Дорожный шум — это коллективная звуковая энергия, исходящая от автотранспортных средств . Он состоит в основном из дорожного покрытия , шин, двигателя /трансмиссии, аэродинамических и тормозных элементов. Шум катящихся по асфальту шин считается самым большим источником шума на шоссе и увеличивается с ростом скорости движения транспортного средства. [1] [2] [3]
В развитых и развивающихся странах дорожный шум вносит пропорционально большую долю в общее шумовое загрязнение общества . В США он вносит больший вклад в воздействие шума на окружающую среду [4], чем любой другой источник шума.
Измерение шума на дорогах началось в 1960-х годах, когда компьютерное моделирование этого явления стало приобретать смысл. После принятия Закона о национальной политике в области охраны окружающей среды и Закона о контроле за шумом [5] спрос на подробный анализ резко возрос, и лица, принимающие решения, начали обращаться к ученым-акустикам за ответами относительно планирования новых дорог и проектирования систем снижения шума .
Было показано, что частичный запрет на движение автотранспорта в городских районах оказывает минимальное влияние на снижение уровня шума (как стало ясно из более поздних исследований моделирования); например, частичный запрет в Гетеборге, Швеция, привел к незначительному снижению уровня шума. [6]
Регулирование шума шин и трансмиссии в ЕС и Японии направлено лишь на снижение уровня шума примерно на 3 дБ и будет осуществляться медленно, поскольку несколько старых более шумных транспортных средств могут доминировать в звуковом ландшафте.
Небольшое снижение уровня шума от транспортных средств произошло в 1970-х годах, когда в штатах и провинциях были введены законы об обязательном использовании глушителей на транспортных средствах.
Шум от автопарка не сильно изменился за последние три десятилетия; однако, если тенденция использования гибридных автомобилей сохранится, произойдет существенное снижение шума, особенно в режиме движения со скоростью ниже 35 миль в час. Гибридные автомобили настолько тихие на низких скоростях, что они создают проблему безопасности пешеходов при движении задним ходом или маневрировании при парковке и т. д. (но не при движении вперед), [7] и поэтому обычно оснащены предупреждающими звуками электромобилей .
На уровень шума при движении транспорта существенно влияет скорость транспортного средства, поскольку звуковая энергия примерно удваивается при увеличении скорости транспортного средства на каждые десять миль в час; исключение из этого правила возникает на очень низких скоростях, когда шум торможения и ускорения преобладает над аэродинамическим шумом.
Грузовики создают непропорционально большое количество шума не только из-за своих больших двигателей, но и из-за высоты дизельной трубы и аэродинамического сопротивления [ требуется ссылка ] . Значительный внутренний шум обычно присутствует внутри движущихся транспортных средств; на самом деле, пассажиры, как правило, не знают, что эти уровни высоки, поскольку опыт подсказывает водителям, что уровни обычно превышают 65 дБА .
_Br%C3%BCel_Kj%C3%A6r_2225.jpg/1280px-Integrating_Sound_Level_Meter_dB(A)_Br%C3%BCel_Kj%C3%A6r_2225.jpg)
Типы дорожного покрытия способствуют разным уровням шума. Из распространенных типов поверхностей в современных городах разница между самыми громкими и самыми тихими составляет 4 дБ [ нужна цитата ] : дороги с щебеночным покрытием и рифленые дороги являются самыми громкими [ нужна цитата ] , а бетонные поверхности без распорок являются самыми тихими, а асфальтовые поверхности - примерно средними.
Прорезиненный асфальт (который использует переработанные старые шины) намного тише и уже широко используется. Экспериментальные пористые эластичные дорожные покрытия (PERS) могут снизить дорожный шум вдвое. PERS производится путем добавления измельченных шин в асфальтовый материал для дорожного покрытия. [8]
Исследования показали, что прорезание продольных канавок в дорожном покрытии снижает уровень шума. [9] [10]
Типы шин могут вызывать вариации шума в 10 дБ(А), основанные на выборке 2001 года из 100 имеющихся в продаже шин. По состоянию на 2001 год не было никакой корреляции между сцеплением и шумом. Более тихие шины могут иметь немного меньшее сопротивление качению. [11] Маркировка шин по шуму, сцеплению и сопротивлению качению была широко введена в Европе, а шумные шины облагались налогом.
Геометрия проезжей части и окружающая местность взаимосвязаны, поскольку распространение звука чувствительно к общей геометрии и должно учитывать дифракцию (изгиб звуковых волн вокруг препятствий), отражение , затухание земной волны , потери при распространении и преломление . Простое обсуждение показывает, что звук будет уменьшаться, когда путь звука блокируется местностью, или будет усиливаться, если проезжая часть будет поднята для трансляции; однако, сложность переменного взаимодействия настолько велика, что существует много исключений из этого простого аргумента.
Микрометеорология важна тем, что звуковые волны могут преломляться градиентами ветра или термоклинами , эффективно игнорируя влияние некоторых шумовых барьеров или неровностей рельефа. [2]
Геометрия площадных структур является важным фактором, поскольку наличие зданий или стен может блокировать звук при определенных обстоятельствах, но отражающие свойства могут усиливать звуковую энергию в других местах.
На макроуровне необходимы постоянные исследования для разработки национальных и мировых мер реагирования на загрязнение дорожным шумом. К таким вопросам относятся выбор дорожного покрытия, регулирование и налогообложение шумных конструкций, а также постоянный осмотр отдельных транспортных средств.
На микроуровне управления конкретными дорогами, из-за сложности переменных, обсуждаемых выше, необходимо создать компьютерную модель , которая может анализировать уровни звука вблизи дорог. Первые значимые модели появились в конце 1960-х и начале 1970-х годов, обращаясь к источнику линии шума (например, дороге). Две ведущие исследовательские группы были BBN в Бостоне и ESL в Саннивейле, Калифорния . Обе эти группы разработали сложные математические модели , позволяющие изучать альтернативные конструкции дорог, операции по движению и стратегии снижения шума в произвольной обстановке. Более поздние изменения модели стали широко использоваться государственными департаментами транспорта и городскими планировщиками, но точность ранних моделей мало изменилась за 40 лет.
Обычно модели отслеживают звуковые лучевые пучки и вычисляют потери распространения вместе с расхождением (или схождением) лучевых пучков из рефракционных явлений. Дифракция обычно решается путем установки вторичных излучателей в любых точках топографической или антропоморфной «резкости» (например, шумовые барьеры или поверхности зданий). Метеорологию можно решать статистическим способом, учитывая фактическую розу ветров и статистику скорости ветра (вместе с данными термоклина). Недавние модели также пытались предсказать уровни локального загрязнения воздуха на основе анализа определенных частот, которые связаны с шумом шин и двигателя. [12]
Интересный ранний случай, в котором две ведущие модели были противопоставлены друг другу, включал в себя предлагаемое расширение магистрали Нью-Джерси с шести до двенадцати полос. Модели BBN [13] и ESL [14] были по разные стороны вопроса, решаемого в Верховном суде Нью-Джерси. Это дело в начале 1970-х годов было одним из первых примеров в США, когда ученые-акустики играли роль в проектировании крупной автомагистрали. Модели позволили суду понять влияние геометрии проезжей части (в данном случае ширины), скорости транспортных средств, предлагаемых шумозащитных барьеров , отступа жилых домов и типов тротуаров. Результатом стал компромисс, который включал существенное смягчение воздействия шумового загрязнения.
Другое раннее дело касалось предлагаемого расширения Interstate 66 через Арлингтон, штат Вирджиния . Истец , Arlington Coalition on Transportation, подал в суд на Департамент транспорта Вирджинии по поводу качества воздуха , шума и нарушения соседства. Для анализа дорожного шума истец использовал модель ESL, которая выиграла это дело частично из-за достоверности компьютерной модели. Вопрос был пересмотрен десятилетие спустя, и был согласован значительно сокращенный проект шоссе с транзитным элементом и значительным снижением шума.
Более поздние случаи имели место в каждом штате, как в спорных действиях, так и в обычном планировании и проектировании автомагистралей. Общественность, а также правительственные учреждения осознали ценность акустической науки для предоставления полезных идей для процесса проектирования автодорог.
Даже без регулирования существует сильное индивидуальное экономическое давление в пользу более тихих транспортных средств, поскольку владельцы и работодатели считают более тихие транспортные средства более роскошными и менее стрессовыми. Более жесткие нормативные требования ЕС и Японии поощряют более тихий дизайн даже в нерегулируемых странах, поскольку большинство автопроизводителей стремятся к международным продажам. С другой стороны, отдельные владельцы мотоциклов, автомобилей с магнитолой (с очень громкой музыкальной системой) и «мускул-каров» могут предпочесть, чтобы их транспортное средство было громче (по крайней мере, на холостом ходу или на низких скоростях), и такой шум (часто от модифицированных выхлопных систем) можно контролировать только с помощью постоянных проверок и санкций.
Несколько исследований пришли к выводу, что снижение уровня шума от транспорта является малозатратным или экономически эффективным. Такие исследования включают рассмотрение снижения стоимости недвижимости, затронутой шумом, расходов на поддержку рассредоточенного населения, «пытающегося уйти от всего шума», и возросших расходов на здравоохранение, статистически относимых к более шумной среде.
Европейские технологии начали подражать методам США по борьбе с дорожным шумом к 1980-м годам, хотя национальные требования к исследованиям шума в целом остаются менее строгими, чем в США. В развивающихся странах шумовое загрязнение от автотранспортных средств оказывает значительное влияние, но технологии не настолько развиты, как в западных странах. Например, недавняя статья из Ирана иллюстрирует уровень технологий, с которым Соединенные Штаты столкнулись в 1960-х годах. [15] Европейский союз недавно предложил набор требований к шинам для транспортных средств, аналогичных тем, которые были введены в США в 1970-х годах. [16]
В Мумбаи , Индия, чрезмерный гудок и шум дороги считаются существенным неудобством. Местная полиция запустила экспериментальную программу в 2020 году, чтобы связать продолжительность красного света с датчиком окружающего шума, увеличивая время красного света, если окружающий шум от движения превышает допустимые пределы. Это действует как сдерживающий фактор использования гудка. [17]
Общий: