Автомобильный шум и методы его снижения

Введение

Одним из неблагоприятных факторов среды обитания для человека является шум. Защита от шума - это один из самых главных вопросов, который поднимается при проектировании, строительстве и реконструкции городов. В связи с интенсивной урбанизацией городов и существенному увеличению интенсивности движения, для решения транспортных проблем, проводится модернизация транспортных развязок, с разведением потока в разные уровни. При таких реконструкциях многие жилые дома попадают в зону акустического дискомфорта, то есть подвергаются воздействию транспортного шума с повышенной степенью. Зачастую санитарные нормы в жилых помещениях превышают допустимые нормы, что приводит к ухудшению физического состояния человека и повышению заболеваний сердечно-сосудистой и центральной нервной системы. Автомобильный транспорт является основным источником выбросов, вибраций и шума, на его долю приходится около 80% зон акустического дискомфорта.
Таким образом, защита от шума является комплексной проблемой, которая включает в себя ряд санитарно-гигиенических, технических, административных и правовых задач. К техническим задачам относят активные способы, направленные на борьбу с шумом в источнике возникновения и пассивные непосредственно архитектурно-планировочными решениями. К правовым задачам следует отнести принятие нормативно-правовых актов специального назначения по борьбе с шумом, так как на сегодняшний день в Российской Федерации, есть только отдельные положения о защите окружающей среды от шума и от его вредного воздействия. К административным задачам можно отнести упорядочение движения грузовых и легковых машин на определённых улицах, а также предотвращение или регулирование во времени эксплуатацию определённой техники. В комплексе мероприятий по защите от неблагоприятного воздействия шума можно так же отнести проведение медицинских осмотров с целью своевременного выявления различного рода заболеваний, связанных с воздействием шума на человека.
Общие понятия и определения

Шумом называют неприятный и нежелательный звук или его совокупность, который мешает восприятию полезных сигналов, нарушающих тишину и оказывающих вредное воздействие на организм человека, снижающих его работоспособность.
Для оценки шума учитывают субъективную оценку, используют понятие уровень звука – общий уровень звукового давления, который измеряется шумометром на кривой частотной коррекции, характеризующей приблизительно частотную характеристику восприятия шума ухом.
Шумовой режим определяется воздействием ряда источников внешнего шума. К одним из таких источников и относят средства автомобильного транспорта. К весьма важным вопросам относят, и установление интервала времени, в течение которого производится измерение и оценка непостоянного шума. Следует отметить, под шумом окружающей среды понимается общий шум в данной ситуации в рассмотренный интервал времени. Во многих случаях целью описания шума окружающей среды состоит в разработке прогноза шумовой ситуации. Весьма полезно также использовать в графическом изображении карты щумовых зон.
Рост интенсивности движения автомобилей на дорогах приводит к увеличению шумовой нагрузки на население, которое проживает на территориях вблизи автомобильных дорог. Причём повышение интенсивности движения происходит молниеносно и люди не успевают быстро адаптироваться к условиям повышения шумового воздействия. Защита населения от шума носит не только социальный характер, но и экономический. Ухудшение условий труда и отдыха при повышенном транспортном шуме отрицательно влияет на производительность труда, а так же на качестве.
Раздражение человека шумом характеризуется эквивалентным уровнем звука – Lэкв. Эквивалентный уровень непостоянного представляет уровень звука постоянного не импульсного шума, оказывающего такое же воздействие на человека, как и непостоянный шум.
Эквивалентный уровень звука определяется по формуле:
Lэкв=10lg0T100,1Ltdt, (1.1)

где Т – продолжительность измерения уровней звука;
Lt – текущее значение уровня звука.

Эквивалентный уровень звука принят в Российской Федерации как нормируемая характеристика непостоянного шума.
Уровень звукового давления, который создаётся несколькими источниками, определяется по формуле:

LАэкв∑=10lg⁡(10LА1экв10+10LА2экв10+10LАnэкв10), (1.2)

где LАiэкв - уровень звука от i источника шума, дБА.

В целях упрощения используется формула 1.3, где учитываются энергетическое сложение разных уровней:

LАэкв∑=LАэкв max+ΔL, (1.3)

где LАэкв max - больший из двух уровней звука, дБА;
ΔL - добавка к высокому уровню звука для получения суммарного уровня, дБА.

