Методы снижения шума

ВВЕДЕНИЕ

Забота современного общества об улучшении качества жизни  подразумевает улучшение окружающей среды и шум, вызываемый транспортом - одно из направлений работы.

Шум от дорожного  движения является суммарным результатом:

шума работающего  двигателя транспортного средства,

шума от контакта покрышек и поверхности дорожного  покрытия.

Следовательно, вопрос о возможностях снижения шума должен рассматриваться в рамках работы экспертов, представляющих:

производителей  транспортных средств,

производителей  покрышек,

дорожных строителей,

нефтяную промышленность (производителей дорожных битумов и  горючего).

Совместная работа экспертов разных отраслей по решению  проблем снижения шума ставит целью:

Расширение сотрудничества производителей покрышек и транспортных средств для обеспечения более  комплексного подхода в работе по снижению транспортного шума

Гармонизация  различных методов измерений  шума в Европейском масштабе.

Определение:

Комплексный подход - использование методов, позволяющих  рассматривать предметы и явления  во взаимной связи и в сочетаниях для получения более точного  и верного представления о  проблеме.

Задача нового комплексного подхода - подготовка технических  норм и единых законодательных актов  по:

современным методам  определения шума, вызываемого взаимодействием  дорожного покрытия и покрышки, а  также, транспортным средством.

правилам, адресованным соответствующим участникам

рекомендациям по использованию соответствующих  типов покрытия, таких как пористые асфальтобетоны, которые могли бы внести вклад в снижение шума от движения транспортных средств. 
 

1. Измерение уровня  шума и существующие  правила

Взаимодействие  покрышки и дороги производит шум, который  воспринимается в различной степени  внутри и снаружи автомобиля.

С точки зрения окружающей среды интерес вызывает шум снаружи автомобиля, который  может определяться:

измерением общего показателя шума

измерением шума от движения отдельного автомобиля.

Общий показатель шума - постоянный шумовой уровень  для определенного периода времени, который равен результату от реального  процесса выделения шума.

Существует несколько  основных методов измерения шума при движении автомобиля, но ни один из этих методов пока еще не стандартизирован.

Производители автомобилей измеряют общие уровни шума при ускорении движения автомобиля путем различных тестов.

Измерения шума двигателя необходимы для утверждения  типа автомобиля, поскольку этого  требует европейский стандарт для  допуска продукции автомобилестроения на европейский рынок и жестокая конкуренция в отрасли.

Производители покрышек измеряют уровень шума от контакта покрышки и поверхности  дороги для своих целей, проверяя общие эксплуатационные характеристики покрышки при различных условиях.

Дорожные строители  определяют акустические свойства поверхностей дорожных покрытий, но своими методами, не дающими сопоставимых результатов, которые можно было бы увязать  с шумом, производимым движущимся транспортным средством (с учетом типа покрышки и  работы двигателей).

Таким образом, в рамках этих трех групп, результаты, выражаемые в физических единицах - децибелах (дБ), не могут быть использованы в одной общей математической модели, которая могла бы стать  основой принятия решений. 
 

2. Шум, производимый транспортным средством

До сих пор  для оценки шума, производимого таким  источником как транспортное средство, использовался слишком обобщенный подход.

Фактически этот общий шум можно разложить  между двумя основными источниками:

тяговой энергией транспортного средства (двигатель, карданный вал, зубчатые передачи),

контактом покрышки и покрытия.

У последних  моделей тяжелых транспортных средств  доминирующей частью общего шума является шум от контакта покрышки и покрытия. С 60-х годов производители двигателей грузовиков добились снижения в 15 раз  шума тяговой энергии путем введения проектных усовершенствований.

Однако, если общий  шум автотранспортного средства определяется стандартизированными методами, то стандарт, который подходил бы для  измерения шума контакта покрышки и  покрытия дороги как части общего шума, еще не существует. 
 

3.Взаимодействие покрышка/дорога

Контакт движущейся покрышки и покрытия производит целый  спектр звуковых волн, более или  менее различимых, происходящих из-за эффекта качения колеса. Знание механизма  возникновения и распространения  этих звуковых волн позволяет снизить  степень их воздействия на окружение.

Разработаны специальные  методы измерения шума для сочетания: покрышка-автомобиль-покрытие.

Были идентифицированы составляющие источники шума и изучено  влияние каждого из них на различных  параметры, участвующие в генерировании  и распространении шума.

Снижение уровня шума качения состоит в контроле процессов его генерирования, распространения  и поглощения, которые зависят:

от транспортного  средства (веса, количества колес, вибрации, формы кузова),

от покрышки (давление/распространение воздуха  под поверхностью протектора, его  рисунок, контактная площадь и сцепление  поверхности покрышки с поверхностью дороги),

от условия  качения (скорость, вращающий момент, температура окружающего воздуха),

от дороги (поверхностные  характеристики покрытия, конструкция  дорожной одежды, поперечный профиль).

