Дорожный шум – это коллективная звуковая энергия, исходящая от автомобилей . Он состоит в основном из дорожного покрытия , шин, двигателя /трансмиссии, аэродинамических и тормозных элементов. Установлено, что шум катящихся шин при движении по тротуару является крупнейшим источником шума на шоссе и увеличивается с увеличением скорости транспортного средства. [1] [2] [3]
В развитых и развивающихся странах дорожный шум составляет пропорционально большую долю общего шумового загрязнения общества . В США он вносит больший вклад в воздействие шума окружающей среды [4] , чем любой другой источник шума.
Шум от дорог начал широко измеряться в 1960-х годах, когда компьютерное моделирование этого явления стало приобретать смысл. После принятия Закона о национальной экологической политике и Закона о контроле над 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 средств снижения шума .
Было показано, что частичный запрет на въезд автомобилей в городские районы оказывает минимальное влияние на снижение уровня шума (как стало ясно из более поздних исследований по моделированию); например, частичный запрет в Гетеборге, Швеция, привел к незначительному снижению уровня шума. [6]
Регулирование в ЕС и Японии в отношении шума шин и силовых агрегатов направлено лишь на снижение шума примерно на 3 дБ и вступит в силу лишь медленно, поскольку несколько старых более шумных автомобилей могут доминировать в звуковом ландшафте.
Небольшое снижение уровня шума транспортных средств произошло в 1970-х годах, когда штаты и провинции ввели в действие постановления о неглушении транспортных средств.
Шум автомобильного парка не сильно изменился за последние три десятилетия; однако, если тенденция использования гибридных автомобилей сохранится, произойдет существенное снижение шума, особенно в режиме транспортного потока ниже 35 миль в час. Гибридные транспортные средства настолько тихие на низких скоростях, что создают угрозу безопасности пешеходов при движении задним ходом или маневрировании при парковке и т. д. (но не при движении вперед) [7] и поэтому обычно оснащаются предупреждающими звуковыми сигналами электромобилей .
На шум дорожного движения существенно влияет скорость транспортных средств, поскольку звуковая энергия примерно удваивается на каждые десять миль в час скорости транспортного средства; Исключение из этого правила происходит на очень низких скоростях, когда шум торможения и ускорения преобладает над аэродинамическим шумом.
Грузовики производят непропорционально большое количество шума не только из-за своих больших двигателей, но также из- за высоты дизельной батареи и аэродинамического сопротивления . Внутри движущихся транспортных средств обычно присутствует сильный внутренний шум; на самом деле пассажиры, как правило, не осознают, что эти уровни высоки, поскольку опыт подсказывает автомобилистам, 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 поверхности проезжей части способствуют разным уровням шума. Из распространенных типов поверхностей в современных городах существует разница в 4 дБ [ нужна ссылка ] между самым громким и самым тихим: тип уплотнения и рифленые дороги являются самыми громкими [ нужна ссылка ] и бетонные поверхности без прокладок являются самыми тихими. асфальтированные поверхности примерно средние.
Прорезиненный асфальт (для которого используются переработанные старые шины) намного тише и уже широко используется. Экспериментальные пористо-эластичные дорожные покрытия (PERS) могут снизить дорожный шум вдвое. PERS изготавливается путем добавления измельченных шин в асфальтовый материал. [8]
Исследования показали, что вырезание продольных канавок в дорожном покрытии снижает шум. [9] [10]
Типы шин могут вызывать колебания шума на 10 дБ(А) по данным выборки из 100 имеющихся в продаже шин в 2001 году. По состоянию на 2001 год корреляции между сцеплением и шумом не было. Более тихие шины могут иметь немного меньшее сопротивление качению. [11] Маркировка шин с указанием уровня шума, сцепления и сопротивления качению широко внедрена в Европе, при этом шумные шины облагаются налогом.
Геометрия дороги и окружающая местность взаимосвязаны, поскольку распространение звука чувствительно к общей геометрии и должно учитывать дифракцию (огибание звуковых волн вокруг препятствий), отражение , затухание земных волн , потери при распространении и преломление . Простое обсуждение показывает, что звук будет уменьшаться, когда путь звука заблокирован рельефом, или будет усиливаться, если проезжая часть будет поднята для трансляции; однако сложность взаимодействия переменных настолько велика, что из этого простого аргумента существует множество исключений.
Микрометеорология важна тем, что звуковые волны могут преломляться градиентами ветра или термоклинами , эффективно устраняя влияние некоторых шумовых барьеров или вмешательства местности. [2]
Геометрия площадных конструкций является важным фактором, поскольку наличие зданий или стен при определенных обстоятельствах может блокировать звук, а отражающие свойства могут усиливать звуковую энергию в других местах.
На макроуровне необходимы постоянные исследования для национальных и мировых мер реагирования на дорожное шумовое загрязнение - вопросы включают выбор дорожного покрытия, регулирование и налогообложение шумных конструкций, а также постоянные проверки отдельных транспортных средств.
На микроуровне управления конкретными дорогами из-за сложности переменных, рассмотренных выше, необходимо создать компьютерную модель , которая сможет анализировать уровни шума вблизи дорог. Первые значимые модели возникли в конце 1960-х и начале 1970-х годов, рассматривая источник линейного шума (например, проезжую часть). Двумя ведущими исследовательскими группами были BBN в Бостоне и ESL из Саннивейла, Калифорния . Обе эти группы разработали сложные математические модели , позволяющие изучать альтернативные конструкции дорог, операции дорожного движения и стратегии снижения шума в произвольных условиях. Более поздние изменения моделей получили широкое распространение среди государственных департаментов транспорта и городских планировщиков, но точность ранних моделей мало изменилась за 40 лет.
Обычно модели отслеживают пучки звуковых лучей и рассчитывают потери при распространении вместе с расхождением (или схождением) пучков лучей на основе явлений преломления. Дифракция обычно решается путем установки вторичных излучателей в любых точках топографической или антропоморфической «резкости» (например, шумовых барьеров или поверхностей зданий). Метеорологию можно рассматривать статистическим способом, учитывая фактическую статистику розы ветров и скорости ветра (наряду с данными термоклина). Недавние модели также попытались предсказать уровни локального загрязнения воздуха на основе анализа конкретных частот, связанных с шумом шин и двигателя. [12]
Интересный ранний случай, когда две ведущие модели столкнулись друг с другом, включал предложенное расширение магистрали Нью-Джерси с шести до двенадцати полос движения. Модели BBN [13] и ESL [ 14] стояли на противоположных сторонах дела, решаемого Верховным судом Нью-Джерси. Этот случай, произошедший в начале 1970-х годов, стал одним из первых в США примеров того, как ученые-акустики сыграли роль в проектировании крупного шоссе. Модели позволили суду понять влияние геометрии проезжей части (в данном случае ширины), скорости транспортных средств, предлагаемых шумовых барьеров , отступов жилых домов и типов тротуаров. Результатом стал компромисс, который включал существенное смягчение воздействия шумового загрязнения.
Еще один ранний случай касался предлагаемого продления межштатной автомагистрали 66 через Арлингтон, штат Вирджиния . Истец , Коалиция Арлингтона по транспорту, подала в суд на Министерство транспорта штата Вирджиния на основании качества воздуха , шума и нарушений порядка в окрестностях. Для анализа дорожного шума истец использовал модель ESL, выиграв это дело частично благодаря достоверности компьютерной модели. Десять лет спустя этот вопрос был вновь рассмотрен, и было принято решение о значительно сокращенном проектировании шоссе с транзитным элементом и значительным снижением шума.
Более поздние случаи имели место в каждом штате, как в спорных делах, так и в обычном планировании и проектировании автомагистралей. Общественность, а также правительственные учреждения осознали ценность акустической науки, позволяющей получить полезную информацию для процесса проектирования дорог.
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. Ужесточение нормативных требований ЕС и Японии поощряет более тихую конструкцию даже в нерегулируемых странах, поскольку большинство производителей автомобилей стремятся к международным продажам. С другой стороны, отдельные владельцы мотоциклов, автомобилей-бумбоксов (с очень громкими музыкальными системами) и маслкаров могут предпочесть, чтобы их транспортное средство было более громким (по крайней мере, на холостом ходу или на низких скоростях), и такой шум (часто из-за модифицированных выхлопных систем) можно контролировать только путем постоянных проверок и санкций.
Несколько исследований пришли к выводу, что снижение уровня шума от дорожного движения является недорогим или экономически эффективным. Такие исследования включают в себя рассмотрение снижения стоимости недвижимости, пострадавшей от шума, затрат на содержание рассредоточенного населения, «пытающегося уйти от всего шума», а также увеличения затрат на здравоохранение, статистически обусловленных более шумной средой.
Европейские технологии начали имитировать подход США к 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 автомобилей оказывает значительное воздействие, 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 автомобильным шинам, аналогичный тем, которые были введены в США в 1970-х годах. [16]
В Мумбаи , Индия, чрезмерный сигнал и дорожный шум считаются серьезной неприятностью. В 2020 году местная полиция запустила экспериментальную программу по связыванию продолжительности красного света с датчиком окружающего шума, увеличивая время красного света, если окружающий шум от дорожного движения превышает допустимые пределы. Это действует как сдерживающий фактор для использования рога. [17]
Общий: