Проблема снижения уровня шума в городах

                                                        Реферат

по  экологии на тему:

 «ПРОБЛЕМЫ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ШУМА В ГОРОДАХ»

      Выполнил: Редоров Павел

Проверил: Гротухин О.Н

      Москва 2011 г.

      Введение

      Шумовое загрязнение в городах практически  всегда имеет локальный характер и преимущественно вызывается средствами транспорта – городского, железнодорожного и авиационного. Уже сейчас на главных  магистралях крупных городов  уровни шумов превышают 90 дБ и имеют  тенденцию к усилению ежегодно на 0,5 дБ, что является наибольшей опасностью для окружающей среды в районах  оживленных транспортных магистралей. Как показывают исследования медиков, повышенные уровни шумов способствуют развитию нервно-психических заболеваний  и гипертонической болезни. Борьба с шумом , в центральных районах городов затрудняется плотностью сложившейся застройки, из-за которой невозможно строительство шумозащитных экранов, расширение магистралей и высадка деревьев, снижающих на дорогах уровни шумов. Таким образом, наиболее перспективными решениями этой проблемы являются снижение собственных шумов транспортных средств (особенно трамвая) и применение в зданиях, выходящих на наиболее оживленные магистрали, новых шумопоглощающих материалов, вертикального озеленения домов и тройного остекления окон (с одновременным применением принудительной вентиляции).

      Особую  проблему составляет увеличение уровня вибрации в городских районах, главным  источником чего является транспорт. Данная проблема мало исследована, однако несомненно, что ее значение будет возрастать. Вибрация способствует более быстрому износу и разрушению зданий и сооружений, но самое существенное, что она  может отрицательно влиять на наиболее точные технологические процессы. Особенно важно подчеркнуть, что наибольший вред вибрация приносит передовым отраслям промышленности соответственно ее рост может оказывать ограничивающее влияние на возможности научно-технического прогресса в городах.

        Состояние проблемы  снижения транспортного  шума

      В общем случае методы снижения транспортного  шума можно классифицировать по следующим  трем направлениям: уменьшение шума в  источнике его возникновения, включая  изъятие из эксплуатации транспортных средств и изменение маршрутов  их движения; снижение шума на пути его  распространения; применение средств  звукозащиты при восприятии звука.

      Использование того или иного метода или их комбинации зависит в значительной мере от степени  и характера потребного уменьшения шума с учетом как экономических, так и эксплуатационных ограничений.

      Любая попытка регулирования шума должна начинаться с установления источников этого шума. Несмотря на наличие  значительной аналогии различных источников, они достаточно несхожи друг с  другом для трех видов транспорта, - автомобильного, железнодорожного и  воздушного.

      Из  трех основных видов транспорта автомобильный  транспорт оказывает наиболее неблагоприятное  акустическое воздействие. Автомобили являются преобладающим источником интенсивного и длительного шума, с которым ни в какое сравнение не идут никакие другие. Шум, создаваемый движущимися автомобилями, является частью шума транспортного потока. В общем случае наибольший шум генерируется большегрузными автомобилями. При малых скоростях движения по автодорогам и больших частотах вращения вала двигателя основным источником шума является обычно силовая установка, в то время как при больших скоростях движения, пониженных частотах вращения и меньшей мощности силовой установки доминирующим может стать шум, обусловленный взаимодействием шин с поверхностью дороги. При наличии неровностей на поверхности дороги преобладающим может стать шум системы рессорной подвески, а также грохот груза и кузова.

      Часто бывает довольно трудно определить относительный  вклад различных источников шума сложных по конструкции транспортных средств. Поэтому, если возникает задача по снижению шума данного транспортного средства, ценная информация может быть получена на основе понимания механизма генерирования шума этих источников при изменении условий эксплуатации транспортного средства. В силу того, что общий шум транспортного средства определяется рядом источников, необходимо попытаться получить данные об особенностях излучения каждого из этих источников в отдельности и определить наиболее эффективные методы снижения шума того или иного источника, а также и то, какой из методов снижения общего шума автотранспортного средства окажется наиболее экономичным в данном случае. Подробно об этом будет рассказано ниже.

      Следует отметить большое значение мер по ограничению распространения уже  возникшего шума наряду с основным методом снижения шума автомобильного транспорта путем подавления источника  его возникновения. К числу указанных  мер относятся улучшение конструкции  дорог и их трассирования, регулирование  транспортных потоков, применение экранов  и барьеров, пересмотр общих концепций  землеиспользования вблизи основных транспортных магистралей. Дополнительной мерой, которая применима ко всем видам транспорта, является улучшение проектирования и звукоизолирующих характеристик зданий для уменьшения шума внутри них.

