、图7为各建筑物敏感点分布，通过昼夜间敏感点颜色可以清楚的看出各敏感点噪声值是否超标。

从上述模拟图中可以看出，十字路口对周边的居民区产生了较大的噪声影响，为了评估影响的大小，因此选择对居民区影响最大的一栋建筑进行噪声具体分析研究，该栋楼房正对着公路，高20m，距两条公路的距离分别为11.5m和20.3m。图8为敏感点分布及超标情况分布图，从图中可看出，昼间面向道路一侧噪声值均超标，背向道路一侧噪声均未超标，夜间噪声均超标。敏感点分布及超标情况如图8所示，昼夜噪声值如下表 (自1楼～7楼)所示。

图8 敏感点分布及超标情况Fig.8 Sensitive point distribution and beyond-standard situation

表 楼房各层预测点噪声值Tab.Predicted noise level of each floor in the building (dB(A))

从上表中可以看出，道路对该栋楼房的影响:昼间影响不大，最大超标量为2.9dB(A)，道路对楼房的夜间产生的影响比较大，其最大超标值为9.5dB(A)，因此要采取必要的降噪措施，但是对于高层建筑物，采取单纯的声屏障降低噪声是不切实际的，因为根据声的传播原理及声屏障的设置高度的限制，声屏障无法保护高层建筑，因此必须采取其他的降噪措施。

4 结论

(1)在选定的十字路口处，交通噪声产生的昼间最大噪声值是72.9dB(A)，夜间最大噪声值是64.5dB(A)，均已经超过该区域允许噪声值，因此必须采取必要的降噪措施，其降噪措施的最小降噪量应为9.5dB(A)。

(2)交叉路口交通噪声值的大小是由该两条路交通辐射的噪声叠加的结果，在交叉口处的噪声值是最大的，在没有经过建筑物等屏障衰减的情况下，道路两侧噪声等值线是对称的。

(3)对于所选研究对象，面向道路一侧，一楼噪声值为72.8dB(A)，七楼噪声值为 71.1dB(A)，之间只有1.7dB(A)的差距，主要是因为道路距一楼和七楼的距离相差较小，对噪声的衰减影响不大。

(4)利用噪声模拟软件Cadna/A建立noise mapping分析噪声分布情况，建立水平和竖直方向的噪声分布图，可以很直观的了解噪声的分布特点以及噪声污染状况，对于交通规划、噪声评价都具有十分重要的现实意义。

［1］ Kurakula V.A GIS-Based Approach for 3D Noise Modeling Using 3D City Model［Z］.Netherlands:International Institute for Geo-Information Science and Earth Observation，2007.

［2］ Pichai Pamanikabud，Marupong Tansatcha.3D analysis and investigation of traffic noise impact from a new motorway on building and surrounding area［J］.Applied Acoustics，2010，71(2):1185-1193.

［3］ 沙学锋，李新春，郭 栋，宋 平，郑 峥.基于SYSNOISE的环境敏感点声屏障设计仿真研究［J］.长春理工大学学报(自然科学版)，2010，2(33):75-78.

［4］ 夏 平，徐碧华，宣 燕.用Cadna/A软件预测桥梁交噪声及应用分析［J］.应用声学，2007，26(4):208-212.

［5］ 刘培杰，孙海涛，王红卫.噪声模拟软件Cadn/A在交通噪声预测评价中的应用［J］.噪声控制，2008，7(32):64-67.

［6］ 韩文辉，李进峰.Cadna/A噪声预测软件在城市道路中的应用分析［J］.科技情报开发与经济，2010，18(20):163-165.

［7］ 孙秀敏，徐忆红，颜 淼，等.居住区交通噪声污染影响分析及防治对策的研究［J］.辽宁师范大学学报，2007，4(31):21-123.

［8］ Datakustik.Calculation Standards［EB/OL］.http://www.datakustik.com/en/products/cadnaa/modeling-and calculation/calculation-standars/，2010.