Проблемы снижения уровня шума в городах

–PAGE_BREAK–2. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ СНИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО ШУМА

В общем случае методы снижения транспортного шума можно классифи­цировать по следующим трем направле­ниям: уменьшение шума в источнике его возникновения, включая изъятие из экс­плуатации транспортных средств и из­менение маршрутов их движения; снижение шума на пути его распро­странения; применение средств звукозащиты при восприятии звука.

Использование того или иного мето­да или их комбинации зависит в значи­тельной мере от степени и характера потребного уменьшения шума с учетом как экономических, так и эксплуатационных ограничений.

Любая попытка регулирования шума должна начинаться с установления ис­точников этого шума. Несмотря на на­личие значительной аналогии различных источников, они достаточно несхожи друг с другом для трех видов транспор­та, — ав­томобильного, железнодорожного и воздушного.

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.

Часто бывает довольно трудно опре­делить относительный вклад различных источников шума сложных по конструкции транспортных средств. Поэтому, ес­ли возникает задача по снижению шума данного транспортного средства, ценная информация может быть получена на основе понимания механизма генериро­вания шума этих источников при изме­нении условий эксплуатации транспорт­ного средства. В силу того, что общий шум транспортного средства определя­ется рядом источников, необходимо по­пытаться получить данные об особенно­стях излучения каждого из этих источ­ников в отдельности и определить наи­более эффективные методы снижения шума того или иного источника, а также и то, какой из методов снижения общего шума автотранспортного средства ока­жется наиболее экономичным в данном случае. Подробно об этом будет рассказано ниже.

Следует отметить большое значение мер по ограничению распространения уже возникшего шума наряду с основ­ным методом снижения шума автомо­бильного транспорта путем подавления источника его возникновения. К числу указанных мер относятся улучшение конструкции дорог и их трассирования, регулирование транспортных потоков, применение экранов и барьеров, пере­смотр общих концепций землеиспользования вблизи основных транспортных магистралей. Дополнительной мерой, которая применима ко всем видам транспорта, является улучшение проек­тирования и звукоизолирующих харак­теристик зданий для уменьшения шума внутри них.

Железнодорожный транспортв про­тивоположность автомобильному и воз­душному не развивается такими бы­стрыми темпами. Однако появились признаки того, что железные дороги на­чнут играть новую роль. 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. Подобные ситуации уже возникли в Японии, где общественность протесто­вала против скоростных поездов. След­ствием этих протестов явилось решение Управления японских государственных железных дорог отложить строительство новых линий, ведущих к Токийско­му аэропорту Нарита.

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, превысило7 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.

 
3. ОГРАНИЧЕНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ШУМА АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА 3.1. Снижение интенсивности движения, улучшение конструкции дорог и регламентирование землепользования

3.1.1. 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 шумана 3 дБА. Однако закрытие участков доро­ги для всех видов автомобильного тран­спорта может создать определенные трудности. Например, когда был нало­жен общий запрет на движение автомо­бильного транспорта с22 ч до 6 ч в Нюрнберге, было выдано около600 льготных документов на право нормаль­ного подъезда жителей, и движение автолюбителей, вызванное этими разре­шениями, существенно ослабило эффек­тивность этого общего запрета.

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. Ноинтенсивность движения и скорость автомобилей, вообще говоря, являются сильно коррелируемыми 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 в 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. В то же время 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 в2 раза может при­вести к снижениям эквивалентного уров­ня шума на5-6 дБА. 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.

    продолжение
–PAGE_BREAK–3.1.2. 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 переотражениями, 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.

3.1.3. Расчет пересечений дорог

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.

3.1.4. 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. Однако конструирование шин с 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 битуминизированным 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 удовлетворительным звукопоглощением в частотном диапазоне от 400 Гц до2 кГц.

Укладка экспериментального дорож­ного покрытия на рифленую поверх­ность бетонных участков кольцевой ав­томобильной дороги, проложенной к востоку от Брюсселя, привела к сниже­нию уровней шума примерно на4 дБА для автомобилей, движущихся со ско­ростью70 км/ч и на5,5 дБА при ско­рости движения120 км/ч. 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 составило4-5 дБА по сравнению с уровнем шума на дорогах с обычным асфальтовым покрытием и3 дБА 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

    продолжение
–PAGE_BREAK–3.1.5. Планирование землепользования

Уровень шума вблизи автомобильной трассы весьма значительный. При изыскании нового автотранспортного маршрута в существующем городское 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 ила 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 расстояния. Однако проектировщики считают такой подход экономически не обоснованным. Часто это действительно так, поскольку, например, в зданиях, расположенных по соседству с автомобильной дорогой (менее100 м), уровень шума редкоснижается ниже70 дБА. Тем не менее, при определенных обстоятельствахпространственное разделение зданий и автомобильных дорог нужно рассматривать как вариант единственного положительного решения проблемы. Это особенносправедливо 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 могут в большинстве случаев защищены от шума путем экранирования в той или иной форме или зелеными насаждениями.

3.2. Звукоизоляция зданий 3.2.1 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 с уступами и бал­коны) обеспечивают акустическую защиту от шума со стороны автомобильной дороги.

Внутри любого здания есть помеще­ния, в которых люди будут менее под­вержены наружному шуму, посколькушум 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.

3.2.2. 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 стекления мо­гут значительно улучшить звукоизоля­цию. Важнейшим фактором, определяю­щим эффективность двойного стекле­ния, является зазор между составными стеклянными   панелями. Увеличение зазора до200 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. Но в большинстве слу­чаев вентиляция в полости крыши имеет важное 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.

    продолжение
–PAGE_BREAK–4. ПРОБЛЕМА СНИЖЕНИЯ ШУМА ОТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА 4.1. Уменьшение шума при взаимодейст­вии колеса и рельса

Можно предложить два про­тивоположных метода уменьшения шу­ма, излучаемого взаимодействием комп­лекса и рельса.

Первый из этих методов сводится к максимально возможному уменьше­нию неровности колес и рельсов. В этом случае наибольший эффект до­стигается устранением неровностей у то­го из указанных элементов, неровность которого большая. При таком подхо­де происходит снижение переменной со­ставляющей силы взаимодействия коле­са и рельса. Подобный метод дает наи­лучшие результаты на практике. Это предполагает текущее содержание по­верхности рельсов в состоянии свобод­ном от волнообразного износа и приме­нение дисковых тормозов для уменьше­ния образования неровностей на банда­же колес. Возможно также применение некоторых типов колодочных тормозов, в которых чугунные колодки заменяют­ся на тормозные колодки из композит­ных материалов, хотя эти колодки по-прежнему будут воздействовать на бан­даж колеса. Такая замена колодок спо­собствует уменьшению шума качения, так как на поверхности колеса не будут образовываться волнистые неровности.

При втором методе можно попы­таться уменьшить реакцию излучающих шум элементов. Наиболее очевидный способ заключается в увеличении демп­фирования колес или рельсов. Такая по­пытка была сделана при поиске меро­приятий по уменьшению скрежета колес при проходе кривых участков пути. Од­нако эта попытка не привела к сколько-нибудь значительному снижению шума при качении колес по прямолинейному или криволинейному участку пути боль­шого радиуса. Причина неудачи этой попытки не ясна, но можно полагать, что трение, которое возникает в месте контактной вмятины, уже превышает значение дополнительно вводимого дем­пфирования.

Был испробован также другой метод уменьшения излучаемого шума путем устройства акустического экрана на ку­зове в виде фартуков, прикрывающих тележки. Эффект от этого метода был также незначительным: наибольшее сни­жение шума составило2 дБА. 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. Однако возни­кает сомнение относительно эффектив­ности акустических экранов, установлен­ных близко к 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, да и то лишь в том случае, когда каждый железнодорожный путь огражден акустическими экранами с двух сторон.

4.2. Шум грузового вагона

По эксплуата­ционным соображениям система рессор­ного подвешивания грузового вагона должна быть как можно более эконом­ной. Последствия этого очевидны. Гру­зовые вагоны строятся относительно грубо, без должных мер, ограничиваю­щих их дребезжание и грохот. Демпфи­рование системы рессорного подвешива­ния обычно недостаточно, и вибрации могут свободно передаваться кузову вагона. Причем вагоны шумнее при по­рожнем пробеге, чем при эксплуатации в груженом состоянии: груз приводит как к стабилизации массы, так и к неко­торому демпфированию.

