Шумовое загрязнение транспорта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Шум. Основные параметры и характеристики

2. Негативное влияние шумового воздействия на организм человека

3. Допустимые уровни шума для населения

4. Ограничение воздействия шума автомобильного транспорта

4.1 Фактор дорожного движения

4.1.1 Интенсивность движения

4.1.2 Конструкция дороги

4.1.3 Реконструкция системы организации движения

4.1.4 Проектирование дорожного покрытия

4.1.5 Планирование размещения городской застройки

4.2 Звукоизоляция зданий

4.2.1 Проектирование зданий

4.2.2 Звукоизоляция элементов здания

4.2.3 Применение шумозащитных экранов

Заключение

Список использованных источников



Введение

Транспорт является одним из важнейших элементов материально--технической базы отечественного производства и необходимым условием функционирования современного индустриального общества. Автомобильный транспорт сыграл огромную роль в формировании современного характера расселения людей, в распространении дальнего туризма, в территориальной децентрализации промышленности и сферы обслуживания. Трудно сейчас представить себе какую-либо отрасль народного хозяйства или вид деятельности населения без использования грузового, легкового автомобиля и автобуса, воздушного и железнодорожного транспортов [1].

Большая протяженность автомобильных дорог обеспечивает возможность их повсеместной эксплуатации при значительной провозной способности [2]. Маневренность, мобильность, высокие скорости доставки грузов и перевозки пассажиров, комфорт поездки и другие положительные качества автомобильного транспорта обеспечили ему повышенные темпы роста. Протяженность магистральных автомобильных дорог в настоящее время составляет более 12 млн. км. Шумовое загрязнение атмосферы при этом постоянно растет.

Две тысячи лет назад во имя тишины и спокойствия Юлий Цезарь запретил повозкам ночью разъезжать по улицам Древнего Рима, а также существовали законы, положения, регулирующие уровень шума, создаваемого транспортными средствами того времени. Во Франции, в период правления короля-солнца Людовика XIV, существовал жесткий запрет шуметь в городе после того, как Париж и его король ложатся спать. Однако лишь недавно, с начала 70-х годов XX в. при разработке перспектив развития транспорта стали учитывать воздействие его на окружающую среду [3].

В нашей стране интерес к проблемам борьбы с транспортным шумом стал проявляться в 30-е гг. XX в. Начало исследованиям по проблемам шума от автомобильного транспорта было положено в 1993 г. Проф. С. П. Алексеевым. Одна из первых монографий «Исследование шумов города Москвы» по результатам исследования транспортных шумов Физическим институтом Академии наук СССР была издана в 1950 г. В ней приводятся подробный анализ формирования шумов и методы борьбы с ними. Разработкой методов снижения транспортного шума в разное время занимались Е. Я. Юдин, Г. Л. Осипов, Б. Г. Прутков, Е. П. Самойлюк, И. А. Шишкин, П. И. Поспелов, В. Н. Луканин, И. Л. Карагодина. Среди зарубежных учёных следует отметить вклад в развитие этой проблемы таих учёных, как М. Реттингер, С. Редферн, З. Маекава [4]. Бактериолог Роберт Кох (1843-1910) почти сто лет назад предсказал, что “когда-нибудь человеку придется ради своего существования столь же упорно бороться с шумом, как он борется сейчас с холерой и чумой” [2].

Шумовое загрязнение в городах практически всегда имеет локальный характер и преимущественно вызывается средствами транспорта - городского, железнодорожного и авиационного. Уже сейчас на главных магистралях крупных городов уровни шумов превышают 90 дБ и имеют тенденцию к усилению ежегодно на 0,5 дБ, что является наибольшей опасностью для окружающей среды в районах оживленных транспортных магистралей. Как показывают исследования медиков, повышенные уровни шумов способствуют развитию нервно-психических заболеваний и гипертонической болезни. Когда шум превышает 130 дБ, это уже очень опасно. Поэтому проблема шумового загрязнения окружающей среды в настоящее время очень актуальна [5].

Уровень уличных шумов обуславливается интенсивностью, скоростью и характером (составом) транспортного потока. Кроме того, он зависит от планировочных решений (продольный и поперечный профиль улиц, высота и плотность застройки) и таких элементов благоустройства, как покрытие проезжей части и наличие зелёных насаждений. Каждый из этих факторов способен изменить уровень транспортного шума в пределах до 10 дБ.

В промышленном городе обычно высок процент грузового транспорта на магистралях. Увеличение в общем потоке автотранспорта грузовых автомобилей, особенно большегрузных с дизельными двигателями, приводит к повышению уровней шума. В целом грузовые и легковые автомобили создают на территории городов тяжёлый шумовой режим.

Шум, возникающий на проезжей части магистрали, распространяется не только на примагистральную территорию, но и вглубь жилой застройки. Так, в зоне наиболее сильного воздействия шума находятся части кварталов и микрорайонов, расположенных вдоль магистралей общегородского значения (эквивалентные уровни шума от 67,4 до 76,8 дБ). Уровни шума, замеренные в жилых комнатах при открытых окнах, ориентированных на указанные магистрали, всего на 10-15 дБ ниже [1].

Тем не менее из трех основных видов транспорта автомобильный транспорт оказывает наиболее неблагоприятное акустическое воздействие. Автомобили являются преобладающим источником интенсивного и длительного шума, с которым ни в какое сравнение не идут никакие другие. Шум, создаваемый движущимися автомобилями, является частью шума транспортного потока. В общем случае наибольший шум генерируется большегрузными автомобилями. При малых скоростях движения по автодорогам и больших частотах вращения вала двигателя основным источником шума является обычно силовая установка, в то время как при больших скоростях движения, пониженных частотах вращения и меньшей мощности силовой установки доминирующим может стать шум, обусловленный взаимодействием шин с поверхностью дороги. При наличии неровностей на поверхности дороги преобладающим может стать шум системы рессорной подвески, а также грохот груза и кузова.

Железнодорожный транспорт в противоположность автомобильному и воздушному не развивается такими быстрыми темпами. Однако появились признаки того, что железные дороги начнут играть новую роль. Уровни шума железнодорожного транспорта зависят как от интенсивности и скорости движения составов, так и от характеристик поездов, состояния железнодорожных путей. Шумовая характеристика железнодорожного транспорта при интенсивности движения 3-4 пары/час на расстоянии 25 м составляет 71-82 дБ в зависимости от состава потока (пассажирские или грузовые поезда).

После внедрения скоростных поездов в Японии и Франции многие страны приняли решение об увеличении скорости движения поездов и объема пассажирских перевозок, обеспечив тем самым повышение конкурентоспособности железных дорог. Расширение сети железных дорог и увеличение скорости поездов вызовут рост шума, возникнут связанные с этим проблемы защиты от него окружающей среды.

Раздражение, вызванное шумом воздушного транспорта, обусловлено главным образом введением в эксплуатацию в конце 50-х годов на гражданских авиалиниях реактивных самолетов. С тех пор число коммерческих и частных реактивных самолетов, находящихся в повседневной эксплуатации, превысило 7 тыс. единиц. За этот период снижению шума самолетов уделялось значительное внимание. Решение рассматриваемой проблемы проводилось по следующим трем основным направлениям. Первое и, вероятно, наиболее важное направление сводится к исследованию основных источников шума и разработке, в частности, менее шумных силовых установок. Второе направление связано с упорядочением и введением контроля полетов самолетов в окрестности аэропортов. Наконец, третье направление - меры, непосредственно не связанные с изменением условий эксплуатации воздушных судов - рациональное использование земельных участков как на территории самого аэропорта, так и в его окрестностях с усилением звукоизоляции зданий и сооружений, находящихся под воздействием шума высокого уровня.

Акустическая характеристика транспортного потока определяется показателями шумности автомобильности. Шум, производимый отдельными транспортными экипажами, зависит от многих факторов: мощности и режима работы двигателя, технического состояния экипажа, качества дорожного покрытия, скорости движения. Кроме того, уровень шума, как и экономичность эксплуатации автомобиля, зависит от квалификации водителя. Шум от двигателя резко возрастает в момент его запуска и прогревания (до 10 дБ). Движение автомобиля на первой скорости (до 40 км/ч) вызывает излишний расход топлива, при этом шум двигателя в 2 раза превышает шум, создаваемый им на второй скорости. Значительный шум вызывает резкое торможение автомобиля при движении на большой скорости. Шум заметно снижается, если скорость движения гасится за счёт торможения двигателем до момента включения ножного тормоза [6].

За последнее время средний уровень шума, производимый транспортом, увеличился на 12-14 дБ.

Величина превышений доходит до:

· 20-25 дБ на территориях вблизи автотрасс:

· 30-35 дБ для квартир жилых домов, обращенных в сторону крупных автотрасс (без шумозащитного остекления);

· 10-20 дБ вблизи железных дорог при движении поездов;

· 8-10 дБ на территориях, подверженных периодическому воздействию авиашума;

· 30 дБ при несоблюдении установленных требований при ведении строительных работ в ночные часы [6].

Вот почему проблема борьбы с шумом в городе приобретает всё большую остроту.



3. Шум. Основные параметры и характеристики

Шум - это звуковые волны, воспринимаемые людьми как неприятный, мешающий или даже вызывающий болезненные ощущения фактор, либо любые нежелательные для человека звуки, ухудшающие процессы труда или отдыха, создающие акустический дискомфорт. Характерные примеры шума - свист, треск, шипение, дребезжание. Единица уровня громкости - бел (Б) (в честь Александра Грейама Белла (1847-1922)- изобретателя телефона), а единица измерения громкости звука, равная 0,1 логарифма отношения данной силы звука к пороговой (воспринимаемой ухом человека) его интенсивности, называется децибелом (дБ). Диапазон слышимых звуков для человека составляет от 0 до 170 дБ. Человек на слух может обнаружить разницу в уровне громкости приблизительно в 1 дБ = 0,1Б что соответствует изменению интенсивности источника звука в 1,26 раза [7].

Основными источниками шума на территории города являются:

· автотранспортные потоки улично-дорожной сети города; железнодорожный транспорт;

· наземные линии метро;

· авиатранспорт аэропортов (Внуково, Шереметьево, Домодедово) Московского авиаузла;

· промышленные предприятия, коммунально-складские объекты, объекты электро- и теплоэнергетики;

· строительная техника (особенно в случае ведения работ в ночное время);

· инженерное оборудование зданий, сооружений, жилых домов;

· шумы «бытового происхождения»

· шум громкоговорителей и др.

Воздействие шума на живые организмы неоднозначно и отличается степенью восприятия. Объективными показателями шумового воздействия являются интенсивность, высота звуков и продолжительность воздействия.

Интенсивность характеризует величину звукового давления, которое оказывают звуковые волны на барабанную перепонку уха человека и измеряется в децибеллах (дБ). Физиологическое субъективное восприятие интенсивности звука или так называемая громкость звука не поддаётся точному количественному измерению, поэтому оценивается по формуле [4,7]:

L = 10*lg (1)

где L - относительная величина, характеризующая громкость звука, дБ;

J - создаваемая иисточником интенсивность звука, Вт/м²;

J₀ - интенсивность звука на пороге слышимости, Вт/м².

У каждого вида транспорта определённая интенсивность, табл. 1.

