軌道區(qū)域交通噪聲預(yù)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境噪聲領(lǐng)域，具體而言，涉及軌道區(qū)域交通噪聲預(yù)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)目前采用《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則-城市軌道交通》標(biāo)準(zhǔn)提出的“噪聲預(yù)測(cè)模式”來(lái)計(jì)算噪聲問(wèn)題，并對(duì)不達(dá)標(biāo)的地段采取相應(yīng)的減振降噪措施。
[0003]在工程實(shí)踐過(guò)程中，噪聲預(yù)測(cè)模式則采用較保守的預(yù)測(cè)模式。上述導(dǎo)則標(biāo)準(zhǔn)則采用2006版交通部規(guī)范預(yù)測(cè)模式FWHM模式-15米處噪聲源強(qiáng)或者2006版交通部規(guī)范-7.5米噪聲源強(qiáng)進(jìn)行噪聲預(yù)測(cè)，計(jì)算出環(huán)境振動(dòng)噪聲的計(jì)算結(jié)果，從而根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)不達(dá)標(biāo)的地段采取相應(yīng)的減振降噪措施；具體的，將測(cè)出的一些常見(jiàn)的普通軌道結(jié)構(gòu)的聲源強(qiáng)作為參考點(diǎn)聲源強(qiáng)，并根據(jù)該參考點(diǎn)聲源強(qiáng)對(duì)所有軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，得到每一個(gè)軌道結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的環(huán)境振動(dòng)噪聲的計(jì)算結(jié)果，并根據(jù)該計(jì)算結(jié)果，制定減振降噪措施并實(shí)施。
[0004]發(fā)明人在研宄中發(fā)現(xiàn)，每個(gè)城市的軌道結(jié)構(gòu)、每個(gè)地區(qū)的軌道結(jié)構(gòu)設(shè)置每個(gè)地區(qū)的不同地段的軌道結(jié)構(gòu)都不同，并且隨著技術(shù)的發(fā)展還會(huì)出線新結(jié)構(gòu)的軌道，因此將一些常見(jiàn)的普通軌道結(jié)構(gòu)的聲源強(qiáng)作為參考點(diǎn)聲源強(qiáng)進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算，由于參考點(diǎn)聲源強(qiáng)并未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算結(jié)果往往不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種軌道區(qū)域交通噪聲預(yù)測(cè)方法，以提高城市的軌道結(jié)構(gòu)的聲源強(qiáng)的計(jì)算精度，從而使得環(huán)境振動(dòng)噪聲的計(jì)算結(jié)果更加精確。
[0006]第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種軌道區(qū)域交通噪聲預(yù)測(cè)方法，用于城市軌道交通噪聲的測(cè)試系統(tǒng)中，測(cè)試系統(tǒng)為基于車輛系統(tǒng)、軌道系統(tǒng)、橋梁-粧基系統(tǒng)和環(huán)境土體系統(tǒng)的耦合系統(tǒng)，包括:
[0007]將測(cè)試系統(tǒng)劃分為多個(gè)測(cè)試子系統(tǒng)；
[0008]分別建立多個(gè)測(cè)試子系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的子振動(dòng)方程；
[0009]根據(jù)多個(gè)子振動(dòng)方程之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，建立耦合系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的振動(dòng)方程；
[0010]獲取待測(cè)區(qū)域?qū)?yīng)的耦合系統(tǒng)的測(cè)試參數(shù)，測(cè)試參數(shù)至少包括各個(gè)測(cè)試子系統(tǒng)的剛度、質(zhì)量和阻尼矩陣；
[0011]根據(jù)振動(dòng)方程及測(cè)試參數(shù)，計(jì)算待測(cè)區(qū)域的聲源強(qiáng)；
[0012]根據(jù)噪聲地圖繪制單元及聲源強(qiáng)，繪制待測(cè)區(qū)域?qū)?yīng)的噪聲地圖，以便根據(jù)噪聲地圖對(duì)城市軌道區(qū)域交通噪聲進(jìn)行預(yù)測(cè)。
