Poluarea fonica

UTILIZAREA UNOR TUNELURI CU GABARIT REDUS, CU ROL DE PASAJ SUBTERAN

Buletinul AGIR, Supliment 1/2012 49

POLUAREA FONIC N TRANSPORTUL FEROVIAR I FEROVIAR URBAN

Ing. Alexandru GTLAN

Inspector-ef teritorial ISF - AFER, Bucureti

REZUMAT. Uniunea European are unul dintre cele mai dinamice sisteme de transport din lume, 8,2 milioane de persoane fiind angajate n sectorul de transport, 64% dintre ele lucrnd n transporturile terestre. Printre principalele provocrile actuale cu care se confrunt omenirea, identificate i gestionate de Uniunea European, sunt: intensificarea traficului n centrele oraelor conduce la aglomerri, congestii de trafic, ntrzieri, blocaje, stres; poluarea atmosferic, ca urmare a emisiilor de gaze cu efect de ser, asociat cu nclzirea global; poluarea fonic n continu cretere; numrul mare de accidente. Avnd n vedere c zonele urbane ale UE reprezint aproximativ 60% din populaie i asigur peste 85% din PIB, se impun msuri care s conduc la creterea calitii vieii mai ales n zonele urbane. Se pornete de la definirea sistemului climatic, identificarea obiectivelor Conferintei Kyoto 1977 i influiena transportului asupra mediului-polurii fonice.Se trateaz zgomotul ca surs de poluare, standarde tehnice de Interoperabilitate, limite ale zgomotului pentru diverse vehicule, factor de risc pentru sanatate. Se identific surse de poluare in transportul feroviar-feroviar urban i se identific metode de combatere a poluarii fonice n transportul feroviar i feroviar urban.

Cuvinte cheie: transport pe in, efecte externe, poluare fonic.

ABSTRACT. European Union has one of the most dynamic transport system in the world, 8.2 mil. persons being employed in transport sector, 64% working in terrestrial transports. Among the main actual challenges identified and managed by EU, that mankind deals with, there are: increased traffic in towns centers leads to congestion, traffic congestion, delays, bottlenecks, stress; air pollution, due to emissions of greenhouse gases, associated with global warming; noise pollution in continuous growth; increasing accident rates. Taking into consideration that EUs urban areas represent approximately 60% of population and provides over 85% of GDP, measures that increase life quality, especially in urban areas, are required. First we define the climate system, we identify the objective of Kyoto Conference (1977) and transport influence on the environment noise pollution. Noise is treated as a source of pollution, technical standards for interoperability, noise boundaries for certain vehicles, health risk factor. Sources of pollution in rail and road transport and methods for eliminating noise pollution in rail and road transport are identified.

Keyword: rail transport, external effects, noise pollution.

1. INTRODUCERE

1.1. Unele aspecte privind transporturile i mediul

Sistemul climatic reprezint ansamblul care nglo-beaz atmosfera, hidrosfera, biosfera, geosfera precum i interaciunile lor. Variaiile pe termen scurt ale acestui ansamblu sunt cunoscute sub denumirea de fluctuaii/oscilaii, n timp ce variaiile pe termen lung sunt asociate cu schimbrile climatice.

Schimbarea climei este determinat de urmtorii factori: interni interaciuni ale componentelor siste-

mului climatic;

externi naturali variaia energiei emis de soare, erupii vulcanice; externi antropogeni (fenomene datorate aciunii

omului, cu urmri n special asupra climei, evoluiei reliefului etc.) - schimbarea compoziiei atmosferei ca urmare a creterii concentraiei gazelor cu efect de ser rezultate din activitile umane.

Efectul direct, iminent i logic al polurii atmos-ferei este diminuarea permanent a calitii vieii pe Pmnt. Pentru contracararea acestui fenomen, printre cele mai deosebite msuri luate la nivel mondial, n decembrie 1977, la Kyoto n Japonia a fost ncheiat un Acord internaional privind mediul KP, protocolul fiind negociat de ctre 160 de ri.

TRANSPORTURILE I DEZVOLTAREA REGIONAL


1.2. Influena transportului asupra mediului

Poluarea aerului, definit prin prezena n at-mosfer a substanelor i energiilor n cantiti i durate superioare i care perturb ntregile activiti generate, este realizat de degajarea de cldur i zgomot n atmosfer.

Aproximativ 65 % din populaia Uniunii Euro-pene este expus la nivele inacceptabil de nalte de zgomot, n cea mai mare parte produs de traficul urban, genernd att disconfort, ct i probleme de sntate.

Alte surse avanseaz valoarea de 40 % din popu-laia UE care este expus zgomotului traficului la un nivel de presiune sonor depind 55 dBA n timpul zilei i 20 % la niveluri depind 65 dBA.

Uniunea European are unul dintre cele mai dinamice sisteme de transport din lume, 8,2 milioane de persoane fiind angajate n sectorul de transport, 64% din ele lucrnd n transporturile terestre.

n ntreaga Europ, intensificarea traficului n centrele oraelor a condus la un fenomen de aglo-meraie cronic, cu numeroase consecine nefaste din punct de vedere al ntrzierilor i al polurii mediului. Economia european pierde anual aproape 100 miliarde de euro, sau 1% din PIB-ul UE, ca urmare a acestui fenomen.

Printre principalele provocrile actuale cu care se confrunt omenirea sunt: intensificarea traficului n centrele oraelor

conduce la aglomerri, congestii de trafic, ntrzieri, blocaje, stres; poluarea atmosferic, ca urmare a emisiilor de

gaze cu efect de ser, asociat cu nclzirea global; poluarea fonic n continu cretere; numrul mare de accidente.

Foto 1, 2. Aspecte de poluare n transportul feroviar (zgomot de rulare, gaze).

Avnd n vedere c zonele urbane ale UE re-prezint aproximativ 60% din populaie i asigur peste 85% din PIB, se impun msuri care s conduc la creterea calitii vieii mai ales n zonele urbane.

Comisia Mondial asupra mediului i dezvoltrii a ONU a implementat conceptul de dezvoltare durabil, preluat i dezvoltat de Comisia European, care a prezentat strategii n domeniul proteciei mediului, unele cu aplicaii n transportul public feroviar urban.

