CC BY
34
УДК 504.75
ВПЛИВ ТИПУ І СТАНУ ПОКРИТТЯ НА РІВЕНЬ ШУМУ НА АВТОМОБІЛЬНИХ ДОРОГАХ
В.Л. Борисенко, студент, В.М. Ряпухін, професор, ХНАДУ
Анотація. На основі чисельних досліджень дано апроксимуючі залежності для визначення рівня шуму на різних типах покриттів.
Ключові слова: цементобетон, бітумомінеральні покриття, рівні шуму.
Вступ
Інтенсивний технічний прогрес
супроводжується збільшенням штучного
шуму, шкідливого для людини, а за більших рівнів - небезпечного. У місті виникає в основному шум від транспорту.
Шум від автомобільного транспорту - це найпоширеніший вид неблагополучного
екологічного впливу на організм людини. Рівень шуму залежить від частини вантажних автомобілів у транспортному потоці, інтенсивності руху, якості дорожнього покриття, поведінки водіїв під час їзди й характеру будівель населеного пункту.
Основним джерелом транспортного шуму на автомобільних дорогах є транспортні засоби. Однак і дорожні умови також впливають на формування транспортного шуму. У першу чергу до них відносяться рівність і шорсткість проїзної частини, розміри й сполучення геометричних елементів траси (ухили, кривизна вертикальних і горизонтальних ліній).
Мета та постановка задачі
Кочення шин є джерелом шуму автомобіля, особливо за швидкостей руху вище 70 км/год. Основними факторами, що враховуються при визначенні рівня шуму шин при русі автомобіля, є: конструктивні параметри шин та стан і профіль дорожнього полотна. Стає очевидною необхідність детально вра-ховувати не тільки стан, а й шорсткість покриття.
Хід досліджень
Доцільно надати дані про шорсткість покриттів, які є найбільш розповсюдженими на території України: асфальтобетон
дрібнозернистий, стертий, гладкий -шорсткість 0,3 - 0,8 мм; цементобетон без спеціальної обробки поверхні - шорсткість
0,7 - 1,0 мм; це-ментобетон з рифленою поверхнею - шорсткість 1,5 - 3,0; поверхнева обробка фракцією 8,0 - 10,0 мм - шорсткість 4,0 - 6,0 мм; спеціальна шорсткувата поверхнева обробка щебенями фракції 15 -25 мм - шорсткість 6,0 - 12,0 мм.
Рівні шуму для різних типів покриття, за даними Ульріха, Скорченко, Аксьонова та інших [1, 2, 3], наведені в табл. 1.
Бітумомінеральні покриття, на яких проводилися експерименти, показали різний рівень шуму залежно від шорсткості. Розходження, викликані зміною в’яжучого, є набагато менш очевидними. Звідси можна зробити висновок, що цементобетонні й асфальтобетонні покриття, принаймні за природних умов експериментів і за однакової шорсткості, не виявляють закономірних розходжень у рівні шуму.
На рис. 1 показано вплив шорсткості проїзної частини на емісію шуму.
Аналіз даних, наведених у дослідженнях Сортекса й Ульріха [3], показав, що між рівнем шуму і швидкістю немає чіткої лінійної залежності. Залежність типу L =
63+а дає великі похибки (> 10 - 18 %), встановлені за стандартною програмою: а = -
7,5, Ь = 40,6.
Таблиця 1 Середнє значення рівня шуму для різних типів покриття (дбА)
Швид- кість, км/год Цементо- бетон шорст- куватий Цементобетон з додатковими канавками Литий асфальтобет он шорсткий М. з. асфальтобе тон Поверхнева обробка (8 - 10 мм) Середньозернистий асфальтобетон з поверхневою обробкою
10 32 34 33 26,5 35,8 41
15 39 41 40 34 44 40
20 44 46 45 39,4 50 55
25 48 50 49 44 55 58,5
30 51,3 52 52 47 50 62
35 54,2 55 55 50 62 65,5
40 56,5 57,5 57 53 65 60
45 59 60 59 54,5 68 61
50 60,5 61 61 56,5 60 64
55 62 63 63 58,5 62 66
60 64 64 64 60 64 66
65 65 66 66 61,5 65 68
60 66,5 67 67 63 66 80
80 69 69 69,5 65 60 82
00 71 71 71,5 68 82 85
10 т--------------------------------------
:« 6 - ^ "
Ю 3
О 2 X 1 /
=« 0 —і--1--1-1--1-1--1-1--1-1--1-1--1-1--1-
^ 0 1 2 3 4 5 6 6 8 0 10 11 12 13 14 15 16
0 ї 5йое3йои, і і
Рис. 1. Збільшення звичайного рівня шуму за рахунок шорсткості поверхні покриття
За точками безлічі вимірів шуму для легкових автомобілів були встановлені опорні точки рівнонаближеної кривої (методом найменших квадратів).
Для масиву опорних точок було підібрано емпіричну залежність типу L = a + Ьї^. У цьому випадку коефіцієнти рівняння регресії були задовільні.
У загальному вигляді для умов проведення виміру шуму на дорозі із шорсткуватим покриттям з литого асфальтобетону рівняння регресії має вигляд
Lэ = - 6,5 + 40,6 їв. (1)
Якщо порівняти опорні точки, розрахункові значення (1) й безліч точок польових вимірів, то діапазон розбіжності буде таким:
- швидкість 60 км/год, діапазон 66 - 61 дБА, розрахункове значення 60,5 дБА -розбіжність +2,5; - 1,5 дБА (+3 %; -2 %);
- швидкість 01 км/год, Lэ (61,5 дБА; 62,5 дБА)
розрахункове значення - 62,8 дБА,
розбіжність +3 дБА; +0,3 (0,2 %);
- швидкість 138 км/год, Lэ (68; 60,6), розрахункове значення 60,4, розбіжність +1,4 дБА; -0,3 дБА (0,15 %).
Як видно, у всьому діапазоні розкиду експериментальних крапок похибка не перевищує 3 %. У такий спосіб слід
прийняти, що рівень шуму залежить від логарифма швидкості, а не є пропорційним швидкості.
Серед питань, які виникають при визначенні розрахункових рівнів шуму на автомобільних дорогах, немаловажне значення має тип і шорсткість покриття.
М.В. Боровий [4] досліджував шумоутворення для п’яти видів поверхневої обробки щебенями різної фракції: 20 - 40 мм, 20 - 25 мм, 15 - 20 мм, 10 - 15 мм, 5 - 15 мм, а також на цементобетонному покритті.
Для встановлення емпіричної залежності емісії шуму від шорсткості покриття було взято поліном другого ступеня.
Таблиця 2 Форма напівлогарифмічних стохастичних рівнянь
№ з/п Тип покриття, характеристика Шорсткість, мм Рівняння регресії дБ А
1 Дрібнозернистий асфальтобетон зі стертою поверхнею 0,3 - 0,5 Lе = -15,2 + 43lgv
2 Цементобетон (без спеціальної обробки поверхні) 0,7 - 1,0 -е = -9.5 + 41,2lg v
3 Литий асфальтобетон рифлений, шорсткість стерта 0,8 - 1,2 -е = -9 + 41 lg v
4 Цементобетон, рифлений 1,5 - 3,0 -е= -5 + 39 lg v
5 Асфальтобетон з поверхневою обробкою фракцією щебенів 8 - 10 мм 4,0 - 6,0 -е = -12.5+48,3lg v
На відміну від впливу інтенсивності руху й швидкості потоку, логарифмічна й напівлогарифмічна залежність і лінійне рівняння в даному випадку не підходять, тому що дають похибки до 20 - 40%.
Поліном другого ступеня дає похибку 3 - 5 %.
Коефіцієнти полінома (а, Ь, с) дорівнюють a = 0,4167;
Ь = 1,125; c = - 0,417.
Тоді рівняння матиме вигляд
А L = 0,4167+1,125 А h - 0,417 А И2, (2)
де А L - збільшення нормального шуму за рахунок шорсткості; А h - показник шорсткості (мм).
Для опису залежності рівня шуму від швидкості автомобіля (легкового) у потоці для різних типів покриттів були запропоновані напівлогарифмічні залежності й поліном другого й третього ступеня.
Поліном третього ступеня дає достатньо задовільні рішення, але саме рішення для практичного використання не є прийнятним. Тому використовувалися напівлогарифмічні
стохастичні рівняння, форму яких подано в табл. 2.
Висновки
Отримані рішення (2) і наведені в табл. 2 можна взяти за основу для розробки універсальної моделі «швидкість -шорсткість - рівність - шум».
Література
1. Поспелов П.И. Борьба с шумом на автомо-
бильных дорогах. - М.: Транспорт, 1981.
- 88 с.
2. Хомяк И.В., Скорченко В.Ф. Автомобиль-
ные дороги и окружающая среда. - К.: Вища школа, 1983. - 158 с.
3. Ullrich S. Zur Berechnung der Schutzwirkung
von Trogbauwerken gogen Straben-verkehrs gerausche. «Strassen - und. Tiefbau». - 1997, 31. - № 6. - С. 12 - 15.
4. Боровой М.В. Влияние типа дорожного по-
крытия на уровни шума // Автодорожник Украины. - №1. - С. 38 - 39.
Рецензент: В.К. Жданюк, професор, д.т.н., ХНАДУ.
Стаття надійшла до редакції 17 вересня 2008 р.
