Шумовой барьер

Звуковая *трубка* в Мельбурне , Австралия , спроектирована для снижения дорожного шума, не нарушая при этом эстетики района.

( Шумовой барьер также называемый звуковой стеной , шумовой стеной , звуковой бермой , звуковым барьером или акустическим барьером ) — это внешняя конструкция, предназначенная для защиты жителей чувствительных зон землепользования от шумового загрязнения . Шумовые барьеры являются наиболее эффективным методом снижения уровня дорожного , железнодорожного и промышленного шума. кроме прекращения деятельности источника или использования средств контроля источника.

В случае шума наземного транспорта другие методы снижения интенсивности источника шума включают поощрение использования гибридных и электрических транспортных средств , улучшение аэродинамики автомобилей и конструкции шин , а также выбор малошумного материала для дорожного покрытия . Широкое использование шумовых барьеров началось в Соединенных Штатах после того, как в начале 1970-х годов были введены правила по шуму .

История

Шумозащитные барьеры строились в Соединенных Штатах с середины двадцатого века, когда резко возросло автомобильное движение. I-680 в Милпитасе, Калифорния, была первым шумовым барьером. ^[1] В конце 1960-х годов появилась аналитическая акустическая технология, позволяющая математически оценить эффективность конструкции шумозащитного барьера, примыкающего к конкретной дороге . К 1990-м годам в Дании и других странах Западной Европы разрабатывались шумозащитные барьеры с использованием прозрачных материалов. ^[2]

-акустик Ученый измеряет звук в ходе исследования конструкции шумозащитного барьера, округ Санта-Клара , Калифорния.

Лучшие из этих ранних компьютерных моделей учитывали влияние геометрии дороги , топографии , объема транспортных средств , скорости транспортных средств, состава грузовиков, типа дорожного покрытия и микрометеорологии . Несколько исследовательских групп США разработали варианты методов компьютерного моделирования: штаб-квартира Caltrans в Сакраменто, Калифорния ; группа ESL Inc. в Саннивейле, Калифорния ; Болт , Беранек и Ньюман ^[3] группа в Кембридже, штат Массачусетс , и исследовательская группа из Университета Флориды . Возможно, самой ранней опубликованной работой, в которой с научной точки зрения был разработан конкретный шумовой барьер, было исследование скоростной автомагистрали Футхилл в Лос-Альтосе, Калифорния . ^[4]

Вскоре в многочисленных тематических исследованиях по всей территории США были рассмотрены десятки различных существующих и планируемых автомагистралей. Большинство из них были заказаны дорожными департаментами штата и проведены одной из четырех исследовательских групп, упомянутых выше. США Закон о национальной экологической политике , принятый в 1970 году, фактически предписывал количественный анализ шумового загрязнения в рамках каждого проекта Закона о федеральной помощи в области шоссейных дорог в стране, что стимулировало разработку и применение модели шумового барьера. С принятием Закона о контроле за шумом 1972 г. ^[5] Спрос на конструкции шумозащитных барьеров резко возрос из-за множества дополнительных проектов по регулированию шума .

К концу 1970-х годов более дюжины исследовательских групп в США применяли аналогичную технологию компьютерного моделирования и ежегодно исследовали по меньшей мере 200 различных мест для установки шумовых барьеров. По состоянию на 2006 год ^[update]Эта технология считается стандартом при оценке шумового загрязнения от автомагистралей. Характер и точность используемых компьютерных моделей почти идентичны оригинальным версиям технологии 1970-х годов.

В большинстве шумозащитных барьеров существуют небольшие и целенаправленные промежутки, позволяющие пожарным получить доступ к близлежащим пожарным гидрантам и протянуть пожарные шланги , которые обычно обозначаются знаком, указывающим ближайший перекресток, и пиктограммой пожарного гидранта, хотя некоторые зазоры между гидрантами направляют шланги через небольшие водопропускные каналы под стеной.

Дизайн

Акустическая наука о проектировании шумозащитных экранов основана на рассмотрении воздушных путей или железных дорог как линейного источника . ^{[ сомнительно – обсудить ]} Теория основана на блокировании прохождения звуковых лучей к определенному рецептору ; однако необходимо учитывать дифракцию звука. Звуковые волны изгибаются (вниз), когда проходят край, например, вершину шумового барьера. Поэтому барьеры, которые блокируют видимость шоссе или другого источника, будут блокировать больше звука. ^[6] Еще больше усложняет дело явление преломления — искривление звуковых лучей в неоднородной атмосфере . Сдвиг ветра и термоклин создают такие неоднородности. Моделируемые источники звука должны включать шум двигателя , шум шин и аэродинамический шум, каждый из которых зависит от типа и скорости транспортного средства.

Шумозащитный барьер может быть построен на частной земле, на общественной полосе отвода или на другой общественной земле. Поскольку уровни звука измеряются по логарифмической шкале , снижение на девять децибел эквивалентно устранению примерно 86 процентов нежелательной звуковой мощности.

Шумозащитная земляная берма вдоль шоссе 12 штата Калифорния , округ Сонома , Калифорния

Материалы

Для звуковых барьеров можно использовать несколько различных материалов. Эти материалы могут включать каменную кладку, земляные работы (например, земляную насыпь ), сталь, бетон, дерево, пластик, изоляционную вату или композиты. ^[7] Стены, сделанные из поглощающего материала, поглощают звук иначе, чем твердые поверхности. ^[8] Также возможно создать шумовые барьеры из активных материалов, таких как солнечные фотоэлектрические панели, для выработки электроэнергии и одновременного снижения дорожного шума. ^[9]^[10]^[11]

Стена с пористым поверхностным материалом и звукопоглощающим материалом может быть поглощающей, если шум практически не отражается обратно к источнику или куда-либо еще. Твердые поверхности, такие как каменная кладка или бетон, считаются отражающими, поскольку большая часть шума отражается обратно к источнику шума и за его пределы. ^[12]

Шумовые барьеры могут быть эффективными инструментами снижения шумового загрязнения , но некоторые места и топография не подходят для использования шумовых барьеров. Стоимость и эстетика также играют роль при выборе шумозащитных экранов. В некоторых случаях проезжую часть окружают шумопоглощающей конструкцией или выкапывают туннель открытым способом .

Недостатки

К потенциальным недостаткам шумозащитных барьеров относятся:

Заблокировано зрение для автомобилистов и пассажиров железнодорожного транспорта. Стеклянные элементы в шумопоглощающих экранах могут уменьшить видимость, но требуют регулярной чистки.
Эстетическое воздействие на ландшафт и городской ландшафт
Расширенный объект для граффити , несанкционированной партизанской рекламы и вандализма.
Создание пространств, скрытых от глаз и социального контроля (например, на вокзалах)
Возможность столкновения птичьих окон с большими и четкими барьерами.

Шумопоглощающие стены часто закрывают обзор пассажирам поездов или участникам дорожного движения и привлекают граффити.
Эта стена для снижения шума в Нидерландах имеет прозрачную секцию на уровне глаз водителя, чтобы уменьшить визуальное воздействие на участников дорожного движения.
Низкие стены рядом с трассой исключают оптическое воздействие.

Влияние на загрязнение воздуха

Доказано, что придорожные шумозащитные барьеры снижают уровень концентрации загрязнения воздуха в придорожной зоне . В пределах 15–50 м от обочины уровни концентрации загрязнения воздуха с подветренной стороны от шумозащитных барьеров могут снизиться до 50 % по сравнению с показателями на открытой дороге. ^[13]

Шумозащитные барьеры заставляют шлейфы загрязнений, исходящие от дороги, перемещаться вверх и через барьер, создавая эффект приподнятого источника и усиливая вертикальное рассеивание шлейфа. Замедление и отклонение исходного потока шумовым барьером вынуждают шлейф разойтись по горизонтали. С подветренной стороны барьера создается сильно турбулентная зона сдвига, характеризующаяся низкими скоростями и рециркуляционной полостью, что еще больше усиливает дисперсию; это смешивает окружающий воздух с загрязняющими веществами с подветренной стороны за барьером. ^[14]

См. также

Ссылки

^ Вагнер, Кейт (8 декабря 2016 г.). «Строим стену: звуковые барьеры на шоссе и эволюция шума» . 99 процентов невидимости . Проверено 21 марта 2017 г.
^ Бенц Котцен и Колин Инглиш (1999) Экологические шумовые барьеры: руководство по их акустическому и визуальному дизайну , опубликовано Тейлором и Фрэнсисом, ISBN 0-419-23180-3 , 165 страниц.
^ Джон Шейдли, Акустический анализ проекта расширения магистрали Нью-Джерси между Раританом и Восточным Брансуиком , Болт Беранек и Ньюман, 1973
^ К.М. Хоган и Гарри Сейдман, Проектирование структур снижения шума вдоль скоростной автомагистрали предгорья, Лос-Альтос, Калифорния , округа Санта-Клара Департамент общественных работ , ESL Inc. , Саннивейл, Калифорния , октябрь 1970 г.
^ Публичное право № 92-574, 86 Стат. 1234 (1972) Закон о шумовом загрязнении и борьбе с ним 1972 года, кодификация с поправками, внесенными в 42 USC 4901-4918 (1988).
^ PublicResourceOrg (31 июля 2010 г.), Highway Noise Barrier Design , заархивировано из оригинала 19 декабря 2021 г. , получено 4 февраля 2017 г.
^ «4. Виды шумозащитных барьеров – Проектирование – Проектирование конструкции – Шумоизоляционные барьеры – Шум – Окружающая среда» . США Федеральное управление автомобильных дорог . Проверено 16 января 2017 г.
^ Светоотражающие и неотражающие дорожные барьеры К. Полкак (MD, SHA) и Р. Дж. Пеппин (Scantek, Inc.), тематическое исследование: Светоотражающие и неотражающие дорожные барьеры, MD SHA) Летняя встреча TRB ADC 40, Денвер, Колорадо
^ Вадхаван, Сиддхарт Р.; Пирс, Джошуа М. (2017). «Мощность и энергетический потенциал массового развертывания фотоэлектрического шумозащитного барьера: пример для США» (PDF) . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 80 : 125–132. дои : 10.1016/j.rser.2017.05.223 . S2CID 114457016 .
^ «Как работают солнечные панели: объяснение науки о солнечной энергетике» . 7 июля 2021 г.
^ «В Нидерландах устанавливаются шумозащитные барьеры для производства солнечной энергии» .
^ Федеральное управление автомобильных дорог «Шум дорожного движения» 6/05
^ Боукер и др., 2007; Балдауф и др., 2008; Хейст и др., 2009; Нин и др., 2010; Финн и др., 2010 г.
^ Боукер Г.Е., Балдауф Р., Исаков В., Хлыстов А. и Петерсен В. (2007). Влияние придорожных сооружений на перенос и рассеивание ультрадисперсных частиц с автомагистралей. Атмосфера. Окружающая среда. 41, 8128–8139

Внешние ссылки

СМИ, связанные с шумозащитными барьерами, на Викискладе?

[1] Вагнер, Кейт (8 декабря 2016 г.). «Строим стену: звуковые барьеры на шоссе и эволюция шума» . 99 процентов невидимости . Проверено 21 марта 2017 г.

[2] Бенц Котцен и Колин Инглиш (1999) Экологические шумовые барьеры: руководство по их акустическому и визуальному дизайну , опубликовано Тейлором и Фрэнсисом, ISBN 0-419-23180-3 , 165 страниц.

[3] Джон Шейдли, Акустический анализ проекта расширения магистрали Нью-Джерси между Раританом и Восточным Брансуиком , Болт Беранек и Ньюман, 1973

[4] К.М. Хоган и Гарри Сейдман, Проектирование структур снижения шума вдоль скоростной автомагистрали предгорья, Лос-Альтос, Калифорния , округа Санта-Клара Департамент общественных работ , ESL Inc. , Саннивейл, Калифорния , октябрь 1970 г.

[5] Публичное право № 92-574, 86 Стат. 1234 (1972) Закон о шумовом загрязнении и борьбе с ним 1972 года, кодификация с поправками, внесенными в 42 USC 4901-4918 (1988).

[6] PublicResourceOrg (31 июля 2010 г.), Highway Noise Barrier Design , заархивировано из оригинала 19 декабря 2021 г. , получено 4 февраля 2017 г.

[7] «4. Виды шумозащитных барьеров – Проектирование – Проектирование конструкции – Шумоизоляционные барьеры – Шум – Окружающая среда» . США Федеральное управление автомобильных дорог . Проверено 16 января 2017 г.

[8] Светоотражающие и неотражающие дорожные барьеры К. Полкак (MD, SHA) и Р. Дж. Пеппин (Scantek, Inc.), тематическое исследование: Светоотражающие и неотражающие дорожные барьеры, MD SHA) Летняя встреча TRB ADC 40, Денвер, Колорадо

[9] Вадхаван, Сиддхарт Р.; Пирс, Джошуа М. (2017). «Мощность и энергетический потенциал массового развертывания фотоэлектрического шумозащитного барьера: пример для США» (PDF) . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 80 : 125–132. дои : 10.1016/j.rser.2017.05.223 . S2CID 114457016 .

[10] «Как работают солнечные панели: объяснение науки о солнечной энергетике» . 7 июля 2021 г.

[11] «В Нидерландах устанавливаются шумозащитные барьеры для производства солнечной энергии» .

[12] Федеральное управление автомобильных дорог «Шум дорожного движения» 6/05

[13] Боукер и др., 2007; Балдауф и др., 2008; Хейст и др., 2009; Нин и др., 2010; Финн и др., 2010 г.

[14] Боукер Г.Е., Балдауф Р., Исаков В., Хлыстов А. и Петерсен В. (2007). Влияние придорожных сооружений на перенос и рассеивание ультрадисперсных частиц с автомагистралей. Атмосфера. Окружающая среда. 41, 8128–8139

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]