一种用于评估声敏感区域周边道路交通噪声影响的方法与流程

1.本发明属于噪声影响评价技术领域，具体涉及一种用于评估声敏感区域周边道路交通噪声影响的方法。


背景技术：

2.随着道路交通流量的日益增加，由此产生的噪音问题也给道路沿线居民造成了严重的影响。在城市地区，位于住宅小区等声敏感区域附近的道路噪音对居民的危害尤其严重。为了对道路噪音进行有效的防控，在声敏感区域通常会开展针对噪声的监测和影响评价，从而针对噪声污染提出相应的防控措施。
3.现有技术针对道路噪声的评价通常是利用交通噪声预测模型，对预测点噪声进行预测。但是，住宅小区等声敏感区域往往会受多条道路的交通噪声影响，小区不同噪声源之间往往存在很强的相关性，现有技术并不能针对不同噪声源对噪声响应点的贡献进行量化也就无法厘清各个响应点的贡献责任，难以确定合理的降噪措施和明确的降噪目标值。
4.因此本领域急需探索一种合理的评价方法，在简化分析指标的同时，可尽量减少信息的损失，以达到对声敏感区域周边道路交通噪声的影响进行全面分析的目的。


技术实现要素：

5.本发明解决的是现有技术针对道路噪声的评价不能针对多条道路噪声源对噪声响应点的贡献进行量化的技术问题，进而提供一种分析指标少、信息损失较小、能够对各个道路交通噪声的影响进行全面分析的用于评价声敏感区域周边道路交通噪声影响的方法。
6.本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：
7.一种用于评估声敏感区域周边道路交通噪声影响的方法，包括以下步骤：
8.(1)将声敏感区域周围的道路划分为多个噪声监测单元，在各个噪声监测单元内分别进行噪声监测，得到各个噪声监测单元的道路噪声频谱，在所述声敏感区域内设置有环境噪声接收点，得到所述声敏感区域内的噪声响应值；
9.(2)计算噪声监测单元到噪声响应接受点的传递函数t：
10.t＝x-1
y；
11.其中，y表示声敏感区域内不同的噪声接受点的噪声响应频谱，x表示声敏感区域周围道路噪声监测单元监测到的噪声频谱；
12.(3)对传递函数t进行去中心化处理并建立目标函数，求取目标函数的协方差矩阵，经主成分分析后得到特征值向量λ，对应每个噪声监测单元的噪声贡献比例；
13.利用以下计算模型计算某一目标区域道路的噪声影响贡献估算值w
t
：
[0014][0015]
其中，a为噪声监测单元总个数，b为所述目标区域道路上的噪声监测单元个数。
[0016]
声敏感区域周围的一条道路划分有多个噪声监测单元。
[0017]
每个噪声监测单元内的道路长度为50-200米。
[0018]
在所述声敏感区域内设置有多个环境噪声接收点。
[0019]
所述环境噪声接收点位于多个点位，且在每个点位均沿竖直方向分布有多个。
[0020]
每个噪声监测单元内的噪声监测装置安装在道路靠近声敏感区域一侧的路肩上，沿长度方向位于单元内道路的中间位置处
[0021]
每个噪声监测单元内的噪声监测装置的测量高度为1.5m。
[0022]
不同噪声监测单元以及声敏感区域内的环境噪声接收点在同一时间进行噪声监测。
[0023]
本技术中用于评估声敏感区域周边道路交通噪声影响的方法，步骤(3)中对传递函数t进行去中心化处理并建立目标函数，求取目标函数的协方差矩阵，经主成分分析得到特征值向量λ，其具体过程为：
[0024]
目标函数t可以写作：
[0025][0026]
其中m表示接收点位数，n表示接收点位的楼层数。
[0027]
其中ti＝(t
i1 t
i2
ꢀ…ꢀ
t
im
)为列向量，m即为样本长度。
[0028]
此向量均值表示为：
[0029][0030]
接下来可以对传递矩阵进行中心化处理，有：
[0031][0032]
此时，中心化数据之后，我们可以寻找分布散的最开的维度方向d1。也就是最大化各向量在d1方向上投影的最大值。即下式最大化：
[0033][0034]
对绝对值符号项进行平方处理，进而就是最大化下式：
[0035][0036]
因此目标函数可以写为：
[0037]
[0038]
根据矩阵运算，上式可以简化为：
[0039][0040]
可以认为d1是与传递矩阵无关的一个量，上式可以写成：
[0041][0042]
即为求解目标函数。
[0043]
因为有：
[0044][0045]
所以目标函数最终简化为：
[0046][0047]
此时，为二次型函数，假设tt
