2004, letní semestr. I. ročník, KS Pardubice (obor DI-DC) Kožnar Petr

Dopravní fakulta Jana Pernera, Univerzita Pardubice šk. rok 2003/2004, letní semestr I. ročník, KS Pardubice (obor DI-DC) Kožnar Petr 16. 5. 2004 Název práce: Hluk

v dopravě a jeho vliv na životní prostředí

Prohlášení: Prohlašuji, že předložená práce je mým původním autorským dílem, které jsem vypracoval samostatně. Literaturu a další zdroje, z nichž jsem při zpracování čerpal, v práci řádně cituji. Anotace: Tato semestrální práce se zabývá hlukem, příčinami jeho vzniku, cíleným snižováním v procesu dopravy a omezováním jeho dopadu na životní prostředí a obyvatelstvo. Klíčová slova: Životní prostředí, zvuk, hluk, hluková mapa, zvukoměr, kmitočet, vlnová délka, sluch, sluchový orgán, protihlukové stěny, rolety, těsnění, zvukově izolační okna, vlak, auto, letadlo, lodní doprava, silniční doprava, železniční doprava, letecká doprava, letiště, přístav, kolejnice, komunikace, železniční stanice, zdraví člověka.

1

Obsah 1. 2. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 3. 4. 4.1. 4.2. 4.2.1. 5. 5.1. 5.2. 5.3. 6. 7. 7.1. 7.1.1. 7.1.2. 7.2. 7.2.1. 7.2.2. 7.3. 7.3.1. 7.3.2. 7.3.3. 7.4. 7.4.1. 7.4.2. 8. 8.1. 8.1.1. 8.1.2. 8.1.3. 8.1.4. 8.1.5. 8.1.6. 8.2. 8.2.1. 8.2.2. 8.3. 8.4. 9.

Úvod Co je to zvuk? Šíření zvuku Kmitočet zvuku Vlnová délka Amplituda zvuku Co je to hluk? Měření zvuku Proč se měří zvuk? Čím se měří zvuk? Zvukoměr Sluchový orgán člověka Zevní ucho Vnitřní ucho Střední ucho Negativní dopad hluku na zdraví člověka Hluk v dopravě Automobilová doprava Vnější hluk Vnitřní hluk Železniční doprava Jízda vlaků Železniční stanice Letecká doprava Civilní letiště Skladba a hustota leteckého provozu Vojenská letiště Lodní doprava Přístavy Plavidla Snižování hladiny hluku Ochrana proti šíření hluku a jeho pronikání do budov a místností Fasádní izolační desky Protihlukové stěny Protihlukové valy Okna s tepelně a zvukově izolačními vlastnostmi Těsnění oken a dveří Předokenní rolety Železniční doprava Železniční svršek a železniční spodek Železniční kolejová vozidla Silniční doprava Letecká doprava Co říci závěrem? Použitá literatura

2

str. 3 str. 3 str. 3 str. 4 str. 5 str. 7 str. 8 str. 8 str. 8 str. 9 str. 9 str. 10 str. 10 str. 10 str. 11 str. 12 str. 13 str. 13 str. 14 str. 14 str. 15 str. 15 str. 16 str. 16 str. 16 str. 16 str. 16 str. 17 str. 17 str. 17 str. 17 str. 18 str. 18 str. 18 str. 21 str. 21 str. 22 str. 23 str. 24 str. 25 str. 25 str. 27 str. 27 str. 28 str. 29

1. Úvod Za posledních pár století došlo na naší planetě k obrovskému nárůstu populace a mohutnému rozvoji techniky ve všech oblastech lidské činnosti. Ve většině vyspělých států se zvýšila hustota osídlení, lidé se stahují do větších aglomerací, kde se stalo nutností stavět výškové budovy, které pojmou daleko více obyvatel na malé zastavěné ploše. Toto je již samo o sobě obrovskou zátěží na psychiku lidí. Jenže lidé chodí do zaměstnání, chtějí uspokojovat své potřeby, nakupovat, cestovat, rychle se přemísťovat z místa na místo. K tomu ovšem potřebují dopravu a dopravní prostředky. Je prokázáno, že doprava patří mezi ty obory lidské činnosti, které výraznou měrou zatěžují ovzduší a životní prostředí na této planetě. Při procesu dopravy a její hustotě vzniká, mimo jiné, také nadměrné množství hluku, jež se negativně projevuje na psychice a celkovém zdravotním stavu obyvatel. Proto byli lidé přinuceni začít vytvářet opatření, proti škodlivému vlivu hluku na jejich organismus.

2. Co je to zvuk? Zvuk je tak běžnou součástí každodenního života, že si moderní člověk sotva uvědomuje všechny jeho funkce a účinky. Přináší člověku uspokojení při poslechu hudby nebo ptačího zpěvu. Je také prostředkem dorozumívání mezi členy rodiny, přáteli jednotlivci nebo skupinami lidí. Může být prostředkem výstrahy a varování - např. sirény, různé houkačky nebo výstražná zařízení na přejezdech. V neposlední řadě nám také umožňuje kvalitativní a kvantitativní hodnocení nebo stanovení diagnózy, např. při klepání ventilů automobilů nebo srdečních šelestech. Zvuk vzniká tím, že nějaké kmitající těleso – ať už je to motor tryskového letadla, struna houslí nebo lidské hlasivky – rozkmitává vzduch, který ho obklopuje a ten své kmity předává dál a dál, až nakonec dopadnou na bubínek, jehož chvění stojí na začátku zázraku, kterému říkáme slyšení. Jeho výška závisí na počtu kmitů za sekundu a udává se v hertzech (zkratka Hz). Čím vyšší je počet kmitů, tím vyšší je i zvuk. Lidské ucho však vnímá pouze zvuky o kmitočtu od 20 do 20 000 Hz. Zvukem se nazývají všechny změny tlaku (ve vzduchu, ve vodě či v jiném prostředí), které jsou rozeznatelné lidským sluchem. Můžeme jej definovat jako mechanické vlnění pružného prostředí v daném kmitočtovém intervalu [7].

2.1. Šíření zvuku Šíření zvukových vln ve vzduchu lze přirovnat k šíření vln na vodní hladině, do které byl vhozen kámen. Vlny se šíří rovnoměrně ve všech směrech a jejich amplituda se postupně zmenšuje při vzdalování se od zdroje. Při každém zdvojení vzdálenosti od zdroje ve vzduchu se amplituda zvukových vln zmenšuje na polovinu, což odpovídá snížení hladiny zvuku o 6 dB.Tedy při přemístění posluchače nebo zvukoměru ze vzdálenosti 1 m od zdroje, do místa vzdáleného 2 m od zdroje zvuku, hladina akustického tlaku klesne o 6 dB. Přemístění do vzdálenosti 4 m od zdroje hluku odpovídá snížení hladiny o 12 dB, ve vzdálenosti 8 m od zdroje klesá hladina o 18 dB atd. Výše uvedené pravidlo platí však pouze tam, kde šíření zvuku nestojí v cestě žádné překážky a kde nejsou přítomny zvuk odrážející objekty. Takové ideální podmínky šíření zvuku se nazývají „podmínkami volného pole“.

3

Při umístění jakéhokoliv objektu do cesty šíření zvukové vlny bude část zvukové energie odražena, část pohlcena a část bude přenesena objektem. Velikost podílů odražené, pohlcené a přenesené zvukové energie závisí na akustických vlastnostech objektu, jeho rozměrech a vlnové délce zvuku. Obecně platí, že objekt narušuje výrazně zvukové pole tehdy, jsou-li jeho rozměry větší než délka vlny zvuku, tvořícího toto pole. Například zvuk s kmitočtem 10 kHz má vlnovou délku pouze 3,4 cm a proto i tak malé předměty, jako měřící mikrofon, narušují jím vytvářené zvukové pole. Malá vlnová délka je však výhodná z hlediska zvukové izolace a tlumení (pohlcování) zvuku. Izolace zvuku s kmitočtem 100 Hz (délka vlny 3,4 m) je podstatně obtížnější než izolace zvuku s vysokými kmitočty. Tato skutečnost se často projevuje více či méně nepříjemně v každodenním životě - hudbu z radiopřijímače v sousedním pokoji podstatně zeslabují zdi a dveře, avšak hluboké tóny se šíří téměř nerušeně do ostatních místností.

