Шумозащитные экраны на железных дорогах реферат

Обновлено: 05.07.2024

Шумозащитный экран относится к устройствам, устанавливаемых вдоль железнодорожных магистралей для защиты жилищных застроек от акустического загрязнения. Устройство для защиты от шума содержит внутренние и внешние экраны, акустические панели, соединенные с опорными стойками, устанавливаемые на опорном основании с определенным интервалом. Экраны выполнены с одинаковой высотой, причем внутренний экран является сборным из П-образных металлических профилей, установленных в специальные пазы друг на друга между опорными стойками и прикрепленных к ним через вибродемпфирующую прокладку. Внешний экран также сборный и представляет набор металлических профилированных листов с перфорацией, закрепленных одновременно к опорным стойкам, с перекрытием их, и к П-образным профилям внутреннего экрана. Пространство между экранами и стойками в виде параллелепипеда заполнено звукопоглощающим наполнителем. Опорная стойка представляет собой в сечении двутавр с приваренной по всей ее длине и с обеих сторон металлической пластиной для крепления П-образных профилей. В основании стойка содержит опорную пластину с ребрами жесткости и отверстиями для крепления к опорному основанию. Пространство между опорами перекрывается защитной пластиной для исключения щелей. Сверху устройство содержит козырек, охватывающий акустические панели и стойки.

1 н.э. и 4 з.п. ф-лы, 5 рисунков.

Разработанное техническое решение относится к устройствам, являющихся шумозащитными экранами, устанавливаемые вдоль автомобильных и железнодорожных магистралей. Они предназначены для снижения акустического загрязнения в прилегающих к магистралям жилой застройке.

Известен шумозащитный экран, установленный на фундаменте и состоящий из набора акустических панелей, внутренних параллелепипедных полостей, заполненных разнообразными звукопоглощающими модулями. Панели объединены вертикальными и горизонтальными профилями. Соединение осуществляется посредством вибродемпфирующих прокладок (пат. RU 2209874, 2001 г.). Использование в этом устройстве специальных прокладок и их установка существенно затрудняют изготовление подобных шумозащитных устройств. Также использование в качестве шумозащитного наполнителя грунта, может привести к размытию его осадками, промерзанию в зимнее время, соответственно произойдет выдавливание ограждающих панелей. Также возможна усадка грунта, как следствие необходимо постоянно его досыпать. Также для предотвращения появления сорняков вместо цветов за таким шумозащитным экраном необходим постоянный уход.

Устройство, используемое как защитный экран от воздействия акустических волн и шума по патенту RU 2222662 2004 г., представляет собой рамный каркас, связанный со стойками, установленными на опорных элементах.

Основное отличие такого устройства в применении оригинального шумопоглощающего элемента в виде трехслойного плоского пакета, в котором могут использоваться различные материалы.

Однако именно оригинальный шумопоглощающий элемент подобного устройства является препятствием для его широкого применения из-за сложности его изготовления и монтажа.

Поскольку к железнодорожным шумозащитным экранам, располагающимся вдоль магистралей с повышенным скоростным режимом, предъявляются требования не только по шумозащитному эффекту, но и надежности в устойчивости от сильных динамических воздействий, то все рассмотренные в уровне техники устройства не могут быть применены вдоль скоростных железнодорожных магистралей.

Наиболее отвечающим предъявляемым требованиям, с нашей точки зрения, является устройство по патенту КЛЗ 2235823, 2003 г., оно является ближайшим аналогом, взятым за прототип. Устройство представляет собой шумозащитный экран, установленный на опорных стойках на опорном основании. Оно содержит акустические панели, установленные между опорными стойками и защищенные с двух сторон экранами. При этом экраны выполнены с разной высотой и перекрывают места примыкания панелей к опорным стойкам.

К существенным недостаткам такого устройства следует отнести техническое решение по установке разновеличинных экранов, так как это затрудняет установку защитного козырька, что очень важно для увеличения срока службы устройства в жестких условиях его эксплуатации. Устройство собирается на сплошном ленточном фундаменте со строго фиксированным расположением опорных стоек, что затруднено в строительной практике. Поэтому незначительное несовпадение размеров в установке опорных профилей не позволит разместить акустические панели. Кроме того, при необходимости увеличения длины экрана, например, при увеличении жилищной застройки, возникнут проблемы в продолжении ленточного фундамента. На мостах или виадуках такой фундамент не возможен.

Такому устройству присущ отмеченный для других устройств недостаток - использование специальной вибродемпфирующей прокладки, что затрудняет ее применение для крепления элементов конструкции.

Задачей, предлагаемого технического решения является создание экрана защищающего от шума и одновременно устойчивого к динамическим воздействиям от воздушных колебаний, образующихся при прохождении железнодорожных составов с высокой скоростью, повышения технико-экономических показателей и уровня дизайна.

Указанная техническая задача достигается тем, что предлагаемое устройство для защиты от шума содержит внутренние и внешние экраны, акустические панели и опорные стойки, установленные на опорном основании. Внутренний и внешний экраны выполнены с одинаковой высотой, причем внутренний экран является сборным из П-образных металлических профилей, установленных в специальные пазы друг на друга между опорными стойками и прикрепленных к ним через вибродемпфирующую прокладку. Внешний экран также сборный из металлических профилированных листов. Акустическая панель представляет собой параллелепипед между экранами и стойками, заполненный звукопоглощающим наполнителем. Сверху устройство содержит козырек.

