轨道区域交通噪声预测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境噪声领域，具体而言，涉及轨道区域交通噪声预测方法。
【背景技术】
[0002]我国目前采用《环境影响评价技术导则-城市轨道交通》标准提出的“噪声预测模式”来计算噪声问题，并对不达标的地段采取相应的减振降噪措施。
[0003]在工程实践过程中，噪声预测模式则采用较保守的预测模式。上述导则标准则采用2006版交通部规范预测模式FWHM模式-15米处噪声源强或者2006版交通部规范-7.5米噪声源强进行噪声预测，计算出环境振动噪声的计算结果，从而根据计算结果对不达标的地段采取相应的减振降噪措施；具体的，将测出的一些常见的普通轨道结构的声源强作为参考点声源强，并根据该参考点声源强对所有轨道结构进行计算，得到每一个轨道结构对应的环境振动噪声的计算结果，并根据该计算结果，制定减振降噪措施并实施。
[0004]发明人在研宄中发现，每个城市的轨道结构、每个地区的轨道结构设置每个地区的不同地段的轨道结构都不同，并且随着技术的发展还会出线新结构的轨道，因此将一些常见的普通轨道结构的声源强作为参考点声源强进行预测计算，由于参考点声源强并未形成统一标准，计算结果往往不准确。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种轨道区域交通噪声预测方法，以提高城市的轨道结构的声源强的计算精度，从而使得环境振动噪声的计算结果更加精确。
[0006]第一方面，本发明实施例提供了一种轨道区域交通噪声预测方法，用于城市轨道交通噪声的测试系统中，测试系统为基于车辆系统、轨道系统、桥梁-粧基系统和环境土体系统的耦合系统，包括:
[0007]将测试系统划分为多个测试子系统；
[0008]分别建立多个测试子系统对应的子振动方程；
[0009]根据多个子振动方程之间的协调关系，建立耦合系统对应的振动方程；
[0010]获取待测区域对应的耦合系统的测试参数，测试参数至少包括各个测试子系统的刚度、质量和阻尼矩阵；
[0011]根据振动方程及测试参数，计算待测区域的声源强；
[0012]根据噪声地图绘制单元及声源强，绘制待测区域对应的噪声地图，以便根据噪声地图对城市轨道区域交通噪声进行预测。
[0013]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，该轨道区域交通噪声预测方法中，测试子系统为两个，则将测试系统划分为多个测试子系统，包括:
[0014]将测试系统划分为第一测试子系统和第二测试子系统，第一测试子系统包括车辆系统、轨道系统和桥梁-粧基系统；第二测试子系统包括环境土体系统。
[0015]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，该轨道区域交通噪声预测方法中，分别建立多个测试子系统对应的子振动方程，包括:
[0016]根据待测区域的第一测试子系统的结构参数以及车辆运营参数，建立第一测试子系统的第一子振动方程；
[0017]以及，
[0018]根据待测区域的第二测试子系统的结构参数以及车辆运营参数，建立第二测试子系统的第二子振动方程。
[0019]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，该轨道区域交通噪声预测方法中，根据多个子振动方程之间的协调关系，建立耦合系统对应的振动方程，包括:
[0020]对第一子振动方程和第二子振动方程进行力协调和位移协调，建立整个耦合系统的振动方程。
[0021]结合第一方面的第二种可能的实施方式或第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，该轨道区域交通噪声预测方法，声源强包括轮轨噪声声源强、桥梁结构二次噪声声源强、空气动力噪声声源强和集电系统噪声声源强；
[0022]则根据振动方程及测试参数，计算待测区域的声源强，包括:
[0023]对第一测试子系统的第一子振动方程求解，得到计算结果；
[0024]根据计算结果及第二子振动方程，计算预设速度的轮轨振动响应和预设速度的桥梁结构的振动响应；
[0025]根据轮轨振动响应、桥梁结构的振动响应以及边界元法，计算待测区域出声场处的声压；
[0026]根据声压，计算轮轨噪声和桥梁结构二次噪声；
[0027]根据轮轨噪声、桥梁结构二次噪声并结合经验法，估算出空气动力噪声和集电系统噪声；
[0028]根据轮轨噪声、桥梁结构二次噪声、集电系统噪声和空气动力噪声，计算待测区域的声源强。
[0029]结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，该轨道区域交通噪声预测方法中，第一测试子系统的第一子振动方程为时变系数的二阶线性微分方程；
[0030]对第一测试子系统的第一子振动方程求解，得到计算结果，包括:
[0031]采用新型显示积分方法对第一测试子系统的第一子振动方程求解，得到计算结果O
[0032]结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，该轨道区域交通噪声预测方法中，根据噪声地图绘制单元及声源强，绘制待测区域对应的噪声地图，包括:
[0033]建立待测区域的地理模型，并将地理模型导入噪声地图绘制单元；
[0034]根据地理模型，整理预设条件的输入参数，输入参数至少包括:编组、车辆行驶速度、发车间隔以及车辆运营时间；
[0035]根据地理模型及输入参数，生成预测点；
[0036]根据噪声地图绘制单元及预测点的参考信息，计算待测区域的预测点的声压级；参考信息包括:声源强及地理模型；
[0037]根据待测区域的预测点的声压级，生成待测区域的噪声地图。
[0038]结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，该轨道区域交通噪声预测方法中，地理模型为三维地理模型，预测点为三维预测点，噪声地图为三维噪声地图。
[0039]结合第一方面的第七种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，该轨道区域交通噪声预测方法中，计算待测区域的预测点的声压级，包括:
[0040]对待测区域的三维预测点进行布置和插值；
[0041]对布置和插值的结果以及三维地理模型进行三维景观模拟；
[0042]根据噪声地图绘制单元及三维景观模拟结果，计算预测点的声压级。
[0043]结合第一方面的第八种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，该轨道区域交通噪声预测方法中，对三维地理模型进行三维景观模拟，包括:
[0044]采用三维动画渲染的方式，对三维地理模型进行三维场景建模，得到三维场景模型；
[0045]通过三维分析方法对三维场景模型进行编辑和显示。
[0046]本发明实施例提供的轨道区域交通噪声预测方法，其是基于车-轨-桥-粧-环境土体大系统(即车辆系统、轨道系统、桥梁-粧基系统和环境土体系统的耦合系统)的耦合振动计算声源强，使得计算结果准确合理，并且适用于各种车辆和高架轨道结构。
[0047]并且本方法中将待测区域的交通噪声绘制成噪声地图，通过该方式使我国城市轨道交通的噪声管理与控制、噪声环境影响评价、公众参与以及方案决策变得直观且方便。
[0048]另外，基于上述耦合系统而建立的地理模型，能够使我国可以利用噪声地图绘制单元(如Cadna/A软件)进行大区域轨道交通噪声的预测计算，可行性较好。
[0049]并且，三维噪声地图提供了更为丰富详细的信息，分析分压可以据此对整个待测区域的空间的噪声水平进行了解，噪声级可以和实际的楼层甚至是具体居民单元相对应，从而为准确计算受超标噪声影响的人口数