2.2. Kmitočet zvuku Počet změn za jednotku tlaku určuje kmitočet zvuku, jehož mezinárodně uznávanou jednotkou je Hz (Hertz) s rozměrem 1.s-1. Kmitočet je veličinou, umožňující popis totálních vlastností zvuku. Např. hřmění bouřky je příkladem zvuku s nízkým kmitočtem, opakem je píšťalka, která vydává zvuk s vysokým kmitočtem. Kmitočtový rozsah sluchu zdravého mladého člověka sahá přibližně od 20 do 20000 Hz (20 kHz), zatímco rozsah klavíru je mezi nejnižšími a nejvyššími tóny s kmitočty 27,5 Hz a 4186 Hz. Zvuky s kmitočtem nižším než 20 Hz se nazývají infrazvuky a zvuky kmitající rychleji než 20 000 Hz nazýváme ultrazvuky. Lidské ucho vnímá nejcitlivěji zvuky o kmitočtech 2000 až 3000 Hz. V tomto rozmezí rozliší člověk rozdíly zvuků, jejichž kmitočty se liší o 3 až 9 Hz. Zkušení hudebníci jsou schopni rozlišit ještě menší. Malý netopýr vysílá za letu ultrazvukové signály. Dopadne-li signál na překážku, odrazí se zpět, netopýr jej zachytí svým sluchem a podle doby, která uplynula mezi vysláním a zachycením odraženého signálu, určí zcela instinktivně vzdálenost překážky a vyhne se jí. Tlakové změny se šíří pružným prostředím (např. vzduchem) od zdroje zvuku ke sluchovému orgánu posluchače. Pojem rychlosti šíření zvuku a její přibližná hodnota jsou lidem známy již od školních let z běžně používaného způsobu určení vzdálenosti bouřky, kdy mezi zablesknutím a zvukem hromu se počítá přibližně 3 sekundy na jeden kilometr. Tato přibližná hodnota odpovídá rychlosti šíření zvuku, která činí 1238 km.hod-1. V akustice se však zpravidla rychlost šíření zvuku udává v m.s-1, tj.344 m.s-1, při normální pokojové teplotě. Zvuk se šíří od svého zdroje v kulovitých plochách rovnoměrně na všechny strany. Ve vodě se rychlost zvuku zvyšuje na 1450 m.s-1 a ocel vede zvuk rychlostí 5100 m.s-1. Narazí-li zvukové vlny na překážku, která je vyšší než vlnová délka dopadajících zvukových vln, odrazí se a za překážkou vzniká tzv. zvukový stín. Je-li překážka menší, zvukové vlny ji obejdou, spojí se za ní a šíří se dál [7].

2.3. Vlnová délka Vlnová délka je fyzikální vzdálenost mezi jednotlivými periodicky se opakujícími maximy či minimy tlaku a na základě znalosti kmitočtu a rychlosti šíření zvuku, je možno jí jednoduše vypočítat ze vztahu:

4

Délka vlny zvuků se udává v metrech a s pomocí uvedeného vztahu je možné ji určit s různými kmitočty. Například, ve vzduchu se šířící zvuk s kmitočtem 20 Hz má vlnovou délku přibližně 17 m, kdežto délka vlny zvuku s kmitočtem 20 kHz, je v tomtéž prostředí pouze1,7 cm. Obecně tedy platí, že zvuky s vysokými kmitočty mají malou vlnovou délku, zatím co délka vlny zvuků nízkými kmitočty je velká. Zvuk, jehož změny tlaku probíhají s jedním kmitočtem, se nazývá čistý tón. Čisté tóny se v praxi vyskytují jen zřídka a většina zvuků obsahuje složky s různými kmitočty. Dokonce jednotlivé tóny klavíru mají složitý tvar vlny a obsahují řadu složek. Hluk většinou obsahuje celou řadu složek s různými kmitočty a má tedy povahu širokopásmového šumu. Hluk, jehož složky jsou rovnoměrně rozloženy v pásmu akustických kmitočtů, se často nazývá bílým šumem. Sluchový vjem takového akustického signálu je obdobný vjemu zvuku, působeného proudící vodou.

2.4. Amplituda zvuku Další veličinou, sloužící k popisu a hodnocení zvuku, je amplituda odpovídajících změn tlaku. Nejslabší zvuk, zaznamenaný nepoškozeným lidským sluchem, je charakterizován akustickým tlakem dvaceti milióntin základní jednotky tlaku 1 Pa (Pascal), tj.20 µPa. Tato hodnota je 5 000 000 000 x menší než normální barometrický tlak. Změna tlaku s hodnotou 20 µPa je tak malá, že vyvolává výchylku ušního bubínku, jež je menší než průměr jediné molekuly vodíku. Naproti tomu je překvapivé, že lidský sluch je schopen snášet akustický tlak s hodnotami více než miliónkrát většími. Z toho vyplývá, že vyjadřování amplitudy zvuku pomocí základních jednotek (Pa) akustického tlaku vede k nepřehledným číselným údajům a proto se v akustice běžně používá logaritmická stupnice a s ní související hladiny s jednotkami decibel (dB) [7]. Decibel není absolutní, ale relativní jednotkou, vztaženou k dohodnuté vztažné hodnotě. Hodnota hladiny akustického tlaku Lp je matematicky vyjádřena logaritmickou funkcí, a je definována vztahem: Lp = 10 log (p/p0)2 kde je p (Pa) - sledovaný akustický tlak (efektivní hodnota) p0 (Pa) - referenční akustický tlak (20 Pa) Logaritmická decibelová stupnice má jako výchozí bod (vztažnou hodnotu) prahovou hodnotu akustického tlaku, tj 20 µPa. Tomuto bodu odpovídá hladina 0 dB. Každému zdesateronásobení akustického tlaku v Pa odpovídá zvýšení hladiny o 20 dB a tedy akustickému tlaku 200 µPa, odpovídá hladina 20 dB vzhledem k 20 µPa, tlaku 2000 µPa hladina 40 dB atd. Logaritmická stupnice s dB tedy komprimuje rozsah 1 000 000 : 1 do rozsahu 0 - 120 dB. K přednostem logaritmické stupnice s jednotkami dB patří také to, že lépe odpovídá subjektivnímu sluchovému vjemu relativní hlasitosti než lineární stupnice s jednotkami Pa. Odůvodnění spočívá ve vlastnosti lidského sluchu, jež reaguje na relativní změny akustického tlaku. Tato reakce odpovídá logaritmické zákonitosti a stupnici, na které v libovolném místě rozdíl hladiny 1 dB vyjadřuje tutéž relativní změnu akustického tlaku.

5

Z hlediska dynamického rozsahu se slyšitelné pásmo rozprostírá od prahu slyšitelnosti (viz. obr. č. 1), jemuž odpovídá hladina akustického tlaku 0 dB, ku prahu bolestivosti, tj. k vyšší než 130 dB hladině akustického tlaku.

Obrázek č. 1 Práh slyšitelnosti [18]

Frekvenční závislost lidského sluchu vedla k definování “křivek stejné hlasitosti” tedy křivek, které respektují různou citlivost sluchu při různých frekvencích a hladinách akustického tlaku. Stupnice zůstává logaritmická, ovšem označení dB se nahradilo novou jednotkou Phon (1 Ph, jeden “fon”). Jako referenční kmitočet byl zvolen 1 kHz a na tomto kmitočtu číselně odpovídá číselné vyjádření v dB stupnici ve phonech. Stupnice hlasitosti ve phonech tedy oprošťují hlasitost zvuku od frekvenční závislosti a vyjadřují tedy subjektivně vnímanou hladinu hlasitosti zvuku, bez ohledu na frekvenci. Tyto křivky vypadají podobně jako průběh prahu slyšitelnosti na obr.1, akorát se pro zvyšující se hlasitost postupně “zplošťují” (hlavně na nejnižších kmitočtech je nárůst podstatně menší), minima a maxima (vulgárněji “extrémy”) však zůstávají přibližně stejná (viz. obr. č. 2).

6

Obrázek č. 2 Křivky stejné hlasitosti [18]

3. Co je to hluk? V moderní vyspělé společnosti je však zvuk často, a někdy až příliš často nepříjemným, rušivým nebo až nebezpečným činitelem. Řadu zvuků je proto možno označit jako nežádoucí zvuky nebo souhrnně jako hluk. Je nutno připomenout, že míra nepříjemnosti a dusivosti není určena jen jeho fyzikálními parametry, ale také subjektivním postojem jeho dobrovolných nebo nedobrovolných posluchačů. Pro leteckého konstruktéra může být hluk, který vytváří jeho navržený motor, rajskou hudbou, pro obyvatele žijící v okolí letiště však může být nesnesitelnou zátěží. Zvuk či hluk však nemusí být ani příliš silný a přesto může být nepříjemný či rušivý. Praskající podlaha, skřípot pera při psaní nebo netěsný kapající vodovodní kohoutek, mohou být zdroji zvuků co do účinků stejně rušivých, jako silné hřmění. Nejhorší vlastností zvuku a hluku je však jeho potenciální nebezpečnost, spočívající v možnosti způsobení přechodných či trvalých škod. Aerodynamický třesk může být příčinou poškození oken a popraskání omítky avšak nejhorší ze všeho je, když zvuk způsobí poškození nejjemnějšího a současně i nejsložitějšího zařízení k jeho příjmu - lidského sluchu [7].

