Vývoj emisí hluku ze silničních komunikací od r. 1975 do r. 2002 Siegfried Ullrich Bylo provedeno zkoumání časového vývoje parametrů, které jsou zahrnuty do výpočtu emisí hluku ze silničních komunikací. V posledních 25 až 30 letech se následkem rostoucí intenzity silničního provozu v extravilánu zvýšily emise hluku z dálnic o 3 dB(A) a emise hluku ze spolkových silnic o 2 dB(A). Méně hlučné pohony osobních a nákladních automobilů, nabízené v současné době automobilovým průmyslem, snížily emise hluku v dopravě v intravilánu přibližně o 2,5 dB(A). Při vyšších rychlostech v extravilánu převládá hluk z pohybu pneumatik po silničním povrchu. Od r. 1990 se začaly stále více budovat povrchy vozovek tlumící hluk a podařilo se snížit emise hluku o 2 dB(A). V posledních 25 letech se však, jak se zdá, nevyvíjely žádné tišší pneumatiky. 1. Snižování hlučnosti na silnicích Ochrana proti hluku na silnicích se dá v zásadě realizovat dvěma způsoby: stavbou protihlukových stěn, které přeruší šíření zvuku ze silnice do sousedství, a snížením emisí hluku ze zdroje zvuku, tj. silnice. Místně omezené protihlukové stěny vedou v krátké době ke znatelně menšímu zatížení hlukem. Tišší vozidla, pneumatiky a povrchy vozovek účinkují naproti tomu podél celé silniční sítě. Jsou však plně účinné teprve tehdy, když téměř celý vozidlový park, veškeré pneumatiky a všechny povrchy vozovek jsou nahrazeny tiššími produkty. V Německu byly první protihlukové stěny vyzkoušeny již na začátku 70. let a ke snižování hluku jsou stále více využívány. Koncem 70. let bylo na spolkových dálkových silnicích ročně budováno přibližně 50 km protihlukových stěn. Paralelně k tomu se začaly vyvíjet méně hlučné pohony vozidel a zkoumaly se příčiny hluku z pohybu pneumatik po vozovce. I když se neočekávalo, že bude možné zcela upustit od výstavby drahých protihlukových stěn, doufalo se, že alespoň budou moci vyvážit zvýšené emise hluku ze silnic, způsobené rostoucí intenzitou silničního provozu. Zda se to podařilo, o tom bude v dalším textu pojednáno na základě změn parametrů v posledních 25 letech, které ovlivňují emise ze silnice jako zdroje zvuku. Jsou to intenzita silničního provozu, podíl osobních a nákladních automobilů na dopravním provozu, specifické emise hluku jednotlivých vozidel a průměrné rychlosti osobních a nákladních automobilů. 2. Zvyšování intenzity silničního provozu
Dopravní cesty - index v % (1980 = 100 %)
Od r. 1975 Spolkový úřad silničního stavitelství (BASt) zjišťuje na příčných řezech vybraných dálnic, spolkových silnic a zemských silnic průměrné denní intenzity provozu
Obr. 1:
Procentní změna průměrné denní intenzity provozu na dálnicích (BAB) a spolkových silnicích (B.Str.), se základem 100 % v r. 1980
(DTV) a podíly nákladních automobilů na dopravním provozu a zveřejňuje je (do r. 1990 v souboru publikací Sčítání silniční dopravy, pak v souboru Dopravní technika). Na obrázku 1 je zobrazen vývoj dopravy na dálnicích a spolkových silnicích (v extravilánu) původních spolkových zemí se základem 100 % v r. 1980. Od r. 1975 až do r. 2000 se doprava na dálnicích zdvojnásobila. Na spolkových silnicích doprava vzrostla ve stejném období o 60 %. 1
Podíly nákladních automobilů na dopravě po celých 24 hodin jsou od r. 1975 do r. 2000 relativně konstantní. Na dálnicích činí v průměru asi 13,5 % (standardní odchylka: 0,9 %), na spolkových silnicích asi 7,8 % (standardní odchylka: 0,5 %). Proto se dá změna emisí DL jednoduše stanovit výpočtem DL = 10 · log(index2000/index1975): DL(dálnice) = 3 dB(A) DL(spolkové silnice) = 2 dB(A) 3. Rychlosti osobních automobilů na dálnicích Jestliže hluk z pohybu pneumatiky po vozovce ovlivňuje hluk při jízdě, emise hluku ze silnice jako zdroje zvuku závisí také na průměrných rychlostech osobních a nákladních automobilů. S podstatnými změnami průměrných rychlostí osobních automobilů, které citelně působí na hladinu emisí, je ale třeba počítat pouze v případě dálnic, protože nemají nařízeno žádné všeobecné omezení nejvyšší rychlosti. Od r. 1981 sledoval Spolkový úřad silničního stavitelství na dálnicích bez omezení rychlosti nárůst průměrných rychlostí osobních automobilů o 1 km/h ročně, tedy ze 122 km/h v roce 1981 na 130 km/h v roce 1990. Pro celkovou dálniční síť byl v letech 1982 až 1987 odhadován nárůst rychlosti ze 112 km/h na 117 km/h, což odpovídá rovněž ročnímu zvýšení o 1 km/h. Rychlost osobních automobilů v km/h
Pro období před r. 1981 a po roce 1990 nejsou k dispozici žádné zajištěné poznatky o jízdních rychlostech osobních automobilů na dálnicích. Obezřelá extrapolace výsledků měření vede k vývoji rychlostí na obrázku 2: v (osobních automobilů) = 108 km/h do roku 1978 a 123 km/h od roku 1993 s růstem 1 km/h v letech 1978 až 1993.
Rok měření
Obr. 2:
Předpoklad průběhu průměrné osobních automobilů na dálnicích
rychlosti
Lehce rovněž vzrostly rychlosti nákladních automobilů. Na hladinu emisí ze silnice to však má následkem omezení nejvyšší rychlosti jen nepatrný vliv. Pro celé období od r. 1975 do r. 2000 lze počítat s konstantní rychlostí 85 km/h. Celkově způsobilo zvýšení průměrné rychlosti osobních automobilů zvýšení emisí hluku z dálnic o téměř jeden další dB(A). 4. Změna mezních hodnot při typové zkoušce Silniční vozidla jsou schvalována k provozu jen tehdy, jestliže hluk jejich pohonu nepřekračuje právě předepsanou mezní hodnotu hluku při typové zkoušce. Mezní hodnoty byly v uplynulých letech několikrát snižovány, u osobních vozidel do dnešního dne o 8 dB(A), u nákladních vozidel výkonnostní třídy ≥ 150 kW o 11 dB(A). Protože mezní hodnoty v 70. letech nebyly nikdy zcela vyčerpány, klesání zkušební hladiny, způsobené snižováním mezních hodnot, skončilo u osobních automobilů na 7 dB(A) a u těžkých nákladních automobilů poněkud mírněji na 9 dB(A). 5. Emise hluku při jízdních rychlostech v intravilánu Zdali a v jaké míře ovlivňuje hladinu hluku při jízdě snížení hluku z pohonu následkem snížení mezních hodnot typové zkoušky při konstantních rychlostech v intravilánu, kde se jezdí nižší rychlostí, lze prokázat měřením statistické hladiny hluku projíždějících
2
Hladina hluku v dB(A)
osobních a nákladních vozidel. Taková měření lze však na území města provádět obtížně, protože dopravní provoz s konstantní rychlostí má probíhat za neomezeného režimu. Navíc v poloměru 50 m okolo měřicího mikrofonu se nesmějí vyskytovat žádné fasády domů odrážející zvuk. Tomu se však lze vyhnout na měrných příčných řezech v úsecích ve stoupání spolkových silnic a dálnic, na kterých jsou podobné rychlosti jako na území města: nižší konstantní rychlosti při vysokých výkonech pohonů vozidel. Měření v úsecích při stoupání byla prováděna v letech 1975, 1982, 1990 a 2002 na spolkové silnici (stoupání 18 %, osobní automobily) a dálnici (stoupání 6 %, těžké nákladní automobily výkonnostní třídy ≥150 kW).
