城市轨道交通噪声物理特征及其对声景观评价影响机制研究

With the growth of urban spaces, the speed and volume of urban rail traffic system has increased rapidly. Being benefit to travel convenience and economic growth, the noise pollution has been brought to surround urban areas..Following the research concept of soundscape, the aim of this research is to investigate the influence of rail traffic noise on urban soundscape perception and explore soundscape design strategies based on the investigation of the physical characters of rail traffic noise. This study starts will field measurements to analyze key physical characters of rail traffic noises. Through laboratory experiments and social surveys, short-term and long-term effects of rail traffic noise on soundscape evaluation are then investigated to establish a model between physical indicators and subjective evaluations. It can provide scientific basis and references for further noise control techniques and noise policy making. Quantitative analysis of soundscape design techniques on noise propagation and soundscape evaluation is then carried out through computer simulations and laboratory experiments. Some principles and methods of soundscape design are then summarized for masking rail traffic noise and improving the quality of urban environment.

随着城市空间的不断扩展，城市轨道交通系统的运速与运量迅速增长，为人们带来出行便利和促进区域经济繁荣的同时，其运行所产生的噪声污染也对沿线的城市环境带来了越来越大的压力。.本研究从声景观的理念和方法出发，在系统分析不同类型轨道交通物理特征的基础上，深入探究轨道交通噪声与声景观评价之间的作用机制，探索适用于轨道交通噪声影响的声景观设计方法。研究以大量测量和分析轨道交通噪声的关键物理特征为起点，通过实验室研究和调查研究相结合的方法，系统研究轨道交通噪声对声景观评价的短时影响和长时效应，建立客观噪声物理指标与主观评价之间的作用模型，为城市噪声控制技术和噪声政策制定提供科学依据和理论参考。同时本研究进一步通过实验室实验和计算机模拟技术量化分析“正”“负”声景观设计手段对轨道交通噪声传播和评价的影响，探索通过建筑设计和城市设计降低噪声影响，提升城市声环境质量的方法。

随着我国城市化进程的不断推进，轨道交通噪声成为影响城市环境的重要问题之一。本课题通过现场测量，声学分析，实验室实验和软件模拟等技术方法对轨道交通噪声的物理特征及其对城市声景主观评价和生理响应的影响机制进行了量化研究，并探索了自然声掩蔽和空间设计对降低交通噪声影响的环境优化设计原则和方法。.研究首先通过录音采集建立了包括道路交通噪声在内的交通噪声数据库，进一步的声学分析发现总体强度，时域波动性和频率分布是不同交通噪声之间最重要的三个物理特征主成分，解释了总体方差的76.6%。研究进一步建立了基于频域特征和倒谱特征的机器学习模型，在信噪比大于-3dB的条件下，在复杂城市声景观中的实现高精度（>80%）的交通噪声识别。.基于VR技术的实验室实验发现交通噪声对声景观主观感知的影响主要受到噪声最大声级的影响，居民在室外绿地中对交通噪声的敏感度高于室内办公环境。生理响应方面，噪声种类和噪声声压级都对被试的皮电和心率有显著的影响。高速铁路噪声对于被试生理指标的影响于其他交通噪声存在显著差异。生理指标与交通噪声声压级的关系取决于环境类型以及噪声类型。因此降低声压级并不一定能够有效的降低交通噪声对居民的生理影响。.声景观优化设计方面，本研究从自然声引入以及通过城市设计降低噪声暴露量两个方面进行了研究。实验室实验表明引入水声对于降低轨道交通噪声的负面生心理影响都是有效的，但是水声的掩蔽效应随声压级增高而减小，因此引入水声信噪比应低于特定阈值，该阈值取决于交通噪声的种类和声压级。研究通过计算机模拟发现城市空间设计，包括空间尺度控制，界面材质和界面形状均对城市街区内交通噪声传播有显著影响。降低街道两侧建筑物高度和增加街道宽度可以有效的降低噪声传播。而界面扩散对噪声传播的影响取决于街道高宽比，当高宽比大于1时，声压级随散射系数增加而增加，当高宽比小于1时，声压级随散射系数增加而减小。