7

4. Měření zvuku 4.1. Proč se měří zvuk? Měření popisují přesně definované veličiny, umožňující kvalitativní a kvantitativní popis zvuku. Na základě výsledků měření mohou být zlepšeny akustické vlastnosti staveb i reproduktorů a zvýšen požitek z poslechu hudby, ať již doma nebo v koncertní síni. Výsledky měření jsou základním podkladem pro přesné vědecké analýzy a hodnocení rušivých zvuků. Zde je třeba připomenout, že míru rušivých účinků na jednotlivce nelze přesně určit, neboť je nutno počítat s individuálními fyziologickými a psychologickými faktory. Na základě výsledků měření však lze objektivně porovnávat rušivé zvuky a hluky, působící v různých prostředích. Akustická měření jasně indikují hranice potencionální nebezpečnosti zvuku či hluku a naznačují možnosti a cesty jeho snižování. Audiometrická měření umožňují kontrolu parametrů sluchu jednotlivců. Z toho vyplývá, že akustická měření jsou důležitou částí akcí, spadajících do oblasti ochrany zdraví, jmenovitě ochrany sluchu. V neposlední řadě jsou měření a analýza zvuku účinnými nástroji v boji proti hluku, ať již v okolí letišť, dálnic, železničních tratí nebo v továrnách,obytných místnostech a nahrávacích studiích. Tyto nástroje napomáhají zvyšování celkové kvality životního prostředí lidí [20]. Dlouhodobými měřeními a následnou analýzou hluku na různých vybraných místech si ověřujeme, jaká tam je hlučnost a jak se mění během dne a noci. Výsledky těchto měření jsou podkladem pro sestavení hlukové mapy města, v níž se pomocí izofón, tj. křivek spojujících stejně hlučná místa, vymezí nejhlučnější a nejklidnější území města. Naměřené hodnoty je možné kombinovat s výpočty na základě simulace, výsledkem je pak kvalitní mapa hluku z dopravy, která nám ukáže ucelený přehled o hlukových poměrech daného sídla. Podle ní je možné se rozhodnout, kudy by měly vést frekventované silnice nebo železniční trati a kde jsou příhodná místa pro stavbu škol, lékařských zařízení, rehabilitačních center a v neposlední řadě oblasti pro aktivní a pasivní odpočinek obyvatel. Na obr. č. 3 lze vidět ukázku hlukové mapy obce s procházející silnicí I. třídy.

Obrázek 3 Hluková mapa [22]

8

4.2. Čím se měří zvuk? Jak již bylo řečeno, zvukem se nazývají všechny změny tlaku v okolních prostředích, které jsou rozeznatelné lidským sluchem. Tedy nejběžnějším přístrojem na měření tlaku vzduchu je barometr. Změny tlaku, související se změnami počasí, jsou však tak pomalé, že je lidský sluch nerozeznává a proto nemohou být nazývány zvukem. Tím jsou nazývány rychlejší změny tlaku, tj. změny tlaku, které probíhají rychleji než 20x za sekundu. Je nutné říct, že zmíněný barometr nestačí správně reagovat na rychlé změny tlaku a k měření zvuku tedy není vhodný. Proto se používá zařízení, které se nazývá zvukoměr.

4.2.1. Zvukoměr Je elektronické měřící zařízení (viz. obr. č. 4), reagující na zvuk podobně, jako lidský sluch a umožňující objektivní a reprodukovatelné měření jeho hladiny. Zvukoměrná zařízení různých výrobců se vzájemně mohou lišit v detailech konstrukce a provedení, ale všechna bez rozdílů obsahují mikrofon,ústrojí zpracování signálů a indikační zařízení. Kvalitní měřící mikrofon převádí na něj dopadající zvuk v ekvivalentní elektrický signál. Nejvhodnějším mikrofonem pro zvukoměry je kondenzátorový mikrofon, k jehož přednostem patří přesnost, spolehlivost a stabilita. Elektrický signál na výstupu mikrofonu má zpravidla malé amplitudy a proto musí být ještě před dalším zpracováním náležitě zesílen odpovídajícím předzesilovačem. Zesílený elektrický signál je možno zpracovat různými způsoby pomocí odpovídajících elektronických zařízení. Jednou z možností je použití váhových filtrů. Váhové filtry jsou poměrně jednoduchá zařízení, jejichž kmitočtové charakteristiky odpovídají charakteristikám lidského sluchu, tj. křivkám stejné hlasitosti. Nejrozšířenější a mezinárodně standardizované jsou zvukoměrné váhové filtry, označované A, B a C.Váhový filtr A zpracovává měřený signál se zřetelem na pokud možno dokonalou aproximaci převrácené křivky stejné hlasitosti, odpovídající nízkým hladinám akustického tlaku. Kmitočtová charakteristika váhového filtru B odpovídá převrácené křivce stejné hlasitosti v oblasti středních hladin akustického tlaku. Podobně váhový filtr C má kmitočtovou charakteristiku útlumu, aproximující převrácenou křivku stejné hlasitosti pro vysoké hladiny akustického tlaku. Při měření leteckého hluku se používá speciální zvukoměrný váhový filtr D, jehož parametry jsou také stanoveny mezinárodními doporučeními a normami. Moderní zvukoměry jsou vybaveny nejméně jedním z těchto váhových filtrů a zpravidla také umožňují měření bez použití váhových filtrů, tj. měření s použitím lineární kmitočtové charakteristiky. Odpovídající režim je zpravidla označen zkratku „Lin“. Je nutno poznamenat, že v současné době je nejrozšířenější použití váhového filtru A. Příčina méně častého užití váhových filtrů B a C spočívá v tom, že odpovídající výsledky měření nesouhlasí dobře s výsledky subjektivních zkoušek. Jedním z hlavních důvodů nesouhlasu uvedených výsledků je to, že jako použité za základ křivky stejné hlasitosti byly odvozeny při použití čistých tónů, zatím co většina běžných zvuků a hluků nemá tonální povahu, ale představuje složité akustické signály s mnoha složkami [7].

9

Obrázek 4 Zvukoměr [23]

5. Sluchový orgán člověka Je jím lidské ucho. Z technického hlediska jde o tlakový akustický snímač. Je to jeden z nejvýznamnějších lidských smyslů, jehož funkce není dodnes do detailů prozkoumána (resp. objasnění proč člověk občas slyší to, co slyší). Lidské ucho jakožto měřící přístroj schopný více méně bez poškození zpracovávat signály v rozsahu 0 - 140 dB (nad 140 dB dochází k trvalému poškození). To představuje rozsah akustických tlaků 2.10-5 - 200 [Pa], respektive poměr 1:10 000 000. Tento rozsah hodnot dokáže zpracovat jen málokteré jiné čidlo. Ucho se skládá ze tří částí: • • •

zevního ucha středního ucha vnitřního ucha

5.1. Zevní ucho - se skládá z boltce a zvukovodu. Boltec více méně určuje směrovou charakteristiku od cca 500 Hz a maximální lokalizace binaurálního slyšení leží v oblasti kolem 5 kHz. Zvukovod je pak oválná trubice dlouhá přibližně 25 mm o poloměru kolem 8 mm. Zvukovod vlastně představuje rezonanční obvod v pásmu 2 - 6 kHz, který patřičně ovlivňuje frekvenční charakteristiku.

5.2. Vnitřní ucho - v sobě kombinuje sluchové a rovnovážné ústrojí. K převodu chvění vnitřního ucha na elektrické nervové podněty dochází v hlemýždi. Výsledné nervové podněty pak vyhodnocuje mozek.

10

5.3. Střední ucho - se skládá z bubínku, kladívka, kovadlinky třmínku, napínače bubínku a Eustachovy trubice(viz. obr.č. 5), která pojí střední ucho s nosohltanem. Zvukové vlny, které projdou zvukovodem, rozechvívají bubínek. Ten se vlastně chová jako membrána mikrofonu. Jeho rozměry a mechanické vlastnosti (tuhost atd.) jsou po tvaru boltce a rozměrech zvukovodu dalšími veličinami ovlivňujícími frekvenční charakteristiku a citlivost ucha. Zároveň bubínek odděluje střední a vnější ucho. Případné změny barometrického tlaku se vyrovnávají přes Eustachovu trubici při každém polknutí. Kladívko, stejně jako kovadlinka tvoří jakýsi mechanický pákový (impedanční) převodník, který přenáší kmity bubínku přes třmínek na chvění tekutiny vnitřního ucha. Střední ucho se tedy dá přirovnat k páce, jejímž delším koncem pohybuje bubínek a kratší konec je připevněn ke třmínku. Kmity třmínku tedy mají menší výchylku než-li bubínek, zato je však třmínek schopen vyvinout větší sílu, potřebnou k rozkmitání tekutiny vnitřního ucha. Navíc je střední ucho schopno plnit i ochrannou funkci změnou převodních parametrů. O to se stará napínač bubínku a třmínkový sval. Tyto svaly se stahují při překročení hladiny akustického tlaku cca 70 dB (se zpožděním cca 30 m.s-1). To je možné si ověřit snadným pokusem. Pokud v tiché místnosti tlesknete, uslyšíte v uších slabé lupnutí, jako by vám na okamžik zalehlo ucho. Toto lupnutí je důsledkem činnosti těchto svalů.

