Вибрация. Шум и вибрация, создаваемые движением рельсового транспорта. Часть 1. Общее руководство

Страница 1

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСТ Р исо 14837-1 — 2007
Вибрация
ШУМ И ВИБРАЦИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ ДВИЖЕНИЕМ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА
Часть 1
Общее руководство
ISO 14837-1:2005 Mechanical vibration — Ground-borne noise and vibration arising from rail systems — Part 1: General guidance
(IDT)
Издание официальное
с
г-
8
1
п ю
1-1229

Страница 2

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
Предисловие
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. Ne 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р1.0—2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» (ОАО «НИЦ КД») на основе собственного аутентичного перевода стандарта. указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК183 «Вибрация и удар»
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 декабря 2007 г. No 586-ст
4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 14837-1:2005 «Вибрация. Шуми вибрация, создаваемые движением рельсового транспорта. Часть 1. Общее руководство» (IS014837-1:2005 «Mechanical vibration — Ground-borne noise and vibration arising from rail systems— Part 1 : General guidance»).
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочного международного стандарта соответствующий ему национальный стандарт Российской Федерации, сведения о которых приведены в дополнитепыюм приложении D
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом указателе «Национальнью стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Националы<ые стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования—на официалы10м сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
© Стандартинформ. 2008
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официапьного издания без разрешения Федерального агентства по техническому регу-пированию и метрологии

Страница 3

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
Содержание
1 Область применения........................................ 1
2 Нормативные ссылки..............................................................................1
3 Термины и определения............................................................................1
4 Общие сведения о передаваемой вибрации и переизлученном шуме..............................2
5 Формы воздействия передаваемой вибрации и переизлученного шума............................7
6 Показатели............................................ 9
7 Измерения передаваемой вибрации и переизлученного шума................... 10
8 Принцип построения моделей......................................................................12
9 Прогностические модели .................................... 16
10 Разработка, калибровка, тестирование и проверка модели........................................20
Приложение А (рекомендуемое) Характеристики, принимаемые во внимание при проектировании и
измерениях............................................................................21
Приложение В (справочное) Ослабление передаваемой вибрации и переизлученного шума..........25
Приложение С (справочное) Методы и средства разработки, калибровки, тестирования и проверки
модели......................................... 30
Приложение □ (справочное) Сведения о соответствии национального стандарта Российской Федерации ссылочному международному стандарту..............................................33
Библиография ........................................... 34

Страница 4

ГОСТ Р ИСО 14837-1—2007 НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Вибрация
ШУМ И ВИБРАЦИЯ. СОЗДАВАЕМЫЕ ДВИЖЕНИЕМ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА
Часть 1 Общее руководство
Vibration. Ground-borne noise and vibration arising from rail systems. Part 1. General guidance
Дата введения — 2008—10—01
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает общее руководство по оценке вибрации грунта (сейсмических волн), создаваемой при движении рельсовых транспортных средств, и ее воздействия на сооружения.
Приведен перечень факторов, которые необходимо принимать во внимание при анапизе вибрации Фунта, и дано общее руководство по построению прогностических моделей для широкого диапазона практических ситуаций (например, в целях оценки риска повреждения конструкции здания, определения воздействия вибрации на обитателей здания и размещенное в нем оборудование).
В настоящем стандарте рассмотрены характеристики:
- источника вибрации (транспортное средство, колеса, рельсы, рельсовый путь, опорная конструкция);
- пути распространения вибрации (состояние грунта, расстояние до объекта воздействия);
- объекта воздействия (фундамент, вид сооружения).
Установленное руководство распространяется на рельсовые транспортные средства всех типов и все способы укладки рельсового пути (по земле, на эстакаде, в туннеле).
Настоящий стандарт не распространяется на вибрацию, возникающую в процессе строительства рельсовых коммуникаций и их технического обслуживания.
Настоящий стандарт не распространяется на шум. излучаемый в окружающую среду искусственным сооружением (эстакадой) при прохождении по нему рельсового транспортного средства.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующий стандарт:
ИСО 2041:1990 Вибрация и удар. Термины и определения
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ИСО 2041, а также следующие термины с соответствующими определениями.
3.1 передаваемая (через грунт) вибрация: Вибрация, создаваемая при прохождении рельсового транспортного средства, распространяющаяся в виде сейсмических волн по земной поверхности или через искусственные конструкции и воздействующая на сооружения.
3.2 переизлученный шум: Шум. порождаемый внутри зданий вибрацией, передаваемой через фунт вследствие движения рельсового транспортного средства.
Примечание — Переизлученный шум не включает в себя акустический шум. непосредственно излучаемый источниког.1 в воздушную среду.
Издание официальное
2-1223
1

Страница 5

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
3.3 параметр модели: Коэффициент или функция, характеризующий(ая) поведение физического объекта в рамках данной математической модели.
3.4 элемент модели: Важная составляющая физической системы, описываемой моделью.
3.5 разработка модели: Создание математического описания физического объекта.
Примечание — Разработка модели представляет собой итерационную процедуру, в ходе которой параметры, компоненты и общий вид модели уточняют, чтобы прогнозные и полученные в результате измерений значения параметров наилучшим образом соответствовали друг другу.
3.6 калибровка модели: Подгонка модели, осуществляемая с целью обеспечить наилучшее согласие выходных данных модели с результатами измерений.
3.7 тестирование модели: Сравнение выходных данных модели с результатами измерений, не использованными при разработке и калибровке модели.
3.8 проверка модели: Подтверждение соответствия результатов, полученных с помощью математической модели объекта, поставленной задаче моделирования.
3.9 показатель: Параметр, через который задают критерии оценки и значения которого получают в результате измерений или прогноза.
3.10 вносимое усиление: Отношение между значениями показателя после и до внесения изменений в систему.
Примечания
1 Уменьшение показателя соответствует отрицательному вносимому усилению при ето выражении в децибелах.
2 «Вносимое усиление» является рекомендуемым термином, однако наряду с ним также используют термин «вносимые потери». Уменьшение показателя соответствует положительным вносимым потерям при их выражении в децибелах.
3.11 неподрессоренная масса: Общая масса колес, осей, тормозных дисков, двигателя с осевой подвеской, редукторов и других элементов рельсового транспортного средства, расположенных ниже системы его подвески.
4 Общие сведения о передаваемой вибрации и переизлученном шуме
4.1 Продмет исследования
Вибрация, передаваемая через грунт, и переизлученный шум могут вызывать неприятные ощущения у людей, находящихся в зданиях. Указанные факторы могут также негативно влиять на установленное в зданиях оборудование (на правильность его функционирования), если это оборудование чувствительно к динамическим воздействиям. Если же вибрация, передаваемая через грунт, достаточно высока, это может составить угрозу и для целостности конструкции зданий и других сооружений.
Настоящим стандартом установлено руководство по построению прогностических моделей, позволяющих оценить воздействие вибрации на людей (но не животных) и на оборудование, находящихся внутри зданий, а также непосредственно на конструкцию этих зданий.
Люди ощущают вибрацию по-разному в зависимости от ее частотного состава: через вибрацию всего тела и его частей в диапазоне от 1 до 80 Гц и как звук, излученный вибрирующими элементами здания (стенами, полом, потолком) в диапазоне от 16 до 250 Гц.
Примечания
1 Человек, помимо ощущения колебаний своего тепа, может воспринимать вибрацию также тактильно в более широком диапазоне частот.
2 В некоторых специальных случаях при анализе воздействия шума следует принимать во внимание частоты ниже 16 и выше 250 Гц.
3 Вторичный эффект воздействия вибрации представляет собой шум. излучаемый дребезжащими предметами (посудой, оконными стеклами, потолками, светильниками, мебелью и пр.). Этот шум может создавать значительные неудобства, но его трудно описать количественно, поэтому в настоящем руководства не рассматривается механизм его возникновения.
Вибрация в зданиях может влиять на состояние находящегося в них чувствительного измерительного инструмента и на выполняемые технологические процессы. Диапазон частот, принимаемый во внимание при анализе этого влияния, зависит от конкретной ситуации и может составлять до 200 Гц.
Примечание — Обычно основная энергия колебаний сосредоточена в диапазоне ниже 100 Гц, поскольку это определяется динамическими характеристиками элементов здания.
2

Страница 6

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
Диапазон частот при анализе риска повреждений конструкции здания вследствие воздействия вибрации составляет от 1 до 500 Гц, хотя высокие значения механических напряжений, обусловливающие высокий риск повреждений, связаны с низкочастотной вибрацией. Большинство повреждений конструкции здания вследствие действия источников техногенной природы вызвано вибрацией в диапазоне частот от 1 до 150 Гц.
4.2 Источник передаваемой вибрации
4.2.1 Общие положения
Источником вибрации является рельсовый транспорт. Вибрация передается, видоизменяясь, через рельсовые пути на их опору и далее в грунт, окружающие здания, являясь как самостоятельным источником воздействия, так и порождая переизлученный шум. Источник, путь распространения и объект воздействия показаны схематически на рисунке 1. Причина вибрации — взаимодействие колеса и рельсового пути, как показано на рисунке 2.
1 — источник вибрации; 2 — путь распространения {2а — волны внутри тела, сжатий, сдвига; 2Ь — поверхностные волны Рэлея, Пява; 2с — волны на границе сред: Стоунли); 3 — объект воздействия (вибрация, пеееизлученныи шум|.
4 поверхность грунтовых вод
Рисунок 1 — Примеры источника, пути распространения и объекта воздействия
При прогнозировании передаваемой через грунт вибрации и переизлученного шума следует учитывать. что характеристики источника, пути распространения и объекта воздействия зависят от многих факторов (см. приложение А), одни из которых более существенны, чем другие. Данные для прогнозирования допжны быть определены из опыта, литературных источников, экспертных оценок или по результатам измерений на месте.
Точность прогностической модели зависит от ее назначения и определяется полнотой учета всех существенных факторов и знанием значений соответствующих параметров.
2*
3

Страница 7

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
7 7777777777777?
>//////////. 77 Ъ //////,
г77777
1 расстояние между опорными элементами пути; 2 — расстояние между колесными парами тележки; 3 — расстояние между соседними тележками соседних вагонов; 4 расстояние между тележками одного оагома; 5 междувагонное
расстояние
а) Характерные параметры источника вибрации
1 — скорость движения V. 2 — часть массы кузова гос; 3 — часть массы тележки т^ Л нелодрессоренная масса ти 5 неровность поверхности обода колеса; 6 — неровность поверхности катания рельса; 7 импеданс рельса, в модель системы о рельс — колесо*. 9— модель системы -»основание — рельс»; 10 — импеданс трута
Ь) Динах<ическая модель системы *рельсовый путь — транспортное средство»
Рисунок 2 — Описание источника вибрации, лист 1
4

Страница 8

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
X — частота, Гц; У сипа. дБ; 1 — составляющая на частоте прохождения опорных элементов пути [элемент 1 на рисунке 2 а)]; 2 — составляющая на частоте прохождения колесных пар тележек [элемент 2 на рисунке 2 а)). 3 — составляющая на частоте прохождения тележек одного вагона (элемент 3 на рисунке 2 а)). 4 составляющая на частоте прохождения юлсжск соседних вагонов (элемент 4 на рисунке 2 а)]; 5 составляющая на частоте прохождения вагонов [элемент 5 на рисунке 2 а)]; б — широкополосная вибрация, связанная с неровностями колес и рельсов
Примечание — Частоту прохождения !п. Гц. соответствующую л-му характерному расстоянию /л. м [см. рисунок 2 а)], определяют через скорость движения транспортного средства V. км/ч. по формуле /„ = VI (3.6/„).
с) Источники возбуждения на скорости (1) Источники возбуждения на скорости
80 км/ч 250 км/ч
X частота, Гц (отложены среднегеометрические частоты третьоктавных фильтров). У — вносимое усиление вибрации
(относительно эталонного рельсового пути). дБ
е) Пример вносимого усиления вибрации, рассчитанного для модели на рисунке 2 Ь)
Рисунок 2. лист 2
4.2.2 Механизм возбуждения вибрации
Причинами возбуждения вибрации являются:
а) движущиеся нагрузки (квазистатическое возбуждение), т. е. перемещающийся вместе сдвижением поезда прогиб пути и опорной системы. Если зафиксировать точку на рельсовом пути, то действующие в ней переменные нагрузки вызывают появление изгибных волн как в самих рельсах, так и в прилегающем фунте. Механизм этого возбуждения еще не известен в деталях (в том числе, влияние граничных условий, неоднородностей пути и фунта на распространение волн). Если высокоскоростной состав движется по пути, уложенному на мягкий грунт, то скорость его движения может превышать скорость распространения поверхностной (рэлеевской) волны в фунте. Это порождает вибрации высокого уровня подобно тому, как полет сверхзвукового самолета сопровождается звуковым ударом. Более всего такая вибрация влияет
3—1223
5

