Исследование шумового воздействия от железнодорожных магистралей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование шумового воздействия от железнодорожных магистралей

Степанова К.Д.,

Косинова И.И.,

Масленников Н.А.

Железная дорога в настоящее время является одним из наиболее перспективных и развитых видов транспорта во всем мире. На современном этапе, железнодорожный транспорт - одна из стабильных отраслей материального производства, что объясняется надежностью и экономической выгодой.

Понятие железная дорога обозначает оборудованную рельсами полосу земли либо поверхности искусственного сооружения (тоннель, мост, эстакада), которая используется для движения рельсовых транспортных средств. Железнодорожный транспорт в России - одна из крупнейших железнодорожных сетей мира, существующая с 1837 года и насчитывающая 86 тыс. км железнодорожных путей, из которых около половины - электрифицированные. По общей протяжённости железнодорожных путей Россия занимает 2-е место, уступая только США (194,7 тыс. км) [1].

Любой вид транспорта является источником нежелательных звуков, создающих акустический дискомфорт, железные дороги не исключение. По шумовому воздействию на население они находятся на втором месте после автотранспорта. Под его действием в России находится около 10% населения. На уровень шума наибольшее влияние оказывают следующие факторы: интенсивность, скорость и состав транспортного потока, тип двигателя, тип и качество дорожного покрытия, а также планировочные решения, включающие наличие зеленых насаждений и ограждения. 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 децибелах (дБА). транспорт звук шум

Железнодорожный транспорт характеризуется высокими уровнями шумового воздействия (125-130 дБА у колес), уступая лишь авиационному транспорту (реактивный самолет на взлете: 130-160 дБА). Строительство аэропортов осуществляется на некотором удалении от населенных пунктов, в то время как железнодорожные магистрали проходят напрямую через жилые массивы.

Второй показатель воздействия шума - высота звука, которая определяется частотой колебаний среды и измеряется в герцах (Гц). Значительное физиологическое воздействие на организм человека оказывают неслышимые инфразвуки, источников которых много на транспорте - компрессорные установки, тормозные системы поездов, тяговые электродвигатели, дизели и т.д. Порог переносимости инфразвука - 140 - 155 дБА. При длительном действии такого инфразвука в организме развиваются психофизиологические отклонения от нормы, которые носят устойчивый характер. Основной вклад в шумовой фон больших городов дают уличное движение и перекрещение железнодорожных составов. Так при движении поезда высота звуков обычно составляет 500 - 800 Гц, что относиться к акустическим (слышимым) звуковым колебаниям (частотами от 20 до 20 000 Гц).

Важным показателем шумового воздействия является его продолжительность. Длительное шумовое воздействие рассматривается как один из факторов, вызывающих повышенную заболеваемость. Вредное шумовое влияние усиливается под действием вибрации и других видов воздействий [2].

Целью исследования является изучение характеристики шумовой нагрузки в районе крупных железнодорожных транспортных магистралей на примере г. Воронежа, а также методики по определению шумового поля.

Для проведения замеров уровня шума от железнодорожного транспорта в пределах г. Воронежа было выбрано два района города - Железнодорожный (ул. Остужева) и Коминтерновский районы (ост. "Березовая роща").

В Железнодорожном районе была определена сеть замеров, которая включает в себя 4 профиля по 4 точки (рис. 1). Профили идут параллельно друг другу вдоль железной дороги. Точки данных профилей были выбраны в соответствии с удалением от железной дороги и различных шумовых барьеров: лесополосы, забора и зданий.

В Коминтерновском районе выбранный участок для проведения шумовых замеров характеризуется комплексной техногенной нагрузкой: от железнодорожных узлов и автомобильной магистрали. Сеть замеров была назначена по аналогии с вышеописанным подходом. Изменения присутствуют лишь в увеличении количества точек в профиле до пяти, именно в связи с комплексностью техногенной нагрузки (рис. 2). В роли шумовых барьеров выступают лесополоса, забор, здания.

Рис. 1 Сеть замеров в Железнодорожном районе г. Воронежа Рис. 2 Сеть замеров в Коминтерновском районе г. Воронеж

Измерения акустических воздействий были проведены прибором, который предназначен для высокоточных измерений уровня шума в широком диапазоне - шумомер серии testo 816-1 в соответствии с инструкцией и нормативными документами [3]. Прибор представляет собой полностью цифровое надежное устройство, отвечающее требованиям международных стандартов.

В результате проведенных исследований, которые заключались в замере шумовых воздействий от железнодорожных узлов по обозначенным сетям в Железнодорожном и Коминтерновском районах г. Воронеж, были получены значения в дБА. По полученным данным были построены графики, которые выявили зависимость уровня шума от расстояния (рис. 3,4). Анализ графиков показал, что уровень шума понижается при удалении от железной дороги перпендикулярно полотну в зависимости от наличия или отсутствия шумовых барьеров. Максимальное значение по уровню шума было зафиксировано в точке сети около железнодорожного полотна - 94,5 дБА, что приравнивается к очень шумному уровню для организма человека по шкале шумов. При эксперименте было выявлено, что самым эффективными шумовыми барьерами на рассматриваемых участках являются здания: уровень шума может снижаться на 35% (до 61,9 дБА). Уровень шума регрессирует после таких барьеров как лесополоса на 30% (до значений 64,8 дБА).

Рис. 3 График зависимости уровня шума от расстояния в Железнодорожном районе

Рис. 4 График зависимости уровня шума от расстояния в Коминтерновском районе

Можно предложить несколько методов уменьшения шума, излучаемого взаимодействием железнодорожного состава и рельса.

Первый из этих методов сводится к максимально возможному уменьшению неровности колес и рельсов. Подобный метод дает наилучшие результаты на практике.

Был испробован метод уменьшения излучаемого шума путем устройства акустического экрана на кузове в виде фартуков, прикрывающих тележки железнодорожных вагонов. Эффект от этого метода был незначительным: наибольшее снижение шума составило 2 дБ. Сложность устройства фартуков состоит в том, что обычно их нельзя сделать достаточно низкими для полного экранирования шума колес из-за жестких ограничений установленного габарита подвижного состава для предотвращения соударений с различными путевыми устройствами. Кроме того, если принять корректность теории о том, что рельс является главным источником излучения шума, то экранирование колес вряд ли может привести к значительному снижению шума.

Другим возможным решением является устройство протяженных акустических экранов вдоль пути. Обычно акустические экраны эффективны лишь тогда, когда приблизительно их высота превышает длину волны звука, распространяющегося в направлении экрана. Следовательно, можно полагать, что экраны будут эффективны лишь в области верхних частот спектра шума взаимодействия колеса и рельса, и то лишь в том случае, когда каждый железнодорожный путь огражден акустическими экранами с двух сторон [4].

На Белорусском вокзале г. Москвы построен забор высотой 4,5 - 5 м из металлических коробов со специальным наполнителем, который отличается повышенным шумопоглощением и пожаростойкостью [5]. По словам Эльдара Шакирова - руководителя проекта (ООО "СоюзТрансСтрой") шум внутри рядом стоящего здания снижается до 20 дБА при норме 50 дБА [6]. Подобная защита возводится при строительстве железной дороги в Ленинградской области [6]. В заборе, высотой более 6 м внизу на уровне колес устанавливаются коробы из пластика со звукопоглощающим заполнением. Выше ставятся панели, внутренняя сторона которых перфорирована, также с заполнением.

Эффект от заборов есть, но он обходится очень дорого. Октябрьская железная дорога на участке Гатчина - Усть-Луга на заборы затратила 10 миллиардов рублей [7]. В этой связи исследования с целью уменьшения шума от воздействия железнодорожных магистралей следует продолжить в поисках более эффективных и экономических решений.

Литература

1. Чернышев М.А. - Железнодорожный путь Текст. / М.: Транспорт, 1979.

2. Бондалетова Л.И., Бондалетов В.Г. Промышленная экология Текст. / Томск: ТПУ, 2008. - с.173-176.

3. ГОСТ 20444-85. Шум. Транспортные потоки. Методы измерения шумовой характеристики Текст.; введ. 1986 -01-01 - М.: Изд-во стандартов, 1994.

4. Шум на транспорте / пер. с англ. К.Г. Бомштейна. Под ред. В.Е. Тольского, Г.В. Бутакова, Б.Н. Мельникова. Текст. / М.: Транспорт, 1995.

5. http://www.soyuzts.ru/objects/

6. http://www.rzdtv.ru/2013/09/23/ekspertyi-osmotreli-stroitelstvo-obekta-shumoizolyatsii-na-belorusskom-napravlenii-mzhd/

7. Октябрьская железная дорога вкладывает миллиарды в шумозащиту. 19.02.2013. http://slawyanka.info/archives/12574

8. Железную дорогу в Ленобласти пытаются сделать малошумной. 14.06.2013. http://stroypress.spb.ru/369984-0/

Размещено на Allbest.ru