DIAGNOSTIKA A MA- NAGEMENT VOZOVEK

VYSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ V BRN FAKULTA STAVEBNÍ DOC. ING. JAN KUDRNA, CSC. DIAGNOSTIKA A MA- NAGEMENT VOZOVEK MODUL 02 PROVOZNÍ ZPSOBILOST POVRCH VOZOVEK

STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

Funkce pozemních komunikací Jan Kudrna, Brno 2007-3 (49) -

Funkce pozemních komunikací OBSAH 1.1 Požadované znalosti... 6 1.2 Doba potebná ke studiu... 6 1.3 Klíová slova... 6 1.4 Metodický návod na práci s textem... 6 2 Rovnost povrch vozovek... 7 2.1 Mení nerovností... 7 2.2 Podélná nerovnost... 8 2.2.1 Mení a hodnocení podélné nerovnosti latí a planografem. 9 2.2.2 Mení nerovností pesnou nivelací... 14 2.2.3 Dynamické mení podélných nerovností... 14 2.3 Píné nerovnosti... 16 2.3.1 Mení píné nerovnosti... 16 2.3.2 Hodnocení píné nerovnosti... 16 2.3.3 Mení a hodnocení píné nerovnosti latí... 17 2.3.4 Mení a hodnocení píné nerovnosti dynamickým profilografem... 17 2.4 Posouzení a vyhodnocení nerovností... 17 2.5 Cviení...Chyba! Záložka není definována. 3 Multifunkní zaízení na mení a vyhodnocení provozní zpsobilosti19 3.1 Multifunkní vozidlo ARAN... 19 3.1.1 Základní micí systémy multifunkních vozidel... 20 3.2 Jiná vozidla... 24 4 Vlivy na životní prostedí... 26 4.1 Hluk jako faktor životního prostedí... 26 4.1.1 Co je hluk... 26 4.2 Základní pojmy... 27 4.2.1 Jak zvuk vzniká a šíí se... 27 4.2.2 Akustický tlak... 27 4.2.3 Intenzita I... 27 4.3 Lidské ucho... 28 4.4 Mení hluku... 29 4.4.1 Hlasitost H... 29 4.4.2 Filtry... 30 4.4.3 Sluchové pole... 31 4.4.4 Základní akustická jednotka... 32 4.5 Zdroj hluku... 34 4.5.1 Tídní hluku podle psobení... 34 4.5.2 Tídní dopravní hluku podle zdroje... 34 4.5.3 Dopravní hluk vznikající na povrchu komunikace... 35 4.6 Mení hluku... 36 4.6.1 Pro se hluk mí... 36 4.6.2 ím se hluk mí... 36-4 (49) -

4.6.3 Metody mení hluku v silniním stavitelství...37 4.7 Možnosti snižování hlunosti povrchu vozovek...38 4.7.1 Obrusné vrstvy snižující valivý hluk...40 4.7.2 Krytové vrstvy s nejvyšší hluností...40 4.7.3 Nejmén hluné povrchy...40 4.7.4 Zapracování poznatk do navrhování vozovek...41 4.8 Popisy nkterých technologií...41 4.8.1 Asfaltový koberec mastixový (AKM)...41 4.8.2 Asfaltový koberec tenký (AKT)...42 4.8.3 Asfaltový koberec drenážní (AKD)...43 4.9 Protihlukové systémy...45 4.10 Shrnutí...48 4.10.1 Seznam použité literatury...49 4.10.2 Odkazy na další studijní zdroje a prameny...49 Funkce pozemních komunikací - 5 (49) -

Funkce pozemních komunikací 1 Úvod 1.1 Cíle Cílem modulu modulu 02 této studijní opory je nauit se: posuzovat rovnost pozemní komunikace (dále jen PK), seznámit se se zaízeními posuzující provozní zpsobilost vozovek a porozumt vlivm silniního provozu na životní prostedí, zejména hlunosti s tím, že hlunost lze omezit povrchem vozovky pímo u zdroje hluku. 1.2 Požadované znalosti Text modulu 02 navazuje na modul 01, který vysvtlil základní pojmy provozní zpsobilosti a jejich vliv na bezpenost a další dopady silniního provozu. Problematika probíraná v tomto modulu vyžaduje všeobecné znalosti technického charakteru uplatnné pi mení a konstrukci micích zaízení. ást týkající se hlunosti využívá základní znalosti z akustiky. 1.3 Doba potebná ke studiu Text modulu vyžaduje asi 3 h soustedného studia. 1.4 Klíová slova pozemní komunikace, provozní zpsobilost, mení, rovnost, multifunkní vozidla, hlunost, posuzování, opatení. 1.5 Metodický návod na práci s textem Text obsahuje vysvtlení pojm, historii mení a seznámení s principem a postupem mení a vyhodnocování provozní zpsobilosti. Absolventi se setkají jen s nkterými jednoduchými metodami, ostatní metody mohou jen objednat a využívat výsledky mení, které bude hodnotit výsledky prací zhotovitel stavebních prací. - 6 (49) -

Funkce pozemních komunikací 2 Rovnost povrch vozovek Rovnost povrch vozovek PK je charakteristika povrch, jejíž hodnoty podle klasifikaní stupnice ovlivují pohodlí (pi klasifikaci 1 až 3) a bezpenost silniního provozu (pi klasifikaci 4 a 5). Pirozeným dsledkem nerovného povrchu vozovky musí být snížení rychlosti vozidel. Nerovnost povrch vozovek je tvoena svislými rozdíly mezi teoretickým povrchem vozovky ureným projektovou dokumentací a skuteným povrchem vozovky. Existuje nerovnost: podélná, jako nerovnosti vytváející vlny ve smru jízdy vozidel a píná, jako nerovnost vytváející vlnu v píném smru (kolmo) k pohybu vozidel, píná nerovnost se také nazývá: vyjetá kolej, která se prakticky vytváí v asfaltových krytech vozovek (malá nerovnost v píném smru se bez vlivu na klasifikaci nerovnosti vytváí i v cementobetonové vozovce povrchovým opotebením), podélný hrbol, který se vytváí deformací celé vozovky (zejména v podloží) ve stopách vozidel (vozovka smuje k meznímu stavu únosnosti, viz obr. 2.3 v M 01). 2.1 Mení nerovností Mení nerovností je založeno na skutené charakteristice nerovností vyjádené hloubkou a délkou nerovnosti nebo na základ úinku nerovnosti na pohodlí a bezpenost silniního provozu (viz zmínku v 2.3.1). Vztah mezi charakteristikou nerovnosti je pomrn jednoduchý u píných nerovností. Pi urité hloubce nerovnosti se v ní zdržuje voda a ta mže zpsobit aquaplaning, takže klasifikace nerovnosti je pirozená a je založena na hloubce koleje nebo v pesnjším vyjádení na hloubce vody (zohlední se daný píný sklon). Pomrn horší situace je u podélných nerovností. V minulosti bylo vyvinuto nkolik jednoduchých zaízení na mení nerovností pro pejímku vozovek (mení nerovností latí) a z nich se odvíjela další zaízení schopná mit kontinuáln jak s mechanickým tak elektronickým záznamem pi pomalé i rychlé jízd. Tyto hodnoty nebylo možno vztáhnout k pohodlí a bezpenosti silniního provozu, pouze bylo možno zaznamenat místa, která požadavek nerovnosti na dané délce lati nesplují a ped pevzetím stavby je bylo nutno opravit. Na druhé stran velké množství malých (a krátkých) nerovností (splujících požadavky pro pevzetí stavby) nebylo pro hodnocení použito a dlouhé i hluboké nerovností z podstaty mení nebyly zaznamenány, pitom jízda na takových površích byla nepíjemná nebo nebezpená. První zaízení, které milo nerovnosti z reakcí vozidla byl tzv. Bump Imtergator (poíta boulí ). Ten seítal vzájemné pohyby mezi odpruženým kolem a - 7 (49) -