Страница 9

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
на состояние самих путей. Для решения данной проблемы балластный слой рельсового пути устраивают на уплотненном фунте или на бетонных плитах со свайным фундаментом, который достигает более плотных слоев грунта. Если рельсовый путь проложен в туннеле, то его обделка и обратный свод обеспечивают жесткое основание, которое уменьшает уровень вибрации, распространяющейся в окружающий фунт;
b) неровности поверхностей катания колес и рельсов. Случайные неровности в зоне контакта рельса с колесом вызывают возбуждение всей системы «транспортное средство— рельсовый путь». Такие неровности появляются, в первую очередь, в процессе изготовления, поэтому при приемке в эксплуатацию состояние колес и путей должно быть подвергнуто контролю. Однако это не может защитить от появления неровностей в процессе эксплуатации;
c) параметрическое возбуждение. Если рельсовая опора имеет дискретную структуру — шпалы, упругие подушки поверх бетонного основания (в отличие от заглубленных в бетон рельсов), то колесо при качении по рельсу «чувствует» изменение жесткости опоры. Переменная сила упругости создает колебания колеса и рельса на частоте, зависящей от скорости движения транспортного средства и просфанствен-ной дискретности опоры. Другая дискретность (и соответствующие ей частоты возбуждения) характеризуется расстояниями между осями колесных пар и тележками. Если частоты возбуждения совладают с собственными частотами транспортного средства или системы «фанспортное средство — рельсовый путь», то колебания пути и офужающего грунта могут быть весьма значительными;
с!) дефекты колес (рельсов). Помимо неровностей на поверхностях катания колес и рельсов могут наблюдаться более фубые дефекты, возникающие при эксплуатации транспортных средств и рельсового пути. Наиболее серьезные дефекты рельсов связаны с выбоинами. Выбоины могут присутствовать и на поверхности катания колес, для которых, кроме того, характерны такие дефекты, как овальность формы, дисбаланс и эксцентриситет. Со временем дефекты накапливаются, особенно если рельсовые коммуникации не обеспечены своевременным и должным техническим уходом;
е) разрывы рельсового пути (на стрелочных переводах, в глухих пересечениях, в стыках рельсов и т. д.). вызывающие появление ударов. Если длины стыкующихся или сварных рельсов равны расстоянию между тележками вагонов, уровень вибрации может существенно возрасти;
0 подвеска транспортного средства;
д) случайные или периодические изменения твердости стальной поверхности рельсов, являющиеся следствием дефекта изготовления или (более вероятно) результатом старения рельсового пути,
11) нафузки в поперечном направлении, в частности при движении транспортного средства по закругленному участку пути малого радиуса или при прохождении стрелочных переводов;
1) изменение режима движения. Ускорение или торможение транспортного средства сопровождается возникновением переменных сил и, соответственно, вибрацией:
0 экстремальные внешние факторы. Например, температура и влажность головки рельса влияют на ее износ и. следовательно, появляющуюся в результате этого вибрацию.
Уровень вибрации, обусловленной вышеперечисленными причинами, зависит от входных импедан-сов головки рельса и обода колеса в области их контакта.
Значение входного импеданса головки рельса определяется консфукцией верхнего строения рельсового пути, его основания, а также характеристиками прилегающего грунта.
Входной импеданс колеса в исследуемой области частот зависит в основном от неподрессоренной массы транспортного средства. Однако для жесткой подвески (например, из-за отсутствия должного технического ухода или вследствие особенностей конструкции демпфера и его поведения на высоких частотах) большое значение имеет также общая масса транспортного средства вместе с грузом.
4.3 Распространение вибрации
Если рельсовый путь проложен по поверхности земли или на эстакаде, вибрация передается через фунт в основном в виде поверхностных волн.
Если рельсовый путь проходит через туннель, вибрация передается через фунт в виде продольных и сдвиговых волн. На некотором расстоянии от туннеля, которое зависит от его глубины, преобладающими вновь становятся поверхностные волны.
Вибрация и пореизлученный шум на объекте воздействия наблюдаются в диапазоне частот приблизительно от 1 до 250 Гц. Для некоторых видов грунта (например, скальной породы), а также при наличии жесткой связи между зданием и туннелем или когда здание расположено на небольшом расстоянии от туннеля и фундамент здания и скальную породу разделяет только тонкий слой фунта, существенной может оказаться вибрация на более высоких частотах.
Балластный слой рельсового пути работает как фильтр нижних частот, подавляя составляющие вибрации в высокочастотной области спектра. Грунт также обладает демпфирующими свойствами, поэтому
6

Страница 10

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
с увеличением расстояния (в зависимости от материала груша) в спектре частот вибрации начинают преобладать низкочастотные составляющие.
Если здание находится в прямом контакте с туннелем (т.е. туннель является составной частью фундамента здания), основной путь прохождения волны лежит через конструкцию здания, поэтому прогностическая модель должна учитывать динамические характеристики этой конструкции. Вибрация будет передаваться на конструкцию не только через продопьные и сдвиговые волны, но также иметь вид изгибных колебаний.
При анализе распространения вибрации следует принимать во внимание все объекты искусственной природы, встречающиеся на ее пути (туннели, коммуникации, канализацию, арматуру и пр.). а также, при необходимости, влияние фунтовых вод.
Следует тщательно оценить демпфирующие свойства грунта. Вод он асы ще н н ы й пористый грунт может вносить вязкое демпфирование на высоких частотах. Однако глобально упрощать модель распространения вибрации (например, предполагать наличие вязкого демпфирования во всем диапазоне частот) следует с большой осторожностью, поскопьку это может приводить к существенным ошибкам прогноза, особенно на высоких частотах. В отсутствие значитепьных механических напряжений грунт обычно рассматривают как линейную систему, хотя в общем случае степень нелинейности в поведении грунта в той или иной море зависит от действующих в нем напряжений. Необходимость учитывать нелинейные эффекты зависит от типа модели и более детально рассмотрена в разделе 9.
Примечание 1 — Слоистость грунта может привести к разному ослаблению составляющих разных участков спектра при распространении вибрации.
Примечание 2 — Упрощение геометрии границ между разными слоями грунта может в некоторых случаях приводить к большим ошибкам прогноза.
4.4 Объект воздействия
Исследуемый диапазон частот вибрации и переизпученного шума в зданиях составляет приблизи-тельно от 1 до 250 Гц. Составляющие на более высоких частотах могут наблюдаться для грунта некоторых видов (например, скальной породы) на пути распространения вибрации или при наличии прямой механической связи здания с туннелем.
Протостическая модель должна включать в себя передаточную функцию между свободным полем и фундаментом здания. Модель должна учитывать возможные усиления или ослабления передаваемой вибрации на разных частотах вследствие особенностей частотных характеристик элементов конструкции здания (например, междуэтажных перекрытий).
Следствием вибрации грунта может быть излучение шума в помещениях. Это излучение является пространственно- и частотно-зависимым и определяется излучательной способностью элементов конструкции зданий, а также назначением помещений. При моделировании объекта воздействия необходимо учитывать форму помещений и условия их использования (например, модель для жилой комнаты может быть иной, чем для большой аудитории).
5 Формы воздействия передаваемой вибрации и переизлученного шума
5.1 Общие положения
В настоящем разделе рассмотрено влияние вибрации, передаваемой через фунт, и переизлученного шума в соответствующих диапазонах частот на здания, находящихся в них пюдей и оборудование, чувствительное к динамическим воздействиям, а также возможные уровни вибрации для воздействий разных видов.
5.2 Воздействие вибрации на людей в зданиях {диапазон частот от 1 до 80 Гц)
Вибрация конструкции здания может ощущаться находящимися в нем людьми и оказывать на них разное влияние — от ухудшения общего качества жизни до снижения производительности труда. Воздействие вибрации на людей в зданиях рассмотрено в ИСО 2631 -2 [4].
Уровни вибрации, создаваемой в зданиях близкопроходящим транспортным средством, таковы, что могут вызывать недовольство, дискомфорт, снижение качества выполняемой работы и в редких случаях приводить к нарушению здоровья.
ИСО 2631-2 [4] устанавливает функцию частотной коррекции для оценки воздействия общей вибрации на человека внутри зданий и руководство по оценке жалоб со стороны населения на раздражающее действие вибрации.
Примечание — Вибрация может ощущаться визуально, например через раскачивание подвесных светильников. Это обычно характерно в случае движения транспортного средства по рельсовому пути на уровне земли (не в туннеле).
з*
7

Страница 11

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
5.3 Воздействие переизлуменного шума (диапазон частот от 16 до 250 Гц)
Переизлучение шума происходит тогда, когда зачастую неощутимая вибрация возбуждает колебания панелей здания, и некоторая часть колебательной энергии излучается в виде слышимого шума, обычно внутрь помещений. Переизлученный шум чаще ассоциируют с движением поездов внутри туннелей, поскольку в этом случае здание полностью экранировано от передачи шума по воздуху и вибрация земной поверхности —единственный источник создания такого шума. Однако он может быть связан и сдвижением по рельсовому пути на поверхности земли, если окна помещения выходят на противоположную сторону.
Переизлученный шум может вызывать недовольство обитателей зданий и мешать их деятельности. Высокий уровень шума может служить помехой сну.
Примечания
1 Переизлученный шум обычно воспринимается через воздух, но люди, лежащие, например, на кровати, могут воспринимать как шум достаточно слабую вибрацию, если она передается по корпусу кровати и воздействует непосредственно на ушные кости.
2 Дребезжание некоторых предметов способно создать шум на более высоких частотах (см. 4.1, примечание 3).
5.4 Воздействие вибрации на здания (диапазон частот от 1 до 500 Гц)
Вибрация высокого уровня или большое число циклов повторяющихся импульсных воздействий могут привести к повреждению конструкции здания либо непосредственно через механические напряжения (деформации) в конструкции, либо через осадку слабосвязанного грунта. Вибрация, приводящая к повреждению зданий (даже косметического характера), должна быть в 10 — 100 раз выше той, что вызывает недовольство обитателей зданий, поэтому такая вибрация для людей непереносима. Более подробно данный вопрос рассмотрен в ИСО 4866 [6] и соответствующих национальных стандартах1).
Передаваемую через фунт вибрацию от рельсовых транспортных средств следует рассматривать с точки зрения повышения риска повреждений здания при проведении строительных работ вследствие осадки грунта как во время строительства, так и по его завершении.
Примечания
1 Вибрация, помимо зданий, может оказывать воздействие и на другие сооружения (туннели, инженерные коммуникации), что также следует принимать во внимание.
2 В большинстве случаев повреждение зданий связано с воздействием вибрации в диапазоне частот от 1 до 150 Гц.
5.5 Влияние вибрации на оборудование и технологические процессы, чувствительные к динамическим воздействиям (диапазон частот приблизительно от 1 до 200 Гц)
Часто необходимо принимать во внимание возможный результат воздействия вибрации на оборудование и правильность его функционирования (например, на приводы жестких дисков и электрические реле в компьютерах). См. ИСО 8569 (8] и ИСО/ТС 10811 [10].
Обычно вибрация от рельсового транспорта, особенно в туннелях, не оказывает нежелательного влияния на такое оборудование, поскольку уровень динамических воздействий, которым подвергаются, например, компьютеры в обычных условиях их применения (от шагов по полу, хлопанья дверей и т. п.) намного выше имеющего место вследствие воздействия внешних источников.
Существуют, однако, оборудование и технологические процессы, характеризующиеся повышенной чувствительностью к динамическим воздействиям, например производство компьютерных микросхем, некоторые технологии с использованием лазерной техники, лабораторное оборудование (такие как мифоско-пы и спектроскопы), хирургические операции некоторых видов.
На такое оборудование и процессы может оказать негативное влияние даже очень слабая вибрация — намного ниже уровня человеческого восприятия. Это влияние обычно проявляется через неправильные результаты измерений, неточное позиционирование или фокусирование оборудования, создание помех лицам, выполняющим тонкие рабочие операции.
Вибрация от рельсового транспорта может оказывать негативные воздействия непосредственно или в сочетании с фоновым шумом.
В ряде случаев следует принимать специальные меры по снижению чрезмерно высокого уровня воздействующей вибрации. Чаще всего для этого применяют изоляторы, устанавливаемые между обору-
' В Российской Федерации действует ГОСТ Р 52892—2007 «Вибрация и удар. Вибрация зданий. Измерение вибрации и оценка ее воздействия на конструкцию».
8

Страница 12

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
дованием и полом, а также виброизоляцию самого пола, настилают массивные и жесткие полы в помещениях с установленным оборудованием, используют устройства для предотвращения хлопанья дверей при их закрытии, специапьные напольные покрытия и специальную обувь для снижения вибрации от шагов, изолируют энергетическое и другое оборудование внутри здания для предотвращения передачи вибрации на конструкцию. Правильно выбранные конструкции пола и системы изоляции уменьшают и влияние вибрации от рельсового транспорта. При вводе новых рельоовых коммуникаций целесообразно сравнивать, как изменилась вибрация пола в лаборатории по сравнению с прежним уровнем, обусловленным источниками внутри здания.
Обычно рекомендации по эксплуатации оборудования, чувствительного к динамическим воздействиям. предоставляет его изготовитель. Конечный пользователь также может установить некоторые предельные значения воздействий, основываясь на технических документах или личном опыте.
6 Показатели
6.1 Общие положения
Показатепи и соответствующие условия измерений должны быть определены, чтобы количественно характеризовать воздействие передаваемой вибрации и переизлученного шума на людей, конструкцию зданий и оборудование, чувствительное к динамическим воздействиям.
Показатели должны быть определены в тех местах, где они могут быть сопоставлены с заданными предельными значениями. Необходимо учитывать, что результаты измерений могут сильно варьироваться в зависимости от выбранного места измерений (например, вибрация в середине панели или балки обычно выше, чем у опоры, а уровни шума у стен или в углах комнаты выше, чем в ее центре).
Необходимо рассмотреть, как влияют на значения показателя изменения различных факторов (например. типа транспортного средства). Помимо прогнозных значений следует указывать их доверительный интервал для сравнения с принятыми предельными значениями, переделы вариативности результатов измерений должны быть обоснованы достаточным объемом полученных выборок.
Рекомендуется сохранять записи, полученные в процессе измерений, чтобы при необходимости определить на их основе значения других показателей.
6.2 Воздействие вибрации на людей в зданиях
Измеряемый параметр вибрации для оценки ее воздействия на людей в зданиях может быть определен в соответствующих национальных стандартах и согласован с установленными предельными значениями. Общее руководство по оценке воздействия вибрации на людей в зданиях приведено в ИСО 2631-1 [3] и ИСО 2631-2 [4]. Оценку этого воздействия следует осуществлять на основе измерений среднеквадратичных значений корректированного ускорения в трех взаимно перпендикулярных направлениях. В ИСО 2631-1 (3) и ИСО 2631-2 [4] приведены также рекомендации по выбору точек измерений.
Рекомендуется сохранять исходные данные, чтобы использовать их. например, при изменении показателя.
Как правило, для представительной оценки вибрации достаточно измерений в вертикальном направлении на полу в середине помещения, но для высотных зданий необходимы также измерения в горизонтальных направлениях.
Примечания
1 В соответствии с некоторыми национальными стандартами зарубежных стран для оценки вибрации используют результаты измерений среднеквадратичною значения корректированной скорости.
2 Среднеквадратичное значение корректированного ускорения может быть получено в процессе измерения скорости при использовании соответствующей функции частотной коррекции.
3 Для оценки общей вибрации в национальных стандартах зарубежных стран применяют также такие показатели. как пиковое значение скорости, среднеквадратичное значение корректированной скорости с использованием иных функций частотной коррекции, доза вибрации, параметры статистического распределения значений корректированной скорости или ускорения.
6.3 Воздействие переизлученного шума
В соответствующих национальных стандартах должно быть установлено, какой параметр переизлученного шума допжен быть измерен для дальнейшего сопоставления результата измерений с установленными предельными значениями.
Для облегчения дальнейшей разработки стандартов, связанных с нормированием переизлученного шума, его следует оценивать на основе максимального уровня звука, измеренного для характеристики
4-1223
9

