Шумовое воздействие автомобильного транспорта

Лекция № 6

Шумовое воздействие автомобильного транспорта

План лекции:

1. Факторы, влияющие на уровень транспортного шума

2. Показатели шумового воздействия

3. Снижение транспортного шума и вибраций

1. Факторы, влияющие на уровень транспортного шума

Шумом называются любые нежелательные для человека звуки, мешающие труду или отдыху, создающие акустический дискомфорт.

Усиление экологической напряженности во многих городах и регионах России связано с шумовым воздействием автомобильного транспорта. Шум больше всего беспокоит жителей крупных городов, особенно проживающих вдоль автомагистралей. Шумовое неудобство создают также открытые автостоянки, расположенные в районах жилой застройки.

Специалистами проводились исследования окружающей автостоянку акустической среды. В ходе анализа оценивались три показателя:

1) максимальный уровень шума в ночное время суток;
2) эквивалентный уровень шума за наиболее шумные полчаса ночного времени (как правило, с 6 ч 30 мин до 7 ч утра);
3) эквивалентный уровень шума за наиболее шумные 8 часов дневного времени. Все три показателя сравнивались с санитарными нормами допустимого шума в помещениях и общественных зданиях и на территории жилой застройки.

Результаты исследований позволили сделать выводы: уровни шума от автомобилей на стоянке значительно колеблются по времени суток, дням недели и зависят от температуры воздуха, а также от вместимости стоянки и планировки. Была проведена оценка звукового поля автостоянки и выявлено, что схема расположения автомобилей на территории стоянки не влияет на величину издаваемого шума. Пиковые значения шумов отмечены в местах выезда автомобилей с автостоянки, что надо учитывать при размещении стоянки внутри жилой застройки.

Вибрация. Особую экологическую проблему представляет вибрация, возникающая при движении тяжелых грузовых автомобилей. Вибрационное воздействие транспорта к настоящему времени изучено недостаточно, но известно, что оно негативно сказывается на целостности инженерных сооружений (мостов, тоннелей, дамб), может провоцировать такие природные явления как оползни, сходы лавин, приводит к быстрому износу зданий и сооружений, исторических памятников и культурных ценностей.

На уровень шума влияет ряд факторов:

интенсивность транспортного потока (наибольшие уровни шума регистрируются на магистральных улицах больших городов при интенсивности движения 2000 – 3000 авт/ч. Так, в Москве по основным радиальным и кольцевым магистралям проходят 5000 – 7000 авт/ч и более. По данным опросов, автотранспортные шумы ощущают 2 млн жителей столицы, железнодорожные шумы в черте города – 500 тыс. человек. Повышенную шумовую нагрузку испытывает примерно треть территории Москвы. Автотранспорт как основной источник шума в городах вызывает у 60 % населения различные болезненные реакции);

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, поэтому возрастание доли грузового подвижного состава в транспортном потоке приводит к общему возрастанию шума);

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, а также ямы и проседания создает повышенный шум);

планировочные решения территорий (продольный профиль и 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).

2. Показатели шумового воздействия

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 децибелах (дБА). Оценка интенсивности шума ведется по шкале А стандартного шумомера (имеются также шкалы В и D). Шкала А строится на логарифмах отношений данной величины звука к порогу слышимости.

Шум интенсивностью 1 дБА представляет собой десятую долю Белла по шкале А. Такой шум еле уловим человеком с исключительно острым слухом. Дыхание человека создает шум 10 дБА. Большинство людей начинают воспринимать звук с этой отметки, и его считают порогом слышимости. Шепот оценивается интенсивностью в 20 дБА. В жилых помещениях допустимым считается шум 40 дБА днем и 30 дБА ночью. Разговор людей на близком расстоянии создает шум 65 дБА. Звон механического будильника на расстоянии 1м оценивается 80 дБА. В административных помещениях и учреждениях интенсивность шума достигает 40 – 60 дБА. В производственных помещениях работа оборудования сопровождается шумом до 70 – 80 дБА.

Некоторые люди считают, что производственный и бытовой шумы их не беспокоят. Однако вегетативная нервная система человека на любой шум реагирует отрицательно. "Привыкания" человека к шуму не происходит. Медицина установила, что физиолого-биохимическая адаптация человека к шуму невозможна. Особенно тяжело переносятся внезапные резкие звуки высокой частоты.