Rychlost v km/h
Obr. 3: Průměrné hladiny hluku projíždějících osobních vozidel na spolkových silnicích se stoupáním 18 %
Na obrázku 3 jsou zobrazeny průměrné hladiny hluku projíždějících osobních vozidel naměřených v letech 1982, 1990 a 2002 v závislosti na rychlosti. Do r. 1990 hladiny hluku osobních vozidel, projíždějících rychlostí v rozmezí 35 km/h až 55 km/h, klesly o 2 až 3 dB(A) (tabulka 1). Pak už ale k žádnému dalšímu poklesu nedošlo. Lze uvažovat o dvou důvodech. Rychlosti vyžadované při typové zkoušce se u městského provozu téměř nevyskytovaly a/nebo mezitím převládl také při konstantních jízdách s nižšími stupni rychlosti hluk z pohybu pneumatik osobních automobilů. Pro naposled uvedené hovoří to, že hladiny hluku projíždějících vozidel, zaznamenané v proměřeném rozsahu rychlostí, s přibývající rychlostí klesají, neboť kdyby hluk z pohonu převládal, pak by se dostavil konstantní průběh hladiny hluku, protože hluk z pohonu je téměř nezávislý na rychlosti vozidla. Hladina hluku/při stoupání v dB(A)
Rok měření osobní vozidla/ 40 km/h
nákladní automobily/ 40 km/h
nákladní automobily/ 30 km/h
1975
72,0
86,5
86,5
1982
72,0
86,0
86,0
1990
69,5
85,0
85,0
2002
70,0
84,0
82,5
Tabulka 1: Hladiny hluku osobních vozidel, projíždějících rychlostí 40 km/h při stoupání 18 % a těžkých nákladních automobilů projíždějících rychlostí 30 km/h a 40 km/h při stoupání 6 %.
Jinak se chovají těžká nákladní vozidla. V rozsahu rychlostí pod 50 km/h (měření v r. 1975 a v r. 1982), popřípadě 40 km/h (měření v r. 1990), jsou hladiny hluku projíždějících vozidel nezávislé na rychlosti, takže hluk při jízdě může sotva obsahovat podíl hluku z pohybu pneumatik. Při měření v r. 2002 se však hluk z pohonu zdá tak dalece omezen, že už od 40 km/h hluk z pohybu pneumatik převládá. Výrazné omezení hladiny hluku u typové zkoušky o 11 dB(A) v období let 1975 až 2002 vedlo proto také na úseku ve stoupání pouze ke snížení hladiny hluku projíždějících vozidel o 2,5 dB(A) (40 km/h) až 4,0 dB(A) (30
3
km/h). Je tedy nutno předpokládat, že i v centrálním území města se při provozu s neomezeným režimem už plně neprojeví snížení hluku z pohonu, dosažené redukováním mezních hodnot.
Hluk z těžkých nákladních automobilů v dB(A)
Ze záznamů hladin hluku při jízdě za rok 2002 se dá rozlišit, jak je znázorněno na obrázku 4, hluk z pohybu pneumatik a hluk z pohonu nezávislý na rychlosti. Nejlepší adaptace křivek měření se dosáhne za předpokladu, že průměrný hluk z pohonu těžkých nákladních automobilů činí 81 dB(A). Skutečný pokles hluku z pohonu nákladních automobilů od r. 1975 do r. 2002 proto činí přibližně 5 až 6 dB(A).
Rychlost v km/h
Obr. 4:
Rozdělení hluku u nákladních automobilů výkonnostní třídy ≥150 kW při stoupání na dálnicích (Summe = součet, Rollen = pneumatiky, Antrieb = pohon)
6. Emise hluku při vysokých rychlostech Při vysokých rychlostech, jakými se jezdí na dálnicích a spolkových silnicích, převládá v hluku vozidel podíl hluku z pohybu pneumatik. Hluk z pohybu pneumatik je ovlivněn parametry konstrukce pneumatik, jako je jejich velikost, šířka obutí nebo typ jejího profilu, jakož i konzistencí a druhem povrchu silnice - otevřeným nebo uzavřeným - proto se dnes také hovoří o vztahu pneumatika - vozovka - hluk. Změna hluku pneumatik Výši emisí hluku z vozidel při vysokých rychlostech také charakterizuje statistická hladina hluku projíždějících vozidel, což sleduje Spolkový úřad silničního stavitelství už od počátku 70. let na různých typech povrchu vozovek. Srovnání výsledků získaných na jediném typu povrchu či na více typech povrchu, které vedou ke stejnému hluku z pohybu pneumatik po vozovce umožňuje získat údaje o časovém vývoji hluku pneumatik.
Hladina hluku v dB(A)
Osobní automobily na betonovém povrchu Osobní automobily na povrchu z litého asfaltu Nákladní vozidla na betonovém povrchu Vyrovnání
1970
Obr. 5:
1980
1990
2000
Hladiny hluku osobních a nákladních vozidel na dálnicích s betonovým povrchem a s povrchem z litého asfaltu
4
Průměrná hladina hluku z projíždějících osobních a nákladních vozidel, znázorněná na obrázku 5, zaznamenaná na betonových površích a površích z litého asfaltu, dovoluje závěr, že se hluk pneumatik v posledních 25 až 30 letech téměř nezměnil. U pneumatik osobních automobilů to nepřímo potvrzují údaje odvětví výroby pneumatik. Také průzkum, provedený u VW a Conti v r. 1983, dochází k závěru, že u sériových pneumatik osobních automobilů, kde při vývoji jejich profilu již byly brány v úvahu poznatky opatření ke snížení hluku, je potenciál snížení hluku velmi malý na základě geometrického utváření běžných ploch pláště pneumatiky, a že pro znatelné snížení hluku je nutno věnovat větší pozornost silnici. Že to tak v budoucnosti bude, bylo patrné na předchozí akci, pořádané v r. 2002, na téma „Snižování hluku v silniční dopravě“: „Snížení hladiny hluku o 1 dB(A) na silnicích s povrchem vozovky ISO (asfaltový beton 0/8) by bylo velkým úspěchem“ a „Veřejné silnice ukazují, že snižování hladiny hluku ze 6 na 8 dB(A) je možné“. Změna hluku vozovky Až do pozdních 90. let byly vozovky dálnic v podstatě budovány z cementového betonu, litého asfaltu 0/11 a asfaltového betonu 0/16. Po r. 1990 nařízením o ochraně proti dopravnímu hluku byly mezní hodnoty imisí sníženy a zesíleny povrchy vozovek snižující hluk použitím cementového betonu s jutovou tkaninou podélné konzistence a s podrťovaným asfaltovým mastixem. Emise hluku těchto povrchů jsou v průměru o 2 dB(A) nižší než emise z povrchů budovaných do r. 1990. V současné době jsou ještě používány povrchy snižující hluk, tak aby byla hladina hluku na dálnicích dnes všeobecně nižší o 2 dB(A), pokud by se dále nezvýšila intenzita dopravního provozu. Pro místa se zvlášť vysokým zatížením obyvatelstva hlukem byly vyvinuty speciální povrchy vozovek: asfaltové povrchy s otevřenými póry s vysokou mezerovitostí, kterými lze snížit hladinu hluku o další 2 až 3 dB(A). Nejsou-li k dispozici žádná potvrzená měření, lze u spolkových silnic rovněž od r. 1990 vycházet z hladiny emisí snížené o 2 dB(A), protože v současné době používané stavební technologie – asfaltový beton bez posypu drtí a podrťovaný asfaltový mastix – jsou podle ARS 14/91 o 2 dB(A) tišší než asfaltový beton používaný dříve. 