基于Cadna/A软件的高架道路噪声影响评价研究

郭晓峰 李晓东



基于Cadna/A软件的高架道路噪声影响评价研究

郭晓峰1李晓东2﹡

1.国家海洋局第三海洋研究所；2.上海船舶运输科学研究所

交通噪声已成为城市的主要噪声污染源，而高架道路在城市道路的比重正逐步增大，由于道路结构的改变形成了特殊的噪声声场及分布规律。该文结合工程实例，详细介绍了Cadna/A软件在高架道路声环境影响评价中的应用。

Cadna/A 高架道路 噪声

1 引言

随着城市化进程的不断加快，为缓解日益严重的城市交通压力和交通拥挤现状，许多城市纷纷在城市内交通干道、大型十字路口修建高架桥——地面复合型道路，通过这种立体式的道路结构可以很好地缓解交通压力，减少车辆阻塞现象。但是，由于这种立体式道路结构方便行车从而使车速上升、车流量加大，导致这种结构的道路噪声污染也在日益上升。此外，道路结构的改变也形成了特殊的噪声声场及分布规律，有别于普通道路。

本研究以引进的德国Datakustik公司出品的Cadna/A环境噪声预测模拟软件，模拟上海青虹路高架道路的交通噪声污染状况，预测评价其对道路两侧敏感点的影响。

2 青虹路高架道路工程概况

青虹路高架工程是上海市虹桥综合交通枢纽中“一纵三横”的快速路网布局的重要组成部分。工程全线位于上海市青浦区和闵行区境内，路线呈东西走向，西起A5嘉金高速公路，东至嘉闵高架路，包含高架路与地面道路两部分，高架与地面道路共线，全长3.7km。其中高架部分按城市快速路标准设计，双向六车道，设计车速80km/h，地面道路为崧泽大道，按城市主干路标准设计，双向六车道，设计车速50km/h。

高架道路具体断面布置如图1所示。

图1 一体式高架标准横断面（6+2）1:200

3 区域声环境现状

根据工程设计图纸并结合现场调查结果，项目沿线共计3个敏感点，分别为二联3队、二联4队和二联新村，其中二联3队、二联4队为典型农村2层建筑，二联新村为5楼多层建筑小区。监测结果表明，沿线敏感点昼间噪声级在53.0～55.9 dB(A)之间，夜间噪声级在48.1～49.8dB(A)之间，全部满足《声环境质量标准》中的2类标准。

由此可见，工程区周边声环境质量现状良好，高架道路的修建将对沿线的声环境造成不利影响，有必要对工程建成通车后的声环境影响进行科学的预测分析。

4 传统预测模型的不足和Cadna/A软件简介

目前，国内噪声预测使用较多的是美国联邦高速公路管理局发布的以等效连续A声级LAeq为评价指标的FHWA高速公路交通噪声预测模型，该预测模式对于高速公路以及高等级公路有较好的适用性，但是对于市政道路、高架道路等，在预测时则有一定的偏差，在预测高架及地面的复合式道路影响时，不能准确预测噪声的传播规律，也不能考虑实际中存在的如高架桥底部产生的噪声反射等影响因素，从而无法很好地模拟其实际的声场扩散，而Cadna/A计算软件则可以很好地解决这个问题。

Cadna/A是基于德国RLS90通用计算模型的噪声模拟软件，该软件主要依据ISO9613、RLS-90、Schall03等标准，并采用专业领域内认可的方法进行修正，计算精度经德国环保局检测得到认可，在德国公路、铁路运输部门应用得到好评，并已经通过我国国家环保总局环境工程评估中心评审认证，软件可以三维模拟区域声级分布。其主要特点包括：

①Cadna/A软件计算原理源于国际标准化组织规定的ISO9613－2:1996《户外声传播的衰减的计算方法》、软件中对噪声物理原理的描述、声源条件的界定、噪声传播过程中应考虑的影响因素以及噪声计算模式等方面与国际标准化组织的有关规定完全相同。我国公布的GB/T17247.2—1998《声学户外声传播的衰减第2部分：一般计算方法》，等效采用了国际标准化组织规定的ISO9613—2:1996标准。因此Cadna/A软件的计算方法与我国声传播衰减的计算方法原则上是一致的。

②Cadna/A软件具有较强的计算模拟功能。可以同时预测各类噪声源（点声源、线声源、任意形状的面声源）的复合影响，对声源和预测点的数量没有限制，噪声源的辐射声压级和计算结果既可以用A计权值表示，也可以用不同频段的声压值表示，任意形状的建筑物群、绿化林带和地形均可作为声屏障予以考虑。由于参数可以调整，可用于噪声控制设计效果分析，其屏障高度优化功能可以广泛用于道路等噪声控制工程的设计。

③Cadna/A软件流程设计合理，功能齐全，用户界面友好，操作方便，易于掌握使用。从声源定义、参数设定、模拟计算到结果表述与评价，构成一个完整的系统，可实现功能转换和源、构建物与受体点的确定，具有多种数据输入接口和输出方式，特别是三维彩色图形输出方式使预测结果更加可视化和形象化。

5 噪声影响预测与评价

5.1 对营运近期（2010年）及远期（2030年）沿线声环境敏感点噪声进行预测及评价。

5.2 由于高架道路不同于普通的地面道路，并且敏感点二联新区为多层建筑，噪声对敏感点的影响程度与建筑物距道路的距离、高度、疏密等空间参数密切相关，单纯水平自由声场不能很好地模拟噪声随高度变化分布情况，因此噪声预测增加考虑声环境垂直声场分布分析。

5.3 Cadna/A软件中噪声预测的主要技术参数为：高架道路行车速度80 km/h，昼间每小时绝对车流量1745辆，夜间每小时绝对车流量371辆，车型比（大车/小车为1/10）。地面道路行车速度50 km/h；昼间每小时绝对车流量644辆，夜间每小时绝对车流量137辆，大车比例约15%。沿线敏感点的预测结果见表1，垂直声场的分布见图2～图4。

表1 沿线敏感点声环境预测结果（单位：dB（A））

由表1预测结果可知，青虹路高架工程建成后对沿线敏感点声环境影响较大，敏感点昼间噪声值在62.1～66.9dB(A)之间，最大超标6.9dB(A)；夜间噪声在55.3～60.1 dB(A)之间，最大超标量达10.1dB(A)。

从垂直声场分布图可知，由于受拟建项目地面道路和高架道路双重交通噪声的影响，随着高度的增加，噪声级呈逐步上升趋势，一般5层噪声值比底层高约4～5 dB(A)。

同时，根据图示声场分布可知，地面道路噪声经高架桥底部区域将产生反射后向道路两侧倾斜向上扩散，导致红线附近地面道路噪声影响较无高架时有约1dB左右的增量。本工程由于地面路噪声源强与高架相比较低，因此，图示显示的反射效果并不十分明显。一般而言，如果地面路噪声与高架相比相当，则该反射噪声对近道路建筑物影响不容忽视。如日本等发达国家，通常在近敏感建筑的高架桥底部涂装吸声材料以降低该反射噪声影响。

图2 基于Cadna/A软件的青虹路高架道路三维仿真模拟

图3 高架道路近期昼间交通噪声垂直声场分布

图4 高架道路近期夜间交通噪声垂直声场分布

6 结论

综上分析可知，运用Cadna/A软件分析预测高架道路等复杂的交通噪声在环境影响评价中非常有意义，可获得典型受声点的预测值、垂直声场分布图等噪声分布信息，充分了解、评价受体的噪声污染情况。在城市高架道路两侧的噪声预测中，通过Cadna/A软件可以清楚知道临路两侧不同噪声功能区域，特别是后排建筑物受噪声影响范围、程度及达标距离等，可为建设单位落实降噪方案提供有效的理论依据和技术支持。

但是，在应用Cadna/A软件中也应注意，该软件在模拟复杂声源在复杂环境下的噪声影响方面使用方便，计算结果及图形一目了然，但在声源源强确定方面，与国内稍有差别，应作一定修正。以道路为例，由于其源强默认按德国RLS-90规范确定，其单车源强与中国也不相同，根据笔者对大量道路的监测结果结合Cadna/A的验证计算，一般在小车比例较高的道路，可基本不修正或修正约+1dB(A)，在大车比例很高的道路（如上海市外环线等），则源强修正较大，一般应达到3dB(A)左右。因此，推动Cadna/A软件的参数国情化和系列化工作，建立符合我国实际状况的交通噪声预测与评价系统，对推动我国的声环境评价、城市规划和建筑设计等将具有积极的意义。

[1] 夏平,徐碧华,宣燕. 用Cadna/A软件预测桥梁交通噪声及应用分析[J].应用声学,2007, 26(4):208-212.

[2] 李晓东,郭晓峰.青虹路（暂名）新建工程环境影响报告书[R].上海船舶运输科学研究所，2007.

[3] Cadna/A Manual[Z]，Datakusitc公司，2008.

通讯作者：李晓东，Email：lixdman@gmail.com。