Пористый асфальтобетон

Пористый асфальтобетон. представляет один из наиболее современных и экономичных материалов для покрытий.

Это единственный тип слоя износа, который дает хороший результат по снижению шума, одновременно улучшая дорожную безопасность. 2. ИЗУЧЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ Рабочая группа Международной Дорожной Федерации провела исследование и сбор фактов с подготовкой обзора под названием: "Взаимодействие дороги, покрышек и транспортных средств" по четырем областям, имеющим отношение к шумовому загрязнению окружающей среды: • Автотранспортные средства • Покрышки • Автомобильные дороги • Нефтяная промышленность Сегодня проектирование транспортных средств и их производство достигли того состояния, где дальнейший прогресс достижим только при систематизированном подходе и координированных действиях в таких областях как: • методология • совместимость результатов измерений шумовых уровней • политическая оценка Для этого специалисты по транспортным средствам, покрышкам и дорожному проектированию и строительству должны прийти к некой общей системе, которая станет политическим инструментом с целью совершенствования окружающей среды путем снижения шумовых эмиссий.

Определение: Эмиссия - выделение, излучение, выбросы отходов, побочных результатов или загрязняющих веществ в окружающую атмосферу. 3. ОБЗОР I: ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА 3.1 Окружающая среда Первая Директива в рамках Общего Европейского рынка по Системе утверждения типа транспортного средства была принята в сентябре 1970 года. Целью ее принятия стало снижение шума и стимулирование технического прогресса таким образом, чтобы грузовые транспортные средства и автобусы снизили уровень шумовой эмиссии на 10 дБ. Таблица 1. Динамика введения лимитов на шумы от работы двигателей транспортных средств Введение лимита, директива 70/157/ ЕЕС (-) 77/212/ЕЕС (-) 84/424/ЕЕС Общее улучшение Категории тр. средств Уровень шума дБ дБ дБ дБ дБ дБ 1 Тр. средства, предназначенные для перевозки пассажиров и оборудованные не более чем 9 посадочными местами, включая водительское 82 2 80 3 77 5 2 Тр. средства, предназначенные для перевозки пассажиров и оборудованные более чем 9 посадочными местами, включая водительское и имеющие разрешенную массу более 3.5 тонн: 2.1 - с мощностью двигателя менее 150 кВт - с мощностью двигателя более 150 кВт 89 91 7 6 82 85 2 2 80 83 9 8 3 Тр. средства, предназначенные для перевозки пассажиров и оборудованные более чем 9 посадочными местами, включая водительское; транспортные средства, для перевозки грузов: 3.1 - с разрешенной массой не превышающей 2 тонны 3.2 - с разрешенной массой от 2 до 3.5 тонн 84 84 3 3 81 81 3 2 78 79 6 5 4 Тр. средства, предназначенные для перевозки грузов и имеющие разрешенную массу свыше 3.5 тонн: 4.1 - с двигателем мощностью более 75 кВт 4.2 - с двигателем мощностью от 75 до 150 кВт 4.3 - с двигателем мощностью свыше 150 кВт 89 89 91 3 3 3 86 86 88 5 3 4 81 83 84 8 6 7 3.2 Возможности дальнейшего снижения шума Комиссией Европейского Сообщества сформирована специальная рабочая группа с целью рассмотрения вопроса с точки зрения технического прогресса.

Из отчета, подготовленного Рабочей группой следует следующее: 1. Группа рассмотрела категории дорожных транспортных средств, одну за другой, а также методы оценки уровней дискомфорта, который шум городского транспортного движения доставляет жителям. 2. Группа пришла к заключению, что применение Директивы от 1984 года способствовало тому, что использованы все возможные, на сегодняшний день, технические усовершенствования для снижения шумовой эмиссии всеми источниками, возникающими в процессе дорожного транспортного движения, за исключением одного - взаимодействия покрышки и поверхности дорожного покрытия.

Было выявлено следующее стартовое положение для начала решения проблемы: • Испытания и методы оценки уровней шума не установлены никакими правилами (т.е. трудно оценить объективно и сравнить уровни шума). • В ряде случаев, снижение уровней общего объема шума невозможно достичь путем технических решений (например, если увеличение шумовой эмиссии происходит в результате резкого торможения). • Различия между методами оценки уровней шума и условиями испытаний и реальными условиями транспортного движения не гарантируют эффекта от принятия мер по снижению дискомфорта от шума (меры, разработанные в условиях испытательного трека, могут не дать должного эффекта в реальной обстановке). • У тех, кто несет ответственность за состояние окружающей среды, отсутствуют соответствующие технологические и экономические инструменты, способствующие контролю и принятию мер для снижения шума (например, установленные законодательством уровни ограничений для шума от контакта покрышка/покрытие, достоверные замеры уровней для наложения штрафа за их превышение). Группа рекомендовала действия в два этапа для дальнейшего снижения дискомфорта, вызываемого шумом городского транспортного движения.

Первый этап - выделить категории транспортных средств, где можно не учитывать шум от контакта покрышка/покрытие.

Второй этап - проводить дальнейшее исследование для разработки воспроизводимых методов определения результатов взаимодействия характеристик покрышки и дороги, имеющих отношение к появлению шума, для подготовки правил и требований для транспортных средств, покрышек и дорог.

Определение Воспроизводимый метод - способ решения конкретных задач в некой области (установление уровней шумовой эмиссии от контакта покрышка/покрытие) путем определенной последовательности практических операций.

Четкое определение степеней влияния покрышки и дороги позволило бы распределить обязательства и ответственность между соответствующими отраслями (производители покрышек и дорожные организации). Существующая система утверждения типа транспортного средства по шумовым характеристикам сейчас основывается на общем уровне шума транспортного средства.

За него и несет ответственность производитель транспортных средств.

Однако производитель не должен нести ответственность за ту часть шумовой эмиссии, что от него не зависит.

Еще в недалеком прошлом эта логичная связь не имела под собой технического обоснования. Раздражение общественности, вызываемое шумом городского транспортного движения, связано с общим шумом.

Общий шум составляется из шумовых эмиссий, производимых отдельными генераторами шумов.

Поэтому для успеха решения проблемы в целом, должны быть разработаны условия испытаний и методы измерений для определения как общего шума, так и измерения отдельных его составляющих.

Определение: Генератор шума - устройство, аппарат, машина, производящие звуковые сигналы (волновые колебания, импульсы). В случае современных, с акустической точки зрения транспортных средств, шум контакта покрышка/покрытие постепенно выходит на передний план. 3.3 Меры, направленные на уменьшение дискомфорта, вызываемого шумом: а. технологии • автотранспортных средств • трейлеров • покрышек • поверхности дорожного покрытия • дорожного проектирования (шумовые барьеры, тоннели, мосты, выемки ) б. управление транспортным движением • снижение скоростей • установка знаков, сигналов, закрытие проездов • контроль транспортного движения • временное введение одностороннего движения • меры благоприятствования, стимулирующие использование определенных видов транспортных средств (например, общественного транспорта, велосипеда) в. политические вопросы • осуществление глобального и комплексного подхода к проблеме через интернациональные органы (Комиссия Европейского Союза, различные директораты DG, рабочие группы из представителей различных отраслей) • информативное сотрудничество в рамках международных органов (Международная Дорожная Федерация) • решения на национальном, региональном, муниципальном уровне 3.4 Стандартизация испытаний на треке Равнозначная и достоверная трактовка результатов испытаний может быть достигнута только в том случае, если все испытания автомобилей проведены на одном и том же или на эквивалентных испытательных треках.

Поэтому испытательные треки должны быть стандартизированы. Устранение дискомфорта, вызываемого транспортным шумом, не может быть достигнуто принимая во внимание только транспортные средства. 4. ОБЗОР II: ПРОИЗВОДСТВО ПОКРЫШЕК 4.1 Шум качения в общем контексте дискомфорта от транспортного шума В течение последних 10 лет в европейских странах отмечается повышение интереса к окружающей среде.

И как часть этой общей тенденции, предпринимаются усилия по снижению шума от транспортного движения, особенно в зонах жилой застройки.

Индустрия автомобильных покрышек также вовлечена в процесс снижения уровня транспортного шума, поскольку шум качения, возникающий при взаимодействии покрышки и покрытия дороги, особенно при постоянной скорости свыше 60 км/час, не может игнорироваться.

Первые шаги по снижению уровня шума вызываемые взаимодействием покрышки и дороги были самыми легкими.

В результате, дизайн покрышек достиг такого уровня, что сейчас нужны титанические усилия, чтобы добиться снижения шума качения до 1 дБ. Почему? Потому что шум - только одна из характеристик, принимаемых в расчет при дизайне качественной покрышки и снижение шума не должно сказываться на других эксплуатационных характеристиках покрышек (например, долговечность, сцепление с дорогой). 4.2 Оптимальное проектирование покрышки: случай шума и сцепление шин с мокрым покрытием дороги С одной стороны, покрышка должна обеспечивать безопасную эксплуатацию транспортного средства, для которого эта покрышка была запроектирована.

С другой стороны, пользователи ожидают от этой продукции экологичности, комфорта и длительного срока службы при небольших затратах.

Для оправдания ожидания потребителя проводятся испытания.

Пример 1: Испытания покрышек грузовика Задача испытания: Определение тормозного пути на мокром покрытии при снижении скорости от 90 км/час до полной остановки. Материалы эксперимента: Тр. средство 19 тонн Покрышка 295/80 R 22.5 Покрытие трека ц/бетон +1.5 мм воды Используемые расчетные методы: Определение на каждом заезде коэффициента сцепления как функции скорости Расчеты тормозного пути на математических моделях Результаты: покрышка с продольным ребром - 240 м гладкая покрышка - 1200 м тяговая покрышка с повышенным сцеплением - 200 м Проектирование более "тихой" покрышки представляет собой оптимизационное решение проблемы со многими ограничениями.

Пример 2: Покрышка грузовика Процент вероятности трогания с места грузовика в условиях снегопада на перевале Бреннер (Австрия) покрышка с продольным ребром - 30 - 50 % гладкая покрышка - 0 % тяговая покрышка с повышенным сцеплением - 95 % 4.3 Определение и оценка шума качения при взаимодействии покрышки и покрытия дороги Шум качения можно подразделить на два составляющих шума - внутренний и внешний шум. Внутренний шум создает дискомфорт для водителя и пассажиров внутри транспортного средства.

Существует взаимодействие между транспортным средством и покрышкой, поэтому требуется понять как воздушную, так и структурную передачу звуковых волн через кузов транспортного средства. В контексте окружающей среды мы рассматриваем проблемы внешнего шума как части общего дискомфорта, вызываемого шумом транспортного движения.

Оценка внешнего шума в настоящее время основывается на измерениях на обочине дороги общего уровня шума в дБ (стандарт ISO 362 European regulation). При проведении исследований по снижению шума качения используются измерения на обочине для определения улучшений в общем.

Используется микрофон, устанавливаемый в 7.5 м от оси дороги на высоте 1.2 м. Шум качения должен определяться следующим образом: транспортное средство скатывается под уклон на заданной скорости с выключенным двигателем и сцеплением. Скорость качения задается точной установкой условий качения (масса транспортного средства, угол скатывания). Основные параметры, влияющие на уровень шума по результатам испытаний: • дорога: дорога играет роль в: 1. процессе генерации шума (гранулометрия поверхности покрытия) 2. его распространении (свойств акустического поглощения) • транспортное средство: 1. покрышки (масса транспортного средства, давление воздуха в камере, размеры). Размеры покрышки значительно влияют на генерацию шума (чем больше покрышка, тем она "шумнее") 2. количество "источников шума от покрышки" 3. эффекты дифракции (рассеивания звуковых волн) происходящие из-за формы кузова транспортного средства • условия качения: 1. шум возрастает с увеличением скорости 2. шум снижается с ростом температуры 3. шум изменяется при заданной скорости под воздействием вращающего момента Пример: На испытательном треке при использовании метода скатывания транспортного средства под уклон для сравнения разных типов покрышек, устанавливаемых на то же транспортное средство, использовали два микрофона, установленных с каждой стороны дороги.

По четыре замера проводилось на скоростях: 45 км/час, 60 км/час, 80 км/час. Из 24 полученных результатов строилась линейная регрессия (зависимость среднего значения какой-либо величины от некоторой другой величины или нескольких величин) для выведения изменения силы звукового давления как функции скорости.

Учитывалась температурная коррекция.

В таких условиях было доказано, что измерения уровня звука таким методом дает погрешность +/- 0.2 дБ при скорости 60 км/час и +/- 0.5 дБ при скорости 45 км/час и 80км/час. Метод скатывания транспортного средства под уклон для количественного определения шума качения Условия: • задана скорость • отключен двигатель • отключено сцепление • один испытательный трек • температурная коррекция Результат: • линейная регрессия 4.4 Базовый исследовательский подход к снижению шума качения Снижение шума качения для производителей покрышек - трудная задача.

Поэтому, для получения ясного понимания различных физических явлений, участвующих в генерации и распространении шума, требуется фундаментальный исследовательский подход.

Одновременно с долгосрочным научным подходом, необходимо иметь быстрые результаты от исследований, чтобы обеспечить проведение, шаг за шагом, совершенствование дизайна покрышек с коммерческой целью. Для снижения шума качения необходимо установить контроль над источниками и осознать комплексно окружающую среду, включая: дорогу, транспортное средство, условия качения. Для этого надо изучить акустический механизм как генерации, так и распространения шума от движущегося источника в сторону от дороги и затем использовать полученные результаты для определения шумовых критериев.

Процесс имеет три фазы: фаза 1 - Выяснение: Проблема анализируется экспериментально и теоретически для того, чтобы понять генерацию и распространение. фаза 2 - Прогноз: После того, как проблема понята, надо суметь смоделировать ситуацию для того, чтобы прогнозировать дискомфорт в заданной ситуации, т.е. от глобального уровня шума вдоль дороги подойти к определимой комбинации шумов "покрышка+дорога+транспортное средство" при определенных условиях качения. фаза 3 - Поправка: После того, как дискомфорт становится прогнозируемым, полученные знания могут быть использованы для достижения цели - улучшить концепцию покрышки для получения оптимального варианта желаемых эксплуатационных характеристик. 4.5 Механизм генерации шума качения Принципиальный фактор генерации шума - рисунок протектора покрышки.

Шумовые механизмы: Эффект рупора Резонанс органной трубы Генерация шума: Распространение шума: Удары и вибрации Ближнее Нагнетание воздуха Дальнее 4.5.1 Механизмы генерации: Размещение источников выделения шума Размещение потенциальных источников шума на покрышке можно определить, используя акустическую фонограмму.

Для этих целей используется плоская антенна с двойным микрофоном для изучения качения покрышки с постоянной скоростью по барабану в резонаторной камере.

При этом главные шумовые источники обнаруживаются на входе и выходе контактного следа. Явление механической вибрации В результате внезапного взаимодействия между неровностями дорожного покрытия и рисунка протектора генерируются ударные волны, создающие вибрационное возбуждение в протекторе покрышки. Явление внезапной релаксации на выходе На выходе контактного следа внезапная релаксация и вибрация блоков рисунка резинового протектора может также генерировать шум. Определение: Релаксация - ослабление, процесс установления динамического равновесия, полного или частичного, в физической системе, состоящего из большого числа частиц.

Явление нагнетания воздуха На входе и выходе зоны контактного следа, воздух резко нагнетается под и выбрасывается из-под борозд рисунка протектора покрышки. Однако шум генерируется также и гладкой покрышкой, за счет нагнетания воздуха в неровности дорожного покрытия. Более того, воздух, сдавленный в бороздах протектора в контактном следе умножает отраженные волны, что приводит к появлению резонанса подобно резонансу, возникающему в органной трубе. 4.5.2 Механизмы распространения.