基于多因素分析的高速公路声屏障分段部署方法与流程

本发明属于交通基础设施工程，涉及到基于多因素分析的高速公路声屏障分段部署方法。

背景技术：

1、随着国内高速公路网络的持续加密，大量新建线路不可避免地临近沿线居民区、学校、医院等声环境敏感点，交通噪声污染已成为影响沿线居民生活质量的突出问题。声屏障作为当前应用最广泛的主动降噪设施，其市场规模近年来持续快速增长，在降噪效果、结构安全与全生命周期经济性方面的要求也随之不断提升。

2、当前行业内常规的声屏障规划设计与部署方法，长期存在明显的技术局限性，已难以适配复杂多变的高速公路现场工况。在声学设计层面，现有方案普遍依赖标准化的理论预测模型开展参数计算，设计过程中大多预设声源恒定、地形平直、气象条件均匀的理想前提，与工程现场的实际工况存在显著脱节。同时，现有设计大多将交通流简化为匀速稳态模型，未充分考虑实际运营中复杂交通特性，最终导致预设的平均降噪量在交通高峰时段完全失准，无法稳定满足敏感点的声环境达标要求。

3、在声屏障几何参数确定环节，现有部署方法普遍存在粗放化的问题：行业内长期沿用基于几何绕射理论的4倍经验原则直接延长声屏障保护段，未针对不同路段两端的地形起伏、周边建筑物的声波反射与散射效应开展精细化校核，不仅造成了不必要的材料浪费，过高的屏障结构还额外增加了风荷载作用下的结构负担，大幅提升了工程建设成本与后期维护难度。

技术实现思路

1、鉴于以上现有技术存在的问题，本发明提供一种基于多因素分析的高速公路声屏障分段部署方法，用于解决据上述技术问题。

2、为了实现上述目的及其他目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明提供了基于多因素分析的高速公路声屏障分段部署方法，该方法包括如下步骤：

4、基于声屏障安装施工可行性分析，对全线进行初步分段，形成若干基础分段单元；

5、基于声学绕射计算与噪声传播路径分析，获取影响各敏感目标处实际受声量的关键因素；

6、根据各所述关键因素对所述敏感目标处实际受声量的影响程度，对所述敏感目标进行分级，并依据分级结果设定各敏感目标对应的达标所需最小降噪量；

7、在各所述基础分段单元内，以所述敏感目标处的声屏障插入损失值不小于所述达标所需最小降噪量为首要约束条件，以声屏障总长度最小化为优化目标，建立以所述敏感目标分布位置及所述基础分段单元边界为决策变量的单目标优化模型；

8、对所述单目标优化模型进行求解，得到各分段声屏障的起止桩号与长度，形成全线声屏障分段部署方案。

9、如上所述，本发明提供的基于多因素分析的高速公路声屏障分段部署方法，至少具有以下有益效果：

10、本发明突破了现有方法依赖标准化理论模型、预设理想前提的技术局限，在声学设计层面引入多因素综合分析框架。通过将交通流动态特性、地形起伏变化、气象条件时空差异等实际工况因素纳入声屏障部署决策过程，使设计方案与工程现场的真实声传播环境高度吻合。特别是在交通高峰时段，本发明能够准确反映复杂交通流状态下的实际噪声辐射特征，避免了现有匀速稳态模型导致的降噪量失准问题，确保各敏感目标在全运营时段内稳定满足声环境达标要求。

11、本发明摒弃了行业内长期沿用的基于几何绕射理论的4倍经验原则粗放延长方式，通过建立基础分段单元与候选布设微元的精细化划分机制，将声屏障部署决策精确到微元级别。结合声学预测模型对各微元布设组合的降噪效果进行逐段量化评估，使声屏障的起止桩号与长度完全由实际降噪需求驱动，而非经验公式的简单外推。这一精细化部署方式从根源上消除了不必要的声屏障冗余长度，有效避免了材料浪费。

1.一种基于多因素分析的高速公路声屏障分段部署方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于多因素分析的高速公路声屏障分段部署方法，其特征在于，基于声学绕射计算与噪声传播路径分析，获取影响各敏感目标处实际受声量的关键因素，所述关键因素包括：

3.根据权利要求2所述的基于多因素分析的高速公路声屏障分段部署方法，其特征在于，所述由路线几何特征与地形地质共同决定的声影区衰减量，包括：

4.根据权利要求2所述的基于多因素分析的高速公路声屏障分段部署方法，其特征在于，所述由实时气象数据中的风速和温度梯度决定的大气声衰减修正量，具体通过以下方式确定：

5.根据权利要求2所述的基于多因素分析的高速公路声屏障分段部署方法，其特征在于，由动态交通流中的车型构成与时变流量决定的车流噪声源强动态谱，包括：

6.根据权利要求1所述的基于多因素分析的高速公路声屏障分段部署方法，其特征在于，所述根据各所述关键因素对所述敏感目标处实际受声量的影响程度，对所述敏感目标进行分级，并依据分级结果设定各敏感目标对应的达标所需最小降噪量，具体包括：

7.根据权利要求6所述的基于多因素分析的高速公路声屏障分段部署方法，其特征在于，所述在各所述基础分段单元内，以所述敏感目标处的声屏障插入损失值不小于所述达标所需最小降噪量为首要约束条件，以声屏障总长度最小化为优化目标，建立以所述基础分段单元边界为决策变量的单目标优化模型，具体包括：

8.根据权利要求7所述的基于多因素分析的高速公路声屏障分段部署方法，其特征在于，所述对所述单目标优化模型进行求解，得到各分段声屏障的起止桩号与长度，形成全线声屏障分段部署方案，具体包括：