Ekrany akustyczne w ochronie przed hałasem od dróg ...sdr.gdos.gov.pl/Documents/GH/Spotkanie...

Ekrany akustyczne w ochronie przedhałasem od dróg kołowych i szynowych

Prof. dr hab. inż. Jan Adamczyk

Spotkanie Grupy Roboczej ds. Hałasufunkcjonującej w ramach krajowej sieci organów środowiskowych

i instytucji zarządzających funduszami unijnymi„Partnerstwo: Środowisko dla Rozwoju”.

3 czerwca 2014 r., Warszawa

Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Programu Operacyjnego Pomoc Techniczna

Konieczność sporządzania raportów OOŚi ich zakres

Drogi i szlaki kolejowe są uciążliwym źródłem hałasu, szczególnie kiedy

przebiegają w pobliżu zabudowy mieszkaniowej. Dlatego istotną

rzeczą jest umiejętność oceny klimatu akustycznego w pobliżu

istniejących lub nowoprojektowanych tras oraz takie planowanie

i realizowanie inwestycji, aby poziom hałasu nie przekroczył wartości

dopuszczalnych.

Hałas od dróg kołowych i szynowych



Ekran akustyczny jest jednym z wielu elementów i rozwiązań, które

należy brać pod uwagę przy planowaniu inwestycji. Tym bardziej, że

aby ekran akustyczny spełnił swoje zadanie (był skuteczny) musi zostać

spełnionych szereg warunków, tj.:

•Zachowana ciągłość i odpowiednia długość ekranu akustycznego

•Właściwa wysokość ekranu akustycznego

•Zapewnienie bezpieczeństwa i widoczności

Ekrany akustyczne



Oprócz podstawowych zasad należy rozważyć cały szereg czynników,

które powinny wpływać na decyzję o zastosowaniu ekranu akustycznego,

np.:

• Uwarunkowania terenowe i gruntowe

• Czynniki ekonomiczne (projekt, budowa, konserwacja, utylizacja)

• Wpływ na architekturę krajobrazu

• Opinia społeczna

• Rodzaj i analiza źródła hałasu

Ekrany akustyczne



• Nie można przenosić bezpośrednio rozwiązań ochrony akustycznej oddrogi kołowej (w postaci ekranów akustycznych różnych typów) dotransportu szynowego

• Oddziaływanie akustyczne drogi kołowej na otoczenie ma inną specyfikęniż oddziaływanie od transportu kolejowego

• Podstawowa różnica to oddziaływanie dynamiczne oraz sposóbgenerowania hałasu i drgań propagowanych do otoczenia

Hałas od drogi kołowej a hałas od drogiszynowej



• Obecnie stosowane ekrany są często rozwiązaniami przenoszonymi zkomunikacji drogowej, których konstrukcja może nie uwzględniaćdodatkowych oddziaływań dynamicznych powodowanych przezprzejeżdżające pociągi.


Źródło: Thompson D., Railway Noise and Vibration. Mechanism, Modelling and Means of Control Great Britin 2009 Elsevier Ltd., 519.



Oddziaływania dynamiczne wywołane przejazdem pociągu



Przy projektowaniu ekranów wzdłuż linii kolejowych należy unikaćrozmieszczania wyjść ewakuacyjnych w ekranach na wzór rozwiązaństosowanych w drogownictwie, ponieważ może to w skrajnychwypadkach doprowadzić do niewystarczającej przepustowości wyjść wprzypadku zatrzymania składu pociągu.

Prawidłowym rozwiązaniem jest budowa ekranów „na zakładkę” lubstosowanie bram ewakuacyjnych pozwalających na stworzenie dostępudo torowiska na długości kilku metrów

Ekrany akustyczne wzdłuż linii kolejowej



Przykład rozmieszczenia ekranów„na zakładkę”

źródło: RockDelta



• W przypadku hałasu generowanego podczas ruchu pojazdówszynowych mamy do czynienia z wieloma źródłami. Najważniejsze znich to hałas toczenia, hałas trakcyjny i hałas aerodynamiczny.

• Hałas toczenia jest dominującym źródłem hałasu przy większychprędkościach. Hałas ten wzrasta wraz z prędkością o około 9 dB przypodwojeniu prędkości.

• Hałas trakcyjny jest mniej zależny od prędkości pociągu i dominujetylko przy niskich prędkościach.

• Hałas aerodynamiczny znacznie bardziej zależy od prędkości niż hałaspochodzący z innych źródeł i staje się dominujący przy dużychprędkościach.

Hałas od drogi szynowej



Typowy wpływ poszczególnych źródełwibroakustycznych na emitowany poziom dźwięku

pojazdu szynowego

Źródło: Thompson D., Railway Noise and Vibration. Mechanism, Modelling and Means of Control Great Britin 2009 Elsevier Ltd., 519.



Przykłady długości fal (w m) wzbudzających wibracje dla różnychczęstotliwości i dla różnych prędkości przejazdu pociągu

40 km/h 80 km/h 160 km/h 300 km/h

4 Hz 2.8 5.6 11 21

8 Hz 1.4 2.8 5.6 10

16 Hz 0.69 1.4 2.8 5.2

31.5 Hz 0.35 0.70 1.4 2.6

63 Hz 0.18 0.35 0.71 1.3

125 Hz 0.089 0.18 0.36 0.67

250 Hz 0.044 0.089 0.18 0.33

Na podstawie: Thompson D., Railway Noise and Vibration. Mechanism, Modelling and Means of Control Great Britin 2009 Elsevier Ltd., 519.


Wielkość hałasu pochodzącego od komunikacji szynowej zależy od:

• prędkości jazdy;

• typu lokomotyw, składu i rodzaju pociągów;

• rozwiązania technicznego i stanu technicznego;

• rozwiązania tras komunikacyjnych;

• rodzaju toru i podtorza;

• natężenia ruchu;

• czynników architektonicznych i urbanistycznych.




W związku z tym skuteczna ochrona akustyczna od oddziaływań drogi

szynowej musi obejmować cały kompleks zagadnień związanych z

generowanymi zjawiskami fizycznymi.

Ten kompleks zagadnień obejmuje również ograniczenie

(zminimalizowanie) drgań propagowanych do otoczenia poprzez

odpowiednią wibroizolację podtorza szynowego.




Najważniejszym źródłem hałasu od pojazdów szynowych jest hałas

generowany na styku koła z szyną. W ten sposób powstaje tzw. hałas

toczenia (hałas ten jest dominujący do prędkości ok. 250 km/godz.).

Nierówności na kole i szynie wywołują pionowe drgania koła i szyny

zależne od ich charakterystyk dynamicznych. Dla hałasu toczenia

najistotniejsze są nierówności. Generowane przez nie drgania są

przekazywane do kół i szyn, a następnie w postaci hałasu

promieniowane do otoczenia.

Hałas toczenia


Poziom hałasu toczenia zależy od prędkości ruchu (im wyższa prędkość

ruchu tym hałas toczenia większy) oraz nierówności koła i powierzchni

tocznej szyn, które sprawiają, że koło i szyna wykonują drgania.

Amplituda tych drgań rośnie wraz ze stopniem zużycia falistego toru. W

celu zmniejszenia nierówności, na górnej powierzchni szyny stosuje się

cykliczne szlifowanie tej powierzchni.

Hałas toczenia



Na wielkość hałasu toczenia wpływ ma również rodzaj podkładów

(betonowe, drewniane), rodzaj podsypki oraz nieciągłości szyn, czyli

występowanie łączeń pomiędzy szynami. Zapobiegają one deformacji

wynikającej ze zmiany temperatury otoczenia.

Hałas toczenia



W związku z tym, że w przypadku hałasu toczenia jest on generowany na

styku kół z szyną, skutecznym rozwiązaniem może być zastosowanie

wzdłuż linii kolejowych niskich ekranów akustycznych (ok. 1,5 m

wysokości).

Błędem jest przenoszenie takiego rozwiązania do drogownictwa.

Niskie ekrany akustyczne



1) Czy jest zasadne chronienie budynku mieszkalnego np.

5 kondygnacyjnego położonego bezpośrednio przy ulicy przez ekran

akustyczny o wysokości maksymalnie 4 metrów?

Pytania od członków Grupy Roboczejds. Hałasu





Obszary objęte ochronąw postaci ekranu powinnyznajdować się w zasięgu cieniaakustycznego, spełnienie tegowarunku oznacza, że ochroną zapomocą ekranu akustycznegopowinny być objęte raczejosiedla o zabudowie niskiej.

