张昌佳，邓东明

（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司 广州 510500）

关键字：飞机噪声；
计权等效连续感觉噪声级；
典型飞行事件；
数字信号处理

随着我国社会经济的持续快速发展和人民生活水平的不断提高，机场建设日益活跃，机场周边也大量建设配套建筑以保障机场的正常运行。另一方面，由于飞机噪声较大（近进区域单架飞机噪声可达90 dB［1］），加之机场及周边区域交通车流持续增加，机场周边建筑噪声污染问题日益严重，因此研究机场周边场地飞机噪声的影响尤为重要。

《机场周围飞机噪声环境标准：GB 9660—1988》［2］及《机场周围飞机噪声测量方法：GB 9661—1988》［3］规定机场周围飞机噪声的环境标准采用一昼夜的计权等效连续感觉噪声级（LWECPN）作为单值评价量。LWECPN综合考虑了一段监测时间内通过一固定点的飞行引起的总噪声级，同时也考虑了不同时间内飞行所造成的不同社会影响。郑大瑞等人［4］的研究表明计权等效连续感觉噪声级不但在物理上，而且在心理上都是对机场周围飞机噪声有效的评价方法。然而，韩芹芹等人［5-7］的研究也提出，由于机场噪声的非稳态性及时空间断性特点，在对机场周边场地飞机噪声进行监测时，受飞机起降的不确定性、天空能见度以及背景噪声较大等各种噪声的影响，使得对飞机噪声的计算和评价存在诸多困难。

陈林等人［8-9］的研究采用INM、AEDT 等模拟软件对飞机噪声影响进行了分析。软件模拟主要基于单架飞机的驾驶情况和飞行路径，在通过获得机场的起降数据后对机场噪声进行预测。模拟方法能预测不同流量、不同机型的机场噪声，但不容易反映具体案例的实际噪声大小。

本文借鉴了机场噪声实测和模拟方法的优点，提出利用典型飞行事件声序列，运用数字信号处理技术评估机场噪声，并选取了机场附近一块场地作为实例进行方法的验证和分析。

根据文献［3］，LWECPN由以下公式计算得到：

式中：N1为白天的飞行次数；
N2为傍晚的飞行次数；
N3为夜间的飞行次数。

LEPN为N次飞行的有效感觉噪声级LEPN的能量平均值，LEPN的计算方法如式⑵：

式中：Td为持续时间；
T0为标准时间，取10 s。

从式⑴、⑵可以看出，要得到等效连续感觉噪声级，应测量昼夜所有飞行事件有效感觉噪声级，所以实际测量时通常采用昼夜连续监测的方法。对于机场周边地块，由于交通复杂，大部分飞行事件发生时背景噪声较大，信噪比低，因此监测得到的噪声声压级时间序列中很难判断出哪些时段出现了飞行事件；
即使判断出飞行事件，也往往由于信噪比过低，绝大部分飞行事件不易得到有效的飞行事件历程图，因为测量要求飞机噪声级最大值至少超过背景噪声级20 dB，测量结果才被认为可靠［10］。

鉴于实际测量中的不可操作性，本文提出采用一种试验性方法计算等效连续感觉噪声级，其步骤如下：⑴分析场地长时段监测的声压级时间序列，并结合现场测量视觉判断，挑选出信噪比较高的飞行事件作为典型飞行事件，提取其测量数据；
⑵通过数据处理得到典型的飞行事件历程图，得到其最大声压级和持续时间，将其作为其他飞行事件的基础数据；
⑶在满足飞机起降频次（通过向空管部门或相关航空服务公司获得）的约束下，通过随机的方法（随机选择飞行事件出现时间，随机选择典型飞行事件）生成昼夜各个时段的飞行事件分布；
⑷通过对昼夜飞行事件分布进行能量平均得到计权等效连续感觉噪声级。

2.1 场地现状

如图1 所示，测量实例场地位于南方某大型机场南侧，距离机场最近跑道尽端1.0 km，距离机场其他两条跑道1.3 km。场地内将兴建机场综合服务大楼项目，占地面积近6万m2，主要功能为机场服务办公。

图1 案例场地位置Fig.1 Case Location Indication

目前场地为空地，其四周已建多个机场服务配套建筑，场地东侧、南侧紧邻服务区内交通道路，西侧100 m 远处为车流量较大的机场高速道路。按照文献［2］的要求，测量得到的场地环境噪声显示：场地边界噪声较大，其昼间连续等效声级在60～65 dB（A）之间，地块内部连续等效声级为50～55 dB（A）之间；
夜间噪声级比昼间小约5 dB。

