УДК 504.055:534.836.2

ЭВОЛЮЦИЯ БАЗОВОЙ СТАТИСТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАСЧЕТА ТРАНСПОРТНОГО ШУМА

Голубничий Артем Александрович1, Шимкив Анастасия Вячеславовна2, Сайфуллин Вячеслав Русланович3
1Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, ассистент кафедры инженерной экологии и основ производства
2Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, студентка кафедры инженерной экологии и основ производства
3Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, студент кафедры инженерной экологии и основ производства

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


THE EVOLUTION OF STATISTICAL MODELS TO CALCULATE THE TRAFFIC NOISE

Golubnichiy Artem Aleksandrovich1, Shimkiv Anastasija Vjacheslavovna2, Sajfullin Vjacheslav Ruslanovich3
1Katanov Khakass State University, Assistant at the Depatment of Engineer Ecology and Bases of Production
2Katanov Khakass State University, Student at the Depatment of Engineer Ecology and Bases of Production
3Katanov Khakass State University, Student at the Depatment of Engineer Ecology and Bases of Production

Abstract
The article analyzes the evolution of the statistical model of the traffic noise for more than 50 years of research in this area. The first models increasingly rely only on high-speed mode of transport streams without an analysis of their parameters. Later authors include various significant parameters tailored transport stream, its statistical characteristic quantities.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Голубничий А.А., Шимкив А.В., Сайфуллин В.Р. Эволюция базовой статистической модели расчета транспортного шума // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 1. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/01/43485 (дата обращения: 30.09.2017).

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 Leq. Наиболее часто используются модели Бёрджесса [6] впервые примененные в Сиднее. Используя те же обозначения предыдущего выражения, уровень звука задается следующим образом:

Leq=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:

Leq=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 QM, QBUS соответственно. Предлагаемая ими формула имеет следующий вид:

Leq=10 lg(QL+QM+8 QP+88 QBUS )+33,5   (8)

где QL и QP 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:

Leq=0,65L50+28,8   (9)

Значение L50 рассчитывается с учетом только эквивалента потоков перевозки (Qeq), 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 Qeq может быть выражен следующей формулой:

Qeq=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 Leq, 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.


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 théorique et expérimentale de la propagation acoustique, Revue d’Acoustique n.70, 1991.


Все статьи автора «Голубничий Артем Александрович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: