Vliv vstupních parametrů na spolehlivost predikce hlukové zátěže z železniční dopravy

• Foto

Pokud se jedná o predikovanou hlukovou zátěž pro časově vzdálená období (např. za 10 let) nebo pro různé (hypotetické) dopravní zatížení, nelze ověřovací měření provést. V tomto případě se pak jedná o odhad předpokládané hlukové situace. Tento článek se věnuje studii vlivu základních vstupních parametrů na výsledné hodnoty L_Aeq při softwarové modelaci hlukové zátěže. Uváděné vstupní parametry odpovídají programové nabídce softwaru LimA, který obsahuje holandskou výpočtovou metodiku RLM2.

VSTUPNÍ PARAMETRY
Výsledné hodnoty akustických hladin (L_Aeq) se mění v závislosti na volbě dopravně technických parametrů a korekcí pro stanovené kategorie typů vlaků, vlastnosti úseku zvolené tratě a odrazivosti okolního terénu. Následující rozdělení bylo převzato z anglické programové nabídky holandské výpočtové metodiky RLM2 obsažené v softwaru LimA. Požadované dopravně technické parametry jsou ve vybrané metodice z nabízených možností zvoleny takto:

Železniční trať
Typ konstrukce železničního svršku:

• s příčnými dřevěnými nebo „cikcak“ betonovými pražci ve štěrkovém loži,
• s příčnými betonovými nebo dvoublokovými betonovými pražci ve štěrkovém loži,
• s výhybkami nebo stykovanými kolejnicemi a štěrkovým ložem,
• s betonovými bloky na pevném podkladě,
• s betonovými bloky ve štěrkovém loži, nevhodné pro použití v ČR,
• se seřiditelným upevněním kolejnic, nevhodné pro použití v ČR,
• se seřiditelným upevněním kolejnic ve štěrkovém loži, nevhodné pro použití v ČR,
• se zalitými kolejnicemi (speciální systém pevné jízdní dráhy),
• s úrovňovými přejezdy.

Typ tratě (styky, výhybky):

• bezstyková kolej,
• stykovaná kolej,
• jedna výhybka na 100 m,
• více výhybek.

Vlak
Kategorie typu vlaku:

• osobní vlaky se špalíkovými (blokovými) brzdami,
• osobní vlaky s větším podílem kotoučových brzd a špalíkovými brzdami,
• osobní vlaky s kotoučovými brzdami,
• nákladní vlaky se špalíkovými brzdami,
• dieselové a elektrické vlaky se špalíkovými brzdami,
• dieselové vlaky s kotoučovými brzdami,
• metro a městské rychlodráhy s kotoučovými brzdami,
• vlaky InterCity a zastávkové vlaky s kotoučovými brzdami,
• vysokorychlostní vlaky s kotoučovými a se špalíkovými brzdami.

VLIV VSTUPNÍCH PARAMETRŮ
Z výše uvedených informací je zřejmé, že metodika RLM2 umožňuje širokou volbu variant. Aby bylo jasnější, do jaké míry volba vstupních parametrů ovlivňuje výsledek, byl proveden jednoduchý ověřovací modelový výpočet, při kterém byl měněn vždy jediný parametr, ale zato v celé škále nabízených možností. Měněné parametry jsou v následujícím odstavci uvedeny tučně.

Základní modelová situace byla zvolena takto:

• dvoukolejná trať v přímé, v úrovni okolního terénu,
• akustické hladiny počítány v 50 m od osy koleje,
• intenzita dopravy šest vlaků v jednom směru za hodinu,
• rychlost vlaku 120 km.h^–1,
• zdroj hluku bodový,
• typ konstrukce železničního svršku – s betonovými bloky ve štěrkovém loži,
• zastávkové vlaky s kotoučovými brzdami,
• bezstyková kolej,
• pohltivost terénu 0,7.

Pro kontrolu správnosti nastavení modelu byly nejdříve ověřeny známé průběhy akustických hladin – pokles hladin s rostoucí vzdáleností od osy koleje (obr. 1) a nárůst hladin s rostoucí rychlostí (obr. 2).

V tabulce 1 jsou uvedeny spočítané akustické hladiny (L_{Aeq, 1h}) pro jednu hodinu pro všechny programem nabízené parametry. V tabulce 2 je uveden rozsah změny velikosti L_Aeq,1h v rámci jednotlivých parametrů.

