Russian Federation
Noise screen (NS) is an efficient and rather low-cost way of protection of highway-area territories against traffic flow noise (TFN). In engineering calculations NS are often considered infinite, disregarding the phenomenon of sound diffraction on its lateral edges. Presented computational method allows considering diffraction processes along all NS perimeter thus increasing accuracy of calculation of screen installation effect. The research also focuses on contribution of the sound diffracted on lateral edges of the screen to composite TFN at computational point (CP) depending on its position on NS, NS’s size, and sound-absorbing qualities of landscape around highway. Mathematical relations for calculating noise abatement have been built due to a number of factors instead of traditionally applied tables, nomograms and graphics thus simplifying programming process.
traffic flow noise, noise screen, sound diffraction, octave spectrum, acoustic effectiveness of noise screen, screen installation effect.
1. Введение
Наблюдающееся в последние годы интенсивное увеличение числа транспортных средств приводит к существенному возрастанию уровня шума в городах, часто превышающего нормативные значения. Известно, что автомобильный транспорт относится к главным источникам шумового загрязнения среды в городской застройке [1, 2]. Воздействие высокого уровня шума приводит к ухудшению сна и физического состояния людей, повышению числа заболеваний сердечно-сосудистой и нервной систем организма.
Снижение уровня автотранспортного шума обеспечивается различными способами, в том числе строительно-акустическими. Практика борьбы с шумом показывает, что весьма эффективным и относительно недорогим средством защиты являются акустические экраны, устанавливаемые вдоль транспортных магистралей [1, 3]. Экраны защищают от шума прилегающие к магистрали территории, на которых могут располагаться жилые, общественные и производственные объекты.
2. Постановка задачи исследования
Процесс проектирования шумозащитных экранов (ШЭ) предусматривает предварительную оценку ожидаемого снижения шума на защищаемой территории в результате их установки. Однако не всегда удается обеспечить требуемую величину снижения шума, так как реальная эффективность экрана может оказаться ниже расчетных значений. Погрешность может составить до 5дБА. В связи с этим совершенствование акустического расчета ШЭ применительно к шуму автотранспортных потоков (АТП) становится актуальной и практически важной задачей.
Проведенный анализ источников информации показал, что пока отсутствует достаточно точный и в то же время универсальный метод расчета ШЭ [1, 3]. Сложность математического описания дифракционных процессов на ШЭ заставляет исследователей вводить ряд упрощающих задачу допущений. Например, рассматривают экран полубесконечным, т.е. не учитывают дифракцию на его боковых кромках [4, 5], применяют ШЭ для защиты от шума точечных источников излучения [6, 7], предлагают методы расчета, которые обеспечивают точность в ограниченном диапазоне частот [8]. Более совершенны методы расчета, в которых учитывается ограниченность длины экрана и потери акустической энергии в процессе распространения звука от АТП до расчетной точки (РТ) [9, 10]. В [11] предлагаются формулы расчета акустической эффективности экрана и его длины, даны рекомендации по повышению акустической эффективности ШЭ. Однако в перечисленных методах отсутствуют оценка точности расчетов, влияния дифракции на боковых кромках на эффект установки экрана, обоснованность определения его длины.
1. Shubin I.L. Akusticheskiy raschet i proektirovanie konstruktsiy shumozashchitnykh ekranov. Dokt. Diss. [Acoustic calculation and design of noise screens. Doct. Diss.]. Moscow Institute of Municipal Economy and Construction Publ., Moscow, 2011.
2. Tol´skiy V.E., Butakov G.V., Mel´nikov B.N. Shum na transporte [Noise in the truck]. Moscow, Transport Publ., 1995.
3. Osipov G.L., Korobkov V.E. Rasprostranenie i zashchita ot shuma na territoriyakh zastroyki [Distribution and noise protection in the territories development]. Snizhenie shuma v zdaniyakh i zhilykh rayonakh [Noise reduction in buildings and residential areas]. Moscow, Stroyizdat Publ., 1987. P. 154-255.
4. Kawai T. et al. Noise propagation around a thin half-plane. Acustica, 1977, 38.
5. Kawai T. Sound attenuation by finite barriers. Proc. 11th ICA.Paris, 1983. Vol. 1, 129.
6. Firai T. On calculation of sound fields around three dimensional objects by integral equation methods. J.S. a V., 1980, 69.
7. Kurze U.J. Noise reduction by barriers. JASA, 55-3, 1974. P. 504-518.
8. Kohshi N., Katsuo F. Boundary element analysis of the sound field around a finite barrier. J. Jap. Soc. Precis. Eng., 1988. Vol. 54. R. 1351-1356.
9. Ivanov N.I., Tyurina N.V. Problema snizheniya shuma zheleznodorozhnogo transporta [The problem of noise reduction of rail transport]. Sbornik dokladov mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii “Primenenie akusticheskikh ekranov dlya snizheniya shuma i uvelicheniya bezopasnosti dvizheniya poezdov” [Collected papers of the international scientific conference “Application of acoustic baffles to reduce noise and increase the safety of trains”]. Moscow, 2014. P. 9-36.
10. Bobrovskikh V.P., Ivanov N.I., Tyurina N.V. O koeffitsiente difraktsii akusticheskikh ekranov [On the coefficient of diffraction of acoustic screens]. “Novoe v teoreticheskoy i prikladnoy akustike”, trudy seminara [“New developments in theoretical and applied acoustics”, Proceedings of the Seminar]. St. Petersburg, GTU Publ. P. 141-147.
11. Metodicheskie rekomendatsii po otsenke neobkhodimogo snizheniya zvuka u naselennykh punktov i opredeleniyu trebuemoy akusticheskoy effektivnosti ekranov s uchetom zvukopogloshcheniya [Guidelines on the assessment of the required sound reduction in settlements and the definition of the required acoustic efficiency of screens with the sound absorption]. Moscow, Mintrans RF Publ., 2003.
12. Maekava Z. Akusticheskie ekrany [Acoustic screens]. Snizhenie shuma v zdaniyakh i zhilykh rayonakh [Noise reduction in buildings and residential areas]. Moscow, Stroyizdat Publ., 1987. P. 426-448.
13. GOST 31295.2-2005 (ISO 9613-2:1996). Shum. Zatukhanie zvuka pri rasprostranenii na mestnosti. ch.2. Obshchiy metod rascheta. Mezhgosudarstvennyy standart [GOST 31295.2-2005 (ISO 9613-2: 1996). Noise. Attenuation of sound during propagation in the field. Part 2. General method of calculation. Interstate standard]. 2007. (in Russian)
14. Osipov G.L. Zashchita ot shuma v gradostroitel´stve [Protection against noise in urban development]. Moscow, Stroyizdat Publ., 1993.
15. GOST 31295.1-2005. Shum. Zatukhanie zvuka pri rasprostranenii na mestnosti. ch.1. Raschet pogloshcheniya zvuka atmosferoy. Mezhgosudarstvennyy standart [GOST 31295.1-2005. Noise. Attenuation of sound during propagation in the field. Part 1. Calculation of the absorption of sound atmosphere. Interstate standard]. 2007.
