本發(fā)明涉及道路交通噪聲預測模型和噪聲動態(tài)模擬計算領域，更具體地，涉及一種自由流道路交通噪聲概率預測方法，可用于準確模擬道路自由交通流作用下的交通噪聲值及其概率分布。

背景技術：

城市道路交通給人民生活帶來便利的同時，也造成了環(huán)境污染，其中交通噪聲污染問題已成為干擾人們正常生活的主要環(huán)境問題之一?？梢娔壳拔覈饕笾谐鞘薪煌ㄔ肼曃廴疽呀?jīng)非常嚴重，已經(jīng)對人們的工作、學習和休息造成了重大的影響，甚至誘發(fā)各種疾病。隨著機動車數(shù)量的增長，交通噪聲污染形勢還將越來越嚴峻，尤其是在一些大中城市。

對交通噪聲的預測計算是交通噪聲防治的重要基礎工作。傳統(tǒng)的交通噪聲預測計算方法是靜態(tài)模型計算法，也稱公式法，通常是在噪聲源排放的基礎上再考慮噪聲傳播衰減中的各個影響因素產(chǎn)生的修正項組成的。這些因素一般包括交通量、傳播距離、障礙物的作用、空氣吸收、地面的作用等。模型計算法的優(yōu)點是計算簡便，但只能反映瞬時噪聲值或某一段時間內(nèi)噪聲的能量平均水平，存在預測目標單一、無法反映交通噪聲的起伏變化等缺點，無法滿足動態(tài)預測的需要。隨著計算機技術的發(fā)展，利用計算機模擬交通流等隨機過程的方法日漸成熟，學者們提出了將交通噪聲計算模型與微觀交通流仿真相結合，進而實現(xiàn)對交通噪聲進行動態(tài)模擬計算的方法，即動態(tài)模擬法。

現(xiàn)有的交通噪聲動態(tài)模擬方法一般包含一個動態(tài)交通流模擬工具，這個動態(tài)交通流模擬工具通常采用復雜的交通仿真軟件來實現(xiàn)，優(yōu)點是計算模型成熟可靠，但是有計算量大、建模復雜、與噪聲計算過程的交互不方便等缺點。蒙特卡羅模擬是一種成熟的概率模擬方法，能夠幫助人們用隨機數(shù)學來表述工程中一些非常復雜的相互作用。由于蒙特卡羅模擬具有建模簡單、計算量小、模擬結果準確可靠等優(yōu)點，因此近年來被廣泛應用于道路交通流的模擬研究。對于自由流道路的交通流，建立蒙特卡羅模擬過程較易實現(xiàn)，但到目前為止，尚未見到基于蒙特卡羅模擬來實現(xiàn)對自由流道路交通噪聲及概率分布進行預測的方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點，提供一種簡單有效的自由流道路交通噪聲概率預測方法。該方法采用蒙特卡羅模擬實現(xiàn)對交通流的瞬態(tài)參數(shù)概率計算，進一步利用交通流模擬結果實現(xiàn)交通噪聲及其概率分布的計算。采用該方法具有模型結構簡單、計算量小、可獲得交通噪聲的概率分布等優(yōu)點，適用于對自由流道路交通噪聲的預測，具有很高的準確性。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種自由流道路交通噪聲概率預測方法，具體預測過程為：先用自由交通流蒙特卡羅模擬器模擬得到一系列任意時間點道路上的車輛數(shù)、車輛類型、位置和速度幾個參數(shù)構成的數(shù)據(jù)集，然后將這些數(shù)據(jù)集輸入車輛噪聲排放概率模型，得到車輛噪聲源強及位置數(shù)據(jù)集，最后結合噪聲傳播衰減計算模型得到一系列接收點處的噪聲值，從而統(tǒng)計得出噪聲概率分布；

其中所述自由交通流蒙特卡羅模擬器根據(jù)自由交通流車頭時距符合泊松分布的特征模擬道路交通流瞬時狀，輸出道路上的車輛數(shù)、位置、速度；

車輛噪聲排放概率模型是一個包含不同車型在不同速度范圍下的單輛車噪聲正態(tài)分布模型。

所述的車輛噪聲排放概率模型通過實驗測得的單輛車噪聲排放數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出。

