Nghiên cứu xác định độ ồn của xe ô tô con khi chuyển động trên đường bê tông nhựa

Bài viết Nghiên cứu xác định độ ồn của xe ô tô con khi chuyển động trên đường bê tông nhựa trình bày những kết quả nghiên cứu dựa trên kết quả điều tra khảo sát, đo đạc tiếng ồn của xe ô tô con chuyển động ở các vận tốc khác nhau, nghiên cứu đã xây dựng được phương trình quan hệ giữa độ ồn và vận tốc của xe ô tô con (xe Ford Ecosport) khi chuyển động trên đường bê tông nhựa là L = 48,42 + 11,73.log (V).

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐỘ ỒN CỦA XE Ô TÔ CON KHI CHUYỂN ĐỘNG TRÊN ĐƯỜNG BÊ TƠNG NHỰA Ngơ Quang Dự Trường Đại học Giao thơng vận tải Tóm tắt Tiếng ồn hoạt động phương tiện vận tải đường vấn đề môi trường cần kiểm sốt Bài báo trình bày kết nghiên cứu dựa kết điều tra khảo sát, đo đạc tiếng ồn xe ô tô chuyển động vận tốc khác nhau, nghiên cứu xây dựng phương trình quan hệ độ ồn vận tốc xe ô tô (xe Ford Ecosport) chuyển động đường bê tông nhựa L = 48,42 + 11,73.log (V) Từ khóa: Tiếng ồn giao thông; Giao thông đường Abstract The research aims to determine the noise level of cars which move on asphalt roads Road traffic noise is one of environmental problems that needs to be controlled This paper presents the results of based on the result of noise measurement at different speeds, the research has established the correlation equation between noise levels and cars speed (vehicle of Ford Ecosport): L = 48,42 + 11,73.log (V) Keywords: Traffic noise; Road traffic Đặt vấn đề Tiếng ồn từ giao thông đường vấn đề môi trường giao thơng cần kiểm sốt Tiếng ồn phát sinh chủ yếu từ hoạt động dòng phương tiện vận tải (PTVT) lưu thông tuyến đường Để xác định xác độ ồn chung dịng xe phải xác định độ ồn gây phương tiện chuyển động loại dòng PTVT phù hợp với điều kiện sở hạ tầng, điều kiện khí hậu khác khu vực nghiên cứu yếu tố có liên quan đến phương tiện vận tải (thường tiếng ồn dòng PTVT phân thành dòng phương tiện xe con, xe trung bình xe lớn) [2, 4, 7] Tiếng ồn hoạt động PTVT hình thành từ nhiều nguồn, bao gồm [7]: (i) Tiếng ồn từ động cơ; (ii) Tiếng ồn từ hệ thống truyền lực; (iii) Tiếng ồn ma sát bánh xe mặt đường; (iv) Tiếng ồn gây lực cản không khí (gió); (v) Tiếng ồn rung động thân vỏ; (vi) Tiếng ồn va chạm kết cấu (như đóng cửa xe); (vii) Tiếng ồn phanh xe (vii); Tiếng ồn sử dụng còi xe Tiếng ồn phương tiện chuyển động phụ thuộc vào tải trọng, vật liệu kết cấu mặt đường, độ nhẵn, độ phẳng độ dốc mặt đường [4, 7] Cơ chế lan truyền tiếng ồn ô tô chuyển động trình bày Hình Để tính tốn, dự báo mức nhiễm tiếng ồn phát sinh từ dòng PTVT đường, cần xác định yếu tố gây ồn Tuy nhiên, xác định tiếng ồn chuyển động phương tiện vận tải đường khó để tách yếu tố trên, vậy, cần phải có thực nghiệm để xác định cơng thức tính mức ồn cho loại PTVT, tức là, tìm hệ số mà phản ánh cho yếu tố gây ồn Bài báo trình bày nghiên cứu xác định cơng thức thực nghiệm tính mức ồn cho xe ô tô chuyển động đường bê tông nhựa khu vực Hà Nội [4, 7] 302 Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững Truyền rung động Truyền khơng khí Hình 1: Cơ chế lan truyền rung động tiếng ồn ô tô chuyển động Cơ sở lý thuyết phương pháp nghiên cứu 2.1 Cơ sở lý thuyết Quy trình dự báo, xác định mức ồn dịng PTVT giao thông đường thực theo bước sau (Hình 2) [5] Hình 2: Các bước xác định mức ồn tương đương cho dòng phương tiện vận tải Ở bước 2, dự báo mức ồn hoạt động dòng PTVT đường yếu tố liên quan đến vận tốc dịng phương tiện, cấp đường, chất lượng mặt đường,… khác ảnh hưởng đến việc phát sinh tiếng ồn dòng PTVT Để xác định mức ồn tương đương PTVT chuyển động tuyến đường, người ta thường sử dụng công thức thực nghiệm sau [4, 7, 8]: L = A + B.log (V) Trong đó: L: Tiếng ồn tương đương phương tiện Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững 303 A: Hệ số phụ thuộc vào loại đường, loại phương tiện chất lượng mặt đường B: Hệ số kể đến yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ chuyển động V: Vận tốc phương tiện (km/h) Như vậy, với loại PTVT điều kiện khác có hệ số A, B khác 2.2 Đối tượng nghiên cứu - Nghiên cứu sử dụng 01 xe tơ thực nghiệm có thơng số kỹ thuật sau: + Loại xe: Ơ tơ nhãn hiệu Ford Ecosport, biển kiểm soát 29A - 022.06 + Chủ sở hữu: Trung tâm Khoa học công nghệ môi trường giao thông, Trường Đại học Giao thông vận tải + Số khung: RL05TSBAMGDR08283 + Số động cơ: UEJA 08283 + Thể tích làm việc động cơ: 1.498 cm3 + Cơng suất cực đại (PS/vịng/phút): 123/6.500 90,5 kW/6.500 + Khối lượng thân: 1.275 kg + Khối lượng tồn cho phép tham gia giao thơng: 1.690 kg + Nhiên liệu sử dụng: Xăng + Xe kiểm định chất lượng xuất xưởng đăng ký lưu hành ngày 21/07/2016 + Xe kiểm tra bảo dưỡng đạt tiêu chuẩn lưu hành trước tiến hành thí nghiệm Hình 3: Giấy tờ pháp lý hình ảnh xe thí nghiệm đo tiếng ồn - Loại đường: Thí nghiệm đoạn đường bê tông nhựa, đoạn nghiên cứu xem thẳng, nhẵn, khơng có độ dốc Độ dài đoạn đường thử nghiệm đủ dài (khoảng 500 - 600 m) để phương tiện chuyển động ổn định vận tốc thí nghiệm khu vực đặt máy đo tiếng ồn [6] Sơ đồ thí nghiệm bố trí Hình - Độ ồn xác định nghiên cứu phương tiện xe ô tô tạo - Địa điểm thí nghiệm: đường bê tông nhựa khuôn viên Khu đô thị Resco Cổ Nhuế (đường gồm 04 xe 02 an tồn có tọa độ địa lý (N: 21003’983’’; E: 105047’024’’) - Thời gian thí nghiệm: Ngày Chủ nhật (10/11/2019) - Đặc điểm thời tiết: trời có gió nhẹ, tốc độ gió từ 0,5 - 1,2 m/s, khơng mưa, nhiệt độ dao động từ 22 0C ÷ 24 0C Nhóm nghiên cứu làm việc với Ban quản lý Khu thị bố trí người gác 02 đầu đường thí nghiệm để đảm bảo khu vực thí nghiệm an tồn có xe thí nghiệm hoạt động 304 Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững 2.3 Phương pháp nghiên cứu - Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với khảo sát thực nghiệm, số liệu xử lý lý thuyết xác suất thống kê phần mềm Microsoft Office Excel - Phương pháp xác định độ ồn + Thiết bị đo tiếng ồn: Sử dụng máy đo độ ồn Model: SP - SE - 1Quest/Mỹ (máy hiệu chỉnh đạt tiêu chuẩn trước tiến hành đo đạc) Các thông số kỹ thuật thiết bị đo sau: Thiết bị đạt tiêu chuẩn IEC/ANSI Class 2, máy có 14 phím chức năng, hiển thị hình LCD, máy đo thơng số độ ồn tương đương (L) với thang đo từ 20 Hz - Khz, dải đo từ - 140 dB + Phương pháp đo đạc tiếng ồn xe chuyển động bố trí hình 4, mi - crô đo mức âm hai điểm đo cách đường chuyển động xe 7,5 m, cách mặt đất 1,5 m Mỗi tốc độ xe qua vùng đo, xe qua, 02 điểm đo ghi lại mức áp suất âm phổ tần số Mỗi tốc độ xe đo lặp lặp lại số lần đo tiếng ồn, sau đó, tính tốn mức âm bình qn tốc độ [1, 6] Hình 4: Bố trí thí nghiệm khu vực đo tiếng ồn xe ô tô đường thử nghiệm - Trong nghiên cứu này, tốc độ chuyển động xe tơ, thí nghiệm đo 12 lần giá trị tiếng ồn, bao gồm 06 lần chiều 06 lần chiều ngược lại (đối với thí nghiệm tiếng ồn cho xe tô theo Balabin [6] yêu cầu tối thiểu đo tiếng ồn 03 lần tốc độ) Kết thảo luận 3.1 Kết đo đạc độ ồn Thí nghiệm đo tiếng ồn xe Ford Ecosport chuyển động đường thử vận tốc khác (07 mức vận tốc gồm: V0 = km/h; V1 =15 km/h; V2 = 20 km/h; V3 = 30 km/h; V4 = 40 km/h; V5 = 50 km/h; V6 = 60 km/h) Thí nghiệm đo tiếng ồn tốc độ 12 lần Như vậy, với 07 mức vận tốc đo giá trị tiếng ồn tổng cộng 84 lần Chuỗi số liệu đủ để thực tính tốn Sau hiệu chỉnh loại bỏ sai số thô, loại bỏ tiếng ồn khu vực giá trị tiếng ồn trung bình xe tơ chuyển động vận tốc thí nghiệm thể Bảng Bảng Giá trị tiếng ồn trung bình (dB) xe vận tốc khác Tiếng ồn vận tốc Lo L1 L1 L3 L4 L5 L6 L 58,91 60,35 62,50 64,05 65,38 69,10 72,85 Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững 305 Trong đó: - L0: Giá trị tiếng ồn vận tốc Vo = km/h - L1: Giá trị tiếng ồn vận tốc V1 = 15 km/h - L2: Giá trị tiếng ồn vận tốc V2 = 20 km/h - L3: Giá trị tiếng ồn vận tốc V3 = 30 km/h - L4: Giá trị tiếng ồn vận tốc V4 = 40 km/h - L5: Giá trị tiếng ồn vận tốc V5 = 50 km/h - L6: Giá trị tiếng ồn vận tốc V6 = 60 km/h 3.2 Công thức xác định độ ồn giao thông cho xe ô tô thử nghiệm Dựa vào kết thí nghiệm đo đạc thực tế, sở quy luật phân bố chuỗi số liệu theo kinh nghiệm mối quan hệ độ ồn phương tiện L (dB) vận tốc V (km/h) có mối quan hệ theo hàm Loga có dạng sau: L = A + B.log (V) Sử dụng thống kê tốn học cơng cụ Data Analysis Microsoft Excel, ta xác định 02 hệ số A B cho xe tơ thí nghiệm A = 48,42 B = 11,73 với mức ý nghĩa F = 0,007 < 0,05 (đáp ứng yêu cầu độ tin cậy) Do đó, ta xác định công thức mối quan hệ độ ồn vận tốc cho xe tơ thí nghiệm chuyển động là: L = 48,42 + 11,73.log (V) 3.3 Thảo luận Việc xác định, dự báo tiếng ồn dòng PTVT đường việc làm cần thiết, tiếng ồn mức cao cần có biện pháp giảm thiểu, đó, có nhóm giải pháp thiết kế kỹ thuật bố trí hàng xanh, bố trí tường chống ồn,… Khi xây dựng dự án đường bộ, giai đoạn lập dự án, công tác tính tốn tiếng ồn phải dựa vào dự báo nên việc xác định công thức tiếng ồn loại PTVT sở để xác định mức ồn dòng PTVT tiếng ồn chung dịng PTVT đường quy trình Mục 2.1 trình bày Nghiên cứu đóng góp vào việc xác định cơng thức tính mức ồn cho loại xe tơ con, để tính mức ồn chung cho dịng xe quy trình Mục 2.1 cịn phải xác định công thức mức ồn loại phương tiện khác Nghiên cứu thực đường thử chun dụng có xác thí nghiệm thêm mức ồn vận tốc cao (trong báo dừng vận tốc 60 km/h) Hơn nữa, vận tốc phương tiện thí nghiệm dựa vào số đồng hồ xe, gắn thêm thiết bị đo vận tốc chuyên dụng kết xác Tuy nhiên, với phương pháp quy trình thử nghiệm trên, chúng tơi nhận thấy kết đủ độ tin cậy để tiến hành xác định mối quan hệ độ ồn vận tốc phương tiện Kết luận Tiếng ồn phương tiện vận tải chuyển động đường tổ hợp hình thành nhiều nguồn gây ồn như: Động cơ; hệ thống truyền lực; bánh xe; mặt đường; lực cản khơng khí (gió); rung động thân vỏ; phanh; cịi xe việc đóng mở cửa xe Tiếng ồn phụ thuộc vào yếu tố khác tải trọng xe, kết cấu vật liệu mặt đường Việc xác định 306 Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững mối tương quan độ ồn yếu tố cho phương tiện vận tải dựa vào công thức thực nghiệm: L = A + B.log (V) Bằng thực nghiệm xác định mối quan hệ độ ồn vận tốc xe ô tô 05 chỗ nhãn hiệu Ford Ecosport chuyển động đường bê tông nhựa khu vực thử nghiệm là: L = 48,42 + 11,73.log (V) Lời cảm ơn: Tác giả xin trân trọng cảm ơn Trung tâm Khoa học công nghệ môi trường giao thông, Trường Đại học Giao thông vận tải hỗ trợ nhân lực, phương tiện ô tô thiết bị đo đạc để chúng tơi hồn thành nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Tài nguyên Môi trường (2021) Thông tư số 10/2021/TT-BTNMT ngày quy định kỹ thuật quan trắc môi trường, Hà Nội [2] Phạm Ngọc Đăng (2003) Mơi trường khơng khí Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [3] Ngô Quang Dự (2015) Xây dựng phương pháp dự báo lan truyền tiếng ồn giao thông đường dọc theo số tuyến đường đặc thù Hà Nội đề xuất biện pháp giảm thiểu Báo cáo đề tài NCKH cấp Trường Đại học Giao thông vận tải, Hà Nội [4] Ngô Quang Dự cộng (2018) Nghiên cứu xác định độ ồn xe mô tô hai bánh chuyển động đường bê tông nhựa khu vực Hà Nội Tạp chí Giao thơng vận tải, số tháng [5] Ngơ Quang Dự, Vũ Văn Khốt, Trịnh Xn Báu (2020) Lựa chọn mơ hình dự báo lan truyền tiếng ồn phương tiện giao thông đường Hội nghị KHCN Trường Đại học Giao thông vận tải lần XXII, Hà Nội [6] Cao Trọng Hiền (1995) Thí nghiệm ô tô Trường Đại học Giao thông vận tải, Hà Nội [7] Cao Minh Quý, Cao Trọng Hiền, Ngô Quang Dự, Trịnh Xuân Báu (2019) Kỹ thuật môi trường giao thông NXB Giao thông vận tải, Hà Nội [8] Department of Transportation (2011) Road noise prediction 1: Calculating sound emissions from road traffic France [9] World Bank Technical Paper (1997) Roads and the Environment: A Handbook The World Bank Washington, D.C, No 376 Ngày chấp nhận đăng: 10/11/2021 Người phản biện: TS Trịnh Thị Thắm Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững 307 ... đề tài NCKH cấp Trường Đại học Giao thông vận tải, Hà Nội [4] Ngô Quang Dự cộng (2018) Nghiên cứu xác định độ ồn xe mô tô hai bánh chuyển động đường bê tông nhựa khu vực Hà Nội Tạp chí Giao thơng... bình qn tốc độ [1, 6] Hình 4: Bố trí thí nghiệm khu vực đo tiếng ồn xe ô tô đường thử nghiệm - Trong nghiên cứu này, tốc độ chuyển động xe ô tô, thí nghiệm đo 12 lần giá trị tiếng ồn, bao gồm... chuyển động ổn định vận tốc thí nghiệm khu vực đặt máy đo tiếng ồn [6] Sơ đồ thí nghiệm bố trí Hình - Độ ồn xác định nghiên cứu phương tiện xe ô tô tạo - Địa điểm thí nghiệm: đường bê tơng nhựa