公路设计速度和交通量对交通噪声源强预测值的影响分析

周海林

（山西省交通科学研究院，山西 太原030006）

0 引言

公路交通噪声由各种车辆在行驶过程中辐射的动力噪声和轮胎噪声构成。在交通噪声控制工程中，按照车辆总质量（GVM）大小分为大、中、小3种类型，不同类型的车辆行驶过程中辐射的噪声强度也存在差异。现有研究表明[1]，不同类型车辆动力噪声和轮胎噪声的强度均与行驶速度有直接关系，并且随着车速的增加而增强，而当公路上行驶的车流量足够大时，公路交通噪声可视为线声源。

针对公路噪声预测的模式有多种，国内目前广泛使用的是《环境影响评价技术导则 声环境》（HJ 2.4—2009）中推荐的噪声预测模式，该模式中将公路等效为线声源进行预测，通过公路交通量和单台车辆噪声级可计算出公路交通噪声源强，但并未给出单台车辆噪声级的计算模式。《公路建设项目环境影响评价规范》（JTB 03—2006）中给出了通过公路交通量预测单台车辆实际行驶速度，进而预测单台车辆噪声级的预测公式。该公式表明单台车辆噪声值大小直接取决于其实际行驶速度，而其实际行驶速度可以通过交通量和公路设计速度进行计算。对比监测也表明[2]，采用该公式预测所得的公路交通噪声与实际噪声监测值接近。本文拟利用上述导则给出的交通噪声预测模式，分析不同车型比情况下，公路设计速度和交通量对交通噪声源强的影响，并利用SPSS软件对影响程度进行权重分析。

1 公路交通噪声源强预测公式

1.1 源强预测公式

假定公路上同种车型以相同的车速匀速行驶，公路等效为线声源，本文将距车道7.5 m处的小时等效噪声级作为公路交通噪声源强进行讨论，则公路交通噪声源强预测公式[3]如式（1）：

式中：L0(T)i为平均车流量Ni，辆/h，距离7.5 m处，公路等效声级，dB（A）；Leq(h)i为平均车流量 Ni，辆/h，距离7.5 m处，第i类车等效声级，dB（A）；为单辆第i类车行驶速度Vi，km/h，距离7.5 m处噪声级，dB（A）。

1.2 单车辐射噪声级预测公式

式中：S、M、L 分别代表小、中、大型车。

1.3 车速预测公式

《公路建设项目环境影响评价规范》（JTG B03—2006）给出了设计速度低于120 km/h时，各型车辆的车速预测公式，如式（3）：

式中：vol为单车道车流量，辆 /h；k1、k2、k3、k4为回归系数，见表1；ui为该车型当量车数；ηi为该车型的车型比；m为其他车型的加权系数；V为公路设计速度。

表1 车速预测公式系数取值表

2 交通噪声源强预测

根据上述预测模式，为了便于计算比较，本文中假定某公路车道数为4，全天小时车流量相同，预测交通量分别取 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；大中小型车型比分别取 3∶3∶4、1∶1∶8、1∶8∶1和 8∶1∶1；公路设计速度分别取80 km/h、90 km/h、100 km/h和110 km/h。不同车型比情况下，公路交通噪声源强与交通量和公路设计速度之间关系见表2和图1；不同设计速度情况下，公路交通噪声源强与交通量和车型比之间关系见图2。

表2 不同车型比和设计速度下交通源强预测结果一览表dB（A）

图1 不同车型比下，交通量、设计速度与交通噪声源强关系图

图2 不同设计速度下，交通量、车型比与交通噪声源强关系图

3 预测结果分析

3.1 不同车型比情况下，交通量和设计速度对噪声源强的影响

从表1和图2可以看出：

a）公路交通噪声源强随着交通量增加而增加，交通量增加1倍，噪声源强增加3 dB左右，但增加幅度逐渐减小。

b）公路交通噪声源强随着公路设计速度增加而增加，设计速度每增加10 km/h，噪声源强增加1 dB左右；当大中小车型比为1∶8∶1，即中型车为主时，交通噪声受设计速度的影响较大。

3.2 不同设计速度情况下，交通量和车型比对噪声源强的影响

从图2可以看出：

a）在不同设计速度下，大型车所占的比例对交通噪声源强影响较大，大型车比例越高，交通噪声源强预测值越高，影响幅度在1 dB左右。

b）当大型车比例一定时，中型车和小型车比例变化对交通噪声源强影响较小，并且随着交通量和设计速度的增加，中型车比例越高，交通噪声源强越高。

3.3 不同车型比情况下，交通量和设计速度对噪声源强的影响分析

从以上分析中可知，交通量和设计速度与公路交通噪声源强之间均存在正相关关系，为分析这两参数对于公路噪声源强的影响程度，本文利用SPSS22.0软件采用F函数进行评价。

假定线性回归方程A和B，其中A含有PA个独立参数，则 A为：Y=β0+β1x1+β2x2+β3x3+…+βPAxPA，而B方程中不包含A方程中的任一参数。假定数据组数为n，则定义F函数为：

利用SPSS22.0软件回归权重分析，分别计算去除各变量后的回归方程相关关系系数（R2）和F评价值，结果见表3。

表3 不同车型比情况下各参数的F评价值及相关系数一览表

从表3计算结果可见，在不同车型比情况下，以交通量为自变量时的F值均大于以设计速度为自变量时的F值，表明交通量对公路交通噪声源强的影响较为显著；以大型车为主时设计速度对噪声源强的影响比以小型车为主时的影响大，而交通量的影响程度相反。

4 结论

通过以上分析可知，公路交通噪声源强随着公路设计速度和交通量的增大而增强；大型车比例一定时，中型车和小型车比例变化对交通噪声源强影响较小；随着交通量和设计速度的增加，中型车比例的影响逐渐加大；在不同车型比情况下，交通量对公路交通噪声源强的影响较公路设计速度明显。

由于在本文所引用的预测公式中，交通量定义为单位时间内通过某一路段的车辆数量，并未考虑交通量和公路设计通行能力之间的关系。在交通实际中，当公路实际交通量接近或超过公路设计通行能力时，将会发生道路拥堵，车辆实际行驶速度急剧下降，而车速预测公式也只适用于48～120 km/h范围。因此，对于设计速度较低的低等级公路交通噪声源强情况仍有待进一步研究。