Oddziaływanie akustyczne ruchu tramwajowego przykłady pomiarów i analiz cz. I

Transkrypt

1 Zjawisko generowania hałasu przez ruch tramwajów jest złożonym zagadnieniem, ponieważ jest on emitowany przez wiele jednostkowych źródeł. Na jego wielkość wpływają m.in. takie parametry jak prędkość z jaką poruszają się tramwaje, ich długość, stan torowiska i taboru czy liczba wykonywanych manewrów, tj. ruszania i zatrzymywania. Oceny wielkości poziomu hałasu emitowanego do środowiska można wykonać za pomocą specjalistycznych pomiarów lub obliczeń akustycznych. W tej publikacji poruszono zagadnienia dotyczące oddziaływania akustycznego pochodzącego od wybranych linii tramwajowych, zarówno na środowisko zewnętrzne, jak i wnętrza budynków, na przykładzie pomiarów i analiz akustycznych wykonanych w ramach prac zleconych przez zarządców tych linii. Na podstawie wyników dwóch opracowań, których przedmiotem były linie tramwajowe zlokalizowane na ul. Mickiewicza i Nowowiejskiej w Warszawie, przedstawiono w jaki sposób ruch tramwajowy oddziałuje na środowisko zewnętrzne oraz wnętrza budynków. Dodatkowo na przykładzie obliczeń wykonanych dla ul. Kotlarskiej w Krakowie przedstawiono oddziaływanie skumulowane hałasu pochodzącego zarówno od ruchu samochodowego, jak i od ruchu tramwajów (przypadek, który w warunkach miejskich występuje bardzo często). Na podstawie wyników analiz akustycznych określono również jaki jest udział hałasu tramwajowego w ogóle hałasu komunikacyjnego. Zwrócono także uwagę na wybrane działania mające na celu poprawę stanu klimatu akustycznego w sąsiedztwie linii tramwajowych, będących alternatywą dla ekranów akustycznych, których zastosowanie w warunkach miejskich jest często nierealne i nieefektywne bądź bardzo utrudnione. Takie działania, jak ograniczenie prędkości tramwajów, remont torowiska z zastosowaniem odpowiednich rozwiązań konstrukcyjnych czy wymiana starszego taboru na tabor nowszej generacji mogą 1/7

2 być niejednokrotnie bardzo skuteczne w walce z hałasem. Po ich zastosowaniu często klimat akustyczny ulega poprawie w takim stopniu, że zastosowanie dodatkowych środków może nie być konieczne. Oddziaływanie akustyczne wybranych linii tramwajowych na środowisko zewnętrzne Oddziaływanie akustyczne na środowisko zewnętrzne, które pochodzi od ruchu tramwajów, przedstawiono na przykładzie dwóch odcinków linii tramwajowych zlokalizowanych w ciągu ul. Mickiewicza w Warszawie oraz ul. Kotlarskiej w Krakowie. Dla pierwszego z nich, w ramach opracowania pn.: Ekspertyza na temat ograniczenia hałasu i drgań od ruchu tramwajowego na ul. Mickiewicza i ul. Słowackiego w Warszawie [7] zrealizowanego na zlecenie Tramwajów Warszawskich Sp. z o.o., wykonano zarówno pomiary hałasu, jak i obliczenia akustyczne, na podstawie których możliwe było określenie oddziaływania linii tramwajowej na środowisko zewnętrzne. Poniżej przedstawiono metodykę oraz wyniki analiz wykonanych w ramach tego opracowania. Analizowana linia tramwajowa była w chwili wykonywania badań zamknięta dla ruchu (z powodu trwającego remontu). Na linii tej nie odbywał się ruch tramwajów o natężeniu, który odpowiada obowiązującemu rozkładowi jazdy. Przejazdy tramwajów zostały zorganizowane tylko i wyłącznie na potrzeby wykonania pomiarów w ramach opracowania. Badania były wykonywane tylko w trakcie nocy, dzięki czemu były one wykonywane przy dużo niższym poziomie tła akustycznego, które w warunkach miejskich w porze dziennej jest z reguły dosyć wysokie. Rzeczywiste obciążenie ruchem analizowanej linii tramwajowej jest inne od tego, jakie było w trakcie wykonywania pomiarów. Z tego względu nie było możliwe wykonanie pomiarów akustycznych w taki sposób, aby ich wyniki mogły być bezpośrednio odniesione do wartości dopuszczalnych, które są określone w rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 14 czerwca 2007 r. w sprawie dopuszczalnych poziomów hałasu w środowisku (Dz.U. Nr 120, poz. 826) [2]. Wyniki pomiarów posłużyły natomiast do weryfikacji modelu Schall 03 w programie SoundPLAN, za pomocą którego wykonano obliczenia akustyczne. Wyniki tych obliczeń mogły być bezpośrednio porównywane z wartościami dopuszczalnymi określonymi w rozporządzeniu [2], ponieważ w modelu obliczeniowym zgodnym z Polską Normą [6] uwzględniono takie obciążenie ruchem linii tramwajowych, jakie będzie faktycznie występowało po zakończeniu prac remontowych (wielkość tego ruchu przyjęto na podstawie danych otrzymanych od Zarządu Transportu Miejskiego w Warszawie). Pomiary równoważnego poziomu dźwięku, w sąsiedztwie analizowanej linii tramwajowej, zostały wykonane w dwóch punktach pomiarowych zlokalizowanych w odległości 1,5 m od fasad frontowych budynków nr 26 przy ul. Mickiewicza oraz nr 10 przy pl. Inwalidów (fot. 1). Budynki te znajdowały się w bezpośrednim sąsiedztwie badanej linii. Pomiary hałasu wykonywano za pomocą metody bezpośredniej ciągłych pomiarów w ograniczonym czasie, określonej w rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 2 października 2007 r. w sprawie wymagań w zakresie prowadzenia pomiarów poziomów w środowisku substancji lub energii przez zarządzającego drogą, linią kolejową, linią tramwajową, lotniskiem, 2/7

3 portem (Dz.U. nr 192. poz. 1392) [1]. Równocześnie wykonywana była obserwacja warunków meteorologicznych za pomocą stacji pogodowej (wyposażonej również w termohigrometr i anemometr), przez cały czas wykonywania pomiarów. Poniżej w tabl. 1 przedstawiono wyniki pomiarów. Jak wspomniano wcześniej nie można porównywać ich bezpośrednio z wartościami dopuszczalnymi określonymi w rozporządzeniu Ministra Środowiska [2]. Wyniki pomiarów posłużyły do weryfikacji i kalibracji modelu stworzonego na potrzeby analiz w programie SoundPLAN, za pomocą którego wykonano obliczenia akustyczne. Pomierzony poziom dźwięku został odniesiony do 8 godzin pory nocnej, przez co porównywany wynik był inny od tego, który przedstawiono w poniższej tabeli, gdzie wyniki są odniesione tylko do czasu trwania pomiaru. W ramach opracowania [7] wykonano również, w przekroju poprzecznym analizowanej linii tramwajowej, pomiary hałasu, zgodnie z metodyką określoną w Polskiej Normie PN-EN ISO 3095:2005 (U) Kolejnictwo. Akustyka. Pomiar hałasu emitowanego przez pojazdy szynowe [3]. W badanym przekroju zlokalizowano trzy punkty pomiarowe, zgodnie z warunkami opisanymi w powyższej metodyce. Mikrofony pomiarowe umieszczone były na statywach w odległości 7,5 m od środka badanego torowiska na wysokości 1,2 m (punkt nr 1) i 3,5 m nad poziomem terenu (punkt nr 2) oraz w odległości 25 m od środka badanego torowiska na wysokości 3,5 m (punkt nr 3). W punktach nr 1 i 3 pomiary były wykonywane z podziałem na częstotliwości środkowe pasm tercjowych, a w punkcie nr 2 poziom ekspozycji TEL został zmierzony w całym obserwowanym zakresie. Pomiary zostały wykonane w celu wyznaczenia poziomu ekspozycji TEL dla dwóch rodzajów tramwajów (105N i 120N) i dwóch prędkości ruchu (30 km/h i 50 km/h). Poniżej przedstawiono wyniki pomiarów poziomu ekspozycji TEL w formie wykresu na rys. 1 i rys. 2 (dla punktów nr 1 i 3) oraz tabelarycznej - tabl. 2 (punkt nr 2). 3/7

4 Analizując wyniki pomiarów należy zauważyć, iż poziom dźwięku osiąga najwyższe wartości dla częstotliwości od 400 do 800 Hz. Dla metodyki opisanej w Polskiej Normie [3], na podstawie której wykonano powyższe pomiary, nie obowiązują wartości dopuszczalne. Nie można zatem skomentować wyników pomiarów w tym aspekcie. Należy natomiast zauważyć, iż w tych samych warunkach pomiarowych (taka sama konstrukcja torowiska, ta sama prędkość tramwajów) poziom dźwięku pochodzący od ruchu tramwaju 105N jest większy od poziomu dźwięku generowanego przez tramwaj nowszej generacji 120N o 10.8 db dla prędkości 30 km/h oraz o 5.6 db dla prędkości 50 km/h poziom zmierzony w całym obserwowanym zakresie w punkcie nr 2. Na podstawie wyników tych pomiarów można stwierdzić, że wymiana starszego taboru na nowszy może być działaniem prowadzącym do poprawy stanu klimatu akustycznego w sąsiedztwie linii tramwajowych. W przypadku braku możliwości zastosowania innych zabezpieczeń przeciwdźwiękowych, wymiana starego taboru na nowy może przynieść bardzo wymierne efekty w aspekcie ochrony środowiska przed hałasem. W ramach tego samego opracowania [7] wykonano również obliczenia akustyczne za pomocą niemieckiego modelu Schall 03 w programie SoundPLAN. Poniżej przedstawiono podstawowe założenia do modelu obliczeniowego, jakie poczyniono w celu wykonania prognoz hałasu: w obliczeniach hałasu wszystkim rodzajom pojazdów szynowych poruszającym się na analizowanej linii przypisano tę samą kategorię pojazdu (Strassenbahn - tramwaj). Pojazdy zróżnicowano natomiast pod względem procentowego udziału hamulców tarczowych (dla 105N wynosił 0%, zaś dla 120N i 116N - 100%) oraz długości pojazdu (105N 2 x 13,39 m, 116N 24,1 m, 120N 31,8 m), do oceny stanu klimatu akustycznego w sąsiedztwie analizowanego odcinka linii tramwajowej przyjęto (na podstawie danych uzyskanych z Zarządu Transportu Miejskiego w Warszawie) następujące obciążenie ruchem: dwie linie tramwajowe z częstotliwością ruchu co 10 minut w godzinie szczytu, co 15 minut w godzinach międzyszczytowych oraz co 15 minut w święta i jedna linia z częstotliwością ruchu co 6,5 minuty w godzinie szczytu, co 7,5 minuty w godzinach międzyszczytowych oraz co 15 minut w święta, do obliczeń w poszczególnych wariantach przyjęto prędkości pojazdów szynowych odpowiednio 30 km/h oraz 50 km/h, do modelu wprowadzono informacje o budynkach wraz z ich obrysem po rzucie dachów oraz wysokością względną, dla potrzeb obliczeniowych (sporządzenia map hałasu), w związku z oceną narażenia na hałas zabudowy chronionej, punkty odbioru hałasu zlokalizowano na wysokości 4 m nad poziomem terenu. Na podstawie wyników pomiarów hałasu dokonano weryfikacji modelu obliczeniowego. Po wprowadzeniu odpowiednich poprawek poziom dźwięku 4/7

5 zmierzony i obliczony (w tych samych punktach) nie różnił się o wartość większą niż 2.7 db (tabl. 3). Można zatem uznać, że model obliczeniowy został w poprawny sposób dopasowany do warunków rzeczywistych. Za jego pomocą wykonano następnie obliczenia akustyczne. Wyniki te w podziale na porę dnia (od godz. 6:00 do godz. 22:00) i porę nocy (od godz. 22:00 do godz. 6:00) przedstawiono poniżej na rys. 3. Rys. 3. Mapa imisji dźwięku w sąsiedztwie linii tramwajowej, zlokalizowanej w ciągu ul. Mickiewicza w Warszawie Analizując wyniki obliczeń wykonanych przy użyciu modelu Schall 03 w programie SoundPLAN należy stwierdzić, iż przy założeniu, że tramwaje poruszają się z prędkością 30 km/h (rys. 3 a i b) zarówno dla pory dnia, jak i pory nocy nie zaobserwowano przekroczeń dopuszczalnych wartości poziomu dźwięku dla budynków zlokalizowanych w sąsiedztwie analizowanej linii (na terenach tych obowiązują wartości dopuszczalne równe odpowiednio 65 db dla pory dnia i 55 db dla pory nocy). Natomiast przy prędkości 50 km/h (rys. 3 c i d) można zauważyć, iż w zasadzie wszystkie budynki znajdują się w zasięgach oddziaływania hałasu o poziomie przekraczającym wartości dopuszczalne o prawie 5 db dla pory nocy. W porze dnia izolinia o poziomie 65 db zlokalizowana jest na granicy elewacji frontowych analizowanych budynków (minimalne przekroczenia poziomu dźwięku mieszczą się w granicy niepewności obliczeń). W związku z powyższym należy zauważyć, że ograniczenie prędkości tramwajów poruszających się po analizowanym odcinku (ul. Mickiewicza) do 30 km/h w porze nocnej (od godz. 22:00 do godz. 6:00) będzie w tym przypadku skutecznym działaniem zmierzającym do poprawy stanu klimatu akustycznego. W sytuacji, kiedy niemożliwe jest zastosowanie innych działań naprawczych, ograniczenie prędkości tramwajów może spowodować wystarczający efekt polegający na redukcji poziomu dźwięku do wartości mniejszych niż dopuszczalny. Drugą analizowaną w ramach poniższego referatu jest linia tramwajowa w ciągu ul. Kotlarskiej w Krakowie (fot. 2). W tym przypadku torowisko tramwajowe zlokalizowane jest pomiędzy dwoma jezdniami, po których odbywa się znaczny ruch samochodowy osiągający natężenie ruchu blisko pojazdów na dobę. W 5/7

6 ramach opracowania pn. Analiza w zakresie skuteczności ekranów akustycznych zlokalizowanych przy ul. Kotlarskiej w Krakowie oraz potrzeby zastosowania dodatkowych zabezpieczeń przeciwdźwiękowych [8] realizowanego na zlecenie Zarządu Infrastruktury Komunalnej i Transportu w Krakowie, wykonano obliczenia akustyczne za pomocą modelu, w którym uwzględniono oddziaływanie akustyczne pochodzące zarówno od ruchu samochodowego, jak i tramwajowego. W modelu obliczeniowym uwzględniającym ukształtowanie terenu oraz lokalizację i wysokość budynków. Wprowadzono również lokalizację i parametry ekranów przeciwdźwiękowych, zlokalizowanych w chwili obecnej przy ul. Kotlarskiej. Wybrane wyniki obliczeń akustycznych przedstawiono poniżej na rys. 4 w postaci mapy imisji dla pory dziennej i nocnej w płaszczyźnie poziomej zlokalizowanej na wysokości 4 m nad poziomem terenu oraz w płaszczyźnie prostopadłej do osi torowiska przechodzącej przez wybrany budynek mieszkalny (rys. 5). Analizując wyniki obliczeń, przy uwzględnieniu zarówno oddziaływania akustycznego pochodzącego od ruchu samochodów, jak i tramwajów należy stwierdzić, iż budynki mieszkalne zlokalizowane w sąsiedztwie ul. Kotlarskiej znajdują się w zasięgach oddziaływania hałasu o poziomie przekraczającym wartości dopuszczalne (65 db dla pory dnia oraz 55 db dla pory nocy). Na przykładzie wyników obliczeń poziomu dźwięku w wybranym przekroju prostopadłym do osi torowiska (rys. 5) należy stwierdzić, iż istniejące ekrany przeciwdźwiękowe chronią w skuteczny sposób co najwyżej 2 najniższe kondygnacje mieszkalne analizowanych budynków (parter i I piętro). Na wysokości wyższych pięter poziom dźwięku przekracza wartości dopuszczalne zarówno dla pory dnia, jak i pory nocy. Oddziaływanie to pochodzi zarówno od samochodów, jak i tramwajów poruszających się po ul. Kotlarskiej występujące niekorzystne oddziaływanie ma w tym przypadku typowy charakter oddziaływania skumulowanego. W celu określenia wpływu ruchu tramwajowego na klimat akustyczny wykonano obliczenia przy uwzględnieniu w modelu jedynie ruchu tramwajów (bez uwzględnienia ruchu samochodowego). Poniżej przedstawiono wyniki tych obliczeń w postaci mapy imisji zarówno w płaszczyźnie poziomej (zlokalizowanej na wysokości 4 m nad poziomem terenu) - rys. 6, jak i w płaszczyźnie prostopadłej, przechodzącej przez wybrany budynek mieszkalny - rys. 7. 6/7

7 Analizując wyniki obliczeń, przy uwzględnieniu w modelu obliczeniowym tylko ruchu tramwajowego, należy zauważyć, że poziom dźwięku jest znacznie mniejszy niż, gdy oddziaływały obydwa źródła dźwięku (samochody i tramwaje). Budynki mieszkalne nie znajdują się w tym przypadku w zasięgach hałasu o poziomie przekraczającym wartości dopuszczalne. Należy zatem stwierdzić, że oddziaływanie akustyczne pochodzące od ruchu tramwajowego jest zdecydowanie w tym przypadku mniejsze niż oddziaływanie pochodzące od ruchu samochodowego. W analizowanych przypadkach oddziaływanie tramwajów nie powoduje przekroczeń wartości dopuszczalnych poziomu dźwięku w środowisku zewnętrznym, nawet kiedy linia jest zlokalizowana bardzo blisko budynków (przykład ul. Mickiewicza w Warszawie, przekroczenia występują jedynie w porze nocy przy założeniu, że tramwaje poruszają się z prędkością 50 km/h i większą). mgr inż. Maciej Hałucha mgr inż. Sebastian Biernacki dr inż. Janusz EKKOM Sp. z o.o. Wykaz literatury zawiera część II. 7/7 Powered by TCPDF (