一种自由流道路交通噪声概率预测方法与流程

本发明涉及道路交通噪声预测模型和噪声动态模拟计算领域，更具体地，涉及一种自由流道路交通噪声概率预测方法，可用于准确模拟道路自由交通流作用下的交通噪声值及其概率分布。

背景技术：

城市道路交通给人民生活带来便利的同时，也造成了环境污染，其中交通噪声污染问题已成为干扰人们正常生活的主要环境问题之一。可见目前我国主要大中城市交通噪声污染已经非常严重，已经对人们的工作、学习和休息造成了重大的影响，甚至诱发各种疾病。随着机动车数量的增长，交通噪声污染形势还将越来越严峻，尤其是在一些大中城市。

对交通噪声的预测计算是交通噪声防治的重要基础工作。传统的交通噪声预测计算方法是静态模型计算法，也称公式法，通常是在噪声源排放的基础上再考虑噪声传播衰减中的各个影响因素产生的修正项组成的。这些因素一般包括交通量、传播距离、障碍物的作用、空气吸收、地面的作用等。模型计算法的优点是计算简便，但只能反映瞬时噪声值或某一段时间内噪声的能量平均水平，存在预测目标单一、无法反映交通噪声的起伏变化等缺点，无法满足动态预测的需要。随着计算机技术的发展，利用计算机模拟交通流等随机过程的方法日渐成熟，学者们提出了将交通噪声计算模型与微观交通流仿真相结合，进而实现对交通噪声进行动态模拟计算的方法，即动态模拟法。

现有的交通噪声动态模拟方法一般包含一个动态交通流模拟工具，这个动态交通流模拟工具通常采用复杂的交通仿真软件来实现，优点是计算模型成熟可靠，但是有计算量大、建模复杂、与噪声计算过程的交互不方便等缺点。蒙特卡罗模拟是一种成熟的概率模拟方法，能够帮助人们用随机数学来表述工程中一些非常复杂的相互作用。由于蒙特卡罗模拟具有建模简单、计算量小、模拟结果准确可靠等优点，因此近年来被广泛应用于道路交通流的模拟研究。对于自由流道路的交通流，建立蒙特卡罗模拟过程较易实现，但到目前为止，尚未见到基于蒙特卡罗模拟来实现对自由流道路交通噪声及概率分布进行预测的方法。

技术实现要素：

本发明目的在于克服现有技术的缺点，提供一种简单有效的自由流道路交通噪声概率预测方法。该方法采用蒙特卡罗模拟实现对交通流的瞬态参数概率计算，进一步利用交通流模拟结果实现交通噪声及其概率分布的计算。采用该方法具有模型结构简单、计算量小、可获得交通噪声的概率分布等优点，适用于对自由流道路交通噪声的预测，具有很高的准确性。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种自由流道路交通噪声概率预测方法，具体预测过程为：先用自由交通流蒙特卡罗模拟器模拟得到一系列任意时间点道路上的车辆数、车辆类型、位置和速度几个参数构成的数据集，然后将这些数据集输入车辆噪声排放概率模型，得到车辆噪声源强及位置数据集，最后结合噪声传播衰减计算模型得到一系列接收点处的噪声值，从而统计得出噪声概率分布；

其中所述自由交通流蒙特卡罗模拟器根据自由交通流车头时距符合泊松分布的特征模拟道路交通流瞬时状，输出道路上的车辆数、位置、速度；

车辆噪声排放概率模型是一个包含不同车型在不同速度范围下的单辆车噪声正态分布模型。

所述的车辆噪声排放概率模型通过实验测得的单辆车噪声排放数据统计得出。

所述的噪声传播衰减计算模块包括距离衰减计算、空气吸收计算和障碍物衰减计算等部分。

所述交通流可以是包含大、中、小三种车型的混合车流。

所述方法将车辆速度分为0~20 km/h，20~50 km/h，50 km/h以上三个等级，分别得到三种车型分别在三个速度等级的噪声排放概率模型。

与现有技术相比，本发明的优点主要体现在：一是相比于现有的自由流道路交通噪声预测模型，本发明不仅可以计算接收点的等效声级，还可以计算一系列时间点的瞬时噪声，得到噪声的动态变化规律；二是相比于现有的交通噪声动态模拟方法，本发明的交通流模拟过程简单，计算量小。

附图说明

图1是本发明方法的计算原理图。

图2是本发明方法的交通噪声计算场景图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

如图1，一种自由流道路交通噪声概率预测方法，具体预测过程为：先用自由交通流蒙特卡罗模拟器模拟得到一系列任意时间点道路上的车辆数、车辆类型、位置和速度几个参数构成的数据集，然后将这些数据集输入车辆噪声排放概率模型，得到车辆噪声源强及位置数据集，最后结合噪声传播衰减计算模型得到一系列接收点处的噪声值，从而统计得出噪声概率分布；

其中所述自由交通流蒙特卡罗模拟器根据自由交通流车头时距符合泊松分布的特征模拟道路交通流瞬时状，输出道路上的车辆数、位置、速度；

车辆噪声排放概率模型是一个包含不同车型在不同速度范围下的单辆车噪声正态分布模型。

所述的车辆噪声排放概率模型通过实验测得的单辆车噪声排放数据统计得出。

该方法的具体实施步骤如下：

1、按照附图2所示的道路场景，选取400米长的自由流路段，设置好交通流量、车型比例、车道数等参数。

2、根据交通量计算交通流泊松分布参数，并采用蒙特卡罗模拟随机生成某一瞬时路段上的车辆数m。

3、根据车辆数m和各参数和概率分布函数并利用蒙特卡罗模拟随机生成m辆车的属性参数，包括车辆类型、位置坐标、速度。

4、重复第2步和第3步生成相反方向道路的车辆数和属性参数。

5、车辆噪声排放概率模型利用蒙特卡罗模拟随机生成这一瞬时道路上每一辆车所产生的噪声强度，利用能量叠加原理并结合噪声传播衰减计算模型计算出接收点处的瞬时声级。计算时，车辆噪声排放概率模型可采用实验测得的单辆车噪声排放统计数据，每种车型车辆在各速度等下噪声均服从正态分布。如：大型车在0~20 km/h时为N (72.6, 7.48²)，在20~50 km/h时为N (78, 4.97²)，在50 km/h以上时为N (80.7, 5.35²)；中型车在0~20 km/h时为N (62.7, 6.36²)，在20~50 km/h时为N (72.9, 4.78²)，在50 km/h以上时为N (78.5, 6.13²)；小型车在0~20 km/h时为N (57.5, 4.68²)，在20~50 km/h时为N (66.5, 3.88²)，在50 km/h以上时为N (72.1, 3.23²)。

6、将步骤2、3、4、5按顺序重复N次，得到接收点处N个瞬时声级。

7、根据N个瞬时声级计算出接收点处的等效声级L_eq，统计声级L₁₀、L₅₀和L₉₀，并绘制出噪声概率分布图。

本发明提出一种基于蒙特卡罗模拟的自由流道路交通噪声概率预测方法，适用于对自由流道路交通噪声的动态模拟计算。该方法一个自由交通流蒙特卡罗模拟器、一个车辆噪声排放概率模型和一个噪声传播衰减计算模型三个主要部分构成；计算过程为：先用自由交通流蒙特卡罗模拟器模拟得到一系列任意时间点道路上的车辆数、车辆类型、位置和速度几个参数构成的数据集，然后将这些数据输入车辆噪声排放概率模型，得到车辆噪声源强及位置数据集，最后结合噪声传播衰减计算模型得到一系列接收点处的噪声值，从而统计得出噪声概率分布。该方法大大简化了交通流模拟的过程，具有建模简单，计算量小，模拟计算结果准确可靠的优点。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。