道路交通噪声预测：单车噪声模型研究与对策

发布时间：2025-04-05 05:07:58 来源：资讯速报网 作者：梦瑶

本文以城市道路交通噪声预测的相关研究为基础，围绕目前国内外在车辆排放噪声研究方面提出的单车噪声模型，从车辆类型、单车声源的简化、单车噪声模型适用性等方面，讨论了不同国家的单车噪声模型研究现状，国外模型在中国的适用性及存在的不足。提出了中国单车噪声模型的研究建议：为推动道路交通噪声预测技术的应用，应提高预测的精度，单车噪声模型方面的研究亟待从国家层面在细化车型分类、细化影响单车噪声值各类因素的修正量等方面开展深入研究工作。根据生态环境部2023年公布的《中国噪声污染防治报告（2023）》，2022年全国地级及以上城市声环境功能区昼间达标率为96.0％，夜间为86.6％。与2021年相比，昼间和夜间达标率分别升高0.6和3.7个百分点。道路交通噪声及其危害受到越来越多的关注和重视。目前，道路交通噪声预测技术的不断进步和发展，为掌握道路交通噪声污染及其影响情况，实现对道路交通噪声污染进行精准防治和管理提供了重要支撑。汽车作为主要道路交通噪声源，单车噪声是影响道路交通噪声的重要因素。单车噪声作为预测模型中的源强，其模型的准确性对道路交通噪声的预测极其重要。1978年12月，美国联邦高速公路管理局（FHWA）发布了“FHWA公路噪声预测模型”，将车辆按照大型、中型和小型3类提出了单车模型，并定期发布和不断完善更新。其中单车噪声模型参照了美国FHWA模型。但是，目前中国单车噪声模型方面尚缺乏统一的源强计算方法，预测道路交通噪声时由于选取的单车噪声模型不同或模型参数应用错误等原因，导致得到的预测结果偏差较大。基于此，本文聚焦道路交通噪声预测的源强——单车噪声模型，对比研究国内外单车噪声模型及相关研究成果。1 道路交通噪声的特点道路交通噪声与机械设备产生的稳定噪声源不同，是动态不规则声源，受车辆类型、行车速度、道路车流量、路面粗糙度、坡度等因素影响。相同车速下，大型车辆噪声大于小型车辆；车速增加，噪声强度上升；道路等级越高、车流量越大，噪声越大。此外，城市道路交通噪声大小和影响因城市规模、道路路网密度、车辆保有量、人口数量、经济发展水平等而异。2 单车噪声模型2.1 道路交通噪声预测模型的发展单车噪声模型的研究伴随着道路交通噪声预测技术的研究不断发展，起源于20世纪50年代，20世纪70年代开始，各国相继发布了道路交通噪声预测模型，其中包含了道路交通的声源模型，即单车噪声模型。英国交通部于1975年发布了道路交通噪声计算模型（CRTN），1988年又发布了其改进版CRTN88模型。CRTN88模型在英联邦国家和中国香港地区得到广泛应用，并获得了英国法院承认。1978年12月，美国联邦高速公路管理局发布了公路交通噪声预测模型FHWA，该模型自发布以来经过数次改进，现已日趋完善，在美国、加拿大、日本及墨西哥等多个国家得到广泛应用，并配套FHWA模型开发了环境噪声预测软件（TNM），也定期发布、更新。德国交通部公路建设司分别于1981、1990年发布了RLS81模型及其改进版RLS90模型。随着中国道路交通、机动车制造、道路交通噪声污染防治等技术和研究的发展，交通运输部于2006年发布了修订后的道路交通噪声预测模型（06版预测模型），该模型对96版预测模型中单车噪声模型进行了修改，将单车噪声与速度的线性关系模型修改为单车噪声与速度的对数关系模型。中国生态环境部1995年发布的《环境影响评价技术导则声环境》（HJ/T2.4—1995）（以下简称声导则）中规定道路交通噪声预测可采用美国FWHA模型。