При большем количестве источников шума суммирование производят с максимального уровня в следующей последовательности: вычисляется разность двух складываемых уровней; определяется добавка к более высокому из двух складываемых уровней; слаживают добавку с более высоким из двух складываемых уровней; аналогичные действия с полученной суммой двух уровней и третьим и.т.д.
2 Влияние шума на здоровье человека

Шумовое загрязнение окружающей среды оказывает негативное воздействие на здоровье и благополучие людей. В 1999 году Всемирная Организация Здравоохранения опубликовала «Руководство по контролю шума в населённых пунктах», в которых указаны санитарно-гигиенические нормативы уровня шума. Шумовое загрязнение является не только одним из ведущих негативных экологических факторов, но и распространённой причиной жалоб среди населения.
Учитывая минимальную продолжительность времени охраны сна, которая составляет около 8-ми часов и имеет тенденцию увеличения по выходным дням. Кроме того необходимо учитывать и уязвимые группы среди населения, которые подвергаются шумовому воздействию. Эта группа включает в себя детей, людей пожилого возраста и беременных женщин. Кроме того в группу риска нужно отнести людей работающих в разные смены, в связи с тем, что их сон находится в стрессовой ситуации из-за необходимости постоянной адаптации организма к существующим негативным факторам.
Результаты изучения нарушения сна демонстрируют возникновение побочных явлений на здоровье человека. Ограничение продолжительности сна приводит к сонливости и в свою очередь влияет на работоспособность и ухудшение качества работы, а так же возможной вероятности возникновения несчастных случаев.
Стрессовые факторы окружающей среды, включая шум, приводит к развитию бессонницы. Бессонница приводит к неблагоприятным последствиям – усталость, апатия, раздражительность, нарушение концентрации внимания. Результаты исследований показывают, что число людей страдающих бессонницей частота выявления психических расстройств увеличивается в четыре раза. Установлена также бессонница с различными патологическими состояниями, включая сердечно-сосудистой и дыхательной системы, желудочно-кишечного тракта, почек и опорно-двигательного аппарата.
На рисунке 2.1 показана схема принципиальной реакции, использованной при проведении исследований по проблеме шума.
Действие шума (уровня звука)

Заболевания сердечно-сосудистой системы
Гипертоническая болезнь Атеросклероз Ишемическая болезнь сердца

Расстройства
Кровяное давление Липиды крови Вязкость крови
Сердечная деятельность Глюкоза крови Факторы свёртывания крови

Факторы риска
Физиологические стрессовые рекомендации
- Вегетативная нервная система (симпатическая)
- Эндокринная система (гипофиз, надпочечники)

Прямой путь
Раздражительность

Когнитивные эмоциональные нарушения

Нарушение активности сна

Потеря слуха
Непрямой путь
Прямой путь


Рисунок 2.1 – Схема реакций при шумовом воздействии

Анализы фактических данных позволяет нам сделать определённые выводы: 1) сон, является биологической необходимостью и любое нарушение связано с неблагоприятным явлением на организм человека; 2) имеется достаточное количество данных о воздействии шума: увеличение сердечных сокращений, частое пробуждение ночью; 3) имеется достаточное количество данных, что воздействие шума приводит к частым использованиям лекарственных препаратов; 4) нет достаточных данных, свидетельствующих о том, что нарушения сна приводит к слабости и несчастным случаям; 5) нет достаточных данных, свидетельствующих о том, что шум может вызвать изменения уровня гормонов и развитие клинических нарушений – сердечно-сосудистой системы, депрессии и других расстройств.
В таблице 2.1 указаны негативные эффекты, которые возникают у населения, которое проживающее, под воздействием транспортного шума.

Таблица 2.1 – Негативные эффекты от воздействия шума
Поражаемые органы и системы Нарушение здоровья Код нарушения по МКБ-10 Данные о пороговых уровнях шума, дБ
Нервная система Нервозность (напряжение, раздражительность) R 45.0 35

Расстройство сна G 47 40

Когнитивные нарушения R 41 42

Вегетососудистая дистония G 90.8 60
Система кровообращения Повышение кровяного давления R 03.0 65

Гипертензивная болезнь сердца I 11.9 70

Ишемическая болезнь сердца I 24, I 25 70

Стенокардия I 20 70

Инфаркт миокарда I 21 70
Болезнь уха и сосцевидного отростка Шум в ушах H 93.1 45

Кондуктивная и нейросенсорная потеря слуха H 90 80

Потеря слуха, вызванная шумом H 83.3 80

Данные социологического опроса показывает, что влияние шума, прежде всего, отражается на людях связанных с умственным трудом и составляет 60%, для людей занятых физическим трудом – 55%

. Таким образом, можно сделать вывод, что воздействия шума может стать причиной нервного и психического истощения, невроза, бессонницы, расстройства эндокринной и сердечно-сосудистой системы, кроме того снижает производительность труда и мешает плодотворно работать и полноценно отдыхать. Так же постоянное воздействие сильного шума может вызвать звон в ушах, головокружение, головную боль. Отсутствие полноценного отдыха после трудовых будней приведёт к тому, что утомление перерастёт в хроническое, которое способствует развитию различного рода заболеваний. Но не только инженеры и проектировщики борются с шумом, но мы должны обезопасить своё жилище от негативного воздействия шума. Для этого можно использовать современные акустические строительные материалы.
Допустимые уровни шума

Допустимые уровни шума регламентируются санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» в дневное (с 7-00 до 23-00ч) и ночное (с 23-00 до 7-00 ч) время, а так же Строительными нормами и правилами СНиП23-03-2003 «Защита от шума».
Предельно допустимые эквивалентные уровни звука на территориях, которые примыкают к автомобильным дорогам, с учётом поправок представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Допустимые эквивалентные уровни звука
№ п/п Вид трудовой деятельности, рабочее место Время суток Допустимые эквивалентные уровни звуков в расчётной точке LAдоп (дБА)
1 Территории, непосредственно прилегающие к зданиям больниц и санаториев с 7 до 23 ч. 55


с 23 до 73 ч 45
2 Территории, непосредственно прилегающие к жилым домам, зданиям поликлиник, зданиям амбулаторий, диспансеров, домов отдыха, пансионатов, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, детских дошкольных учреждений, школ и других учебных заведений, библиотеки с 7 до 23 ч. 65


с 23 до 73 ч 55
3 Территории, непосредственно прилегающие к зданиям гостиниц и общежитий с 7 до 23 ч. 70


с 23 до 73 ч 60
4 Площадки отдыха на территории санаториев и больниц - 45
5 Площадки отдыха на территории микрорайонов и групп жилых домов, домов отдыха, пансионатов, домов интернатов для престарелых и инвалидов, площадки детских дошкольных учреждений школ и других учебных заведений - 55

В основу допустимых уровней шума для населения положены исследования по определению действующих и пороговых уровней шума.
Одним из направлений борьбы с шумом является разработка стандартов и на транспортные средства, инженерное оборудование. Так согласно ГОСТ Р 52231-2004 «Внешний шум автомобилей в эксплуатации. Допустимые уровни и методы измерения» указывает на допустимые уровни шума автомобилей. Показателем внешнего шума считают уровень шума выпускной системы двигателя. Если контрольные значения уровня шума невозможно определить, то допустимый уровень не должен превышать для легковых автомобилей категории М1, грузопассажирских и грузовых категории N1 – 96 дБА; для автобусов категории М2 и грузовых автомобилей категории N2 - 98дБА; для автобусов категории М3 и грузовых автомобилей категории N2 - 100дБА.
Согласно ГОСТ Р 51615 – 2000 «Автомобильные транспортные средства. Шум внутренний. Допустимые уровни и методы испытаний» автотранспортные средства в отношении внутреннего шума не должны иметь различий в следующих характеристиках: конструкции кузова и места установки двигателя; габаритных размеров автотранспортного средства; типа двигателя; конструкции трансмиссии и других систем. Допустимые уровни внутреннего шума для автотранспортных средств (после 01.01.2014 года): 1) автомобили и автобусы для перевозки пассажиров: категории М1 -77 дБА; категории М2 и М3 на рабочем месте водителя – 77 дБА; в пассажирском помещении автобусов класса В II и III – 79 дБА; в пассажирском помещении автобусов класса А - 81дБА; 2) автомобили для перевозки грузов: категории N1 (до 2т) – 79 дБА; категории N1 (от 2 до 3,5т) – 81 дБА; категории N2 и N3 – 78 дБА; полуприцепы для перевозки пассажиров – 77дБА; 3) троллейбусы: на месте водителя – 77дБА; в пассажирском помещении – 81 дБА.
Санитарные нормы допустимого уровня шума предусматривает собой ряд мероприятий необходимых для разработки архитектурно-планировочных, административных, организационных, нормативно-правовых решений для создания комфортных шумовых характеристик, как в городских застройках, так и для зданий различного назначения, что позволит сохранить здоровье и работоспособность населения.

Методы снижения транспортного шума

Снижение транспортного шума осуществляется за счёт пассивных и активных мероприятий. Пассивные мероприятия: трассирование участков дороги в непосредственной близости от населённого пункта, с учётом допустимого эквивалентного уровня шума; применение малошумных дорожных покрытий; мероприятия по организации движения. К активным относят, мероприятия, которые требуют капитальных денежных вложений, к примеру – специальные шумозащитные сооружения.

4.1 Архитектурно-планировочные решения

Для уменьшения затрат на шумозащитные мероприятия необходимо учитывать на стадии районной планировки. Для улучшения шумового режима используют: функциональное зонирование; рациональную транспортно-планировочную структуру, которая предусматривает совмещенную трассировку в транспортных коридорах скоростных автомобильных дорог в обход населённых пунктов и городов; соблюдение необходимых территориальных разрывов между городами и населёнными пунктами.
Расстояние от автомобильных дорог I и II категории до селитебной территории, при отсутствии средств шумопоглащения, должно быть не менее 200м, III и IV категории – не менее 100м. Расстояние от автомобильных дорог I и II категории до лечебно-курортных зон, при отсутствии средств шумопоглащения, должно быть не менее 500м, III и IV категории – не менее 250м.
На стадии ТЭО снижению шума способствует: функциональное зонирование с отделением рекреационных, селитебных, лечебных зон от промышленных, складских зон и основных транспортных коммуникаций; трассировка магистралей скоростного и грузового движения в обход жилых районов; использование шумозащитнх средств рельефа при трассировке магистральной дороги; использование шумозащитных лесных насаждений.
Метод зонирования территории, предполагает удаление источников шума и объекта, который требует шумозащиты, а также экранирование должно применяться на стадии разработки планировочного проекта района