RAKENNUS- JA MAANMITTAUSTEKNIIKAN OSASTO
Jaana Mäkinen
RAIDE-, VESI-JA ILMALIIKENTEEN YMPÄRISTÖHAITAT
TEKNILLINEN KORKEAKOULU RAKENNE- JA YHDYSKUNTATEKNIIKAN
LAITOSTEN KIRJASTO
Tämä diplomityö on jätetty opinnäytteenä tarkastettavaksi diplomi-insinöörin tutkintoa varten Espoossa 01.02.1991.
Työn ohjaajana on ollut DI Heikki Leppänen ja valvojana prof. Sulevi Lyly.
Tämä työ on tehty ympäristöministeriön kaavoitus- ja rakennusosaston tilauksesta Suunnittelukes
kus Oyzssä.
Kiitän työn tilaajaa Mauri Heikkosta, joka on tehnyt tämän mielenkiintoisen aiheen tutkimisen mahdolliseksi. Haluan kiittää myös työni ohjaajaa DI Heikki Leppästä Suunnittelukeskus Oy:stä sekä työn valvojaa professori Sulevi Lylyä saamistani neuvoista. Kiitokset myös informaatikko Sinikka Majamäelle avusta kirjallisuuden hankinnassa.
Lämpimät kiitokset kaikille, joilta olen saanut neuvoja ja lähdemateriaalia työn kuluessa.
Puolisoani Jukkaa haluan kiittää kärsivällisyydestä pitkinä yksinäisinä iltoina.
Helsingissä 01.02.1991
Jaana Mäkinen
RAKENNUS- JA MAANMITTAUSTEKNIIKAN OSASTO
Tekijä: Mäkinen, Jaana
Diplomityö: Raide-, vesi- ja ilmaliikenteen ympäristöhaitat
Päivämäärä: 01.02.1991 Sivumäärä: 119
Professuuri: Liikennetekniikka Koodi: Yhd-71
Valvoja: Professori Sulevi Lyly Ohjaaja: DI Heikki Leppänen
Työn tarkoituksena on ollut selvittää kirjallisuuden avulla raide-, vesi- ja ilmaliikenteen ympä
ristöhaittoja ja niiden arviointitapoja. Pääpaino on ollut melu- ja saastepäästöissä.
Raideliikenteen melun pääasiallinen aiheuttaja on pyörän ja kiskon välinen kontakti. Moottorin ja muiden laitteiden melulla on merkitystä vain pienillä nopeuksilla. Kokeellisten tutkimusten mukaan junan melu nousee 9 dBA nopeuden kaksinkertaistuessa. Matkustajajunien aiheuttama enim- mäisäänitaso on 25 m päässä radasta 80 - 100 dBA nopeudella 160 km/h ja tavarajunien 79 - 90 dBA nopeudella 80 km/h. Melutaso pienenee vapaassa maastossa käytännössä noin 5 dB, kun etäisyys radasta kaksinkertaistuu. Raideliikenteen melua pidetään vähemmän häiritsevänä kuin tieliikenteen melua. Syynä tähän on melutapahtumien lyhyys ja toisenlainen taajuusjakauma. Raideliikennemelun laskemiseen on käytössä yhteispohjoismainen melumalli.
Reittilentokoneiden melu keskittyy lentokenttien ympäristöön, jossa se hetkellisesti aiheuttaa muuta melua korkeamman äänitason useiden kilometrienkin etäisyydellä kentästä. Lentokoneiden me
lun aiheuttajia ovat suihkuturbiinit ja potkurit. Maan pinnalla mitattu nousevan reittiliikennekoneen enimmäisäänitaso on 95...110 dBA (korkeus 300 m). Lentomelun häiritsevyyteen vaikuttavat äänek- käimmän koneen enimmäismelutaso ja ylilentojen määrä. Pienlentokenttien melualueiden laskemiseen on olemassa yhteispohjoismainen laskentamalli. Helsinki-Vantaan lentokentän melua on laskettu tanskalaisella mallilla.
Vesiliikenteessä melua aiheuttavat lähinnä moottoriveneet ja satamatoiminnot
Polttomoottorien päästöissä on vettä, hiilidioksidia, hiilimonoksidia, hiilivetyjä, typen oksideja, rikkidioksidia ja hiukkasia. Päästöjen vähentämiseen pyritään parantamalla moottoreiden tekniikkaa ja puhdistamalla pakokaasut Dieselmoottorien pakokaasujen puhdistaminen on teknisesti monimut
kaista. Lentokoneissa päästöjen vähentämiskeinot eivät saa huonontaa moottorien toimintavarmuutta, mikä hidastaa kehitystä. VTT laski vesi-, rautatie- ja ilmaliikenteen päästöt Suomessa vuonna 1987.
Yhteensä näiden liikennemuotojen päästöt ovat samaa luokkaa kuin linja-autoliikenteen päästöt.
Suurimman osan liikenteen päästöistä tuottaa autoliikenne.
Raideliikenne aiheuttaa radan lähistöllä tärinää, jonka saavat aikaan pyörien ja radan epätasai
suudet Kauempana radasta tärinä leviää enimmäkseen matalataajuisina Rayleigh-aaltoina. Maapohjan ominaisuudet ja muutokset vaikuttavat tärinän etenemiseen. Tärinän leviämistä ja sen siirtymistä rakennuksiin on vaikea arvioida. Ihminen on erittäin herkkä tärinälle. Yleensä ihmisen vaarallisena pitämä tärinä ei vielä kykene vahingoittamaan rakennuksia.
Lentokoneet suihkutetaan glykolilla jäänmuodostuksen estämiseksi. Kiitoratoja sulatetaan rakeisella urealla, joka on typpipitoinen lannoite. Molemmat jäänestoaineet lisäävät vesistöjen biologista hapen
kulutusta. Tämä voidaan estää keräämällä kemikaalit talteen ja käsittelemällä ne puhdistamossa tai käyttämällä korvaavia kemikaaleja.
Suurten alusten ja veneiden muodostamat pcräaallot aiheuttavat haittaa ja vaurioita laivaväylien varrella olevilla rannoilla, varsinkin kapeikoissa. Pcräaaltojen vaikutus ulottuu useiden metrien syvyyteen. Yhdessä potkurivirtojen imun kanssa ne saavat pohjaliettecn liikkeelle, mikä aiheuttaa mm.
kalojen mädin ja kalanpoikasten tuhoutumista.
Myrkkymaaleja käytetään estämään suolaisessa vedessä elävän leväkasvuston kiinnittyminen alusten ja veneiden runkoon. Ohutkin leväkerros aluksen pohjassa lisää etenemisvastusta ja polttoai
neen kulutusta. Myrkkymaalien tehoaineena käytetyt orgaaniset tinayhdisteet ovat erittäin myrkyllisiä vesieliöille. Itämeren suojelukomissio on antanut jäsenmailleen suosituksen luopua tinamaalicn käytöstä alle 25 metriä pitkissä aluksissa vuoteen 1991 mennessä.
FACULTY OF CIVIL ENGINEERING AND SURVEING MASTER'S THESIS Author: Mäkinen, Jaana
Name of the thesis: Environmental Impacts of Rail, Sea and Air Traffic
Date: 01.02.1991 Number of pages: 119
Professorship: Traffic and Transportation Engineering Code: Yhd-71
Supervisor: Professor Sulevi Lyly Instructor: MSc Heikki Leppänen
The aim of this study was to find out environmental impacts caused by rail, sea and air traffic. It was also studied what types of methods are used to evaluate these impacts.
Rail traffic noise is mainly generated at the point of contact between wheel and rail. Noise made by the power unit itself is significant only at low speeds. The sound level of a train increases 9 dBA when the speed is doubled. The maximum sound level of a passenger train running at 160 km/h is between 80 to 100 dBA and for a freight train running at 80 km/h it is between 79 to 90 dBA at 25 meters from the track. The sound level decreases in a free sound field about 5 dBA when the distance from the track is doubled. Rail traffic noise compared to road traffic noise is felt to be less troub
lesome. The noise events in rail traffic are shorter and their frequency distribution is different In the Nordic countries the rail traffic noise is calculated by a mutual method.
Aircraft noise is most significant near airports. The sound level of a jetplane mesured on ground during take-off varies from 95 to 110 dBA. The annoyance caused by aircraft noise depends on the number of overflights and the maximum sound level of the noisiest airplane. The noise around general aviation airfields can be calculated with a joint-Nordic method for aircraft noise. The noise exposure in the area surrounding Helsinki-Vantaa Airport has been evaluated with a danish method.
The main exhaust emissions from motor vehicles are water, carbon dioxide, carbon monoxide, hydrocarbons, nitrogen oxides, sulphur oxides and particulates. The exhaust emissions can be reduced by improving engines and by using exhaust gas purification. The exhaust emissions of finnish rail, sea and air traffic in 1987 have been calculated by the technical research center of Finland. These traffic modes emit together as much air pollutants as the bus traffic does in Finland. The most part of traffic pollution is caused by road traffic.
Rail traffic generates ground borne vibrations. These vibrations are caused by imperfections or periodic irregularities in the vehicle or the track. It is difficult to predict the propagation of vibrations and the building responses. Humans are very sensitive to vibrations. The vibration that humans feel severe seldom damages buildings.
The anti-ice activities at the airports can cause enviromental problems. The use of urea and glykol can damage surrounding water resources. The wawes created by ships and motor boats can cause erosion and other damages on waterline. The antifouling paints that content organic tin-compounds are very toxic. Because of this the Baltic Marine Environment Protection Comission has recommen
ded not to use such paints in vessels shorter than 25 meters.
RAIDE-, VESI- JA ILMALIIKENTEEN YMPÄRISTÖHAITAT ESIPUHE
TIIVISTELMÄ ABSTRACT
SISÄLLYSLUETTELO MELUKÄSITTEITÄ
1. JOHDANTO ... 12
2. MELU ... 13
2.1 Melun ominaisuudet... 13
2.11 Akustiikan peruskäsitteitä ... 13
2.111 Äänen taso ... 13
2.112 Äänen taajuus ... 15
2.113 Melun mittaluvut ... 16
2.114 Etäisyyden vaikutus äänen etenemiseen ... 18
2.12 Melun vaikutukset... 19
2.13 Melutason ohjearvot... 20
2.2 Raideliikenne... 22
2.21 Raideliikenteen melulähteet ... 22
2.22 Raideliikenteen melun syntytapa ja ominaisuudet... 22
2.221 Raideliikennemelun tutkimus ... 22
2.222 Junien melulähteet ... 22
2.223 Nopeuden vaikutus melutasoon... 23
2.224 Etäisyyden vaikutus melutasoon... 25
2.225 Nykyinen junakalusto ... 26
2.226 Suurnopeusjunat... 28
2.227 Metro... 28
2.228 Pikaraitiotie... 30
2.229 Raitiovaunut ... 31
2.23 Raideliikennemelun häiritsevyys ... 32
2.24 Ohjearvoja raideliikenteen melulle ... 36
2.241 Junakalustolle asetetut vaatimukset ... 36
2.242 Ohjearvot raideliikennemelun altistukselle... 37
2.25 Raideliikennemelun laskentamallit... 40
2.252 Muiden maiden raideliikennemelun laskentamallit ... 42
2.3 Ilmaliikenne... 44
231 Ilmaliikenteen melulähteet... 44
2.32 Lentomelun syntytapa ja ominaisuudet... 44
2.33 Lentomelun häiritsevyys ... 46
2.34 Ohjearvoja lentomelulle... 48
2.341 Lentokalustolle asetetut vaatimukset... 48
2.432 Ohjearvot lentomelun altistukselle... 50
2.35 Lentomelun laskentamallit . . . ...51
2.351 ECAC:n suositus ... 51
2352 Weighted Equivalent Continuous Perceived Noise Level WECPNL... 51
2.353 Tanskalainen laskentamalli... 52
2.354 Yhteispohjoismainen lentomelumalli... 53
2.4 Vesiliikenne... 54
2.41 Vesiliikenteen melulähteet... 54
2.42 Veneliikenne... 54
2.43 Satamatoiminnot ... 55
2.431 Melulähteitä... 55
2.432 Vuosaaren sataman melutason arvionti... 56
3. ILMANSAASTEET... 57
3.1 Pakokaasupäästöjen ympäristövaikutukset... 57
3.11 Vaikutukset luontoon... 57
3.12 Vaikutukset terveyteen... 60
3.13 Ohjearvot ilmansaasteiden pitoisuuksille... 62
3.2 Raideliikenne... 63
3.21 Raideliikenteen päästölähteet... 63
3.211 Yleistä ... 63
3.212 Dieselvetoiset junat... 63
3.213 Päästöjen vähentämiskeinot ... 64
3.22 Rautatieliikenteen päästöt Suomessa 1987 ... 67
3.23 Hiukkaspäästöt kitkajarruista... 69
3.31 Lentoliikenteen päästölähteet... 71
3311 Lentoasemien päästöt ... 71
3.312 Lentokoneiden päästöt... 71
3313 Päästöjen vähentämiskeinot... 73
3.32 Lentoliikenteen päästöt Suomessa 1987 ... 74
3.33 Ilmansaasteiden laskenta- ja leviämismallit... 75
3.331 Saastepäästöjen arvioiminen FAA:n menetelmällä ... 75
3.332 Muut laskentamallit... 75
3.34 Helsinki-Vantaan lentoaseman päästöselvitys ... 77
3.4 Vesiliikenne... 78
3.41 Vesiliikenteen päästölähteet ... 78
3.42 Vesiliikenteen pakokaasupäästöt Suomessa 1987 ... 79
3.43 Vesiliikenteen pakokaasupäästöt Ruotsissa... 81
3.44 Helsingin sataman päästöselvitys... 82
3.5 Liikenteen kokonaispäästöt... 85
3.51 Liikenteen suorat ja välilliset päästöt... 85
3.52 Liikennemuotojen vertaileminen... 87
MUITA HAITTOJA... 90
4.1 Raideliikenteen tärinä ... 90
4.11 Tärinän määritelmä ... 90
4.12 Tärinän syntyminen ... 90
4.13 Tärinän eteneminen... 90
4.14 Tärinän vaimentaminen... 91
4.15 Tärinän vaikutus ihmisiin ... 94
4.16 Tärinän vaikutus rakennuksiin... 97
4.2 Ilmaliikenteen jäänesto ... 100
4.21 Lentokoneet ... 100
4.22 Kiitoradat... 100
4.23 Jäänestokemikaalien haittojen estäminen ... 101
4.24 Korvaavat jäänestokemikaalit... 103
43 Vesiliikenne... 104
4.31 Laivojen ja veneiden aallonmuodostus... 104
4.32 Myrkkymaalit - antifouling... 105
5.1 Melu ... 107
5.2 Saastepäästöt ilmaan... 109
5.3 Muut haitat... 112
KIRJALLISUUSLUETTELO... 114
LIITE
A-äänitaso Standardin SFS 2877/IEC 651 mukaisella A-suodattimella taajuuspaino- tettu äänenpainetaso.
Aallonpituus Samanvaiheisten peräkkäisten aaltorintamien etäisyys aallon etenemis- suunnassa.
Absorptio Energiahäviöiden aiheuttama ääniaallon vaimeneminen sen edetessä väliaineessa tai heijastuessa rajapinnasta.
Aikavakio Äänitasomittareissa äänenpaineen tehollisarvon muodostumisjakson pituutta kuvaava aika (integrointivakio). F:fast = nopea, S:slow = hidas, I: impulse = impulssi (ei todellinen tehollisarvo).
Altistus Melun (tai muun haitan) vaikutuksen alaiseksi joutuminen.
Desibeli Kahden tehoon verrannollisen suureen suhteen kymmenlogaritminen arvo kymmenellä kerrottuna. Tehojen P, ja P2 suhde desibeleinä on 101og(P1/P2). (Perussuure beli = 10 dB).
Ekvivalenttitaso (samanarvoinen jatkuva äänitaso)
Vakio äänitaso, jonka akustinen energia tarkasteluaikana on sama kuin
Emissio
tänä aikana esiintyneen vaihtelevan melun energia. Yleensä tarkoitetaan A-painotettua ekvivalenttitasoa LAeq.
Kts. meluemissio.
Enimmäistaso Mittausaikana vallinnut suurin äänitaso mitattuna äänitasomittarin F- aikapainotusta käyttäen (muita aikapainotuksia käytettäessä aikapainotus ilmoitettava). Yleensä tarkoitetaan A-painotettua enimmäistasoa LAFmax.
EPNdB Effective Perceived Noise becibel. Yksittäistä melutapahtumaa, lähinnä lentokoneen ylilentoa kuvaamaan standardisoitu yksikkö, jonka lasken
nassa otetaan huomioon melun kesto ja mahdolliset puhtaat äänet Etenemisvaimennus Väliaineen häviöistä aiheutuva äänenpainetason aleneminen kahden
pisteen välillä.
Huipputaso Määritellylle aikavälille sattuva äänenpainetason suurin hetkellinen taso.
Häiritsevyystutkimus Tutkimus, jossa selvitetään melun voimakkuuden ja ominaisuuksien suhdetta aiheutuvaan häiriöön.
Ilmaääni Äänilähteestä ympäristöön ilman välityksellä leviävä ääni.
Immissio Kts. meluimmissio.
Impulssimelu Melu, joka sisältää hetkellisiä, enintään 1 s kestäviä ja toisistaan selvästi erottuvia meluhuippuja.
Kapeakaistainen melu Melu on kapeakaistaista, jos siinä on selvästi kuultavia soivia ääniä (ääneksiä, äänesmäisiä komponentteja).
Kipukynnys Pienin jatkuvan äänenpainetason tehollisarvo, joka saa aikaan kipuaisti—
muksen korvassa.
Kuuloalue Kuulo- ja kipukynnysten rajaama alue.
kuuloaistimuksen.
Leviämisvaimennus Äänilähteestä etäännyttäessä havaittava äänenpainetason pieneneminen, joka aiheutuu äänienergian jakautumisesta suuremmalla alueelle.
Lisävaimennus Etenevän ääniaallon etenemisvaimennuksen se osa, joka ei johdu leviämisvaimennuksesta.
Melu Terveydelle haitallinen, ympäristön viihtyisyyttä merkityksellisesti vähentävä tai työntekoa merkityksellisesti haittaava ääni.
Melualue Alue, jolla mahdollisia meluhaittoja voi ilmetä.
Meluannos Altistuksen aikana henkilöön kohdistuneen melun kokonaisenergiaan verrannollinen luku.
Meluemissio Melupäästö. Melulähteen akustinen säteily.
Melueste Rakenne tai rakennelma, jolla pyritään rajoittamaan melun etenemistä.
Meluimmissio Tarkasteltavan paikan melutaso.
Meluindeksi (melun tunnusluku)
Melun häiritsevyyden tai muun ominaisuuden arviointiin käytettävän Melumittari
melun fysikaalista voimakkuutta kuvaavan suureen yleisnimitys.
Kts. äänitasomittari.
Melun häiritsevyys Yleiskäsite, joka kattaa kaikki haitalliset melureaktiot Melutapahtuma Kestoltaan rajattu melun esiintyminen.
Melutaso Melun äänitaso. Yleensä A-painotettu ekvivalenttitaso LAcq.
Oktaavi 1. Taajuudet, joiden suhde on 2.
2. Taajuuskaista, jonka rajataajuuksien suhde on 2.
Painotettu äänenpainetaso
Äänen eri taajuuskomponettien äänenpainetasoja eri tavoin
Pistelähde
(A-, B-, C- ja D-suodattimilla) painottamalla saatu suure, äänitaso.
Yleisimmät yksiköt dB(A), dB(B), dB(C) ja dB(D).
Äänilähde, joka on pieni aallonpituuteen verrattuna ja säteilee vapaa- kenttäolosuhteissa ääntä samalla tavalla kaikkiin suuntiin.
Puhdas ääni Äänes, tietyn taajuinen äänen komponetti.
Pysyvyystaso Taso, jonka äänitaso ylittää tietyn osan ajasta.
Runkoääni Rakennuksen runkoa pitkin johtuva, tärinän aiheuttama ääni.
Samanarvoinen jatkuva äänitaso
Kts. ekvivalenttitaso.
Staattinen paine Ilmanpaine tarkastelupisteessä, kun ääntä ei esiinny.
Suuntaavuus 1. Äänilähteestä suuntakuvion maksimisuuntaan säteilevän äänen intensiteetin suhde keskimääräiseen intensiteettiin samalla etäisyydellä.
2. Mikrofonin pääakselin suuntaisen herkkyyden ja hajaherkkyyden
Suuntakuvio Suureen arvon riippuvuutta säteilyn suunnasta kuvaava käyrä.
Taajuus Värähdysten lukumäärä sekunnissa, frekvenssi. Yksikkö hertsi(Hz) = l/s.
Korvin kuultava äänialue on noin 20 - 20 000 Hz.
Taajuusjakauma Äänitason esitys taajuuskaistoittani.
Taso Suureen ja sovitun vertailuarvon suhteen logaritmi.
Taustamelu 1. Muu kuin tarkasteltava melu.
2. Ympäristön kokonaismelu, joka tavallisesti on peräisin useista eri etäisyyksillä olevista lähteistä.
Tehollisarvo Vaihtelevan suureen neliöön korotetun amplitudin keskiarvon neliöjuuri.
Vaimennus 1. Värähtelyn amplitudin pieneneminen.
2. Energian väheneminen ajan tai paikan funktiona.
Vapaa äänikenttä Homogeenisessa isotrooppisessa väliaineessa oleva äänikenttä, jossa heijastavien rajapintojen vaikutus on mitätön.
Viivalähde Pitkä ja aallonpituuteen verrattuna ohut lieriö, joka säteilee ääntä tasaisesti kaikkiin akselia vastaan kohtisuoriin suuntiin.
Ympäristömelu Yleisnimitys kaikelle ihmisen asuin- ja elinympäristössä esiintyvälle melulle.
Äänen eteneminen Äänen siirtyminen väliaineessa paikasta toiseen.
Äänen intensiteetti Ääniteho pinta-alayksikköä kohti todellisella tai kuvitellulla pinnalla.
Äänen eristys 1. Äänen siirtymisen estäminen.
2. Väliseinän tms. kyky estää äänen siirtymistä puolelta toiselle.
Ääneneristävyys Äänen tehotason aleneminen sen kulkiessa eristävän rakentaan, esim.
seinän läpi
Äänenpaine Äänikentästä aiheutuva hetkellisen paineen ja staattisen paineen ero.
Äänenpainetaso Äänenpaineenja standardisoidun vertailupaineen suhteen kaksikymmen
kertainen kymmenlogaritmi, jolloin yksikkönä on desibeli.
Äänes Kts. puhdas ääni
Ääni Kimmoisessa väliaineessa etenevä värähtely, joka saa aikaan kuuloaisti
muksen.
Ääniaalto Äänen aiheuttama aaltoliike.
Äänialtistustaso Tarkasteltavalla aikavälillä vallinnut ekvivalenttitaso normalisoituna yhteen sekuntiin. Yleensä tarkoitetaan A-painotettua äänialtistustasoa
lae-
Äänitaso Taajuuspainotettu äänenpainetaso. Yleensä käytetään A-painotusta.
Äänitasomittari Standardoitu äänenpainetason mittauslaite.
Ääniteho Äänilähteen säteilcmä äänienergia aikayksikköä kohti.
1. JOHDANTO
Liikenteen haittoihin ympäristössä on alettu kiinnittää yhä enemmän huomiota. Suuren osan liikenteen melusta ja päästöistä ilmaan aiheuttaa tieliikenne, mutta muidenkaan liikennemuotojen haitat eivät ole aivan merkityksettömiä. Tieliikenteen haitat tunnetaan parhaiten, koska niitä on suuremman merkityksensä vuoksi tutkittu enemmän. Muiden liikennemuotojen haittojen tutkiminen on varsinkin Suomessa ollut melko vähäistä.
Tämän työn tarkoituksena on ollut selvittää kirjallisuudesta, mitä raide-, vesi- ja ilmaliikenteen haitoista tällä hetkellä tiedetään ja millaisia menetelmiä käytetään haittojen arvioimiseen. Suurin paino työssä on ollut meluhaitoilla. Etenkin raideliikenteen merkitys melun tuottajana saattaa kasvaa, kun suurnopeusjunat lisääntyvät Raide-, vesi- ja ilmaliikenteen osuus pakokaasupääs
töistä on myös kasvamassa, koska autoliikenteen päästöt vähenevät katalysaattorien käytön lisääntyessä. Luotettavaa tutkimustietoa näiden liikennemuotojen pakokaasupäästöistä on vielä vähän, joten ne on tässä työssä käsitelty melko lyhyesti. Muista haitoista on otettu mukaan vain muutamia, kuten raideliikenteen tärinä, lentotoiminnan vaatima jäänesto sekä vesiliikenteen aallonmuodostuksen haitat ja myrkkymaalien käyttö. Erilaisia kunnossapitotoiminnan, palontorjun
nan tms. aiheuttamia kemikaalipäästöjä ympäristöön tai muita mahdollisia haittoja ei tässä tutkimuksessa ole käsitelty. Käsittelemättä jäävät myös liikenteen vaikutukset maisemaan ja yhdyskuntien toimintaan.
Tutkimuksen lähteenä on ollut niin koti- kuin ulkomaistakin kirjallisuutta: lehtiartikkeleita, konferenssijulkaisuja, kirjoja ja muistioita. Lisäksi työn kuluessa on oltu yhteydessä useisiin alan asiantuntijoihin.
2. MELU
2.1 Melun ominaisuudet 2.11 Akustiikan peruskäsitteitä 2.111 Äänen taso
— staattinen paine
■^-etenemissuunta
Kuva 1. Ääniaalto ilmassa. (Komiteanmietintö 1981).
Melu määritellään yksinkertaisimmillaan ei-toivotuksi ääneksi. Ääni taas on kimmoisessa väliai
neessa, usein ilmassa, etenevää mekaanista värähdysliikettä (kuva 1). Ilmassa ääni havaitaan pieninä toistuvina poikkeamina vallitsevasta ilmanpaineesta. Näiden poikkeamien tehollista keskiarvoa sanotaan äänenpaineeksi. Siihen perustuen äänenpainetaso määritellään seuraavasti:
L = 20 IgfP/PJ,
jossa L = äänitaso desibeleinä, dB P = äänenpaine Pascaleina, Pa
P0 = vertailuäänenpaine, kuulokynnys 2 x 10-5 Pa.
Taso-käsitteen avulla kuvataan äänen voimakkuutta. Muita äänitasoja ovat äänitehotaso ja ääni- intensiteettitaso. Äänitehotaso ilmoittaa kuinka suuren akustisen tehon tietty äänilähde tuottaa.
Siitä ei voida suoraan päätellä, kuinka voimakkaalta melulähde kuulostaa. (Katso taulukot 1 ja 2). Intensiteetillä tarkoitetaan äänen etenemissuuntaa vastaan kohtisuoran pinta-alayksikön läpi kulkevaa äänitehoa. Äänen keskimääräistä intensiteettiä vastaavaa äänitasoa sanotaan ekvivalentiksi eli samanarvoiseksi jatkuvaksi äänitasoksi (L^). Äänenpainetaso ja ääni-intensiteettitaso ovat yleensä riittävällä tarkkuudella samoja. Äänen mittaaminen perustuu äänenpaineen toteamiseen.
Ihmisen korva tajuaa ilman värähtelyt 20 ... 16 000 Hz (värähdystä sekunnissa) äänenä. Matalin tajuttava ääni täysin hiljaisessa ympäristössä on intensiteetiltään 10-12 W/m2 ja voimakkain ääni, ennenkuin korvassa tuntuu kipua, on 10 W/m2. Äänen mittayksikkö desibeli on paljas luku, sillä mitattavaa äänenpainetta tai -intensiteettiä verrataan referenssitasoon (kuulokynnykseen) ja yksiköt supistuvat pois.
Taulukko 1. Erilaisten äänilähteiden äänitehotasoja. (VTT 1990b).
teho, W äänitehotaso, dB
24 - 40-106 195 Saturnus-raketti
1 000 000 180 suihkukone
100 000 170
10 000 160
1 000 150 4-potkurinen lentokone
100 140
10 130 suuri orkesteri
1,0 120
0,1 110
0,01 100 auto maantiellä
0,001 90 huutaminen
0,000 1 80
0,000 01 70 normaali puhe
0,000 001 60
0,000 000 1 50
0,000 000 01 40
0,000 000 001 30 kuiskaus
Taulukko 2. Erilaisten äänien äänenpainetasoja. (VTT 1990b).
äänenpaine äänenpainetaso
Pa dB
200 140 lähellä suihkukonetta
130 KIPUKYNNYS, paineilmavasara
20 120 heavy rock-yhtye
110 iso orkesteri (forte)
2 100 konepaja, kivipora
2,0-10"1
90 rakennustyömaa 80 vilkasliikenteinen katu 70 kovaääninen radio 2,0-10"2 60 ravintola, tavaratalo
50 keskustelu 1 m etäisyydellä, toimisto 2,0-10'3 40 hiljainen asuntoalue yöllä
30 hiljainen asunto
2,0-10“4 20 taustamelu tyhjässä TV-studiossa 10 yksittäisen lehden kahina
2,0-10'5 0 NORMAALIKUULOKYNNYS (1 kHz)
Ihmisen korva tajuaa äänitason logaritmisesti. Kun desibelilukema kasvaa 30:stä 40:een, lisään
tyy äänitaso 10-kertaiseksi ja korva tajuaa sen kaksinkertaiseksi Kun desibelilukema kasvaa edel
leen 30:stä 50:een, lisääntyy äänitaso 100-kertaiseksi ja korva tajuaa sen nelinkertaiseksi.
Äänen voimakkuuden lisäksi vaikuttaa häiritsevyyteen äänen taajuusjakauma. Melu voi olla kapea
ta! laajakaistaista, tai se voi muodostua näiden yhdistelmistä. Se voi sisältää myös äänesmäisiä komponentteja (kuva 2). Äänen taajuusalue esitetään logaritmisella asteikolla ja mittaukset tehdään käyttämällä tietyn pituisia jatkuvia kaistoja, jotka kattavat koko mitattavan taajuusalueen. Oktaavi- kaistalla tarkoitetaan kaistaa, jonka rajataajuuksien suhde on 2. Terssikaista (=l/3-oktaavikaista) saadaan jakamalla oktaavikaista kolmeen osaan. Oktaavi- ja terssikaistaa merkitään keskitaajuu- della, jotka on standardoitu kansainvälisesti.
2.112 Äänen taajuus
M elun kaistatyypit
1) äänes
2) kapeakaistainen ä äni 3) laajakaistainen ääni
Kuva 2. Melun kaistatyypit (VTT 1990b).
Ihmisen korva on herkimmillään taajuusalueella 1 000 ... 4 000 Hz, ja herkkyys laskee voi
makkaasti mentäessä kohti matalampia tai korkeampia taajuuksia. Melun mittauksessa käytetään yleisesti A-suodatinta, joka painottaa eri taajuisia ääniä korvaa häiritsevän vaikutuksen mukaan.
Lentoliikenteen melumittauksessa käytetään joskus D-suodatinta. (Kuva 3).
c -10
10 2 5 10 5 10 5 10 2
Taajuus, Hz
Kuva 3. Painottavat suodattimet. (Komiteanmietintö 1981).
Käytännössä esiintyvien äänien ajalliset vaihtelut ovat suuret Ääntä mitattaessa käytetään erilai
sia aikapainotuksia, joiden avulla voidaan muodostaa äänen tason keskiarvo tietyllä aikavälillä.
Standardoiduista aikapainotuksista yleisimmin ovat käytössä F (fast), joka näyttää keskiarvoa 250 ms ajalta, ja S (slow), joka näyttää keskiarvoa 2 s ajalta. Impulssi- eli iskumaisten äänien mittauk
sessa käytetään aikapainotusta I (impulse). Äänitason mittaustapa "peak" ei ole varsinainen aikapainotus, vaan se antaa äänenpaineen hetkellisen huippuarvon (kuva 4).
Pitkäaikaista tai vaihtelevaa melua seurattaessa käytetään melun voimakkuuden arvioimiseen tietyn ajanjakson A-painotetun äänenpaineen tehollista arvoa, joka tarkoittaa samanarvoista jatkuvaa äänitasoa eli ekvivalenttitasoa LAcq. A-painotusta ei usein mainita, koska se on ainoa tällä hetkellä yleisesti käytössä oleva painotus.
2.113 Melun mittaluvut
10 log 1 t2 PÅ(t) dt I
*1 - *2
J
tl P°2jossa LAeq on samanarvoinen jatkuva äänitaso,
pA(t) on hetkellinen A-painotettu äänenpaine ja p0 on vertailuäänenpaine (20 /xPa).
Äänialtistustaso LAF kuvaa tietyn kestoisen äänitapahtuman "energiaa" periaatteessa samassa mielessä kuin ekvivalenttitaso kuvaa jatkuvan ilmiön "tehoa". Äänialtistustaso on sama kuin äänitapahtuman ekvivalenttitaso, kun tapahtuman kestoksi oletetaan 1 s.
LAE 10 log 1
f t2 pi(t) at '
rt O tl p02
jossa Lae on äänialtistustaso,
pA(t) on hetkellinen A-painotettu äänenpaine, p0 on vertailuäänenpaine (20 //Pa),
t2 - tt on äänitapahtuman todellinen kesto ja ty on vertailuaika = 1 s..
Äänialtistustaso on perussuure tutkittaessa mitä tahansa kertatapahtumaa, esimerkiksi lentokoneen ylilentoa. Sitä voidaan voidaan myös käyttää lukuisista erilaisista kertatapahtumista koostuvan
kokonaisilmiön ekvivalenttitason eri osuuksien selvittämiseen. Sen avulla voidaan laskea tai mitata harvoista kertatapahtumista koostuvan ilmiön ekvivalenttitaso halutulla aikavälillä ^ - tj.
= 10 ig £ 10LåbI'° -10 te P-p-
i-1 f0
jossa = i:nnen tapahtuman äänialtistustaso.
Enimmäistaso on mittausaikana (usein 15 s) vallinnut suurin A-äänitaso mitattuna ääni- tasomittarin aikapainotuksella F (fast). Huipputaso LApeak on taas mittausaikana esiintynyt suurin hetkellinen A-painotettu äänenpainetaso. Tasokäsitteitä on vertailtu kuvassa 4.
(Jokinen 1984, Valtion teknillinen tutkimuskeskus 1990b).
Äänenpainetaso (dB)
Q
• •L
10 lg (f/Is)
Aika (s)
Kuva 4. Äänitasokäsitteiden vertailua: Yhtenäinen käyrä vastaa seurantaa aikapainotuksella S (1 s - hetkellinen äänialtistustaso) ja katkonainen aikapainotuksella F, kapea huippu on rekisteröity melumittarin peak-toiminnolla. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus 1990b).
Äänen voimakkuuden pieneneminen äänilähteen ja havaintopisteen välisen etäisyyden kasvaessa johtuu useasta eri syystä. Vapaassa kentässä äänilähteen aiheuttaman äänikentän energia leviää laajemmalle pinnalle etäisyyden kasvaessa. Samalla äänenpainetaso pienenee geometrisesti tavalla, joka riippuu äänilähteen perusmuodosta Pistelähde muodostaa palloaallon. Äänenpaine on kääntäen verrannollinen etäisyyteen r, eli se laskee 6 dB etäisyyden kaksinkertaistuessa Viivalähde puolestaan muodostaa sylinteriaallon. Sen äänenpaine on kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöjuureen, eli se laskee 3 dB etäisyyden kaksinkertaistuessa (Kuvat 5 ja 6).
2.114 Etäisyyden vaikutus äänen etenemiseen
8 -HA
Kuva 5. Pistelähteen intensiteetti pienenee 6 dB etäisyyden kaksinkertaistuessa. (Komiteanmietin
tö 1981).
Kuva 6. Viivalähteen äänenpainetaso laskee 3 dB etäisyyden kaksinkertaistuessa (Komitean
mietintö 1981).
Äänen etenemiseen vapaassa kentässä vaikuttaa myös ilman absorptio, joka riippuu etäisyydestä, lämpötilasta ja suhteellisesta kosteudesta sekä äänen taajuudesta. Ilman absorptiolla on merki
tystä, kun äänet ovat korkeita ja etäisyydet suuria. Äänen etenemistä arvioitaessa pitää ottaa huomioon myös äänilähteen suuntaavuus.
Äänen eteneminen on käytännössä mutkikkaampaa, koska sen tiellä on erilaisia rajapintoja. Pinnat voivat aiheuttaa äänen heijastumista, absorptiota ja taipumista. Äänen käyttäytyminen rajapinnassa riippuu aina äänen taajuudesta. Yleensä korkeat äänet vaimenevat enemmän kuin matalat, joten äänen edetessä myös sen taajuusjakautuma muuttuu. Akustisesti pehmeä maanpinta yleensä vaimentaa ja kova maa vahvistaa ääntä verrattuna etenemiseen vapaassa kentässä. Kasvillisuus aiheuttaa ääniaaltojen heijastumista ja sirontaa. Se voi alentaa äänenpainetasoa, jos kasvillisuus- vyöhyke on riittävän tiheä ja leveä. Äänen kulkutiellä olevien mäkien, rakennusten ja muiden esteiden aiheuttamaan vaimennukseen vaikuttavat ensi sijassa esteen mitat ja äänen taajuus.
Korkeat äänet vaimenevat enemmän kuin matalat, koska niiden aallonpituus on lyhyt esteen mittoihin nähden. Myös tuulen suunta ja nopeus, ilman lämpötila ja suhteellinen kosteus sekä näiden muuttuminen vaikuttavat äänen etenemiseen. Säätilan vaikutus on sitä suurempi mitä pidempi on äänen kulkema matka. Tuuli ja lämpötila voivat aiheuttaa äänen taipumista, jolloin ääni voi kulkea esteiden yli.
(Valtion teknillinen tutkimuskeskus 1990b).
2.12 Melun vaikutukset
Meluntorjuntalaissa melu on määritelty terveydelle haitalliseksi, ympäristön viihtyisyyttä merki
tyksellisesti vähentäväksi tai työntekoa merkityksellisesti hautaavaksi ääneksi tai siihen rinnas
tettavaksi tärinäksi Melu voidaan myös määritellä kuuluvaksi akustiseksi energiaksi, joka vaikut
taa haitallisesti ihmisen fyysiseen tai psyykkiseen hyvinvointiin. (Vuorinen 1988).
Meluhuippujen ja taustamelun voimakkuuserot, melutapahtumien lukumäärä ja niiden aikaväli sekä melun informaatiosisältö (melun viesti) määräävät sen, miten melu vaikuttaa ihmiseen (Statens naturvårdsverk 1990). Ihminen identifioi (samastaa) kaiken melun aivoissa. Säännöllisen ennalta tiedetyn melun samastaminen käy nopeasti ja kuormittaa vähän aivoja. Identifioinnista johtuen rautatien meluun tottuu helpommin kuin tieliikenteen meluun, johon tottuu kuitenkin helpommin kuin lentoliikenteen meluun. (Jokinen 1984).
Yhdyskuntamelun vaikutuksia ihmiseen ovat:
- unihäiriöt
- fysiologiset reaktiot sairauden yhteydessä tai muuten (mm. verenpaineen ja sydämen lyöntiti- heyden nousu, hengitysliikkeiden muutokset)
- subjektiivinen kokemus ja haitta
- kommunikaation vaikeutuminen (puheen ymmärtäminen vaikeutuu, jos meluhuiput ovat 45 - 55 dBA, kuulovammaisilla raja on vielä alempi)
- käyttäytymismuutokset (suorituskyky, oppiminen, sosiaalinen käyttäytyminen) - mahdolliset kuulovauriot.
(Lindvall 1990).
Yhdyskuntamelu on stressitekijä, joka hyvin todennäköisesti myötävaikuttaa joidenkin nykyihmi
sen sairauksien syntymiseen. On hyvin vaikeaa todistaa, että muut sairaudet kuin kuulovauriot, johtuvat melusta, koska niiden syntyyn vaikuttaa usein moni muukin ympäristötekijä. Jotkin epidemologiset tutkimukset osoittavat, että melulla voi olla merkitystä esimerkiksi liikenneon
nettomuuksissa ja muissa onnettomuuksissa. (Statens naturvårdsverk 1990).
