Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Влияние дорожных условий на генерацию и распространение транспортного шума

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Влияние дорожных условий на генерацию и распространение транспортного шума"

3 Л ЛВГ |9ВЗ

Академия наук Беларуси Инсттггут проблем веподьэоктм природных ресурсов н этологии

На правах рукописи

КАШЕВСКАЯ Елма Вксторовна

ВЛИЯНИЕ ДОРОЖНЫХ УСЛОВИЙ НА ГЕНЕРАЦИЮ II РАСПРОСТРАНЕНИЕ ТРАНСПОРТНОГО ШУМА

11.00.11 - Охрана огру^гоггуй среды и ратокжляытое и

иютяъзпвятпге првродшлс ресурсов 05.23.11- Строительство автомобильных дорог и аэродромов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соясмяяе ученой степени кандидата техшгческвх на уж

МИНСК-1993

Работа выполнена в Белорусской гоеударсяеяной полителии ческой академии.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая оргятпяпи«:

доктор шдячд'ИИ! наук, профессор Леововяч И.И.

доктор технических наук, профессор Евгеньев И.Е. кандидат технических наук Войтов И.В.

Белоруссия государственный дорожный ваучво-штлгдоватоаский ж проегтво-тех-иологическяй институт "Дорстройтехннка"

Защита состоятся

•//• 09

1993 г. в часов на зясгдяют

спегоилидировадного совета К.006.17.01 по заютдвссертадкявасокханке ученой степени кандидата ваух при Институте проблем »мдмиви природных ресурсов и экология АН Б (220114, г, Минск, СгароборвсовгтиД тратт. 10, конфе-реяц-зал).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института проблем использования природных ресурсов и экологии АН Б.

Автореферат разослан

Ученый секретарь спецнализврованвод) со:

1993 года.

'амазнАЭ.

© Иястигут проблем использования природных ресурсов и экологии, 1993

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В условию общего экологического кризиса человек не успевает адаптироваться и реагировать на быстро меняющиеся внешние условия. Бурный рост автомобилезадхи вызывает острую проблему транспортного шума. Длительное воздействие шума отрицательно влияет на здоровье человека; количественные и качественные показатели заболеваемости населения. С неблагоприятным воздействием транспортного шума связан и дорожный травматизм. Шум ускоряет утомляемость водителя, снижает остроту зрения, может вызвать потерю цветоощущения. В связи с этим проблема защиты населения от транспортного шума требует к себе пристального внимания.

Постоянный рост интенсивности и скоростей движения, грузоподъемности автомобилей обостряет эту проблему. Тем не менее, учет реальных условий генерации шума позволит повысить эффективность защитных мероприятий. Количественные и качественные параметры шумовой эмиссии зависят от комплекса конкретных дорожно-транспортных условий, поэтому корректировка этих условий позволит влиять на акустическое поле.

Актуальность рассматриваемой проблемы подтверждается работами других авторов.

Цель носкевозаний. Целью данной диссертационной работы является комплексное исследование зависимости качественных н количественных параметров шумовой эмиссия, а также характера распространения транспортного шума от совокупности дорожных условий для установления возможности регулирования акустического режима корректировкой этих условий.

Задачи исследований:

- следует проанализировать частот :ый спектр шума и доказать возможность использования его параметров при пт. .кированин шумозащиты;

- обосновать целесообразность использования понятия условного экоавтомоби-ля по критерию шумовой эмиссия; определить физический смысл коэффициента приведения транспортных средств к условному экоавтомобшпо по критерию шумовой эмиссии;

- установить степень 'зависимости параметров шумовой эмиссии, от дорожных составляющих; разработать систему управления шумовыми процессами на стадии проектирования н эксплуатации дорог,

I

1

- разработать спгг-^З сксшж суассгеуюаиз ¡штомс&лыал; дорог ю гркг;рп:о <л1ссс;чгл:^ ьиапг-'ычгацг Сазопал:зго саусгкчссссго рсх^жа е?:эдг-

Мэтсд исгдгязкнкП. Методика Есалгдоеаазй разрабатывалась са сспс-акга ис;,.-£лег.спсго подходз с езучекпэ езкесекостп ЕслачсстЕгспгз в сачгсгвгнго^л параметров сууосой еьд:сспз отсогоаупкоств Есгпр-лииа дзроииих с транспортам угкзпй.

Сгиггпзг трсбосакяг ерз устыо—".^кик гргшгеаз: услопп£ згхпгржгста - до-сксссв:: соазсггЕзгсстп результатов Езысракий, что ссзиогзю при ка^сксиа: одного параметра и ссхрсигижа постоозплз осгелышх. Метсдсда зсссгрямснта разработала с едаптароаака длд проЕсданда сатуршсс ксслгдогаяпй генераапп п распространсш^ вугга е рггльпьс: усдовздх работы транспортных потоков ил сс-сопашп! ГОСТ 22444-Е5. Шуи. Трапгпорткмг похода. Методы езкеряша шумосой характсрдспси: в ГОСТ 27435-07 (СТ СЗВ 4Е642С4). Впгдпп^ иум Езтотралспер-тпкк ергдгтв. Допустшлгг урезпп в мггеди пз^еркп^;.

