一种考虑驾驶人耳旁噪声的广播音量动态计算方法

本发明属于高速公路交通广播，具体为一种考虑驾驶人耳旁噪声的广播音量动态计算方法。

背景技术：

1、我国拥有规模最大、里程最长的高效通达的高速公路运输网络，截至2022年底，我国高速公路里程达17.70万公里。然而高速公路交通安全形势尤为严峻，数据显示，近年来高速公路交通事故死亡人数约占道路交通事故死亡人数的10％，里程死亡率约为普通公路的4.51倍。这是由于高速公路具有行车速度快，环境封闭等特点，驾驶人往往无法听清路侧广播播报的内容，一旦发生事故，引发的人员伤亡及财产损失往往更加严重。目前我国高速公路上的广播音量无法自动调节，只能通过人工控制音量大小。若广播音量较小，则驾驶人往往听不清楚广播内容，错过关键信息，恐会引发交通事故；若广播音量较大，会影响驾驶人驾驶的舒适性。因此，如何保证在高速公路上驾驶人完全听清路侧广播播报内容，并且声音舒适不影响驾驶车辆，确定合适的广播音量并进行动态调节是当前高速公路安全管理领域亟需解决的问题。

2、以往研究中，关于广播音量动态调节的研究较少，张毅考虑环境噪声研究广播音量的动态调节，根据前一天的最大噪声值和最小噪声值计算广播音量。王玉芳设计了基于环境噪声的广播音量自适应控制系统，根据检测到的实际环境噪声大小自动调节广播音量，使广播音量略高于环境噪声。发明专利cn106210977a提出了一种公共场所自动调节广播音量的控制方法，根据不同时刻的噪声平均功率大小控制继电器，切换不同的衰减电阻接入到扬声器回路，从而实现音量的实时控制。然而，上述针对动态调节广播音量的研究仅考虑了环境噪声，未考虑到高速公路广播声音传入驾驶人耳朵时，车窗对声音的掩蔽效应以及车内产生的其他声音也会对驾驶人收听广播的效果产生影响。

3、基于上述背景，本发明针对高速公路路侧广播设备提出一种考虑驾驶人耳旁噪声的广播音量动态计算方法。本发明首先计算车辆行驶时的总噪声，在此基础上考虑车辆车窗的掩蔽效应和车内其他声音影响因素，最终得到使驾驶人听清并舒适的广播音量，以此克服高速公路路侧广播因无法动态调节音量而导致驾驶人听不清或不舒适而进一步影响交通安全的问题。

技术实现思路

1、一种考虑驾驶人耳旁噪声的广播音量动态计算方法，包括如下步骤：

2、步骤一：计算道路交通噪声

3、道路交通噪声指由道路内其他行驶车辆产生的噪声，其影响因素包括车辆类型、速度和车流量，计算步骤如下：

4、步骤1.1：计算各类型车辆的平均辐射噪声级平均辐射噪声级指距离高速公路行驶车辆横向7.5米处的能量平均a声级，计算公式如下：

5、

6、式中，i代表车辆类型，i＝1、2、3分别代表小型、中型、大型车辆，这三种车辆类型的确定标准参照《公路建设项目环境影响评价规范》；vi代表i类型车辆的平均行驶速度，单位：千米/小时；代表地面材料引起的修正量，单位：分贝；其中当小型车比例占60％及以上时，对于沥青混凝土路面对于水泥混凝土路面对于砂石路面当小型车比例低于60％时，对于沥青混凝土路面对于水泥混凝土路面对于砂石路面代表公路纵坡修正量，与车辆类型有关，对于大型车辆对于中型车辆对于小型车辆β为公路纵坡坡度；

7、步骤1.2：计算各类型车辆的小时等效声级laeqi：

8、

9、式中，ni代表该车型车辆的小时车流量，单位：辆/小时；t代表计算小时等效声级的时间步长，t＝1小时；从0点开始，即0:00-1:00、1:00-2:00，…，23:00-0:00，每一小时统计一次ni和vi，；代表由其他因素引起的小时等效声级的修正量，计算方法为：

10、

11、

12、式中，代表道路因素引起的修正量，单位：分贝；代表噪声在传播途径中引起的衰减量，单位：分贝；代表由反射等引起的修正量，单位：分贝；

13、步骤1.3：计算道路交通中三种类型车辆共同导致的道路交通噪声小时等效声级laeq_out：

14、

15、式中：laeq_out代表道路交通噪声小时等效声级，单位：分贝；

16、步骤二：计算主车噪声

17、主车噪声laeq_in，指驾驶人自身车辆行驶时发出的噪声，包括发动机噪声和轮胎噪声，其步骤如下；

18、步骤2.1：计算主车的发动机噪声lf：

19、

20、式中，lf代表主车的发动机噪声，用距离发动机1米处的声压级表示，单位：分贝；nh代表主车发动机的额定转速，单位：转/分钟；neh代表主车发动机的额定功率，单位：千瓦；n代表主车发动机的转速，单位：转/分钟；

21、步骤2.2：计算主车的轮胎噪声lp：

22、

23、式中，a代表花纹沟槽的宽，单位：毫米；d代表花纹沟槽的深，单位：毫米；l代表花纹沟槽的周长，单位：毫米；i代表花纹沟槽的轴向槽数，单位：个；n1代表轮胎转速，单位：转/秒；代表轮胎变形使沟槽体积的变化量，单位：立方毫米；r1代表轮胎噪声至主车驾驶人的距离，单位：毫米；

24、步骤2.3：计算主车噪声：

25、

26、步骤三：计算背景噪声

27、背景噪声指道路外两侧所有声源产生的总和，用laeq_bck表示，单位：分贝，与周围环境有关，分为服务区噪声和工业区噪声；经测试，取服务区的噪声为laeq_bck_服务区＝70分贝，工业区的背景噪声为laeq_bck_工业区＝65分贝，除服务区和工业区外，其余区域范围内的背景噪声不予考虑；

28、步骤四：计算总噪声

29、车辆行驶时总噪声l总包括道路交通噪声、主车噪声和背景噪声，计算方法如下：

30、l1＝lmax+δl1

31、

32、l总＝l1+δl2

33、

34、式中，lmax、lmiddle和lmin分别代表主车噪声、道路交通噪声和背景噪声三者中的最大值、中间值和最小值，下称最大值、中间值和最小值，单位：分贝；δl1代表最大值和中间值合成的附加值，单位：分贝；l1代表最大值与中间值的合成声压级，下称合成声压级1，单位：分贝；δl2代表合成声压级1与最小值合成的附加值，单位：分贝；l总代表总噪声，单位：分贝；

35、步骤五：考虑驾驶人耳旁噪声的广播音量计算

36、广播音量大小主要受到车辆行驶时总噪声、广播声音传播过程中因掩蔽导致的声级损失和主车车内其他声音的声级三个因素的影响，因此让主车驾驶人听清楚的广播音量值采取下式计算：

37、

38、式中：y代表广播音量值，单位：分贝；代表广播声音传递时因掩蔽导致的损失声级，单位：分贝，取代表主车车内其他声音的声级，包括车内听音乐、说话等的声级，单位：分贝；听音乐时，取说话时取

39、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

40、本发明所述的一种考虑驾驶人耳旁噪声的广播音量动态计算方法，通过考虑道路交通噪声、主车噪声和背景噪声三者形成的总噪声、车窗的掩蔽效应以及车内其他声音对于驾驶人收听广播的影响，确定了一种让驾驶人听清并感到舒适的广播音量计算方法，解决了高速公路路侧广播因无法动态调节音量而导致驾驶人听不清或不舒适的问题，保障了高速公路行车安全。