Могут быть предложены технические средства уменьшения шума грузового подвижного состава до уровня шума пассажирских вагонов, но их реализация натолкнется на ряд препятствий. Иссле­дования показывают возможность сни­жения уровня шума грузовых вагонов с помощью дисковых тормозов на5 дБА. Однако обычно возникают, помимо соображений, связанных с модифика­цией тормозной системы, еще и другие веские аргументы в пользу сохранения чугунных колодочных тормозов. Изме­нения тормозного усилия в зависимости от скорости движения применительно к двум рассматриваемым системам тор­мозов значительно отличаются. Поэто­му использование в эксплуатации грузо­вых вагонов с разными тормозами в од­ном и том же поезде не может быть допущено. Следовательно, эксплуатация международных грузовых поездов с обычным для них переформированием и разнотипностью вагонов требует того, чтобы у всех вагонов новых или старых, любой принадлежности была одна и та же тормозная система.

Снижение уровня шума дребезжания и грохота, а также устранение резонанс­ных форм колебаний кузовов подвиж­ного состава не представляет особых технических трудностей, но реализация соответствующих мер требует затрат. Аналогично этому применение более прогрессивной системы рессорного под­вешивания или грузовых вагонов, оснащенных тележками, а не использование удлиненных вагонов с двухосными колесными базами, приводит к скрежету в кривых участках пути. Перевод старых грузовых вагонов на новую современную ходовую часть связан с большими затратами.
4.3. Снижение вибрации 4.3.1. Ограничение вибрации в источнике

Устранение износа и дефектов поверхности катания колес.Проточка бандажа колес применяется для уменьшения неравномерности износа поверхности катания, а также для уменьшения неровности поверхности катания. Проточка бандажей колеса приводитк существенному уменьшению вибрации лишь в том случае, когда неровностьповерхности катания колес превышаетнеровность поверхности катания рельсов. Улучшения после проточки колес не произойдет при наличии волнообразного износа на поверхности катания рельсов. Ползуны, плохие стыки рельсов или деформированный рельс могут увеличить уровни вибрации на 10-20 дБ сравнению с ситуацией, когда колеса и рельсы имеют ровную поверхности катания, а путь – бесстыковуюконструкцию.                       

При испытаниях, проведенныхна скоростной пригородной железной дороге Юго-восточного управления транспорта(SEPTA)в Пенсильвании (США) было установлено, что проточка бандажей колес в условиях, типичных для обычной эксплуатации, и без заметных ползунов приводит к снижению уровня вибрации, обусловленной вибрацией грунта, возбуждаемой движением поез­дов, на5-10 дБ для частот выше100 Гц. Однако для частот ниже100 Гц это ме­роприятие мало что дает, а то и вовсе не приводит к снижению вибрации (не го­воря уже о том, что иногда даже появля­ется случайное увеличение вибраций).

Предупреждение возникновения изно­са поверхности катания колес.Современ­ный подход к предупреждению или к минимизации образования ползунов со­стоит в оснащении новых вагонов си­стемами, предупреждающими буксова­ние с проскальзыванием, а также в про­ведении в некоторых случаях переосна­щения действующего подвижного соста­ва упрощенными вариантами автомати­ческих устройств для ограничения по­явления буксования с проскальзыванием колес, применяемых на некоторых вагонах Управления нью-йоркских город­ских железных дорог(NYCTA).   

Шлифовка рельсов, уложенных в пу­ти.Шлифовка рельсов применяется на скоростных городских и на магистраль­ных железных дорогах для устранения неровностей, связанных с неравномер­ным прокатом или следами сварки сты­ка рельсов, а также для удаления волно­образного износа, отслаивания, растрескивания поверхности головки рельса и удаления вмятин на поверхности изно­шенного рельса.

Как и в случае проточки поверхности катания колес, влияние шлифовки рель­са на уменьшение шума и вибрации грунта значительно зависит от техни­ческого состояния до шлифовки поверх­ностей катания колеса и рельса. При отсутствии ползунов на колесах шли­фовка новых рельсов (при наличии неко­торых неровностей после прокатки) или обычно изношенных (без волнообразно­го износа) приводит к уменьшению уровней вибрации грунта на 2-10 дБ. При наличии волнообразного износа рельса шлифовка поверхности катания может привести к уменьшению шума, обусловленного вибрацией грунта, на 10-20 дБА.

Для полного выравнивания поверх­ности катания требуется около110 про­ходов по рельсовому участку шлифо­вального поезда, оснащенного абразив­ными блоками.

Сварка рельсовых стыков и обеспече­ние точного относительного расположения рельсов.Можно ожидать, что всякое устройство, смягчающее удары, возни­кающие при проходе колеса через стыки рельсов, внесет свой вклад в уменьшение связанных с этим шума и вибрации. Замена звеньевого пути на бесстыковой является в этом отношении наиболее эффективной, так как сварные стыки (при правильной стыковке) в совокупно­сти уменьшают нарушения непрерыв­ности поверхностей соединяемых рель­сов.

Тщательное техническое содержание и обеспечение правильного относитель­ного положения стыков с болтовыми соединениями рельсов выгодно там, где имеется такой путь, особенно с целью избежать дополнительные рихтовки, ко­торые приводят к подскоку колес на стыке.

Можно ожидать также положитель­ных результатов от использования спе­циальных крестовин (например, подвиж­ных узловых крестовин), что приводит к уменьшению ударов и смягчает пере­дачу нагрузки колеса с одного рельсово­го звена на следующее.

Повышение гибкости системы буксо­вого рессорного подвешивания тележек. Буксовая система рессорного подвеши­вания, расположенная между осью ко­лесной пары и рамой тележки, — опора последней. Это является наиболее су­щественной конструктивной особенно­стью вагонной тележки, которая влияет на структурный шум и вибрацию. Хотя обычно демпфирование приводит к незначительное эффекту, однако в некоторых случа­ях оно может оказаться существенным.

Подрезиненные колеса.При подрезиненных колесах точка контакта на колесе перемещается в большей степени (а точ­ка контакта на поверхности катания рельса в меньшей степени) из-за неров­ности поверхностей катания колеса и рельса, тем самым уменьшаются вибра­ции рельса и соответствующий шум в зданиях, расположенных поблизос­ти.

Подрезиненные колеса могут также составлять часть системы рессорного подвешивания: замена стандартных ме­таллических колес на подрезиненные при­водит тогда к изменениям резонансных частот и демпфирующих характеристик этих систем.

Ограничение скорости движенияпоез­дов. Понижением скорости движения поезда можно уменьшить уровни шума, обусловленного вибрацией грунта, и уровень вибрации примерно на4-9 дБ (характерное уменьшение составляет 6 дБ) на каждое уменьшение скорости движения поезда в2 раза. В большин­стве случаев изменение уровня вибрации пропорционально13-30 ед. (скорости), а наиболее типичное пропорциональное соотношение составляет20 ед. (скорости).

Однако зависимость шума и вибрации от скорости движения меняется как с интенсивностью движения, так и с типом подвижного состава. Поэтому при движении грузовых составов снижение скорости может привести к изменению уровня демпфирования системы, а следовательно – к обратному эффекту и увеличению вибрации и шума.

    продолжение
–PAGE_BREAK–4.3.2. Упругие элементы в конструкции пути

Упругое рельсовое крепление.Устрой­ство упругих креплений рельсов продиктовано стремлением изолировать вибрирующий рельс от шпал или других элементов, к которым прикреплен рельс. Одна из рекомендаций для до­стижения хорошей виброизоляции сво­дится к тому, чтобы использовать уст­ройство упругого рельсового скрепле­ния, жесткость которого будет обеспе­чивать статический прогиб рельса при нагрузке поездом в пределах от2 мм до 5 мм.

Упругое основание под шпалами. В конструкциях упругих опор под шпала­ми упругий элемент помещается между шпалой и нижней частью тоннеля. При упругих рельсовых креплениях упругий элемент устанавливается между подош­вой рельса и шпалой. Дополнительная промежуточная масса, которая обеспе­чивается системой «плавающего» пути, совместно с возможностью использования более эластичных элементов под шпалами по сравнению с теми, что можно применить в рельсовых упругих креплениях, приводит к улучшению виброизоляционных свойств.

«Плавающее» основание пути.Наряду с тем что при упругих рельсовых креп­лениях и шпалах на упругом основании масса, расположенная над нижними уп­ругими опорами, значительно мень­ше той, которая является необрессоренной массой ходовой части тележек ваго­на.

Существует несколько приемов, при использовании которых «плавающая» масса становится гораздо больше необрессоренной массы тележки вагона. К подобным конструкциям пути относят­ся «плавающие» плиты и «плавающие» элементы (которые иногда называют «плавающими» мини-плитами или сдво­енными шпалами). В системах с упругим основанием пути инерция «плавающей» массы приводит к снижению ее виброперемещений при частотах, где это осо­бенно важно. Виброперемещения пере­даются нижней части тоннеля через от­носительно мягкие упругие опоры, что приводит к уменьшению динамических сил, достигающих нижней части тонне­ля.

4.3.3. Конструкция тоннелей

Можно предположить, что типы тоннелей более устойчивые к возбуждающим силам, будут передавать в окружающую их среду менее интенсивные вибрации. Таким образом, можно полагать, что более массивные тоннельные конструкции вызовут меньший шум и вибрацию в соседних зданиях. Имеются данные, свидетельствующие о том, что железобетонные двойные коробчатые тоннели приводят к меньшему шуму, обусловленному вибрацией грунта, по сравнению с тем, что имеет место в слу­чае легких конструкций тоннелей круглого сечения (независимо от того, вы­полнены они на месте из монолитного железобетона или из сборных предвари­тельно напряженных железобетонных секций, стальных или чугунных тюбин­гов тоннельной обделки).

4.3.4. Экранирование

Траншеи или монолитные препятствия могут также применяться в качестве средств ограничения структурного шума, возбуждаемого вибрацией грунта, а также вибрацией, обусловленной дви­жением поездов. Оба способа экраниро­вания обеспечивают рассогласование импедансов в грунте, что приводит к на­рушению процесса распространения волн в грунте.

4.3.5. Виброизоляция зданий

Установка виброизолирующих про­кладок в здании под свайные фундамен­ты, у основания колонн или сводов и в других местах соединения различных элементов конструкции здания может способствовать вибро- и шумоизоляции зданий или отдельных зон внутри зда­ния. Свинцово-асбестовые прокладки примерно с1915 г. нашли широкое при­менение для изоляции крупных зданий от шума в вибрации, возбуждаемых же­лезной дорогой и метрополитеном. В 60-х годах подобные прокладки были применены при сооружении отеля «Квин Элизабет» в Монреале и концертного зала Звери Фишер в Нью-Йорке. При­менение этих прокладок, по-видимому, привело к значительной виброизоля­ции-снижению уровня вибрации при­мерно на10 дБ.

В тех случаях, когда необходимо обеспечить тишину лишь в нескольких помещениях существующих зданий, ре­комендуется сооружение «помещения в помещении», как это делается давно применительно к радио, телестудиям и акустическим камерам. В этом случае требуется обеспечить «плавающую» на упругом основании коробку защищае­мого помещения со своими ограждаю­щими конструкциями внутри сущест­вующего здания. При таком решении тихое помещение будет виброизолировано от динамических внешних воздей­ствий.

Во всех виброзащищенных конструк­циях зданий должны быть приняты ме­ры к перекрытию всех путей (акустиче­ские мостики) передачи значительных вибраций или к обеспечению их эффек­тивной виброизоляции. В противном случае вибрация будет распространяться по этим путям, сводя на нет все меры по ограничению шума, достигнутые с по­мощью виброизоляции.

5. УМЕНЬШЕНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ШУМА ОТ АВИАТРАНСПОРТА 5.1. Уменьшение воздействия шума, генерируемого воздушными судами 5.1.1. Введение ограничений на эксплуатацию самолетов

Разработанные в ряде стран меры контроля по использованию воздушного пространства снижают воздействие шу­ма, генерируемого воздушными судами, путем ограничения их эксплуатации в определенное время суток. Практичес­кая реализация этих мер сводится к ограничению времени, в те­чение которого в аэропорту разрешены полеты воздушных судов. В междуна­родном аэропорту Женева (Швейцария) с одобрения Федерального Управления гражданской авиации введено ограниче­ние на взлеты и посадки в ночное время между (с22.00 до6.00) для всех видов воздушного сообщения.

Известны также примеры частичных ограничений на взлеты и посадки в ноч­ное время суток, причем в данном слу­чае речь идет о таких аэропортах, где администрация разрешает определенные виды операций ночью исходя из типа или класса воздушного судна. Например, в международном аэропорту Палм Бич во Флориде запрещены взлеты по распи­санию воздушных судов шумных типов в период с22.00 до7.00 ч.

В некоторых аэропортах введены ог­раничения на общее количество опера­ций, выполняемых в определенный пе­риод времени. Например, в лондонском международном аэропорту Хитроу раз­решается3650 операций воздушных су­дов в ночные часы весь летний период, в то время как в аэропорту Гэтвик в тот же период времени разрешается произ­водство4300 операций.

Ограничение эксплуатации воздуш­ных судов в определенные часы суток считается наиболее строгим видом борь­бы с шумом в отрасли. Эти ограничения могут иметь значительные экономичес­кие последствия для воздушного тран­спорта, особенно в тех случаях, когда воздушные перевозки связаны с множе­ством временных поясов. И тем не менее в аэропортах многих стран введены не­которые виды частичных или полных ограничений эксплуатации воздушных судов в определенные часы.

    продолжение
–PAGE_BREAK–