蔡铭:城市道路交通噪声的模拟与评估
2013-09-28 13:56:49   来源:Tranbbs.com    评论:0 点击:

  Tranbbs消息:由中国智能交通协会主办的“第八届中国智能交通年会暨智能交通创新成果展”9月26日在安徽召开。27日下午,以《智能交通青年科技论坛》为主题的分论坛在合肥威斯汀酒店举办。中山大学工学院智能交通研究中心主任蔡铭副教授以“城市道路交通噪声的模拟与评估”为主题进行了演讲。

  以下为演讲实录:

  蔡铭:各位同志大家好,我来自中山大学,我今天就以最近做的比较多的,我除了做机动车尾气污染,做的最多的是交通噪声,所以今天介绍一下城市交通噪声的模拟与评估。

  道路交通噪声的污染投诉多,危害大,我这里举一两个例子,第一个例子是我们在做住户调查的时候,一般的居民都配合程度很低,但是一说我们要做噪声调查的时候,那配合程度都非常高。

  在这样的一个背景下,噪声地图成为了一个现在在噪声模拟研究的一个主流工具,它是利用实测的数据和声学的模拟软件去计算和…很好的噪声评估和治理测试。

  国外的噪声研究最早是两千年做的噪声测试,现在官方最大的噪声地图是伦敦的道路噪声地图,国外的主流软件是德国的几个软件,存在的问题跟我们国家的一个主流的排放、垣墙、排放不匹配,而且你要在上面做二次开发比较难。

  北京首张面积为12.7平方公里的城市区域噪声地图,台湾利用噪声监测数据绘制了四季的昼夜噪声地图,香港基于网络的三维噪声地图。

  现在噪声地图一个主流的一个发展方向是噪声地图的网络化、三维化、动态化跟精细化,通过这样的目的使得对城市交通污染做一个掌控,来对我们评估和控制交通噪声做一个很好的科学的决策依据。制作这一个道路交通噪声地图存在几个难题,我总结了一下一个是基础数据过程非常困难,特别是城市尺度的基础数据,第二是如何实现高效率的大区域交通噪声计算。

  我的这个计速路线是先通过城市路网的车速跟流量速度模型去得到流量和道路建筑物的一个属性信息,然后结合大量的噪声车辆的排放模型的测量去进行噪声的衰减传播跟优化计算,最终绘测出噪声地图。建筑物的室内生产模拟做研究。

  首先第一步就是数据基础的获取,这些都是同行方面我就介绍的稍微快一点,那我们有广州市两万辆数据,其中17000辆的出租车,他的时间跟空间的分布量非常多,所以我们有一个很好的基础。然后由车速我们去做流量的推断,那这又有一个非常简单的,因为研究的重点并不在这里,而且后面通过实测的验证进度也在10%左右,通过64路四屏做了这两个参数的标地。

  然后我再做了实测,实测主要用的是路口线圈数据跟路口路段视频数据,这一块我们跟交警合作,有一千多路的路口数据,然后如果有数据我就直接用这个实测量来做交通流量的计算。

  这是各车型的比例,也是由这些路上的视频得到的。

  有特点的一个是我们通过地理信息系统去自动的获取道路跟建筑物的信息,因为这一个你如果用人工输入的方式是基本上不可能的,一个城市这么大范围,通过我们对系统的二次开发,你会直接得到这个道路所有的建筑物跟道路信息,然后把它的所有信息能从电子信息里面自动得到。我们开发一个区域噪声的计算模型,这个模型主要考虑了这几个方面,包括地面吸收项、障碍物的衰减项,还有每一类车的一个平均噪声水平。每一类车的平均噪声水平我们用的是一个去测量三千多辆车辆,得到了这样子的每一类型的车辆他的一个排放水平。

  在声屏障的衰减,我们也做了它的研究,特别想指出来的是建筑物群的衰减方式,这里虽然ISO有一个标准,是对这一块的计算,其实它的基本原理是用它的建筑物密度来算衰减的强度,我们将它扩展为三维模型去进行这样一个计算,这是第一步,就是基础数据的获取。

  第二部分是区域同噪声计算算法优化,一个是智能化网格划分,一个是自动筛选交通源。因为交通噪声的影响范围比较有限,一般500米衰减就非常厉害,所以我们只考虑这一个点的计算是考虑500米范围内的噪声源。

  第三个城市的优化是我们建立了一个索引,你只计算方块内的交通源和建筑物对接受点噪声的影响,我们用的时间光计算那个区算了一个星期都没有算完,然后通过了这一个三层优化之后,我们只用了一天多的时间,就把这个广州市的噪声地图给算出来了,这是我们对各个区域的衰减的计算。

  我想最终大家看一下整一幅噪声地图是考虑了两万多个路段,十万多个建筑物,2391平方公里的面积计算,因为国家在白天跟晚上的噪声标准有很大的不同,所以我们分白天和晚上来计算。可以看出每栋建筑物对这个影响,你都可以看出它的作用。这是晚上的广州市的噪声地图,可以看出细节是考虑每栋建筑物对它的影响。我们这个是比较大的一幅噪声地图,这一个大范围噪声计算是最困难的一个地方,这是我们对他的一个超限的一个统计,在严重超标的是7%左右,超标的是40%的一个程度,做了校验,做了53个监测点。

  在这样的基础上,我巨细的做了下面的几个工作,时间关系我就做一个简单的展示,第一个就是三维的噪声地图,这就是我刚才说的建立了一个空间立体的建筑物密度群的三维衰减的模型。

  同样有一个效率的问题,我们花了大量的工作,特别值得一提的是三维的6平方多公里的一个噪声地图,一次性做这样的三维的噪声地图难度是非常大的,这是第一部分。

  第二部分是动态噪声地图,就是交通流的仿真软件,然后去考虑每一辆车的噪声影响,在这一部分就更加准确,因为你会跟踪每一辆车的实际运行状态跟他的位置,然后考虑每一栋建筑物对这一辆车的遮挡情况,作为一个实时动态的噪声地图。大家可以看一下,因为大型车发出了这一个噪声会比较大一点,所以有时候你会看见非常明显,就是一辆大型车经过的时候,整个商场会受它的改变,随着车辆的移动,在不同的位置,它的声音区会不同,有一个很明显的改变,这是广州的中心城区的一幅动态的噪声地图。

  我们在这样的动态噪声的地图基础上,我们做了很多的防治措施的分析,来看不同措施它的降噪的效果,你不仅可以得到它的噪声的空间分布,还可以得到它的时间分布。其实噪声的时间变化量是一个污染程度非常重要的一个因素。

  我做了一个噪声地图系统研究,室内外声场。做出来实际户型的这样一条道路,而且我用的也是交通反声的方式,对它的平均影响情况,开窗的跟没开窗的,整个室内的声场的分布,这些都可以直接在声场里面得到。

  另外一个方法是声新束追踪法,做了一个空间几何里面一个路径的收缩,然后我得到了一个分不同楼层的一个商场的分布,最后我们要讲一下噪声地图的发布,我们开发了一个软件,一个网站对这样的噪声地图的查询,单点查询,一个小区,你知道这个小区的平均声场是多少,你对这个兴趣点进行查询,都可以在那个网站得到。我们甚至做了一个当时产生噪声交通流的同步情况,然后我们做了一个声体验。

  最后总结一下就是噪声地图能够很好的反映区域噪声的情况,是重要的噪声污染评估手段。我们利用城市尺度交通流参数获得技术,进行广州布道路交通噪声模拟,绘制出其二维噪声地图,精度较高,实现噪声地图的网络化,可查询。实现噪声地图的三维化和动态化。谢谢大家。

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责任编辑:吕圣霞

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