Aplinkai draugiški keliai – mažatriukšmės kelių dangos

Prof. dr. Audrius Vaitkus, doc. dr. Viktoras Vorobjovas, dokt. Tadas Andriejauskas, Lietuvos keliai, 2017 Nr.1
Aplinkai draugiški keliai – mažatriukšmės kelių dangosLietuvos keliai
Aplinkos triukšmas yra viena didžiausių šių laikų aplinkosaugos problemų. Pasaulio sveikatos organizacijos atlikti statistiniai tyrimai rodo, kad apie 20-30 proc. ES gyventojų yra nuolat veikiami triukšmo lygio, viršijančio didžiausias leistinas normas (65 dBA - dienos metu ir 55 dBA - nakties metu). Kadangi triukšmo poveikis nėra pastebimas iškart, visuomenė dažnai linkusi neįvertinti jo žalos. Tačiau ilguoju laikotarpiu triukšmo poveikis sukelia didelę žalą žmogaus sveikatai (klausos aparatui, bendrai psichinei būklei, nervų sistemai, širdies ir kraujagyslių sistemai ir kt.), dėl ko atsiranda neigiamų padarinių (susierzinimas ir nepakankama gyvenimo kokybė, neramus miegas ir nemiga, suvokimo ir mokymosi proceso sutrikimai, sumažėjęs darbo produktyvumas, gyvūnams - migracija ir populiacija). Galiausiai triukšmo poveikis neigiamai veikia ekonomiką (turto nuvertėjimas, socialinės ir ekonominės išlaidos).

Mažatriukšmės kelių dangos pasižymi optimizuota paviršiaus tekstūra, mažinančia padangos protektoriaus bloko vibracijas, ir didesniu susisiekiančių oro tuštymių kiekiu mišinyje.

Transporto sukeliamas triukšmas ir jo žala

Aplinkos triukšmas yra viena didžiausių šių laikų aplinkosaugos problemų. Pasaulio sveikatos organizacijos atlikti statistiniai tyrimai rodo, kad apie 20-30 proc. ES gyventojų yra nuolat veikiami triukšmo lygio, viršijančio didžiausias leistinas normas (65 dBA – dienos metu ir 55 dBA – nakties metu). Kadangi triukšmo poveikis nėra pastebimas iškart, visuomenė dažnai linkusi neįvertinti jo žalos. Tačiau ilguoju laikotarpiu triukšmo poveikis sukelia didelę žalą žmogaus sveikatai (klausos aparatui, bendrai psichinei būklei, nervų sistemai, širdies ir kraujagyslių sistemai ir kt.), dėl ko atsiranda neigiamų padarinių (susierzinimas ir nepakankama gyvenimo kokybė, neramus miegas ir nemiga, suvokimo ir mokymosi proceso sutrikimai, sumažėjęs darbo produktyvumas, gyvūnams – migracija ir populiacija). Galiausiai triukšmo poveikis neigiamai veikia ekonomiką (turto nuvertėjimas, socialinės ir ekonominės išlaidos).

Garso lygio suvokimas

Europos Komisijos skaičiavimais, Europos Sąjungos socialinės ir ekonominės kelių bei geležinkelių eismo sukeliamo triukšmo išlaidos sudaro 40 mlrd. eurų per metus, iš kurių 90 proc. tenka lengviesiems automobiliams ir sunkiasvorėms transporto priemonėms, tai yra apie 0,4 proc. viso ES BVP. Prognozuojama, kad ateityje su triukšmu susijusios išlaidos iki 2050 m. pasieks 60 mlrd. eurų per metus.

Automobiliui važiuojant keliu, sukeliamas tam tikro lygio triukšmas, kuris didžiąja dalimi priklauso nuo važiavimo greičio. Važiuojant mažu greičiu, dominuojantis automobilio triukšmo šaltinis yra automobilio atskirų dalių veikimas (variklis, pavarų dėžė, dujų išmetimo sistema ir kt.), važiuojant nuo 40 iki 120 km/val. greičiu, dominuoja dėl padangos ir dangos sąlyčio susidarantis triukšmas, o pasiekus didelį greitį (daugiau kaip 120 km/val.), pagrindiniu triukšmo šaltiniu tampa automobilio aerodinamikos sukeliamas triukšmas. Esant skirtingam važiavimo greičiui (30-130 km/val.), triukšmo lygis gali varijuoti net iki 25 dBA. Triukšmo skirtumai priklauso ne tik nuo transporto priemonės greičio, bet ir nuo rūšies – sunkiojo transporto priemonių triukšmo emisija yra ~10 dBA didesnė negu lengvųjų. Ši automobilio triukšmo šaltinio priklausomybė nuo važiavimo greičio parodo, kad apgyvendintose teritorijose ir vidutinio greičio keliuose pagrindinis triukšmo šaltinis yra padangos ir dangos sąlyčio metu susidarantis triukšmas, kuriam sumažinti reikia skirti didžiausią dėmesį.

Padangos ir dangos sąlyčio triukšmas susidaro padangai riedant kelio paviršiumi ir vykstant protektoriaus blokų vibracijoms dėl dangos paviršiuje esančių nelygumų bei oro cirkuliacijos padangos ir dangos sąlyčio vietoje. Padangos ir dangos sąlyčio triukšmui poveikį turi kelio dangos (paviršiaus tekstūra, poringumas, standumas, nusidėvėjimas, mišinys), padangų (padangų skaičius, matmenys, protektoriaus gylis ir forma, struktūra), aplinkos oro sąlygų (temperatūra, vanduo, vėjas) ir vairavimo elgsenos (važiavimo greitis, stabdymas ar greitėjimas) faktorių visuma.

lentele 011

Mažatriukšmės kelių dangos

Nors tradicinių transporto triukšmą mažinančių priemonių, tokių kaip triukšmą slopinančios sienutės, naudojimas yra efektyvus, tačiau jų įrengimas yra brangus ir sudėtingas, o dažnai ir neįmanomas dėl esamų įvairių apribojimų. Todėl rekomenduojama praktikoje derinti ir taikyti įvairius triukšmo mažinimo sprendimus. Vienas tokių – mažatriukšmės kelių dangos. Šio tipo dangos pasižymi optimizuota paviršiaus tekstūra, mažinančia padangos protektoriaus bloko vibracijas, ir didesniu susisiekiančių oro tuštymių kiekiu mišinyje. Taip sumažinamas oro suspaudimo efektas ir padidinama kelio dangos paviršiumi sklindančių garso bangų absorbcija.

Poringojo asfalto mišiniai, kaip efektyvios triukšmą mažinančios kelių dangos, yra plačiai naudojami šiltesnio klimato šalyse, tačiau Lietuvoje dėl specifinių klimato sąlygų (didelio metinio užšalimo ir atšilimo ciklų skaičiaus) šios dangos nebuvo taikomos dėl jų jautrumo aplinkos temperatūros poveikiui ir, tikėtina, nedidelio ilgaamžiškumo. Didelių temperatūrinių dažnai pasikartojančių ciklų regionuose dažniau taikomos mažatriukšmės optimizuotos paviršiaus tekstūros asfalto dangos. Tokių dangų sukūrimas paremtas tradicinių SMA ir AC mišinių optimizavimu padangos ir dangos sąlyčio triukšmui mažinti.

Tokio tipo dangas Lietuvoje pradėjo kurti ir vystyti VCTU Kelių tyrimo instituto specialistai. Nuo 2013 m. intensyviai atliekami mažatriukšmių asfalto dangų, pritaikytų Lietuvos klimato sąlygoms, laboratoriniai tyrimai. Gerosios užsienio patirties pritaikymas Lietuvos sąlygoms leido laboratorijoje sukurti mažatriukšmio asfalto mišinius SMA 5 TM, SMA 8 TM ir TMOA 5. Šie ašfalto mišiniai išlaiko tradicinių SMA ir AC mišinių funkcionalumą, tačiau dėl mažesnio asfalto mišinio didžiausios mineralinių medžiagų dalelės dydžio ir specialiai sumodeliuotos granuliometrinės sudėties jie pasižymi optimizuota dangos paviršiaus tekstūra, kuri mažina padangos vibracijų susidarymą. Taip pat šie mišiniai pasižymi didesniu oro tuštymių kiekiu, kuris absorbuoja kelio dangos paviršiumi sklindančias garso bangas. Atlikti plataus masto palyginamieji laboratoriniai tyrimai, kurių metu nustatytos koncepcinių triukšmą mažinančių asfalto mišinių ir tradicinių asfalto mišinių fizinės ir mechaninės savybės, triukšmą mažinančios savybės ir atsparumas klimato poveikiui, davė teigiamų rezultatų ir paskatą įrengti bandomuosius ruožus su šiais mišiniais.

lentele 022

Triukšmą mažinančių asfalto mišinių bandomasis ruožas

2015 m. rudenį kelio A2 Vilnius-Panevėžys 56,07-57,57 km buvo įrengtas pirmasis Lietuvoje ir Baltijos šalyse triukšmą mažinančių asfalto mišinių bandomasis ruožas. Ruožas sudarytas iš trumpesnių ruoželių, kurių viršutinis asfalto dangos sluoksnis visu važiuojamosios dalies pločiu įrengtas iš laboratorijoje sukurtų mažatriukšmių asfalto mišinių SMA 5 TM, SMA 8 TM, TMOA 5, poringojo asfalto PA 8 ir tradicinių asfalto mišinių SMA 8 S, SMA 11 S, AC 11 VS, AC8 PAS-H.

Pagrindinis bandomojo ruožo tikslas – įvertinti eksperimentinio ruožo dangų, įrengtų iš laboratorijoje sukurtų triukšmą mažinančių asfalto mišinių ir tradicinių asfalto mišinių, funkcionavimą Lietuvos sąlygomis, nustatant naudojimo ir triukšmo mažinimo savybių efektyvumą bei kitimą laike ir pateikti rekomendacijas dėl šių dangų taikymo ateityje.

Bandomajame ruože periodiškai atliekami detalūs triukšmo savybių tyrimai, pritaikant SPB, CPX, garso sugerbęs matavimo, dangos paviršiaus tekstūros (IRI, MPD, MTD), sluoksnių storio ir oro tuštymių kiekio nustatymo metodus.

CPX triukšmo lygio tyrimai

Išsamiam ir reprezentatyviam padangos ir dangos sąlyčio sukeliamo triukšmo lygio nustatymui ir analizei taikomas CPX metodas, kai triukšmo lygis matuojamas mikrofonais triukšmo šaltinio vietoje – specialios priekabos ratų padangų ir dangos sąlyčio taškuose. CPX priekabos ratai yra uždengti specialiu gaubtu, izoliuojančiu pašalinius triukšmo šaltinius ir (ar) triukšmo lygį galinčius lemti faktorius. Matavimai atliekami dviem matuojamųjų padangų komplektais, kurių vienas reprezentuoja lengvojo transporto sukeliamą triukšmą, o kitas – sunkiojo transporto. Kadangi triukšmo lygis ir susidarymo mechanizmai tiesiogiai priklauso nuo važiavimo greičio, matavimai atliekami 40, 50, 80 ir 100 km/val. greičiu.

4 ir 5 paveiksluose pateiktos CPX triukšmo lygio vertės, nustatytos praėjus metams po eksploatacijos pradžios. Taip pat pateikti matavimų rezultatai, gauti vykdant CPX triukšmo lygio matavimus lengvojo ir sunkiojo transporto priemonių padangų komplektais 50 ir 80 km/val. greičiu.

Geriausiais rezultatais pasižymi poringojo asfalto danga: lengvųjų automobilių triukšmo lygis 50 ir 80 km/val. važiavimo greičiu yra mažesnis už tradicinių asfalto mišinių atitinkamai 2,9-3,3 dBA ir 3,9—4,8 dBA; sunkiųjų transporto priemonių triukšmo lygis 50 ir 80 km/val. važiavimo greičiu yra mažesnis už tradicinių asfalto mišinių atitinkamai 3,0-3,6 dBA ir 4,0-4,9 dBA.

Optimizuoti ir Lietuvos oro sąlygoms pritaikyti mažatriukšmės asfalto dangos sprendiniai SMA 5 TM, SMA 8 TM ir TMOA 5 taip pat parodė gerus rezultatus. 50 km/val. važiavimo greičiu lengvųjų transporto priemonių triukšmą geriausiai mažina SMA 8 TM ir TMOA 5 asfalto mišiniai, kurių triukšmo lygio sumažėjimas, lyginant su tradiciniais asfalto mišiniais, yra 2,5-3,8 dBA, 80 km/val. greičiu – TMOA 5 asfalto mišinys, sumažinantis triukšmą 3,2-4,1 dBA. Vertinant sunkiojo transporto priemonių sukeliamo triukšmo lygius, SMA 8 TM ir TMOA 5 asfalto mišinių triukšmo lygio sumažėjimas yra mažesnis: 2,3-3,4 dBA – 50 km/val. greičiu ir 1,9-3,3 dBA – 80 km/val. greičiu. Matavimo rezultatais nustatyta, kad mišinys SMA 5 TM pasižymi geresnėmis triukšmo mažinimo savybėmis, esant didesniam greičiui (80 km/val.), esant mažesniam greičiui triukšmo lygio sumažėjimas, lyginant su tradiciniais asfalto mišiniais, – 1,0-2,1 dBA.

lentele 033

lentele 044

Apibendrinimas

Įgyvendindama Europos Parlamento ir Tarybos direktyvą 2002/49/EB dėl aplinkos triukšmo įvertinimo ir valdymo bei vadovaudamasi LR triukšmo valdymo įstatymu, Lietuvos automobilių kelių direkcija patvirtino valstybinės reikšmės automobilių kelių triukšmo prevencijos strategiją, kurioje viena iš transporto sukeliamo triukšmo mažinimo priemonių yra mažatriukšmės kelių dangos.

Periodiškai atliekami tyrimai eksperimentiniame mažatriukšmių dangų ruože rodo, kad Lietuvos oro sąlygoms sukurtų mažatriukšmių asfalto mišinių SMA 5 TM, SMA 8 TM ir TMOA 5 taikymas leidžia sumažinti triukšmo lygį (lyginant su tradiciniais asfalto mišiniais, 2-4 dBA).

Nuolat atliekamos vizualinės inspekcijos parodė, kad mažatriukšmiai * asfalto mišiniai po vienerių metų eksploatacijos pasižymi geromis atsparumo oro ir transporto mechaniniam poveikiui savybėmis. Pastebėta, kad poringojo asfalto danga taip pat yra puikios būklės.

Turimi rezultatai leidžia pagrįstai teigti, kad sukurti mažatriukšmiai asfalto mišiniai Lietuvos oro sąlygoms gali būti sėkmingai taikomi tiek mažesnio, tiek ir didelio greičio keliuose ar gatvėse. Atliekant išsamią įrengimo vietos analizę, galima parinkti geriausiai ir ilgiausiai funkcionuosiantį mažatriukšmės asfalto dangos sprendinį. Tai rodo ir sėkmingai pritaikytų sukurtų mažatriukšmių asfalto dangų pavyzdžiai kai kuriose Lietuvos miestų savivaldybių gatvėse.

Tolimesnė periodinė dangų stebėsena ir tyrimai triukšmą’ mažinančių asfalto mišinių bandomajame ruože ateityje leis įvertinti akustinį mažatriukšmių asfalto mišinių senėjimą, kurių pagrindu bus tobulinamos šių mišinių triukšmo mažinimo ir ilgaamžiškumo savybės.

Projektas įgyvendinamas Lietuvos automobilių kelių direkcijos prie Susisiekimo ministerijos užsakymu.