Программа арм «Акустика» версии 3, разработанная российской компанией ООО «технопроект» [1]



Скачать 248.95 Kb.
Дата01.08.2016
Размер248.95 Kb.
ТипПрограмма
Сравнение результатов расчета автодорожного шума жилого района г. Москвы, полученных при использовании трех программных средств

Цукерников И.Е., Тихомиров Л.А.

НИИСФ РААСН

niisf@mail.ru

1. Введение
В настоящее время много внимания уделяется вопросу борьбы с шумом. Особенно остро этот вопрос стоит в городах, где основным источником шума является автомобильный транспорт.

В данном докладе приведены и проанализированы результаты расчета, полученные при использовании трех программных средств:



  • программа АРМ «Акустика» версии 3, разработанная российской компанией ООО «ТЕХНОПРОЕКТ» [1];

  • комплекс программ «Эколог-Шум» версии 2.1.0.2584, разработанных российской компанией "Интеграл" [2].

  • программа "Predictor" версии 8.13 [3], разработанная совместной голландско-немецкой фирмой «SoftNoise» и распространяемая датской компанией "Bruel & Kjaer".


2. Описание программ и задание исходных данных для расчета
В первых двух программных средствах в качестве расчетной методики реализованы положения ГОСТ 31295.2 [4], являющегося введением в России международного стандарта ИСО 9613-2 [5], который используется в качестве одной из расчетных методик в программе "Predictor". Таким образом, в рассматриваемых в настоящей работе программных средствах использован один метод расчета, что должно приводить к одинаковым результатам для одинаковых дорог с идентичными исходными данными для расчета.

Для выполнения расчетов был взят жилой район, расположенный в северном округе г. Москвы, площадью приблизительно 40 Га. Исходные данные были получены в результате измерений параметров транспортного потока (интенсивность, средняя скорость, доля средств грузового и общественного транспорта), определения вида покрытия проезжей части и характера грунта между дорогами и расчетными точками. Наименования дорог и измеренные на них параметры движения приведены в табл.1.

Расчет средней интенсивности, используемой при определении шумовых характеристик дорог в отечественных программах, проводили путем суммирования среднеарифметических значений интенсивности для каждой из групп транспортных средств, при этом, категории транспортных средств «Автобусы», «Тяжелые грузовики» и «Легкие грузовики» были объединены, а показатель средней интенсивности округляли в большую сторону до целого числа. Расчеты во всех программных средствах выполнены без учета метеорологических поправок, а также проведены только для дневного периода. Кроме того, так как в программе "Predictor" не учитывается полосность дороги, то при расчете с помощью других программных средств этот параметр дорог также не принимался во внимание. Дороги разбивали на определенное число прямолинейных участков. За основу был взят алгоритм разбиения, принятый в программном комплексе «Эколог-Шум», как наиболее подробный.