2009年版声导则中提出了中国道路交通噪声预测模型，但是未明确单车噪声模型，仅要求“利用相关模式计算各类型车的声源源强，也可通过类比测量进行修正”。2021年的声导则中对中国道路交通噪声模型进行了修订，对单车噪声模型规定：噪声源优先按照行业导则中规定的方法进行确定，对于拟建项目缺少噪声源强时，可通过类比、引用资料、研究成果等确定。目前，中国道路交通噪声预测时的声源源强——单车噪声模型确定方面具有较大的自主空间，从而导致预测评价时的预测结果精度存在争议。2.2 国内外单车噪声模型的对比2.2.1 车辆分类对比国内外模型多按车重和载重量对车辆分类，中国道路交通噪声预测模型中，将车辆分为大型、中型和小型车3类，如表1所示，部分国内研究机构进一步细化了车辆类型与噪声关系研究。表1 中国道路交通噪声预测模型中车辆类型分类2.2.2 单车噪声模型声源高度的对比国内外将单车简化为点声源预测道路交通噪声，但声源高度因模型而异。奥地利、法国、德国等将单车噪声源简化为道路中间高0.5m处单一点声源；荷兰为道路中间高0.75m处；北欧将单车噪声源简化为三个声源，高度分别为0.01m、0.15m、0.30m；英国为路边3.5m处高0.5m单一点声源；Harmnoise模型为双声源模型，小型车声源高度0.1m、0.3m，中型车和大型车为0.1m、0.75m。中国《公路建设项目环境影响评价规范》将车辆噪声简化为距道路中间7.5m、高1.2m处单一点声源，目前国内相关研究多以此为依据，Harmnoise模型虽声源高度与实际情况一致性较高，但计算量大、效率低、过于理论化，尚未普遍应用。2.2.3 单车噪声预测模型对比国内科研院所及高校对中国单车噪声模型开展研究，但多停留在研究阶段。多数单辆车噪声模型与速度直接相关，法国NMPB模型将车辆噪声分为滚动噪声与动力噪声两类，且考虑多种因素，模型复杂；中国06版道路交通噪声预测模型提出小型、中型、大型车单车噪声模型，适用速度范围有限，且存在模型单一、车速覆盖范围窄、路面和坡度修正不全面等问题。3 单车噪声模型及其适用性研究国内学者多年来对各国道路交通噪声预测模型在中国的适用性进行了研究。蒋从双等从各国单车噪声模型的结构与特点、7.5m处噪声排放大小、不同类型车辆噪声排放的差别，以及车辆加速状况与匀速状况排放噪声的差别等方面对比分析了各单车噪声排放模型的差异。但是该研究仅对比了各个国家单车噪声模型在预测统一点位时的噪声值的大小差异，并未从中国的适用性上进行分析。周鑫等将欧盟CNOSSOS-EU模型与中国的车辆噪声模型进行了对比，发现在实际工作中，环评单位通常自行选择单车噪声模型进行预测，导致同一项目应用不同单车噪声模型的预测结果差异较大。石垚等、毛志刚等研究显示，美国FHWA模型主要是用于高速公路匀速车流的交通噪声预测，模型建立时所依据的车型、路况与中国的实际情况有很大差异，应用在城市道路交通噪声预测中也难以保证其预期的精确度。丁莹等应用美国FHWA、德国RLS90、法国NMPB模型对沈阳市7条典型道路进行道路交通噪声预测，根据实测噪声值对3种预测模式进行比较验证，结果表明，这3种预测模型中FHWA模型对各类型道路的交通噪声预测值均较实测值偏低较多，误差在为7.4~11.5dB（A）之间；RLS90模型预测值在实测值上下波动，误差为0.1~4.4dB（A）；NMPB模型预测值在实测值上下波动，预测误差为1.7~2.7dB（A），预测精度高于前2个模型。汪赟等对英国CRTN道路交通噪声预测模型在中国的适用性进行了研究，对于4车道城市道路，应用CRTN模型计算道路交通噪声源强值，理论计算结果与实测结果之间平均相差0.57dB（A），但在车流量极大时，计算值比理论值高3.24dB（A）。乐晓妍等对比分析法国NMPB道路交通噪声预测模型与中国道路交通噪声预测模型，在应用范围、车辆分类以及传播模型基础架构方面具有一定的相似性，但2个模型的单车噪声模型区别很大，根据长时间监测观察，对2个模型的预测结果进行分析，结果表明，NMPB模型预测结果与实测值吻合相对较好；在夜间或者重型车较多的道路上，如使用NMPB模型进行预测，还需要进行适当的修正。刘磊等对法国NMPB噪声预测模型本地化修正方法与应用进行了研究，通过对研究区典型声源特点的研究分析，对法国NMPB模型中的单车噪声源强采用车流量修正的方式进行修正，使模型更符合本地道路交通状况，提高了NMPB模型本地化应用中的计算精度。卓春晖、谢志儒等对低速时06版预测模型规定的噪声源强计算模式与实际测试结果进行对比研究，结果显示预测结果与实际监测结果差距较大，故对单车噪声计算模式进行修正，将单车噪声与速度的线性关系模型修改为单车噪声与速度的对数关系模型，并对该模型进行验证，结果表明修正后的单车噪声模型能更准确地反映车辆噪声随速度变化的规律。综上所述，单车噪声模型的适用性受多种因素影响，包括车型分类、道路类型、交通流量、车速等。由于国内外在车型、道路状况、交通环境等方面存在差异，因此直接将国外单车噪声模型应用于中国道路交通噪声预测可能会导致较大误差。为提高预测精度，需要针对中国实际情况对单车噪声模型进行本地化修正和深入研究。4 中国单车噪声模型研究建议1）从国家层面对单车噪声模型开展相关研究，明确道路交通噪声预测的源强——单车噪声。从国家层面统一源强，能提高城市道路交通噪声的预测精度；增加道路交通噪声预测结果的可比性；更好地指导地方对新、改、扩建道路交通噪声建设项目的声环境影响评价，从项目规划、建设时采取合理有效措施，降低新增道路交通噪声对周边声环境的影响；提高道路交通噪声预测的可信度，促进地方采用预测手段对城市既有道路交通噪声污染进行精细化管控，明确道路交通噪声严重污染路段并进行治理。2）增强单车噪声模型适用性。通过国内外相关单车噪声模型研究成果可以看出，中国现有单车噪声模型考虑因素较为单一，与实际情况适用性较差。在确定国家单车噪声模型时，应考虑到对不同道路类型、不同地域形式的适用性，从源强上提高道路交通噪声预测模型的精度。3）细化单车噪声模型应考虑的因素，结合中国城市道路交通实际运行的车辆类型，亟待开展相关研究，细化车型分类，制定单车噪声模型。应及时开展低速单车模型的研究工作，完善现行单车模型。在单车噪声模型中应增加对加速、减速等因素的修正。本文作者：张丽娟、汪婕、杨洁、王蓓蓓、赵桂英作者简介：张丽娟，生态环境部核与辐射安全中心，副研究员，研究方向为噪声与振动控制；赵桂英（通信作者），云南省生态环境科学研究院，高级工程师，研究方向为环境保护与污染控制。论文全文发表于《科技导报》2024年第20期，原标题为《道路交通噪声预测中单车噪声模型研究》，本文有删减，欢迎订阅查看。内容为【科技导报】公众号原创，欢迎转载白名单回复后台「转载」《科技导报》创刊于1980年，中国科协学术会刊，主要刊登科学前沿和技术热点领域突破性的成果报道、权威性的科学评论、引领性的高端综述，发表促进经济社会发展、完善科技管理、优化科研环境、培育科学文化、促进科技创新和科技成果转化的决策咨询建议。常设栏目有院士卷首语、智库观点、科技评论、热点专题、综述、论文、学术聚焦、科学人文等。

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