Problematika hlučnosti povrchů vozovek

Problematika hlučnosti povrchů vozovek
Ing. Vítězslav Křivánek, Ph.D.
Centrum dopravního výzkumu, v.v.i.
Líšeňská 33a, 636 00 Brno
www.cdv.cz
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Obsah
Možnosti snižování hlukové zátěže z dopravy
Metody a měření vlivu povrchů vozovek na dopravní hluk
Výsledky měření - srovnání hlučnosti jednotlivých druhů
povrchů
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Dopravně-organizační protihluková opatření
Vliv rychlosti na hluk ze silniční
dopravy v závislosti na podílu
nákladních vozidel
Vliv snížení hlučnosti
v závislosti na intenzitě dopravy
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Stavebně-technická protihluková opatření
protihlukové stěny,
nízkohlučné povrchy,
výsadba zeleně,
protihluková okna.
Obrusná vrstva vozovky
Změna hladiny hluku v [dB]
Cementový beton
+2,0
Cementový beton bez přebroušení ocelovými kartáči s hlazením v podélném směru vláčením juty
-2,0
Zdrsněný litý asfalt
+2,0
Zdrsněný asfaltový beton nebo AKM
0,0
AB zrnitosti < 0/11 a AKM zrnitosti 0/8 a 0/11 bez dodatečného podrcení
-2,0
Otevřený asfaltový koberec s mezerovitostí min. 15%-obj. zrnitosti 0/11
-4,0
Otevřený asfaltový koberec s mezerovitostí min. 20%-obj. zrnitosti 0/11
-5,0
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Mechanizmus vzniku a zesilování hluku
v kontaktu pneumatiky a povrchu vozovky
Nárazy a otřesy způsobené
změnami interakčních sil mezi
běhounem pneumatiky a
povrchem vozovky.
Aerodynamické procesy mezi
běhounem pneumatiky a
vozovkou a v běhounu
pneumatiky.
Adheze a drobné pohyby
pryžového běhounu na
povrchu vozovky.
Vibrace pneumatiky.
Zdroj: Sandberg U., Ejsmont J. A.: Tyre/Road Noise Reference Book
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Metody měření vlivu povrchů
vozovek na dopravní hluk
Statistical Pass-By (SPB).
Close-proximity (CPX).
Controlled Pass-By (CPB).
Coast By (CB).
On Board Sound Intensity (OBSI).
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Metody měření vlivu povrchů
vozovek na dopravní hluk
Název metody
Princip metody
CB
(Coast-By)
Testovací automobil s testovanými pneumatikami míjí mikrofon s motorem vypnutým při různých
rychlostech. Obyčejně se měří maximální hladina zvuku, pomocí regrese se zjišťuje hladina hluku pro
referenční rychlosti (80 km/h pro osobní, 70 km/h pro nákladní).
CPB
(Controlled
Pass-By)
Dva vybrané automobily (jeden malý a jeden velký) s vybranými pneumatikami (na každé auto dvě
sady) míjí mikrofon se zapnutým motorem. Měří se maximální hladina hluku, dále se počítá průměrná
hodnota pro konkrétní rychlosti.
OBSI
(On Board Sound
Intensity)
Podobná CPX metodě, používá však místo mikrofonů sondy akustické intenzity => není citlivá na okolní
hluk, nepotřebuje speciální přívěs.
SPB
(Statistical
Pass-By)
Normální vozidla v dopravním proudu míjí postranní mikrofon. Zjišťuje se typ vozidla, jeho rychlost a
maximální hladina hluku. Za použití více než 100 osobních a 80 nákladních vozidel a následné regrese
se počítá normalizovaná hladina hluku pro 50, 80 a 110 km/h (osobní vozidla), 50, 70 85 km/h (těžká
vozidla). Podle rychlostí rozeznává 3 kategorie silničních komunikací: nízká (45-64 km/h), střední (65-99
km/h), vysoká (100 a více km/h). Konečným výsledkem je Statistical Pass-By Index (SPBI).
CPX
(CloseProximity)
Referenční pneumatika osazená na přívěsu taženém za automobilem (případně namontovaná na
měřícím automobilu) se nechá odvalovat po testované dráze s mikrofony připevněnými v její blízkosti.
Pro referenční rychlosti 50, 80 a 110 km/h je zaznamenávána průměrná hladina akustického tlaku pro
každý segment silnice.
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Statistická metoda při průjezdu
(SPB - Statistical Pass-By)
Měří se současně maximální hladiny akustického tlaku A
statisticky významného počtu jednotlivých vozidel při
průjezdu na určeném místě vozovky spolu s jejich rychlostí.
3 kategorie vozidel.
3 referenční rychlosti.
Statistický index
při průjezdu (SPBI).
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Statistická metoda při průjezdu - SPB
Poměrně velmi přesná metoda.
Bere v úvahu nejenom hluk způsobený odvalováním
pneumatiky, ale i další vlivy (např. absorpci hluku motoru
vozovkou).
Dobře zahrnuje vliv všech typů vozidel (lehkých i těžkých).
Pouze bodová metoda.
Velmi náročná na volbu měřícího
místa.