Внутренний экран образован П-образными металлическими профилями, установленными и сочленнеными друг с другом между опорными стойками. Каждый профиль прикреплен к стойке через вибродемпфирующую прокладку. Количество устанавливаемых профилей зависит от высоты создаваемого шумозащитного устройства, но не менее 3 метров. Внешний экран также сборный и представляет набор металлических профилированных листов с перфорацией, закрепленных одновременно к опорным стойкам, с перекрытием их, и к П-образным профилям внутреннего экрана. Крепление профилей и металлических листов внешнего экрана осуществляется с помощью саморезов марки SFS Пространство между экранами и стойками в виде параллелепипеда заполнено звукопоглощающим наполнителем. Опорная стойка представляет собой в сечении двутавр с приваренной по всей ее длине и с обеих сторон стальной пластиной для крепления П-образных профилей. В основании стойка содержит опорную пластину с ребрами жесткости и отверстиями для крепления к опорному основанию. Опорное основание выполнено в виде точечного фундамента под каждую опорную стойку. Опорная стойка крепится к фундаменту при помощи болтового соединения. Пространство между опорами закрыто пластиной для исключения щелей. Сверху устройство содержит козырек, охватывающий акустические панели и стойки.

Конструкция такого шумозащитного экрана решает поставленную задачу, поскольку проста и не трудоемка при изготовлении, обладает повышенной прочностью и вандалозащищенностью, поскольку все конструктивные составляющие взаимосвязаны и обеспечивает шумозащиту путем, как отражения акустических волн, так и их поглощением.

На фиг.1 показан общий вид собранного экрана (вид со стороны источника шума). На фиг.2 показана лицевая сторона собранного экрана. На фиг.3 представлены П-образные профили и внутренний экран в частично разобранном виде. На фиг.4 представлен внутренний экран с шумозащитным наполнителем. На фиг.5 представлен внешний экран (вид сверху)

Экран для защиты от шума содержит опорные стойки 1 с приваренными к их основанию пластинами и ребрами жесткости установленные на точечном фундаменте 6. Опорные стойки имеют в сечении двутавр. К перемычке двутавра на определенном расстоянии приварены пластины для крепления внутренних экранов в виде П-образных профилей 2. П-образные профили устанавливаются друг на друга в специальные пазы, образуя, таким образом, сплошную герметичную конструкцию. Внутрь П-образных профилей закладывается звукозащитный наполнитель 3. Толщина наполнителя выбирается исходя из толщины П-образных профилей. На П-образные профили 2, с уложенным в них наполнителем 3, закрепляются перфорированные профилированные металлические листы 4 с полимерным покрытием, которые выполняют роль наружного экрана. Сверху, на всю конструкцию устанавливается козырек 5, который крепится как к опорным стойкам 1, так и к перфорированным листам 4. Крепление козырька осуществляют саморезами.

Устройство для защиты от шума работает следующим образом:

При прохождении составов, создается акустическая волна, возникающая при соприкосновении колеса с рельсом, которая при соприкосновении с перфорированной поверхностью внешнего экрана устройства, частично отражается монолитной поверхностью экрана, а частично поглощается звукозащитным наполнителем внутри панелей. Внутренние экраны могут быть выполнены в виде металлических стеновых панелей массового производства. Внешние экраны могут быть выполнены в виде металлических профилированных перфорированных листов массового производства. Звукозащитный наполнитель может быть выполнен в виде минеральной ваты, капронового волокна, шлаковаты, поролона и др. волокнистых или пористых материалов.

Разработан технический проект предлагаемого устройства с чертежами, альбомом конструктивных решений, инструкцией по монтажу в электронном виде.

Таким образом, предлагаемое техническое решение повышает эффективность шумозащиты, улучшает технико-экономические показатели благодаря применению в устройстве узлов массового производства, обеспечивает требования дизайна до уровня европейских стандартов и вандалозащищенность. Предлагаемое устройство обеспечивает простоту монтажа без использования строительной техники, так же обеспечивает гибкость с точки зрения быстровозводимости и замены отдельных элементов экрана

Предлагаемое устройство для защиты от шума может быть применено на железных и автомобильных дорогах, аэродромах, вокруг производственных зданий и сооружений с повышенным уровнем шума.

1. Шумозащитный экран, содержащий внутренние и внешние экраны, акустические панели, соединенные с опорными стойками, устанавливаемые на опорном основании с определенным интервалом, отличающийся тем, что экраны выполнены с одинаковой высотой, причем внутренний экран является сборным из П-образных металлических профилей, установленных друг на друга в специальные пазы между опорными стойками и прикрепленных к ним через вибродемпфирующую прокладку, внешний экран также сборный и представляет набор металлических профилированных листов с перфорацией, закрепленных одновременно к опорным стойкам, с перекрытием их, и к П-образным профилям внутреннего экрана, пространство между экранами и стойками в виде параллелепипеда заполнено звукопоглощающим наполнителем, опорная стойка представляет собой в сечении двутавр с приваренной по всей ее длине и с обеих сторон металлической пластиной для крепления П-образных профилей, в основании стойка содержит опорную пластину с ребрами жесткости и отверстиями для крепления к опорному основанию, сверху устройство содержит козырек, охватывающий акустические панели и стойки.

2. Устройство по п.1, отличающаяся тем, что в качестве П-образных профилей используются стандартные стеновые панели массового производства.

3. Устройство по п.1, отличающаяся тем, что в качестве внешних экранов используются стандартные профилированные листы массового производства.

4. Устройство по п.1, отличающаяся тем, что в качестве вибродемпфирующей прокладки используется резиновая лента.

5. Устройство по п.1, отличающаяся тем, что защитный козырек может быть выполнен из пластмассы.

Итак, Вы стали обладателем коттеджа, дачи или дома возле автомобильной или железной дороги. И Вы начинаете понимать, что Вам стало дискомфортно от шума проезжающих машин, или по научному от шума транспортного потока. И Вы начинаете гуглить что делать, как защититься? Вы начинаете обзванивать фирмы и искать варианты. Но даже искать варианты, нужно знать немного теории. Потому что это знание вам поможет сэкономить время и деньги.

Теория защиты от шума

Итак, на каком расстояние должна быть дорога, что бы она не создавала дискомфорт. Вот таблица

То ЕСТЬ если у вас обычная дорога то на расстояние 600 метров она не создаст Вам шумового дискомфорта.

Теперь посмотрим, а чем же по научному характеризуется шум от транспортного потока.

Шум от дороги характеризуется:

Эквивалентный уровень звука - уровень звука постоянного, широкополосного, не импульсного шума, оказывающего такое же воздействие на человека, как и непостоянный шум. Lэкв
Шумовая характеристика транспортного потока (ШХТП):- расчетное значение эквивалентного уровня звука при движении транспортного потока в реальных дорожных условиях, дБА. ШХТП принято определять на расстоянии 7,5 м от оси ближней полосы движения транспортных средств, на высоте 1,5 м от уровня покрытия проезжей части.

Вот таблица эквивалентного уровня шума

Имеются поправки на характеристики уровня шума различного характера дорожного движения которые добавляют или уменьшают уровень шума. На это мы не будем заострять внимания, они нужны только для акустических расчетов.

И теперь какие же санитарные нормативы на уровень шума.

Вот теперь мы уже понимаем, если у ВАС коттедж или дом на расстояние 7,5 метров от дороги с обычным движением со скоростью 60 км/ч с интенсивностью, например,300 машин в час в ночное время, то превышение от допустимого звука составляет 72ДБА -55 ДБА= 17 ДБА, то есть экран надо строить с уровнем защиты от звука 17 ДБА.

Примечание: Не путайте никогда ДБА с ДБ это совершенно разные характеристики.

Итак, а какую защиту от шума можно добиться устройством экрана, вот еще таблица

Сложность достижения результатов

То есть снижение на 17 дба возможно добиться устройством экраном, но это достачно сложно и дорого. Снижение уровня шума экраном будет зависить от применяемого материала экрана, его ВЫСОТЫ и ДЛИНЫ, расположения для вашей расчетной точки (например окна дома на втором этаже)

Теперь давайте посмотрим какие вообще бывают шумозащитные сооружения и из чего их можно сделать.

Схемы наиболее часто реализуемых шумозащитных сооружений

Классификация шумозащитных сооружений.

Этап проектирования дороги

сооружения на вновь проектируемой дороге;
сооружения на реконструируемом, с увеличением ширины полосы отвода участке дороге;
сооружения на существующем участке дороги, в пределах существующей полосы отвода.

шумозащитные валы;
шумозащитные экраны;
полосы зеленых насаждений;
шумозащитные выемки;
подпорные стенки (со стороны внешнего откоса выемки);
сооружения частично или полностью закрывающие проезжую часть (галереи, тоннели мелкого заложения);
экранирующие здания и постройки;
комбинированные сооружения, представляющие всевозможные комбинации вышеуказанных решений, например, комбинация шумозащитный вал - экран или выемка шумозащитный вал – вал - экран

экраны малой высоты – до 2 м;
экраны средней высоты 2 – 6 м;
высокие экраны – высотой более 6 м.

грунт, земляные валы;
сборный и монолитный бетон;
блоки искусственные и естественные из камня, габионы;
кирпич;
пластмасса (поликарбонат акрил и т.п.);
древесина;
фанера;
металл (стальной или алюминиевый лист);
экраны с поверхностью из абсорбирующих материалов (например, абсорбирующие комбинированные панели из пленки полиэстера на металлическом листе).

Положение сооружений в поперечном профиле

на земляном полотне дороги в непосредственной близости от проезжей части;
вне земляного полотна дороги, но расположенные в непосредственной близости от земляного полотна дороги, например, у внешнего откоса выемки;
вне земляного полотна дороги, расположенные около защищаемого объекта или территории;
подпорные стенки из местных строительных при устройстве выемок с крутыми внешними откосами при новом проектировании и в случае реконструкции дорог без увеличения ширины полосы отвода.

Характер застройки защищаемой территории

экраны, защищающие территории свободные от близко расположенной застройки (отношение расстояния до застройки l к высоте сооружения h более 20);
экраны на участках односторонней жилой застройки;
экраны в случае двухсторонней жилой застройки.

Продольный профиль верха сооружения

параллельные проектной линии проезжей части;
криволинейные, плавно изменяющиеся;
ступенчатые.

Конструкция верхней части экрана

Вот оказывается, сколько типов шумозащитных сооружений существует. Но реализовать на практике многое не получится в силу тех или иных обстоятельств. Поэтому мы остановимся на том, что наша компания может ВАМ предложить, а это всего лишь шумозащитные экраны.

