Наша рассылка позволит вам оперативнее узнавать о том, как меняется железнодорожный мир!
Вы будете получать уведомления о публикации новых статей
Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь c политикой конфиденциальности
Подпишитесь на нашу страницу в Facebook!

Под стук колес

Низкий уровень выбросов углерода и иных загрязняющих веществ в атмосферу — безусловное преимущество рельсового транспорта. Но у поездов есть существенный недостаток: они слишком громкие. Существующие решения в области шумоподавления пока не могут полностью решить эту проблему. Но в бой подтягиваются технологии Индустрии 4.0.

Под стук колес

Низкий уровень выбросов углерода и иных загрязняющих веществ в атмосферу — безусловное преимущество рельсового транспорта. Но у поездов есть существенный недостаток: они слишком громкие. Существующие решения в области шумоподавления пока не могут полностью решить эту проблему. Но в бой подтягиваются технологии Индустрии 4.0.

Ездите тише

Сегодня подвижной состав на скорости 150–200 км/ч издает звук мощностью до 85–95 децибел (дБ) на расстояние 25 м (подробнее см. таблицу). Это сопоставимо с громкостью детского плача (76–82 дБ) или работой музыкального центра (84–88 дБ).

Шумы не только раздражают людей, но и опасны для здоровья. Как следствие, широкое распространение поездов встречает сопротивление со стороны Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ). В соответствии с ее последними рекомендациями для Европы уровень шума, производимого железнодорожным транспортом, необходимо опустить ниже среднего уровня 54 дБ. Ночью этот показатель должен быть меньше 44 дБ.

Санитарные нормы большинства стран сегодня учитывают позицию ВОЗ. Более того, «антишумовое» законодательство постоянно ужесточают. Применяются как меры мягкого стимулирования, так и прямые ограничения. Например, в Нидерландах для операторов, которые эксплуатируют малошумные поезда, уже более десяти лет предусмотрены скидки за пользование путями. В Германии в прошлом году ввели запрет на чугунные тормозные колодки для грузовых вагонов.
подвижной состав на скорости 150–200 км/ч издает звук мощностью до 85–95 децибел
Deutsche Bahn оборудует к 2025 году все электровозы бесшумными дисковыми тормозами из композитных материалов
Но пока победить железнодорожный шум не удалось. По данным Еврокомиссии, в ЕС 20% населения все еще проживает в районах с неприемлемым уровнем шума и вибрации.

Как следствие, стоит ждать более масштабных ограничений. Новая техническая спецификация допустимого шума (NOI TSI) Европейского агентства железнодорожного транспорта заметно ужесточает стандарты, согласованные в 2011 и 2014 годах. На национальном уровне все больше стран реализуют крупномасштабные программы «акустической безопасности», вводят системы дифференцированной оплаты доступа к путям NDTAC с уменьшенными ставками для малошумных грузовых вагонов.

Железнодорожные функционеры уже проявляют обеспокоенность. «Снижение шума — дорогое удовольствие. Эти меры должны иметь хорошее соотношение затрат и результатов. В противном случае высокая стоимость контроля шума, скорее всего, поставит под угрозу конкурентоспособность железных дорог, под угрозой окажутся преимущества устойчивости железнодорожного транспорта», — говорится в распространенном в 2021 году обращении Международной ассоциации железных дорог.
Ночью уровень шума должен быть меньше 44 дБ

Пассивная защита

Опасения операторов частично оправданны. Обычные средства борьбы с громкими звуками не всегда эффективны для транспортной отрасли. К счастью, разнообразных технологий, позволяющих понизить шумовые «выбросы», создаваемые поездами во время движения, с каждым годом становится все больше.

К «пассивным» средствам «акустической обороны» относят, в частности, полимерные прокладки, устанавливаемые между рельсами и шпалами. Сегодня можно усовершенствовать даже балласт (минеральный сыпучий материал, обычно щебень или гравий), который заполняет пространство между нижней постелью шпал или других рельсовых опор. На некоторых участках путей для снижения вибрации в балласт стали добавлять дополнительное связующее вещество и порошок из отработанных шин. В перспективе это решение планируют совмещать с укладкой шпал из композитных материалов.
Популярный способ шумоподавления — бесстыковочное соединение рельсов
Особую известность в последнее время получила еще одна технология из числа мер «пассивной защиты» — Low Vibration Track. Специальные амортизирующие резиновые прокладки монтируются между рельсом и бетонным основанием. Шумы от подземных железных дорог после этой операции снижаются с 80 до 72 дБ. Также продлевается срок службы инфраструктуры, а расходы на содержание путей сокращаются в среднем на 20%. Применять технологию можно как при строительстве новых станций, так и при реконструкции старых. Еще один способ шумоподавления — бесстыковочное соединение рельсов. За счет этого поезда двигаются плавнее и тише.