Jacques Barrot, fost comisar pentru transport de-clara c emisiile de CO2, nclzirea global, poluarea fonic, constituie provocri fr precedent pentru omenire dar i un stimulent pentru asigurarea unei mobiliti durabile, chestiune susinut i de Antonio Tajani i de actualul comisar pentru transport, estonianul Siim Kallas.

Cartea Verde: sept 2007 Ctre o nou cultur a mobilitii urbane reprezint documentul prin care Comisia European supune ateniei factorilor decideni la nivel european aspecte legate de mediu, identificnd o serie de obiective prioritare:

1) orae cu trafic mai fluid; 2) orae mai puin poluate-mai curate; 3) un transport public urban mai inteligent; 4) un transport public urban mai accesibil; 5) un transport urban n condiii de siguran i

securitate. Transportul electric pe in, feroviar i mai ales cel

feroviar urban, reprezint o soluie eficient pentru contracararea provocrilor menionate, rspunznd i obiectivelor identificate de CE prin Cartea Verde.

Foto 3, 4, 5. Tipuri de mijloace de transport feroviar ecologice.



Desigur, alternativa o reprezint sistemul de transport neconvenional, pe pern magnetic, sistemul MAGLEV, avnd la baz sustentaia magnetic: lipsa contactului ntre calea de ghidare i vehicul, viteze de circulaie ridicate, acceleraii mai bune, pot urca pante mai mari (10%0), nu exist riscul de deraiere, randament energetic superior, mai puin poluare fonic, confort ridicat.

Transrapid Pudong Shanghai

Transrapid pe pista de la Lathen

Foto 6. Trenuri Maglev Transrapid

Viteza de circulaie prevzut pentru sistemul Transrapid se situeaz n intervalul 500 550 km/h.

Aspectele privind zgomotul aerodinamic au aco-perit n mod esenial aplicaii precum cele legate de zgomotele de jet, unde scurgerile de aer sunt supersonice n spaiu liber.

Dac zgomotul de rulare a fost complet nde-prtat, iat acum intervine zgomotul aerodinamic, pe care unii constructori l-au diminuat, cel puin n zonele urbane, prin rularea cu viteze mici, pe roi sau pneuri, levitaia intervenind la viteze superioare.

2. SURSE DE POLUARE FONIC N TRANSPORTUL FEROVIAR

2.1. Surse de poluare a solului n transportul feroviar

Ca surse de polouare a solului (i pentru apele subterane) datorit transportului feroviar, de menionat ar fi:

depozitarea i manipularea produselor petroliere, depozitarea crbunelui, rampele de descrcare a vagoanelor dezafectate, depozitarea necontrolat a deeurilor menajere, splarea vehiculelor etc.

activitatea de ntreinere a vehiculelor implic curarea acestora, precum i a atelierelor destinate acestor activiti i, implicit, a mediului din imediata vecintate a acestora.

vibraiile transmise de calea de rulare sau de vehicul, de contactul roat-in: neuniformitile verticale i transversale ale

cii i discontinuitile de la joante; calarea fix a celor dou roi pe aceeai osie i

conicitile inversate ale suprafeelor de rulare, care produc o micare de erpuire a osiei ce se transmite maselor suspendate ale vehiculului; defectele roilor de pe suprafeele de rulare

reprezint o surs important de vibraii.

Foto 7. Locomotiv electric tracteaz un tren greu.

2.2. Sursele de poluare a aerului transportul feroviar

Dintre sursele de poluare a aerului transportul public feroviar de menionat ar fi:

gazele de ardere provocate de combustia intern a motoarelor termice din dotarea locomotivelor diesel, fumul la coul locomotivelor cu abur;

reziduurile fluide gazoase provocate de emisia vaporilor de acizi de la atelierul de ntreinere a acumulatoarelor;

gazele de ardere de la centralele termice, pentru asigurarea necesarului de abur tehnologic;

zgomotul poate produce la rndul su reacii directe ale urechii i chiar ale ntregului organism i se evideniaz sub urmtoarele aspecte i anume: zgomotul la circulaia vehicule feroviare (zgo-

motul de rulare) ce apare ca rezultat al interaciunii dintre roat - in, fiind principala surs de zgomot; zgomotul datorat funcionrii motorului Diesel,

a motoarelor de traciune, a sistemelor de transmisii, a motoarelor auxiliare i a celorlalte aparataje, din construcia unei locomotive; zgomotul aerodinamic, care are un nivel mai

sczut dect zgomotul de rulare.



Fig. 1. Propagarea zgomotului

Zgomotul de rulare se propag n interiorul vago-nului att prin conducie (pe cale aerian ct i prin mediu solid), ct i prin convecie. nainte de a se propaga, zgomotele generate de rularea roilor metalice pe in sunt reflectate de podeaua vagonului.

Zgomotul de origine aerodinamic vizeaz n special trenurile de mare vitez (peste 250 km/or). 2.3. Aspecte ale zgomotului de rulare

Rularea cu oscilaii laterale n parcurs a vehicu-lelor feroviare de cltori i de marf este o problem cunoscut pentru cile ferate cu ecartament normal. Micrile laterale reprezint o problem particular care cauzeaz disconfortul cltorilor, iar n cazuri majore, viteza de operare trebuie s fie redus.

Aceast problem poate fi diminuat prin mo-dificarea limitei Prudhomme la vehicule i prin mbuntirea rezistenei laterale a cii de rulare, putndu-se utiliza contraine.

Forele dinamice variabile laterale, existente ntre vehicul i cale pot fi generate de in i de profilul roii, care sunt concepute pentru a mbunti contactul roat in, autoghidarea.

Suspensia lateral i caracteristicile de rulare ale vehiculului contribuie la marimea forelor laterale.

Geometria cii reprezint un alt element critic, iar ntreinerea eficient este esenial. Cercetrile realizate de Andr Prudhomme la SNCF n perioada 1950- 1960 au condus la concluzia c dac fora lateral exercitat repetat de osie asupra inei nu depete o anumit valoare H, deviaiile de la zero nu se adun la nesfrit, iar deviaia final este stabilit n limitele acceptabile. Valoarea limit este reprezentat de fora lateral H:

H = 10 + 0,33 P, (1)

unde: H [kN] reprezint fora lateral; P [kN] sarcina static pe osie.

Aceast relaie a fost conceput iniial pentru ina cu traverse de lemn prinse n balast, fr variaii termice. Prudhomme a extins mai trziu cercetrile

sale pentru a ine cont i de variaii termice din ina sudat i a aplicat un factor de multiplicare de 0,85, iar forma final a limitei Prudhomme este:

H = 0,85(10 + 0,33 P). (2) Considernd prima abordare, grosimea lateral a

inei, n vederea determinrii aciunii perturbatoare a deformaiei sinusoidale a cii de rulare in plan vertical, se vor determina pe rnd rezultanta forelor exterioare i respectiv momentul static raportat la o axa care trece prin centrul de greutate al vehiculului.

Datorit deplasrii punctului de contact roat-in, respectiv a centrului roii i a punctelor de rezemare a arcurilor, pe o sinusoid, ansamblului suspendat al vehiculului i se va transmite prin intermediul suspensiei o fort perturbatoare, care se poate descompune intr-o serie Fourier, a carei armonic fundamentala este data de relaia:

2sin2s s

hz xl

, (3)

pentru care: amplitudinea cea mai mare este egal cu h/2, lungimea de und este egal cu lungimea inei l5; z5 valoarea curent a ordonatelor sinusoidei; R fora rezultant perturbatoare aplicat centrului de elasticitate al vehiculului;

n figura 2 se ilustreaz a doua abordare bazat pe sarcina exterioar proporional a osiei. Astfel, sarcina pe roat P se distribuie uniform:

P/2 = Q (sarcina osiei) la fiecare in. (4) Fora orizontal H (fig. 2) care acioneaz n

centrul de greutate, la nlimea c fa de vrful inei, ntmpin rezisten din partea forelor orizontale H1 i (H H1) care acioneaz la nivelul inei.

De asemenea, se creeaz o variaie de sarcin a osiei:

R = Hc/g, (5) unde g reprezint distana dintre centrele liniei (1500 mm pentru ecartamentul normal i 1065 mm pentru ecartamentul metric).



Fig. 2. Sarcina exterioar proporional a osiei care ar putea permite ca limita Prudhomme s fie adoptat pentru vehicule feroviare pentru ecartament metric (unele ci ferate i unele

tramvaie).

Sarcina mrit pe osie este reprezentat de Q + R, reprezint de fapt suprasarcina dinamic pe osie iar sarcina exterioar pe osie este reprezentat de Q R. Sarcina exterioar proporional este calculat ca fiind:

R/Q = Hc/Qg (6)

Atunci cnd fora orizontal H atinge limita Prudhomme pe ecartamentul normal, va rezulta o anumit valoare a sarcinii exterioare care s-a de-monstrat c nu conduce nici la disconfort n timpul rulrii, nici la deraieri. Aceast limit nu poate fi mrit doar prin mbuntirea durabilitii laterale a cii ferate, ntruct efectele sarcinii exterioare pot fi i ele critice. n acest caz, mrirea durabilitii cii de rulare trebuie s fie completat de o scdere a nlimii centrului de greutate al vehiculelor.

Din perspectiva aplicaiilor practice, de reinut este faptul c productorii de material rulant nu tiu cum s aplice limita Prudhomme la alte ecartamente dect cel de 1435 mm.

Zgomotul de rulare principala surs de zgomot n transportul feroviar i feroviar urban. O vibraie acustic capabil s produc o senzaie auditiv con-stituie un sunet. n anumite condiii i limite, sunetul este o cale de informaie i permite ndeplinirea raional i eficient a muncii. Dac depete aceste limite sunetul devine zgomot.

n majoritatea cazurilor ne putem desfura acti-vitatea ignornd zgomotul ambiental, dar odat cu sporirea intensitii sonore, devine un factor poluant al ambianei de via i munc, influennd negativ performanele profesionale, fiind totodat cauza obose-lii, nervozitii scderii cantitative i / sau calitative a nivelului muncii prestate.

Zgomotul de rulare a fost identificat ca surs de zgomot preponderent pentru domeniul de vitez 50-300 km/or. Mecanismul de excitaie al zgomotului este rugozitatea i defectele de valoarea micronilor (ca amplitudine i de civa centimetri ca lungime a undei) asupra roii i a cii de rulare. Aceast exci-taie, prin receptana dinamic a sistemului roat-in, face s rsune roata i s transmit unde de flexiune-torsiune n in.

Fig. 3. Schema de principiu privind propagarea undelor acustice datorate circulaiei feroviare - contactului roat in.

Privind din perspectiva caracteristicilor sunetelor

i / sau a zgomotelor n ansamblul lor, fenomenul care st la baza producerii sunetelor este vibraia unei surse sonore. Sunetul se propag sub form de unde elastice numai n substane precum gazele, lichidele i solidele, dar nu se propag n vid. Acesta se propag cu viteza de 331m/s n aer. Caracteristicile semnalului sunt definite de naltime (exprimat n frecvena vibraiei) precum i de intensitate (exprimat n energia vibraiei). Orice sunet simplu, cum ar fi o nota muzical, poate fi descris n totalitate, speci-ficnd trei caracteristici perceptive precum nlime, intensitate i calitate, respectiv timbru sonor. Aceste caracteristici corespund pentru exact trei caracteristici fizice definte de facto de ctre frecventa, amplitudinea i constituia armonic sau forma undei acustice.

Zgomotul este un sunet complex, o mixare de multe i totodat de diferite frecvene sau note care nu sunt legate armonic. Sunetul se propaga din aproape n aproape sub form de unde sonore. Propagarea sunetului se face cu vitez constant, fiecare strat de



aer vibrnd cu frecvena egal cu cea a sursei sonore.

3. POLUAREA FONIC

3.1. Poluarea, mediul concepte, definiii

Cuvntul poluare vine din latinescul polluero-ere i nseamn a murdri, a pngri, a profana. Desemneaz o aciune prin care omul i degradeaz, i murdrete propriul su mediu de via..Este o lege natural general conform creia orice fiine vii produc deeuri care, neeliminate din mediul lor de via, le fac imposibil continuarea activitii i chiar a vieii nsi.

Prin poluare se nelege introducerea direct sau indirect, ca urmare a unei activiti desfurate de om, de substane, de vibraii, de cldur i/sau zgomot n aer, n ap ori n sol, care poate aduce prejudicii sntii umane sau calitii mediului, care pot duna bunurilor materiale ori pot cauza o deteriorare sau o mpiedicare a utilizrii mediului n scop recreativ sau n alte scopuri legitime1.

Legea nr.137/1995 a proteciei mediului definete mediul ca fiind ansamblul de condiii i elemente naturale ale Terrei: apa, aerul, solul, subsolul, aspectele caracteristice ale peisajului, toate straturile atmosferice, toate materiile organice i anorganice, precum i fiinele vii, sistemele naturale n inter-aciune, cuprinznd elementele menionate anterior, inclusiv valorile materiale i spirituale, calitatea vieii i condiiile care pot influena bunstarea i sntatea omului

Adic, ntr-o accepiune global, conceptul de mediu cuprinde: atmosfera, geosfera, biosfera, socio-sfera i cosmosul. Mediul include elementele naturale: apa, aerul, solul, subsolul, atmosfera i elemente antropice: populaia, aezrile omeneti, activitile umane.

Omul a sesizat relativ trziu c el este creaia i creatorul mediului su care i asigur existena biologic i totodat, cea intelectual.[1]

Un important factor de mediu, mai ales n zonele urbane este ZGOMOTUL care, n anumite situaii devine un puternic agent poluant fonic, cu implicaii n sntatea oamenilor. ntr-o accepiune larg, con-ceptul a fost definit ca un complex de sunete, de un caracter aleatoriu, care produce nu numai o senzaie dezagreabil, dar chiar agresiv, ntlnindu-se n

1 Legea proteciei mediului nr.137/1995, publicat n MO nr.304/30.12.1995.

cele mai diverse ambiane: n locuine, pe strad, la locurile de munc i de odihn, pe uscat, pe ap i n aer.

n domeniul polurii sonore intereseaz intensitatea senzaiei auditive produs de un sunet, numit tria sunetului, care nu se confund cu intensitatea fizic. Tria este dependent de frecven.

Presiunea acustic cea mai joas, pe care urechea uman o percepe, are valoarea de 20 Pa, care este de 5109 ori mai slab dect presiunea atmosferic normal.

Este imperativ introducerea unei scri de msur decibellic n evaluarea intensitii sunetelor.

Scara n decibeli utilizeaz ca valoare de prag nivelul de 20 Pa = 0 dB. Cu alte cuvinte, de cte ori se multiplic presiunea acustic n Pa cu 10 se adaug 20 de dB la nivelul n decibeli, deci : 20 Pa = 0 dB, 200 Pa = 20 dB, 2000 Pa = 40 dB etc.

Fig. 4. Variaia presiunii acustice in [dB] cu frecventa in [Hz].

3.2. Poluarea-clasificare-specificitate

Poluarea poate fi: chimic, fizic (radioactiv, termic, fonic, electromagnetic, prin vibraii), bio-logic, genetic, estetic etc.

Se consider c cel puin trei ndeletniciri umane (factori externi antropogeni) genereaz poluarea n lumea contemporan:

industria, cu mediul de via urban pe care-l promoveaz;

agricultura intensiv i industrializat; transporturile. Prin prisma celor trei ndeletniciri umane de mai

sus, poluarea este clasificat ca fiind: poluare industrial, caracterizat de faptul c

se concentreaz n spaii restrnse, iar resursele

1 k Frequency (Hz)

10 k 20 k



naturale (apa, aerul...) folosite n procesele de pro-ducie, pot fi purificate prin diferite mijloace tehnice; poluarea datorit agriculturii are un caracter

mai puternic, mai dramatic, avnd n vedere c se realizeaz prin aciunea lent, n muli ani de zile, a factorilor naturali1, ocup zone mult mai ntinse- suprafaa cultivat afectat de chimizare; un important factor de mediu, mai ales n

zonele urbane este ZGOMOTUL care n anumite situaii devine un puternic agent poluant, cu implicaii n sntatea oamenilor. tot o form de poluare este stresul- desemnnd

agresiunea la care este supus organismul datorit zgomotului, polurii, angoasei, diverselor contradicii. 3.3. Zgomotul, surs de poluare n continu

cretere

n contrast cu multe alte probleme de mediu, poluarea fonic continu s creasc datorit dez-voltrii industriale, sociale i a transporturilor.

Se analizeaz i aspecte specifice ale impactului zgomotului asupra sntii oamenilor pentru a identifica domeniile n care aciunile i msurile de remediere sunt prioritare.

3.3.1. Standardul Tehnic de Interoperabilitate STI ZGOMOT (definiii, cerine, limite)

Definiia subsistemului/domeniul de aplicare2 Materialul rulant care face obiectul STI cuprinde locomotive, automotoare, vagoane de marf i va-goane de cltori care pot circula pe ntreaga reea de ci ferate transeuropean convenional sau pe o parte a acesteia. Vagoanele de marf includ i materialul rulant destinat transportului de camioane.

Interfeele subsistemului. Prezenta specificaie STI zgomot are interfee cu:

subsistemul vagoane de marf, privind: zgomotul la trecere; zgomotul la staionare;

subsistemele locomotive; automotoare i va-goane de cltori; privind: zgomotul la staionare; zgomotul la demarare; zgomotul de trecere; zgomo-tul n cabina mecanicului.

Cerine eseniale se refer la: siguran; protecia mediului; fiabilitate i disponibilitate; compatibili-tate tehnic; sntate.

1 V. Soran, Margareta Borcea, Omul i biosfera, Bucureti, Ed. tiinific i Enciclopedic, 1985.

2 Decizia Comisiei UE (2006/66/CE) privind specificaia tehnic de interoperabilitate cu privire la subsistemul material rulant - zgomot al sistemului feroviar transeuropean convenional.

Zgomotul emis de vagoane de marf Limite pentru zgomotul la staionare. Zgomotul

la staionare se descrie n termeni de nivel LpAeq, T de presiune acustic continuu echivalent ponderat A, n conformitate cu proiectul de standard EN ISO 3095:2001 i este n tabelul urmtor.

Valoarea limit a LpAeq, T pentru zgomotul la staionare produs de vagoanele de marf

Vagoane de marf LpAeq, T Toate vagoanele de marf 65 dB(A)

Limite pentru zgomotul la trecere. Indicatorul

pentru zgomotul la trecere este nivelul LpAeq, Tp de presiune acustic continuu echivalent ponderat A, msurat n timpul de trecere la o distan de 7,5 m de la axa cii ferate i la 1,2 m deasupra suprafeei superioare a inei. Msurtorile se efectueaz n conformitate cu proiectul de standard EN ISO 3095:2001, sunt menionate n tabelul urmtor.

Zgomotul la trecere este influenat n mare msur de zgomotul de rulare, care este legat de interaciunea dintre roi i in, care depinde de vitez.

Zgomotul la demarare este o combinaie de contribuii din partea componentelor de traciune, precum motoarele diesel i ventilatoarele de rcire, dispozitivele auxiliare i, uneori, patinajul roilor.

Valoarea limit a LpAeq, T pentru zgomotul de trecere

produs de vagoanele de marf

Vagoane de marf LpAeq, Tp Vagoane noi cu un nr mediu de osii pe unitate de lungime (apl), cu 0,15 m1 la 80 km/h

82 dB(A)

Vagoane rennoite sau mbuntite n conformitate cu din Directiva 001/16/CE cu un nr mediu de osii pe unitate de lungime (apl), cu 0,15 m1 la 80 km/h

84 dB(A)

Vagoane noi cu un numr mediu de osii pe unitate de lungime (apl) 0,15 m1 i cu 0,275 m1 la 80 km/h

83 dB(A)

Vagoane rennoite sau mbuntite n conformitate cu Directiva2001/16/CE cu un nr mediu de osii pe unitate de lungime (apl) mai mare dect 0,15 m1i cu 0,275 m1 la 80 km/h

85 dB(A)

Vagoane noi cu un numr mediu de osii pe unitate de lungime (apl) 0,275 m1 la 80 km/h

85 dB(A)

Vagoane rennoite sau mbuntite n conformitate Directiva 001/16/CE cu un numr mediu de osii pe unitate de lungime (apl) mai mare dect 0,275 m1 la 80 km/h

87 dB(A)

Apl reprezint numrul de osii mprit la lungimea n afara zonei de tamponare.



Zgomotul emis de locomotive, automotoare i vagoane de cltori

Zgomotul la staionare este influenat n mare msur de dispozitive auxiliare precum sisteme de rcire, aer condiionat i compresoare.

Limite de zgomot la staionare se stabilesc la o distan de 7,5 m de la axa cii ferate i la 1,2 m deasupra suprafeei superioare a inelor. Condiiile de msurare sunt prevzute de proiectul de standard EN ISO 3095:2001. Valorile limit pentru emisiile de zgomot ale vehiculelor n condiiile menionate sunt precizate n tabelul urmtor.

Valorile limit pentru zgomotul la staionare produs la locomotivele electrice i diesel,

EMU-uri, DMU-uri i vagoane de cltori Vehicule LpAeq, T

Locomotive electrice 75 Locomotive diesel 75 EMU-uri 68 DMU-uri 73 Vagoane de cltori 65

Limite de zgomot la demarare. Limitele de

zgomot la demarare se stabilesc n aceleai condiiil ca mai sus. Valorile limit pentru emisiile de zgomot la demarare ale vehiculelor n condiiile menionate sunt precizate n tabelul de mai jos.

Valorile limit pentru zgomotul la demarare produs la locomotive electrice i diesel, EMU-uri i DMU-uri

Vehicul LpAFmax Locomotive electrice, P < 4 500 kW la jant 82 Locomotive electrice, P 4 500 kW la jant 85 Locomotive diesel, P < 2 000 kW la arbore 86 Locomotive diesel, P 2 000 kW la arbore 82 EMU-uri 82 DMU-uri, P < 500 kW/motor 83 DMU-uri, P 500 kW/motor 80

Limite de zgomot la trecere. Limitele pentru

zgomotul la trecere sunt stabilite similar, la o vitez a vehiculului de 80 km/h. Indicatorul pentru nivelul presiunii acustice continuu echivalent ponderat A este LpAeq, Tp.

Valorile limit ale locomotivelelor electrice i diesel, EMU-uri, DMU-uri i vagoane de cltori:

Vehicul LpAeq, Tp Locomotive electrice 85 Locomotive diesel 85 EMU-uri 81 DMU-uri 82 Vagoane de cltori 80

Zgomotul n interiorul locomotivelor, al automotoarelor i al vagoanelor de control

Nivelul zgomotului din cabin trebuie meninut ct mai sczut cu putin, prin limitarea zgomotului la surs i prin msuri suplimentare co-respunztoare (izolare fonic, absorbie a sunetelor). Valorile limit sunt menionate n tabelul de mai jos.

Msurtorile se efectueaz n urmtoarele condiii:

uile i ferestrele sunt nchise; ncrctura remorcat este egal cu cel puin

dou treimi din valoarea maxim admis.

Valorile limit pentru zgomotul din interiorul cabinei mecanicului de pe locomotivele electrice i diesel, EMU-uri,

DMU-uri i vagoanele de control

Zgomot n interiorul cabinei mecanicului

LpAeq, T

Intervalul timpului de msurare T

La staionare [n timpul unui semnal sonor extern cu presiunea acustic maxim, dar nu mai mare de 125 dB(A), la 5 m n faa vehiculului i la o nlime de 1,6 m deasupra ciupercii inei]

95 3s

Viteza maxim, aplicabil pentru viteze mai mici de 190 km/h (n cmp liber, fr semnale sonore interne sau externe)

78 1min

3.3.2. Caracteristici ale zgomotului: viteza de propagare, nivelul intensitii acustice, frecvena

Undele sonore sunt unde mecanice longitudinale de compresie/rarefiere.

Viteza de propagare a undelor sonore depinde de caracteristicile mediului n care se propag.

Expresia vitezei de propagare a sunetului prin aer este:

R Tc M , (6)

unde: este exponentul adiabatic al gazului ideal; R = 8,3103 Jkmol1K1 constanta universal a gazelor; T temperatura absolut a aerului; M masa sa molar.

Modul n care puterea acustic a unei surse se rspndete n mediu se descrie prin mrimea numit intensitate acustic sau densitate superficial a puterii acustice i care reprezint puterea ce trece printr-un element de suprafa imaginar, normal pe direcia de propagare a undelor sonore, se msoar n W/m2.



Pragul audibilitii este la intensitatea acustic cu o valoare de

I0 = 1012 W/m . Cel mai frecvent se caracterizeaz sunetul printr-

o mrime denumit nivel de intensitate acustic ce se definete ca logaritmul zecimal al raportului dintre intensitatea acustic i intensitatea corespunztoare pragul audibilitii. Unitatea de msur pentru nivelul intensitii acustice este Bell simbolizat cu B. Numele unitii a fost dat n onoarea lui Graham Bell, inventatorul telefonului.

Astfel, nivelul intensitii acustice de 1 B a unui sunet ce are intensitatea acustic I = 1011 W/m2 este exprimat comparativ cu intensitatea acustic a pragului audibilitii I0 prin:

1 B = 10 dB= 10 log1011

0

10I

(7)

Cu aceast definiie rezult c nivelul intensitii acustice a pragului audibilitii este 0 dB.

Valorile nivelului intensitii acustice a diferitelor surse le transform peste anumit limit n surse de zgomot [3]. Noiunea de zgomot este legat de percepia sa.

Frecvena care este numrul de cicluri complete ale unui sunet ntr-o unitate de timp n Hertzi (Hz). Urechea percepe doar sunetele din domeniul audibil ntre 16 i 16 000 Hz [4]. Nu percepe ins nici ultrasunetele (oscilaii acustice cu frecvena peste 16 000 Hz) i nici infrasunete cu frecvena sub 16 Hz.

Nivelul de intensitate acustic, msurat n [dB] ine seama de comportamentul fiziologic al urechii..

Nivelul intensiti acustice ale diferitelor surse

Sursa generatoare de zgomot Nivelul intensitii

acustice [dB] Prag de audibilitate 0 Fonetul frunzelor 10 Conversaie n oapt 12 Ticitul unui ceas mecanic 30 Conversaie cu voce tare 50-65 Trafic rutier obinuit 65-70 Trafic feroviar 56 -90 Zgomot industrial 75-80 Trafic rutier intens, orchestr simfonic mare 90 Maini unelte, pick-hammer, cti stereo 100 Tunet 90-100 Masa vibratoare in construcii 105 Avion cu reacie la decolare 110-140 Decolarea unei nave spaiale 140-190 Arme de foc puternic sau de vntoare 170

Diferite surse de unde sonore au nivelul intensitii acustice prezentate n continuare, se prezint valorile nivelului de intensitate acustic pentru diferite surse de zgomot, incluznd sursa traffic feroviar pentru o apreciere comparativ cu alte surse de poluare fonic. 3.4. Zgomotul ca factor de risc asupra

sntii

Intensitatea dereglrilor funciilor organismului uman produse de zgomot este direct proporional cu intensitatea, frecvena i durata acestuia.

Conform listei de identificare a factorilor de risc de accidentare i mbolnvire profesional la locurile de munc, zgomotul este un factor de risc fizic specific mediului de munc [6].

Este unanim recunoscut c zgomotele au efecte negative asupra sntii oamenilor pentru c: provoac o jen asupra realizrii sarcinii de

munc, o oboseal auditiv sau un deficit auditiv ireversibil, care poate ajunge pn la surditate; agraveaz situaiile de stres i implicit agraveaz

afeciunile cardio-vasculare i digestive; mresc oboseala general i ndeosebi oboseala

nervoas; genereaz insomnii; accentueaz deficienele de comportament ca

de exemplu agresivitatea i anxietatea. Urmare a ansamblului acestor efecte se mrete riscul acci-dentelor de munc sau de circulaie.

Faptul c apar i tulburri de somn refacerea organismului dup efort nu se mai face i astfel se ajunge ntr-un cerc vicios. Zgomotul acioneaz asupra activitii mintale ca un excitant stupefiant, care agraveaz oboseala, mascnd-o. Adesea el devine o obinuin periculoas.

Timpul de expunere la zgomot are i el importan. Astfel zgomotele devin periculoase dac expunerea continu este mai mare de 8 ore la 80 dB. Pe msur ce intensitatea zgomotului crete, timpul de expunere periculos scade sub 8 ore. De exemplu devine peri-culoas chiar i numai 2 ore de expunere la zgomote de 100 dB.

Orice durat de expunere la zgomot de 140 dB este periculoas i poate provoca dureri i leziuni deosebit de grave ale urechii. La zgomotul cu 170 dB fr protecie pentru urechi, pierderea instantanee a auzului devine inevitabil.

Dei nu are o influien direct asupra sntii oamenilor, zgomotul, ca i consecin a funcionrii sistemelor de transport, ndeosebi n transportul feroviar, are un deosebit impact asupra: vehicului nsui, ca structur portant ca urmare

a vibraiilor la care este supus att n staionare ct mai ales n circulaie;



instalaiilor i aparatelor montate n interiorul vehiculelor feroviare, feroviar urbane; solului, cldirilor, instalaiilor din vecintile

cii ferate, cu toate consecinele ce decurg din supunerea continu la un regim vibratoriu.

Transportul pe calea ferat, fiind o surs mobil de poluare, are un impact negativ asupra mediului.

4. METODE DE COMBATERE A POLURII FONICE

4.1. Combaterea zgomotului este o problem de sistem

Combaterea zgomotului este o problem de sistem de activitate productiv sau social [6]. Sistemul n acest caz reprezint ansamblul format din: sursele de zgomot, mediul de propagare (cile), receptorii.

Metodele de combatere a zgomotului trebuie ncorporate elementelor acestui sistem, i se disting:

a) metode de combatere sau reducere a zgo-motului la surs, care se refer la: adoptarea unor soluii de atenuare a zgomotului

specifice naturii sursei; izolarea surselor de zgomot de mediul fizic n

care acioneaz; modificarea utilajelor i tehnologiilor etc. b) metode de combatere a zgomotului pe cile

de propagare, care se refer la: absorbia zgomotelor produse n zon prin

folosirea materialelor fonoabsorbante; izolarea sursei de zgomote exterioare prin

carcasarea sursei de zgomot; izolarea oamenilor de surse de zgomot cu

ecrane, cabine fonoizolante; c) metode de combatere a zgomotului la re-

ceptor, care se refer la: mijloacele individuale de protecie i protejarea

personalului n cabine fonoizolante, antifoane; limitarea duratei de expunere. d) metode instituionale de combatere a zgo-

motului, referitoare la: acte normative din legislaia intern a statelor

sau din dreptul internaional sau comunitar; normative tehnice ce limiteaz unele limite,

caracteristici funcionale; norme fiscale i nefiscale (taxe, impozite,

bonusuri, premii).