Unitutkimuksissa on todettu melun vaikuttavan verenpaineeseen, sydämen toimintaan, liikehti—
miseen ja heräämiseen. Useat tutkimukset osoittavat, että melun ekvivalenttitaso ei mittaa hyvin melun aiheuttamia unihäiriöitä. Hyvä mitta tuntuisi sen sijaan olevan sellaisten melutapahtumien lukumäärä, joiden voimakkuus ylittää tietyn kynnysarvon. Kun melu on tasaista, ei ekvivalentti melutaso saisi ylittää yöllä arvoa 30 dBA, jotta unihäiriöt vältettäisiin. Jos melu ei ole jatkuvaa, enimmäismelutaso kuvaa parhaiten sen vaikutusta uneen. Jo yksittäisten 45 dBA:n meluhuippujen on todettu häiritsevän unta. Jotta saavutettaisiin hyvä ympäristön laatu, ei melutaso saisi nousta kertaakaan yli 45 dBA: n yön aikana. Erityisen tärkeätä se on, jos taustamelu on heikkoa.
Tärkeämpää kuin ekvivalenttitason alentaminen on meluhuippujen poistaminen ja melutapah
tumien vähentäminen. Kustannushyötysuhteeltaan parhaita ovat meluntorjuntatoimenpiteet, jotka kohdistuvat yön ensimmäiseen kolmannekseen. (Lindvall 1990).
2.13 Melutason ohjearvot
Meluntorjuntalain mukaan valtioneuvosto voi antaa melutorjuntaa varten tarpeellisia yleisiä ohjeita ja määräyksiä mm. melutasosta ulkona ja sisällä. Valtioneuvoston päätös melutason ohjearvoista on tarkoitettu yleiseksi, kaikkia melulähteitä koskevaksi. Lentomeluun ja raideliikennemeluun sitä voidaan soveltuvin osin käyttää yleisperusteena. Ympäristöministeriö on tehnyt ohjearvoista uuden ehdotuksen, joka on taulukoissa 3 ja 4.
Melutason ohjearvot tarkoittavat A-painotettua samanarvoista jatkuvaa äänitasoa eli ekvivalent
titasoa. Suuruudeltaan enintään 2 dB:n poikkeamia ei pidetä ohjearvojen vastaisina. Jos melu sisältää impulsseja tai ääneksiä taikka on kapeakaistaista, mittaus- tai laskentatuloksiin lisätään 5 dB ennen niiden vertaamista ohjearvoihin.
Taulukko 3. Luonnos valtioneuvoston päätökseksi melun ohjearvoista ulkona. (Kulmala 1990).
Alue Melun ekvivalenttitaso LAcq
Päivällä Yöllä klo 7-22 klo 22-7
Melulle herkkä alue kuten virkistysalue
45 40
Asuntoalue ja alue, jolla on melulle herkkiä toi-
55 45
mintoja kuten koulu
Liikerakennusten alue 55 50
Taulukko 4. Luonnos valtioneuvoston päätökseksi melun ohjearvoista sisällä. (Kulmala 1990).
Huoneisto tai tila Melun
ekvivalenttitaso LAeq
Melun
enimmäistaso LAmax Päivällä
klo 7-22
Yöllä klo 22-7
Yöllä klo 22-7
Asuinhuone 35 30 45
Hoitolaitos, hotelli, muu majoitushuoneisto tai -huone
35 30
Koulu, muu kokoontu- mishuoneisto tai -huone
35 -
Työhuoneisto tai -huone 45 -
22 Raideliikenne
2.21 Raideliikenteen melulähteet
Suomessa raideliikenteen aiheuttama melu on ilmeisesti suhteellisesti pienempi kuin monessa muussa teollistuneessa maassa. Syynä tähän ovat mm. junaliikenteen pienet liikennemäärät, suuret suojaetäisyydet ja kaartosäteet ja jossain määrin kaluston hyväkuntoisuus ja alhainen melutaso.
Ulkomailla paljon häiriötä aiheuttavia erityisen nopeita kaukojunia Suomessa ei vielä ole. Kauko
ja paikallisjunaliikenne on vilkkainta Helsingin alueella, jossa rata on hyväkuntoinen ja liitokset hitsattu. Paikallisliikenteen sähköjunakalusto on uutta ja melko hiljaista. Raideliikenteen haitat johtuvat usein sen ympärivuorokautisesta luonteesta. Tavarajunat ja varikot saattavat yöaikaan olla joillakin alueilla ainoita varsinaisia melunlähteitä. (Komiteanmietintö 1981).
2.22 Raideliikenteen melun syntytapa ja ominaisuudet 2.221 Raideliikennemelun tutkimus
Kansainvälisen rautatieliiton tutkimustoimisto (ORE) on tutkinut rautatieliikenteen melua jo useita vuosikymmeniä. Tuloksia tutkimuksista on julkaistu mm. julkaisusarjoissa C 137 "Lärm in Eisen- bahnwesen" vuosina 1975 -1981 sekä C 163 "Lärm im Eisenbahnwesen" , joka on ilmestynyt vuodesta 1985. ORE on selvittänyt paljon rautatieliikenteen melun syntymekanismia sekä radan ja liikkuvan kaluston vaikutusta siihen. Melun vaimentamista meluesteillä tai muulla tavoin on myös tutkittu, samoin ihmisten reagointia rautatiemeluun.
2.222 Junien melulähteet
Junan lähtiessä liikkeelle ja kulkiessa hitaasti aiheuttavat eniten melua veturin käyttömoottori ja sen apulaitteet Suuremmilla nopeuksilla junan melutason määrää vierintämelu, joka aiheutuu pyörien ja kiskon kontaktista. Vaihteet ja kiskojen jatkokset aiheuttavat selviä meluhuippuja.
Sisätiloissa olevissa havainnointipisteissä saattaa tosin junan dieselmoottorin aiheuttama matalataa- juuksinen melu olla joskus merkittävämpää kuin raiteiden ja pyörien melu (Ringheim 1988).
Vierintämelun voimakkuuteen vaikuttavat mm. kiskon tyyppi ja kunto, radan päällysrakenne, vaihteet ja risteykset, pyörien kunto ja ripustustapa, jarrutyyppi sekä junan nopeus. Kiskojen ja pyörien pinnan epätasaisuus (ns. Riffeln) voi aiheuttaa jopa 10 dB A: n lisäyksen vierintämeluun.
(Forschungs- und VersuchsamL.. 1977).
Junissa käytetään sähkömagneettisia jarruja sekä kitkajarruja, joita ovat tönkkä- ja levyjarrut.
Tönkkäjarrut kuluttavat pyörän vierintäpintaa. Tönkkäjarruilla varustetun junan melutaso on siksi noin 10 dB suurempi kuin samalla nopeudella kulkevan junan, jonka vaunuissa on levyjarrut Vetoyksiköt ovat selvästi meluisampia kuin muut vaunut, koska niiden teliin ei saada mahtumaan levyjarruja. Erilaisten junien aiheuttamia tyypillisiä melu-aikakuvaajia on esitetty kuvassa 7.
Etäisyyden kasvaessa melutaso alenee ja piikit tasoittuvat (Walker 1989).
L 41(A) - f
Lokoeotive 150 ka/h'
110
vororteug
Kuva 7. Erilaisten junien aiheuttamia vierintämelun aikakuvaajia raiteiden välissä mitattuna Ylinnä matkustajajuna, keskellä esikaupunkijuna ja alinna tavarajuna (Forschungs- und Versuchsamt..
1977).
2.223 Nopeuden vaikutus melutasoon
25 m päässä raiteiden keskiviivasta matkustajajunien aiheuttama enimmäismelutaso on nopeudella 160 km/h 80 dBA - 100 dBA ja tavarajunien nopeudella 80 km/h 70 dBA - 90 dBA. Nopeu
den vaikutusta melun taajuusjakaumaan ja melutason aikakuvaajaan on esitetty kuvissa 9 ja 10.
(Forschungs- und Versuchsamt.. 1977).
Kokeellisten tutkimusten mukaan tavanomaisessa tapauksessa, jossa jatkuvaksi hitsattu kisko on tuettu betonisilla ratapölkyillä sepelitukikerroksen varaan, junan melu voidaan lausua nopeuden logaritmisena funktiona, jossa melutaso kasvaa 9 dBA nopeuden kaksinkertaistuessa (Nordqvist, Rosén 1984):
= Ly + n x 10 log10 V/V„,
O
jossa Ly on melutaso nopeudella V km/h ja
n on vakio (sopivimpana arvona pidetään kolmea).
Taulukossa 5 on laskettu kaavalla nopeuden vaikutus melutasoon vakion n eri arvoilla. Sama asia on esitetty myös kuvassa 8. Melutaso nousee 6 dB(A) nopeuden kasvaessa 160 km/h.sta 250 km/h:in. 8-10 dB(A):n nousu tulkitaan yleensä melutason kaksinkertaistumiseksi, joten melutason huomattava nousu suurnopeusratojen varrella on odotettavissa, jos meluntorjuntatoi
menpiteisiin ei ryhdytä. (Nordqvist, Rosén 1984).
Taulukko 5. Melutason nousu nopeuden kasvaessa. (Nordqvist, Rosén 1984).
Nopeus Melutason nousu verrattuna nopeuteen 100 km/h, dB(A) km/h
n=2 n=3 n=4
160 +4 +6 +8
200 +6 +9 +12
250 +8 +12 +16
300 +10 +15 +20
L
max dB(A)
V km/h
Kuva 8. Suurin melutaso eri nopeuksilla ja etäisyyksillä radan keskiviivasta. (Nordqvist, Rosén 1984).
v.kn'b
lu ti m m tn
Mittcufrequenzen der Builder io Hz
Kuva 9. Nopeuden vaikutus melun oktaavikaistoihin. Mitattu vaunun alla. (Forschungs- und Versuchsamt.. 1977).
100 km /h ___ 180 km/h
Kuva 10. Junan nopeuden vaikutus melutasoon 25 m, 100 m ja 250 m etäisyydellä radasta.
Mittaukset on tehty samasta junasta samoilla raiteilla. (Forshhungs- und Versuchsamt... 1977).
2.224 Etäisyyden vaikutus melutasoon
Sekä raiteet että junan pyörät levittävät tehokkaasti melua ympäristöön. Junan pääasiallinen melunlähde sijaitsee siis varsin lähellä maanpintaa, joten maanpinnan vaimennus ja heijastus ovat oleellisia asioita melun leviämistä arvioitaessa. (Transportsforskningskommissionen 1987). Noin 25 - 300 m etäisyydellä junaa voidaan pitää viivamaisena melulähteenä, jolloin ekvivalenttitaso
pienenee etäisyyden vuoksi noin 3 dB etäisyyden kaksinkertaistuessa. Kauempana melulähdettä voidaan pitää pistemäisenä, ja tällöin etäisyyden kaksinkertaistuminen aiheuttaa noin 6 dB:n vaimennuksen. ORE:n mittausten mukaan junan melutaso pienenee vapaassa maastossa käytän
nössä noin 5 dBA, kun etäisyys melulähteestä kaksinkertaistuu. Junan alla pyörien ja kiskojen melu heijastuu vaunuista radan pintaan ja siitä taas edelleen. Melu ei siis pääse leviämään suoraan ylöspäin ja pyrkii siksi leviämään pyörien korkeudella junan sivuilta ylöspäin 25° - 30° kulmassa vaakatasosta (kuvat 11 ja 12). Junasta säteilevän äänen intensiteetti on suurimmillaan tässä ta
sossa. Kuvasta 12 huomaa myös, että jos raiteita on useampia vierekkäin, melu ei leviä symmetri
sesti molemmille sivuille. Matkustajajunan melu vaimenee etäisyyden kasvaessa nopeammin kuin tavarajunan. Tämä johtunee siitä, että tavarajunan vaunuista lähtee enemmän melua, joka pääsee melulähteen korkeamman sijainnin vuoksi leviämään paremmin kuin pelkkä vierintämelu.
(Forschungs- und Versuchsamt... 1977).
0 2 4 6 ti 10 12 m dB( A)
12 m
6 (K..L.)
0 (G.L.) Without noise barrier
Kuva 11. Shinkansen-junan melutaso siltarakenteella olevan radan ympärillä. (Nordqvist, Rosén 1984).
2.225 Nykyinen junakalusto
Valtionrautateiden käyttämistä vetureista on tehty joitakin melumittauksia. Sähköveturi Srl:n käyntimelu on 7,5 m päässä raiteiden keskivälistä ja 1,2 m korkeudella 84 dBA, kun neljä ajo- moottorin tuuletinta toimivat vakio kierrosnopeudella, kolme lämminilmapuhallinta suurimmalla nopeudella ja kompressori on käynnissä. Valmetin dieselveturi Drl6:n ajomclu on aukealla paikalla 25 m sivussa radasta ja 3,5 m korkeudella ratatasosta 140 km/h nopeudella 95 dBA. EEC:n suositus sallii veturille tällä nopeudella 93,4 dBA. Veturin seistessä paikallaan melu vaihtelee 7,5 m etäisyydellä radan keskiviivasta ja 1,2 m korkeudella ratatasosta 74 dBA - 91 dBA siitä riip
puen, mitkä apulaitteet ovat toiminnassa. Kun veturi kiihdytetään nopeudesta 20 km/h nopeuteen 40 km/h, melu on 7,5 m etäisyydellä radan keskiviivasta ja 1,2 m korkeudella ratatasosta noin 90
dBA Kun veturi jarrutetaan paineilmajarruilla nopeudesta 40 km/h pysähdyksiin, melu vaihtelee 98 dBA - 100 dBA (etäisyys ja korkeus radasta sama kuin kiihdytetttäessä). Jarrutettaessa sähkö- jarruilla melu vaihtelee 81 dBA - 87 dBA. (Sorjonen 1990).
75dB(tl / 7
Kuva 12. Junamelun leviäminen. Ylempi juna on matkustajajuna ja alempi tavarajuna. Desibelilu- ku ilmoittaa melutason vaimenemisen tietyllä etäisyydellä. (Forschungs- und Versuchsamt.. 1977).
Ulkomailla mitattuja enimmäisäänitasoja raideliikenteen melulähteille on esitetty taulukossa 6.
Taulukko 6. Raideliikenteen enimmäisäänitasoja 30 m etäisyydellä lähteestä englantilaisten mit
tausten perusteella. (Komiteanmietintö 1981).
Diesel-sähkö-veturit 75 - 95 dBA
Sähköveturit 82 - 92 dBA
Matkustajavaunut, avoliitetyt kiskot 75 - 92 dBA (30 - 160 km/h)
Matkustajavaunut, hitsatut kiskot 67 - 90 dBA (30 - 200 km/h)
Tavaravaunut (25 - 150 km/h) 75 - 88 dBA
Vaunujen törmäys ratapihalla 75 - 90 dBA
Tasoristeyksen kellot 62 - 72 dBA
Veturin pilli 95 - 109 dBA
2.226 Suumopcusjunat
Valtionrautatiet suunnittelee parhaillaan uuden, nopean junakaluston hankkimista. Suurin nopeus Suomen rataverkolla tulisi olemaan 200 km/h (kuva 13). Varsinaisia suurnopeusjunia Suomeen ei ole tulossa. Sellaisiksi sanotaan junia, joiden huippunopeus on 200 - 300 km/h. Muualla maail
massa, mm. Japanissa, Länsi-Saksassa ja Ranskassa, junat ovat ajaneet nopeudella 200 km/h jo 60- ja 70-luvuilla. Italiassa on liikennöity huippunopeudella 250 km/h vuodesta 1976 alkaen.
Ranskassa TGV-junat ovat liikennöineet Pariisin ja Lyonin välillä vuodesta 1981 huippunopeudel
la 260 km/h ja vuodesta 1983 huippunopeudella 270 km/h. Useassa Euroopan maassa suunnitel
laan suurnopeusratoja Tulevaisuudessa ovat mahdollisia yli 300 km/h nopeudet. (Nummelin 1990).
Yli 200 km/h nopeudella kulkevan junan huomattavin melunlähde on pyörän ja kiskon kosketus.
Nopeat junat ovat yleensä sähkövetoisia, mutta veturin tyypillä ei suurilla nopeuksilla ole juurikaan vaikutusta melutasoon. Ranskan kansallisen rautatieyhtiön (SNCF) mittausten mukaan aero
dynaaminen melu ei ole merkitsevää vielä yli 400 km/h nopeuksilla. Uusien ratojen ja junien rakennetta on pystytty parantamaan niin, että niiden melutaso on suuremmasta nopeudesta huolimatta alhaisempi kuin vanhojen (kuva 14). Ranskalaisten mukaan melua voidaan pienentää vähentämällä pyöriä ja koteloimalla vaunujen telit Muita mahdollisia toimia ovat pyörän rakenteen kehittäminen ja jarrutyypin vaihtaminen. Radan ja liikkuvan kaluston kunnossapidon tulee olla myös huolellista. Meluesteillä radan varressa voidaan pienentää ympäristöön säteilevää melua 10 dB(A). Kaikista meluntorjuntatoimenpiteistä huolimatta suumopeusjunien melutasoa ei saatane 80 dB(A):ä alhaisemmaksi 25 m etäisyydellä radasta. Useat rakennukset ratojen varrella jäävät siis 70 dB(A):n melualueelle, jota mm. Japanissa pidetään uusilla luotijunaradoilla melun (LAmax) ylära
jana. (Walker 1989, Nordqvist, Rosén 1984).
Pohjoismaisena esimerkkinä voidaan mainita, että ruotsalaisen nopean X2-junan maksimimelutaso on 92 dB(A) 25 m päässä radan keskiviivasta junan koko nopeusalueella 0 - 200 km/h, kun radassa on jatkuvaksihitsatut kiskot ja betonipölkyt ja rata on sepelöity.
2.227 Metro
Metron melulähteet ovat samat kuin junienkin. Metro aiheuttaa maanpäällisillä rataosuuksilla suunnilleen samansuuruisen melun kuin sähkövetoinen paikallisjuna. Kuvassa 15 on esitetty Helsingin metrojunasta tehtyjä melumittauksia 80-luvun alkupuolelta. VTT mittasi vuonna 1983 metron aiheuttamia melutasoja Roihupellossa yhteispohjoismaisen raideliikennemelumallin tarkistusmittausten yhteydessä. Metron enimmäisäänitaso oli 22,5 m päässä radasta noin 80 dBA.
MAKSIMINOPEUDET v.2012
• ees 200 km/h ROVANIEMI
160 km/h
140 km/h
120 km/h
80 - 120 km/li
OULU
JOENSUU SEINÄJOKI
JYVÄSKYLÄ
m TAMPERE
#••••••
VAINIKKALA■KOUVO
HELSINKI
Kuva 13. Hcnkilöliikcnten nopeustavoitteet v. 2012. (Valtionrautatiet 1990).
A-BR m***d sikin (disc) srd v*»d-tx*<#d InlerCky slock St 160 knvh B - BR UitwCi-y 12f> sei si 200 im/h
E - Three Caprtals TGV
C - GNCr coupled IGV-KSb Sets at 270 knvb D - SMCF proeoiype TGV-A sol ol 290 hnwb
E - Three Ca»lal$ TGV
Kuva 14. Tietokonesimulointi Three Capitals TGV junan melutasosta nopeudella 225 km/h ja mittauksia ranskalaisten ja englantilaisten nopeiden junien melutasosta eri nopeuksilla. Etäisyys radasta 25 m. (Walker 1989).
ETÄISYYS M
HALME e
KSV METRO * KSV SÄHKÖJ. A
Kuva 15. Metrojunan äänentaso eri etäisyyksillä. Nopeus linjalla 80 km/h. (Helsingin kaupunki 1984).
2.228 Pikaraitiotie
Pikaraitiovaunun melu syntyy pääasiassa pyöristä ja kiskoista, moottorista ja ilmastointilaitteesta.
Taulukossa 7 on esitetty tyypillisiä maksimimelutason arvoja pikaraitiovaunulle. Selvityksessä on todettu, että pudottamalla junan nopeus 40:n km/h alenee melutaso 4 dB:llä, ja asentamalla vaunun alareunaan helmapelti saadaan melutasoa pudotettua 2-3 dB. San Diegossa tehdyn selvityksen mukaan uudenaikainen kumikiiloilla vaimennetuin pyörin varustettu light rail-juna on linja-autoa hiljaisempi, kun raiteet on tehty kunnolla. (Leiponen 1990).
Taulukko 7. Tyypillisiä arvoja pikaraitiovaunun enimmäismelutasolle. (Bucka 1988).
Rata maan tasalla
Rata maan pinnan yläpuolella
LÄm« (dBAl
Mittausetäisyys ajolinjan keskeltä
17 m 33 m
74/80 68/74
77/83 71/77
Nopeuksilla 56/89 km/h
2.229 Raitiovaunut
Raitiovaunujen melulähteet ovat suurelta osin samoja kuin junienkin:
kiskon ja pyörän kontakti, etenkin vaihteiden kohdalla ja kaarteissa voimansiirtolaitteisto (moottori ja hammaspyörästö)
- apulaitteet, esim. kompressori ja ilmastointilaitteet
Hitaasti kulkeva raitiovaunu ei juurikaan melua, mutta melu lisääntyy nopeuden kasvaessa.
Raitiovaunun lähtö pysäkiltä on hiljaisempi kuin linja-auton, jonka moottori meluaa kiihdytettäes
sä. Tutkimukset osoittavat, että alle 40 km/h nopeuksilla raitiovaunujen melua pidetään vähemmän häiritsevänä kuin samalla väylällä liikkuvien autojen melua. (Kottenhoff 1989).
Helsingissä on mitattu raitiovaunujen melua 70-luvun alkupuolella. Kaupungissa käytössä olevi
en nivelraitiovaunujen enimmäisäänitaso nopeudella 40 km/h mitattuna 7,5 m etäisyydellä on noin 83 dBA kaluston ja radan kunnosta riippuen. Nivelraitiovaunun ja neliakselisen moottorivaunun (vuosimalli 1955/56) melutason erot erilaisilla radoilla on esitetty taulukossa 8. Kaluston kunto vaikuttaa paljon raitiovaunujen aiheuttamaan meluun. Erotus hyvä- ja huonokuntoisen vaunun välillä oli jopa 10 dBA (Jokinen 1973).
Taulukko 8. Nivelraitiovaunun melu verrattuna neliakselisen moottorivaunun meluun. (Jokinen 1973).
Äänentaso dBA
Ratatyyppi Nivelvaunu Neliakselinen
moottorivaunu
Maapohjarata 81,0 83,7
Pölkkyrata 83,5 86,6
Betonirata 84,9 87,8
Vanhemmissa kaupungeissa raitiovaunujen kirskuntaa pidetään usein niiden häiritsevimpänä ominaisuutena. Kirskunta on erityisen ärsyttävää melua, koska siinä on yhtäjaksoisia puhtaita ääneksiä ja sen melutaso on tavallista vicrintämelua selvästi korkeampi. Kirskunta johtuu siitä, että pyörä esimerkiksi jyrkässä kaarteessa lopettaa pyörimisen ja alkaa liukua pitkin kiskoa.
Kirskunnan syntyyn vaikuttavia tekijöitä ovat radan kaarresäde, kiskon rakenne sekä pyörän kuorma ja vaimennuskyky. Kirskunnan estimoimiseksi on tehty myös matemaattisia malleja, mutta ne ovat vielä osittain puutteellisia. Kirskuntaa voidaan vähentää tehokkaasti käyttämällä melua vaimentavia pyöriä tai ohjautuvia telejä. (Van Ruiten 1988).
2.23 Raideliikennemelun häiritsevyys
Ekvivalenttitaso LAcq on hyvä mittari tieliikenteen melulle, mutta eri liikennemuotojen melujen vertailuun se ei sovi kovin hyvin. Raideliikenteen melun häiritsevyyttä yksinään ja verrattuna muiden liikennemuotojen meluun on tutkittu useammassakin maassa, ja tulokset ovat olleet joiltain osin ristiriitaisia. Kansainvälisen rautatieliiton tutkimustoimisto (ORE) on teettänyt tutkimuksista yhteenvedon (Forschungs- und VersuchsamL.. 1985).
Melun häiritsevä vaikutus jaetaan tutkimuksissa tavallisesti yleiseen häiritsevyyteen ja erityisvaiku- tuksiin, joita ovat melun vaikutus lepoon ja rentoutumiseen, unihäiriöt, keskittymisvaikeudet sekä kommunikaatiohäiriöt (keskustelun ja tiedotusvälineiden seuraamisen vaikeutuminen). Raideliiken
teen melu häiritsee eniten kommunikaatiota, sitten lepoa ja rentoutumista ja vähiten unta. Melun häiritsevyyden kokemiseen vaikuttavat paljon myös muut kuin akustiset seikat Tyytyväisyys asuinpaikkaan, herkkyys melulle ja asennoituminen rautateihin ovat esimerkkejä tällaisista tekijöistä.
Raideliikenteen aiheuttama melu poikkeaa tieliikenteen melusta monella tavalla. Esimerkiksi raide- liikennemelun taajuusjakauma on erilainen. Siinä on vähemmän matalia taajuuksia ja enemmän korkeita kuin tieliikennemelussa. Kuvasta 16 huomaa, että raideliikenteen melun huipputasot ovat korkeampia kuin tieliikenteen. Melutapahtumat kestävät kuitenkin raideliikenteessä vähemmän aikaa ja niitä on harvemmin, joten hiljaisen ajan osuus on suurempi kuin tieliikenteessä. Raidelii
kenteen melun informaatiosisältö on pienempi ja kuormittaa siten vähemmän ihmisen aisteja.
Raide- ja katuliikenteen toisistaan poikkeavia ominaisuuksia on tarkasteltu taulukossa 9. (Heimerl, Holzmann 1982).
Useimmissa tutkimuksissa on todettu, että rautatieliikenteen melun aiheuttama yleinen häiritse
vyys on samalla ekvivalenttitasolla pienempi kuin tieliikenteen. Ero kasvaa LAcq:n kasvaessa, eli tieliikenteen melun aiheuttama haitta lisääntyy nopeammin melutason kasvaessa. Varsinkin yöllä rautatieliikenne häiritsee selvästi vähemmän kuin tieliikenne, koska rautatieliikenteen melu aiheuttaa vähemmän unihäiriöitä. Häiritsevyysero yöllä on 6 - 12 dB(A) ja päivällä 0-10 dB(A).
Taulukko 9. Fysikaalis-tekniset erot raide- ja katuliikenteen melussa. (Forschungs... 1981).
Katu
Liikennettä päivisin käytännöllisesti katsoen koko ajan
(altistusajan osuus > 50 %)
Autot ajavat ohi epäsäännöllisin väli
ajoin eivätkä ennalta aavistettavasi!
Melutaso on samankaltaisillakin autoilla ja samalla nopeudella riippuvainen ajo
tavasta (moottorin kierrosluku) Kumipyörät asfaltilla tai betonilla
Alle 60 km/h nopeuksilla (taajamaliikenne) matalat taajuudet vallitsevia (50 - 200 Hz)
Raide Yksittäisten junien ohitusten välissä yleensä pidempiä hiljaisia aikoja (altistusajan osuus < 10 %) Junat liikennöivät säännöllisesti aikataulun mukaan
Samantapaisten junien melutaso on samalla nopeudella suunnilleen sama
Pyörät ja ajorata (kiskot) rautaa Keski- ja korkeat taajuudet vallitsevia kaikilla nopeuksilla (1000 - 2000 Hz)
Raid e liikenne
W68 dB<A>
V
vo
60
0 min. S min. Mittaus etäisyys 25 m
[dB(A)]
Katuliikenne
(Liikennevalot noin lOO
90
e trin päHssli)
= 67 dB(A)
60
0 min. Mittaus etäisyys 25 m
Kuva 16. Tyypillinen äänitason vaihtelukuvio katu- ja raideliikenteelle, kun ekvivalenttitaso on suunnilleen sama. (Heimerl, Holzmann 1982).
Taulukoissa 10 ja 11 on esitetty rautatie- ja tieliikenteen aiheuttaman häiriön eroja. Lepoa ja rentoutumista rautatiemelu häiritsee myös vähemmän. Ainoastaan kommunikaatiota rautatiemelun on todettu häiritsevän enemmän kuin tieliikennemelun, vieläpä niin, että häiriö on suurin sisällä ikkunat suljettuna.
Rautatiemelun häiritsevyys riippuu myös käytetystä veturista. Englantilaisessa tutkimuksessa on todettu, että vaikka melun ekvivalenttitaso on sama, on diescljunan melu häiritsevämpää kuin sähköjunan melu (kuva 17). Ero häiritsevyydessä vastaa kymmentä desibeliä(A). Syynä siihen ovat dieseljunan erilainen taajuusjakauma (kuva 18) - matalia taajuuksia on enemmän - ja diesel
moottorin impulssimelu. (Kantarelis, Walker 1988).
Tavarajunien melu on erilaisen luonteensa vuoksi häiritsevämpää kuin matkustajajunien. Järjes- telyratapihojen aiheuttamaa melua on selvitetty vain muutamissa tutkimuksissa Kanadassa, Alanko
maissa ja Sveitsissä. Ratapihan melun on todettu olevan yleensä häiritsevämpää kuin radalla ohikulkevan junan. Mitään lukuarvoa melutasojen erolle ei kuitenkaan voi antaa, koska olosuhteet ja ratapihoilla käytetty tekniikka eroavat niin paljon toisistaan. (Moehler 1988).
Taulukko 10. Erot rautatie- ja tieliikenteen melun ekvivalenttitasossa (LAeq pä|vä/LAeqyö), kun koettu häiriö on ollut yhtä suuri * (Moehler 1988).
Tutkimus Koettu häiriö Ero ekvivalenttitasossa
Holzmann1 Häiriö päivällä
Häiriö yöllä Kommunikaatio
+5 - +10 dB (A) +6 - +11 dB(A) rauta tie<tie
Heintz et al.2 Kommunikaatio
Unihäiriö
rautatiectie +4 - +20 dB(A) Peeters et al.3 Kommunikaatio rautatie<tie
PBO4 Häiriö päivällä
Häiriö yöllä Kommunikaatio
+0 - +4 dB(A) +9 - +11 dB (A) -1 - -4 dB(A)
Vemet et al5 Unihäiriö rautatiotie
* '+" tai ’rautatic>tie" = rautatiemelu siedettävämpää, tai "rautatie<tie" = rautatiemelu häiritsevämpää
1 E. Holzman 1978 Verkehrswissenschaftliches Institut Prof. Heimerl Universität Stuttgart. Ermiltlung der Belästigung durch Verkehrslärm in Abhängigkeit von Verkehrsmittel und Verkehrsdichte in einem Ballungsgebiet.
