CC BY
60
УДК 625.7: 504.055
ВЛИЯНИЕ ШИРОКОПОЛОСНОГО ТРАНСПОРТНОГО ШУМА НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ВОДИТЕЛЯ
В.В. Захаренков, ассистент, А.Л. Шаповалов, доцент, к. т.н., ХНАДУ
Аннотация. Одним из факторов, влияющих на работоспособность водителя, является шум, создаваемый автотранспортным средством в процессе движения. На примере автомобильных дорог Харьковского транспортного узла проведен анализ уровня шумовой нагрузки в звуковом и инфразвуковом диапазоне.
Ключевые слова: автомобильные дороги, шумовая нагрузка, звук, инфразвук, транспортный поток, дорожно-транспортные происшествия, работоспособность водителя, техногенная безопасность.
ВПЛИВ ШИРОКОСМУГОВОГО ТРАНСПОРТНОГО ШУМУ НА ПРАЦЕЗДАТН1СТЬ ВОД1Я
В.В. Захаренков, асистент, А.Л. Шаповалов, доцент, к.т.н., ХНАДУ
Анотаця. Одним 7з чинниюв, що впливають на працездатмсть вод1я, е шум, створюваний автотранспортним засобом у процес руху. На приклад7 автомобыьних дор1г Харювського транспортного вузла проведено анал1з р1вня шумового навантаження у звуковому 7 тфразвуковому д1апазом.
Ключов1 слова: автомобтьм дороги, шумове навантаження, звук, тфразвук, транспортний пот1к, дорожньо-транспортм пригоди, працездатмсть вод1я, техногенна безпека.
INFLUENCES OF BROADBAND TRANSPORT NOISE ON DRIVER'S WORKING
EFFICIENCY
V. Zaharenkov, assistant, A. Shapovalov, Associate Professor, Candidate of Technical
Sciences, KhNAHU
Abstract. One of the factors influencing the driver's working efficiency is the noise created by the vehicle. On example of highways of Kharkov a transport junction the analysis of noise loading level in sonic and infrasonic range has been carried out.
Key words: highways, noise loading, sound, infrasound, traffic, traffic accident, efficiency of a driver, anthropogenic safety.
Введение
Для оценки влияния шума широкого спектра частот на работоспособность водителей были выполнены измерения автотранспортного шума в различных условиях дорожного дви-
жения. Определив уровень шумовой нагрузки необходимо разработать мероприятия по ее уменьшению (оздоровлению экологической обстановки), которые позволят снизить дорожно-транспортные происшествия, т. е. техногенную безопасность.
Анализ публикаций
Уровень шумов зависит от интенсивности, скорости и состава транспортного потока. Кроме того, он зависит от планировочных решений и покрытия проезжей части. Каждый из этих факторов способен изменить уровень транспортного шума в пределах до 10 дБ.
Шум от транспортных средств (ТС) зависит от многих факторов: мощности и режима работы двигателя, технического состояния транспортного средства, качества дорожного покрытия, скорости движения [1, 2].
В условиях сильного транспортного шума происходит постоянное напряжение слухового аппарата водителя. Это вызывает увеличение порога слышимости для большинства людей с нормальным слухом от 10 дБ до 25 дБ.
Цель и постановка задачи
Цель работы - исследование уровня автотранспортного шума на автомобильных дорогах Харьковского транспортного узла.
Основные задачи исследования:
- определение уровня шума в звуковом и инфразвуковом диапазоне на автомобильной дороге;
- определение зависимости работоспособности водителя от шумового воздействия автотранспорта;
- разработка методики нормирования широкополосного автотранспортного шума.
Автотранспортный шум и техногенная безопасность
На работоспособность водителя негативное воздействие шума автотранспорта по составу спектра неоднозначно. Влияние слышимых шумов традиционно находится в поле внимания специалистов. Значительно меньше внимания уделяется неслышимым шумам: инфразвуку и ультразвуку, также характерным для транспортного потока. Ультразвуковая составляющая шумового спектра
транспортного потока имеет небольшие уровни звукового давления. Фактором, сильно ухудшающим экологию придорожной полосы, является инфразвук. На инфразвук от транспортного потока могут накладываться и климатические составляющие: ветер, шум дождя, гроза и другие. Низкочастотные шумы раздражают нервную систему: человека мучают тревоги, он чувствует себя утомленным, у него усугубляется депрессия [1, 2].
