Моделі та методи автоматизованого проектування шумозахисних екранів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний університет “Львівська політехніка”

УДК 004.414.2:628.517.2

05.13.12 - Системи автоматизації проектувальних робіт

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

МОДЕЛІ ТА МЕТОДИ АВТОМАТИЗОВАНОГО ПРОЕКТУВАННЯ ШУМОЗАХИСНИХ ЕКРАНІВ

Мельник Михайло Романович

Львів - 2011



Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національному університеті „Львівська політехніка” Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Лобур Михайло Васильович, Національний університет “Львівська політехніка”, завідувач кафедри систем автоматизованого проектування

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Івахів Орест Васильович Національний університет „Львівська політехніка”, завідувач кафедри приладів точної механіки

кандидат технічних наук Фарафонов Олексій Юрійович, Запорізький національний технічний університет, доцент кафедри конструювання та технології виробництва радіоапаратури

Захист відбудеться 27 травня 2011 р. о 1600 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.05 у Національному університеті “Львівська політехніка”, за адресою: 79013, Львів, вул. С. Бандери, 12.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національного університету “Львівська політехніка” (79013, Львів, вул. Професорська, 1).

Автореферат розісланий “21” квітня 2011 р .

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 35.052.05, д.т.н., проф. Р.А. Бунь



Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. За останні 100 років досить суттєво збільшився пасажиропотік на міжміських, міжобласних і міжнародних сполученнях, що призвело до збільшення кількості рейсових автобусів, літаків і поїздів. Постійне підвищення цін на нерухомість призвело до облаштування офісів компаній і складів за межами міст, що призвело до значного збільшення відстані доїзду до/з місця роботи, і відповідно до зростання інтенсивності руху. Збільшився асортимент товарів, які людство використовує у побуті, а саме: комп'ютери, побутова техніка, мобільні телефони тощо, що безпосередньо впливає на кількість вантажоперевезень. Такий товар переважно доставляється на тисячі кілометрів від місця виготовлення. Значно зріс показник автомобілів на душу населення. Всі ці фактори впливають на рівень шкідливих викидів у атмосферу, значна частина з яких - дорожній шум. Зростання інтенсивності руху в умовах обмеженої площі і недосконалих транспортних мереж зумовили загострення екологічної ситуації практично у всіх великих містах. Вирішення цих проблем особливо ускладнене у центральних частинах міст, насичених великою кількістю перехресть і вузьких вулиць. Спричинене розвитком транспорту підвищення рівня шуму є одним із найсерйозніших негативних факторів, який безпосередньо впливає на здоров'я мешканців міст та селищ.

Забезпеченню зниження шуму в житловій забудові сприяли численні дослідження учених архітектурної та містобудівної акустики. Представниками цих шкіл були вирішені такі важливі проблеми як прогнозування шуму на вулицях і дорогах міст, в населених пунктах, так і проектування засобів захисту від шуму. Значний вклад у розвиток засобів захисту від шуму внесли: Burgess M.A., Josse R., Fagotti C., Poggi A., Griffiths I.D., Langdon, F.J. - моделі та методи прогнозування дорожнього шуму; Maekawa Z., Kurze U.J. Anderson G.S. і багато інших - визначення ефективності шумозахисних екранів. В Україні проблеми шумового забруднення розглядалися: Дідковським В.С., Абракітовим В.Є. та ін.

Разом з тим залишається нерозв'язаною задача автоматизації процесу оцінки шумового забруднення та захисту від нього, підвищення ефективності методів і моделей для прогнозування дорожнього шуму та проектування шумозахисних екранів. Саме тому задача підвищення рівня автоматизації оцінки шумового забруднення та проектування засобів захисту від нього у вигляді шумозахисних екранів є актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота безпосередньо пов'язана з планами наукових досліджень, які виконувались за науковою тематикою кафедри “Системи автоматизованого проектування” Національного університету "Львівська політехніка". Зокрема, здобувач приймав участь при виконанні:

госпдоговірної теми (НДДКР) № 0279 „Обстеження та аналіз пасажирсько-транспортної системи м. Львова”, термін виконання з лютого 2009 р. по серпень 2009 р., де здобувачем на основі зібраних експериментальних даних розроблено моделі визначення вартості поправки для різних типів дорожнього покриття;

наукової теми “Автоматизація проектування і моделювання мікроелектромеханічних систем”, термін виконання з червня 2007 р. по грудень 2009 р. (№ держ. реєстр. 0107U006228), де здобувачем проаналізовано та визначено основні фактори впливу на поширення звукової енергії від джерела до точки спостереження для методу прогнозування шуму транспортних потоків. шумозахисний екран дорожній проектування

Мета і завдання дослідження. Мета роботи полягає в розробленні математичних моделей та методів для дослідження і прогнозування шумового забруднення урбанізованих територій та автоматизованого проектування шумозахисних екранів, які враховують особливості дорожнього покриття в Україні та близькі відстані до будівель (характерні для центральних частин міст).

Для досягнення зазначеної мети поставлено такі основні завдання:

проаналізувати відомі методи прогнозування рівня дорожнього шуму та визначення ефективності шумозахисних екранів;

розробити математичні моделі, які враховують тип дорожнього покриття (яке переважає в Україні, особливо дорожнього покриття з бруківки), склад транспортних потоків та близькі відстані до будинків у центральних частинах міст;

розробити методи для автоматизації проектування шумозахисних екранів, які дадуть змогу провести оцінку шумового забруднення і визначити розміри шумозахисних екранів для забезпечення утримання рівня шуму в межах допустимих норм;

розробити структуру системи автоматизованого проектування шумозахисних екранів;

розробити інформаційне та програмне забезпечення для системи автоматизованого проектування шумозахисних екранів;

розробити та реалізувати систему автоматизації проектування шумозахисних екранів.

Об'єкт дослідження - процес оцінювання шумового забруднення та автоматизованого проектування шумозахисних екранів.

Предмет дослідження - моделі та методи для оцінки шумового забруднення та автоматизованого проектування шумозахисних екранів.

Методи дослідження. При розробці математичних моделей та методів автоматизації проектування шумозахисних екранів використано методи регресійного аналізу та математичного моделювання.

Наукова новизна одержаних результатів. В дисертаційній роботі досліджено і розроблено нові методи, моделі та засоби для оцінки шумового забруднення і автоматизованого проектування шумозахисних екранів, при цьому отримано такі наукові результати:

1. Вперше розроблено метод автоматизованого проектування шумозахисних екранів, який ґрунтується на оцінці звукової енергії від кожної смуги руху і категорій транспортних засобів, що дало змогу автоматизувати процес проектування шумозахисних екранів та підвищити точність розрахунку параметрів шумозахисних екранів.

2. Вдосконалено математичну модель визначення висоти положення домінуючого джерела шуму у потоці транспортних засобів, яка враховує середні швидкості та склад транспортних потоків, що дало змогу підвищити точність та універсальність математичної моделі.

3. Вперше розроблено метод автоматизованого визначення числа Френеля на основі правил Хорна першого роду, який полягає у виключенні з розрахунків екранів, ефективність яких не відіграє значного впливу на загальну ефективність, що дало змогу розрахувати затухання звукової енергії при наявності більше ніж одного екрануючого об'єкта.

4. Вдосконалено математичні моделі визначення вартості поправки для типу дорожнього покриття бруківка та "чорне шосе", які базуються на експериментальних даних та відрізняються від відомих, тим що враховують середню швидкість транспортних засобів і віддаль від точки спостереження до джерела шуму, що дало змогу покращити універсальність моделей та підвищити точність вихідних результатів на 6-22%.

Практичне значення одержаних результатів роботи полягає в тому, що:

1. Розроблені методи та моделі використано для реалізації математичного забезпечення системи автоматизованого проектування шумозахисних екранів "ШумоЗахист";

2. Розроблено структурну схему та реалізовано програмне та інформаційне забезпечення для системи автоматизованого проектування шумозахисних екранів "ШумоЗахист".

Теоретичні і практичні результати дисертаційної роботи впроваджено у Фізико-механічному інституті ім. Г.В.Карпенка Національної академії наук України та Залізничній районній санітарно-епідеміологічній станції м. Львова, що підтверджено відповідними актами.

Особистий внесок здобувача. Всі наукові результати теоретичних і практичних досліджень, викладені в дисертації, одержані автором особисто. У друкованих працях, опублікованих у співавторстві, дисертанту належать: [1] - розроблення методу підвищення точності розрахунку ефективності шумозахисних екранів; [2, 14] - розроблення математичної моделі залежності рівня шуму транспортного потоку від типу дорожнього покриття; [4, 10] - розроблення методу визначення числа Френеля для великої кількості шумозахисних екранів; [6, 15] - зняття експериментальних даних, дослідження впливу геометричних параметрів та акустичних властивостей екранів на їх ефективність; [7] - вдосконалення методу RLS-90, оцінка шумового забруднення м. Львова, проведення дослідження впливу відстані до дороги на точність результатів; [8] - розроблення алгоритмів числової реалізації і комплексу програм; [9, 24, 25] - проведення обчислювальних експериментів; [11] - розроблення інформаційного забезпечення системи автоматизованого проектування шумозахисних екранів "ШумоЗахист"; [12, 22] - проведення аналізу властивостей шумозахисних екранів різних конструкцій; [13] - аналіз методів визначення ефективності шумозахисних екранів, розроблення програмного забезпечення; [16] - зняття експериментальних даних, дослідження методу прогнозування дорожнього шуму RLS-90; [17] - розроблення структури системи автоматизованого проектування шумозахисних екранів "ШумоЗахист"; [18] - розроблення методики дослідження транспортного шуму; [19] - зняття експериментальних даних, проведення дослідження транспортного шуму; [20] - розроблення методу прогнозування інтенсивності транспортних потоків на основі моделі руху, що базується на кольорових мережах Петрі; [21] - розроблення методу пошуку структурних конфліктів у системах, які моделюють потоки робіт на основі кольорових мереж Петрі; [23] - розроблення програмного забезпечення, огляд літературних джерел.

Апробація результатів дисертації. Основні наукові, теоретичні положення та практичні результати дисертаційної роботи доповідалися і обговорювалися на: XVI-ій, XVII-ій, XVIII-ій міжнародних конференціях “CAD in Machinery Design. Implementation and Educational Problems” (Львів-Поляна, 2008, 2010; Красічин, Польща, 2009); XVI-ому міжнародному конгресі "Звук і вібрація" (ISV16) (Краків, Польща, 2009); XVIII-ій науково-технічній конференції "Електроніки - KKE2009" (Кошалін, Польща, 2009); V-ій, VI-ій міжнародних конференціях “MEMSTech” (Львів-Поляна, 2009, 2010); IV-ій, V-ій міжнародних науково-технічних конференціях "Комп'ютерні науки та інформаційні технології -CSIT" (Львів, 2009, 2010); XIV-ій науково-технічній конференції "WibroTech" (Краків, Польща, 2008); XVI-ій Польсько-Словацькій науково-технічній конференції "Machine modeling and simulation - MMS 2010" (Красічин, Польща, 2010); наукових семінарах кафедри САПР Національного університету “Львівська політехніка” (2008-2010).

Публікації. За результатами досліджень, які викладено в дисертації, опубліковано 25 наукових праць, з-поміж яких 9 статей у фахових наукових виданнях, 16 матеріалів міжнародних і національних конференцій.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, 6 додатків та списку використаних джерел із 126 найменувань. Робота викладена на 159 сторінках, містить 136 стор. основного тексту, 68 рисунків та 24 таблиці.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність наукової задачі та теми дисертаційної роботи, сформульовано мету і задачі, наведено використані методи дослідження, сформульовано наукову новизну та практичну цінність отриманих результатів і показано зв'язок наукової задачі з темою. Наведено дані про впровадження результатів роботи, їх апробацію, публікації та особистий внесок здобувача.

В першому розділі проаналізовано відомі методи прогнозування дорожнього шуму, методи визначення ефективності шумозахисних екранів та програмні систем для оцінки шумового забруднення.

Аналіз методів визначення ефективності шумозахисних екранів показав, що немає однозначності у виборі висоти положення джерела шуму. Крім того у методах визначення ефективності шумозахисних екранів висота джерела шуму не залежить від складу транспортних потоків і їх швидкості. Тому була поставлена задача розробити математичну модель, яка б в залежності від складу транспортних потоків і середньої швидкості визначала висоту положення домінуючого джерела шуму.

Проведений аналіз методів прогнозування дорожнього шуму показав необхідність розроблення математичної моделі визначення поправки для врахування типу дорожнього покриття характерного в Україні.

Проведений аналіз програмних систем дав змогу виявити такі основні їх недоліки: вони проводять оцінку тільки шумового забруднення і не дають змоги визначити, яких розмірів має бути шумозахисний екран, у випадку, якщо рівень шуму перевищує допустимий; немає можливості модифікувати методи та математичні моделі для визначення вартості поправок; немає можливості додати новий метод прогнозування дорожнього шуму; немає порівняння з допустимими нормами рівнів шуму для даної урбанізованої території і виявлення ділянок у яких рівень шуму перевищує допустимий. Тому була поставлена задача розробити систему, яка б дала змогу виправити основні недоліки та проводити не тільки оцінку шумового забруднення, як проаналізовані системи, а у випадку коли рівень шуму перевищує допустимий визначати яких розмірів повинен бути шумозахисний екран.

В другому розділі роботи розроблено математичну модель залежності рівня шуму транспортного потоку від типу дорожнього покриття, для підвищення точності методів прогнозування дорожнього шуму. Досліджено джерела транспортного шуму, проведено класифікацію транспортних засобів та вдосконалено математичну модель впливу відбитих від будівель звукових хвиль на рівень шуму.

На основі одержаних експериментальних даних рівнів звукового тиску отримано наступні апроксимаційні формули:

для бруківки:

- для чорного шосе:

для асфальту:

де - швидкість автомобіля; - рівень звукового тиску виміряний для дорожнього покриття з бруківки; - рівень звукового тиску для дорожнього покриття "чорне шосе"; - рівень звукового тиску для асфальтобетонного дорожнього покриття. У методах прогнозування дорожнього шуму за базове приймається дорожнє покриття з асфальтобетону. Тобто поправка для нього рівна 0 дБ. Для визначення поправки для дорожнього покриття з бруківки потрібно знайти різницю між рівнями звукового тиску виміряного при русі автомобіля по дорозі з бруківки та асфальтобетону. Беручи за базове дорожнє покриття з асфальтобетону, та провівши декілька перетворень і спрощень для переходу від рівня звукового тиску до еквівалентних рівнів поправка, для дороги з бруківки визначатиметься з наступного виразу:



де - період часу розрахунку еквівалентного рівня звуку, [с]; - опорний інтервал часу, [с].

Для дороги типу "чорне шосе":

Після розкриття дужок, та спрощення формули (4), отримуємо наступний вираз:

Підставивши (1) і (3) до (6), та провівши нескладні математичні перетворення, отримуємо вираз, який дає змогу визначити вартість поправки для дороги з бруківки.

Аналогічно отримуємо формулу визначення поправки для дороги "чорне шосе":

Підставимо (2) і (3) до (8) та спростивши отримаємо вираз (9) який дає змогу визначити вартість поправки для дороги з покриттям "чорне шосе":

Для прикладу, якщо підставити у вирази (8) і (9) , одержимо відповідно значення поправки для дороги з бруківки і для дороги з покриттям "чорне шосе" .

Проведено дослідження затухання звукової енергії при віддаленні від джерела шуму на основі якого було побудовано апроксимаційні формули наступного вигляду:

Метод прогнозування дорожнього шуму RLS-90 при швидкості 40 км/год на базовій віддалі 25 м встановлює поправку для покриття з бруківки 4,5 дБ. Для таких параметрів було експериментально отримано 7,2 дБ. Така різниця може бути викликана різною кладкою і зазорами між бруківкою. Зважаючи на це запропоновано ввести поправку на стан бруківки. Така поправка міняється в межах від 0 дБ, до . Якщо прийняти, що , де означає, що бруківка встановлена ідеально, а відповідно означає, що стан бруківки незадовільний, то звідси значення поправки на стан бруківки становить:

Розроблена модель, яка визначає значення поправки в залежності від типу дорожнього покриття, швидкості автомобілів, а також відстані від точки спостереження до дороги набуває вигляду:

для бруківки:

- для чорного шосе:

Підставляючи відповідні вирази у (12) і (13) та спростивши їх отримуємо математичні моделі для визначення вартості поправки:

для бруківки:

для дороги з покриттям "чорне шосе":

Провівши нескладні математичні перетворення і спрощення одержуємо кінцеві вирази для знаходження вартості поправок в залежності від типу дорожнього покриття, які є наступними:

- для бруківки:

де - поправка на стан бруківки ( може приймати значення від 0 до 1, де означає, що бруківка встановлена ідеально, а - стан бруківки незадовільний);

- корегуючи коефіцієнти, які знаходять з наступних залежностей:

; ; ; ; ;

- середня швидкість транспортних засобів, [км/год];

- відстань від краю проїжджої частини до точки спостереження, [м].

- для дороги з покриттям "чорне шосе":

На основі експериментальних даних і регресійного аналізу розроблено математичні моделі, які дають змогу визначити значення поправки в залежності від типу дорожнього покриття. Ці величини додаються до рівня шуму отриманого за допомогою одного з методів прогнозування дорожнього шуму і дають змогу підвищити точність на 12-22% для типу дорожнього покриття бруківка і 6-11% для типу дорожнього покриття "чорне шосе".

У третьому розділі розроблено метод автоматизованого визначення висоти шумозахисного екрану, математичну модель для визначення висоти положення домінуючого джерела шуму, метод для автоматизації визначення числа Френеля для великої кількості екрануючих об'єктів.

Для виключення помилок, на етапі проектування шумозахисних екранів і для зменшення обчислень при визначенні потрібної висоти екранів запропоновано наступну умову:



Пропонується для випадків, у яких пряма, яка з'єднує джерело шуму і точку спостереження у точці перетину з площиною екрану є вищою від самого екрану, як показано на рис. 1 (б) не визначати ефективність екрану, а збільшити його висоту і знову провести перевірку на умову (16). Обчислення доцільно проводити тільки тоді, коли умова виконується, у інших випадках екран є неефективним.

Рис. 1. Схема розміщення елементів системи „Джерело шуму-екран-спотерігач”:

а) правильно запроектований екран; б) неправильно запроектований екран

Розроблений метод автоматизованого визначення числа Френеля для великої кількості екрануючих об'єктів, на основі правил Хорна першого роду, який полягає у виключенні з розрахунків екранів, ефективність яких не відіграє значного впливу на загальну ефективність. Це дало змогу зменшити розмірність задачі та автоматизувати процес проектування шумозахисних екранів при наявності інших екрануючих об'єктів, окрім шумозахисного екрану, що проектується. При цьому, розв'язано задачу визначення різниці шляхів дифрагованої на краю екрану хвилі і хвилі прямої видимості, що дало змогу використовувати методи визначення ефективності шумозахисних екранів для оцінки шумового забруднення при наявності декількох екрануючих об'єктів.

