Существует множество дискуссий о том, что электромобили сделают транспортный поток тише. Некоторые из них указывают на безопасность пешеходов и велосипедистов. Другие — на уменьшении общего транспортного шума рядом с автомагистралями. Но насколько тише станет транспортный поток с полной электрификацией? Ответ на этот вопрос многогранен и сводится к понятию «шума».
Шум — случайное сочетание звуков различной мощности, интенсивности и частоты, воздействующий на органы слуха и наносящий здоровью человека определенный вред [1].
Шум, как и любой другой звук, имеет свои характеристики. К основным характеристикам шума относятся:
− Уровень звукового давления (дБ)
− Уровень звука (дБА)
Обе эти характеристики являются десятичным логарифмом соотношения текущего среднеквадратичного звукового давления к пороговому значению.
Так как эти характеристики являются логарифмическими, то следует учитывать, что при изменении уровня звукового давления на 5 дБ, интенсивность звука (поток звуковой энергии в единицу времени через единицу площади Вт/м2) изменяется в три раза. То же самое относится к громкости — изменение УЗД на 10 дБ означает изменение громкости (по субъективным ощущениям) в 2 раза, на 15 дБ — в три [1].
Человек воспринимает звук в пределах от 0 дБ (нулевой порог), до 140 дБ (болевой порог).
В настоящее время, городская окружающая среда полна шума. Основным источником данного шума является транспортный поток. Проанализируем, какие элементы автомобиля в транспортном потоке издают какой-либо шум, и решим, уменьшит ли шум распространение на дорогах общего пользования электромобилей.
Общий транспортный шум является комбинацией шума двигателя, шин, поверхности дороги (неравномерная поверхность дает различные характеристики шума) и шума воздушного потока. На малых скоростях большую часть составляет звук силовой установки, тогда как на более высоких скоростях преобладает шум шин, дороги и ветра.
Электромобили в текущей стадии развития почти полностью исключают шум двигателя. Да, электроустановки издают высокочастотный шум, однако за счет высокой частоты, он распространяется на довольно малое расстояние.
В определённых ситуациях электромобиль может нести опасность для пешеходов, которые привыкли шумным моторам и теряют бдительность, когда приближающееся транспортное средство не издаёт громких звуков. В новом федеральном стандарте безопасности СЩА теперь прописано требование, обязывающее всех производителей гибридных и электрических автомобилей оснащать транспортное средство звуковым оборудованием, которое должно издавать шум, подобный шуму езды обычных автомобилей. По мнению авторов закона, это нововведение поможет незрячим, а также людям с ослабленным зрением, да и обычным не очень внимательным пешеходам. По оценкам экспертов, добавление шума к езде бесшумных электромобилей позволит сократить ежегодное количество ДТП примерно на 2,4 тыс. К генерации шума обязали все гибридные автомобили и электромобили с четырьмя колёсами, массой до 4,5 тонн, которые передвигаются на скорости до 30 км/ч. При движении на больших скоростях создаваемого шума достаточно для восприятия пешеходами. [7].
Двигатели внутреннего сгорания и аэродинамический шум (как и шум дороги/шин) имеют сильные низкочастотные компоненты [2]. Звук низкой частоты распространяется дальше, нежели высокочастотный шум, так как хуже поглощаются окружающей средой. Устранение и уменьшение звука двигателя и ветра может значительно уменьшить дистанцию распространения шума.
Также электромобили имеют достаточно низкий коэффициент лобового сопротивления — за счет избавления от отверстий в кузове для охлаждения двигателя. Это также ведет к уменьшению аэродинамического шума — чем меньше на кузове острых углов, на которых может срываться воздушный поток, тем меньше шум ветра.
Электромобили также могут уменьшить шум, издаваемый шинами. Так как электромоторы имеют более плавную тяговую характеристику крутящего момента, по сравнению с двигателями внутреннего сгорания (рис.1), следовательно, передача момента на колеса происходит плавно, что почти исключает проскальзывание шин при трогании с места. Отсутствие традиционной КПП полностью исключает проскальзывание шин при переключении передач, а значит, и «визг» шин при пробуксовке.
Рис. 1. Кривая крутящего момента и мощности ДВС
Однако основной шум в транспортном потоке по-прежнему составляют шум шин и дорог. Согласно исследованиям середины 2000-х университета Центральной Флориды [4], уровень звука от шин превосходит шум от всех остальных источников звука (рис. 2).
Рис. 2. Вклад различных источников шума автомобиля в городской шум
Подводя итоги, можно сделать выводы, что с распространением электромобилей уровень шума на дорогах в городе уменьшится, но только в точках, где средняя скорость автомобиля составляет 50 км/ч и меньше.
С развитием дорожной сети средняя скорость автомобилей будет увеличиваться, а, следовательно, уровень шума, в котором теперь будет преобладать шум от дороги и шин, не изменится. Эти данные также подтверждает исследование министерства инфраструктуры и окружающей среды Нидерландов от 2006 года (рис. 3). Наибольший потенциал для уменьшения шума составляют именно дороги.
Рис. 3. Потенциал уменьшения шума источников
Уровень общего дорожного шума уменьшится только при одновременном развитии как электромобилей, так и дорожной инфраструктуры.
Литература:
- Техническая акустика транспортных машин: Справочник/Л. Г. Балишанская, Л. Ф. Дроздова, Н. И. Иванов и др.; Под ред. Н. И. Иванова. — СПб.: Политехника, 2014. — 365 с.
- H. E. Bass. Atmospheric absorption of sound: Further developments [Электронный ресурс]. — https://asa.scitation.org/doi/10.1121/1.412989 (дата обращения 30.10.2018)
- M. Barnard. Will Electric Cars Make Traffic Quieter? Yes & No [Электронный ресурс]. — https://cleantechnica.com/2016/06/05/will-electric-cars-make-traffic-quieter-yes-no (дата обращения 21.10.2018)
- An Introduction To Tire/Pavement Noise of Asphalt Pavement/Robert Bernhard, Roger L, Wayson, University of Central Florida [Электронный ресурс]. – http://www.asphaltroads.org/assets/_control/content/files/anintroductiontotire-pavementnoiseofasphaltpavement.pdf (дата обращения 24.10.2018)
- Ministry of Infrastructure and Water Management. Application of Low Noise Road surfaces in the Netherlands [Электронный ресурс]. — https://www.unece.org/fileadmin/DAM/trans/doc/2006/wp29grb/ECE-TRANS-WP29-GRB-44-inf05e.ppt (дата обращения 21.10.2018)
- Каминский А. Электромобили не шумят? — Сайт академии водительского мастерства А. Каминского [Электронный ресурс]. — https://kaminsky.su/blog/elektromobili-ne-shumyat-vynte-banany (дата обращения 2.12.2018)
- Будик А. В США запретили бесшумные электромобили. — Новости IT-индустрии [Электронный ресурс]. — https://3dnews.ru/942727 (дата обращения 1.12.2018)
- Носков А, В Евросоюзе запретят бесшумные электромобили. — Хайтек + [Электронный ресурс]. — https://medium.com/hightech-plus/в-евросоюзе-запретят-бесшумные-электромобили-e5a6c60160f3 (дата обращения 1.12.2018)