Obrázek 5 Střední ucho [19]

11

6. Negativní dopad hluku na zdraví člověka Z mnoha šetření vyplývá, že převládajícím zdrojem expozice obyvatel je hluk z automobilové dopravy - cca 60 % a často i více. Mnohem menší podíl na zátěži populace má hluk z železniční, letecké dopravy a z průmyslu (po 5 - 10 %), ještě menší (po 3 - 5 %) je příspěvek stavebního hluku, hluku ze sousedství a hluku, spojeného s trávením volného času. Právě tyto zdroje však mohou působit značnou nevoli obyvatel a nesnáze při vyřešení konfliktních situací. Hluk je škodlivinou, se kterou se běžně setkáváme. Nadměrným dopravním hlukem je u nás zasaženo podle některých odhadů asi 40 % obytných budov a asi 2,5 milionu osob. Zahraniční studie (např. srovnávací studie Babischova z r. 1992) připouštějí vzestup rizika infarktu myokardu již u populace žijící v hladinách dopravního hluku nad 60 dB. Ising propočítal pro Německo, že při postižení 10 % bytů zvukovými hladinami nad 65 dB a při prokázaném vzestupu relativního rizika na hodnotu 1,2, je hluk zodpovědný za nejméně 2 % infarktů u německé populace [5]. Dopravní hluk (a to zpravidla ani v okolí letišť) nepředstavuje riziko vzniku poškození sluchu. Ohrožení sluchu se však může týkat i osob bez nadměrné profesionální expozice, které ve volném čase pěstují záliby a sporty nebo vykonávají činnosti, spojené s vystavením vysokým hladinám hluku. Ohroženou skupinou jsou zejména mladiství. Nadměrný hluk provokuje v lidském organismu řadu reakcí. Je pravděpodobné, že snižuje obecnou odolnost vůči zátěži, zasahuje do normálních regulačních pochodů, ovlivňuje pracovní výkon, způsobuje rozmrzelost a zhoršuje komunikaci mezi lidmi. Rušení a obtěžování hlukem je častou subjektivní stížností na kvalitu životního prostředí a může představovat prvotní podnět rozvoje neurotických, psychosomatických i psychických stesků u četných nemocných [20]. Nejvyšší přípustné hodnoty hluku uvádí vyhláška číslo 13/1977 Sb (viz.Tab. 1) [24]. Nežádoucí účinky hluku můžeme s určitým zjednodušením rozdělit na: • •

specifické (sluchové), které postihují činnost sluchového analyzátoru (sem patří zejména akutní a chronické poškození sluchu z hluku a jevy maskování); systémové (mimosluchové), ovlivňující regulační procesy a projevující se poruchami srdečně-cévního systému, metabolismu, spánku, vegetativní rovnováhy, psychické výkonnosti a pohody.

Přehled účinků hluku na lidský organismus. Specifické účinky: • akutní akustické trauma; • chronická porucha sluchu z hluku (dočasná, trvalá); • maskování; • horšení zpracování a vštěpování poznatků. Systémové účinky: • funkční porucha v aktivaci CNS způsobující: o vegetativní reakce; o hormonální odpovědi; o biochemické reakce; o poruchy spánku;

12

• • •

funkční poruchy motorických a smyslově-motorických funkcí s ergonometrickými důsledky (změny zrakového pole, poruchy pohybové koordinace, úrazovost); funkční poruchy emocionální rovnováhy - disturbace, annoyance; ovlivnění kvality sociální interakce (v hluku klesá kvalita komunikace, míra empatie a stupeň altruistického chování - helping behaviour).

Tab. 1. Přehled nejvyšších přípustných hodnot hluku podle vyhlášky číslo 13/1977 Sb. Základní hladina dB(A)

Hodnocená veličina

Rozsah korekcí

Příčina korekcí

1 pracovní prostředí

85

LA eq za 8 hodin

0 až +40

druh činnost

hluk z venkovních zdrojů 2 uvnitř obytných a občanských staveb

40

LA eq pro průměrnou hodinu

způsob -5 až +20 využití místnosti

Pol.

Druh prostředí nebo zdroje

hluk ze zdrojů uvnitř 3 obytných a občanských staveb

40

LA max

způsob -5 až +20 využití místnosti

hluk ve venkovním chráněném prostředí

50

LA eq

-10 až +20

LA eq pro průměrnou hodinu LA max jednotlivého přeletu

způsob -5 až +10 využití území -10 až +5 způsob využití území

4

5

hluk z leteckého provozu ve 65 venkovním prostoru 90

způsob využití území

7. Hluk v dopravě 7.1. Automobilová doprava Jak již bylo výše uvedeno, automobilová doprava má ve městech největší podíl na tvorbě emisí hluku z dopravy jako celku. Mezi největší „výrobce hluku“ v této kategorii patří těžká nákladní a užitková vozidla. Hlučnost, u těžkého nákladního automobilu dosahuje 91 dB, tramvaj jedoucí rychlostí 40 km.h-1 působí na okolí hlukem 85 dB až 90 dB a autobus je o maličko tišší, dosahuje pouze 84 dB. Se zvyšující se rychlostí vzrůstá i hlučnost dopravních prostředků. Zdvojnásobí-li se rychlost, zvýší se hlučnost o 8 až 10 dB. Hlučnost běžného osobního automobilu činí v průměru 79 dB. Na vozidle v činnosti je spousta zdrojů způsobujících hluk, např.: • povrch kmitajícího strojního zařízení ve volném prostoru, • běžící motor uložený do konstrukce vozidla (přesto že je uložen pružně, vyrábí sám hluk a vibrace, které dále přenáší na stavební prvky vozidla), • motorem vyrobené spaliny, které prochází sacím a výfukovým potrubím a vytváří vibrace celého výfukového systému, • styk pneumatiky s vozovkou - je obecně známo, že pneumatiky vyrobené ze zimní směsi jsou daleko hlučnější, než pneumatiky letní, 13

•

další zdroje jako je brždění, druh přepravovaného nákladu, nedostatečně upevněný náklad, používání výstražných zařízení, nekvalitní povrch komunikace, hlučná obsluha vozidla aj. Dále celkovou hladinu hluku ovlivňuje počet vozidel, jejich zatížení, hlukové emise jednotlivých vozidel, jejich stáří a technický stav, rychlost vozidla, okolní zástavba a povětrnostní podmínky [1].

7.1.1. Vnější hluk Vnější hluk je hluk, který vzniká při provozu vozidel a převážně ho registrují obyvatele vně motorových vozidel např. chodci, osoby žijící v okolních domech apod. Závisí nejvíce na vzdálenosti od vozovky, na druhu vozovky a toku dopravy. U městských komunikací se při malé hustotě provozu střední hladina hluku rychle zvyšuje s nárůstem dopravního toku. Důležitým činitelem hluku v dopravě je složení dopravy. Čím větší je procento těžkých nákladních vozidel, tím větší je hluk. Další veliký rozdíl hladiny hluku zjišťujeme ve stoupáních vozovky a na zastávkách. Zvýšení rychlosti u osobních automobilů má na hladinu hluku větší vliv než u nákladních. Při vysokých rychlostech je aerodynamický hluk a hluk vyvolaný stykem pneumatik s vozovkou stejně důležitý, jako hluk motoru, který u osobních automobilů současné generace nepřekračuje hranici 30 %, v porovnání s nákladními automobily. Velikost hladiny hluku se také zvyšuje v blízkosti křižovatek. Na těchto místech se hladina hluku rychle mění podle toho, jak je hustý provoz a jak se mění režim, tzn. jak vozidla zpomalují, zastavují se,brzdí nebo se opět rozjíždějí. Při změně tohoto režimu hladina hluku kolísá. Ve městech, zejména v úzkých uličkách s vysokými budovami po obou stranách, může vzniknout tzv. „kanónový efekt“, kdy se zvuk odráží od průčelí domů. Hladina hluku zde bude podstatně vyšší, než na otevřených komunikacích. Jako každá doprava, tak i silniční v sobě nese nejeden rozpor. Na jedné straně je snaha o plynulost dopravy budováním vysokorychlostních komunikací, které svou podstatou umožňují rychlý průjezd velkého množství vozidel, na druhé straně stojí fakt, že tento hustý provoz permanentně zvyšuje znečišťování ovzduší, hluk a jiné negativní faktory, např. ekonomický. Dálnice jako rychlé a pohodlné spojení opravdu mnohé do regionu přivezou, ale mnohé také mohou odvézt. Dálnice na sebe soustředí pozornost investorů. Supermarkety u dálnice budují většinou velké nadnárodní firmy. To všechno znamená odliv ekonomických a obchodních aktivit z dosavadních center měst. Přestanou tu zastavovat dálkové autobusy i náhodní návštěvníci. Kdo je dále než dvacet kilometrů od dálnice, přestává být ekonomicky zajímavý. Navíc okolo dálnic vznikají většinou pobočky velkých firem. Malým firmám a obchodům ve městech pak nezbývá nic jiného, než ukončit svoji činnost [1].

7.1.2. Vnitřní hluk Na tvorbě vnitřního hluku automobilů se podílí větší či menší množství nejrůznějších zdrojů hluku a vibrací, počínaje motorem a konče různým příslušenstvím, určeným ke zlepšení funkce vozidla a pohodlí řidiče i spolupasažérů. Zdroje hluku, nutné pro pohyb vozidla, jsou většinou mezi sebou provázány. Dalším zdrojem hluku může být nerovnoměrnost chodu motor, házivost kol, nerovnoměrnost v tuhosti pneumatik, nerovnoměrnost v brzdícím momentu při brždění apod.