Таблица 1 - Интенсивность шума от транспортных средств

Вид транспорта	Интенсивность шума, дБ
Легковой автомобиль	70-80
Грузовой автомобиль	80-90
Автобус	80-85
Поезд метрополитена	90-95
Железнодорожный состав (в 7 м от колеи)	95-100
Железнодорожный состав (у колес)	125-130
Реактивный самолет на взлете	130-160

На уровень шума влияет ряд факторов:

- интенсивность транспортного потока - наибольшие уровни шума регистрируются на магистральных улицах больших городов при интенсивности движения 2000-3000 авт/час. Интенсивность транспортного потока в приведённых единицах, ед./час, определяется по формуле (2):

N_{привед.} = ?(N*P_i*k_привед)/100 (2)



где - N - интенсивность движения транспортного потока (исходная) в физических единицах, а/ч;

P_i - процентное содержание в потоке транспортных средств i-го типа;

k_привед - коэффициенты приведения для i-го типа транспортных средств [1].

- скорость транспортного потока - при увеличении скорости транспортных средств происходит возрастание шума двигателей, шума от качения колес по дороге и преодоления сопротивления воздуха;

- состав транспортного потока - грузовой транспорт создает большее шумовое воздействие по сравнению с пассажирским;

- тип двигателя - сравнение двигателей соизмеримой мощности позволяет провести их ранжирование по возрастанию уровня шума: электродвигатель, карбюраторный двигатель, дизель, паровой, газотурбинный двигатель;

- тип и качество дорожного покрытия - наименьший шум создает асфальтобетонное покрытие, затем по возрастающей: брусчатое, каменное и гравийное. Неисправное дорожное покрытие любого типа, имеющее выбоины, раскрытые швы и нестыковки поверхностей создает повышенный шум;

- планировочные решения территорий - извилистость улиц, наличие разноуровневых транспортных развязок и светофоров влияют на характер работы двигателей, а следовательно, и на создаваемый шум. Высота и плотность застройки определяют дальность распространения шума от магистралей. Так, ширина зон акустического дискомфорта вдоль магистралей в дневные часы может достигать 700-1000 м в зависимости от типа прилегающей застройки;

- наличие зеленых насаждений - вдоль магистралей с обеих сторон предусматривают санитарно-защитные зоны, в которых высаживают деревья. Лесопосадки препятствуют распространению шума на близлежащие территории [1].

Высота звука _ второй показатель воздействия шума _ определяется частотой колебаний среды и измеряется в герцах (Гц). В зависимости от частоты звуковые колебания подразделяются на инфразвуковые (низкочастотные) с частотами менее 20 Гц; акустические (слышимые) с частотами от

20 до 20 000 Гц; ультразвуковые (высокочастотные) с частотами от 20 000

до 109 Гц; гиперзвуковые (сверхвысокочастотные) с частотами 109-1013 Гц [7].

Значительное физиологическое воздействие на организм человека оказывают неслышимые инфразвуки, особенно имеющие большие амплитуды колебаний, которые входят в резонанс с колебаниями внутренних органов и могут ощущаться как боль в ухе. В естественных экосистемах инфразвуковые колебания возникают при землетрясениях, ураганах, штормах и других природных катаклизмах. В искусственных экосистемах они проявляются при работе машин и механизмов: работа компрессорных установок тормозных систем поездов и грузовых автомобилей, тяговых электродвигателей, дизелей, газовых турбин и т.д.

В транспортных процессах инфразвуку, как правило, сопутствуют высокочастотные звуки акустического диапазона, поэтому инфразвук мало ощутим, но от этого не становится менее опасным.

Акустический диапазон включает шумы производственные и бытовые. В акустическом диапазоне высокочастотные шумы считаются более вредными. Транспортные средства создают преимущественно низко- и среднечастотный спектр шума. Например, при движении поезда высота звуков обычно составляет 500-800 Гц.

Ультразвук также вреден для человека, но его воздействие проявляется реже. Ультразвук неслышим для человека, но воспринимается и издается некоторыми животными (летучие мыши, рыбы, насекомые, птицы и др.).

Он представляет собой механические колебания в газах, жидкостях и твердых телах. Используется в производственных процессах при металлообработке в ультразвуковых установках, для получения эмульсий, сушки, очистки, сварки, для целей дефектоскопии, навигации, подводной связи. Ультразвук возникает при работе станков, ракетных и иных двигателей. Влияние ультразвука низкочастотного диапазона, характерного для промышленного производства, оказывает действие на организм человека не только в зоне контакта, но и на всю поверхность тела и на вестибулярный аппарат. Даже небольшие дозы ультразвукового облучения этого диапазона при длительных и многократно повторяющихся воздействиях вызывают у работающих слабость, сонливость, снижение работоспособности.

Гиперзвук представляет упругие волны, сходные с ультразвуком. Получают его искусственно, генерируя с помощью специальных излучателей. Распространяется только в кристаллах, в воздухе сильно поглощается. Для транспортных процессов не характерен [7,8].

Продолжительность шумового воздействия _ третий показатель влияния шума. Большая продолжительность воздействия шума оказывает вредное влияние на слух и общее здоровье человека [1].



4. Негативное влияние шумового воздействия на организм человека

В условиях сильного шумового воздействия автотранспорта в городе происходит непрерывное напряжение слухового аппарата. Это вызывает слабую форму глухоты (увеличение порога слышимости), таким образом, минимальный шум, примерно с 10 дБ для здорового человека поднимается до 20-35 дБ.

Шумовые воздействия автотранспорта в больших городах также влияют на продолжительность человеческой жизни, сокращая её, по исследованиям австрийских учёных, примерно на 8-12 лет.

Постоянный сильный шум не редко является причиной психической угнетённости, нервного истощения, язвенной болезни, вегетативного невроза, расстройства сердечно-сосудистой, а также эндокринной системы. Постоянный шум влияет на качество работы и отдыха, значительно уменьшает производительность труда. Обширные физиолого-гигиенические исследования населения выявили негативные изменения в здоровье жителей города, которые регулярно подвергаются шумовому воздействию автотранспорта в условиях трудовой деятельности и проживания. При этом состояние слуховой чувствительности, сердечно-сосудистой и нервной систем, напрямую зависело от уровня шумового воздействия, от возраста и пола обследованных. Больше всего изменений произошло у людей, которые испытывают шумовые воздействия как в условиях труда, так и быта.

