Problematika hlučnosti povrchů vozovek

Transkript

1 Problematika hlučnosti povrchů vozovek Ing. Vítězslav Křivánek, Ph.D. Centrum dopravního výzkumu, v.v.i. Líšeňská 33a, Brno cz

2 Obsah Možnosti snižov ování hlukové zátěže e z dopravy Metody a měřm ěření vlivu povrchů vozovek na dopravní hluk Výsledky měřm ěření - srovnání hlučnosti jednotlivých druhů povrchů

3 Dopravně-organizační protihluková opatření Vliv rychlosti na hluk ze silniční dopravy v závislosti na podílu nákladních vozidel Vliv snížení hlučnosti v závislosti na intenzitě dopravy

4 Stavebně-technická protihluková opatření protihlukové stěny, nízkohlučné povrchy, výsadba zeleně, protihluková okna. Obrusná vrstva vozovky Cementový beton Cementový beton bez přebroušení ocelovými kartáči s hlazením v podélném směru vláčením juty Zdrsněný litý asfalt Zdrsněný asfaltový beton nebo AKM AB zrnitosti < 0/11 a AKM zrnitosti 0/8 a 0/11 bez dodatečného podrcení Otevřený asfaltový koberec s mezerovitostí min. 15%-obj. zrnitosti 0/11 Otevřený asfaltový koberec s mezerovitostí min. 20%-obj. zrnitosti 0/11 Změna hladiny hluku v [db] +2,0-2,0 +2,0 0,0-2,0-4,0-5,0

5 Mechanizmus vzniku a zesilování hluku v kontaktu pneumatiky a povrchu vozovky Nárazy a otřesy způsobené změnami interakčních sil mezi běhounem pneumatiky a povrchem vozovky. Aerodynamické procesy mezi běhounem pneumatiky a vozovkou a v běhounu pneumatiky. Adheze a drobné pohyby pryžového běhounu na povrchu vozovky. Vibrace pneumatiky. Zdroj: Sandberg U., Ejsmont J. A.: Tyre/Road Noise Reference Book

6 Metody měření vlivu povrchů vozovek na dopravní hluk Statistical Pass-By (SPB). Close-proximity (CPX). Controlled Pass-By (CPB). Coast By (CB). On Board Sound Intensity (OBSI).

7 Metody měření vlivu povrchů vozovek na dopravní hluk Název metody CB (Coast-By) CPB (Controlled Pass-By) OBSI (On Board Sound Intensity) SPB (Statistical Pass-By) CPX (Close- Proximity) Princip metody Testovací automobil s testovanými pneumatikami míjí mikrofon s motorem vypnutým při různých rychlostech. Obyčejně se měří maximální hladina zvuku, pomocí regrese se zjišťuje hladina hluku pro referenční rychlosti (80 km/h pro osobní, 70 km/h pro nákladní). Dva vybrané automobily (jeden malý a jeden velký) s vybranými pneumatikami (na každé auto dvě sady) míjí mikrofon se zapnutým motorem. Měří se maximální hladina hluku, dále se počítá průměrná hodnota pro konkrétní rychlosti. Podobná CPX metodě, používá však místo mikrofonů sondy akustické intenzity => není citlivá na okolní hluk, nepotřebuje speciální přívěs. Normální vozidla v dopravním proudu míjí postranní mikrofon. Zjišťuje se typ vozidla, jeho rychlost a maximální hladina hluku. Za použití více než 100 osobních a 80 nákladních vozidel a následné regrese se počítá normalizovaná hladina hluku pro 50, 80 a 110 km/h (osobní vozidla), 50, km/h (těžká vozidla). Podle rychlostí rozeznává 3 kategorie silničních komunikací: nízká (45-64 km/h), střední (65-99 km/h), vysoká (100 a více km/h). Konečným výsledkem je Statistical Pass-By Index (SPBI). Referenční pneumatika osazená na přívěsu taženém za automobilem (případně namontovaná na měřícím automobilu) se nechá odvalovat po testované dráze s mikrofony připevněnými v její blízkosti. Pro referenční rychlosti 50, 80 a 110 km/h je zaznamenávána průměrná hladina akustického tlaku pro každý segment silnice.

8 Statistická metoda při průjezdu (SPB - Statistical Pass-By) Měří se současně maximální hladiny akustického tlaku A statisticky významného počtu jednotlivých vozidel při průjezdu na určeném místě vozovky spolu s jejich rychlostí. 3 kategorie vozidel. 3 referenční rychlosti. Statistický index při průjezdu (SPBI).

9 Statistická metoda při průjezdu - SPB Poměrně velmi přesná metoda. Bere v úvahu nejenom hluk způsobený odvalováním pneumatiky, ale i další vlivy (např. absorpci hluku motoru vozovkou). Dobře zahrnuje vliv všech typů vozidel (lehkých i těžkých). Pouze bodová metoda. Velmi náročná na volbu měřícího místa. Mírně rozdílné výsledky v zimě a v létě (zimní pneumatiky).

10 Statistická metoda při průjezdu - SPB 1. stanoviště měření hluku. 2. stanoviště měření rychlosti a času průjezdu vozidel.

11 Statistická metoda při průjezdu - SPB Modifikovaný měřícířetězec.

12 Statistická metoda při průjezdu - SPB Vyhodnocení naměřených dat Analýza a archivace v návaznosti na elektronický sběr dat je umožněna digitálními měřidly s výstupem do PC. Získaná data ze zvukového analyzátoru jsou zpracovávána pomocí softwaru Norprofile. Data z měřícího stanoviště pro určování rychlosti jsou konfrontována s grafickým průběhem změřené maximální hladiny hluku. Je zkoumáno dodržení požadavků na jasné akustické odlišení vozidla od ostatního silničního provozu na komunikaci. V případě nesplnění této podmínky se měřený vzorek odstraňuje z dalšího zpracování - jedná se o 5 15% vzorků v závislosti na kategorii vozidla a hustotě provozu.

13 Statistická metoda při průjezdu - SPB Výpočet regrese Korektní data jsou rozdělena do příslušných kategorií vozidel. Vstupní údaje: maximální hladina akustického tlaku A v závislosti na dekadickém logaritmu rychlosti pro každý průjezd vozidla. Výpočet regrese a následné normování k referenční rychlosti slouží k určení hladin akustického tlaku vozidla. Získání celkové hladiny vlivu povrchu vozovky na dopravní hluk pro danou skladbu vozidel: určení statistického indexu při průjezdu SPBI. L Amax [db] 96,0 94,0 92,0 90,0 88,0 86,0 84,0 82,0 80,0 Regresní přímky pro jednotlivé kategorie k určení indexu SPBI (cementobetonový povrch - úprava juta) y = 42,6x + 7,8 y = 28,1x + 31,3 y = 34,4x + 12,6 78,0 1,80 1,85 1,90 1,95 2,00 2,05 2,10 2,15 2,20 2,25 2,30 log v [km/h] Kategorie 1 - osobní vozidla Kategorie 2a - dvounápravová těžká vozidla Kategorie 2b - vícenápravová těžká vozidla

14 Statistická metoda při průjezdu - SPB 96,0 Regresní přímky pro kategori 1 k určení indexu SPBI 94,0 92,0 90,0 L Amax [db] 88,0 86,0 84,0 82,0 80,0 78,0 1,90 1,95 2,00 2,05 2,10 2,15 2,20 2,25 2,30 log v [km/h] Cementobetonový kryt - striáž Cementobetonový kryt - juta Asfaltový kryt AKMS I - starší Asfaltový kryt AKMS I - novější

15 Metoda malé vzdálenosti (CPX - Close proximity) Testovaná pneumatika osazená na přívěsu taženém za automobilem (případně namontovaná na měřícím automobilu) se nechá odvalovat po testované dráze s pěticí mikrofonů připevněných v její blízkosti. Pro referenční rychlosti 50, 80 a 110 km/h je zaznamenávána průměrná hladina akustického tlaku pro každý dvacetimetrový segment silnice.

16 Metoda malé vzdálenosti - CPX Různé varianty měřícího zařízení.

17 Metoda malé vzdálenosti - CPX Měří pouze hluk vzniklý odvalováním pneumatiky, nebere v potaz další akustické vlastnosti vozovky (např. absorpci hluku motoru vozovkou). Dají se s ní měřit i dlouhé úseky komunikací. Oproti SPB rychlá metoda. Poměrně problematicky postihuje vliv těžkých vozidel.

18 Metoda malé vzdálenosti - CPX Na základě poznatků ze zahraničí, konstrukce vlastního přívěsu pro měření pomocí metody CPX jediné zařízení v rámci ČR na měření hluku pomocí metody CPX.

19 Metoda malé vzdálenosti CPX Umístění měřících mikrofonů: Přívěs i veškeré zabezpečení rozvodů je symetrické. Možnost výběru kola sloužícího k měření hluku. Reálné uchycení měřících mikrofonů je na teleskopických vysouvacích, natáčecích tyčích. Nastavování do požadované polohy vůči měřící pneumatice.

20 Metoda malé vzdálenosti - CPX Záznam akustického tlaku při měření pomocí metody CPX

21 Metoda malé vzdálenosti - CPX Závislost L[dB] f[hz] 50km/h 100km/h

22 Metoda malé vzdálenosti CPX Závislost: L[dB] t[s] 60km/h L [db(a)/20u Pa] 95 Signal 1 Signal 2 Signal 3 Signal 4 Signal km/h [s] (Relative Time) L [db(a)/20u Pa] 100 Signal 1 Signal 2 Signal 3 Signal 4 Signal [s] (Relative Time)

23 Vlastnosti vozovek ovlivňující jejich akustickou výkonnost Textura povrchu Vymývaný cementobetonový kryt vozovky - povrch s obnaženým kamenivem. Cementobetonový kryt vozovky s výbrusy. Texturování cementobetonového krytu vozovky před jeho zatvrdnutím. Asfaltový koberec tenký AKT. Pórovitost Jednovrstvý asfaltový koberec drenážní (AKD). Dvouvrstvý asfaltový koberec drenážní. Drenážní (mezerovitý) beton. Eufonické vozovky. Tuhost Gumoasfalt. Poroelastické povrchy. Stav vozovky

24 Srovnání hlučnosti jednotlivých druhů povrchů na dálnicích v ČR Druh krytu: hladina hluku v db při rychlosti 60 km/hod 90 km/hod 120 km/hod CB kryt s kluznými trny a kotvami, úprava vlečenou jutou 89,3 95,9 100,5 starý CB kryt bez kluzných trnů a kotev, úprava vlečenou jutou 90,1 96,5 100,8 starý CB kryt bez kluzných trnů a kotev, velmi hluboká striáž (kartáče) 95,8 100,4 106 asfaltový beton 91,8 97,6 101,2 asfaltový koberec mastixový 91,6 97,1 100,0 Zdroj: Birnbaumová, M. Zkušenosti s výstavbou CB krytů v České republice. In Cementobetonové vozovky 2003, Bratislava, 2003.

25 Srovnání hlučnosti jednotlivých druhů povrchů metodou SPB Srovnání hlučnosti vozovek různého typu a stáří 93,0 92,0 91,0 90,0 89,0 88,0 L VEH v [db] 87,0 86,0 85,0 AKMS I - nový AKMS I - starý CB - juta CB - striáž 84,0 83,0 82,0 81,0 80,0 Osobní auta Lehká nákladní auta Těžká nákladní auta Celkový SPBI index vozidel Typ vozidel - hodnoty pro vysokou rychlost

26 Srovnání hlučnosti povrchu AKMS různého stáří metodou SPB Srovnání hlučnosti povrchu AKMS různého stáří z různých míst L VEH v [db] Typ povrchu: AKMS I - M, stáří 2 roky AKMS I - M, stáří 4 roky AKMS I - M, stáří 9 roků Osobní auta Lehká nákladní auta Těžká nákladní auta Celkový SPBI index vozidel Typ vozidel - hodnoty pro vysokou rychlost

27 Srovnání hlučnosti jednotlivých druhů CB povrchů metodou CPX Srovnání hlučnosti vozovek s CB povrchem L Aeq [db(a)] CB juta, stáří 4 roky CB striáž (tv.silon), stáří 0 roků CB striáž (silon), stáří 0 roků CB striáž (ocel), stáří 0 roků CB striáž, stáří 32 roků km/h 80 km/h 110 km/h rychlost [km/h]

28 Srovnání hlučnosti jednotlivých druhů asfaltových povrchů metodou CPX Srovnání hlučnosti vozovek s asfaltovým povrchem L Aeq [db(a)] AKD, stáří 1 rok AKMS, stáří 6 roků AKMS, stáří 13 roků Rubit, stáří 11 roků km/h 60 km/h 80 km/h 110 km/h rychlost [km/h]

29 Měření dopravního hluku v klidových zónach 58 Vliv povrchu a sklonu vozovky na hlučnost při dané intenzitě provozu v zonách L Aeq [db] Intenzita [aut/h] Asfalt, rovina Asfalt, příčný práh Asfalt, kopec Dlažební kostky, rovina

30 Zhodnocení SPB Dobře zahrnuje vliv všech typů vozidel a postihuje i další vlivy v okolí vozovky. Bodová metoda náročná na volbu měřícího místa. CPX Nezávislá na intenzitě dopravního proudu, vyhodnocuje dlouhé úseky komunikací. Měří pouze hluk vzniklý odvalováním pneumatiky.

31 Děkuji za pozornost. Centrum dopravního výzkumu, v.v.i. Líšeňská 33a Brno Kontakt: Ing. Vítězslav Křivánek, Ph.D. Tel.: