CC BY
163
УДК 625.032.4+629.3.015.6
ЗНИЖЕННЯ ДОРОЖНЬОГО ШУМУ ЯК СКЛАДОВА ПОКРАЩАННЯ ЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ ДОВКІЛЛЯ
В.М. Зінченко, доцент, к.т.н., ХНАДУ
Анотація. Розглянута проблема дорожнього шуму, проаналізовані головні чинники шуму та особливості впливу шуму на навколишнє середовище. Головна увага приділена суто дорожній складовій шуму, що виникає внаслідок взаємодії автомобільної шини з дорожнім покриттям. Розглянуто переваги і недоліки застосування шумозахисних екранів. Наведені дані з практичного застосування нових типів дорожніх покриттів, які надають можливість зменшити дорожній шум. Висловлені пропозиції щодо необхідності враховувати вірогідний рівень дорожнього шуму на етапі проектування дорожнього одягу, враховуючи характер місцевості та щільність придорожніх житлових будівель. Приділено увагу екологічній та економічній доцільності будівництва автомобільних доріг з покриттями, які відрізняються зниженим рівнем шуму.
Ключові слова: дорожній шум, чинники виникнення шуму, вплив шуму на довкілля, шумозахисні споруди, дорожні покриття із зниженим рівнем шуму, екологічна та економічна доцільність зниження дорожнього шуму.
Вступ
Дороги часто приносять суттєві економічні і суспільні вигоди, але вони можуть також мати істотний негативний вплив на суспільство та довкілля. Оскільки ми стаємо більш обізнаними про цей влив, зростає попит на методи і навички, які повинні об’єднати екологічні підходи до дорожнього будівництва і управління.
Екологічні питання мають вирішуватись різними спеціалістами дорожньої та інших галузей. Пов’язані з функціонуванням доріг незручності - забруднення, викидання газів, які сприяють створенню парникового ефекту, шум, проблеми безпечного руху
- можуть і мають бути або цілком виключені в окремих випадках, або обмежені, або суттєво зменшені в інших. Дорожня галузь повинна зробити свій внесок в обмеження викиду шкідливих речовин в навколишнє середовище, хоча її частка у забрудненні довкілля відносно невелика.
Аналіз публікацій
Питання, пов’язані з визначенням чинників дорожнього шуму, впливу шуму на навколишнє середовище та пропозицій щодо способів зниження шуму, представлені у чисельних наукових розробках та статтях. Певний внесок у проблему практичної реалізації пропозицій щодо зниження дорожнього шуму зроблено такими
дослідниками, як U. Sandberg, A. von Meier, D. Colwill, Habboub AK, В.А. Карпенком та іншими науковцями.
Хоча кожен науковець має власний погляд на шляхи зниження дорожнього шуму, однак спільним для багатьох з них є визнання суттєвої ролі типу та стану покриття дорожнього одягу. Такий підхід став основою для даної статті.
Мета і постановка задачі
Головною метою статті, яка лягла в основу постановки її задачі, є висвітлення ефективних способів зниження шуму на дорогах і захисту довкілля від його впливу. При цьому у першу чергу розглядається суто дорожня складова дорожнього шуму, спричинена взаємодією між автомобільною шиною та дорожнім покриттям.
Звертається увага на необхідність комплексного підходу до питання зниження дорожнього шуму -на етапах проектування конструкції дорожнього одягу, будівництва та експлуатації. Зроблено критичні зауваження стосовно застосування шумозахисних екранів. Висловлюються припущення щодо екологічної та економічної доцільності зниження дорожнього шуму.
Шум та його рівні
Дорожній шум став однією з головних складових екологічного забруднення в минулому десятиріччі [1, 2, 3]. Це екологічне забруднення дійсно зачіпає комфорт населення, здоров’я і загальний рівень життя. Дія шуму особливо гостро відчувається вночі, коли інші фонові шуми мінімальні. Проблема шуму стає все більш і більш серйозною, оскільки рух на дорогах збільшується, особливо в містах. Власне, шумом називається «небажаний звук». Подібно всім іншим звукам, шум є формою акустичної енергії. Звук - це акустична енергія або тиск, який вимірюється в децибелах. Не зовсім зручно використовувати лінійний масштаб величини звуку, оскільки людина може сприймати звук тільки в певному діапазоні.
Якщо використовувати лінійний масштаб вимірювання звуку від 0 до 1, то більшість звуків, що зустрічаються в щоденному житті, опинилася б у діапазоні між 0,0 і 0,1. Тому застосовується логарифмічний масштаб, що представляє звукові рівні в децибелах. Розмірність в дБ (А) звичайно використовується, щоб виділити шумовий рівень, який сприймається людиною.