14

7.2. Železniční doprava Ještě hlučnější je železnice. Platí daň za nejmenší valivý odpor a nejmenší tření, které umožňují tomuto druhu dopravy být nejefektivnější, vzhledem k nutné spotřebě energie na 1 tunu přepraveného nákladu. Hlučnost vlaků, tažených motorovou lokomotivou, dosahuje 100 až 110 dB a ještě 50 m od kolejí činí 83 až 89 dB. Kola vagónů, jedoucích rychlostí 70 až 80 km.h-1, způsobují hluk až 130 dB, tedy takový, jaký vzniká při startu dopravních letadel. Celkovou hladinu hluku z železniční dopravy lze rozdělit na hluk: • - vyvolaný naftovými nebo elektrickými pohonnými agregáty hnacích a speciálních, • - železničních vozidel, • - odvalování kola po dopravní cestě, • - jinými intervalově se vyskytujícími hluky. Příčinami hlučnosti v železniční dopravě jsou: • - činnost hnacích a pomocných agregátů hnacích a speciálních kolejových vozidel, • - samotným pohybem kolejových vozidel, při kterém vzniká aerodynamický hluk, • - stykem kola s kolejnicí, • - hlukem kolemjedoucích vozidel, • - hlukem ze součástí kolejového dopravního prostředku. Podle místa, kde hluk na železnici vzniká, je možné dělit na: ƒ - železniční stanice ƒ - širá trať

7.2.1. Jízda vlaků Při jízdě vlaků po širé trati vlak jede přes přejezdy a uvádí tím v činnost přejezdové zabezpečování zařízení, pokud jím jsou přejezdy vybaveny. Strojvedoucímu interní předpisy ČD přikazují opakovaně používat návěst „Pozor“, kterou dává lokomotivní píšťalou, dokud vlak nemine nechráněné přejezdy. Dalším faktorem, který abnormálně zvyšuje hladinu hluku je jízda přes mosty, výhybky, jízda tunelem a brždění vlaku na zastávkách nebo ve stanicích. Při jízdě přes mosty je velký rozdíl, když jede vlak přes ocelový most, kde jsou kolejnice připevněny k mostu přímo pomocí mostnic nebo zda se jedná o most s průběžným kolejovým ložem. Hluk vlaku vytváří hlavně valení kol po kolejnicích, kde se jedná o styk kola s povrchem typu kov na kov, výfuk naftového motoru, sání a výfuky ventilátorů hnacích kolejových vozidel. Hladina hluku závisí na délce vlaku, okamžité rychlosti jízdy v daném úseku trati a také na tom, zda se jedná o motorovou nebo elektrickou trakci. Pochopitelně závisí na technickém stavu kolejových vozidel a na konstrukci a stavu železničního svršku. Je rozdíl, zda vlak jede po bezstykové nebo stykované koleji, zda jede přes výhybky starších typů nebo přes moderní štíhlé výhybky, které jsou konstruované pro vysoké rychlosti. Tyto výhybky jsou delší, mají menší úhel odbočení a kolejová vozidla se při jízdě vedlejším směrem nemusí tolik vychylovat z původního směru, čímž dochází k daleko menšímu hluku.

15

7.2.2. Železniční stanice Železniční stanice je místo s vysokou hladinou hluku, ovšem záleží na tom, zda je to například stanice osobní, nákladní, úseková, mezilehlá nebo seřaďovací, jestli se v ní uskutečňuje posun, v jakém rozsahu, jak je velká její územní rozloha apod. Na případné zvýšené hladině hluku v jejich okolí se podílejí zejména jízdy vlaků, akustické návěsti lokomotiv, kdy například je strojvedoucí povinen houkat před každým uvedením hnacího vozidla do pohybu, železniční rozhlas a posun kolejových vozidel. Například návěstní píšťaly mají předepsanou hladinu hluku 105 dB ve vzdálenosti 5 m od píšťaly [2]. Hladina hluku u rozhlasových zařízení pro informaci zaměstnanců a veřejnosti nemá při hlášení podle ON 34 25 70 přesáhnout 90 dB a to v nejbližší vzdálenosti od reproduktoru, kde může stát posluchač. Reproduktory musí být směrovány a výkonově nastaveny tak, aby na hranici pozemku ČD nebyly překročeny nejvyšší přípustné hodnoty hluku ve venkovním prostoru, které jsou stanoveny hygienickou službou. Železniční rozhlasová zařízení jsou vybavena přepínačem pro použití zařízení ve dne a v noci, kdy pro noc musí být hlášení o 10 dB nižší.

7.3. Letecká doprava 7.3.1. Civilní letiště Tryskové dopravní letadlo dosahuje při startu až 140 dB, což se negativně projevuje na emisích hluku právě v okolí letišť, která jsou vybudována v blízkosti velkých měst a tento hluk zasáhne obyvatelstvo na ploše mnoha čtverečních kilometrů. Samozřejmě to závisí na dalších faktorech jako je síla a směr větru, kurz letu, typ letadla, skladba a hustota leteckého provozu apod. Při letu tryskového dopravního letadla v letové hladině okolo 10 000 m je vliv hluku na obyvatele prakticky zanedbatelný [1].

7.3.2. Skladba a hustota leteckého provozu Skladba leteckého provozu je na každém letišti individuální a rozlišuje se podle toho, o jakou denní dobu se jedná. Zda denní nebo noční. Hustota leteckého provozu je počet vzletů, přistání a souvisejících vzdušných pohybů jednotlivých typů letadel, plánovaných nebo uskutečněných v denní době od 6.00 do 22.00 hodin a v noční době od 22.00 do 6.00 hodin. Na největších mezinárodních letištích v Evropě, jako je např. Heathrow v Londýně nebo Schiphol v Amsterodamu, vzlétají a přistávají letadla během denního režimu v intervalu menším než 3 minuty. Lidé bydlící v oblastech okolo těchto letišť jsou poznamenány dlouhodobým negativním působením hluku na svůj organizmus do té míry, že jejich vlády zadaly vypracování studií, na jejichž základě se budou hledat řešení, jak tento hluk snížit.

7.3.3. Vojenská letiště V současná době díky politické situaci, vstupu České republiky do NATO, politice vlády a finanční náročnosti na provoz vojenských letišť, výcvik pilotů a leteckou techniku, se snižuje počet těchto letišť. Vojenská letiště jsou vybudována většinou v oblastech, které jsou méně obydlené, než je tomu u civilních letišť.

16

Obyvatelé v okolí vojenských letišť jsou však na tom daleko hůře, co se týká emisí hluku. Na těchto letištích není sice pravidelný letecký provoz, ale když je den lítání, tak je to veliká psychická zátěž na okolní obyvatelstvo. Piloti používají při startech maximálního výkonů motorů,tzv. „forsáž“, která činí hladinu hluku pro své okolí takřka neúnosnou. Při svém výcviku také provádí lety v nízkých výškách (několik set metrů nad zemí), a tím negativně působí hlukem na obyvatelstvo řádově na desítkách čtverečních kilometrů.

7.4. Lodní doprava Jako dopravní cesty využívá lodní doprava oceány, moře, řeky, jezera a plavební kanály. Hluk v lodní dopravě způsobují převážně dieselové lodní motory, podle velikosti a tonáže plavidel od několika desítek kilowatt až po desítky tisíc kilowatt, jež mají obří soustavy hnacích agregátů. Převážná část lodní dopravy se však uskutečňuje daleko od lidských obydlí a proto má její škodlivý hluk minimální vliv na lidi. Negativně zatěžuje pouze osádky těchto plavidel. Na lidskou populaci má však vliv hlavně hluk, který se vyprodukuje v přístavech.

7.4.1. Přístavy Velký námořní přístav má rozlohu jako městská čtvrť a vztahují se na něj hluková kritéria jak města, tak i továrny zároveň. Bývá v nich vybudována rozsáhlá silniční síť, která slouží k využívání několika druhů městské dopravy. Pro překládání zboží se využívají obrovské speciální přístavní jeřáby, jsou zde umístěna rozsáhlá kontejnerová překladiště, na které navazují soustavy železničních vleček s vlastními stanicemi pro vypravování kontejnerových vlaků a překladiště kontejnerů silniční dopravy. V současné době se přístavy staví tak, aby v nich byla osobní doprava oddělena od nákladní a proto lidé, kteří přichází do přístavu zvenčí, již nejsou bezprostředně ohrožování hlukem z nákladní části přístavu.

7.4.2. Plavidla Přes systematické snižování hluku na plavidlech, se nedaří v některých případech snížit hladinu hluku na přípustnou mez danou normou. Je to z důvodu určitého zpoždění, které mají technická opatření ke snižování hluku na plavidlech oproti rychlému vývoji hygienických sluchových norem. Jednou z mnoha cest je pružné uložení nástaveb k lodnímu tělesu jako prostředek protihlukové izolace lodních místností.