Наименование дороги

Расчет-ная точка

Интенсивность движения, ед/ч /

скорость, км/ч



Средняя интенсив-ность потока для дороги

Скорость движения транспорт-ного потока, км/ч

Доля грузо-вого транс-порта,

%


Легковых автомоби-лей

Автобу-сов

Тяжелых грузови-ков

Легких грузовиков

3-й Нижнелихоборский проезд

1

372/60

6/40

6/40

42/50

452

50

19,2

2

357/60

6/40

15/40

99/50

Дмитровское шоссе

3

2856/80

78/60

102/60

354/70

3390

70

15,4

4

3258/80

96/60

108/60

318/70

5

2910/80

126/60

156/60

156/70

6

2688/80

120/40

90/40

132/50

7

2976/80

48/60

108/60

270/70

Выезд на Дмитровское шоссе

8

315/60

36/40

6/40

15/50

372

50

18,1

Локомотивный проезд

9

351/40

57/20

6/20

18/30

463

50

19,1

10

429/40

12/20

0/20

30/30

11

387/60

6/40

9/40

33/50

13

396/60

9/40

6/40

30/50

14

381/60

9/40

6/40

32/50

Линейный проезд

12

60/40

0/20

6/20

6/30

72

30

16,6


Таблица 1. Параметры движения
На данном этапе не рассматривали карты шума выбранного района, а сопоставление результатов расчета проводили в дискретном числе расчетных точек. В качестве расчетных точек выбраны 14 точек, расположенных на расстоянии 7,5 м от середины ближней полосы движения и восемь точек на внутренней территории застройки. Все точки имеют высоту 1,5 м над уровнем дороги. Вместе с тем точка 7 расположена на эстакаде Дмитровского шоссе, поэтому суммарная высота для нее составляет 8,5 м относительно общего уровня земли. В придорожных точках одновременно с измерением параметров движения были выполнены измерения уровней шума, создаваемого движением автотранспорта. Схема района с расположением дорог, застройки и расчетных точек приведена на рис. 1.

Рис 1. Схема района с расположением расчетных точек


3. Описание алгоритмов расчета
На первом этапе во всех программах рассчитывают значения шумовых характеристик (ШХ) рассматриваемых дорог.

В отечественных программах АРМ «Акустика» и «Эколог-Шум» в качестве ШХ используются эквивалентные уровни звука в 7,5 м от середины ближней полосы движения на высоте 1 м от уровня дороги. В соответствии с Пособием к МГСН 2.04-77 [6] и учебным пособием [7] значения ШХ рассчитывают с помощью выражения:



(1)

где – интенсивность движения, ед/ч; – средняя скорость потока, км/ч; - доля средств грузового и общественного транспорта в потоке, %; – поправка, учитывающая вид покрытия проезжей части улицы или дороги, дБА (при асфальтобетонном покрытии = 0, при цементобетонном = 3 дБА); – поправка, учитывающая продольный уклон улицы или дороги, дБА (не учитывается при расчете в программе АРМ «Акустика»).

По найденному значению рассчитывают эквивалентные уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами в диапазоне от 125 до 8000 Гц, применяя частотные поправки, приведенные в [6, 7]. В комплексе «Эколог-Шум» диапазон расширен до нормативного (31,5 – 8000 Гц) за счет введения дополнительных поправок: в полосе 31,5 Гц – 0 дБ, в полосе 63 Гц – 6,5 дБ, в полосе 8000 Гц – минус 25,5 дБ.

В программе "Predictor" расчет ШХ дорог производится в соответствии с голландской методикой RMV-SRM2 [8]. Автомобильный транспорт разделяют на четыре категории (m): мотоциклы (m=1), легковые автомобили (m=2), легкие грузовые автомобили (m=3) и тяжелые грузовые автомобили (m=4). Для каждой категории рассчитывают корректированный по характеристике шумомера А уровень звукового воздействия LEAm по формулам:



(2)

,

((3)

где и - средние интенсивность, ед/ч, и скорость, км/ч, потока машин категории m; и - не зависящая от скорости, дБА, и зависящая от скорости, дБА∙с/м, части излучения звука для транспортного средства категории m на среднегеометрической частоте октавной полосы частот, определяют по табл. 2; , – поправки, учитывающие тип покрытия и уклон дороги соответственно, дБА.

Таблица 2. Значения am(fсг) и bm(fсг) для принятых категорий транспортных средств




Среднегеометрическая частота октавной полосы, Гц

m=1

m=2

m=3

m=4

am(fсг), дБА

bm(fсг), дБА∙с/м

am(fсг), дБА

bm(fсг), дБА∙с/м

am(fсг), дБА

bm(fсг), дБА∙с/м

am(fсг), дБА

bm(fсг), дБА∙с/м

63

77,2

0,10

69,2

0,07

94,1

-0,25

102,5

-0,32

125

81,8

0,19

73,6

0,18

91,8

0,01

99,9

0,06

250

86,2

0,19

75,6

0,21

91,7

0,11

99,8

0,05

500

89,3

0,19

79,9

0,19

89,8

0,17

98

0,10

1000

91,5

0,19

81,8

0,20

99

0.07

106,9

0,01

2000

91,2

0,19

81,1

0,20

97,5

0,07

105,4

0,01

4000

86,7

0,19

78

0,18

89,8

0,12

97,7

0,06

8000

86,6

0,10

77

0,09

83,9

0,07

91,8

0,01



По найденным значениям для каждой категории транспортных средств посредством энергетического сложения рассчитывают суммарный уровень звукового излучения и по нему определяют корректированный по А уровень удельной звуковой мощности (на 1 м длины дороги) в дБА с помощью выражения:





(4)

Для определения некорректированных значений уровней удельной звуковой мощности в октавных полосах частот в дБ из рассчитанных значений вычитают коррекцию шумомера А (см. например, ГОСТ Р 53188.1 [9]).

В отечественных программах также определяют уровни удельной звуковой мощности в октавных полосах частот. При этом в программе АРМ «Акустика» используют выражение, связывающее уровень удельной звуковой мощности линейного источника длины , м, с уровнем звукового давления излучаемого им шума (см. например, справочник [10]):





((5)

где .

Алгоритм расчета , используемый в программе Эколог шум, к сожалению, выяснить у разработчиков программы не удалось.

Вычисление уровней шума в расчетных точках во всех программах производится с помощью выражения [4,5]:

(6)

где – октавный уровень звукового давления, дБ; – октавный уровень звуковой мощности точечного источника звука, дБ; - поправка на направленность излучения участка дороги, как правило, принимается равной минус 8 дБ, (излучение в полупространство); А - затухание звука при распространении на местности от источника шума до расчетной точки в октавной полосе частот, дБ.

В соответствии с рекомендациями раздела 4 стандартов [4, 5] линейные источники шума, которыми являются автодороги, должны быть аппроксимированы набором точечных источников посредством разбиения на элементарные отрезки с точечным источником в центре. При этом длина l каждого такого отрезка не должна превышать половины расстояния от него до заданной расчетной точки. Алгоритмы разбиения рассматриваемых участков дорог на точечные источники шума в программных средствах различаются. В программах АРМ «Акустика» и «Эколог-Шум» коэффициент разбиения взят равным 1/ и 0,3 соответственно. В программе «Predictor» шаг разбиения существенно более мелкий. Из заданной расчетной точки в направлении рассматриваемого участка дороги проводят лучи с шагом , которые и разбивают линейные источники на отрезки. Диапазон значений  рекомендован от 1˚ до 10˚. По умолчанию принимают  = 2˚. Это значение и принято в рассматриваемом варианте программы.

Уровень звуковой мощности элементарного отрезка дороги длиной (и аппроксимирующего его точечного источника звука) рассчитывают из значения уровня удельной звуковой мощности рассматриваемого участка дороги с помощью выражения:





((7)

где = 1 м.

Уровень звукового давления в расчетной точке рассчитывают с помощью выражения (6) для каждого элементарного отрезка (точечного источника шума) и полученные значения энергетически суммируют для всех элементарных участков и всех учитываемых в расчете дорог.

Расчет затухания ведется по формуле [4,5]:

(8)

где - затухание из-за геометрической дивергенции, дБ; - затухание из-за поглощения звука атмосферой, дБ; - затухание из-за влияния покрытия грунта, дБ; - затухание из-за экранирования, дБ; - затухание из-за влияния зеленых насаждений, дБ; - затухание в промышленных зонах, дБ; - затухание в жилых массивах, дБ.


4. Анализ результатов расчета
Результаты расчета уровней звука А, полученные в расчетных точках с помощью рассматриваемых программ приведены в табл. 2 и графически представлены на рис. 2. В таблице и на рисунке приведены также результаты измерений.

Из полученных данных видно, что в случае пористого грунта (показатель грунта между дорогой и расчетной точкой G=1) результаты, полученные с помощью программ АРМ «Акустика» и «Эколог-Шум» в большинстве придорожных точек близки друг к другу. Расхождение не превышает 2 дБА. При этом подробный (шаг за шагом в соответствии с описанным алгоритмом) протокол расчета, предоставляемый программой АРМ «Акустика», показал, что уровни шума в придорожных точках определяются прямым звуком от ближайшей дороги. Существенное расхождение в 10,2 дБА получено в точке 7, расположенной на эстакаде Дмитровского шоссе. При этом из протокола расчета, даваемого программой «Эколог-Шум», следует, что в этой расчетной точке вклад отраженного звука в октавных полосах частот более чем на 10 дБ превышает вклад прямого звука, что не соответствует физической картине процесса распространения и отражения звука в данной точке. Данный



Таблица 2. Рассчитанные и измеренные значения уровней звука А в расчетных точках

Наименование дороги

Номер точки по схем на рис.1

Показания шумомера

АРМ «Акустика»

«Эколог-Шум»

«Predictor»

G=1

G=0

G=1

G=1

G=0

Придорожные точки

3-й Нижнелихоборский проезд

1

65,9

69,2

71,3

70,7

63,3

67,8

2

66,3

69,6

71,8

71,1

62,2

67,4

Дмитровское шоссе

3

70,3

75,0

77,3

76,7

65,4

71

4

72,2

76,4

78,7

78,1

67,4

72,7

5

76,1

77,1

79,3

78,4

68,4

73,5

6

74,6

75,7

78,0

77,3

67,5

72,3

7

80,0

79,3

80,8

89,5

72,7

75,9

Выезд на Дмитровское шоссе

8

63,9

67,4

69,9

69,8

61

66,1

Локомотивный проезд

9

65,0

70,1

72,4

71,7

63,3

68,1

10

61,2

70,5

72,7

71,5

63,8

68,3

11

70,7

70,6

72,6

71,2

64,3

68,5

13

70,6

65,7

67,9

66,8

58,9

63,5

14

70,4

69,7

71,7

71,1

63,6

68

Линейный проезд

12

60,4

63,1

65,2

62,7

61,5

65,4




Точки внутренней территории застройки

к1

-

40,9

40,9

47,2

38,3

43,6

к2

-

49,8

50,9

56,6

46,9

53,7

к3

-

48,0

50,5

48,2

43,3

48,7

к4

-

41,4

41,4

46,8

40,3

46,9

к5

-

52,8

54,6

57,9

46,8

53,4

к6

-

55,8

58,0

58,9

48,1

54,1

к7

-

50,1

51,3

58,2

46,9

53

к8

-

51,2

53,4

56,0

46,2

52,3

Рис. 2. Уровни звука, рассчитанные и измеренные в придорожных точках

результат противоречит также протоколу программы АРМ «Акустика», в соответствии с которым вклад прямого звука от всех точечных источников, которые аппроксимируют расположенный у расчетной точки отрезок Дмитровского шоссе существенно (более чем на 5 дБ, а для большинства источников более чем на 10 дБ) превышает вклад отраженного звука. Во всех придорожных точках результаты расчета, полученные с помощью программы АРМ «Акустика» ближе к результатам измерений, хотя и выше последних в среднем на 2 дБА.

Результаты, полученные с помощью программы «Predictor», при G=1 значительно ниже результатов, даваемых другими программами, и ниже результатов измерений в расчетных точках. Расхождения с результатами, полученными с помощью программы АРМ «Акустика», составляют от 5,9 дБА до 9,6 дБА (за исключением точки 12, где оно равно 1,6 дБА). Расхождения с результатами расчета, полученными с помощью программы «Эколог-Шум», еще больше: от 7,4 дБА до 16,6 дБА (1,2 дБА в точке 12). В пяти придорожных точках (1, 8, 9, 10, и 12) полученные расчетные значения ближе к результатам измерений, в остальных девяти точках отличие такое же или большее, чем для результатов, полученных с помощью программы АРМ «Акустика». Среднее расхождение составляет минус 4,6 дБА. Варьирование показателя грунта G в программе «Predictor» более существенно влияет на результаты расчета, чем в программе АРМ «Акустика» и в ряде точек приближает результаты расчета к измеренным величинам, снижая среднее расхождение до 0 дБА, в то время как для результатов, полученных с помощью программы АРМ «Акустика», оно возрастает до 4,4 дБА. Следует отметить, что в комплексе «Эколог-Шум» для расчета используется фиксированное значение G=1, что не позволяет варьировать акустические параметры грунта, как это предусмотрено ГОСТ 31295.2 [4]. Кроме того в данном программном продукте максимальная интенсивность движения ограничена значением 3000 ед/ч.

В точках, расположенных внутри территории застройки расхождение результатов расчета также существенно. Так в шести точках (из восьми), результаты расчета, полученные с помощью программ АРМ «Акустика» и «Эколог-Шум», при G = 1 различаются на 3,1 – 8,1 дБА (что в среднем составляет 4,5 дБА), а полученные с помощью программ АРМ «Акустика» и Predictor – на -4,8 – 7,7 дБА (2,9 дБА). Для последних двух программ расхождения между результатам расчета перераспределяются при использовании G = 0 и дают среднее расхождение в 0,2 дБА. Следует отметить, что в расчетных точках на внутренней территории застройки суммарный вклад отраженного и экранированного звуков превосходит вклад прямого звука, а в точках К1, К3 и К4 вклад прямого звука равен нулю, т.к. нет участков дорог в зоне прямой видимости из этих точек.

5. Выводы
Имеются существенные различия в результатах расчета, полученных с помощью рассмотренных программных средств. При этом программы АРМ «Акустика» и «Predictor» дают более согласованные и непротиворечивые результаты, несмотря на различие в подходах к расчету шумовых характеристик. К преимуществам этих программ следует также отнести возможность варьирования значения показателя грунта G между дорогой и расчетной точкой. Причем в программе АРМ «Акустика» значение G можно варьировать для каждой расчетной точки, в то время как в программе «Predictor» принимается одно значение для всех расчетных точек.

В программном комплексе «Эколог-Шум» необходимо провести детальные проработки расчетов при наличии изменения рельефа дороги, в частности эстакад, и расширить возможный диапазон задания интенсивности движения.



Целесообразны более детальные исследования расчетов внутри территории застройки, где возрастает роль отраженного и экранированного зданиями шума.
Литература


  1. АРМ «Акустика» // ООО «ТЕХНОПРОЕКТ»: сайт 2013. URL:http://www.noiseview.ru/ (дата обращения: 24.02.2013)

  2. «Эколог-Шум» // Компания "Интеграл": сайт 2013. URL:http://integral.ru/shop/cargo/141.html (дата обращения: 24.02.2013).

  3. Predictor Analyst Type 7813 // Компания «Брюль и Къер»: Сайт, 2013. URL:http://www.bksv.com/products/environmentmanagementsolutions/noise%20mapping%20and%20prediction/predictor-analyst-7813.aspx (дата обращения: 24.02.2013).

  4. ГОСТ 31295.2-2005 (ИСО 9613-2:1996) Шум. Затухание звука при распространении на местности. Часть 2. Общий метод расчета.

  5. ISO 9613-2:1996 Noise. Attenuation of sound during propagation outdoors. Part 2. General method of calculation.

  6. Пособие к МГСН 2.04-97. Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий.

  7. "Звукоизоляция и звукопоглощение. Учебное пособие". Осипов Л.Г., Бобылев В.Н., Борисов Л.А. Москва, АСТ, 2004.

  8. RMV-SRM II Standaard rekenmethode 2 van het Reken en Meetvoorschrift Verkeerslawaai.

  9. ГОСТ Р 53188.1-2008. Шумомеры. Часть 1. Технические требования.

  10. Handbook of noise and vibration control/ Edited by Malcolm J. Crocker. John Wiley & Sons Inc., Hoboken, New Jersey, USA, 2007, Chapter 5.



Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница