一種地鐵環(huán)境振動與噪聲聯(lián)合效應(yīng)的煩惱度評價方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及城市軌道交通的振動和噪聲環(huán)境評價領(lǐng)域，提出一種地鐵環(huán)境振動與 噪聲聯(lián)合效應(yīng)的煩惱度評價方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地鐵交通系統(tǒng)迅猛發(fā)展，在帶來便利的同時，其運(yùn)行引 起的環(huán)境振動和噪聲等問題也日益突出，對周邊人群的日常生活和工作帶來一定困擾，甚 至影響到人體健康。國內(nèi)已出臺了多部與環(huán)境振動及噪聲相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，用以指導(dǎo)環(huán)境 振動和噪聲的評價，代表性的有《城市區(qū)域環(huán)境振動標(biāo)準(zhǔn)》（GB 10070-88)和《城市區(qū)域環(huán) 境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》（GB3096-93)，但此類標(biāo)準(zhǔn)只能針對區(qū)域環(huán)境是否達(dá)標(biāo)做定性的評價，并不能 定量的反映出振動及噪聲環(huán)境下的煩惱度水平；國際上部分學(xué)者提出的評價模型均針對振 動或者噪聲單一評價指標(biāo)，雖然這也可以得到一個定量的評價結(jié)果，但這顯然無法全面的、 準(zhǔn)確的分析評價地鐵運(yùn)行引起振動和噪聲共同作用下的煩惱度問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對以上不足，本發(fā)明的目的在于提供一種地鐵環(huán)境振動與噪聲聯(lián)合效應(yīng)的煩惱 度評價方法，通過該可以方法能相對準(zhǔn)確的計(jì)算出振動和噪聲環(huán)境下的人群煩惱度，實(shí)現(xiàn) 地鐵區(qū)域環(huán)境煩惱度量化評價，為地鐵周邊區(qū)域的空間資源開發(fā)利用及防震減噪工作提供 指導(dǎo)。
[0004] 為達(dá)成上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0005] -種地鐵環(huán)境振動與噪聲聯(lián)合效應(yīng)的煩惱度評價方法，包括以下步驟：確定人體 對振動感受程度與振級大小的線性相關(guān)性，利用模糊數(shù)學(xué)方法建立在地鐵振動環(huán)境下的煩 惱度隸屬度函數(shù)；引入正態(tài)分布函數(shù)來描述人的個體差異所造成振動反應(yīng)的不確定性；將 煩惱度隸屬度函數(shù)與正態(tài)分布函數(shù)耦合，建立地鐵環(huán)境振動的煩惱度模型；同樣方法獲得 地鐵環(huán)境噪聲的煩惱度模型；通過抽樣調(diào)查結(jié)果確定地鐵振動與地鐵環(huán)境噪聲共同作用下 人群煩惱度的特點(diǎn)，建立聯(lián)合煩惱度數(shù)學(xué)模型，將實(shí)測振動和噪聲數(shù)據(jù)代入該模型即計(jì)算 出振動和噪聲環(huán)境下的聯(lián)合煩惱度。
[0006] 具體如下：步驟1 :按照振級公式：VL為振級，aw為計(jì)權(quán)加速度，為基準(zhǔn)加速度 10 6m/s2,將振動評價量由加速度轉(zhuǎn)化為振級；再根據(jù)韋伯-費(fèi)希納定律：S為感覺量，K為常 數(shù)，I為物理量，人的心理感覺量與物理刺激量的對數(shù)成正比，可以確定人在振動環(huán)境中的 煩惱程度與振級大小線性相關(guān)；利用模糊數(shù)學(xué)方法建立振動環(huán)境下人的煩惱度的基本隸屬 度函數(shù)：
[0008] 其中，VL_為人體對振動的感覺閾值，振級低于VL_時煩惱度為0, VL_參考值為 55dB ;VL_為人體無法忍受的振級上限，振級高于VLniax時煩惱度為1，VL_參考值為IlOdB ; 系數(shù)a和b通過下式計(jì)算：
[0010] 步驟2 :引入正態(tài)分布函數(shù)來描述煩惱度因人的個體差異所造成的不確定性。公 式為：
[0012] 其中，μ為振動期望值，受所處環(huán)境的約束，期望值μ有所不同。參考《城市區(qū)域 環(huán)境振動標(biāo)準(zhǔn)》（GB 10070-88)內(nèi)不同區(qū)域的振級限值，μ取值統(tǒng)一低于區(qū)域環(huán)境振動限 值3dB;標(biāo)準(zhǔn)差〇同樣隨振動環(huán)境變化，經(jīng)驗(yàn)取值為μ/10。
[0013] 步驟3 :將振動環(huán)境下煩惱度的隸屬函數(shù)與描述個體差異的正態(tài)分布函數(shù)進(jìn)行耦 合，建立環(huán)境振動的煩惱度數(shù)學(xué)模型。公式如下：
[0015] 步驟4 :依照構(gòu)建振動煩惱度模型的方法，同樣獲得環(huán)境噪聲的煩惱度數(shù)學(xué)模型：