8. Snižování hladiny hluku Zákon č. 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů stanovil nové povinnosti v oblasti ochrany před hlukem z dopravy. Paragraf 30 zákona přímo stanoví, že vlastníci popřípadě správci pozemních komunikací jsou povinni technickými, organizačními a dalšími opatřeními zajistit, aby hluk nepřekračoval hygienické limity,které upravuje právní předpis pro venkovní prostory, stavby pro bydlení a stavby občanského vybavení. Tyto limity jsou uvedeny v Nařízení vlády č. 502/2000 Sb. o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací. Jsou stanoveny zvlášť pro venkovní prostor a zvlášť pro obytné prostory. V obytné budově může být ve dne nejvýše 40 dB, uplatňují se korekce podle účelu zařízení a denní doby (např. pro obytné místnosti v noci platí 30 dB).

17

Pro venkovní prostor je limit ve dne 50 dB s příslušnými korekcemi (pro staré zátěže je korekce +12 dB, to znamená 62 dB, ale je možné připočítat další korekci 5 dB). Za starou zátěž je obvykle brána komunikace provozovaná před účinností zákona. Samozřejmě se zátěž vztahuje k počtu aut, která po komunikaci jezdila před účinností zákona. Pokud vlastníci či správci pozemních komunikací, jejichž užívání bylo povoleno před 1. lednem 2001, nejsou schopni limity dodržet, mohou požádat o výjimku příslušný orgán hygienické služby a měli tak učinit do 1. ledna 2003. K získání povolení musí však prokázat, že hluk byl omezen na rozumně přijatelnou míru a provozem nebude ohroženo veřejné zdraví. Rozumně dosažitelnou mírou se rozumí poměr mezi náklady na protihluková opatření a jejich přínosem ke snížení hlukové zátěže. I když toto ustanovení umožňuje široký výklad, přece jen ho v žádném případě nelze vykládat tak, že opatření nebudou provedena. Povolení je časově omezené a má umožnit vlastníkovi či správci komunikace, aby příslušná protihluková opatření provedl. Opatření mohou být technického rázu - to znamená vybudování protihlukových bariér, výměna oken, ale také organizačního, což představuje omezení v dopravě vedoucí ke snížení počtu vozidel na komunikaci. Opatření organizačního rázu vedoucí ke snížení dopravy jsou samozřejmě cennější, protože umožní splnit nejen limity pro hluk, ale obyvatelům přinesou i řadu dalších zlepšení - zejména snížení emisí, zvýšení bezpečnosti atd.

8.1. Ochrana proti šíření hluku a jeho pronikání do budov a místností 8.1.1. Fasádní izolační desky Touha po klidnějším bydlení roste se stoupající hlukovou zátěží. Houstnoucí doprava - a to nejen v aglomeracích - přispívá dále k tomu, že hluk nezůstává pouze vně, ale bez vhodných opatření proniká dále do sféry soukromí. Přitom nerozhoduje pouze vysoký hluk, ale lidskému zdraví může škodit také přenos šumu i s poměrně nižší zvukovou hladinou. Společnost Heidelberger Dämmsysteme se těmito požadavky dlouhodobě zabývala a vyvinula speciální fasádní desku, která nastoluje nová měřítka v protihlukové ochraně. Tepelně izolovaná masivní stěna představuje z akustického hlediska systém hmota-pružinahmota. Dostane-li tento systém podnět dopadem zvukové vlny šířené vzduchem, rozkmitá se. Systém přitom reaguje na různé kmitočty zvukového podnětu rozdílně. V případě, že budící kmitočet zdroje zvuku je stejný jako rezonanční kmitočet izolačního systému, hovoříme o rezonanci a míra tlumení hluku je nejmenší. Čím více se liší primární kmitočet zdroje zvuku od rezonančního kmitočtu systému, tím méně zvukové energie se přenese do vnitřního obytného prostoru. Silence dB Plus využívá popsaného efektu a zlepšuje tím izolační schopnosti masivních stěn proti hlukům šířeným vzduchem, a to v rozsahu kmitočtů, jež mají pro akustiku staveb největší význam To je v pásmu od 100 do 3150 Hz. A to vše při zachování vynikajících tepelně izolačních vlastností [21].

8.1.2. Protihlukové stěny Protihlukové stěny se využívají jako ochrana životního prostředí před nadměrným hlukem v obytných zónách, především u dopravních tras s automobilovým, železničním a tramvajovým provozem (viz. obr. č. 6). Uplatnění najdou i v průmyslových oblastech [8].

18

Mohou se rozdělit: 1) podle schopnosti absorbovat hluk na: - odrazivé - pohltivé - vysoce pohltivé 2) podle druhů materiálů na: - vyrobené z prefabrikovaných železobetonových panelů - vyrobené z panelů z recyklovaných plastů - vyrobené z PMMA skla - dřevěné palisády 3) podle typu základů: - na vrtaných pilotách - na plošných základech

Obrázek 6 Protihlukové stěny [17]

19

Panely z recyklovaného plastu Materiál „směsový plast“ je 100 % plastový odpad ze separovaných sběrů. Svým vzhledem připomínají výrobky ze směsových plastů dřevo s matným povrchem. Materiál je opětovně plně recyklovatelný a svými vlastnostmi (nehnije, nerozkládá se, mrazuvzdorný, nevyžadující žádnou údržbu,..) je předurčen do venkovního prostředí. Protihlukové panely jsou vyráběny dle požadavku konkrétního projektu, obvykle v délkách do 4m a výškách 1,0 m - 1,2 m -1,5 m -2,0 m (bez prořezu výchozích komponent). Zkombinováním těchto základních výšek lze vyhovět požadavku jakékoliv akustické studie. Panel musí být po celé délce podepřen. Panely z recyklované pryže Materiál „pneumatikový recyklát“ je další výrobek z řady zpracovávaných odpadů. Základní výrobek je „sendvičová deska“ s vynikajícími akustickými parametry (pohltivost DLα = 6 a 9 dB), kterou lze připevnit na podložku z recyklovaného plastu, ze dřeva či z betonu. Povolení a certifikace : Protihlukové panely v druzích odrazivý, pohltivý, vysoce pohltivý, oboustranně pohltivý a prosklený jsou : - certifikovány (Certifikát č.C-2000-0213/P ze dne 26.6.2000), - schváleny ŘSD ČR, - schváleny Českými drahami pro stavby na českých drahách (Osvědčení č.151/2000 ze dne 27.9.2000). Tab. 2 Akustické parametry protihlukových panelů [9] odrazivé pohltivé pohltivý prvek minerální plsť Orsil pohltivý prvek pneumatikový recyklát vysoce pohltivé pohltivý prvek minerální plsť Orsil pohltivý prvek pneumatikový recyklát oboustranně pohltivé prosklené- akrylátové sklo tl.12 a 15 mm

DLR = 35 dB DLR = 37 dB, DLα = 7 dB DLR = 37 dB, DLα = 6 dB DLR = 37 dB, DLα =10 dB DLR = 37 dB, DLα = 9 dB min.DLR = 30 dB

Výhody panelů z recyklovaných plastů - Odpadá v podstatě jakákoliv údržba protihlukových panelů, což je pro následného správce velkým přínosem. - Vysoká životnost panelu přes 30 let – všechny komponenty jsou na tuto životnost dimenzovány. - Po dožití jsou panely plně recyklovatelné. - Panely jsou dobře ozelenitelné, lze na ně připevnit jednoduché rámy na popínavé rostliny.

20

- Velká variabilita jak architektonického řešení obou stran panelů, tak rozměrů a tvarů panelů. - Ve všech parametrech jsou akustické panely z recyklovaných plastů srovnatelné nebo lepší než panely z ostatních materiálů. - Na výrobu panelů se nespotřebovávají suroviny z neobnovitelných zdrojů (štěrkopísky, vápenec) - naopak se likviduje odpad, který nemá jinak žádné využití a končí na skládkách nebo ve spalovnách. - Barva plastu obvykle tmavě hnědá, dobře zapadá do okolního prostředí. Na přání zákazníka bývá možnost výběru barvy z velké barevné škály, probarvenost v celé tloušťce profilů. - Nejvýhodnější poměr: technické parametry - užitná hodnota - cena.

8.1.3. Protihlukové valy Tyto valy narušují méně celkový vzhled a zvláště při ozelenění se mohou velmi dobře včlenit do krajiny, kde působí velmi přirozeným dojmem. Zřizují se většinou tam, kde je dostatek násypového materiálu a prostoru kolem trati. Při ozelenění by se mělo dbát na zachování dobré viditelnosti návěstidel a bezpečnosti, tzn. vybírat takové dřeviny, které nedosahují vysokého vzrůstu a v budoucnu se nemusely kácet z důvodu bezpečnosti drážního provozu.

8.1.4. Okna s tepelně a zvukově izolačními vlastnostmi U oken solidních výrobců jsou v okenních profilech standardně osazeny skla s hlukovým útlumem 34 dB, která se používají pro místa s průměrnou hlukovou zátěží (viz. obr.č. 8). Pro místa s vysokým zatížením hlukem, jako je okolí rušných dopravních tepen nebo letišť se používají okna se skly, které mají hlukový útlum až 51 dB. Rozhodující pro zvukovou izolaci okna je jeho zasklení, konstrukce rámu a propustnost spár (viz.obr.č. 7). Základem pro stanovení ochrany proti nadměrnému hluku jsou příslušné normy a směrnice protihlukové ochrany. Podle třídy protihlukové ochrany je použito sklo s různým protihlukovým účinkem a tuto konstrukci doplňuje ještě přídavné těsnění.

Obrázek 7 Usazení skel do oken [10]

21

Obrázek 8 Zvukově a tepelně izolační sklo [11]

8.1.5. Těsnění oken a dveří Hlavním účelem těsnění je zabránit úniku tepla z místností a tím zvýšit úsporu energie na vytápění, vzniku průvanu a v neposlední řadě i vnikání hluku do místnosti. Např. jeden bytový dům s padesáti bytovými jednotkami (jedna bytová jednotka obsahuje asi 50 m zabudovaného těsnění) za dobu životnosti těsnění sníží při výrobě energie úlet SO2 o hodnotu 41,25 t. Úspory závisí na poloze budovy v krajině vzhledem k větrům a teplotní oblasti avšak podle atestů se jedná u jednoho metru zabudovaného těsnění o roční úsporu 0,07 MWh.rok-1, což představuje 8,25 m3.rok-1 zemního plynu nebo 22,25 m3.rok-1 hnědého uhlí. Hlukový útlum u tohoto těsnění je asi 15 dB. V současné době je na trhu nepřeberné množství druhů těsnění od různých výrobců (viz. obr.č. 9). Dají se rozdělit podle druhu materiálu, z kterého jsou vyrobeny a podle způsobu uchycení na okna a dveře. Dále je možno rozdělit je podle toho, zda jsou určeny pro montáž při výrobě nových oken nebo dodatečnou montáž na již zabudovaná starší okna bez těsnění.

Obrázek 9 Druhy těsnění oken a dveří [15]

Rozdělení podle materiálu: • - silikonové • - vinylové • - gumové • - molitanové Podle způsobu uchycení: • - do drážky • - uchycení sponami

22

• •

- lepené - samolepící

U nových plastových,hliníkových, ocelových či dřevěných oken se převážně používá těsnění silikonové, které se montuje ihned při výrobě. Používají se na tato okna jiné profily než u těsnění pro dodatečnou montáž. Nejčastěji se používá těsnění silikonové. Toto těsnění patří mezi nejdokonalejší. Výrobci udávají, že jeho životnost dosahuje až 30-ti let. Má tvarovou stálost, tzn. že toto těsnění pruží a snaží se navracet do původního stavu, čímž se maximálně snaží vyplnit spáru mezi křídlem a rámem okna, kde je umístěno. Nejvíce je to poznat u starších dřevěných oken, které byly vyrobeny jinou technologií, než se používá dnes. Na tato okna mají daleko větší vliv povětrnostní vlivy a střídání slunce, mrazů a vody. Křídla těchto oken pak mají snahu se kroutit a tím se mění spáry mezi nimi a rámy. Silikon, na rozdíl od gumy nebo vinylu, kde toto těsnění se zmáčkne a už tak zůstane, se ideálně oknu přizpůsobí. Je tak dokonalé, až je to jeho nevýhodou. Je dobré ho montovat do nových oken s mikroventilací nebo do budov s klimatizací. Při montáži do starších budov je třeba dbát na větrání, v opačném případě je zde riziko vzniku různých, zdraví škodlivých plísní. Dříve se stavělo jinak, nedbalo se tolik na zateplení, a proto v těchto budovách jsou místa, tzv. „tepelné mosty“, kde se sráží vlhkost z ovzduší. Tam se právě tyto plísně vytváří. Dále se jej nedoporučuje používat, bez předchozí konzultace s odborníky v oblastech, kde je vysoký výskyt radonu. Pro dodatečnou montáž se těsnění vyrábí v průměrech 4, 6, 8, 10, a 12 mm. Do rámu či křídla okna se vyfrézuje drážka 2,6 - 3,2 mm široká a 3 mm hluboká. Do této drážky se umístí stromeček těsnění tak, že je vidět pouze trubička. Průměr se použije podle velikosti spáry(viz. obr. č. 10).

Obrázek 10 Dodatečné místění těsnění do frézované drážky

8.1.6. Předokenní rolety Rolety jsou dalším prvkem pro zpříjemnění bydlení nejen z pohledu hlučnosti (viz. obr.č. 11). Montují se na stávající okna nebo se dají při novostavbě či rekonstrukci budovy zabudovat pod fasádu, kdy nejsou vidět bubny, které skrývají navíjecí mechanismus. Existuje široká paleta barevného provedení nejen lamel, ale i bubnů a vodících lišt.

23

Vyrábí se ve dvou variantách: •

Plastové - kryt navíjecího bubnu je hliníkový a ostatní komponenty jako lamely a vodící lišty, jsou vyrobené z plastu. Vodící lišty jsou opatřeny kartáčky, které tlumí hluk vibrací při prudkém větru.

•

Hliníkové - zde je z hliníku kryt bubnu včetně lamel, navíc buben a lamely jsou vyplněny proti úniku tepla a vnikání hluku izolační pěnou (viz. obr. č. 12).Tyto rolety je také možno opatřit pojistkou proti nadzvednutí zvenku, popř. i zámkem, včetně úpravy na dálkové ovládání. Tyto předokenní rolety jsou velice kvalitní a od toho se odvíjí i jejich cena. Bývá 3x vyšší než u plastových rolet.

Výhody předokenních rolet: - až o třetinu sníží náklady na vytápění - izolují vzdušným polštářem, který vzniká mezi oknem a roletou - chrání proti slunci a vůbec nepustí sluneční teplo do místnosti - chrání proti hluku z ulice - vliv počasí neubližuje Rolety před okny pokrývají relativně velkou část fasády. Svým prostým a nevtíravým designem se začlení do architektury každé budovy.

Obrázek 11 Předokenní rolety [16]

Obrázek 12 Hliníková a plastová lamela [16]

8.2. Železniční doprava Železniční doprava je známá pro svou větší šetrnost k životnímu prostředí než, doprava silniční. Nicméně i zde je třeba vlivy na životní prostředí řešit. Jedná se především o otázku hluku, které je věnována velká pozornost.

24

Snižování hluku se zaměřuje na tři oblasti: • • •

železniční svršek a železniční spodek železniční kolejová vozidla šíření vzniklého hluku dále od kolejí (tato oblast je popsána protihlukovými stěnami)

8.2.1. Železniční svršek a železniční spodek Při tvorbě nových koridorových tratí nebo při rekonstrukcích stávajících tratí, se na železniční pláň kladou geotextilie a protihlukové pryžové rohože, na které se umisťuje štěrkové lože. Při stavbě nových mostů je tendence přes most vést průběžné štěrkové lože, tzn., že most tvoří ocelová vana, v které je štěrkové lože s kolejovým roštem. Tím se tlumí vibrace, protože nedochází k přenosu vibrací na ocelovou konstrukci mostu. Při průjezdu kolejových vozidel oblouky dochází ke tření mezi okolkem kola a kolejnicí. Kolejnice má tendenci kmitat, přičemž nejvíce se jev projevuje na stojině kolejnice. Stojina začne vibrovat a vydávat skřípavý zvuk. Německá firma Vossloh vyvinula proti tomu ochranu, kdy na kolejnici je vytvořen tzv. sendvič, tvořený 5 mm silným ocelovým plechem, který je tvarovaný podle stojiny a přilehlých částí hlavy a paty kolejnice. Na ocelovém plechu je ze strany, která přiléhá k ke kolejnici, nanesena vysoce tlumící vrstva 5 mm tlustá. Její druh může být volen podle konkrétního případu hluku vyvolaného v daném místě, což vyžaduje měření hladin hluku a frekvenčních pásem. Sendvičové prvky jsou lepeny dvousložkovým lepidlem pastovité konzistence ke kolejnici. Před aplikací se musí stojina opískovat a spoj se po slepení musí asi 25 minut lisovat, než lepidlo zaschne.Útlum hluku touto úpravou je asi 10 dB. Praktická měření na německých drahách ukázaly výrazné snížení hladiny hluku, převážně při kmitočtech do 400 Hz a nad 800 Hz. Dále se ukázalo výrazné zkrácení doby působení hluku. Tato úprava je vhodná především pro tramvajové tratě, podzemní dráhu a v případě železnice pro oblouky malých poloměrů. Tato firma se také zabývá vývojem a výrobou upevnění kolejnic k podkladnicím a pražcům [4]. Kolejnice se upevňují k jednotlivým typům pražců tzv. „pružným upevněním“. Na pražce dřevěné a mostnice s žebrovými podkladnicemi pružnými svěrkami „Skl 12“ - upevnění „KSd“ nebo pružnými sponami „e“, tzv. upevnění „Ked“. Na betonové pražce typu B 91S/1 (B 91S/2) pružnými svěrkami „Skl 14“ - tzv. upevnění W 14“. Pod podkladnice se umisťují dvě penefolové podložky a pod kolejnice pryžové podložky, aby se co nejvíce snížil hluk při průjezdu vlaků. Tam kde to dovolí směrové poměry se pasy kolejnic .svařují, přivařují se navzájem k sobě a vytváří se bezstyková kolej, do které se vevařují izolované styky (tzv. LIS). Tyto jsou v koleji potřeba kvůli kolejovým obvodům. Díky těmto technologiím odpadá ono známé bouchání kol na kolejových stycích, i když ploché kolo železničního vozu vytváří stejný zvukový efekt s daleko větší frekvencí [6].

8.2.2. Železniční kolejová vozidla Jednou ze čtyř hlavních zdrojů hluku u železničních vozidel je hluk, který vzniká při valení kola po kolejnici. A právě tomuto zdroji hluku se věnuje výzkum firmy Bonatrans, který vyústil v realizaci řady systémů tlumení hluku a vibrací kol, způsobených valením kola. Tlumicí kroužky Kroužky (viz. obr. č. 13) jsou ekonomicky nenáročným způsobem řešení tlumení.

25

Mají nízkou hmotnost a nízkou pořizovací cenu, avšak jejich tlumicí účinek je menší (do 2dB) a jejich životnost je omezena na životnost kola. Jsou vhodné v případech, kdy stačí menší tlumení ke splnění hlukového limitu.

Obrázek 13 Tlumící kroužek [13]

Kompozitní tlumiče Kompozitní tlumič hluku (viz. obr. č. 14) a vibrací je složen z kombinace několika vrstev různých druhů materiálů, které jsou zvoleny pro maximální utlumení vibrací u konkrétního kola. Tlumicí účinek je v současnosti na kvalitní úrovni 3 - 4 dB a probíhá další výzkum s cílem tyto hodnoty ještě zvýšit. Životnost tohoto tlumiče je vyšší než u kroužku, protože není omezena životností kola. Nízká hmotnost (cca 8 kg), možnost aplikace na všech typech kol, jednoduchý a spolehlivý způsob upevnění na kole, předurčují tento tlumič k širokému použití.

Obrázek 14 Kompozitní tlumič zvuku [13]

Při výzkumu se provádí laboratorní ověřování hlukových charakteristik při použití tlumičů hluku na kolech (viz. obr. č. 15). Stejné charakteristiky jsou měřeny i za provozu.

Obrázek 15 Laboratorní ověřování hlukových charakteristik [14]

26

Dále se čím dál více používají na dvojkolích železničních vozů, zejména u osobní přepravy, brzdové kotouče na místo klasických „špalkových brzd“, což také podstatně snižuje hladinu hluku. U hnacích vozidel a železničních vozů se využívá stále více nových materiálů a technologií aby se co nejvíce snížil dopad hluku na cestující a osádky vlaků během jízdy. Například se používají zvukově izolovaná skla, moderní protihlukové výplně mezi vnější skříní vozu a interiérem apod. To se provádí i při rekonstrukcích starých vozů v opravárenských závodech.

8.3. Silniční doprava Jak již bylo popsáno, proti hluku ze silniční dopravy je nejdůležitější se chránit ve městech a tam, kde vedou komunikace poblíž obytných budov. Kraje a jednotlivá města mají snahu odklonit těžkou nákladní dopravu od měst budováním obchvatů, kdy do měst zajíždí pouze nákladní vozidla mající na starost zásobování, popř. nakládku nebo vykládku zboží. Aby se zabránilo i těmto posledním dvěma jmenovaným případům, jsou firmy nuceny budovat výrobní a skladovací haly na okrajích měst, většinou u větších dopravních tepen. Do měst by potom zajížděly pouze lehké zásobovací vozy. Je snaha vést nově budované komunikace co nejméně obydlenými místy. Účinným opatření je také dopravní značení omezující vjezd do center měst nebo do jejich jednotlivých částí, které jsou podle hlukových map nejvíce ohroženy. Jsou budovány pěší zóny, kde hladina hluku není tak veliká a lidé se zde mohou pohybovat bez nebezpečí úrazu, hluku a smogu. Dalším způsobem ochrany obyvatelstva nejen proti hluku, ale i smogu, je zavádění IDS (Integrovaných dopravních systémů). V tomto systému na sebe navazují jednotlivé druhy dopravy. Jsou navzájem propojeny a koordinovány tak, aby byla zajištěna co nejlepší dopravní obslužnost. Na jednotlivé druhy dopravy je možno používat jeden jízdní doklad. Do budoucna je snaha, aby do center zajíždělo co nejméně vozidel se spalovacími motory a tento systém je k tomu nejvhodnější, alespoň co se týká osobní dopravy. Legislativa je dalším pomocníkem při snižování hluku. Právními úpravami se snižují hodnoty jednotlivých škodlivých emisí, nejen hluku, a výrobci jsou touto cestou nuceni využívat při výrobě nových vozidel moderních technologií a nových materiálů. Majitelé starších vozidel budou postupně nuceni tyto vozidla likvidovat, jelikož nebudou tyto normy schopny dodržet. V neposlední řadě omezují hladinu hluku ze silniční dopravy prostředky, které jsou popsány v kapitole 8.1.

8.4. Letecká doprava Letecká doprava je provázena nadměrnou hlučností, jejíž obtížná eliminace způsobila, že nebyly realizovány projekty na dopravu cestujících letadly s kolmým startem do center velkých městských aglomerací. Kombinací směšovačů vzduchu, výfukových plynů a zvukových absorbérů, byl hluk trysek některých leteckých motorů snížen na třetinu. Přisáváním vzduchu do horkých výtokových plynů se snížila jejich úniková rychlost a použitím absorpčního systému se hlučnost letadel HS-125 snížila o 15 dB. Hlavní protihluková řešení se projevují již při územním plánování a projektové přípravě obytných zón. Plánují se a musí být dodržovány letové trasy, časy musí být kombinováno se zákazem vedení startovacích a přistávacích drah nad hustě osídleným územím, pokud je to možné [12]. 27

Na budovách v okolí letišť se zvyšuje zvuková neprůzvučnost oken speciálním sklem, které tlumí zvuk o 8 – 10 dB.

9. Co říci závěrem? Zrak, čich, hmat a sluch jsou smysly, kterými byla většina lidí obdarována od přírody a mají je vrozeny. Pokud je člověk má všechny, vůbec neví co má. Teprve když o některý z nich přijde, uvědomí si jejich cenu. Proto je třeba si to nejcennější co máme chránit, bez ohledu na finanční prostředky, které jsou na ochranu našeho zdraví vynaloženy.

28

Použitá literatura: [1]

HLAVŇA, V. a kol. Dopravný prostriedok a životné prostredie. Žilina: Ediční středisko, VŠDS, 1996. 215 s. ISBN 80-7100-306-9.

[2]

CIBULKA, J. a kol. Příručka pro strojvedoucí elektrických lokomotiv. Praha: Dopravní nakladatelství, 1960. 274 s. ISBN neuvedeno.

[3]

SMETANA, S. Měření hluku a chvění. Praha: SNTL, 1974, 209 s. ISBN 04-526-74.

[4]

Kol. pracovníků VOSSLOH Drážní Technika,s. r. o. Nové metody ochrany proti hluku v železniční dopravě. Železniční magazín, 1998, roč. 5, č. 4, s. 19. DWORACZEK, A. Snižování hluku u vozidel DB. Železniční magazín, 1998, roč. 5, č. 4, s. 9. ČD S3, Železniční svršek. interní předpis ČD HASSALL, ZAVERI. Akoustic Noise Measurements. Dánsko: Brüel & Kjaer, 1960. 42 s. ISBN neuvedeno. http://www.sthumpolec.cz/protihluk.html http://www.volny.cz/inprokom/web12/steny.htm http://www.hoco.cz/oprofil.htm http://www.unilux.cz/skloHlukova.html http://www.infojet.cz/science/sci0003.html http://www.bonatrans.cz/CZ/products/silencers.html http://www.bonatrans.cz/CZ/progress/research.html http://www.okentes.cz http://www.uh.cz/garnea/rolety.html http://www.landco.cz/vyrobky.htm http://www.audiocity.cz/clanek.php?id=76 http://www.audiocity.cz/clanek.php?id=86 http://www.szu.cz/chzp/rep02/kc03_06.htm http://www.pha.inecnet.cz/hdspraha/silence.htm http://www.revita.cz/re_u_00.htm http://www.spectris.cz/sv/zvukomery_2237_2239.htm http://www.cbmi.cvut.cz/zivotni_styl/obytne_prostredi/2_3_hluk_a_vibrace.htm

[5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24]

29

I. ročník, KS Pardubice (obor DI-DC) Kožnar Petr Připomínky: • Chybí souhlas se zveřejněním • Není dodržen odborný styl („Co je to zvuk?, Co je to hluk?, Proč se měří zvuk?,Čím se měří zvuk?“, „Co říci závěrem?“, „Za posledních pár století...“, „... míra nepříjemnosti a dusivosti...“, „Pro leteckého konstruktéra může být hluk ... rajskou hudbou...“ • Odborný styl vyžaduje neosobní tvary sloves (nikoli „Nežádoucí účinky hluku můžeme...“ • „minima a maxima (vulgárněji “extrémy”)“ ??? • Webové zdroje nejsou citovány podle ISO 690

Hodnocení: nezveřejňuje se 21. 5. 2004 JM

30