公路交通噪声频率特性与预测模式研究

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1、分类号:X810710-2011029009博士学位论文公路交通噪声频率特性与预测模式研究丁真真导师姓名职称赵剑强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4月15日论文答辩日期2015年6月15日学位授予单位长安大学StudyonthefrequencycharacteristicsandpredictionmodelsofhighwaytrafficnoiseADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorCandidate：DingZhenzhenSupervis

2、or：Prof.ZhaoJianqiangChang’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。除论文中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：2015年6月16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，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开

3、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。（涉密论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：2015年6月16日导师签名：2015年6月17日摘要随着我国车辆制造业的迅速发展以及汽车保有量的不断增加，车辆噪声辐射声级和公路交通噪声频率特性也发生着改变。20世纪80年代以来，各国相继开发了公路交通噪声的预测模式。然而，这些模式通常以不同频率下的声能平均值为噪声评价基础，忽略了噪声的频率分布特性。另外，在目前普遍使用的FHWA预测模式中，假设车辆是以恒定速度行

4、驶的单极源，忽略了其自身构造以及车速的差异性，对于车身较长或处于低速行驶状态的机动车辆的预测存在较大误差。针对上述公路交通噪声研究中存在的问题，论文从单个机动车辆产生的噪声频率分布规律入手，通过考察噪声通过声屏障的等效频率以及其通过绿化带时不同频率下噪声的衰减规律，分析公路交通噪声的频率特性，构建出公路交通噪声源强分频谱预测模式。并改进了现有Leq(20s)预测模式，评价了现有基于能量平均辐射声级的FHWA预测模式的预测准确性。主要研究结论如下：（1）明确了不同类型车辆的噪声频率分布特性及等效频率值。小型车和中型车产生的噪声总体

5、呈中、高频特性；大型车总体呈中、低频特性。因此，现有交通噪声评价及声屏障设计中采用500Hz作为等效频率并不能反映对受声点的真实影响。对于以小型车为主的城市道路声屏障设计和以大、中、小型车混合交通为主的高速公路声屏障设计，采用不同的等效频率更能反映实际情况。经过绿化带后，在中低频范围内，噪声消减量随倍频程中心频率的增加呈逐渐上升趋势，在500Hz附近出现峰值吸收；在高频区域，交通噪声的最大衰减出现在4000Hz处，这主要与植被枝干和茎叶的吸收、散射等作用有关。（2）构建出公路交通噪声源强分频谱预测模式。给定机动车辆行驶速度、倍频

6、带中心频率以及机动车辆的类型，可以实现不同倍频带下公路交通噪声源强的预测，并通过与实测数据的对比分析，证实了模式具有较高的准确性和一定的适用性。（3）利用FHWA预测模式推导得出Leq(20s)模式的准确表达式，得到了两种车辆基础噪声Leq(20s)和()L之间的关系。指出了Leq(20s)模式的误差和限制，通过补充有限长路段修正项和将常数项0Ei−22.55修改为−22，对现有Leq(20s)模式进行了改进，从而使模式更加完整且适用范围更广，预测结果也更加准确。（4）通过将Leq(20s)、Leq(10s)以及Leq(5s)的

7、测量值与基于机动车辆最大辐射声级计算得到的计算值进行对比分析，评价了能量平均辐射声级的测量准确性以及FHWA模式点源假说的合理性。对于小型车，我国现行的公路交通噪声预测模式和FHWA预测模式，按照单极源假设进行公路交通噪声影响预测均是合理的。对于中型车和大型车，噪声监测点在距行车道中心线7.5m和15m处，其在行驶过程中产生的交通噪声均呈现一定程度的混合声源辐射特性，且随着噪声辐射声级的增加，按照单极源假设的预测误差总体上呈现下降趋势。因此，在FHWA模式中，如果将Leq(20s)代替能量平均辐射声级()L作为基本车辆噪声，可有

8、0Ei效规避由于假设车辆噪声为单极源，尤其是对于行驶速度较低的中型车和大型车，对预测准确性的I影响，模式的预测精度将被提高。另外，通过对声压级与时间的关系分析，间接证实了中型车和大型车单极源和偶极源混合声源辐射特性的结论，并依据20s等效连续声级和速度间存在一定