[0017] 其中，μ為環(huán)境噪聲期望值，受所處環(huán)境的約束，期望值μ有所不同。參考《聲環(huán) 境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3096-2008)內(nèi)不同區(qū)域的噪聲限值，μ取值統(tǒng)一低于區(qū)域環(huán)境噪聲限值 3dB;標(biāo)準(zhǔn)差 〇同樣隨噪聲環(huán)境變化，經(jīng)驗(yàn)取值為μ/10。
[0018] Ltoin為人體對噪聲的感覺閾值，A聲級低于Ltoin時煩惱度為0, Laiii1^考值為35dB ; Lamx為無法忍受的噪聲上限，A聲級高于L Anax時煩惱度為1，L AnaxS考值為IlOdB ;系數(shù)a和 b通過下式計(jì)算：
[0020] 步驟5 :抽樣調(diào)查確定振動與噪聲共同作用下人群煩惱度的特點(diǎn)，建立聯(lián)合煩惱 度數(shù)學(xué)模型：
[0022] 其中V(X)對應(yīng)振動煩惱度；N(y)對應(yīng)噪聲煩惱度；k為聯(lián)合煩惱度修正系數(shù)，默 認(rèn)取值為1 ;將環(huán)境振動和噪聲的監(jiān)測數(shù)據(jù)代入該模型即可計(jì)算出振動與噪聲環(huán)境下的聯(lián) 合煩惱度S ;然后將煩惱度分為A、B、C、D、E、F六級，當(dāng)0彡S < 0. 2時，為A級，視為幾乎 無煩惱；當(dāng)0. 2彡S < 0. 4時，為B級，有些煩惱；當(dāng)0. 4彡S < 0. 6時，為C級，比較煩惱； 當(dāng)0. 6彡S < 0. 8時，為D級，很煩惱；當(dāng)0. 8彡S < 1時，為E級，非常煩惱；當(dāng)S彡1時， 取S = 1，視為煩惱度極限值為1，對應(yīng)F級，為無法忍受的煩惱度。
[0023] 由以上本發(fā)明的技術(shù)方案可知，本發(fā)明的有益效果是，利用模糊數(shù)學(xué)方法建立在 地鐵振動環(huán)境下的煩惱度隸屬度函數(shù)；引入正態(tài)分布函數(shù)來描述個體差異所造成振動反應(yīng) 的不確定性；將煩惱度隸屬度函數(shù)與正態(tài)分布函數(shù)耦合，建立地鐵環(huán)境振動的煩惱度模型； 同樣方法獲得地鐵環(huán)境噪聲的煩惱度模型；通過抽樣調(diào)查結(jié)果確定振動與噪聲共同作用下 人群煩惱度的特點(diǎn)，建立聯(lián)合煩惱度數(shù)學(xué)模型，將實(shí)測振動和噪聲數(shù)據(jù)代入該模型即可計(jì) 算出振動和噪聲環(huán)境下的聯(lián)合煩惱度。本評價方法能相對準(zhǔn)確地計(jì)算出振動和噪聲環(huán)境下 的人群煩惱度，可實(shí)現(xiàn)地鐵區(qū)域環(huán)境量化評價與分級，為地鐵周邊區(qū)域的空間資源開發(fā)利 用及防震減噪工作提供指導(dǎo)。本發(fā)明能相對準(zhǔn)確的計(jì)算出振動與噪聲共同作用環(huán)境下的煩 惱度，實(shí)現(xiàn)地鐵區(qū)域環(huán)境量化評價與分級，能夠?yàn)榈罔F周邊區(qū)域的空間資源開發(fā)利用及防 震減噪工作提供參考與指導(dǎo)意見。
【附圖說明】
[0024] 圖1為實(shí)現(xiàn)地鐵環(huán)境振動與噪聲聯(lián)合效應(yīng)的煩惱度評價的研究技術(shù)方案示意圖。
[0025] 圖2為不同區(qū)域振動環(huán)境下的煩惱度計(jì)算曲線。
[0026] 圖3為不同區(qū)域噪聲環(huán)境下的煩惱度計(jì)算曲線。
[0027] 圖4為計(jì)算實(shí)例中的振動煩惱度求解結(jié)果示意圖。
[0028] 圖5為計(jì)算實(shí)例中的噪聲煩惱度求解結(jié)果示意圖。
[0029] 圖6為計(jì)算實(shí)例中的聯(lián)合煩惱度求解結(jié)果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 為了方便理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉實(shí)例并配合所附圖式說明如下。
[0031] 如圖1-圖3所示，一種地鐵環(huán)境振動與噪聲聯(lián)合效應(yīng)的煩惱度評價方法，包含以 下步驟：
[0032] 步驟1 :按照振級公式將振動評價量由加速度轉(zhuǎn)化為振級；再根據(jù)韋伯-費(fèi)希納定 律，人的心理感覺量與物理刺激量的對數(shù)成正比，可以確定人在振動環(huán)境中的煩惱程度與 振級大小線性相關(guān)；利用模糊數(shù)學(xué)方法建立振動環(huán)境下人的煩惱度的基本隸屬度函數(shù)（見 公式1)。
[0033] 步驟2 :引入正態(tài)分布函數(shù)（見公式3)來描述煩惱度因人的個體差異所造成的不 確定性。
[0034] 步驟3 :將振動環(huán)境下煩惱度的隸屬函數(shù)與描述個體差異的正態(tài)分布函數(shù)進(jìn)行耦 合，建立環(huán)境振動的煩惱度