4.2. Combaterea zgomotului ambiental

Obinerea unui nalt nivel de sntate si protecie a mediului este parte a politicii comunitare. Protecia

mpotriva zgomotului ambiental este una dintre problemele principale de mediu din Europa.

n acest scop prin directiva 2002/49/CE se instituie o abordare comun pentru a evita, preveni sau reduce, efectele duntoare provocate de expunerea la zgomotul ambiental. Directiva se focalizeaz asupra urmtoarelor obiective: determinarea expunerii la zgomotul ambiental,

prin ntocmirea hrilor de zgomot; asigurarea ca informaiile asupra zgomotului

ambiental i efectele sale sunt disponibile publicului; adoptarea planurilor de aciune de ctre statele

membre, bazate pe rezultatele din hrile de zgomot, pentru a preveni si reduce zgomotul ambiental unde nivelele de expunere pot avea efecte duntoare si pentru a pstra calitatea zgomotului ambiental, acolo unde este buna.

Directiva urmrete sa furnizeze o baz pentru dezvoltarea msurilor de a reduce zgomotul emis de sursele majore, n special vehicule i infrastructura rutier si feroviar, aviaie. 4.3. Combaterea zgomotului din activitile

de transport feroviar

4.3.1. Metode de combatere sau reducere a zgomotului la surs

Dac se pun n balan avantajele transportului fero-viar, mai ales cel electric i dezavantajul datorat nive-lului de poluare sonor, costurile pentru remedierea sau diminuarea acestui dezavantaj sunt relativ mari.

nlocuirea parcului de vehicule fiind deosebit de costisitoare, s-a urmrit gsirea unor soluii de a diminua zgomotul produs prin msuri aplicate direct asupra surselor [11].

Este apreciat ca fiind cea mai rentabil msura aceea de nlocuire a sistemelor de frnare. Trecerea de la frna cu saboi la frna pe disc, cu garnituri de frn din materiale compozite.

Saboii de frn din materiale compozite au fost dezvoltai pentru a nlocui saboii convenionali din font, surs important de zgomot. Acetia sunt efi-cace n reducerea zgomotului(cu 10 dB, echivalentul a 50% din zgomotul saboilor de font).

Saboii K sunt disponibili din 2003. Avnd ca-racteristici de frnare diferite de cele ale saboilor convenionali, reechiparea necesit ajustri ale sistemului de frnare, costuri suplimentare.

Saboii LL sunt saboi de frnare din materiale compozite care prezint aceleai caracteristici de frnare cu ale fontei, nefiind necesar o adaptare major a sistemului de frnare, iar costurile iniiale de reechipare sunt considerabil mai sczute.



Foto 8. Osii (roi) prevzute cu frn disc, saboi din materiale compozite.

Pentru izolarea cutiei vehiculului fa de mic-

rile duntoare de galop este indicat s se plaseze legtura dintre boghiu i cutie la nivelul centrului de mas al prii suspendate a boghiului, ct mai apropiat de nivelul osiilor pentru a se diminua transmiterea micrilor parazite longitudinale asupra cutiei.

Foto 9. Legtur joas a cutiei cu boghiul

Foto 10. Sistem de rulare cu 2 etaje de suspensie.

Reducerea ocurilor transmise cutiei se face prin realizarea unei legturi elastice ntre boghiu i cutia vehiculului sau prin suprimarea pivotului i adoptarea soluiei de antrenare a cutiei prin bielete silentbloc.

mbuntirile impuse sistemelor de suspensie cost mai mult iniial, dar tehnologia avansat asigur faptul c schimbrile vor fi viabile din punct de vedere financiar pe termen lung.

Sporirea vitezei de circulaie n curbe a trenurilor implic retrasarea curbelor de cale ferat cu mrirea corespunztoare a razelor de curbur. Sau, n trans-portul feroviar urban, nu este posibil realizarea supranlrii, s-au conceput vehicule avnd cutia nclinabil.

nclinarea cutiei vehiculelor ctre interiorul curbei are ca efect o compensare a insuficienei de supranl-are a cii, permind o mrire a vitezei n deplin siguran i fr a afecta confortul cltorilor [7].

n momentul de fa exist dou concepii de sisteme constructive:

sistemul de nclinare pasiv (natural) planul superior al suspensiei cutiei se afl deasupra cen-trului de greutate al acesteia. Arcurile pneumatice asigur elasticitile vertical, longitudinal i de torsiune necesare i, conjugate cu suspensia pendu-lar, elasticitatea transversal.

sistemul activ de nclinare a cutiei (nclinare forat), la circulaia n curbe acioneaz dispoziti-vele pneumatice sau hidraulice care realizeaz nclinarea, acestea fiind comandate de sisteme de reglaj electronice.

Alt msur de reducere a zgomotului este nlocuirea infrastructurii dar acest lucru presupune de asemenea costuri uriae.

Infrastructur modern pe traverse de beton, cu prindere elastic, aa numit cale nierbat, utili-zat n mod deosebit i cu succes la infrastructura transportului feroviar urban.

Fig. 5. Sistemul de nclinare pasiv a cutiei n cazul trenului Talgo.



Fig. 6. Sistemul de nclinare activ

a cutiei trenului APT-P.

Foto 11. Elemente absorbante intre firele cii.

Foto 12. Cale nierbat.

Nou sau modernizat, infrastructura feroviar trebuie s fie supus unei evaluri a impactului asupra mediului conform Directivei 85/337/EC,

evaluare care trebuie s includ i nivelul de zgomot perceput de ctre vecinii aflai n lungul infrastructurii.

Sistemele de conducere a osiilor prin arcurile din cauciuc ale suspensiei primare sunt soluii noi;

Conducerea elastic a osiilor Orientarea nou n construcia boghiurilor const n realizarea posibilitii de negociere a razelor de curbur, fiecare dintre osiile boghiului aezndu-se n poziie radial. Astfel, se produc uzurile suprafeelor de rulare i a buzelor, respectiv a flancurilor de ine, dar se impune s nu se produc instabiliti de erpuire.

n figura 7, este prezentat o construcie modern de boghiu, larg rspndit n prezent n Europa, America i Japonia, constructiv adoptat i la metroul din Bucureti.

Cadrul rigid al boghiului 1 se sprijin pe fiecare lagr de osie prin intermediul unei perechi de arcuri din cauciuc 2, care, fr a necesita ghidaje sau legturi suplimentare, preiau, n mod elastic, eforturile verticale (sarcina vehiculului),eforturile longitudinale (traciune, frnare) i eforturile transversale (de ghidare lateral).

Foto 13. Boghiu vagon de marfa cu suspensie primar din elemente de cauciuc.

Nu este lipsit de importan preocuparea perma-

nent pentru forme aerodinamice care s conduc la emanaii de zgomote provocate de curgerea aerului n jurul vehiculului ct mai mici.

Fig. 7. Boghiu motor utilizat la ramele electrice ale metroului din Bucureti.



Foto.14. Tren Railjet 19 WE 01c .

Foto 15. Tren Automotrice Grade Viteze.

Foto 16. Carenaj la vagon.

Pe lng forma aerodinamic deosebit de studi-at, se remarc carenarea vehiculului prin montarea unei fuste la partea inferioar pentru a diminua frecarea elementelor boghiurilor cu aerul.

n vederea micorrii zgomotului produs de roat, s-au adoptat o serie de dispozitive care au rolul de a amortiza vibraiile structurale ale roii i de a atenua radiaia acustic a acesteia. Un amortizor de zgomot este alctuit din pachetele de lamele metalice, cu straturi de cauciuc intercalate, strnse cu ajutorul unor uruburi. Vibraiile coroanei se transmit lamelelor care tind s se mite una fa de cealalt. ntre lamele se dezvolt fore de amortizare care transform n cldur o parte din energia mecanic de vibraie a roii. 4.3.2. Metode de combatere sau reducere a

zgomotului pe cile de propagare

n general, pentru reducerea vibraiilor este utilizat un perete izolator. Valorile pentru vibraiile continue i n impulsuri sunt mult diminuate, i nu se transmit vecintilor.

nlimea ecranului este n mod obinuit de 2,5 m deasupra inei, dar i mai nalte, n special pe linii magistrale n apropierea zonelor rezideniale [8]. Ecranul fonoabsorbant nalt pentru mare vitez, are construcia nclinat pentru evitarea reflexiilor unde-lor de zgomot. Se observ i grija pentru a nu mai fi

inestetice, pentru asigurarea mpotriva ptrunderii intruilor de orice fel, inclusive animale.

Eficiena ecranelor este indiscutabil: msurtorile efectuate n spatele ecranului la 25 m de axa cii i la 3,5 m deasupra inei, au artat c nivelul zgo-motului s-a diminuat cu 13 dB, ajungnd la 18 dB la circulaia cu viteza de 200 km/h.

Foto 17. Ecran din beton precomprimat standard .

Foto 18. Ecran fonoabsorbant nalt pentru magistrale de mare vitez.

Msuri la calea de rulare prin construirea

unei ci de rulare silenioase (inele se monteaz pe fundaii elastice) pentru micorarea vibraiilor prin utilizarea n construcia sa a materialelor fono-absorbante.

Foto 19. Modaliti de prindere nglobat a inei n elemente de amortizare.



4.3.3. Metode de combatere sau reducere a zgomotului la receptor

Un element care reduce zgomotul const n eliminarea ferestrelor mobile prin utilizarea ferestre-lor etane, lipite, fixe, care nu se deschid, n felul acesta se izoleaz mult mai bine interiorul vehicu-lului i se elimin i o potenial surs de vibraii i zgomote; S-au eliminat soluiile cu compartimentarea

vehiculelor, acestea devenind astfel mai uoare, masa suspendat mai mic. Lipsa pereilor despritori, lipsa uilor de la compartimente, au condus la lipsa-reducerea sistemelor de propagare a zgomotului prin conducie solid.

Foto 20. Interior de vagon modern.

O alt soluie const n montarea de izolatori plani, n special pe plafonul vagoanelor, care pe lng funcia de izolare fonic a interiorului vagonului, asigur i un design plcut, Deosebite sunt i scaunele, care pe lng as-

pectul plcut, pe lng ergonomicitatea formei, prin form i nlime, asigur o izolare a fiecrui cltor. 4.3.4. Metode instituionale de combatere a

zgomotului

Uniunea European finaneaz printr-un program reechiparea vagoanelor de marf europene care au un kilometraj anual de peste 10 000 km i o durat

de via rmas de cel puin 5 ani, astfel nct s se limiteze costurile fr a se periclita obiectivul de reducere a zgomotului [12].

Termenul propus de finalizare a acestui proces este n 2015. De remarcat c se acord prioritate vagoanelor cu kilometraj anual ridicat. Publicarea msurilor de reducere a zgomotu-

lui feroviar la nivelul parcului existent i s-a difuzat ca un Raport al Direciei Generale de Energie i Transporturi. Costurile ce trebuie alocate pentru constru-

irea i ntreinerea de bariere de zgomot. Din cauza costului crescut a construciei de bariere

se prefer aplicarea acestora numai n zonele urbane. Costurile de impact asupra mediului al trans-

portului feroviar se pltesc conform principiilor din Directiva 001/14/CE conform creia stabilirea i perceperea taxelor pentru infrastructura de cale ferat, precum i alocarea de capacitilor de infra-structur trebuie s fie difereniate n funcie de poluare.

Uniunea European se angajeaz s aplice principiul poluatorul pltete. Transportul de marf n timpul nopii scade

eficiena sistemului feroviar. Pentru reducerea zgomotului n zonele rezideniale, poate fi micorat viteza maxim permis i pot fi instalate ecrane de protecie acustic. Totui, o alt msur pentru a reduce expune-

rea la zgomot este mbuntirea izolrii fonice a cldirilor. Acest lucru nseamn, de exemplu, utili-zarea ferestrelor i a uilor de nalt calitate, cu un grad ridicat al indiciilor de reducere a zgomotului.

4.3.5. Alternativa

Un alt tip de sistem de transport feroviar (de aceast dat unul neconvenional) este aa numitul Maglev. Acesta presupune un sistem conform cruia trenurile se mic deasupra inelor folosind forele electromagnetice dintre magneii supraconductori de la bordul vehiculului i bobinele de la sol. Cnd magneii trec cu vitez mare, un curent electric este indus n bobine, care acioneaz astfel ca electro-magnei temporari. Ca rezultat, apar fore care mping magneii supraconductori n fa i n sus, simultan, producnd levitaia Maglev.Maglev nu atinge de fapt inele n timpul cltoriei.

Documents

Poluarea fonica