Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
 
Головна arrow Екологія arrow Транспортна екологія
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Шумовий вплив транспорту

Шумом називаються будь-які небажані для людини звукові коливання, що заважають праці або відпочинку, створюють акустичний дискомфорт. Будь-який шум можна охарактеризувати кількома параметрами:

  • – звуковий тиск;
  • – інтенсивність звуку;
  • – звукова потужність (потік звукової енергії) джерела шуму;
  • – рівень звуквої експозиції;
  • – частотний спектр;
  • – направленість.

Звуковий тиск – це надлишковий тиск у пружному середовищі, в якому поширюються звукові коливання, і який спричинений цими коливаннями. Іншими словами, звуковий тиск – це різниця між миттєвим значенням тиску у збуреному середовищі у момент проходження звукової хвилі і тиском у незбуреному середовищі. Вимірюється у паскалях (Па).

Характеристики звукових хвиль

Шум визначається суб'єктивним сприйняттям людей, яке змінюється між індивідуумами і часто навіть для одного й того ж індивідуума залежно від його поточного ставлення до проблеми. Через суб'єктивну природу шум не може бути виміряний об'єктивними (фізичними) одиницями. Але для того, щоб класифікувати і порівняти різні події шуму, необхідно дати щонайменше наближений опис із застосуванням кількісних значень. Звук є варіацією повітряного тиску навколо середнього значення атмосферного тиску. Атмосферний тиск виражається в паскалях (100125 Па = 1 атм). Діапазон змінюваних значень звукового тиску розміщується приблизно від 0,0006 Па (шепіт на відстані 1,5 метра від співрозмовника) до 1000 Па (постріл з гвинтівки біля вуха стріляючого). Через цей великий діапазон звуковий тиск не є зручним засобом описування відносної гучності звуку. Крім того, людське вухо реагує на звукові хвилі нелінійно. Збільшення основних характеристик звуку (зокрема й звукового тиску) спричинює збільшення подразливої дії за логарифмічною залежністю. Тобто сприймається не абсолютна різниця характеристик, а кратність їх зміни. Тому для вимірювання звукового тиску застосовують логарифмічну шкалу. Кожна одиниця цієї шкали показує зміну звукового тиску у десять разів. Одиницею вимірювання звукового тиску за цією шкалою є бел (Б):

(3.53)

де P – виміряний звуковий тиск, Па;

– порогове значення звукового тиску, що сприймається органами слуху людини,Па.

На практиці частіше користуються кратною одиницею – децибел (дБ), яка визначається як десята частина бела, або:

(3.54)

Діапазон шкали децибелів може змінюватися в межах від'ємних і позитивних значень, але людське вухо може сприймати тільки рівні звукового тиску від 0 дБ (поріг нормальної людської виразності) до приблизно 130 дБ (поріг болю). Діапазон рівнів шуму, який відповідає щоденним шумам у навколишньому середовищі змінюється між 35 і 110 дБ.

Через логарифмічну природу рівня звукового тиску результати його додавання відрізняються від звичайного арифметичного додавання: сума двох однакових значень рівня звукового тиску виражається через зростання одного з них на 3 дБ. Відповідно до суб'єктивно сприйманої гучності звуків різної інтенсивності, зростання рівня звукового тиску постійного чистого тону на 10 дБ проявляється як подвоєння гучності звуку.

Інтенсивність звуку (сила звуку) це середня енергія, що переноситься звуковою хвилею за одиницю часу через одиницю площі, перпендикулярної до напрямку поширення звукових коливань:

(3.55)

де– енергія, що переноситься, Дж;

T – час, с;

S – площа, через яку переноситься енергія, м2.

На практиці так само використовують логарифмічну шкалу:

(3.56)

де– інтенсивність звуку, що вимірюється, Вт/м2;

– порогове значення інтенсивності звуку, що

сприймається органами слуху людини,Вт/м2.

Звукова потужність (потік звукової енергії) джерела шуму визначається як енергія, що випромінюється джерелом шуму. Вона вимірюється у ватах (Вт) і визначається потоком інтенсивності звуку (сили звуку), що проходить через замкнуту поверхню S, яка оточує джерело звуку:

(3.57)

На практиці теж користуються логарифмічною шкалою:

(3.58)

де N– виміряна звукова потужність, Вт;

– порогове значення звукової потужності, що

сприймається органами слуху людини,Вт.

Звуковий тиск, інтенсивність звуку та звукова потужність можуть змінюватися у дуже широких межах. Так, абсолютні значення звуковоготиску, що може сприйматися людиною, становлятьПа (нижнє значення – це поріг чутливості, або звуковий тиск коливань, які людина може сприймати як звук, верхнє значення – больовий поріг, або звуковий тиск коливань, які фізіологічно людина може витримувати). Інтенсивність звуку і звукова потужність мають ще більші діапазони змін. Ці діапазони сягають 1015 разів.

Більшість шумів складаються з суміші тонів з різними частотами, які вимірюються у герцах (Гц). Здатність почути шум дуже залежить від частотного спектру цього шуму.

Частотний спектр шуму – це сукупність частот звукових коливань, з яких складається шум. Людина по-різному сприймає звуки різної частоти.

Вона чує звуки краще, коли домінуюча звукова енергія відбувається в частотах від 1000 до 6000 Гц. Звуки з частотами понад 10000 Гц (як наприклад свистіння) набагато важче почути, так само як і звуки з частотами нижче 100 Гц (як, наприклад, грюкання). Тобто людське вухо має різну чутливість до тонів різної частоти: воно найбільш чутливе до тонів від 1 кГц до 5 кГц, менш чутливе для вищих частот і найменше – для нижніх частот. Наприклад, звук частотою 100 Гц з рівнем звукового тиску 44 дБ за гучністю сприймається приблизно так само, як і звук частотою 1000 Гц з рівнем звукового тиску 29 дБ.

Щоб виміряти звук за шкалою, яка наближує результат вимірювання до відчування звуку людьми, більша вага повинна бути приділена рівням звуку на частотах, які люди чують краще. Таким чином для більшості випадків вимірювання рівня звукового тиску коригується так званим "А"-фільтром (вимірюваний звуковий тиск р коригується у значення рА і перетворюється на "А"- коригований рівень звукового тиску (або рівень звуку)

(3.59)

Якщо характеристики шуму вимірюють за логарифмічною шкалою А, то одиниці вимірювання позначають дБА.

Метод для коригування (навантаження) частотного спектра, щоб імітувати людське вухо, розроблюється роками. Багато різних шкал вимірювання звуку, включаючи "А"-коригований рівень звуку (і також В, С, D, і Е-кориговані рівні звуку) були розроблені під час цього пошуку. "А"-коригування було рекомендоване ЕРА для описування шуму навколишнього середовища тому, що воно зручне у використанні, є точним у більшості випадків і широко використовується у всьому світі. На рис. 3.10 наведено рівні деяких шумів довкілля в рівнях звуку за шкалою "А". Діапазони виміряних значень представлені для максимальних рівнів звуку.

Рівні деяких шумів довкілля в рівнях звуку за шкалою

Рис. 3.10. Рівні деяких шумів довкілля в рівнях звуку за шкалою "А"

Щоб оцінити збурення конструкцій, які спричиняються низькочастотною звуковою вібрацією, використовується фільтр навантаження типу "С”, в першу чергу, щоб оцінити імпульсний шум. Такий шум генерується, наприклад, пострілами важкої зброї (мінометами, артилерією), а також вибухами. Звукові рівні тиску, які вимірюються з використанням “С”-навантаження, виражаються в дБС.

Більшість вимірювачів рівня звуку обладнані шкалами коригування “А” і 'C . деякі також включають шкалу "В".

Якщо шум складається зі звукових коливань різної частоти, то для визначення основних характеристик шуму (звукового тиску, інтенсивності звуку та звукової потужності) весь спектр шуму поділяються на проміжки, які називають октавами.

Октавою називають смугу частот, у які початкова частота

удвічі менша за кінцеву. В кожній октав визначають середньогеометричну частоту:

(3.60)

де– кінцева та початкова частота октавної смуги, Гц.

Як опорну в шкалах прийнято середньогеометричну частоту октавної смуги 1000 Гц. Для середньогеометричних частот усіх решти октавних смуг визначено поправки, які потрібно враховувати при підрахунку характеристик звуку. Значення цих поправок для шкал А, В і C наведено в табл. 3.10.

Таблиця 3.10

Поправки за шкали А, В, C вимірювання звукового тиску

Середньогеометрична частота, Гц

Поправка шкали, дБ

А

В

C

31.5

-39.4

-17.1

-3.0

63

-26.2

-9.3

-0.8

125

-16.1

-4.2

-0.2

250

-8.6

-1.3

0

500

-3.2

-0.3

0

1000

0

0

0

2000

1.2

-0.1

-0.2

4000

1.0

-0.7

-0.8

8000

-1.1

-2.9

-3.0

16000

-6.6

-8.4

-8.5

Для вимірювання і оцінки гучності звуку (суб'єктивного сприймання) використовуються фони і еони. Фон є одиницею рівня гучності. Маються на увазі, що він еквівалентний рівню в децибелах довідкового тону частотою 1000 Гц, який є однаково гучним зі звуком, що оцінюється.

Сон є лінійною (не логарифмічною) мірою гучності. 1 сон дорівнює гучності тону частотою 1000 Гц із рівнем звукового тиску 40 дБ. Звук, оцінений як вдвічі гучніший, ніж тон частотою 1000 Гц з рівнем 40 дБ, дорівнює 2 еонам , і т.д. Зростання на 10 дБ еквівалентне подвоєнню значення гучності в еонах.

Рівень звукової експозиції. Шум навколишнього середовища складається з окремих подій випромінювання шуму окремими джерелами: літаками, автомобілями, потягами тощо. Кожна подія може бути частково охарактеризована максимальним рівнем звуку та часовою залежністю. Охарактеризувати тривалість звукових подій, які змінюються за рівнем у часі досить важко. Єдиний шлях – об'єднати максимальний рівень звуку з часом, протягом якого поточний рівень звуку буде більшим від заданого рівня, наприклад, кількість секунд, протягом яких звук змінюється в межах 10 дБ нижче від максимуму.

Суб'єктивні тести показують, що реакція людини на шум є функцією не тільки максимального рівня звуку, але також тривалості події і зміни рівня звуку з часом. Дві шумові події з рівною звуковою енергією однакову реакцію. Наприклад, шум з постійним рівнем звукового тиску 85 дБ і тривалістю 10 сек викликає таку ж реакцію, як і шумова подія з рівнем звукового тиску 82 дБ і тривалістю 20 сек. Цей факт відомий, як принцип "рівної енергії". Рівень звукової експозиції SEL є мірою фізичної енергії шумової події, яка враховує як інтенсивність, так і тривалість події. SEL є інтегралом від рівня звуку протягом періоду, що визначається зміною рівня звуку над заданим порогом (який є щонайменше на 10 дБ нижчим від максимального значення рівня звуку, що вимірюється протягом даної шумової події) з поправкою на стандартизовану тривалість 1 сек. Один SEL – це рівень постійного звуку тривалістю 1 сек, який забезпечує кількість звукової енергії, що дорівнює енергії шумової події. Значення може бути розраховане, використовуючи рівняння для еквівалентного рівня з тривалістю Т, заміненою на чассек.

(3.61)

де:- початок та кінець проміжку часу, для якого рівень звуку змінюється в межах 10 дБА нижче від максимального значення.

У табл. 3.11 наведено значення SEL і для військових літаків на відстані 330 м, двигуни яких працюють на максимальному значенні тяги (режим зльоту). За визначенням величини SEL скориговані на тривалість 1 сек і не залежать від середніх або максимальних рівнів шуму, які відповідають шумовій події, що розглядається.

Таблиця 3.11

Значення SEL і LAmax для військових літаків на відстані 330 м (режим зльоту)

Тип літака

Рівень експозиції звуку SEL, дБА

Максимальний рівень шуму LAmax, дБА

ВІВ

123,5

118,3

B52G

121,5

113,9

В52Н

112,2

105,2

С17

100,0

94,5

С5

113,5

106,3

С135В

106,6

101,9

С141

105,8

99,7

КС135А

117,8

109,1

KC135R

92,2

87,1

Аналіз рівня звукової експозиції поодиноких подій інколи застосовується для оцінки порушення сну в нічний час, а також для визначення перешкоджання сприйняття мови, перш за все, в місцевості, де добовий рівень звуку є нижчим від 65 дБА. Проте це не передбачає визначення довготермінового впливу на здоров'я людей.

Еквівалентний рівень звуку. Рівень звуку, як правило, змінюється з часом, він може змінюватися у дуже малому діапазоні (наприклад, на певній відстані від автомагістралі) або у дуже широкому діапазоні (близько до аеропорту). Проте він має описуватися однією величиною (одиницею). Описування всіх шумів різного походження базується на гіпотезі, що рівні дози шуму спричиняють рівні наслідки шумового впливу. Метод усереднення у часі описується так званим еквівалентним безперервним рівнем звуку Ьдекв, який також вимірюється у дБА:

(3.62)

де: T – час спостереження рівнів шуму, T0 дорівнює 1 сек, - початок і кінець проміжку часу спостереження рівня звуку.

Еквівалентний безперервний рівень звуку широко розповсюджений для вимірювання довготермінової шумової експозиції. Він використовується у більшості законодавств окремих країн, а також прийнятий стандартами ISO для вимірювання як екологічної шумової експозиції, так і ризику професійного пошкодження слуху. Але виникають проблеми стосовно використаннядля описування швидкозмінного звуку і звукових подій, які втрапляються випадково. Для подолання проблем використовуються декілька додаткових одиниць для описування історії звукової події (зміни рівня звуку у часі):

  • – максимальний рівень звукового тиску;
  • – статистичні рівні шуму(вказують на рівень, який перевищується протягом (100 – п)% часу);
  • – індекс шуму і кількості подій NNI (враховує також кількість подій шуму);
  • – "штрафи", які додаються до LAeKB..

Якщо звук містить поодинокі тони або дуже низькі частоти, він може сприйматися як дуже подразнюючий. Таким чином, інколи "штрафи" додаються до LAeKB для того, щоб врахувати це роздратування. Дослідження продовжуються щодо вдосконалення поточного методу усереднення.

Головна перевага еквівалентного рівня звуку полягає у тому, що він дозволяє встановити кореляцію (співвідношення) з ефектами впливу шуму на людей, навіть за умов широких змін рівнів звуку довкілля. Він використовується тоді, коли мають значення тільки тривалість і рівні звуків, а не час їх прояву (вдень або вночі). Еквівалентний рівень звуку легко вимірюється доступним обладнанням, а також є основою для ще однієї одиниці вимірювання – повного шуму довкілля, яки є добовим рівнем звуку з корекцією на день та ніч ().

Добовий рівень звук є коригованим еквівалентним рівнем звуку, що визначається протягом періоду у 24 години з додатковими навантаженнями у 10 дБ до еквівалентного рівня звуку, який триває протягом нічних годин (від 22.00 до 7.00). Середовище, у якому денний еквівалентний рівень звуку 60 дБ і нічний еквівалентний рівень звуку 50 дБ, має коригований нічний рівень звуку 60 дБ (50 + 10) і результуюче добове значення – Ldn = 60 дБ. В табл. 3.12 наведені типові використання чотирьох одиниць вимірювання звуку для опису шуму довкілля.

Таблиця 3.12

Типові використання чотирьох одиниць вимірювання звуку

Типове використання

Назва

Природа

Для описування постійних звуків як у приміщенні так і для транспорту, що рухається простим вимірювачем шуму

A-коригований рівень звуку

Миттєве значення рівня звуку коригується відповідно до частотної чутливості вуха людини

Для описування шуму транспорту, що рухається, такого як літак, поїзд, автомобіль

A-коригований рівень експозиції звуку

Сума енергій миттєвих значень рівнів звуку, пов'язаних з поодинокими подіями, для того, щоб визначити загальну енергію події.

Для описування усереднених рівнів шуму довкілля, якими експонуються люди

Еквівалентний рівень звуку

А-коригований рівень звуку який є еквівалентним дійсному рівню звуку, що змінюється у часі, бо він має таку саму загальну енергію, що і дійсний рівень звуку

Для описування усереднених рівнів шуму в житлових зонах протягом дня і ночі

Добовий рівень звуку

А-коригований еквівалентний рівень звуку для 24-годинного періоду доби з поправкою 10 дБ для нічного часу випромінення звуку

Найбільш поширеною є пропозиція щодо уніфікації критерію оцінки акустичного стану НПС, пов'язана з використанням рівня шуму . Величину прийнято за базову для оцінки впливу шуму у населених місцях (стандарт ISO R 1996-1971). Другою базовою величиною цього стандарту є рівень експозиції звуку SEL (або LAE), що використовується для визначення енергетичного вмісту в одному ізольованому випадку шумового випромінювання, наприклад в такому, що утворюється під час руху літака. Для визначених рівнів експозиції шуму SEL(i) для усіх випадків шумового випромінювання упродовж інтервалу часу Т еквівалентний рівень шуму LAeKB визначається як енергетична сума рівнів експозиції шуму SEL(i).

Ступінь впливу шуму залежить від наступної множини факторів:

  • – рівня звукового тиску;
  • – частотного розподілу шуму та його спектральних нерівномірностей;
  • – часу (тривалості) звучання шуму;
  • – маршрутів руху транспортних засобів або польоту літаків;
  • – кількості операцій за добу; виду процедур, що використовуються під час виконання характерних операцій (наприклад, режиму роботи двигунів);
  • – складу парку транспортних засобів;
  • – часу доби та року; метеорологічних умов.

Крім того, реакція суспільства на експозицію шуму залежить від таких факторів: використання земельних ділянок (land-use); використання будинків (building-use); типу будівельних конструкцій; відстані до магістралі чи аеропорту; фонового рівня навколишнього шуму; дифракції, рефракції та відбиття шуму навколо будинків залежно від топографічних та метеорологічних умов.

Крім зазначених факторів величини визначення шуму повинні відповідати ще й наступним вимогам:

  • – можливість застосування для різних джерел та видів навколишнього шуму та їх комбінацій;
  • – сумісність числових термінів з реакцією людей на шум;
  • – врахування розподілу шуму у часі (протягом доби);
  • – міжнародне визнання та застосування.

Сьогодні неможливо врахувати усі вимоги при визначенні одного індексу шуму. Але найбільш важливими факторами несприятливого впливу шуму на людину є:

  • – інтенсивність та частотний склад шуму;
  • – тривалість та частота повторюваності впливу шуму;
  • – індивідуальні особливості людей, відмінність їх реакції у різний час доби, пори року, місцерозташування, наявність шумів стороннього походження тощо.

Аналіз існуючих базових критеріїв, що використовуються для оцінки несприятливого впливу шуму на НПС показує, що вони відрізняються один від одного врахуванням згаданих факторів та математичною структурою. Оцінки гучності та шумності покладені в основу визначення найбільш специфічних комплексних індексів шуму, таких як, наприклад, LDN – рівень шуму за день-ніч (США, ЕРА). Але після введення в експлуатацію реактивних літаків було висловлено думку, що величини та шкали оцінки гучності, які на той час існували, не задовольняють вимоги оцінки несприятливого впливу шуму, саме тому була розроблена шкала шумності для визначення PNL (Stevense) – рівня сприйманого шуму, виходячи з того, що характеристика сприйманої шумності, яка визначається як небажаність звуку, відрізняється від гучності і краще характеризує шум, ніж гучність. Рівень шуму PNL безпосередньо не вимірюється приладами (як, наприклад, LA), тому що шкала шумності надто складна і дозволяє тільки перераховувати спектральні значення звуку у рівні сприйманого шуму з метою отримання їх точної оцінки. Розроблено фільтр типу "D", характеристики якого наближені до значень частотних кривих однакової шумності, а не однакової гучності (як характеристики фільтра "А"), що дозволяє інструментально приблизно визначати рівні шуму PNL. Критерій PNL був удосконалений спеціальними "зважуючими" корекціями на тривалість епізоду визначення шуму та дискретночастотні складові у спектрі шуму – таким чином був отриманий ефективний рівень сприйманого шуму EPNL. Водночас, як один з кращих засобів прогнозування впливу шуму на населення визнана величина частки населення (у відсотках), що виявляє сильне роздратування від проживання в умовах навколишнього шуму. Ця оцінка також була введена до нормативної бази аналізу, прогнозування і регулювання шуму на державному та регіональному рівнях. З цією метою, наприклад, використовуються залежності, які отримані Шультцем і затверждені Міждисциплінарним комітетом по шуму FICON США в 1992 р. (рис. 3.11). Такі самі залежності використовуються і у ряді європейських країн, наприклад, в Німеччині, Голандії, Франції та у цілому в Європі.

частки населення, що виявляє роздратування шумом залежно від його гучності для різних видів транспорту: 1 – авіаційний транспорт, 2 – залізничний транспорт, 3 – автомобільний транспорт

Рис. 3.11 Залежності частки населення, що виявляє роздратування шумом залежно від його гучності для різних видів транспорту: 1 – авіаційний транспорт, 2 – залізничний транспорт, 3 – автомобільний транспорт

Оцінка небажаності або неприємності впливу шуму виконується також через вивчення випадків реакції громадськості. Ці реакції вимірюються в межах шкали: від стан} – "реакції відсутні" до стану – "дієвих легітимних та політичних акцій" громадськості. Але цей метод оцінки не набув поширення для визначення нормативних вимог до акустичного середовища.

Роздратування є вимірюваним наслідком реакції суспільства на різні, в тому числі екологічні, фактори, як, наприклад, шумова експозиція. Хоча роздратування окремих індивідів інколи вимірюється у лабораторії, оцінки суспільного роздратування найбільш корисні для передбачення наслідків запланованих дій, включаючи шосе, аеропорти, дорожній рух, залізниці, або інші джерела шуму. Факторами, що безпосередньо впливають на роздратування від шуму, є втручання у зв'язок і порушення сну. Іншими менш прямими ефектами є порушення задоволення своєю власністю або задоволення самотністю. Наслідки змушеного шумом роздратування відчуваються як приватне незадоволення, публічно виражені скарги до органів влади і потенційно шкідлива дія на здоров'я.

Дані соціальних досліджень щодо впливу шуму на мешканців вказують на те, що у середньому 3...4% населення висловлюють роздратування шумом на рівні L<jn = 55 дБА і навіть нижче. Близько 16 % населення висловлюють роздратування шумом при рівнях Ldn = 65 дБА, 25 % – при рівні шуму Ldn = 70 дБА і 37 % – якщо рівень шуму досягає 75 дБА. При цьому 20...30% населення не турбується навіть високими рівнями шуму.

Виявлено також декілька інших факторів, крім величини шумової експозиції, які впливають на реакцію суспільства:

  • – тривалість шуму і частота випадків появи;
  • – пора року (вікна відкриті або закриті);
  • – час доби;
  • – рівні шуму довкілля у суспільстві за відсутності шумів, що дратують.
  • – історія попередньої експозиції шуму;
  • – ставлення до джерела шуму;
  • – наявність чистих тонів або імпульсів.

Джерелами шуму, що особливо дратують суспільство, є перш за все повітряні судна, дорожній рух і залізниці, хоча шум від об'єктів індустрії, будівництва і побутовий шум всередині будівель може також бути проблемою. Визначення роздратування від усіх джерел за однією прогнозною кривою передбачає певне спрощення. Шум повітряних суден дратує більш відчутно, ніж еквівалентні рівні шуму залізниць, автомагістралей, трамваїв і міського дорожнього шуму. Розбіжність особливо виразна для високих рівнів шуму.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Інші