Akustické hodnocení obrusných vrstev se sníženou hlučností dle TP 259

Předkládaný článek obsahuje informace o dlouhodobém sledování akustického chování povrchů pozemních komunikací metodou CPX dle normy ISO 11819-2 pro běžně používané obrusné vrstvy a z této normy vycházejícího národního předpisu TP 259 pro obrusné vrstvy se sníženou hlučností. Obsah článku je zkrácenou verzí příspěvku, který byl prezentován na konferenci „Asfaltové vozovky 2019“ [1].

ÚVOD

Za druhý nejzávažnější faktor, který ovlivňuje lidské zdraví, je dle WHO hluk. Hluk z provozu na pozemních komunikacích je ve více než 90 % zdrojem nadměrné hlukové zátěže ve vyspělých státech EU. Třemi hlavními faktory, kterými je hlučnost na pozemních komunikacích ovlivňována, jsou intenzita dopravního provozu (včetně skladby provozu), rychlost dopravního proudu a povrch pozemní komunikace. Nejsnadněji lze ovlivnit kvalitu povrchu pozemní komunikace, díky které můžeme ovlivnit hlučnost vozovky. Hluk generovaný kontaktem pneumatiky s vozovkou se začíná projevovat již od cca 40 km/h u osobních vozidel se spalovacím či zážehovým motorem, resp. 20 km/h u vozidel s elektromotorem. Záleží samozřejmě také na podílu nákladních vozidel. S rozvíjející se elektromobilitou bude hrát stav obrusné vrstvy čím dál tím významnější roli v celkové hlukové zátěži ze silničního provozu.

TECHNICKÉ PODMÍNKY 259 MD ČR

Do povrchu pozemní komunikace můžeme zasahovat (a tím ho ovlivňovat) mnohem snadněji než do dopravního proudu (jeho složení, intenzity či rychlosti). Proto má obrusná vrstva vozovky významný potenciál při snižování celkové hlukové zátěže z pozemní dopravy. Díky její snadné modifikaci můžeme dodržet požadované hygienické limity. S ohledem na ochranu obyvatelstva před nadměrnou hlukovou zátěží z provozu na pozemních komunikacích byla v EU přijata směrnice END 2002/49/EC, která je podkladem pro strategické hlukové mapování v jednotlivých zemích EU včetně ČR. Získané výsledky zvýšily tlak na vznik předpisu, který by sjednotil poznatky i zkušenosti z oboru speciálních obrusných vrstev. Po mnohaletém vývoji byly za významné podpory ŘSD na konci roku 2017 Ministerstvem dopravy ČR schváleny a vydány Technické podmínky pro asfaltové obrusné vrstvy se sníženou hlučností, TP 259 [2]. K jejich vzniku podstatně přispěl roku 2014 ukončený národní výzkumný projekt TA02030639, jehož výstupem byla certifikovaná metodika s názvem „Metodika pro návrh, výrobu a provádění akustických asfaltových vrstev“. TP 259 jsou nyní plně integrovány do systému jakosti pozemních komunikací (např. požadavky na použité materiály, značení asfaltových směsí apod.). Vývoj asfaltových obrusných směsí jde neustále kupředu a teprve čas prokáže jejich uplatnitelnost v praxi. Zároveň s technologickým vývojem probíhá také vývoj legislativní, jehož následkem bude nakonec zánik TP 259 a přesun všech údajů a požadavků na obrusné vrstvy se sníženou hlučností do samostatné přílohy normy ČSN 73 6120 a do předpisu TKP kap. 7, což by mělo proběhnout v roce 2020. Prozatím však stále platí předpis TP 259.

HODNOCENÍ AKUSTICKÝCH CHARAKTERISTIK POVRCHŮ VOZOVEK V SOULADU S TP 259

Za prokazatelné navýšení hluku dle nařízení vlády č. 272/2011 Sb., je považováno navýšení hlukové zátěže o více jak 2 dB [3], což je částečně zakomponováno i do TP 259 jako definice: „Za obrusnou vrstvu pozemní komunikace se sníženou hlučností lze považovat libovolnou asfaltovou směs, jejíž hlučnost (korigovaná ekvivalentní hladina akustického tlaku styku pneumatika/vozovka na referenční rychlost, teplotu a tvrdost při použití SRTT pneumatiky P1) po pokládce je minimálně o 2,0 dB nižší než stanovená referenční hodnota“. Hlučnost povrchu pozemní komunikace není konstantní a zvyšuje se pro běžné i nízkohlučné směsi, proto je v TP 259 uvedeno, dokdy lze považovat obrusnou vrstvu se sníženou hlučností za funkční z hlediska jejího akustického benefitu v porovnání s běžným novým povrchem pozemní komunikace: „Po dvou a více letech od uvedení do provozu lze za obrusnou vrstvu pozemní komunikace se sníženou hlučností považovat libovolnou asfaltovou směs, jejíž hlučnost (korigovaná ekvivalentní hladina akustického tlaku styku pneumatika/vozovka na referenční rychlost, teplotu a tvrdost při použití SRTT pneumatiky P1) nedosáhne stanovené referenční hodnoty.“ Tímto je v současné době vymezena akustická životnost asfaltové obrusné vrstvy se sníženou hlučností.

Součástí prací na předpise bylo i stanovení odpovídající referenční hladiny – více v [1]. Pro rychlost 50 km/h je stanovena hodnota 90 dB a pro rychlost 80 km/h je stanovena hodnota 98 dB při použití metody CPX dle ISO 11819-2. Důležitým parametrem pro posouzení změn hlukových emisí jednotlivých obrusných vrstev je výchozí stav vozovky. Z tohoto důvodu byla kvůli možnosti vzájemného porovnání různých míst či jednotlivých technologií zavedena referenční hodnota [4]. Obrázek 1 vizualizuje srovnání několika typů povrchů různého stáří při porovnávání hlukové emise několik let starého, degradovaného a na řadě míst porušeného krytového souvrství vozovky pozemní komunikace, a pak technicky správně provedené nové obrusné vrstvy se sníženou hlučností v souladu s TP 259 (měřené ihned po pokládce). U obrázku 1 je jasně vidět, že lze tímto způsobem (srovnání původní velmi poškozené a zcela nové vrchní obrusné vrstvy) dosáhnout snížení hlukové emise, které může přesahovat hodnotu 10 dB [5]. Při prvním pohledu se takto velký emisní pokles jeví jako obrovský úspěch. Je ovšem důležité zaměřit se na skutečnost, jestli jsou použitá data smysluplně porovnatelná a jestli ukazují reálnou situaci, které by bylo možné dosáhnout i standardní opravou obrusné vrstvy pomocí běžné asfaltové směsi. Metodika stanovení snížení hlučnosti v porovnání s referenční hodnotou a zhoršení charakteristik emise hluku v čase pro provedení monitorovacích měření metodou CPX je v souladu s ISO 11819-2 [6], ISO 11819-3 [7] a ISO/TS 13471-1 [8].

Měřením metodou malé vzdálenosti CPX [6], [9] využívané dle přílohy B v TP 259 [2], jsme na jednu stranu schopni prokázat, že povrch je nízkohlučný, a také k jakému přínosu přispívá. Na stranu druhou však nejsme schopni dokázat dodržení hygienických limitů na fasádě chráněných objektů, jež se provádí dle ISO 1996-2, protože k celkové hlukové zátěži v daném místě zpravidla přispívá více zdrojů hluku současně. Jako typický příklad zde můžeme uvést například rekonstrukci dálnice, kdy je původní povrch v jednom směru nahrazen asfaltovou směsí pro obrusnou vrstvu se sníženou hlučností. Běžným stavem v tomto případě je změna v absolutním rozdílu přes 10 dB dle ISO 11819-2, viz obrázek 1. Ovšem při měření ve vzdálenosti cca 200 m od osy pozemní komunikace u přilehlé zástavby nebude hluk nižší o 10 dB, jelikož byla snížena hlučnost pouze v jednom jízdním směru a v druhém jízdním směru je stále původní povrch s výrazně vyšší hlučností. Dále měření dle ISO 1996-2 nikdy nebude mít stejné okolní podmínky, a to zejména intenzitu, složení a rychlost dopravního proudu, popřípadě dominantním zdrojem hluku začne být vedlejší nebo vzdálenější pozemní komunikace poté, co došlo k výraznému snížení hluku na bližším úseku, kde byla realizována nová obrusná vrstva se sníženou hlučností. Bylo by vhodné se touto problematikou dále zabývat a nalézt příslušné vztahy či míru korelace pro jednotlivé případy. Ukázka měřicího systému, který odpovídá příslušným normám pro hodnocení povrchů vozovek v souladu s TP 259, je uvedena na obrázku 4. Dílčí výsledky srovnání vývoje hlučnosti běžné obrusné směsi a specializované směsi pro obrusné vrstvy se sníženou hlučností i srovnání vůči původní hodnotě hlučnosti před rekonstrukcí vozovky pozemní komunikace jsou na obrázcích 2 a 3. Rozdíl (tj. zlepšení) při porovnání vůči referenční hladině je dle obrázku 2 asi 4 dB, respektive cca 3 dB podle obrázku 3. Oproti tomu porovnáním absolutních hodnot (tj. původního povrchu vůči novému nízkohlučnému povrchu) se rozdíl (zlepšení) pohybuje kolem cca 6 dB podle obrázku 2, dle obrázku 3 činí rozdíl asi 7 dB. Tato skutečnost demonstruje užitečnost používání referenční úrovně. Z obou obrázků je jasně průkazné, že v čase dochází ke změně hlučnosti jak u běžných, tak u nízkohlučných povrchů.

ZÁVĚR

V současné době existuje pracovní postup, jak tyto nové rozvíjející se technologie obrusných vrstev se sníženou hlučností hodnotit a monitorovat i dlouhodobě, nezávisle posuzovat z hlediska vývoje akustické charakterizace, a to včetně posouzení prováděné údržby, jež je definována v TP 259. Předpis TP 259 zde máme jen velmi krátkou dobu, a ne všechny dříve realizované obrusné směsi splňují jejich podmínky. Dlouhodobé hodnocení, respektive posouzení po dobu celé očekávané životnosti reálných povrchů vozovek v terénu, není možné provést jinak než postupným, systematickým a opakovaným sběrem dat, které se následně vyhodnotí. Akustická životnost obrusné vrstvy se sníženou hlučností dle TP 259 je charakterizována jako období, během kterého sledovaný typ obrusné vrstvy dosahuje oproti stanovené referenční hodnotě zlepšení akustického útlumu. Okamžik, kdy obrusná vrstva dosáhne své mezní akustické životnosti, neznamená, že je tím dosaženo i hranice životnosti takové vrstvy ve smyslu definice dle TP 170, protože ta je vždy delší. Užitečnost referenční základny pro porovnávání výsledků je demonstrována rozdílem mezi obrázkem 2 a obrázkem 3. Stanovená referenční hodnota pro rychlost 50 km/h je 90 dB a pro rychlost 80 km/h je 98 dB. Hlučnost cca 10 let starého běžného povrchu, který je v dobrém technickém stavu, je přibližně o 2 – 3 dB vyšší oproti těmto referenčním hodnotám. V případě výskytu poruch v obrusné vrstvě je hlučnost vyšší o 4 – 6 dB oproti stanovené referenční hladině, což je zřejmé z obrázku 1. Tyto vyšší hladiny hluku byly stejným pracovním postupem naměřeny před i po zavedení TP 259. V posledních deseti letech byl ovšem u obrusných vrstev se sníženou hlučností zaznamenán určitý vývoj. V případě prvních pokusných měření úseků těchto povrchů na pozemních komunikacích bylo dosahováno zlepšení oproti stanovené referenční hladině o 2 – 3 dB po pokládce. Do roku 2017, kdy probíhala vlastní příprava TP 259, a pro pokládku obrusných směsí se sníženou hlučností nebyla pevně stanovena pravidla pro vlastní přípravu těchto směsí, se dosahovalo zlepšení oproti stanovené referenční hladině o 3 – 4 dB po pokládce. Měření na úsecích pozemních komunikací realizovaná v roce 2018 v souladu s TP 259 ukazují zlepšení oproti stanovené referenční hladině o 4 – 5 dB ihned po pokládce, viz nejnižší úroveň křivky hlučnosti v obrázku 1. Je zde tedy zřejmý i jistý kvalitativní posun vlastního produktu, tj. konkrétních asfaltových směsí pro obrusné vrstvy se sníženou hlučností. Realizovaných měření po zavedení TP 259 je velice málo, a proto je nutností i nadále sledovat nové povrchy pozemních komunikací. Je vhodné provádět opakovaná měření na vybraných nových úsecích pro získání potřebných vstupních dat pro rozšíření stávajících informací. Ty by měly vést k rozvoji městského oblastního a dopravního plánování, včetně možnosti hodnocení pro posouzení účinnosti těchto nových progresivních technologií, ve vztahu k socioekonomickým aspektům rozvoje daného území a jeho dlouhodobé udržitelnosti.

Dlouhodobá data z měření hlučnosti v současné době sice nemáme k dispozici, ale již nyní je možné provést efektivnější eliminaci nadměrné hlukové zátěže z provozu na pozemních komunikacích. Efektivním řešením v některých případech je využití obrusných vrstev se sníženou hlučností nebo náhrada nevyhovujícího krytu povrchu pozemní komunikace [10]. Jedná se o aktivní opatření, která přímo ovlivňují zdroj hluku a chrání tak celý okolní prostor pozemní komunikace, nikoli pouze vnitřní chráněné prostory budov. Tento fakt přispívá k tomu, že již nemusí být realizována nákladná technická řešení pro omezení hluku (např. výstavba protihlukových stěn, obchvaty pozemních komunikací apod.).

PODĚKOVÁNÍ

Tento příspěvek byl vytvořen se státní podporou Technologické agentury ČR v rámci programu ÉTA (www.tacr.cz), projektu TL02000258 „Rozvoj území s využitím nízkohlučných vozovek“, na výzkumné infrastruktuře pořízené z Operačního programu výzkum a vývoj pro inovace (CZ.1.05/2.1.00/03.0064).

Ing. Vítězslav Křivánek, Ph.D.
Ing. Petra Marková
Ing. Blanka Hablovičová
Centrum dopravního výzkumu, v. v. i., Brno

LITERATURA:
[1] Křivánek, V., Marková, P., Hablovičová, B., Potužníková, D., Hodnocení povrchů pozemních komunikací dle TP 259, sborník z konference Asfaltové vozovky 2019. Praha: PRAGOPROJEKT, 2019. ISBN 978-80-906809-3-7.
[2] Valentin J., Mondschein P., Bureš P., Křivánek V., Technické podmínky 259 Asfaltové směsi pro obrusné vrstvy se sníženou hlučností, schváleno Ministerstvem dopravy čj. 121/2017-120-TN ze dne 21. listopadu 2017 s účinností od 1. prosince 2017, 26 s.
[3] Nařízení vlády č. 272/2011 Sb., v platném znění, o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací.
[4] Křivánek V. et al., Dlouhodobé hodnocení hlučnosti povrchů vozovek. Certifikovaná metodika. Brno: Centrum dopravního výzkumu, v. v. i., 2017. 52 s. ISBN 978-80-88074-53-3. Tato metodika vznikla za finanční podpory TA ČR.
[5] Křivánek V., Valentin J., Bureš P., Obrusné asfaltové vrstvy se sníženou hlučností – přístup k hodnocení akustické charakteristiky. Silniční obzor, 2018, roč. 79 č. 12 s. 350-355. ISSN 0322-7154.
[6] ISO/CD 11819-2:2017, Acoustics – Measurement of the influence of road surfaces on traffic noise – Part 2: The close-proximity method.
[7] ISO/TS 11819-3:2017, Acoustics – Method for measuring the influence of road surfaces on traffic noise – Part 3: Reference Tyres.
[8] ISO/TS 13471-1:2017, Acoustics – Temperature influence on tyre/road noise measurement – Part 1: Correction for temperature when testing with the CPX method.
[9] Sandberg U., Ejsmont J. A., Tyre/road Noise Reference Book. Sweden: In Informex, Kisa, Sweden, 2002. ISBN 91-631-2610-9. 
[10] Vazquez V. F., Teran F., Huertas P., Paje S. E., Surface Aging Effect on Tire/Pavement Noise Medium-Term Evolution in a Medium-Size City, Coatings 2018, 8(6), 206; ISSN 2079-6412, https://doi.org/10.3390/coatings8060206.