Instytut Akustyki UAM ul. Umultowska 85, 6-64 64 Poznań Wpływ stanu nawierzchni drogi na hałas samochodowy Roman Gołębiewski roman_g@amu.edu.pl http://www.ia.amu.edu.pl Celle,, 5-7 7 listopad 2006
Program referatu Cel badań Charakterystyka hałasu samochodowego Główne źródła Od czego zależy wielkość hałasu samochodowego Model hałasu samochodowego Metody określania efektywnego poziomu mocy akustycznej 2
Program referatu (cd.) Metodyka badań Charakterystyka badanych nawierzchni drogowych Wyniki badań Wnioski 3
Cel badań Czy stan techniczny jezdni wpływa na wielkość hałasu generowanego przez poruszające się pojazdy samochodowe? 4
Charakterystyka hałasu samochodowego Główne źródła hałasu samochodowego silnik układ wydechowy hałas powstający na styku opona/nawierzchnia jezdni 5
Charakterystyka hałasu samochodowego (cd.) Hałas silnika Hałas układu wydechowego Hałas toczenia 6
Charakterystyka hałasu samochodowego (cd.) Poziom halasu Halas toczenia Halas silnika Halas calkowity Predkosc 7
Charakterystyka hałasu samochodowego (cd.) Model hałasu samochodowego Założenia: Model źródła bezkierunkowe źródło punktowe Prędkość ruchu stała Prostoliniowy odcinek ruchu 8
Charakterystyka hałasu samochodowego (cd.) Model hałasu samochodowego (cd.) Akustyczną miarą pojedynczego wydarzenia akustycznego (przejazdu samochodu) jest poziom ekspozycji hałasu, L AE L AE = ~ L WA + 0log so 4VDt o L ~ WA Efektywny poziom mocy akustycznej 9
Charakterystyka hałasu samochodowego (cd.) Model hałasu samochodowego (cd.) Efektywny poziom mocy akustycznej zależy od: Prędkości ruchu, V Rodzaju pojazdu (osobowy, ciężki) Rodzaju nawierzchni jezdni Stanu technicznego nawierzchni jezdni (?) 0
Metody określania efektywnego poziomu mocy akustycznej Metoda oparta o pojedyncze przejazdy pojazdów samochodowych Metoda oparta o pomiary dla potoku ruchu samochodowego (przy dużym natężeniu ruchu)
Metody określania efektywnego poziomu mocy akustycznej (cd.) Metoda oparta o pojedyncze przejazdy poj. sam. Wielkości mierzone: poziom ekspozycji hałasu, L AE [db] (sonometr) prędkość ruchu pojazdów, V [km/godz.] lub czas przejazdu na odcinku drogi o znanej długości, t [s] ~ L WA = L AE 0log so 4VDt o 2
Metody określania efektywnego poziomu mocy akustycznej (cd.) Metoda oparta o pojedyncze przejazdy poj. sam. (cd.) Efektywny poziom mocy akustycznnej [db] 20 5 0 05 00 95 40 60 80 00 20 40 60 Prędkość [km/godz.] Krzywa regresji 3
Metody określania efektywnego poziomu mocy akustycznej (cd.) Metoda oparta o pojedyncze przejazdy poj. sam. (cd.) Zalety: Lˆ ( V ) = A log( V V ) B WA o + Wartość efektywnego poziomu mocy akustycznej dla dowolnej prędkości ruchu Wady: Konieczność stosowania metody w wieczorem lub nocą (małe natężenie ruchu) 4
Metody określania efektywnego poziomu mocy akustycznej (cd.) Metoda oparta o pomiar dla potoku ruchu Wielkości mierzone: równoważny poziom dźwięku, L AeqT [db] (sonometr) w czasie T (T = 2min, 5min) zliczane pojazdy samochodowe, we wszystkich kierunkach ruchu, z podziałem na kategorie (np. pojazdy lekkie i ciężkie) prędkość ruchu pojazdów, V [km/godz.] lub czas przejazdu na odcinku drogi o znanej długości, t [s] 5
Metody określania efektywnego poziomu mocy akustycznej (cd.) Metoda oparta o pomiar dla potoku ruchu (cd.) V PC 2 V PL 2 N PL 2 N PC 2 V PC V PL N PL N PC D O 6
Metody określania efektywnego poziomu mocy akustycznej (cd.) Metoda oparta o pomiar dla potoku ruchu (cd.) L L L () AeqT ( 2) AeqT ( n) AeqT Wielowymiarowa regresja liniowa [ ] L PL, L PC AE AE [ L ~ ] PL L ~, PC WA WA 7
Metodyka badań I Etap pracy R. Gołębiewski, Wpływ stanu nawierzchni drogi na hałas samochodowy Porównanie wyników efektywnego poziomu mocy akustycznej przy wykorzystaniu dwóch metod Metoda (pomiary L AE ) Metoda 2 (pomiary L AeqT ) ~ L WA ( V ) ~ L WA dla V śr ~ L = WA ( śr V V ) Metoda Metoda 2 L~ ( V śr ) WA 8
Metodyka badań (cd.) Sceneria pomiarowa R. Gołębiewski, Wpływ stanu nawierzchni drogi na hałas samochodowy D = 7.5m od środka najbliższego pasa ruchu H o =.4m nad powierzchnią ziemi Czas pomiaru: T = 2min, 5min Pas II Pas I D H =.4 m o 9
Charakterystyka badanych nawierzchni Nawierzchnia Liczba punktów pomiarowych A 2 Charakterystyka ulicy Asfalt tradycyjny, nawierzchnia drogi zniszczona, niewielkie koleiny, łaty B 2 Nowa nawierzchnia porowata (tuż po wymianie) C Nawierzchnia porowata, dwa lata od wymiany D 4 E Asfalt tradycyjny, nawierzchnia drogi zniszczona, liczne łaty i pęknięcia poprzeczne, podłużne koleiny Asfalt tradycyjny, nawierzchnia drogi nowa, równa 20
Charakterystyka badanych nawierzchni (cd.) Nawierzchnia Liczba punktów pomiarowych Charakterystyka ulicy F 2 G H I Asfalt tradycyjny, nawierzchnia drogi bardzo zniszczona, liczne łaty i pęknięcia, podłużne koleiny, wyboje Asfalt tradycyjny, nawierzchnia drogi nowa, równa Asfalt tradycyjny, nawierzchnia drogi bardzo zniszczona, liczne łaty Asfalt tradycyjny, nawierzchnia drogi w dobrym stanie 2
Nawierzchnia A B R. Gołębiewski, Wpływ stanu nawierzchni drogi na hałas samochodowy Wyniki efektywnego poziomu mocy akustycznej Punkt pomiarowy V [km/godz.] PP 99.3 48.9 PP2 00.3 PP 93.5 52. PP2 94. C PP 44. 00.7 D ~ L WA PP 00.4 50.9 PP2 00.7 PP3 6.9 00.8 PP4 49.8 99.2 E PP 40.2 99.8 [db] 22
Nawierzchnia F R. Gołębiewski, Wpływ stanu nawierzchni drogi na hałas samochodowy Wyniki efektywnego poziomu mocy akustycznej (cd.) Punkt pomiarowy V [km/godz.] ~ L WA PP 47.8 99.5 PP2 50.6 99.8 G PP 45.9 00.6 [db] H PP 00.4 50 I PP 00.7 23
Wnioski W ramach prac wykorzystano dwie metody określania efektywnego poziomu mocy akustycznej pojazdów samochodowych Obie metody są równoważne Efektywny poziom mocy akustycznej wyznaczono na kilku nawierzchniach drogowych różniących się rodzajem oraz stanem technicznym Otrzymano niewielkie różnice w wartościach poziomu hałasu na nawierzchniach wykonanych z tradycyjnego asfaltu będących w różnym stanie technicznym 24
Nawierzchnia A, PP Wróć 25
Nawierzchnia A, PP Wróć 26
Nawierzchnia D, PP Wróć 27
Nawierzchnia D, PP2 Wróć 28
Nawierzchnia D, PP4 Wróć 29
Wielowymiarowa regresja liniowa Dla n pomiarów równoważnego poziomu dźwięku, L AeqT y = X * β y = p p 2 o 2 o T T 0 0 0. L 0. L Macierz zawierająca wolne wyrazy AeqT AeqTn X ( ) E AL () EAC β = ( ) ( ) 2 EAL 2 EAC () ( ) ( 2) ( 2) N L NC N L NC = () () ( ) 2 2 N Ln NCn N Ln NCn Macierz zawierająca wyrazy przy niewiadomych Macierz zawierająca niewiadome 30
Wielowymiarowa regresja liniowa (cd.) Rozwiązanie układu równań: ˆ β = ( T ) T X X X y 3
Przykład Załóżmy, że mamy układ 2 równań liniowych z dwoma niewiadomymi postaci: 2x + x x 3x2 Tworzymy macierze: 2 = 3 = 8 y = 3 8 X = 2 3 β = x x 2 32
33 R. Gołębiewski, Wpływ stanu nawierzchni drogi na hałas samochodowy = = 0 5 3 2 3 2 X X T = = 67 8 8 3 3 2 y X T ( ) = 0.020 0.0204 0.0204 0.204 X X T ( ) = 7 3 y X X X T T ( ) y X X X T T ˆ = β Przykład (cd.) Rozwiązanie:
X β = y Sprawdzenie modelu: X ˆ = β yˆ Błąd: Δy = y yˆ 34
35 R. Gołębiewski, Wpływ stanu nawierzchni drogi na hałas samochodowy = = + 8 3 3 2 2 2 x x x x y X ˆ ˆ = β = 7 3 ˆβ = 3 2 X = 8 3 ŷ = Δ 0 0 y
36