ОЦЕНКА ШУМОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СЕВЕРНОМ УЧАСТКЕ МОСКОВСКОГО ЦЕНТРАЛЬНОГО КОЛЬЦА

ОЦЕНКА ШУМОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СЕВЕРНОМ УЧАСТКЕ МОСКОВСКОГО ЦЕНТРАЛЬНОГО КОЛЬЦА

Научная статья

Новиков А.В.^1, *, Родионов А.В.², Сумарукова О.В.³

¹ ORCID: 0000-0003-1521-1102;

² ORCID: 0000-0003-4560-6471;

³ ORCID: 0000-0003-0935-2849;

^{1, 2, 3} ФГБОУ ВО Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева,

Москва, Россия

* Корреспондирующий автор (anovikov[at]rgau-msha.ru)

Аннотация

Данная статья направлена на оценку уровня шумового воздействия на станциях Московского Центрального кольца (МЦК). МЦК является городской системой железнодорожного транспорта, призванного снизить нагрузку на станции Московского метро. Ежедневно МЦК пользуются около 400000 человек, что является большим показателем, и поэтому, таким условиям, способным негативно повлиять на самочувствие пассажиров, как уровень шума на станциях МЦК нужно уделять особое внимание. Был проведен анализ уровня шумового воздействия станций МЦК.

Ключевые слова: шум, оценка воздействия, селитебные зоны, Московское Центральное кольцо, уличные деревья, электропоезд.

EVALUATION NOISE IMPACT ON THE NORTHERN SECTION OF THE MOSCOW CENTRAL CIRCLE

Research article

Novikov A.V.^1, *, Rodionov A.V.², Sumarukova O.V.³

¹ ORCID: 0000-0003-1521-1102;

² ORCID: 0000-0003-4560-6471;

³ ORCID: 0000-0003-0935-2849;

^{1, 2, 3} Russian State Agrarian University-Moscow Agricultural Academy named after K.A. Timiryazev, Moscow, Russia

* Corresponding author (anovikov[at]rgau-msha.ru)

Abstract

This article is aimed at evaluation of noise impact level at Moscow Central Circle (MCC) stations. The MCC is an urban rail transport system designed to reduce the traffic load at Moscow Metro stations. About 400,000 people use the MCC every day, which is a great indicator, and therefore, such conditions that can negatively affect the well-being of passengers as the noise level at the MCC stations should be given special attention. The noise level of the MCC stations was analyzed.

Keywords: noise, impact assessment, residential zones, Moscow Central Circle, street trees, electric train.

Введение

Защита населения от сверхнормативного шума является одной из важных геоэкологических проблем. Высокий уровень шума может вызывать дискомфорт, а также негативные физиологические изменения в организме. Одной из негативных особенностей шума является его специфическое (на органы слуха) и неспецифическое (на организм в целом) воздействие.

У людей, подвергающихся высокому уровню шума, по сравнению с теми, кто подвергается меньшему риску, увеличивается число случаев головной боли, появляется раздражительность, увеличивается зависимость от успокоительных и снотворных средств, повышается уровень психических заболеваний и т.д. Воздействие шума также связано с рядом возможных физических последствий, таких как простуда, изменения кровяного давления и других сердечно-сосудистых изменений, проблемы с пищеварительной системой, а также хроническая усталость, в то время как длительное воздействие шума уровня 80 дБ или более того может вызвать глухоту [4].

Наибольшая площадь шумового загрязнения на территории города обусловлена воздействием автотранспортных потоков [1].

По оценкам экспертов, в РФ число жителей, которые подвергаются сверхнормативному воздействию железнодорожного шума, составляет до 8-10 млн человек. Железнодорожный транспорт - один из основных источников шума согласно жалобам населения [2].

Традиционно звуковое воздействие железных дорог на население создается из-за звукового излучения при контакте колёс с рельсами, которое может быть выражено различными способами, в зависимости от движения подвижного состава и траектории движения, такими как вибрация от подвижного состава, контактный шум и шум при поворотах состава [6].

Московское Центральное кольцо – это маршрутная линия железнодорожного пассажирского транспорта в столице, частично объединенная с метрополитеном по системе оплаты проезда и пересадкам. МЦК является городской системой движения электропоездов по основному ходу Малого кольца Московской железной дороги (МК МЖД). Для любого пользователя общественного транспорта важно знать, насколько хорошо обустроен данный вид транспорта, его станции, и какое воздействие на человека и окружающую среду оказывает этот способ перемещения внутри города. Воздействие железнодорожного шума на окружающую среду многообразно. По интенсивности шум от железнодорожного транспорта занимает промежуточное значение между автомобильным и авиационным шумами, однако по числу источников железнодорожному шуму нет равных.

Взаимодействие колес с рельсами является основным источником шума и напрямую зависит от скорости и геометрической конфигурации колеи. На прямых участках пути шум в основном создаётся из-за шероховатости поверхности колес и рельсов и их взаимного трения, в то время как при преодолении изгибов колеса создают больше шума за счёт скольжения металлических колес по рельсам. Причиной этого явления является конструктивная природа вагонов, в которых колеса закреплены в параллельных осях, что удерживает наружные колеса больше времени на прохождение кривых, чем внутренние [4].

Повышение уровня шума до 40 ... 70 дБ в бытовых или природных условиях оказывает значительное давление на нервную систему, ухудшает самочувствие и может спровоцировать невроз при длительном воздействии [3].

Методы и принципы исследования

Для обследования был выбран участок МЦК от станции Коптево до станции Ботанический сад. Замеры шума проводились два раза в день в периоды 8:00-9:00 и 21:00-22:00. Выбор данных временных отрезков обусловлен тем, что в период 8:00-9:00 идет так называемый утренний «час пик», а в вечернее время 21:00-22:00, наоборот, пассажиропоток заметно меньше.

Для оценки шумового воздействия был использован измеритель характеристик окружающей среды CEM DT-8820.

Оценка шумового воздействия на станциях МЦК

Основным источником шума на МЦК являются поезда «Ласточка». Скоростной электропоезд "Ласточка" (Desiro RUS) был разработан немецкой компанией Siemens AG. Он состоит из 5 вагонов, общая длина всего состава достигает 130 м. Электропоезд может развивать скорость до 160 км/ч.

Результаты замеров были сопоставлены с расчетными данными эквивалентного и максимального уровня звука, создаваемого отдельными поездами 3-й категории (электропоездами) на расстоянии 25 м от оси ближнего магистрального железнодорожного пути, приведенной в ГОСТ 54933-2012:

где v₃ – скорость движения поезда, км/ч; l₃ – длина поезда, м.

Максимальный уровень шума составляет, по замерам до прибытия поезда 60 - 64 дБ(А), в момент прибытия поезда на платформу, достигает 75 - 78 дБ(А). По расчетным данным значения эквивалентного уровня звука и максимальный уровень звука составляют 85,9 и 90,8 дБ(А) соответственно. Это говорит прежде всего о хорошо проведенных мероприятиях по снижению уровня шума на этапе проектирования МЦК. Однако необходимо стремиться к большему снижению уровня шума, с целью минимизации воздействия не только на пассажиров, но и прежде всего на проживающих вблизи МЦК жителей мегаполиса.

Существует ряд технических решений [7], способных снизить уровень шума от поездов:

• установку акустических экранов (АЭ);
• сооружение искусственных выемок или насыпей;
• посадка зеленых насаждений;
• звукоизолирующее остекление в защищаемых зданиях;
• реализацию принципа снижения шума в источнике.

Принцип снижения шума в источнике реализуется по следующим направлениям:

• акустическое шлифование рельсов;
• применение вибродемпфирующих накладок на шейку рельса;
• нанесение на шейку рельса, тележку и колеса виброшумопоглощающей мастики;
• использование подрельсовых и подшпальных подкладок;
• нанесение слоя алюминия на тормозные диски;
• обточка бандажей колес.

Что касается акустических экранов, то данные исследований показывают, что АЭ будет эффективен только на уровне 1-го и 2-го этажей здания. Снижение эффективности экрана с увеличением высоты объясняется непопаданием в зону звуковой тени расчетных точек, расположенных выше 5 м. Кроме того, заметное снижение эффективности акустического экрана объясняется тем, что источник шума находится на насыпи, а установка более высокого экрана нецелесообразна как с эстетической точки зрения, так и с технической (сложность и дороговизна).

И если АЭ построены на большей протяженности МЦК, то такие технические мероприятия как звукоизолирующее остекление в большинстве станций не было проведено. Реализация данного мероприятия может снизить уровень шумового воздействия на пассажиров МЦК.

Городские насаждения могут не только использоваться в качестве ветровых барьеров, но и иметь благоприятный эффект снижения вибрации и снижения уровня шума (т.е. в качестве звуковых барьеров). Это эффективный, экологический и экономический метод снижения вибрации и борьбы с шумом [8]. Зеленые массивы снижают городской шум, что связано с высокой звукоотражающей способностью листьев. В среднем кроны деревьев поглощают до 25 % падающей на них звуковой энергии и около 75 % этой энергии отражают и рассеивают. Установлено, что уровень городского шума при прохождении сквозь кроны лиственных насаждений средней густоты и высотой 7–8 м снижается на 10–15 дБ, а полосой насаждений шириной 200–250 м – на 35–45 дБ. Шумоизоляционные свойства насаждений зависят от их ширины, густоты, высоты, конструкции видового состава растений. Наиболее эффективным считается свободное расположение деревьев и кустарников в шахматном порядке. Шумопоглощающая способность наиболее ярко выражена у клена, липы, калины, тополя, березы [12].

В 2017 году планировалось провести высадку зелёных насаждений вдоль станций Московского Центрального Кольца для снижения шумового и механического загрязнения. Начать высадку хотели с деревьев, таких как голубая ель и остролистный клён. Также планировали высадить живые изгороди из кустарников и цветники. На текущий момент озеленение на многих обещанных станциях так и не было проведено.

Заключение

По итогам исследования можно сделать вывод, что уровень шума от электропоездов МЦК выше предельно-допустимого, отчего длительное пребывание пассажиров на станциях способно негативно повлиять на слух этих пассажиров. Для минимизации такого воздействия следует провести ряд технических мероприятий, таких как звукоизолирующее остекление, акустическое шлифование рельс, использование прежде всего подрельсовых и подшпальных подкладок.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Лагутина Н. В. Оценка изменения уровня шума от наземного транспорта г. Москвы / Н.В. Лагутина, А.В. Новиков, О.В. Сумарукова // Защита от повышенного шума и вибрации. – 2019. – С. 534-542.
2. Копытенкова О. И. Геоэкологическая оценка применения акустических экранов для защиты селитебной территории при транспортировке полезных ископаемых железнодорожным транспортом / О. И. Копытенкова, Д. Е. Курепин, Е. В. Верещагина // Вестник Тувинского государственного университета. Естественные и сельскохозяйственные науки. – 2016. – С. 36-43.
3. Lagutina N. V. Evaluation of noise of the Moscow metro / Lagutina N. V., Novikov A. V., Sumarukova O. V. //Akustika. – 2019. – Т. 32. – P. 216-221.
4. Starčević S. M. Noise as an external effect of traffic and transportation / S. M. Starčević, N. J. Bojović //Vojnotehničkiglasnik. – 2016. – Т. 64 – №. 3 – P. 866-891.
5. ГОСТ Р 54933-2012. Шум. Методы расчета уровней внешнего шума, излучаемого железнодорожным транспортом. Технические требования. – Введ. 2013-03-01.
6. Tavares de Freitas R. Life cycle cost evaluation of noise and vibration control methods at urban railway turnouts / R. Tavares de Freitas, S. Kaewunruen // Environments. – 2016. – Т. 3 – №. 4 – P. 34.
7. Титова Т. С. Технические решения по снижению шума от высокоскоростных железнодорожных магистралей / Т. С. Титова, А. Е. Шашурин, Ю. С. Бойко // Транспорт Российской Федерации. – 2015. – С. 30-33.
8. Huang J. Trees as large-scale natural phononic crystals: Simulation and experimental verification / J. Huang, Y. Liu, Y. Li. // International Soil and Water Conservation Research. – 2019. – Т. 7 – №. 2 – P. 196-202.
9. Сайфуллин В. Р. Определение шумового загрязнения от железнодорожного транспорта на примере города Абакан натуральным и расчетным методами / В. Р. Сайфуллин, Е. В. Шанина // Инновационная наука. – 2015. – С. 112-114.
10. Иванов Н. И. Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом // Н. И. Иванов // Университетская книга; Логос. – 2008. – С. 424.
11. Куклин Д. А. Проблема снижения шума поездов в источнике и на пути распространения: дисс. ... д-ра техн. наук: 01.04.06 / Д. А. Куклин. – 2016. – 434 с.
12. Ларнатович П. А. Влияние древесной растительности на уровень шумового загрязнения в городской среде / Ларнатович П. А., Сумина А. В. // Полевые и экспериментальные исследования биологических систем. – 2019. – С. 59-60.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Lagutina, N. V. Ocenka izmeneniya urovnya shuma ot nazemnogo transporta g. Moskvy [Estimation of the noise level change from the Moscow ground transport] / N. V. Lagutina, A. V. Novikov, O. V. Sumarukova // Zashhita ot povyshennogo shuma i vibracii [Protection against an increased noise and vibration]. – 2019. – P. 534-542. [in Russian]
2. Kopytenkova O. I. Geoe'kologicheskaya ocenka primeneniya akusticheskix e'kranov dlya zashhity selitebnoj territorii pri transportirovke poleznyx iskopaemyx zheleznodorozhnym transportom [Geoecological estimation of the acoustic screens application for the residential territory protection at the minerals transportation by railway transport] / O. I. Kopytenkova, D. E. Kurepin, E. V. Vereshchagina // Vestnik Tuvinskogo gosudarstvennogo universiteta. Estestvennye i sel'skoxozyajstvennye nauki [Vestnik of Tuva State University. Natural and agricultural sciences]. – 2016. – P. 36-43. [in Russian]
3. Lagutina, N. V. Noise estimation of the Moscow underground / N. V. Lagutina, A. V. Novikov, O. V. Sumarukova // Acoustics. – 2019. - T. 32. - P. 216-221.
4. Starčević S. M. Noise as an external effect of traffic and transportation / S. M. Starčević, N. J. Bojović //Vojnotehničkiglasnik. – 2016 – Т. 64 – №. 3 – P. 866-891.
5. GOST R 54933-2012. Shum. Metody rascheta urovnej vneshnego shuma, izluchaemogo zheleznodorozhnym transportom. Texnicheskie trebovaniya. – Vved. 2013-03-01 [GOST R. 54933-2012. Noise. Methods for calculation of levels of external noise emitted by railway transport. Technical requirements. - Introdused. 2013-03-01]. [in Russian]
6. Tavares de Freitas R. Life cycle cost evaluation of noise and vibration control methods at urban railway turnouts / R. Tavares de Freitas, S. Kaewunruen // Environments. – 2016 – Т. 3 – №. 4 – P. 34.
7. Titova, T. S. Texnicheskie resheniya po snizheniyu shuma ot vysokoskorostnyx zheleznodorozhnyx magistralej [Technical solutions for noise reduction from the high-speed railway lines] / T. S. Titova, A. E. Shashurin, Yu. S. Boyko // Transport Rossijskoj Federacii [Transport of the Russian Federation]. – 2015. – P. 30-33. [in Russian]
8. Huang J. Trees as large-scale natural phononic crystals: Simulation and experimental verification / J. Huang, Y. Liu, Y. Li. // International Soil and Water Conservation Research. – 2019 – Т. 7 – №. 2 – P. 196-202.
9. Saifullin V. R. Opredelenie shumovogo zagryazneniya ot zheleznodorozhnogo transporta na primere goroda Abakan natural'nym i raschetnym metodami [Determination of the noise pollution from the railway transport by the Abakan city example by the natural and calculation methods] / V.R. Saifullin, E.V. Shanina // Innovacionnaya nauka [Innovative science]. – 2015. – P. 112-114. [in Russian]
10. Ivanov, N. I. Inzhenernaya akustika. Teoriya i praktika bor'by s shumom [Engineering acoustics. Theory and Practice of Noise Control] // N. I. Ivanov // Universitetskaya kniga; Logos [University Book; Logos]. – 2008. – P. 424. [in Russian]
11. Kuklin, D. A. Problema snizheniya shuma poezdov v istochnike i na puti rasprostraneniya: diss. ... d-ra texn. nauk: 01.04.06 [The problem of the trains noise reduction in the source and on the way of spreading: ... Dr. Sci. (Techn.): 01.04.06] / D. A. Kuklin. – 2016. – 434 p. [in Russian]
12. Larnatovich P. A. Vliyanie drevesnoj rastitel'nosti na uroven' shumovogo zagryazneniya v gorodskoj srede [Effect of the wood vegetation on the noise pollution level in the urban environment] / Larnatovich P. A., Sumina A. В. // Polevye i e'ksperimental'nye issledovaniya biologicheskix sistem [Field and experimental studies of the biological systems]. – 2019 – P. 59-60. [in Russian]