一种道路交通噪声频谱计算方法技术

本发明专利技术提供一种道路交通噪声频谱计算方法，该方法对于道路交通噪声频谱的计算，是以道路交通流参数作为输入变量的，根据道路等级和交通流量估算道路上各类车型的速度分布矩阵，结合各类车型在各个速度区间下的频谱特性，计算混合车流的交通噪声频谱；充分考虑了不同车型、不同行驶速度对机动车噪声频谱的影响，并且能根据道路属性和车流量估算各类车型的速度分布情况，充分考虑了交通流中速度分布的差异，能够很好地适用于车流状态变化频繁的城市道路。

【技术实现步骤摘要】
一种道路交通噪声频谱计算方法
本专利技术涉及交通与环境保护的
，更具体地，涉及一种道路交通噪声频谱计算方法。
技术介绍
随着城市人口的急剧增加以及机动车保有量的爆发性增长，道路交通污染问题逐渐变得越来越严重，由于城市交通噪声具有影响范围广、影响时间长、暴露人群众多等特点，交通噪声污染成为了城市声环境污染的最重要来源。不少临床研究表明，长期暴露在交通噪声污染中会使人体健康受到严重威胁，因此对交通噪声的控制和防治是改善城市生存环境、提高居民生活质量的关键任务。目前我国国家标准《声环境质量标准(GB3096-2008)》对城市不同用地性质区域进行划分，把城市区域划分成五类声功能区，并对声功能区昼夜的噪声限值做出了明确的规定；《环境影响评价技术导则声环境HJ2.4-2009》提出了城市道路交通噪声的计算和传播衰减模型，可根据道路车流量和车速等交通参数计算交通噪声值的大小。此外，国内外还有不少交通噪声源强排放模型以及交通噪声计算模型，考虑车辆的速度和加速度，计算车辆排放的噪声值大小及传播衰减。然而，声音除了声压级大小以外，还有一个重要的属性：频谱。声音的频谱反映了声音在各个频段下的声压级大小，是区分不同声音的重要指标。研究表明，不同频率的声音传播衰减规律不同，并且不同频率的声音对人的影响也不同。研究声音的频谱，可以针对对人产生较大危害的频段的声音采取相应的控制措施，设置专门的声屏障或吸声材料等吸收对人影响较大的噪声频段，从而有效地治理噪声污染问题。但是目前国内外广泛应用的交通噪声排放预测方法只能计算噪声的等效声级大小，鲜有能计算交通噪声频谱的技术或研究方法。因此，为了更全面地了解道路交通噪声，并根据其频谱特性选取针对性的治理措施，实现交通噪声的有效控制，急需一种能计算道路交通噪声频谱的计算方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于计算城市道路的交通噪声频谱的道路交通噪声频谱计算方法。为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：一种道路交通噪声频谱计算方法，包括以下步骤：S1：根据车辆排放的噪声频谱特性，对城市道路上常见的车型进行重新车辆类型划分；S2：根据车辆在不同速度下的噪声频谱特性，把频谱规律一致的速度划归为一个车辆速度区间；S3：基于机动车噪声源强排放模型，结合车辆类型和速度以及相应的噪声频谱特性，计算单辆车在经过接收点时的噪声频谱；S4：建立各类型车辆在不同道路属性以及车流量下的速度分布矩阵；S5：根据单辆车的噪声频谱特性和混合车流的流量、车型比例以及速度分布矩阵，计算混合车流的交通噪声频谱。进一步地，所述步骤S1中，首先对城市车辆类型分为小型客车、小型货车、中型客车、中型货车、大型客车、大型货车、工程车辆以及公交车共八类，然后分别采集这八种类型的车辆在不同速度下的噪声频谱，对比各类型车辆在相同速度段时的噪声频谱的差别，把频谱规律相同的车型划归为同一类；经过频谱对比，最后把小型客车和小型货车归类为小型车，中型客车和中型货车归类为中型车，大型客车、大型货车和工程车辆归类为大型车，公交车单独归为一类。进一步地，所述步骤S2中，分别采集小型车、中型车、大型车和公交车在速度区间为[20,80]km/h范围内的噪声频谱数据，对于每一类车型，对比其不同速度下的噪声频谱特性，根据噪声频谱特性对速度进行聚类，使同一类的速度下噪声频谱特性基本相同，而不同类之间的噪声频谱特性差异较大，最后形成速度区间划分，速度区间划分的步长定为2km/h。进一步地，所述步骤S3中，首先根据机动车噪声源强排放模型，计算车辆在经过接收点时产生的声压级大小；然后把车辆产生的声压级大小转换成声能量，结合车辆类型和速度对应的噪声频谱特性，计算车辆产生的噪声在各个频段下的声能量；最后把声能量转换成声压级，即可得到车辆排放的噪声频谱；单辆车排放的声能量计算公式为：单辆车排放的噪声频谱的计算公式为：Si,j[]＝10lg(Ei,j*Pi,j[])其中Li,j表示车辆类型i在速度为j时经过接收点处排放的噪声声压级大小；Pi,j[]表示车辆类型i在速度为j时的噪声频谱能量占比；本频谱计算方法中涉及到的噪声频谱，是指1/3倍频程中的中心频率，共32个频段，Pi,j[]和Si,j[]均为1×32的行向量。进一步地，所述步骤S4中，根据道路等级、道路分担的车流量情况等对道路进行分类，然后针对各类不用的道路，分别采集在不同车流状态下，各类型车辆的速度，建立速度分布矩阵；从而根据道路属性和车流量，估计车辆的速度分布；速度矩阵记为表示第r类道路对应的车流量为f时的速度分布矩阵，矩阵中的每一个元素vi,j表示速度落在速度区间j内的第i类车型的车辆数占该路段第i型车辆总数的百分比。进一步地，所述步骤S5中，根据道路属性、车流量和车型比例，找到对应的速度分布矩阵然后根据车辆类型、速度和噪声频谱特性，计算每一辆车对应的噪声频谱Si,j[]，最后对混合车流的所有车辆的噪声频谱进行能量叠加，即可计算混合车流的噪声频谱；计算公式为：其中Ni表示第i类车型的车辆总数，vi,j*Ni表示在混合车流中，速度区间为j的第i类车辆的车辆数，m表示划分的速度区间的数量，n车辆类型的数量。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术中对于道路交通噪声频谱的计算，是以道路交通流参数作为输入变量的，根据道路等级和交通流量估算道路上各类车型的速度分布矩阵，结合各类车型在各个速度区间下的频谱特性，计算混合车流的交通噪声频谱；充分考虑了不同车型、不同行驶速度对机动车噪声频谱的影响，并且能根据道路属性和车流量估算各类车型的速度分布情况，充分考虑了交通流中速度分布的差异，能够很好地适用于车流状态变化频繁的城市道路。附图说明图1为本专利技术的频谱计算方法的流程示意图；图2为根据噪声频谱特性对车型进行分类的示例图；图3为对速度区间进行划分后不同速度区间小型车频谱曲线的对比图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。实施例1如图1所示，本专利技术提供一种道路交通噪声频谱计算方法，所述方法包括三个主要步骤：①计算单辆车的噪声频谱。包括根据单辆车的噪声频谱特性进行车型分类和速度区间划分，获取各类型车辆在不同速度区间下的噪声频谱特性，结合机动车噪声源强排放模型计算单辆车的噪声频谱；②建立各类车型在不同流量下的速度分布矩阵。包括根据道路属性和车流量及车速对道路状况进行划分，结合各类型车辆的速度分布，建立各类车型在不同流量下的速度分布矩阵；③计算混合车流的交通噪声频谱。根据单辆车的噪声频谱计算方法、混合车流的车型比例和车流量、各类车型对应的速度分布矩阵，计算混合车流的道路交通噪声频谱。其中步骤①中所述根据噪声频谱特性对车辆类型和速度区间进行划分，首先采集单辆车的噪声频谱数据。在行车道外7.5米处设置声级计，当只有一辆车经过时，在车辆经过声级计的瞬间测量车辆的速度并用声级计采集车辆排放的噪声频谱，噪声频谱选用1/3倍频程测量。采集城市常见的车辆类型的1/3倍频程噪声频谱数据，车辆类型包括小型客车，小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种道路交通噪声频谱计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据车辆排放的噪声频谱特性，对城市道路上常见的车型进行重新车辆类型划分；S2：根据车辆在不同速度下的噪声频谱特性，把频谱规律一致的速度划归为一个车辆速度区间；S3：基于机动车噪声源强排放模型，结合车辆类型和速度以及相应的噪声频谱特性，计算单辆车在经过接收点时的噪声频谱；S4：建立各类型车辆在不同道路属性以及车流量下的速度分布矩阵；S5：根据单辆车的噪声频谱特性和混合车流的流量、车型比例以及速度分布矩阵，计算混合车流的交通噪声频谱。

【技术特征摘要】
1.一种道路交通噪声频谱计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据车辆排放的噪声频谱特性，对城市道路上常见的车型进行重新车辆类型划分；S2：根据车辆在不同速度下的噪声频谱特性，把频谱规律一致的速度划归为一个车辆速度区间；S3：基于机动车噪声源强排放模型，结合车辆类型和速度以及相应的噪声频谱特性，计算单辆车在经过接收点时的噪声频谱；S4：建立各类型车辆在不同道路属性以及车流量下的速度分布矩阵；S5：根据单辆车的噪声频谱特性和混合车流的流量、车型比例以及速度分布矩阵，计算混合车流的交通噪声频谱。2.根据权利要求1所述的道路交通噪声频谱计算方法，其特征在于，所述步骤S1中，首先对城市车辆类型分为小型客车、小型货车、中型客车、中型货车、大型客车、大型货车、工程车辆以及公交车共八类，然后分别采集这八种类型的车辆在不同速度下的噪声频谱，对比各类型车辆在相同速度段时的噪声频谱的差别，把频谱规律相同的车型划归为同一类；经过频谱对比，最后把小型客车和小型货车归类为小型车，中型客车和中型货车归类为中型车，大型客车、大型货车和工程车辆归类为大型车，公交车单独归为一类。3.根据权利要求2所述的道路交通噪声频谱计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，分别采集小型车、中型车、大型车和公交车在速度区间为[20,80]km/h范围内的噪声频谱数据，对于每一类车型，对比其不同速度下的噪声频谱特性，根据噪声频谱特性对速度进行聚类，使同一类的速度下噪声频谱特性基本相同，而不同类之间的噪声频谱特性差异较大，最后形成速度区间划分，速度区间划分的步长定为2km/h。4.根据权利要求3所述的道路交通噪声频谱计算方法，其特征在于，所述步骤S3中，首先根据机动车噪声源强排放模...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡铭，杨炜俊，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44