Также внедряются решения по дополнительной шлифовке или смазке рельсов и колес. Не секрет, что из-за отсутствия эффективного способа смазки на путях трамваи издают неприятный скрежет. В прошлом году в Майнце на экспериментальном участке заработала система, которая запускает цикл смазывания при приближении трамвая. Насос подает минимально необходимое количество средства на одномагистральные распределители. В результате смазка лучше распределяется колесами, полотно остается чистым, а расход материала остается минимальным.
Самый простой способ борьбы с «акустическими выбросами» — шумозащитные экраны

Атака — лучшая защита

Самый простой «активный» способ борьбы с «акустическими выбросами» — установить шумозащитные экраны. Они достаточно эффективны и в среднем снижают уровень «загрязнений» на 5–10 дБ.

Но уже созданы более сложные системы шумоподавления. Они формируют сложный гармонический сигнал, подающийся в динамики в противофазе источника шума. Сигналы накладываются друг на друга, образуя за динамиками область с низкими показателями громкости.
Недавно ученые из Наньянского технологического университета представили абсолютно новую систему активного подавления звуков и протестировали ее в макетной комнате с полноразмерным бытовым окном. В типичном для городского транспорта диапазоне частот с ее помощью удалось заглушить до 10 дБ от среднего уровня шума в помещении при открытом окне.

Для шумоподавления специальные амортизирующие резиновые прокладки
монтируются между рельсом и бетонным основанием
Правда, пока такие системы не универсальны. Образец из Наньянского университета плохо справляется с низкочастотными звуками (которые, в частности, характерны для звука самолетов). В любом случае дальнейшие разработки подобных систем, похоже, позволят совмещать естественную вентиляцию и шумоподавление в условиях города.

Вносят свой вклад в борьбу с шумом и машиностроители. Провоцирующие громкие звуки детали модифицируют. Deutsche Bahn недавно объявила, что к 2025 году все 850 электровозов компании оснастят бесшумными дисковыми тормозами из композитных материалов. Замена тормозных колодок и перепрофилирование колес приводит к снижению шума на 8 дБ. А в Японии уже несколько лет работают над новыми типами токосъемника. Модифицируется шумоизоляционная пластина детали, также меняется ползунок, следующий за контактным проводом. Благодаря инженерным разработкам пиковый уровень громкости пантографа уже снижен более чем на 2 дБ.
По оценкам Роспотребнадзора России, звук, уровень которого равен 68–92 дБ, может стать причиной возникновения заболеваний нервной системы. Человеку, который регулярно подвергается воздействию шума выше 65–70 дБ, приходится затрачивать на 15–25% больше нервно-­психических и физических усилий, чтобы сохранить обычный уровень активности и производительности. Звук мощнее 84–88 дБ вовсе повышает артериальное давление.

Секретное оружие

На борьбу с шумом уже брошена «тяжелая артиллерия» — технологии Индустрии 4.0. Недавно немецкая компания SoundPLAN GmBH представила программное обеспечение SoundPLAN. Оно помогает определить причину нарушения тишины и минимизировать последствия как на стадии строительства новых железных дорог, так и в местах со сложившейся инфраструктурой.

Информация, касающаяся количества поездов, их типа и длины, скорости и деталей поверхности рельсов, вводится в систему. Модуль звукового картографирования железнодорожного шума SoundPLAN рассчитывает силу звукового импульса и географию распространения. Затем искусственный интеллект сопоставляет информацию, а программа создает графическую «акустическую карту», используя цвета для отображения различных уровней громкости. Это позволяет быстро анализировать информацию и подбирать наиболее эффективные варианты снижения «звуковых выбросов».
На борьбу с шумом уже брошены технологии Индустрии 4.0
Другой проект по прогнозированию уровня шума при проектировании железнодорожных путей с помощью искусственного интеллекта (Fine 1) реализуется при участии поставщика цифровых решений Shift2Rail.

Похоже, очень скоро именно роботы будут просчитывать эффективность применения в комплексе всех существующих решений по шумоподавлению. После массового распространения таких программ моделирование транспортной сети заметно упростится. Шум хотя и не исчезнет полностью, но перестанет быть заметным сдерживающим фактором в развитии городов будущего.

КОРОТКО

  • Подвижной состав на скорости 150–200 км/ч издает звук мощностью до 85–95 дБ на расстояние 25 м.
  • По данным Еврокомиссии, в ЕС 20% населения все еще проживает в районах с неприемлемым уровнем шума и вибрации.
  • К «пассивным» средствам «акустической обороны» относят полимерные прокладки, устанавливаемые между рельсами и шпалами.
  • Deutsche Bahn объявила, что к 2025 году все 850 электровозов компании оснастят бесшумными дисковыми тормозами из композитных материалов.