Проблемы снижения уровня шума в городах

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 до 2

кГц.

Укладка экспериментального дорожного покрытия на рифленую поверхность

бетонных участков кольцевой автомобильной дороги, проложенной к востоку от

Брюсселя, привела к снижению уровней шума примерно на 4 дБА для

автомобилей, движущихся со скоростью 70 км/ч и на 5,5 дБА при скорости

движения 120 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

составило 4-5 дБА по сравнению с уровнем шума на дорогах с обычным

асфальтовым покрытием и 3 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

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 (менее 100 м), уровень шума редко

снижается ниже 70 дБА. 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 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, 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.

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 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. 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.

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 составило 2 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 на 5 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 приводит к существенному уменьшению вибрации лишь в том

случае, когда неровность поверхности катания колес превышает неровность

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 – бесстыковую конструкцию.

При испытаниях, проведенных на 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, на 5-10 дБ

для частот выше 100 Гц. Однако для частот ниже 100 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 около 110

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

Страницы: 1, 2, 3