Страница 13

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
шумомера «медленно» £.рЛ5 тах с сохранением исходной записи сигнала звукового давления, что позволит получать значения, например, таких показателей, как или третьоктавный спектр для единичного события (например, прохождения подвижного состава).
Значения показателей должны быть спрогнозированы или получены по результатам измерений вблизи центра помещения, но не в самом центре, чтобы избежать нежелательного влияния стоячих волн.
Примечания
1 Значение 1.рА5 тах. измеренное вблизи центра помещения, наиболее часто используют в настоящее время для оценки переизлученного шума.
2 Другой параметр, также применяемый для оценки переизлученного шума — 1.рАР тЛ1 для характеристики шумомера «быстро». — превышает значения та> приблизительно на 1 —2 дБ для бесстыкового рельсового пути и на 3—4 дБ для звеньевого рельсового пути.
3 Шум. прогнозируемый или измеренный вблизи стен, может превышать шум. спрогнозированный (измеренный) вблизи центра помещения на 2 — 3 дБ.
Следует обращать внимание на то, что уровни шума будут различными в разных помещениях здания.
Измерения следует проводить в помещениях, обставленных мебелью, с закрытыми окнами, безлюдей.
Примечания
4 Если в переизлученном шуме преобладают низкочастотные составляющие, го субъективная реакция на этот шум может быть более негативной, чем предполагаемая на основе прогноза (измерения) общего уровня звукового давления.
5 Когда высоким уровнем переизлученного шума сопровождается не единичное событие, а значительное число таких событий, то для оценки воздействия шума помимо целесообразно использовать также значения 1.Ася. полученные на более длительном интервале времени, например 1 ч.
6.4 Воздействие вибрации на здания
ИСО 4866 [б) установил руководство по прогнозированию, выбору точек измерений и оценке воздействия вибрации на конструкцию зданий. В качестве показателя для оценки риска повреждения конструкции зданий обычно используют пиковое значение скорости.
Примечание — Предельные значения вибрации зданий могут быть установлены соответствующими национальными стандартами.
6.5 Влияние вибрации на оборудование, чувствительное к динамическим воздействиям
Применяют показатели (для соответствующих мест измерений), установленные в технической документации изготовителей оборудования, определенные пользователем оборудования или согласно ИСО 8569 [8]. В ИСО/ТС 10811 [10] установлен новый принцип классификации вибрационных воздействий на чувствительное оборудование.
Примечания
1 В конечном итоге воздействие вибрации на чувствительное оборудование определяется перемещениями частей этого оборудования друг относительно друга.
2 Обычно в промышленности используют обобщенные критерии допустимых вибрационных воздействий для разных условий применения оборудования.
7 Измерения передаваемой вибрации и переизлученного шума
7.1 Средства измерений
7.1.1 Общие положения
Должны быть определены характеристики измерительной цепи, в состав которой могут входить датчики вибрации (микрофоны), согласующие усилители, кабели, устройства сбора и хранения данных. Диапазон частот измерений должен соответствовать поставленной задаче. Динамический диапазон должен быть достаточен для измерений как фонового шума, так и максимально возможных на практике значений.
Измерительная цепь должна быть калибрована в соответствии с национальными стандартами.
7.1.2 Средства измерений вибрации
При определении характеристик и при калибровке измерительной цепи следует руководствоваться ИСО 8041(7].
Измерительная цепь в целом (от датчика вибрации до устройства записи) должна обеспечивать измерения вибрации в соответствующем диапазоне значений (от 5 10-* до 100 мм/с для скорости и от 3 Ю-6 10

Страница 14

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
до 500 м/с2 для ускорения) и частот (от 1 до 500 Гц). Реальный диапазон для конкретных измерений зависит от целей измерений (например, оценка вибрации, воздействующей на чувствительное оборудование, может потребовать измерений скорости в нижней части динамического диапазона). Результаты измерений вибрации от рельсовых транспортных средств могут быть использованы для прогноза шума. что. в свою очередь, ужесточает требования к средствам измерений (например, по диапазону частот и чувствительности датчиков вибрации). Поэтому необходимо убедиться, что измерительная цепь обладает достаточно низкими собственными шумами.
Предпочтительно использовать устройства сбора оцифрованных данных. Система сбора данных должна содержать необходимые средства предварительной обработки (например, фильтр нижних частот для защиты от наложения спектров) для повышения точности записываемых данных. Средства измерений должны бьггь установлены и настроены таким образом, чтобы максимально уменьшить негативное влияние внешних факторов (электрических и магнитных попей, трибоэпектрических сигналов, паразитных цепей заземления). Если измерения проводят во временной области, должны быть известны фазовые характеристики измерительной цепи.
С помошью датчиков вибрации может быть измерена любая величина — перемещение, схорость или ускорение — при условии обеспечения требуемого диапазона частот и чувствительности. Датчики и измерительная система в целом должны допускать возможность их применения на открытом воздухе в реальных условиях измерений.
Необходимо обеспечить надежный контакт датчика с вибрирующей средой {например, эарытием в Фунт или креплением к вбиваемому в грунт металл ическому стержню длиной 300 мм при измерении вибрации фунта, испопьзованием эпоксидных смол для быстрого крепления датчика на фундамент или стену здания, установкой на полу здания с помощью двусторонней клеящей ленты, применением тяжелых металлических дисков с острыми выступами для фиксации на полу с упругим покрытием). Способ установки датчика допжен быть выбран таким, чтобы резонансная частота установленного датчика не попадала в диапазон частот измерений.
Измерения вибрации на рельсовом пути (рельсах, шпалах) обычно требуют жесткого механического крепления датчиков, позволяющего обеспечить точное измерение вибрации высокого уровня, возможной при прохождении рельсовых транспортных средств. Необходимо убедиться, что установка измерительной системы вблизи рельсового пути не мешает работе систем сигнализации.
7.1.3 Сродства измерений шума
Средства измерений шума должны соответствовать требованиям к шумомерам первого класса по МЭК 61672-1 (14).
Измерительная цепь должна быть калибрована с использованием оборудования, соответствующего требованиям МЭК 60942 [12].
Параметры шума могут также быть получены на основе результатов измерений вибрации (см. 7.1.2).
7.2 Точки измерений
Выбор точек измерений зависят от решаемой задачи, такой как:
a) проведение исследований и построение модели;
b) оценка воздействия вибрации на конструкцию здания (обычно точки измерений располагают на его фундаменте);
c) оценка воздействия вибрации на людей в здании (обычно точки измерений располагают на полу посередине помещений);
d) оценка воздействия вибрации на чувствительное оборудование (обычно точки измерений располагают вблизи областей контакта оборудования с опорой);
e) оценка воздействия на людей переиэлученного шума (обычно измерения проводят вбпизи центра помещения или согласно стандартам серии ИС0140 [1]).
Измерения, проводимые в целях исследований и построения модели, могут потребовать, например, оценки вибрации в ее источнике вблизи рельсовых путей или степени изменения вибрации при удалении от источника.
На исследуемом участке рельсового пути вариативность измерений может быть обусловлена, например. изменениями как самого источника вибрации, так и состояния грунта. Поэтому для получения статистически достоверных результатов измерения следует повторять, перемещая точки измерений вдоль пути. Так. исследуя распространение вибрации при удалении от рельсового пути, измерения проводят, устанавливая датчики на расстоянии от пути, например. 8.16.32.64 и 125 м. а затем эти датчики переносят вдоль пути на расстояние 25 м.
4'
11

Страница 15

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
Обычно рекоме1щуется измерять вибрацию в вертикальном направлении и в горизонтальных направлениях: параллельно и перпендикупярно репьсовому пути. Другой вариант — ориентировать оси чувствительности датчиков согласно конструкции здания или помещения, где проводят измерения, и указывать в протоколе измерений положение этих осей относительно рельсового пути.
7.3 Собираемые данные
Для того чтобы оценить вариативность источников вибрации, измерения проводят, по крайней мере, для пяти прохождений транспортного средства каждой категории (например, грузовой состав, пригородный поезд, поезд междугороднего сообщения, скоростной поезд). Данные оценивают непосредственно в процессе измерений, и если разброс результатов превышает ± 25 % или 2 дБ, число измерений увеличивают.
В процессе измерений записывают также данные фоновой вибрации (шума).
7.4 Анализ данных
Постоянная времени измерительного прибора (например, характеристика «быстро» или «медленно») и третьоктавные фильтры должны соответствовать требованиям МЭК 61672-1 [14] и МЭК 61260 [13].
Работоспособность программных и аппаратных средств анализа должна быть проверена.
Вибрация от проходящих составов имеет характер переходных процессов, частотные составляющие которых невозможно определить каким-либо одним установленным методом. Поэтому выбор метода анализа (например, измерение текущих среднеквадратичных значений, быстрое преобразование Фурье, измерение среднеквадратичных значений с удержанием максимального значения) может существенно повлиять на вид спектра переходного процесса. Применяемый метод анализа должен быть указан в протоколе измерений (см. также раздел 6).
7.5 Протокол измерений
Протокол измерений должен содержать, как минимум, следующие сведения.
a) применяемое руководство по измерениям (например, настоящий стандарт);
b) дату и место проведения измерений, организацию и лицо, проводившие измерения.
c) используемые средства измерений, включая заводские номера датчиков и других элементов измерительной системы, метод установки (крепления) датчиков;
с1) точки и направления измерений с указанием их ориентации относительно рельсового пути;
е) основные характеристики рельсового пути и места проведения измерений, которые влияют на распространяемую вибрацию и переизлученный шум (см. приложение А);
0 измеряемые показатели (см. раздел 6);
д) результаты измерений отдельно для каждого прохождения поезда по каждому рельсовому пути с указанием:
- категории поезда (включая число вагонов),
- скорости, пути, направления движения.
- времени прохождения и времени анализа вибрации (шума);
Г|) дополнительную информацию, которая может быть важна для анализа попученных данных (например. погодные условия, наличие поверхностных вод. наличие насыпного грунта, наличие источников электрических или магнитных помех).
8 Принцип построения моделей
8.1 Разработка модели
При разработке модели необходимо опираться на основные характеристики источника вибрации, пути ее распространения и объекта воздействия.
Однако модель но всегда можно разделить на три независимые составляющие. В некоторых случаях она должна представлять собой единую систему (например, в случае рельсовых путей, проходящих через строительные сооружения и эстакады, где нельзя четко отделить источник вибрации от пути распространения и объекта воздействия).
Вибрация и шум от рельсового транспорта должны быть представлены в частотной области, что позволяет построить показатепи согласно разделу 6. Базовая модель должна обеспечить получение амплитуд А (О частотных составляющих вибрации или шума в заданных точках как функции характеристик источника 5(0. пути распространения Р(0. объекта возбуждения /?(0 и их всевозможных комбинаций, где f— частота, Гц.
Основные эпементы модели (источник, путь распространения, объект возбуждения) должны быть охарактеризованы через соответствующие параметры (см. приложение А). Число рассматриваемых параметров зависит от этапа оценивания (см. 8.2). Примеры таких параметров приведены на рисунках 3 и 4.
12

Страница 16

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
Иногда для упрощения модели допускается описывать ее элементы через несвязанные уравнения. Однако в общем случае эти элементы взаимосвязаны, поэтому в более подробном описании спедует учитывать комбинационные составляющие.
&
х
«) ИСХОДНО» Пйбуядоив ОГИСГСМНИК
УЧ
Ь) Поправка на неровность поввркноствя итшииюпвса и рельсового пути
с] Пйгроява на влгшшУч (Дйг 11 —а грвнаиартнопа 0)Г1йпрвшанвйпйрнрй к*йтруЬ*А врвоашанрвтоового пут на датой «врхжго строения пут*
СкОрООн двммёпп
X — частота (в логарифмическом масштабе). У — функция возбуждения (в логарифмическом масштабе); У поправка аля функции возбуждения (а логарифмическом масштабе). 1 мягкий грунт; 2 скальный грунт; 3 хорошее состояние поверхностей катания; 4 — поверхности катания с выбоинами
Рисунок 3 — Элементы модели источника вибрации
а) Погу га м путь распространен*!
на объект вокмАопия
X — частота (о логарифмическом масштабе). У — поправка для функции возбуждения на пути распространения (в логарифмическом масштабе); У" поправка для функции возбуждения в объекте воздействия (в логарифмическом
масштабе)
Рисунок 4 — Модели пути распространения и объекта воздействия
8.2 Этапы оценивания
8.2.1 Общие требования к модели
Обычно модель строят для прогноза уровней вибрации, возникающей после введения нового участка рельсовых коммуникаций. Если режим работы данного участка претерпевает изменения или вблизи него возводят новые сооружения, то обычно для расчета уровней шума и вибрации достаточно внести поправки в уже построенную модель.
Требования к модели для нового участка рельсовых коммуникаций различны на разных стадиях разработки.
5-122Э
13