t
的特征值为λ，特征向量为ξ。
[0048]
根据矩阵代数可以证明，这个是半正定二矩阵的二次型，是存在最大值的，因此我们需要求取最大值和和此时的方向d1。
[0049][0050]
为的协方差矩阵，这个求解过程一般采用奇异值分解(svd)来求最大方向，即特征值λ和特征向量ξ。
[0051][0052][0053][0054]
因此s是特征值矩阵，v是特征向量矩阵。对特征值按照降序的顺序排列，相应的也给出特征向量，选择几个主成分，求投影矩阵，根据投影矩阵求出降维后的数据。
[0055]
本发明所述的用于评估声敏感区域周边道路交通噪声影响的方法，可以用于评估某个声敏感区周边不同道路对于区域内某一个位置的噪声影响贡献。从而为噪声防控提供依据。通过本发明，能够较为准确的得到不同路段对某一处声敏感区域的噪声贡献量及相应的频谱特征。因此，在为声敏感区域制定降噪措施方案时，区域内不同的位置，需要根据不同路段的噪声贡献量和相应的噪声特征，制定不同的降噪方案，从而最优化整体区域的声环境质量。作为优选的实施方式，所述声敏感区域周围的一条道路可划分有多个噪声监测单元，根据实际情况每个噪声监测单元内的道路长度设定为50-200米，这一长度设定在
满足测量便利性的同时亦确保了评估结果的精确。
[0056]
为了使本发明所述的用于评估声敏感区域周边道路交通噪声影响的方法的技术方案更加清楚明白，以下结合具体附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。
附图说明
[0057]
如图1所示是实施方式中小区周围道路噪声单元的划分示意图。
具体实施方式
[0058]
本实施方式提供了一种用于评估声敏感区域周边道路交通噪声影响的方法，具体包括以下步骤：
[0059]
(1)将声敏感区域周围的道路划分为多个噪声监测单元，在各个噪声监测单元内分别进行噪声监测，得到各个噪声监测单元的道路噪声频谱，作为优选的实施方式，所述声敏感区域周围的一条道路被划分为多个噪声监测单元；在所述声敏感区域内设置有环境噪声接收点，得到所述声敏感区域内的噪声响应值；不同噪声监测单元以及声敏感区域内的环境噪声接收点在同一时间进行噪声监测。
[0060]
(2)计算噪声监测单元到噪声响应接受点的传递函数t：
[0061]
t＝x-1
y；
[0062]
其中，y表示声敏感区域内不同的噪声接受点的噪声响应频谱，x表示声敏感区域周围道路噪声监测单元监测到的噪声频谱；
[0063]
(3)对传递函数t进行去中心化处理并建立目标函数，求取目标函数的协方差矩阵，经主成分分析后得到特征值向量λ，对应每个噪声监测单元的噪声贡献比例；
[0064]
利用以下计算模型计算某一目标区域道路的噪声影响贡献估算值w
t
：
[0065][0066]
其中，a为噪声监测单元总个数，b为所述目标区域道路上的噪声监测单元个数。
[0067]
每个噪声监测单元内的噪声监测装置安装在道路靠近声敏感区域一侧的路肩上，沿长度方向位于单元内道路的中间位置处。每个噪声监测单元内的噪声监测装置的测量高度为1.5m。每个噪声监测单元内的道路长度为50-200米。
[0068]
本实施方式以某小区为例，对上述方法进行具体解释，评估该小区周边道路交通噪声影响的方法的具体步骤如下：
[0069]
(1)以小区边界为界，按照监测位置将小区周围道路划分为15个噪声监测单元e1-e12，对各个噪声监测单元的道路噪声频谱进行监测，具体划分情况如图1所示。图中6#、8#和11#楼为距离西侧高速最近的三栋楼，作为环境噪声接收点，分别作为第1接收点位、第2接收点位和第3接收点位，对6#、8#和11#楼的不同楼层的噪声响应值进行监测。然后利用监测到的道路噪声频谱作为计算依据。本实施方式中小区周围道路所述噪声单元监测结果的a计权等效声压级(leq(a))如表1和表2所示。
[0070]
表1小区西侧道路噪声单元监测结果昼间(db)
[0071]
频率e1e12e13e14e15