Высокие уровни шума на автомобильной дороге и в кабине водителя, являющиеся одним из агрессивных раздражителей центральной нервной системы, способны вызвать её перенапряжение. Городской шум оказывает неблагоприятное влияние и на сердечно-сосудистую систему.
Конструкция современных автомобилей, при условии исправного их состояния, в большинстве случаев обеспечивает безопасный уровень ультразвуковых и инфразвуковых шумов (не вызывающий возникновения профессиональных заболеваний) [3]. Воздействие шумов такого уровня в течение длительного транспортного процесса может вызывать специфическое состояние водителя -утомляемость, которая приводит к снижению работоспособности. Для состояния утомления характерно появление незначительных, но частых ошибочных действий водителей. Однако в транспортном процессе даже они могут привести к серьезным последствиям, а именно - к ДТП. Другим характерным признаком утомления является чувство усталости. В результате увеличивается вероятность возникновения дорожно-транспортного происшествия.
Оздоровление дорожного движения приводит к уменьшению шумовой нагрузки на оздоровленный район в целом. Данные по снижению аварийности от оздоровления дорожного движения приведены в табл. 1 [3].
Исследование широкополосного транспортного шума
Увеличение количества автомобилей на дорогах Украины приводит к интенсивному увеличению уровней автотранспортного шума. При этом, как правило, частотные характеристики этого шума колеблются в широких
пределах, которые могут захватывать не только звуковой, но и инфра- и ультразвуковой диапазоны. Ультразвук характеризуется частотой колебаний выше порога восприятия звука органами нашего слуха, то есть его частота выше 20-25 тысяч герц. Инфразвук -находится ниже порога восприятия, то есть его частота ниже 16 герц.
Сотрудниками дорожно-строительного факультета Харьковского национального автомобильно-дорожного университета (ХНАДУ) были проведены измерения уровня шума на автомобильных дорогах М-03, М-18, М-20 в границах Харьковской области. Выбор автомобильных дорог обусловлен технической категорией, интенсивностью и составом движения, расположением в выемке или насыпи, наличием различных видов зеленых насаждений или их отсутствием и рядом других факторов.
Измерения выполнялись с использованием интегрирующего шумомера-анализатора спектра ОКТАВА-110А российского производства. Прибор ОКТАВА-100А предназначен для измерения среднеквадратичных, эквивалентных и пиковых уровней звука, уровней звукового давления (УЗД) в октавных и третьок-тавных полосах частот, с целью оценки влияния звука и инфразвука на человека, а также научных исследований [4]. Класс точности шумомера - первый. Во время проведения измерений прибор имел действующее свидетельство о метрологической поверке. Калибровка аппаратуры производилась в каждой точке до и после проведения измерений
шумовой характеристики транспортного потока.
Существующие расчетные методики определения эквивалентного уровня шума в придорожной полосе применимы в большей части на стадии проектирования, как для автомобильной дороги в целом, так и при внедрении различных мероприятий по снижению уровня шума [5, 8]. При этом инструментальные замеры фактического уровня шума, выполняемые по стандартной методике, являются основными при оценке влияния шумового загрязнения на придорожную обстановку существующих автомобильных дорог [9].
Во время выпадения атмосферных осадков и при скорости ветра более 5 м/с измерения не проводятся. Для защиты измерительного микрофона от ветра при скорости ветра от 1 м/с до 5 м/с применяется ветрозащита в виде поролонового колпака [9].
Проведение измерений шумовых характеристик автомобильного транспорта выполнялось согласно. Измерительный микрофон (на штативе) устанавливался на обочине на расстоянии (7,5±0,2) м от оси ближней к точке измерения полосы движения, на высоте (1,5±0,1) м от уровня покрытия проезжей части. В случае расположения дороги в выемке измерительный микрофон следует устанавливать на бровке выемки, на высоте (1,5±0,1) м от уровня земли. При измерениях микрофон направлялся на источник звука, шумомер располагался между источником звука и оператором на расстоянии не менее 50 см от оператора [9].
Тяжесть ДТП Процентное изменение количества ДТП, %
Влияние на тип ДТП Наилучшая оценка Пределы колебания результатов
По району с оздоровленным дорожным движением в целом (магистрали и местные проезды)
ДТП с травматизмом Все типы ДТП -15 ( -17;-12)
Материальный ущерб Все типы ДТП -15 ( -19;- 12)
Местные проезды района с оздоровленным дорожным движением (улицы жилой зоны)
ДТП с травматизмом Все типы ДТП -24 ( -29; -18)
Материальный ущерб Все типы ДТП -29 ( -35;- 22)
Магистрали района с оздоровленным дорожным движением
ДТП с травматизмом Все типы ДТП -8 ( -12;-5)
Материальный ущерб Все типы ДТП -11 (- 16;- 6)
Таблица 1 Влияние оздоровления дорожного движения на аварийность
Продолжительность измерений звука - 30 минут без перерыва или измерения складываются из трех циклов по 10 минут каждый. Для инфразвука рекомендованное время измерения составляет не менее 300 секунд [10].