На рис. 2 наведено схематичне розміщення елементів (екранів) у системі „Джерело шуму-екрани-спотерігач”. При цьому, введено ряд позначень, зокрема: - множина екранів, яка включає елементів (екранів) ; множина параметрів екранів (висота) , де - висота -го екрану; - висота джерела шуму; - висота точки спостереження; множина відстаней від джерела шуму до -го екрану , де - відстань від джерела шуму до -го екрану; відстань від джерела шуму до точки спостереження.

Рис. 2. Схема розміщення елементів системи „Джерело шуму-екрани-спотерігач”

При комп'ютерній реалізації метод розрахунку „числа Френеля” для великої кількості числа екранів включає наступні кроки:

1. З множини висот екранів визначаємо екрануючий елемент з найбільшим значенням висоти та поділяємо множину елементів системи на дві підмножини і .

2. Знаходимо рівняння прямої від джерела шуму до найвищого екрану .

3. Порівнюємо почергово (починаючи з першого) висоту кожного екрану з множини зі значенням висоти отриманої з допомогою побудованої прямої в п. 2 підставляючи значення відстані до вибраного елементу з множини :

а) якщо , то -й екран виключаємо з розгляду та модифікуємо множини шляхом виключення -х елементів; якщо номер наступного елемента рівний , то перехід на крок 4, інакше перехід на крок 3 і розглядаємо наступний елемент з множини ;

б) якщо , то -й екран вважаємо активним і будуємо промінь з початком у вершині екрану і який проходить через вершину ; перехід на крок 3 і розглядаємо наступний елемент з множини ; якщо номер наступного елемента рівний , то перехід на крок 4.

4. Знаходимо рівняння прямої, яка проходить через найвищий пункт екрану з найбільшим значенням висоти і через пункт в якому знаходиться точка спостереження .

5. Порівнюємо почергово (починаючи з останнього) висоту кожного екрану з множини зі значенням висоти отриманої з допомогою побудованої прямої в п. 4 підставляючи значення відстані до вибраного елементу з множини :

а) якщо , то -й екран виключаємо з розгляду та модифікуємо множини шляхом виключення -х елементів; перехід на крок 5 і розглядаємо наступний елемент з множини ; якщо номер наступного елемента рівний , то перехід на крок 5;

б) якщо , то -й екран вважаємо активним і будуємо промінь з початком у вершині екрану , який походить через вершину ; перехід на крок 5 та розглядаємо наступний елемент з множини ; якщо номер наступного елемента рівний , то перехід на крок 6.

6. Визначаємо відстані між вершинами активних екранів.

7. Сумуємо відстані, які з'єднують вершини активних екранів .

8. Розраховуємо різницю шляхів променів ввігнутої хвилі на краю екрану і хвилі прямої видимості:

де S - сума відстаней, які з'єднують вершини активних екранів; - відстань від джерела шуму до точки спостереження; - висота на якій знаходиться точка спостереження; - висота на якій знаходиться джерело шуму.

9. Число Френеля для великої кількості акустичних екранів визначаємо за формулою:, де - довжина звукової хвилі, яка домінує в спектрі шуму.

Для визначення висоти домінуючого джерела шуму у потоці транспортних засобів в залежності від швидкості і проценту вантажних автомобілів розроблено математичні моделі для визначення домінуючої висоти джерела шуму, а саме:

де - висота домінуючого джерела шуму легкових автомобілів, [м];

- середня швидкість легкових автомобілів, [км/год];

- функція Хевісайда.



де - висота домінуючого джерела шуму вантажних автомобілів, [м].

Модель (18) призначена для визначення домінуючого джерела шуму окремо для легкових автомобілів. Відповідно вона може використовуватися для підвищення точності методів прогнозування дорожнього шуму, які дають змогу визначити рівень шуму окремо для вантажних і легкових автомобілів.

Для підвищення точності методів прогнозування дорожнього шуму, які не мають можливості визначити рівень шуму окремо від вантажних і легкових автомобілів, побудовано наступну модель:

де - відсоток вантажних автомобілів у потоці транспортних засобів, [%];

- висота домінуючого джерела шуму у потоці транспортних засобів, [м].

Розроблений метод автоматизованого проектування шумозахисних екранів, який полягає у використанні методів прогнозування дорожнього шуму для оцінки шумового забруднення, що на відміну від оцінки шумового забруднення з допомогою шумомірів дало змогу визначити екранування окремо від кожної смуги руху і категорій транспортних засобів, а це в свою чергу дало змогу підвищити точність визначення ефективності екранування і автоматизувати процес проектування шумозахисних екранів.

Для визначення екранування окремо від кожної смуги руху та від кожної категорії транспортних засобів відповідний вираз для знаходження числа Френеля є наступним:

де - розміри між елементами системи "джерело шуму-екран-точка спостереження", які представлено на рис. 3.

Рис. 3. Взаємне розміщення джерела шуму-екрану-точки спостереження

Використовуючи вираз (18) для визначення висоти домінуючого джерела шуму розроблено алгоритм реалізації методу автоматизованого проектування шумозахисних екранів, який включає такі кроки:

визначаємо еквівалентний рівень шуму для -ї смуги руху та -ї категорії транспортних засобів використовуючи методи прогнозування дорожнього шуму;

визначаємо висоту домінуючого джерела шуму для -ої категорії транспортних засобів; для цього використовуємо вираз (18);

розраховуємо різницю шляхів ввігнутої на краю екрану хвилі та хвилі прямої видимості , використовуючи висоту домінуючого джерела шуму одержану в п.2;

розраховуємо число Френеля ;

визначаємо ефективність екрану для джерела шуму розташованого по центру -ї смуги руху використовуючи методи визначення ефективності шумозахисних екранів;

визначаємо еквівалентний рівень звуку при наявності екрану, який рівний різниці еквівалентного рівня звуку без екрану та ефективності екрану за формулою: ;

якщо номер наступного елемента рівний , то перехід на крок 8, інакше перехід на крок 1.

розраховуємо енергетичну суму еквівалентних рівнів звуку для всіх категорії транспортних засобів та для всіх смуг руху за формулою: ;

розраховуємо енергетичну суму еквівалентних рівнів звуку при наявності шумозахисного екрану для всіх категорії транспортних засобів та для всіх смуг руху за формулою: ;

розраховуємо ефективність екрану, яка є різницею енергетичної суми еквівалентних рівнів звуку та енергетичної суми еквівалентних рівнів звуку при наявності шумозахисного екрану за формулою: .

