2. Шум рельсового транспорту

Залізничний шум залежить, перш за все, від швидкості поїзда (малюнок №2), але варіації є типовими залежно від типу двигуна, вагонів і колій. Шуми можуть бути генеровані на станціях і дворах вишиковування, через дії переведення на запасну колію. Введення поїздів максимальної швидкості створили спеціальні проблеми шуму. На швидкостях, більших за 250 км/год, внесок звукової енергії високої частоти зростає і звук може бути подібний до шуму літаків.

Малюнок №2 Залежність рівня шуму поїзда від швидкості

За своїм функціональним призначенням рейковий транспорт поділяється на: транспорт дальнього сполучення, у тому числі і надшвидкісний, приміський і міський транспорт.

Шумові характеристики потоків рельсового транспорту знаходиться за такою формулою:

, (1.1.2)

де T – час виміру, сек; – час проходження потяга через точки спостереження або часу між двома проходами потяків; – визначений рівень звуку при русі поїзда або рівень звуку в паузі проходами поїздів, дБА.

Зовнішній шум на перегонах від поїздів дальнього сполучення пе­рекриває чутний людиною діапазон частот: від десятків герц до 15…20 кГц (малюнок №3). Причому частина спектра вище 500 Гц характерна для швидких поїздів, а нижче 400 Гц — для товарних потягів.

Малюнок №3

На малюнку №3 наведені третьоктавні усереднені рівні зовніш­нього шуму залізничних потягів, що проходять зі швидкістю 120 км/год. Рейки покладені на щебеневу основу. Криві відповідають випадкам, коли вимірювальні датчики розміщувалися на різній від­стані від потягу: 1 — відстань 10 м, висота над рейками 2 м, шум 90 дБА; 2 — відстань 25 м, висота над рейками 12 м, шум 89 дБА; 3 — відстань 50 м, висота над рейками 1,2 м, шум 84 дБА; 4 — відстань 100 м, висота над рейками 1,2 м, шум 79 дБА.

У таблиці 4 наведені усереднені дані про шум потягів на перего­нах (у випадку дизельної й електричної тяги) із щебеневою осно­вою, при гарному стані рейкових шляхів, в умовах вільного поширення звука. Розкид результатів замірів у 90% випадків скла­дає + 2 дБА.

Таблиця №4

При нерівній поверхні рейок і коліс дані таблиці повинні бути збільшені на 5 дбА, а при значній хвилястості поверхонь - до 15 дБА. Рейки на бетонних шпалах приблизно на 2 дБА "тихіше", ніж на дерев'яних.

Також відрізняються мокрі і сухі рейки. Рівні шуму на частотах нижче 500 Гц при зростанні швидкості руху понад 80 км/год прак­тично не збільшуються (малюнок №4), а на частотах більше 500 Гц зро­стають у середньому на 10 дБА.

Малюнок №4

Крива 1 описує різницю рівнів шуму ∆L при збільшенні швидкості від 80 до 120 км/год, а крива 2 - зміну ∆L при збільшенні швидкості від 80 до 150 км/год.

Зі збільшенням відстані від рейок (при висоті точки заміру 3,5 м) в інтервалі від 15 до 100 м рівні шуму знижуються на 5 дБА. Якщо частоту точок заміру над рейкою збільшити з 1,2 до 3,5 м (відстань від рейок - 25 м), то рівні шуму зростуть приблизно на 2 дБА, причому зростання спостерігається в основному в діапазоні частот від 200 до 1000 Гц.

Шум від потягу, який йде по мосту, залежить не тільки від швидкості руху, а також від конструкції самого мосту (сталевий чи залізобетонний) і як здійснене закріплення рейок на ньому.

Частина повітряного шуму при коченні коліс вагона по рейках передається через підлогу, вікна, стіни вагона, а при русі у тунелі — через стелю у його внутрішній салон. Крім того, від коліс вагона на інші конструктивні елементи передається звукова вібрація, у ре­зультаті чого в процесі шумовипромінювання у пасажирському ва­гоні додається ще одна складова повітряного шуму.

Зовнішня гучність приміських електропоїздів наведена на малюнку №5. Як показують порівняння з малюнком №3, шум потягів даль­нього сполучення вище. Причина цього полягає в тому, що примісь­кі електропоїзди оснащені переважно пневморесорами і шумозахисними екранами, що відбивають шум на частотах вище 260 Гц, крім того, в деяких моделях вагонів використовуються дис­кові гальма, що дають менший шум.

На малюнку №5 показані третьоктавні рівні зовнішнього шуму елек­тропоїзду при різних швидкостях руху. Рейки покладені на щебене­ву основу. Точки замірів знаходяться на відстані 25 м від рейок і на висоті 3,5 м над землею.

Крива 1 відповідає випадку руху електропоїзда зі швидкістю 120 км/год (L_мах =79 дБА), крива 2 - зі швидкістю 100 км/год (L_мах =77 дБА), крива 3 - швидкістю 80 км/год (L_мах =76 дБА), крива 4 -швидкістю 60 км/год (L_мах =73 дБА).