rámem motocyklu nebo mezi nápravou a karosérií osobního vozidla (první zaízení už ve 30letech v USA). Nerovnost se pak udávala v soutu všech vzájemných pohyb jedním smrem (mezi kolem a rámem) na dané délce (v yardech na míli nebo metrech na kilometr). Toto zaízení dokázalo zaznamenat jak krátké nerovnosti tak dlouhé nerovnosti, ale stanovená hodnota je nerozlišovala. Také nebylo možno tyto hodnoty objektivizovat, hodnoty byly vázány na rychlost a zejména typ a stav micího vozidla. Pesto napíklad silniní správy byly vybaveny jedním typem vozidla a zaízení tak, aby bylo možno poskytovat relativn spolehlivé objektivní charakteristiky rovnosti pro plánování opravy. Další vývoj zaízení smoval k mení odezvy definovaného micího zaízení na nerovnosti. V 70letech vznikala jednoduchá zaízení napíklad s lehkým cyklistickým kolem s galuskou a na definovaném odpruženém rámu taženého pívsu se mila všechna zrychlení tohoto rámu. V SN 73 6175 pak existuje pedstavitel tchto zaízení jako dvouhmotová micí souprava (DMS), což byla pední náprava ze Škody 120 (první hmota) a na rámu pívsu za tažným vozidlem (druhá hmota) byl osazen akcelerometr, jehož údaje o zrychleních na rámu se v kroku po 0,25 m zaznamenávaly v závislosti na ujeté dráze. Vyhodnocením se získávala velikost a frekvence zrychlení (tj. rozlišovaly se krátké vlny a dlouhé vlny) a nerovnosti se vyjádily hodnotou míry nerovnosti C. Vývoj dalšího hodnocení stále pokrauje. Další vývoj se ubíral ke kontinuálnímu mení nerovnosti osazením na automobilu bezdotykovým zpsobem a s vyrovnáním pohyb vozidla na nerovnostech pomocí gyroskop. Spojením mení se tak zaznamenal reálný povrch vozovky s etností mení povrchu nejmén po 250 mm. Podobného hodnocení podélného profilu lze dosáhnout mením pesnou nivelací. Problém zstává nastavit údaje o odezv automobilu na daný reálný povrch tak, aby klasifikace odpovídala požadavkm pro pohodlný a bezpený silniní provoz. A zde je práv problém. SN 73 6175 eší pevedení reálného povrchu zmeného nivelací na zrychlení stanovitelná na definovaném referenním odezvovém systému modelujícím vozidlo s odpruženými hmotami. Z této odezvy se pak odvozuje na celém svt používaná charakteristika IRI (anglicky International Rougness Index jako mezinárodní index nerovnosti). Funkce pozemních komunikací 2.2 Podélná nerovnost Podélná nerovnost je definována svislými rozdíly mezi teoretickým podélným profilem, ureným projektovou dokumentací a skuteným podélným profilem, vzniklým ezem skuteného povrchu svislou rovinou, rovnobžnou se smrem jízdy vozidla. Charakteristiky nerovnosti dokumentuje obr. 2.1. Podélné nerovnosti jsou hodnoceny bu výškovým údajem nebo parametrem nerovnosti. - 8 (49) -

Funkce pozemních komunikací Základní ára je ára, ke které jsou nerovnosti vztahovány Základní délka - ást základní áry, využitá pro mení a vyhodnocení nerovností Obr. 2.1 základní charakteristiky podélné nerovnosti 2.2.1 Mení a hodnocení podélné nerovnosti latí a planografem Výškové údaje se používají pro pevzetí stavby. Jsou k dispozici jednoduché a také pomrn výkonné micí metody, na základ jejich mení je možnost stanovit místa s nedodržením technologie, která bude teba ped uvedením vozovky do provozu opravit. 2.2.1.1 Mení nerovnosti latí Podstata zkoušky spoívá ve zjišování maximálních dvojaplitud nerovností pod latí (vzdálenost mezi dvma vrcholy nerovnosti se považuje za délku vlny a vzdálenost mezi vrcholy vlny jsou dv amplitudy). Zkušební zaízení tvoí: a) pro mení podélné nerovnosti duralová la o délce 4 (3) m b) mící klínek - 9 (49) -

Funkce pozemních komunikací Obr. 2.2 Micí la na stanovení nerovnosti. Podle SN 73 6175 4 m Obr. 2.3 Micí klínek na stanovení nerovnosti pod latí Podélná nerovnost se mí v jednotlivých stopách vzdálených od sebe 3 4 m. Jízdní pás o šíce menší než 4 m se mí v jedné stop uprosted a jízdní pás o šíce 4 m a více se mí ve dvou stopách ve vzdálenosti asi ¼ šíky jízdního pásu od jeho okraj. - 10 (49) -

La musí být bhem mení položena na vozovce tak, aby její boky byly kolmo k povrchu vozovky. Zasunutím klínku pod la se mí nejvtší dvojamplituda nerovností. Po zmení nerovnosti se la posune o polovinu své délky, tj. o 2 m kupedu a provede se další mení. Funkce pozemních komunikací Obr. 2.4 Postup mení podélných nerovností latí Zaznamenávají se mení na místech, kde svislé hodnoty poadnice pesahují maximální dovolenou hodnotu a tato místa se oznaí. V místech, kde je polomr vydutého výškového oblouku r u 2 000 m a v místech, kde je polomr smrového kruhového oblouku r 160 m, je nutné nam- ené hodnoty opravit s ohledem na zakivení plochy pomocí nomogram uvedených v SN 73 6175. Maximální povolené nerovnosti pod latí jsou uvedeny (pípadn jejich poet na délce) v SN platné pro daný mený povrch vrstvy nebo vozovky (SN 73 6121 až SN 73 6131) nebo v dokumentaci stavby (ve Zvláštních technických kvalitativních podmínkách nebo Technických kvalitativních podmínkách v píslušné kapitole týkající se vrstvy vozovky). Pro povrchy vozovek jsou pípustné nerovnosti obvykle do 5 mm, na letištních nebo jiných plochách vyžadujících vyšší rovnost mže být nerovnost do 3 mm a na nenároných technologiích vyšší (napíklad penetraní makadam nebo dlažba požadují rovnost až do 15 mm). 2.2.1.2 Mení nerovností pojízdnou latí Planografem Podstata zkoušky spoívá v mení a registraci podélných nerovností povrchu vozovky pod tymetrovou konstrukcí podepenou soustavou deseti koleek, viz obr. 2.5. Micí koleko, které je umístno uprosted konstrukce, sleduje nerovnosti povrchu vozovky, piemž vykonává svislé pohyby, které jsou zaznamenávány registraním zaízením. - 11 (49) -

Starší konstrukce zaízení používala pákový pevod svislých pohyb micího koleka a rydlem se tyto pohyby zaznamenávaly do barevného voskového papíru, jehož posun odpovídal ujeté dráze zaízení. Zápisem se vytváel viagram (rydlo odstraovalo neprhledný svtlý vosk a následn byla vidt ára v barv podkladního papíru), viz obr. 2.6. Novjší zaízení snímají ujetou dráhu a pohyby micího koleka elektronicky. V pravidelných vzdálenostech zaznamenávaného pohybu planografu je zaznamenána výšková pohoha micího koleka a mený signál po jeho digitalizaci je pímo ukládán do pamti poítae, kde vytváí tabulku hodnot v závislosti na ujeté dráze planografu. Délka meného úseku je vymezena délkou pohybu micího koleka. Mená stopa se urí stejn jako pi mení podélné nerovnosti latí. Planograf je tažen obsluhou, rychlost nesmí pesáhnout 4 km/h. Grafický záznam nerovností tzv. viagram se kreslí v závislosti na projeté trase v mítku 1:400 nebo 1:100. Výškové mítko záznamu je 1:1. Ve viagramu se vyhledají místa, kde svislé hodnoty poadnice pesahují maximální dovolenou hodnotu. Elektronické zaízení mže zpracovat stejný nebo podobný tištný záznam a protokol o zkoušce vetn vyhodnocení nerovností. Elektronické zaízení obvykle obsahuje i zaízení na vyznaení nerovností pesahující daný požadavek (vytvoí se barevná znaka sprejem) tak, aby na daném míst mohlo být provedeno vyrovnání povrchu, obvykle jeho zbroušením. Pípustné hodnoty nerovností se naleznou v podkladech uvedených ve vyhodnocení mení latí. Pípustné hodnoty nerovností jsou shodné jak je uvedeno v závru 2.2.1.1 pro mení latí. Funkce pozemních komunikací - 12 (49) -

Funkce pozemních komunikací Obr. 2.5 Planograf na mení podélných nerovností Obr. 2.6 Viagram jako záznam nerovností planografem - 13 (49) -

Funkce pozemních komunikací 2.2.2 Mení nerovností pesnou nivelací Úelem zkoušky je stanovení prbhu podélné nerovnosti povrchu vozovky úsek, zvolených zejména pro stanovení a kalibraci charakteristik nerovnosti. Podstata zkoušky spoívá ve zjištní skuteného povrchu vozovky zamením výšek podrobných bod nivelací. Provádí se mení podrobných bod ve dvou soubžných adách ve vzájemné vzdálenosti 1,25 m až 1,6 m v podélném smru PK. Vzdálenost podrobných bod v adách je 0,25 m na délce 500 m. Výšky podrobných bod se urují metodou nivelace ze stedu. Výsledkem je profil urený relativními výškovými body. Další zpracování mení má tento postup: vylouení chyb ve tení, odstranní trend v podélném sklonu nivelety metodou nejmenších tverc, ímž vznikne podélný profil bez dlouhých podélných vln a podélných spád znázorující prbh nerovností v požadovaných délkách, takto charakterizovaný profil se následn podle postupu uvedeném v SN 73 6175 pevede na mezinárodní index nerovnosti IRI nebo parametr nerovnosti C, mezinárodní index nerovnosti IRI (m/km) je parametr nerovnosti stanovený simulací jízdy referenního odezvového systému pi rychlosti 80 km/h po podélných nerovnostech, jejichž prbh je získán nivelací, podle v norm uvedených výpot indexu IRI není využívána informace o vlnových délkách nerovností mimo interval 1,3 m až 30 m, tyto nerovnosti kratší nebo dlouhé vlny do charakteristiky nevstupují. 2.2.3 Dynamické mení podélných nerovností Dynamická mení jsou založena na jízd zkušebních zaízení v bžném silniním provozu. Krom již zmínné dvouhmotové micí soupravy, která se již v R neužívá, existuje nkolik micích systém na stanovení indexu IRI a metodika DYNVIA. 2.2.3.1 Zpsoby mení indexu IRI Zaízení na stanovení IRI využívá micí vz s mením povrchu bezdotykovým zpsobem (obvykle laserovou kamerou) v pravidelných vzdálenostech kratších než 0,25 m. Pohyby vozidla jsou eliminovány použitím pesných gyroskop. Výsledkem mže být stanovený píný profil jako v pípad mení nivelací nebo algoritmem v palubním poítai se pímo stanovuje index IRI. Pedstavitel takového zpsobu mení je kanadské micí vozidlo ARAN (podrobnji v kapitole 3). Jiný zpsob mení je zmínn v SN 73 6175. Podstata zkoušky spoívá ve snímání hodnot svislého zrychlení neodpružené hmoty mící nápravy a hodnot svislého zrychlení odpružené hmoty karosérie vozidla pomocí akcelerometr, ze kterých se nezávisle na rychlosti pohybu zkušebního zaízení stanoví prbh podélných nerovností. Mící rychlost se má pohybovat v rozmezí 35 km/h až - 14 (49) -

90 km/h. Svislá zrychlení mají být snímána po ujetí vzorkovacího intervalu 0,25 m. Rovnž se používá bezdotykového mení latí s vyrovnáním pohyb vozidla mením akcelerometr. Takové zaízení osazeném v nmeckém zaízení AR- GUS bylo v posledních letech užíváno v R, viz obr. 2.7. Podle zpsobu mení se stanovují nerovnosti v jedné (obvykle levé) nebo v obou jízdních stopách. Na základ prbhu podélných nerovností se pomocí algoritmu stanoví hodnoty mezinárodního indexu nerovnosti IRI pro úseky o délce 20 m. Velmi dležité je cejchování a kalibrace micích zaízení. Práv pi mení v roce 2005 se stalo, že výstupy z mení zaízením ARGUS nebyly dodavatelem poskytnuty v parametru indexu IRI, ale v jiném parametru charakterizujícím nerovnost. Výsledkem byla informace správce silnic I. tíd, že 40 % sít tchto vozovek je v nevyhovujícím a havarijním stavu. Znamenalo by to, že maximální rychlost vozidel asi na 2500 km silnic I. tídy by se z hlediska bezpenosti silniního provozu musela pohybovat v rozmezí 40 km/h až 60 km/h. Funkce pozemních komunikací Obr. 2.7 Zaízení pro mení podélné nerovnosti na zaízení ARGUS 2.2.3.2 Vyhodnocení mení indexu IRI Stanovený index IRI se obvykle vyjaduje pro délku úsek 20 m. Klasifikace úseku podle stanovených hodnot IRI je v kapitole 2.4. 2.2.3.3 Stanovení nerovnosti metodou DYNVIA 2.2.3.4 Vyhodnocení mení - 15 (49) -

Funkce pozemních komunikací 2.3 Píné nerovnosti Píná nerovnost je definována rozdíly mezi teoretickým píným profilem, ureným projektovou dokumentací a skuteným píným profilem, vzniklým ezem svislou rovinou, kolmou na smr jízdy dopravních prostedk. 2.3.1 Mení píné nerovnosti Pro stanovení píné nerovnosti se používala a používá la s klínkem. Dlouhou dobu se používaly profilometry jako nosníky, po nichž se posouvalo zaízení s micím kolekem se zapisovaem. Pohyby koleka ve svislém smru se penášely na pisátko, které na odvalujícím se zapisovacím papíru kreslilo profil povrchu v píném smru pro celý jízdní pruh. Tyto pomalé a pracné zpsoby se již nepoužívají. Výkonnjší zaízení schopné se pohybovat rychlostí v podélném smru až 15 km/h mly na rámu osazeny sadu koleek a jejich pohyb v nerovnostech mily elektrické snímae dráhy. Tímto zpsobem mohl být vynesen píný profil jízdního pruhu v pravidelných vzdálenostech (nap. po 1 m) pro celé úseky PK. Opravdový pokrok v mení píných nerovností byl zaznamenán používáním bezkontaktních sníma vzdálenosti. Tyto snímae a na principu ultrazvuku nebo laseru umístných na rámu mícího vozu v pravidelných vzdálenostech po 100 mm (pípadn vtšími vzdálenostmi mezi vyjetými kolejemi) se nazývají dynamické profilografy a obvykle mí v podélných vzdálenostech po 1 m. 2.3.2 Hodnocení píné nerovnosti Podle grafického znázornní píné nerovnosti v obr. 2.8 je charakteristika píné nerovnosti: a) hloubka vyjeté koleje K (mm) je maximální hodnota dvojamplitudy nerovnosti mené pod základní délkou píné lat 2 m, b) teoretická hloubka vody h (mm) je nejvyšší výška vodního sloupce, která mže ve vyjeté koleji vzniknout. Výškové údaje se používají jak pro pevzetí stavby, tak pro hodnocení vyjetých kolejí provozovaných vozovek. K h Obr. 2.8 Znázornní charakteristik píné nerovnosti - 16 (49) -

Funkce pozemních komunikací 2.3.3 Mení a hodnocení píné nerovnosti latí Podstata zkoušky spoívá ve zjišování maximálních dvojaplitud nerovností pod latí jako v pípad mení podélných nerovností. Používá se stejná zkušební la o délce 3 m nebo 2 m a micí klínek jako je v obr. 2.2 a 2.3. Píná nerovnost se mí v profilech vzdálených od sebe zpravidla 10 m. Obvykle se mí hloubka vyjeté koleje v pravé a v levé jízdní stop. Pi mení teoretické hloubky vody se musí ke stanovení vodorovné polohy lat použít vodováha. Zjištné nerovnosti v pípad nov položených vrstev vozovek se vyhodnotí podle maximálních dovolených hodnot, uvedených v píslušných normách pro stavbu vozovek (SN 73 6121 až SN 73 6131) nebo TKP i ZTKP. Pro povrchy vozovek jsou pípustné nerovnosti obvykle do 5 mm, na letištních nebo jiných plochách vyžadujících vyšší rovnost mže být nerovnost do 3 mm a na nenároných technologiích vyšší (napíklad penetraní makadam nebo dlažbapožadují rovnost až do 15 mm). Klasifikace nerovností provozovaných vozovek se provede podle tabulky 2.1 a 2.2. 2.3.4 Mení a hodnocení píné nerovnosti dynamickým profilografem Profilograf osazený na micím vozidle ARGUS je na fotografii v obr. 2.9. Tvoí jej pevný rám s osazenými bezkontaktním snímai dráhy. Píný sklon je men pesnou libelou nebo gyrátorem. Píný profil se mí ve vzdálenostech v podélném smru po 1 m. Vyjetá kolej a hloubka vody se okamžit vyhodnocuje a ukládá v uvedeném staniení PK a uložená data je možné libovoln zpracovávat. Nerovnost se klasifikuje podle tabulky 2.1 a 2.2. Zaízení je teba stejn jako zaízení na mení podélné nerovnosti kalibrovat a cejchovat tak, aby výsledky mení byly spolehlivé. Pro ten úel se zhotovují podobné zkušební úseky nivelací pokrývajícím pole o délce 10 m a menými body v píném smru po 100 mm a v podélném smru po 1 m. 2.4 Posouzení a vyhodnocení nerovností Na rozdíl od požadavk pro nerovnost latí jsou ostatní charakteristiky rovnosti stanoveny ve vztahu k pohodlí a bezpenosti silniního provozu. Pi zatídní nerovností se používají hodnoty v tabulce 2.1 a zatídní charakteristik má použití podle tabulky 2.2. - 17 (49) -

Funkce pozemních komunikací Tabulka 2.1 - Klasifikaní zatídní parametr rovnosti povrch vozovek Klasifikaní stupe Parametr Podélná rovnost IRI 1 2 3 4 5 < 1,9 1,9 3,3 3,4 7,9 8,0 13,9 > 14,0 Dynex Vyjeté koleje (mm) < 3 3 8 9 19 20 29 30 Tabulka 2.2 Požadovaná klasifikace rovnosti povrch vozovek Klasifikaní stupe 1 2 3 4 5 Rovnost PK s povolenou rychlostí > 50 km/h PK s povolenou rychlostí 50 km/h Pejímka povrchu ped uvedením vozovky do provozu Pejímka povrchu na konci záruní doby Plánování opatení pro zvýšení rovnosti povrchu vozovky Provedení opatení pro zvýšení rovnosti povrchu vozovky Obr. 2.8 Profilometr na mení píných nerovností na vozidle ARGUS - 18 (49) -

Vlivy na životní prostedí 3 Multifunkní zaízení na mení a vyhodnocení provozní zpsobilosti Doposud byla popsána zaízení na posouzení provozní zpsobilosti povrch vozovek mením: protismykových vlastností (modul 01), podélné nerovnosti a píné nerovnosti. Krom tchto charakteristik jsou k popisu stavu vozovek dležité: poruchy vozovek, píný sklon, stav znaení a další údaje ovlivující bezpenost silniního provozu. Je pirozené, že pro sbr všech tchto údaj se vytváí jedno zaízení, které dokáže posbírat pi jedné jízd všechny uvedené parametry. 3.1 Multifunkní vozidlo ARAN Jako píklad multifunkního micího vozidla k posuzování provozní zpsobilosti a dalších charakteristik povrch vozovky mže být vozidlo ARAN (Automatic Road Analyser) vyrábné v Kanad, kterým byly charakteristiky provozní zpsobilosti a další dležité charakteristiky PK meny v R v letech 1992 až 2003. Všechny micí systémy jsou znázornny na obr. 3.1. Nezvýraznné možnosti jako je mení skid resistence (protismykových vlastností), mení reflexních vlastností dopravního znaení a impulsního georadaru (ke stanovení tlouštk vrstev vozovek) znamená, že zaízení v R jimi nebylo vybaveno. Z uvedených charakteristik provozní zpsobilosti ARAN nemí pímo protismykové vlastnosti, stanovuje jen makrotexturu. Skuten však existují i vozidla, která zárove mí podélné tení, zaízení jsou osazena na nákladním automobilu (RoadStar). Povšimnme si možnosti zaízení jako je ARAN mit povrch vozovky v podélném a píném smru. Spojením mení lze stanovit povrch jízdních pruh v 3D souadnicích. Taková užití jsou skuten známa i z R. Rychlostní komunikace byla zmena temi pojezdy v jednou smru a vytvoený model povrchu umožoval stanovit technologii frézování znan nerovného povrchu na projektovanou výšku a pokládkou nových vrstev došlo podstatnému zlepšení rovnosti PK. Zatím nezdrazovaným systémem je zaízení na dokumentaci viditelných poruch vozovky. V zadní ásti vozidla je systém stroboskopických svtel, který pi osvitu povrchu odstraní tmavá místa vzniklá zastínním sluneního osvtlení, a kroková snímací kamera poídí digitální snímek povrchu na šíku jízdního - 19 (49) -

pruhu a délku 1 m. Všechny viditelné poruchy se následn pevádí svým druhem poruchy a kvalitativním vývojem poruch v daném míst (staniení) do popisu PK, který umožuje další pracování v rámci systém PMS (anglicky Pavement Management System). Pevod nkterých poruch je automatizován (trhliny) jiné se do poítae zavádjí na základ vizuálního vyhodnocení snímk manuáln pes klávesnici poítae. Vlivy na životní prostedí Obr. 3.1 Schématické vyznaení funkcí vozidla ARAN Taková vozidla také pinášejí jisté problémy pi zpracování dat. Pomrn pesné systémy GPS dovolují mapovat celý prbh PK a pesn se stanovují význané body nazývané uzlovými body (jsou to kižovatky PK a hranice bývalých okres). Bohužel stávající mapové podklady nejsou pesné a ani fyzické délky PK mezi uzlovými body nesouhlasí s tímto pesným mením. 3.1.1 Základní micí systémy multifunkních vozidel Multifunkní micí vozidla musí být vybaveny micími systémy pro stanovení hlavních charakteristik provozní zpsobilosti jak uvedeno v úvodu kapitoly 5. Vozidlo ARAN bude sloužit jako píklad osazení a uspoádání systém. 3.1.1.1 Sít PK a liniové staniení PK Každá PK mla v dob budování svoje oznaení a zaátek, obvykle byl zaátek v hlavním mst zem a konec na hranici zem. Od zaátku mla PK svoje staniení vyznaené milníky nebo kilometrovníky. Navazující PK mla svj zaátek na kižovatce s díve vybudovanou PK a dohromady tyto silnice tvoily sí PK. Sít se dále dlily na PK hlavní, které spravoval pímo stát, a nižšího ádu, které spravovala zem, kraj nebo okres. Sít PK jsou oznaeny jménem nebo íslem a staniením, které oznaujeme jako liniové. Toto oznaování se jevilo jako nevýhodné, protože každá zmna vedení PK nutila zmnit staniení celé PK (tj. vymnit kilometrovníky). Toto - 20 (49) -

bylo shledáno nepraktickým a proto nkteré zem pešly na definování sít uzlovým staniením. 3.1.1.2 Uzlové body a uzlové staniení PK Uzlový bod PK je místo v ose PK: na hranici správní jednotky (doposud v lenní podle okres) nebo hranice státu a místo kížení os PK na kižovatkách. Každá PK je pak definována zaátkem a koncem v uzlovém bodu a PK mezi tmito body má uzlové staniení. 3.1.1.3 Mení délek Po tomto úvodu bez ohledu na druh staniení musí vozidlo mící provozní zpsobilost mít základní pesné mení vzdálenosti. Používají se pesná mení elektronickým zpsobem odvozeným z otáení kola (až 256 pulz na otáku kola). Píklad osazení je v obr. 3.2. Vlivy na životní prostedí Obr. 3.2 Mení délek Obr. 3.3 Funkce laserové kamery 3.1.1.4 Mení svislých vzdáleností Pro mení nerovností a makrotextury se používají laserové nebo ultrazvukové mie vzdáleností. Princip laserového systému lze pochopit z obr. 3.3. Ultrazvukový systém spoívá na mení asu šíení zvuku od vysílae a zpt k pijímai (stejný princip jakým poznává okolí netopýr). Laserové systémy jsou pesnjší a rychlejší. Laserové kamery se využívají pi mení podélných nerovností a zejména pi mení makrotextury. Rychlost vysílání micích pulz je závislá na rychlosti vozidla a profil je tak získáván v kroku kratším než 1 mm na krátké délce je následn zpracováván ve vyjádení MPD (viz 3.4.2 v M 01) pro každý stanovený úsek (nap. jedno mení pro každý 10metrový úsek). Ultrazvukové snímae se obvykle osazují do rámu na mení píných nerovností (viz obr. 3.4 nebo dívjší 2.9) - 21 (49) -

Vlivy na životní prostedí Obr. 3.4 Ultrazvukové snímae osazené v rámu na mení píných nerovností a za nimi laserové snímae pro mení podélných nerovností ve stopách vozidel 3.1.1.5 Zaízení na snímkování poruch V zaátku kapitoly 5 zmínný systém snímkování poruch s pomocí stroboskopického pisvtlení je v obr. 3.5. Pohled na obrazovku se snímkováním poruch je v obr. 3.8. Obr. 3.5 Osazení stroboskopického osvtlení a zadní kamery ke snímání poruch 3.1.1.6 GPS a pední kamera Pro dokumentaci pozice micího vozidla slouží GPS systémy a kamera dokumentující pohled vped z automobilu. Obojí je znázornno na obr. 3.6 a snímaný pohled je dokumentován v obr. 3.7. - 22 (49) -

Vlivy na životní prostedí Obr. 3.6 Anténa GPS a elní kamera vozidla Obr. 3.7 Pohled na obrazovku ve vozidle, horní polovina elní pohled, dolní je pohled na povrch vozovky 3.1.1.7 Další micí systémy a zpracování dat Jako dležitý systém pi sbru nerovností je gyroskop, který umožuje kontrolovat polohu vozidla pro zpracování píného a podélného sklonu a vylouení pohyb karoserie vozidla na záznam podélných nerovností. Toto zaízení je uloženo ve vozidle, viz obr. 3.8. Nejdležitjší ástí micího vozidla jsou poítae umožující zpracování dat v reálném ase pi rychlostech do 100 km/h. Je teba digitalizovat a analyzovat údaje ze všech sníma vzdáleností (rovnost podélná, píná a makrotextura), vypoítat a uložit charakteristiky hloubky koleje a vody v koleji, nerovnosti IRI, píný sklon, makrotexturu MPD, ukládat data v závislosti na poloze vozidla (staniení, GPS). Je teba ukládat snímky z obou kamer vetn hlasových vstup, které komentují vizuální postehy a upozornní pro další zpracování poruch. Pro ten úel jsou zaízení vybavena vysoce výkonnými prmyslovými poítai s velkokapacitními pevnými disky. Osazení poíta dokumentuje obr. 3.8. - 23 (49) -

Vlivy na životní prostedí Obr. 3.8 Fotografie umístní gyrátoru a poíta ve vozidle ARAN 3.2 Jiná vozidla Píklad zaízení ve vozidle ARAN obsahují i další micí vozidla jako jsou již zmínná vozidla ARGUS z Nmecka nebo RSTA ze Švédska. Uveme ješt fotografii vozidla RoadSTAR (obr. 3.9) osazené na nákladním vozidle s nádrží, které krom všech uvedených parametr navíc mí podélné tení pomocí brzdného kola s prokluzem 18 %. Obr. 3.9 Fotografie vozidla RoadSTAR mící i protismykové vlastnosti Již výše zmínný georadar na analýzu tlouštk vrstev vozovek a jejich homogenity dokumentuje obr. 3.10. - 24 (49) -

Vlivy na životní prostedí Obr. 3.10 Automobil vybavený georadarem a záznam mení, které umožuje rozpoznat vrstvy vozovky a jejich zmny tlouštk - 25 (49) -

Vlivy na životní prostedí 4 Vlivy na životní prostedí V programech ochrany prostedí, které realizují vysplé státy svta, jsou tyto priority ochrany: ovzduší, povrchových vod, ped hlukem a vibracemi. Všechny uvedené negativní vlivy jsou spojeny se silniním provozem. Zplodiny automobil, úkap pohonných hmot a mazadel nebo havárie automobil nebo dokonce pepravník nebezpených hmot jsou vážnou hrozbou pro životní prostedí. Je to však široký problém, který ovlivují výrobci automobil, silniní provoz a jeho intenzita. Nco jiného je hluk a vibrace. Ten není výsledkem pouze konstrukce automobil, pneumatik a potu automobil, ale hluk a vibrace výrazn také ovlivuje povrch vozovky, jak už bylo patrné z obr. 2.2 v M 01. 4.1 Hluk jako faktor životního prostedí 4.1.1 Co je hluk Hluk je každý nechtný zvuk (bez ohledu na jeho intenzitu), který má rušivý nebo obtžující charakter, nebo který má škodlivé úinky na lidské zdraví. Negativní úinky hluku na lidské zdraví jsou jednak úinky specifické, projevující se poruchami innosti sluchového analyzátoru a jednak úinky nespecifické (mimosluchové), kdy dochází k ovlivnní funkcí rzných systém lidského organismu. Tyto nespecifické systémové úinky se projevují prakticky v celém rozsahu intenzit hluku, asto se na nich podílí stresová reakce a ovlivnní neurohumorální a neurovegetativní regulace, biochemických reakcí, spánku, vyšších nervových funkcí, jako je uení a pam, ovlivnní smyslov motorických funkcí a koordinace. Jednou z nejzávažnjších vlastností zvuku a hluku je, že se šíí pomrn na velké vzdálenosti, stovky metr i více. Pitom se šíí stejn dobe vzduchem i vodou nebo pevnou hmotou, nap. konstrukcí stavby. Za uritých podmínek se mže akustické vlnní odrážet, lomit a ohýbat. I když nap. psobí pouze jeden zdroj hluku, mže obklopit naše místo pobytu v dsledku uvedených efekt akustická energie tak, že není možno pedem urit, kde je zdroj umístn. To se projevuje zejména v uzavených a polouzavených prostorách. V dsledku tohoto jevu psobí hluk na každého, kdo je v dosahu akustické energie. Postihuje tedy nejenom toho, kdo zdroj obsluhuje, ale i osoby, které se zdrojem nemají nic spoleného a pro než je hluk nežádoucí a zbytený. Jako výstižný píklad je možné uvést osobní automobil, který asto využívá k peprav jenom jedna osoba. Hluku tohoto automobilu není vystaven pouze jeho uživatel, ale tisíce lidí na ulicích msta a v pilehlých obytných budovách. Ve volném terénu mže bžný dopravní prostedek svým hlukem zamoit území o ploše nkolika tvereních kilometr. - 26 (49) -

Vlivy na životní prostedí 4.2 Základní pojmy 4.2.1 Jak zvuk vzniká a jak se šíí Zdrojem zvuku je jakékoliv kmitání, které vede v okolním pružném hmotném prostedí k šíení vln. Pružnost prostedí zpsobuje, že ástice hmoty vychýlená ze své klidové polohy je vrácena zpt do této polohy. Protože ástice má svou setrvanou hmotu, mže penášet hybnost na sousední ástice. Tímto zpsobem se šíí vlna podélná, protože všechny pohyby se zde djí ve smru postupného pohybu vlny. Podmínku pružného prostedí spluje vzduch (mí se stlaeným vzduchem se skuten chová pružn), skládá se z mnoha molekul, jež jsou rovnomrn rozloženy v prostoru. Objemová hmotnost vzduchu je v závislosti na teplot a je kolem 1,2 kg/ m 3 a v dosahu silniní dopravy se vyskytuje v atmosférickém tlaku kolísajícím podle poasí kolem 100 kpa. Zvuk je charakterizován: kmitotem nebo frekvencí jako poet vln harmonického kmitání za sekundu, [Hz], aplitudou zmny tlaku v prostedí, [Pa], intenzitou zvuku, [W/m 2 ] vyzaovaným akustickým výkonem, [W]. 4.2.2 Akustický tlak Akustický tlak p se mní sinusov se stejným kmitotem f a postupuje od zdroje rychlostí c = 344 m/s (rychlost mírn závisí na teplot). Doba, kterou vlna potebuje, aby postoupila o vzdálenost rovnou vlnové délce, se nazývá perioda T. Matematický popis pímé postupné vlny: x p( x, t) = p t o * cos ω (4.1) c 1 2π T = = (4.2) f ω Rovnice (4.1) vyjaduje: rovinná postupná pímá vlna se pohybuje zleva doprava, aniž se pitom mní maximální hodnota tlaku, tj. p 0 není funkcí x, akustický tlak se v každé poloze x mní se stejnou úhlovou frekvencí nebo kmitotem f jako v kterékoliv jiné poloze. 4.2.3 Intenzita I Šíení energie obvykle popisujeme tzv. intenzitou, kterou definujeme jako energii protékající jednotkovou plochou za jednotku asu. Jednotkou intenzity je W/m 2. Máme-li užít pojm charakterizující postupnou akustickou vlnu, je - 27 (49) -

stední intenzita ve smru šíení vlny asovým prmrem souinu akustického tlaku a akustické rychlosti mené ve smru šíení vlny. Stední výkon vztažený na jednotku plochy, tj. intenzita, je rovna: p 2 2 p I = (4.3) ρ * c kvadratická stední hodnota tlaku p efektivní akustický tlak [N/m 2 ] c.. mrná hmotnost vzduchu [kg/m 3 ] rychlost zvuku ve vzduchu [m/s] 4.2.3.1 Vyzaovaný akustický výkon P a Akustický výkon P a, je výkon, který vyzauje zdroj hluku. Pedpokládáme-li, že ve vzduchu v okolí zdroje nedochází k žádným ztrátám, pak všechen vyza- ovaný výkon musí procházet njakou uzavenou plochou, která pln obklopuje zdroj. Pohybujeme-li se smrem od zdroje vidíme, že výkon pipadající na jednotkovou plochu v naší okamžité poloze klesá, protože celkový výkon se s rostoucí vzdáleností rozkládá stále na vtší plochu. Akustický výkon procházející jednotkovou plochou nazýváme intenzita. P a = I * S (4.4) S plocha o polomru r obklopující zdroj, S=4**r [m 2 ] P a celkový výkon [W] I intenzita [W/m 2 ] Vlivy na životní prostedí Obr. 4.1 - Jednoduchý zdroj zvuku vyzaující ve všech smrech výkon P a 4.3 Lidské ucho Ucho se dlí na ti ásti zevní, stední a vnitní ucho. Zevní ucho je tvoeno boltcem a zevním zvukovodem. Od stedního ucha je oddleno vazivovou membránou, tzv. bubínkem. Stední ucho je dutina obsahující ti kstky, které se podle svého tvaru nazývají kladívko, kovadlinka a tmínek. Dutina vnitního ucha je uložená v kosti skalní a obsahuje vlastní sluchový orgán ukrytý ve sle- - 28 (49) -

p zakonené blanité trubice, která se podle tvaru nazývá hlemýž (latinsky cochlea), ti polokruhovité kanálky urené k vnímání pohybu hlavy a dva váky pro vnímáni polohy hlavy. Od stedního ucha je oddlena oválným okénkem uzaveným drobnou blankou, na kterou nasedá tmínek, a kulatým okénkem (také uzaveným blankou). Do stedoušní dutiny zepedu ústí Eustachova trubice, která spojuje ucho s nosohltanem a slouží k vyrovnávání tlak ve stedouší. Vnitní ucho je celé zanoené do kosti skalní. Smrem do mozku z nj vybíhá sluchový nerv. Vlivy na životní prostedí Obr. 4.2 - Lidské ucho Nejzajímavjší ástí ucha je z mikroskopického pohledu orgán sluchu. Nazývá se Cortiho orgán. Tvoí ho nkolik vrstev bunk, které vystýlají vazivovou membránu v blanitém hlemýždi. Vlastní smyslové buky jsou podlouhlé, s vlásky, a jsou opedeny nervovými vlákny. Rovnovážný orgán v polokruhovitých kanálcích je tvoen vysokými bukami s tenkými výbžky. Kanálky jsou vyplnné tekutinou. Váky pro vnímání polohy hlavy jsou také naplnné tekutinou. Na vnitní ploše mají smyslové buky, jejichž výbžky jsou zanoené do jemného rosolu s drobnými krystalky. Lidské ucho vnímá zvuk o rozsahu 20 20 000 Hz. Netopýi jsou schopni vnímat ultrazvuk, zvuk o vyšších kmitotech, naopak sloni a velryby vnímají infrazvuky, zvuky o nižších kmitotech. Velmi citlivý sluch mají psi a koky. Vlnu, která leží ve zvukovém rozmezí frekvencí, ucho pijme jenom tehdy, když intenzita zvuku pevyšuje minimální hodnotu tzv. práh slyšitelnosti. Zvuky o velmi znané intenzit vyvolávají už jen pocit bolesti (práh bolesti). 4.4 Mení hluku 4.4.1 Hlasitost H Hlasitost je mírou subjektivního vjemu, který souvisí s intenzitou zvuku. Podle Weber-Fechnerova zákona platí mezi popudem (intenzitou zvuku) a po- itkem (hlasitostí) vztah pro tón o frekvenci 1 khz: I H = 10log (4.5) I 0 Stoupá-li popud adou geometrickou (násobky), stoupá poitek adou aritmetickou (stálý rozdíl). Hlasitost tón jiných frekvencí byla stanovena subjektiv- - 29 (49) -

ním srovnáním hlasitosti tchto tón s tónem referenním 1 khz. Tak byly získány kivky stejných hladin hlasitosti, které udávají, jaký akustický tlak zpsobí na rzných frekvencích stejný vjem hlasitosti jako referenní istý tón 1 khz. Kivky stejné hlasitosti jsou kivky, které respektují rznou citlivost sluchu pi rzných frekvencích a hladinách akustického tlaku. Vlivy na životní prostedí Obr. 4.3 - Kivky stejné hlasitosti Z grafu je patrné, že hodnoty intenzity v [db] a hlasitosti ve fónech [Ph] si odpovídají jen pro frekvenci 1 khz, pro nízké a vysoké frekvence je pi stejné intenzit vjem hlasitosti nižší (pro stejnou hlasitost je nutná vyšší intenzita zvuku), pro frekvence do cca 5 khz naopak vyšší. Prohnutí kivek okolo 3 khz je zpsobeno deformací zvukového pole hlavou posluchae. Pro vyšší intenzity zvuku jsou kivky plošší, frekvenní závislost se zmenšuje. 4.4.2 Filtry Každý lovk vnímá zvuk jinak intenzivn a jinak hlasit. Abychom mohli výsledky mení zvuku zaznamenávat a objektivn vyhodnocovat, byla vyvinuta škála váhových filtr. Váhové filtry jsou pomrn jednoduchá zaízení, jejichž kmitotové charakteristiky odpovídají charakteristikám lidského sluchu, tj. kivkám stejné hlasitosti. Nejrozšíenjší a mezinárodn standardizované jsou zvukomrné váhové filtry, oznaované A, B a C. Váhový filtr A zpracovává mený signál se zetelem na pokud možno dokonalou aproximaci pevrácené kivky stejné hlasitosti, odpovídající nízkým hladinám akustického tlaku. Kmitotová charakteristika váhového filtru B odpovídá pevrácené kivce stejné hlasitosti v oblasti stedních hladin akustického tlaku. Podobn váhový filtr C má kmitotovou charakteristiku útlumu, aproximující pevrácenou kivku stejné hlasitosti pro vysoké hladiny akustického tlaku. Pi mení leteckého hluku se používá speciální zvukomrný váhový filtr D, jehož parametry jsou také stanoveny mezinárodními doporueními a normami. - 30 (49) -

Vlivy na životní prostedí Obr. 4.4 - Váhové filtry A, B, C, D Moderní zvukomry jsou vybaveny nejmén jedním idlem z tchto váhových filtr a zpravidla také umožující mení bez použití váhových filtr, tj. mení s použitím lineární kmitotové charakteristiky. Odpovídající režim je zpravidla oznaen zkratkou Lin. Je nutno poznamenat, že v souasné dob je nejrozšíenjší použití váhového filtru A. Píina mén astého použití váhového flitru B a C spoívá v tom, že odpovídající výsledky mení nesouhlasí dobe s výsledky subjektivních zkoušek. Jedním z hlavních dvod nesouladu uvedených výsledk je to, že základ kivek stejné hlasitosti byl odvozen pi použití istých tón. Vtšina bžných zvuk a hluk nemá tonální povahu, ale pedstavuje složité akustické signály s mnoha složkami. 4.4.3 Sluchové pole Sluchové pole v návaznosti na obr. 4.3 je vymezeno zelenou plochou v obr. 4.5. Obr. 4.5 - Sluchové pole - 31 (49) -

Lidské ucho vnímá nejcitlivji zvuky o frekvencích 2000 až 3000 Hz. V tomto rozmezí rozliší lovk zvuky, jejichž frekvence se liší o 3 až 9 Hz. Infrazvuk a zvuk do 100 Hz vzniká pedevším v motorech, pi explozích a nadzvukovém tesku. Psobí pi hodnotách nad 130 db, více tlakem a vibrací, bývá spojen s vestibulárními píznaky, poruchou dýchání, motoriky, vidní a výraznou vegetativní a psychickou symtomatologií, pi hodnotách nad 140 db vyvolává vibraci hrudníku, nad 160 db trhá plicní alveoly. Ultrazvuk má malou penetraci a jeho užití, nap. v rámci lékaské diagnostiky, nepsobí poruchy sluchu ani pi nasmrování zdroje na vnitní ucho. 4.4.4 Základní akustická jednotka V akustice se pro pohodlnjší vyjadování a pro lepší srozumitelnost používá ady speciálních pojm. Snad nejastjším z nich je decibel (db). Vtšina z nás si ani nedovede pedstavit obrovský rozsah akustických výkon, do nhož spadají bžné zdroje zvuku. Pro pedstavu lze uvést: lidský šepot celkový výkon: 0,000 000 001 W L Aeq = 30 db pouliní hluk celkový výkon: 0,000 000 1 W L Aeq = 50 db lidský výkik celkový výkon: 0,000 1 W L Aeq = 80 db motorová vozidla celkový výkon: 0,001 W L Aeq = 90 db max. hluk motocyklu celkový výkon: 0,01 W L Aeq = 100 db práh bolestivosti celkový výkon: 10 W L Aeq = 130 db akustické trauma celkový výkon: 100 W L Aeq = 140 db 4.4.4.1 Decibelové stupnice pro akustický výkon P a Logaritmická stupnice akustických výkon nám také umožuje vyjádit akustický výkon P a pomocí exponent z prvního (1) sloupce tab. 4.1. Taková stupnice pak vyjaduje pomr akustických výkon P a k výkonu 1 W, který nazýváme referenní výkon P a0. Obecn hladina akustického výkonu L p je: Pa L p = 10log [db vzhledem k P a0 ] (4.6) P a0 Za referenní hodnotu se bžn bere P a0 = 10-12 W. Poznámka Pravidla, kterými se ídí matematické operace s logaritmy, vyžadují, aby se vždy logaritmovalo bezrozmrné íslo. V našem pípad pomr skuteného výkonu s referenním výkonem. Pojmu hladina se užívá proto, aby se naznailo, že stupnice je logaritmická, nelineární. Jednotky v této stupnici nazýváme decibely (db) a rovnici (4.6) mžeme považovat za definici decibelu. 4.4.4.2 Decibelové stupnice pro akustické tlaky p Jak již bylo uvedeno, za jistých okolností je intenzita zvuku a akustický výkon úmrný stední kvadratické hodnot tlaku p 2. Vtšina našich akustických me- Vlivy na životní prostedí - 32 (49) -

ní se však týká efektivního akustického tlaku. Proto je pro nás výhodné stanovit také decibelovou stupnici pro akustické tlaky (viz Tab. 4.1). Pro odvození decibelové stupnice pro efektivní akustické tlaky postupujeme stejn jako v pedchozích pípadech, kdy jsme vycházeli z pomru veliin úmrných akustickému výkonu. To znamená, že vyjdeme z pomru stedních kvadratických hodnot pro akustické tlaky, tedy: hladina akustického tlaku: 2 p p L p = 10log = 20log [db vzhledem k p 0 ] (4.7) p p 2 0 Za referenní hodnotu pro akustický tlak se bere p 0 = 2*10-5 Pa 4.4.4.3 Decibelové stupnice pro akustickou intenzitu I 0 Zcela obdobn, jako je odvozena decibelová stupnice pro akustický výkon, je definována decibelová stupnice pro zvukové intenzity takto: hladina intenzity: I I = 10log [db vzhledem k I 0 ] (4.8) I I zvuková intenzita [W/m 2 ] 0 I 0 referenní intenzita 10-12 [W/m 2 ] Tab. 4.1 - Exponenciální a decibelová stupnice pro akustický výkon a efektivní akustický tlak Vyzaovaný akustický výkon P a [W] Ekvivalentní exponenciální notace Hladina akustického výkonu [db] Vzhledem k referenní hodnot 10-12 W Efektivní akustický tlak Ekvivalentní vyjádení v [ bar] Hladina akustického tlaku v [db] Vzhledem k referenní hodnot 2*10-5 Pa (4) (1) (2) (3) 10 5 170 10 6 194 10 4 160 10 5 174 10 3 150 10 4 154 10 2 140 10 3 134 10 1 130 10 2 114 1 120 10 1 94 10-1 110 10 74 10-2 100 10-1 54 10-3 90 10-2 34 10-4 80 10-3 14 10-5 70 2*10-4 0 10-6 60 10-4 -6 10-7 50 10-5 -26 Vlivy na životní prostedí - 33 (49) -

Vlivy na životní prostedí 4.5 Zdroj hluku 4.5.1 Tídní hluku podle psobení Hluk (zvuk) podle psobení tídíme na: pásmo fyziologické do 69 db(a) pásmo zátže 70-94 db(a) pásmo poškození 95-119 db(a) pásmo hmatu 120-129 db(a) pásmo bolesti 130 db(a) a více Pi popisu úink zvuku na lovka používáme hladinu hluku vyjádenou v decibelech a korigovanou kmitotov pomocí pásmového váhového filtru, aby bylo vzato v úvahu, že zvuk v rzných kmitotech je vnímán sluchem s nestejnou citlivostí. Údaj hladiny hluku je oznaen db(a), kde A oznauje použitý váhový filtr. 4.5.2 Tídní dopravní hluku podle zdroje Zdroj hluku je provoz: automobilový, kolejový a letecký. 4.5.2.1 Silniní hluk Hluk z automobilové dopravy se skládá ze tí složek: aerodynamický hluk zpsobuje jej samotné tleso vozidla, jak rozráží vzduch svým pohybem, hluk motoru, hluk vznikající kontaktem pneumatik s vozovkou (tzv. valivý hluk). Pouze valivý zvuk mže být náplní stavby a údržby vozovek, pouze tento hluk je možné ovlivovat vlastní vozovkou jako cíl tohoto pedmtu. 4.5.2.2 Hluk z valení Hluk z valení vzniká pi odvalování pneumatiky po vozovce a je závislý i na rychlosti jízdy vozidla. Podíváme-li se na hluk z valení z hlediska vývinu automobil, zjistíme, že byl díve zcela zastínn hlukem pohonné jednotky. Dnes tomu tak není. Výrobci automobil díky stálému tlaku veejnosti na zlepšování životního prostedí a díky vládním naízením dokázali snížit hluk pohonné jednotky. Ten závisí na otákách motoru a na zatížení motoru, ne však na rychlosti jízdy a dominantní úlohu hraje jen pi rozjezdech vozidel. Aerodynamický hluk nikdy neml rozhodující vliv. Rychlost 30km/h mžeme považovat za hranici, pi jejímž pekroení pevládá hluk z valení u osobních automobil. Pro úinnou redukci hluku musí být sní- - 34 (49) -

ženy všechny zdroje hluku, protože dnes již neexistuje jednoznané pevládání jednoho zdroje hluku. 4.5.3 Dopravní hluk vznikající na povrchu komunikace Míru hluku vznikajícího na povrchu komunikace uruje struktura vozovky a vzorek pneumatik. Protihlukový povrch vozovky mže teoreticky snížit hluk vznikající na vozovce na polovinu až tvrtinu oproti bžnému asfaltovému povrchu. Optimálního snížení hluku je pak dosaženo použitím tichých pneumatik na protihlukové vozovce. Tichý povrch vozovky je oproti bžnému dražší, nelze však opomenout úspory, jako je zbavení se nutnosti budovat protihlukové stny nebo izolaci budov, i nižší náklady na zdravotní péi vlivem úbytku nemocí zpsobených hlukem. Použití tichých povrch vozovky by mlo být prioritou na všech frekventovaných silnicích v blízkosti zástavby. Efekt snížení hluku na tichém povrchu se projeví pedevším u komunikací se silniní provozem s rychlostí nad 50 km/h a pi vysoké intenzit vozidel. Použití tchto povrch je omezeno na dálnice, rychlostní komunikace a pípadn více zatížené silnice I. tídy. Nkteré zem, zejména v subtropickém a pímoském pásmu (kde není nebezpeí mrazu) již bžn používají kryty snižující hluk až o 6 db. Pesto zem nap. Dánsko, Nmecko, Nizozemí nebo Japonsko již vyvíjejí tišší povrchy vozovek, které zárove splují nároky na cenu, bezpenost a trvanlivost. V R se mením valivého hluku zabývala doktorská práce[4] 4.5.3.1 Jak vzniká valivý hluk Máme-li uplatnit bžnou zkušenost, pak na povrchu vozovky pi odvalování pneumatik vzniká podobný hluk jako pi tleskání. Urit dojdeme k závru, že záleží na rychlosti, ploše a síle psobící pi tleskání a také lze zvyšovat zvuk ovládáním vzduchu uzavíraného do dlaní. Velikost valivého hluku tedy závisí na: rychlosti pohybu, už bylo uvedeno, že teprve od rychlosti 30 km/h zaíná dominovat valivý hluk nad hlukem motoru, textue povrchu, textue (vzorku, profilu) pneumatik. Z hlediska stavby a údržby je tedy zajímavá jen textura. Ta je znázornna v obr. 2.2 M 01. Hlunost ovlivuje makrotextura a megatextura, tedy nerovnosti povrchu o délce vlny 2 mm až 500 mm. Makrotextura je charakteristika povrch dležitá z hlediska protismykových vlastností, viz kapitolu 2 v modulu M 01 a kapitolu 3 v tomto modulu. Makrotextura pispívá k odtoku vody z povrchu vozovky a stejn tak pispívá k odvedení vzduchu z povrchu vozovky pi odvalování pneumatik. Vlivy na životní prostedí - 35 (49) -

4.5.3.2 Vznik hluku vibrací Nerovnosti vozovky zejména v oblasti vlnových délek megatextury v rozsahu 30 mm až 100 mm zpsobují radiální kmitání kol. Takto vzniklé vyzaování hluku je o to intenzivnjší, ím nerovnjší povrch vozovky je. Hluky, které vznikají v dsledku radiálního kmitání kol, mají vtší amplitudu pi nízkých frekvencích nedosahujících 1 000 Hz. Intenzita zvuku se zmenšuje s klesající prmrnou hloubkou textury povrchu vozovky. Urit každý má zkušenost s hlukem a vibracemi vznikajícími na dlažb, zejména starší dlažb z pírodního kamene s hlubšími nerovnostmi. Také lze porovnat hluk pneumatiky s terénním nebo zimními vzorkem (nap. jízdního kola). 4.5.3.3 Vznik hluku stlaováním vzduchu Pedpokladem je myšlenka, že prezy kanálk drén pneumatiky se v prbhu jízdy deformují. Tím se vytlauje vzduch ped pláštm a vzadu za pláštm poté dochází k následnému nasávání vzduchu do profilu. Takovéto pohyby vzduchu vedou ke akustickým efektm, které jsou závislé na druhu drénu pneumatiky a struktue povrchu vozovky. 4.5.3.4 Aerodynamická teorie Pi pohybu pneumatiky po povrchu vozovky dochází na kontaktní ploše k uzavírání prohloubení drén pneumatiky vzniká tzv. profilová kapsa. Vzduch, který se nachází v profilové kapse je staený a za kontaktní plochou je uvolován do prostedí, ímž vzniká zvuk v oblasti nad 1 000 Hz. Vlivy na životní prostedí 4.6 Mení hluku Stejn jako u protismykových vlastností nevedla žádný popis povrchu nebo teorie k posouzení velikosti nebo ovlivnní protismykových vlastností, tak také z hlediska hluku je teba použít pímých mení k posouzení stavu a jeho vlivu na provozní zpsobilost ovlivnnu hluností. 4.6.1 Pro se hluk mí Mení popisují pesn definované veliiny, umožující kvalitativní a kvantitativní popis zvuku. Na základ výsledk mení mohou být zlepšeny akustické vlastnosti staveb. Výsledky mení jsou základním podkladem pro pesné vdecké analýzy a hodnocení rušivých zvuk. Zde je teba pipomenout, že míru rušivých úink na jednotlivce nelze pesn urit, nebo je nutno poítat s individuálními fyziologickými a psychologickými faktory. Na základ výsledk mení však lze objektivn porovnávat hluky zpsobené rznými povrchy vozovek a je možno je tímto nebo jiným protihlukovým stavebním opatením regulovat. 4.6.2 ím se hluk mí Jelikož zvuk jsou zmny psobícího tlaku, je snadné zkonstruovat takové zaízení, které by zmny tlaku registrovalo. Používá se zvukomr, což je elektronické micí zaízení, reagující na zvuk podobn jako lidský sluchový orgán a - 36 (49) -