2.2 测量实例的典型飞行事件

通过现场观察和分析案例场地噪声级监测的时间序列图，飞行事件出现时最大声压级与本地噪声声压级差10～20 dB之间，因此挑选信噪比较高的飞行事件进行数据处理，获得7 个典型飞行事件的噪声时间序列，其中两个的时间历程示例图如图2和表1所示，7 次飞行事件最大声压级值录得为62.4～69.5 dB（A），持续时间从7～28 s 不等（见表2），反映了不同状态的飞行事件的噪声影响长短有所差异。

图2 典型飞行事件时间历程示例Fig.2 Typical Flight Event Time Sequence Example

表1 7次典型飞行事件最大声级和持续时间Tab.1 Maximum Sound Level and Duration of Seven Typical Flight Events

2.3 飞行频次数据获取

通过飞常准提供的测量当日（昼夜）的航班起降时间数据，得到该日总飞行次数2 625架次，昼夜起降架次数量约为1.8 架次/min，早上6 时至当日24 时，平均2.3架次/min，具体时段飞行数量如表2所示。

表2 测量当日各时段飞机起降数量统计Tab.2 The Number of Aircraft Take-offs and Landings at Each Time of the Measurement Day

2.4 昼夜噪声谱生成

根据表2 提供的不同时间段起降数量，采用数字信号模拟软件随机生成与飞行次数等长的数字信号序列，序列中各随机飞行事件取值等于由软件随机选取典型飞行事件的噪声时间序列，从而形成了全天随机飞行事件序列，其中10 min 的噪声声压级时间序列如图3所示，供后续评估与分析使用。

图3 模拟得到的飞机噪声声压级时序图（截取10 min）Fig.3 Simulated Sound Pressure Level Sequence of Aircraft Noise（10 minutes）

3.1 等效连续感觉噪声级

从式⑴可以看出，等效连续感觉噪声级考虑了不同时间段内飞行所造成的不同影响，即在一个昼夜24 h 内，突出了傍晚与夜间、尤其是夜间的噪声影响。由于白天、傍晚、夜间的具体划分并不明确，本文考察了两种时间划分方法。第一种（Ⅰ）参考了声质量环境标准，也是环境影响评价技术导则［11］的划定方法，将一天分为：白天06∶00～19∶00，傍晚19∶00～22∶：00，夜间22∶00～06∶00。第二种（Ⅱ）参考气象预报中的划分方法，将一天分为：白天08∶00～19∶00，傍晚19∶00～20∶00，夜间20∶00～08∶00，根据前述基于典型飞行事件预测方法，得到实例场地的等效连续感觉噪声级如表3 所示。两种划分方法得到的LWECPN为80 dB 左右，其中第二种方法计算值高于第一种方法，表明夜间8点后的飞机噪声依然较大。

表3 LWECPN计算值Tab.3 LWECPN Calculation Value

3.2 飞机噪声引起环境噪声级增量分析

为考虑飞行事件对环境噪声连续等效声压级的影响，本文对随机生成昼夜飞行事件序列叠加背景噪声，就能得到一段时间内的噪声序列，再进行等效声级计算，从而得到不同背景噪声下不同飞行频率的噪声级。

将案例背景的噪声分别设定60 dB（A）、50 dB（A）两个量级（分别对应声质量环境标准中二类区的昼、夜间限值），飞行起降频率从0.5～5 次/min（考虑机场未来将增设2条跑道），每种情况进行10次模拟，模拟结果分析如图4所示。

从图4 可以看出，现状起降频次时飞机噪声使得环境噪声昼间增加5 dB，夜间增加12 dB。如果按照未来起落架次加倍（5 次/min）情景预测，环境噪声昼间增加7 dB，夜间增加15 dB。

图4 机场起落架次与预测环境噪声声压级关系曲线Fig.4 Relationship Curve between Airport Landings and Predicted Ambient Noise Sound Pressure Levels

考虑到机场周边环境噪声较高的现状，结合实测和预测方法，提出并应用了典型飞行事件估算飞机噪声影响的方法。在应用实例中，测量得到了7 个典型飞行事件事件历程，通过限定起降频次得到全天飞机噪声级事件序列，从而计算得到一昼夜计权等效连续感觉噪声级约为80 dB，大于文献［2］中规定的低限要求。另外，模拟显示：目前情况下，由于飞机噪声影响，环境噪声昼间增加约5 dB（A），夜间增加约12 dB（A）；
如果起落架次加倍，环境噪声再增加2～3 dB（A）。

本文提出通过典型事件的方法，是基于实际测量中环境的背景噪声较大的情况的一种简化处理方法，跟实际通过准确监测和逐个飞行事件测量得到的结果的应存在一定差异，后续可进一步研究典型飞行事件选取和随机飞行生成算法以提高方法的准确性。

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