кзажм работы задлючаггы в подходе к кзучеш^э

сопрогоа, сг.аза1гп.те с сыдсспей, роспростразхпкгы трааспоргаого шука е пзкепг-ш:сы его частотного спаггра Б аавгстеосга от соаодуезоста ЕокгргтЕых дороисих и традспортсиг усло;п!1.

ксшаеыи ii ед2 спссдт^д;

- ыгтодзка расчета шггеаснааостг дкггеяга тргиспортшйс срсдстг, оспоЕаяпгя ед ЕЕекгсли погожа условного здееггекобплд по кр;ггер^:о шукоБой зкисспе;

- с;~с:.:а учета слиеиии дороааак с трапепортЕш; параыетроз ва форгллрогояие ь^успгегсгоп? рггзна ерз прссат;:роаа1::г.: со1и>х в эксплуатации сущссгЕуюаи::;:

- способ оцс:па: сущгсгрушкпх дорог по критерию обггпечгиив экологически безопасного скуетскского рапиду

- положение о тс:.:, тго прз ргссини гадач защют от шума целесообразно рассиатргпать солус гзукозоЗ содзы;

- Еозффгдаснт перушения стабильности двшасапЕ, который ыагхст быть вспояь-зосан б качсотпг лодазатгла комплехспой оценки дороги (улицы) с позпдаш генс-рацнз н распространена Егу1щ;

- .^гхс^'тп! р'счттз -э.'пгсетгетпп! ппр5:ла'.грз5 гжсспа г-у* о ¡:з 33*1.

Пуаггртсгхаа гдагееть работа зазянгастга з том, что ргзуяизта ксгладо:з-пг:я я ргксмстгдокгга по си-пхз йззтомсбпЫплс дорог по кр:гтгр:по шумсзсЗ могут бьгть псЕальзогзлы для "лсгмпгкзз зффвгтггя оста протагсшунс.'жх мгрсз-рпаттй :п прегэтируемьа я сукгстгутспсп гатамобялгинх дорогах и у.т:гг.т:, а тгки з ригтг.х сбпйзгслогачгемЗ ог.гггг.ч прсгхтсз а сбггхтоз из гргд-

;-:ет с-бгспвчгяЕз бгсопасдегэ дги чатами гхустгг^ого ргг:с.<я па прпмапст-

Пиеяргккв ргзультзтсз р-Зэтм. Мгяез* етсмкогапяя пзранотроз пумсзсЗ

дмл5?П!з я сгтаггых урсззга гзум гагкрваы з учгбзг:« сркгсгв БелеруссмЛ I пся!ггжг!к;с!! Способ ецгяха сулгятуктазх кто-,

пгггягхеяеп-гзгехп с;г0гт:~:сгэс-,;'ст:г;сс:'..';-го рг-стиа ил прюапктральзих террзтергзх пртшст х пр: Н;Ш СЭД ЕгяорусяоЗ гсгударсгггкиоЗ вссттехгетгсгсЗ г

Агрс&зиз рг.&та. Результату з сезегзхз поетззпзз работы г ЕЗ чгггырез погсергг^кх:

- УШ научной гояфгрппстя "Прсилгми ргг^свалькогэ псм/гссга^га л прародпойерэда" (г. Мзвсз, 9-13 аергля 15-0 г.);

- Бсесо:озяс.1 пгучго-прзггзчгсгсЗ кезфгредцпн "Инженерная дегтгяьпссть: пгтерая, мггодаяегая, сощталг-аьапробами" (12-14 декабря 1990 г., г. Мзгсх);

- 47-5 Езутпо-тезлпчггхсй кенферегкп!, посзажевноЗ 70-лгтпга Белорусского ' г.о.т2тгхначгсг.ого гзстптутг (г. Г.Ьесх, дзкабрь 1?92 г.);

- ЗсепсеспГгсхйЗ паутг-э-ггс.ггтюгоа попфгрепппя "Автомобильная дорога -пр^родгая'сре-а: грглгг^а, стугпкв ггеьтгдоггазя, содгэтозка гадроз" (г. Сапкт-ПгтгрЗург, 7-9 стрела 1592 г.). "

ПуЗлкецяь По ;.г2тгр-:гга11 —гесгрт-ьттл спубл^г.с^по п:гсгь ггна'пгмх работ (пз ей четырг - з ссагтерега! с паучшдм руксзс;цпгяел дггторсн тгяпкажк наук, профессором И.ИЛеопо:зчеы).

Структура ис5ь€Лргйзты. Работасодерл2тгагд£г2г,ппть глав, общие ензсды, заключение, литературу а праяозгггпг. 254 стр., о том т^сле библиография стр. 238-254, 97 рясуахоз, 25 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении акцентировано внимание на том, что зашита населения от транспортного шума в условиях стремительно растущих темпов автомобилезации является острой проблемой охраны окружающей среды.