Шум свыше 80 дБА вреден для человеческого организма. Современные условия жизни в крупных городах создают шум, приближающийся к этому значению. В самом шумном городе
мира – Рио-де-Жанейро – отмечается превышение уровня в 80 дБА (район Капакабана). Такое же значение шумового воздействия наблюдается на главных улицах Каира. Болевой порог лежит в пределах 120 – 130 дБА.

Персонал транспортных предприятий, непосредственно занятый в перевозочном процессе и ремонте подвижного состава, работает в условиях повышенной интенсивности шума. Значения шума, возникающего при движении транспортных средств, которому подвергаются водители и пассажиры, а также люди, оказавшиеся поблизости от движущегося транспорта, представлены ниже.

Легковой автомобиль ...........................……………….. 70 – 80

Грузовой автомобиль .........……………......................... 80 – 90

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

Внутри транспортных средств уровни шума ниже: в салоне автомобиля – около 60 дБА, в пассажирских вагонах поездов – до
68 дБА. При наборе скорости автомобилем, открывании и закрывании дверей наблюдается резкое возрастание шума – до
100 дБА.

На ремонтных предприятиях транспорта многие производства характеризуются высокими уровнями шумового воздействия. В кузнечном цехе основным источником импульсного ударного шума с уровнем звукового давления до 130 дБА являются молот и механические прессы. В механическом цехе работа металлорежущего оборудования производит шум 85 – 100 дБА, в отдельных случаях он бывает 105 – 114 дБА. Клепальные работы создают шум с уровнем 115 дБА, шлифовальные, сверлильные работы – 88 – 118 дБА.

Высота звука – второй показатель воздействия шума, определяется частотой колебаний среды и измеряется в герцах (Гц). 1 Гц равен 1 колебанию в секунду. В зависимости от частоты звуковые колебания подразделяются на:

инфразвуковые (низкочастотные) с частотами менее 20 Гц;

акустические (слышимые) с частотами от 16 – 20 до 20 000 Гц;

ультразвуковые (высокочастотные) с частотами от 20000 до10⁹ Гц;

гиперзвуковые (сверхвысокочастотные) с частотами 10⁹ – 10¹³ Гц.

Границами области слухового восприятия (ОСВ) звуков являются (рис. 6.1):

кривая 1 – болевой порог, характеризующийся наименьшей силой звука, при которой возникает неприятное ощущение, переходящее в чувство боли;

кривая 2 – порог слышимости, соответствующий наименьшей силе звука, воспринимаемого ухом при данной частоте.

Рис. 6.1. Области звуковых колебаний:

I – инфразвуковая, II – акустическая, III – ультразвуковая, IV – гиперзвуковая

Из рисунка следует, что ухо человека воспринимает звуковые колебания большого диапазона частот. При превышении значений предела порога слышимости слуховой аппарат вместе со слуховым центром мозга может воспринимать звуковые колебания не только акустического, но ультразвукового и инфразвукового диапазонов.

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.

Много источников инфразвука имеется на транспорте. С ним сопряжена 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.

Выделяют пороги инфразвукового воздействия.

Порог опасности смерти оценивается инфразвуком с размахом колебаний 180 – 190 дБА, который приводит к смерти даже при кратковременном воздействии.

Порог потенциальной опасности для жизни человека представляют инфразвуки интенсивностью 155 – 180 дБА. Они приводят к психофизиологическим отклонениям, которые трудно излечимы.

Порог переносимости инфразвука – 140 – 155 дБА. При длительном действии такого инфразвука в организме развиваются психофизиологические отклонения от нормы, которые носят устойчивый характер.

Порог безопасности считается при уровне инфразвука 90 дБА.

Акустический диапазон включает шумы производственные и бытовые, непрерывные и импульсные. Большую величину шумового воздействия создают транспортные средства. Шум уличного движения в больших городах, авиационный и от движения железнодорожных составов дают основной вклад в шумовой фон города. 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.

Продолжительность шумового воздействия — третий показатель влияния шума. Большая продолжительность воздействия шума оказывает вредное влияние на слух и общее здоровье человека.

