Φράγματα Ηχομόνωσης για Γραμμές Υψηλής Ταχύτητας: Γιατί Σχεδιάζονται Διαφορετικά από τα Φράγματα Ηχομόνωσης των Οδών

Φράγματα Ηχομόνωσης για Γραμμές Υψηλής Ταχύτητας: Γιατί Σχεδιάζονται Διαφορετικά από τα Φράγματα Ηχομόνωσης των Οδών

Πώς ο αεροδυναμικός θόρυβος, οι πιέσεις 300 km/h και τα όρια φόρτισης των γεφυρών επανασχηματίζουν τα υλικά, τη γεωμετρία και την εγκατάσταση των αντιθορυβικών φραγμάτων σιδηροδρόμου.

Εισαγωγή

Aακουστικός τοίχος αυτοκινητοδρόμου και μια αντιθορυβικό φράγμα υψηλής ταχύτητας (HSR) μοιάζουν παρόμοια από απόσταση: ένα ψηλό, συνεχές τοίχωμα πλακών που εκτείνεται παράλληλα με τη διαδρομή. Από μηχανική άποψη, ωστόσο, είναι διαφορετικά προϊόντα. Ένα φράγμα οδικής κυκλοφορίας σχεδιάζεται για να αντιμετωπίζει τον θόρυβο από κυλιόμενα οχήματα και κινητήρες που κινούνται με ταχύτητες 80–120 km/h, είναι τοποθετημένο πάνω σε γειτονική γη και διατηρείται με εύκολη πρόσβαση από το πλευρό του δρόμου. Ένα φράγμα HSR αντιμετωπίζει πηγή θορύβου που κυριαρχείται από αεροδυναμικά φαινόμενα παρά από μηχανικά στοιχεία, μια δομή που συχνά είναι λεπτή σκυρόδετη δοκός σε σχήμα κουτιού αντί για ανοιχτό έδαφος, και ένα καθεστώς συντήρησης που περιορίζεται από σύντομες νυχτερινές περιόδους διαθεσιμότητας και από την τροφοδοσία ηλεκτρικής ενέργειας 25 kV.

Αυτό το άρθρο εξηγεί γιατί οι φραγμοί ΥΣΣ καθορίζονται διαφορετικά και περιγράφει τις τρεις αποφάσεις που καθορίζουν εάν ένας φραγμός λειτουργεί πραγματικά: η επιλογή υλικού, ο ακουστικός και δομικός σχεδιασμός και η ποιότητα της εγκατάστασης.

1. Το πρόβλημα του θορύβου είναι αεροδυναμικό, όχι μηχανικό

Σε ένα τρένο υψηλής ταχύτητας, η ισορροπία του θορύβου αλλάζει με την ταχύτητα. Σε χαμηλή ταχύτητα, επικρατούν ο θόρυβος από την πρόωση και ο κυλιόμενος θόρυβος. Καθώς η ταχύτητα αυξάνεται πάνω από περίπου 250–300 km/h, ο αεροδυναμικός θόρυβος — που παράγεται από τη ροή του αέρα πάνω από τη μύτη, την περιοχή των βαγονιών, τα διαστήματα μεταξύ των βαγονιών και το παντογράφο — γίνεται η κυρίαρχη πηγή. Αυτό έχει τρεις πρακτικές συνέπειες για τον σχεδιασμό των φραγμών:

Η πηγή είναι υψηλότερα. Σε αντίθεση με τον θόρυβο των ελαστικών στο επίπεδο των τροχών, μεγάλο μέρος του αεροδυναμικού θορύβου εκπέμπεται από το ανώτερο τμήμα του καροτσαμιού και της οροφής, συμπεριλαμβανομένου του παντογράφου. Ένα φράγμα που είναι ακουστικά αποτελεσματικό σε ύψος 1 μέτρου μπορεί να είναι σχεδόν διαφανές για μια πηγή σε ύψος 4 μέτρων. Αυτός είναι ο κύριος λόγος που τα φράγματα για τρένα υψηλής ταχύτητας (HSR) είναι ψηλότερα και γιατί πολλά από αυτά χρησιμοποιούν καμπύλες ή κεκλιμένες κορυφές που προεξέχουν προς την πλευρά της γραμμής.

Το φάσμα είναι πλούσιο σε χαμηλές συχνότητες. Η ενέργεια χαμηλών συχνοτήτων περικλείεται γύρω από την άνω άκρη ενός φράγματος πιο εύκολα και είναι δυσκολότερο να απορροφηθεί. Η απώλεια εισαγωγής (insertion loss) στις συχνότητες 63–250 Hz είναι συνήθως πολύ χαμηλότερη από ό,τι στις μεσαίες και υψηλές συχνότητες, οπότε ένα φράγμα που φαίνεται εξαιρετικό βάσει ενός μονού αριθμού με στάθμιση A μπορεί να αφήνει ακόμη και την αίσθηση ενός χαμηλοσυχνοτικού βουητού.

Η φόρτιση είναι δυναμική και περιοδική. Κάθε διέλευση τρένου εφαρμόζει μια πίεση-παλμό στο φράγμα, και στις εισόδους των σηράγγων και υπό την επίδραση πλευρικών ανέμων το παροδικό φορτίο μπορεί να είναι σημαντικά υψηλότερο από το σταθερό συστατικό. Σε μια σχεδιαστική διάρκεια δεκαετιών και δεκάδων χιλιάδων διελεύσεων ετησίως, αυτό μετατρέπεται σε πρόβλημα κόπωσης, όχι απλώς σε πρόβλημα στατικής αντοχής. Οι συνδέσεις των πλακών, τα σφραγίσματα και οι συνδέσεις των στηριγμάτων με τις βάσεις είναι τα στοιχεία που αστοχούν πρώτα.

2. Υλικά: Απορροφητικά, Ανακλαστικά και Διαφανή Στοιχεία

Η πιο καθοριστική απόφαση όσον αφορά τα υλικά είναι κατά πόσον η επιφάνεια προσανατολισμένη προς τη γραμμή απορροφά ή αντανάκλαση σωστά.

• Ανακλαστικές πλάκες (πυκνό σκυρόδεμα, στερεό μέταλλο, τοιχοποιία) εμποδίζουν την άμεση διαδρομή, αλλά επιστρέφουν την ενέργεια προς τη γραμμή και, σε διπλές γραμμές, προς το αντίθετο φράγμα. Σε στενούς διαδρόμους αυτό μπορεί να μειώσει τη συνολική απόδοση και να αυξήσει τον θόρυβο στην απέναντι πλευρά.
• Απορροφητικές πλάκες (τρυπητό μέταλλο ή επένδυση από ίνο-τσιμέντο πάνω από μεταλλικό βάμβακα, γυάλινο βάμβακα ή πολυεστερική μάλλα, με προστατευτική επιφάνεια και κενό) μετατρέπουν την ακουστική ενέργεια σε θερμότητα εντός του κενού. Μειώνουν την ανακλαστική συσσώρευση μεταξύ δύο εμποδίων και αποτελούν συνήθως την προτιμώμενη επιλογή για τα τοιχώματα αντιθορύβου υψηλής ταχύτητας (HSR) σε τάφρους και κατοικημένες περιοχές.

Μια πρακτική προδιαγραφή HSR συνδυάζει συνήθως και τις δύο στρατηγικές σε έναν τοίχο: απορροφητικές πλάκες στα κατώτερα και μεσαία ύψη, όπου συμβαίνουν οι ισχυρότερες ανακλάσεις, και διαφανείς πάνελ στο ανώτερο μέρος, όπου η διαπερατότητα στο φως και η αίσθηση ανοικτού χώρου έχουν σημασία τόσο για τους κατοίκους όσο και για τους οδηγούς.

Δύο ιδιότητες υλικού αξίζει να τονιστούν, επειδή συχνά παρερμηνεύονται. Πρώτον, ο νόμος της μάζας δεν είναι η ολόκληρη ιστορία : η διπλασιασμένη μάζα πλάκας βελτιώνει την απώλεια μετάδοσης μόνο κατά περίπου 5–6 dB στην περιοχή που ελέγχεται από τη μάζα, και πολύ λιγότερο κοντά στο φαινόμενο της συμπτωσίας. Η απορρόφηση και η γεωμετρία συνήθως προσφέρουν μεγαλύτερο όφελος ανά κιλόγραμμα από την απλή προσθήκη πάχους. Δεύτερον, οποιαδήποτε διαρροή καθιστά άχρηστη την πλάκα . Μια ανοικτή περιοχή 1 % λόγω αποτυχημένης στεγανοποίησης, απουσίας μαξιλαριού στεγανοποίησης ή κακώς κλεισμένης πόρτας συντήρησης μπορεί να κυριαρχεί στην ακουστική απόδοση ενός τοιχώματος που διαφορετικά είναι εξαιρετικό.

Οι απαιτήσεις για την ανθεκτικότητα των HSR είναι αυστηρές: έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία, κύκλοι παγώματος–απόψυξης, ψεκασμός αλατιού για απόψυξη, σκόνη από το βάρος της γραμμής, δονήσεις και καθαριστικά χημικά. Η θερμή εμβάπτιση σε γαλβάνισμα συνδυασμένη με ένα πιστοποιημένο σύστημα επίστρωσης, κοχλίες από ανοξείδωτο χάλυβα ή σεραδισμένους, καθώς και αποστράγγιση που αποτρέπει τη συσσώρευση στάσιμου νερού πίσω από τις πλάκες, αποτελούν βασικές απαιτήσεις και όχι βελτιώσεις.

3. Σχεδιασμός: Γεωμετρία, Δομή και Ολοκλήρωση Συστήματος

3.1 Η γεωμετρία κάνει περισσότερα από το να καθορίζει το ύψος

Το ύψος του φράγματος είναι ο πιο ορατός παράγοντας ελέγχου, αλλά όχι ο πιο αποτελεσματικός. Η απόδοση διέπεται από τη διαδρομή της περίθλασης πάνω από την άνω άκρη όπως φαίνεται από τον δέκτη. Ως εκ τούτου:

• Επεξεργασίες της άνω επιφάνειας — καμπύλες, κεκλιμένες ή σε σχήμα Y καλύμματα — επεκτείνουν το αποτελεσματικό μήκος της διαδρομής χωρίς να αυξάνουν την επιφάνεια που εκτίθεται στον άνεμο στη βάση, και αποτελούν μία από τις φθηνότερες λύσεις για τη μείωση των δεκαδικών.
• Η απορροφητική επεξεργασία και στις δύο επιφάνειες έχει σημασία σε διπλές σιδηροδρομικές διαδρομές, όπου το αντίθετο φράγμα λειτουργεί ως ανακλαστήρας.
• Συνέχεια έχει μεγαλύτερη σημασία από το μέγιστο ύψος: ένα κενό 30 μέτρων για διάβαση οδού, σταθμό ή σημείο πρόσβασης μπορεί να κυριαρχεί στο υπόλοιπο θόρυβο σε γειτονικούς δέκτες. Η επικάλυψη ή η επιστροφή του φράγματος γύρω από το κενό είναι συνήθως καλύτερη λύση από την αύξηση του ύψους του υπόλοιπου τοίχου.
• Θέση σε σχέση με τη γραμμή και τον δέκτη αλλάζει εντελώς τη γεωμετρία· το ίδιο φράγμα στην πλησιέστερη και στην πιο απομακρυσμένη πλευρά μιας διπλής γραμμής δεν θα παράγει το ίδιο αποτέλεσμα.

3.2 Η δομική σχεδίαση καθορίζεται από τις φορτίσεις, όχι από την ακουστική

Ένα φράγμα HSR είναι μια κατασκευή που συνδέεται με μια άλλη κατασκευή. Οι συνηθισμένοι έλεγχοι σχεδίασης περιλαμβάνουν:

• Αεροδυναμική πίεση από τη διέλευση τρένου και πλευρικό άνεμο, εφαρμοζόμενη ως κατανομή κατά ύψος, με συντελεστές δυναμικής ενίσχυσης.
• Κόπωση των στηριγμάτων, των συγκολλήσεων, των βάσεων και των αγκυρώσεων υπό κυκλική πίεση και ταλάντωση.
• Νεκρό φορτίο και εκκεντρότητα σε γέφυρες και παραπετάσματα, συμπεριλαμβανομένης της επίδρασης ενός φράγματος που προεξέχει έξω από το άκρο της επιφάνειας της γέφυρας στη στρεπτική συμπεριφορά της δοκού.
• Σεισμική και θερμική μετατόπιση , με αρθρώσεις λεπτομερώς σχεδιασμένες ώστε να ολισθαίνουν αντί να σκίζουν τις σφραγίδες.
• Ηλεκτρικές αποστάσεις προς την καλωδιακή γραμμή 25 kV, συμπεριλαμβανομένης της γείωσης και της σύνδεσης μεταλλικών πλακών, καθώς και μη αγώγιμων ή μονωμένων τμημάτων, όπου απαιτείται.
• Πυρκαγιά και εκκένωση , ιδιαίτερα σε αύλακες και κλειστά τμήματα, όπου το φράγμα αλληλεπιδρά με τις διαδρομές διαφυγής και τη συμπεριφορά του καπνού.

Στις γέφυρες, το βάρος αποτελεί το καθοριστικό περιοριστικό παράγοντα. Αυτός είναι ο κύριος τεχνικός λόγος για τον οποίο προτιμώνται διαφανή ή λεπτά απορροφητικά μεταλλικά κασέτα αντί για σκυρόδεμα σε αεριοδύκτια , και γι’ αυτό το λόγο η μάζα του φράγματος συχνά αναφέρεται ως ξεχωριστό στοιχείο στον σχεδιασμό της γέφυρας, αντί να περιλαμβάνεται στον ακουστικό σχεδιασμό.

3.3 Οι διεπαφές είναι τα σημεία όπου τα έργα αποτυγχάνουν

Ο ακουστικός, ο δομικός, ο γεωτεχνικός και ο σιδηροδρομικός σχεδιασμός συναντώνται στο φράγμα. Τρεις διεπαφές ενέχουν το μεγαλύτερο κίνδυνο:

1. Σύνδεση στύλου με την επιφάνεια της γέφυρας. Οι ενσωματωμένες υποδοχές, οι χημικοί αγκύρες σε υφιστάμενη παραπετάσματα ή οι βάσεις με διαπεραστικά μπουλόνια συμπεριφέρονται διαφορετικά υπό κύκλικη φόρτιση. Η σχεδίαση των αγκυρώσεων σε ραγισμένο σκυρόδεμα υπό κυκλικό φορτίο απαιτεί ειδική τεκμηρίωση.
2. Αποστράγγιση και διαδρομή του νερού. Το νερό που παγιδεύεται πίσω από απορροφητικά πανέλ καταστρέφει την απορρόφηση και επιταχύνει τη διάβρωση. Η λεπτομέρεια πρέπει να επιτρέπει την έξοδο του νερού χωρίς να επιτρέπει την είσοδο του θορύβου.
3. Πρόσβαση για συντήρηση. Εάν ένα πανέλ δεν μπορεί να ελεγχθεί και να αντικατασταθεί από την πλευρά της γραμμής εντός σύντομης περιόδου διακοπής λειτουργίας, δεν θα συντηρείται. Το σχέδιο πρέπει να επιτρέπει την αφαίρεση ενός μόνο πανέλ χωρίς αποσυναρμολόγηση του τοίχου.

4. Εγκατάσταση: Όπου κερδίζεται ή χάνεται η προβλεπόμενη απόδοση

Τα εργαστηριακά δεδομένα μετάδοσης και απορρόφησης περιγράφουν ένα πανέλ. Η απόδοση επιτόπου περιγράφει ένα σύστημα , και η διαφορά οφείλεται σχεδόν πάντα στην ποιότητα της εργασίας.

Θεμέλια και χαραγμός. Η ανοχή στην απόσταση μεταξύ των κατακόρυφων στηριγμάτων, η κατακόρυφη ευθυγράμμιση και η υψομετρική θέση της βάσης συσσωρεύονται κατά μήκος του τοίχου. Μια σταδιακή κλίση ή μια διαφορά ύψους σε μια σύνδεση δημιουργεί ρωγμές που καμία μαξιλαρούλα δεν μπορεί να κλείσει. Το γεωδαιτικό έλεγχο πρέπει να εγκαθιδρύεται ανά δομικό τμήμα, όχι ανά πλάκα.

Τοποθέτηση πλακών και σφράγιση. Οι πλάκες πρέπει να τοποθετούνται πλήρως στις εγκοπές των κατακόρυφων στηριγμάτων με την καθορισμένη συμπίεση της μαξιλαρούλας. Η δύναμη εισαγωγής πρέπει να ελέγχεται — η υποχρεωτική εισαγωγή μιας πλάκας προκαλεί ζημιά στην επιφάνεια και στη σφράγιση. Κάθε σύνδεση, συμπεριλαμβανομένης της κατακόρυφης σύνδεσης μεταξύ πλακών και της οριζόντιας σύνδεσης στο καπάκι, αποτελεί διαδρομή διαρροής ηχητικής ενέργειας και απαιτεί το καθορισμένο σφραγιστικό ή τη μαξιλαρούλα, όχι κάποιο εναλλακτικό υλικό.

Σύσφιξη με βίδες και έλεγχος ροπής. Οι σπειροειδείς συνδέσεις σε ένα φράγμα που υφίσταται επαναλαμβανόμενα φορτία απαιτούν την καθορισμένη ροπή σύσφιξης και, όπου απαιτείται, ροποδείκτες ή ροποδείκτες με αντίσταση στην περιστροφή. Η υποσύσφιξη προκαλεί τριβή και κόπωση· η υπερσύσφιξη προκαλεί ζημιά στα επικαλυπτικά στρώματα και στο γαλβανισμό στην επιφάνεια επαφής.

Ηλεκτρική σύνδεση. Οι μεταλλικές διατομές του φράγματος κοντά στην ανωτέρα επαφή πρέπει να είναι συνδεδεμένες και γειωμένες όπως προβλέπεται στο σχέδιο, με τη συνέχεια να επαληθεύεται, όχι να υποτίθεται.

Επαλήθευση. Η παραλαβή πρέπει να περιλαμβάνει την ανασκόπηση εγγράφων, οπτική και διαστασιακή επιθεώρηση και — όπου το προδιαγραφόμενο απαιτεί — επιτόπια ακουστική επαλήθευση. Η μέτρηση της απώλειας εισαγωγής στο πεδίο είναι απαιτητική (ο θόρυβος φόντου, οι μετεωρολογικές συνθήκες και η μεταβλητότητα της πηγής διαταράσσουν όλες), επομένως συνήθως συνδυάζεται με επιθεώρηση της ποιότητας κατασκευής των σφραγίσεων, των ρωγμών και των συνδέσεων, αντί να βασίζεται αποκλειστικά σε αυτήν.

5. Συντήρηση και πραγματικότητα κύκλου ζωής

Τα φράγματα HSR επιθεωρούνται, δεν εγκαθίστανται απλώς. Ένα ρεαλιστικό καθεστώς περιλαμβάνει:

• Οπτική επιθεώρηση των πλακών, των στύλων, των βάσεων και των ζωνών αγκύρωσης, με ιδιαίτερη προσοχή στην καταστροφή της επίστρωσης, τη λευκή σκουριά και τις κηλίδες νερού που υποδηλώνουν αποτυχία σφράγισης.
• Έλεγχοι βιδών και ροπής με βάση δειγματοληψία, δίνοντας προτεραιότητα στις περιοχές με την υψηλότερη πίεση, όπως οι προσεγγίσεις των σηράγγων και οι εκτεθειμένες εμβανκμέντ.
• Καθαρισμός διαφανών πλακών και αξιολόγηση υπεριώδους ακτινοβολίας , καθώς η προσβολή με κίτρινο χρώμα μειώνει τόσο τη διαπερατότητα φωτός όσο και την αντιληπτή ευπρέπεια.
• Κατάσταση απορροφητικού μέσου , ελέγχοντας την εισχώρηση νερού, την καθίζηση του μαλλιού και τη ζημιά στο επίστρωμα.
• Φυτοκάλυψη και αποστράγγιση ελέγχου, διότι μια φραγμένη διαδρομή αποστράγγισης πίσω από τον τοίχο αποτελεί αργή κατάρρευση του ακουστικού συστήματος.

Το κόστος κατά τον κύκλο ζωής, όχι το κεφαλαιακό κόστος, είναι η ειλικρινής σύγκριση μεταξύ εναλλακτικών λύσεων. Ένα βαρύτερο σκυρόδεμα μπορεί να απαιτεί λιγότερη συντήρηση, αλλά φορτώνει τη γέφυρα· ένα ελαφρύ μεταλλικό κασέτα είναι φθηνότερο στην εγκατάσταση και ευκολότερο στην αντικατάσταση πλάκα προς πλάκα, αλλά απαιτεί αυστηρή διαχείριση της επίστρωσης. Και οι δύο απαιτούν ένα σχέδιο συντήρησης που να ταιριάζει στα διαθέσιμα παράθυρα εργασίας.

6. Πρακτικός έλεγχος προδιαγραφών

Για μηχανικούς και αγοραστές που καθορίζουν τις προδιαγραφές ενός ακουστικού φράγματος για υψηλής ταχύτητας σιδηροδρομική γραμμή (HSR), τα ακόλουθα ερωτήματα διαχωρίζουν μια εφαρμόσιμη προδιαγραφή από μια απλή προσφορά:

1. Τι είναι το κυρίαρχο ύψος και φάσμα πηγής στον δέκτη, και το φράγμα σχεδιάστηκε με βάση αυτό ή με βάση ένα γενικό φάσμα κυκλοφορίας οδικών οχημάτων;
2. Είναι η επιφάνεια προσανατολισμένη προς τη γραμμή απορροφητικός , και η απορρόφηση καθορίζεται στη σχετική ζώνη συχνοτήτων αντί για έναν μοναδικό αριθμό;
3. Τι; αεροδυναμική πίεση και φάσμα κόπωσης για τα οποία σχεδιάστηκαν οι στύλοι, οι συνδέσεις και οι άγκυρες;
4. Τι; επιπλέον νεκρό φορτίο και εκκεντρότητα επιβάλλει η φράγμα στην επικάλυψη ή στην αντιστηρικτική κατασκευή, και ποιος το έχει ελέγξει;
5. Πώς είσαι; ηλεκτρική απόσταση ασφαλείας, γείωση και σύνδεση επιλύθηκε στη διεπαφή της αλυσίδας;
6. Τι είναι το στρατηγική διακένου σε διαβάσεις, σταθμούς και σημεία πρόσβασης, και ποιος είναι ο υπόλοιπος θόρυβος που προκύπτει;
7. Μπορεί ένας μονό φύλλο που πρέπει να αντικατασταθεί εντός σύντομης κατοχής, με τυποποιημένο εργοστάσιο, από την πλευρά της γραμμής;
8. Τι; επαλήθευση απαιτείται κατά την παράδοση — πρωτόκολλο επιθεώρησης, οριακές ανοχές διαστάσεων και οποιαδήποτε ακουστική δοκιμή επιτόπου;
9. Τι; σχέδιο συντήρησης και ανταλλακτικά περιλαμβάνονται, και για πόσο χρόνο;
10. Είναι τα υλικά και συστήματα επιστρώσεων καθορίζονται βάσει κλάσης απόδοσης και μεθόδου δοκιμής, συμπεριλαμβανομένης της έκθεσης σε UV, αλατούχο ψεκασμό και κύκλους παγώματος–απόψυξης;

7. Συχνές Ερωτήσεις

Ερώτηση 1: Πόσο ψηλή πρέπει να είναι μια αντιηχητική οθόνη για τρένα υψηλής ταχύτητας;

Δεν υπάρχει καθορισμένο ύψος. Το ύψος προκύπτει από τέσσερις μεταβλητές μαζί: το ύψος της κυρίαρχης πηγής, η οριζόντια απόσταση από το φράγμα στον δέκτη, η διαφορά ύψους μεταξύ πηγής και δέκτη (ένα χαμηλό κτίριο κάτω από ένα υπερυψωμένο οδικό άξονα και ένα διαμέρισμα στο ίδιο επίπεδο με τη γραμμή συμπεριφέρονται πολύ διαφορετικά) και η επιθυμητή μείωση του θορύβου. Στην πράξη, τα φράγματα κυμαίνονται συνήθως μεταξύ 2–5 m, ενώ σε υπερυψωμένους οδικούς άξονες και σε ανοίγματα εδάφους είναι συνηθισμένο να κυμαίνονται μεταξύ 3–5 m, όπου η πηγή βρίσκεται σε υψηλό ύψος και πρέπει επίσης να διαχειριστεί η φόρτιση από τον άνεμο στην επιφάνεια της οδού. Ένα κυρτό ή κεκλιμένο ανώτερο κάλυμμα συχνά προσφέρει το ίδιο όφελος από τη διάθλαση με μικρότερο δομικό κόστος σε σύγκριση με την απλή αύξηση του ύψους.

Ε2: Πόσα ντεσιμπέλ θα προσφέρει πραγματικά ένα φράγμα ?

Εξαρτάται από τη γεωμετρία, το φάσμα της πηγής και το βαθμό στεγανότητας του φράγματος, γι’ αυτό δεν υπάρχει καθολικός αριθμός που να είναι ακριβής. Δύο πράγματα είναι αξιόπιστα: η μείωση στις μεσαίες και υψηλές συχνότητες είναι συνήθως πολύ καλύτερη από εκείνη στις χαμηλές συχνότητες, γι’ αυτό ένα φράγμα μπορεί να είναι «εύκαμπτο» και παρόλα αυτά να προκαλεί παράπονα για χαμηλές συχνότητες· και οποιαδήποτε σημαντική διακοπή, άνοιγμα ή ασυνέχεια θα μειώσει την πραγματική απόδοση πολύ πέρα από την υπολογιζόμενη τιμή. Η σωστή προσέγγιση είναι ένας ακουστικός υπολογισμός εξατομικευμένος για το συγκεκριμένο έργο, συνοδευόμενος από μια συμφωνηθείσα μέθοδο επαλήθευσης κατά την παράδοση, αντί να αποδεχθούμε έναν γενικό αριθμό που υποσχέθηκε.

Ερώτηση 3: Γιατί χρησιμοποιούνται διαφανή πάνελ στο ανώτερο τμήμα των φραγμάτων HSR;

Τρεις λόγοι: ημερόφωτα (αποφυγή μόνιμης ζώνης σκιάς μεταξύ της γραμμής και των γειτονικών κτιρίων), οπτική ευπρέπεια (μείωση της αίσθησης περίκλεισης για τους κατοίκους και τους επιβάτες) και σημαντικές γραμμές για οδηγούς και προσωπικό επιθεώρησης. Όσον αφορά την επιλογή υλικού, το PMMA προσφέρει καλύτερη διαπερατότητα φωτός και καλύτερη αντίσταση στην υπεριώδη προκαλούμενη επιχρώσεις, ενώ το PC προσφέρει υψηλότερη αντοχή σε κρούση· η επιλογή πρέπει να λαμβάνει υπόψη το τοπικό κλίμα, το καθεστώς καθαρισμού και τον κίνδυνο βανδαλισμού.

Ερώτηση 4: Όταν προστίθεται μια φράγμα σε γέφυρα, ποιος είναι υπεύθυνος για το φορτίο;

Ο μηχανικός γεφυρών, ρητώς. Το νεκρό φορτίο του φράγματος, η στρεπτική επίδραση ενός φράγματος με προεξοχή έξω από την άκρη της πλάκας, η αεροδυναμική πίεση και τα φορτία κόπωσης βρίσκονται εκτός του πεδίου ευθύνης του ακουστικού σχεδιαστή, και ακριβώς εδώ εμφανίζονται τα προβλήματα στα έργα: το ακουστικό σχήμα επιλέγει ένα βαρύ πάνελ και η γέφυρα δεν επανελέγχεται ποτέ. Η λειτουργική πρακτική είναι να διαβιβάζεται η μάζα του φράγματος ανά μονάδα επιφάνειας και η εκκεντρότητα ως εισόδους σχεδιασμού στην ομάδα γεφυρών από το στάδιο της ιδέας.

Ερώτηση 5: Τα απορροφητικά πάνελ αποτυγχάνουν εάν βραχούν ή σκονιστούν;

Ναι, και σταδιακά. Η απορρόφηση εξαρτάται από την κοιλότητα και το πορώδες υλικό πίσω από την επιφάνεια· η εισχώρηση νερού υγραίνει το ινώδες υλικό και γεμίζει την κοιλότητα, μειώνοντας σημαντικά την απορρόφηση, ενώ η σκόνη που φράσσει τις διαπερατές οπές επιδεινώνει την απόδοση στις μεσαίες και υψηλές συχνότητες. Γι’ αυτόν τον λόγο η φράση «κανένα στάσιμο νερό πίσω από τον τοίχο» πρέπει να περιλαμβάνεται στις προδιαγραφές ως υποχρεωτική απαίτηση, όχι ως σύσταση.

Ερώτηση 6: Μπορεί ένας αντιθορυβικός τοίχος αυτοκινητοδρόμου να χρησιμοποιηθεί εκ νέου σε γραμμή υψηλής ταχύτητας (HSR);

Δεν συνιστάται. Οι δύο τύποι διαφέρουν ως προς τα χαρακτηριστικά της πηγής (αεροδυναμικός θόρυβος έναντι κυλιόμενου και κινητήρα, με πολύ διαφορετικά ύψη πηγής), ως προς το φορτίο (κύκλοι υψηλής συχνότητας με πίεση και κόπωση έναντι κυρίως στατικής περίπτωσης ανέμου) και ως προς τις συνθήκες εγκατάστασης (εργασίες κατά τη διάρκεια κατοχής της γραμμής, ηλεκτρική απόσταση από την κατασκευή της ανωδομής, όρια φόρτισης της πλατφόρμας). Η άμεση εφαρμογή ενός τμήματος αντιθορυβικού τοίχου αυτοκινητοδρόμου σε γραμμή HSR οδηγεί συνήθως σε ανεπαρκή απόδοση στις χαμηλές συχνότητες, καταστροφή λόγω κόπωσης στις συνδέσεις ή μη συμμόρφωση με τις απαιτήσεις ηλεκτρικής απόστασης.

Ερώτηση 7: Μπορεί το φράγμα να εγκατασταθεί χωρίς κλείσιμο της γραμμής;

Ναι, εφόσον η κατασκευασιμότητα σχεδιαστεί εξ αρχής. Το συνηθισμένο μοτίβο περιλαμβάνει την κατασκευή θεμελίων και ενσωματωμάτων με χύτευση επιτόπου, προκατασκευασμένα στο εργοστάσιο εξαρτήματα και μονταρισμό επιτόπου με μοντισμό, με την εργασία να επικεντρώνεται κατά τη διάρκεια νυχτερινών κατοχών, σύμφωνα με μεθοδολογική δήλωση που καλύπτει τις ακτίνες ανύψωσης, την προσωρινή σταθερότητα και την προστασία από πτώσεις.

Ερώτηση 8: Ποια είναι η συνήθης διάρκεια ζωής του σχεδιασμού και τι απαιτεί την περισσότερη συντήρηση;

Η κύρια μεταλλική και σκυροδετένια δομή θεωρείται γενικά ως εξαιρετικά μακρόχρονη, επί δεκαετιών, ενώ τα σφραγίσματα, τα επιχρισματικά στρώματα και οι διαφανείς πλάκες αποτελούν ουσιαστικά εξαρτήματα σύντομης διάρκειας ζωής, τα οποία απαιτούν προγραμματισμένη αντικατάσταση. Η προσοχή της συντήρησης επικεντρώνεται σε τέσσερα σημεία: κατάσταση των σφραγίδων ,επιχρισματικά στρώματα και γαλβάνιση ,συνδέσεις και άγκυρες και αποχέτευση .

Ερώτηση 9: Ποια πρότυπα ισχύουν;

Οι απαιτήσεις είναι εθνικές. Η Ευρώπη διαθέτει τη σειρά προτύπων EN 16272 για τα ηχομονωτικά φράγματα σιδηροδρόμου και τις συναφείς συσκευές· η Κίνα διαθέτει τα πρότυπα TB/T 3122 και τα συναφή πρότυπα ηχητικών στοιχείων σιδηροδρόμου· άλλες χώρες έχουν τους δικούς τους κανονισμούς για θορύβους σιδηροδρόμου ή περιβαλλοντικού θορύβου. Κάθε συγκεκριμένο έργο πρέπει να συμμορφώνεται με τους υποχρεωτικούς κανονισμούς, τις προδιαγραφές του ιδιοκτήτη και τις διαδικασίες αποδοχής που ισχύουν στην αρμόδια περιοχή της γραμμής.

Ε10: Πόσο κοστίζει;

Μία μοναδική τιμή ανά μονάδα δεν αποτελεί σημαντική απάντηση, διότι το κόστος καθορίζεται από το ύψος, τη σύνθεση των υλικών, τον τύπο της θεμελίωσης, τις συνθήκες κατοχής και τις απαιτήσεις αποδοχής — και σε γέφυρες, η εγκατάσταση και οι εργασίες κατά τη νύχτα συχνά υπερβαίνουν το κόστος των πλακών. Κατά την υποβολή προσφορών, ζητήστε μία συνθετική τιμή ανά γραμμικό μέτρο και απαιτήστε από κάθε υποβάλλοντα να δηλώνει σαφώς εάν περιλαμβάνονται οι θεμελιώσεις, οι στύλοι, οι πλάκες, η στεγάνωση, η κόλληση και η επαλήθευση.

Συμπέρασμα

Τα φράγματα ηχομόνωσης για τις γραμμές υψηλής ταχύτητας είναι ταυτόχρονα ακουστικά προϊόντα, δομικά προϊόντα και προϊόντα συντήρησης. Το ακουστικό πρόβλημα κυριαρχείται από αεροδυναμικές πηγές σε υψηλότερα ύψη και από ενέργεια χαμηλής συχνότητας, γεγονός που καθοδηγεί το σχεδιασμό προς υψηλότερες διαστάσεις, απορροφητικές επιφάνειες προσανατολισμένες προς τη γραμμή και επεξεργασίες στην κορυφή που επεκτείνουν τη διαδρομή της περίθλασης. Το δομικό πρόβλημα κυριαρχείται από κυκλικά αεροδυναμικά φορτία και, στις γέφυρες, από το βάρος, γεγονός που καθοδηγεί την επιλογή των υλικών προς ελαφριά, μοντουλαρά συστήματα και καθιστά τη σύνδεση μεταξύ των στηριγμάτων και της πλάκας το κρίσιμο σημείο. Το πρόβλημα της παράδοσης κυριαρχείται από τη στεγανοποίηση και την πρόσβαση, γι’ αυτό και η ποιότητα της εγκατάστασης αποφασίζει συχνά κατά πόσον επιτυγχάνονται οι προβλεπόμενες τιμές σε ντεσιμπέλ.

Η αξιόπιστη προσέγγιση δεν είναι να αγοράσει κανείς την πιο αποδοτική πλάκα σύμφωνα με τα δεδομένα ενός φύλλου προδιαγραφών, αλλά να καθορίσει ταυτόχρονα την πηγή, τη γεωμετρία, τα φορτία, τις διεπαφές και την επαλήθευση — και να σχεδιάσει τον τοίχο έτσι, ώστε να είναι δυνατή η επιθεώρησή του και η επισκευή του για τα επόμενα τριάντα χρόνια.

Λέξεις-κλειδιά: φράγμα θορύβου υψηλής ταχύτητας σιδηροδρόμου, φράγμα ηχομόνωσης σιδηροδρόμου, αεροδυναμικός θόρυβος, απορροφητική ηχομονωτική πλάκα, διαφανές φράγμα θορύβου, απώλεια εισαγωγής, φράγμα θορύβου τοποθετημένο σε γέφυρα, στεγανοποίηση ηχομόνωσης, σχεδιασμός για κόπωση