Изложена общая концепция решения проблемы защиты населения от шума и конкретные подходы, используемые в предлагаемой работе: принцип комплексности и системности проводимых исследований.

Первая глава "Вопросы транспортного шума. Постановка задач исследований" посвящена анализу существующих результатов исследований советских и зарубежных авторов по рассматриваемой проблеме.

Шум - физическое и физиологическое явление, оказывающее неблагоприятное воздействие на организм человека. Как проблему, шум стали оценивать еще в древности, поэтому решение задач защиты от шума имеет глубокие исторические ■ корни.

Современные исследования транспортного шума проводятся по следующим аспектам: санитарно-гигиеническому, инженерно-техническому, архитектурно-планировочному, строительно-акустическому ц социально-экономическому.

Проблема транспортного шума многоаспектна, поэтому ее решением занимались специалисты самых разных областей: конструкторы, медики, социологи, строители. Труды Алексеева С.П., Пруткова Б.Г., Оснпова ГЛ., Карагодиной ИЛ. легли основой для многих научных направлений, связанных с вопросами шумовой эмиссии. Поспелов П.И., Покдцько 6.Н. и др. занимались непосредственно установлением качественных связей параметров шума с транспортными и дорожными условиями.

Количественно шум принято определять эквивалентным уровнем звукового давления (Цка,, дБА), а качественно - спектром излучения-октавным или третьок-тавным (Ьокт., дБ).

Теория эмиссии шума различает три основных типа источников шума: точечные, линейные и прерывистые. Механизм эмиссии транспортного шума заключается в генерации шума двигателем автомобиля я шума качения. Дорожные и транспортные условия движения определяют параметры шума двигателя (режим работы), шум качения зависит от скорости движения автомобиля и состояния шин и покрытия автомобильной дороги.

■ В соответствия с классячгсхоЗ теорией распрсярапеяня ззухоЕых волн транспортный шум могло описать сфгрэтеской или цялггдряпеской годной. Характер мтухсявЕ определяется типом ксгочетва, ео сдезсзт от рддз общих п специфических факторов: расстогння от пстсчкягз шугла, молекулярного поглоаенкз в воз-• Душной среде; характера поверхности ггмдз, наличия Зеленых насаждений и гкра-пов; температурного и ветрового регз!ма. Нормативная интенсивность затухания сфер:тчесхсй есляы составляет 6 дБА на удвоеппое ргесгогягг, а цилиндрической -3 дБА соответственно.

Рассмотрены средства я методы борьбы с транспортным шумом. Все они миут быть хлассифнцяромвн на борьбу с транспорта®! шумом в источнике возникновения а на путя его распространения, а такте по способу гапзхгы: технические, санятгрно-гегкенячгсхде, грхятггтурзэ-планнроБОчпне, строительные а т.д.

Анализ результатов исследований в сбластя влияния транспортных и дорожных условий ва параметры шумовой змиссня показал, что наибольшая зависимость простегивается от схоростн движения транспортных средств, интенсивности движения и состава потока. Данные по ели гнию геометрических и транспортно-эксплу-атациенных параметров автомобильных дорог ва величину эквивалентного уровня азуксвого давления отличаются противоречивостью за счет специфических условий проведения исследований. Кроме этого они основаны нз изучении процесса эмиссия пума при движении одиночного автомобиля, что не позволяет в полной мере оценить зависимость параметров акустического поля от работы транспортных потоков в реальных условиях. Исходя из этого определены задача исследования и разработана методика проведения измерений-параметров Еумовой эмиссии.

Во второй главе "Анализ частотного спектра транспортного шума" рассмотрены результаты исследований с этапных уровней гнуса и их соответствия зкздвалентво-ыу уровню звукового давления.

Измерения проводились в слышимом днлгглгозе октгвного спектра на среднегеометрических частотах 314; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 н 16000 Гц. Октавный уровень звука определялся как эквивалентный пз 300 измеренных значений для каждого замеры спектра по стандартной методике, адаптированной для расчета на персональных .ЭВМ. Для анализа характера изменения спектра в зависимости от удаления от источника шума замера велись в 7,5 м, 15, 30 п 60 м от середины крайней полосы движения.

Анализ результатов статистической обработав измерений эквивалентных уровней звукового давлении и частотных характеристик показал, что одной и той се величине 1оя>. (79-81 дБА) соответствуют качественно различные спектры излучения, то есть при всей своей универсальности эквивалентный уровень звукового давления не позволяет объективно судить о качественной характере шума. В связи с згтим, оценку акустического режима, формируемого вокругавтомобильной дорога следует производить по двум параметрам: эквивалентному уровню звукового давления н спектру излучения.

Авализ убывания уровней звукового давления с удалением от источника шума свидетельствует об индивидуальном характере затухания на каждой частоте (рис. 1), поэтому рекомендации по реличине сашпарно-защитных зон целесообразно устанавливать для конкретной частоты излучения, прео£Ьадаюшей в спектре источника шума, окружаемого защитной зоной.

90 70 5С

/«г, ,ДБ

30

К ' 1 '.у.,?

7,5 15 30

60,и

Рис.1. График затухап^н ¿соп.

1-бЗГа,

2 - 250 Гц,

3-1СС0ГЦ,

4- 16СООГЦ

Интенсивность затухания звуковых волн в октавных полосах 1000 в 2000 Гц позволяет рекомендовать располагать гшлую застройку на расстоянии ве менее 120 м от автомобильной дороги с целью достижения экологически безопасного акустического резкими (на этих частотах) без использования дополнительных мер по снижению шума на пути его распространения.

В третьей главе "Анализ влияния параметров транспортного потока на уровень шуыа" отмечено, что в силу достаточной изученности зависимости эмиссии шума от

скорости дзгасекЕЯ транспортных средств, исслздогзлось только слияние интенсивности н состава потока на Lxa. н октагпые уровни звукового давления.

Измерение интересующих вас параметров велось при изменяющемся алкающем факторе (интенсивности а составе потока) а сохранения стабильными остальных условий движения.

Статистическая обработка результатов измерений эквивалентного уровня звукового давления для различных вгдатш чгсовой приведгнноЭ интенсивности дви-гения (N - интенсивность движения, определенная по методике приведений транспортных средств к расчетному легковому автомобилю по критерию грузоподъемности) позволяет установить зависимость:

Lxa. = 72,724 + 0,00479 N,

U)

длющую хорошую сходимость с результатами исследованяй других авторов (р»с. 2). Полученааз зависимость гставвз пра часовой внтеясигносги двюгенна больше 200 гвт/ч.

L

80

78

76

74. 72

■«а «ДЕА.

'¿i'Ofiüz^

В'П Я

500 ЮОО.авт/ч

Pas. 1 гггКзэсетя Lona, от еигенгазвсгга двигетя

Зшора изменения во вргмени приведгг ;ой часовой интенсивности движения н ¿ога. (ркс. 3) Ее соответствуют приведет; ¿1 выше формуле. Считаем целесообразным длз учета влияния интенсивности дЕРженяя транспортного потока на параметры шума введение понятия иитенсизностн движения, приведенной к условному эксавтомобилю по критерию шумовой эмиссии. Приведение осуществляется с помощью коэффициента приведения транспортных средств к условному экоавтомо-бялю по критерию шумовой эмиссии. По физическому смыслу этот коэффициент пргдстаагает собой отношение мощностей звукоз, генерируемых исследуемым транспортным средством и эталонным экоавтомобилем:

Ка^-Р/Ргп.,

(2)

РД2 р!„ иэщпость ззука, генерируемого трагеторпягм средством ./ -й марки, Вт, _ ыошность звука, генерируемого згалошщи бггоыобзлгы (условным эко-егтоьшбвлгы), Вт.

ео,

70

М, авт/ч 2000 Г

1000

5

7 8 9 10 И 12 13 14, ч Ряс. 3. Эпюра нздевсЕкя N ■ Ьж*. ю «рске&а

В качестве условного зкоавтомобиля определен легковой автомобиль марки ВАЗ (по наименьшему по абсолютной величине импульсу уровня звуко&ого давления, генерируемого автомобилем при разгоне; и наименьшему коэффициенту краации приведенных измерений 0,045).

Коэффициенты приведения других марок легковых автомобилей к условному экоавтомобилю по критерию шумовой эмиссии не превышают по величине 1,03, поэтому принимаем их равными 1,0.

Коэффициенты приведения к условному экоаэтомобшш по критерию шуыозой эмиссии приведены в табл. 1.

Исходя из сказанного, интенсивность дзиг:;ашг, приведенную к условному экоавтомобилю по критерию шуыозой эмиссия, можно рассчитать по формуле:

Мпж. = Ё Щ Кш.1

(3)

где Ы/ - интенсивность движения транспортных средств /-й марки в физических

КШ4 - коэффициент приведения транспортного средства /-й марки к условному экоавтомобшпо по критерию шумовой эмиссии.

Таблица 1

Марка транспортного средства Кш.1

Легковые автомобили 1.0

УАЗ 1,0

РАФ 1,0

ГАЗ-5ЭА 1,59

ЗИЛ-130 2,23

Краз 2,81

МАЗ - 500 4,53

КаЗ 2,82

Камаз- 3,27

автобус 2,85

трактор 4,75

мотоцикл 1,99

В ходе проведенных исследований качественной зависимости между величиной интенсивности движения и характером спектра не установлено.

