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摘 要

基于交通状况、船只类型、大气状况等条件，本文发展了一种评价中国内河交通噪声的预测模型。这个模型是从德国RLS 90噪声预测模型发展而来的，通过增加水面条件、水面吸收、沿船舶行驶方向的梯度变化率来建立预测方程。输入到预测方程的参数被重新进行了定义，包括：交通流量和布局、船舶速度、空气吸收、水面状况、陆地和空气环境状况等。通过对中国的京杭运河淮安段和盐河淮安段的37个采样点的实测噪声水平与该模式预测值进行比较，来验证这一模型的精确度。实验结果表明，噪声水平预测值和实际测量值之间的绝对误差在± 1.4 dBA范围之内的有82.9%，平均差为0.02 ± 1.25 dBA。本论文发展的预测模型和德国RLS 90噪声预测模型、修正的FHWA模型相比有着更高的精确度和准确性。

关键词：交通噪声，预测模型，水面影响，内河航道

Abstract：Based on the traffic situation, vessel type and atmospheric condition, an inland waterway traffic noise prediction model was developed for environmental assessment in China. This model was developed from the Germany Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen (RLS 90) model by adding the water surface condition, absorption and gradient along vessel travel direction correction terms to the governing equations. The re-described parameters, including traffic flow and composition, vessel speed, air absorption, and water surface, ground and atmospheric conditions, etc., were chosen as inputs into the calculating equations. The verification results showed that the absolute error between the predicted and measured noise levels within the range of ± 1.4 dBA was 82.9%. The mean difference between the predicted and measured noise levels was 0.02 ± 1.25 dBA. The comparison results with the RLS 90 model and the modified Federal Highway Administration (FHWA) model also showed that the developed model in this study had better precision and accuracy.

Keywords：Traffic noise, prediction model, water surface influence, inland waterway

目 录

1 引言 6

2 数学建模 7

2.1 一般计算方程式 7

2.2 等效噪声源强 7

2.3 船舶平均航速D_v 8

2.4 水面条件参数平差D_Stro 9

2.5 沿船舶行驶方向的升降修正 9

2.6 关于距离和空气吸收的衰减修正 9

2.7 关于地面和大气效应的衰减校正 9

2.8 关于地形和建筑尺寸的衰减修正 10

2.9 水面吸收引起的衰减系数 10

2.10 有限长航道的校正 11

3 模型的验证 13

4 讨论 15

结 论 17

参考文献 18

致 谢 19

1 引言

根据噪声给内河航道周围的居民带来的骚扰和烦恼来看，船舶排放的交通噪声与火车、汽车一样，都会导致非常严重的环境问题。但是，和火车、汽车产生的噪声不同，并没有很多人关注内河航道交通噪声^[1]。因此，解决内河航道交通噪声问题对于环境管理人员和航道策划人员来说是个非常具有挑战性的任务。

环境影响评价的目的是为了预测和预防建设公路或高速路期间或之后会对环境产生的消极影响，交通噪声预测模型被用来预测噪声等级，内河航道的交通噪声预测的挑战和公路以及高速公路也有很多类似的地方^[2]。然而除了修正的美国FHWA模型^[3]，仍然缺少适当的可以预测内河航道交通噪声的方法。因此内河航道设计师经常需要用公路交通噪声预测模式来评估内河航道的交通噪声水平。现在，不同国家为了不同目的建立了各种预测方法来评估公路交通噪声等级。例如：英国的CORTN预测模型；日本的ASJ预测模型；美国的FHWA预测模型；瑞士的STL-86模型；德国的RLS 90模型和它的修正版；基于FHWA 或者CORTN的地理信息系统模型；台湾的Nordic公路噪声预测方法和它的改进模型；伊朗的人工神经网络交通噪声模型；NAISS模型等。

在这些方法中，德国RLS 90噪声预测模型是从德国公路运输建设部建立的RLS 81模型改进而来的。德国RLS 90模型是一个非常有效的估算模型，它能够确定公路或高速公路的交通噪声等级，是中国目前应用最广泛的预测模型。这个模型应用的噪声评价标准是等效连续A声级。用此模型预测噪声等级需要的参数有：每小时平均交通流量、车辆类型（摩托车、重型车辆、轻型车辆）、每组的平均速度、车辆尺寸、体积、道路类型、自然和人为障碍的衰减等。为了证实噪声的衰减也是由障碍和两岸建筑物反射的回声造成的，和其他模型相比，尤其是预测内河航道交通噪声的FHWA模型，这个模型也计算了空气吸收和大气条件的影响^[3]。但是，在本论文研究的方程中不考虑水面吸收和有限长度航道的影响。

因此，通过加入水面吸收以及限定航道长度^[4]，本文发展了基于德国RLS 90模型的评估内河航道交通噪声水平的模型。然而，内河航道交通状况显然和道路状况不一样：排放的噪声水平以及交通工具的类型、噪声测量方法、交通状况等都有不同^[5]，这些因素会导致预测内河航道交通噪声的不准确性。有鉴于此，对于中国目前的内河航道交通状况来说，研究开发一个预测内河航道交通噪声的模型是很有必要的。所以，基于前面的讨论，本研究重新定义了模型的相关参数、加入水面影响的校正使预测模型更适合内河航道的交通情况。此外，通过增加水面状况、水面吸收、船只航行方向的梯度、倾斜度的校正，建立一个基于RLS 90改进的用于预测内河航道交通噪声的模型来计算噪声在传播途中的衰减。

本研究的主要目的是建立一个基于RLS 90改进的用于预测中国内河航道交通噪声等级的模型。在下一节中，将讨论考虑水面状况、水面吸收以及船只航行方向的梯度对预测模型的影响。第三节中校正了该模型，第四节评价了该模型的精确性和准确性，并将本文发展的预测模型与RLS 90模型和改进的FHWA模型进行了比较。在第五节将给出本研究的一些结论性意见。

2 数学建模

2.1 一般计算方程式

一般情况下，内河航道被视为一个长的直段。因此，在考虑水面吸收的影响下，对于每一段航道，基于RLS 90的预测内河航道交通噪声的模型可以用数学公式表示为

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