Zastosowanie ekranuakustycznego w przypadku takimjak na zdjęciu obok powoduje, żenie możemy mówić o skutecznejochronie.




Przepisy nie nakazująbudowy ekranówakustycznych, tylkoplanowanie i realizowanieinwestycji w taki sposób,żeby poziom hałasu nieprzekroczyłdopuszczalnych wartości.




Jest cały szereg rozwiązań, które można zastosować w warunkach miejskichw zależności od sytuacji, jest to kilka sposobów ochrony przed hałasem, np.:

• Upłynnienie ruchu (system sterowania ruchem, ronda itd.)• Budowa alternatywnych dróg• Ograniczenie prędkości pojazdów (ze wględów akustycznych optymalna

prędkość to 50 km/h)• Wymiana nawierzchni• Ograniczenie ruchu pojazdów hałaśliwych (pojazdów ciężkich, motocykli)• Wprowadzenie odpowiednich zapisów w mpzp• Działania w celu obniżenia nateżenia ruchu (dobrze zorganizowany transport

miejski, sieć ścieżek rowerowych)• Ograniczenie udziału w ruchu pojazdów w złym stanie technicznym• Edukacja• i inne


2) W jaki sposób, mając na względzie obowiązujące przepisy prawa,

należałoby chronić budynki wielokondygnacyjne np. 4 lub 11 piętrowe,

jeśli z obliczeń oddziaływania akustycznego, na etapie raportu,

wychodzą przekroczenia dopuszczalnych poziomów hałasu analizując te

ww. budynki?




Głównymi przyczynami występowania przekroczeń dopuszczalnego

poziomu hałasu komunikacyjnego są: prędkość, zły stan dróg,

lokalizacja terenów mieszkalnych w pobliżu dróg o znacznym natężeniu

ruchu, duże natężenie ruchu samochodowego, zwarta zabudowa

miasta i małe przepustowości ulic, brak płynności ruchu, słaby stan

techniczny pojazdów i inne. Jest więc wiele czynników, które są

składowymi hałasu, a co z tym idzie można podjąć wiele działań, które

wyeliminują lub ograniczą hałas u jego źródła.




Aby odpowiedzieć na to pytanie potrzeba więcej danych jak np.ukształtowanie terenu i jego charakterystyka, natężenie ruchu i rodzajpojazdów, analiza całego kompleksu zagadnień, bo być może efektmożna uzyskać poprzez ograniczenie prędkości dopuszczalnej,poprawienie płynności ruchu, ograniczenie ruchu pojazdów ciężkich itp.

Jeżeli nie ma technicznych możliwości na wyeliminowanie czynników, którepowodują, że ekran nie będzie skutecznym rozwiązaniem to należyzrezygnować z jego budowy i nie inwestować w kosztowne rozwiązanieo wątpliwej skuteczności.




3) Czy w raportach oddziaływania na środowisko powinno się analizować

zobrazowanie zasięgu skuteczności każdego planowanego do

zastosowania ekranu akustycznego biorąc pod uwagę tzw. cień

akustyczny czy jest to zbyteczne, gdyż wystarczające są w zupełności

obliczenia oddziaływania akustycznego programem obliczeniowym np.

SoundPlan, Cadna itp.




Algorytm programu SoundPLAN, Cadna itp. oparty jest na normie PN-ISO9613-2:2002 zaleconej krajom członkowskim Unii Europejskiej dostosowania przy obliczaniu propagacji emisji hałasu. Również w częściopisującej rozchodzenie się dźwięku w środowisku (ekranowanie,tłumienie hałasu przez zieleń itp.). Obliczenia wykonane przy pomocytych narzędzi mają swoje ograniczenia, ale są wystarczające.

Podkreślić jednak trzeba, że tego typu programy są jedynie narzędziamiwykorzystywanymi do przeprowadzenia prognozy akustycznej. Mającnawet biegłą znajomość w zakresie obsługi tych narzędzi, ale bezwiedzy teoretycznej z akustyki, nie powinno się przeprowadzać analizakustycznych.



Prof. dr hab. inż. Jan Adamczyk

Dziękuję za uwagę


Ekrany akustyczne w ochronie przed hałasem od dróg ...sdr.gdos.gov.pl/Documents/GH/Spotkanie...

Documents

Transcript of Ekrany akustyczne w ochronie przed hałasem od dróg ...sdr.gdos.gov.pl/Documents/GH/Spotkanie...