Бытовой шум. Источники, способы снижения


Существующее состояние проблемы снижения бытового шума

Основными источники бытового шума являются автотранспорт, рельсовый и воздушный транспорт.

ХХ век ознаменовался интенсивным развитием средств транспорта и транспортных систем и урбанизации. Например, перевозки автомобильным транспортом в экономически развитых странах за 1960-1995 гг. выросли в 4 раза, воздушным – в 3 раза. Городское население этих стран увеличилось на 60%, а число городов с количеством жителей более 1 млн. чел. возросло в 2,5 раза. За тот же период было построено много автодорог, аэропортов и других крупных транспортных сооружений. При таком развитии транспорта шумовая загрязненность окружающей среды постоянно возрастала. В связи с этим возникла проблема снижения шума, исходившего от всех трех видов транспорта.

Методы снижения бытового 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.

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 транспорт в 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 1950-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.

Ограничение воздействия шума автомобильного транспорта

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 дБ. Однако закрытие участков дороги для всех видов автомобильного транспорта может создать определенные трудности (увеличение нагрузки на близлежащие автодороги, вызывая тем самым затруднение движения транспорта – "пробки")

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 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 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.

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.

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.

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.

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.

Проблема снижения шума от железнодорожного транспорта

Можно предложить два противоположных метода уменьшения шума, излучаемого взаимодействием железнодорожного состава 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.

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 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.

Уменьшения воздействия шума от авиатранспорта

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 (с 22.00 до 6.00) для всех видов воздушного сообщения.

В некоторых аэропортах введены ограничения на общее количество операций, выполняемых в определенный период времени. Например, в лондонском международном аэропорту Хитроу разрешается 3650 операций воздушных судов в ночные часы весь летний период, в то время как в аэропорту Гэтвик в тот же период времени разрешается производство 4300 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.

В общем случае шум, возникающий при каждой операции воздушного судна, должен соответствовать в одной или нескольких точках установленным ограничениям. Как правило, на практике используется максимальный уровень шума, измеренный за пределами границ аэропорта и относящийся к любому типу эксплуатируемого воздушного судна.

Санкции за нарушения установленных ограничений по шуму могут быть весьма разнообразными. Часто авиакомпаниям, допустившим такие нарушения, делаются предупреждения без всяких юридических санкций. Более распространенным, однако, является наложение штрафа, так как нарушение часто представляет собой поступок, наказуемый в судебном порядке.

Уже давно была доказана принципиальная возможность круглосуточного контроля за соблюдением установленных ограничений по шуму в аэропортах на основе постоянно действующего измерительного оборудования, причем интерес администраций аэропортов к установке и использованию такого оборудования и устройств со временем возрастает.

Авиакомпаниям не разрешается увеличивать объемы перевозок в будущем, если на авиалиниях не будут введены в эксплуатацию менее шумные воздушные суда. Объемы перевозок могут быть увеличены при условии, если 43,9% или более из числа намеченных операций классифицируется как малошумные, или удовлетворяются установленные в аэропорту показатели шума.

В последнее время широко используются программы по уменьшению шума, проникающего в здания аэропорта и жилые помещения, расположенные вблизи него. Обычно они сводятся к усилению звукоизоляции. Их главной целью является обеспечить акустическую защиту зданий от шума воздушных судов и других источников внешнего шума. В число этих мер входит изоляция внешних стен, окон, дверей и системы перекрытий, что позволяет существенно улучшить звукоизоляцию внешней оболочки конструкции.

Хотя программа по звукоизоляции считается важным элементом в деле уменьшения воздействия шума, приоритет тем не менее отдается мероприятиям по планированию с тем, чтобы жилые дома располагались как можно дальше от источников возникновения шума.



Реклама