Шумовые воздействия автотранспорта также приводит к нарушению сна. Одно из самых неблагоприятных шумовых воздействий на человека внезапные, прерывистые шумы, особенно при возникновении в ночные и вечерние часы, во время сна. Шумы, внезапно возникающие во время сна, обычно вызывают сильный испуг, в особенности у детей и людей с различными заболеваниями. Шум негативно сказывается на продолжительности и глубине сна. Под воздействием постоянного шума уровнем около 50 дБ засыпание растягивается на час и даже более, сон не переходит в глубокую фазу и после пробуждения человек чувствует головную боль, усталость, иногда это приводит к нарушению сердцебиения.

Отсутствие хорошего отдыха после тяжёлого трудового дня всегда приводит к развитию хронического утомления, которое со временем перерастает в ряд хронических заболеваний, например гипертонической болезни и расстройству центральной нервной системы.

Наблюдения свидетельствуют, что в шумных городских районах общая заболеваемость населения в 3 раза выше, чем в тихих [3].

Таблица 2 - Воздействие шума на человека [1].

Примеры шумового воздействия	Шумовое воздействие(дБА)	Эффект продолжительного воздействия
Реактивный двигатель при взлете (25 м)	150	Разрыв барабанных перепонок
Удар грома, ткацкий станок, рок-музыка, сирена (близкое расстояние), цепная пила	120	Порог боли у человека
Сталепрокатный завод, автомобильный гудок (1 м), стереорепродуктор близко от уха	110
Метро, подвесной мотор, косилка для газонов, мотоцикл (расст. 8 м), трактор, полиграфическое предприятие отбойный молоток мусоровоз	100	Серьезная угроза для слуха (время воздействия 8 ч)
Оживленная городская улица, дизельный грузовик, миксер, хлопкопрядильная машина	90	Угроза для слуха. плохая слышимость
Уборка мусора, стиральная машина, типичная фабрика, товарный поезд (расстояние 15 м), посудомоечная машина, миксер	70	Возможна угроза для слуха
Скоростная автомагистраль (расст. 15 м), шумный офис, пылесос, вечеринка, телевизор	70	Раздражающее действие
Разговор в ресторане, обычный офис, музыкальный фон, чириканье птиц	60	Интенсивное воздействие
Спокойный пригород, разговор в жилой комнате	50	Слабое воздействие на слух
Библиотека, тихий музыкальный фон	40
Спокойная сельская местность (в ночное время)	30
Шепот, шелест листьев	20	Очень слабое воздействие
Дыхание	10
Тишина	0	Критический уровень



3. Допустимые уровни шума для населения

Для защиты людей от вредного влияния городского шума необходима регламентация его интенсивности, спектрального состава, времени действия и других параметров. При гигиеническом нормировании в качестве допустимого устанавливают такой уровень шума, влияние которого в течение длительного времени не вызывает изменений во всём комплексе физиологических показателей, отражающих реакции наиболее чувствительных к шуму систем организма.

В основу гигиенически допустимых уровней шума для населения положены фундаментальные физиологические исследования по определению действующих и пороговых уровней шума. В настоящее время шумы для условий городской застройки нормируют в соответствии с Санитарными нормами допустимого шума в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки (№ 3077-84) и Строительными нормами и правилами II.12-77 «Защита от шума». Санитарные нормы обязательны для всех министерств, ведомств и организаций, проектирующих, строящих и эксплуатирующих жильё и общественные здания, разрабатывающих проекты планировки и застройки городов, микрорайонов, жилых домов, кварталов, коммуникаций и т.д., а также для организаций, проектирующих, изготавливающих и эксплуатирующих транспортные средства, технологическое и инженерное оборудование зданий и бытовые приборы. Эти организации обязаны предусматривать и осуществлять необходимые меры по снижению шума до уровней, установленных нормами.

Одним из направлений борьбы с шумом является разработка государственных стандартов на средства передвижения, инженерное оборудование, бытовые приборы, в основу которых положены гигиенические требования по обеспечению акустического комфорта.

ГОСТ 19358-85 «Внешний и внутренний шум автотранспортных средств. Допустимые уровни и методы измерений» устанавливает шумовые характеристики, методы их измерения и допустимые уровни шума автомобилей (мотоциклов) всех образцов, принятых на государственные, межведомственные, ведомственные и периодические контрольные испытания. В качестве основной характеристики внешнего шума принят уровень звука, который не должен превышать для легковых автомобилей и автобусов 85-92 дБ, мотоциклов - 80-86 дБ. Для внутреннего шума приведены ориентировочные значения допустимых уровней звукового давления в октавных полосах частот: уровни звука составляют для легковых автомобилей 80 дБ, кабин или рабочих мест водителей грузовых автомобилей, автобусов - 85 дБ, пассажирских помещений автобусов - 75-80 дБ.

Санитарные нормы допустимого шума обуславливают необходимость разработки технических, архитектурно-планировочных и административных мероприятий, направленных на создание отвечающего гигиеническим требованиям шумового режима, как в городской застройке, так и в зданиях различного назначения, позволяют сохранить здоровье и работоспособность населения.



4. Ограничение воздействия шума автомобильного транспорта

Существует два подхода к достижению нормативных уровней шума на территориях города и в помещениях различного функционального назначения:

1. реализация технических мер по снижению шумовой характеристики источников шума (при этом снижение шумовой характеристики происходит за счёт совершенствования конструкции техники и использования прогрессивных технологий);

2. защита территорий и помещений за счёт применения шумопонижающих технологий и материалов [2].

4.1 Фактор дорожного движения

4.1.1 Интенсивность движения

Наиболее очевидным способом уменьшения шума автомобильного транспорта является снижение интенсивности движения в результате смещения транспортного потока. Разделение транспортного потока, например, пополам, в общем случае ведет к снижению уровней транспортного шума на 3 дБА. Однако закрытие участков дороги для всех видов автомобильного транспорта может создать определенные трудности.

Эффект ограничения интенсивности движения зависит не только от смещенного транспортного потока, но также и от интенсивности движения как до введения ограничений, так и после их введения. Уменьшение интенсивности движения вдвое приводит к снижению эквивалентного уровня шума при условии неизменности других параметров. Но интенсивность движения и скорость автомобилей, вообще говоря, являются не постоянными величинами. Уменьшение интенсивности движения обычно связано с ростом скорости движения, поэтому ожидаемого оптимального выигрыша от снижения интенсивности движения не достигается.

Кроме того, перемещение транспортного потока приводит к нарастанию шума на других дорогах транспортной системы. И, тем не менее, то обстоятельство, что уровень транспортного шума и интенсивность движения связаны логарифмической зависимостью, может быть использовано в нужном направлении. Например, можно снять транспортный поток со слабо используемой дороги и перебросить его на уже сильно нагруженную. Это приведет к небольшому увеличению шума на сильно нагруженной дороге, особенно если она была заранее спроектирована для интенсивного потока машин. При этом будут достигнуты значительные результаты по снижению шума на слабо нагруженных автомобильных дорогах.

Следовательно, можно добиться весьма существенного снижения шума для значительного числа людей путем создания объездных путей, специально рассчитанных на значительную интенсивность движения и ослабления напряженности транспортной сети, пронизывающей жилые кварталы.

В крупных и небольших городах, где объездные пути еще не созданы, можно пойти на переключение движения транспорта в ночные часы на улицы, где расположены торговые предприятия.

На снижение шума автомобильного транспорта также направлено ограничение числа тяжелых грузовых автомобилей в транспортном потоке. Эти меры обычно принимают форму запретов на въезд грузовых автомобилей в определенный район или на въезд в город всех автомобилей выше определенной грузоподъемности, а также ограничений въезда в определенные моменты времени, обычно в ночные часы, субботние и воскресные дни.

Теоретически уменьшение скорости движения автомобильного транспорта является одной из самых эффективных мер ограничения уровня шума автомобильного транспорта. На высокоскоростных дорогах сокращение средней скорости автомобиля в 2 раза может привести к снижениям эквивалентного уровня шума на 5-6 дБ. Но на практике трудно достичь снижения скорости автомобилей.

Несмотря на вводимые ограничения скорости, большая часть автотранспорта превышает этот предел.

Успехов в деле уменьшения скорости можно добиться путем устройства возвышений на дорожном покрытии или поперечных полос на дороге, которые дают возможность водителям почувствовать скорость автомобиля. К другим способам относятся сужение дороги и искривление трассы дороги [1,9].

4.1.2 Конструкция дороги

Шум, излучаемый автомобильным транспортом, зависит как от вертикального, так и горизонтального очертания дороги, а также от типа дорожного покрытия. Вопросы сооружения и конструирования придорожных барьеров рассматриваются при проектировании дороги. Обычно акустический барьер имеет форму вертикальной стенки, хотя широкое применение получили и иные формы, делались попытки улучшить эстетические, нежели экранирующие, характеристики барьеров. При проектировании эффективного звукового барьера ставят следующие цели: барьер должен иметь достаточную массу для ослабления звука, быть доступным для текущего обслуживания и ремонта; установка барьера не должна приводить к росту несчастных случаев. Кроме этого, сооружение барьера должно быть экономичным. Чтобы обеспечить оптимальную степень звукозащищенности, барьер должен располагаться вблизи источника шума или вблизи объекта, защищаемого от шума.

Барьер должен, если это возможно, полностью скрывать ограждаемый участок дороги, исключая видимость этого участка из окон защищаемых зданий или различных точек защищаемого пространства. Хотя масса барьера не должна быть значительной, важно обеспечить тщательное уплотнение всех просветов в конструкции барьера. Дырка или просвет в конструкции барьера может привести к существенному уменьшению его экранирующей возможности, а наличие указанных дефектов может вызвать резонансные эффекты, что может привести, в свою очередь, к изменению характера преобразованного барьером звука, при котором произойдет изменение широкополосного шума в шум, содержащий дискретные тона.

Звуковая энергия, генерируемая транспортным потоком, может быть отражена с помощью эффективных приемников звука, которыми оснащена сторона стенки барьера, обращенная к источнику. При наличии звуковых барьеров с обеих сторон, дороги могут возникнуть дальнейшие осложнения, вызванные многократными отражениями, происходящими между стенками барьера. При определенных конфигурациях экранизирующий потенциал каждого барьера может быть значительно снижен в результате воздействия дополнительного шума, преломляющегося через барьер от воображаемых источников звука.

Следует также упомянуть о барьерах, выполненных в виде насыпи, а также о барьерах типа "пещер" в скалистом грунте. Типичные барьеры поглощающего типа состоят из полых коробчатых панелей, которые со стороны дороги имеют перфорированную или открытую металлическую пластину. Коробка затем заполняется звукопоглощающим материалом, таким, как минеральная вата. Дороги, проложенные в выемках, обычно хорошо экранируются краем экранирующей стенки, хотя отражения от далеко расположенной стенки могут уменьшить характеристику экранирования. На дорогах, расположенных на насыпи или эстакаде, проблемы с шумом более серьезны, хотя в точках приема звука, расположенных ниже края насыпи или парапета, имеет место некоторое экранирование [5].

4.1.3 Реконструкция системы организации движения

Для того чтобы уменьшить уровень шума, важно рассмотреть на стадии проектирования пересечения дорог организацию движения потока автомобилей с целью минимизации числа ускорений и замедлений автомобилей. Та же цель ставится и при разработке планов управления движения автомобильным транспортом. Эти планы составляются таким образом, чтобы сократить длительность поездок и уменьшить число несчастных случаев.