С целью исследования распространения шума на местности и влияния зеленых насаждений были проведены замеры перед лесополосой и за ней.
В каждой точке выполнялись измерения звука и инфразвука путем переключения режимов прибора. Прибор позволяет одновременно измерять большое количество шумовых характеристик в каждом из диапазонов
[4].
В режиме «ЗВУК»:
- среднеквадратичные, максимальные и минимальные корректированные уровни звука с частотными коррекциями А, С, Ъ с временными характеристиками Б, I, Ьеч (эквивалентный);
- пиковые уровни звука с частотными коррекциями А, С, Z;
- среднеквадратичные, максимальные и минимальные уровни звукового давления в ок-тавных полосах частот 31,5 Гц - 16000 Гц и в 1/3 - в октавных полосах частот 25 Гц -20000 Гц с временными характеристиками S, F, I, Leq (эквивалентный).
В режиме «ИНФРАЗВУК»:
- среднеквадратичные корректированные уровни звукового давления с частотными коррекциями A, Z, G, FI с временными характеристиками S, «е8», Leq;
- среднеквадратичные уровни звукового давления в октавных полосах частот 2 Гц -250 Гц и в 1/3-октавных полосах частот 1,6 Гц - 315 Гц с временными характеристиками S, «е8», Leq.
На рис. 1-3 показаны поперечные сечения автомобильных дорог. Указаны основные размеры и обозначены точки установки микрофона, с которых проводились замеры шумовых характеристик.
21
Рис. 1. Автомобильная дорога М-03, Киев-Харьков-Довжанский км 460 + 400
Рис. 2. Автомобильная дорога М-18, Харьков-Симферополь км 39 + 000
Рис. 3. Автомобильная дорога М-20, Харков-Щербаковка км 18 + 000
Таблица 2 Автомобильная дорога М-03, км 460 + 400
№ точки Состав транспортного потока, % Интенсивность движения, авт/час Уровень звука с коррекцией А, дБА Инфразвук частотная коррекция Fi, дБ
легковые грузовые автобусы Slow Fast Imp Leq . Peak Slo w e8 Leq
1 75 19 6 942 68,4 70,6 71,4 74,3 101,0
1 72 24 4 867 74,3 74,7 75,5 74,2 101,0
1 73 23 4 720 75,0 75,2 76,2 74,8 104,7
2 74 24 2 936 57,0 57,4 57,7 55,5 93,5
1 79 19 2 972 85,5 83,7 77.7
1 77 20 3 990 98,9 100,9 86,6
1 75 23 2 765 74,7 74,6 74,2
2 80 18 2 948 72,0 74,9 71,7
Таблица 3 Автомобильная дорога М-18, км 39+000
№ точки Состав транспортного потока, % Интенсивность движения, авт/час Уровень звука с коррекцией А, дБА Инфразвук частотная коррекция Fi, дБ
легковые грузовые автобусы Slow Fast Imp Leq . Peak Slow e8 Leq
1 84 16 - 570 74,9 75,3 76,8 75,3 103,0
2 67 31 2 480 61,7 62,0 62,6 60,9 83,.5
1 81 14 5 603 87,3 86,9 87,5
2 62 35 3 624 71,7 93,0 88,3
Таблица 4 Автомобильная дорога М-20, км 18+000
№ точки Состав транспортного потока, % Интенсивность движения, авт/час Уровень звука с коррекцией А, дБА Инфразвук частотная коррекция Fi, дБ
легковые грузовые автобусы Slow Fast Imp Leq . Peak Slow e8 Leq
1 89 7 4 330 73,4 73,1 76,0 73,1 101,7
2 81 8 11 222 65,7 66,5 67,4 64,8 93,9
3 95 5 - 246 54,9 55,0 56,6 53,8 82,1
1 90 6 4 324 58,7 57,2 57,0 71,2 99,4
2 89 5 6 324 66,6 69,3 69,7 67,1 96,1
1 76 22 2 270 79,7 79,1 77,5
2 86 12 2 264 65,5 85,0 65,2
3 94 3 3 222 77,6 77,8 79,7
120
1D0
ао
во
до
1111
¡и
31,5 63 125 250 Э00 1COQ 2С00 40Э0 80CÜ 16Ü00 А
Гц
Рис. 4. Показания шумомера по октавам и с коррекцией А
Одновременно с измерением шумовой характеристики транспортного потока определялся его состав и интенсивность движения [2]. Результаты измерений шума и определения интенсивности движения представлены в табл. 2-4.
