一种地铁环境振动与噪声联合效应的烦恼度评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及城市轨道交通的振动和噪声环境评价领域，提出一种地铁环境振动与 噪声联合效应的烦恼度评价方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国社会经济的发展，地铁交通系统迅猛发展，在带来便利的同时，其运行引 起的环境振动和噪声等问题也日益突出，对周边人群的日常生活和工作带来一定困扰，甚 至影响到人体健康。国内已出台了多部与环境振动及噪声相关的国家标准，用以指导环境 振动和噪声的评价，代表性的有《城市区域环境振动标准》（GB 10070-88)和《城市区域环 境噪声标准》（GB3096-93)，但此类标准只能针对区域环境是否达标做定性的评价，并不能 定量的反映出振动及噪声环境下的烦恼度水平；国际上部分学者提出的评价模型均针对振 动或者噪声单一评价指标，虽然这也可以得到一个定量的评价结果，但这显然无法全面的、 准确的分析评价地铁运行引起振动和噪声共同作用下的烦恼度问题。
【发明内容】
[0003] 针对以上不足，本发明的目的在于提供一种地铁环境振动与噪声联合效应的烦恼 度评价方法，通过该可以方法能相对准确的计算出振动和噪声环境下的人群烦恼度，实现 地铁区域环境烦恼度量化评价，为地铁周边区域的空间资源开发利用及防震减噪工作提供 指导。
[0004] 为达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
[0005] -种地铁环境振动与噪声联合效应的烦恼度评价方法，包括以下步骤：确定人体 对振动感受程度与振级大小的线性相关性，利用模糊数学方法建立在地铁振动环境下的烦 恼度隶属度函数；引入正态分布函数来描述人的个体差异所造成振动反应的不确定性；将 烦恼度隶属度函数与正态分布函数耦合，建立地铁环境振动的烦恼度模型；同样方法获得 地铁环境噪声的烦恼度模型；通过抽样调查结果确定地铁振动与地铁环境噪声共同作用下 人群烦恼度的特点，建立联合烦恼度数学模型，将实测振动和噪声数据代入该模型即计算 出振动和噪声环境下的联合烦恼度。
[0006] 具体如下：步骤1 :按照振级公式：VL为振级，aw为计权加速度，为基准加速度 10 6m/s2,将振动评价量由加速度转化为振级；再根据韦伯-费希纳定律：S为感觉量，K为常 数，I为物理量，人的心理感觉量与物理刺激量的对数成正比，可以确定人在振动环境中的 烦恼程度与振级大小线性相关；利用模糊数学方法建立振动环境下人的烦恼度的基本隶属 度函数：
[0008] 其中，VL_为人体对振动的感觉阈值，振级低于VL_时烦恼度为0, VL_参考值为 55dB ;VL_为人体无法忍受的振级上限，振级高于VLniax时烦恼度为1，VL_参考值为IlOdB ; 系数a和b通过下式计算：
[0010] 步骤2 :引入正态分布函数来描述烦恼度因人的个体差异所造成的不确定性。公 式为：
[0012] 其中，μ为振动期望值，受所处环境的约束，期望值μ有所不同。参考《城市区域 环境振动标准》（GB 10070-88)内不同区域的振级限值，μ取值统一低于区域环境振动限 值3dB;标准差〇同样随振动环境变化，经验取值为μ/10。
[0013] 步骤3 :将振动环境下烦恼度的隶属函数与描述个体差异的正态分布函数进行耦 合，建立环境振动的烦恼度数学模型。公式如下：
[0015] 步骤4 :依照构建振动烦恼度模型的方法，同样获得环境噪声的烦恼度数学模型：
[0017] 其中，μ为环境噪声期望值，受所处环境的约束，期望值μ有所不同。参考《声环 境质量标准》（GB3096-2008)内不同区域的噪声限值，μ取值统一低于区域环境噪声限值 3dB;标准差 〇同样随噪声环境变化，经验取值为μ/10。
[0018] Ltoin为人体对噪声的感觉阈值，A声级低于Ltoin时烦恼度为0, Laiii1^考值为35dB ; Lamx为无法忍受的噪声上限，A声级高于L Anax时烦恼度为1，L AnaxS考值为IlOdB ;系数a和 b通过下式计算：
[0020] 步骤5 :抽样调查确定振动与噪声共同作用下人群烦恼度的特点，建立联合烦恼 度数学模型：
[0022] 其中V(X)对应振动烦恼度；N(y)对应噪声烦恼度；k为联合烦恼度修正系数，默 认取值为1 ;将环境振动和噪声的监测数据代入该模型即可计算出振动与噪声环境下的联 合烦恼度S ;然后将烦恼度分为A、B、C、D、E、F六级，当0彡S < 0. 2时，为A级，视为几乎 无烦恼；当0. 2彡S < 0. 4时，为B级，有些烦恼；当0. 4彡S < 0. 6时，为C级，比较烦恼； 当0. 6彡S < 0. 8时，为D级，很烦恼；当0. 8彡S < 1时，为E级，非常烦恼；当S彡1时， 取S = 1，视为烦恼度极限值为1，对应F级，为无法忍受的烦恼度。
[0023] 由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果是，利用模糊数学方法建立在 地铁振动环境下的烦恼度隶属度函数；引入正态分布函数来描述个体差异所造成振动反应 的不确定性；将烦恼度隶属度函数与正态分布函数耦合，建立地铁环境振动的烦恼度模型； 同样方法获得地铁环境噪声的烦恼度模型；通过抽样调查结果确定振动与噪声共同作用下 人群烦恼度的特点，建立联合烦恼度数学模型，将实测振动和噪声数据代入该模型即可计 算出振动和噪声环境下的联合烦恼度。本评价方法能相对准确地计算出振动和噪声环境下 的人群烦恼度，可实现地铁区域环境量化评价与分级，为地铁周边区域的空间资源开发利 用及防震减噪工作提供指导。本发明能相对准确的计算出振动与噪声共同作用环境下的烦 恼度，实现地铁区域环境量化评价与分级，能够为地铁周边区域的空间资源开发利用及防 震减噪工作提供参考与指导意见。
【附图说明】
[0024] 图1为实现地铁环境振动与噪声联合效应的烦恼度评价的研究技术方案示意图。
[0025] 图2为不同区域振动环境下的烦恼度计算曲线。
[0026] 图3为不同区域噪声环境下的烦恼度计算曲线。
[0027] 图4为计算实例中的振动烦恼度求解结果示意图。
[0028] 图5为计算实例中的噪声烦恼度求解结果示意图。
[0029] 图6为计算实例中的联合烦恼度求解结果示意图。
【具体实施方式】
[0030] 为了方便理解本发明的技术内容，特举实例并配合所附图式说明如下。
[0031] 如图1-图3所示，一种地铁环境振动与噪声联合效应的烦恼度评价方法，包含以 下步骤：
[0032] 步骤1 :按照振级公式将振动评价量由加速度转化为振级；再根据韦伯-费希纳定 律，人的心理感觉量与物理刺激量的对数成正比，可以确定人在振动环境中的烦恼程度与 振级大小线性相关；利用模糊数学方法建立振动环境下人的烦恼度的基本隶属度函数（见 公式1)。
[0033] 步骤2 :引入正态分布函数（见公式3)来描述烦恼度因人的个体差异所造成的不 确定性。
[0034] 步骤3 :将振动环境下烦恼度的隶属函数与描述个体差异的正态分布函数进行耦 合，建立环境振动的烦恼度