所述的噪聲傳播衰減計算模塊包括距離衰減計算、空氣吸收計算和障礙物衰減計算等部分。

所述交通流可以是包含大、中、小三種車型的混合車流。

所述方法將車輛速度分為0~20 km/h，20~50 km/h，50 km/h以上三個等級，分別得到三種車型分別在三個速度等級的噪聲排放概率模型。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：一是相比于現(xiàn)有的自由流道路交通噪聲預測模型，本發(fā)明不僅可以計算接收點的等效聲級，還可以計算一系列時間點的瞬時噪聲，得到噪聲的動態(tài)變化規(guī)律；二是相比于現(xiàn)有的交通噪聲動態(tài)模擬方法，本發(fā)明的交通流模擬過程簡單，計算量小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明方法的計算原理圖。

圖2是本發(fā)明方法的交通噪聲計算場景圖。

具體實施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸；

對于本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步的說明。

如圖1，一種自由流道路交通噪聲概率預測方法，具體預測過程為：先用自由交通流蒙特卡羅模擬器模擬得到一系列任意時間點道路上的車輛數(shù)、車輛類型、位置和速度幾個參數(shù)構成的數(shù)據(jù)集，然后將這些數(shù)據(jù)集輸入車輛噪聲排放概率模型，得到車輛噪聲源強及位置數(shù)據(jù)集，最后結合噪聲傳播衰減計算模型得到一系列接收點處的噪聲值，從而統(tǒng)計得出噪聲概率分布；

其中所述自由交通流蒙特卡羅模擬器根據(jù)自由交通流車頭時距符合泊松分布的特征模擬道路交通流瞬時狀，輸出道路上的車輛數(shù)、位置、速度；

車輛噪聲排放概率模型是一個包含不同車型在不同速度范圍下的單輛車噪聲正態(tài)分布模型。

所述的車輛噪聲排放概率模型通過實驗測得的單輛車噪聲排放數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出。

該方法的具體實施步驟如下：

1、按照附圖2所示的道路場景，選取400米長的自由流路段，設置好交通流量、車型比例、車道數(shù)等參數(shù)。

2、根據(jù)交通量計算交通流泊松分布參數(shù)，并采用蒙特卡羅模擬隨機生成某一瞬時路段上的車輛數(shù)m。

3、根據(jù)車輛數(shù)m和各參數(shù)和概率分布函數(shù)并利用蒙特卡羅模擬隨機生成m輛車的屬性參數(shù)，包括車輛類型、位置坐標、速度。

4、重復第2步和第3步生成相反方向道路的車輛數(shù)和屬性參數(shù)。

5、車輛噪聲排放概率模型利用蒙特卡羅模擬隨機生成這一瞬時道路上每一輛車所產(chǎn)生的噪聲強度，利用能量疊加原理并結合噪聲傳播衰減計算模型計算出接收點處的瞬時聲級。計算時，車輛噪聲排放概率模型可采用實驗測得的單輛車噪聲排放統(tǒng)計數(shù)據(jù)，每種車型車輛在各速度等下噪聲均服從正態(tài)分布。如：大型車在0~20 km/h時為N (72.6, 7.48²)，在20~50 km/h時為N (78, 4.97²)，在50 km/h以上時為N (80.7, 5.35²)；中型車在0~20 km/h時為N (62.7, 6.36²)，在20~50 km/h時為N (72.9, 4.78²)，在50 km/h以上時為N (78.5, 6.13²)；小型車在0~20 km/h時為N (57.5, 4.68²)，在20~50 km/h時為N (66.5, 3.88²)，在50 km/h以上時為N (72.1, 3.23²)。

6、將步驟2、3、4、5按順序重復N次，得到接收點處N個瞬時聲級。

7、根據(jù)N個瞬時聲級計算出接收點處的等效聲級L_eq，統(tǒng)計聲級L₁₀、L₅₀和L₉₀，并繪制出噪聲概率分布圖。

本發(fā)明提出一種基于蒙特卡羅模擬的自由流道路交通噪聲概率預測方法，適用于對自由流道路交通噪聲的動態(tài)模擬計算。該方法一個自由交通流蒙特卡羅模擬器、一個車輛噪聲排放概率模型和一個噪聲傳播衰減計算模型三個主要部分構成；計算過程為：先用自由交通流蒙特卡羅模擬器模擬得到一系列任意時間點道路上的車輛數(shù)、車輛類型、位置和速度幾個參數(shù)構成的數(shù)據(jù)集，然后將這些數(shù)據(jù)輸入車輛噪聲排放概率模型，得到車輛噪聲源強及位置數(shù)據(jù)集，最后結合噪聲傳播衰減計算模型得到一系列接收點處的噪聲值，從而統(tǒng)計得出噪聲概率分布。該方法大大簡化了交通流模擬的過程，具有建模簡單，計算量小，模擬計算結果準確可靠的優(yōu)點。

顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明權利要求的保護范圍之內(nèi)。