      Железнодорожный транспорт в противоположность  автомобильному и воздушному не развивается такими быстрыми темпами. Однако появились признаки того, что железные дороги начнут играть новую роль. После внедрения скоростных поездов в Японии и Франции многие страны приняли решение об увеличении скорости движения поездов и объема пассажирских перевозок, обеспечив тем самым повышение конкурентоспособности железных дорог. Расширение сети железных дорог и увеличение скорости поездов вызовут рост шума, возникнут связанные с этим проблемы защиты от него окружающей среды. Подобные ситуации уже возникли в Японии, где общественность протестовала против скоростных поездов. Следствием этих протестов явилось решение Управления японских государственных железных дорог отложить строительство новых линий, ведущих к Токийскому аэропорту Нарита.

      Раздражение, вызванное шумом воздушного транспорта, обусловлено главным образом  введением в эксплуатацию в конце 50-х годов на гражданских авиалиниях реактивных самолетов. С тех пор  число коммерческих и частных  реактивных самолетов, находящихся  в повседневной эксплуатации, превысило 7 тыс. единиц. За этот период снижению шума самолетов уделялось значительное внимание. Решение рассматриваемой проблемы проводилось по следующим трем основным направлениям. Первое и, вероятно, наиболее важное направление сводится к исследованию основных источников шума и разработке, в частности, менее шумных силовых установок. Второе направление связано с упорядочением и введением контроля полетов самолетов в окрестности аэропортов. Наконец, третье направление - меры, непосредственно не связанные с изменением условий эксплуатации воздушных судов - рациональное использование земельных участков как на территории самого аэропорта, так и в его окрестностях с усилением звукоизоляции зданий и сооружений, находящихся под воздействием шума высокого уровня.

      Проблемы  уменьшения воздействия шума на окружающую среду и способы их решения.

      Автомобили:

1. Интенсивность движения - снижение интенсивности движения в результате смещения транспортного потока. Разделение транспортного потока, например, пополам, в общем случае ведет к снижению уровней транспортного шума на 3 дБА. Однако закрытие участков дороги для всех видов автомобильного транспорта может создать определенные трудности. Эффект ограничения интенсивности движения зависит не только от смещенного транспортного потока, но также и от интенсивности движения как до введения ограничений, так и после их введения. Уменьшение интенсивности движения вдвое приводит к снижению эквивалентного уровня шума при условии неизменности других параметров. Но интенсивность движения и скорость автомобилей, вообще говоря, являются сильно коррелируемыми величинами. Уменьшение интенсивности движения обычно связано с ростом скорости движения, поэтому ожидаемого оптимального выигрыша от снижения интенсивности движения не достигается.

2. Конструкция дороги   -  шум, излучаемый автомобильным транспортом, зависит как от вертикального, так и горизонтального очертания дороги, а также от типа дорожного покрытия.

      Вопросы сооружения и конструирования придорожных  барьеров рассматриваются при проектировании дороги. Обычно акустический барьер имеет  форму вертикальной стенки, хотя широкое  применение получили и иные формы, делались попытки улучшить эстетические, нежели экранирующие, характеристики барьеров. При проектировании эффективного звукового  барьера ставят следующие цели: барьер должен иметь достаточную массу  для ослабления звука, быть доступным для текущего обслуживания и ремонта; установка барьера не должна приводить к росту несчастных случаев.

      Кроме этого, сооружение барьера должно быть экономичным.

      Чтобы обеспечить оптимальную степень  звукозащищенности, барьер должен располагаться вблизи источника шума или вблизи объекта, защищаемого от шума. Барьер должен, если это возможно, полностью скрывать ограждаемый участок дороги, исключая видимость этого участка из окон защищаемых зданий или различных точек защищаемого пространства. Хотя масса барьера не должна быть значительной, важно обеспечить тщательное уплотнение всех просветов в конструкции барьера. Дырка или просвет в конструкции барьера может привести к существенному уменьшению его экранирующей возможности, а наличие указанных дефектов может вызвать резонансные эффекты, что может привести, в свою очередь, к изменению характера преобразованного барьером звука, при котором произойдет изменение широкополосного шума в шум, содержащий дискретные тона.

      3) Расчет пересечений дорог – для уменьшения уровеня шума, важно рассмотреть на стадии проектирования пересечения дорог организацию движения потока автомобилей с целью минимизации числа ускорений и замедлений автомобилей. Та же цель ставится и при разработке планов управления движения автомобильным транспортом. Эти планы составляются таким образом, чтобы сократить длительность поездок и уменьшить число несчастных случаев.

      Система светофоров разработана и установлена  практически в каждом крупном  городе мира. К сожалению, влияние  на шум, создаваемый автомобильным  транспортом, этих мер не так значительно, как ожидалось. Это происходит частично из-за того, что совершенствование  организации движения транспортного  потока благодаря внедрению этих систем управления постепенно приводит к тому, что нагрузка на систему возрастает, происходят быстрое ее переполнение и (или) нарастание интенсивности транспортного потока.

      Другой  мерой по ограничению движения потока автомобилей, следующих через пересечения  дорог, является отключение светофоров на пересечениях дорог с не очень  высокой интенсивностью движения в  ночное время. Однако это не приводит к какому-либо систематическому снижению уровня шума и связано с тем, что  скорости автомобилей завышены, что  сводит на нет преимущества, связанные  с исключением процесса трогания автомобилей при наличии светофоров.  

      Здания:

      1) Проектирование зданий - необходимость устройства дорогостоящих ограждающих конструкций с высокими звукоизоляционными характеристиками может быть сведена к минимуму, если форму и ориентацию здания спланировать с учетом воздействия шума со стороны дороги.

      Цель  такого подхода - избегать отраженных звуков от любой поверхности стены, обращенной к чувствительным к шуму помещениям самого здания, или от здания, расположенного рядом. Форма здания может быть использована для обеспечения  собственной акустической защиты. Некоторые  части такого здания (стены с уступами и балконы) обеспечивают акустическую защиту от шума со стороны автомобильной  дороги.

      Внутри  любого здания есть помещения, в которых люди будут менее подвержены наружному шуму, поскольку шум со стороны автомобильной дороги обычно является единственным раздражающим фактором для помещений, обращенных непосредственно к дороге, необходимо идентифицировать чувствительные к шуму помещения и разместить их на другой стороне здания.

      Железные  дороги:

      1) Уменьшение шума при взаимодействии колеса и рельса - можно предложить два противоположных метода уменьшения шума, излучаемого взаимодействием комплекса и рельса.

      Первый  из этих методов сводится к максимально  возможному уменьшению неровности колес  и рельсов. В этом случае наибольший эффект достигается устранением  неровностей у того из указанных  элементов, неровность которого большая. При таком подходе происходит снижение переменной составляющей силы взаимодействия колеса и рельса. Подобный метод дает наилучшие результаты на практике. Это предполагает текущее  содержание поверхности рельсов  в состоянии свободном от волнообразного износа и применение дисковых тормозов для уменьшения образования неровностей  на бандаже колес. Возможно также  применение некоторых типов колодочных тормозов, в которых чугунные колодки  заменяются на тормозные колодки из композитных материалов, хотя эти колодки по-прежнему будут воздействовать на бандаж колеса. Такая замена колодок способствует уменьшению шума качения, так как на поверхности колеса не будут образовываться волнистые неровности.

      При втором методе можно попытаться уменьшить  реакцию излучающих шум элементов. Наиболее очевидный способ заключается  в увеличении демпфирования колес  или рельсов. Такая попытка была сделана при поиске мероприятий  по уменьшению скрежета колес при  проходе кривых участков пути. Однако эта попытка не привела к сколько-нибудь значительному снижению шума при  качении колес по прямолинейному или криволинейному участку пути большого радиуса. Причина неудачи  этой попытки не ясна, но можно полагать, что трение, которое возникает в месте контактной вмятины, уже превышает значение дополнительно вводимого демпфирования.

      Был испробован также другой метод уменьшения излучаемого шума путем устройства акустического экрана на кузове в  виде фартуков, прикрывающих тележки. Эффект от этого метода был также  незначительным: наибольшее снижение шума составило 2 дБА. Сложность устройства фартуков состоит в том, что обычно их нельзя сделать достаточно низкими для полного экранирования шума колес из-за жестких ограничений установленного габарита подвижного состава для предотвращения соударений с различными путевыми устройствами. Кроме того, если принять корректность теории о том, что рельс является главным источником излучения шума, то экранирование колес вряд ли может привести к значительному снижению шума.

      Другим  возможным решением является устройство протяженных акустических экранов  вдоль пути. Однако возникает сомнение относительно эффективности акустических экранов, установленных близко к  пути. Обычно акустические экраны эффективны лишь тогда, когда приблизительно их высота превышает длину волны  звука, распространяющегося в направлении  экрана. Следовательно, можно полагать, что экраны будут эффективны лишь в области верхних частот спектра шума взаимодействия колеса и рельса, да и то лишь в том случае, когда каждый железнодорожный путь огражден акустическими экранами с двух сторон.

      2) Шум грузового вагона - По эксплуатационным соображениям система рессорного подвешивания грузового вагона должна быть как можно более экономной. Последствия этого очевидны. Грузовые вагоны строятся относительно грубо, без должных мер, ограничивающих их дребезжание и грохот. Демпфирование системы рессорного подвешивания обычно недостаточно, и вибрации могут свободно передаваться кузову вагона. Причем вагоны шумнее при порожнем пробеге, чем при эксплуатации в груженом состоянии: груз приводит как к стабилизации массы, так и к некоторому демпфированию.

      Могут быть предложены технические средства уменьшения шума грузового подвижного состава до уровня шума пассажирских вагонов, но их реализация натолкнется  на ряд препятствий. Исследования показывают возможность снижения уровня шума грузовых вагонов с помощью дисковых тормозов на 5 дБА. Однако обычно возникают, помимо соображений, связанных с модификацией тормозной системы, еще и другие веские аргументы в пользу сохранения чугунных колодочных тормозов. Изменения тормозного усилия в зависимости от скорости движения применительно к двум рассматриваемым системам тормозов значительно отличаются. Поэтому использование в эксплуатации грузовых вагонов с разными тормозами в одном и том же поезде не может быть допущено. Следовательно, эксплуатация международных грузовых поездов с обычным для них переформированием и разнотипностью вагонов требует того, чтобы у всех вагонов новых или старых, любой принадлежности была одна и та же тормозная система.

      Снижение  уровня шума дребезжания и грохота, а также устранение резонансных  форм колебаний кузовов подвижного состава не представляет особых технических  трудностей, но реализация соответствующих  мер требует затрат. Аналогично этому  применение более прогрессивной  системы рессорного подвешивания или  грузовых вагонов, оснащенных тележками, а не использование удлиненных вагонов  с двухосными колесными базами, приводит к скрежету в кривых участках пути. Перевод старых грузовых вагонов  на новую современную ходовую  часть связан с большими затратами.

      Авиатранспорт:

      1) Введение ограничений на эксплуатацию самолетов - разработанные в ряде стран меры контроля по использованию воздушного пространства снижают воздействие шума, генерируемого воздушными судами, путем ограничения их эксплуатации в определенное время суток. Практическая реализация этих мер сводится к ограничению времени, в течение которого в аэропорту разрешены полеты воздушных судов. В международном аэропорту Женева (Швейцария) с одобрения Федерального Управления гражданской авиации введено ограничение на взлеты и посадки в ночное время между (с 22.00 до 6.00) для всех видов воздушного сообщения.

      Известны  также примеры частичных ограничений  на взлеты и посадки в ночное время суток, причем в данном случае речь идет о таких аэропортах, где администрация разрешает определенные виды операций ночью исходя из типа или класса воздушного судна. Например, в международном аэропорту Палм Бич во Флориде запрещены взлеты по расписанию воздушных судов шумных типов в период с 22.00 до 7.00 ч.

      В некоторых аэропортах введены ограничения  на общее количество операций, выполняемых  в определенный период времени. Например, в лондонском международном аэропорту  Хитроу разрешается 3650 операций воздушных судов в ночные часы весь летний период, в то время как в аэропорту Гэтвик в тот же период времени разрешается производство 4300 операций.

      Ограничение эксплуатации воздушных судов в  определенные часы суток считается  наиболее строгим видом борьбы с  шумом в отрасли. Эти ограничения  могут иметь значительные экономические  последствия для воздушного транспорта, особенно в тех случаях, когда  воздушные перевозки связаны  с множеством временных поясов. И тем не менее в аэропортах многих стран введены некоторые виды частичных или полных ограничений эксплуатации воздушных судов в определенные часы.

      2)  Правило периметра - этим правилом пользуются для ограничения дальности полетов, осуществляемых при вылете из данного аэропорта. Дальность полета может влиять на уровень создаваемого шума различными путями.

      Во-первых, она может определять пропускную способность конкретного аэропорта. В общем случае меньшее число  операций приводит к уменьшению общего воздействия шума. При ограниченных дальностях полета максимальная взлетная масса воздушного судна меньше, поскольку  она определяется в основном запасами потребного топлива. Меньшая взлетная масса позволяет реализовать  большую подъемную силу, что, в  свою очередь, приводит к уменьшению размеров контура шума, создаваемого воздушным судном на земной поверхности. И, наконец, тип воздушного судна, необходимого для выполнения полета на меньшую  дальность, может оказаться не таким шумным по сравнению с воздушным судном, используемым для больших дальностей полета.

      3) Маршруты полета с минимальным уровнем шума - рассмотрим особые маршруты полета применительно к условиям взлета и (или) посадки, которые позволяют избежать пролетов над районами, чувствительными к шуму. Маршрут полета в данном случае представляет собой проекцию на плоскость земной поверхности пространственной траектории полета воздушного судна. Этот термин применяется как для взлета, так и при заходе на посадку. В целях уменьшения раздражающего воздействия шума необходимо увязывать выбранные маршруты полета с расположением воздушного судна в пространстве относительно земной поверхности или территории, используемой для жилого строительства.

      Во  многих аэропортах предписаны курсы  следования воздушных судов, которые  находятся в зоне незаселенных земельных  участков, включая водные пространства, сельскохозяйственные угодья, лесные и степные массивы или открытые пространства. Это дает возможность  значительно уменьшить воздействие  шума на населенные районы столицы.

      4) Контроль шума - уже давно была доказана принципиальная возможность круглосуточного контроля за соблюдением установленных ограничений по шуму в аэропортах на основе постоянно действующего измерительного оборудования, причем интерес администраций аэропортов к установке и использованию такого оборудования и устройств со временем возрастает.

      5) Ограничение интенсивности полетов - подобные ограничения устанавливают предельное число операций воздушных судов в аэропорту, которые могут быть осуществлены в пределах определенного периода. К этим ограничениям относится регламентация числа взлетов и посадок транспортных самолетов, разрешенных в данном аэропорту в течение суток. Например, в Вашингтонском национальном аэропорту разрешается производить лишь 37 операций транспортных самолетов с 7.00 ч до 21.59 ч.

      Существует  тенденция предоставления льгот  тем авиакомпаниям, которые широко используют меры по снижению шума и  малошумные типы воздушных судов  с целью общего уменьшения неблагоприятного воздействия авиационного шума. Однако следует отметить, что ограничение  интенсивности полетов на основе эксплуатационных критериев воздушных  судов, таких, как уровень шума, оказывает  заметное влияние на объемы перевозок  и пропускную способность аэропорта.

      6) Сборы за шум

      Администрации ряда европейских аэропортов принадлежит  первенство в установлении сборов за шум. В основе такого подхода лежит  принцип, по которому эксплуатанты воздушного судна выплачивают в виде отдельных сборов сумму, пропорциональную шуму, который генерируется воздушным судном.

      Заключение

      Существуют  два основных подхода к ограничению  воздействия шума автомобильного транспорта, воспринимаемого в жилых помещениях и помещениях, где работают люди. При первом подходе делается попытка  уменьшить шум в самом источнике  шума путем конструирования малошумных автомобилей и устройства малошумных дорожных покрытий. Второй подход предполагает ограничение распространение шума, уже возникшего, путем учета таких  факторов, как интенсивность движения, конструкция дороги и ее трассирование, путем применения звуковых экранов  и барьеров, а также путем планирования землепользования вдоль дороги для  снижения до минимума воздействия шума на человека. Кроме этого, принимаются  меры по звукоизоляции зданий для  сведения к минимуму проникновения  шума в помещении зданий.

      Рассмотрев  проблему снижения уровня шума от железнодорожного транспорта, можно отметить, что  использующиеся для этого методы либо малоэффективны, либо дорогостоящи. Решение проблемы сводится к вибро- и звукоизоляции зданий, расположенных наиболее близко к железнодорожным путям.

      Авиаперевозки в последние десятилетия стали  наиболее популярными как быстрый  и удобный способ передвижения пассажиров и перемещения крупногабаритных грузов на большие расстояния. Поэтому  можно предположить, что количество аэропортов будет только расти, а следовательно - увеличиваться общий уровень шума от авиасудов. Наиболее оптимальный способ снижения шума видится в создании новых, менее шумных, конструкций самолетов.