Расчетная модель оценки шумового воздействия автотранспортными потоками (на примере микрорайона Втузгородок, г. Екатеринбург)
научный журнал «Актуальные исследования» #17 (44), апрель '21

Расчетная модель оценки шумового воздействия автотранспортными потоками (на примере микрорайона Втузгородок, г. Екатеринбург)

Работа посвящена исследованию шума автотранспортных потоков в микрорайоне Втузгородок, в пределах студенческого городка Уральского федерального университета имени Б.Н. Ельцина, и разработке расчетной модели на основе натурных измерений. Отклонение фактических значений от расчетных составило до 5%. Требуется корректировка коэффициентов расчетной модели.

Аннотация статьи
шумомер
шумовая карта
акустическое загрязнение
шум
плотность автомобильного потока
шумовое загрязнение
методики определения шума
Ключевые слова

Шумовое загрязнение – это физическое загрязнение, характеризующееся превышением естественного уровня шума и ненормальным изменением звуковых характеристик (периодичность, сила звука и т.д.).

Главный источник шумового загрязнения городов, селитебных территорий – это транспорт (автомобильный, железнодорожный). В крупных городах автотранспортные потоки вносят значительный вклад в шумовое загрязнение.

Для анализа шумовой загрязненности были выбраны улицы микрорайона Втузгородок, города Екатеринбург вблизи учебных и жилых корпусов Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина. В пределах этого микрорайона нет больших торговых центров, предприятий, автомобильных стоянок. Поэтому выбор мест в пределах этого микрорайона позволил нам найти зависимость шумового загрязнения лишь от одного фактора – плотности автомобильного потока.

Первичное исследование проводилось натурным измерением - шумомером Center 32 второго класса точности согласно ГОСТ 20444-2014 «Шум. Транспортные потоки. Методы определения шумовой характеристики»:

  1. Места для проведения измерений шумовых характеристик выбраны на прямолинейных участках улиц и на расстоянии не менее 50 метров от перекрестков, транспортных площадей и остановочных пунктов;
  2. Участки улиц должны быть с чистой и сухой поверхностью проезжей части;
  3. Время проведения измерения было выбрано в периоды максимальной интенсивности движения (утром с 8:00 до 9:00, днем с 13:00 до 14:00 и вечером с 18:00 до 19:00 часов);
  4. Время измерения должно составлять не менее 5 минут.

Для проведения измерения было выбрано 12 точек, отличающихся плотностью автотранспортных потоков, шириной улицу, плотностью застройки.

Полученные измерения послужили основой для экспериментального анализа. С помощью интервального метода все полученные значения были разбиты на 8 равных интервалов и построен график зависимости эквивалентного уровня шума от плотности измеренного потока за 10 минут. График зависимости представлен на рисунке 1.

Рис. 1. Зависимость эквивалентного уровня шум от плотности транспортного потока

В соответствии с графиком был выбран вид аналитической зависимости – логарифмическая зависимость:

где х – плотность автотранспортного потока; у – эквивалентный уровень шума; a, b - коэффициенты.

С помощью математического анализа экспериментальных данных были получены числовые значения коэффициентов (a=1,104; b=10,473) и итоговая расчетная формула:

Используя полученную расчетную формулу и измеренные значения плотности автотранспортных потоков были проведены расчеты эквивалентного уровня шума.

Значения натурных, расчетных измерений, а также отклонений и погрешности измерений представлены в таблице.

Таблица

Результаты натурных и расчетных измерений уровня шума

№ п/п

Плотность потока, авт/10 мин

Уровень шума

Отклонение

Погрешность, %

В ходе натурных измерений, дБ

Расчетные значения, дБ

1

137

60,20

60,19994

0,00006

0,00010

2

150

60,70

61,11620

-0,41620

-0,68566

3

159

61,80

61,70513

0,09487

0,15351

4

159

62,10

61,70513

0,39487

0,63586

5

161

61,80

61,83147

-0,03147

-0,05092

6

164

63,40

62,01807

1,38193

2,17970

7

164

62,80

62,01807

0,78193

1,24511

8

181

65,70

63,01494

2,68506

4,08685

9

182

66,30

63,07063

3,22937

4,87085

10

184

66,10

63,18109

2,91891

4,41590

11

199

66,30

63,97318

2,32682

3,50954

12

201

66,40

64,07425

2,32575

3,50264

13

202

66,60

64,12441

2,47559

3,71710

14

205

66,50

64,27341

2,22659

3,34825

15

206

66,90

64,32260

2,57740

3,85262

16

209

66,70

64,46873

2,23127

3,34524

17

210

66,90

64,51697

2,38303

3,56208

18

223

68,10

65,12405

2,97595

4,36997

19

223

67,20

65,12405

2,07595

3,08922

20

225

66,10

65,21429

0,88571

1,33995

21

227

67,80

65,30373

2,49627

3,68181

22

235

66,60

65,65380

0,94620

1,42072

23

235

67,50

65,65380

1,84620

2,73511

24

238

65,50

65,78201

-0,28201

-0,43055

25

249

67,20

66,23867

0,96133

1,43054

26

253

67,60

66,39975

1,20025

1,77552

27

262

67,00

66,75304

0,24696

0,36859

28

265

67,00

66,86812

0,13188

0,19684

29

271

67,20

67,09440

0,10560

0,15714

30

276

67,20

67,27918

-0,07918

-0,11783

31

277

67,50

67,31574

0,18426

0,27298

32

277

67,80

67,31574

0,48426

0,71425

33

279

68,10

67,38845

0,71155

1,04486

34

285

66,50

67,60350

-1,10350

-1,65941

35

290

67,80

67,77929

0,02071

0,03055

36

303

68,20

68,22250

-0,02250

-0,03300

Отклонения в расчетных значениях модели оценки шумового загрязнения колеблются от 0,00006 дБ, что соответствует шумомеру 1-го класса точности до 2,97595, что выбивается из прогнозного ряда. Соответствие отклонений расчетных значений различным классам шумомеров представлены на рисунке 2.

Исходя из диаграммы, можно сделать вывод, что большая часть расчетных значений попадает в погрешности измерений шумомеров 1-го, 2-го, 3-го класса точности. Но все же, значения, которые не попадают в допустимые погрешности не превышают 3 дБ. Это позволяет оценить уровень шума в приблизительных значениях.

Рис. 2. Соответствие отклонений расчетных значений различным классам шумомеров

Созданная расчетная модель может послужить основой для создания мобильного приложения. Данное приложение позволит посчитать примерный уровень шума человеку, не используя специальных приборов или сложных расчетных формул и узнать какое воздействие данный уровень шума производит на человека. Так же со временем использования приложения будет создаваться шумовая карта города, после чего, можно будет взглянув на карту узнать средний уровень шума в том или ином районе города. Макет приложения на рисунках 3-5.

Рис. 3. Макет приложения

Рис. 4. Макет приложения

Рис. 5. Макет приложения

Текст статьи
  1. Гребенникова И.В. Методы математической обработки экспериментальных данных: Учебно-методическое пособие: Издательство Урал. ун-та, 2015 – 126 с.
  2. Экология [Электронный ресурс] // Физическое загрязнение. – URL: https://ru-ecology.info/term/12999/#:~:text=Шумовое%20загрязнение%20–%20форма%20физического,из%20вариантов%20физического%20загрязнения%20среды
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 31 июля по 06 августа
Осталось 7 дней до окончания
Публикация электронной версии статьи происходит сразу после оплаты
Справка о публикации
сразу после оплаты
Размещение электронной версии журнала
10 августа
Загрузка в eLibrary
10 августа
Рассылка печатных экземпляров
18 августа