Mírně rozdílné výsledky v zimě
a v létě (zimní pneumatiky).
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Statistická metoda při průjezdu - SPB
1. stanoviště – měření
hluku.
2. stanoviště měření
rychlosti a času
průjezdu vozidel.
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Statistická metoda při průjezdu - SPB
Modifikovaný měřící řetězec.
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Statistická metoda při průjezdu - SPB
Vyhodnocení naměřených dat
Analýza a archivace v návaznosti na
elektronický sběr dat je umožněna
digitálními měřidly s výstupem do PC.
Získaná data ze zvukového analyzátoru jsou
zpracovávána pomocí softwaru Norprofile.
Data z měřícího stanoviště pro určování
rychlosti jsou konfrontována s grafickým
průběhem změřené maximální hladiny
hluku.
Je zkoumáno dodržení požadavků na jasné
akustické odlišení vozidla od ostatního
silničního provozu na komunikaci.
V případě nesplnění této podmínky se
měřený vzorek odstraňuje z dalšího
zpracování - jedná se o 5 – 15% vzorků
v závislosti na kategorii vozidla a hustotě
provozu.
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Statistická metoda při průjezdu - SPB
Výpočet regrese
Regresní přímky pro jednotlivé kategorie k určení indexu SPBI
(cementobetonový povrch - úprava juta)
Korektní data jsou rozdělena do
příslušných kategorií vozidel.
96,0
94,0
LAmax [dB]
Vstupní údaje: maximální hladina
akustického tlaku A v závislosti
na dekadickém logaritmu
rychlosti pro každý průjezd
vozidla.
Výpočet regrese a následné
normování k referenční rychlosti
slouží k určení hladin
akustického tlaku vozidla.
92,0
y = 42,6x + 7,8
y = 34,4x + 12,6
90,0
y = 28,1x + 31,3
88,0
86,0
84,0
82,0
80,0
Získání celkové hladiny vlivu
povrchu vozovky na dopravní
hluk pro danou skladbu vozidel:
určení statistického indexu při
průjezdu SPBI.
Hlučnost povrchů vozovek
78,0
1,80
1,85
1,90
1,95
2,00
2,05
2,10
2,15
2,20
2,25
log v [km/h]
Kategorie 1 - osobní vozidla
Kategorie 2a - dvounápravová těžká vozidla
Kategorie 2b - vícenápravová těžká vozidla
Brno, 19. 3. 2010
2,30
Statistická metoda při průjezdu - SPB
Regresní přímky pro kategori 1 k určení indexu SPBI
96,0
94,0
92,0
LAmax [dB]
90,0
88,0
86,0
84,0
82,0
80,0
78,0
1,90
1,95
2,00
2,05
2,10
2,15
2,20
2,25
2,30
log v [km/h]
Cementobetonový kryt - striáž
Hlučnost povrchů vozovek
Cementobetonový kryt - juta
Asfaltový kryt AKMS I - starší
Asfaltový kryt AKMS I - novější
Brno, 19. 3. 2010
Metoda malé vzdálenosti
(CPX - Close proximity)
Testovaná pneumatika osazená na přívěsu taženém za
automobilem (případně namontovaná na měřícím automobilu)
se nechá odvalovat po testované dráze s pěticí mikrofonů
připevněných v její blízkosti.
Pro referenční rychlosti
50, 80 a 110 km/h je
zaznamenávána průměrná
hladina akustického tlaku
pro každý dvacetimetrový
segment silnice.
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Metoda malé vzdálenosti - CPX
Různé varianty měřícího zařízení.
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Metoda malé vzdálenosti - CPX
Měří pouze hluk vzniklý odvalováním pneumatiky, nebere v
potaz další akustické vlastnosti vozovky
(např. absorpci hluku motoru vozovkou).
Dají se s ní měřit i dlouhé úseky komunikací.
Oproti SPB rychlá metoda.
Poměrně problematicky postihuje vliv
těžkých vozidel.
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Metoda malé vzdálenosti - CPX
Na základě poznatků
ze zahraničí,
konstrukce vlastního
přívěsu pro měření
pomocí metody CPX –
jediné zařízení v rámci
ČR na měření hluku
pomocí metody CPX.
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Metoda malé vzdálenosti – CPX
Umístění měřících mikrofonů:
Přívěs i veškeré zabezpečení
rozvodů je symetrické.
Možnost výběru kola sloužícího
k měření hluku.
Reálné uchycení měřících
mikrofonů je na teleskopických
vysouvacích, natáčecích tyčích.
Nastavování do požadované
polohy vůči měřící pneumatice.
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Metoda malé vzdálenosti - CPX
Záznam akustického tlaku při
měření pomocí metody CPX
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Metoda malé vzdálenosti - CPX
Závislost
L[dB] – f[Hz]
50km/h
100km/h
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Metoda malé vzdálenosti – CPX
L
[dB(A)/20u Pa]
Závislost: L[dB] – t[s]
60km/h
Signal
Signal
Signal
Signal
Signal
1
2
3
4
5
95
94
93
92
91
0
80km/h
5
10
15
20
25
[s] (Relative Time)
30
35
40
L
[dB(A)/20u Pa]
100
45
Signal
Signal
Signal
Signal
Signal
50
1
2
3
4
5
99
98
97
96
0
Hlučnost povrchů vozovek
5
10
15
20
25
[s] (Relative Time)
30
35
40
45
50
Brno, 19. 3. 2010
Vlastnosti vozovek ovlivňující
jejich akustickou výkonnost
Textura povrchu
Vymývaný cementobetonový kryt vozovky - povrch s obnaženým
kamenivem.
Cementobetonový kryt vozovky s výbrusy.
Texturování cementobetonového krytu vozovky před jeho zatvrdnutím.
Asfaltový koberec tenký – AKT.
Pórovitost
Jednovrstvý asfaltový koberec drenážní (AKD).
Dvouvrstvý asfaltový koberec drenážní.
Drenážní (mezerovitý) beton.
Eufonické vozovky.
Tuhost
Gumoasfalt.
Poroelastické povrchy.
Stav vozovky
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Srovnání hlučnosti jednotlivých druhů
povrchů na dálnicích v ČR
hladina hluku v dB při rychlosti
Druh krytu:
60 km/hod
90 km/hod
120 km/hod
CB kryt s kluznými trny a kotvami,
úprava vlečenou jutou
89,3
95,9
100,5
starý CB kryt bez kluzných trnů a
kotev, úprava vlečenou jutou
90,1
96,5
100,8
starý CB kryt bez kluzných trnů a
kotev, velmi hluboká striáž (kartáče)
95,8
100,4
106
asfaltový beton
91,8
97,6
101,2
asfaltový koberec mastixový
91,6
97,1
100,0
Zdroj: Birnbaumová, M. Zkušenosti s výstavbou CB krytů v České republice. In Cementobetonové vozovky 2003, Bratislava, 2003.
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Srovnání hlučnosti jednotlivých druhů
povrchů metodou SPB
Srovnání hlučnosti vozovek různého typu a stáří
93,0
92,0
91,0
90,0
89,0
LVEH v [dB]
88,0
87,0
AKMS I - nový
AKMS I - starý
86,0
CB - juta
85,0
CB - striáž
84,0
83,0
82,0
81,0
80,0
Osobní auta
Lehká nákladní auta
Těžká nákladní auta
Celkový SPBI index vozidel
Typ vozidel - hodnoty pro vysokou rychlost
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Srovnání hlučnosti povrchu AKMS
různého stáří metodou SPB
Srovnání hlučnosti povrchu AKMS různého stáří z různých míst
90
89
88
LVEH v [dB]
87
Typ povrchu:
AKMS I - M, stáří 2 roky
AKMS I - M, stáří 4 roky
AKMS I - M, stáří 9 roků
86
85
84
83
82
Osobní auta
Lehká nákladní auta
Těžká nákladní auta
Celkový SPBI index vozidel
Typ vozidel - hodnoty pro vysokou rychlost
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Srovnání hlučnosti jednotlivých druhů
CB povrchů metodou CPX
Srovnání hlučnosti vozovek s CB povrchem
110
108
106
104
LAeq [dB(A)]
102
100
CB juta, stáří 4 roky
CB striáž (tv.silon), stáří 0 roků
CB striáž (silon), stáří 0 roků
CB striáž (ocel), stáří 0 roků
CB striáž, stáří 32 roků
98
96
94
92
90
88
86
50 km/h
80 km/h
110 km/h
rychlost [km/h]
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Srovnání hlučnosti jednotlivých druhů
asfaltových povrchů metodou CPX
Srovnání hlučnosti vozovek s asfaltovým povrchem
110
108
106
104
LAeq [dB(A)]
102
100
AKD, stáří 1 rok
AKMS, stáří 6 roků
AKMS, stáří 13 roků
Rubit, stáří 11 roků
98
96
94
92
90
88
86
50 km/h
60 km/h
80 km/h
110 km/h
rychlost [km/h]
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Měření dopravního hluku v klidových
zónach
Vliv povrchu a sklonu vozovky na hlučnost při dané intenzitě
provozu v zonách 30
58
56
54
LAeq [dB]
52
50
48
46
44
42
40
15
Intenzita [aut/h]
Asfalt, rovina
Asfalt, příčný práh
Hlučnost povrchů vozovek
34
Asfalt, kopec
Dlažební kostky, rovina
Brno, 19. 3. 2010
Zhodnocení
SPB
Dobře zahrnuje vliv všech typů vozidel a postihuje i další vlivy v okolí
vozovky.
Bodová metoda náročná na volbu měřícího místa.
CPX
Nezávislá na intenzitě dopravního proudu, vyhodnocuje dlouhé úseky
komunikací.
Měří pouze hluk vzniklý odvalováním pneumatiky.
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010
Děkuji za pozornost.
Centrum dopravního výzkumu, v.v.i.
Líšeňská 33a
636 00 Brno
Kontakt:
Ing. Vítězslav Křivánek, Ph.D.
E-mail: [email protected]
Tel.:
549 429 307
http://www.cdv.cz
http://szp.cdv.cz
Hlučnost povrchů vozovek
Brno, 19. 3. 2010