DOC ING JAN KUDRNA CSC DIAGNOSTIKA A MA ......tor (poíta „boulí“). Ten seítal vzájemné pohyby mezi odpruženým kolem a Funkce pozemních komunikací - 8 (49) - rámem motocyklu

VYSOKÉ U�ENÍ TECHNICKÉ V BRN� FAKULTA STAVEBNÍ

DOC. ING. JAN KUDRNA, CSC.

DIAGNOSTIKA A MA-NAGEMENT VOZOVEK

MODUL 02

PROVOZNÍ ZP�SOBILOST POVRCH� VOZOVEK

STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

Funkce pozemních komunikací

- 3 (49) -

© Jan Kudrna, Brno 2007


- 4 (49) -

OBSAH

1.1 Požadované znalosti ............................................................................. 6 1.2 Doba pot�ebná ke studiu....................................................................... 6 1.3 Klí�ová slova ........................................................................................ 6 1.4 Metodický návod na práci s textem...................................................... 6

2 Rovnost povrch� vozovek............................................................................ 7 2.1 M��ení nerovností................................................................................. 7 2.2 Podélná nerovnost ................................................................................ 8

2.2.1 M��ení a hodnocení podélné nerovnosti latí a planografem . 9 2.2.2 M��ení nerovností p�esnou nivelací ..................................... 14 2.2.3 Dynamické m��ení podélných nerovností............................ 14

2.3 P�í�né nerovnosti ................................................................................ 16 2.3.1 M��ení p�í�né nerovnosti ..................................................... 16 2.3.2 Hodnocení p�í�né nerovnosti ............................................... 16 2.3.3 M��ení a hodnocení p�í�né nerovnosti latí ........................... 17 2.3.4 M��ení a hodnocení p�í�né nerovnosti dynamickým

profilografem........................................................................ 17 2.4 Posouzení a vyhodnocení nerovností ................................................. 17 2.5 Cvi�ení............................................Chyba! Záložka není definována.

3 Multifunk�ní za�ízení na m��ení a vyhodnocení provozní zp�sobilosti19 3.1 Multifunk�ní vozidlo ARAN.............................................................. 19

3.1.1 Základní m��icí systémy multifunk�ních vozidel ................ 20 3.2 Jiná vozidla......................................................................................... 24

4 Vlivy na životní prost�edí.......................................................................... 26 4.1 Hluk jako faktor životního prost�edí .................................................. 26

4.1.1 Co je hluk ............................................................................. 26 4.2 Základní pojmy................................................................................... 27

4.2.1 Jak zvuk vzniká a ší�í se ....................................................... 27 4.2.2 Akustický tlak ...................................................................... 27 4.2.3 Intenzita I.............................................................................. 27

4.3 Lidské ucho ........................................................................................ 28 4.4 M��ení hluku ...................................................................................... 29

4.4.1 Hlasitost H............................................................................ 29 4.4.2 Filtry ..................................................................................... 30 4.4.3 Sluchové pole ....................................................................... 31 4.4.4 Základní akustická jednotka................................................. 32

4.5 Zdroj hluku ......................................................................................... 34 4.5.1 T�íd�ní hluku podle p�sobení............................................... 34 4.5.2 T�íd�ní dopravní hluku podle zdroje.................................... 34 4.5.3 Dopravní hluk vznikající na povrchu komunikace .............. 35

4.6 M��ení hluku ...................................................................................... 36 4.6.1 Pro� se hluk m��í.................................................................. 36 4.6.2 �ím se hluk m��í .................................................................. 36


- 5 (49) -

4.6.3 Metody m��ení hluku v silni�ním stavitelství.......................37 4.7 Možnosti snižování hlu�nosti povrchu vozovek.................................38

4.7.1 Obrusné vrstvy snižující valivý hluk ....................................40 4.7.2 Krytové vrstvy s nejvyšší hlu�ností ......................................40 4.7.3 Nejmén� hlu�né povrchy ......................................................40 4.7.4 Zapracování poznatk� do navrhování vozovek ....................41

4.8 Popisy n�kterých technologií ..............................................................41 4.8.1 Asfaltový koberec mastixový (AKM) ..................................41 4.8.2 Asfaltový koberec tenký (AKT) ...........................................42 4.8.3 Asfaltový koberec drenážní (AKD) ......................................43

4.9 Protihlukové systémy..........................................................................45 4.10 Shrnutí .................................................................................................48

4.10.1 Seznam použité literatury .....................................................49 4.10.2 Odkazy na další studijní zdroje a prameny ...........................49


- 6 (49) -

1 Úvod

1.1 Cíle

Cílem modulu modulu 02 této studijní opory je nau�it se:

− posuzovat rovnost pozemní komunikace (dále jen PK),

− seznámit se se za�ízeními posuzující provozní zp�sobilost vozovek a

− porozum�t vliv�m silni�ního provozu na životní prost�edí, zejména hlu�nosti s tím, že hlu�nost lze omezit povrchem vozovky p�ímo u zdroje hluku.

1.2 Požadované znalosti

Text modulu 02 navazuje na modul 01, který vysv�tlil základní pojmy provoz-ní zp�sobilosti a jejich vliv na bezpe�nost a další dopady silni�ního provozu. Problematika probíraná v tomto modulu vyžaduje všeobecné znalosti technic-kého charakteru uplatn�né p�i m��ení a konstrukci m��icích za�ízení. �ást týka-jící se hlu�nosti využívá základní znalosti z akustiky.

1.3 Doba pot�ebná ke studiu

Text modulu vyžaduje asi 3 h soust�ed�ného studia.

1.4 Klí�ová slova

pozemní komunikace, provozní zp�sobilost, m��ení, rovnost, multifunk�ní vozidla, hlu�nost, posuzování, opat�ení.

1.5 Metodický návod na práci s textem

Text obsahuje vysv�tlení pojm�, historii m��ení a seznámení s principem a postupem m��ení a vyhodnocování provozní zp�sobilosti. Absolventi se setkají jen s n�kterými jednoduchými metodami, ostatní metody mohou jen objednat a využívat výsledky m��ení, které bude hodnotit výsledky prací zhotovitel� sta-vebních prací.


- 7 (49) -

2 Rovnost povrch� vozovek

Rovnost povrch� vozovek PK je charakteristika povrch�, jejíž hodnoty podle klasifika�ní stupnice ovliv�ují pohodlí (p�i klasifikaci 1 až 3) a bezpe�nost silni�ního provozu (p�i klasifikaci 4 a 5). P�irozeným d�sledkem nerovného povrchu vozovky musí být snížení rychlosti vozidel.

Nerovnost povrch� vozovek je tvo�ena svislými rozdíly mezi teoretickým povrchem vozovky ur�eným projektovou dokumentací a skute�ným povrchem vozovky.

Existuje nerovnost:

− podélná, jako nerovnosti vytvá�ející vlny ve sm�ru jízdy vozidel a

− p�í�ná, jako nerovnost vytvá�ející vlnu v p�í�ném sm�ru (kolmo) k pohybu vozidel, p�í�ná nerovnost se také nazývá:

− vyjetá kolej, která se prakticky vytvá�í v asfaltových krytech vozovek (malá nerovnost v p�í�ném sm�ru se bez vlivu na klasi-fikaci nerovnosti vytvá�í i v cementobetonové vozovce povr-chovým opot�ebením),

− podélný hrbol, který se vytvá�í deformací celé vozovky (zejména v podloží) ve stopách vozidel (vozovka sm��uje k meznímu stavu únosnosti, viz obr. 2.3 v M 01).

2.1 M��ení nerovností

M��ení nerovností je založeno na skute�né charakteristice nerovností vyjád�ené hloubkou a délkou nerovnosti nebo na základ� ú�inku nerovnosti na pohodlí a bezpe�nost silni�ního provozu (viz zmínku v 2.3.1).

Vztah mezi charakteristikou nerovnosti je pom�rn� jednoduchý u p�í�ných nerovností. P�i ur�ité hloubce nerovnosti se v ní zdržuje voda a ta m�že zp�so-bit aquaplaning, takže klasifikace nerovnosti je p�irozená a je založena na hloubce koleje nebo v p�esn�jším vyjád�ení na hloubce vody (zohlední se daný p�í�ný sklon).

Pom�rn� horší situace je u podélných nerovností. V minulosti bylo vyvinuto n�kolik jednoduchých za�ízení na m��ení nerovností pro p�ejímku vozovek (m��ení nerovností latí) a z nich se odvíjela další za�ízení schopná m��it konti-nuáln� jak s mechanickým tak elektronickým záznamem p�i pomalé i rychlé jízd�. Tyto hodnoty nebylo možno vztáhnout k pohodlí a bezpe�nosti silni�ní-ho provozu, pouze bylo možno zaznamenat místa, která požadavek nerovnosti na dané délce lati nespl�ují a p�ed p�evzetím stavby je bylo nutno opravit. Na druhé stran� velké množství malých (a krátkých) nerovností (spl�ujících poža-davky pro p�evzetí stavby) nebylo pro hodnocení použito a dlouhé i hluboké nerovností z podstaty m��ení nebyly zaznamenány, p�itom jízda na takových površích byla nep�íjemná nebo nebezpe�ná.

První za�ízení, které m��ilo nerovnosti z reakcí vozidla byl tzv. Bump Imterga-tor (po�íta� „boulí“). Ten se�ítal vzájemné pohyby mezi odpruženým kolem a


- 8 (49) -

rámem motocyklu nebo mezi nápravou a karosérií osobního vozidla (první za�ízení už ve 30letech v USA). Nerovnost se pak udávala v sou�tu všech vzá-jemných pohyb� jedním sm�rem (mezi kolem a rámem) na dané délce (v yar-dech na míli nebo metrech na kilometr). Toto za�ízení dokázalo zaznamenat jak krátké nerovnosti tak dlouhé nerovnosti, ale stanovená hodnota je nerozlišova-la. Také nebylo možno tyto hodnoty objektivizovat, hodnoty byly vázány na rychlost a zejména typ a stav m��icího vozidla. P�esto nap�íklad silni�ní správy byly vybaveny jedním typem vozidla a za�ízení tak, aby bylo možno poskyto-vat relativn� spolehlivé objektivní charakteristiky rovnosti pro plánování opra-vy.

Další vývoj za�ízení sm��oval k m��ení odezvy definovaného m��icího za�ízení na nerovnosti. V 70letech vznikala jednoduchá za�ízení nap�íklad s lehkým cyklistickým kolem s galuskou a na definovaném odpruženém rámu taženého p�ív�su se m��ila všechna zrychlení tohoto rámu. V �SN 73 6175 pak existuje p�edstavitel t�chto za�ízení jako dvouhmotová m��icí souprava (DMS), což byla p�ední náprava ze Škody 120 (první hmota) a na rámu p�ív�su za tažným vozidlem (druhá hmota) byl osazen akcelerometr, jehož údaje o zrychleních na rámu se v kroku po 0,25 m zaznamenávaly v závislosti na ujeté dráze. Vyhod-nocením se získávala velikost a frekvence zrychlení (tj. rozlišovaly se krátké vlny a dlouhé vlny) a nerovnosti se vyjád�ily hodnotou míry nerovnosti C. Vývoj dalšího hodnocení stále pokra�uje.

Další vývoj se ubíral ke kontinuálnímu m��ení nerovnosti osazením na auto-mobilu bezdotykovým zp�sobem a s vyrovnáním pohyb� vozidla na nerovnos-tech pomocí gyroskop�. Spojením m��ení se tak zaznamenal reálný povrch vozovky s �etností m��ení povrchu nejmén� po 250 mm.

Podobného hodnocení podélného profilu lze dosáhnout m��ením p�esnou nive-lací.