Малюнок №5

Рівні шуму в салоні приміського електропоїзда, що рухається зі швидкістю 120 км/год, перевищують гучність у вагоні швидкого поїзда усього на 3 дБА, хоча приміські електропоїзди мають на ко­жній осі приводні електродвигуни. При русі електропоїзда у тунелі зі швидкістю 60 км/год рівень шуму зростає з 65 до 74 дБА.

Результати замірів зовнішнього шуму від потягів метрополітену (міський транспорт) при русі на відкритих перегонах (без предметів, що відбивають, і будівель) наведені на малюнку №6.

Малюнок №6

Тут зображені середні третьоктавні рівні зовнішнього шуму потягів метрополітену при русі зі швидкістю 40 км/год. Рейки покладені на щебеневій основі. Точка замірів розташована на відстані 7,5 м і на ви­соті 1,25 м над рейками. Крива 1 відповідає середній зміні шуму від частоти, а область 2 - розкиду вимірюваних рівнів шуму. У випадку руху потягу метрополітену по насипу, рівні шуму на висоті другого поверху житлового будинку біля будинку, що знаходяться на відстані близько 20 м від насипу, підвищуються на 3 дБА (порівняно з умовами відкритого простору), а на висоті першого поверху - на 4...5 дБА. Збільшення відстані до забудови з 20 до 50 м призводить до зниження рівня шуму біля будинку на 10 дБА.

Потяг , який рухається по тунелю, збуджує звукову вібрацію, що передається від рейок на конструкції тунелю, а при неглибокому його заляганні і на будинки, що знаходяться над ним. Максимуми рівнів швидкості вібрацій, виміряні на стінці тунелю і стінці підвалу будинку, розташованого на відстані 14 м від тунелю, при швидкості потягу 60 км/год розташовуються в інтервалі частот від 40 до 74 Гц (основний тон згинних коливань колісної пари) і складають відпові­дно 60 і 47 дБ. Подвоєння швидкості руху з 40 до 80 км/год викликає підвищення рівнів вібрації конструкції тунелю на 4...9 дБ. З подвоєнням навантаження на вісь вагона рівні вібрації збільшують-і ч приблизно на 3 дБ. Якісна амортизація вагона не впливає на рівні тукової вібрації в тунелі, але на них істотно впливає товщина стінок тунелю. Подвоєння товщини стінок (чи глибини, на якій знахо­диться тунель) призводить до зниження рівнів вібрації приблизно на 12 дБ.

Зовнішній шум трамвая при русі на шляхах на щебеневій основі зі швидкістю 40 км/год на відстані 7,5 м від рейок і висоті над рей­ками 1,25 м складає 81 дБА, а при швидкості 60 км/год - 86 дБА.

Якщо між рейками знаходиться асфальтове покриття, то рівні шуму трамвая при швидкості 40 км/год складають 87 дБА, а при швидкості 60 км/год - 91 дБА.

Під час руху трамвая по бетонному мосту рівні шуму в серед­ньому зростають на 4 дБА.

На малюнку №7 зображені третьоктавні рівні зовнішнього шуму трамвая при розгоні і гальмуванні (крива 1) на підземній станції і перегоні (крива 3), а також при русі зі швидкістю 40 км/год на пере­гоні (крива 2).

Малюнок №7

Для проведення випробувань була обрана ділянка шляху, на якому рейки покладені на щебеневу основу. На підземній станції заміри проводилися на відстані 1,5 м від вагона і на висоті 1,25 м над рейками, а на відкритому перегоні - на відстані 7,5 м від вагона і такій же висоті над рейками.

Середня швидкість вертикальних звукових вібрацій, які виника­ють при русі трамвая зі швидкістю 40 км/год біля рейки, дорівнює 105 дБ, а при швидкості 60 км/ год- 108 дБ.

Рівень вібрації на відстані 15 м від рейок, встановлених на шпа­лах, які, у свою чергу, встановлені на щебеневу основу, при тих же швидкостях руху знижується відповідно до 63 дБ і 66 дБ.

При замерзлому ґрунті узимку рівень вібрацій на відстані 15 м від шляхів підвищується на 5 дБ, особливо в діапазоні частот при­близно 40 Гід.

Середні рівні шуму усередині трамвая і розкид значень рівнів при їх вимірюванні наведені на малюнку №8. На цьому Малюнку крива 1 - це усереднені третьоктавні рівні, а заштрихована зона 2 - розкид рівнів шуму усередині трамвая, що рухається зі швидкістю 40 км/год. Заміри проводилися на висоті 1,2 м від підлоги вагона.

Малюнок №8

Розкид значень шуму пов'язаний не тільки з конструкцією ваго­на, але і зі станом шляху.

При русі трамвайних вагонів асфальтованими шляхами і по бе­тонних мостах рівні шуму можуть збільшуватися до 9 дБА.