Изучение влияния изменения состава транспортного потока (доли грузовик автомобилей) на параметры шумовой эмиссии велось при установившейся часовой интенсивности движения, приведенной к условному экоавгомобилю, и постоянной скорости движения и дорожных условиях. Установили, что при сохранении зтпх граничных условий проведения измерений увеличение или уменьшение доля грузовых автомобилей не отражается на величине Ьзкз. (рве. 4), но определяет спектр излучения (ркс. 5). Полученные в ходе г -следований осреднении® спектры шума свидетельствуют о том, что грузовой а- .отранспорт наиболее активно генерирует шум на среднегеометрических частотах 63,125,250 и 500 Гц. Значит, при преобладании в составе потока грузового транспорта рекомендации по протяженности санитарно-защитных зон от автомобильной дороги целесообразно давать по выделенным октавам с учетом назначения защищаемой территории (селитебная зона, зона рекреации...). Кроме того, подтверждается вывод о том, что при всей универсальности Ьэка. не позволяет объективно судить о качественном характере нзлуче-« ния.

/¿.г^дЕА

8060 40.

20. О-

Ркс. 4. Эпюры и состава транспортного потока

90 ,

80 ' , 70 60 50 40

31,5 125 500 2000 8000, ГЦ

( /

Рис. 5. Ссрйеташие спсктры гауыз для фиксыроваввке 1.1 ытов вото^ 1 - 41 % грузовых автомобилей; 2- 11% грузовых здтоыобклей.

к // | — И ч

Л г А |М ]1 Г А М

3 четвертой глзге "Анализ влияния дорожных услозий на уровень транспортного шума" дана качественная харпхтеристпха зависимости параметров шумовой эмиссии от конкретных дородных условий:

- элементов плана трассы (радиуса кризой з плане); -

- продольного уклона;

- типа покрыли;

- конфигурации поперечного профиля земляного полотна.

Основное требозание при установлении граничных услозкЯ эксперимента - изменение исследуемого фактора влияния при прочих равных условиях.

В ходе исследований измерялись эквивалентные урепш звукового длэления, Locm. и фиксировалось изменение этих параметров с удалением от псточняка шума.

Ках похаззлл результаты исследований, эмиссия шума (велячипа Lnm.) нграз-яомгрна вдоль кривой в плане тргссы автомобильной дорога (рпс. 6), чем меньше радиус закругления, тем заметнее эта неравномерность. Эмиссия шума на сходе автомобиля в закругление несхольхо низе, чем на выходе из него. Следовательно, корректировкой размещения плана трассы й жилой застройхи можно регу.'Пфовать ахусгическяй режим.

82;

81 80 79 78

HP HS ск кк

Рве. 6. Эгяоры изменения «. вдоль крзгзЗ в плане с ралиусгмп;

1 -1000 м, 2 - 1200 м, 3 - 25С0 к, 4 - 40!» и.

Анализ результатов исследования влияния изменения продольного уклона автомобильной дороги на величину эквивалентного уровня показал, что они езязаны между собой зависимостью (рис. .7):

Ьока. = 75,838 + 0,08333/, (4)

где i - продольный уклон автомобильной дороги, %„.

¿аеа.ДЕА

79 ?8

77 76 75

10 20 30 40,%.

Рже. 7. График заыюшоста и<. от продольного уклона аороги.

Но дяттла зависимость представляет собой частный случай, так как сохраняется только при условии движения транспортного потока с фиксированной скоростью и при плавном нарастании продольного уклона трассы.

В реальных условиях работы автомобильного транспорта возможна ситуация, когда резкий рост продольного уклона автомобильной дороги ведет хотя и к незначительному, во снижению шумовой эмиссия. Это происходит за счет замедления движения транспортного потока на подъем.

На качественный характер спектра плавное изменение величины продольного уклона автомобильной дороги не влияет.

Вместе с тем, для обеспеченна наименьшего влияния этого параметра на режим работы двигателя автомобиля считается целесообразным ограничивать величину продольного уклона в пределах селитебных зон величиной 10%,.

Рассматривая механизм эмиссии транспортного шума, мы отмечали, что следует выделять шум качения, который по данным некоторых авторов следует вормиро-вать при скорости движения автомобиля свыше 50 км/ч. Шум качения определяется состоянием покрышки колеса автомобиля и текстурой покрытия автомобильной дорога.'

Исследования проводились на участках автомобильной дороги с различными стандартными покрытиями (асфальтобетонным, крупнозернистой поверхностной обработкой и цементобетонным) при прочих равных дорожных и транспортных условиях (стабильных скорости, составе потока и часовой интенсивности движения, приведенной-к условному экоавтомобилю по критерию шумовой эмиссии).

>> 7

^ 0а-'Т ■ш V

Анализ результатов исследований показал, что эквивалентные уровни звукового давления транспортного шума, измеренные на участках автомобильной дороги с различными типами покрытий - величины одного порядка (от 80 до 82 дБ А). Разница амплитуд Loa. не превышает 2 дБА, но такое колебание уровня звука можно зафиксировать только прибором, на слух оно не различимо. Тем не менее, при движении по автомобильной дороге (пассажир) легко на слух может зафиксировать смену типов покрытия, не наблюдая ее визуально. Это объясняется тем, что смена текстуры покрытия вызывает качественное изменение спектра транспортного шума, которое легко улавливается человеческим ухом.

Осредненные спектры транспортного шума (рис, 8) свидетельствуют о качественном различии излучений, генерируемых на участках дороги с разными по тех-стуре типами покрытий. "Шумносгь" цементобетонного покрытия ниже на частотах 31,5; 63; 125 и 250 Гц, чем асфальтобетонного покрытия и возрастает в диапазоне частот 1000-16000 Гц. Разница по абсолютной величине средних октавных уровней звукового давления колеблется в разных октавах в пределах от 3 дБ до 10 дБ. Характерная особенность охтавной полосы 500 Гц в том, что величины Loan, для различных тяпоз покрытий на этой частоте практически равны между собой и составляют 81 £04 дБ.

4сеа»лБ

80 — п--'|-Г—1—-г 1-1—-1--

_ </ ч

70 —^ S^S ^ ---- ——

60--г—------

""ГЧГ'^Ч

50 -Г ТГ" ——Ч

40 —' ■ ■ ,'-—J—J-L—

31,5 125 500 2000 8000

Рис. 8. Осредненные спектры шума, генерируемого и» участки с разной геыиурий покрипис —— асфальтобетон,

---- поверх, обработка,

----- цементобетон.

* 4t

v Ч. S ^ •

Ч.

Исследование затухания шумовой эмиссии с удалением от источника звука показали, что характер распространения транспортного шума зависит от условий эмиссии (типа покрытия) (рис. 9) и в реальных услосиях плохо поддается описанию классическими формулами сфгричесхой и цилиндрической звуковых волн.

¿лез. * ДЕА.

80 70

60

50

№ ) '9 ,13

1 чь 2

(1 6

7,5 15 30

60, м

Рис. 9. Графихи затухания шума, генерируемого на участках дороги с разной текстурой похрипи: 1 - а/6,2 - п/о, 3 - ц/б.

Исследования влияния поперечного профиля земляного полотна на качественные параметры шумовой эмиссии, а также на характер распространения транспортного шума проводились на участках автомобильной дороги, различающихся геометрическими размерами выемок при прочих равных условиях (дорожных и транспортных).

Эпюры изменения с удалением от источника (рис. 10) свидетельствуют о том, что проложение автомобильной дороги в выемке не влияет на величину звукового давления генерируемого шума (79 дБА), но способствует стремительному затуханию акустического поля уже в границах поперечного профиля земляного полотна (на 7-8 дБА на 30 м удаления от середины крайней полосы движения). Таким образом, наиболее радиальный метод борьбы с транспортным шумом - расположение автомобильной дорога в выемке. Причем, даже неглубокие выемки (наименьшая глубина исследуемых выемок составила 4 м) дают прекрасный результат гашения акустического поля.

В главе пятой "Разработка и обоснование мер по снижению транспортного шума и защите окружающей среды" на основании результатов исследований предложены методы снижения шумовой эмиссии на стадиях проектирования новых и эксплуатации существующих дорожных объектов.

80 78 76

?4

72"

70

7,5 15 30,м

- PilC. 10. Грэфмг ггтуХ2!ГЛЯ в РЫСГ-ГЕК 1 - /!е~ 4,0 к; 2-H,-S,0h.

ЗСак показывают исследования, реальный процесс формирования и распространения транспортного шука сложно описать классическими зависимостями акустика - сферической и цилиндрической ззуксвой волной. Кроме тего, при решении задач згпЕггы прктргссовых территорий от шума целесообразно рассматривать ограниченнее прострапстсо в виде конуса. Условно определим ззукозую волку, ограниченную зтсм пространствам - конической.

Волна в конусе - огк&кзяаз сфгричесптх волн, излучаемых одиночным автомобилем.

Угол растворения конической волны (угол при вершкне конуса) равен удвоенному арктангенсу отношенля скорости сихениз автомобиля к скорости распространенна звуковой водны:

<р = 2 arkfg (и/С), (5)

nie р - угол рсстворепия коннчеездй звуковой валяй; v - скорость двикекЕЯ автомобиля, м/с; С - скорость распространения звуковой волны, м/с.

Поверхность равных фаз в некоторый момент Бремени I будет определяться системой уравнений:

Lr-тл., доА

........■_ к, '

г\ 1.2

X/

X

' * и С| ц($>/2) ял ах а*

у - С11^/2) пл ¡ШОК (6)

г —С! пл.

Плотность потока энергии (интенсивность звука) конической волны обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника; амплитуда звуковой волны затухает обратнопропорционально'этому расстоянию:

У - Р/А2 «(р/ 2) и'п(у/2) л. (7)

где Л - расстояние, Еа которое распространится звуковая волна за время I (Л = С/), м; р - энергия конической звуковой волны, Вт.

Характер отражения конической волны совпадает с условиями отражения сферической звуковой волны.

Для повышения эффективности шумозащитных мероприятий целесообразно проектировать их с учетом частотных характеристик излучения. Спектр шума можно учесть при гашении акустического поля отражением в противофазе. Этот способ можно реализовать путем оптимизации расстояния между источником шума (автомобильной дорогой) и шумоотракаюшим экраном. Это расстояние должно быть кратно половине Длины звуковой волны, генерируемой при движении транспортного потока. Для достижения соблюдения этого условия во всем диапазоне частот излучения целесообразно устраивать шумоотражаюпшй экран специальной чешуйчатой шш коробчатой конструкции.

Сшиксншо шумовой эмиссии способствуют:

- оптимизация улично-Дорожнон сети путем рационально-обоснованного размещения жилых и промышленных районов; критерий оптимизации - максимальное сокращение числа маршрутов поездки и их пересечений;

- рациональная маршрутизация и диспетчеризация дорожного движения, обоснование числа и мест размещения остановок общественного транспорта со критерию сокращения количества циклов торможения и разгона; целесообразно вести речь о рекомендации размещения остановок общественного транспорта перед регулируемыми перекрестками;

- згаямаая нзоляви я совращение чпслз пгргсэтешгй пгшгходпых п траиспор-тсих пстокоз.

В гачестсе показателя комплексной оасггг.а автомобильной дорога (улзда) с позгщия генерации распространенна шума пглессобразно определять изффацяеат крушения стгбяльаостя ддягеяня:

К 2л/£., (раз/ки) (3)

где п - колячество мест нарушения стабильности дзягепкг; £ - протяженность дорога (уллды), сы.

Пря Еалнчнне Есхзффгккедаа нзрупегая сгабнлъностя досекиз £азя. "*0»5 - 2/£ азтохсолльнаа дорога (улица) с наличием мест нарушения стаб^тьностп дзк^гнгл созгеетстзует по крзтер;оо генерация н распространения шуыз автогазбильпоЗ дгр-эг; (улике) без пересечений, прнмыгаккй и т.д.

Эффективность снякеняя шумомй эмиссии регулированием дорожного дг™:-пла определгетса степенью уменьшения величины кнтенссвиостя движения, прп-пвдгйиой к условному зксавтоксйчлкз.

Влнвнне дорожных услосий па геперацгю и ргсгтр-сстранетае транспортного шума должно учитываться при проектировании автомобильных дорог. С целью смягчения ахустического режима примагистральных территорий при разработке ггроекта автомобильной дорога рекомендуется:

- при пересеченна агтомобилъной дорогой насглгягкх пунктоз следует ксррег-тяропать взаимное расположение кретой в плаяг я зз:лоя метровая тздцм сспагом, чтобы селитебная зона располагалась в пзчалз гзярутдеяпз по ходу ддцпетгы транспортного потока, аналогично для ест?- того Еапрадлгтщж;

- вря обходе населенного пункта трасс автомобильной дорога слгдугт располагать с псдг-зтреЕЕОй стороны отяоситель;.) селитебной зопы (для ветра, преобладающего в летние месяцы);

- о пределах населенных пунктов фронтальное пересечение траЕСпортных потоков следует заменять слиянием попутных направлений с одновременным запрещением раззорота в пределах селитебных зон;

- разгонные полосы следует размешать на спуске, а полосы торможения - на подъеме;

- величина продольного уклона трасса в пределах населенных пунктов не долина превысить 10 %,;

- при любой конструкции дородной одезды в населенных пунктах целесообразно устраизать асфальтобетонное покрытие;

- Езабодег радикальная мера борьбы с транспортным шумом - размещение автомобильной дорога в выемке; при нерациональности такого решения (экономической) следует всскуственно увеличивать плотнят» отражения (поглощения) звуковых волн.

При обследовании азгемобальных дорог целесообразно использовать способ ацдаи сущхтгуквдпс дорог со критерию обеспечения экологически безопасного акустического рсстма првкагилральных терраторгй. Критериями оценки целесообразно счютть зттттдя.т.чявнй козффицгент шумового воздействия:

Кка. » /о£з./1аол., (9)

а тазеее часюшиа коэффициенты шумовой змигеиа:

Кот. ш 1<жт/1осяЛли, (10)

тде, ¿зев. - измеренный эквивалентный уровень звука, дБ А;

¿доп. - допустимый по санитарным нормам эквивалентный уровень звукового давления, дБА;

¿оетп. - измеренные октавные уровни звукового давления, дБА; ^акяидоп- - допустимые со санитарным нормам октадные уровни звукового давления, дБ.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Дорокныг условия оказывают заметное влияние на генерацию и распространение транспортного шума, поэтому при планировании мероприятий по защите окружающей среды необходимо учитывать продольные уклоны дороги, геометрию поперечного орофаля, архитектурно-ландшафтные особенности местности.

2. Акустическое поле следует оценивать по двум параметрам: эквивалентному уровню звукового давления и октавным характеристикам спектра, что дает возможность учитывать характер спектра излучения.

3. Учет спектра излучения при проектировании шуыозаинтиых мероприятий позволит значительно повысить их эффективность. Наиболее полно учесть спектр шума позволяет предлагаемый в работе способ гашения акустического поля отражением в противофазе, реализуемый за счет оптимизации удаления от автомобильной дорога шумоотралающих эхраноз. Максимальный эффект гашения достигается при использовании отражателей чешуйчатой ели коробчатой конструкции.

4. Убывание ззукового давления имеет индивидуальный характер, определяемый частотой излучения, поэтому при назначении протяженности сашггарно-за-щитных необходимо учитывать спектр излучения. При преобладании в спектре частот 1000 и 2000 Гц оптимальное удаление застройха от автомобильной дороги составляет не менее 120 ы.

5. Наибольшее влияние не формиро гание акустического резшма притрассовых территорий оказывают интенсивность движения и состав транспортного потока; величина интенсивности движения определяет амплитуду эквивалентного уровня звукового давления, а доля автомобилей в составе потока влияет на качественный характер спехтра иалучешгя.

6. Для учета влияния интенсивности движения а состава транспортного потока на параметры шумовой эмиссии целесообразно ввести понятие условного зкоавто-мобидя. В работе предложена методика расчета интенсивности движения транспортных средств, осногавЕая на приведении автомобилей различных марок к условному эхоазтомсбялм по критерию шумовой эмиссии; определен физический смысл коэффициента приведения транспортных средств к условному эксавтоыобалю по критерию шумовой эмзссян; получены численные значения этого коэффициента для различных транспортных средств.

7. При преобладании в составе транспортного потока грузового транспорта рекомендации по протяженности савятарно-ззщптных- зон вокруг автомобильной дорога целесообразно давать по октавам с серединными частотами 63, 125, 250 и 500 Гц с учетом назначения защищаемой территории. .

8. При проектировании автомобильных дорог целесообразно учитывать, что план трассы и конфигурация поперечного профиля земляного полотна определяют характер эмиссии и распространения шума; продольный ухлон влияет на величину эквивалентного уровня "звукового давления, а спектр излучения определяется текстурой верхнего слоя покрытия.

9. Для cansieims уровня шунозой эыесс^и пр:: разработке проекта азтомобнль-иой дорога рскомеццуется учитывать следующие моменты:

- если азтомобклыая дорога пересссает населенный пункт ва гакруглении, то ¡шлаг вастройгп дол^эш располагаться в начале криЕой в плане со ходу дзниеши транспортного потока, аналогично для встречного иапраалеиня;

- при устройстве обхода населенного пункта трассу дороги следует размешать с подветреакой стороны относительно селитебной sohu в строгом соответствии с росой преобладающих ьстраз (для легшего ссаэна);

- в пределах касглеиного пукхта фронтальное пересечение транспортных потоков следует гамсиЕть слиянием попуттшх направлений с едновргыеакым запрещением разворота в пределах хау.ой аастройхи;

- разпишыг полосы целесообразно прогктврогать па спуске, s полосы тормоге-пея - на подъеме;

- величина продольного уклона трассы в пределах сглэтебных зон не должна превышать 10 %„; .

- в населенных пунктах целесообразно предусматривать асфальтобетонное покрытие;

- по мере возможности автомобильную дорогу в прэдглах населенных пунктов следует размешать в выемке.

10. ПримагистральЕые территории автомобильных дорог могут быть оценены по критерию обеспечения экологически безопасного акустического режима; критериями оценки целесообразно считать эквивалентные и частотные коэффициенты шу-ыосого воздействия.

11. При решении задач залагш от транспортного шукз целесообразно рассматривать конус распространяющейся звуковой волны.

12. Комплексную оценку автомобильной дороги (улзпш) с позиции генерации и распространения шума иелвсообразно прокзгоднть по критерию обеспечения стабильности движения транспортного потока с помощь» коэффициента нарушения стабильности движения.

6

Основные положения диссертации опубликованы в работах!

1. Кашевская Б.В. В основном о шуме, но не только о нем. - За безопасность движения, N 5,1990, -с. 19.

2. Кашевская Е.В. Философские аспекты зашиты от транспортного шума // Инженерная деятельность: история, методология, социальные проблемы / Тезисы докладов Всесоюзной научно-практической конференции, Минск, 1990, -с. 75.

3. Леонович И.И.. Кашевская Е.В. Спектральный анализ транспортного шума. -Автомобильные дороги, N 7-8. -с. 15-17.

4. Леонович И.И., Кашевская Е.В. Транспортный шум и зашита примагистраль-ных территорий // Материалы 47-й научно-технической конференции, посвященной 70-летию Белорусского политехнического института в 3-х частях. 4.2, - Секция "Строительство и архитектура", 1992. -с. 87.

5. Леонович И.И., Кашевская Е.В. Экологические требования к автомобильным дорогам / / Проблемы проектирования и эксплуатации местных автомобильных дорог / Тезисы докладов межреспубликанской научно-технической конференции. - Минск. 1992.-е. III.

6. Ivan Leonovich, Elena Kaschevskaja Technical solutions on environmental control from traffic noise and their effect / The East - West European Road Conference. -Wars2aw, 1993.