Збільшення звуку в 2 рази відповідає зростанню його величини на 10 дБ (А). Іншими словами, шум у 90 дБ (А) в два рази голосніший за шум у 80 дБ(А). Так само, якщо об’єднати два звуки однакової гучності, ми отримаємо збільшення повного шуму тільки на 3 дБ (А).
Зниження дорожнього шуму і захист довкілля
Для випадку дорожнього шуму ми повинні мати на увазі як джерело шуму, так і об’єкт, на який шум впливає, або приймач шуму. Як правило, джерелом шуму є легковий або вантажний автомобіль, а також інший транспортний засіб.
Г оловними чинниками виникнення шуму є двигун та вихлопна система автомобіля [3, 4], а також взаємодія автомобільної шини з покриттям дороги. Нас більше цікавить друга складова, оскільки перша розглядається конструкторами автомобілів і двигунів. У той же час необхідно відзначити корисність сумісних розробок, у тому числі таких, які стосуються способів окремого визначення рівня шуму у зоні контакту шини з покриттям [7].
Одними із способів зниження дії шуму є збільшення відстані між джерелом і приймачем або вставка перешкоди за типом шумозахисної стіни.
Перший спосіб може бути ефективним за можливості зміни напрямку дороги [5]. Більш поширеним став другий спосіб - застосування шумозахисних стін або бар’єрів [4, 6]. Виконуючи певну захисну й екологічну функцію, цей спосіб має декілька недоліків. По-перше, такі бар’єри для ефективного зменшення шуму повинні бути принаймні такі ж високі, як лінія погляду від транспортного засобу до будівлі. По-друге, протишумові бар’єри дуже дорогі. За даними
університету штату Луїзіана (США), середня вартість бар’єрів складає біля 1,25 мільйонів доларів на 1 км дороги.
Нарешті, протишумові бар’єри недостатньо ефективні. Звук не тільки огинає вершину стін, але також розповсюджується навкруги кінця стін. Це звичайно вимагає, щоб бар’єр тягнувся на 120 метрів далі останньої будівлі для кожних 30 метрів позаду стіни. Тому шумові стіни не ефективні на артеріальних вулицях через наявність багатьох доріг і провулків, які дозволяють шуму огинати кінці стін.
Прикладом екологічного підходу до проблеми боротьби з шумом можуть послужити розробки нових видів стінок, які останніми роками при будівництві автомагістралей все частіше застосовуються. Проте, вирішуючи акустичні проблеми оточуючої дорогу забудови, вони одночасно створюють оптичні проблеми для учасників руху. Захищена глухою бетонною шумозахисною стінкою дорога викликає у водія негативні асоціації, нагадуючи що завгодно, тільки не органічно вписаний у природний ландшафт витончений елемент, яким покликана бути дорога. Намагаючись пом’якшити негативні емоції, що викликаються довгою бетонною стінкою, шляховики вдаються до різних способів пожвавлення її поверхні: озеленення,
забарвлення, обшивки деревом.
Залежно від рівня шуму, який слід знизити, можна уникнути влаштування шумозахисних бар’єрів шляхом належного вибору типу поверхні покриття, тобто шляхом зменшення шуму в джерелі виникнення його. Необхідно виділити ряд принципово нових видів покриттів, які характеризуються, крім комплексу високих транспортно-експлуатаційних показників, також і істотно більш низьким рівнем шуму. До таких покриттів відносяться пористі шари, покриття з ЩМА, пористі надтонкі шари і ряд інших різновидів.
Шум на «найтихішому покритті» з пористого асфальтобетону може бути на 7 або більше дБ (А) менше, ніж на покритті із збірного цементобетону. Зіставлення зниження рівня шуму показує велику ефективність застосування покриттів з гарячого асфальтобетону (зниження до 7 дБ) у порівнянні з будівництвом протишумових стінок.
З сімейства надтонких пористих шарів слід виділити новий різновид - УЛЬТРАФЛЕКС. Це тонкий шар, який влаштовується для перекриття доріг. Такий шар відзначається високою якістю, він стійкий до стирання і забезпечує хороше зчеплення, знижує рівень шуму.
Все більшого поширення, у тому числі і в Україні, набувають також такі захисні і перекриваючі шари, як нова-чіп, чіп-сил і шари на основі щебенево-мастикових сумішей (ЩМА). Принциповою концепцією ЩМА є використання роздробленої високоякісної мінеральної частини для формування щебеневого каркасу, високий вміст бітуму для
більш повного обволікання мінеральних зерен, низький вміст пусток для забезпечення водонепроникності суміші, а також застосування УІАТОР - вкритого бітумом целюлозного волокна в гранулах - для виключення стікання бітумного в’яжучого.
