以大型车辆为主的高速公路噪声预测模型修正及声屏障优化研究

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1、分类号:X510710-B2008131博士学位论文以大型车辆为主的高速公路噪声预测模型修正及声屏障优化研究曹丽娜导师姓名职称关卫省教授申请学位类别工学博士学科专业名称环境工程论文提交日期2015年3月18日论文答辩日期2015年6月13日学位授予单位长安大学StudyonCorrectionofNoisePredictionModelandOptimizationofSoundBarrierforHighwayMainlytoLargeVehiclesADissertationSubmittedfortheDegreeofDocto

2、rCandidate：CaoLinaSupervisor：Prof.GuanWeishengChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文+已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：f®姻f丨5年b月丨5日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识

3、产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。(保密的论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：w丨5年t月15曰导师签名：》年<月义日摘要高速公路建设的快速发展，极大的促进了国民经济发展，也给沿线带来了不同程度的噪声污染。高速公路交通噪声严重影响了道路沿线的村庄、学校等单位的日常工作和生活。如何更加准确的预测高速公路交通噪声并且采取有效的降噪措施一直是人们关注的热点。山东省地处环渤海经济区域，高速公路建设起步较早且

4、发展飞速。由于处于半岛区域，沿海港口众多，大型车辆尤其是重型车辆夜间运输一般较内地较多，并且比较稳定，交通运输特点和内陆地区相比具有特殊性。本论文在高速公路噪声实地监测的基础上，对山东省高速公路交通噪声特性进行研究，并针对山东省高速公路以大型车交通噪声为主的特性对交通噪声预测模型进行修正研究，并对目前的典型高速公路声屏障降噪效果进行评价分析，同时对声屏障的设计进行优化研究。在对山东省交通噪声特性的研究中发现，山东省高速公路大型车车流量占据比例较高，高速公路现状交通噪声值呈现出昼夜间变化不大的特性。经过进一步的监测和研究分析，山东省高速

5、公路大型车辆交通噪声占据主导因素，正是由于大型车车流量昼夜间呈现相对稳定、并保持相对较高的水平的特点，致使山东省高速公路现状交通噪声值呈现出昼夜间变化不大的特性，通过对假日期间的交通噪声特性的进一步研究更加证明了这一特性。针对这一特性选择山东省典型高速公路进行噪声频谱监测和分析，并对其各频段声能的分布特点和等效频率进行计算研究，结果表明交通噪声等效频率低于500Hz，噪声能量主要集中在200~500Hz。同时根据交通噪声频谱特性，提出对《声屏障声学设计和测量规范》中等效频率计算公式中的中心频带进行修正取值，即取中心频带为200Hz、2

6、50Hz、315Hz、400Hz、500Hz、630Hz和800Hz时，得出山东省典型高速公路交通噪声等效频率近似取值为315Hz。针对山东省高速公路现状交通特性选择具有代表性的高速公路进行实地监测，根据实测数据对常用的高速公路交通噪声预测模型进行准确性研究分析，结果表明，虽然相对来讲导则预测模型更加准确，但仍存在较大的误差。通过进一步的研究分析，由于山东省高速公路大型车辆占据主导因素，而模型中采用的大型车单车噪声源强计算公式拟合度不高，存在大型车辆车速较低时源强计算值偏低而车速较高时源强计算值偏高的缺点，导致计算结果出现偏差。针对这

7、一缺点，对我国现有大型车辆单车噪声源强计算公式进行修正研究，参照现有公式拟合过程，结合山东省高速公路交通噪声车流量特点，I将大型车辆按照轴数的不同分为4轴及以下、大型客车和6轴（含5轴）车辆，分别拟合其单车噪声源强计算公式，并建议采取加权平均法对大型车噪声源强进行计算。通过对公式的验证监测表明，对大型车辆进行更加细致的分类后的单车噪声源强计算修正公式可有效提高山东省高速公路交通噪声预测的准确性，其中昼间可提高精度53.4%~66.5%，夜间可提高13.7~19.0%。另外利用自动编码器与BP神经网络的混合模型对车流量和平均车速的相关性

8、进行探讨分析，针对本次选择的山东省典型高速公路的监测数据样本，昼间测试车速较实测值误差仅为5.3%~24.0%，夜间误差为12.2%~29.7%，基本可满足使用要求，可推荐作为以大型车辆为主的高速公路平均车速的预测模型。