Шум транспортного потока

Режимы движения автомобилей, движущихся в потоке, определяются состоянием транспортного потока, дорожной сети и регулированием движения. Зависимость же расчетного уровня шума, т. е. шума автомоби­ля как точечного источника, воспринятого приемником, постоянно нахо­дящимся в 7,5 м от оси движения автомобиля, устанавливается экспери­ментально. Причем режимы движения автомобилей, при которых необ­ходимо фиксировать характеристики шума, определяются особенностями эксплуатации в плотных городских потоках, в зонах перекрестков, обору­дованных объектами светофорного регулирования. Эти особенности оп­ределили необходимость изучения шумовых характеристик отечествен­ных автомобилей не только при движении на прямой передаче, но и на промежуточных передачах при малых скоростях движения. Для расчетов шума потоков в зоне перекрестка необходимы характеристики шума ав­томобилей на нестационарных режимах разгона и торможения.

Полученные данные позволяют прогнозировать эквивалентный уро­вень шума транспортного потока по одной полосе в различных ситуаци­ях, выходящих за рамки условий, в которых проводились эмпирические исследования. В частности, профессором П.И. Поспеловым (МАДИ) ус­тановлено, что величина эквивалентного уровня транспортного шума на расстоянии 7,5 м от оси ближайшей полосы движения определяется по формуле:

L_ЭKB=(50+8,81· lgN)+ΣDL; дБА,

где N - расчетная интенсивность движения при средней скорости потока 40 км/ч, авт/ч; AL, - поправки по i-му факору влияния (состав и скорость потока, тип дорожного покрытия, продольный уклон дороги).

С увеличением плотности движения шум транспортного потока резко возрастает, достигая максимума при плотностях, которые несколько меньше плотностей, соответствующих пропускной способности магист­рали.

Дальнейшее уплотнение потока ведет к образованию колонн, ухудше­нию условий движения, и снижению интенсивности потока и скорости движения. Режим колонного движения характеризуется постепенным снижением уровней шума, вплоть до уровней, соответствующих заторовой ситуации.

Применение на практике известной зависимости эквивалентных уров­ней шума от интенсивности позволяет перераспределять во времени по­токи по дорожной сети, что является одним из методов снижения акусти­ческой загруженности среды. Однако, степень ограничения или полное запрещение движения должны базироваться на предельно допустимых уровнях шума в тех зонах города, где это необходимо, или на критерии экономической оценки эффективности перераспределения.

Состав потока, т. е. доля грузовых автомобилей в нем, оказывает на уровни шума существенное влияние. Это влияние обусловливается тем, что расчетные уровни шума одиночных грузовых автомобилей на 8... 10 дБА выше уровней шума легковых.

Управление составом потока является, несомненно, важным резервом снижения уровней транспортного шума, особенно при часовых интенсивностях движения по полосе 200... 1000 транспортных единиц. При этом наиболее эффективным для умньшения шума вблизи конкретной магист­рали может быть полное разделение потоков грузовых и легковых авто­мобилей, выделение для грузового движения дорог, вблизи которых нет зон с низкими предельно допустимыми уровнями шума.

Скорость движения автомобилей является функцией плотности и со­става потока. Но существует возможность и искусственного ограничения ее верхнего предела путем принятия соответствующих правил или уста­новкой запрещающих дорожных знаков.

Экспериментальные данные позволяют оценивать ожидаемое сниже­ние уровней потоков различного состава за счет введения принудитель­ного ограничения верхнего предела скорости автомобилей при движении в условиях, когда возможности пропускной способности дороги не пре­вышены. При этом благоприятное воздействие на шум оказывает ограни­чение скорости до 40...45 км/ч. Дальнейшее снижение разрешенных ско­ростей не приводит к уменьшению уровней шума транспортного потока. Такое положение объясняется тем, что при движении со скоростями ниже 45...50 км/ч большинство водителей вынуждены использовать промежу­точные передачи, что сказывается на увеличении шума как одиночных автомобилей, так и всего потока.

В целом же необходимо подчеркнуть, что ограничение скорости дви­жения может быть признано эффективным средством снижения уровней шума лишь транспортных потоков малой плотности.

Увеличение числа полос движения влияет на уровни шума транспортного потока по двум направлениям. Первое направление связано с общим улучшением условий движения, повышением пропускной способности дороги вследствие увеличения числа каналов обслуживания поступающе­го потока автомобилей. Распределение автомобилей по полосам способ­ствует уменьшению плотности потоков на каждой полосе. Таким обра­зом, уровень шума каждой полосы движения уменьшается. Вместе с тем увеличивается число полос.

