Система нормативных документов в строительстве

ОЦЕНКА ШУМА ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ,
СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ
ОБЪЕКТОВ МЕТРОПОЛИТЕНА

СП 23-104-2004

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ И ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОМУ КОМПЛЕКСУ
(ГОССТРОЙ РОССИИ)

Москва

2004

ПРЕДИСЛОВИЕ

1 Разработан Общероссийской общественной организацией «Тоннельная ассоциация России»

ВНЕСЕН Управлением технического нормирования, стандартизации и сертификации в строительстве и ЖКХ Госстроя России

2 ПРИНЯТ и ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ постановлением Госстроя России № 19 от 09.03.2004 г.

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Шум - один из наиболее распространенных вредных факторов городской среды. Опыт эксплуатации метрополитенов показал, что они являются источником интенсивного шума на поверхности земли в окружающей жилой застройке, на производственной территории и внутри самих сооружений в тех случаях, когда не приняты соответствующие меры по его снижению. Внедрение новых технологических процессов, рост мощности и быстроходности механического оборудования, механизация привели к тому, что в процессе строительства и эксплуатации объектов метрополитенов население подвергается воздействию шума высоких уровней. Проблема борьбы с шумом является неотъемлемой частью охраны труда и защиты окружающей среды.

Инженерные объекты метрополитенов являются одними из основных источников шума в крупных городах. Много шума создают строительные площадки и электродепо, так как при их эксплуатации работают различные машины, механизмы и установки, которые являются интенсивными источниками как шума, так и вибрации. Высокая степень концентрации этих источников на сравнительно небольшой территории приводит к тому, что в окружающую среду проникает шум высокой интенсивности. Из всего многообразия машин и механизмов, работающих на объектах метрополитенов, в качестве источников шума, оказывающих наиболее неблагоприятное воздействие на окружающую среду, следует в первую очередь выделить мощное вентиляционное оборудование, особенно крышные вентиляторы и компрессоры. Связано это с тем, что помимо того, что шум от этих источников, особенно устанавливаемых открыто, является достаточно интенсивным, нормы на его допустимые значения - более жесткие.

Другими источниками неблагоприятного акустического воздействия являются работающий на объектах транспорт (обслуживающие стройплощадки большегрузные автомобили и поезда электродепо) и строительные механизмы (экскаваторы, бульдозеры, подъемные краны и т.п.). Особенностью этих источников является то, что они работают на открытом пространстве, что сильно затрудняет снижение их шума строительно-акустическими методами. К группе механизмов повышенного акустического риска следует отнести также оборудование производственных мастерских, грузовые подъемники и эстакады. Кроме того, что вышеуказанные источники создают в окружающей застройке повышенные уровни шума, часть их (например, поезда метро) работает в круглосуточном режиме, что в большинстве случаев приводит к нарушению шумового комфорта в ночное время. Этот шум вызывает справедливые жалобы населения. Положение усугубляется тем, что в проектах строительства и производства работ не уделяется должное внимание вопросам снижения шума.

В настоящем Своде правил приведены сведения об источниках шума, расположенных преимущественно на селитебной территории, примыкающей к линиям наземного и подземного метрополитена. Здесь изложены также методы расчета и оценки уровней шума и способы разработки шумозащитных мероприятий от объектов метрополитена.

В Своде правил рассмотрены вопросы акустического проектирования станций метрополитенов, в том числе проблемы обеспечения акустического комфорта в подземных вестибюлях и на платформах. В связи с этим он включает общий план и последовательность акустических расчетов, методы оптимизации акустических параметров, методику электроакустических расчетов, а также рекомендации по оптимальным способам применения и типам акустических материалов и конструкций.

В Своде правил рассмотрены также вопросы контроля шума, создаваемого в помещениях жилых и общественных зданий при движении поездов в метрополитенах, осуществляемого при приемке в эксплуатацию новых линий. В отличие от действующих нормативных документов по измерению и оценке шума (ГОСТ 23337, ГОСТ 20444) в настоящем Своде правил учтена специфика метрополитенов, состоящая в том, что шум, генерируемый при движении поездов, носит непостоянный прерывистый характер и повторяется с периодом, определяемым графиком движения поездов. Методы, установленные Сводом правил, позволяют по измерениям, выполненным в течение одного фиксированного режима движения поездов, определить уровни шума, характеризующие другие режимы. Это дает возможность оценить шумовое воздействие не только за 30 мин реализации режима наиболее интенсивного движения поездов, но также за установленное СН 2.2.4/2.1.8.562 [1] суммарное время оценки шумового воздействия в течение дня (16 ч) и ночи (8 ч).

Свод правил разработан на основе соответствующих руководств, подготовленных Виброакустической лабораторией МОО «Тоннельная ассоциация» и прошедших апробацию на линиях Московского метрополитена.

Он предназначен для архитекторов, инженеров и технических работников, занимающихся проектированием, строительством и приемкой новых и реконструкцией действующих объектов метрополитена, а также их эксплуатацией.

Свод правил входит в комплекс нормативных документов, подготовленных в связи с разработкой СНиП 32-02 «Метрополитены». Он может использоваться также при периодическом контроле действующих линий метрополитенов.

В разработке данного Свода правил принимали участие:

руководитель разработки - зав. виброакустической лабораторией ТАР, канд. техн. наук С.А. Костарев, научный консультант - д-р физ.-мат. наук, профессор С.А. Рыбак;

ответственные исполнители - главный научный сотрудник, д-р техн. наук, член-кор. Метрологической академии (разделы 1; 2; 3.1 - 3.3.6; 3.5, приложения Ж, З) И.Е. Цукерников, ведущий научный сотрудник, канд. физ.-мат. наук В.Н. Алексеев, ведущий научный сотрудник, канд. техн. наук (разделы 1, 2, 4, приложения Г - Е, З) Х.А. Щиржецкий.

СП 23-104-2004

СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ

ОЦЕНКА ШУМА ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ, СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ МЕТРОПОЛИТЕНА NOISE ASSESSMENT IN DESIGN, CONSTRUCTION AND OPERATION OF METRO UNITS

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий Свод правил распространяется на источники шума, используемые при строительстве и эксплуатации объектов метрополитенов, таких, как строительные площадки, электродепо, вестибюли станций, а также электропоезда.

Свод правил устанавливает требования, которыми следует руководствоваться при выполнении акустических расчетов по оценке степени шумового дискомфорта на селитебной территории, расположенной в окрестности объектов метрополитенов, и при разработке мероприятий для обеспечения допустимых уровней шума, регламентируемых санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.562-96 [1].

В нем дана единая методика акустического проектирования и методы архитектурно-акустических, строительно-акустических и электроакустических расчетов основных типов помещений, представляющих подземные вестибюли станций метрополитена. К ним относятся: пропорциональные помещения разного объема без акустического разделения центрального вестибюля и посадочных платформ; пропорциональные помещения с разделением общего объема станции на систему связанных акустических объемов; диспропорциональные помещения с разной формой потолков (плоские или сводчатые), с единым акустическим объемом; диспропорциональные помещения с разной формой потолков и акустическим разделением общего объема станции на центральный и боковые объемы; закрытые и полузакрытые станции в уровне посадочных платформ.

Свод правил устанавливает также методы измерения и оценки шума, создаваемого в помещениях жилых и общественных зданий от движения поездов в метрополитенах. Измерения выполняют с целью контроля шума, создаваемого в помещениях жилых и общественных зданий при движении поездов в метрополитенах, на соответствие допустимым уровням по [1].

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем Своде правил использованы ссылки на следующие документы:

ГОСТ 12.1.036-81 ССБТ. Шум. Допустимые уровни в жилых и общественных зданиях

ГОСТ 11214-86. Окна и балконные двери деревянные с двойным остеклением для жилых и общественных зданий. Типы, конструкция и размеры

ГОСТ 17187-81. Шумомеры. Общие технические требования и методы испытаний

ГОСТ 20444-85. Шум. Транспортные потоки. Методы определения шумовой характеристики

ГОСТ 23337-78. Шум. Методы измерения шума на селитебной территории и в помещениях жилых и общественных зданий

ГОСТ 23941-2002. Шум машин. Методы определения шумовых характеристик. Общие требования

ГОСТ 24146-89. Зрительные залы. Метод измерения времени реверберации

ГОСТ 24699-2002. Блоки оконные деревянные со стеклопакетами. Технические условия

ГОСТ 25902-83. Зрительные залы. Метод определения разборчивости речи

СНиП 23-03-2003. Защита от шума

СНиП 32-02-2003. Метрополитены

3 АКУСТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ И ВЫБОР МЕРОПРИЯТИЙ ПО СНИЖЕНИЮ ШУМА НА СЕЛИТЕБНОЙ ТЕРРИТОРИИ ОТ ИСТОЧНИКОВ, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА НАЗЕМНЫХ ОБЪЕКТАХ МЕТРОПОЛИТЕНОВ

3.1 Общие положения

3.1.1 Источниками шума на наземных объектах метрополитенов являются:

- поезда метрополитенов;

- транспорт;

- вентиляционное оборудование и компрессоры;

- технологическое оборудование;

- площадки погрузо-разгрузочных работ;

- строительные машины и механизмы.

По характеру изменения во времени шумы подразделяют на постоянные и непостоянные, в зависимости от того, изменяется ли уровень звука за время наблюдения не более или более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера [1]. К постоянным шумам могут быть отнесены, например, шумы вентиляционных систем, компрессоров, трансформаторов, к непостоянным шумам - шумы автомобильного и железнодорожного транспорта, землеройных машин, подъемных механизмов и т.п.

3.1.2 Работы по снижению шума осуществляются по следующим основным направлениям:

- в источниках шума конструктивными методами (создание и применение малошумных агрегатов и экипажей);

- административными методами (регламентация времени работы источников шума);

- на пути распространения шума от источника до объектов шумозащиты архитектурно-планировочными и инженерно-строительными методами и средствами.

Настоящий Свод правил рассматривает главным образом средства снижения шума на пути его распространения.

3.1.3 Средства шумозащиты, способствующие обеспечению допустимых уровней шума, следует разрабатывать на основе акустических расчетов.

3.1.4 Нормируемыми параметрами постоянного шума являются уровни звукового давления L, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц [1]. Допускается использовать уровень звука L_A, дБА, в качестве характеристики постоянного широкополосного шума.

3.1.5 Оценка соответствия допустимым уровням для источников, создающих постоянный шум на защищаемых объектах, производится по формуле

DL_{сум тр i} = L_{сум i} - L_{доп i},                                                (3.1)

где L_{сум i} - суммарный уровень звукового давления в i-й октавной полосе частот в расчетной точке (измеренный или рассчитанный), дБ:

                                                 (3.2)

N - число одновременно работающих источников шума;

L_ij - уровень звукового давления в i-й октавной полосе от j-го источника шума, дБ;

L_{доп i} - допустимый уровень звукового давления на защищаемом объекте в данной октавной полосе, дБ [1].

Оценку соответствия шумового режима нормативным требованиям допускается выполнять по формуле

DL_{А сум тр} = L_{А сум} - L_{А доп},                                              (3.3)

где L_{A сум} - суммарный уровень звука от источников шума в расчетной точке, дБА, определенный с использованием частотной коррекции А, К_Аi, шумомера (см. таблицу 3.1)

                                          (3.4)

L_{A доп} - допустимый уровень звука на защищаемом объекте, дБА [1].

Таблица 3.1 - Относительная частотная характеристика А шумомера по ГОСТ 17187

Отрицательное значение величин DL_{сум тр} характеризует обеспеченность требований санитарных норм [1] в расчетной точке, положительное - необходимое снижение уровней шума, которое может быть достигнуто снижением излучаемого источниками шума или повышением шумозащитных качеств средств, препятствующих распространению шума.

3.1.6 Нормируемыми параметрами непостоянного шума являются эквивалентный L_{A экв} и максимальный L_{A max} уровни звука, дБА.

3.1.7 При работе на объекте метрополитена источников, создающих непостоянный шум, оценка соответствия нормативным требованиям выполняется по формулам:

DL_{А экв сум тр} = L_{А экв сум} - L_{А экв доп};                                 (3.5)

DL_{А mах тр} = L_{А max} - L_{a max доп},                                       (3.6)

где L_{А экв сум} - общий уровень звука в расчетной точке, определяемый как энергетическая сумма суммарного уровня звука L_{A сум} от источников постоянного шума, определенного по формулам (3.2), (3.4), и суммарного эквивалентного уровня звука L_{А экв сум} от источников непостоянного шума, дБА

                             (3.7)

При этом вначале определяется суммарный уровень по формуле (3.2), а затем выполняется коррекция А по формуле (3.4).

Суммарный эквивалентный уровень звука от источников непостоянного шума рассчитывают по формуле

                                            (3.8)

где L_{А экв j} - эквивалентный уровень звука от j-го источника непостоянного шума, дБА;

N' - число источников непостоянного шума, работающих в течение времени оценки шумового воздействия (16 ч днем, 8 ч ночью [1]).

Эквивалентный уровень звука L_{А экв j} определяется как среднее по интенсивности его значение за время оценки τ, т.е.

                                           (3.9)

где т - число интервалов с различными значениями уровня звука во времени τ;

τ _k - длительность интервала с уровнем звука , ч.

3.1.8 Если суммарный шум в расчетной точке превышает допустимый уровень (DL_{сум тр i} > 0 или DL_{A сум тр} > 0; DL_{А экв сум тр} > 0 или DL_{А mах тр} > 0), следует определить источники повышенного шума в данной расчетной точке и для каждого из них определить требуемое снижение шума.

Требуемое снижение шума следует определять отдельно для каждого источника из групп однотипных источников шума.

Примечание - Однотипными считают источники, для которых в рассматриваемой расчетной точке установлены одинаковые значения допустимых уровней шума (например, вентиляторы).

Требуемое снижение шума DL_{тр j} определяют для уровней звукового давления в расчетных точках для каждой октавной полосы частот.

Если группа однотипных источников содержит источники шума, уровни звукового давления в расчетной точке от которых различаются более чем на 10 дБ, такую группу разбивают на две подгруппы: подгруппу источников шума, уровни звукового давления от которых в рассматриваемой расчетной точке не более чем на 10 дБ отличаются от максимального уровня звукового давления в данной расчетной точке, и подгруппу остальных источников шума с более низкими уровнями звукового давления.

Для каждого из источников первой подгруппы вычисляют DL_{тр j} по формуле

DL_{тр j} = L_j - L_доп + 10 lg n₁,                                                 (3.10)

где DL_{тр j} - требуемое снижение шума, создаваемое в расчетной точке j-м источником, дБ;

L_j - уровень звукового давления, дБ, создаваемый в расчетной точке j-м источником;

L_доп - допустимый уровень звукового давления на защищаемом объекте в рассматриваемой октавной полосе, дБ;

n₁ - число источников шума в определенной выше подгруппе.

Для каждого источника шума второй подгруппы расчет требуемого снижения шума выполняется по формуле

DL_{тр j} = L_j - L_доп + 10 lg(n - n₁) + 5,                                    (3.11)

где п - общее число принимаемых в расчет источников шума.

В п не следует включать источники шума, создающие в расчетной точке уровни звукового давления ниже допустимых на величину ∆L₀, которая определяется по формуле

∆L₀ = 10 lgm_n + 5,                                                     (3.12)

где т_п - число источников шума, уровни звукового давления которых, по крайней мере, на 10 дБ меньше L_доп.

3.1.9 Расчетные точки рекомендуется располагать на кратчайшем расстоянии от наиболее интенсивных источников шума на объекте метрополитена, в наиболее характерных местах: для зданий и сооружений в 2 м от наружных ограждающих стен на высоте 1,5 м от пола первого и последнего этажа; для территорий не менее чем в 2 м от стен окружающих зданий и сооружений на высоте 1,5 м от поверхности земли; для помещений в 2 м от окна на высоте 1,5 м от поверхности пола.

3.1.10 Оценка уровней шума в расчетных точках должна выполняться для дневного и ночного периода суток (с 7 до 23 ч и с 23 до 7 ч [1]) и учитывать максимальную интенсивность уровня звука источника в течение получасового периода времени. Оценку зашумленности зданий и территорий от источников шума на объектах метрополитена для дневного периода суток рекомендуется выполнять для условий наиболее интенсивной работы оборудования (например, при движении поездов метро в «час пик»). Оценку уровня звука в помещениях, обеспеченных приводной вентиляцией, необходимо выполнять с учетом звукоизоляции закрытого окна. В остальных случаях рекомендуется учитывать звукоизоляцию открытой форточки, створки или фрамуги, которую для оценок принимают равной 10 дБ.

3.1.11 Необходимые акустические расчеты и предложения по обеспечению допустимых уровней шума рекомендуется включать в состав проектной документации на всех основных стадиях проектирования.

3.2 Выбор расчетных точек

3.2.1 При выборе расчетных точек следует учитывать следующие данные:

- расстояние от защищаемых от шума объектов до границы территории объекта метрополитена;

- расположение наиболее интенсивных источников шума на территории объекта и фактор направленности их излучения;

- наличие экранирующих зданий и сооружений на пути распространения шума;

- назначение защищаемых от шума объектов.

3.2.2 В соответствии с вышеуказанными данными совокупность расчетных точек будет включать:

а) точку, привязанную к защищаемому от шума объекту, ближайшему к границе территории объекта метрополитена;

б) точки, привязанные к защищаемым от шума объектам, ближайшим к наиболее интенсивным, не экранируемым источникам шума;

в) точки, привязанные к ближайшим к объекту метрополитена, защищаемым от шума объектам, к которым предъявляются более жесткие требования на допустимый уровень шума, чем выбранные в соответствии с рекомендациями а), б).

3.2.3 Для оценки допускается выбирать расчетные точки на территории застройки в 2 м от фасадов выбранных объектов защиты от шума на уровнях первого и последнего этажей.

3.3 Расчет ожидаемых уровней шума от стационарных объектов

3.3.1 Исходные данные

3.3.1.1 Для расчета ожидаемых уровней шума в расчетных точках необходимы следующие исходные материалы:

а) ситуационный план территории объекта метрополитена со всеми зданиями и сооружениями и прилегающей застройкой;

б) спецификация оборудования и его параметры, необходимые для акустических расчетов:

- для технологического оборудования - тип и значения уровней излучаемой звуковой мощности или экспериментальные значения уровней звукового давления в октавных полосах частот;

- для вентиляционного оборудования - номер вентилятора, его к.п.д., частота вращения рабочего колеса и его диаметр в процентах от номинального, расход воздуха и напор его потока; для крышных вентиляторов - окружная скорость и диаметр рабочего колеса; для вытяжных вентсистем - общая длина воздуховода от вентилятора до выбросного отверстия, размеры его поперечного сечения (диаметр), количество и характер поворотов и расширений;

- для источников непостоянного шума, функционирующих на территории объекта метрополитена вне укрытий, - эквивалентные и максимальные уровни звуковой мощности;

в) местоположение установки шумного оборудования и наружных отверстий вентсистем и углы между нормалями к наружным ограждениям, за которыми находится это оборудование (нормалями к наружным отверстиям вентсистем), и направлениями в расчетную точку (рисунок 3.1);

Рисунок 3.1 - Схема для определения угла φ между нормалью к наружному ограждению и направлением в расчетную точку

S - источник шума; R - расчетная точка

г) высота и ширина экранирующих зданий и сооружений - для оценки величины снижения уровней звука за счет экранирования;

д) характер и периоды работы шумного оборудования.

3.3.2 Этапы расчета

3.3.2.1 Акустический расчет состоит из следующих основных этапов:

а) выявление источников шума и предварительное ранжирование их по уровню излучаемой звуковой мощности;

б) выбор расчетных точек;

г) определение уровней шума в расчетных точках;

д) определение требуемого снижения уровней шума в расчетных точках.

3.3.3 Расчет уровней звукового давления

3.3.3.1 Уровень звукового давления в октавных полосах частот в расчетной точке на территории застройки при источнике шума, расположенном открыто, определяют по формуле

L_i = L_Wi + 10 lg Ф_i - 10 lg Ω - ∆L_i,                                       (3.13)

где L_Wi - уровень звуковой мощности источника шума в i-й октавной полосе частот, дБ;

Ф_i - фактор направленности источника шума в i-й октавной полосе частот. Для ненаправленных источников Ф = 1;

Ω - пространственный угол излучения звука, принимаемый от источников, расположенных в открытом пространстве, - Ω = 4π, на поверхности грунта или ограждающих конструкций зданий и сооружений - Ω = 2π, в двухгранном угле, образованном ограждающими конструкциями зданий и сооружений и поверхностью грунта, - Ω = π, в трехгранном угле, образованном этими же поверхностями, - Ω = π / 2;

∆L_i - снижение уровня звукового давления, дБ, в i-й октавной полосе частот на пути распространения звука от источника шума до расчетной точки.

Порядок определения значений шумовых характеристик источников шума установлен в 3.3.4.

В общем случае ∆L_i учитывает различные факторы, влияющие на интенсивность звука, и рассчитывается по формуле

∆L_i = ∆L_{рас i} + ∆L_{атм i} + ∆L_{гр i} + ∆L_{экр i} + ∆L_{доп i},                                 (3.14)

∆L_{рас i} - снижение уровня звукового давления в зависимости от расстояния между источником шума и расчетной точкой, связанное с расхождением звуковой волны в пространстве, дБ;

∆L_{атм i} - снижение уровня звукового давления, связанное с поглощением звука в атмосфере, дБ;

∆L_{гр i} - снижение уровня звукового давления, вызываемое влиянием грунта, дБ;

∆L_{экр i} - снижение уровня звукового давления экранами, дБ;

∆L_{доп i} - снижение уровня звукового давления за счет дополнительных факторов, которые могут включать в себя: ∆L_отр - отражение звука от зданий; ∆L_зел - снижение полосами зеленых насаждений;  - снижение вследствие ограничения угла видимости объекта из расчетной точки и т.п.

Порядок расчета слагаемых в формуле (3.14) рассмотрен в разделах 3.3.5 - 3.3.9.

Примечания

1 Значения слагаемых в формуле (3.14) для локальных источников шума определяют в соответствии с методами СНиП 23-03, ИСО 9613-1 [2], ИСО 9613-2 [3], руководств [4], [5] и Рекомендаций [6].

2 Каждое слагаемое должно рассчитываться в отдельности и таким образом, как будто остальные составляющие отсутствуют.

3 Слагаемые в формуле (3.14) являются положительными, если они приводят к снижению уровня звукового давления. В том случае, если уровень звукового давления увеличивается, то слагаемое должно иметь отрицательный знак.

3.3.3.2 Для источников шума, расположенных в помещениях, уровень звукового давления L_i в октавных полосах частот в расчетной точке определяют по формуле (3.13). При этом необходимо заменить в ней уровень звуковой мощности L_Wi на уровень звуковой мощности L_{W пр i} в i-й октавной полосе частот шума, прошедшего через наружные ограждения помещения с источниками шума (определяется по 3.3.4.3).

Вычисление значения 10 lg Ф_i - зависимости от угла φ между нормалью к наружному ограждению помещения с источниками шума и направлением в расчетную точку, необходимо производить с помощью таблицы 3.2.

Таблица 3.2 - Зависимость фактора направленности от угла φ

Снижения уровня звукового давления ∆L_рас, ∆L_атм, ∆L_гр, ∆L_экр и ∆L_доп на пути распространения звука от наружных поверхностей помещения определяют по соответствующим формулам подразделов 3.3.5 - 3.3.9. При этом расстояния отсчитывают от наружных поверхностей помещений, а высота источника шума h_S берется на уровне середины элемента ограждения помещения с наименьшей звукоизоляцией (окна, открытой форточки, фрамуги или створки окна).

При отсутствии на пути распространения звука преград в виде экранов или полос зеленых насаждений принимают ∆L_экр = 0 и ∆L_зел = 0.

3.3.3.3 Если источником шума является воздухозаборное или выбросное отверстие систем, использующих вентиляторы или компрессоры, ожидаемые уровни звукового давления в расчетных точках следует определять по формуле

L_i = L_Wi - ∆L_{Wi сети} + ∆L_н - ∆L_i,                                                (3.15)

где L_Wi - уровень звуковой мощности вентилятора в i-й октавной полосе, дБ, определяемый по 3.3.4.4;

∆L_{Wi сети} - суммарное снижение уровня звуковой мощности по пути распространения звука в воздуховоде в i-й октавной полосе, дБ, определяемое по 3.3.4.5;

∆L_н - показатель направленности излучения звука, дБ, определяемый по рисунку 3.2;

∆L_i - снижение уровня звукового давления, дБ, в i-й октавной полосе частот на пути распространения звука от источника шума до расчетной точки согласно формуле (3.14).

3.3.3.4 При необходимости, уровни звукового давления в защищаемом от шума помещении определяются по формуле

L_ni = L_i - ∆L_ni,                                                          (3.16)

где L_i - уровень звукового давления, дБ, в i-й октавной полосе снаружи у ограждения защищаемого от шума помещения, определяемый по формуле (3.13);

∆L_ni - снижение уровня звукового давления, дБ, при прохождении через наружное ограждение защищаемого от шума помещения, определяемое по формуле (3.20) путем подстановки в нее значений параметров, соответствующих рассматриваемому ограждению.

3.3.4 Шумовые характеристики источников шума

3.3.4.1 Значения уровня звуковой мощности L_W и показателя направленности Ф в октавных полосах частот принимают по данным, приводимым в сопроводительной технической документации на источник шума. При отсутствии значений Ф в документации принимают Ф = 1.

3.3.4.2 Для источников непостоянного шума в качестве L_W принимают эквивалентный L_{W экв} и максимальный L_{W max} уровни звуковой мощности.

3.3.4.3 Уровень звуковой мощности L_Wпрi шума, прошедшего через наружные ограждения помещения, рассчитывается по формуле

                                      (3.17)

где L_{вн i} - уровень звукового давления в i-й октавной полосе у наружного ограждения внутри помещения с источниками шума, дБ;

S_oг - площадь наружного ограждения, м²;

S₀ = 1 м²;

∆L_i - снижение уровня звукового давления при прохождении звука через наружное ограждение, дБ.

Рисунок 3.2 - Показатель направленности излучения шума вентиляционных систем при выходе его в атмосферу

а - всасывание или выпуск в одну сторону через жалюзи; б - то же, через решетку; в - равномерный выпуск во все стороны через жалюзи; 1 - шахта или канал; 2 - жалюзи; 3 - решетка

Значения L_{вн i} определяют по формуле

                                          (3.18)

где L_Wki - уровень звуковой мощности k-го источника шума в i-й октавной полосе, дБ;

п_п - число источников шума в помещении;

В_i - постоянная помещения в i-й октавной полосе, м².

Значение постоянной помещения В_i определяют по формуле

В_i = В₁₀₀₀ μ_i,                                                               (3.19)

где В₁₀₀₀ - постоянная помещения в октавной полосе со среднегеометрической частотой 1000 Гц, м², определяемая по таблице 3.3 в зависимости от объема V, м³, и типа помещения;

μ_i - частотный множитель, определяемый по таблице 3.4.

Таблица 3.3 - Постоянная помещения В₁₀₀₀

Таблица 3.4 - Частотный множитель μ_i

Примечание - Если длина помещения более чем в 5 раз превышает его ширину или высоту, постоянную помещения В₁₀₀₀ рекомендуется определять по таблице 3.3 в зависимости от величины воображаемого объема V, определяемого по формуле

                                                                      (3.20)

где h - меньший размер помещения, м;

b - второй по величине размер помещения, м.

Снижение уровня звукового давления при прохождении звука через наружное ограждение определяют по формуле

             (3.21)

где S_ок, R_окi - площадь, м², и звукоизолирующая способность, дБ, окон в i-й октавной полосе;

S_дв, R_двi - то же дверей;

S_ст, R_стi - то же, сплошной части наружного ограждения (стены);

S_ф - площадь открытой части форточки (фрамуги);

S₁ = 1 м².

Примечание - При выполнении наружных ограждений из традиционных строительных материалов (кирпич, бетон и т.п. материалов, применяемых для отапливаемых помещений) ∆L_i допускается определять по формуле (3.21) без учета члена

3.3.4.4 Значения уровня звуковой мощности L_Wi, дБ, излучаемой вентилятором, рассчитывают по формулам:

а) при излучении в воздуховод:

                                (3.22)

б) при излучении открытым патрубком:

                                (3.23)

в) при излучении через стенки корпуса вентилятора:

                                     (3.24)

где L̃ - критерий шумности, дБ, определяемый в зависимости от типа и конструкции вентилятора по таблице 3.5;

∆L_1i - поправка, дБ, учитывающая распределение L_Wi по октавным полосам частот, дБ, определяемая в зависимости от типа и частоты вращения рабочего колеса вентилятора по таблице 3.6;

∆L_2i - частотная поправка, дБ, учитывающая акустическое влияние присоединения воздуховода к вентилятору, определяемая по таблице 3.7;

∆L_3i - частотная поправка, дБ, учитывающая влияние отражения звука от открытого конца патрубка вентилятора, определяемая по таблице 3.8;

р_V - полное давление (напор), создаваемое вентилятором, кгс/м²;

Q - объемный расход воздуха вентилятора, м³/с;

δ - поправка на режим работы вентилятора, дБ, в зависимости от КПД вентилятора, определяемая по таблице 3.9.

Примечание - При отсутствии данных о р_V и Q допускается значения L_Wi принимать по таблицам шумовых характеристик вентиляторов, например по каталогам [7].

Значения уровня звуковой мощности L_Wi крышного вентилятора, дБ, рассчитывают по формулам:

а) при излучении открытым патрубком или через стенки корпуса:

                                           (3.25)

б) при излучении в воздуховод:

                                   (3.26)

где  - отвлеченный уровень, дБ, определяемый в зависимости от типа и конструкции вентилятора по таблице 3.10;

и - окружная скорость рабочего колеса, м/с;

D - диаметр рабочего колеса, м;

∆L_1i - поправка, дБ, учитывающая распределение L_Wi по октавным полосам частот, дБ, определяемая в зависимости от типа и частоты вращения рабочего колеса вентилятора по таблице 3.11;

∆L_2i - частотная поправка, дБ, учитывающая акустическое влияние присоединения воздуховода к вентилятору, определяемая по таблице 3.7.

Таблица 3.5 - Критерий шумности L̃

Таблица 3.6 - Поправка ∆L_1i

Таблица 3.7 - Поправка ∆L_2i

Таблица 3.8 - Поправка ∆L_3i

Таблица 3.9 - Поправка δ

Таблица 3.10 - Отвлеченный уровень

3.3.4.5 Суммарное снижение уровня звуковой мощности L_{Wi сети} по пути распространения звука в воздуховоде в i-й октавной полосе определяют по формуле

                                                        (3.27)

где  - снижение уровней звуковой мощности вентилятора в k-м элементе воздуховода в i-й октавной полосе, дБ;

п_с - число элементов сети воздуховода от вентилятора до наружного отверстия.

Таблица 3.11 - Поправка ∆L_1i к формулам (3.25), (3.26)

Снижение уровней звуковой мощности , дБ, на 1 м длины в прямых участках металлических воздуховодов прямоугольного или круглого сечения следует принимать по таблице 3.12. Снижение уровней звуковой мощности , дБ, в прямоугольных необлицованных и облицованных поворотах воздуховодов определяют по таблице 3.13. При угле поворота, меньшем 45°, снижение уровней звуковой мощности не учитывают. Для плавных поворотов и прямых колен с направляющими лопатками снижение уровней звуковой мощности указано в таблице 3.14.

Таблица 3.12 - Снижение уровней звуковой мощности

Таблица 3.13 - Снижение уровней звуковой мощности  в прямоугольных поворотах

Таблица 3.14 - Снижение уровней звуковой мощности  для плавных поворотов и прямых колен

Снижение уровней звуковой мощности , дБ, при изменении поперечного сечения воздуховода следует определять:

а) при размерах поперечного сечения воздуховода, мм, меньших указанных в таблице 3.15, - по формуле

                                                 (3.28)

где т_п - отношение площадей поперечных сечений воздуховода, равное:

                                                            (3.29)

F₁ и F₂ - площади поперечного сечения воздуховода до и после изменения сечения по пути распространения звука, м²;

б) при размерах поперечного сечения воздуховода, мм, равных или больших указанных в таблице 3.15, - по формулам:

    при m_n > 1;

(3.30)

              при m_n < 1.

Таблица 3.15 - К расчету по формулам (3.28), (3.30)

При плавном переходе воздуховода от одного сечения к другому снижение уровней звуковой мощности не учитывают.

Снижение уровней звуковой мощности в сетчатых фильтрах не учитывают.

Снижение уровней звуковой мощности в калориферах и воздухоохладителях следует принимать равным 1,5 дБ.

Суммарное снижение уровней звуковой мощности в секциях центральных кондиционеров или типовых приточных камер можно принимать равным  = 10 дБ на всех частотах.

3.3.5 Снижение уровня шума с увеличением расстояния

3.3.5.1 В случае расположения источника шума в свободном пространстве поправка  на снижение его уровня с расстоянием в i-й октавной полосе определяется по формуле

 = 20lg (r/r₀),                                                      (3.31)

где r - расстояние между источником шума и приемной точкой, м;

r₀ = 1 м.

3.3.5.2 При расположении расчетной точки на территории достаточно плотной застройки из-за наличия большого числа отражений от соседних объектов и сооружений, значения  следует определять по формуле

 = 15 lg (r/r₀),                                                     (3.32)

где обозначения те же, что в формуле (3.31).

3.3.6 Снижение уровня звукового давления за счет поглощения звука в воздухе

3.3.6.1 Снижение уровня звукового давления вследствие поглощения звука в воздухе следует определять по формуле [3], [12]

∆L_атм = 0,001α_возr_sr,                                                    (3.33)

где α_воз - коэффициент поглощения звука в воздухе, дБ/км;

r_sr - расстояние между источником шума и расчетной точкой, м.

Коэффициент поглощения звука в воздухе сильно зависит от частоты звука и относительной влажности атмосферного воздуха. В меньшей степени он зависит от температуры, а также от давления, зависимость от которого становится заметной лишь на больших высотах - более 1000 м. От состояния погоды коэффициент поглощения в воздухе практически не зависит. Зависимость коэффициента α_воз от температуры и влажности воздуха приведена в таблице 3.16 [2]. Для промежуточных значений параметров коэффициент поглощения может быть найден с помощью интерполяции табличных данных или принят по ИСО 9613-1 [2].

Таблица 3.16 - Коэффициент поглощения звука в воздухе α_воз

3.3.7 Снижение уровня звукового давления за счет влияния подстилающей поверхности

3.3.7.1 При вычислении поправки ∆L_гр, вызванной подстилающей поверхностью, необходимо вначале классифицировать ее относительно акустических свойств грунта. Расчет возможен только для поверхностей, расположенных под скользящим углом менее 20°, и с небольшими неровностями (рисунок 3.3). Этот случай охватывает большинство задач распространения звука в открытом пространстве.

Рисунок 3.3 - Пути распространения звука от источника до приемника над поверхностью Р

r_sr - прямой луч звука; r_r - луч звука, отраженного от плоскости Р

Различают следующие покрытия (поверхности):

1. Жесткая поверхность. Это асфальт, бетонное покрытие, вода и другие виды грунтового покрытия, имеющее малую пористость. Например, утрамбованный грунт, встречающийся наиболее часто вблизи промышленных площадок, может рассматриваться как твердое покрытие.

2. Мягкая поверхность. Это земля покрытая травой, с деревьями и другой растительностью, все виды пористого грунта, пригодные для роста растений, и, в частности, пахотная земля.

3. Очень мягкая поверхность. Сюда относятся очень пористые покрытия, такие, как поверхности, покрытые снегом, иголками хвойных деревьев и аналогичными веществами.

4. Смешанное покрытие. Это грунтовые поверхности, которые включают в себя области как с твердым, так и с мягким покрытием.

3.3.7.2 Снижение уровня звукового давления за счет подстилающей поверхности ∆L_гр следует определять следующим образом [3]. Вначале всю область, расположенную между источником и расчетной точкой, необходимо разделить согласно рисунку 3.4 на три части: область источника, область расчетной точки и промежуточная область. При этом каждой из областей приписывается определенное число G, называемое поверхностным фактором.

1. При максимальном расстоянии область источника простирается от источника звука по направлению к расчетной точке на расстояние, равное 30h_s, где h_s - высота источника звука в метрах.

2. При максимальном расстоянии область расчетной точки простирается наоборот от расчетной точки по направлению к источнику звука на расстояние, равное 30 h_r, где h_r - высота расчетной точки в метрах.

3. Промежуточная область лежит между областью источника и областью расчетной точки. При условии s_sr < 30(h_s + h_r) область источника и область расчетной точки перекрываются и промежуточной области не существует.

Расстояние s_sr представляет здесь проекцию расстояния r_sr между источником и расчетной точкой на плоскость Р подстилающей поверхности. При этом поверхностный фактор G полагается равным нулю для жесткой поверхности, единице для мягкой поверхности и доле мягкой поверхности в общем балансе для смешанной поверхности. Для очень мягкой поверхности число G не определяется.

Рисунок 3.4 - Разделение области между источником звука и расчетной точкой на три части

Таблица 3.17 - Коэффициенты A_s, А_r и А_m

Далее расчет снижения уровня ∆L_гр - должен производиться в каждом октавном диапазоне с помощью таблицы 3.17 в таком порядке:

вычислить компоненту поглощения A_s для области источника, используя соответствующий поверхностный фактор G = G_s;

вычислить компоненту поглощения А_r для области расчетной точки, используя соответствующий поверхностный фактор G = G_r;

если имеет место неравенство s_sr > 30(h_s + h_r), вычислить компоненту поглощения А_m для промежуточной области, используя соответствующий поверхностный фактор G = G_m.

Рассчитать общее снижение уровня звукового давления вследствие влияния покрытия территории для каждого октавного диапазона по формуле

∆L_гр = А_s + А_r + А_m,                                                    (3.34)

где коэффициенты А_s, A_r, A_m определяются с помощью таблицы 3.17.

Коэффициенты а, b, с, d в таблице 3.17 являются в общем случае функциями высот и определяются следующим образом:

a_s = a(h_s), b_s = b(h_s), c_s = с(h_s), d_s = d(h_s),

(3.35)

a_r = a(h_r), b_r = b(h_r), c_r = c(h_r), d_r = d(h_r).

При этом сами функции a(h), b(h), c(h), d(h) равны:

                (3.36)

                                     (3.37)

                                   (3.38)

                                       (3.39)

Примечания

1 При выполнении неравенства s_sr < 30(h_s + h_r) коэффициент q равен нулю, так что для промежуточной зоны оказывается А_m = 0.

2 При выполнении обратного неравенства s_sr > 30 × (h_s + h_r) коэффициент q для промежуточной зоны вычисляется с помощью следующего соотношения:

                                                                (3.40)

3.3.7.3 Расчет снижения уровня звука за счет подстилающей поверхности ∆L_гр по точным формулам (3.34) - (3.40) возможен при любых расстояниях между источником шума и приемной точкой. Однако при условии s_sr < 100 м расчет может быть произведен по более простым приближенным формулам. Так, для акустически жесткого покрытия поправку ∆L_гр (дБ) можно определять согласно графику, представленному на рисунке 3.5 [12].

Рисунок 3.5 - снижение уровня звука при его распространении над жесткой поверхностью

Здесь по оси абсцисс отложено отношение х = r_r / r_sr, а по оси ординат искомое снижение ∆L_гр = f(r_r / r_sr), дБ. График справедлив при условии, что разность длин отраженного и прямого луча (r_r - r_sr) много больше всех длин волн λ, соответствующих частотам шумового спектра. При условии, что разность длин будет много меньше всех длин звуковых волн λ, искомую величину ∆L_гр можно положить равной -6,0 дБ. Кривую f(x) рисунка 3.5 можно аппроксимировать с хорошей степенью точности в заданных пределах изменения аргумента выражением

                                        (3.41)

1 £ х £ 10.

Искомое затухание ∆L_гр - рассчитывается для каждого октавного диапазона.

3.3.7.4 Снижение уровня звукового давления вследствие влияния акустически мягкого покрытия территории ∆L_гр (дБ) и при расстояниях r_sr меньше 100 м, можно определять согласно таблице 3.18.

3.3.7.5 Снижение уровня звукового давления вследствие влияния акустически очень мягкого покрытия территории ∆L_гр (дБ) и при расстояниях r_sr меньше 100 м, следует определять согласно таблице 3.19.

Примечания

1 Снижение уровня звукового давления при промежуточных параметрах задачи следует рассчитывать интерполяцией данных.

2 Расчет снижения уровня звукового давления с помощью таблицы 3.19 дает удовлетворительные результаты при толщине снежного покрова более 10 см [12]. При меньшей толщине покрова затухание в трех нижайших октавах оказывается на несколько децибел больше.

3.3.7.6 Снижение уровня звука вследствие влияния смешанного покрытия территории ∆L_гр (дБ) и при расстояниях r_sr меньше 100 м следует определять следующим образом. Вначале рассчитывается снижение уровня звука согласно п. 3.3.7.3, как будто бы между источником и расчетной точкой находилась только жесткая поверхность. Затем аналогичный расчет производится для мягкой поверхности по п. 3.3.7.4. Окончательный результат получается в виде суммы пропорций предварительных расчетов в соответствии с долями мягкой и жесткой поверхностей.

Таблица 3.18 - Снижение уровня звукового давления ∆L_гр при мягком покрытии

Таблица 3.19 - Снижение уровня звукового давления ∆L_гр при очень мягком покрытии

3.3.7.7 Приближенный расчет снижения уровня звука вследствие влияния акустически мягкого и смешанного покрытия территории ∆L_гр (дБ), следует определять при условиях, оговоренных ниже, по формуле [3], [12]

                                      (3.42)

где h_s - высота источника, м;

h_r - высота приемной точки, м;

r_sr - расстояние от источника звука до приемника, м;

r_r - расстояние от мнимого изображения источника звука до приемника, м.

Примечания

1 Наибольший интерес представляет уровень звука с коррекцией А шума, который не должен быть чистым тоном. При этом спектр шума не содержит значительных дискретных составляющих.

2 Спектр шума практически широкий и гладкий. Для большинства шумовых источников, состоящих из множества разнообразных источников, практически это всегда имеет место. Например, таковыми являются шумы строительных площадок и транспортных потоков.

3 Отрицательные значения ∆L_гр игнорируются, и в этом случае полагают ∆L_гр = 0.

4 Для коротких дистанций формула (3.42) предсказывает нулевой результат. В этом случае расчет надо производить по точным формулам (3.34) - (3.40).

3.3.7.8 Снижение уровня звукового давления вследствие влияния покрытия территории ∆L_гр при скользящих углах более 30° следует определять с помощью процедуры, изложенной в подразделе 3.3.7.2, как для жесткой поверхности. При таких условиях, которые встречаются обычно на коротких дистанциях, мягкая и очень мягкая поверхности становятся очень хорошими отражателями звука.

3.3.8 Снижение уровня звукового давления экранами

3.3.8.1. При распространении звука через верхний край экрана (рисунок 3.6), а также по ветру снижение уровня звукового давления экраном ∆L_экр в октавных полосах частот рассчитывается с помощью следующей формулы [3], [12]:

∆L_экр = D_z.                                                                  (3.43)

Рисунок 3.6 - Различные пути прохождения звука через экран

При дифракции звука на вертикальных ребрах экрана (см. рисунок 3.6) снижение уровня звукового давления экраном ∆L_экр рассчитывается с помощью формулы [3], [12]

∆L_экр = D_z > 0,                                                       (3.44)

где D_z - снижение уровня звукового давления экраном в каждом октавном диапазоне, дБ.

Примечания

1 Для очень больших расстояний и очень высоких экранов потери ∆L_экр, рассчитанные по формуле (3.43), не достаточно хорошо совпадают с экспериментальными данными [13].

2 При расчете потерь звука, излучаемого многочисленными источниками строительных площадок и промышленных предприятий, расположенных в высоких строениях (более 10 м над землей), а также от мощных акустических источников, расположенных внутри заводов, необходимо использовать выражение (3.44) для определения среднего значения уровня звукового давления.

3 При прохождении дороги через пониженный участок местности (выемка) возможно дополнительное поглощение звука, не учтенное в формуле (3.43). Это происходит за счет поглощения звука поверхностью вне понижения.

3.3.8.2. Снижение уровня звукового давления экраном ∆L_экр, дБ, следует рассчитывать в зависимости от числа Френеля N, которое определяется через разность длин путей звукового луча (рисунок 3.7). Для тонкого экрана, толщина которого много меньше длины волны λ, дифракция звука происходит практически однократно на его единственном горизонтальном ребре.

В этом случае число Френеля N следует рассчитывать согласно формуле [3]

                                     (3.45)

где d_se - расстояние, м, от источника звука до точки, лежащей на ребре полубесконечного экрана и на пути, определяемом наикратчайшим расстоянием между источником и расчетной точкой;

d_er - расстояние, м, от расчетной точки до упомянутой выше точки, лежащей на ребре полубесконечного экрана и на пути, определяемом наикратчайшим расстоянием между точкой источника и приема;

d_sr - расстояние, м, от источника звука до расчетной точки;

 - длина проекции отрезка SR на ребро экрана, м. При расположении линии распространения звука перпендикулярно верхней кромке экрана  = 0;

λ - длина волны звука, м. Длина волны равна λ = c / f и соответствует среднегеометрической частоте октавной полосы.

Рисунок 3.7 - Распространение лучей звука при его однократной дифракции на тонком экране

3.3.8.3. Эффект установки тонкого экрана для данного числа Френеля рассчитывается по формуле [3], [12]

D_z = 10 lg [3 + 10NC₂K],                                              (3.46)

где С₂ - коэффициент, в большинстве случаев равный единице. При этом формула (3.46) учитывает поглощение звука за счет его распространения над поверхностью земли после установки экрана. Если учитывать также и отражение звука от земли, то за счет образования мнимого источника коэффициент С₂ необходимо положить равным 2;

К - поправочный коэффициент, учитывающий метеорологические условия распространения звука. Коэффициент К рассчитывается согласно следующей формуле [2]:

                                                    (3.47)

При расстояниях d_sr между источником и расчетной точкой меньше 100 м (d_sr < 100) коэффициент K можно положить с точностью до 1 дБ равным единице. При боковой дифракции объектов (см. рисунок 3.6) коэффициент К равен также единице.

При расчете величины D_z предполагается, что существует только один путь прохождения звука от источника до приемника. В противном случае необходимо провести ряд дополнительных вычислений для других путей, как показано на рисунке 3.6. В результате необходимо энергетически суммировать вклады от всех путей распространения звука.

3.3.8.4. Для толстых экранов, а также объектов конечной толщины (насыпи, дома) дифракция звука может происходить дважды - как на передней, так и на задней кромке экрана (рисунок 3.8). В отличие от (3.46) потери установки экрана определяются в этом случае следующим образом [3]:

D_z = 10 lg (3 + 10 N_тC₂C₃К),                                           (3.48)

где N_т - число Френеля, которое в отличие от выражения (3.45), справедливого для тонких экранов, определяется теперь как

                                (3.49)

С₃ - коэффициент, равный единице для тонких экранов, в случае двойной дифракции равен теперь [3]:

                                                   (3.50)

d_ee - расстояние между двумя линиями, на которых происходит двойная дифракция звука. Расстояние d_ee измеряется в метрах.

Рисунок 3.8 - Распространение лучей звука при двукратной дифракции на толстом экране

Примечания

1 Выражение (3.48) осуществляет плавный переход в формуле (3.46) от однократной дифракции, когда d_ее = 0, а С₃ = 1, к случаю двукратной дифракции, когда d_ee = λ, а С₃ = 3.

2 Эффективность экрана может оказаться меньше величины, рассчитанной по формулам (3.43) - (3.50). Это возможно в результате многократного переотражения звука между источником и акустически жестким экраном, а также отражения звука от других акустически жестких поверхностей. Эти поверхности могут располагаться недалеко от пути прохождения звука от его источника до расчетной точки.

3 Выражение D_z, рассчитанное в произвольных октавных полосах по формуле (3.46), не должно быть больше 20 дБ для тонких экранов при однократной дифракции. Для толстых экранов и двукратной дифракции соответствующее выражение D_z, рассчитанное по формуле (3.48), не должно быть больше 25 дБ [3].

Ослабление звука с помощью двух экранов рассчитывается с помощью формулы (3.48) для двойной дифракции звука, как показано на рисунке 3.9. Ослабление звука тремя или более экранами рассчитывается приближенно с помощью того же уравнения (3.48) выбором двух наиболее эффективных экранов и пренебрегая действием других экранов.

Рисунок 3.9 - Распространение лучей звука при двукратной дифракции на двух экранах

3.3.8.5 Вопросы, связанные с выбором и применением конкретных конструкций экранов и других наружных ограждений, обеспечивающих требуемое экранирование объектов, изложены в приложении В [14].

3.3.9 Снижение уровня звукового давления вследствие влияния других факторов

3.3.9.1 Снижение уровня звукового давления может происходить и за счет других дополнительных факторов. Отражение звука от окружающих объектов может приводить к образованию дополнительных мнимых источников шума. Зеленые насаждения могут образовывать преграду на пути прямого распространения звука. Снижение уровня звукового давления может происходить и вследствие ограничения угла видимости источника шума из расчетной точки.

Отражения должны рассматриваться в качестве мнимых источников звука. Эти отражения от потолков или поверхностей, более или менее вертикальных фасадов зданий, обычно усиливают звук в точке приема. Эффект отражения звука от земной поверхности не должен учитываться, поскольку он включен в общие формулы (3.13), (3.14) в качестве составляющей ∆L_гр.

3.3.9.1.1 Отражения от препятствий рассчитываются согласно приведенной ниже методике при следующих условиях:

·                   зеркальное отражение происходит таким образом, как показано на рисунке 3.10;

Рисунок 3.10 - Приход отраженного луча в расчетную точку R из мнимого источника S₁. При прохождении расстояния r_so + r_or прямой луч отражается от плоскости под углом, равным углу падения β

·                   величина коэффициента отражения от поверхности объекта должна быть больше 0,2;

·                   характерные размеры отражающей поверхности должны быть велики по сравнению с длиной волны звука, соответствующей среднегеометрической частоте октавной полосы. При этом должно иметь место следующее неравенство:

                                           (3.51)

где λ - длина волны звука, м, соответствующая среднегеометрической частоте f_cr октавной полосы и связана с этой частотой следующим соотношением: λ = 340/f_сг;

r_so - расстояние, м, от источника звука до точки отражения О;

r_оr - расстояние, м, от точки отражения О до расчетной точки;

β - угол падения в радианах (см. рисунок 3.10);

l_min - минимальный размер (длина или ширина) отражающей плоскости (см. рисунок 3.10).

При невыполнении одного из перечисленных выше условий для данного октавного диапазона отражения не учитываются.

3.3.9.1.2 При расчете снижения уровня звукового давления действительный и мнимый источники рассматриваются отдельно. Уровень звуковой мощности мнимого источника в октавных диапазонах вычисляется по следующей формуле [3]:

L_{W Im} = L_ws + 10 lg (ρ) + Ф,                                                   (3.52)

где L_{W Im} - уровень звуковой мощности мнимого источника звука, дБ;

L_Ws - уровень звуковой мощности действительного источника звука, дБ;

ρ - коэффициент отражения звука, падающего под углом β на препятствие (ρ > 0,2);

Ф - фактор направленности источника в направлении мнимого изображения расчетной точки (точка S₁ на рисунке 3.10).

При отражении звука от объектов с жесткими поверхностями, имеющих цилиндрическую форму, коэффициент отражения рассчитывается по формуле

                                                              (3.53)

где D - диаметр цилиндра;

r_sc - расстояние между источником звука и центром цилиндра;

φ - угол между линиями SC и CR на рисунке 3.11.

Рисунок 3.11 - Отражение звука от цилиндра

При отсутствии данных о коэффициенте отражения его значение может быть приближенно оценено с помощью таблицы 3.20.

Для мнимого источника звука величины ρ и Ф вычисляются отдельно в соответствии с путем прохождения отраженного звукового луча.

Таблица 3.20 - Коэффициент отражения ρ

3.3.9.1.3 Приближенная оценка отражения звука от вертикальных поверхностей типа внешних стен зданий может производиться также с помощью формулы, приведенной в 3.3.7.3. Для этих целей необходимо воспользоваться рисунком 3.3 и считать, что отражающая плоскость Р является внешней стеной. Расчет производится на основе вычисления разности длин прямого r_rs и отраженного r_r лучей.

Примечания

1 Для эффективного отражения звука необходимо, чтобы стена в точке отражения была плоской, по крайней мере на расстоянии одной длины волны самой низкой частоты в спектре шума.

2 Поскольку отражение усиливает звук, то знак ∆L_отр должен быть отрицательным.

3 В случае существования нескольких отражающих поверхностей их вклад суммируется.

3.3.9.2 Полосы зеленых насаждений дают существенное снижение уровней звукового давления ∆L_зел только в случаях, когда они являются достаточно плотными. Для этого необходимо, чтобы они образовывали полную преграду на пути прямого распространения звука, т.е. чтобы не были видны отдельные участки пути через растительность. Снижение может определяться участком полосы вблизи источника длиной d₁ или участком полосы вблизи расчетной точки длиной d₂, или обоими участками длиной d₁ и d₂, как показано на рисунке 3.12. При вычислении длин d₁ и d₂ радиус кривой может быть взят равным примерно 5 км. С другой стороны, участки длиной d₁ и d₂ могут быть взяты вдоль лучей, проходящих под углом 15° к поверхности грунта [3]. Снижение уровня звукового давления ∆L_зел необходимо определять в октавных полосах частот и в зависимости от общей длины d_f = d₁ + d₂, м, проходимой звуком через плотную листву участка полосы зеленых насаждений.

Снижение ∆L_зел обычными многорядными полосами зеленых насаждений с плотным примыканием крон деревьев между собой и с заполнением полкронового пространства кустарником следует определять согласно следующей формуле и таблице 3.21:

                                        (3.54)

Лесная полоса

Рисунок 3.12 - Определение расстояния

Таблица 3.21 - Постоянная В и коэффициент α_зел

Рисунок 3.13 - Примеры разбивки территории в окрестности линии метро на участки, отличающиеся по условиям распространения шума

При выполнении приближенных расчетов можно воспользоваться формулой

∆L_{А зел} = α_{A зел}d_f,                                                       (3.55)

где α_{А зел} = 0,08 - среднее значение постоянной затухания, дБ/м, [13].

Примечания

1 Деревья и кустарники являются плохими барьерами для шума. Затухание звука за счет экранирования ими шума оказывается в общем невелико. Однако их корни приводят к пористости подстилающей поверхности, над которой распространяется звук. Поэтому наибольший эффект в ослаблении звука обеспечивается не в результате экранирующего действия растительности, а за счет увеличения снижения звука подстилающей поверхностью, которое учитывается поправкой ∆L_гр. Однако если листва плотной растительности перекрывает ход звуковых лучей полностью, то возникает дополнительное затухание звука, учитываемое членом ∆L_гр. Лес, полосы насаждений естественной растительности, забор из кустарников - все это может быть примерами плотной растительности. Голые же сучья и голые стволы деревьев ни к какому дополнительному поглощению звука не приводят.

2 Формулы (3.54) и (3.55) можно использовать при ширине полосы зеленых насаждений не более 200 м. Для участка пути d_f > 200 м принимают ∆L_зел равным значению, соответствующему d_f = 200 м. Снижение уровня звукового давления полосами зеленых насаждений следует учитывать только при расчете уровней звука на площадках отдыха микрорайонов и групп жилых домов, на площадках детских дошкольных учреждений и на участках школ.

3.3.9.3. Снижение уровня звукового давления ∆L_α (дБ) вследствие ограничения угла видимости улицы или дороги из расчетной точки следует определять по формуле

                                                      (3.56)

где α - угол видимости неэкранированного участка улицы или дороги из расчетной точки, град, (рисунок 3.13) [11].

3.4 Расчет ожидаемых уровней звука от движущихся объектов

3.4.1. На селитебной территории в окрестности наземных объектов метрополитена могут располагаться нестационарные источники непостоянного шума, такие, как рельсовый и автомобильный транспорт. Шумовой характеристикой потоков рельсового транспорта являются максимальный L_{А mах} и эквивалентный L_{А экв} уровни звука, измеренные в дБА, а для автомобильного транспорта нормируется только эквивалентный уровень звука L_{А экв}, дБА.

3.4.1.1 При рассмотрении движущихся объектов их можно рассматривать в зависимости от их размеров, расстояния до них и других условий как точечные или как линейные. При очень больших расстояниях отдельные объекты излучают шум как сферические точечные источники и тогда снижение звука с расстоянием происходит по закону

∆L_рас = 20 lg (r/r₀),                                                   (3.57)

где r - расстояние между объектом и приемной точкой, м;

r₀ - расстояние между объектом и опорной точкой, м.

Примечание - Поправка ∆L_рас частотно независима и может применяться для расчета снижения уровня звука как в октавных диапазонах, так и с коррекцией А.

3.4.1.2 При рассмотрении транспортных потоков вблизи расчетной точки последние могут рассматриваться зачастую как линейные источники звука с цилиндрической расходимостью. В этом случае относительное снижение уровня звука ∆L_рас в свободном пространстве описывается следующей формулой:

                                                      (3.58)

где r - кратчайшее расстояние между транспортной линией и приемной точкой, м;

r₀ - кратчайшее расстояние между транспортной линией и опорной точкой, м.

Примечания

1 Поправка ∆L_рас, определяемая формулой (3.58), частотно независима и может применяться для расчета снижения уровня звука как в октавных полосах частот, так и с коррекцией А.

2 Формулой (3.58) необходимо пользоваться при расчете эквивалентного уровня звука, производимого автомобильным и рельсовым транспортом.

3.4.1.3 В случае, когда протяженный линейный источник звука конечной длины l можно представить в виде суммы некогерентных излучателей, снижение уровня звука в свободном пространстве описывается следующей формулой:

                           (3.59)

где r - расстояние между приемной точкой и линией по перпендикуляру к ней, м;

r₀ - расстояние между опорной точкой и линией по перпендикуляру к ней, м.

Примечания

1 Поправка ∆L_рас, определяемая формулой (3.59), частотно независима и может применяться для расчета снижения уровня звука как в октавных диапазонах, так и с коррекцией А.

2 При расчете максимального уровня звука, вызванного проходящим составом рельсового транспорта, необходимо пользоваться формулой (3.59).

3.4.2 Расчет эквивалентного уровня звука, создаваемого поездами метро, необходимо производить согласно следующей формуле:

L_{A экв} = 2 + 10 lg (n) + 24,9 lg (ν) - 10 lg(r) + 10 lg (l),                       (3.60)

где п - число пар поездов в час, пар/ч;

ν - скорость движения поезда, км/ч;

r - расстояние между приемной точкой и осью пути, ближайшего к расчетной точке, м;

l - длина поезда, м.

3.4.3 Расчет эквивалентного уровня звука, создаваемого пригородными электропоездами, необходимо производить согласно следующей формуле:

L_{A экв} = 11,1 + 10 lg (n) + 24,9 lg (ν) - 10 lg (r) + 10 lg (l).                 (3.61)

3.4.4 Расчет эквивалентного уровня звука, создаваемого пассажирскими поездами, необходимо производить согласно следующей формуле:

L_{A экв} = 20,4 + 10 lg (n) + 16,6 lg (ν) - 10 lg (r) + 10 lg (l).                 (3.62)

3.4.5 Расчет эквивалентного уровня звука, создаваемого грузовыми поездами, необходимо производить согласно следующей формуле:

L_{A экв} = 25,6 + 10 lg (n) + 16,6 lg (ν) - 10 lg (r) + 10 lg (l).                 (3.63)

3.4.6 Расчет максимального уровня звука, создаваемого поездами метро, необходимо производить согласно следующей формуле

.                            (3.64)

3.4.7 Расчет максимального уровня звука, создаваемого пригородными электропоездами, необходимо производить согласно следующей формуле:

.                         (3.65)

3.4.8 Расчет максимального уровня звука, создаваемого пассажирскими поездами, необходимо производить согласно следующей формуле:

.                          (3.66)

3.4.9 Расчет максимального уровня звука, создаваемого грузовыми поездами, необходимо производить согласно следующей формуле:

                           (3.67)

Примечания

1 На участках железнодорожных путей, уложенных на деревянные шпалы, необходимо учитывать поправку ∆L_{А ш} = -2 дБА. На участках железнодорожных путей с открытыми стыками рельсов следует учитывать поправку ∆L_{А ш} = +2 дБА.

2 При выборе коэффициентов в формулах (3.60) - (3.67) были использованы экспериментальные данные, приведенные в работах [9], [10].

3.4.10 Расчет эквивалентного уровня звука, создаваемого автотранспортными потоками с учетом поправок ∆L_А1, ∆L_А2 и ∆L_А3 к ∆L_{А экв}, приведенных в таблицах 3.22 - 3.24, необходимо выполнять по формуле

L_{A экв} = 16,2 + 10 lg (N) + 13,3 lg (ν) + 9 lg (1 + P_r) + 10 lg (r),               (3.68)

где N - интенсивность движения транспортных потоков в «час пик», авт/ч;

ν - средняя скорость движения транспортных потоков, км/ч;

Р_r - доля грузового и общественного транспорта в общем потоке, %.

Таблица 3.22 - Поправка ∆L_А1

Таблица 3.23 - Поправка ∆L_А2

Таблица 3.24 - Поправка ∆L_А3

Примечания

1 Шумовой характеристикой автотранспортных потоков в соответствии с ГОСТ 20444 является эквивалентный уровень звука, устанавливаемый в 7,5 м от оси крайней полосы движения на высоте 1,5 м от поверхности земли.

2 При выборе коэффициентов в формуле (3.68) были использованы экспериментальные данные, приведенные в [9], [10].

3.4.11 Ожидаемый эквивалентный уровень звука, создаваемый трамваями, определяется на расстоянии 7,5 м от оси ближайшего пути в дБА по формуле

L_{A экв} = 59,751 + 10 lg (N) + 13,3 lg (ν) - 10 lg (r) + ∆L_A4.                       (3.69)

Формула (3.69) получена с помощью работы [15] с учетом примечания 2 пункта 3.4.1.2. Формула учитывает зависимость искомого уровня звука от средней часовой интенсивности движения трамваев N в течение четырехчасового периода с наибольшей интенсивностью движения для дневного времени или от интенсивности движения в наиболее шумный часовой период ночного времени. Поправка ∆L_A4 учитывает влияние основания пути в дБА и определяется согласно таблице 3.25.

Таблица 3.25 - Поправка ∆L_A4

3.4.12 Ожидаемый максимальный уровень звука, дБА, создаваемый трамваями, определяется на расстоянии 7,5 м от оси ближайшего пути трамвая с помощью поправок ∆L_A4, ∆L_A5 и ∆L_A6, приведенных в таблицах 3.25, 3.26 и на рисунке 3.14.

Примечания

1 Поправка ∆L_A4, учитывающая влияние основания пути в дБА, определяется согласно таблице 3.25.

2 Поправка ∆L_А5, учитывающая снижение шума в зависимости от расстояния от оси ближайшего пути до расчетной точки в дБА, может определяться для трамвая по упрощенной номограмме рисунка 3.14 [15]. Согласно графику этой работы уменьшение максимального уровня происходит на 6 дБА при увеличении расстояния в два раза вплоть до 45 м.

3 Поправка ∆L_A6, учитывающая влияние отраженного звука в дБА, определяется согласно таблице 3.26. Поправка находится в зависимости от отношения высоты расчетной точки h_р.т к ширине улицы В между фасадами зданий. Высота расчетной точки h_р.т над поверхностью территории принимается в общем случае равной 1,2 м.

Таблица 3.26 - Поправка ∆L_A6

Рисунок 3.14 - Поправка ∆L_A5, связанная со снижением уровня звука в зависимости от расстояния от проезжей части улицы до трамвая

3.4.13 Расчетный спектр транспортного шума у наружного ограждения здания определяется по рассчитанному ожидаемому уровню звука в дБА с помощью относительных спектров. Эти значения октавных уровней приведены в таблице 3.27 относительно уровня в дБА.

3.4.14 Поправки ∆L_Aгр к снижению уровня звукового давления, вызванные подстилающей поверхностью вблизи транспортных магистралей, описываются формулами, приведенными в подразделе 3.3.7.

3.4.15 Снижение уровней звука ∆L_Аэкр, дБА, экранами бесконечной длины от рельсового и автомобильного транспорта следует определять согласно формуле

∆L_Аэкр = ∆L_{Аэкр В},                                                    (3.70)

где ∆L_{Аэкр в} - величина, дБА, определяемая по таблице 3.28 в зависимости от разности длин путей прохождения звукового луча d, м, при принятой высоте экрана.

Таблица 3.27 - Поправки к относительным спектрам транспортных шумов

Таблица 3.28 - Снижение уровня звука ∆L_{Аэкр B} для транспортных потоков

Разность длин путей прохождения звукового луча d, м, в соответствии со схемой экрана, приведенной на рисунке 3.7, следует определять по формуле

δ = d_se + d_er - d_sr,                                               (3.71)

где d_se - расстояние, м, от источника звука до точки, лежащей на ребре полубесконечного экрана и на пути, определяемом наикратчайшим расстоянием между источником и расчетной точкой;

d_er - расстояние, м, от расчетной точки до упомянутой выше точки, лежащей на ребре полубесконечного экрана и на пути, определяемом наикратчайшим расстоянием между источником и расчетной точкой;

d_sr - расстояние, м, от источника звука до расчетной точки.

3.4.16 Снижение уровня звука экраном конечной длины ∆L_Аэкр, дБА, следует определять по формуле

∆L_Аэкр = ∆L_{Аэкр α} + Λ_д,                                                 (3.72)

где ∆L_{Аэкр a} - меньшая из величин и , дБА, определяемых по таблице 3.29 в зависимости от величины ∆L_{Аэкр в};

Λ_д - поправка, дБА, определяемая по таблице 3.30 в зависимости от разности величин  и .

Примечание - Величины  и  определяются в зависимости от углов α₁ и α₂, под которыми видны края экрана, согласно рисунку 3.15.

Рисунок 3.15 - Вид сверху экрана конечной длины

R - расчетная точка

Таблица 3.29 - Снижение уровня звука  при заданном угле α_i; (i = 1,2)

Таблица 3.30 - Поправка Λ_д в зависимости от разности величин  -

3.5 Порядок подбора мероприятий по обеспечению требуемого снижения шума

3.5.1 После определения величин требуемого снижения уровней шума в расчетных точках согласно 3.1.9 следует источники, шум от которых требуется снизить, разместить на территории объекта в месте, наиболее удаленном от расчетных точек. Причем эти источники и здания или сооружения, в которых они расположены, следует размещать таким образом, чтобы наиболее интенсивные были экранированы от расчетных точек зданиями или сооружениями с менее интенсивными источниками шума.

3.5.2 Излучающие конструкции источников, шум от которых требуется снизить, а также окна и двери помещений, в которых они устанавливаются, следует, по возможности, ориентировать в сторону, противоположную направлениям в расчетные точки.

3.5.3 После выполнения архитектурно-планировочных мероприятий согласно 3.5.1, 3.5.2 необходимо произвести перерасчет ожидаемых уровней шума и требуемого снижения уровней шума источников, к которым были применены вышеуказанные мероприятия.

3.5.4 Подбор строительно-акустических мероприятий после выполнения архитектурно-планировочных мероприятий следует выполнять в начале для источников с максимальными требованиями по снижению уровней шума.

3.5.5 Основными строительно-акустическими мероприятиями по снижению шума источников на объектах метрополитена являются:

- для вентиляционных систем, компрессорных, скрубберных и т.п. - установка глушителей шума в соответствии с разработанными рекомендациями. Кроме того, для вентиляторов, устанавливаемых открыто (крышные, передвижные компрессоры и т.п.), дополнительно к глушителям шума - установка шумозащитных кожухов в соответствии с рекомендациями, изложенными в 3.5.7;

- для технологического оборудования - установка в здания с преимущественной ориентацией окон и дверей в сторону, противоположную направлениям в расчетные точки, а также использование шумозащитных конструкций окон и дверей (приложение А);

- для моечных площадок автотранспорта - установка шумозащитных экранов со стороны селитебной территории.

3.5.6 Для снижения шума вентиляционных систем, компрессорных рекомендуется применять трубчатые и пластинчатые глушители шума, конструкции которых подбирают в зависимости от размеров воздуховода, допустимой скорости воздушного потока, требуемого снижения октавных уровней звукового давления и предполагаемого места для установки глушителя.

Рабочие чертежи конструкций типовых трубчатых и пластинчатых глушителей шума и их акустическая эффективность приведены в типовом альбоме [8].

Необходимую длину трубчатых и пластинчатых глушителей следует подбирать таким образом, чтобы величины акустической эффективности глушителя в октавных полосах частот были не меньше значений требуемого снижения уровней шума. Уточненные данные об акустической эффективности глушителей приведены в приложении 1 Руководства [4].

В большинстве случаев длина глушителя не должна превышать 2 м. Длина глушителя более 3 м нецелесообразна из-за неизбежных косвенных путей распространения шума. В тех случаях, когда требуемая длина глушителя превышает 3 м, следует делить глушитель на две части. Длина воздуховода между частями глушителя должна составлять 0,8 - 1,0 м. Во избежание распространения звука по металлическому воздуховоду желательно на этом участке устанавливать гибкую вставку длиной 100 - 150 мм.

Необходимое свободное сечение глушителя определяют из соотношения

                                                          (3.73)

где Q - объемный расход воздуха через глушитель, м³/с;

ν_доп - допустимая скорость воздуха в глушителе, м/с.

В общем случае ν_доп следует выбирать в зависимости от допустимого уровня звуковой мощности шумообразования в самом глушителе, определяемого по формуле

L_{Wдоп i} = L_{Wвх i} + ∆L_{тр i},                                                 (3.74)

где L_{Wвх i} - уровень звуковой мощности на входе в глушитель в i-й октавной полосе, дБ;

∆L_{тр i} - требуемое снижение уровня звуковой мощности, дБ, определяемое согласно 3.1.9.

Величину L_{Wвх i} можно определять по формуле

L_{Wвх i} = L_{W i} + ∆L_{W i сети},                                                 (3.75)

где L_{W i} - уровень звуковой мощности вентилятора в i-й октавной полосе, дБ;

∆L_{W i сети} - снижение уровня звуковой мощности по пути распространения звука в воздуховоде от вентилятора до глушителя в i-й октавной полосе, дБ, определяемые согласно 3.3.4.5.

Экспериментальные данные о собственном шумообразовании в пластинчатых глушителях сечением F = 0,5 · 0,8 = 0,4 м² с пластинами толщиной 100 и 200 мм и фактором свободной площади φ_св = 0,5 (φ_св = F_св / F) приведены в приложении Б. Для других сечений на всех частотах к табличным данным следует прибавлять поправку:

                                                         (3.76)

где F - площадь сечения устанавливаемого глушителя, м².

Шумообразование в трубчатых глушителях следует определять по данным для пластинчатых глушителей с обтекателями на входе с эквивалентным периметром звукопоглощающих поверхностей поперечного сечения.

Примечание - Для предупреждения выдувания стекловолокнистого материала ν_доп не должна превышать 15 м/с.

Глушители шума следует устанавливать как можно ближе к вентилятору.

3.5.7 Кожухи для открыто стоящего оборудования, являющегося источником повышенного шума, следует проектировать из листовых несгораемых или трудно сгораемых материалов. Толщину стенок кожуха подбирают исходя из частотной характеристики требуемой изоляции воздушного шума, которую в случае выполнения стенок кожуха с внутренним покрытием из звукопоглощающего материала определяют по формуле

R_{k тр i} = ∆L_{тр i} + ∆R_i + 5,                                                 (3.77)

где ∆L_{тр i} - требуемое снижение уровня звукового давления в i-й октавной полосе частот, дБ, определяемое согласно 3.1.8;

∆R_i - поправка, дБ, вычисляемая по формулам:

а) для кожухов со звукопоглощающей облицовкой

∆R_i = 10 lg α_{обл i},                                                          (3.78)

где α_{обл i} - реверберационный коэффициент звукопоглощения облицовки в i-й октавной полосе частот;

б) для необлицованных кожухов

                                                         (3.79)

где S_ист - площадь воображаемой поверхности правильной формы (полусфера, параллелепипед и т.д.), вплотную окружающей источник, м²;

S_к - площадь поверхности кожуха, м².

Примечание - При α_{обл i} < 0,4 в данной октавной полосе кожух можно считать необлицованным и выполнять расчет ∆R_i, по формуле (3.79).

Изоляция воздушного шума стенками кожуха R_i должна быть не менее R_{k тр i} во всем нормируемом диапазоне частот. Частотные характеристики изоляции воздушного шума некоторыми конструкциями представлены в приложении А.

Кожухи должны быть герметичными, съемными или разборными с возможностью доступа к важным узлам оборудования (дверцы). Проемы в кожухах с пропускаемыми через них коммуникациями должны быть герметизированы вязкоупругим материалом.

При необходимости пропуска через кожух воздуха пропускные отверстия следует снабжать глушителями, обеспечивающими снижение шума не ниже R_{k тр i} для стенок кожуха.

Кожухи следует устанавливать таким образом, чтобы не было соприкосновения с элементами изолируемого оборудования и с элементами конструкций, на которых оно установлено. Для развязки можно использовать виброизолирующие (резиновые) прокладки.

3.5.8 После подбора строительно-акустических мероприятий по снижению шума необходимо выполнить перерасчет ожидаемых суммарных уровней шума во всех расчетных точках от источников на объекте метрополитена с учетом всех предлагаемых шумозащитных мероприятий. В случае положительного значения ∆L_тр в выражениях (3.1), (3.3), (3.5), (3.6) хотя бы для одной из расчетных точек необходимо выявить обусловливающие этот факт причины и устранить их, подобрав соответствующее шумозащитное мероприятие.

4 АКУСТИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАНЦИЙ МЕТРОПОЛИТЕНА

4.1 Общие положения

4.1.1 Настоящий Свод правил представляет методику акустического планирования основных помещений и залов станций в уровне посадочных платформ метрополитенов с использованием архитектурно-строительных и электроакустических средств.

Рисунок 4.1 - Рекомендуемое время реверберации на частотах 500 - 2000 Гц для залов станций в уровне посадочных платформ метрополитена

4.1.2 Использование в полной мере акустических мероприятий, разработанных на основе настоящего Свода правил, позволит обеспечить во всех типах используемых в метрополитене для приема и эвакуации людей помещений при разных условиях эксплуатации нормативные уровни шумового фона в соответствии с санитарными нормами и разборчивость передаваемой по системам электроакустики речевой информации не ниже классов I и II по ГОСТ 25902.

4.1.3 При акустической приемке помещений, оборудованных акустическими средствами, согласно настоящему Своду правил следует производить измерения уровней шумового фона согласно ГОСТ 23941, измерение времени реверберации согласно ГОСТ 24146 и измерения разборчивости речевой информации согласно ГОСТ 25902.

4.2 Перечень нормируемых параметров

Основными нормируемыми параметрами в оценке акустического комфорта залов станций метрополитена являются:

- уровень допустимого шумового фона согласно кривой предельных спектров ПС-75;

- время реверберации помещений станций метрополитена при 70 %-ной и более степени заполнения в зависимости от объема (согласно рисунку 4.1) с допустимым подъемом на низких частотах (125 - 250 Гц) не более на 20 %;

- отношение полезного сигнала (информационной речи) к шуму на всей площади приема должно быть при минимальном уровне динамического диапазона речи не менее 15 дБ;

- частотная характеристика звукопередачи должна быть ровной в диапазоне частот 100 - 5000 Гц во всех зонах исследуемого помещения, с допустимой неравномерностью ±3 дБ;

- такая же неравномерность допускается при работе системы звукофикации при оценке общего уровня поля в отдельных зонах помещений станций метро;

- объективная оценка слоговой разборчивости речи при работе системы озвучения станции в номинальном режиме должна быть не менее 80 %.

4.3 Методика акустического проектирования строящихся и вновь создаваемых станций метрополитена

Акустическое проектирование залов станций метрополитена выполняется в соответствии со структурной схемой последовательности операций, представленной на рисунке 4.2. Ниже излагается содержание всех необходимых операций.

4.3.1 На первом этапе производится подбор всех архитектурных чертежей проектируемого объекта в полном объеме. Обязательны планы, продольный и поперечный разрезы и чертежи конструкций ограждений. Необходимо иметь перечень материалов, которые предполагается использовать в отделке интерьеров станции. На этом этапе также рассчитываются все геометрические параметры зала станции (площади всех участков ограждений и общий воздушный объем).

Рисунок 4.2 - Блок-схема последовательности операций акустического проектирования станций метрополитена

1. Представление архитектурно-планировочных и конструктивных данных помещения.

2. Анализ шумового режима помещения на предмет согласования его с нормативными уровнями.

3. Первая коррекция проекта.

4. Акустический расчет помещения на предмет согласования с зонами оптимумов для времени реверберации и других акустических параметров.

5. Вторая коррекция проекта.

6. Электроакустический расчет помещения.

7. Вывод данных по всем акустическим параметрам помещения и требований к техническим характеристикам электроакустической аппаратуры и инженерно-технического оборудования.

4.3.2 На втором этапе производится расчет уровня предполагаемого шумового фона станции в максимально напряженном режиме эксплуатации («час пик») при отсутствии акустических мероприятий, т.е. по первоначально представленным архитектурно-планировочным и конструктивным решениям станции. При этом общий уровень звука в некоторой точке помещения, рассчитываемый в общем виде как сумма прямого и диффузно-рассеянного звука, представляется следующей формулой:

                                           (4.1)

где  - звуковая мощность i-го источника шума, Вт;

 - октавные уровни звуковой мощности каждого i-го источника шума, рассчитываемые в диапазоне частот 63 - 8000 Гц, дБ, по отношению к пороговому уровню W₀ = 10^-12 Вт;

Ω_i - фактор направленности i-го источника звука;

N - общее число источников звука;

r_i - расстояние исследуемой точки поля до i-го источника звука.

При этом постоянная зала В определяется следующим образом:

                                                       (4.2)

где  - средний коэффициент звукопоглощения (КЗП) зала станции в соответствующем диапазоне частот;

S - общая площадь ограждений станции, включая все элементы интерьера.

В свою очередь параметр  рассчитывается следующим образом:

                                                  (4.3)

где α_k и S_k - КЗП и площадь отдельных поверхностей интерьера зала станции;

А_т - эквивалентное звукопоглощение (ЭЗП) отдельных штучных звукопоглотителей.

В «час пик» уровни шума, создаваемые при въезде на станцию поездами, значительно превышают фоновой шум от пассажиров. Поэтому будет логичным для приблизительных расчетов свести все источники шума к двум главным - одновременно входящим на станцию поездам одного типа. В этом случае формула (4.1) преобразуется к виду:

 где .                         (4.4)

Пиковая мощность звукоизлучения W_п поезда определяется при входе на станцию в соответствующей октавной полосе частот. Фактор направленности звукоизлучения электропоезда следует рассчитывать по формуле

                                                                (4.5)

где l - длина части свода потолка над электропоездом;

h - высота стены от лотка до свода;

b - ширина пути.

В любом случае коэффициент Ω не может быть менее четырех (т.е. 6 дБ), что можно использовать в ориентировочных расчетах, исходя из которых формулу (4.4) можно преобразовать к виду:

                                              (4.6)

Перед началом расчетов план зала станции должен быть разбит на характерные зоны и точки. Вследствие полной симметрии залов станций рекомендуется использовать следующее минимально необходимое количество расчетных точек:

1) перед поездом, на линии полосы безопасности;

2) в центре станции;

3) непосредственно перед пилоном или колонной (если они есть);

4) в проходе между пилонами, если площадь лицевых поверхностей пилонов занимает не менее 30 % площади проемов;

5) непосредственно перед эскалатором или лестницей, на оси зала;

6) на противоположной точке по оси зала, если на станции имеется только один эскалатор (лестница);

7) на входе (выходе) в переход (если они есть).

При проведении расчетов по формулам (4.4) - (4.6) источники шума следует считать линейными, начиная от входа поезда на станцию до его полной остановки, т.е. по всей длине тормозного пути.

Посадочная платформа находится в зоне действия прямого звукоизлучения подходящего поезда и первых отражений от стен и части сводов над платформами. Контроль этого положения следует подтверждать расчетом радиуса действия прямого звука R, представляющим расстояние, при удалении более которого к центру зала реверберационное поле (т.е. 2-й член формул (4.4) и (4.6)) заведомо превалирует над полем прямого звука,

                                                          (4.7)

определяемого для трех основных диапазонов частот: низких (125 - 250 Гц), средних (500 - 1000 Гц) и высоких (2000 - 4000 Гц).

Частотная характеристика уровня шумового фона акустически необработанного помещения, рассчитанная по формуле (4.6), должна сравниваться с допустимой кривой уровней предельных спектров. Допустимые уровни шума на платформах и вестибюлях станций метрополитена представлены в таблице 4.1. При этом следует учесть, что если расчеты уровней шума для некоторых частот практически совпадут со значениями таблицы 4.1, это является недостаточным, так как мы заведомо пренебрегли шумовым фоном от пассажиров и других составляющих общего шумового режима залов станций метрополитена. Поэтому все расчетные значения L(f) (f - частоты соответствующих октавных полос) должны быть не менее чем на 2 - 3 дБ ниже соответствующих значений таблицы 4.1. Это требование должно быть особенно тщательно соблюдено для диапазона 125 - 1000 Гц, так как в данной области частот наблюдается максимальная спектральная плотность разговорной речи.

Таблица 4.1 - Допустимые уровни звукового давления

Расчет уровней звука по шкале «А», максимально коррелированной с характеристиками слухового восприятия, производится по формуле

                                        (4.8)

где L_i(f) - рассчитанные уровни звукового давления в октавных полосах частот, дБ;

K_Aj - поправочные коэффициенты для каждого диапазона частот (дБ), принимаемые по таблице 3.1.

В случае превышения расчетных уровней шума над нормативными, что практически всегда бывает в акустически необработанном помещении, следует производить первую коррекцию проектного решения зала станции (см. структурную схему на рисунке 4.2).

4.3.3 Первая коррекция проекта (третий этап по рисунку 4.2) базируется на известном факте, что в шумных помещениях с распределенными источниками шума наиболее эффективными средствами борьбы с шумом являются подавление шума в источнике и в ближнем поле (прямой звук и звук, отраженный от ближайших отражающих поверхностей). Методы борьбы с шумом в источнике не входят в компетенцию настоящего документа, так как они в основном включают средства борьбы с виброизлучением конструкций, примыкающих к рельсовому пути. В связи с этим весьма важным для шумоглушения является эффективное покрытие звукопоглощающими конструкциями стен вдоль поездных путей и части потолков (сводов) над ними. Общие требования к звукопоглощающим материалам и конструкциям, допускаемым к применению на станциях метрополитена, изложены в приложении Г.

В приложении Д представлены частотные характеристики КЗП некоторых, наиболее распространенных в практическом применении материалов и конструкций. Рекомендованные места обязательного размещения звукопоглощающих материалов представлены на эскизе рисунка 4.3. После выбора и размещения по схеме рисунка 4.3 звукопоглощающих материалов производится контрольный расчет корректированного уровня звука в характерных точках зала станций метрополитена по формуле (4.6) с учетом нового значения постоянной В. Если и в данных условиях уровни частотной характеристики шума будут превышать соответствующие нормативные значения по таблице 4.1, то следует продолжить процедуру выбора мест размещения и типа звукопоглощающей облицовки, но уже в центральной части зала станции. При этом наиболее эффективными местами их последующего размещения являются боковые поверхности и своды проемов между пилонами (особенно, если они достаточно массивны и площадь их лицевых поверхностей превышает 30 - 40 % площади проема), а также центральная часть потолка зала, где в зависимости от архитектурного решения, могут быть использованы как плоские подвесные звукопоглотители, так и объемные звукопоглотители разной формы [16].

1 - звукопоглощающая облицовка

Рисунок 4.3 - Схема обязательных мест размещения звукопоглощающей отделки на станциях метрополитена

После каждого этапа введения дополнительного звукопоглощения в интерьер помещения делаются контрольные расчеты уровней шумового фона по формуле (4.6), пока на очередном этапе не будут достигнуты нормативные значения уровней шумового фона.

Для ориентированных расчетов минимально необходимого общего фона звукопоглощения зала станции А_треб можно использовать следующие формулы:

(4.9)

где D_m = L_доп - L_n;

L_доп - допустимые уровни шумового фона, определяемые с помощью таблицы 4.1.

4.3.4 На четвертом этапе акустического проектирования производится контрольный расчет частной характеристики времени реверберации на предмет соответствия разработанного акустического решения отделки ограждений помещения станций рекомендованным зонам оптимумов T(V) на рисунке 4.1. Расчет производится по известной формуле Эйринга:

                                                       (4.10)

где V - общий воздушный объем зала станции в уровне посадочной платформы, м³;

S - общая площадь внутренних поверхностей зала, м²;

j(a) - функция среднего коэффициента звукопоглощения , равная:

j(a) = -ln(1 - a);                                                         (4.11)

n - коэффициент, учитывающий поглощение звука в воздухе зала станции, м^-1.

Коэффициент n обычно рассчитывается для частот 2000 и 4000 Гц из диапазона частот, принятых для расчета времени реверберации (125 - 4000 Гц). Остальные обозначения аналогичны приведенным в формулах (4.1), (4.2).

В приложении Е приведены данные об ЭЗП стоящих на отражающем полу пассажиров при разной плотности расстановки на 1 м² и значения коэффициента n для разного влажностного режима помещения при температуре 20 °С.

Остальные данные о КЗП наиболее распространенных материалов и конструкций ограждений приведены в приложении Д.

Необходимо отметить, что точность расчетов времени реверберации должна быть в пределах ±0,05 с, а зона оптимумов времени реверберации должна находиться в трубке, указанной пунктиром на рисунке 4.1. При этом величины времени реверберации, большие зон оптимумов Т(V), могут приводить к избыточной гулкости зала станции, что неизбежно приведет к повышению шумового фона и потере разборчивости речи, а излишняя переглушенность зала станции, приводящая к значениям Т, меньшим допущенных зон оптимумов, может значительно увеличить стоимость строительства и стоимость электроакустического обеспечения зала станции. Точное следование зонам оптимума T(V) необходимо для диапазона 500 - 2000 Гц (рисунок 4.1); в диапазоне низких частот (125 - 250 Гц) допускается расхождение в пределах Т_опт ± 20 %, однако предпочтение следует отдать снижению времени реверберации на низких частотах.

4.3.5 В случае значительного превалирования расчетного времени реверберации Т_расч > Т_опт следует проводить вторую коррекцию проекта (пятый этап по рисунку 4.2) на предмет существенного увеличения фона звукопоглощения зала станции, определяемого формулой

А_расч = _расч S.                                                         (4.12)

Отсюда требуемый добавочный фон звукопоглощения определяется следующим образом:

DА_треб = А_опт - А_расч,                 А_опт = _опт S,                                  (4.13)

где _опт определяется в соответствии с формулой

                    (4.14)

Имея данные о необходимом DA_треб(f) путем подбора соответствующих КЗП, типа, количества и мест размещения звукопоглощающей отделки, методом последовательных приближений следует обеспечить достижение T_oпm(f).

Необходимо отметить, что расчет времени реверберации по формулам (4.10) - (4.14) справедлив для помещений станций с диффузным звуковым полем, имеющим равномерное распределение звуковых потоков по всем возможным направлениям их прихода, и единый акустический объем зала станции. Диффузность поля существенно нарушается при явной диспропорциональности зала станции (длинные залы станций с низкими потолками), а также при наличии гладких отражающих поверхностей большой площади, приводящих к фокусировке звука (например, сводчатый потолок с центром кривизны, близким к плоскости пола). Такая конфигурация ограждений может привести к вырождению времени реверберации по разным модам и направлениям и сделать неэффективным акустическую отделку отдельных ограждений (например, стен). Другой опасностью необработанных акустически длинных залов станций является наличие в них плоскопараллельных участков большой площади (например, стен открытых платформ), могущих создавать эффект флаттера - порхающего эха, особенно наглядного при некоторой заглушенности потолка. Вследствие этого даже введение формально правильно рассчитанной, но неправильно распределенной по ограждениям звукопоглощающей отделки может привести к существенным нарушениям равномерности звуковых потоков в зале станции, избыточному шумовому фону и, особенно, падению разборчивости речевой информации. Во избежание указанных дефектов акустическую обработку зала станции рекомендуется проводить в следующей последовательности:

1) эффективная отделка звукопоглощающей облицовкой стен и сводов над платформами станции (рисунок 4.3);

2) эффективная отделка верхних поверхностей и сводов массивных пилонов, отделяющих платформы от центрального зала станции;

3) эффективное членение различными выступами и кессонами звукоотражающего потолка над центральной частью зала станции (если по данным расчета на нем не требуется размещение звукопоглощающей отделки), причем для увеличения рассеяния во всем диапазоне звуковых частот членения должны быть апериодическими и, по крайней мере, хотя бы часть из них должна иметь размеры не менее 0,5 - 1,0 м по шагу сетки кессонов и 20 - 30 см по ширине и глубине;

4) введение, в случае необходимости, звукопоглощающей отделки также и в центральную часть, в первую очередь на потолок зала станции, совмещенную с элементами членений. Здесь возможно также применение объемных звукопоглотителей.

В случае разделения общего воздушного объема зала станции на три акустически связанных объема при площади лицевых ограждений пилонов более 30 % площади проемов, процесс реверберации не может быть описан единой экспоненциальной кривой и, следовательно, формула (4.10) не может быть использована в прямом виде для описания хода отзвука единообразно во всем объеме зала станции. При этих условиях процесс реверберации в каждом из раздельных объемов (посадочные платформы и центральный зал станции) описывается следующими формулами (каждый из раздельных объемов условно назван по номерам: 1-м и 2-м):

(4.15)

где                                      

                                                 (4.16)

где V₁ и V₂        - воздушные объемы каждого из связанных объемов станции;

    - общие площади ограждений каждого из связанных объемов станции;

S_1,2                     - общая площадь проемов между связанными объемами станции;

К_1,2                    - коэффициент акустической связи между соседними объемами станции;

δ₁ и δ₂               - постоянные затухания звука в соседних объемах станции;

 и            - средние КЗП каждого из объемов станции.

Расчеты по формулам ( 4.15), ( 4.16) следует проводить численно, с кусочно линейной аппроксимацией отдельных участков отзвуков, наиболее важными из которых являются начальный процесс реверберации от 0 до -10 (15) дБ уровней спадания и поздняя реверберация по спаду уровней от -10 (15) дБ до -30 (40) дБ. Влияние последней особенно важно, если она значительно больше начальной реверберации и, следовательно, маскирует ее и нарушает нормальное восприятие речи. Следует отметить, что в случае массивных пилонов, разделяющих общий объем станции на три части (размер каждой стороны которых не менее 1 м), площади и объемы воздушных проемов между ними должны быть для упрощения расчетов включены в один из связанных акустических объемов.

Расчет остальных акустических критериев, и в первую очередь критериев разборчивости речи, должен производиться на стадии электроакустического расчета зала станции, так как станции метрополитена работают только в режиме оповещения через систему озвучения. Исключением здесь является расчет и построение структуры отражений зала станции от виртуального источника звука на предмет, как уже говорилось, анализа эффектов возможной концентрации отражений, эхо и флаттера. Такие построения делают или графически на масштабных чертежах станций, или с помощью известных программ компьютерного моделирования акустики зальных помещений.

4.3.6 Электроакустический расчет залов станций метрополитена (шестой этап по рисунку 4.2) следует начинать с выбора типа системы озвучения и расчета необходимой общей мощности электроакустических трактов. Из практики озвучения зала станции метрополитена хорошо известно, что для хорошей разборчивости информационной речи в шумных станциях с тенденцией к повышенной гулкости, поздней реверберации из связанных объемов и опасностью эхообразований следует выбирать зонально-распределенные цепочки громкоговорителей с направлениями акустических осей на места наибольшего скопления пассажиров. При этом в речевых системах отдается предпочтение средне- и маломощным громкоговорителям, имеющим хорошее отношение сигнал/шум в диапазоне средних и высоких частот и меньшую отдачу в диапазоне низких частот (ниже 200 Гц), мало влияющего на увеличение разборчивости речи.

Расчет минимально требуемой общей акустической мощности звукоизлучателей следует проводить по формуле

                                  (4.17)

где V - общий воздушный объем зала станции, м³;

Т - время реверберации с;

 - требуемые уровни звукового давления, дБ, в основных частотных полосах (низкие, средние, высокие).

Для точных расчетов по формуле (4.17) следует учесть допустимые уровни шума в октавных полосах частот (таблица 4.1) при том условии, что обеспечение этих уровней в исследуемом зале станции уже достигнуто на предыдущих этапах расчета. Далее следует увеличить величины расчетных уровней звука в каждом диапазоне частот на требуемое отношение сигнал/шум. При этом считается допустимым обеспечить отношение сигнал/шум не менее 15 дБ в диапазоне высоких частот; не менее 10 дБ - в диапазоне средних частот, и достаточным в 5 - 6 дБ - в диапазоне низких частот.

Для ориентировочных расчетов можно использовать обычно рекомендуемый средний уровень звука на станции метрополитена, равный  дБ, исходя из которого формула (4.17) преобразуется к виду:

                                                     (4.18)

Общую минимально требуемую электрическую мощность источников звука следует определять по формуле

                                                         (4.19)

где η - к.п.д. звукоизлучателей (обычно не более 1 %);

П - пик-фактор акустического сигнала (у средней речи не более 5).

Требуемую общую мощность системы озвучения надо равномерно распределить системой излучателей по всем зонам нахождения пассажиров. При этом минимально необходимое количество громкоговорителей и структура их размещения (цепочки, решетки) определяются исходя из конкретного объемно-планировочного решения зала станции метрополитена на основе двух условий:

1) в каждой, даже самой удаленной, точке озвучения уровень прямого поля излучателя должен быть не менее чем в 2 раза выше уровня реверберационной составляющей поля, что является необходимым условием обеспечения хорошей разборчивости речи (особенно требуется выполнение этого условия в диапазоне средних и высоких частот);

2) разность хода по времени между соседними и каждыми последующими в цепочке громкоговорителями должна быть даже в точке максимального запаздывания в зоне восприятия звука не более 20 мс, что соответствует разности хода по расстоянию около 7 м (последнее условие предусматривает одинаковую мощность излучения всех источников звука).

Исходя из 1-го условия можно определить радиус действия прямого звука системы озвучения:

                                                       (4.20)

где В - постоянная помещения станции метрополитена, зависящая от диапазона частот (низкие, средние, высокие);

D(Θ) - показатель направленности излучателя на исследуемую точку в зависимости от угла Θ (в том же диапазоне);

М - общее число громкоговорителей в исследуемой зоне зала станции, на которое после предварительного анализа распределена минимально необходимая общая мощность озвучения и которое является оптимальным по геометрии зала станции метрополитена.

Учитывая, что величина постоянной станции уже определена акустическим расчетом, а параметр D(Θ) современных акустических систем хорошо известен, то варьируя величины R_d и М можно дополнительно оптимизировать распределение громкоговорителей по ограждениями зала станции.

Следующим этапом электроакустического расчета является расчет поля уровней и его неравномерности в зависимости от предварительного решения о размещении громкоговорителей на стенах или на сводах зала станции метрополитена (или на той и другой поверхностях); при этом каждый участок озвучиваемой одним громкоговорителем площадки аппроксимируется прямоугольником, размеры которого определяются высотой подвеса, наклоном акустических осей и эксцентриситетами эллипсоидов, моделирующих диаграмму направленности каждого громкоговорителя. Параметрами здесь являются предварительно выбранный тип громкоговорителя, его чувствительность, среднее стандартное звуковое давление и зависимость диаграммы направленности от частоты. Целью данного расчета является проверка точности предварительного расчета оптимального отношения сигнал/шум и достижение требуемой допустимой неравномерности поля ±3 дБ. Методика этих расчетов хорошо известна и подробно изложена в соответствующей справочной литературе.

В случае правильности проведенного расчета практически все зоны озвучиваемого зала станции метрополитена окажутся фактически в зоне действия прямого звука, уровень которого определяется следующим выражением:

L_пр = 20 lg р₁ + 20 lg D(Θ) - 20 lg (r / r₀) + 94,                               (4.21)

где р₁ - среднее стандартное звуковое давление, развиваемое громкоговорителем на расстоянии r₀ = 1 м, Па.

Контрольные расчеты уровней звука по формулам (4.18) - (4.21) позволят проверить правильность выбранных типов, мест размещения и направленности акустических осей распределенной системы озвучения.

В заключение электроакустического расчета следует провести контрольный расчет разборчивости речи в зоне наихудших условий слухового восприятия, т.е. в месте минимального уровня прямого звука L_пр (r).

При корректности всего проведенного перед этим расчета можно использовать упрощенный метод расчета разборчивости речи по 6 основным октавным полосам с центральными частотами: 1) 250 Гц; 2) 500 Гц; 3) 1000 Гц; 4) 2000 Гц; 5) 4000 Гц; 6) 8000 Гц. Последняя частота, строго говоря, должна относиться к центральной частоте 6000 Гц, соответствующей последней, 20-й полосе, равной разборчивости русской речи. Далее определяется уровень ощущения формант Е в каждой полосе по следующей формуле:

Е = L_р - L_ш,                                                         (4.22)

где L - расчетный уровень звука в данной зоне станции, дБ;

L_ш - расчетный уровень шума в данной полосе частот, дБ.

Примечание - Форманты - это основные спектральные максимумы обобщенного спектра речи, совокупность которых определяет разборчивость передаваемой речевой информации.

Затем определяется коэффициент разборчивости в каждой полосе:

                                                       (4.23)

что позволяет определить формантную разборчивость (1 - 6 - номера октав):

А = 0,05 [W₁ + 3 W₂ + 4W₃ + 6W₄ + 5W₅ + W₆].                  (4.24)

По формантной разборчивости А определяется слоговая разборчивость S по таблице 4.2.

Общей задачей расчета должно быть достижение слоговой разборчивости речи во всех зонах станции метрополитена не менее 80 %.

При использовании в акустических расчетах обычно применяются два критерия разборчивости: RASTI (быстрая оценка индекса передачи речи) и D₅₀ (индекс четкости). Значения первого из них не должны быть менее 0,75, а второго - не менее -3 дБ.

4.3.7 Акустическое и электроакустическое проектирование станций метрополитена завершается выводом данных (седьмой этап акустического проектирования по рисунку 4.2) по всем требуемым акустическим параметрам станции метрополитена с необходимыми рекомендациями по отделке и конфигурации ограждений, а также с требованиями по размещению и техническим характеристикам акустических систем для озвучения станции.

Таблица 4.2 - Зависимость слоговой разборчивости S от формантной разборчивости А

4.4 Методика акустической реконструкции действующих станций метрополитена

При подготовке к реконструкции действующих залов станций метрополитена, те из них, эксплуатация которых выявила акустический дискомфорт (что наблюдается на большинстве станций без мероприятий по шумозащите, повышенной гулкости зала станции и некорректным размещением системы громкоговорителей), нуждаются в разработке акустической части проекта реконструкции как неотъемлемой части общего проекта реконструкции зала станции.

Разработка проекта акустической реконструкции зала станции включает в себя следующие этапы.

4.4.1 Подготовительный этап, состоящий в ознакомлении на месте с акустической обстановкой зала станции, субъективной оценке уровней шумового фона и разборчивости информационной речи, подготовке и анализе масштабных чертежей зала станции метрополитена, подготовке и поверке измерительных комплектов приборов.

4.4.2 Натурное обследование акустических условий зала станции. Перед началом обследования необходимо провести разметку точек измерений с тем, чтобы они охватили все наиболее показательные и критичные в отношении акустики зоны, требующие обязательного акустического контроля, подробно указанные в предыдущем разделе.

Акустические измерения производятся в следующей последовательности.

4.4.2.1 Измерения октавных уровней звуковой мощности движущегося поезда при входе на станцию (при отсутствии соответствующих паспортных данных или данных специально проведенных измерений). Измерения проводятся в пустом зале станции с необходимой статистической выборкой.

4.4.2.2 Измерения шумового режима станции во всех отмеченных точках согласно ГОСТ 23337. Измерения проводятся в «час пик», при полном заполнении станции, при въезде на станцию 1 - 2 поездов и при их отсутствии. Полное количество точек измерений и продолжительность выборок должны соответствовать требуемой статистической погрешности результатов измерений.

4.4.2.3 Измерения времени реверберации проводятся в обязательном порядке в пустом зале станции согласно ГОСТ 24146. Для контрольных измерений времени реверберации могут быть использованы дополнительные данные измерений шумового фона на современных программируемых спектроанализаторах, имеющих соответствующие сменные модули. В последнем случае измерения проводятся в заполненном зале станции.

4.4.2.4 Комплекс электроакустических измерений, включающих измерения поля уровней, частотной характеристики передачи и неравномерности звукового поля в ¹/₃-октавных (октавных) полосах частот. Все измерения проводятся в пустом зале станции, в номинальном режиме озвучения, при подаче на вход системы розового шума.

4.4.2.5 Испытания разборчивости речи на системе озвучения зала станции согласно ГОСТ 25902. При сложности организации артикуляционных испытаний на действующих станциях метрополитена допускается использование расчетного метода оценки разборчивости речи по формулам (4.21) - (4.23) на основании данных натурных измерений октавных уровней полезного сигнала и шума. Допускается также использование приборов и процессорных устройств, проводящих измерения разборчивости методом оценки индекса передачи речи (RASTI).

4.4.3 Лабораторная и камеральная обработка результатов измерений позволяет получить полную информацию о шумовых, акустических и электроакустических характеристиках зала станции метрополитена. Здесь необходимо учесть, что в связи с тем, что измерения времени реверберации и измерения поля уровней производились в пустом зале станции, при обработке результатов измерений следует вводить поправки на максимальное заполнение зала станции пассажирами в «часы пик». Для этого необходимо, используя формулу Эйринга, вводить путем обратного пересчета поправку DА_П из расчета 0,5 м²/чел. согласно приложению Е. Это дает возможность рассчитать как время реверберации заполненного зала станции, так и поправки на снижение уровней звука при озвучении в соответствующих октавных полосах DL по следующим формулам:

                                                        (4.25)

где А_п - общий фонд ЭЗП зала станции, полученный на основе измерений времени реверберации в пустом зале станции;

А_з = А_п + DА_пас - общий фон ЭЗП зала станции при максимальном заполнении пассажирами. Величина DА_пас равна:

DА_пас = 2S_пола a₁(f),                                                     (4.26)

где S_пола - площадь пола станции, м²;

a₁(f) - ЭЗП стоящих пассажиров при плотности расстановки 0,5 м²/чел.

4.4.4 Анализ результатов измерений служит основанием для технического задания на разработку акустической части проекта реконструкции залов станций. При этом сама методика акустического проектирования здесь в принципе должна соответствовать общей структурной схеме (рисунок 4.2). Однако в данном случае должен учитываться фактор существования уже построенной станции с соответствующими конструкциями ограждений. Вследствие этого акустическая коррекция зала станции (этапы 2-й и 4-й по рисунку 4.2) должна быть совмещена в один этап, после завершения которого необходимо проведение контрольных акустических измерений. Также контрольные измерения должны быть произведены после завершения электроакустической коррекции зала станции.

4.5 Пример акустического проектирования зала станции в уровне посадочной платформы метрополитена

Рассматривается типовой проект зала станции в уровне посадочной платформы метрополитена мелкого заложения. Схематически план и продольный разрез зала станции изображены на рисунке 4.4. По общей форме зал станции близок к прямоугольному параллелепипеду с размерами в плане 162´17,6 м при общей высоте зала ~ 6 м; при этом ширина посадочной платформы составляет 10 м и высота кессонированного потолка над ней ~ 5 м. Станции такого типа получили достаточно широкое распространение.

Так как обследуемые залы не имеют разделяемых объемов, то несмотря на диспропорциональность их основных размеров расчеты времени реверберации Т, общего фонда звукопоглощения А и постоянной помещения В следует проводить на основании формулы Эйринга.

Ниже в таблице 4.3 приведены результаты расчетов времени реверберации зала станции T₀(f), среднего КЗП  и постоянной помещения В₀(f). Интерьер зала станции в уровне посадочной платформы: пол - шлифованный камень, стены - гладкие плиты, потолок и своды - бетонные поверхности с побелкой и покраской. Здесь же, в четвертой строке приведены результаты измерений уровней звуковой мощности подвижного состава при входе на станцию L_max(f). Все расчеты производились из условия минимального заполнения зала станции пассажирами (~ 6 чел/м²).

При этом средний радиус действия прямого звука R₀ согласно формуле (4.7) составлял величину порядка @ 12 м. Отсюда следует, что максимально неблагоприятными местами для восприятия речевой информации при подходе двух встречных поездов являются точки на оси зала станции, т.е. при r₁ ≈ 5 - 7 м. Тогда расчет уровня шумового фона по формуле (4.6) для уровня L_max на полосе максимального излучения согласно таблице 4.3 при 500 Гц показывает величину  дБ. Согласно же таблице 4.1 полученная величина оказывается для выбранной полосы частот больше на 6,5 дБ допустимой величины L_доп = 78 дБ. Учитывая, что практически вся платформа находится в зоне действия прямого звука, для расчета требуемого для достижения нормативного уровня шумового фона общего фона звукопоглощения A_треб следует применить не упрощенную формулу (4.9), а проводить расчеты по вариации полной формулы (4.6). Соответствующие расчеты показали, что указанное условие выполняется при обеспечении постоянной помещения В_треб ³ 2200. Отсюда по формуле (4.2) следует, что средний КЗП зала станции должен возрасти до .

Таблица 4.3 - Результаты расчетов величин Т₀, , В₀ и измерений уровней L_max

Учитывая необходимость введения в интерьер зала станции звукопоглощающей отделки, надо отделать потолок над полом платформы стандартными звукопоглощающими плитами, имеющими КЗП 0,3 - 0,6 в диапазоне от низких к высоким частотам (см. приложение Д). Ниже, в таблице 4.4 приведены результаты расчета среднего КЗП зала станции метрополитена , времени реверберации Т₁(f) и постоянной помещения зала станции В₁(f), рассчитаны указанными выше методами при условии звукопоглощающей отделки потолка станции над платформой. В четвертой строке приведены также результаты расчетов уровней шумового фона по формуле (4.6).