Система светофоров разработана и установлена практически в каждом крупном городе мира. К сожалению, влияние на шум, создаваемый автомобильным транспортом, этих мер не так значительно, как ожидалось. Это происходит частично из-за того, что совершенствование организации движения транспортного потока благодаря внедрению этих систем управления постепенно приводит к тому, что нагрузка на систему возрастает, происходят быстрое ее переполнение и (или) нарастание интенсивности транспортного потока.

Другой мерой по ограничению движения потока автомобилей, следующих через пересечения дорог, является отключение светофоров на пересечениях дорог с не очень высокой интенсивностью движения в ночное время. Однако это не приводит к какому-либо систематическому снижению уровня шума и связано с тем, что скорости автомобилей завышены, что сводит на нет преимущества, связанные с исключением процесса трогания автомобилей при наличии светофоров [5,9].

4.1.4 Проектирование дорожного покрытия

Благодаря проведенным исследованиям было установлено, что некоторых успехов в снижении шума можно добиться с помощью соответствующей конфигурации рисунка протектора и конструкции шины. Но конструирование шин существенно пониженным уровнем шума вступает в противоречие с острой необходимостью обеспечения безопасности движения, предотвращения нагрева протектора и обеспечения экономичности автомобиля. Следовательно, большие возможности по снижению шума открывает создание перспективных альтернативных конструкций дорожного покрытия.

Важным, с точки зрения ограничения шума, является, по-видимому, строение самого дорожного покрытия; образовано ли оно битуминизирован-ным материалом со случайным рисунком строения, или покрытие бетонное, с доминирующей поперечной структурой.

В Великобритании были проведены измерения, которые позволили установить элементарное соотношение между сопротивлением автомобиля заносу, реализуемым на данном дорожном покрытии, и суммарным уровнем шума, который генерируется автомобилями, идущими на больших скоростях по данному дорожному покрытию.

Было установлено, что это соотношение статистически не зависит от строения материала дорожного покрытия. К сожалению, хотя этот результат и полезен при установлении норм для разработки дорожного покрытия, в которых учитываются соображения безопасности и охраны окружающей среды, он обнажает противоречие, существующее между определением дорожных покрытий, обладающих низким уровнем шума и удовлетворительными нормами безопасности при высоких скоростях движения. Например, гладкое дорожное покрытие может быть относительно малошумным, но одновременно совершенно небезопасным для движения во влажную погоду.

У некоторых дорожных покрытий сочетаются малая шумность и удовлетворительные характеристики сопротивляемости боковому заносу автомобиля. Такие дорожные покрытия обычно имеют пористую структуру, которая является влагопроницаемой, но в то же время обладает удовлет-ворительным звукопоглощением в частотном диапазоне от 400 Гц до 2 кГц.

Было установлено, что снижения уровня шума можно добиться и при других видах пористых дорожных покрытий. В Швеции, например, такие данные были получены для пористого дорожного покрытия, составленного из подобранного по гранулометрическому составу каменного остова с эмульсионным асфальтом в качестве связующего, а в Канаде для дорожного покрытия, составленного из смеси "открытого" типа, с тонким защитным слоем битума. В последнем случае было установлено, что снижение уровня шума составило 4-5 дБ по сравнению с уровнем шума на дорогах с обычным асфальтовым покрытием и 3 дБ по сравнению с изношенным бетонным покрытием, которое обладает гораздо меньшим сопротивлением боковому сносу, чем дорожное покрытие, составленное из смеси "открытого" типа и покрытое тонким защитным слоем битума.

Однако в Норвегии и Швеции возникли проблемы, связанные с износоустойчивостью этих дорожных покрытий, что вызвано применением шин с шипами в зимние месяцы. Эти шины дробят поверхностный слой в мелкий порошок, который затем забивает поры дорожных покрытий "открытого" типа, постепенно снижая их звукопоглощение [5,10].

4.1.5 Планирование размещения городской застройки

Уровень шума вблизи автомобильной трассы весьма значительный. При изыскании нового автотранспортного маршрута в существующем городском районе большинство имеющихся там сооружений должно сохраниться, поэтому схема дороги и ее проектирование - решающие факторы минимизации шума от движения автомобилей. В том случае, если дорога проходит через район, который еще не получил развития или планируется под реконструкцию, можно рассмотреть также вопрос об ограничении воздействия шума путем соответствующего регулирования землепользования окружающих дорогу участков. Возможности удачного планирования дороги определяются размером имеющегося пространства, а также характером местности и применяемой политикой районирования.

При планировании дороги необходимо обеспечить как можно большее расстояние между источником шума и участком, наиболее чувствительным к шуму; рациональное размещение мест деятельности человека, совместимых с некоторым воздействием шума, таких, как стоянки автомобилей, открытые пространства, сооружения и устройства хозяйственного назначения; использование архитектурно-строительных форм и зеленых насаждений в качестве барьеров для экранирования районов, чувствительных к воздействию шума.

Жилые районы можно защитить от шума автомобильного транспорта путем размещения их на достаточно удаленном от источника шума расстоянии. Однако проектировщики считают такой подход экономически не обоснованным. Часто это действительно так, поскольку, например, в зданиях, расположенных по соседству с автомобильной дорогой (менее 100 м), уровень шума редко снижается ниже 70дБА. Тем не менее, при определенных обстоятельствах пространственное разделение зданий и автомобильных дорог нужно рассматривать как вариант единственного положительного решения проблемы. Это особенно справедливо в условиях неоднородной реконструкции или развития района, когда возводятся кварталы высотных домов, которые не могут быть легко экранированы с помощью барьеров и должны как можно дальше размещаться от дороги, на сколько позволяют местные условия.

Жилые дома малой этажности можно защитить от шума автомобильного транспорта путем экранирования в той или иной форме или зелеными насаждениями [5].

4.2 Звукоизоляция зданий

4.2.1 Проектирование зданий

Необходимость устройства дорогостоящих ограждающих конструкций с высокими звукоизоляционными характеристиками может быть сведена к минимуму, если форму и ориентацию здания спланировать с учетом воздействия шума со стороны дороги.