KOMENTÁŘ K VÝSLEDKŮM
Z rozdílů uvedených v tabulce 2 je patrné, že největší vliv na výsledné hodnoty ekvivalentní hladiny akustického tlaku A má parametr určující typ kategorie vlaku. Je to dáno především širokou škálou parametru nabízeného danou výpočtovou metodikou. Velmi pozitivně je vnímána možnost širokého výběru konkrétního typu vlaku, který odpovídá provozovanému vozovému parku pro daný stát. Analogicky je ale nutné si uvědomit, že pokud bude výpočet proveden pro jiný stát, který má jiný vozový park, nemusí výše popsané kategorie přesně odpovídat reálnému stavu. Následně může dojít i ke špatnému výběru příslušné kategorie typu vlaku a tím i ke zkreslení výsledků. Pokud budeme uvažovat kvalitu a stav vozového parku provozovaného na území ČR, lze často jen stěží a s velkou obezřetností jednoznačně stanovit odpovídající parametr v dané kategorii. Z tohoto důvodu je vždy nutné provést výpočet pro současnou situaci a podpořit ho reálným měřením v terénu. Na základě měření a výpočtu lze přesněji zvolit příslušnou kategorii.

Jako druhý parametr nejvíce ovlivňující výpočet se jeví volba pohltivosti terénu. V minulosti byl tento parametr často opomíjen a nevěnovala se mu při výpočtu velká pozornost. Z výše uvedených hodnot je patrné, že v extrémních případech při volbě absolutně pohltivého, resp. odrazového povrchu lze dosáhnout rozdílu hodnot dosahujících až k 9 dB. Pokud si rozdělíme rozsah parametru do tří základních skupin tj. měkký, tvrdý a kombinovaný povrch, tak již získané rozdíly hodnot v rámci skupiny jsou výrazně nižší. Lze předpokládat, že pokud se povrch určí např. jako pohltivý bez ohledu na volbu reálií (tj. ČR, Holandsko ap.) tak získané výsledky si budou odpovídat a nebudou výrazně ovlivněny.

Jako třetí parametr nejvíc ovlivňující výpočet je volba typu konstrukce železničního svršku. Rozsah nabízených kategorií v rámci tohoto parametru neumožňuje přesnou volbu typu železničního svršku v podmínkách ČR, a je proto nutné vycházet ze zkušeností podpořených měřením in situ.

Tabulka 1 – Přehled vlivu jednotlivých vstupních parametrů na akustické hladiny

Tabulka 2 – Rozsah změny velikosti L_Aeq,1h v rámci jednotlivých parametrů

SHRNUTÍ
Predikční softwary, resp. metodiky jsou nastaveny na zpracování velkého množství vstupních dat. Při modelování hlukové zátěže v různých výpočtových metodikách je důležité se podrobně věnovat nabízeným možnostem dané metodiky. Pokud se pro výpočet hlukové situace (např. v ČR) použije výpočtová metodika jiného státu, je nezbytné se detailně věnovat těm rozdílným parametrům, které nejvíce ovlivňují výsledné hodnoty ekvivalentních hladin akustického tlaku A tj. např. parametr kategorie typu vlaku a typu konstrukce železničního svršku.

Jak vyplývá z uvedeného hodnocení, může mít variabilita zadaných kategorií typů vlaků, a typů konstrukce železničního svršku vliv na výpočet L_Aeq v extrémních případech 7–11 dB. Výše uvedené hodnoty vysoce převyšují standardní nejistoty výpočtu modelované hlukové situace. Z toho vyplývá, že při nesprávné volbě vstupních parametrů může dojít i k hrubé chybě. Nabídka v jednotlivých kategorií sledovaných parametrů nevystihuje jednoznačně situaci v České republice, proto je nezbytné provádět ověřovací, resp. kalibrační měření, která by podpořila výpočet.

Článek byl vytvořen za podpory výzkumného záměru MSM 6840770001 Spolehlivost, optimalizace a trvanlivost stavebních materiálů a konstrukcí.

LITERATURA:
[1] AR-INTERIM-CM (Smlouva číslo: B4-3040/2001/329750/MAR/C1), Přizpůsobení a revize prozatímních metod výpočtu hluku pro účely strategického mapování hluku, WP 3.2.1: Hluk ze železniční dopravy – Popis výpočtové metody, 1996

RECENZE
Předložený článek popisuje míru vlivu vstupních parametrů predikčního SW LimA pracujícího s holandskou výpočtovou metodikou RLM2 na výsledné hodnoty akustických hladin (L_Aeq). Autorky článku k tomuto úkolu přistoupily velmi zodpovědně. Vybraly vhodný SW, sestavily výpočtový model, provedly kontrolní výpočet s referenčními vstupními hodnotami, ověřily funkčnost modelu a provedly výpočty vlivů vstupních hodnot.

Je zde velmi správně připomenuta potřeba ověřovacích a kalibračních měření při aplikování výpočtových modelů a predikčních SW obecně na konkrétní specifické situace.

Ing. Daniel Polič, Ph.D.,
polic@dip.cz,
DIPRO, spol. s r. o.

Impact of Imput Parameters on Reliability of Predicting the Noise Load in Railway Transport
This article deals with the study of the impact of basic input parameters on the resulting values of L_Aeq by software modelling of noise load. The included input parameters correspond to the programme offer of the Dutch computing methodology RLM2 contained in the soiftware LimA.

Autoři

• Ing. Bc. Štulíková Lenka Ph.D.
• Ing. Habásková Lucie