Problém z�stává nastavit údaje o odezv� automobilu na daný reálný povrch tak, aby klasifikace odpovídala požadavk�m pro pohodlný a bezpe�ný silni�ní provoz. A zde je práv� problém.

�SN 73 6175 �eší p�evedení reálného povrchu zm��eného nivelací na zrychlení stanovitelná na definovaném referen�ním odezvovém systému modelujícím vozidlo s odpruženými hmotami. Z této odezvy se pak odvozuje na celém sv�t� používaná charakteristika IRI (anglicky International Rougness Index jako mezinárodní index nerovnosti).

2.2 Podélná nerovnost

Podélná nerovnost je definována svislými rozdíly mezi teoretickým podélným profilem, ur�eným projektovou dokumentací a skute�ným podélným profilem, vzniklým �ezem skute�ného povrchu svislou rovinou, rovnob�žnou se sm�rem jízdy vozidla. Charakteristiky nerovnosti dokumentuje obr. 2.1.

Podélné nerovnosti jsou hodnoceny bu� výškovým údajem nebo parametrem nerovnosti.


- 9 (49) -

Základní �ára je �ára, ke které jsou nerovnosti vztahovány Základní délka - �ást základní �áry, využitá pro m��ení a vyhodnocení nerovností

Obr. 2.1 – základní charakteristiky podélné nerovnosti

2.2.1 M��ení a hodnocení podélné nerovnosti latí a planografem

Výškové údaje se používají pro p�evzetí stavby. Jsou k dispozici jednoduché a také pom�rn� výkonné m��icí metody, na základ� jejich m��ení je možnost stanovit místa s nedodržením technologie, která bude t�eba p�ed uvedením vo-zovky do provozu opravit.

2.2.1.1 M��ení nerovnosti latí

Podstata zkoušky spo�ívá ve zjiš�ování maximálních dvojaplitud nerovností pod latí (vzdálenost mezi dv�ma vrcholy nerovnosti se považuje za délku vlny a vzdálenost mezi vrcholy vlny jsou dv� amplitudy).

Zkušební za�ízení tvo�í:

a) pro m��ení podélné nerovnosti duralová la� o délce 4 (3) m

b) m��ící klínek


- 10 (49) -

Obr. 2.2 – M��icí la� na stanovení nerovnosti. Podle �SN 73 6175 4 m

Obr. 2.3 – M��icí klínek na stanovení nerovnosti pod latí

Podélná nerovnost se m��í v jednotlivých stopách vzdálených od sebe 3 – 4 m. Jízdní pás o ší�ce menší než 4 m se m��í v jedné stop� uprost�ed a jízdní pás o ší�ce 4 m a více se m��í ve dvou stopách ve vzdálenosti asi ¼ ší�ky jízdního pásu od jeho okraj�.


- 11 (49) -

La� musí být b�hem m��ení položena na vozovce tak, aby její boky byly kolmo k povrchu vozovky. Zasunutím klínku pod la� se m��í nejv�tší dvojamplituda nerovností.

Po zm��ení nerovnosti se la� posune o polovinu své délky, tj. o 2 m kup�edu a provede se další m��ení.

Obr. 2.4 – Postup m��ení podélných nerovností latí

Zaznamenávají se m��ení na místech, kde svislé hodnoty po�adnice p�esahují maximální dovolenou hodnotu a tato místa se ozna�í.

V místech, kde je polom�r vydutého výškového oblouku ru ≤ 2 000 m a v mís-tech, kde je polom�r sm�rového kruhového oblouku r ≤ 160 m, je nutné nam�-�ené hodnoty opravit s ohledem na zak�ivení plochy pomocí nomogram� uve-dených v �SN 73 6175.

Maximální povolené nerovnosti pod latí jsou uvedeny (p�ípadn� jejich po�et na délce) v �SN platné pro daný m��ený povrch vrstvy nebo vozovky (�SN 73 6121 až �SN 73 6131) nebo v dokumentaci stavby (ve Zvláštních technic-kých kvalitativních podmínkách nebo Technických kvalitativních podmínkách v p�íslušné kapitole týkající se vrstvy vozovky). Pro povrchy vozovek jsou p�ípustné nerovnosti obvykle do 5 mm, na letištních nebo jiných plochách vy-žadujících vyšší rovnost m�že být nerovnost do 3 mm a na nenáro�ných tech-nologiích vyšší (nap�íklad penetra�ní makadam nebo dlažba požadují rovnost až do 15 mm).

2.2.1.2 M��ení nerovností pojízdnou latí – Planografem

Podstata zkoušky spo�ívá v m��ení a registraci podélných nerovností povrchu vozovky pod �ty�metrovou konstrukcí podep�enou soustavou deseti kole�ek, viz obr. 2.5. M��icí kole�ko, které je umíst�no uprost�ed konstrukce, sleduje nerovnosti povrchu vozovky, p�i�emž vykonává svislé pohyby, které jsou za-znamenávány registra�ním za�ízením.


- 12 (49) -

Starší konstrukce za�ízení používala pákový p�evod svislých pohyb� m��icího kole�ka a rydlem se tyto pohyby zaznamenávaly do barevného voskového pa-píru, jehož posun odpovídal ujeté dráze za�ízení. Zápisem se vytvá�el viagram (rydlo odstra�ovalo nepr�hledný sv�tlý vosk a následn� byla vid�t �ára v barv� podkladního papíru), viz obr. 2.6.

Nov�jší za�ízení snímají ujetou dráhu a pohyby m��icího kole�ka elektronicky. V pravidelných vzdálenostech zaznamenávaného pohybu planografu je zazna-menána výšková pohoha m��icího kole�ka a m��ený signál po jeho digitalizaci je p�ímo ukládán do pam�ti po�íta�e, kde vytvá�í tabulku hodnot v závislosti na ujeté dráze planografu.

Délka m��eného úseku je vymezena délkou pohybu m��icího kole�ka. M��ená stopa se ur�í stejn� jako p�i m��ení podélné nerovnosti latí. Planograf je tažen obsluhou, rychlost nesmí p�esáhnout 4 km/h.

Grafický záznam nerovností tzv. viagram se kreslí v závislosti na projeté trase v m��ítku 1:400 nebo 1:100. Výškové m��ítko záznamu je 1:1. Ve viagramu se vyhledají místa, kde svislé hodnoty po�adnice p�esahují maximální dovolenou hodnotu.

Elektronické za�ízení m�že zpracovat stejný nebo podobný tišt�ný záznam a protokol o zkoušce v�etn� vyhodnocení nerovností.

Elektronické za�ízení obvykle obsahuje i za�ízení na vyzna�ení nerovností p�e-sahující daný požadavek (vytvo�í se barevná zna�ka sprejem) tak, aby na da-ném míst� mohlo být provedeno vyrovnání povrchu, obvykle jeho zbroušením.

P�ípustné hodnoty nerovností se naleznou v podkladech uvedených ve vyhod-nocení m��ení latí. P�ípustné hodnoty nerovností jsou shodné jak je uvedeno v záv�ru 2.2.1.1 pro m��ení latí.


- 13 (49) -

Obr. 2.5 – Planograf na m��ení podélných nerovností

Obr. 2.6 – Viagram jako záznam nerovností planografem


- 14 (49) -

2.2.2 M��ení nerovností p�esnou nivelací

Ú�elem zkoušky je stanovení pr�b�hu podélné nerovnosti povrchu vozovky úsek�, zvolených zejména pro stanovení a kalibraci charakteristik nerovnosti.

Podstata zkoušky spo�ívá ve zjišt�ní skute�ného povrchu vozovky zam��ením výšek podrobných bod� nivelací.

Provádí se m��ení podrobných bod� ve dvou soub�žných �adách ve vzájemné vzdálenosti 1,25 m až 1,6 m v podélném sm�ru PK. Vzdálenost podrobných bod� v �adách je 0,25 m na délce 500 m. Výšky podrobných bod� se ur�ují metodou nivelace ze st�edu. Výsledkem je profil ur�ený relativními výškovými body.

Další zpracování m��ení má tento postup:

− vylou�ení chyb ve �tení,

− odstran�ní trend� v podélném sklonu nivelety metodou nejmenších �tverc�, �ímž vznikne podélný profil bez dlouhých podélných vln a po-délných spád� znázor�ující pr�b�h nerovností v požadovaných délkách,

− takto charakterizovaný profil se následn� podle postupu uvedeném v �SN 73 6175 p�evede na mezinárodní index nerovnosti IRI nebo pa-rametr nerovnosti C,

− mezinárodní index nerovnosti IRI (m/km) je parametr nerovnosti stano-vený simulací jízdy referen�ního odezvového systému p�i rychlosti 80 km/h po podélných nerovnostech, jejichž pr�b�h je získán nivelací,

− podle v norm� uvedených výpo�t� indexu IRI není využívána informace o vlnových délkách nerovností mimo interval 1,3 m až 30 m, tyto nerov-nosti kratší nebo dlouhé vlny do charakteristiky nevstupují.

2.2.3 Dynamické m��ení podélných nerovností

Dynamická m��ení jsou založena na jízd� zkušebních za�ízení v b�žném silni�-ním provozu. Krom� již zmín�né dvouhmotové m��icí soupravy, která se již v �R neužívá, existuje n�kolik m��icích systém� na stanovení indexu IRI a metodika DYNVIA.

2.2.3.1 Zp�soby m��ení indexu IRI

Za�ízení na stanovení IRI využívá m��icí v�z s m��ením povrchu bezdotyko-vým zp�sobem (obvykle laserovou kamerou) v pravidelných vzdálenostech kratších než 0,25 m. Pohyby vozidla jsou eliminovány použitím p�esných gyro-skop�. Výsledkem m�že být stanovený p�í�ný profil jako v p�ípad� m��ení nivelací nebo algoritmem v palubním po�íta�i se p�ímo stanovuje index IRI. P�edstavitel takového zp�sobu m��ení je kanadské m��icí vozidlo ARAN (podrobn�ji v kapitole 3).

Jiný zp�sob m��ení je zmín�n v �SN 73 6175. Podstata zkoušky spo�ívá ve snímání hodnot svislého zrychlení neodpružené hmoty m��ící nápravy a hodnot svislého zrychlení odpružené hmoty karosérie vozidla pomocí akcelerometr�, ze kterých se nezávisle na rychlosti pohybu zkušebního za�ízení stanoví pr�b�h podélných nerovností. M��ící rychlost se má pohybovat v rozmezí 35 km/h až


- 15 (49) -

90 km/h. Svislá zrychlení mají být snímána po ujetí vzorkovacího intervalu 0,25 m.

Rovn�ž se používá bezdotykového m��ení latí s vyrovnáním pohyb� vozidla m��ením akcelerometr�. Takové za�ízení osazeném v n�meckém za�ízení AR-GUS bylo v posledních letech užíváno v �R, viz obr. 2.7.

Podle zp�sobu m��ení se stanovují nerovnosti v jedné (obvykle levé) nebo v obou jízdních stopách. Na základ� pr�b�hu podélných nerovností se pomocí algoritmu stanoví hodnoty mezinárodního indexu nerovnosti IRI pro úseky o délce 20 m.

Velmi d�ležité je cejchování a kalibrace m��icích za�ízení. Práv� p�i m��ení v roce 2005 se stalo, že výstupy z m��ení za�ízením ARGUS nebyly dodavate-lem poskytnuty v parametru indexu IRI, ale v jiném parametru charakterizují-cím nerovnost. Výsledkem byla informace správce silnic I. t�íd, že 40 % sít� t�chto vozovek je v nevyhovujícím a havarijním stavu. Znamenalo by to, že maximální rychlost vozidel asi na 2500 km silnic I. t�ídy by se z hlediska bez-pe�nosti silni�ního provozu musela pohybovat v rozmezí 40 km/h až 60 km/h.

Obr. 2.7 – Za�ízení pro m��ení podélné nerovnosti na za�ízení ARGUS

2.2.3.2 Vyhodnocení m��ení indexu IRI

Stanovený index IRI se obvykle vyjad�uje pro délku úsek� 20 m. Klasifikace úseku podle stanovených hodnot IRI je v kapitole 2.4.

2.2.3.3 Stanovení nerovnosti metodou DYNVIA

2.2.3.4 Vyhodnocení m��ení


- 16 (49) -

2.3 P�í�né nerovnosti

P�í�ná nerovnost je definována rozdíly mezi teoretickým p�í�ným profilem, ur�eným projektovou dokumentací a skute�ným p�í�ným profilem, vzniklým �ezem svislou rovinou, kolmou na sm�r jízdy dopravních prost�edk�.

2.3.1 M��ení p�í�né nerovnosti

Pro stanovení p�í�né nerovnosti se používala a používá la� s klínkem.

Dlouhou dobu se používaly profilometry jako nosníky, po nichž se posouvalo za�ízení s m��icím kole�kem se zapisova�em. Pohyby kole�ka ve svislém sm�-ru se p�enášely na pisátko, které na odvalujícím se zapisovacím papíru kreslilo profil povrchu v p�í�ném sm�ru pro celý jízdní pruh. Tyto pomalé a pracné zp�soby se již nepoužívají.

Výkonn�jší za�ízení schopné se pohybovat rychlostí v podélném sm�ru až 15 km/h m�ly na rámu osazeny sadu kole�ek a jejich pohyb v nerovnostech m��ily elektrické sníma�e dráhy. Tímto zp�sobem mohl být vynesen p�í�ný profil jízdního pruhu v pravidelných vzdálenostech (nap�. po 1 m) pro celé úseky PK.

Opravdový pokrok v m��ení p�í�ných nerovností byl zaznamenán používáním bezkontaktních sníma�� vzdálenosti. Tyto sníma�e a� na principu ultrazvuku nebo laseru umíst�ných na rámu m��ícího vozu v pravidelných vzdálenostech po 100 mm (p�ípadn� v�tšími vzdálenostmi mezi vyjetými kolejemi) se nazý-vají dynamické profilografy a obvykle m��í v podélných vzdálenostech po 1 m.

2.3.2 Hodnocení p�í�né nerovnosti

Podle grafického znázorn�ní p�í�né nerovnosti v obr. 2.8 je charakteristika p�í�né nerovnosti:

a) hloubka vyjeté koleje K (mm) je maximální hodnota dvojamplitudy nerov-nosti m��ené pod základní délkou p�í�né lat� 2 m,

b) teoretická hloubka vody h (mm) je nejvyšší výška vodního sloupce, která m�že ve vyjeté koleji vzniknout.

Výškové údaje se používají jak pro p�evzetí stavby, tak pro hodnocení vyjetých kolejí provozovaných vozovek.

Obr. 2.8 – Znázorn�ní charakteristik p�í�né nerovnosti

K h


- 17 (49) -

2.3.3 M��ení a hodnocení p�í�né nerovnosti latí

Podstata zkoušky spo�ívá ve zjiš�ování maximálních dvojaplitud nerovností pod latí jako v p�ípad� m��ení podélných nerovností. Používá se stejná zkušeb-ní la� o délce 3 m nebo 2 m a m��icí klínek jako je v obr. 2.2 a 2.3.

P�í�ná nerovnost se m��í v profilech vzdálených od sebe zpravidla 10 m. Ob-vykle se m��í hloubka vyjeté koleje v pravé a v levé jízdní stop�.

P�i m��ení teoretické hloubky vody se musí ke stanovení vodorovné polohy lat� použít vodováha.

Zjišt�né nerovnosti v p�ípad� nov� položených vrstev vozovek se vyhodnotí podle maximálních dovolených hodnot, uvedených v p�íslušných normách pro stavbu vozovek (�SN 73 6121 až �SN 73 6131) nebo TKP �i ZTKP. Pro po-vrchy vozovek jsou p�ípustné nerovnosti obvykle do 5 mm, na letištních nebo jiných plochách vyžadujících vyšší rovnost m�že být nerovnost do 3 mm a na nenáro�ných technologiích vyšší (nap�íklad penetra�ní makadam nebo dlažba-požadují rovnost až do 15 mm).

Klasifikace nerovností provozovaných vozovek se provede podle tabulky 2.1 a 2.2.

2.3.4 M��ení a hodnocení p�í�né nerovnosti dynamickým profilografem

Profilograf osazený na m��icím vozidle ARGUS je na fotografii v obr. 2.9. Tvo�í jej pevný rám s osazenými bezkontaktním sníma�i dráhy. P�í�ný sklon je m��en p�esnou libelou nebo gyrátorem. P�í�ný profil se m��í ve vzdálenostech v podélném sm�ru po 1 m.

Vyjetá kolej a hloubka vody se okamžit� vyhodnocuje a ukládá v uvedeném stani�ení PK a uložená data je možné libovoln� zpracovávat.

Nerovnost se klasifikuje podle tabulky 2.1 a 2.2.

Za�ízení je t�eba stejn� jako za�ízení na m��ení podélné nerovnosti kalibrovat a cejchovat tak, aby výsledky m��ení byly spolehlivé. Pro ten ú�el se zhotovují podobné zkušební úseky nivelací pokrývajícím pole o délce 10 m a m��enými body v p�í�ném sm�ru po 100 mm a v podélném sm�ru po 1 m.

2.4 Posouzení a vyhodnocení nerovností

Na rozdíl od požadavk� pro nerovnost latí jsou ostatní charakteristiky rovnosti stanoveny ve vztahu k pohodlí a bezpe�nosti silni�ního provozu. P�i zat�íd�ní nerovností se používají hodnoty v tabulce 2.1 a zat�íd�ní charakteristik má použití podle tabulky 2.2.


- 18 (49) -

Tabulka 2.1 - Klasifika�ní zat�íd�ní parametr� rovnosti povrch� vozovek

Klasifika�ní stupe� Parametr

1 2 3 4 5

Podélná rovnost – IRI

> 14,0

– Dynex

Vyjeté koleje (mm) < 3 3 – 8 9 – 19 20– 29 30

Tabulka 2.2 – Požadovaná klasifikace rovnosti povrch� vozovek

Klasifika�ní stupe� 1 2 3 4 5

Rovnost

– PK s povolenou rychlostí > 50 km/h

– PK s povolenou rychlostí 50 km/h

P�ejímka povrchu p�ed uvedením vozovky do provozu P�ejímka povrchu na konci záru�ní doby Plánování opat�ení pro zvýšení rovnosti povrchu vozovky Provedení opat�ení pro zvýšení rovnosti povrchu vozovky

Obr. 2.8 – Profilometr na m��ení p�í�ných nerovností na vozidle ARGUS

Vlivy na životní prost�edí

- 19 (49) -

3 Multifunk�ní za�ízení na m��ení a vyhodnocení provozní zp�sobilosti

Doposud byla popsána za�ízení na posouzení provozní zp�sobilosti povrch� vozovek m��ením:

− protismykových vlastností (modul 01),

− podélné nerovnosti a

− p�í�né nerovnosti.

Krom� t�chto charakteristik jsou k popisu stavu vozovek d�ležité:

− poruchy vozovek,

− p�í�ný sklon,

− stav zna�ení a

− další údaje ovliv�ující bezpe�nost silni�ního provozu.

Je p�irozené, že pro sb�r všech t�chto údaj� se vytvá�í jedno za�ízení, které dokáže posbírat p�i jedné jízd� všechny uvedené parametry.

3.1 Multifunk�ní vozidlo ARAN

Jako p�íklad multifunk�ního m��icího vozidla k posuzování provozní zp�sobi-losti a dalších charakteristik povrch� vozovky m�že být vozidlo ARAN (Au-tomatic Road Analyser) vyráb�né v Kanad�, kterým byly charakteristiky pro-vozní zp�sobilosti a další d�ležité charakteristiky PK m��eny v �R v letech 1992 až 2003. Všechny m��icí systémy jsou znázorn�ny na obr. 3.1. Nezvý-razn�né možnosti jako je m��ení skid resistence (protismykových vlastností), m��ení reflexních vlastností dopravního zna�ení a impulsního georadaru (ke stanovení tloušt�k vrstev vozovek) znamená, že za�ízení v �R jimi nebylo vy-baveno.

Z uvedených charakteristik provozní zp�sobilosti ARAN nem��í p�ímo pro-tismykové vlastnosti, stanovuje jen makrotexturu. Skute�n� však existují i vo-zidla, která zárove� m��í podélné t�ení, za�ízení jsou osazena na nákladním automobilu (RoadStar).

Povšimn�me si možnosti za�ízení jako je ARAN m��it povrch vozovky v po-délném a p�í�ném sm�ru. Spojením m��ení lze stanovit povrch jízdních pruh� v 3D sou�adnicích. Taková užití jsou skute�n� známa i z �R. Rychlostní ko-munikace byla zm��ena t�emi pojezdy v jednou sm�ru a vytvo�ený model po-vrchu umož�oval stanovit technologii frézování zna�n� nerovného povrchu na projektovanou výšku a pokládkou nových vrstev došlo podstatnému zlepšení rovnosti PK.

Zatím nezd�raz�ovaným systémem je za�ízení na dokumentaci viditelných poruch vozovky. V zadní �ásti vozidla je systém stroboskopických sv�tel, který p�i osvitu povrchu odstraní tmavá místa vzniklá zastín�ním slune�ního osv�tle-ní, a kroková snímací kamera po�ídí digitální snímek povrchu na ší�ku jízdního


- 20 (49) -

pruhu a délku 1 m. Všechny viditelné poruchy se následn� p�evádí svým dru-hem poruchy a kvalitativním vývojem poruch v daném míst� (stani�ení) do popisu PK, který umož�uje další pracování v rámci systém� PMS (anglicky Pavement Management System). P�evod n�kterých poruch je automatizován (trhliny) jiné se do po�íta�e zavád�jí na základ� vizuálního vyhodnocení sním-k� manuáln� p�es klávesnici po�íta�e.

Obr. 3.1 – Schématické vyzna�ení funkcí vozidla ARAN

Taková vozidla také p�inášejí jisté problémy p�i zpracování dat. Pom�rn� p�es-né systémy GPS dovolují mapovat celý pr�b�h PK a p�esn� se stanovují vý-zna�né body nazývané uzlovými body (jsou to k�ižovatky PK a hranice býva-lých okres�). Bohužel stávající mapové podklady nejsou p�esné a ani fyzické délky PK mezi uzlovými body nesouhlasí s tímto p�esným m��ením.

3.1.1 Základní m��icí systémy multifunk�ních vozidel

Multifunk�ní m��icí vozidla musí být vybaveny m��icími systémy pro stano-vení hlavních charakteristik provozní zp�sobilosti jak uvedeno v úvodu kapito-ly 5. Vozidlo ARAN bude sloužit jako p�íklad osazení a uspo�ádání systém�.

3.1.1.1 Sít� PK a liniové stani�ení PK

Každá PK m�la v dob� budování svoje ozna�ení a za�átek, obvykle byl za�átek v hlavním m�st� zem� a konec na hranici zem�. Od za�átku m�la PK svoje stani�ení vyzna�ené milníky nebo kilometrovníky. Navazující PK m�la sv�j za�átek na k�ižovatce s d�íve vybudovanou PK a dohromady tyto silnice tvo�ily sí� PK. Sít� se dále d�lily na PK hlavní, které spravoval p�ímo stát, a nižšího �ádu, které spravovala zem�, kraj nebo okres.

Sít� PK jsou ozna�eny jménem nebo �íslem a stani�ením, které ozna�ujeme jako liniové. Toto ozna�ování se jevilo jako nevýhodné, protože každá zm�na vedení PK nutila zm�nit stani�ení celé PK (tj. vym�nit kilometrovníky). Toto


- 21 (49) -

bylo shledáno nepraktickým a proto n�které zem� p�ešly na definování sít� uzlovým stani�ením.

3.1.1.2 Uzlové body a uzlové stani�ení PK

Uzlový bod PK je místo v ose PK:

− na hranici správní jednotky (doposud v �len�ní podle okres�) nebo hrani-ce státu a

− místo k�ížení os PK na k�ižovatkách.

Každá PK je pak definována za�átkem a koncem v uzlovém bodu a PK mezi t�mito body má uzlové stani�ení.

3.1.1.3 M��ení délek

Po tomto úvodu bez ohledu na druh stani�ení musí vozidlo m��ící provozní zp�sobilost mít základní p�esné m��ení vzdálenosti. Používají se p�esná m��ení elektronickým zp�sobem odvozeným z otá�ení kola (až 256 pulz� na otá�ku kola). P�íklad osazení je v obr. 3.2.

Obr. 3.2 – M��ení délek Obr. 3.3 – Funkce laserové kamery

3.1.1.4 M��ení svislých vzdáleností

Pro m��ení nerovností a makrotextury se používají laserové nebo ultrazvukové m��i�e vzdáleností. Princip laserového systému lze pochopit z obr. 3.3. Ultra-zvukový systém spo�ívá na m��ení �asu ší�ení zvuku od vysíla�e a zp�t k p�i-jíma�i (stejný princip jakým poznává okolí netopýr). Laserové systémy jsou p�esn�jší a rychlejší.

Laserové kamery se využívají p�i m��ení podélných nerovností a zejména p�i m��ení makrotextury. Rychlost vysílání m��icích pulz� je závislá na rychlosti vozidla a profil je tak získáván v kroku kratším než 1 mm na krátké délce je následn� zpracováván ve vyjád�ení MPD (viz 3.4.2 v M 01) pro každý stano-vený úsek (nap�. jedno m��ení pro každý 10metrový úsek).

Ultrazvukové sníma�e se obvykle osazují do rámu na m��ení p�í�ných nerov-ností (viz obr. 3.4 nebo d�ív�jší 2.9)


- 22 (49) -

Obr. 3.4 – Ultrazvukové sníma�e osazené v rámu na m��ení p�í�ných nerovností a za nimi laserové sníma�e pro m��ení podélných nerovností ve stopách vozidel

3.1.1.5 Za�ízení na snímkování poruch

V za�átku kapitoly 5 zmín�ný systém snímkování poruch s pomocí strobosko-pického p�isv�tlení je v obr. 3.5. Pohled na obrazovku se snímkováním poruch je v obr. 3.8.

Obr. 3.5 – Osazení stroboskopického osv�tlení a zadní kamery ke snímání poruch

3.1.1.6 GPS a p�ední kamera

Pro dokumentaci pozice m��icího vozidla slouží GPS systémy a kamera doku-mentující pohled vp�ed z automobilu. Obojí je znázorn�no na obr. 3.6 a sní-maný pohled je dokumentován v obr. 3.7.


- 23 (49) -

Obr. 3.7 – Pohled na obrazovku ve Obr. 3.6 – Anténa GPS a �elní kamera vozidle, horní polovina �elní pohled, vozidla dolní je pohled na povrch vozovky

3.1.1.7 Další m��icí systémy a zpracování dat

Jako d�ležitý systém p�i sb�ru nerovností je gyroskop, který umož�uje kontro-lovat polohu vozidla pro zpracování p�í�ného a podélného sklonu a vylou�ení pohyb� karoserie vozidla na záznam podélných nerovností. Toto za�ízení je uloženo ve vozidle, viz obr. 3.8.

Nejd�ležit�jší �ástí m��icího vozidla jsou po�íta�e umož�ující zpracování dat v reálném �ase p�i rychlostech do 100 km/h. Je t�eba digitalizovat a analyzovat údaje ze všech sníma�� vzdáleností (rovnost podélná, p�í�ná a makrotextura), vypo�ítat a uložit charakteristiky hloubky koleje a vody v koleji, nerovnosti IRI, p�í�ný sklon, makrotexturu MPD, ukládat data v závislosti na poloze vozi-dla (stani�ení, GPS). Je t�eba ukládat snímky z obou kamer v�etn� hlasových vstup�, které komentují vizuální post�ehy a upozorn�ní pro další zpracování poruch. Pro ten ú�el jsou za�ízení vybavena vysoce výkonnými pr�myslovými po�íta�i s velkokapacitními pevnými disky. Osazení po�íta�� dokumentuje obr. 3.8.


- 24 (49) -

Obr. 3.8 – Fotografie umíst�ní gyrátoru a po�íta�� ve vozidle ARAN

3.2 Jiná vozidla P�íklad za�ízení ve vozidle ARAN obsahují i další m��icí vozidla jako jsou již zmín�-ná vozidla ARGUS z N�mecka nebo RSTA ze Švédska. Uve�me ješt� fotografii vo-zidla RoadSTAR (obr. 3.9) osazené na nákladním vozidle s nádrží, které krom� všech uvedených parametr� navíc m��í podélné t�ení pomocí brzd�ného kola s prokluzem 18 %.

Obr. 3.9 – Fotografie vozidla RoadSTAR m��ící i protismykové vlastnosti

Již výše zmín�ný georadar na analýzu tloušt�k vrstev vozovek a jejich homogenity dokumentuje obr. 3.10.


- 25 (49) -

Obr. 3.10 – Automobil vybavený georadarem a záznam m��ení, které umož�uje rozpoznat vrstvy vozovky a jejich zm�ny tloušt�k


- 26 (49) -

4 Vlivy na životní prost�edí

V programech ochrany prost�edí, které realizují vysp�lé státy sv�ta, jsou tyto priority ochrany:

• ovzduší,

• povrchových vod,

• p�ed hlukem a vibracemi.

Všechny uvedené negativní vlivy jsou spojeny se silni�ním provozem. Zplodi-ny automobil�, úkap pohonných hmot a mazadel nebo havárie automobil� ne-bo dokonce p�epravník� nebezpe�ných hmot jsou vážnou hrozbou pro životní prost�edí. Je to však široký problém, který ovliv�ují výrobci automobil�, sil-ni�ní provoz a jeho intenzita.

N�co jiného je hluk a vibrace. Ten není výsledkem pouze konstrukce automo-bil�, pneumatik a po�tu automobil�, ale hluk a vibrace výrazn� také ovliv�uje povrch vozovky, jak už bylo patrné z obr. 2.2 v M 01.

4.1 Hluk jako faktor životního prost�edí

4.1.1 Co je hluk

Hluk je každý necht�ný zvuk (bez ohledu na jeho intenzitu), který má rušivý nebo obt�žující charakter, nebo který má škodlivé ú�inky na lidské zdraví. Ne-gativní ú�inky hluku na lidské zdraví jsou jednak ú�inky specifické, projevující se poruchami �innosti sluchového analyzátoru a jednak ú�inky nespecifické (mimosluchové), kdy dochází k ovlivn�ní funkcí r�zných systém� lidského organismu. Tyto nespecifické systémové ú�inky se projevují prakticky v celém rozsahu intenzit hluku, �asto se na nich podílí stresová reakce a ovlivn�ní neu-rohumorální a neurovegetativní regulace, biochemických reakcí, spánku, vyš-ších nervových funkcí, jako je u�ení a pam��, ovlivn�ní smyslov� motorických funkcí a koordinace.

Jednou z nejzávažn�jších vlastností zvuku a hluku je, že se ší�í pom�rn� na velké vzdálenosti, stovky metr� i více. P�itom se ší�í stejn� dob�e vzduchem i vodou nebo pevnou hmotou, nap�. konstrukcí stavby. Za ur�itých podmínek se m�že akustické vln�ní odrážet, lomit a ohýbat. I když nap�. p�sobí pouze jeden zdroj hluku, m�že obklopit naše místo pobytu v d�sledku uvedených efekt� akustická energie tak, že není možno p�edem ur�it, kde je zdroj umíst�n. To se projevuje zejména v uzav�ených a polouzav�ených prostorách. V d�sledku to-hoto jevu p�sobí hluk na každého, kdo je v dosahu akustické energie. Postihuje tedy nejenom toho, kdo zdroj obsluhuje, ale i osoby, které se zdrojem nemají nic spole�ného a pro než je hluk nežádoucí a zbyte�ný. Jako výstižný p�íklad je možné uvést osobní automobil, který �asto využívá k p�eprav� jenom jedna osoba. Hluku tohoto automobilu není vystaven pouze jeho uživatel, ale tisíce lidí na ulicích m�sta a v p�ilehlých obytných budovách. Ve volném terénu m�-že b�žný dopravní prost�edek svým hlukem zamo�it území o ploše n�kolika �tvere�ních kilometr�.


- 27 (49) -

4.2 Základní pojmy

4.2.1 Jak zvuk vzniká a jak se ší�í

Zdrojem zvuku je jakékoliv kmitání, které vede v okolním pružném hmotném prost�edí k ší�ení vln. Pružnost prost�edí zp�sobuje, že �ástice hmoty vychýle-ná ze své klidové polohy je vrácena zp�t do této polohy. Protože �ástice má svou setrva�nou hmotu, m�že p�enášet hybnost na sousední �ástice.

Tímto zp�sobem se ší�í vlna podélná, protože všechny pohyby se zde d�jí ve sm�ru postupného pohybu vlny.

Podmínku pružného prost�edí spl�uje vzduch (mí� se stla�eným vzduchem se skute�n� chová pružn�), skládá se z mnoha molekul, jež jsou rovnom�rn� roz-loženy v prostoru. Objemová hmotnost vzduchu je v závislosti na teplot� a je kolem 1,2 kg/ m3 a v dosahu silni�ní dopravy se vyskytuje v atmosférickém tlaku kolísajícím podle po�así kolem 100 kPa.

Zvuk je charakterizován:

− kmito�tem nebo frekvencí jako po�et vln harmonického kmitání za sekundu, [Hz],

− aplitudou zm�ny tlaku v prost�edí, [Pa],

− intenzitou zvuku, [W/m2]

− vyza�ovaným akustickým výkonem, [W].

4.2.2 Akustický tlak

Akustický tlak p se m�ní sinusov� se stejným kmito�tem f a postupuje od zdro-je rychlostí c = 344 m/s (rychlost mírn� závisí na teplot�). Doba, kterou vlna pot�ebuje, aby „postoupila“ o vzdálenost rovnou vlnové délce, se nazývá peri-oda T. Matematický popis p�ímé postupné vlny:

��

��

��

�

� −=cx

tptxp o ωcos*),( (4.1)

ωπ21 ==

fT (4.2)

Rovnice (4.1) vyjad�uje:

• rovinná postupná p�ímá vlna se pohybuje zleva doprava, aniž se p�itom m�ní maximální hodnota tlaku, tj. p0 není funkcí x,

• akustický tlak se v každé poloze x m�ní se stejnou úhlovou frekvencí � nebo kmito�tem f jako v kterékoliv jiné poloze.

4.2.3 Intenzita I

Ší�ení energie obvykle popisujeme tzv. intenzitou, kterou definujeme jako energii protékající jednotkovou plochou za jednotku �asu. Jednotkou intenzity je W/m2. Máme-li užít pojm� charakterizující postupnou akustickou vlnu, je


- 28 (49) -

st�ední intenzita ve sm�ru ší�ení vlny �asovým pr�m�rem sou�inu akustického tlaku a akustické rychlosti m��ené ve sm�ru ší�ení vlny.

