Эволюция базовой статистической модели расчета транспортного шума

Размещено на http://www.allbest.ru/

Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова

Кафедра инженерной экологии и основ производства

Эволюция базовой статистической модели расчета транспортного шума

Ассистент Голубничий Артем Александрович

Студентка Шимкив Анастасия Вячеславовна

Студент Сайфуллин Вячеслав Русланович

Аннотация

В статье анализируется эволюция статистической модели транспортного шума более чем за 50 лет исследований в данной области. Первые модели в большей степени основываются лишь на скоростном режиме транспортных потоков без анализа их параметров. В дальнейшем авторы включают различные существенные параметры учитывающие специфику транспортного потока, его количественные статистические характеристики.

Ключевые слова: контроль уровня шума, прогнозные модели, транспортные потоки, шум автотранспортных потоков

Первые попытки прогноза транспортного шума относятся к 50-60-м годам прошлого века, они основываются на оценке перцентиля L₅₀, определяемого как уровень звука, не превышающего по сигналу 50% в измерениях.

Эти модели главным образом описывают непрерывное течение потока, с постоянной скоростью без каких либо различий между типологией транспорта.

Одна из первых моделей разработанная в 1952 году описана в Справочнике акустического контроля шума [1]. Модель утверждает, что перцентиль 50 шума от автотранспорта на скорости 35-45 миль/час (около 55-75 км/ч) и расстоянии более чем 20 футов (около 6 м) определяется по следующей формуле:

L₅₀=68+8,5 lg(Q) - 20 lg(d) (1)

где Q - количество транспортных средств на участке в час, d - расстояние от точки наблюдения до центра полосы движения в футах.

Данная модель не учитывает специфики транспортных средств и тип дорожного покрытия.

В последующие годы Никсоном и другими исследователями [2-3] представлена новая модель, в которую включен параметр связывающий модель с экспериментальными данными. Модель выглядит следующим образом:

L₅₀=C+10 lg(Q/d) (2)

где С - постоянная величина, которая может быть найдена экспериментально при L₅₀ - уровне звука в дБА.

Позже, Джонсон и Сандерс [4] представили новую модель транспортного шума, принимающую во внимание скорость транспортного потока в милях/час, v. Для значения L₅₀ данная модель имеет следующий вид:

L₅₀=3,5+10 lg((Qv³)/d) (3)

Эта модель дает хорошее соответствие с экспериментальными данными с учетом наличия в потоке доли тяжелых транспортных средств от 0 до 40%. Кроме того она учитывает поправку на наземное затухание и градиент.

Несколько позже Галловэй и др. [5] улучшили эту модель, принимая в расчет процент тяжелых транспортных средств P. Их выражение для расчета L₅₀ в дБА приняло следующий вид:

L₅₀=20+10 lg((Qv²)/d)+0,4P (4)

Модели, разрабатываемые в последующие годы, в качестве критерия оценки уровня звука используют такой показатель как эквивалентный уровень звука L_eq. Наиболее часто используются модели Бёрджесса [6] впервые примененные в Сиднее. Используя те же обозначения предыдущего выражения, уровень звука задается следующим образом:

L_eq=55,5+10,2 lg(Q)+0,3P-19,3 lg(d) (5)

Другая часто используемая формула для расчетов называется «Метод Гриффитса и Лэнгдона» [7]. В частности для расчетов они предлагают оценку аналогичного показателя, начиная с расчетов перцентилей, в общем виде модель записывается следующим образом:

L_eq=L₅₀+0,018(L₁₀-L₉₀)² (6)

где статистические показатели перцентилей выражаются как:

L₁₀=61+8,4 lg(Q)+0,15P-11,5 lg(d)

L₅₀=44,8+10,8 lg(Q)+0,12P-9,6 lg(d) (7)

L₉₀=39,1+10,5 lg(Q)+0,06P-9,3 lg(d)

где Q, P и d имеют тот же смысл, что и в предыдущей формуле.

Значительно позже Фаготти и Погги [8] улучшили предыдущую модель, вводя параметры: количество в потоке мотоциклов и автобусов Q_M, Q_BUS соответственно. Предлагаемая ими формула имеет следующий вид:

L_eq=10 lg(Q_L+Q_M+8 Q_P+88 Q_BUS )+33,5 (8)

где Q_L и Q_P количество легкового и грузового транспорта в потоке.

Другая модель была сформулирована французским «Научно-техническим центром строительства» (CSTB) [9], в которой предлагается прогностическая формула эквивалентного уровня, на основе среднего акустического значения (L₅₀) имеющая следующий вид:

L_eq=0,65L₅₀+28,8 (9)

Значение L₅₀ рассчитывается с учетом только эквивалента потоков перевозки (Q_eq), и определяется по формуле:

L₅₀=11,9 lg(Q)+31,4 (10)

для городских дорог и шоссе с потоком транспортных средств ниже, чем 1000/час по формуле:

L₅₀=15,5 lg(Q)-10 lg(L)+36 (11)

для городских дорог с высокими зданиями возле краю проезжей части, с L шириной (в метрах) от дороги до точки измерения.

Легко заметить, что все предыдущие модели могут быть дедуктивно выведены из общего выражения эквивалентного уровня рассчитанного в соответствии со статистической моделью шума транспортных потоков:

L₅₀=A lgQ [1+P/100 (n-1)]+b lg(d)+C (12)

Поскольку тяжелый автотранспорт создает больший уровень шума, чем легковой транспорт, фактор n называется акустическим эквивалентом, учитывающий эту разницу. Эквивалентный транспортный поток Q_eq может быть выражен следующей формулой:

Q_eq=Q[1+P/100(n-1)] (13)

A, b и C - коэффициенты которые могут быть получены для заданной области исследования методами линейной регрессии по данным L_eq, для различных транспортных потоков (Q, P) и расстояний (d). Акустический эквивалент n (определяется как количество легкового автотранспорта генерирующего тот же уровень шума, что и один грузовой транспорт) может быть рассчитан методами регрессии по результатам измерений и по результатам измерений уровней шума отдельных транспортных средств. Аналогичным образом можно определить акустический эквивалент для других категорий, таких как мотоциклы, автобусы и т.д.

транспортный шум гриффитс акустический

Библиографический список

1. Bolt R.H., Beranek L.L., Newman R.B. (1952) Handbook of acoustic noise control // Wright Air Development Center technical report, 52-204

2. Nickson A.F. (1965) Can community reaction to increased traffic noise be forecast? // Proceedings 5th International Congress on Acoustics

3. Lamure C. (1965) Niveaux de bruit au voisinage des autoroutes // Proceedings 5th International Congress on Acoustics

4. Johnson D.R., Saunders E.G. (1968) The evaluation of noise from freely flowing road traffic // Journal of Sound and Vibration. vol. 7(2) pp. 289-309

5. Galloway W.J., Clark W.E., Kerrick J.S. (1968) Urban highway noise: measurement, simulation and mixed reactions, National Cooperative Highway Research Program report, p. 78

6. Burgess M.A. (1977) Noise prediction for Urban Traffic Conditions. Related to Measurement in Sydney Metropolitan Area // Applied Acoustics, vol. 10, pp 1-7.

7. Griffiths I.D., Langdon, F.J. (1968) Subjective Response to road traffic noise // Journal of Sound and Vibration, vol. 8, pp. 16-32.

8. Fagotti C., Poggi A. (1995) Traffic Noise Abatement Strategies. The Analysis of Real Case not Really Effective // Proceedings of 18th International Congress for Noise Abatement, Bologna, Italy, pp. 223-233

9. Centre Scientifique et Technique du Batiment (1991) Etude thйorique et expйrimentale de la propagation acoustique, Revue d'Acoustique n.70, 1991.

Размещено на Allbest.ru