[发明专利]一种基于离线‑在线模式的道路交通噪声动态模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及交通噪声动态模拟技术领域，更具体地，涉及一种基于离线-在线模式的道路交通噪声动态模拟方法。

背景技术

随着计算科学的发展，交通流的模拟变成了现实，融合交通流模拟技术与噪声计算为一体的噪声动态模拟技术也随之出现了。该方法的最大优点是能够细致模拟交通流在城市复杂道路场景中的运行状况及其对噪声的影响，并得到噪声的时空分布规律。目前，动态模拟方法广泛应用于城市微观区域即城市特殊道路类型的交通噪声分布研究，如高架道路、隧道、交叉口等。相对于稳态交通流的方法，动态模拟方法能够细致地模拟交通流在特殊道路的运行状态，从而为噪声计算提供动态变化的交通流信息。

但已有的交通噪声动态模拟方法最大的缺点是计算时间长，占用内存资源大，尤其是在应用于区域性城市交通噪声动态模拟的情况时。在复杂的城市环境中，建筑物的存在造成了声音传播模拟的复杂性，动态的处理声音的多重反射和衍射问题对计算方法提出了很高的时间效率和空间效率需求，因此传统的道路交通噪声动态模拟需要很大的改进。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种计算效率高、空间需求小、处理方法简单的基于离线-在线模式的道路交通噪声动态模拟方法，用于城市间复杂建筑物情况下的交通噪声动态模拟。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于离线-在线模式的道路交通噪声动态模拟方法，包含以下步骤：

(a)从地理信息系统(GIS)中自动获取建筑物和路网信息数据，并根据计算精度需要生成接收点网格；

(b)使用计算机程序自动划分的方式，在微观交通仿真时用等间距的固定点代替的连续的道路路网，形成网格化声源点；

(c)对每一对声源点和接收点，考虑建筑物影响，离线计算其噪声传播衰减值，并存储到数据库中；

(d)将路网信息数据和实际交通信息导入微观交通仿真中，并实时获取动态车辆位置、类型、速度和加速度信息；

(e)结合车辆噪声排放模型，根据车辆位置和接收点位置在线调用数据库中存储的噪声传播衰减值，输出动态交通噪声结果。

本发明的核心在于离线计算好所有的声源点-接收点衰减对，并把它们存储在数据库中，以便于在线部分直接调用而不必实时计算它们。方法的思路是离线调用噪声传播模型计算传播衰减，并存入数据库，在线计算时直接调用传播衰减结果，这主要依赖于网格化声源点的实现：用固定位置的声源点代替其附近的随时间变化的车辆声源点，对于一对固定位置声源点和固定位置的接收点，仅调用一次噪声传播模型去计算传播衰减。

本发明可以分为离线计算部分和在线计算部分。数据库主要是为了传递两个部分的数据和存储基础数据。

更进一步的，所述建筑物的信息包括建筑物编号、建筑物角点坐标、建筑物高度、建筑物表面属性。

更进一步的，所述实际交通信息包括交通OD矩阵和交通控制规则。

更进一步的，所述步骤(a)中，根据实际计算精度需求，在靠近道路的地方划分比较密集的接收点网格，在远离道路的地方划分比较稀疏的接收点网格。

更进一步的，所述步骤(b)中，网格化的声源点被固定在相应路段的中点位置，路段内所有车辆发出的声音等效成从网格化的声源点直接发出的声音。

更进一步的，所述步骤(c)中，离线部分的目标是计算所有的声源点-接收点衰减对，并存储在数据库中，计算过程中网格声源点具有相同的单位辐射值。

更进一步的，所述步骤(c)中，任意一对声源点和接收点对，它们之间的传播衰减值计算考虑了建筑物的遮挡作用，每一个衰减值用声线束追踪法模拟计算。

更进一步的，所述步骤(e)中，在线计算过程中，通过实时获取的车辆位置信息判断车辆所处路段，并调取该路段网格化的声源点对应的衰减值进行噪声计算。

更进一步的，所述步骤(e)中，某时刻某一接收点的噪声值是该时刻所有路网车辆对接收点噪声贡献的总和。

与现有技术相比，本发明有益效果是：在进行道路交通噪声动态模拟时，通过离线-在线的模式，把原本需要在线实时计算的传播衰减值离线计算并进行数据库存储，通过在线过程中用调用数据代替实时计算数据的方式提高交通噪声动态模拟的时间和空间效率。其具体表现为：

(1)大区域交通噪声的模拟一般有大量的输入数据，人工手动输入工作量繁重。本发明采用了脚本语言编辑地理信息系统中地图，使其能自动导入路网信息到微观交通仿真部分，导入建筑物信息到噪声传播模型，并将接收点网格化存入数据库，从而在数据的与处理上大大提高了时间效率；