Второе направление влияния числа полос движения на уровень шума заключается в том, что, одновременно с уменьшением расчетного уровня шума каждой полосы движения, автомобили, движущиеся по второй и последующим полосам, как бы отдаляются от точки измерения шума на ширину полосы движения. Этим достигается дополнительное снижение уровней шума второй и последующих полос. Однако, эффект удаления ощутимо проявляется лишь на достаточно близких к дороге расстояниях.

Совместное влияние всех этих факторов оказывает неоднозначное влияние на формирование уровня шума потока на расчетном расстоянии. В случаях, когда добавление полос существенно снижает уровни шума на каждой из них, достигается снижение шума всего потока. Это характерно прежде всего для потоков легковых автомобилей и потоков малой интен­сивности.

Все указанные зависимости справедливы для расчетов шума потоков автомобилей, движущихся на магистралях непрерывного движения и на перегонах дорог, где влияние объектов регулирования на движение авто­мобилей минимально. При наличии объектов светофорного регулирова­ния эквивалентный уровень шума полосы транспортного потока зависит от расположения точки измерения относительно «стоплинии» перекрест­ка. Характер кривой, описывающей эту зависимость, легко объясняется изменением шума одиночных автомобилей при движении до и после «стоплинии», т. е. снижением уровней шума одиночных автомобилей при торможении и увеличением уровня при разгоне после «стоплинии».

Увеличение продолжительности цикла ведет к постепенному умень­шению площади шумового дискомфорта, т.е. улучшению акустических условий в зоне перекрестка.

Объяснение этому явлению следует искать в анализе режимов разгона автомобилей со «стоплинии» в зависимости от номера автомобиля в пачке.

Чем меньше номер автомобиля в очереди у перекрестка, тем интенсив­нее его разгон, тем больше акустической энергии выделит этот автомобиль

за время разгона в зоне перекрестка. Следовательно, с акустических по­зиций транспортный поток данной интенсивности (если нет возможности организовать безостановочное движение) выгодно пропускать, собирая у перекрестков значительные очереди. Однако, по мере увеличения дли­тельности цикла растет время задержки автомобилей у перекрестка. По­этому длительности цикла светофорного регулирования в каждом кон­кретном случае должна рассчитываться путем оптимизационных расчетов по критерию минимума народнохозяйственных издержек с учетом ущер­ба от повышенных уровней шума и транспортных расходов.

Увеличение доли запрещающего сигнала ведет к ухудшению акусти­ческих условий в зоне перекрестка. Данная зависимость легко объясняет­ся тем, что в случае увеличения доли времени запрещающего сигнала продолжительность стоянки автомобилей в зоне перекрестка увеличива­ется.

Одновременно с ростом задержки растет акустическая энергия, выде­ленная автомобилями при нахождении в зоне перекрестка. Таким обра­зом, уменьшение доли запрещающего сигнала в цикле светофорного ре­гулирования, вплоть до организации безостановочного движения, способ­ствует уменьшению степени влияния транспортного потока на окружаю­щую среду по параметру шума.

Влияние координации работы светофорных объектов на уровень шума транспортных потоков проявляется прежде всего в изменении доли авто­мобилей, останавливающихся у светофора на запрещающий сигнал, а также в стабилизации скоростного режима.

Введение координации работы светофоров способствует уменьшению уровней шума лишь в случаях малой плотности потока и малой длитель­ности запрещающего сигнала светофора в цикле регулирования. Поэтому использование координации как средства шумозащиты возможно только в указанных случаях.

При расчетах уровней шума вблизи конкретных участков магистралей следует учитывать также прирост уровней шума, обусловленный такими характеристиками дороги, как покрытие и уклон. Размеры этого прироста следующие (данные Киевского автомобильнодорожного института):

Для многополосных магистралей эквивалентный уровень шума транс­портного потока определяется энергетической суммой шумов всех полос. Прогнозируемый шум каждой полосы определяют, исходя из интенсив­ности и состава потока на этой полосе.

Различают активные и пассивные методы защиты от шума. К актив­ным относятся методы и средства, устраняющие источники возникновения шума (уменьшение зазоров и повышение точности изготовления де­
талей, замена металлических деталей пластмассовыми и д.р.). К пассивным относятся методы и средства шумозащиты, шумопоглощения и шу-
моизоляции.