Период измерения шумовой характеристики транспортного потока должен охватывать проезд не менее 200 транспортных средств в обоих направлениях. Начало и окончание подсчета транспортных средств должны быть синхронизированы с началом и окончанием измерения уровней звука [9]. Нормируемыми параметрами постоянного шума в расчетных точках являются уровни звукового давления L, дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 и 8000 Гц. В то же время приборы 0КТАВА-110А имеют дополнительную октаву 16000 Гц, которая относится уже к области ультразвука [11].
На рис. 4 приведены результаты двух замеров: белым цветом показан замер в отсутствии низкочастотного ультразвука, черным цветом - замер при наличии низкочастотного ультразвука. Очевидно показания шумомера с учетом коррекции А (дБА) завышаются почти на 20 децибел А [12, 13].
Выводы
На основании обзора существующих нормативов допустимого шума и результатов экспериментальных исследований возникает необходимость в разработке методики нормирования широкополосного шума. Эта методика должна включать инфразвук, слышимый диапазон звука и низкочастотный ультразвук. Необходимы дополнительные исследования по влиянию широкополосного шума на безопасность дорожного движения, работоспособность водителя и экологическую обстановку придорожного пространства.
Литература
1. Степанов Н. С. Основы эргономики и ди-
зайна автомобилей и тракторов: учебник для вузов / Н. С. Степанов, А. Н. Евграфов, А. Л. Карунин и др.; Мин-во общ. и проф. образования Ром. Федерации; под. ред. Н. С. Степанова. - М. : Издательский центр Академия, 2005. - 256 с.
2. Шаповалов А. Л. Учет состава транспорт-
ного потока при прогнозировании
внешнего шума автомобилей / А. Л. Шаповалов // Экология и здоровье человека. Охрана воздушного и водного бассейна. - К. : Знание, 1994. - С. 53-54.
3. Луканин В. Н. Автотранспортные потоки и
окружающая среда : учеб. пособие для вузов / В. Н. Луканин, А. П. Буслаев, Ю. В. Трофименко и др. - М. : ИНФРА-М, 1998. - 408 с.
4. РЭ 4381-003-76596538-06. Шумомер-ана-
лизатор спектра портативный ОКТАВА-110А. Руководство по эксплуатации. -М. : ПКВ Цифровые приборы. - 10 с.
5. М 218-03449261-258-2004. Методика дос-
лщжень та ощнки шумового навантаження. - К. : Укравтодор, 2004. - 53 с.
6. ГСТУ 218-02071168-096-2003. Охорона
навколишнього середовища. Автомоб> льш дороги загального користування. Ощнка та прогнозування еколопчного стану дорп та виробничних баз. - К. : Укравтодор, 2003. - 47 с.
7. М 218-02071168-416-2005. Методика вияв-
лення, ощнки та ранжування потенцш-них еколопчно небезпечних мюць авто-мобшьно1 дороги. - К. : Укравтодор, 2005. - 35 с.
8. М 218-02071168-626:2007. Методика ощн-
ки еколопчного впливу автомобшьно1 дороги загального користування на на-вколишне середовище. - К. : Укравто-дор, 2007. - 41 с.
9. ГОСТ 20444-85. Шум. Транспортные по-
токи. Методы измерения шумовой характеристики. - М. : НИИ Госстрой СССР, 1985. - 38 с.
10. ДСН 3.3.6.037-99. Саштарш норми виро-
бничого шуму, ультразвуку та шфразву-ку. - К. : МОЗ Украши, 1999. - 55 с.
11. http://www.octava.info.
12. ДБН 360-92**. Градостроительство. Пла-
нировка и застройка городских и сельских поселений. - К. : Госстрой Украины, 1992. - 42 с.
13. ДержСанИН-96. Державш саштарш пра-
вила планування та забудови населених пункпв. - К. : Государственный комитет строительства, архитектуры и жилищной политики Украины, 1996. - 57 с.
Рецензент: В. К. Жданюк, профессор, д.т.н., ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 12 октября 2009 г.