При изучении различных  уровней шума от контакта покрышка/покрытие выявлено, что шум качения:

значительно возрастает при увеличении скорости (3 дБ + 0.2/0.5 дБ для каждых 15 км/час),

при движении с  постоянной скоростью около 60 км/час  шум качения преобладает над  шумом двигателя,

при измерении  на границе покрытия варьируется  от 3 дБ в зависимости от того, используются ли гладкие покрышки или средние (европейских типов) протекторные покрышки,

при измерении  на поверхности покрышки, шум варьируется  с 6 дБ в зависимости от проектных  характеристик дороги (измерения  проводились на типичных Европейских  главных дорогах).

Для ограничения  шума требуется изучить комплексную  модель контакта покрышка/покрытие, принимая в расчет характеристики покрытия и  покрышки. 
 

  4.Дорожное покрытие и слои износа

Цель покрытия - обеспечение движения транспортных средств с максимальной безопасностью, а именно покрытие должно:

выдерживать перемещающиеся нагрузки,

обеспечивать  пользователям безопасность и комфорт  при любой погоде, как в дневное, так и в ночное время.

Эта последняя  двойная функция достигается  в основном с помощью слоя износа, поскольку:

Безопасность  пользователя определяется степенью противостояния заносу и шероховатостью поверхности  покрытия, особенно важной в дождливую  погоду.

Комфорт водителя определяется ровностью покрытия и  шумом качения, который также  создает неудобства жителям домов, находящихся вблизи дороги.

Пористый асфальтобетон  представляет один из наиболее современных  и экономичных материалов для  покрытий. Это единственный тип слоя износа, который дает хороший результат  по снижению шума, одновременно улучшая  дорожную безопасность. 
 

5.Возможности дальнейшего снижения шума

Комиссией Европейского Сообщества сформирована специальная  рабочая группа с целью рассмотрения вопроса с точки зрения технического прогресса. Из отчета, подготовленного  Рабочей группой следует следующее:

Группа рассмотрела  категории дорожных транспортных средств, одну за другой, а также методы оценки уровней дискомфорта, который шум  городского транспортного движения доставляет жителям.

Группа пришла к заключению, что применение Директивы  от 1984 года способствовало тому, что  использованы все возможные, на сегодняшний  день, технические усовершенствования для снижения шумовой эмиссии  всеми источниками, возникающими в  процессе дорожного транспортного  движения, за исключением одного - взаимодействия покрышки и поверхности дорожного  покрытия.

Было выявлено следующее стартовое положение  для начала решения проблемы:

Испытания и  методы оценки уровней шума не установлены  никакими правилами (т.е. трудно оценить  объективно и сравнить уровни шума).

В ряде случаев, снижение уровней общего объема шума невозможно достичь путем технических  решений (например, если увеличение шумовой  эмиссии происходит в результате резкого торможения).

Различия между  методами оценки уровней шума и условиями  испытаний и реальными условиями  транспортного движения не гарантируют  эффекта от принятия мер по снижению дискомфорта от шума (меры, разработанные  в условиях испытательного трека, могут  не дать должного эффекта в реальной обстановке).

У тех, кто несет  ответственность за состояние окружающей среды, отсутствуют соответствующие  технологические и экономические  инструменты, способствующие контролю и принятию мер для снижения шума (например, установленные законодательством  уровни ограничений для шума от контакта покрышка/покрытие, достоверные замеры уровней для наложения штрафа за их превышение).

Группа рекомендовала  действия в два этапа для дальнейшего  снижения дискомфорта, вызываемого  шумом городского транспортного  движения.

Первый этап - выделить категории транспортных средств, где можно не учитывать  шум от контакта покрышка/покрытие.

Второй этап - проводить дальнейшее исследование для разработки воспроизводимых  методов определения результатов  взаимодействия характеристик покрышки и дороги, имеющих отношение к  появлению шума, для подготовки правил и требований для транспортных средств, покрышек и дорог. 

Определение

Воспроизводимый метод - способ решения конкретных задач  в некой области (установление уровней  шумовой эмиссии от контакта покрышка/покрытие) путем определенной последовательности практических операций.

Четкое определение  степеней влияния покрышки и дороги позволило бы распределить обязательства  и ответственность между соответствующими отраслями (производители покрышек и дорожные организации).

Существующая  система утверждения типа транспортного  средства по шумовым характеристикам  сейчас основывается на общем уровне шума транспортного средства. За него и несет ответственность производитель  транспортных средств.

Однако производитель  не должен нести ответственность  за ту часть шумовой эмиссии, что  от него не зависит. Еще в недалеком  прошлом эта логичная связь не имела под собой технического обоснования.

Раздражение общественности, вызываемое шумом городского транспортного  движения, связано с общим шумом. Общий шум составляется из шумовых  эмиссий, производимых отдельными генераторами шумов. Поэтому для успеха решения  проблемы в целом, должны быть разработаны  условия испытаний и методы измерений  для определения как общего шума, так и измерения отдельных  его составляющих.

Определение:

Генератор шума - устройство, аппарат, машина, производящие звуковые сигналы (волновые колебания, импульсы).