Цель такого подхода - избегать отраженных звуков от любой поверхности стены, обращенной к чувствительным к шуму помещениям самого здания, или от здания, расположенного рядом. Форма здания может быть использована для обеспечения собственной акустической защиты. Некоторые части такого здания (стены и балконы) обеспечивают акустическую защиту от шума со стороны автомобильной дороги.

Внутри любого здания есть помещения, в которых люди будут менее подвержены наружному шуму, поскольку шум со стороны автомобильной дороги обычно является единственным раздражающим фактором для помещений, обращенных непосредственно к дороге, необходимо идентифицировать чувствительные к шуму помещения и разместить их на другой стороне здания [1,9].

4.2.2 Звукоизоляция элементов здания

Физическими характеристиками стен, которые способствуют хорошей звукоизоляции, являются малая жесткость, высокий уровень демпфирования и большая масса. Таким образом, толстая каменная стена будет иметь более высокую звукоизоляцию, чем тонкая стеклянная панель.

Шум, создаваемый дорожным транспортом, часто обладает высокими уровнями в диапазоне низких частот, когда звукоизоляция ограждающей конструкции обычно определяется массой ограждающей конструкции.

Двухслойная конструкция будет иметь большую звукоизоляцию, чем однослойная той же суммарной массы. Например, стена из пустотелого кирпича будет обладать более высокой звукоизоляцией, чем стена из сплошного кирпича.

Звукоизоляция двухслойной ограждающей конструкции зависит от физических характеристик каждого из слоев и от характера соединений между ними. Чем дальше друг от друга расположены слои, и чем меньше связь между ними, тем лучше будет звукоизоляция этого двухслойного ограждения. Распространение звука через обрамляющую конструкцию можно уменьшить, если для этого будут использованы, по крайней мере, для одного из слоев так называемые манжетные уплотнения. Звукоизоляцию двухслойных ограждающих конструкций можно улучшить путем заполнения промежутка между слоями звукопоглощающим материалом, таким, как стекловолокно. В стене должны отсутствовать легкие открывающиеся элементы, такие, как двери и окна, так как их слабая звукоизоляция снизит звукоизолирующие свойства ограждающих конструкций. Но здания редко проектируются с учетом этого соображения, так как окна обеспечивают естественное освещение, вентиляцию точно так же, как визуальный контакт с внешней средой.

Двухслойные ограждающие конструкции в виде двойного остекления могут значительно улучшить звукоизоляцию. Важнейшим фактором, определяющим эффективность двойного остекления, является зазор между составными стеклянными панелями. Увеличение зазора до 200 мм приводит к общей большей звукоизоляции.

Если листы стекла будут установлены не параллельно, можно получить небольшое улучшение звукоизоляции как в области совпадения длин волн, так и в той области, где наблюдается эффект полостного резонанса. Однако общее снижение шума, полученное путем наклона одного из листов стекла, редко оправдывает дополнительные расходы на сооружение ограждающих конструкций.

Аналогичного улучшения звукоизоляции можно добиться путем наклейки полос на контур открывающегося окна. Однако чистое открывание окна может привести к нарушению способности таких полос полностью перекрывать щели по контуру. При открывании окна для проветривания помещения звукоизоляция резко падает.

При плотно закрытых или уплотненных окнах нельзя использовать естественную вентиляцию. Нужна либо механическая система вентиляции, либо система кондиционирования. Такие системы должны быть тщательно подобраны с тем, чтобы осуществлять адекватную вентиляцию без превышения приемлемого уровня шума. Вентиляционные выходные и входные отверстия этих систем не должны быть обращены к дороге. Их необходимо оснащать отражательными перегородками или щитками для того, чтобы заблокировать пути распространения шума.

Крыша здания обычно является единственным существенным путем распространения шума автомобильного транспорта, когда здание расположено ниже уровня автомобильной дороги, или у крыши есть постепенный наклон, при котором большая площадь крыши оказывается подвержена непосредственному воздействию шума. В крыше любой конструкции обычно имеется множество воздушных промежутков, которые изменяют звукоизоляцию. Ее можно было бы обеспечить даже при помощи тяжелого черепичного покрытия. Любые отверстия в крыше (дымовые или вытяжные трубы) будут способствовать распространению шума. Если эти отверстия не очень значительны, их следует уплотнить. Вентиляция в полости крыши имеет большое значение, поэтому нужно располагать указанные отверстия на той стороне здания, которая не обращена к автомобильной дороге, или эти отверстия следует оснастить решеткой или звукозащитным козырьком [1,9].

4.2.3 Применение шумозащитных экранов

Шумозащитный экран -- конструкция, возводимая вдоль крупных проспектов, автомагистралей, железнодорожных путей, которые защищают от шума близлежащие дома, а также места скопления людей (остановки общественного транспорта, парки) [4]. Конструкция шумозащитных экранов очень проста (рис.1).

Установка таких конструкций экономически обоснована в густонаселенных районах, где трассирование дороги на расстоянии от жилых и офисных зданий невозможно. Шумозащитные экраны снижают транспортный шум за счет поглощения, изменения длины волны, отражения, или дифракции, как правило, на 8--20 дБА.

Помимо этой функции, экраны в разной степени защищают прохожих и проживающих рядом от дорожной пыли и грязи в осенне-весенний период и от ослепления фарами (в случае с непрозрачными экранами). При возникновении ДТП защищает прохожих от обломков. Таким образом, даже при прохождении в непосредственной близости от оживленной трассы -- есть возможность создать тихий жилой район, что дает возможность более эффективно расходовать городскую землю.

Рис.1. Конструкция шумозащитного экрана.

Также шумозащитный экран может ограничить видимость частной собственности за экраном или неэстетичные пейзажи (свалки, промзоны, железнодорожные пути и депо, неблагополучные районы).