Вот таблица конструкций экрана.

Материал для экранов должен соответствовоть поверхностной плотностью в зависимости от необходимого снижения уровня звука.
Минимальная поверхностная плотность конструкции экрана в зависимости от требуемого снижения уровня звука

Требуемое снижение-, дБА

Минимальная поверхностная плотность конструкции экрана, кг/м 2

То есть нужно понимать что для снижения звука на 17 ДБА нам необходимо применять материалы с поверхностной плотностью 22 кг/м2 или шумозащитные панели, которые работают по другому принципу.

По акустическим характеристикам конструкции шумозащитных экранов делят на две группы: шумоотражающие и шумопоглощающие. От шумоотражающих экранов звуковая энергия отражается в противоположную от защищаемого объекта сторону, шумопоглощающие в результате поглощения звуковой энергии не вызывают увеличения уровней звука на противоположной стороне дороги и увеличения уровней звука в салонах проезжающих автомобилей.

Для защищаемой застройки акустическая эффективность шумоотражающего и шумопоглощающего экранов одинакова.

Любой материал является звукопоглощающим, звукоотражающим, звукоизолирующим, звукоэкранирующим, только с разными характеристиками и при разных условиях. Необходимо понимать суть этих различных физических явлений. Тут нужно оговориться: коэффициенты отражения и поглощения связаны: [коэффициент отражения] = 1 − [коэффициент поглощения] 0.. При экранировании не так уж важно, какой коэффициент звукопоглощения экрана. Экраны ставят с целью экранирования звука! Звукопоглощение будет важно только, если нужно учесть отразившийся звук от экрана к источнику шума.

Вывод: если коэффициент звукопоглощения экрана неизвестен, а отразившийся звук не важен, то можно смело принимать коэффициент поглощения равным 0, а коэффициент отражения 1.

Схема распространения шума в месте установки экрана: а – шумоотражающего; б – шумопоглащающего

Шумопоглощающие экраны применяют для защиты жилой застройки в следующих случаях:

если необходимо воспрепятствовать в открытой для шума жилой застройке увеличения шума на 3 дБА, когда застройка расположена на расстоянии менее 500 м от шумопоглощающего экрана;
если необходимо воспрепятствовать повышению уровней звука в зоне звуковой тени от многократного отражения шума Для этой цели могут использоваться как вертикальные поглощающие экраны, так и наклонные шумоотражающие экраны;
если необходимо воспрепятствовать повышению уровня звука за шумозащитным экраном вследствие замен шума от высоких кузовов автомобилей, автобусов и т.д. при высоте экранов до 3,5 м и высокой этажной жилой застройке.

Условия применения шумопоглощающих экранов

Итак, вернемся к нашему условному коттеджу и допустим что напротив домов нет. Значит мы спокойно можем применять шумозащитный экран из шумоотражающих материалов. Остановимся на обычных клееных сэндвич-панелях. Это уже сэкономит нам кучу денег.

Технические характеристики сэндвич-панелей

Наполнитель - минеральная вата

Толщина панели

Коэффицент теплопроводности
Вт/м кв. х К

И вот из этой таблицы видно что коэффициент звукоизоляции для шумозащитных экранов не важен ( а все менеджеры по продажам панелям ВАМ будут говорить какой он большой), а важна поверхностная плотность материала. Если мы поставим потоньше материал, то у нас будет проникать прямой шум от дороги.

Наполнитель - пенополистерол

Толщина панели

Коэффицент теплопроводности
Вт/м кв. х К

Как мы теперь видим что панели из пенополистерола (пенопласта) уже не проходят по весу 1м2, и нам требуется применять панели из минеральной ваты толщиной 150 мм с весом 24,1 кг/м2 ,что бы снизить транспортный шум на 17 ДБА.

Теперь поговорим о ВЫСОТЕ экрана . Высота экрана- самая важная характеристика звукозащиты. Она рассчитывается в зависимости от требуемой акустической эффективности для каждой расчетной точки.

Высота шумозащитного экрана-стенки.

Акустическая эффективность экрана зависит от разности длин путей звукового луча δ, определяемой в соответствии со схемой, представленной на рисунке по формуле

Шумопонижение экрана в зависимости от разницы путей прохождения звука

Полностью раскрывать формулу расчета акустической эффективности экрана от высоты шумозащитного экрана не вижу смысла. Кому надо тот знает, как рассчитывать высоту или обратится к специалистам (например в нашу компанию). Мы же для нашего условного коттеджа можем воспользоваться графиком по уже выполненным расчетам.

Распространение транспортного шума на прилегающей территории в зависимости от поперечного профиля на проектируемом участке двухполосной дороги (цифры на кривых – снижение эквивалентных уровней транспортного шума, дБА). Отметки в нулях. уровней

Итак, опять вернемся к нашему условному коттеджу и допустим что разницы в отметках дороги и нуля коттеджа нет (коттедж 7,5 м от дороги, дорога двухполосная, требуемое снижение 17 ДБА). Тогда мы из графика видим что экран нам придется применить высотой 6 м, что дает снижение 16 ДБА .Что делать с остатком 1 ДБА? Придется делать дополнительные мероприятия по повышению акустической эффективности экрана. Устройство выносной консоли или искривление верхней части экрана в сторону автомобильной дороги уменьшает расстояние между источником шума и экраном на величину, тем самым увеличивая параметр δ, что способствует повышению акустической эффективности экрана.

Применение козырька нам даст дополнительно прирост акустической эффективности на 1 ДБА. Принимаем козырек экрана шириной 0,6 м под углом 45 град. Ну и наконец нам надо определиться с длиной шумоизолирующего экрана.

Длина шумозащитных экранов

Длина шумозащитного экрана должна обеспечивать снижение эквивалентных уровней звука до расчетных значений. Она зависит от расстояния оси ближайшей полосы движения до застройки, а также от прогнозируемого снижения эквивалентного уровня звука.

Минимальная длина шумозащитного экрана за пределами жилой застройки должна составлять не менее 100 - 150 м и составлять не менее 4-х расстояний от проезжей части до расчетной точки.

Минимальная длина шумозащитного экрана за пределами жилой застройки экрана

Ну теперь мы можем рассчитать длину экрана. Допустим наш условный коттедж находится в 7,5 м от дороги и в 4 метрах от экрана. Тогда длину экрана нам надо принимать:

Длина экрана= 4*4 + 4*4 +12 м(условная ширина коттеджа) = 48 м/п

Теперь понятно что бы защитить коттедж шириной 12 м от шума дороги нужно экран длиной 52 метра. Какой же длинный нужен экран! А если рядом соседние участки им тоже строить экран? А еще хотелось бы и участок защитить. Так что будем сокращать длину экрана поворотом по границе участка.

Схемы сокращения длины шумозащитного экрана представлены следуещим рисунком. Угол а=80 град при этом должен быть постоянным.

Схемы сокращения длины шумозащитного экрана

Ну вот теперь мы видим как можно сократить длину экрана. На практике длина отгиба экрана составляет 2-18 метров в зависимости от защищаемого обьекта. Для нашего условного коттеджа принимаем условный поворот под 90 градусом на 3 метра.

Ну вот теперь вам стало полностью понятно какой же экран нужен. Итак подведем итог.

Что бы эффективно защитить от шума наш условный коттедж или дом в 7,5 м от двухполосной дороги(интенсивность движения 300 м/час) и не потратить деньги зря, нам нужен экран высотой 6 м с козырьком 0,6 м на ширину участка и с отгибом на 4м, из клееных сэндвич-панелей толщиной 150 мм наполнитель минеральная вата. Осталось только выполнить конструктивный расчет экрана и запроектировать фундаменты. Конструктивную часть экранов и требования к ним мы рассмотрим в следующей статье. Ну а если Вам необходим экран то уже сейчас можете обратиться в нашу компанию. .

Железнодорожный транспорт является одним из самых энергоэффективных видов транспорта. Однако наряду со многими неоспоримыми достоинствами железнодорожный транспорт часто становится причиной жалоб населения на повышенный шум.

Источники шума железнодорожного транспорта

Воздействие шума железнодорожного транспорта на окружающую среду и пассажиров чрезвычайно многообразно. По интенсивности этот шум занимает промежуточное положение между авиационным и автомобильным, но по числу источников шума различного происхождения ему нет равных.

Можно выделить три основных объекта, на которые воздействует шум от железнодорожного транспорта:

1) селитебная зона;

2) пассажиры и обслуживающий персонал на станциях;

3) пассажиры и обслуживающий персонал поездов.

На примагистральных территориях и в селитебной зоне основными источниками шума в окружающей среде являются (таблица 1):

– аэродинамические взаимодействия подвижного состава с окружающей средой (при скорости более 200 км/ч);

– взаимодействие пути и подвижного состава при движении (излучение шума системой колесо-рельс) – или шум качения;

– вентиляционные системы (это характерно для метрополитена);

– структурный шум, возникающий от передачи вибрации в системе колесо-рельс в близко расположенные здания;

– машины и механизмы для производства работ по текущему содержанию и ремонту путей (путевые машины и механизмы);

– производственные предприятия железнодорожного транспорта (сортировочные и грузовые станции, локомотивные и вагонные депо);

– железнодорожные мосты (при движении по ним подвижного состава).

Источники шума железнодорожного транспорта [4]

Основные источники шума, действующие на людей, находящихся на перронах, в залах ожидания и других помещениях вокзалов, следующие:

– громкоговорящие системы оповещения;

– шум приближающегося (уходящего) поезда;

– шум вспомогательного оборудования (вентиляционные системы, эскалаторы, уборочные машины, кондиционеры, системы отопления и пр.).

Характеристики шума некоторых из этих источников приведены в таблице 2.

Источники шума, действующие на вокзалах [4]

В вагоне транспортного средства воздействует в основном шум от качения колеса по рельсу, а также работа вспомогательных агрегатов (компрессора, электродвигателя и пр.). В метрополитене дополнительный источник шума – отражение звука от поверхности тоннеля. Уровни шума в вагонах даны в таблице 3.

Шум в вагонах при движении со скоростью 60–80 км/ч

Вагоны	УЗ, дБА
Пассажирские поезда	60-70
Электроподвижной состав	70-85
Метрополитен	80-90

Шум поездов при различных скоростях находится в пределах показанных в таблице 4:

Характеристики шума поездов

Образование и снижение внешнего шума,излучаемого железнодорожным транспортомв источнике возникновения

2.1 Общая характеристика процессов шумообразования

Анализируя процессы шумообразования поездов можно выделить три основные группы:

Интенсивность шума зависит в основном от скорости и в общем виде представлена на рис. 1.

