Как автобусы влияют на город? Команда UdelaR впервые измерила интенсивность вибраций

Постоянное движение автобусов по улицам Монтевидео создает не только шум, но и вибрации, которые передаются через тротуар на близлежащие здания. Могут ли они повлиять на здоровье или повредить здания? Впервые команда инженерного факультета Университета Республики решила изучить это явление, проведя новаторское исследование, в ходе которого были измерены и проанализированы вибрации, возникающие при движении автобусов в городе. «Вибрационное загрязнение - это не абсолютное понятие; мы говорим о нем, когда оно способно нанести ущерб - здоровью, имуществу или экосистеме», - объясняет Элизабет Гонсалес, научный сотрудник кафедры экологической инженерии Института механики жидкости и инженерной экологии (IMFIA). Работа, которая является частью магистерской диссертации Хулиана Ортиса, направлена на то, чтобы понять, действительно ли вибрации, создаваемые автобусами, являются проблемными, и как они зависят от типа двигателя, дорожного покрытия, подвески или веса транспортного средства. Исследование, финансируемое Национальным агентством по исследованиям и инновациям (ANII), включало установку датчиков в разных частях города с измерением в режиме реального времени как для обычных, так и для электрических автобусов. «Мы хотели получить местные знания, потому что в Уругвае этот вопрос недостаточно развит», - говорит Ортис. Хотя в ходе исследования были обнаружены вибрации в непосредственной близости от автомобилей, зарегистрированные уровни не превышают международных стандартов, предупреждающих об опасности нанесения ущерба строениям или здоровью людей, хотя исследователи предупреждают, что при измерении на обочине эти значения являются «пограничными». Когда транспортное средство проезжает по дорожному покрытию, возникают различные типы сил, вызывающие вибрации. Во-первых, это вибрации, возникающие при ударе блоков протектора шин о дорогу, которые становятся сильнее, если поверхность неровная. Затем возникают вибрации от неподрессоренных частей автомобиля, таких как колеса и оси, которые обычно генерируют колебания на определенных частотах. И наконец, есть вибрации, связанные с подвеской автомобиля, то есть с той частью, которая движется на подвеске, и их влияние зависит от типа подвески; например, пневматическая подвеска снижает вибрации лучше, чем рессорная. Каждая шина оказывает на дорожное покрытие силу, состоящую из двух частей: постоянной части - веса автомобиля, который всегда присутствует, и переменной части, которая меняется в зависимости от управления автомобилем и состояния дорожного покрытия. Эта вторая сила оказывает наибольшее влияние на вибрацию и может увеличиваться с ускорением и дорожными условиями. Проще говоря, как объяснил Ортис, проезд транспортного средства как бы «возмущает» землю, порождая волны, которые распространяются под зданиями, заставляя их немного двигаться. Эти вибрации кратковременны, в отличие от вибраций, которые исходят от машин или приборов, работающих постоянно. Команда проанализировала несколько моделей автобусов, курсирующих в Монтевидео: электрический BYD K9 (19 700 кг), Mercedes-Benz Torino Urbano (15 000 кг) и гибридный Yutong (18 000 кг), все с различными системами подвески. Измерения проводились в шести стратегических точках, как на асфальтовых, так и на бетонных улицах, в таких районах, как Av. Uruguay, Av. Italia, Bulevar, Benito Blanco и José Ellauri. В каждой точке измерения проводились в разных местах: непосредственно на проезжей части, на обочине, а также на расстоянии 3, 6 и 9 метров от обочины, чтобы оценить затухание вибраций по мере удаления от источника. Было установлено, что электробусы генерируют уровень шума от 68 до 78 дБ(А) - 85 дБ(А) соответствует интенсивности движения или работе пылесоса, а более 120 дБ(А) - болевому порогу для человека - и виброускорение от 0,0025 до 0,0225 м с². В автобусах с двигателем внутреннего сгорания, напротив, уровень шума был выше: звуковое давление составляло от 74 до 94 дБ(А), что соответствует верхней границе допустимого диапазона шума, а виброускорение - от 0,005 до 0,032 м с². Также было установлено, что чем выше скорость, тем выше вибрации: корреляция составила 0,65 для электробусов и 0,68 для автобусов с двигателем. Хотя вес транспортного средства является важным фактором, на данном этапе исследования он не учитывался напрямую. С точки зрения конструкции, измеренные вибрации не вызывают повреждений в современных зданиях, хотя они могут представлять опасность для очень старых зданий. Более сложной является оценка раздражения, которое они могут вызывать у людей, поскольку это зависит от таких факторов, как окружающая среда, предыдущий уровень воздействия или индивидуальные ожидания. Как и в случае с шумом, который изучен гораздо лучше, недостаточно измерить его уровень, чтобы понять, насколько он раздражает. По-прежнему не хватает данных, чтобы понять, как воспринимаются эти вибрации. По этой причине исследователи считают, что будущие нормы должны начинаться с установления объективных параметров, прежде чем рассматривать более субъективные. По словам Гонсалеса, помимо анализа того, могут ли вибрации автобусов вызывать дискомфорт или повреждения, команда также оценивает, могут ли электромобили, которые, как уже было показано, имеют акустические преимущества, предложить преимущества с точки зрения вибраций. «Мы находимся на этой стадии, пытаясь определить, оказывают ли они положительное влияние и на этот аспект», - сказал он.