В условиях сильного шума возникает опасность снижения и потери слуха, которая во многом обусловлена индивидуальными особенностями человека. Некоторые люди теряют слух даже после короткого периода воздействия шума сравнительно умеренной интенсивности, у других даже сильный шум при продолжительном воздействии не приводит к потере слуха.

Длительное шумовое воздействие рассматривается как один из факторов, вызывающих повышенную заболеваемость. С действием шума связаны рост нервных, сердечно-сосудистых заболеваний, язвенной болезни, развитие тугоухости у городского населения и рабочих некоторых профессий, связанных с воздействием шума. Шум оказывает вредное воздействие на центральную нервную систему, вызывая переутомление и истощение клеток коры головного мозга. Понижается внимание, нарушается координация движений, ухудшается работоспособность.

В современном мире рост городов сопровождается ускоренным развитием транспорта, промышленности, телевидения и других источников шума. Основным из них следует признать транспорт – автомобильный, городской, железнодорожный, воздушный. Вредное шумовое влияние транспорта сопровождает человека всю его жизнь и усиливается под действием вибрации, загазованности и других видов воздействия.

Критерии субъективного восприятия шума человеком. Три основные физические характеристики звука: уровень (интенсивность), распределение по частотам (высота звука) и время (продолжительность воздействия) рассматриваются как критерии субъективного восприятия шума человеком, которые подразделяются на три типа:

максимальные уровни шума с учетом психофизиологической реакции человека на шум (с помощью стандартных коррекций шумомера по шкалам А, В, D), например, критериями первого типа являются: уровень звука L_A (дБА), уровень воспринимаемого шума PNL (PN дБ) или, с учетом поправки на тональность звука, – PNLT (TPN дБ);

эффективные уровни шума, характеризующие воздействие шума при единичном проследовании транспортного средства с учетом времени его звучания, например, к критериям второго типа относят эффективный (мгновенный) уровень воспринимаемого шума EPNL (EPN дБ);

уровни суммарного воздействия шума, учитывающие не только максимальные уровни при каждом проследовании, но и их число за определенное время суток, например, L_экв, а также аналогичные критерии, используемые за рубежом, – DNL, NEF, NNI, CNR, а также критерий WECPNL, разработанный для использования в гражданской авиации в международных связях.

3. Снижение транспортного шума и вибраций

1. Организационно-правовые мероприятия

Деятельность российских перевозчиков в международных транспортных сообщениях вызывает необходимость соблюдения международных стандартов по шуму. Наша страна является участницей Соглашения о единообразных условиях утверждения и признания предметов оборудования и частей механических транспортных средств, в которое входят, помимо России, 28 европейских стран, а также США, Япония, Канада и Австралия. В рамках этого Соглашения страны-участницы разрабатывают единые правила ЕЭК ООН, содержащие требования к автотранспортным Средствам и методам их испытаний. При соответствии автотранспортного средства правилам его сертифицируют и выдают международный Знак официального утверждения: круг с вписанной в него буквой Е и Цифрой, обозначающей страну, выдавшую сертификат.

Правила ЕЭК ООН обязательны к исполнению для всех участников Соглашения, и они не могут возражать против эксплуатации в их стране автомобилей, получивших знак сертификации. Россия, как участник Соглашения, ввела сертификацию автомобилей, осуществляющих международные перевозки.

Правило № 51 ЕЭК ООН отражает требования экологической безопасности по шуму. Оно относится к категориям автомобилей общей массой более 3,5 т (табл. 10.1).

В связи с развитием новых технологий по снижению шума его уровень за период, прошедший с введения Правил ЕЭК ООН, снизился на 10 – 12 дБА для легковых автомобилей. В 1995 году вступила в силу поправка 02 к Правилу № 51, а в 2003 – 2005 годах предполагается введение поправки 03, которые ужесточают шумовые требования.

В России по ГОСТ 27436 – 87 до 1999 года действовала поправка 01 к Правилу № 51, а с 1999 года вступила в действие поправка 02, ужесточающая уровень шума на 3 дБА. Уровень шума легковых автомобилей ограничивается величиной 74 дБА. Для грузовых автомобилей с мощностью двигателей более 150 кВт, согласно ГОСТ 27436 – 87, внешний шум не должен превышать 84 дБА.

