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原文传递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

论文题名：	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
关键词：	交通噪声;预测模型;声屏障;降噪效果;高速公路
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200 Hz、250 Hz、315Hz、400 Hz、500 Hz、630 Hz和800 Hz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，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。　　选择山东省6处与高速公路同时投入运营使用的典型性声屏障进行噪声实地监测，对其降噪效果进行评价以及分析，由于存在设计阶段交通量预测偏差、交通噪声预测模型不准确、声屏障建成后引起地面吸收衰减减少等因素导致声屏障降噪效果不足，尤其是山东省高速公路上大型车占据比例较高，交通噪声趋向于中低频范围时，传统以500Hz为交通噪声主频而设计的声屏障降噪效果更显不足。针对以上问题，采用空腔共振结构吸声理论，结合地面吸收衰减修正量，以315Hz的等效频率对以大型车为主的高速公路声屏障进行优化设计，并将这一研究成果应用于青州到临沭高速公路，取得了较好的降噪效果。
作者：	曹丽娜
专业：	环境工程
导师：	关卫省
授予学位：	博士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文