12.563.9465.3463.3765.0163.941665.5466.1264.9765.7965.542065.2265.7264.6565.3965.222566.1766.8265.666.4966.1731.564.765.5564.1365.2264.74066.6768.6866.168.3566.675067.2568.0466.6867.7167.256368.1768.4567.668.1268.178063.5663.7962.9963.4663.5610061.161.9760.5361.6461.112561.362.1360.7361.861.316060.6661.5160.0961.1860.6620060.4561.4159.8861.0860.4525060.4661.359.8960.9760.4631558.859.9458.2359.6158.840058.8157.1858.2456.8558.8150060.3257.2759.7556.9460.3263062.4562.5761.8862.2462.4580063.7666.0563.1965.7263.76100063.3764.5562.864.2263.37125060.660.8960.0360.5660.6160058.260.757.6360.3758.2200055.156.7954.5356.4655.1250051.853.7751.2353.4451.8315048.7249.2648.1548.9348.72400043.8244.4343.2544.143.82500038.8740.5138.340.1838.87630033.3236.0232.7535.6933.32800026.7730.1826.229.8526.771000020.2123.6119.6423.2820.211250015.2617.0714.6916.7415.261600011.4412.1810.8711.8511.44laeq69.7870.9569.2170.6269.78la9067.9968.767.4268.3767.99
[0072]
表2小区周围其他道路噪声单元监测结果昼间(db)
[0073]
[0074][0075]
(2)计算噪声监测单元到噪声响应接受点的传递函数t：
[0076]
噪声响应频谱y可以写作：
[0077][0078]
r1，r2，r3代表声敏感区域内第1接收点位、第2接收点位和第3接收点位接收到的噪
声响应频谱；其中，
[0079]rx
＝(r
1 r2ꢀ…ꢀry
)
t
，r
x
表示各个接收点位的不同楼层检测到的噪声响应频谱；本实施方式中，各个接收点位的楼层高度相等，6#、8#和11#楼均是28层，所以y＝28。
[0080]
本实施方式中，由于入户原因，未能测量全部楼层，测量结果如下：
[0081]
11#楼，测试楼层包括：29层，28层，26层，25层，24层，23层，18层，17层，16层，15层，13层，8层，7层，3层，1层。测试位置为某户型正对西侧高速的客厅阳台。
[0082]
8#楼，测试楼层包括：25层，23层，18层，16层。测试位置为某户型正对西侧高速的客厅阳台。
[0083]
6#楼，测试楼层包括：29层，27层，19层，18层，17层，15层，14层，13层，11层，9层，8层，5层，4层，3层，2层，1层。测试位置为某户型正对西侧高速的客厅阳台。
[0084]
t＝x-1y[0085]
根据发明内容所述的方法，对传递函数t进行去中心化处理并建立目标函数，求取目标函数的协方差矩阵，经主成分分析后得到特征值向量λ，对应每个噪声监测单元的噪声贡献比例。
[0086]
利用以下计算模型计算道路的噪声影响贡献估算值w
t
：
[0087][0088]
本实施方式中，小区西侧高速的噪声贡献值为：
[0089][0090]
同理，北侧大道贡献值为：
[0091][0092]
东侧道路路贡献值为：
[0093][0094]
南侧道路贡献值为：
[0095][0096]
最终根据结果得到小区6#、8#和11#楼不同楼层受小区四周不同方向噪声贡献的值，结果见表3、表4、表5所示。
[0097]
表3小区6#楼不同楼层受小区四周不同方向噪声贡献的值
[0098][0099]
表4小区8#楼不同楼层受小区四周不同方向噪声贡献的值
[0100][0101]
表5小区11#楼不同楼层受小区四周不同方向噪声贡献的值
[0102][0103]
通过对小区道路对某一个位置的噪声影响贡献，可为噪声防控提供依据，制定更加有效的噪声防控措施。
[0104]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。