Великий вміст крупного наповнювача робить дорогу чудовою, забезпечуючи дуже хороше зчеплення колеса з покриттям. У той же час структура поверхні ЩМА значно знижує шум.
Під час дощу ЩМА знижує кількість бризок і ризик аквапланування. Як додатковий ефект, знижується яскравість відблиску від дорожнього покриття і поліпшується видимість дорожньої розмітки. Приклади з практики застосування ЩМА в різних країнах свідчать, що ці покриття служать
20 років і більше. Зниження витрат на обслуговування покриттів веде до економії коштів.
Висновки
Висловлена у статті пропозиція про необхідність, доцільність і економічну ефективність застосування різних видів екологічно чистих технологій зниження дорожнього шуму базується на накопиченому досвіді багатьох країн світу.
Слід особливо підкреслити важливість здійснення попереднього аналізу, перш за все, конструкції дорожнього одягу, ще на етапі його проектування. У такому разі вдається мінімізувати вплив окремих складових комплексу показників на правильний вибір способу будівництва покриття із зниженим рівнем шуму. Слід вважати, що такий аналіз обов’язково повинен бути присутнім на етапі визначення конкретного виду робіт з метою зниження шуму на дорозі.
При цьому можна запропонувати таку послідовність виконання робіт:
- у першу чергу визначають ділянки дороги, які розташовані у заселених районах і потребують обов’якового дотримання норм шумового рівня (у межах 70-75 дБ (А));
- з вибраних за таким принципом доріг виділяють ті дороги або ділянки, які відносяться до найважливіших за своїм призначенням;
- на основі даних про конструкції дорожнього одягу і товщину шарів, матеріалів і сумішей, які використовуються, виконуються розрахунки з вибору конструкції дорожнього одягу і покриття, яке забезпечить зниження шуму.
Підвищення міцності покриттів на 20 % забезпечує поліпшення експлуатаційних властивостей, що зумовлює економічну ефективність такої технології. Для реалізації технології будівництва покриттів з ЩМА потрібне нескладне дообладнання асфальтобетонного заводу (місткості для полімеру,
полімерних волокон, дозуючі пристрої і мішалки), придбання полімеру і наладка технологічних режимів. Попередня робота у цьому напрямку вже ведеться в дорожніх організаціях. Більша увага повинна бути надана проблемі зниження дорожнього шуму шляхом вибору оптимальних типів покриттів дорожнього одягу.
На закінчення слід зазначити, що певні перспективи може отримати комплексний спосіб: повторне використання матеріалів дорожнього одягу з одночасним застосуванням в асфальтовому бетоні модифікованих бітумів. В цьому випадку головною умовою буде наявність машин, фрез і інших установок на дорозі, які забезпечують послідовне виконання операцій зі зміни, дозування, перемішування компонентів асфальтобетонної суміші з матеріалів покриття. Застосування кожного з напрямів або комплексний підхід переслідує як економічні, так і екологічні цілі, тому їх упровадження в практику ремонтно-відновних робіт є цілком обґрунтованим і доцільним.
Література
1. Environmental criteria for road traffic noise. En-
vironment Protection Authority, Sydney South 1232, 1999. - P. 22 - 36.
2. U. Sandberg. Low noise surfaces - A state of the art
review, J. Acoust. Soc. Jpn. - 1999. - Vol. 20. -P. 1-16.
3. A. von Meier and al., The influence of texture and
sound absorption on the noise of porous road surfaces, In Second International Symposium on Road Surface Characteristics, 1992. - P. 7-19.
4. Sandberg, U, Noise emissions of road vehicles, ef-
fect of regulations, INCE, 2001. - P. 38-55.
5. D Colwill. Road construction and the environment.
TRL Annual Review, p.122-146, 1995 6. dos Reis HLM, Habboub AK, Carpenter SH. «Noise Abatement of Asphalt Concrete Pavements: Part 2.Estimation of Acoustic Properties», 2000. -P. 44-57.
7. Карпенко В.А., Музалов Е.В., Клецков В.Г. и др. Методы исследования шумоизлучения автомобильных шин // Вестник ХГАДТУ. -2000. - C. 52-55.
Рецензент: В.В. Філіппов, професор, д.т.н., ХНАДУ.
Стаття надійшла до редакції 1 липня 2006 р.