Отвечающие общеевропейским требованиям по шуму грузовые автомобили маркируют соответствующими буквами: L, G, U и S, помещенными в зеленом кружке на табличке, которую крепят на бампере или кабине.

Знак L обозначает тягач с низким уровнем шума. Его наличие на автомобиле обязательно при проезде по территории Австрии.
С 1 декабря 1989 года грузовик, проезжающий ночью (с 22.00 до 5.00) по территории Австрии, не должен превышать при ускорении уровень шума 78 – 80 дБА.

Знак G также обозначает тягач с низким уровнем шума и требуется при проезде через особо охраняемые зоны Германии.

Знак U – "Umwelt" ("Природа"), в английском толковании "Green Lorry" ("Зеленый грузовик") – устанавливается на автомобилях, отвечающих требованиям токсичности Евро I, нормам шума 78 – 80 дБА.

Знак S – "Supergrun" ("Сверхзеленый"), или в английском толковании "Greener and Safe Lorry" ("Более зеленый и безопасный грузовик") – введен в мае 1996 года и утвержден в 1997 году. Автомобиль с таким знаком должен соответствовать нормам токсичности Евро II и нормам шума 78 – 80 дБА.

Законодательство РФ в области ограничения шумового воздействия включает, наряду с основополагающими природоохранными нормативными актами, специальные законы, нормы и правила по защите от шума.

Государственные стандарты устанавливают требования к предельно допустимым уровням шума и вибрации транспортных средств.

ГОСТ 12.1.003 – 83 "ССБТ. Шум. Общие требования безопасности". Изложены общие вопросы нормирования шума.

ГОСТ 19358 – 85 "Внешний и внутренний шум автотранспортных средств. Допустимые уровни и методы измерений". Установленные в нем нормы шума дифференцированы для легковых, грузовых автомобилей, автобусов и пассажирских салонов автобусов.

3.2 Архитектурно-планировочные мероприятия

Архитектурно-планировочные мероприятия проводятся исполнительными властями городов и регионов с учетом градостроительных и транспортно-планировочных факторов. К градостроительным факторам относятся этажность и композиция жилой застройки, рельеф местности, озеленение, ширина улицы в линиях застройки. Транспортно-планировочными факторами являются ширина проезжей части, ширина тротуара, газонов, разделительных полос, инженерные сооружения по защите окружающей среды.

Комплексному решению проблемы шума способствует составление карты шумового загрязнения города, на которую наносятся стационарные и передвижные источники шума. Карта может стать основой для разработки градостроительных мер защиты жилой застройки от шума.

Ограничению шума в зонах новой жилой застройки способствует расположение зданий на максимально возможном отдалении от автомагистралей, городских железных дорог и шумных производств, но не ближе 100 м к ним, согласно действующим санитарным правилам. Предпочтительной является их ориентация торцевой стороной к источнику шума. Использование новых шумоизолирующих строительных материалов, тройного остекления окон или оконных стеклопакетов, герметизация окон значительно снижают проникновение шума внутрь помещений.

Выделение пешеходных зон, проезд по которым разрешен только для спецавтотранспорта, запрет на въезд большегрузных автомобилей, ограничение максимальной скорости движения, сооружение звукоизолирующих железобетонных стенок обеспечивают снижение шумового воздействия. Расположение деревьев в четыре ряда в виде живой изгороди позволяет снизить уровень шума при посадках лиственных пород на 6 – 8 дБА, хвойных – на 13 – 18 дБА, при наличии пяти рядов деревьев снижение шума будет соответственно 8 – 11 дБА и 14 – 19 дБА.

Для защиты от вибрации устраивают виброзащитные экраны, которые представляют собой траншеи шириной 0,5 – 1м,
глубиной 3 – 5 м, заполненные щебнем, гравием или шлаком. Экраны снижают вибрацию в 5 – 10 раз. Увеличение поперечных размеров улицы, например, с 20 до 40 м позволяет снизить транспортный шум при неизменной интенсивности движения на 4 – 6 дБА. Сплошная застройка улицы создает условия для отражения звука от зданий, в результате чего шум возрастает. Поэтому предпочтительна свободная планировка зданий. Резервом снижения уровней транспортного шума, особенно на магистралях с высокой интенсивностью движения, является разделение потоков грузовых и легковых автомобилей с выделением отдельных полос.