Рис. 1. Зависимость шума железнодорожного поезда от скорости

2.2 Шлифование рельсов

Один из основных вкладов в процесс образования внешнего шума железнодорожного транспорта вносит шума качения, то есть шум возникающий при взаимодействии колеса и рельса.

Шум колеса и рельса появляется в результате вибрации, вызванной их взаимодействием. Процесс образования шума качения описывается моделью, созданной Ремингтоном [12]. Графический вид этой модели показан на рис. 2.

Рис. 2. Модель, описывающая возникновение шума качения

Обратим внимание на некоторые особенности рассматриваемой модели. Излучение шума происходит не только контактирующими но и присоединёнными поверхностями, например, шпалами (рис. 3).

Рис. 3. Звукоизлучение входящих элементов верхнего строения пути и колеса

В модели принято понятие контактного фильтра. Это важная составляющая модели. В месте контакта образуется контактное пятно, где, помимо двух основных тел колеса и рельса, можно выделить третье тело – промежуточный слой, состоящий из смеси оксида железа, и других продуктов износа колес и рельсов. Эта смесь выполняет роль своего рода прокладки, или фильтра, снижающего возникающие напряжения.

В реальных условиях наблюдается некоторое линейное перемещение колеса относительно рельса то есть движение колеса фактически представляет собой сочетание качения и скольжения по поверхности рельса (рис. 4)

Рис. 4. Схема взаимодействия колеса с рельсом

В контактном пятне имеют место чрезвычайно высокие давления, соответствующие усилиям сдвига, и это приводит к значительным затратам энергии. Вследствие этого в зоне пятна контакта действуют значительные контактные силы и излучается высокоинтенсивный шум.

Из-за ударного характера взаимодействия в контактирующих телах возбуждается весь спектр собственных частот, на которых излучается шум.

В зоне контакта колеса с рельсом возникает контактное давление, которое состоит из статической нагрузки вызванной массой приходящейся на колёсную пару, и динамических сил, связанных со скоростным режимом поезда. Эти силы возникают из-за неровностей поверхностей катания в точке контакта. Контактное давление зависит, главным образом, от амплитуды неровностей в точке контакта [23].

Для рельсов характерен волнообразный износ поверхности катания, характеризуемый периодическими неровностями длиной приблизительно 50-100 мкм и высотой в несколько десятков микрометров в зависимости от степени износа. Величина неровностей в значительной мере влияет на шум качения.

Для снижения шума качения вызванного волнообразным износом рельсов в ЕС применяется шлифование рельсов. По литературным данным эффект снижения шума после шлифования рельсов составляет около 6 дБА.

Схема расположения микрофонов и датчиков при проведении эксперимента представлена на рис. 5.

Рис. 5. Схема расположения микрофонов и датчиков

Микрофоны на расстоянии 1 м от рельса были установлены на высоте головки рельса (рис. 6). Микрофоны на расстоянии 25 м от оси пути были установлены на высоте 1,5 м от уровня земли.

Рис. 6. Установка микрофонов в на расстоянии 1 м от рельса

Рис. 7. Установка трёхкомпонентного вибродатчика на рельс

Состояние поверхности катания рельсов до шлифования представлено на рис. 8. Состояние поверхности катания рельсов после шлифования представлено на рис. 9. На рисунках обведены общие точки для идентификации одного и того же участка.

Рис. 8. Поверхности катания рельсов до шлифования

Рис. 9. Поверхности катания рельсов после шлифования

Из рис. рис. 8. и рис. 9. видно, что неровности, которые были до шлифования стали меньше или исчезли совсем, однако обнажились другие неровности (каверны) которые до шлифования на поверхности не выступали. На радиусной поверхности головки рельса образовались продольные трещины, которые до шлифования не проявлялись (указано стрелкой).

Данные измерений шума и вибрации показаны на рис 10-12 (на примере прохождения пассажирского состава). На рис. 10 показаны результаты измерения шума на расстоянии 1 м и 25 м от путей до и после шлифования из графика видно, что в ближнем поле по разным колёсам эффективность шлифования составляет от 1 до 6 дБА. А на контрольном расстоянии 25 – от 1 до 4 дБА.

Рис. 10. Результаты измерений уровней звука на расстояниях 1 м и 25 м во время прохождения пассажирского поезда до и после шлифования рельсов

Рис. 11 Уровни звукового давления звука на расстояниях 1 м и 25 м до и после, шлифования рельсов

Рис. 12. Значения виброускорения рельса по оси z (вертикально), до шлифования и после шлифования при прохождении пассажирского поезда

Такое шлифование производится в два приёма последовательно идущими поездами. Первый поезд осуществляет фасонное фрезерование или строгание рельса с формирование правильного профиля, а второй поезд производит сглаживание микронеровностей оставшихся после фрезы. Кроме того, эффект снижения шума от шлифования рельсов очень сильно нивелирует плохое состояние колёсных пар отечественных вагонов. Особенно плохое состояние колёс у вагонов цистерн и полувагонов. Наилучшее состояние поверхностей катания колёс у пассажирских вагонов, поэтому на этих типах вагонов и был получен наилучший эффект.

Таким образом, для достижения большего эффекта снижения шума необходимо не только акустическое шлифование поверхностей рельсов, но и лучший контроль за техническим состоянием колёсных пар (особенно грузовых вагонов).

Наилучший результат снижения шума от процедуры шлифования рельсов в текущих условиях будет получен на участках, где выведено грузовое движение и осуществляется в основном движение пассажирских, моторвагонных и скоростных поездов, как имеющих меньшее количество дефектов поверхностей катания колёсных пар.

2.3 Накладки на шейку рельса

Одним из направлений снижения шума качения в источнике образования является снижение звукоизлучения рельса Это достигается установкой вибродемпфирующих накладок на шейку рельса. Общий вид накладок представлен на рис. 13.

Рис. 13. Общий вид вибродемпфирующих накладок на шейку рельса

Проверка акустической эффективности данного средства снижения шума проводилась на выделенном экспериментальном участке на перегоне Дибуны – Белоостров Октябрьской железной дороги.

Результаты испытаний для трёх типов поездов (грузовые поезда, электропоезда, пассажирские поезда) приведены на рис 14-16.

Рис. 14. Результаты измерений УЗД на расстоянии 1 м от рельса с накладкой и без накладки, при проезде грузового поезда

Рис. 15. Результаты измерений УЗД на расстоянии 1 м от рельса с накладкой и без накладки, при проезде пассажирского поезда

Рис. 16. Результаты измерений УЗД на расстоянии 1 м от рельсас накладкой и без накладки, при проезде электропоезда

Анализируя характеристики 1/3 октавных спектров можно утверждать, что в низкочастотной области имеет место эффект демпфирования, а высокочастотной вставка частично выполняет функции звукоизоляции. Любопытно отметить характерную для всех измеренных спектров характерную область на частоте 1000 Гц, на которой вставки не имеют эффекта. Это подтверждает влияние звукоизоляции на высоких частотах.

Таким образом, снижение УЗД составило от 2 до 5 дБ в средне-низкочастотной области спектра от 1 до 2 дБ в высокочастотной. Снижение уровня звука составляет около 3 дБА.

3 Снижение шума железнодорожного транспорта на пути распространения

3.1 Особенности распространения внешнего шума железнодорожного транспорта

При распространении звука в пространстве от движущегося поезда в близрасположенную застройку происходит снижение уровней звука (УЗ) и уровней звукового давления (УЗД) с расстоянием, обусловленное явлением дивергенции, т.е. расхождения звукового поля во все больший объем пространства. Характер уменьшения УЗ и УЗД с расстоянием от поезда определяется его длиной. Протяженный поезд является источником цилиндрических звуковых волн, характерных для линейных излучателей. Для условно бесконечных линейных источников характерно снижение на 3 дБ (дБА) при каждом удвоении расстояния. Поезд имеет конечные размеры, поэтому указанная закономерность имеет ограничение, т.е. при увеличении расстояния цилиндрическая волна переходит в квазицилиндрическую (снижение 4-5 дБ), а затем в сферическую (снижение 6 дБ), когда поезд представляется точечным источником звука. Данные снижения УЗ от различных поездов с увеличением расстояния при прохождении поезда оп насыпи приведены в таблице 5.

Снижение шума для различных типов поездов на участке с плоском рельефом

Разница уменьшения УЗ в свободном пространстве, например, для расстояния 100 м может достичь 4 дБА между грузовыми (длинный поезд) и электропоездами (короткий поезд).

3.2. Снижение шума железнодорожного транспорта малыми акустическими экранами

Применения средств снижения шума качения в источнике не обеспечивает снижения шума до требуемых величин. Эффективной мерой снижения шума на пути распространения от источника является применение средств ближней звукоизоляции. В качестве такого средства может рассматриваться преграда в виде малого акустического экрана, расположенного вблизи головки рельса в пределах разрешенных габаритов. Расчетная схема такого устройства показана на рис. 5.1.

Рис. 17. Расчетная схема БСЗ:

1 – источник шума (пара колесо – рельс); 2 – БСЗ; 3 – расчетная точка (РТ); 4 – защищаемый от шума объект; 5 – опорная поверхность между БСЗ и РТ; 6 – опорная поверхность между источником шума и БСЗ

Для определения акустической эффективности средства ближней звукоизоляции – малого акустического экрана был выделен экспериментальный участок финских железных дорог c установленным экспериментальным экраном Soundim. Высота верхнего ребра экрана от уровня головки рельса составляла 850 мм. Расстояние от экрана до оси пути составляло 1920 мм. Общий вид экрана представлен на рис. 18. Процесс проведения измерений представлен на рис. 19.

Рис. 18. Общий вид малого акустического экрана Soundim

Рис. 19. Проведение измерений акустической эффективности акустического экрана Soundim

Результаты эффективности акустического экрана Soundim представлены на рис. 20-21.

Рис. 20. Результаты акустической эффективности экрана Soundim при прохождении пассажирского поезда

Рис. 21. Результаты акустической эффективности экрана Soundim при прохождении грузового поезда

В настоящее время эффективность мер по снижению шума на пути распространения (установка АЭ) в среднем составляет 10-15 дБА, что в 2-3 раза больше чем эффективность мер снижения шума в источнике образования (вибродемпфирование или звукоизоляция шейки рельса и др). Наилучших результатов можно достигнуть применяя эти меры совместно.

Литература

О концепции снижения уровней шума и вибрации в городе Москве. Постановление Правительства Москвы, 16 октября 2007 г., №896-ПП.
Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки, Минздрав России, Москва 1997.
Interoperability of the Trans-European high-speed rail system – Directive 96/48/EC

– Technical specification for interoperability (TSI) relating to high-speed rolling stock – Commission Decision 2002/735/EC;

– Technical specification for interoperability (TSI) relating to high-speed railway infrastructures – Commission Decision 2002/732/EC.

The article gives an analysis of noise sources in railway transport and their noise characteristics. The Russian and international experience of transport noise rationing, as well as the requirements of regulatory documents to the permissible noise levels in the residential area and in railway transport are considered. The estimation of calculation methods of forecasting and estimating the noise of railway transport is given. An overview of promising methods and means of noise protection in railway transport is presented.

Discover the world's research

20+ million members
135+ million publications
700k+ research projects

The article gives an anal ysis of noise sour ces in railway transpor t and their noise char acteristics. The

Russian and internati onal experience of t ransport noise rat ioning, as well as the requirements of r egulatory

documents to the perm issible noise level s in the residential area and in railw ay transport are consi dered. The

estimation of calcul ation methods of for ecasting and est imating the noise of r ailway transport i s given. An overvie w

Ю А Холопов
Ю Н Хмельницкий
Б В Мусаткина

Холопов Ю.А., Хмельницкий Ю.Н., Мусаткина Б.В. Анализ эффективности шумозащитных мероприятий на железнодорожном транспорте Список литературы

Малых О.Л. О методических подходах к оценке многофакторных рисков для здоровья населения, подверженного неблагоприятному воздействию среды обитания человека// Медицина труда и промышленная экология

М С Благодарева
А С Корнилков
С В Ярушин

Благодарева М.С., Корнилков А.С., Ярушин С.В., Малых О.Л. О методических подходах к оценке многофакторных рисков для здоровья населения, подверженного неблагоприятному воздействию среды обитания человека// Медицина труда и промышленная экология. -2018. -№ 11. -С. 41-45.

Подходы к оценке экологического риска при воздействии акустических загрязнений// Экология и промышленность России

Васильев А.В. Подходы к оценке экологического риска при воздействии акустических загрязнений// Экология и промышленность России. -2018.-№ 2. -Т. 22. -С. 25-27.

Подходы при изучении воздействия шума железнодорожного транспорта на основе методологии оценки риска// Гигиена и санитария

О И Копытенкова
Д Е Курепин
К Б Фридман
Е Б Кузнецова

Копытенкова О.И., Курепин Д.Е., Фридман К.Б., Кузнецова Е.Б. Подходы при изучении воздействия шума железнодорожного транспорта на основе методологии оценки риска// Гигиена и санитария. -2017. -№ 7. -Т. 96. -С. 675-681.

Оперативные карты шума для железнодорожного транспорта: назначение, общие требования и примеры применения// Защита от повышенного шума и вибрации: Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 26-28 марта

Буторина М.В. Оперативные карты шума для железнодорожного транспорта: назначение, общие требования и примеры применения// Защита от повышенного шума и вибрации: Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 26-28 марта 2013 г., СПб/ Под ред. Н.И. Иванова; СПб. -2013. -743 с.

Современные подходы к контролю шума от подвижного состава и созданию шумовых карт железных дорог// Транспорт Российской Федерации

Ю В Зеленько
С В Мямлин
Л А Недужая

Зеленько Ю.В., Мямлин С.В., Недужая Л.А. Современные подходы к контролю шума от подвижного состава и созданию шумовых карт железных дорог// Транспорт Российской Федерации. -2015. -№ 3 (58). -С. 50-53. 10. Инновационные методы снижения уровня шума// Железные дороги мира. -2011. -№ 10. -С. 66-71.

Б А Анфилофьев
С А Привалов
Ю А Холопов

Анфилофьев Б.А., Привалов С.А., Холопов Ю.А. Монорельсовая дорогаперспективный вариант решения транспортных проблем г.о. Самара// ELPIT-2013.

Устройство для защиты от шума рельсового транспорта// Транспорт. Экономика. Социальная сфера (Актуальные проблемы и их решения): Сборник статей V Международной научно-практической конференции

Кузьминский Р.А., Павлов Ю.Н. Устройство для защиты от шума рельсового транспорта// Транспорт. Экономика. Социальная сфера (Актуальные проблемы и их решения): Сборник статей V Международной научно-практической конференции. -2018. -С.60-64.

Recommendations

RECOAUD ecological management in the Russian companies

Безопасность и комфортность городской среды

Совершенствование вопросов экологического образования

Транспорт и окружающая среда

THE COMPARATIVE ANALYSIS OF THE NOISE CHARACTERISTICS OF LAND RAIL TRANSPORT AND EFFICIENCY OF NOISE.

The article gives an analysis of the noise characteristics of modern types and systems of railway, monorail and urban land rail transport. The requirements of external, Russian and industry normative documents to the permissible noise levels in the residential area and on the land rail transport are considered. The results of the instrumental noise measurements on the route of the Moscow monorail . [Show full abstract] transport system and in laboratory conditions are given. An overview of the best available technologies for noise protection in transport is presented. The measures of reducing the noise generated by monorail current collection devices are proposed.

TRAFFIC NOISE ANALYSIS IN THE URBAN ENVIRONMENT

The article notes the negative impact of traffic noise on human health. The principles of noise pollution control are considered in the article. The article introduces the measurement results of traffic noise near the academic buildings of the railway transport universities in Omsk and Samara as well as the railway noise measurement results obtained near the Oktyabrsk station. Conclusions and . [Show full abstract] suggestions based on the research results are presented in the article

Читайте также: