高速公路交通噪声变化趋势及相关性研究

杨记芳

（山西省交通科学研究院，山西 太原 030006）

随着经济社会的快速发展，高速公路也得到了迅猛发展，客货运流量的增加直接导致了高速公路交通量的不断增加，由此而来的交通噪声问题也日趋严重。长期处于噪声环境中，周边居民的正常生活会受到干扰，对人们的身心健康造成严重影响，因此，交通噪声污染问题已经逐渐成为政府、专家学者和社会大众所关注的热点问题之一[1-3]。

本文以2017年10月—2018年9月山西省交通环境监测网络信息平台太原绕城高速西北环段东社互通K738+600、太原绕城高速东环段K22+500和大同绕城高速西段K12+710、K24+630 等4 处噪声在线监测站点12 个月的监测数据为基础，进行了高速公路交通噪声变化趋势以及与交通量的相关性分析，为高速公路交通噪声治理提供决策参考。

1 材料与方法

1.1 噪声在线监测点位概况

高速公路交通噪声在线监测点1 位于山西省太原绕城高速西北环段东社互通K738+600（高速公路靠近太原市精神病康复医院一侧），标高849 m，距离高速公路边界线3 m，地理坐标为N：37°53′11.7″，E：112°27′40.1″，区域环境状况为高速附近居民医院集中分布；在线监测点2 位于山西省太原绕城高速东环段K22+500（高速公路靠近山西省医药学院一侧），标高801 m，距离高速公路边界线3.5 m，地理坐标为N：37°46′28.9″，E：112°38′29.1″，区域环境状况为高速靠近医药学院；在线监测点3 位于山西省大同绕城高速西段K12+710（高速公路靠近大同同煤棚户区居民住宅一侧），标高1 033 m，距离高速公路边界线3.5 m，地理坐标为N：39°59′33.88″，E：113°12′30.03″，区域环境状况为高速附近同煤棚户区居民住宅集中分布；在线监测点4 位于山西省大同绕城高速西段K24+630（高速公路靠近大同师范学院一侧），标高1 074 m，距离高速公路边界线2.5 m，地理坐标为N：40°41′43.63″，E：113°13′7.93″，区域环境状况为高速靠近大同大学师范学院。

1.2 噪声在线监测指标及方法

高速公路噪声在线监测站点监测的噪声指标为等效A 声级Leq，累积百分声级L10、L50、L90以及Lmax、Lmin，同步记录车流量。等效A 声级即一个时段的A级能量平均值，为国际与国内常用的噪声评价量。L10、L50、L90代表噪声的起伏程度，分别代表平均峰值、平均中值和平均本底值。

噪声在线监测系统由各在线监测站点与信息平台构成，信息平台协调整个监测系统的运行，完成对噪声监测设备的数据采集和远程通讯控制和数据处理，最终形成统计报表。噪声在线监测设备与信息终端之间采用3G 无线网络传输信息。

1.3 噪声评价依据

本文声环境质量评价执行《声环境质量标准》（GB 3096—2008）。各类声环境功能区环境噪声限值见表1。

当高速公路相邻区域为1 类环境功能区时，高速公路边界线外两侧50 m 以内属于4a 类声环境功能区，执行标准规定的4a 类声环境功能区环境噪声限值：昼间环境噪声限值70 dB，夜间环境噪声限值55 dB。

表1 环境噪声限值 dB（A）

1.4 数据处理

采用Excel2010 和SPSS16.0 软件进行数据整理、绘图和统计分析。

2 结果与分析

2.1 噪声月变化趋势

为了更好地分析高速公路噪声在线监测站点噪声月变化趋势，通过对2017年10月—2018年9月的监测数据进行整理分析，取每月在线监测站点昼间、夜间的等效A 声级（Leq）和累积百分声级（L10、L50、L90）的平均值，分别做出逐月变化曲线。

2.1.1 太原绕城高速西北环段东社互通K738+600

太原绕城高速西北环段东社互通K738+600 噪声在线监测点昼间噪声逐月变化趋势如图1 所示，夜间噪声逐月变化趋势如图2所示。

通过图1、图2 可以看出，该噪声在线监测站点昼间和夜间噪声4 项指标从2017年10月—2018年9月总体趋于波动下降，下降的幅度不大，其中Leq和L10的逐月变化趋势较为接近。2018年6月以前，昼间等效A 声级（Leq）与L50差距逐渐拉大，与L10距离逐渐接近，说明2017年10月—2018年6月期间，昼间噪声的波动幅度较大，噪声数据处于不稳定不集中的状态，标准差和极差比较大。昼间等效A声级（Leq）月均值变化范围为49.29～66.23 dB，平均值为59.76 dB，10月份噪声值最高，6月份噪声值最低，2017年10月—2018年9月期间昼间噪声值全部达标。夜间等效A 声级（Leq）除2017年10月和2018年6月外基本与L50差距较大，与L10距离较近，说明2017年10月—2018年9月期间，夜间噪声基本处于不稳定不集中的状态，标准差和极差比较大。夜间等 效 A 声 级（Leq）月 均 值 变 化 范 围 为47.38～61.73 dB，平均值为56.06 dB，10月份噪声值最高，6月份噪声值最低，2017年10月—2018年9月期间有7 个月噪声值超过4a 类夜间环境噪声限值55 dB，达标率41.6%。

图1 太原绕城高速西北环段东社互通K738+600噪声在线监测点昼间噪声逐月变化趋势

图2 太原绕城高速西北环段东社互通K738+600噪声在线监测点夜间噪声逐月变化趋势

2.1.2 太原绕城高速东环段K22+500

太原绕城高速东环段K22+500 噪声在线监测点昼间噪声逐月变化趋势如图3 所示，夜间噪声逐月变化趋势如图4所示。

图3 太原绕城高速东环段K22+500噪声在线监测点昼间噪声逐月变化趋势

图4 太原绕城高速东环段K22+500噪声在线监测点夜间噪声逐月变化趋势

通过图3、图4 可以看出，该噪声在线监测站点昼间和夜间噪声4 项指标从2017年10月—2018年9月总体呈缓慢下降趋势，其中Leq和L10的逐月变化趋势较为接近，L50和L90的逐月变化趋势较为接近。2017年10月—2018年4月期间，昼间等效A声级（Leq）与L50差距逐渐拉大，与L10距离较近，说明该期间，昼间噪声处于不稳定不集中的状态，标准差和极差比较大。昼间等效A 声级（Leq）月均值变化范围为42.55～63.32 dB，平均值为52.49 dB，10月份噪声值最高，5月份噪声值最低，2017年10月—2018年9月期间昼间噪声值全部达标。夜间等效A声级（Leq）在2017年11月—2018年4月期间与L50差距较大，与L10距离较近，说明这段时间夜间噪声处于不稳定不集中的状态，标准差和极差比较大，在2018年5月—2018年9月期间与L50和与L10距离较近，说明该段时间夜间噪声处于稳定状态。夜间等效A 声级（Leq）月均值变化范围为42.1～60.47 dB，平均值为50.59 dB，11月份噪声值最高，6月份噪声值最低，2017年10月—2018年9月期间有4 个月噪声值超过4a 类夜间环境噪声限值55 dB，达标率66.6%。

2.1.3 大同绕城高速西环段K12+710

大同绕城高速西环段K12+710 噪声在线监测点昼间噪声逐月变化趋势如图5 所示，夜间噪声逐月变化趋势如图6所示。

图5 大同绕城高速西环段K12+710噪声在线监测点昼间噪声逐月变化趋势

图6 大同绕城高速西环段K12+710噪声在线监测点夜间噪声逐月变化趋势

通过图5、图6 可以看出，该噪声在线监测站点昼间和夜间噪声4 项指标从2017年10月—2018年9月总体处于较为稳定的波动变化中。2017年10月—2018年9月期间，昼间和夜间等效A 声级（Leq）与L50差距接近，说明这段时间昼间和夜间噪声数据处于较为稳定、集中的状态。昼间等效A 声级（Leq）月均值变化范围为57.89～65.92 dB，平均值为62.13 dB，11月份噪声值最高，9月份噪声值最低，2017年10月—2018年9月期间昼间噪声值全部达标。夜间等效A 声级（Leq）月均值变化范围为56.98～64.11 dB，平均值为60.39 dB，5月份噪声值最高，2月份噪声值最低，2017年10月—2018年9月期间全部噪声值都超过4a 类夜间环境噪声限值55 dB。

2.1.4 大同绕城高速西环段K24+630

大同绕城高速西环段K24+630噪声在线监测点昼间噪声逐月变化趋势如图7 所示，夜间噪声逐月变化趋势如图8所示。

图7 大同绕城高速西环段K24+630噪声在线监测点昼间噪声逐月变化趋势

图8 大同绕城高速西环段K24+630噪声在线监测点夜间噪声逐月变化趋势

通过图7、图8可以看出，该噪声在线监测站点昼间和夜间噪声4 项指标从2017年10月—2018年9月总体处于较为稳定的波动变化中，其中Leq和L50变化趋势基本一致，且距离较为接近，说明这段时间昼间和夜间瞬时噪声数据处于较为稳定、集中的状态。昼间等效A 声级（Leq）月均值变化范围为65.67～72.54 dB，平均值为69.86 dB，10月份噪声值最高，2月份噪声值最低，2017年10月—2018年9月期间8 个月噪声值超标，达标率为33.3%。夜间等效A 声级（Le）q月均值变化范围为63.88～70.34 dB，平均值为68.28 dB，10月份噪声值最高，2月份噪声值最低，2017年10月—2018年9月期间全部噪声值都超过4a 类夜间环境噪声限值55 dB。

2.2 交通量月变化趋势

2.2.1 太原绕城高速西北环段东社互通K738+600

图9给出了太原绕城高速西北环段东社互通K738+600 噪声在线监测点车流量逐月变化情况。2017年10月—2018年2月期间，昼间、夜间车流量变化较大，2018年3月—2018年9月昼间、夜间车流量处于较为平缓的波动变化中。

图9 太原绕城高速西北环段东社互通K738+600噪声在线监测点车流量逐月变化趋势

2.2.2 太原绕城高速东环段K22+500

图10给出了太原市东环K22+500 噪声在线监测点车流量逐月变化情况。2017年10月—2018年4月期间，昼间、夜间车流量变化较大，2018年4月—2018年9月昼间、夜间车流量处于较为平缓的波动变化中。

图10 太原绕城高速东环段K22+500噪声在线监测点车流量逐月变化趋势

2.2.3 大同绕城高速西环段K12+710

图11给出了大同市西北环K12+710 噪声在线监测点车流量逐月变化情况。2017年10月—2018年9月期间，昼间、夜间车流量处于波动变化中，昼间车流量均值为1 627 pcu/h，方差为423 pcu/h，夜间车流量均值为610 pcu/h，方差为47 pcu/h。

图11 大同绕城高速西环段K12+710噪声在线监测点车流量逐月变化趋势

2.2.4 大同绕城高速西环段K24+630

图12给出了大同市西北环K24+630噪声在线监测点车流量逐月变化情况。2017年10月—2018年9月期间，昼间、夜间车流量处于波动变化中，昼间车流量均值为1 601 pcu/h，方差为251 pcu/h，夜间车流量均值为1 210 pcu/h，方差为221 pcu/h。

图12 大同绕城高速西环段K24+630噪声在线监测点车流量逐月变化趋势

2.3 交通量与噪声的相关性分析

高速公路交通噪声具有多种影响因素，交通量是其中重要的一个影响因素，在一定程度上，交通量成倍增加，交通噪声往往也会不断变大，因此，本文根据已有研究结果[4]，取车流量的对数，利用SPSS软件对各噪声在线监测站点昼间和夜间等效声级与车流量的对数进行相关性分析。

2.3.1 太原绕城高速西北环段东社互通K738+600

从表2可以看出，太原绕城高速西北环段东社互通K738+600 噪声在线监测点昼间和夜间噪声等效声级与车流量的对数均具有极显著的线性相关性。从图13、图14可以看出，利用Excel 做出的昼间、夜间噪声等效声级与车流量的散点图，对散点图进行趋势线拟合，得到对数趋势线的拟合程度较大。

表2 K738+600 噪声监测点等效声级与车流量的对数的相关性

图13 K738+600 噪声监测点昼间等效声级随车流量的变化

图14 K738+600 噪声监测点夜间等效声级随车流量的变化

2.3.2 太原绕城高速东环段K22+500

表3 K22+500 噪声监测点等效声级与车流量的对数的相关性

图15 K738+600 噪声监测点昼间等效声级随车流量的变化

从表3可以看出，太原绕城高速东环段K22+500噪声在线监测点昼间和夜间噪声等效声级与车流量的对数均具有极显著的线性相关性。从图15、图16可以看出，利用Excel 做出的昼间、夜间噪声等效声级与车流量的散点图，对散点图进行趋势线拟合，得到对数趋势线的拟合程度较大。

图16 K22+500 噪声监测点夜间等效声级随车流量的变化

2.3.3 大同绕城高速西环段K12+710

表4 K12+710 噪声监测点等效声级与车流量的对数的相关性

图17 K12+710 噪声监测点昼间等效声级随车流量的变化

图18 K12+710 噪声监测点夜间等效声级随车流量的变化

从表4 可以看出，大同绕城高速西环段K12+710 噪声在线监测点昼间和夜间噪声等效声级与车流量的对数的线性相关性均极显著相关。从图17、图18 可以看出，利用Excel 做出的昼间、夜间噪声等效声级与车流量的散点图，对散点图进行趋势线拟合，得到对数趋势线的拟合程度较大。

2.3.4 大同绕城高速西环段K24+630

图19 K24+630噪声监测点昼间等效声级随车流量的变化

表5 K24+630噪声监测点等效声级与车流量的对数的相关性

图20 K24+630噪声监测点夜间等效声级随车流量的变化

从表5可以看出，大同绕城高速西环段K24+630噪声在线监测点昼间噪声等效声级与车流量的对数具有一定的线性相关性，夜间噪声等效声级与车流量的对数具有极显著的线性相关性。从图19、图20 可以看出，利用Excel 做出的昼间、夜间噪声等效声级与车流量的散点图，对散点图进行趋势线拟合，得到对数趋势线的拟合程度较大。

3 结论

通过对山西省4 处高速公路噪声在线监测点2017年10月—2018年9月期间的交通噪声变化趋势研究，得出了期间高速公路昼间噪声基本能够达到4a 类声环境功能区环境噪声限值70 dB，交通噪声状况良好，而高速公路夜间噪声不同程度地超过了4a 类声环境功能区夜间环境噪声限值55 dB，交通噪声状况较差。交通量是影响高速公路交通噪声的因素之一，通过对4 处高速公路噪声在线监测点昼间、夜间等效噪声与车流量的对数的相关关系分析，交通量的对数与昼间、夜间等效噪声具有较显著的相关关系。

高速公路的交通噪声变化趋势还需要进一步监测研究，本文主要研究了车流量对于交通噪声等效声级的影响，还不够全面，后续还可以从路基路面结构、道路宽度、车型结构等方面继续深入研究[5]，这对于更为准确和全面地对高速公路交通噪声进行评价和预测具有十分重要的理论与实际意义。