Badania hałasu w otoczeniu mostów kolejowych blachownicowych o różnych rodzajach konstrukcji

• Autorzy: Janas L.

Warianty tytułu

EN

The Noise Analysis in the Vicinity of Rail Plate Girder Bridges with Different Types of Construction

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule omówiono wyniki własnych badań hałasu w otoczeniu dwóch blachownicowych, stalowych mostów kolejowych. Pierwszy z nich to konstrukcja z torem ułożonym na ruszcie podłużnicowo-poprzecznicowym, drugi ma tor oparty na podsypce ułożonej na stalowej płycie ortotropowej. Oba rodzaje konstrukcji reprezentują najczęściej występujące typy pomostów w mostach kolejowych, stalowych. W celu ustalenia wpływu obiektów mostowych na hałas przeprowadzono jednoczesne pomiary ciśnienia akustycznego w otoczeniu linii kolejowej, w odległości 50-75 m od mostu i bezpośrednio obok mostu. W obu przypadkach mikrofony umieszczono w odległości 7,5 m od osi toru i 1,5 m nad poziomem główki szyny. Dodatkowo, w tym samym czasie mierzono hałas pod mostem, 1,5 m nad poziomem terenu. W przypadku obiektu z pomostem otwartym hałas obok konstrukcji był o 3,5 do 9,0 dB większy od hałasu obok toru poza mostem. Hałas pod konstrukcją był większy nawet o około 20 dB. Poziom ciśnienia akustycznego obok mostu wzrastał głównie w zakresie od około 200 do 800 Hz, natomiast pod mostem praktycznie w całym rozpatrywanym zakresie częstotliwości, przy czym największy wzrost zaobserwowano w zakresie od około 200 Hz do 1,2 kHz. W przypadku mostu z torem na podsypce hałas w jego otoczeniu nie różni się znacznie od hałasu w otoczeniu toru poza mostem. Hałas obok mostu jest niektórych przypadkach nawet nieco mniejszy, co wynika z tłumienia dźwięków powstających na styku kół z szynami przez dźwigary blachownicowe. Hałas pod mostem jest większy o 5 do 6 dB od hałasu obok toru, co jest spowodowane głównie nadmiernymi drganiami płyty pomostu. Analizując charakterystyczne spektrogramy poziomu ciśnienia akustycznego stwierdzono, że wartości poziomu dźwięku obok konstrukcji są bliskie lub nieco mniejsze od wartości obok toru poza mostem w całym zakresie częstotliwości. Poziom ciśnienia akustycznego pod mostem jest w niskich zakresach częstotliwości (do około 400 Hz) znacznie większy od poziomu obok toru poza mostem. W przeprowadzonych badań wynika, że mosty blachownicowe mogą stanowić uciążliwość a nawet zagrożenie dla środowiska ponieważ hałas w ich otoczeniu może być znacząco większy od hałasu w otoczeniu linii kolejowych poza tymi mostami. Z porównania analizowanych mostów wynika, że chcąc projektować ciche mosty należy przede wszystkim stosować konstrukcje z torem ułożonym na podsypce.

EN

The article discusses the results of noise tests in the vicinity of two railway bridges. One of them is a structure with a track placed on a string-cross-beam grate, the next has an orthotropic deck and track laid on ballast. Both types of constructions represent the most common types decks of steel bridges in the country, whereas the construction with ballast and orthotropic plate can be considered as a new type of solution. In order to determine the impact of bridges on noise, simultaneous measurements of acoustic pressure in the vicinity of the railway line were carried out, at a distance of approx. 50-75 m from the bridge and directly next to the bridge. In both cases the microphone was placed at a distance of 7.5 m from the track axis and 1.5 m above the level of the rail head. Additionally, at the same time noise was measured under the bridge, 1.5 m above ground level. In the case of an object with an open deck, the noise next to the structure was 3.5 to 9 dB higher than noise next to the track off the bridge. The noise under the construction was even bigger by about 20 dB. The level of sound pressure next to the bridge increased mainly in the range from approx. 200 to 800 Hz, and under the bridge practically in the entire considered frequency range, with the highest increase observed in the range from about 200 Hz to 1.2 kHz. In the case of a bridge with a track on the ballast, the noise in the vicinity of the bridge does not differ significantly from the noise next to the track off the bridge. The noise next to the bridge is in some cases even slightly smaller, which results from the damping of sounds generated at the interface between the wheels and the rails through plate girders. The noise under the bridge is larger by 5 to 6 dB than noise next to the track, which is caused by vibrations of the bridge deck. Analyzing the characteristic spectrograms of the sound pressure level it was found that the sound level values next to the bridge are close to or slightly smaller than the values beside the off-bridge track in the entire frequency range. The sound pressure level under the bridge is in the low frequency range (up to about 400 Hz) much higher than the level next to the off-bridge track. The conducted research shows that the plate girder bridges can be a nuisance and even a threat to the environment because the noise in their surroundings can be significantly greater than the noise around the railway lines beyond these bridges. The comparison of the analyzed bridges shows that when designing quiet bridges, first of all, the track on the ballast should be used.

Słowa kluczowe

PL

kolej; mosty blachownicowe; hałas

EN

railway; palate girder bridges; noise

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: Tom 20, cz. 2
• Strony: 1066--1078
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Janas L.

• Politechnika Rzeszowska

Bibliografia

• 1. Harrison, M. F., Thompson, D. J., Jones, C. J. C. (2000). The calculation of noise from railway viaducts and bridges, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit. 214(3), 125-134.
• 2. Janas, L. (2017). Akustyczna specyfika stalowych mostów kolejowych. Przegląd komunikacyjny, 72(9), 22-25.
• 3. Janas, L., Łakota, W. (2005). Analiza możliwości ograniczenia hałasu w otoczeniu wiaduktu i linii kolejowej. Drogi i Mosty, 2, 71-90.
• 4. Janas, L. (2015). Badania wibroakustyczne mostu blachownicowego. Zeszyty Naukowe SITKRP, Oddział w Krakowie, 2(106), 47-60.
• 5. Li, Z. G., Wu, T. X. (2012). Estimation of vibration power flow to and sound radiation from railway concrete viaduct due to vehicle/track interaction. Noise and Vibration Mitigation for Transport Systems. NNFM US, 175-183.
• 6. Li, X., Liu, Q., Pei, S., Song, L., Zhang, X. (2015). Structure-borne noise of railway composite bridge: Numerical simulation and experimental validation. Journal of Sound and Vibration, 353, 378-394.
• 7. Liu, Q., Li, X., Zhang, X., Zhang, Z. (2014). Structure-born noise study of composite steel bridge on high-speed railway. Procedings of the 9th International Conference on Structural Dynamic, Eurodyn, Porto, Portugal, 1189-1194.
• 8. PN-EN 1993-2 (2010). Eurokod 3, Projektowanie konstrukcji stalowych, Część 2: Mosty stalowe. Warszawa PKN
• 9. Thompson, D. (2009). Railway noise and vibration. Elsevier.
• 10. UIC 717R (2010). Recommendations for the design of bridges to satisfy track requirements and reduce noise emissions. 2nd edition.
• 11. Wang, A., Bewes, O. G., Cox, S. J., Jones, C. J. C (2008). Measurement and Modelling of Noise from the Arsta Bridge in Stockholm. Noise and Vibration Mitigation, NNFM, 99, 172-178.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).