7. Změna mezních hodnot Ve směrnici o ochraně proti hluku na spolkových dálkových silnicích, vydané v r. 1983, bylo stanoveno, že dopravní hluk, pocházející ze silnice, představuje újmu tehdy, jestliže průměrná hladina hluku (například na území určeném výhradně k bydlení) překračuje ve dne mezní hodnotu imisí 62 dB(A) nebo 52 dB(A) v noci. Nařízením o ochraně proti hluku v r. 1990 byly mezní hodnoty zpřísněny o 3 dB(A) na 59 dB(A) ve dne a 49 dB(A) v noci. Toto snížení rozdílu mezi mezními hodnotami a hladinami imisí se projevilo při zodpovídání otázek, zda-li při výstavbě nových silnic stanovit ochranu proti hluku předem a jak vysoko ji vyměřit, jako zvýšení emisí hluku o 3 dB(A). 8. Shrnutí Analýza časového vývoje parametrů, které jsou zahrnuty do výpočtu emisí hluku ze silnic, vedla k těmto výsledkům: -
V posledních 25 až 30 letech intenzita dopravního provozu v extravilánu tak výrazně vzrostla, že se průměrné emise hluku z dálnic zvýšily o 3 dB(A) a ze
5
spolkových silnic o 2 dB(A). Na dálnicích došlo k dalšímu zvýšení hladiny o téměř 1 dB(A), které bylo způsobeno vyššími průměrnými rychlostmi osobních automobilů. -
Automobilový průmysl vyvinul pohony osobních automobilů tišší o 8 dB(A) a pohony nákladních automobilů tišší o 11 dB(A). U rychlostí v intravilánu v rozsahu 30 až 40 km tím ovšem mohly být specifické emise hluku osobních automobilů sníženy pouze přibližně o 2 dB(A) a u nákladních automobilů jen o 2,5 dB(A) při rychlosti 40 km/h a 4 dB(A) při rychlosti 30 km/h.
-
Při vysokých rychlostech, jakými se jezdí v na dálnicích a spolkových silnicích, převažuje v hluku při jízdě osobních a nákladních automobilů hluk z pohybu pneumatik. V posledních 25 letech se patrně žádné tišší pneumatiky nevyvíjely. Intenzivnější výstavbou povrchů vozovek, tlumících hluk, započatou v r. 1990, mohly být emise hluku na dálnicích a spolkových silnicích sníženy přibližně o 2 dB(A).
Celkově tedy emise hluku z dálnic vzrostly v letech 1975 až 2002 o přibližně 2 dB(A), zatímco hladina hluku na spolkových silnicích se téměř nezměnila. Zvýšil se však rozdíl mezi imisemi hluku a zpřísněnými mezními hodnotami imisí na dálnicích o 5 dB(A) a na spolkových silnicích o 3 dB(A). V úvodu zmíněné očekávání, že zvyšování emisí ze zdroje zvuku silnice, spojené s rostoucí intenzitou silničního provozu, by mohlo být vyrovnáno tiššími vozidly, tiššími pneumatikami a tiššími povrchy silnic, se nesplnilo. Naopak rok od roku musí být budovány stále delší a vyšší protihlukové stěny. V r. 1980 měřily například výšky protihlukových stěn v průměru ještě asi 3 m a dnes měří v průměru okolo 4,20 m.
Název originálu: Die Entwicklung der Geräuschemission von Strassen von 1975 bis 2002 Zdroj: Strasse+Autobahn č. 10, 2003, s. 571 –576 Překlad: Lidmila Zrzavecká Korektura: ODIS
6