Страница 17

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
8.2.2 Модель для нового участка рельсовых коммуникаций
8.2.2.1 Общие положения
Тип и вид модели, а также обеспечиваемая ею точность прогнозирования должны соответствовать определенному этапу проектирования нового участка рельсовых коммуникаций и основываться на всех данных об объекте моделирования, имеющихся на данном этапе.
Для разных этапов проектирования может быть использована одна и та же модель при условии соответствующего выбора исходных параметров (например, параметры, соответствующие наихудшему прогнозу. полученному на стадии предварительного проектирования). В противном случае для каждого этапа проектирования следует рассматривать свою модель расчета передаваемой вибрации и переизлученного шума:
a) предпроектные работы. Соответствующую модель используют на самых ранних этапах проектирования рельсовых коммуникаций с целью оценить, представляют ли вибрация от рельсового транспорта и переизлученный шум существенную проблему, требующую специального рассмотрения, и — в случае положительного ответа на данный вопрос — какой именно участок пути требует специального рассмотрения. Результатом работы данной модели должны быть исходные данные для сравнительных расчетов воздействий на окружающую среду (как часть выбора проекта рельсовых коммуникаций) или для оценки воздействий на окружающую сроду для заданного проекта рельсовых коммуникаций;
b) инженерные изыскания. На этом этапе модель используют для уточнения источников и степени негативного воздействия рельсовых коммуникаций на окружающую среду через распространяемую вибрацию и (или) переизлученный шум. а также разработки общих мер по снижению тяжести последствий таких воздействий или их устранению. Данная модель является составным элементом системы планирования для обоснования предложенного проекта и формулировки, где это необходимо, дополнительных мер по защите окружающей среды;
c) рабочий проект. На данном этапе расчетную модель используют для подтверждения обоснованности рабочего проекта в части принятых мер по ослаблению передаваемой вибрации, требования к которым быпи сформупированы на стадии инженерных изысканий. Особое внимание при этом обращают на парк подвижного состава и верхнее строение репьсовых путей.
На каждом этапе проектирования существуют свои требования к комплексности, простоте использования и точности модели (см. рисунок 5. а также 8.2.2.2—8.2.2.4).
8.22.2 Этап предпроектных работ
На данном этапе модель должна быть простой, позволяющей быстро проводить необходимые расчеты. Она должна учитывать только небольшое число основных параметров, например доступных на самых ранних этапах проектирования:
- тип рельсового пути (для местного сообщения, массовых перевозок пассажиров, ширококолейного городского транспорта, движения грузовых или скоростных поездов);
- взаимное раслопожение объектов (например, расстояние строительной конструкции от туннеля -мелкого, среднего или глубокого заложения);
- основной тип грунта: твердый, средний или мягкий;
- чувствительность к вибрации объекта воздействия высокая (например, для студий звукозаписи, аудиторий), средняя (обычное жилье) или низкая (промышленные здания).
Модель должна позволять оценивать, на каком расстоянии от рельсовых путей превышение предельных уровней для вибрации и переизлученного шума, заданных в проекте, будет маловероятным.
В условиях ограниченной информации на начальном этапе проектирования модель должна рассматривать только «наихудшие случаи» и основываться, предпочтительно, на результатах измерений для аналогичных рельсовых коммуникаций.
8.2.2.3 Этап инженерных изысканий
Модель для инженерных изысканий должна быть более комплексной, позволяющей учесть дополнительные данные. имеющиеся на этом этапе проектирования (см. рисунок 5).
Модель должна позволять получить более точные количественные оценки степени жесткости вибрационного и шумового воздействия в заданных точках и необходимой степени ослабления такого воздействия. Как следствие, в модели должны быть учтены все параметры, оказывающие существенное впия-ние на оценку уровней передаваемой вибрации и переизлученного шума (перечень таких параметров приведен в припожении А), а также преимущества и недостатки разных решений по ослаблению шума и вибрации.
14

Страница 18

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
V;
X — завершенность проекта. %; У — время 2 — допустимая погрешность; Т — модель на этапе предпросктных работ; 2— модель на этапе инженерных изысканий. 3 — модель рабочего проекта; Л стадия проектирования и строительства; 5 — стадия планирования и инженерных изысканий; б — стадия выбора маршрута рельсового пути; 7 стадия генерального плана; 8 — проект с низкой чувствительностью к планированию. 9 проект с обычной чувствительностью к планированию;
10 — проект с высокой чувствительностью к планированию
Рисунок 5 — Допустимые погрешности прогнозирования на разных этапах проектирования и строительства
В поисках путей ослабления шума и вибрации необходимо рассматривать следующее (см. также приложение В):
- конструкцию и способы обслуживания верхнего строения пути;
- конструкцию и способы обспуживания подвижного состава;
- геометрию рельсового пути (расстояния в вертикальном и горизонтальном направлениях);
- опору рельсового пути (например, туннель, земляное полотно, эстакада);
- конструкцию зданий, являющихся объектом воздействия.
Построенная модель может быть эмпирической (с использованием экспериментальных данных), теоретической или являться сочетанием моделей этих двух типов. При построении модепи необходимо, чтобы она учитывала частотный состав вибрации.
8.2.2.4 Этап рабочего проекта
Модель на этапе рабочего проекта должна оперировать либо с абсолютными, либо с относительными параметрами шума и вибрации. Ее часто используют для более детального анализа одного из элементов системы: источника, пути распространения ипи объекта воздействия.
6-
15

Страница 19

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
Выходные данные модели могут служить исходной информацией для модели, построенной на этапе инженерных изысканий, чтобы учесть изменения прогнозируемого уровня шума и вибрации по мере разработки проекта. Модель должна учитывать частотный состав вибрации: в октавных. третьоктавных или узких полосах частот.
Поскольку результаты расчетов по данной модели используют для обоснования выбора конструкции и характеристик как рельсового пути, так и близлежащих строений, она должна учитывать влияние всех существенных параметров, перечисленных в приложении А. Модель может быть эмпирической, теоретической. а также являться сочетанием моделей этих двух типов.
8.2.3 Поправки, связанные с изменением рельсовых коммуникаций или возведением новых сооружений
В строительстве новых рельсовых коммуникаций есть много общего, но существуют и различия.
Прежде всего следует измерить вибрацию, наблюдаемую при эксплуатации действующих путей. Собранные данные необходимо проанализировать с учетом того, какой показатель будет использован для оценки прогнозируемых воздействий (см. раздел 6). Кроме того, следует провести анализ для данных, усредненных по времени, в третьоктавных и узких поносах частот.
Построенный прогноз допжен. как правило, позволять оценить:
- влияние изменений в рельсовых коммуникациях (подвижном ооставе. пути, конструкции туннеля);
• уровни вибрации и переизлученного шума, которые будут наблюдаться во вновь возведенном здании вблизи от рельсовых путей.
При изменениях рельсового пути или бандажа оценка должна учитывать изменившиеся условия контакта колеса с рельсом.
Так же. как и при проектировании новых рельсовых коммуникаций, должны быть проведены исследования для нижеуказанных этапов:
a) предпроектных работ — чтобы определить, не требует ли новое здание мер защиты от передаваемой через грунт вибрации и переизлученного шума и не должны ли быть внесены изменения в конструкцию рельсового пути.
b) инженерных изысканий — для подтверждения степени жесткости создаваемой вибрации (шума) и опредепения на этой основе необходимых мер защиты вновь возводимого здания (например, изопяции основания) или модификации конструкции рельсового пути (например, верхнего строения);
c) рабочего проекта — для подтверждения обоснованности выбранной конструкции нового здания (фундамента, междуэтажных перекрытий, изоляции основания) или предлагаемых изменений подвижного состава, пути, конструкции туннеля.
Результатом применения модели на каждом из вышеуказанных этапов должно быть полученное значение вносимого усиления или модуля передаточной функции. Полученную передаточную функцию применяют. используя в качестве входного воздействия данные наблюдаемой вибрации, для расчета значений соответствующих показателей (для вибрации и переизпученного шума).
9 Прогностические модели
9.1 Общие положения
В приложении А приведен перечень параметров, которые необходимо рассматривать в каждой конкретной ситуации. Все параметры, на основе которых строят прогноз, должны быть зарегистрированы. Может потребоваться обоснование причин, почему тот или иной параметр не принят в рассмотрение. Необходимо оценить, какое влияние на прогноз окажет неопределенность задания исходных параметров.
Модели для прогнозирования вибрации от рельсового транспорта и переизпученного шума могут быть параметрическими, эмпирическими или гибридными. Эти три типа модели широко используют на практике, и выбор среди них зависит от доступности исходных данных и целей прогноза. Для определения передаточной функции может быть использовано непрерывное возбуждение геосейсмическим вибратором или импульсное возбуждение падающим грузом или управляемым взрывом. При этом следует определить. какую коррекцию полученной передаточной функции потребует внести различие в искусственном и реальном источнике вибрации (в частности, может оказаться необходимым рассматривать рельсовый путь как распределенный, а не сосредоточенный источник вибрации). Полезным может оказаться использование физических моделей в уменьшенном масштабе.
Параметрические модели могут допускать численное или аналитическое решение. Эмпирические модели используют данные полевых экспериментов в сочетании с методами интерполяции. Параметричес-
16

Страница 20

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
кие модели так же. как и некоторые эмпирические, являются детерминированными, дающими на выходе единственное значение прогнозируемой величины для данного набора входных значений. Поскольку точность, обеспечиваемая моделью данного типа, зависит от точного знания входных данных, при построении прогноза не следует полагаться на единственный набор входных значений, если нет достаточной уверенности в их правильности. Необходимо оценить эффект варьирования параметров в заданных пределах. Значения параметров должны быть либо технически обоснованы, либо получены применением метода оценки рисков.
С особой осторожностью следует применять модель в условиях, отличающихся от тех. при которых модель была калибрована и проверена. Неопределенность экстраполяции прямо зависит от значения экстраполируемой величины.
Необходимо опредепить последствия включения в рассмотрение транспортного средства (введение возбуждения в виде переходного процесса на заданном интервапе времени, соответствующем прохождению транспортным средством участка пути).
9.2 Параметрические модели
9.2.1 Общий анализ
Должна быть определена размерность пространства (одно-, двух- ипи трехмерное), описываемого модепью, с учетом необходимой точности на данном этапе проектирования.
Важно, чтобы модепь адекватно описывала строение грунта (в частности, положение фунтовых вод), вносимый грунтом коэффициент потерь, плотность грунта и скорость, с которой в нем распространяются волны. В частности, для описания малых деформаций грунта, имеющих место при распространении вибрации, может быть использовано значение модуля сдвига, полученное в результате геотехнических изысканий.
Характеристики фунта могут быть попучены по результатам измерений скорости распространения волн, выполненных, по возможности, на разной глубине и для разной степени водонасыщения. Не следует для получения значения модуля сдвига использовать результаты измерений в статическом режиме.
К использованию значений характеристик фунта из литературных источников следует подходить с осторожностью, поскольку они могут не в полной степени соответствовать реальным условиям на месте.
9.2.2 Аналитические решения
Аналитические решения связаны с неизбежными упрощениями. При этом необходимо учитывать следующее:
a) должны быть точно установлены все ограничения, в том числе по диапазону частот и типу распространяющихся волн:
b) прогноз, сделанный для волн только одного типа, может содержать значительные ошибки. Например. на дапьнем расстоянии от туннеля глубокого заложения при однородном фунте доминирующими могут быть волны сжатия, в то время как на ближних расстояниях существенное значение могут иметь сдвиговые волны. Кроме того, может наблюдаться взаимное преобразование сдвиговых вопи и волн сжатия друг в друга, а также в волны Стоунли, Лэмба и Лява. особенно на границах сред, а также в волны Рэлея на земной поверхности;
c) при определении коэффициента потерь следует учитывать его зависимость от частоты;
<1) следует правильно определить элемент модели, описывающий источник вибрации. Для железнодорожных туннелей в качестве такого источника рекомендуется принимать балластный слой рельсового пути, хотя зачастую проведение в нем измерений может быть затруднено. Можно вместо этого проводить измерения вибрации стен туннеля, но только в случае, если имеется подтверждение, что уровень этой вибрации близок к уровню вибрации в балластном слое. Для наземного пути в качестве эпемента модели, описывающего источник, может быть взят уровень вибрации на земной поверхности на заданном расстоянии от рельсового пути.
В случае пористого грунта использование аналитических методов возможно (если свойства такого Фунта хорошо известны), но требуют применения сложных математических преобразований.
9.2.3 Численные решения
9.2.3.1 Общие положения
Численные методы решения могут быть использованы для прогноза производимой вибрации и описания ее распространения при наличии достаточной информации о свойствах системы. Численные решения могут быть получены на основе метода конечных элементов, метода конечных разностей либо метода фаничных элементов. При использовании любого из указанных методов необходимо оценить, какое влияние на получаемое решение оказывает дискретизация по времени и пространству.
17

Страница 21

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
9.2.3.2 Метод конечных элементов
В методе конечных элементов среду представляют в виде совокупности элементов, а решение находят посредством итеративной процедуры, получая значения функций на границах элементов. Можно использовать существующие программные реализации метода, но при этом следует обращать внимание на точное представление.
- элементов на границах между туннелем и фунтом и между грунтом и фундаментом конструкции;
- функции возбуждения, описывающей взаимодействие колеса с рельсом, особенно если эта функция изменяется во времени и пространстве.
При использовании метода конечных элементов важно правильно выбрать элементы на границах сред, чтобы исключить влияние на получаемое решение переотраженных волн.
9.2.3.3 Метод конечных разностей
Аналитические дифференциальные уравнения могут быть заменены уравнениями в конечных разностях для получения численных решений волновых уравнений. Метод конечных разностей включает в себя дискретизацию динамической системы и пошаговое вычисление изменений во времени состояний точек среды.
9.2.3.4 Метод граничных элементов
Метод фаничных элементов удобно применять в том случае, когда известна функция Грина.
Метод граничных элементов является альтернативой методу конечных элементов и требует задания элементов только на границе. В конкретной задаче распространения вибрации в грунте этот метод особенно удобен, поскольку допускает моделирование грунта полубесхонечной средой и не требует учета переотражений. как это имеет место в методе конечных элементов.
9.2.4 Гибридные модели
Метод граничных элементов может быть использован в сочетании с методами конечных элементов и конечных разностей. Если методом конечных разностей удобно получать решение для колебаний источника, то метод граничных элементов служит для получения решений (с небольшой затратой вычислительных ресурсов) относитепьно копебаний точек среды на пути распространения вибрации от источника к объекту воздействия.
Если метод конечных элементов и метод конечных разностей требуют тщательного рассмотрения, какое влияние на точность решений оказывают отражения от границ, то метод фаничных элементов свободен от этого недостатка.
9.3 Эмпирические модели
9.3.1 Общио положения
Эмпирические модели целиком основаны на результатах измерений и представляют собой форму интерполяции или экстраполяции полученных данных.
Для экстрапопяции данных испопьзуют коэффициент усиления или модуль передаточной функции, но при этом необходимо провести анализ физической сути получаемых результатов.
9.3.2 Типы эмпирических моделей
Эмпирические модели принципиально подразделяют;
a) на локальные модели. Результаты измерений на ограниченном участке распространяют на другие участки. Вид экстраполирующей функции получают аналитическим методом, из других баз данных или экспертным путем;
b) на глобальные модели. Прогностическую модель (набор детерминистических алгоритмов) получают построением линий регрессии или выделением трендов на основе большого числа измерений, проведенных на разных участках, где основные характеристики системы (см. приложение А) имеют разное значение.
Локальные модели следует применять при проведении исследований на единственном участке, например для оценки требований по оспабпению вибрации в том месте, где будет построено здание. В случае проектирования нового участка рельсовых коммуникаций следует использовать глобальную модель, чтобы учесть возможные изменения характеристик вдоль исследуемой части пути.
Чиспо участков, на которых следует проводить сбор данных, должно быть выбрано с учетом;
- длины исследуемой части рельсового пути (чем длиннее путь, тем бопьше участков измерений);
- числа существенных характеристик, для которых наблюдаются значительные различия в значениях от участка к участку. Если такие различия наблюдаются для всех существенных характеристик, число участков измерений будет максимальным.
18

Страница 22

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
Число участков измерений в глобальной модели зависит не только от числа характеристик, значения которых изменяются от участка к участку, но и от того, насколько велики эти изменения. При определении мест измерений по мере удаления от рельсового пути и вдоль этого пути учитывают такие параметры, как расстояние, глубина туннеля, характеристики фунта.
Для любой из вышеуказанных моделей число измерений на участке должно быть достаточным, чтобы представлять всевозможные сочетания типов транспортных средств, фанслортных средств данного типа и рельсовых путей.
9.3.3 Виды эмпирических моделей
Основной вид любой модели приведен в 8.1. Эмпирические модели требуют упрощенного физического рассмотрения. Допустимая степень упрощения зависит:
- от вариативности результатов измерений и участков, для которых проводят измерения и оценку;
- от этапа оценивания (см. 8.2).
Основное упрощение, которое может быть внесено в эмпирическую модель. — допущение несвязанности элементов системы. Комбинационные составляющие добавляют, если между двумя параметрами существует сильное взаимодействие, на этапе, например, рабочего проекта, где к точности прогноза предъявляют повышенные требования.
Например, основным видом эмпирической модели распространения вибрации через грунт для параметра вибрации A(f ) в предположении несвязанности элементов будет
A(f) = S(f) P{f) R(f), (1)
где S(0-SSRe) S^si ' Srüi SSupln Sspecd ...;
P{f)~ Pç,jpin • Fpp ...,
R[f)= Rq Rsnud ■ — ;
f— частота;
надстрочный индекс «'» означает, что данный элемент модели является поправкой на соответствующие условия;
подстрочный индекс обозначает исходное значение для источника (SRef) и условия, на которые делают поправки: подвижной состав (RSt), вид рельсового пути (TF), вид основания полотна (Supin), путь распространения (РР). тип грунта (G) и тип конструкции (Struct), являющейся объектом воздействия.
Основным видом эмпирической модели для переизпученного шума в том же предположении несвязанности элементов, записанная для уровня L(f ) в децибелах (дБ) с используемым опорным значением 20 мкЛа. будет
L(f) = S(f)+P(f)+R(f), (2)
где S(0=SSR„f + ASrsî + ASRai| -t-ASTF +ASSupln+ASSpoac4- ... ;
Й0=АР5цр1л+ЛРрр + ...;
R(f)~ AR,, + + ...;
f— частота;
надстрочный индекс « » означает, что данный параметр измеряют в децибелах;
подстрочные индексы имеют тот же смысл, что и в уравнении (1), а дополнительный индекс (Rad) обозначает поправку на условия излучения.
Если вибрацию также выражают в децибелах, должно быть указано опорное значение. Для локальной модели каждый параметр уравнения (1 ) или (2) должен быть получен либо теоретически, либо путем измерений.
9.4 Полуэмпирические модели
Полуэмпирические модели представляют собой сочетание параметрических моделей (см. 9.2) и эмпирических моделей (см. 9.3). В этом случае один или несколько элементов эмпирической модели заменяют аналитическими выражениями или результатами измерений при частично выполненных строительных работах (например, испопьзуют геосейсмический вибратор в полностью построенном туннеле, но без проложенных в нем рельсовых путей для оценки вносимого усиления на пути до объекта воздействия). Такой
19

Страница 23

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
подход часто применяют при модификации модели, построенной на этапе инженерных изысканий, до уровня. соответствующего этапу рабочего проекта. Обычно уточнению подлежат элементы, связанные с источником вибрации (туннепь, конструкция рельсового пути, тип подвижного состава) и объектом воздействия (фундамент, конструкция здания).
Полуэмпирические модели подтверждают статистическую достоверность эмпирических данных, чтобы испопьзовать их совместно с аналитическими методами на стадии рабочего проекта.
10 Разработка, калибровка, тестирование и проверка модели
Измерения, проводимые при разработке модели, а также для ее калибровки и тестирования, должны быть выполнены в тех условиях, для которых определены показатели, получение значений которых является целью работы модели.
Следует иметь в виду, что оценка вибрации, распространяемой через фунт, и переизлученного шума сопровождается отсутствием информации о многих важных факторах, поэтому неопредепенность такой оценки может быть значитепьной. Для опредепения применимости построенной модели необходимо оценить точность получаемых с ее помощью прогнозов. Эта точность меняется в зависимости от этапа разработки (см. 8.2). Чем дальше продвигается разработка, тем выше требования к точности (см. рисунок 5). Знание точности оценок, получаемых с применением данной модели, является необходимым для управления рисками в процессе проектирования и строительства рельсовых коммуникаций.
Примечание — Некоторые рекомендации по построению, калибровке и проверке модели приведены в приложении С.
Ниже описана общая процедура, посредством которой можно получить копичественную оценку точности модели.
Точность модели оценивают сравнением с результатами измерений, не использованными при построении модели. Кроме того, для заданных условий испытаний можно сравнить оценки, попученные с помощью данной модели и другой модели, уже прошедшей процедуру проверки. При этом следует тщательно зафиксировать расхождения в допущениях, при которых построены модепи. и входных усповиях. Предпопожения о виде входного воздействия и параметры этого воздействия должны быть зарегистрированы.
Стадии разработки и калибровки модели предшествуют стадии ее тестирования.
На стадии разработки модепь проходит несколько этапов итерации, посредством которых добиваются улучшения согласия между выходными данными модели и результатами измерений или условиями испытаний. Для сложных моделей, предназначенных обеспечить высокую точность прогноза, в процессе разработки рассматривают каждый ее эпемент (источник, путь распространения, объект воздействия) и каждый существенный параметр (скорость движения подвижного состава, расстояние от рельсового пути). Изменения, вносимые в модель, должны, по возможности, базироваться на понимании пожащих в их основе физических закономерностей. Метод сравнения можно осуществить с использованием геосейсмического вибратора, создающего заданные деформации на заданных частотах, при условии допустимости замены протяженного источника возбуждения точечным.
Повышение точности прогноза для конкретного участка местности можно оценить по результатам измерений на этом участке (например, при прохождении поездов, испопьзовании геосейсмического вибратора на поверхности или других источников возбуждения, помещаемых в наклонную скважину), внося соответствующие поправки, отражающие различие между искусственными и реальными источниками вибрации. После разработки модели необходимо провести ее калибровку, т.е. градуировать ее таким образом, чтобы расхождение между выходными данными модели и результатами измерений было минимальным. Вид градуировочной функции должен быть зарегистрирован.
Последним этапом работы с моделью является ее тестирование. В процессе тестирования сравнивают прогнозные значения, генерируемые моделью, с результатами измерений, полученными при функционировании рельсовых коммуникаций. Эти измерения не должны включать в себя измерения, проведенные на этапе калибровки. По результатам тестирования оценивают неопредепенность прогнозирования с применением данной модели (см. приложение С).
Построенную модель обычно реализуют в виде компьютерной профаммы. Перед использованием в реальных условиях эксплуатации модель должна быть проверена на адекватность попучаемых результатов. Обычно такая проверка состоит в сравнении резупьтатов работы программы и ручных расчетов для заданных условий. В ходе проверки оценивают также стабильность работы программы, задавая значения переменных во всем диапазоне их изменения.
20

Страница 24

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
Приложение А
(рекомендуемое)
Характеристики, принимаемые во внимание при проектировании и измерениях А.1 Общие положения
В настоящем приложении приведен перечень характеристик, которые необходимо рассматривать при прогнозировании параметров передаваемой вибрации и переизлученного шума. Эти характеристики различаются по степени влияния на точность прогноза, и для конкретных ситуаций некоторые из них могут оказаться несущественными. Выбор, какие характеристики учитывать, а какие нет. в каждой конкретной ситуации остается за экспертом.
В настоящем приложении рассмотрены характеристики источника вибрации, пути распространения и объекта воздействия. Место характеристики в приведенном перечне не соответствует степени ее значимости.
Характеристики могут представлять собой константы или быть функциями частоты, деформации, нагрузки, температуры и т. д. Для них могут быть установлены доверительные границы либо из физических соображений, либо на основе статистики наблюдений. А.2 Источник вибрации А.2.1 Геометрия рельсового пути Геометрию рельсового пути характеризуют:
a) координаты по горизонтали и вертикали.
b) уровень (по поверхности земли, в выемке, по насыпи).
c) наличие искусственных опорных конструкций (эстакад): с1) наличие туннелей.
А.2.2 Подвижной состав Подвижной состав характеризуют:
a) его длина;
b) профиль колеса:
c) диаметр колеса:
с!) неровности и дефекты поверхности катания колеса: е) система подвешивания колес;
0 наличие колес с упругими элементами, которые характеризуют.
- масса обода.
- динамическая жесткость; д) неподрессоренная масса:
- колеса, -оси,
- другие элементы (тормозные диски, двигатели на оси колесной пары, редукторы): Ь) первая ступень рессорного подвешивания:
- жесткость.
- демпфирование (вязкое, гистерезисное. сухое трение); О подрессоренная масса:
- рама тележки.
- элементы передачи тягового двигателя.
- двигатели на тележке колесной пары:
1) вторая ступень рессорного подвешивания:
- жесткость (балок рамы тележки, элементов передачи тягового двигателя).
- демпфирование.
- масса кузова;
к) общая масса на ось (сумма неподрессоренной массы и масс, подрессоренных первой и второй ступенями подвешивания) при наличии и отсутствии груза:
I) нагрузка на ось (статическая, динамическая);
т) моменты инерции и формы изгибных колебаний колес и осей:
п) число осей и база тележки;
о) формы изгибных колебаний кузова.
А.2.3 Рельсы
Характеристиками рельсов являются:
a) их расположение в пространстве (наличие закруглений, высота расположения):
b) ширина колеи;
c) неровности рельсового пути (состояние рельсов, нерегулярности пути); <1) форма сечения рельса, марка стали:
21

Страница 25

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
в) наличие стрелочных переводов, глухих пересечений, стыков, сварных соединений;
1) периодичность нагрузки (параметрическое возбуждение) в зависимости от изменения жесткости основания рельсового пути и базы тележки (функция скорости транспортного средства);
д) поперечные нагрузки [недостаточное превышение наружного рельса на закругленном участке пути, осциллирующие силы на закруглениях малого радиуса (воспринимаются на слух как визг колес), контакт рельса с гребнем колеса);
жесткость пятна контакта в вертикальном направлении: «) применяемые модификаторы трения (смазки). А.2.4 Элементы рельсового пути Элементы рельсового пути характеризуют:
a) допустимая нагрузка в рельсовых скреплениях:
b) конструкция рвльсового пути, которая может содержать следующие элементы:
- полноповерхностную опору рельсового пути.
- заглубленные рельсы с непрерывным опираннем.
- шпалы.
- другие разрывы в олирании,
- балластный слой,
- бетонные блоки, шпалы в упругой оболочке,
- упругие подушки под шпалы.
- подбалластные упругие настилы.
- бетонное основание.
- плавающие плиты.
- токосьемные устройства (для электрифицированных рельсовых путей);
c) статическая, динамическая, акустическая жесткость упругих элементов. А.2.5 Основание рельсового пути
А.2.5.1 По поверхности земли
Рассматривают, уложен ли рельсовый путь в выемке или на насыпи (грунтовой или из пенополистирола). наличие фундаментных балок, свай, укреплений грунта (например, известково-цементным раствором, грунтовыми гвоздями, арматурной сеткой), поверхностного гудронирования, бетонных плит, пучинных мест, а также фунтовые условия.
А.2.5.2 На эстакаде Рассматривают:
a) строительный материал: сталь (сварные, болтовые или клепаные соединения), бетон (заливка на месте или сборный), композитный материал (сталь-бетон), дерево:
b) подвижность мостового полотна (комплексная):
c) собственные частоты, коэффициент демпфирования;
«1) взаимодействие с грунтом (тип фундамента, тип грунта);
е) проведенные модификации (например, удаление балласта при замене пути).
Примечание — Факторы, влияющие на излучение шума эстакадой (хотя он может оказывать существенное воздействие на окружающую среду), не рассматривают. А.2.5.3 8 туннеле Рассматривают:
a) тип туннеля и место его расположения:
b) глубину заложения:
c) форму;
<1) используемую облицовку:
в) вид фундамента (обратного свода):
0 близлежащий грунт с возможными уплотнениями (например, заливкой цементным раствором) и сооружения;
д) наличие пустот в грунте;
И) наличие ослабленных элементов крепления. А.2.6 Строительные допуски Рассматривают допуски в отношении:
a) жесткости упругих элементов;
b) геометрии опоры;
c) изменений параметров со временем, <1) наличия трещин.
А.2.7 Рабочие параметры
Обшей характеристикой рельсовых коммуникаций являются:
a) скорость движения транспортных средств.
b) трафик (расписание).
22

Страница 26

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
А.2.8 Техническое обслуживание и ремонт
Рассматривают, как техническое обслуживание и ремонт влияют:
a) на геометрию пути;
b) на состояние бандажей колес (обточка);
c) на состояние поверхностей:
- наличие выбоин.
- изменение (ухудшение) свойств материала: с!> на защиту от пробуксовки колес:
е) на состояние балластного слоя и плит;
I) на другие факторы, связанные с техническим обслуживанием. А.З Путь распространения А.3.1 Грунт
Грунт характеризуют:
a) теологический профиль местности (слоистость, наклон слоев, границы слоев);
b) топографические особенности:
- форма земной поверхности.
- форма, размер и местоположение сооружений.
- наличие углублений;
c) уровень фунтовых вод:
с!) динамические свойства грунта (осушенного и неосушенного) для малых деформаций.
- модуль сдвига.
- коэффициент Пуассона,
- плотность.
- скорости волн сдвига и сжатия.
- коэффициент потерь и вид демпфирования (вязкое или гистерезисное); е) неоднородности:
- техногенной природы (трубы, дороги, другие туннели, грунтовые якоря, сваи, углубленные фундаменты, земляные работы).
- естественной природы (сдвиг породы, трещиноватость. пустоты, слоистость, анизотропия, включения, свободная поверхность),
- средства ослабления передаваемой вибрации (например, экранирующие стенки);
() сезонные особенности (промерзающий грунт, изменение свойств грунта и содержания влаги).
А.3.2 Волновое поле
Волновое поле в грунте характеризуют:
a) типы волн, их преобразования, отражения, дифракция;
b) угол входа волны;
c) область ближнего поля; с!) область дальнего поля;
е) ось распространения (результирующая или продопьная. поперечная, вертикальная); !) диаграмма направленности:
д) геометрическое демпфирование. А.4 Объект воздействия
А.4.1 Сооружение Сооружения характеризуют:
a) применяемые показатели для оценки вибрационного воздействия;.
b) тип фундамента (сплошной, свайный, с виброизоляцией и т. д.. материал, из которого изготовлен фундамент. отклик фундамента на волны разных типов):
c) геометрия фундамента;
с!> динамические свойства близлежащего грунта;
е) влияние местных земляных работ: I) нулевая отметка (расстояния, оси);
д) взаимодействие сооружения с грунтом: Ь) материал сооружения:
- бетон.
- кирпич.
- дерево.
- сталь;
|) состояние сооружения:
)) междуэтажные перекрытия (без промежуточных опор, с опиранием на грунт):
- геометрия и материалы.
- жесткость, масса, демпфирование.
- живая нагрузка:
23

Страница 27

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
к) собственные частоты и коэффициент демпфирования конструкции;
I) прогнозируемые параметры вибраиии с учетом воздействия на конструкцию, людей, чувствительное оборудование:
т) точки конструкции, для которых рассчитывают прогнозируемые параметры вибрации: п) заполненность сооружения (масса);
о) уровни фоновой вибрации (от работающего оборудования, автомобильного движения, перемещения людей);
р) визуальные или слуховые эффекты воздействия вибрации.
Для плавательных бассейнов рассматривают также прогнозируемый шум под водой. А.4.2 Переизлученный шум
В отношении переизлученного шума рассматривают:
a) отличив от акустического шума. шум. воспринимаемый через ушные кости чеповеком. лежащим на подушке;
b) показатепь, характеризующий воздействие переизлученного шума;
c) точки внутри здания, где оценивают шум;
<1) точки внутри помещения, где оценивают шум; е) излучательную способность элементов конструкции здания: () акустику помещения:
- время реверберации (в зависимости от заполненности).
- размеры помещения и уровни расположения предметов в нем.
- фоновый шум;
д) наличие дребезжащих предметов, создающих высокочастотный шум.
24

Страница 28

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
Приложение В
(справочное)
Ослабление передаваемой вибрации и переизлученного шума
В.1 Введение
Переизлученный шум и вибрация от рельсовых транспортных средств могут быть ослаблены разными способами:
a) в источнике. Принципиально этого достигают через изменения (в порядке возрастания эффективности):
- геометрии пути (горизонтальной и вертикальной).
- конструкции пути.
- качества рельсов и их обслуживания.
- конструкции подвижного состава и его обслуживания.
- конструкции опоры пути (земляного полотна, эстакады, туннеля).
Примечания
1 Переизлученный шум может возникать от туннельных участков рельсового пути (или некоторых сооружений на поверхности, которые существенно ослабляют первичный воздушный шум. усиливая переизлученный шум).
2 Снижение первичного шума от эстакады в настоящем стандарте не рассматривается:
b) на пути распространения (траншеями или бетонными стенками на пути распространения от источника к объекту воздействия);
c) в объекте воздействия. Для вновь возводимых сооружений этого обычно достигают виброизоляцивй фундамента или пространств внутри здания (что наиболее эффективно при защите от переизлученного шума). Вибрация может также быть ослаблена, например, демпфированием или соответствующим изменением конструкции междуэтажных перекрытий. Для уже возведенных зданий применение мер снижения вибрации обычно неэффективно с практической точки зрения.
Снижение вибрации в источнике — самый эффективный способ борьбы с ней. Однако это всегда связано с основными вопросами проектирования или функционирования рельсовых коммуникаций. Применяемые меры по снижению вибрации не должны нарушать безопасность эксплуатации рельсового пути, ухудшать его рабочие характеристики, ограничивать возможность технического обслуживания и надежность в эксплуатации, принципиально ухудшать экономические показатели его использования.
Вышеуказанные ограничения на меры снижения вибрации в источнике рассмотрены в В.2. Природа и форма этих ограничений различны для разных типов рельсовых путей (например, трамвайных и предназначенных для движения скоростных поездов) и эксплуатирующих организаций. Поэтому важно, чтобы меры по ослаблению передаваемой через грунт вибрации и переизлученного шума являлись составной частью проекта рельсовых коммуникаций и чтобы этот проект имел надежное инженерное обоснование с учетом общих принципов эксплуатации рельсовых путей.
В.2 Ослабление вибрации в источнике
В.2.1 Действующие рельсовые коммуникации
Перечень средств ослабления вибрации и переизлученного шума от эксплуатируемого рельсового пути ограничен. Причиной является то. что геометрия такого пути уже определена, а использование другой, более упругой опоры для верхнего строения пути или добавление жесткости и массивности основанию (например, с помощью бетонных блоков или известковых свай, уменьшающих вибрацию на низких частотах) требует прерывания на длительный срок движения составов для проведения соответствующих строительных работ. Это существенно затрагивает интересы как пассажиров, так и организаций, связанных с эксплуатацией рельсовых коммуникаций. и гложет быть реализовано только в ходе выполнения общей программы по их модернизации.
Поэтому для действующих рельсовых коммуникаций меры по снижению передаваемой вибрации и переизлученного шума обычно ограничены рамками технического обслуживания. При этом особое внимание уделяют обеспечению гладкости поверхностей контакта рельсов и колес. Для этого применяют следующие основные виды обслуживания:
a) шлифование рельсов. Эту операцию выполняют для обеспечения плоскостности поверхности катания рельса на участке, размеры которого соответствуют характерным длинам волн распространения вибрации в грунте для заданных скоростей движения состава. Однако у данного метода есть ограничения, связанные с необходимостью обеспечить достаточные значения сил тяги и торможения. Надежное ослабление шума и вибрации может быть достигнуто только при регулярном выполнении операций шлифования или полирования;
b) устранение стыков в рельсах. Для этого проводят заваривание рельсовых стыков. Ограничения данного метода связаны с необходимостью обеспечить запас по температурному расширению рельсов и с проблемами для безопасности и здоровья рабочих, если сварочные работы необходимо выполнять внутри туннелей;
c) обслуживание стрелочных переводов и глухих пересечений. Периодическая регулировка стрелочных переводов и глухих пересечений позволяет уменьшить перемещение рельсов;
25

Страница 29

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
<1) обточка и шлифование колес. Результаты этой операции аналогичны достигаемым посредством шлифования рельсов;
е) выравнивание рельсов. В случае движения высокоскоростных поездов улучшение прямолинейности рельсового пути способно уменьшить вибрацию на низких частотах.
Примечания
1 Шлифование, выполняемое для снижения степени износа рельсов и повышения комфорта пассажиров, не всегда обеспечивает плоскостность поверхности катания рельса на всех длинах волн, представляющих интерес с точки зрения распространяемой через грунт вибрации. В настоящее время накоплено недостаточно данных для сопоставления характерных размеров неровностей рельсов с распространяющейся вибрацией, поскольку, исторически, при измерениях неровностей внимание обращали, в первую очередь, на участки большей (для оценки степени износа рельсов и комфорта пассажиров) и меньшей (для оценки излучаемого первичного шума) протяженности.
2 Влияние стыков на стрелках и глухих пересечениях может быть уменьшено установкой стрелок специальной конструкции. Использование стрелочных переводов с опиранивм колеса на гребень позволяет уменьшить до необходимых предепов вибрацию от городского рельсового транспорта.
В крайних обстоятельствах возможно применение временных мер. связанных со снижением скорости движения на некоторых участках пути, с одновременной разработкой и осуществлением способов долгосрочного снижения вибрации. Однако, в общем, уменьшение скорости движения нельзя рассматривать как эффективное средство снижения передаваемой вибрации. В действительности из-за нелинейного соотношения между скоростью и параметрами вибрации с уменьшением скорости вибрация гложет даже возрасти. Следует соотносить выгоду от снижения передаваемой вибрации с другими факторами, например претензиями пассажиров относительно увеличения времени их нахождения в пути (см. также В.2.2.4).
В.2.2 Новые рельсовые коммуникации
В.2.2.1 Геометрия пути
Эффективным способом ослабления вибрации является отнесение рельсового пути от обьектов. особенно чувствительных к динамическим воздействиям.
Однако применение данного способа ограничено, поскольку, чтобы обеспечить комфорт пассажиров и допустимые темпы износа элементов пути и поезда, кривизна пути (в горизонтальном и вертикальном направлениях). градиент кривизны (в горизонтальном и вертикальном направпениях) и вертикальный градиент не должны превышать некоторых предельных значений.
Указанные ограничения варьируются в зависимости от вида рельсовых коммуникаций. Чем выше скорость движения транспортного средства, тем большие ограничения налагаются на его геометрию.
В.2.2.2 Конструкция рельсового пути
Применение бесстыковых сварных рельсов устраняет импульсную составляющую шума и вибрации, связанную с прохождением стыков, и может быть рассматрено как средство, улучшающее общий характер шума и вибрации.
Помимо выбора типа рельсов и поддержания в надлежащем состоянии поверхности катания ослабление передаваемой через грунт вибрации достигается увеличением динамической упругости пути в вертикальном направлении или. по крайней мере, повышением массы верхнего строения пути при заданной упругости. Безотносительно к проблемам шума и вибрации, достаточная упругость пути необходима для обеспечения комфорта пассажиров и уменьшения износа элементов подвижного состава и пути. Однако слишком большая упругость также нежелательна по тем же самым причинам.
Следует отметить, что в конструкции рельсового пути нет элементов, способных в значительной мере поглощать или рассеивать энергию (за исключением балластного слоя). Влияние конструкции верхнего строения пути состоит в том. что вибрационная энергия по-разному передается на разные участки основания. Поэтому необходимо убедиться, что меры по ослаблению, например, переизлученного шума, связанные с конструкцией пути, не приведут, напротив, к его усилению или другим нежелательным эффектам, связанным с повышением вибрации или проблемами надежности, эксплуатационной готовности, ремонтопригодности и удобства обслуживания.
Это относится, в частности, к вибрации верхнего строения пути, которая обычно является существенной проблемой (если только рельсовый путь не проложен в глубокой выемке или не имеются в наличия шумовые заслоны). Использование упругих прокладок для рельсов с малой долей вероятности приведет к значительному снижению вибрации прилегающего фунта, если только это не сопровождается дополнительными мерами по увеличению жесткости земляного полотна (например, применением фундаментных плит, известковых свай или специальных методов его обработки).
Типичные конструкции рельсового пути могут быть охарактеризованы по их способности к ослаблению передаваемой через грунт вибрации и переизлученного шума, как показано на рисунке В.1. На этом рисунке приведены также схемы конструкций пути с указанием упругих элементов. При анализе мер ослабления передаваемой в фунт вибрации следует рассмотреть также возможность применения балластного слоя, связанного клеем или цементом, с одновременным применением упругих прокладок под рельсы. Такое решение более экономично, чем применение фундаментных плит или специальных методов обработки земляного полотна.
26

Страница 30

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
Необходимо учитывать то. что для каждой конструкции рельсового пути диапазон распространяемой вибрация и переизлученного шума гложет быть весьма широк. Например, при неправильно установленных или спроектированных плавающих плитах передаваемая вибрация может быть так же высока, как и для обычного пути с жестким креплением рельсов. Обратное, однако, несправедливо: для обычного пути нельзя добиться столь же высоких характеристик ослабления вибрации, как для правильно спроектированной системы с плавающими плитами. Поэтому пути разных типов могут быть упорядочены по возможности снижения передаваемой вибрации. как это показано на рисунке В.1. Но вся выгода от применения пути сложного типа может быть сведена на нет или существенно уменьшена при несоответствующем конструктивном исполнении.
8) балласт
Ь), Балласт с упругими подушк-з¥1л!
полнопоеерхностная спора рвпьса

с) ьаггзст с упругой подушкой под шгапаии
I
. ' / У ' / // • / '•/ '' £ / ///1у
<1? Балласт на упругом настиле
с) Плси-оцсс балластгюе копыто
л
о. ю
ее
11
! 1
I I й! £
О
0 ©
©
3
А
ё
01

-Ж-
-Ж
Т) Простое сироплвние рсг&сгз
Зч7
/.■ШИЛ' -Л
1' N \\"ч -■.Ч \\Х \ \ /
\У \ \ Дч\\
д) ззтусяеииий р«тс
Ч-.1

№ Уп[»г»»£ эСпиССзые подушки ^_
^А V У 1 уУЛ.ЧУУ.^-'ОО-УиЛЛА ^ И Упруг.» подушки на бетонном соювании
к) Пгасасщея ппчгв 4непр-зоыоиое
I) Плавающая плота (гс^ечное оп*?аиис)
Примечания
1 Основные упругие элементы конструкции выделены черным цветом.
2 Системы д) — ]) обладают приблизительно одинаковой эффективностью по ослаблению вибрации (шума) с небольшими различиями в стоимости строительства
Рисунок В.1 — Типовые конструкции рельсового пути
Комбинация технических решений, используемых для ослабления передаваемой вибрации (переизлучен-ного шума) в разных типовых конструкциях пути, не позволяет, как правило, увеличить это ослабление. Например, если упругое основание позволяет понизить уровень передаваемой вибрации (переизлученного шума) на 10 дБ.
27

Страница 31

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
а плавающая плита — на 20 дБ. то применение упругого основания поверх плавающей ппиты не даст выигрыша в 30 дБ. В действительности, сочетание этих двух решений может дать значение ослабления даже меньшее, чем при применении одной только плавающей плиты.
Есть, однако, ситуации, когда типовые конструкции комбинируют для достижения других целей. Например, при том что рассмотренное выше совместное применение упругого основания и ппавающей плиты может негативно сказаться на передаваемой вибрации (переизпученном шуме), это решение позволяет снизить вибрацию самой плавающей плиты и шума, излучаемого ею в воздух. Данное обстоятельство может быть важным в случаях, когда снижение излучаемого в воздух шума так же принципиально, как и уменьшение вибрации, передаваемой через грунт.
Хотя совершенствование конструкции рельсового пути является эффективным способом снижения передаваемой вибрации (переизлученного шума), это не является его основной целью. В первую очередь путь проектируют таким образом, чтобы решить вопросы безопасности, удобства пользования и экономической эффективности эксплуатации. Поэтому конструкцию пути рассматривают с позиции надежности, эксплуатационной готовности. ремонтопригодности и удобства обслуживания, а также экономической эффективности и пригодности для рельсового транспорта разных видов. В ряде случаев приоритетность вышеперечисленных задач негативным образом сказывается на возможности конструктивных решений по ослаблению передаваемой вибрации (пвре-излученного шума).
Факторами, требующими первоочередного рассмотрения при выборе конструкции пути, являются:
a) безопасность, учитывающая, в том числе:
- механические напряжения в рельсе.
-действующие силы в болтовых соединениях и противоугонах.
- статические и динамические прогибы рельса.
- пространственную скорость изменения статических и динамических прогибов по длине рельса.
- усталостные напряжения в элементах пути;
b) капитальные издержки, учитывающие, в том числе:
- сложность конструкции пути.
- дополнительные элементы специального назначения.
- время строительства и привлекаемые людские ресурсы:
c) издержки за время эксплуатации (включая техническое обслуживание), учитывающие, в том числе:
- срок службы элементов пути,
- легкость доступа к элементам с малым сроком службы для их замены;
с!) удобство пассажиров, учитывающее, в том числе:
- статические и динамические прогибы рельсов.
- влияние динамики рельсового пути на ходовые качества транспортного средства и его вибрацию;
в> надежность:
0 время коммерческой эксплуатации (общее время эксплуатации за вычетом периодов технического обслуживания):
д) характеристики качества рельсов (их неровность, скорость роста выбоин).
Характеристики надежности, эксплуатационной готовности, ремонтопригодности и удобства обслуживания, определяемые проектирующей и эксплуатирующей организациями с учетом вышеперечисленных факторов, будут разными для разных путей. Характеристики безопасности и ходовых качеств должны быть предварительно проверены в процессе испытаний, прежде чем рельсовые коммуникации будут введены в эксплуатацию.
Требования, необходимые для обеспечения заданных характеристик надежности, эксплуатационной готовности. ремонтопригодности и удобства обслуживания, могут вступать в противоречие с решениями, обеспечивающими ослабление передаваемой через грунт вибрации и переизлученного шума. Поэтому необходимо, чтобы эти решения являлись составной частью комплексного проектирования новых рельсовых коммуникаций.
В.2.2.3 Конструкция транспортного средства
В отличие от воздушного шума всего несколько характеристик конструкции рельсового пути влияют на передаваемую вибрацию и пвреизлученный шум. Такими характеристиками являются:
a) жесткости первой и второй ступеней рессорного подвешивания (чем она меньше, тем лучше даже в отсутствие демпфирования);
b) неподрессоренная масса (оптимальное значение этой характеристики зависит от конструкции рельсового пути);
c) общая масса транспортного средства (чем меньше, тем лучше);
<1) неровность поверхности катания колеса (по возможности должна быть уменьшена);
е) упругие элементы колес [применение колес с упругими элементами обычно улучшает виброизолирующие свойства системы упругой опоры рельсов (например, полноповерхносгной опоры), но может ухудшить виброизолирующие свойства системы с плавающими плитами].
Все вышеуказанные характеристики (наряду с рассмотренными характеристиками конструкции пути) играют важную роль при оценке надежности, эксплуатационной готовности, ремонтопригодности и удобства обслуживания рельсовых коммуникаций, а также издержек их эксплуатации. Поэтому меры ослабления вибрации, которые следует рассматривать как составную часть в общем проектировании транспортного средства, часто
28

Страница 32

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
будут результатом компромиссного решения с учетом эксплуатационных требований к рельсовым коммуникациям. Наибольший эффект (с точки зрения передаваемой вибрации и переизлученного шума) может дать совместное проектирование рельсового пути и транспортного средства. В.2.2.4 Скорость движения транспортного средства
Скорость движения транспортного средства — одна из важнейших характеристик с точки зрения выгоды эксплуатации рельсовых коммуникаций. Кроме того, изменение скорости движения обычно не является эффективным способом снижения вибрации. Поэтому регулирование скорости движения транспортного средства нельзя рассматривать в качестве типичного средства ослабления передаваемой вибрации и переизлученного шума. В.З Ослабление вибрации на пути ее распространения
Траншеи, вырытые на пути распространения вибрации от источника до обьекта воздействия, обычно не решают проблему. Причиной этому служит большая длина волны распространения вибрации. Как следствие, эта волна дифрагирует на дне и стенках траншеи без существенной потери энергии в анализируемом диапазоне частот. Чтобы реально ослабить передаваемую вибрацию, траншея должна быть достаточно глубокой и соответствующих размеров по периметру, что не всегда возможно реализовать на практике.
Бетонные стенки и другие барьеры на пути распространения вибрации могут достигать большей глубины, чем траншеи, и перекрывать прямую видимость объекта воздействия из источника (также при условии соблюдения соответствующих требований к периметру барьера). Это позволяет в некоторой степени достигнуть ослабления вибрации, но только в области непосредственно за барьером, поскольку — как и в случае траншеи — длинноволновая вибрация дифрагирует на краях барьера.
В.4 Ослабление вибрации в объекте воздействия
Для ослабления вибрации в объекте воздействия можно принять следующие меры:
a) выполнить перепланировку (например, расположить строения подальше от источника вибрации, изменить положение автомобильных парковок и скверов в прилегающей зоне):
b) изменить землеотведение (например, перевести земли в коммерческое использование, где эффект воздействия вибрации будет менее заметен);
c) принять меры по отстройке резонансов перекрытий от доминирующих пиков в спектре вибрации;
<1) использовать твердые несущие плиты на грунтовом основании вместо подвесных плит перекрытий (например, бунгало вместо двухэтажного жилого дома);
в) если полностью отстроиться от резонансов невозможно, перенести их в область частот, где они в меньшей степени воспринимаются человеком (обычно это область болев высоких частот);
I) использовать перекрытия с низкими значениями собственных частот (однако для таких перекрытий болев высок риск возбуждения вибрации из-за передвижения людей — см. ИСО 10137 [9]):
д) установить изоляторы между полом и бетонным основанием пола (плавающие перекрытия): Ь) изолировать чувствительные области внутри помещений;
О изолировать отдельные экземпляры оборудования, чувствительного к воздействию вибрации: ]) изменить динамическое поведение строительной конструкции (ввести динамическое поглощение вибрации там. где от нее невозможно отстроиться):
к) использовать формы конструкции с наилучшим демпфированием (например, бетонные конструкции вместо стальных):
I) увеличить демпфирование благодаря использованию связанных слоев;
т) закладывать фундамент здания в слоях грунта с меньшим уровнем вибрации, обеспечив его развязку от приповерхностного слоя (применяют в случае рельсовых путей, уложенных на уровне земли):
п) устанавливать чувствительное оборудование на фундаменте, уложенном глубоко в грунте и развязанном относительно конструкции здания и приповерхностного слоя (применяют в случае рельсовых путей, уложенных на уровне земли);
0) устанавливать чувствительное оборудование с опорой на грунт, а не подвесные перекрытия, чтобы избежать усиления вибрации на резонансных частотах перекрытий (хотя данные перекрытия, имея низкие частоты собственных колебаний, на высоких частотах выступают как пассивные изоляторы);
р) изолировать основание здания (особенно эффективно для ослабления переизлученного шума); Я) применять традиционные строительные материалы в конструкции таким образом, чтобы отклик конструкции был аналогичен отклику с использованием изоляции основания;
г) удлинять путь распространения вибрации с целью повысить демпфирование (например, подвешивая перекрытия к верхней точке колонн рамной конструкции вместо опирания на уровне расположения перекрытия):
в) использовать конструкции нерегулярной формы с разрывами;
1) утяжелить конструкцию сооружения.
и) повысить уровень фонового шума для маскировки переизлученного шума (при должном внимании к спектральному составу шумов и без ухудшения возможностей речевого общения);
V) использовать системы активного гашения вибрации с электромеханическими или гидравлическими исполнительными устройствами (на практике такое решение весьма дорого и гложет быть использовано только в особых слумаях).
29

Страница 33

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
Приложение В
(справочное)
Методы и средства разработки, калибровки, тестирования и проверки модели
С.1 Введение
Построение модели включает в себя этапы разработки, калибровки и тестирования, а также проверки (верификации) на реальных обьектах. каждый из которых важен для оценивания модели и повышения ее точности. В настоящем приложении приведены рекомендации, которые могут быть использованы при разработке методов оценивания модели и повышения ее точности.
Прежде всего должны быть точно определены показатели, используемые для оценки передаваемой вибрации и переизлученного шума, чтобы данные на выходе модели и результаты измерений могли быть отнесены к одним и тем же величинам и условиям получения их значений.
Модель следует использовать только для тех условий, для которых она была предназначена. Например, если при разработке модели было принято допущение о представлении грунта в виде полупространства, ее не следует использовать для грунта, имеющего слоистую структуру, а от модели, построенной на этапе предваритепь-ного проектирования, нельзя ожидать высокой точности при ее тестировании (см. разделы 8 и 9. где определены этапы проектирования и типы моделей).
С.2 Характеристики точности модели
Упрощенная процедура оцвнки точности схематично показана на рисунке С.1.
Прошолюв ^WHWM®
н
Fr^^^v^^OTwn^p «ramp пш
Иамриип погрешность
Ивщщиттжиь
претим
ИИЦМДИ ИИЦШЬ
иЗнс^вний
Смкнтнпн
погрешность Спучамая пяраш юстъ
Рисунок С.1 — Параметры, характеризующие точность метода
Под точностью понимают близость к истинному значению прогнозного (точность модели) или измеренного (точность метода измерений) значения. Истинное значение редко бывает известно, поэтому при оценке точности обычно проводят сопоставление прогнозных значений с результатами измерений.
Неопределенность прогнозного значения характеризует изменчивость выходных данных модели, что связано с изменчивостью входных данных. Неопределенность измерений характеризует изменчивость результатов измерений, связанную с изменчивостью условий измерений (например, измерения проводят при прохождении разных транспортных средств или для разных геологических условий).
Под измеримой погрешностью предложено понимать разность между прогнозным и измеренным значениями1'. Измеримая погрешность имеет две составляющие (см. ИСО 3534-1 [5] и GUM [25]):
- систематическую погрешность {характеризующую точность модели);
- случайную погрешность (связанную с погрешностями прогнозного и измеренного значений).
На рисунке С.2 показаны две типичные ситуации, когда преобладает та или иная составляющая измеримой погрешности.
в) ПрайбпядмгсяумАнм погрешность ^Гфмйпядмгаюгмипмвсшя
пжряшюстъ
Рисунок С.2 — Две составляющие измеримой погрешности
Концепция «измерительной погрешности» предполагает, что систематическая погрешность измерений незначительна. В общем случае систематическая погрешность измерений также подлежит оценке.
30

Страница 34

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
С.З Генеральная совокупность прогнозных значений и выборка результатов измерений
С.3.1 Общие положения
Для разработки и калибровки модели необходимо иметь пары прогнозных и измеренных значений. Несмотря на то. что на практике существует ряд ограничений {стоимость, время измерений), в идеале выборка данных должна позволить:
- охватить весь диапазон изменений значения каждого параметра (скорости движения, расстояния, типа грунта и т. д.). влияющего на результат прогноза;
- получить статистически устойчивые характеристики неопределенности прогнозного и измеренного значений.
Для выполнения указанных требований необходимы анализ чувствительности модели и выборка измерений большого объема.
С.3.2 Анализ чувствительности модели
Анализ чувствительности »/одели позволяет оценить влияние изменений одного или нескольких входных параметров, задание которых сопровождается собственной неопределенностью, на выходные данные модели.
Пример—Для некоторой переменной могут быть установлены три значения: минимальное, среднее и максимальное, после чего исследуют, как переход от одного значения к другому (при сохранении неизменными значений всех остальных существенных параметров) изменяет значение параметра на выходе модели.
Для оценки характеристик измеримой погрешности могут быть использованы методы, применяемые при оценке риска и в математической статистике, например метод Монте-Карло.
С.3.3 Разброс результатов измерений
Разброс результатов измерений обусловлен изменением условий их проведения. Оценить этот разброс можно по результатам множественных измерений при условии, что эти измерения выполнены с соблюдением следующих требований:
- обеспечение вариативности подвижного состава, измерения выполняют не менее чем для пяти образцов подвижного состава (во время их коммерческой эксплуатации) при движении по заданному пути;
- обеспечение вариативности рельсовых путей: измерения выполняют не менее чем для пяти образцов подвижного состава (во время их коммерческой эксплуатации) при движении по каждому пути.
Где это применимо, следует обеспечить также вариативность точек измерений. Измерения на заданном расстоянии от рельсового пути следует повторять не менее двух раз для разных точек вдоль пути, отстоящих друг от друга не менее чем на 10 м и не более чем на 100 м.
С.4 Разработка и калибровка модели
Наиболее эффективным средством определения коэффициентов »/одели для соответствующих параметров (скорость движения, расстояние от рельсового пути и др.) на стадиях разработки и калибровки является подгонка зависимостей таким образом, чтобы данные на выходе модели наилучшим образом совпадали с результатами измерений.
После применения данной процедуры к каждому параметру модели ее можно использовать для модели в целом.
Основой для последующего анализа является построение градуировочной функции (не обязательно в виде прямой линии) на стадии калибровки. Один из примеров подгонки градуировочной функции представлен на рисунке С.З. После этого модель возвращают на стадию разработки и модифицируют таким образом, чтобы градуировочная функция имела вид прямой, проходящей через центр координат, с коэффициентом наклона, равным единице.
С.5 Тестирование модели
Для тестирования »/одели используют данные (пары прогнозных и измеренных значений), не приравнявшиеся на стадиях разработки и калибровки.
Простейшим видом тестирования является получение выборочных оценок среднего значения и стандартного отклонения измерир/ой погрешности по результатам обработки разностей прогнозных и из»/еренных значений. полученных для каждой из пар. Среднее значение и стандартное отклонение характеризуют систе»/атичес-кую и случайную составляющие измеримой погрешности соответственно. Указанный способ, однако, не позволяет выявить зависи»лость среднего значения и стандартного отклонения от прогнозного значения, что может быть важно при экстраполяции данных на области, не использованные при разработке модели.
Отклонение свободного члена градуировочной прямой от нуля и коэффициента при линейно»/ члене от единицы характеризуют систематическую погрешность, вносимую градуировочной кривой для данного значения аргуг/ента (прогнозного значения) — см. рисунок С.4.
31

Страница 35

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
£ " ö 8 eg
I I
I
> ' ф ?J
Ц1
;и
5 - « а
s
S 5
I'
s .
X ч
ъ a
!1 eg
I
О
S
8 ?
ф
5. с
s
г
ф
s
т ?
'Г
ф
0
s ?
Q . .
с 9
1 I >- I I
S v С
$ S §
I ? « $ g 8
8 2 5
I a *
Hi
14 Л1
7 *
2 C
® A
о d
a о
7 с.
Ъ >S
n x
о
£ о a с
6 о
z
3 с
е-
0 с
сг о:
1
г.
5
ч> &
è
0
1
3 5
В
о с
or В 8 ф
2 ъ
3
g
х
о
rr" «О
О a О О
О
a
>•
t х
s
s
15
« I
{S
I s
i» Ф 'S
a с с х
I g
«
S I
г а g 2
S
a
s
î я s
s
?
i
Ф
*S
s s
X 4
« I 1s
то X
1
Ф X X
го
X ф
2
X
a
с
3 0
ï * s »
и S и 5
го
О
8 г
а
с
V ф
У g
X ф
a
s I
•<х о
X
5 S
S
w
S
s
X
£
tf
О ?
з S
la
0
с
1
О
v ?
о
X i i
S £§
<5 ; Ь
з е-« 1 ' s
s"-«
< rr Ф
QS ï
И*
Ф V ®
И
I ç Ф X ^ Ф
611 s
X 5 г К Ф Я y
Д 5 5 О ** x * a
Щ»
S I » f
'-il JI *
Ф x X
X с ф
iï8 Ф о T!
? 2 г
tax
• г *
§ b г I ï§
* S S
Ф 3
5
6
Ф i
а
x
>»
&
(X ?
Ü
§
»
et ?
<5
«TJ
I
«*î о
Ъ
X
a.
32

Страница 36

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
Приложение В
(справочное)
Сведения о соответствии национального стандарта Российской Федерации ссылочному международному стандарту
Таблица 0.1
Обозначение и наименование международного стандарта Степень соответствия Обозначение и наименование межгосударственного стандарга
ИСО 2041:1990 N£0 ГОСТ 24346—80 «Вибрация. Термины и определения»
33

Страница 37

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
Библиография
[1] ИСО 140 (все масти) (ISO 140. all parts)
[2] ИСО 2017-2 (все части)
(ISO 2017-2)
[3] ИСО 2631-1:1997 (ISO 2631-1:1997)
[4] ИСО 2631-2:2003 (ISO 2631-2:2003)
[5] ИСО 3534-1:2006
(ISO 3534-1:2006)
[6] ИСО 4866:1990
(ISO 4866:1990)
[7] ИСО 8041:2005 (ISO 8041:2005)
[8] ИСО 8569:1996
(ISO 8569:1996)
[9] ИСО 10137:1992
(ISO 10137:1992)
[10] ИСО/ТС 10811 (все части) (ISO/TS 10811. all parts)
[11] ИСО 10815:1996
(ISO 10815:1996)
[12] МЭК 60942:2003 (IEC 60942:2003)
[13] МЭК 61260:1995 (IEC 61260:1995)
[14] МЭК 61672-1:2002 (IEC 61672-1:2002)
[15] EH 13146-3:2002
(EN 13146-3:2002)
[16] EH 13481-6:2002 (EN 13481-6:2002)
[17] EH 13848-1:2004 (EN 13848-1:2004)
[18] DIN 4150 (все части) (DIN 4150. all parts)
Акустика. Измерение звукоизоляции в зданиях и элементов зданий
(Acoustics — Measurement of sound insulation in buildings and of building elements)
Вибрация и удар. Опоры упругие. Часть 2. Техническая информация, необходимая
для проектирования изоляции систем рельсового транспорта
(Mechanical vibration and shock — Resilient mounting systems — Part 2: Technical
information to be exchanged for the application of isolation vibration associated with
railways systems)
Вибрация и удар. Оценка воздействия общей вибрации на человека. Часть 1. Общие требования
(Mechanical vibration and shock — Evaluation of human exposure to whole-body vibration
— Part 1: General requirements)
Вибрация и удар. Оценка воздействия общей вибрации на человека. Часть 2. Вибрация в зданиях (диапазон частот от 1 до 80 Гц)
[Mechanical vibration and shock — Evaluation of human exposure to whole-body vibration
— Part 2: Vibration in buildings (1 Hz to 80 Hz)]
Статистические методы. Словарь и условные обозначения. Часть 1. Общие статистические термины и термины теории вероятности
(Statistics — Vocabulary arid symbols — Part 1: Probability and general statistical terms) Вибрация и удар. Вибрация зданий. Руководство по измерению вибрации и оценке ее воздействия на здание
(Mechanical vibration and shock — Vibration of buildings — Guidelines for the measurement of vibrations and evaluation of their effects on buildings) Воздействие вибрации на человека. Средства измерений (Human response to vibration — Measuring instrumentation)
Вибрация и удар. Измерение и оценка воздействия вибрации в здании на оборудование. чувствительное к динамическим воздействиям
(Mechanical vibration and shock — Measurement and evaluation of shoe* and vibration effects on sensitive equipment in buildings)
Основы расчета строительных конструкций. Эксплуатационная надежность зданий в условиях воздействия вибрации
(Bases for design of structures — Serviceability of buildings against vibration) Вибрация и удар. Вибрация и удар в зданиях, где установлено чувствительное оборудование
(Mechanical vibration and shock — Vibration and shock in buildings with sensitive equipment)
Вибрация. Измерения вибрации внутри железнодорожных туннелей при прохождении поездов
(Mechanical vibration — Measurement of vfcration generated internally in raitway tunnels by the passage of trains)
Электроакустика. Калибраторы акустические (Electroacoustics — Sound calibrators)
Электроакустика. Фильтры с шириной полосы в октаву и доли октавы (Electroacoustics — Octave-band and fractional-octave-band filters) Электроакустика. Шумомеры. Часть 1. Технические требования (Electroacoustics — Sound level meters — Part 1 : Specifications) Рельсовый транспорт. Репьсовый путь. Методы испытаний скрепления. Часть 3. Определение амортизации ударных нагрузок
(Railway applications — Track — Test methods for fastening systems — Part 3: Determination of attenuation of impact loads)
Рельсовый транспорт. Рельсовый путь. Требования к характеристикам скрепления. Часть 6. Специальные скрепления для ослабления вибрации (Raitway applications — Track — Performance requirements for fastening systems — Part 6: Special fastening systems for attenuation of vibration)
Рельсовый транспорт. Рельсовый путь. Качество геометрии рельсового пути. Часть 1. Описание геометрии рельсового пути
(Railway applications — Track — Track geometry quality — Part 1 : Characterization of track geometry) Вибрация в зданиях (Vibrations in buildings)
34

Страница 38

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
[19] DIN 45672 (все части) Измерение вибрации вблизи железнодорожных путей
(DIN 45672, all parts) (Vibration measurement associated with railway traffic systems)
[20] DIN 45673 (все части) Вибрация. Упругие элементы рельсового пути
(DIN 45673. all parts) (Mechanical vibration — Resilient elements used in railway tracks)
[21] NS 8176:1999 Вибрация. Измерения вибрации от наземного транспорта в зданиях и руководство
по оценке ее воздействия на человека (NS 8176:1999) (Vibration and shock — Measurement of vibration in buildings from landbased transport
and guKiance for evaluation of its effects on human beings)
[22] ONORM S 9012:1996 Оценка воздействий от рельсового транспорта на чеповека в зданиях. Вибрация и
переизлученный шум
(ONORM S 9012:1996) (Evaluation of human exposure in buildings to immissions by railway traffic — Vibrations and secondary air-borne noise)
[23] VDI 2716:2001 Воздушный шум и вибрация от городского рельсового транспорта (VDI 2716:2001) (Airborne and structure-borne noise of local public transport railways)
[24] VDI 3837:2006 Вибрация грунта вблизи от наземных рельсовых коммуникаций. Расчет спектра виб-
рации
(VDI 3837:2006) (Ground-borne vibration in the vicinity of rail systems at grade — Spectral prediction
method)
[25] Руководство Руководство no выражению неопределенности измерений ИСО/МЭК 98:1995
(ISO/IEC Guide 98:1995) (Guide to the expression of uncertainty in measurement)
[26] ANC Guidelines. Measurement and assessment of groundborne noise and vibration, 2001
[27] FRYBA. L. Vibration of solids and structures under moving toads. Noordhoff International Publishing. Groningen. 1972
[28] GORDON. C.G. Vibration prediction and control in microelectronic facilities. Internoise 1996
[29] GREER. R.J. and COLLINS. K M. Ground-bome noise and vibration from railways. Internoise 1996
[30] GREER. R.J. et al. Channel tunnel rail link — High speed, low impact, minimum cost. ICE Transport Journal. 153(2). 2002. pp. 71—78
[31] GRIFFIN. M. J. Handbook of human vibration. Academic Press, 1990
[32] HUNT. H.E.M. Prediction of vibration transmission from railways into buildings using models of infinite length. Vehicle Systems Dynamic Supplement. Swets & Zeitlinger. 1995
[33] JONSSON. J.O. On ground and structural vibrations related to railway traffic. PhD Thesis. Chalmers University of Technology. Sweden. 2000
[34] KROGER. F. Immisstonsgerechte Gestaltung des Gleisoberbaus von Tunnelstrecken. Zeitschrift fur Larmbekampfurtg. 39. Spinger. 1992. pp. 165—175
[35] Krylov. V.V. Noise and vibration from high speed trains. Thomas Telford. 2001
[36] MADSHUS. C.. BESSASON. В.. and HARVIK. L. Prediction model for tow frequency vibration from high speed railways on soft ground. Journal of Sound and Vibration. 193(1). 1996. pp. 195—203
[37] MAKOVICKA. D. The use of rubber for vibro-base-insulation of the building structure exposed to the seismic effect of traffic. Building Research Journal. 40. ser. E. No. 9/3. Slovak Academic Press. 1992
[38] NG. S.L.D. Transmission of ground-bome vibration from surface railway trains. DPhil. University of Cambridge. 1995
[39] SHARIF. A.K. Dynamic performance investigation of base isolated structures. PhD. Imperial College of Science and Technology. London. 1999
[40] TALBOT, J.P. On the performance of base-isolated buildings: A generic model. DPhil. Cambridge University. 2001
35

Страница 39

ГОСТ Р ИС014837-1—2007
УДК 534.322.3.08:006.354 ОКС 17.160 Д50
45.080 93.060
Ключевые слова: рельсовый путь, рельсовый транспорт, вибрация, шум, источник, путь распространения, объект воздействия, показатель, прогностическая модель, прогноз, измерения
Редактор Я В. Афанасенко Технический редактор Н. С. Гришанова Корректор С. И. Фирсова Компьютерная верстка А. П. Финогвновой
Сдано о набор 22.05 2008 Подписано в печать 06.10.2008 Форма! в0х84'/в. Бумага офсетная. Гарнитура Ариал. Печать офсетная. Усл. печ. л 4.66. Уч. идя п. 4.40. Тираж 238 э«э. Зак. 1229.
ФГУП «СТАНДЛРТИНФОРМ». 123995 Москва. Гранатный пер.. 4 wtvtv.goslinfo (и info@g05Unto.ru
Набрано и отпечатано о Калужской типографии стандартов. 248021 Калуга, ул. Московская. 256.