Celem analiz i pomiarów hałasu, w zabudowie zlokalizowanej wzdłuż drogi, było opracowanie metodyki określania optymalnych parametrów projektowanych ekranów akustycznych ( długości, wysokości, odległości ) w zależności od lokalizacji i charakterystyki ukształtowania ekranowanych obiektów oraz ruchu drogowego.
Do obliczeń poziomu hałasu wykorzystano metodę opracowaną w Instytucie Inżynierii Drogowej i Kolejowej ( IIDiK ) Politechniki Krakowskiej przez Dr inż. S. Radosza [ ]. Jest ona dostosowana do charakterystyki akustycznej pojazdów samochodowych poruszających się po polskich drogach oraz nawierzchni tych dróg. Metodę te przedstawiono poniżej.
[ Radosz St.: Analiza wybranych parametrów ruchu i drogi w aspekcie ochrony akustycznej środowiska, Politechnika Krakowska, Praca doktorska Kraków 1984.
Radosz St.: Metoda obliczania poziomu hałasu drogowego, Drogownictwo 1/1981 ]
2.1. Założenia
Metoda opiera się na następujących założeniach:
• ruch drogowy stanowi liniowe źródło dźwięku zlokalizowane na wysokości 0,5 m nad jezdnią w odległości 3,5 m od jej krawędzi
• do określenia prognozowanego poziomu hałasu w punkcie odbioru wykorzystywany
jest wskaźnik równoważnego poziomu hałasu LAeq
• proces obliczania poziomu hałasu odbywa się w dwóch etapach:
• obliczenie poziomu hałasu u źródła ( podstawowy poziom hałasu )
• obliczenie poziomu hałasu u odbiorcy
• poziom hałasu u źródła określany jest w punkcie odniesienia znajdującym się w odległości d=10m, mierzonej w poziomie, od krawędzi jezdni w kierunku odbiorcy
• poziom podstawowy hałasu zależy od parametrów ruchu, rodzaju nawierzchni drogi jej pochylenia i nie zależy od czynników wpływających na rozchodzenie się hałasu w otoczeniu drogi i jest dla danego, jednorodnego elementu drogowego stały dla wszystkich odbiorców
20
• poziom hałasu u odbiorcy oblicza się z uwzględnieniem poprawek dotyczących czynników wpływających na rozchodzenie się hałasu od drogi i zależy od położenia odbiorcy w stosunku do drogi, cech geometrycznych drogi, ekranowania, rodzaju pokrycia terenu i poziomego kąta widzenia drogi z punktu odbioru
2.2. Tok postępowania
W celu określenia prognozowanego poziomu hałasu u odbiorcy należy podzielić drogę będącą źródłem hałasu, na odcinki jednorodne, a następnie dla każdego odcinka jednorodnego obliczyć poziom hałasu według schematu na rys. 2.1.
Rys. 2.1 Schemat obliczania poziomu hałasu dla jednorodnego odcinka drogi
21
Poziom podstawowy hałasu określa jego poziom u źródła i stanowi wartość wyjściową do dalszych obliczeń. Na jego wartość maja wpływ czynniki związane z parametrami potoku pojazdów i niektóre czynniki związane z drogą.
2.3.1. Wpływ parametrów potoku pojazdów
W metodzie uwzględnia się następujące parametry potoku pojazdów:
• natężenie ruchu q [P/h]
• średnia prędkość chwilowa potoku v [km/h]
• udział pojazdów ciężkich p [%]
Dobierając dane ruchowe do prognozy należy założyć że udział pory dnia w ruchu całodobowym w uproszczeniu stanowi 92%. Należy pamiętać, że w prognozie operujemy natężeniem wyrażanym na godzinę , czyli należy uwzględnić liczbę godzin przypadającą na porę dnia i nocy i rozłożyć równomiernie natężenie pojazdów.
Podstawowy poziom hałasu oblicza się ze wzoru:
LP
= 3
.
8
(
9 + 0
.
0 1 p + 0
.
0
v
1 ) log q + ( 1
− 7 1
. 8 +11 p − 0
.
0 3 q
2 ) log v + 1
.
0
v
8 +
Aeq
(2.1)
0
.
0 06 q
2 + 0
.
0 9 p + 60 [
9
. dB]
lub ze wzoru uproszczonego:
LP
= 9.7 log q + 4.2 log v + 0 1
. 1 p + 33 4
.
(2.2)
Aeq
[ dB]
2.3.2. Wpływ parametrów związanych z drogą
Na podstawowy poziom hałasu mają wpływ następujące parametry związane z drogą:
• pochylenie podłużne jezdni
• rodzaj i stan nawierzchni
Poprawkę, uwzględniającą zwiększoną emisję hałasu przez pojazdy podczas pokonywania wzniesień, wykonuje się dla pochyleń podłużnych większych od 2% według wzoru:
Li
= −0.022 v + 0 3
. 67 i + 0.2
(2.3)
Aeq
[ dB]
22
W przypadku drogi dwujezdniowej z pasem dzielącym szerszym niż 5 m lub drogi o ruchu jednokierunkowym poprawkę ze względu na pochylenie stosować należy tylko dla wzniesień.
Na drodze o ruchu jednokierunkowym, na którym występują strome spadki należy hałas pomierzyć bezpośrednio.
Poprawkę ze względu na rodzaj i stan nawierzchni dla nawierzchnie szorstkiej oblicza się według wzoru:
∆ L = 4 − 0.3 p [dB] (2.4) eq
Dla nawierzchni gładkiej poprawki tej nie uwzględnia się.
2.4. Wpływ ekranowania
Wpływ ekranowania w powyższej metodzie prognozowania hałasu, oblicza się na podstawie różnicy dróg ( δ ): fali załamanej na krawędzi ekranu ( a + b ) i fali biegnącej bezpośrednio do punktu odbioru (c ). Wartości a, b, c są wielkościami geometrycznymi, które można obliczyć z wzorów
2
2
a = ( d +
)
5
.
3
+ ( h −
)
5
.
0
(2.5)
1
1
2
2
b = ( d − d ) + ( h − h ) (2.6) 2
1
1
2
2
2
c = ( h −
)
5
.
0
+ ( d +
)
5
.
3
(2.7)
2
2
gdzie: h1 – wysokość ekranu [m]
h2 – wysokość punktu odbioru [m]
d1 – odległość ekranu od krawędzi jezdni [m]
d2 – odległość punktu odbioru od krawędzi jezdni [m]
23
Rys. 2.2. Schemat do obliczania wpływu ekranowania
Wartość poprawki oblicza się ze wzoru:
∆ L = f [log( a + b − c)] [dB] (2.8) e
gdzie: x = log ( a + b – c ), funkcja f ma postać:
2
n
A = A
[dB] (2.9)
0 + A x
1
+ A x
2
+ ... + A x
n
a wartości współczynników A0...An przyjmuje się w zależności od położenia punktu odbioru ( w strefie cienia akustycznego lub poza nią) według tabl. 2.1.
Tablica 2.1. Wartości współczynników A0...An
Strefa cienia
Strefa iluminowana
akustycznego
A0
-15.4
0
A1
-8.26
+0.109
A2
-2.787
-0.815
A3
-0.831
+0.479
A4
-0.198
+0.3284
A5
+0.1539
+0.04385
A6
+0.12248
0
A7
+0.02175
0
Zakres
- 3.0 ≤ x ≤ 1.2
- 4.0 ≤ x ≤ 0
ważności
Dla x z poza zakresu ważności należy przyjmować:
- jeżeli x < - 3.0 to A =
0
.
5
−
- jeżeli x > 1.2 to A - nieokreślone
- jeżeli x < 4.0 to A =
0
.
5
−
- jeżeli x > 0 to A = 0
24
2.5. Wpływ odległości oraz pokrycia terenu
Odległość punktu odbioru od źródła można obliczyć z prostej zależności geometrycznej:
2
2
d ′ = ( d +
)
5
.
3
+ ( h −
)
5
.
0
[m] (2.10)
Rys. 2.3 Schemat do obliczenia odległości d`
Jeśli teren między źródłem a punktem odbioru jest w ponad 50% utwardzony ( tzn. na terenie tym występują: płyty betonowe, bruk, nawierzchnia bitumiczna lub lustro wody ) to poprawkę ze względu na odległość oblicza się ze wzoru:
d
'
'
∆ Ld = 1
− 0.8log
[dB] (2.11)
eq
13.5
Natomiast jeśli teren między źródłem a punktem odbioru w ponad 50% porośnięty jest trawą d + .
3 5
lub niskimi uprawami rolnymi, to dla wysokości odbiorcy 1 ≤ h ≤
[m] należy
3
uwzględnić tłumiący wpływ pokrycia terenu, według wzoru:
25
d '
3 h
∆ Ld
[dB] (2.12)
eq =
1
− 0.8log
+ 5.2log
13.5
d + 3.5
Dla większych wysokości nie uwzględnia się wpływu tłumiącego pokrycia terenu, a poprawkę dla odległości oblicza się jak dla terenu o utwardzonej powierzchni.
2.6. Wpływ poziomego kąta widzenia
Poprawkę ze względu na wpływ wartości poziomego kąta widzenia odcinka jednorodnego oblicza się według wzoru:
Θ
Θ
∆ L = 10log
[dB] (2.13)
°
180
gdzie: Θ - poziomy kąt widzenia odcinka jednorodnego drogi z punku odbioru [°].
Rys. 2.4. Poziomy kąt widzenia odcinka
2.7. Wpływ odbicia fal dźwiękowych
Poziom hałasu w punkcie odbioru należy zwiększyć o 2.5 dB jeśli znajduje się on w odległości nie większej niż 1m od ściany budynku. Natomiast jeśli po przeciwległej stronie jezdni znajduje się rząd zwartej zabudowy lub element ekranujący poziom hałasu należy zwiększyć o 1 dB.
2.8. Poziom hałasu w punkcie odbioru
Poziom hałasu w punkcie odbioru dla jednorodnego odcinka drogi oblicza się ze wzoru: 26
p
L
= L
+ Σ L
∆
Aeq
Aeq
eq [dB] (2.14)
Natomiast łączny poziom hałasu u odbiorcy od „n” odcinków jednorodnych oblicza się ze wzoru:
n
0 LAi
L
1
.
= 10log 10
Σ
[dB]
(2.15)
AS
i 1
=
27