Экраны делятся на несколько видов:

· по типу защиты от шума:

o шумопоглощающие;

o шумотражающие;

o комбинированные;

· по светопроницаемости:

o прозрачные;

o тонированные;

o непрозрачные;

o с прозрачными вставками.

Главное отличие шумопоглощающего экрана состоит в том, что в его составе применяются специальные шумопоглощающие акустические панели с перфорацией. Шумопоглощающие панели, принимая на себя звуковую волну, пропускают её внутрь панели через отверстия в фасадной стороне, где кинетическая энергия звуковой волны поглощается специальным акустическим материалом, очень распространённым в настоящее время.

Шумопоглощающие экраны в основном используются там, где необходима защита от шума без ущерба для противоположной от экрана стороны. Например, при возведении экрана вдоль автомобильной или железной дороги, чтобы отражённая звуковая волна не возвращалась к автомобилям или поездам. Тоже можно сказать и о применении шумопоглощающих панелей при шумозащите спортивных объектов, стадионов, промышленных помещений, цехов с шумными производствами, при защите от шума строек. Мы рекомендуем применять шумозащитные экраны высотой не менее 3м, так как при более низких высотах экрана часть звуковых волн может не задерживаться.

Рис.2. Шумопоглощающие экраны.

Шумоотражающий экран в отличие от звукопоглощающего звуковую волну не поглощает, а, отражая большую её часть, возвращает в сторону источника шума. Поэтому источник шума и в целом противоположная от защищаемого объекта сторона испытывает повышенную звуковую нагрузку. Для защищаемого объекта коэффициент звукоизоляции этих экранов существенно…не…отличается.

Шумоотражающий экран может быть непрозрачным, тогда он будет состоять из сплошных шумоотражающих панелей, или прозрачным, тогда он будет выполнен из шумоотражающих панелей на основе полиметилметакрилатного…стекла…или….поликарбоната.

Шумоотражающие экраны на основе сплошных металлических панелей в основном применяются для защиты населённых территорий от шума трансформаторов, компрессорных установок (компрессоров), насосных станций, промышленных кондиционеров, драйкуллеров (сухих охладителей), чиллеров,…промышленных….вентиляторов.

Шумоотражающие экраны из светопрозрачных панелей в основном используются вдоль автомобильных и железных дорог, в случаях, когда необходимо добиться снижения не только шумовой нагрузки, но и построить визуально лёгкую конструкцию, которая не будет закрывать различного вида пейзажи прилегающей местности или нарушать окружающий архитектурный облик.

Рис.3.Шумоотражающие экраны

Отличительной особенностью комбинированных шумозащитных экранов от шумопоглощающего и шумоотражающего является наличие в нём двух или более видов панелей. Наиболее частое сочетание - шумопоглощающие панели с перфорацией и прозрачные шумоотражающие панели на основе…поликарбоната.

При строительстве шумозащитных экранов с использованием шумопоглощающих панелей, вдоль автомобильных дорог и железнодорожных путей рекомендуется добавлять в конструкцию экрана прозрачные панели. Они нужны для того, чтобы улучшить безопасность дорожного движения, там, где непрозрачные стены шумозащитного экрана неблагоприятно воздействуют на видимость и равномерность освещённости дороги. А также для того, чтобы предотвратить препятствие обзору для пользователей дороги, местных жителей, снизить ощущение замкнутости пространства, утомляемость водителей и пассажиров. Также мы рекомендуем в качестве нижней панели использовать сплошную металлическую звукоизолирующую панель, так как она наиболее защищена от загрязнений и механических повреждений. Сфера применения комбинированных экранов аналогична шумопоглощающим и шумоотражающим экранам.

Рис.4. Комбинированные экраны

В зависимости от типа экрана используемые материалы могут сильно различаться. Для прозрачных и тонированных экранов используется в основном оргстекло. Для звукопоглощающих экранов используется многослойное стекло или перфорированный металлический лист с звукопоглощающей задней стенкой. Таким образом, кинетическая энергия звука гасится между двумя слоями материала.

Прозрачные барьеры позволяют не нарушать облик города, а также повысить безопасность движения за счет большего угла обзора, лучшей освещенности трассы; водители и пешеходы могут визуально наблюдать известные им городские ориентиры. Комбинированные экраны с прозрачными вставками уменьшают усталость, так как однотонность трассы негативно сказывается на реакции водителей, более того, водитель может уснуть за рулем или не ощущать реальной скорости движения.

Барьеры обычно выполнены в виде панелей с несущими балками слева и справа, есть возможность выполнения проемов для проезда автотранспорта или прохода пешеходов. Обычно вверху панели загнуты в сторону источника шума или наклонены в сторону источника. Таким образом, уменьшается угол под которым шум выходит в окружающую среду.

Ограждение возможно двумя способами:

1. изолировать источник шума -- экран со стороны жилых домов или при необходимости с обеих сторон вдоль автодороги или железнодорожных путей;

2. изолировать объект зашумления -- со стороны трассы (с 2--3 сторон) или при необходимости построить замкнутый (со всех сторон) барьер [11].

Минимальная высота шумозащитных экранов - 1 м, максимальная, с точки зрения лучшего вписывания в ландшафт, - не более 3 м. Оптимальное расстояние от оси ближайшей полосы движения до экрана составляет 9-11 м. Длина шумозащитного экрана должна обеспечивать снижение шума до расчётных значений. Минимальная длина зависит от удаления оси ближайшей полосы движения до защищаемого объекта при обеспечении прогнозируемой величины снижения эквивалентного уровня шума.

При проектировании экранов следует учитывать, что расположение их только с одной стороны дороги вызывает некоторое повышение уровня шума на противоположной стороне за счёт отражённых от экрана звуковых волн. Для повышения эффективности экранов целесообразно предусматривать облицовку их поверхности, обращённой к транспортному потоку, звукопоглощающими материалами. Эти материалы должны быть стойкими по отношению к природно-климатическим факторам в течение всего периода эксплуатации, непригодными в пищу грызунам и термитам, безвредными для окружающей среды.