Dæk/vejbanestøj - støjgenererende mekanismer Bent Andersen Vejdirektoratet, Vejteknisk Institut København 2006-11-10, BEA@vd.dk 1
Indledning støj generelt 1. Generelt om støj meget kort 2. Delstøjkilder for biler / trafik 3. Dæk/vejbanestøj (rullestøj) Reference (figurer med mere): Sandberg & Ejsmont: Tyre/Road Noise, 2002 Støj er trykbølger i luft genereres ved: vibrerende flader (højttaler, maskine, ) trykpulsationer i luftstrøm (tale, ventilator/fläkt, trompet, udstødning/avgas ) København 2006-11-10, BEA@vd.dk 2
Vejtrafikstøj - baggrund 2 lige kraftige støjkilder forøger støjniveauet med 3 db = 10 log(2) N biler giver +10 log(n) fra Sandberg & Ejmont, 2002 Lastbiler støjer ca. 10 db mere end personbiler - dvs. 1 lastbil støjer som 10 personbiler For en vej med ca. 10 % lastbiler bidrager de derfor med ca. ½-delen af støjen København 2006-11-10, BEA@vd.dk 3
Delstøjkilder udvikling 1966-2000 fra Sandberg, 2001 København 2006-11-10, BEA@vd.dk 4
Delstøjkilder motorstøj / dæk/vejbanestøj ved jævn fart fra Wim van Keulen, 2003 lastbiler personbiler København 2006-11-10, BEA@vd.dk 5
Delstøjkilder motorstøj versus dæk/vejbanestøj For moderne personbiler er: Dæk/vejbanestøjen dominerende undtagen i 1. gear dvs. ved fart > ca. 30 km/h For nyere lastbiler gælder: Motorstøj dæk/vejbanestøj fra fart > ca. 50-60 km/h I figuren betyder: drive by = fuld acc. cruise-by = jævn fart coast-by = frit rullende fra Sandberg & Ejmont, 2002 København 2006-11-10, BEA@vd.dk 6
Delstøjkilder på lastbil fra M. A. Pallas, 2004 Fart: Ved voksende fart bliver de trækkende hjul dominerende København 2006-11-10, BEA@vd.dk 7
Vejtrafikstøj spektre ved 100 km/h L_AE, 10m per 1/3-octave 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 A-weighted 1/3-octave band spectrum of L_AE, 10m at 100 km/h for passenger cars, dual- or multi-axle trucks 2000 1600 1250 1000 800 630 500 400 315 250 200 163 125 100 10000 8000 6300 5000 4000 3150 2500 Total Væsentligste frekvensområde: passenger cars dual-axle heavies multi-axle heavies Lastbiler: 600 2000 Hz Personbiler: 800 2500 Hz Center-frequency, [Hz] København 2006-11-10, BEA@vd.dk 8
Dæk/vejbanestøj eller rullestøj meget kompliceret vekselvirkning mellem dækket og kraftpåvirkninger fra vejens overflade kan opdeles i vibrationsgenereret støj aero-akustisk støj (fra luft-pumpning ) København 2006-11-10, BEA@vd.dk 9
Dæk/vejbanestøjen afhænger af: Dækkets opbygning og mønster Gummiets hårdhed Dækkets temperatur Dækkets bredde Dæktrykket Belastningen Antallet af dæk Slitagen af dækket (slidbanedæk) - og påvirkningen fra vejoverfladen! København 2006-11-10, BEA@vd.dk 10
Vibrationsgenereret støj Væsentligste delstøjkilde for frekvenser op til ca. 2000 Hz Radial vibrations Tyre belt/carcass vibrations: Overfladens tekstur forårsager vibrationer af dækkets gummiblokke, sidevægge og bælte Dækmønstret (ca. 30 mm) giver en frekvens på 500-850 Hz ved 50-90 km/h ( syngende dæk) Radial vibrations Tangential vibrations Adhesion "stick-snap" JE TRN MECH Denne type støjkilde kan reduceres ved en meget jævn eller elastisk vejoverflade Sidewall vibrations Stick-slip (tangential motions) København 2006-11-10, BEA@vd.dk 11 fra Sandberg & Ejmont, 2002
Aero-akustiske støjkilder Air "sucked in" Air "pumped out" Amplification effect by the horn Air resonant radiation (Helmholtz resonance) Cavity resonance in tyre tube: Pipe resonances in channels formed in the tyre foot-print: JE_TRN_MECH.2 Luft presses ud eller suges ind i dækkets mønster. Giver støj ved frekvenser over 1000 Hz Kanaler i trædefladen mellem dæk og vejbane giver resonans ved ca. 1000 Hz Hornvirkning mellem dæk og vej forstærker støjen: max. ved ca. 2500 Hz vokser med dækbredden Denne type støjkilde kan reduceres ved en åben overfladestruktur (evt. med porer = drænasfalt) København 2006-11-10, BEA@vd.dk 12 fra Sandberg & Ejmont, 2002
Dæk/vejbanestøj - oversigt Støjgenererende mekanismer: fra Ard Kuijpers, 2001 København 2006-11-10, BEA@vd.dk 13
Dæmpning under udbredelsen En porøs belægning (drænasfalt) kan absorbere støj under udbredelsen Gammel, nordisk beregningsmodel for lydudbredelsen (1996): kun én støjkilde (½ m højde) København 2006-11-10, BEA@vd.dk 14
Ny model for lydudbredelsen Ny beregningsmodel for vejtrafikstøj (Nord 2000) tager hensyn til dæk/vejbanestøj: Personbiler simuleres ved 2 delstøjkilder i: 1. 1 cm højde (dæk/vejbanestøj) 2. 30 cm højde (motor, køler, transmission m.m.) Lastbiler simuleres ved 3 delstøjkilder i: 1. 1 cm højde (dæk/vejbanestøj) 2. 75 cm højde (motor, køler, transmission m.m.) 3. 3,5 m højde, hvis der er høj udstødning/avgas København 2006-11-10, BEA@vd.dk 15
Tak for jeres opmærksomhed! København 2006-11-10, BEA@vd.dk 16