Снижение шума от автотранспортных потоков в городской жилой застройке использованием экранирующих свойств сооружений остановочных пунктов

Во введении обоснована актуальность выбранной темы работы, степень ее разработанности, сформулированы цели и задачи, отмечены научная новизна и основные результаты, выносимые на защиту, а также теоретическая и практическая значимость полученных результатов.
В первой главе приводятся результаты анализа существующих методов снижения автотранспортного шума, направленных на уменьшение уровня акустического загрязнения городской среды в системе «автомобильная дорога – жилая застройка».
В диссертационной работе рассмотрены архитектурно-планировочные методы. Анализ их достоинств и недостатков показал, что их применение в условиях сложившейся жилой застройки малоэффективно. Архитектурно- планировочные решения реализуемы в полном объеме на стадии проектирования новых жилых массивов в привязке к улично-дорожной сети. Акустическое экранирование, как метод снижения транспортного шума, результативен и прост в реализации для загородных автомагистралей. Поиск технического решения для системы «автомобильная дорога – жилая застройка» в условиях сложившейся застройки направлен к синтезу этих двух наиболее приемлемых методов.
В 90-е гг. ХХ в. получило широкое распространение строительство торговых павильонов (киоски «Роспечать», фастфуда и т.п.) вдоль городских улиц. Эти сооружения возводились, исходя из функциональной необходимости и для удовлетворения потребностей населения. Данная застройка, как правило, складывалась стихийно, в местах массового скопления людей; без проектных
рекомендаций по архитектурно-планировочным решениям и, что важно, без учета оптимизации их экранирующего эффекта с позиции снижения акустического загрязнения от автотранспортных потоков жилой застройки, прилегающей к УДС.
Вопрос обеспечения акустического комфорта рассмотрен на примере г. Воронежа: автотранспортный поток выступает в качестве источника акустического загрязнения, здания жилой застройки, прилегающие к автомобильной дороге – объект шумозащиты.
Опираясь на проведенный анализ и сложившуюся шумовую обстановку в местах расположения регулируемых пересечений проезжих частей и пешеходных переходов, сопряженных с остановочными пунктами общественного автотранспорта – наиболее проблемных участках по шумовому загрязнению в системе «автомобильная дорога – жилая застройка» – предложено использовать шумозащитный эффект СООТ. В большинстве проектных решений городской среды сооружения остановочных пунктов общественного автотранспорта выступают в качестве преграды на пути распространения акустического загрязнения, создаваемого автотранспортным потоком.
Поскольку, в условиях сложившейся городской застройки, достижение акустического комфорта согласно нормативным требованиям невыполнимо, снижение уровня шумового загрязнения может быть достигнуто комплексом мер, направленных на решение отдельных задач.
Во второй главе изучены существующие методы анализа процесса шумообразования от автотранспортного потока: эмпирический и наиболее распространенный среди графоаналитических – метод энергетического суммирования.
В идеале для теоретического представления процессов формирования и распространения акустического загрязнения в прилегающей жилой застройке необходимо учитывать многочисленные факторы, относящиеся к элементам системы «автомобильная дорога – жилая застройка».
Поскольку приведенные методики расчета уровня шума в рассматриваемой системе не охватывают всего многообразия влияющих факторов, они не могут быть взяты за основу при достижении цели, поставленной в диссертационной работе.
Моделирование процесса шумообразования в данной системе без упрощений и допущений невозможно. Необходима упрощенная модель для решения конкретной проблемы – защиты от акустического загрязнения, создаваемого автотранспортным потоком, сложившейся жилой застройки, прилегающей к участкам УДС со светофорным регулированием, сопряженным с остановочными пунктами общественного автотранспорта.
Для реализации цели, обозначенной в диссертационной работе, необходимо разработать теоретическую модель с соответствующими допущениями и ограничениями, адаптированную по результатам натурных экспериментальных исследований. Сложность моделирования процесса распространения шума от автотранспорта, экранированного сооружениями, обусловлена следующими фактами: наличием, как минимум, четырех сред, необходимостью

