Варианты устранения однообразия, создаваемого акустическими экранами.
УралГАХА, Екатеринбург
*****@***ru
Всем известно, что повышенное звуковое давление в шумовом канале, в который превращается участок дороги, выгороженный акустическими экранами (далее АЭ), очень сильно утомляет водителя и пассажиров. Этому способствуют не только повышенный уровень шума, но и однообразие ограниченного пространства. Совокупность этих факторов усыпляет бдительность водителя и может вызывать агрессию, что сказывается на безопасности движения. Светопрозрачные вставки, призванные расширить границы воспринимаемого пространства, как правило, слишком быстро перестают выполнять свою функцию, ввиду отсутствия регулярной очистки.
Общие требования проектирования АЭ включают в себя функциональную составляющую (т. е. изоляция от шума), безопасность и простоту технического обслуживания, а также эстетически привлекательный вид, который не утомлял бы водителя во время пути и воспринимался со стороны защищаемой территории. Однако, чаще всего, установленные АЭ, представляют собой высокий забор, превращающий дорогу в шумовой канал, утомляющий водителя во время движения.
Следовательно, в целях улучшения обстановки, необходимо предусмотреть: 1) способы снижения шумовой нагрузки;
2) возможность раскрытия бокового пространства.
Для этого можно рассмотреть различные варианты геометрии АЭ и возможность использования разнообразных физических принципов, способствующих защите от шума (работающих по принципу отражения, дифракционного рассеяния, поглощения и резонансного поглощения).
В некоторых случаях, можно пренебречь эффективностью звукоизолирующих свойств АЭ в пользу расширения бокового вида, которое будет способствовать снятию напряжения водителя, вызываемого ограниченностью видимого пространства, и, тем самым, повышать безопасность дорожного движения. Для осуществления такой идеи, предлагается разделить плоскости АЭ и расположить их по типу жалюзи. Для определения параметров расположения элементов АЭ, следует учесть ряд условий распространения шума и свойств звуковых волн.
В данном случае, движущийся транспорт не стоит рассматривать как источник распространения цилиндрических волн. Скорее, его нужно представить как совокупность множества точек импульсного шума, находящихся на некоей траектории и объединенных определенным промежутком времени. В рассматриваемый промежуток времени эти точки поочередно издают шум. В результате, если представить распространение исходящих звуковых волн в плоскости плана, проезжающий автомобиль можно сравнить с быстро движущимся катером. Его перемещение вызывает расходящиеся волны, которые бегут с гораздо большей скоростью, чем скорость его собственного движения. Кроме того, производимые волны имеют широкий спектр длин (Рис. 1).
Рис.1. Схема распространения шума от автомобиля.
Нас интересует плоскость плана, т. к. именно с ней предстоит иметь дело при построении геометрии расположения штучных элементов АЭ. Элементы АЭ должны располагаться т. о., чтобы основной своей плоскостью максимально отражать, рассеивать или поглощать создаваемый шум. Также нужно учесть угол раскрытия плоскостей АЭ по отношению к потенциальному наблюдателю, чтобы чередование торцов АЭ и открытого пространства, могло формировать целостную картину пейзажа. При перемещении наблюдателя с достаточно высокой скоростью, как известно, происходит эффект размытия предметов, расположенных вблизи, мешающих восприятию дальнего плана (Рис. 2).
Рис.2. Схема установки элементов АЭ. Вариант 1.
Рис.2. Схема установки элементов АЭ. Вариант 2.
Данный концепт предлагает расположить элементы АЭ с перекрытием минимум 5:1. (Общее эмпирическое правило: чтобы обеспечить незначительное ухудшение акустических характеристик экрана, соотношение между длиной участка перекрытия и расстоянием между экранами должно быть 4:1.) Расстояние между перекрывающими элементами должно удовлетворять нормам для не распространения звуковых волн с частотами, которые не претерпевают снижения интенсивности при прохождении по воздуху на относительно короткие расстояния (т. е. звуковые волны с частотами до 2000Гц). Если взять граничную частоту f = 2000 Гц, используя известную формулу, мы получим наибольшее расстояние 17 см., которое можно использовать для проектирования расположения элементов АЭ.
Для большей эффективности элементы АЭ следует установить наклонно, с тупым углом к плоскости дороги, чтобы создаваемый автомобилями шум отражался в небо. Материал элементов, как и ранее, может быть любым: кирпичная, каменная или блочная кладка, бетон, металл, древесина, прозрачные материалы, пластмассы, рециклированная резина, композиты.
В случае реализации идеи дифракционного рассеяния, предположительно, лучше подойдет листовая сталь толщиной 0.7 мм. Она удобна в обработке, ей проще придать складчатую структуру поверхности, удовлетворяющую условиям максимально эффективного дифракционного рассеяния как можно большего спектра звуковых волн. После штамповки (или другого способа обработки) прямоугольный в плане лист, принимает форму трапеции. Примерные параметры готового листа до обработки: 6 м. х 18 м.. После обработки (придания гладкому листу геометричной складчатой структуры) размер сократится по длине, примерно, на 1 – 1.5 м. По ширине стороны будут иметь неодинаковые размеры: с одной стороны, примерно, - 5.5 м.; с другой стороны, 3 м. – 4 м. Разбег размеров зависит от эффективности создаваемого рельефа складчатой поверхности, которая, в свою очередь, зависит от выбранного рисунка членения.
При выборе членений необходимо учитывать, что хорошо рассеиваются звуковые волны, длины которых близки по размерам к членению поверхности. Наиболее пригодны для этой цели элементы с криволинейными и выпуклыми членениями, которые способны рассеивать и более короткие волны. При использовании периодически расположенных элементов, рассеивание звуковых волн зависит не только от их формы и размеров, но и от их шага.
В зависимости от выбранного рисунка складчатой структуры, неодинаковое сжатие противоположных сторон АЭ может придать изначально прямоугольному листу форму трапеции или сегмента усеченной пирамиды. Кроме того, АЭ предлагается закрепить т. о., чтобы конструкция выполняла функцию резонансного поглотителя низких частот, в наиболее сложно гасимой части спектра 100Гц и ниже. Однако, для эффективной работы этой конструкции не будет хватать некоего замкнутого объема, в котором заключенный воздух выполняет роль пружины. Тем не менее, можно установить панель непосредственно на амортизаторы. Таким образом, создаваемые звуковые колебания, при наклонном проектном положении панели, будут гаситься, со стороны защищаемой территории, покрытием, расположенном за АЭ (трава и др.). Кроме того, роль пружины может выполнять незамкнутый объем воздуха находящийся под пластиной АЭ. В данном случае, упругость воздуха достижима за счет большой площади элемента АЭ и его относительно малого веса.
Шумозащитную эффективность применения данного концепта, его экономическую целесообразность и согласование с нормами безопасности, необходимо проверить экспериментально. Однако, уже сейчас ясно, что он может быть легко внедрен (при положительном исходе опытов), т. к. содержит возможность стандартизации и потенциал эстетического разнообразия. Это позволит решить проблемы связанные с устранением вредного влияния шума и однообразия замкнутого пространства.
Литература
1. Обзорная информация ФДА «Росавтодор» Министерства транспорта РФ, 2005 год. Контактное лицо: Сергей ДЕНИСОВ. *****@***ru
2. Поспелов применения акустических экранов на МКАД и перспективы их применения на автомобильных дорогах. Сборник докладов конференции. «Защита населения от повышенного шумового воздействия». Санкт-Петербург,21-22 марта 2006 года.
3. , , К учету физико-механических характеристик акустических экранов. Сборник докладов конференции. «Защита населения от повышенного шумового воздействия». Санкт-Петербург,22-24 марта 2011 года.
4. Тюрина акустических экранов для снижения шума в жилой застройке. Сборник докладов конференции. «Защита населения от повышенного шумового воздействия». Санкт-Петербург,21-22 марта 2006 года.
5. Грибов проектирования и производства шумозащитных экранов. Сборник докладов конференции. «Защита населения от повышенного шумового воздействия». Санкт-Петербург,22-24 марта 2011 года.
6. , Тишков исследования звукоизоляции ореберных ограждений. Сборник докладов конференции. «Защита населения от повышенного шумового воздействия». Санкт-Петербург,22-24 марта 2011 года.
7. Защита от шума в градостроительстве // Справочник проектировщика, , и др.; Под ред. . – М. Стройиздат, 1993.
8. Шубин шума проникающего за экран. Сборник докладов конференции. «Защита населения от повышенного шумового воздействия». Санкт-Петербург,22-24 марта 2011 года.