В четвертому розділі розроблено інформаційне, програмне, методичне та лінгвістичне забезпечення системи автоматизованого проектування шумозахисних екранів "ШумоЗахист".

Розроблена система "ШумоЗахист" дає змогу провести оцінку шумового забруднення. Якщо рівень шуму знаходиться в межах допустимих норм для даного типу території система видає повідомлення, що рівень шуму не перевищує допустимий. У випадках, коли рівень шуму перевищує допустимий користувачеві пропонується задати параметри для розрахунку шумозахисного екрану.

Розроблено структуру системи для автоматизованого проектування шумозахисних екранів (рис. 4). Розроблена система дає змогу не вимірювати шум, що займає багато часу і ресурсів, а визначати рівні шуму, маючи характеристики транспортних потоків. Наступним кроком є точніше визначення ефективності шумозахисного екрану використовуючи зібрані дані про склад транспортних потоків та розроблені математичні моделі і методи.

Рис. 4. Структура потоків даних та керування системою автоматизованого проектування шумозахисних екранів "ШумоЗахист"

Система автоматизованого проектування шумозахисних екранів складається з: центрального банку даних, підсистеми прогнозування дорожнього шуму, підсистеми аналізу відповідності визначеного рівня шуму допустимим нормам, підсистеми підбору параметрів шумозахисних екранів та підсистеми контролю характеристик транспортних потоків.

На рис. 4 номера на стрілках керування та потоків даних означають відповідно: 1 - відео зображення; 2 - характеристики транспортних потоків; а - інтенсивність транспортних потоків з поділом по категоріях, б - середня швидкість з поділом по категоріях ТЗ; 3 - запит на вибір методу прогнозування дорожнього шуму; 4 - дані про місцезнаходження точки спостереження; 5 - країна і тип урбанізованої території; 6 - допустимі рівні шуму для обраної урбанізованої території; 7 - різниця в дБ на скільки потрібно зменшити рівень шуму; 8 - вибір параметрів шумозахисних екранів; 9 - розміри екранних елементів (основи, фабричних плит чи сегментів); 10 - запит на вибір методу визначення ефективності шумозахисного екрану; 11 - метод визначення ефективності шумозахисних екранів; 12 - еквівалентний рівень шуму в дБ; 13 - передача управління у підсистему "Підбору параметрів шумозахисних екранів", якщо рівень шуму знаходиться вище допустимих норм, інакше повідомлення, що рівень шуму знаходить в межає допустимих норм.

Розроблене інформаційне забезпечення системи автоматизованого проектування шумозахисних екранів, призначене для інформаційної підтримки у процесі підбору параметрів шумозахисних екранів, побудоване з використанням діаграм потоків даних DFD (Data Flow Diagram).

Розроблено логічну структура даних системи "ШумоЗахист". Основними перевагами розробленої реляційної моделі даних є: запити формулюються у термінах інформаційного змісту без урахування складних аспектів системної реалізації (запити можуть бути сформульовані непроцедурною мовою, тому що вони не будуються на основі заздалегідь визначеної структури); під час використання реляційної моделі інтерфейс користувача не пов'язаний з фізичною структурою даних та доступом до них; під час проектування бази даних застосовуються методи, які побудовані на нормалізації відношень.

Математичні моделі, завдання на проектування, результати оцінки шумового забруднення та конструктивні параметри зберігаються в єдиній реляційній базі даних, з якою взаємодіють підсистеми, використовуючи мову структурованих запитів SQL (Structured Query Language). Таким чином, для інформаційної моделі системи “ШумоЗахист” характерна централізація даних, внаслідок чого забезпечується їхня цілісність та повнота.

Систему "ШумоЗахист" спроектовано та розроблено відповідно до вимог модульності та розширюваності систем САПР. Завдяки цьому у системі "ШумоЗахист" передбачено використання, крім відомих методів прогнозування дорожнього шуму, три додаткових методи, які користувач може сам запрограмувати мовою MatLab. Вони повинні мати структуру представлену на рис. 5. Зарезервованими назвами функцій, які потрібно вставити на місце {Назва функції} є: MetRN1, MetRN2, MetRN3, так само потрібно і назвати ці файл-функції. Ці назви є зарезервовані також у СУБД і системі "ШумоЗахист". Після того, як користувач побудував свої файл-функції, він може у СУБД згенерувати завдання для виконання у системі, або у головному вікні вибрати зі списку відповідний метод, де вони називаються: Метод 1, Метод 2 та Метод 3.

Аналогічно, передбачено і для методів визначення ефективності шумозахисних екранів. Вони повинні мати структуру представлену на рис. 5.

Для перевірки точності розробленої системи "ШумоЗахист" експериментальні дані і розраховані розробленою підсистемою для різних випадків положення джерела шуму над рівнем дороги та різного розташування від екрану, зіставлені у табл. 1.



Рис. 5. Структура файл-функції методів прогнозування дорожнього шуму

Рис. 6. Структура файл-функції методів визначення ефективності шумозахисних екранів

Таблиця 1 - Експериментальні та розрахункові ефективності шумозахисних екранів

Експеримент	Розроблений метод	Середина дороги, висота 0,5 м	Середина дороги, висота 0,1 м	Крайня смуга руху, висота 1 м	Крайня смуга руху, висота 0,5 м
ДL, дБ	ДL, дБ	Відх.,дБ	ДL, дБ	Відх., дБ	ДL, дБ	Відх., дБ	ДL, дБ	Відх., дБ	ДL, дБ	Відх., дБ
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
0,7	8,35	7,65	-	-	8,02	7,32	10,70	10,00	10,16	9,46
4,2	8,32	4,12	8,70	4,50	7,93	3,73	7,06	2,86	7,63	3,43
5,6	5,94	0,34	5,80	0,20	4,98	0,62	-	-	4,60	1,00
6,1	8,13	2,03	8,30	2,20	7,40	1,30	6,47	0,37	7,12	1,02
6,3	6,21	0,09	4,60	1,70	-	-	-	-	-	-
7,4	6,92	0,48	-	-	9,12	-	11,39	3,99	11,00	3,60
7,8	7,81	0,01	8,30	0,50	7,45	0,35	6,47	1,33	7,14	0,66
8	6,17	1,83	-	-	-	-	6,27	1,73	5,67	2,33
8	9,31	1,31	-	-	14,31	6,31	16,38	8,38	16,12	8,12
8,3	11,21	2,91	10,80	2,50	10,24	1,94	9,50	1,20	9,86	1,56
9	5,63	3,37	5,20	3,80	4,67	4,33	-	-	-	-
9,4	9,06	0,34	9,40	0,00	8,53	0,87	7,41	1,99	8,01	1,39
9,8	10,15	0,35	10,30	0,50	9,63	0,17	8,80	1,00	9,22	0,58
10	7,32	2,68	8,00	2,00	7,15	2,85	6,34	3,66	6,97	3,03
10,4	11,30	0,90	10,90	0,50	10,39	0,01	9,65	0,75	10,00	0,40
11,7	7,97	3,73	8,70	3,00	7,66	4,04	6,34	5,36	7,15	4,55
13,2	8,92	4,29	5,60	7,60	4,77	8,43	-	-	-	-

Проведений аналіз табл. 1 дав змогу встановити, що на відміну від всіх інших варіантів розрахунку ефективності шумозахисних екранів, розроблений автором метод дав можливість для всіх випадків визначити ефективність екранів (див. табл. 2).

Таблиця 2 - Середні відхилення різних варіантів розрахунку ефективності шумозахисних екранів

Розроблений метод	Середина дороги, висота 0,5 м	Середина дороги, висота 0,1 м	Крайня смуга руху,висота 1 м	Крайня смуга руху, висота 0,5 м
Кількість розрахованих випадків
17	13	15	13	14
Середнє відхилення, дБ
2,3	2,6	3,4	4,0	3,7

Як бачимо з табл. 2 розроблений автором метод має найменше середнє відхилення між експериментально визначеною ефективністю екранів та розрахованою.

Результати, отримані експериментально, розраховані системою з використанням розробленої ММ визначення поправки на тип дорожнього покриття та відхилення представлено в табл. 3.

Таблиця 3 - Результати розрахунку дорожнього шуму

Експ.	Розрах. без ММ,	Розрах. з вик. ММ, Lекв, дБА
Lекв, дБА	Lекв, дБА	Відх., дБА	Lекв, дБА	Відх., дБА
65,2	63,47	1,73	63,47	1,73
62,7	60,52	2,18	60,52	2,18
59,2	54,57	4,63	60,99	1,79
57,4	53,82	3,58	59,04	1,64

У табл. 3 у колонці 3 представлено еквівалентні рівні шуму розраховані без використання розробленої автором математичної моделі визначення поправки на тип дорожнього покриття, а у колонці 5 з використанням. У колонках 4 та 6, відповідно, відхилення між розрахованими та експериментальними еквівалентними рівнями шуму. Як бачимо з табл. 3 розраховані еквівалентні рівні шуму з використанням розробленої моделі мають менші відхилення у порівнянні з експериментальними.

У шести додатках наведено основні меню допоміжних підсистем, їх опис та два акти, які підтверджують впровадження результатів дисертаційної роботи.



Основні результати та висновки

У дисертаційній роботі розв'язано наукову задачу - автоматизації процесу оцінювання шумового забруднення та проектування шумозахисних екранів на основі розроблених методів, моделей та засобів. При цьому отримано такі результати:

Проаналізовано сучасний стан математичного забезпечення та програмних засобів для оцінки рівня шумового забруднення та визначення ефективності шумозахисних екранів, що дало змогу визначити недоліки існуючих методів, моделей та програмних засобів;

Вперше розроблено метод автоматизованого проектування шумозахисних екранів для забезпечення рівня шуму в межах допустимих норм, який ґрунтується на оцінці звукової енергії від кожної смуги руху і категорій транспортних засобів, що дало змогу підвищити рівень автоматизації при проектуванні шумозахисних екранів.

Вдосконалено математичну модель визначення висоти положення домінуючого джерела шуму у потоці транспортних засобів, яка враховує середні швидкості та склад транспортних потоків, що дало змогу підвищити точність розрахунку ефективності шумозахисних екранів від 0,3 до 1,4 дБ.

Вперше розроблено метод автоматизованого визначення числа Френеля на основі правил Хорна першого роду, що дало змогу визначити затухання звукової енергії за умови використання більше ніж одного екрануючого об'єкта.

Вдосконалено математичні моделі, які базуються на експериментальних даних та відрізняються від існуючих, тим що враховують стан дорожнього покриття, середню швидкість транспортних засобів і віддаль від точки спостереження до джерела шуму, що дало змогу підвищити універсальність моделей та точність вихідних параметрів при прогнозуванні дорожнього шуму на 6-22%.

Розроблено та реалізовано структурну схему, математичне, інформаційне та програмне забезпечення для системи автоматизованого проектування шумозахисних екранів "ШумоЗахист".

Теоретичні та практичні результати дисертаційної роботи використано при розробці системи автоматизованого проектування шумозахисних екранів. Запропоновані методи та моделі порівняно з відомими відзначаються універсальністю та високою точністю. Це дає змогу, застосовуючи розроблені моделі та методи, підвищити ефективність автоматизованого проектування шумозахисних екранів і уникати, при цьому, дорогих та довготривалих фізичних експериментальних досліджень та випробувань.



Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Мельник М. Розроблення методу підвищення точності розрахунку ефективності шумозахисних бар'єрів / М. Мельник, М. Лобур // Моделювання та інформаційні технології : зб. наук. пр. / НАН України, Ін-т пробл. моделювання в енергетиці. - К., 2010. - Вип. 56. - С. 198-203.

2. Мельник М. Математична модель залежності рівня шуму транспортного потоку від типу дорожнього покриття / М. Мельник, М. Лобур // Моделювання та інформаційні технології : зб. наук. пр. / НАН України, Ін-т пробл. моделювання в енергетиці. - К., 2010. - Вип. 58. - С. 253-259.

3. Мельник М. Математична модель визначення висоти домінуючого джерела шуму в потоці транспортних засобів / М. Мельник // Комп'ютерні технології друкарства : зб. наук. пр. / Укр. акад. друкарства. - Л., 2011. - № 25. - C. 143-156.

4. Розробка методу знаходження „числа Френеля” для довільної кількості акустичних екранів / М. Мельник, М. Лобур, В. Теслюк, П. Денисюк // Комп'ютерні технології друкарства : зб. наук. пр. / Укр. акад. друкарства. - Львів, 2008. - № 19. - С. 139-147.

5. Мельник М. Дослідження точності методів визначення ефективності шумозахисних бар'єрів / Мельник М. Р. // Комп'ютерні системи проектування. Теорія і практика. - Львів : Вид-во Нац. ун-ту “Львів. політехніка”, 2010. - С. 59-68. - (Вісник Національного університету “Львівська політехніка”; № 685).

6. Мельник М. Експериментальне дослідження впливу геометричних параметрів та акустичних властивостей екранів на їх ефективність / М. Мельник, В. Цісельська // Комп'ютерні технології друкарства : зб. наук. пр. / Укр. акад. друкарства. - Львів, 2009. - № 21. - С. 146-154.

7. Мазур В. Розрахунок шуму та викидів СО2 в транспортній мережі міста Львова / В. В. Мазур, М. Р. Мельник // Комп'ютерні системи проектування. Теорія і практика. - Львів : Вид-во Нац. ун-ту “Львів. політехніка”, 2009. - С. 111-115. - (Вісник Національного університету “Львівська політехніка”; № 651).

8. Вікович І. Визначення акустичних властивостей шаруватих звукозахисних екранів для транспортних процесів / І. Вікович, Б. Дівеєв, М. Мельник // Автоматизація виробничих процесів у машинобуд. та приладобудуванні : укр. міжвід. наук.-техн. зб. / Нац. ун-т «Львів. політехніка». - Львів : Вид-во Нац. ун-ту «Львів. політехніка», 2009. - Вип. 43. - С. 58-61.

9. Тарік (Мох'д Тайсір) Алі Аль Омарі. Алгоритмічні моделі акустичних мікрофонів для інформаційної технології аналізу та синтезу МЕМС на компонентному рівні / Тарік (Мох'д Тайсір) Алі Аль Омарі, В. М. Теслюк, М. Р. Мельник // Моделювання та інформаційні технології : зб. наук. пр. / НАН України, Ін-т пробл. моделювання в енергетиці. - К., 2009. - Вип. 51. - С. 160-165.

10. A method to determine the difference in the path length of concave wave on screen edge and a wave in the line of sight for any number of acoustic screens / M. Lobur, V. Teslyuk, M. Melnyk , V. Karkulyovskyy, I. Farmaga // WibroTech 2008 : XIV konf. nauk. „Wibroakustyki i wibrotechnika“ ; IX ogуlnopolskie seminarium „Wibroakustyka w systemach technicznych“, Krakуw, Poland, 20-21 listop. 2008. - Krakуw, 2008. - S. 111-113.

11. Melnyk M. Information model of compurter-aided noise barriers design system / M. Melnyk, M. Lobur, А. Kernytskyy // Monitoring њrodowiska : materiaіy 1 Miкdzynar. konf., Krakуw, 24-25.05. 2010. - Krakуw, 2010. - S. 24.

12. Melnyk M. Vibration and sound transmission loss across a sandwich beam with micro and macro-inclusions / M. Melnyk, B. Diveyev, Malcolm J. Crocker // 16th Intern. congr. on sound and vibration (ICSV 16), Krakуw, Poland, 5-9 July 2009. - Krakуw, 2009. - P. 78.

13. Melnyk M. The analysis of efficiency determining methods of noise barriers performance in subsystem of automated projection of noise barriers / M. Melnyk, M. Lobur, I. Vasyliuk // Комп'ютерні науки та інформаційні технології : матеріали П'ятої міжнар. конф. CSIT'2010, 14-16 жовт. 2010, Львів. - Львів, 2010. - С. 151-152.

14. Melnyk M. The influence of road surface on noise from cars / M. Melnyk, M. Lobur, A. Kernytskyy // САПР у проектуванні машин. Питання впровадження та навчання : матеріали XVIII Міжнар. укр.-пол. наук.-техн. конф. CADMD'2010, 14-16 жовт. 2010 р., Львів. - Львів, 2010. - C. 113-116.

15. Melnyk M. Experimental estimation of noise barriers efficiency / M. Melnyk, W. Ciesielska, M. Lobur // Перспективні технології і методи проектування МЕМС : матеріали П'ятої міжнар. конф. молодих вчен. MEMSTECH'2009, 22-24 квіт. 2009, Львів, Поляна / Нац. ун-т "Львів. політехніка". - Львів : Вежа і Ко, 2009. - C. 141-143.

16. Melnyk M. The study of accuracy of RLS 90 prognostication method for city traffic / М. Melnyk, W. Ciesielska, A. Kernytskyy // САПР у проектуванні машин. Питання впровадження та навчання : матеріали XVI Міжнар. укр.-пол. наук.-техн. конф. CADMD'2008, 13-14 жовт. 2008 р., Львів. - Львів, 2008. - C. 104-106.

17. Melnyk M. Structure development of compurter-aided noise barriers design system / M. Melnyk, M. Lobur, A. Petsukh // Перспективні технології і методи проектування МЕМС : матеріали Шостоїї міжнар. конф. молодих вчен. MEMSTECH'2010, 20-23 квіт. 2010, Львів, Поляна / Нац. ун-т "Львів. політехніка". - Львів : Вежа і Ко, 2010. - C. 235-236.

18. Melnyk M. The automated technique of traffic noise research in the city / M. Melnyk, V. Mazur, M. Lobur // САПР у проектуванні машин. Питання впровадження та навчання : матеріали XVIII Міжнар. укр.-пол. наук.-техн. конф. CADMD'2010, 14-16 жовт. 2010 р., Львів. - Львів, 2010. - C. 40-42.

19. Lobur M. The investigation of traffic noise source in city / M. Lobur, V. Mazur, M. Melnyk // Комп'ютерні науки та інформаційні технології : матеріали П'ятої міжнар. конф. CSIT'2010, 14-16 жовт. 2010, Львів. - Львів, 2010. - С. 144-145.

20. Coloured timed Petri nets and traffic noise model / A. Kernytskyy, M. Melnyk, O. Lopatin, O. Krayevskyy // Перспективні технології і методи проектування МЕМС : матеріали Шостоїї міжнар. конф. молодих вчен. MEMSTECH'2010, 20-23 квіт. 2010, Львів, Поляна / Нац. ун-т "Львів. політехніка". - Львів : Вежа і Ко, 2010. - C. 207.

21. Kernytskyy A. Tasks of workflow modeling using Petri nets / A. Kernytskyy, М. Melnyk // Machine modelling and simulation - MMS 2010 : proc. of the XVth Pol.-Slovak conf., Krasiczyn, Poland, 30 Aug. - 1 Sept., 2010. - Krasiczyn, 2010. - P. 31-32.

22. Sound transmission loss across a sandwich plate with the dynamic vibration absorbers / B. Diveyev, M. Melnyk, A. Smolskyj, I. Hurayevska // CAD in machinery design - inplementation and educational problems : proc. of the XVII Pol.-Ukr. conf., 9-10 Oct., 2009, Krasiczyn, Poland. - Krasiczyn, 2009. - P. 13-14.

23. Дівеєв Б. Оптимальне проектування систем динамічних гасників коливань на основі конденсованих динамічних моделей / Б. Дівеєв, М. Мельник, А. Завербний // Комп'ютерні науки та інформаційні технології : матеріали Четвертої міжнар. наук.-техн. конф. CSIT'2009, 15-17 жовт. 2009, Львів. - Львів, 2009. - С. 491-494.

24. Algorytmiczne modele akustycznych mikrofonуw do analizy i syntezy MEMS na poziomie komponowania / M. Lobur, Tariq Ali AlOmari, V. Teslyuk, M. Melnyk // VIII Krajowa konf. Elektroniki, 7-10 czerw., 2009, Darіуwko Wschodnie, Polska. - Warszawa : Sigma NOT, 2009. - S. 768-773.

25. Teslyuk V. Method for automated synthesis of micromodels of acoustic elements of MEMS / V. Teslyuk, P. Denysyuk, Hamza Ali Yousef Alshawabkeh, M. Melnyk // CAD in machinery design - inplementation and educational problems : proc. of the XVII Pol.-Ukr. conf., 9-10 Oct., 2009, Krasiczyn, Poland. - Krasiczyn, 2009. - P. 53-54.



Анотації

Мельник М.Р. Моделі та методи автоматизованого проектування шумозахисних екранів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.12 - системи автоматизації проектувальних робіт. - Національний університет “Львівська політехніка”. - Львів, 2011.

Розв'язана наукова задача автоматизації процесу оцінювання шумового забруднення та проектування шумозахисних екранів на основі розроблених методів, моделей та засобів. Розроблено метод автоматизованого проектування шумозахисних екранів, який ґрунтується на оцінці звукової енергії від кожної смуги руху і категорій транспортних засобів. Розроблено математичну модель визначення висоти положення домінуючого джерела шуму у потоці транспортних засобів, яка враховує середні швидкості та склад транспортних потоків. Розроблено метод автоматизованого визначення числа Френеля для великої кількості екрануючих об'єктів, який полягає у виключенні з розрахунків екранів, ефективність яких не відіграє значного впливу на загальну ефективність. Вдосконалено математичні моделі визначення вартості поправки для типу дорожнього покриття, що дало змогу покращити універсальність моделей та підвищити точність вихідних результатів. Розроблено та реалізовано систему автоматизованого проектування шумозахисних екранів "ШумоЗахист".

Ключові слова: шумозахисні екрани, методи прогнозування дорожнього шуму, ефективність шумозахисних екранів, шум, САПР.



Мельник М.Р. Модели и методы автоматизированного проектирования шумозащитных экранов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.12 - системы автоматизации проектных работ. - Национальный университет “Львовская политехника”. - Львов, 2011.

В диссертационной работе решена научная задача - автоматизации процесса оценки шумового загрязнения и проектирования шумозащитных экранов на основе разработанных методов, моделей и средств. Проведен анализ методов прогнозирования дорожного шума и определения эффективности шумозащитных экранов на основании чего показано, что для повышения их точности нужно усовершенствовать математические модели определения поправки для разных типов дорожного покрытия и определения высоты положения доминирующего источника шума. Разработан метод автоматизированного проектирования шумозащитных экранов, который основывается на оценке звуковой энергии от каждой полосы движения и категорий транспортных средств, что дало возможность повысить уровень автоматизации при проектировании шумозащитных экранов. Разработана математическая модель определения высоты положения доминирующего источника шума в потоке транспортных средств, которая учитывает средние скорости и состав транспортных потоков, что дало возможность расширить область адекватности и универсальность математической модели. Разработан метод автоматизированного определения числа Френеля для большого количества экранирующих объектов, на основе правил Хорна первого рода, который заключается в исключении из расчетов экранов, эффективность которых не имеет значительного влияния на общую эффективность, что дало возможность рассчитать затухание звуковой энергии при наличии больше чем одного экранирующего объекта. Усовершенствованы математические модели определения поправки для типа дорожного покрытия брусчатка и "черное шоссе", которые базируются на экспериментальных данных и отличаются от известных тем, что учитывают среднюю скорость транспортных средств и расстояние от точки наблюдения к источнику шума, который дал возможность улучшить универсальность моделей и повысить точность исходных результатов. Разработана и реализована структурная схема, математическое, информационное и программное обеспечение для системы автоматизированного проектирования шумозащитных экранов "ШумоЗахист".

Теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы при разработке системы автоматизированного проектирования шумозащитных экранов. Предложены методы и модели отличаются универсальностью и высокой точностью по сравнению с известными. Это дает возможность, применяя разработанные модели и методы, повысить эффективность автоматизированного проектирования шумозащитных экранов и избегать при этом дорогих и долговременных физических экспериментальных исследований и испытаний.

Ключевые слова: шумозащитные экраны, методы прогнозирования дорожного шума, эффективность шумозащитных экранов, шум, САПР.



Melnyk M.R. Models and methods for computer-aided noise barriers design. - Manuscript.

Thesis for the degree of the candidate of technical sciences by speciality 05.13.12 - computer aided design. - Lviv Polytechnic National University. - Lviv, 2011.

The scientific problem of the noise pollution evaluation process and noise barriers design automation based on developed methods, models and tools is solved. The computer-aided method of noise barriers design is developed based on sound energy evaluation from each road lane and vehicle categories. The mathematical model for determining the position height of dominant noise source in the traffic flow taking into account an average speed and composition of traffic flows is developed. The method for automated determination of Fresnel number for a large number screening facilities is developed, which excluded from the calculations of barriers which effectiveness does not have a significant impact on overall efficiency. Mathematical model for determining the amendment value for the pavement type, which helps to improve universality of models and the accuracy of output results is developed. The "ShumoZahyst" computer-aided system for barriers design is developed and implemented.

Key words: noise barriers, traffic noise prognostication methods, noise barriers effectiveness, noise, CAD.

Размещено на Allbest.ru

...