[0013]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，該軌道區(qū)域交通噪聲預(yù)測(cè)方法中，測(cè)試子系統(tǒng)為兩個(gè)，則將測(cè)試系統(tǒng)劃分為多個(gè)測(cè)試子系統(tǒng)，包括:
[0014]將測(cè)試系統(tǒng)劃分為第一測(cè)試子系統(tǒng)和第二測(cè)試子系統(tǒng)，第一測(cè)試子系統(tǒng)包括車輛系統(tǒng)、軌道系統(tǒng)和橋梁-粧基系統(tǒng)；第二測(cè)試子系統(tǒng)包括環(huán)境土體系統(tǒng)。
[0015]結(jié)合第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，該軌道區(qū)域交通噪聲預(yù)測(cè)方法中，分別建立多個(gè)測(cè)試子系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的子振動(dòng)方程，包括:
[0016]根據(jù)待測(cè)區(qū)域的第一測(cè)試子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及車輛運(yùn)營(yíng)參數(shù)，建立第一測(cè)試子系統(tǒng)的第一子振動(dòng)方程；
[0017]以及，
[0018]根據(jù)待測(cè)區(qū)域的第二測(cè)試子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及車輛運(yùn)營(yíng)參數(shù)，建立第二測(cè)試子系統(tǒng)的第二子振動(dòng)方程。
[0019]結(jié)合第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，該軌道區(qū)域交通噪聲預(yù)測(cè)方法中，根據(jù)多個(gè)子振動(dòng)方程之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，建立耦合系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的振動(dòng)方程，包括:
[0020]對(duì)第一子振動(dòng)方程和第二子振動(dòng)方程進(jìn)行力協(xié)調(diào)和位移協(xié)調(diào)，建立整個(gè)耦合系統(tǒng)的振動(dòng)方程。
[0021]結(jié)合第一方面的第二種可能的實(shí)施方式或第三種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，其中，該軌道區(qū)域交通噪聲預(yù)測(cè)方法，聲源強(qiáng)包括輪軌噪聲聲源強(qiáng)、橋梁結(jié)構(gòu)二次噪聲聲源強(qiáng)、空氣動(dòng)力噪聲聲源強(qiáng)和集電系統(tǒng)噪聲聲源強(qiáng)；
[0022]則根據(jù)振動(dòng)方程及測(cè)試參數(shù)，計(jì)算待測(cè)區(qū)域的聲源強(qiáng)，包括:
[0023]對(duì)第一測(cè)試子系統(tǒng)的第一子振動(dòng)方程求解，得到計(jì)算結(jié)果；
[0024]根據(jù)計(jì)算結(jié)果及第二子振動(dòng)方程，計(jì)算預(yù)設(shè)速度的輪軌振動(dòng)響應(yīng)和預(yù)設(shè)速度的橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)；
[0025]根據(jù)輪軌振動(dòng)響應(yīng)、橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)以及邊界元法，計(jì)算待測(cè)區(qū)域出聲場(chǎng)處的聲壓；
[0026]根據(jù)聲壓，計(jì)算輪軌噪聲和橋梁結(jié)構(gòu)二次噪聲；
[0027]根據(jù)輪軌噪聲、橋梁結(jié)構(gòu)二次噪聲并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)法，估算出空氣動(dòng)力噪聲和集電系統(tǒng)噪聲；
[0028]根據(jù)輪軌噪聲、橋梁結(jié)構(gòu)二次噪聲、集電系統(tǒng)噪聲和空氣動(dòng)力噪聲，計(jì)算待測(cè)區(qū)域的聲源強(qiáng)。
[0029]結(jié)合第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第五種可能的實(shí)施方式，其中，該軌道區(qū)域交通噪聲預(yù)測(cè)方法中，第一測(cè)試子系統(tǒng)的第一子振動(dòng)方程為時(shí)變系數(shù)的二階線性微分方程；
[0030]對(duì)第一測(cè)試子系統(tǒng)的第一子振動(dòng)方程求解，得到計(jì)算結(jié)果，包括:
[0031]采用新型顯示積分方法對(duì)第一測(cè)試子系統(tǒng)的第一子振動(dòng)方程求解，得到計(jì)算結(jié)果O
[0032]結(jié)合第一方面的第五種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第六種可能的實(shí)施方式，其中，該軌道區(qū)域交通噪聲預(yù)測(cè)方法中，根據(jù)噪聲地圖繪制單元及聲源強(qiáng)，繪制待測(cè)區(qū)域?qū)?yīng)的噪聲地圖，包括:
[0033]建立待測(cè)區(qū)域的地理模型，并將地理模型導(dǎo)入噪聲地圖繪制單元；
[0034]根據(jù)地理模型，整理預(yù)設(shè)條件的輸入?yún)?shù)，輸入?yún)?shù)至少包括:編組、車輛行駛速度、發(fā)車間隔以及車輛運(yùn)營(yíng)時(shí)間；
[0035]根據(jù)地理模型及輸入?yún)?shù)，生成預(yù)測(cè)點(diǎn)；
[0036]根據(jù)噪聲地圖繪制單元及預(yù)測(cè)點(diǎn)的參考信息，計(jì)算待測(cè)區(qū)域的預(yù)測(cè)點(diǎn)的聲壓級(jí)；參考信息包括:聲源強(qiáng)及地理模型；
[0037]根據(jù)待測(cè)區(qū)域的預(yù)測(cè)點(diǎn)的聲壓級(jí)，生成待測(cè)區(qū)域的噪聲地圖。
[0038]結(jié)合第一方面的第六種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第七種可能的實(shí)施方式，其中，該軌道區(qū)域交通噪聲預(yù)測(cè)方法中，地理模型為三維地理模型，預(yù)測(cè)點(diǎn)為三維預(yù)測(cè)點(diǎn)，噪聲地圖為三維噪聲地圖。
[0039]結(jié)合第一方面的第七種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第八種可能的實(shí)施方式，其中，該軌道區(qū)域交通噪聲預(yù)測(cè)方法中，計(jì)算待測(cè)區(qū)域的預(yù)測(cè)點(diǎn)的聲壓級(jí)，包括:
[0040]對(duì)待測(cè)區(qū)域的三維預(yù)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行布置和插值；
[0041]對(duì)布置和插值的結(jié)果以及三維地理模型進(jìn)行三維景觀模擬；
[0042]根據(jù)噪聲地圖繪制單元及三維景觀模擬結(jié)果，計(jì)算預(yù)測(cè)點(diǎn)的聲壓級(jí)。
[0043]結(jié)合第一方面的第八種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第九種可能的實(shí)施方式，其中，該軌道區(qū)域交通噪聲預(yù)測(cè)方法中，對(duì)三維地理模型進(jìn)行三維景觀模擬，包括:
[0044]采用三維動(dòng)畫渲染的方式，對(duì)三維地理模型進(jìn)行三維場(chǎng)景建模，得到三維場(chǎng)景模型；
[0045]通過(guò)三維分析方法對(duì)三維場(chǎng)景模型進(jìn)行編輯和顯示。
[0046]本發(fā)明實(shí)施例提供的軌道區(qū)域交通噪聲預(yù)測(cè)方法，其是基于車-軌-橋-粧-環(huán)境土體大系統(tǒng)(即車輛系統(tǒng)、軌道系統(tǒng)、橋梁-粧基系統(tǒng)和環(huán)境土體系統(tǒng)的耦合系統(tǒng))的耦合振動(dòng)計(jì)算聲源強(qiáng)，使得計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確合理，并且適用于各種車輛和高架軌道結(jié)構(gòu)。
[0047]并且本方法中將待測(cè)區(qū)域的交通噪聲繪制成噪聲地圖，通過(guò)該方式使我國(guó)城市軌道交通的噪聲管理與控制、噪聲環(huán)境影響評(píng)價(jià)、公眾參與以及方案決策變得直觀且方便。
[0048]另外，基于上述耦合系統(tǒng)而建立的地理模型，能夠使我國(guó)可以利用噪聲地圖繪制單元(如Cadna/A軟件)進(jìn)行大區(qū)域軌道交通噪聲的預(yù)測(cè)計(jì)算，可行性較好。
[0049]并且，三維噪聲地圖提供了更為豐富詳細(xì)的信息，分析分壓可以據(jù)此對(duì)整個(gè)待測(cè)區(qū)域的空間的噪聲水平進(jìn)行了解，噪聲級(jí)可以和實(shí)際的樓層甚至是具體居民單元相對(duì)應(yīng)，從而為準(zhǔn)確計(jì)算受超標(biāo)噪聲影響的人口數(shù)