21 i+1, j+1
(cij+cls)/2 i+1, j
xls
Fij-ls
воспроизведения в модели геометрической конфигурации СООТ с высоким пространственным разрешением, заданием сложного пространственного распределения для источника шума, необходимостью воспроизведения в среде дифракционных и интерференционных явлений.
Основой для описания физических процессов снижения шума акустическими экранами является оптико-дифракционная теория, предложенная Д. Маекава. Расчет эффективности ШЗЭ осуществляется с помощью числа Френеля. В научных изысканиях последнего времени предложено использовать коэффициент дифракции экрана, что позволяет обеспечить высокую точность расчетов, но требует широкой экспериментальной проверки.
Опираясь на современные теоретические представления о шумообразовании, была предложена сеточная модель с сосредоточенными параметрами и упруго-вязким взаимодействием элементов. Исходя из симметрии моделируемого объекта, использована двумерная сеточная модель, соответствующая поперечному срезу автомобильной дороги с прилегающими СООТ и зданием жилой застройки, которая представлена на рисунке 1.
i–1, j+1
i–1, j
i–1, j–1
l,s (dij+dls)/2
i,j
xij абв
i, j+1
i, j
zls zij
l,s i,j
i, j–1
3 i+1, j–1
Fls-ij
Рисунок 1 – Сеточная модель (1 – элемент массы, 2- элемент жесткости (упругости), 3 – элемент вязкости (демпфирования)): а – индексация узлов сетки; б – отдельное вязкоупругое
взаимодействие; в – появление упругих сил при смещении узлов сетки из равновесных положений
Каждый узел сетки, который может вступать в механическое взаимодействие с четырьмя соседними, характеризуется следующими параметрами:
– тип среды kij (для воздушной среды принято обозначение kij = 1, для грунта kij = 2, для материала СООТ kij = 3, для материала здания kij = 4);
– масса mij, связанная с объемной плотностью среды ρ соотношением: m = ρd 3, где d – шаг сетки;
– коэффициент жесткости взаимодействия с соседними элементами cij;
– коэффициент вязкости (демпфирования) взаимодействия с соседними элементами dij;
– декартовы составляющие смещения из равновесного положения xij, zij;

d2xcc
ij ij i1j 2 2 i1j ij
m  dx xz z

– декартовы составляющие скорости vxij, vzij.
В разработанной модели учитываются такие физические явления, как
распространение звуковой волны, ее отражение, поглощение, преломление, явления дифракции и интерференции.
В предложенной сеточной модели с сосредоточенными параметрами расчет механического поведения сред сводится к решению следующей системы из двух дифференциальных уравнений второго порядка для каждой из них:
 xx
ijdt2 2 0
i1j
ij i1j 2 2 i1j ij
ij
22 i1j ij xxzz

 dx xz z
i1j ij i1j ij
cc
 20
 xx 22

i1j ij
ij ij1 2 2 ij1 ij
i1j ijxxzz i1j ij i1j ij
 cc
 xx
 dx xz z
 2 2 
 20 ij1 ij 
22 ij1 ijxxzz
 cijcij1 2 2  2 d0 xij1xijzij1zij
ij1 ij ij1 ij xij1xij

 dij di1j dxi1j dxij  dij di1j dxi1j
xij1  xij   zij1  zij 
dxij  dij dij1 dxij1
dxij  dij dij1 dxij1
dxij   2  dt  dt  2  dt  dt  2  dt  dt  2  dt  dt ;
(1)

d2zcc zz
ij ij i1j 2 
m  dx xz z
i1j ij i1j  cijci1j 2 2
ijdt2 2 0 
 cc
ij x xz z i1j ij i1j ij
zi1jzij
2 2 
 2 d0 xi1jxijzi1jzij
xi1j xijzi1j zij
2 i1j ij

22
 zz ij ij1 2 2 ij1 ij
 dx xz z
 
 20
ij1 ij
ij ij1 2 2 ij1 ij

22 ij1 ijxxzz
cc
 dx xz z
ij1 ij ij1 ij
 zz 22
 20 ij1 ij ij1 ijxxzz  ij1 ij ij1 ij
 dij di1j dzi1j dzij  dij di1j dzi1j dzij  dij dij1 dzij1 
методом Рунге-Кутта второго порядка:
x1 x v ta t2 /2; v1 v a t; (2)
dzij  dij dij1 dzij1
Уравнения (3) решаются в процессе моделирования численным методом –
dzij   2  dt  dt  2  dt  dt  2  dt  dt  2  dt  dt .
ij ij xij xij xij xij xij
z1 z v ta t2 /2; v1 v a t, ij ij zij zii zij zij zij
где ij – индексы узла, τ и τ+1 – индексы текущего и следующего временного шага; Δt – шаг интегрирования по времени; xij, vij, aij – соответственно координата, скорость, ускорение узла ij.
Для удобства исследования системы уравнений и проведения компьютерных экспериментов составлена компьютерная программа «Программа для моделирования распространения шума через сооружения на остановках общественного транспорта» на языке ObjectPascal в интегрированной среде программирования BorlandDelphi 7.0.
Программа предназначена также и для моделирования процесса прохождения звука, создаваемого автотранспортным потоком, через сооружения на остановочных пунктах общественного транспорта.
2
40 45 50 55 60 65 70
L, дБА
Рисунок 2 – Вариант визуализации моделируемой системы: картограмма распределения максимального уровня акустического загрязнения L(x, z): 1 – воздушная среда; 2 – грунт; 3 –
жилое здание (объект шумозащиты); 4 – автотранспортный поток (источник шума); 5 – СООТ
Её можно использовать для представления распределения шумового воздействия по высоте зданий, расположенных за сооружениями на остановочных пунктах общественного автотранспорта, с количественными характеристиками уровня акустического загрязнения (рисунок 2). В тексте программы могут быть заданы геометрические и физические параметры моделируемых сооружений, амплитудно-частотные характеристики и пространственные характеристики нахождения источника шума.
Отличительной особенностью разработанного программного продукта является возможность проектирования конструкции СООТ с использованием их экранирующих шумозащитных свойств для снижения акустического загрязнения городской среды. Таким образом, она может быть применена для решения конкретной проблемы, а именно, для расчета снижения уровня шума от автотранспортного потока в части сложившейся жилой застройки, прилегающей к участкам УДС со светофорным регулированием, сопряженным с остановочными пунктами общественного автотранспорта.
В третьей главе приведены результаты натурных экспериментальных исследований процессов формирования и распространения автотранспортного шума, влияющего на уровень акустического загрязнения, в сложившейся жилой застройке, прилегающей к автомобильной дороге.
Натурные экспериментальные измерения акустического фона были проведены на Ленинском проспекте г. Воронежа, в местах расположения остановочных пунктов общественного автотранспорта: «П. Осипенко» (рисунок 3), «Нижняя», «пер. Гвардейский», которые совмещены со светофорными
13
z, м 20
15 10 5 0
объектами, регулирующими движение на пересечениях проезжих частей и наземных пешеходных переходах. Подобное расположение обусловлено обеспечением безопасности участников дорожного движения, удобством пешеходов и пассажиров.
Рисунок 3 – Остановочный пункт общественного автотранспорта «П. Осипенко» на Ленинском проспекте г. Воронежа
Проектные решения жилой застройки, прилегающей к Ленинскому проспекту, характерны для многих городов 50–70 гг. ХХ в. с населением от 300 тс. до 1 млн. человек, поэтому были выбраны в качестве типового натурного объекта для измерений. К таковым относятся такие города Центрального федерального округа, как Курск, Тамбов, Липецк и др.
этапа.Натурные исследования проводились в «часы пик» (с 17 до 19 ч.) в два
На первом этапе были измерены уровни шума от автотранспортного потока (L, дБА) на разном удалении расчетных точек от проезжей части автомобильной дороги, в том числе, за экранирующими сооружениями, а также при различных состояниях автотранспортного потока. Для акустических измерений использовался шумомер-анализатор «ОКТАВА-110А», отвечающий современным требованиям к приборам данного типа и не уступающий зарубежным аналогам. В качестве источника шума выступил интенсивный 6-ти полосный автотранспортный поток, для которого также производилось измерение состава и интенсивности движения.
На рисунке 4 представлена схема расположения точек измерения уровней звука по удаленности от проезжей части автомобильной дороги.
Положение точек (А), (Б) и (В) в пространстве зафиксировано, высота их над поверхностью земли составляет около одного метра, это усредненное значение, поскольку основной источник шума автомобиля – его двигатель.

точка (А) – измерение уровня звука, создаваемого транспортным потоком (LАэкв, дБА),
точка (Б) – измерение LАэкв с учетом экранирующего шумозащитного эффекта, создаваемого зданием первой линии жилой застройки, точка (В) – измерение LАэкв по удаленности от проезжей части дороги (в горизонтальном направлении),
точка (Г) – измерение LАэкв по удаленности от проезжей части дороги (в вертикальном направлении).
Рисунок 4 – Схема расположения точек измерения (А, Б, В, Г) уровня транспортного шума по удаленности от проезжей части автомобильной дороги: 1 – транспортный поток, 2 –тротуар, 3 – здание первой линии застройки, 4 – здание второй линии застройки
Натурные экспериментальные исследования показали, что у края проезжей части эквивалентный уровень шума с периодом усреднения 10 минут в дневные часы составил 78 дБА, за зданием первой линии застройки – 69,2 дБА, далее по удалению от проезжей части уровень шума снизился до 67,8 дБА. Ниже, в таблицах 1 и 2 представлены полученные результаты натурных измерений первого этапа в сравнении с нормативными значениями.
Таблица 1 – Результаты измерения уровня транспортного шума по удаленности от проезжей части автомобильной дороги
уровень транспортного шума в различных точках измерения
у края проезжей части (А)
за зданием первой линии застройки (Б)
непосредственно у здания второй линии застройки (В)
на высоте 4 этажа здания второй линии застройки (Г)
допустимый /максимальный уровень транспортного шума в дневные часы, Lдоп, дБА
LАэкв, дБА
78,0
69,2
67,8
63,9
40 / 55,0
Следует отметить, что непосредственно на остановочных пунктах общественного автотранспорта, сопряженных со светофорными объектами, были зафиксированы доминирующие значения уровня автотранспортного шума (76,5 дБА) в сравнении с удаленными точками измерений: до и от него по ходу движения на расстояниях 50 и 100 метров. Подобная ситуация объясняется не
только влиянием светофорного регулирования, но и высокими уровнями шума от самих маршрутных транспортных средств.
Измерения проводились при различных состояниях автотранспортного потока: в процессе его движения, остановки и начала движения у светофорного объекта. Причем, уровень шума при включении разрешающего сигнала светофора оказался максимальным, чуть меньше в условиях движения потока и минимальных значений уровень шума достиг при его неподвижном состоянии (запрещающий сигнал светофора).
Таблица 2 – Результаты измерения уровня транспортного шума при различных состояниях автотранспортного потока
условия движения транспортного потока
запрещающий сигнал светофора, транспортный поток неподвижен
разрешающий сигнал светофора, транспортный поток в движении
начало движения, разгон ТС
допустимый / максимальный уровень транспортного шума в дневные часы, Lдоп, дБА
уровень звука, LАэкв, дБА
64,0
77,0
79,0
40 / 55,0
На втором этапе натурных экспериментальных измерений определено распределение акустического загрязнения от автотранспортного потока по высоте здания, прилегающего к автомобильной дороге, с поэтажной фиксацией результатов (таблица 3).
Таблица 3 – Распределение акустического загрязнения от автотранспортного потока по высоте здания, прилегающего к автомобильной дороге
этаж 1 2 3 4 5 6 7 8 9 z, м 1,5 3,5 5,5 8,5 11,5 14,5 17,5 20,5 23,5
Полученные значения уровней автотранспортного шума свидетельствуют о наличии зоны акустического дискомфорта на исследуемой территории, поскольку показатели шума в окружающей среде превышают предельные значения.
По санитарным правилам СП 51.13330.2011, допустимым уровнем шума принято считать величину в 40 дБА в дневное время (с 7 до 23 ч.) и 30 дБА в ночное (с 23 до 7 ч.), максимальный уровень шума составляет соответственно 55 дБА и 45 дБА. Уровень шума считается допустимым в пределах нормы, когда он как по эквивалентному, так и по максимальному уровню не превышает данные значения.
уровень
звука,
LАэкв, дБА
65,3
64,2
63,6
62,9
61,6
61,6
62,9
62,2
63,2

В ходе второго этапа измерений было также установлено, что с увеличением этажности уровень шума снижается в пределах ошибки измерения интенсивности транспортного потока. На верхних этажах возрастание уровня шума объясняется влиянием многократного отражения звука от дорожного покрытия и зданий, расположенных по обе стороны дороги. В ходе второго этапа измерений подтверждена адекватность предложенной теоретической модели формирования и распространения акустического загрязнения в системе «автомобильная дорога – жилая застройка». Так, полученные результаты экспериментальных натурных исследований подтвердили результаты теоретического моделирования процессов формирования и распространения акустического загрязнения с помощью разработанной компьютерной программы распространения шума, что позволило в дальнейшем исследовать и анализировать шумозащитные свойства СООТ при вариативности их исполнения и расположения в системе «автомобильная дорога – СООТ – жилая застройка».
В четвертой главе представлено исследование шумозащитного эффекта СООТ с помощью разработанной компьютерной программы.
В первую очередь был изучен процесс распространения звуковых волн от единичного источника шума (автомобиля шириной 2,0 метра и высотой 1,5 метра), расположенного от СООТ на расстоянии 6,0 метров. Параметры автопавильона были заданы следующие: ширина 3,0 метра, высота 2,5 метра, ДЭП рассматривалась высотой в 2,0 метра, жилое здание – объект шумозащиты, было расположено за СООТ на расстоянии 5,0 метров. Следует отметить, что выбор параметров автопавильона основывался на требованиях стандарта отрасли ОСТ 218.1.002-2003 «Автобусные остановки на автомобильных дорогах. Общие технические требования».
Исследование шумозащитного эффекта СООТ с помощью разработанной компьютерной программы показало, что особенностью процесса распространения звуковых волн, а, следовательно, и акустического загрязнения, в рассматриваемом случае является формирование двойного фронта, который обусловлен тем, что источник звука находится на некоторой высоте над автомобильной дорогой и к фронту звукового импульса добавляется, с некоторым запаздыванием, фронт отраженного от автодороги импульса.
Анализ картограмм распределения шума показал, что СООТ выполняет две шумозащитные функции. Первая функция заключается в прямом экранировании шума, распространяющегося от источника, вторая функция состоит в экранировании звуковых волн, отраженных от поверхности автомобильной дороги.
Ниже, на рисунке 5 представлен результат исследования экранирующего эффекта сооружения остановочного пункта, на кровле которого установлена дополнительная экранирующая панель, в динамике. Картина шумообразования получена с помощью программной реализации модели процесса распространения шума от автотранспортного потока в системе «автомобильная дорога – СООТ – жилая застройка».
t = 0,007 c а
t = 0,035 c б
t = 0,050 c
в
t = 0,070 c г
Рисунок 5 – Исследование экранирующего эффекта СООТ с помощью программной реализации модели процесса распространения автотранспортного шума в жилой застройке,
прилегающей к автомобильной дороге
С помощью разработанной модели было исследовано поэтажное изменение уровня шума в зависимости от варьирования геометрических параметров СООТ (высота, ширина), ДЭП (высота, а также угол ее наклона относительно автомобильной дороги) и по расположению СООТ относительно проезжей части и жилой застройки.

(3) Lm Lш , Lз  Lкрит;  целесообразность установки экрана,
L3Lш,Lз Lкрит.
В ходе проведенного исследования определены технологические рекомендации по размещению СООТ и их конструктивному исполнению для снижения уровня акустического загрязнения в системе «автомобильная дорога – СООТ – жилая застройка»:
– СООТ высотой Н=2,0 м обеспечивают снижение уровня шума до 10 дБА по фасаду объекта шумозащиты (жилого здания) на высоте 5,0 м, а высотой Н=5,0 м обеспечивают снижение уровня шума до 10 дБА по фасаду объекта шумозащиты (жилого здания) на высоте 10,0 м;
– СООТ шириной В=2,0÷4,0 м обеспечивают снижение уровня шума до 8–11 дБА для нижних этажей (1÷3) объекта шумозащиты, что выгодно их отличает от традиционных плоских акустических экранов, которые не обеспечивают такого эффекта;
– для повышения эффективности СООТ предлагается установка дополнительной экранирующей панели на их кровле со стороны автомобильной дороги (в качестве отгона высоты по аналогии с конструкцией ШЗЭ). Высота такой панели hэ должна быть не менее 1,5 м, что позволяет снизить дополнительно уровень шума на 3 дБА. Наибольший экранирующий эффект 7÷9 дБА достигается при hэ=2,0÷3,0 м на фасаде жилого здания на уровне высоты 6,0÷10,0 м от основания здания.
– αэ – угол наклона ДЭП в сторону автомобильной дороги от вертикального положения должен составлять 15°÷20°, что обеспечит снижение уровня шума на 2÷3 дБА по фасаду жилого здания на высоте третьего этажа и выше (выше 7÷8 м от основания здания).
– рекомендуется располагать СООТ по возможности ближе к автомобильной дороге, так как шумозащитный эффект от их установки снижается с 7 дБА до 2,5 дБА при удалении от 3,0 м до 9,0 м соответственно.
В рамках диссертационного исследования проведена оптимизация технических параметров установки СООТ, которая сводилась к определению величин высоты и угла наклона ДЭП (hэ, αэ), а также расстояния от источника шума до СООТ (Lш) и от СООТ до жилого здания (Lз).
Аналитически задача оптимизации была представлена следующим образом:
  L m  h Э ,  Э   m a x ;  h Э ,  Э , L3hЭ,Э max.
где hЭ – высота ДЭП, расположенной на кровле СООТ (рекламный щит и т.п.), αЭ – угол ее наклона в сторону автомобильной дороги;
ΔLm = LmБЭ – LmЭ – максимальная величина снижения уровня шума на фасаде здания при оснащении СООТ дополнительной панелью (LmБЭ и LmЭ – уровни шума без ДЭП и с ДЭП соответственно);
ΔL3 = L3БЭ – L3Э – максимальная величина снижения уровня шума на высоте 3-го этажа жилого здания при оснащении СООТ дополнительной панелью (L3БЭ и L3Э – уровни шума без ДЭП и с ДЭП соответственно). Выбор критерия ΔL3 обусловлен

NКЭ
K h,K h,min,
iiiii
тем, что установка ДЭП на СООТ позволяет эффективнее всего снизить шум на высоте третьего этажа жилого здания (объекта шумозащиты).
Коэффициенты аппроксимирующих полиномов были определены методом наименьших квадратов (МНК). В данном случае МНК заключался в минимизации суммы квадратов отклонений аналитической зависимости от точек компьютерного эксперимента:
аналит. Э Э КЭ Э Э (4)
i 1
где i – номер компьютерного эксперимента; NКЭ – общее количество компьютерных экспериментов; Kаналит. – аналитическая зависимость критерия K от факторов; KiКЭ – значения K, определенные в i-м компьютерном эксперименте.
Для аппроксимации методом МНК использовали математическую программу MathCAD 14.
При этом варьируемые параметры имели фиксированные значения: параметр hЭ варьировался на уровнях 1,0 м; 2,5 м; 4,0 м, угол αЭ – значениями 0°, 20°, 40О, расстояние Lш – значениями 3,0 м; 6,0 м; 10,0 м, расстояние Lз – значениями 5,0 м; 10,0 м и 15,0 м.
В результате получены следующие аналитические зависимости (5):
ΔLm(hЭ, αЭ) = –0,037 hЭ2 – 1,083·10–3αЭ2 + 0,025hЭ∙αЭ + 2,096hЭ + 0,038αЭ – 0,520; ΔL3(hЭ, αЭ) = –0,059 hЭ2 – 1,708·10–3αЭ2 + 2,50·10–3hЭ∙αЭ + 4,157hЭ + 0,090αЭ –2,068; ΔLm(Lш, Lз) = 0,031 Lш2 – 0,134 Lз2 + 0,091Lш∙Lз – 1,855Lш + 1,561Lз + 9,017; ΔL3(Lш, Lз) = 3,968·10–3Lш2 – 0,056 Lз2 + 0,046Lш∙Lз – 0,910Lш – 0,067Lз + 14,97.
На основании полученных аналитических зависимостях разработаны номограммы (рисунки 6, 7) для инженерных расчетов по выбору оптимальных параметров ДЭП, обеспечивающих максимальный шумозащитный эффект в зависимости от расположения СООТ относительно автомобильной дороги и защищаемого жилого здания.
αЭ, αЭ, град. град.
30 30
20 20
10 10 00
1 2 3 hЭ,м 1 2 3 hЭ,м Рисунок 6 – Номограммы для оценки эффективности ДЭП высотой (hЭ) и углом наклона
C
B
А
ΔLm(hЭ, αЭ), дБА
ΔL3(hЭ, αЭ), дБА
а
б

Lз, м 13
Lз, м 13
20
(αЭ) для достижения максимального снижении уровня шума: а) на фасаде (ΔLm), б) на высоте третьего этажа (ΔL3)
Для примера (рисунок 6 а) рассмотрена произвольная точка С: при высоте ДЭП hЭ=2,5 м и угле ее наклона αЭ=20° максимальное снижение уровня шума на фасаде здания ΔLm составит 6,4 дБА. В темных тонах номограмм обозначены области приемлемого выбора.
99
55
3 6 9 Lш,м 3 6 9 Lш,м
ΔLm(Lш, Lз), дБА
Рисунок 7 – Номограммы для оценки эффективности ДЭП для достижения максимального снижении уровня шума: а) на фасаде жилого здания (ΔLm), б) на высоте
третьего этажа объекта шумозащиты (ΔL3), по расстоянию от источника шума до СООТ (Lш) и расстоянию от СООТ до жилого здания (Lз)
Материалы для изготовления дополнительных экранирующих панелей могут быть различными (изотропные, анизотропные), на основе металлов, полимеров, в том числе из отходов после вторичной их переработки. Конструктивно ДЭП также может быть исполнена полой или с гранулированными сыпучими материалами внутри. Необходимым условием для такой панели является обеспечение звукоизоляции не менее 10 – 12 дБ в частотном диапазоне от 250 Гц до 2 кГц, в котором доминируют спектральные составляющие шума от автотранспортных потоков.
Наряду с общеизвестными функциями СООТ (обеспечение безопасности и удобства для ожидающих пассажиров, эстетики городской среды), в диссертационной работе предложена и научно обоснована шумозащитная функция. Представленные в работе научные исследования с учетом возможной единой концепции архитектурно-планировочных решений конструкций СООТ с прилегающими торговыми павильонами позволят достичь синергетического эффекта в решении вопросов снижения уровня акустического загрязнения локальной территории городской среды и формирования ее эстетического облика.
Помимо этого, опираясь на сложившиеся тенденции в мировой практике по организации пассажирских перевозок в городах мегаполисах, в перспективе
ΔL3(Lш, Lз), дБА
а
б

остановочные павильоны могут служить для обеспечения климатического комфорта ожидающих пассажиров, размещения в них средств санитарной обработки (ультрафиолетовых излучателей, жидкостных санитайзеров) и точек электропитания для зарядки устройств мобильной связи. Внутренние и внешние поверхности сооружений остановочных пунктов могут быть использованы для размещения экранов и табло (в частности, на поверхности ДЭП) с целью адаптации человека в городской среде: информирования о времени прибытия общественного транспорта, о ближайших пунктах социальной инфраструктуры, рекламирования товаров и услуг.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. На основе проведенных теоретических и натурных экспериментальных исследований процессов формирования и распространения шума от автотранспортного потока в системе «автомобильная дорога – жилая застройка» в условиях города установлено, что одной из причин, влияющих на акустическое загрязнение, являются особенности сложившейся застройки жилых зон.
2. Установлено, по результатам натурных экспериментальных исследований, что наиболее проблемными местами по акустическому загрязнению от автотранспортного потока в сложившейся городской застройке стали места расположения остановочных пунктов общественного транспорта, которые для удобства и безопасности участников дорожного движения находятся в непосредственной близости с регулируемыми пешеходными переходами.
3. Предложено, исходя из анализа существующих методов снижения автотранспортного шума, в качестве шумозащитных экранирующих конструкций в условиях сложившейся городской застройки использовать имеющиеся сооружения остановочных пунктов общественного автотранспорта с установкой на их кровле дополнительной экранирующей панели.
4. Предложена модель процессов формирования и распространения шума от автотранспортного потока в системе «автомобильная дорога – жилая застройка» в местах расположения СООТ, достоверность которой подтверждена результатами натурных экспериментальных исследований.
5. На основе модели разработана компьютерная программа «Программа для моделирования распространения шума через сооружения на остановках общественного транспорта», получившая свидетельство о государственной регистрации и позволяющая визуализировать процессы распространения шума от автотранспортного потока, его прохождения через СООТ до жилой застройки и давать количественную оценку значений акустического загрязнения по высоте здания.
6. Решена задача, с помощью компьютерного моделирования, оптимизации геометрических параметров ДЭП в зависимости от расположения СООТ относительно автомобильной дороги и жилой застройки; получены аналитические выражения, на основе которых разработана методика и построены номограммы для инженерных расчетов шумозащитного эффекта СООТ с применением ДЭП.
7. Результаты работы имеют практическую значимость, о чем свидетельствуют акт о внедрении ООО «Липецкницстройпроект», а также
одобрение главного архитектора г. Липецка на использование рекомендаций представляемого исследования для технологического и конструктивного исполнения остановочных пунктов УДС г. Липецка.