St�ední výkon vztažený na jednotku plochy, tj. intenzita, je rovna:

cp

I*

2

ρ= (4.3)

p2… kvadratická st�ední hodnota tlaku

p… efektivní akustický tlak [N/m2]

… m�rná hmotnost vzduchu [kg/m3]

c.. rychlost zvuku ve vzduchu [m/s]

4.2.3.1 Vyza�ovaný akustický výkon Pa

Akustický výkon Pa, je výkon, který vyza�uje zdroj hluku. P�edpokládáme-li, že ve vzduchu v okolí zdroje nedochází k žádným ztrátám, pak všechen vyza-�ovaný výkon musí procházet n�jakou uzav�enou plochou, která pln� obklopuje zdroj. Pohybujeme-li se sm�rem od zdroje vidíme, že výkon p�ipadající na jed-notkovou plochu v naší okamžité poloze klesá, protože celkový výkon se s rostoucí vzdáleností rozkládá stále na v�tší plochu. Akustický výkon procháze-jící jednotkovou plochou nazýváme intenzita.

SIPa *= (4.4)

S… plocha o polom�ru r obklopující zdroj, S=4*�*r [m2]

Pa… celkový výkon [W]

I… intenzita [W/m2]

Obr. 4.1 - Jednoduchý zdroj zvuku vyza�ující ve všech sm�rech výkon Pa

4.3 Lidské ucho

Ucho se d�lí na t�i �ásti – zevní, st�ední a vnit�ní ucho. Zevní ucho je tvo�eno boltcem a zevním zvukovodem. Od st�edního ucha je odd�leno vazivovou membránou, tzv. bubínkem. St�ední ucho je dutina obsahující t�i k�stky, které se podle svého tvaru nazývají kladívko, kovadlinka a t�mínek. Dutina vnit�ního ucha je uložená v kosti skalní a obsahuje vlastní sluchový orgán ukrytý ve sle-


- 29 (49) -

p� zakon�ené blanité trubi�ce, která se podle tvaru nazývá hlemýž� (latinsky cochlea), t�i polokruhovité kanálky ur�ené k vnímání pohybu hlavy a dva vá�-ky pro vnímáni polohy hlavy. Od st�edního ucha je odd�lena oválným okén-kem uzav�eným drobnou blankou, na kterou nasedá t�mínek, a kulatým okén-kem (také uzav�eným blankou). Do st�edoušní dutiny zep�edu ústí Eustachova trubice, která spojuje ucho s nosohltanem a slouží k vyrovnávání tlak� ve st�e-douší. Vnit�ní ucho je celé zano�ené do kosti skalní. Sm�rem do mozku z n�j vybíhá sluchový nerv.

Obr. 4.2 - Lidské ucho

Nejzajímav�jší �ástí ucha je z mikroskopického pohledu orgán sluchu. Nazývá se Cortiho orgán. Tvo�í ho n�kolik vrstev bun�k, které vystýlají vazivovou membránu v blanitém hlemýždi. Vlastní smyslové bu�ky jsou podlouhlé, s vlásky, a jsou op�edeny nervovými vlákny. Rovnovážný orgán v polokruhovi-tých kanálcích je tvo�en vysokými bu�kami s tenkými výb�žky. Kanálky jsou vypln�né tekutinou. Vá�ky pro vnímání polohy hlavy jsou také napln�né teku-tinou. Na vnit�ní ploše mají smyslové bu�ky, jejichž výb�žky jsou zano�ené do jemného rosolu s drobnými krystalky.

Lidské ucho vnímá zvuk o rozsahu 20 – 20 000 Hz. Netopý�i jsou schopni vnímat ultrazvuk, zvuk o vyšších kmito�tech, naopak sloni a velryby vnímají infrazvuky, zvuky o nižších kmito�tech. Velmi citlivý sluch mají psi a ko�ky.

Vlnu, která leží ve zvukovém rozmezí frekvencí, ucho p�ijme jenom tehdy, když intenzita zvuku p�evyšuje minimální hodnotu tzv. práh slyšitelnosti. Zvu-ky o velmi zna�né intenzit� vyvolávají už jen pocit bolesti (práh bolesti).

4.4 M��ení hluku

4.4.1 Hlasitost H

Hlasitost je mírou subjektivního vjemu, který souvisí s intenzitou zvuku. Podle Weber-Fechnerova zákona platí mezi popudem (intenzitou zvuku) a po-�itkem (hlasitostí) vztah pro tón o frekvenci 1 kHz:

0

log10II

H = (4.5)

Stoupá-li popud �adou geometrickou (násobky), stoupá po�itek �adou aritme-tickou (stálý rozdíl). Hlasitost tón� jiných frekvencí byla stanovena subjektiv-


- 30 (49) -

ním srovnáním hlasitosti t�chto tón� s tónem referen�ním 1 kHz. Tak byly zís-kány k�ivky stejných hladin hlasitosti, které udávají, jaký akustický tlak zp�so-bí na r�zných frekvencích stejný vjem hlasitosti jako referen�ní �istý tón 1 kHz.

K�ivky stejné hlasitosti jsou k�ivky, které respektují r�znou citlivost sluchu p�i r�zných frekvencích a hladinách akustického tlaku.

Obr. 4.3 - K�ivky stejné hlasitosti

Z grafu je patrné, že hodnoty intenzity v [dB] a hlasitosti ve fónech [Ph] si od-povídají jen pro frekvenci 1 kHz, pro nízké a vysoké frekvence je p�i stejné intenzit� vjem hlasitosti nižší (pro stejnou hlasitost je nutná vyšší intenzita zvuku), pro frekvence do cca 5 kHz naopak vyšší. Prohnutí k�ivek okolo 3 kHz je zp�sobeno deformací zvukového pole hlavou poslucha�e. Pro vyšší intenzity zvuku jsou k�ivky plošší, frekven�ní závislost se zmenšuje.

4.4.2 Filtry

Každý �lov�k vnímá zvuk jinak intenzivn� a jinak hlasit�. Abychom mohli výsledky m��ení zvuku zaznamenávat a objektivn� vyhodnocovat, byla vyvi-nuta škála váhových filtr�.

Váhové filtry jsou pom�rn� jednoduchá za�ízení, jejichž kmito�tové charakte-ristiky odpovídají charakteristikám lidského sluchu, tj. k�ivkám stejné hlasitos-ti. Nejrozší�en�jší a mezinárodn� standardizované jsou zvukom�rné váhové filtry, ozna�ované A, B a C. Váhový filtr A zpracovává m��ený signál se z�ete-lem na pokud možno dokonalou aproximaci p�evrácené k�ivky stejné hlasitosti, odpovídající nízkým hladinám akustického tlaku. Kmito�tová charakteristika váhového filtru B odpovídá p�evrácené k�ivce stejné hlasitosti v oblasti st�ed-ních hladin akustického tlaku. Podobn� váhový filtr C má kmito�tovou charak-teristiku útlumu, aproximující p�evrácenou k�ivku stejné hlasitosti pro vysoké hladiny akustického tlaku. P�i m��ení leteckého hluku se používá speciální zvukom�rný váhový filtr D, jehož parametry jsou také stanoveny mezinárod-ními doporu�eními a normami.


- 31 (49) -

Obr. 4.4 - Váhové filtry A, B, C, D

Moderní zvukom�ry jsou vybaveny nejmén� jedním �idlem z t�chto váhových filtr� a zpravidla také umož�ující m��ení bez použití váhových filtr�, tj. m��ení s použitím lineární kmito�tové charakteristiky. Odpovídající režim je zpravidla ozna�en zkratkou „Lin“.

Je nutno poznamenat, že v sou�asné dob� je nejrozší�en�jší použití váhového filtru A. P�í�ina mén� �astého použití váhového flitru B a C spo�ívá v tom, že odpovídající výsledky m��ení nesouhlasí dob�e s výsledky subjektivních zkou-šek. Jedním z hlavních d�vod� nesouladu uvedených výsledk� je to, že základ k�ivek stejné hlasitosti byl odvozen p�i použití �istých tón�. V�tšina b�žných zvuk� a hluk� nemá tonální povahu, ale p�edstavuje složité akustické signály s mnoha složkami.

4.4.3 Sluchové pole

Sluchové pole v návaznosti na obr. 4.3 je vymezeno zelenou plochou v obr. 4.5.

Obr. 4.5 - Sluchové pole


- 32 (49) -

Lidské ucho vnímá nejcitliv�ji zvuky o frekvencích 2000 až 3000 Hz. V tomto rozmezí rozliší �lov�k zvuky, jejichž frekvence se liší o 3 až 9 Hz. Infrazvuk a zvuk do 100 Hz vzniká p�edevším v motorech, p�i explozích a nadzvukovém t�esku. P�sobí p�i hodnotách nad 130 dB, více tlakem a vibrací, bývá spojen s vestibulárními p�íznaky, poruchou dýchání, motoriky, vid�ní a výraznou vege-tativní a psychickou symtomatologií, p�i hodnotách nad 140 dB vyvolává vib-raci hrudníku, nad 160 dB trhá plicní alveoly.

Ultrazvuk má malou penetraci a jeho užití, nap�. v rámci léka�ské diagnostiky, nep�sobí poruchy sluchu ani p�i nasm�rování zdroje na vnit�ní ucho.

4.4.4 Základní akustická jednotka

V akustice se pro pohodln�jší vyjad�ování a pro lepší srozumitelnost používá �ady speciálních pojm�. Snad nej�ast�jším z nich je decibel (dB).

V�tšina z nás si ani nedovede p�edstavit obrovský rozsah akustických výkon�, do n�hož spadají b�žné zdroje zvuku. Pro p�edstavu lze uvést:

− lidský šepot � celkový výkon: 0,000 000 001 W LAeq = 30 dB

− pouli�ní hluk � celkový výkon: 0,000 000 1 W LAeq = 50 dB

− lidský výk�ik � celkový výkon: 0,000 1 W LAeq = 80 dB

− motorová vozidla � celkový výkon: 0,001 W LAeq = 90 dB

− max. hluk motocyklu � celkový výkon: 0,01 W LAeq = 100 dB

− práh bolestivosti � celkový výkon: 10 W LAeq = 130 dB

− akustické trauma � celkový výkon: 100 W LAeq = 140 dB

4.4.4.1 Decibelové stupnice pro akustický výkon Pa

Logaritmická stupnice akustických výkon� nám také umož�uje vyjád�it akus-tický výkon Pa pomocí exponent� z prvního (1) sloupce tab. 4.1. Taková stup-nice pak vyjad�uje pom�r akustických výkon� Pa k výkonu 1 W, který nazý-váme „referen�ní výkon Pa0“. Obecn� hladina akustického výkonu Lp je:

0

log10a

ap P

PL = [dB vzhledem k Pa0] (4.6)

Za referen�ní hodnotu se b�žn� bere Pa0 = 10-12 W.

Poznámka

Pravidla, kterými se �ídí matematické operace s logaritmy, vyžadují, aby se vždy logaritmovalo bezrozm�rné �íslo. V našem p�ípad� pom�r skute�ného výkonu s referen�ním výkonem.

Pojmu hladina se užívá proto, aby se nazna�ilo, že stupnice je logaritmická, nelineární. Jednotky v této stupnici nazýváme decibely (dB) a rovnici (4.6) m�žeme považovat za definici decibelu.

4.4.4.2 Decibelové stupnice pro akustické tlaky p

Jak již bylo uvedeno, za jistých okolností je intenzita zvuku a akustický výkon úm�rný st�ední kvadratické hodnot� tlaku p2. V�tšina našich akustických m��e-


- 33 (49) -

ní se však týká efektivního akustického tlaku. Proto je pro nás výhodné stano-vit také decibelovou stupnici pro akustické tlaky (viz Tab. 4.1).

Pro odvození decibelové stupnice pro efektivní akustické tlaky postupujeme stejn� jako v p�edchozích p�ípadech, kdy jsme vycházeli z pom�ru veli�in úm�rných akustickému výkonu. To znamená, že vyjdeme z pom�ru st�edních kvadratických hodnot pro akustické tlaky, tedy:

hladina akustického tlaku:

02

0

2

log20log10pp

p

pLp == [dB vzhledem k p0] (4.7)

Za referen�ní hodnotu pro akustický tlak se bere p0 = 2*10-5 Pa

4.4.4.3 Decibelové stupnice pro akustickou intenzitu I

Zcela obdobn�, jako je odvozena decibelová stupnice pro akustický výkon, je definována decibelová stupnice pro zvukové intenzity takto:

hladina intenzity:

0

log10II

I = [dB vzhledem k I0] (4.8)

I… zvuková intenzita [W/m2]

I0… referen�ní intenzita 10-12 [W/m2]

Tab. 4.1 - Exponenciální a decibelová stupnice pro akustický výkon a efektivní akus-tický tlak

Vyza�ovaný akus-tický výkon Pa

[W]

Hladina akus-tického výkonu

[dB]

Efektivní akus-tický tlak

Hladina akus-tického tlaku v

[dB] Ekvivalentní expo-

nenciální notace

(1)

Vzhledem k referen�ní

hodnot� 10-12 W (2)

Ekvivalentní vy-jád�ení v [� bar]

(3)

Vzhledem k referen�ní hod-

not� 2*10-5 Pa (4)

105 170 106 194 104 160 105 174 103 150 104 154 102 140 103 134 101 130 102 114 1 120 101 94

10-1 110 10 74 10-2 100 10-1 54 10-3 90 10-2 34 10-4 80 10-3 14 10-5 70 2*10-4 0 10-6 60 10-4 -6 10-7 50 10-5 -26


- 34 (49) -

4.5 Zdroj hluku

4.5.1 T�íd�ní hluku podle p�sobení

Hluk (zvuk) podle p�sobení t�ídíme na:

− pásmo fyziologické do 69 dB(A)

− pásmo zát�že 70 - 94 dB(A)

− pásmo poškození 95 - 119 dB(A)

− pásmo hmatu 120 - 129 dB(A)

− pásmo bolesti 130 dB(A) a více

P�i popisu ú�ink� zvuku na �lov�ka používáme hladinu hluku vyjád�enou v decibelech a korigovanou kmito�tov� pomocí pásmového váhového filtru, aby bylo vzato v úvahu, že zvuk v r�zných kmito�tech je vnímán sluchem s nestej-nou citlivostí. Údaj hladiny hluku je ozna�en dB(A), kde A ozna�uje použitý váhový filtr.

4.5.2 T�íd�ní dopravní hluku podle zdroje

Zdroj hluku je provoz:

− automobilový,

− kolejový a

− letecký.

4.5.2.1 Silni�ní hluk

Hluk z automobilové dopravy se skládá ze t�í složek:

− aerodynamický hluk – zp�sobuje jej samotné t�leso vozidla, jak rozráží vzduch svým pohybem,

− hluk motoru,

− hluk vznikající kontaktem pneumatik s vozovkou (tzv. valivý hluk).

Pouze valivý zvuk m�že být náplní stavby a údržby vozovek, pouze tento hluk je možné ovliv�ovat vlastní vozovkou jako cíl tohoto p�edm�tu.

4.5.2.2 Hluk z valení

Hluk z valení vzniká p�i odvalování pneumatiky po vozovce a je závislý i na rychlosti jízdy vozidla. Podíváme-li se na hluk z valení z hlediska vývinu au-tomobil�, zjistíme, že byl d�íve zcela zastín�n hlukem pohonné jednotky. Dnes tomu tak není. Výrobci automobil� díky stálému tlaku ve�ejnosti na zlepšování životního prost�edí a díky vládním na�ízením dokázali snížit hluk pohonné jed-notky. Ten závisí na otá�kách motoru a na zatížení motoru, ne však na rychlos-ti jízdy a dominantní úlohu hraje jen p�i rozjezdech vozidel. Aerodynamický hluk nikdy nem�l rozhodující vliv.

Rychlost 30km/h m�žeme považovat za hranici, p�i jejímž p�ekro�ení p�evládá hluk z valení u osobních automobil�. Pro ú�innou redukci hluku musí být sní-


- 35 (49) -

ženy všechny zdroje hluku, protože dnes již neexistuje jednozna�né p�evládání jednoho zdroje hluku.

4.5.3 Dopravní hluk vznikající na povrchu komunikace

Míru hluku vznikajícího na povrchu komunikace ur�uje struktura vozovky a vzorek pneumatik. „Protihlukový“ povrch vozovky m�že teoreticky snížit hluk vznikající na vozovce na polovinu až �tvrtinu oproti b�žnému asfaltovému po-vrchu. Optimálního snížení hluku je pak dosaženo použitím tichých pneumatik na protihlukové vozovce.

Tichý povrch vozovky je oproti b�žnému dražší, nelze však opomenout úspory, jako je zbavení se nutnosti budovat protihlukové st�ny nebo izolaci budov, �i nižší náklady na zdravotní pé�i vlivem úbytku nemocí zp�sobených hlukem. Použití tichých povrch� vozovky by m�lo být prioritou na všech frekventova-ných silnicích v blízkosti zástavby.

Efekt snížení hluku na tichém povrchu se projeví p�edevším u komunikací se silni�ní provozem s rychlostí nad 50 km/h a p�i vysoké intenzit� vozidel. Pou-žití t�chto povrch� je omezeno na dálnice, rychlostní komunikace a p�ípadn� více zatížené silnice I. t�ídy.

N�které zem�, zejména v subtropickém a p�ímo�ském pásmu (kde není nebez-pe�í mrazu) již b�žn� používají kryty snižující hluk až o 6 dB. P�esto zem� – nap�. Dánsko, N�mecko, Nizozemí nebo Japonsko – již vyvíjejí tišší povrchy vozovek, které zárove� spl�ují nároky na cenu, bezpe�nost a trvanlivost.

V �R se m��ením valivého hluku zabývala doktorská práce[4]

4.5.3.1 Jak vzniká valivý hluk

Máme-li uplatnit b�žnou zkušenost, pak na povrchu vozovky p�i odvalování pneumatik vzniká podobný hluk jako p�i tleskání. Ur�it� dojdeme k záv�ru, že záleží na rychlosti, ploše a síle p�sobící p�i tleskání a také lze zvyšovat zvuk ovládáním vzduchu uzavíraného do dlaní.

Velikost valivého hluku tedy závisí na:

− rychlosti pohybu, už bylo uvedeno, že teprve od rychlosti 30 km/h za�í-ná dominovat valivý hluk nad hlukem motoru,

− textu�e povrchu,

− textu�e (vzorku, profilu) pneumatik.

Z hlediska stavby a údržby je tedy zajímavá jen textura. Ta je znázorn�na v obr. 2.2 M 01. Hlu�nost ovliv�uje makrotextura a megatextura, tedy nerov-nosti povrchu o délce vlny 2 mm až 500 mm.

Makrotextura je charakteristika povrch� d�ležitá z hlediska protismykových vlastností, viz kapitolu 2 v modulu M 01 a kapitolu 3 v tomto modulu. Makro-textura p�ispívá k odtoku vody z povrchu vozovky a stejn� tak p�ispívá k odve-dení vzduchu z povrchu vozovky p�i odvalování pneumatik.


- 36 (49) -

4.5.3.2 Vznik hluku vibrací

Nerovnosti vozovky zejména v oblasti vlnových délek megatextury v rozsahu 30 mm až 100 mm zp�sobují radiální kmitání kol. Takto vzniklé vyza�ování hluku je o to intenzivn�jší, �ím nerovn�jší povrch vozovky je. Hluky, které vznikají v d�sledku radiálního kmitání kol, mají v�tší amplitudu p�i nízkých frekvencích nedosahujících 1 000 Hz. Intenzita zvuku se zmenšuje s klesající pr�m�rnou hloubkou textury povrchu vozovky. Ur�it� každý má zkušenost s hlukem a vibracemi vznikajícími na dlažb�, zejména starší dlažb� z p�írodního kamene s hlubšími nerovnostmi. Také lze porovnat hluk pneuma-tiky s terénním nebo zimními vzorkem (nap�. jízdního kola).

4.5.3.3 Vznik hluku stla�ováním vzduchu

P�edpokladem je myšlenka, že pr��ezy kanálk� drén� pneumatiky se v pr�b�hu jízdy deformují. Tím se vytla�uje vzduch p�ed plášt�m a vzadu za plášt�m poté dochází k následnému nasávání vzduchu do profilu. Takovéto pohyby vzduchu vedou ke akustickým efekt�m, které jsou závislé na druhu drénu pneumatiky a struktu�e povrchu vozovky.

4.5.3.4 Aerodynamická teorie

P�i pohybu pneumatiky po povrchu vozovky dochází na kontaktní ploše k uza-vírání prohloubení drén� pneumatiky – vzniká tzv. „profilová kapsa“. Vzduch, který se nachází v profilové kapse je sta�ený a za kontaktní plochou je uvol�o-ván do prost�edí, �ímž vzniká zvuk v oblasti nad 1 000 Hz.

4.6 M��ení hluku

Stejn� jako u protismykových vlastností nevedla žádný popis povrchu nebo teorie k posouzení velikosti nebo ovlivn�ní protismykových vlastností, tak také z hlediska hluku je t�eba použít p�ímých m��ení k posouzení stavu a jeho vlivu na provozní zp�sobilost ovlivn�nu hlu�ností.

4.6.1 Pro� se hluk m��í

M��ení popisují p�esn� definované veli�iny, umož�ující kvalitativní a kvantita-tivní popis zvuku. Na základ� výsledk� m��ení mohou být zlepšeny akustické vlastnosti staveb.

Výsledky m��ení jsou základním podkladem pro p�esné v�decké analýzy a hodnocení rušivých zvuk�. Zde je t�eba p�ipomenout, že míru rušivých ú�ink� na jednotlivce nelze p�esn� ur�it, nebo� je nutno po�ítat s individuálními fyzio-logickými a psychologickými faktory. Na základ� výsledk� m��ení však lze objektivn� porovnávat hluky zp�sobené r�znými povrchy vozovek a je možno je tímto nebo jiným protihlukovým stavebním opat�ením regulovat.

4.6.2 �ím se hluk m��í

Jelikož zvuk jsou zm�ny p�sobícího tlaku, je snadné zkonstruovat takové za�í-zení, které by zm�ny tlaku registrovalo. Používá se zvukom�r, což je elektro-nické m��icí za�ízení, reagující na zvuk podobn� jako lidský sluchový orgán a


- 37 (49) -

umož�ující objektivní a reprodukovatelné m��ení jeho hladiny. Zvukom�rná za�ízení r�zných výrobc� se vzájemn� mohou lišit v detailech konstrukce a provedení, ale všechna bez rozdíl� obsahují mikrofon, ústrojí zpracování signá-l� a indika�ní za�ízení.

Kvalitní m��ící mikrofon p�evádí na n�j dopadající zvuk na ekvivalentní elek-trický signál. Nejvhodn�jším mikrofonem pro zvukom�ry je kondenzátorový mikrofon, k jehož p�ednostem pat�í p�esnost, spolehlivost a stabilita. Elektrický signál na výstupu mikrofonu má zpravidla malé amplitudy a proto musí být ješt� p�ed dalším zpracováním náležit� zesílen odpovídajícím p�edzesilova�em. Zesílený elektrický signál je možno zpracovat r�znými zp�soby elektronických za�ízení. Jednou z možností je použití váhových filtr�.

Obr. 4.7 - M��icí soustava pro m��ení hluku

4.6.3 Metody m��ení hluku v silni�ním stavitelství

K m��ení chování silni�ních kryt� z hlediska jejich hlu�nosti se používají dva m��i�ské postupy:

− m��ení hluku na stacionárním stanovišti,

− m��ení hluku pomocí m��ícího p�ív�sného vozíku.

4.6.3.1 M��ení na stacionárním stanovišti

Na tomto stanovišti je tam možno m��it hluk kolem jedoucích vozidel a získat ekvivalentní hladiny akustického tlaku, p�ípadn� spektra hladin hluku. Nutno podotknout, že tímto m��ícím postupem se m��í komplexní ú�inek hluku od silni�ních vozidel.

Ekvivalentní hladina akustického tlaku LA [dB] je hladinou st�ední hodnoty akustického tlaku ve sledovaném �asovém úseku.

M��ená hladina akustického tlaku se obecn� projevuje jako k�ivka s kolísající-mi amplitudami. Dlouhodobou hladinou akustického tlaku (pr�m�rnou hladi-nou) je vyjád�ena hlasitost hluku v pr�b�hu m��ené doby. P�i�emž energetická hladina všech složek hluku je zjiš�ována v pr�b�hu celé doby m��ení. �ím je


- 38 (49) -

vyšší intenzita provozu, tím je p�evýšení plošší. Ekvivalentní hladinu akustic-kého tlaku proto není možné v žádném p�ípad� zam��ovat za aritmetický pr�-m�r.

Tento zp�sob m��ení podléhá ISO/DIS 1084444(1994), mikrofony jsou osaze-ny kolmo na osu ve vzdálenosti 7,5 m a výškov� 1,2 m nad osou.

4.6.3.2 M��ení hluku pomocí m��ícího p�ív�sného vozíku

Pomocí p�ív�sného vozíku pro m��ení hluku z valení se m��í hladina akustic-kého tlaku v blízkosti m��icí pneumatiky. Takto zjišt�né zvukové imise slouží ke zjišt�ní vlivu povrchu vozovky na hluk typu pneumatika-vozovka.

M��ící p�ív�sný vozík je tvo�en z dol� otev�ené sk�ín� vyložené zvuk pohlcují-cím materiálem, aby bylo zabrán�no odraz�m a vlivu rušivých šum�.

Zvuky z valení zadních kol tažného vozidla a hluky výfuku se odstíní pomocí vhodných opat�ení, jako jsou gumové zást�ry a speciální výfuky. Ve sk�íni se nachází normové m��ící kolo, jehož hladina akustického tlaku se m��í pomocí mikrofon� (na boku zadního kola a za ním). Jako m��ící kolo je použita hladká pneumatika (PIARC, u nás SLICK).

Tento zp�sob m��ení hluku z valení má i své nesporné výhody:

− m��ení je možné provád�t za provozu, p�i�emž nároky na obsluhu jsou pom�rn� malé,

− rušivé a cizí hluky jsou ve zna�né mí�e vylou�eny,

− podmínky pro m��ení mohou být udržovány v pom�rn� konstantní úrov-ni, z �ehož plyne, že opakovatelnost pokus� je možná a dokáže se zachy-tit �asový pr�b�h ú�innosti omezování hluku,

− m��ení se provádí v zásad� na celé délce stavebního úseku, tím je zajiš-t�no že m��ení nám poskytuje statisticky zjiš�ované výsledky a také zá-v�ry o kvalit� provedení stavby.

P�ív�s pro m��ení slouží p�evážn� pro srovnání r�zných povrch� vozovek a r�zných vzork� pneumatik. Tím je možné kvantifikovat význam povrchové textury vozovky na hluk vznikající na styku pneumatika-vozovka.

Obr. 4.8 - P�ív�sný vozík na m��ení valivého hluku

4.7 Možnosti snižování hlu�nosti povrchu vozovek

Už v roce 1990 byla v SRN vydána sm�rnice s informacemi obsaženými v ta-bulce 4.2, která je výsledkem dlouhodobých sledování provád�ných od polovi-ny osmdesátých let.


- 39 (49) -

Tab. 4.2 - P�íklady vlivu konstrukce obrusné vrstvy na snížení �i zvýšení hladiny hlu-ku p�i rychlostech 50 km.h-1 (dle n�mecké Sm�rnice pro ochranu p�ed hlukem ze silni�ního provozu RLS-90)

Obrusná vrstva vozovky Opravný faktor hla-diny hluku [dB(A)]

Cementobetonový kryt zdrsn�ný striáží +2,0

Cementový beton bez striáže s podélným srov-náváním a vle�ením juty

-2,0

Litý asfalt podrcený +2,0

Asfaltový beton (AB 0/11) nebo asfaltový kobe-rec mastixový (AKM 0/11), podrcené

0,0

AB zrnitosti


- 40 (49) -

4.7.1 Obrusné vrstvy snižující valivý hluk

Všeobecn� lze konstatovat, že snižování valivého hluku lze dosáhnout:

A. Na cementobetonových vozovkách:

− technologií podélného srovnávání 4 m latí a povrchovým zdrsn�ním vle�enou jutou (viz obr. 2.3 v M 06), dosáhne se výborné megatex-tury a výhodné makrotextury,

− technologií vymývaného betonu (viz obr. 2.4 v M 06), zvýší se pod-statn�ji makrotextura a mírn� se zhorší megatextura.

B. Na asfaltových vozovkách použitím:

− sm�sí s pravidelnou st�ední makrotexturou s nižší velikostí maxi-málního zrna (asfaltový beton, asfaltový koberec mastixový a tenký s maximální velikostí zrna do 11 mm),

− sm�sí s vyšší mezerovitostí (do 10 %),

− asfaltovým kobercem drenážním,

− sm�sí s obsahem gumy.

4.7.2 Krytové vrstvy s nejvyšší hlu�ností

Z�ejm� nejhlu�n�jší povrchy jsou dlažby z p�írodního kamene. Vytvá�ejí ne-rovnosti s vysokou amplitudou zahrnutou do megatextury. Tyto povrchy jsou zárove� s nízkou mikrotexturou a jsou tudíž velmi kluzké.

Jako velmi hlu�né jsou povrchy cementobetonové s povrchem vytvo�eným p�í�nou striáží (drát�ným košt�tem, viz obr. 2.1 M 06), které jsou zárove� ne-rovné jak z hlediska megatextury, tak díky schodk�m na spárách. Ke hlu�nosti výrazn� p�ispívají vibrace.

Hlu�né asfaltové povrchy jsou vytvo�ené nát�rovou technologií zvlášt� p�i po-užití kameniva zrnitosti do 16 mm (obvykle na penetra�ních makadamech). Rovn�ž mikrokoberec za studena je pom�rn� hlu�ný.

4.7.3 Nejmén� hlu�né povrchy

Dobré protihlukové vlastnosti mají koberce tenké a velmi tenké v p�ípad� ote-v�ené textury povrchu (vysoký obsah drceného kameniva nejvyšší frakce). Ma-jí obvykle vyšší mezerovitost (až 10 %). Je t�eba použít kvalitní asfaltový po-st�ik pro zajišt�ní obvyklých dob životnosti. P�idání malého množství gumové-ho granulátu rovn�ž p�ispívá k dalšímu snížení hlu�nosti povrchu.

Také v �R jsou snahy zavést technologie s použitím drcené gumy z ojetých pneumatik. P�vodní p�idávání drcené gumy zrnitosti 0/4 do mícha�ky poskytlo slibné výsledky. Vyšší mezerovitost a gumová zrna ve funkci kameniva vytvá-�ely pružn�jší a m�k�í povrch s protihlukovými vlastnostmi, ale na druhé stran� p�isp�ly v mnoha p�ípadech ke krátké dob� životnosti (stla�ování zrn umožnilo vytla�ování a nasávání vody p�i p�ejezdu pneumatiky t�žkého vozidla z a do povrchov� p�ístupných mezer vrstvy) [7].


- 41 (49) -

Nejmén� hlu�né jsou drenážní koberce, jejichž mezerovitost je minimáln� 20 %. Z této technologie jsou v našich klimatických pásmech velké obavy, protože se o�ekávají problémy se zimní údržbou. Skute�n� použitím inertních posyp� by se p�ínos drenážní vrstvy brzy snižoval, ale použití soli m�že nao-pak mít p�íznivý vliv, nebo� z�stane ve vrstv� a nebude z povrchu snadno sme-tena jako v p�ípad� uzav�ených povrch�.

Byly zapo�aty práce na uplatn�ní gumového granulátu zrnitosti 0/2 k modifikaci asfaltu s možností budovat vrstvy s otev�eným povrchem typu asfaltový koberec tenký a drenážní koberec. U t�chto sm�sí zárove� se zrnitostí do 8 mm se p�edpokládá podstatn�jšího snížení emisí hluku o 6 dB až 8 dB v rámci m��ení uvedeného v obr. 4.9. P�i pokládce v tenkých vrstvách by moh-lo docházet k odsáváním ne�istot a mohla by být zajišt�no sice nižší, ale dlou-hodobé snížení hlu�nosti. K podstatn�jšímu snížení také zase p�isp�je pružný a m�k�í povrch vozovky díky vyššímu obsahu m�k�ího a pružn�jšího gumo-asfaltového pojiva.

4.7.4 Zapracování poznatk� do navrhování vozovek

TP 170 [6] v �l. 5.1.3.3 doporu�ují vrstvy s vhodnou makrotexturou, které mají krom� dobrých protismykových vlastností také vhodné vlastnosti z hlediska hlu-ku zp�sobovaného odvalováním pneumatik. Podle poznámky 1 pod uvedeným �lánkem se p�ipouští p�i omezení rychlosti vozidel do 50 km/h z hlediska protismykových vlastností a dopravního hluku mén� vhodný povrch s nižší makrotexturou (ABJ a AKT). Tyto sm�si se zrni-tostí kameniva 0/8 mají nep�íznivé vlastnosti až p�i rychlostech nad 50 km/h.

Dobrá makrotextura je v tab. 3.2 M 01 definována pr�m�rnou hloubkou textu-ry MTD 0,90 a pr�m�rnou hloubkou profilu MPD 0,88.

Tyto požadavky spl�ují asfaltové koberce mastixové 0/11 i 0/8, ABS s �árou zrnitosti pod st�edem mezních �ar zrnitosti, asfaltové koberce tenké s vysokým obsahem drceného kameniva nejvyšší frakce a všechny asfaltové koberce dre-nážní.

4.8 Popisy n�kterých technologií

Následující text je jen všeobecným popisem technologií, které se pom�rn� vý-razn� zapsaly do snižování hlu�nosti. Asfaltový koberec mastixový je b�žn� používaná vrstvy v �R, ale stejn� jako v zemi jeho prvního využívání prochází fázemi podobných poruch. Asfaltový koberec tenký je využíván v n�kolika variantách, z nichž jen jedna má použití z hlediska protismykových vlastností a hlu�nosti. Asfaltový koberec drenážní se v �R p�íliš neujal.

4.8.1 Asfaltový koberec mastixový (AKM)

V N�mecku byla na p�elomu šedesátých a sedmdesátých let vyvinuta n�kolika renomovanými silni�ními stavebními firmami technologie asfaltové obrusné vrstvy, která byla velmi odolná proti ú�ink�m pneumatik s hroty. Po zákazu pneumatik v roce 1975 se tyto speciální kryty osv�d�ily jako obrusné vrstvy s


- 42 (49) -

dlouhou dobou životnosti, odolné proti trvalým deformacím i za podmínek nejv�tšího dopravního zatížení.

Více než dvacetileté zkušenosti s touto technologií však odhalily i její kritická místa. Nastupující trend využití technologie stabiliza�ních p�ísad m�l za násle-dek vznik mnoha variant asfaltového koberce mastixového, jímž chyb�l vysoký obsah pojiva. Tím se citeln� snižovala trvanlivost krytu. Tuto situaci m�la vy-�ešit „Doporu�ení pro složení, výrobu a pokládku asfaltového koberce masti-xového“, vypracovaného spole�ností FGSV v roce 1990. Jejich zvláštní vý-znam spo�íval v tom, že obsahy fileru a pojiva p�i koncepci asfaltové sm�si v rámci pr�kazní zkoušky nebyly stanoveny na dolní mezi.

Negativem bylo, že se objevovaly poruchy, zvlášt� trvalé deformace u dálni�-ních komunikací s vysokým dopravním zatížením. V letech 1995-1996 byly tyto „Doporu�ení“ p�epracovány. Došlo k up�esn�ní složení frakcí kameniva u asfaltového koberce mastixového 0/11S.

Asfaltový koberec mastixový se skládá ze sm�si kameniva velkého množství hrubé frakce (p�erušená �ára zrnitosti) a mezery mezi tímto kamenivem jsou vypln�ny asfaltovým tmelem (asfaltovým mastixem) jako sm�si kameniva zr-nitosti do 2 mm, silni�ního nebo modifikovaného asfaltu a stabiliza�ních p�í-sad. Složení je koncipováno tak, že vzniklá sm�s má povrchov� vystoupená zrna hrubého kameniva, mastix zabezpe�uje malou mezerovitost a trvalou soudržnost kamenné kostry. Proto jsou obrusné vrstvy odolné, umož�ují bez-pe�nou dopravu a sníženou hlu�nost.

Bohužel na povrchu vystupujících hrubých zrn kameniva je v po�áte�ní fázi p�i uvedení vrstvy do provozu vyšší vrstva stabilizovaného pojiva, která pon�kud snižuje po�áte�ní protismykové vlastnosti. Proto se povrch p�i hutn�ní zdrs�uje posypem kamenivem nižší frakce (2/4 p�ípadn� 4/8), kamenivo je p�ípadn� p�edobaleno pro lepší p�ichycení na povrchu vrstvy, a tímto se protismykové vlastnosti výrazn� zlepší, ale mírn� se zvýší hlu�nost povrchu. Na druhé stran� pokud se podrcení nepoužije, vystupující zrna hrubého kameniva jsou vystave-na p�ímým ú�ink�m p�sobení pneumatiky a vždy p�ítomného inertního materi-álu a prachu a tato zrna jsou ohlazována a koberec ztrácí protismykové vlast-nosti, viz obr. 3.4 a 3.26 M 01.

4.8.2 Asfaltový koberec tenký (AKT)

Asfaltový koberec tenký nemá podle �SN 73 6121 p�edepsánu zrnitost kame-niva, jedinou charakteristikou této sm�si je tlouš�ka vrstvy do 30 mm. V podstat� lze navrhnout sm�si typu AKM a AB, p�i�emž AB m�že být v také odlišných zrnitostech.

AKT s plynulou �árou zrnitosti, jako má asfaltový beton, poskytuje také stejný povrch. V�tší zrna kameniva obklopují zrna menší až nejmenší a vytvá�í se nízká textura povrchu. Tento povrch pak p�i p�ejezdu vytvá�í hlu�nost o vyš-ších tónech, které jsou pak podle hlasitosti (viz obr. 4.3) výrazn�ji poci�ovány a také hodnoceny pomocí hladiny akustického tlaku p�i použití filtru A, viz výsledky m��ení ABJ v obr. 4.9.

Naopak p�i zrnitosti vedené p�i spodu mezních �ar vytvo�í AKT požadovanou makrotexturu a dobrou drenážní schopnost povrchu. Obvykle se p�i této zrni-


- 43 (49) -

tosti zvýší i mezerovitost a dosáhne se snížené hlu�nosti, viz výsledky m��ení AKT v obr. 4.9.

P�edností tenkých koberc� je nízká tlouš�ka vrstvy. Obvykle jsou dosahovány nižší doby životnosti, zvlášt� p�i vyšší mezerovitosti je snadn�ji snižováno spo-jení s ložní vrstvou a na povrchu se projeví trhliny, jak ú�inkem rychlejšího stárnutí pojiva, tak nespolup�sobením vrstev (viz M 04). S výhodou se t�chto sm�sí používá v p�ípad� kameniv s nižší ohladitelností, kratší doba životnosti je z d�vodu ztráty protismykových vlastností a zvýšených náklad� na údržbu kv�li t�sn�ní trhlin. Vým�na asfaltové vrstvy v tenké vrstv� se provede rychle s omezenými ztrátami �asu uživatel� a také levn�, protože cena nové obrusné vrstvy dosti odpovídá tlouš�ce vrstvy. Na rozdíl od AKM je vrstva levn�jší i výrobn� (nižší obsah pojiva bez stabiliza�ních p�ísad), nepot�ebuje po�áte�ní podr�ování a nemusí obsahovat kamenivo zajiš�ující dlouhodobou trvanlivost z hlediska protismykových vlastností. V neposlední �ad� má stejné nebo lepší vlastnosti z hlediska hlu�nosti.

4.8.3 Asfaltový koberec drenážní (AKD)

Za asfaltový koberec drenážní jsou ozna�ovány sm�si s vysokou mezerovitostí. Velký objem mezer se dosahuje složením sm�si, p�i�emž jsou používána tém�� výlu�n� zrna z nejvyšších p�íslušných frakcí a malý obsah zrn fileru a kameni-va do 2 mm. Takto vzniklé mezery jsou v�tšinou vzájemn� propojeny. Srážko-vá voda m�že proniknout do krytové vrstvy a být vrstvou odvedena. Podle me-todiky stanovení makrotextury se nam��í i vysoká makrotextura, zejména p�i m��ení odm�rnou metodou (sklen�nými kuli�kami), viz 3.4.2.1 M 01.

První použití AKD v �eskoslovensku se datuje do za�átku 70tých let, kdy byly rozpoznány tyto aspekty zvýšení bezpe�nosti dopravy:

− zlepšení protismykových vlastností obrusné vrstvy v�etn� omezení vzni-ku aquaplaningu,

− omezení rozst�ikování vodní mlhy za vozidly p�i jízd� v dešti,

− zamezení zrcadlení vozovky v noci za deštivého po�así,

− lepší rozlišitelnost vodorovného zna�ení.

Bohužel doba životnosti t�chto úprav byla velmi krátká, obvykle se to spojuje s nízkou kvalitou asfalt�. Na druhé stran� v Nizozemsku používají ješt� dnes AKD s obsahem 4,2 % silni�ního asfaltu (který nemá ur�it� lepší vlastnosti než tehdejší asfalty u nás).

Teprve v 80tých letech se p�išlo na vlastnost snižování valivého hluku t�chto vrstev a od 90tých let tato technologie doznala takového rozší�ení, že je jimi pokryta v�tšina délky dálni�ní sít�, zejména v jižních státech EU a Nizozem-sku.

4.8.3.1 Spln�ní hluk tlumících aspekt�

Podle sou�asného stavu techniky je možno o�ekávat od AKD dosažení vyso-kého útlumu hluku. Akustická m��ení na stávajících drenážních krytech však ukázala úbytek hluk tlumícího p�sobení v �ase. Avšak rozsah i pr�b�h úbytku m�že být v �ase velmi odlišný.


- 44 (49) -

Požadavky z hlediska makrotextury nejsou u velikosti zrn 11 mm optimáln� spln�ny, protože relativn� velká drsnost vede ke zvýšení hlukových imisí v nízkém frekven�ním pásmu. To má však na celkový útlum hluku pouze ome-zený vliv. Rozhodující redukce vzniká p�i vyšších rychlostech snížením profi-lových rezonancí a efektu pumpování vzduchu ve frekven�ním pásmu nad 1 000 Hz.

Volbou menší velikosti zrn je sice možno snížit kmitání kol, proti tomu však stojí požadavek maximalizace velikosti a propustnosti porézního systému. O rozsahu p�ínosu tohoto systému mezer k útlumu hluku (absorpci) se ale názory odborník� liší. Pokud absorp�nímu p�sobení p�isoudíme velký význam, bylo by pot�ebné vyžadovat velkou tlouš�ku porézní vrstvy.

4.8.3.2 Omezení použití drenážního asfaltu

Omezení používání drenážního asfaltu se mohou projevit v technicko-provozní a ekonomické oblasti. Vlastnosti drenážního asfaltu jsou závislé na drenážních schopnostech krytu a s tím spojená funk�nost porézního systému. Mezery jsou posuzovány z hlediska jejich p�sobení p�i tlumení hluku a p�i odvod�ování. Bylo zjišt�no, že zhruba jedna �tvrtina až jedna t�etina objemu mezer shora není p�ípustná a tedy z hlediska tlumení hluku a odvod�ování neú�inná.

Ne�istoty, které se ve v�tší �i menší mí�e na komunikacích vyskytují, se dostá-vají do voln� p�ístupných mezer a ukládají se tam. �ást z nich je rozpušt�na a odnesena pronikající srážkovou vodou. Zbylé �áste�ky však v pr�b�hu �asu ucpávají mezery a zabra�ují tak dostate�nému drenážnímu p�sobení.

Na základ� t�chto skute�ností není možné doporu�it AKD v následujících ob-lastech:

• intravilán,

• silnice se zem�d�lskou a stavební dopravou,

• silnice na kterých se p�edpokládá použití inertních posyp�.

Z výše uvedených d�vod� vyplývá, že nevhodn�jším místem užití drenážního asfaltu jsou dálnice a rychlostní komunikace. Zde je zpravidla omezené nebez-pe�í zne�ist�ní a vzhledem k vysokým jízdním rychlostem je možno o�ekávat i jisté samo�išt�ní. Navíc je p�edpokladem zimní údržby dálnic ošet�ování zá-sadn� prost�edky k rozpoušt�ní.

Nejd�ležit�jší pro použití AKD na dálnicích je ovšem práv� protihlukový ú�i-nek, na t�chto komunikacích je nejvyšší hlu�nost díky vysoké intenzit� dopra-vy za vysoké rychlosti.

Dosavadní použití je omezeno pouze na silnici I/43 na vjezdu do Brna-

e�kovic. Byl zde použit AKD zrnitosti do 16 mm, nebylo tedy použito jak z hlediska drsnosti, tak hlu�nosti nejvýhodn�jší velikosti zrn. Což je však pod-statné. Jako pojivo byl použit pojivo gumoasfalt ze SRN.

Silni�ní laborato� FAST vyvíjí AKD s gumoasfaltovým pojivem p�ipraveným p�ímo v mobilní mícha�ce smícháním gumového granulátu a silni�ního asfaltu a ponechání �asu na reakci asfaltu s gumou se zm�nou reologických vlastností pojiva. Dávkování pojiva m�že být až 10 % váhov� a to zajistí odlišné chování asfaltové sm�si, vrstva je

Documents

DOC ING JAN KUDRNA CSC DIAGNOSTIKA A MA ......tor (poíta „boulí“). Ten seítal vzájemné pohyby mezi odpruženým kolem a Funkce pozemních komunikací - 8 (49) - rámem motocyklu