城市高速公路交通噪音及其消减措施
李硕，关博文，2013年3月
预测和分析
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1、研究背景
1.1 公路项目简介 – 项目地点：州府 – 项目类型：加宽、改建 – 噪音评价： • I-类项目（联邦项目) – 各种新建 – 各种改建、扩建 • II-类项目（联邦项目） – 现有公路噪音 • III-类项目 – 其它
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6. 模型误差分析
6.1 基本情况 - 校正测点数目 • NSA1：施工前28个测点，施工后25个测点 • NSA2：施工前后均为10个测点 • NSA3：施工前后均为9个测点 - 校正步骤 • 比较预测和实测误差大小 • 交通输入 • 测点距离和高程 • 现场勘查地面、地物条件 • 噪音墙位置 • 施工前和施工后
路面类型对噪音的影响
敏感区 NSA1 NSA2 模型 相对水泥路面的噪音降低值（dBA） 蜜级配 开级配 平均路面
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修墙前
修墙后 修墙前 修墙后 修墙前 修墙后
2.9
2.0 2.3 1.7 2.6 1.3
3.5
2.4 2.9 2.6 3.1 1.8
2.0
1.3 1.5 1.1 1.8 0.8 36
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7. 噪音预测结果敏感性分析
7.1 路面类型影响 - 路面类型：水泥、密级配HMA、开级配HMA、平均路面-- 计算结果 • 开级配HMA降低最大：施工前3.2dBA，施工后2.3dBA • 密级配HMA降低次之：施工前2.6dBA，施工后1.7dBA • 水泥路面噪音最大，施工前比施工后相差大
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- 其它运行参数
参数 单位制 交通输入类型 相对湿度 温度 地面类型 TNM菜单 设置 设置 设置 设置 设置 TNM子菜单 一般 一般 一般 一般 一般 设置 英制 1 小时 Leq 50% 68OF 草地
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5. 仿真模型校正
5.1 联邦公路局推荐模型校正方法 - 校正标准 预测计算的噪音水平和实测的噪音水相差不超过±≤3 dBA - 校正方法 • • 若预测计算的噪音水平和实测的噪音水相差一致，且 可简单加、减一值。 若预测计算的噪音水平和实测的噪音水相差不一致且 随机变化，就要检查运行图、输入参数是否误差太大， 现场调查确定输入和实际是否有误。
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交通量和速度
交通量(辆/小时/车道) 车辆种类
平均
东
小汽车 中卡 重卡 735 95 5
西
715 93 4
高峰小时 东 西
1189 154 7 826 107 5
速度(mph)
东
62.7 59.3 59.5
西
63.3 57.2 56.4
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• 其它模型的误差多为变化在0上下的随机值，NSA3施 工后模型性能最佳。
预测模型校正结果汇总（dBA）
分析区
NSA1
模型 施工前 施工后 施工前
最小值 -8.9 -4.7 -8.1
-6.5 -2.1 -1.5
最大值 4.4 3.3 -2.2
3.6 3.7 2.7
均值 -0.2 -1.2 -5.1
火 箭 发 射
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2.2 噪音墙

噪音墙可以减少噪音高达一半（但一般不超过20 dBA）

视线高的墙可减少噪音达5 dBA（1/3交通量)，高度每增加1米，
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噪音减少1.5 dBA，高度超过7.5m后效果不大

足够的高度和长度（80o范围）


60米范围内最有效
不能有缝隙 噪音墙声学性能参数：NRC（噪音减小系数）
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- 距离调整系数Ad
15 Ad 10 Log10 d 180
式中，d = 距路段垂直距离，m； = 路段包含角度，度。 - 地面类型和屏蔽影响调整系数As
P Total As 20 Log10 P free field
墙高 0.1592 -0.1645 -0.2420
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NSA2
修墙前
修墙后 修墙前 修墙后
NSA3
修墙前模型的距离相关系数均为负值，距离增加,误差降低；高程相 关系数有正有负，影响不一致。 修墙后模型的距离相关系数有正有负，而高程相关系数均为正值，说 明墙的影响。 NSA2修墙前模型距离和相关系数均非常小，说明模型“系统误差”， 最后对预测值可均提高5dBA。
NSA3
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施工后
测点
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误差
- 皮尔逊相关系数分析
• 分析理由：误差在0上下波动
• 皮尔逊相关系数矩阵
皮尔逊相关系数矩阵
敏感区 NSA1 模型
修墙前
修墙后
距离 -0.2548 0.5473 -0.0222 0.4939 -0.6115 -0.2488
高程 0.1871 0.0624 -0.1649 0.3076 -0.1011 0.0976
• 噪音墙优化设计、噪音折射、平行墙分析
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3.2 TNM的基本理论 - 基本传播公式：
LAeq(1h ) ELi Atraffic(i ) Ad As
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式中，ELi = Atraffic(i) = Ad = As =
第i类车辆噪音排放水平；dBA 第i类车交通量和速度调整系数；dBA 距离调整系数；dBA 地面类型和屏蔽影响的调整系数，dBA。
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1.2 噪音防治政策（联邦资助） –声学上可行：多数受影响家庭噪音减少至少5dBA –费用效果合理: $25000/每个收益家庭 –结构合理和施工可行：高度、地形等 –公众意见: 多数家庭支持
1.3 产生的问题 –部分地区符合资助条件：正规的噪音墙 –部分地区不符合：投诉
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1.4 噪音敏感区 –NSA1：LOS墙 –NSA2、NSA3：正规噪音墙
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1.5 研究目的
– 探讨更经济的措施：LOS（视线）墙，6尺高 – 实测和预测研究视线墙的降音效果 – 调查确定居民对噪音防治和视线墙的看法 • 降音效果、外观 • 防治成本承担意愿 – 调查各州的噪音防治政策 • 费用效果指标和标准 • II-类项目噪音防治 • 私人或其它资金来源和应用 – 推荐修改本州噪音防治政策


墙体材料密度应不小于20kg/m2
噪音墙对面的发射噪音很小 宽30m密且高的植树可减少噪音5d BA
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3. 公路噪音预测模型
3.1 联邦公路局噪音仿真模型TNM2.5 –1998年发布TNM1.0
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–TNM2.5发布于2004年 • 新的数据库：9个州、40多个测站、6000车辆数据 • 5种标准车：小汽车、中卡、重卡、巴士、摩托 • 4种路面：水泥、密级配HMA、开级配HMA、平均 • 影响因素：地形、地物（树林、房屋） • 噪音按1/3倍频程计算 • 和AutoCad的“.DXF”图兼容
速度（mph）
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速度（mph）
速度（mph）
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修墙前噪音和速度的关系
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速度（mph）
速度（mph）
修墙后噪音和速度的关系
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速度（mph）
- 交通量的影响 • 2%年平均交通增长率，设计年限20年。 • 整个设计年限内增长1.7dBA，每年不到0.1dBA。 • 修墙前和修墙后影响非常相似，同TNM的方法有关。
式中，PTotal = 各种途径的总声压，kPA；Pfree-field = 自由场传播 的声压，kPa。
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4. TNM仿真建模
4.1 建立CAD图形文件 - 基图：Google地图、AutoCad - 调整： AutoCad
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–建立CAD”.DXF”运行输入文件 • 基图和道路线形AutoCad • 添加车道线、噪音墙、树林、房屋、地面类型
- 车辆噪音排放水平ELi 9个州6000多辆车
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车辆噪音排放水平ELi
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- 交通量和速度调整系数Atraffic(i)
Vi Atraffic( i ) 10 Log10 S i.
式中，Vi = 交通量，辆/小时；Si = 车速，km/h。
0.7 1.6 0.8
标准差 2.6 2.3 2.0
3.0 2.2 1.5
均方根 2.5 2.6 5.4
2.9 2.6 1.6
95%置信区间 (-1.1, 0.8) (-2.1, -0.3) (-6.3, -3.8)
(-1.2, 2.5) (0.2, 3.0) (-0.1, 1.8)
A2
施工后 施工前
修墙前噪音和交通量（年限）的关系
李硕，关博文，2013年3月 分析区 测点 R3 R12 R14 R15 R16 R18 R26 R27 R28 R’1 R’2 R’3 R’7 R’8 R’9 R”1 R”3 R”5 R”6 R”9 0 70.0 70.4 72.1 70.9 69.0 68.9 75.3 70.3 79.7 61.6 65.7 61.0 61.4 64.9 67.8 69.7 71.1 67.5 68.5 70.9 5 70.5 70.8 72.5 71.4 69.4 69.3 75.7 70.7 80.1 62.1 66.2 61.4 61.9 65.3 68.2 70.1 71.6 68.0 68.9 71.3 年限（年） 10 70.9 71.3 72.9 71.8 69.9 69.7 76.1 71.1 80.6 62.5 66.6 61.8 62.3 65.8 68.7 70.5 72.0 68.4 69.4 71.7 15 71.3 71.7 73.4 72.2 70.3 70.2 76.6 71.6 81.0 62.9 67.0 62.3 62.7 66.2 69.1 71.0 72.5 68.9 69.9 72.2 20 71.7 72.1 73.8 72.6 70.7 70.6 77.0 72.0 81.4 63.3 67.4 62.7 63.1 66.6 69.5 71.4 72.9 69.3 70.3 72.6