2 P. Heintz, A. Meyer and R. Ortega 1980 Soziologishes Institut de Universität Zurich. Zur Begrcnzung der Lä mi belast ung.
3 A.L. Peelers, R.G. Dc Jong, J.C. Tukker and J.P. Kaper 1983 IMG-TNO Report D 60. Hinder door spoor- weggeluid in de woonomgewing.
* PBO Planungsburo Obermeyer 1983 Munchen, Forschungsbericht im Auftrag des Bundesministers för Verkehr, Nr. 70081/80. Interdisziplinärc Feldstudic C iiber die Besonderheitcn des Schienenverkehslärms gcgcnuber dem StraBenverkehrslärm.
5 M. Vemet 1979 Journal of Sound and Vibration 66, 483 - 492. Effect of train noise on sleep for people living in houses bordering the railway line.
Taulukko 11. Erot rautatie- ja tieliikenteen melun ekvivalenttitasossa (LAeq päIvä/LAeq yS) sisällä ja ulkona, kun koettu häiriö on ollut yhtä suuri. * (Moehler 1988).
Sisällä Ulkona
Koettu häiriö Ikkunat kiinni** Ikkunat auki Puutarhassa,
dB(A) parvekkeella
Päivä: Olohuone
Yleinen häiriö 0 - +11 +6 - +13 +7 - + 15
Kommunikaatio -7 - -16 0 - -5 +2 - -2
Lepo ja rentoutuminen 0 - +4 +5 - +12 +2 - +3
Yö: Makuuhuone
Yleinen häiriö +6 - +14 +6 - +17
Nukahtamisvaikeudet +10 - +22 +12 - +18
Herääminen +11 - +24 +17 - +23
* "+■ tai "rautatie>tie* = rautatiemelu siedettävämpää, tai *rautatie<tie" = rautatiemelu häiritsevämpää ensim- mainen arvo pienemmilä melutasoilla, toinen arvo korkeille melutasoille.
** 4 dB(A):n korjaus rautatiemelun eduksi, koska taajuusjakauma on otettu huomioon.
Greoiesi 11 annoyance on all five iO questions
Not annoyed on any question
Noise level in 24 hour / (dR(A))
Kuva 17. --- , diesel;--- , Sähkövirran syöttö raiteiden välistä;--- sähkövirran syöttö junan päältä. (Kantarelis, Walker 1988).
Rautatiet ovat kuuluneet yhdyskuntarakenteeseen jo pitkään, ja niiden ympäristövaikutuksiin on totuttu. Tämä saattaa olla yksi syy siihen, että rautatieliikenteen melua pidetään yleensä vähem
män häiritsevänä kuin tieliikenteen. Uusien ratojen varrella ihmisten reaktiot meluun ovat olleet kuitenkin voimakkaampia. Vanhoillakin radoilla tilanne saattaa muuttua, kun suurnopeusjunat lisääntyvät ja melutaso kasvaa. Melutason arvellaan olevan suurnopeusratojen läheisyydessä suunnilleen samaa luokkaa kuin vilkkaasti liikennöityjen moottoriteiden varrella. Asukkaat valveutuvat ympäristöasioissa yhä enemmän ja vaativat tulevaisuudessa parempaa ympäristön laatua myös rautateiden varsilla. (Nordqvist, Rosén 1984).
50 100 200 500 Ih 2k 5h l/3 0ctove bond centre frequencies (Hz)
Kuva 18. 1/3-oktaavikaistan spektri kolmelle eri junatyypille, ---, diesel;... , sähkövirran syöttö raiteiden välistä; --- , sähkövirran syöttö junan päältä. (Kantarelis, Walker 1988).
2.24 Ohje-arvoja raideliikenteen melulle 2.241 Junakalustolle asetetut vaatimukset
EEC on ehdottanut määräyksiä junien melutasosta käynnistettäessä ja ajon aikana. Taulukossa 12 on esitetty ehdotetut rajat käynnistysmelulle. Tanskalaisten mittausten mukaan suurin osa Tans
kassa käytettävistä vetureista alittaa EEC-rajat
Taulukko 12. EEC:n ehdottamat rajat raidekulkuneuvojen käynnistämismelulle 7,5 m etäisyydellä.
(Transportforskningskommissionen 1987).
Moottorin teho Äänenpainetaso
sähkövetoinen muu käyttövoima
alle 300 kW 82 87
300 kW - 1 MW 86 91
yli 1 MW 90 95
EEC:n ehdotuksen mukaan raidekulkuneuvojen suurin ajon aikana sallittu melutaso kasvaa suora
viivaisesti nopeuden mukaan välillä 80 dBA - 96 dBA matkustajavaunuilla ja vetoyksiköillä ja välillä 83 dBA - 96 dBA tavaravaunuilla. Sallittu melutaso 25 metrin päässä radasta lasketaan kaavasta:
Lc(dBA) = 301og10(V/100) + K,
jossa Lq on sallittu enimmäismelutaso, V = matkanopeus, km/h,
K = 89 dB(A) matkustajavaunuille ja vetoyksiköille ja K = 92 dB(A) tavaravaunuille.
Tanskan rautatieviranomaiset ovat mitanneet ohikulkevien junien melutasoja ja verranneet niitä EEC:n ehdottamiin raja-arvoihin. Tutkimuksissa on todettu, että 120 km/h nopeudella kulkeva dieselveturi saa aikaan melun, joka suunnilleen vastaa raja-arvoa. 160 km/h nopeudella kulke
van uudenaikaisen sähköveturin ja dieseljunan IC/3 aiheuttama melutaso on pienempi kuin sal
littu melu. Melutaso matkustajajunista, joissa on tönkkäjarrut, ylittää sallitun rajan, mutta levyjar
ruilla varustettujen vaunujen melutaso on 3 - 5 dBA pienempi. Tanskalaisten tavaravaunujen aiheuttama melu nopeudessa 100 km/h on keskimäärin sallittu 92 dBA, mutta se on käytännössä vaarassa ylittyä, sillä tanskalaiset ovat todenneet ulkomaalaisten vaunujen olevan meluisampia ja määräävän koko junan melutason. (Transportsforskningskommissionen 1987).
2.242 Ohjearvoja raideliikennemelun altistukselle
Raideliikenteen melun häiritsevyydestä tehtyjen tutkimusten perusteella ei ole kyetty määrittä
mään sellaista äänitasoa, jonka ylittyessä melu kävisi sietämättömäksi. Taulukon 13 arvoista näkyy, että eri tutkimuksissa todetut häiritsevät melutasot poikkeavat huomattavasti toisistaan.
Taulukko 13. Hyväksyttävät melutasot (Moehler 1988).
Tutkimus Häiriötyyppi Hyväksyttävä melutaso
Aubree2 Yleinen häiriö yli 76 dB(A) kaikki vastaajat häiriintyivät Flindell3 Yleinen häiriö
Yön aikana
70 - 80 dB(A) LA~4h
60 dB(A)LAeqyö ja 85 dB(A) LAmix, junia alle 90 yössä
Heintz et aL4 Yleinen häiriö 53 dB(A) LAcq pi|vi reaktiot lisääntyivät
Vemet et aL5 Unihäiriöitä yli 52 dB(A) LAmax sisällä, ensimmäiset heräämiset
1 D. Aubree 1975 Centre Scientifique et Technique du Bartiment, Nantes. La gSne due au bruit des trains.
2 L O. Flindell 1983 Institute of Sound and Vibration Research, University of Southhampton, Contract Report 83/10. Reaction to transportation noise - a comparative study with especial reference to railway noise.
3 P. Heintz, A. Meyer and R. Ortega 1980 Soziologishes Institut de Universität Zurich. Zur Begrenzung der Lärm belastung.
A.L. Peelers, R.G. De Jong, J.C. Tukker and J.P. Kaper 1983 IMG~TNO Report D 60. Hinder door spooi—
weggeluid in de woonomgewing.
M. Vemet 1979 Journal of Sound and Vibration 66, 483 - 492. Effect of train noise on sleep for people living in houses bordering the railway line.
Ruotsissa on vuoden 1990 alussa ilmestynyt kirjallisuustutkimus raideliikenteen melua koskevista raja-arvoista ja suosituksista asuntoalueilla. Yhteenveto eri maiden melurajoista on taulukossa 14.
Raja-arvot ilmoitetaan yleensä ekvivalentti- tai enimmäistasoina. Niiden vertailua vaikeuttaa se, että tasokäsitteet määritellään eri tavalla eri maissa. Ekvivalenttitaso voi olla esimerkiksi määritetty koko vuorokauden ajalle tai vain osalle vuorokautta. Enimmäisäänitason määrittelytapa vaihtelee vielä enemmän, aina sitä ei edes ole lähteissä kerrottu. Eräissä maissa raja-arvot koskevat koko maata ja joissakin vain tiettyjä alueita.
Useat tutkimukset osoittavat, että enimmäisäänitaso on parempi häiritsevyyden mitta kuin ekviva
lenttitaso. Niinpä tutkimuksen perusteella ehdotetaankin raideliikenteen melurajaksi Ruotsissa maksimimelutasoa 70 - 75 dBA. Arvo perustuu siihen, että ikkunoiden ääneneristyskyky on yleensä noin 35 dBA ja maksimimelutaso ei saisi yön aikana nousta yli 45 - 50 dBA: n, jotta uni ei häiriintyisi. Enimmäisäänitason lisäksi ehdotetaan vielä vuorokauden ekvivalenttitasoksi enintään 55 - 60 dBA, eli suunnilleen samaa arvoa kuin sallitaan tieliikenteen melulle. Enimmäisäänitason ja ekvivalenttitason keskinäinen yhteys riippuu junien liikennöintitiheydestä. Jos kaikki ohiajavat junat aiheuttavat 75 dBA:n enimmäisäänitason 15 sekunnin ajan, on vuorokauden ekvivalentti äänitaso seuraavanlainen:
Liikennöintitiheys Ekvivalentti äänitaso
1 juna tunnissa 51 dB
2 junaa tunnissa 54 dB 3 junaa tunnissa 57 dB 4 junaa tunnissa 60 dB
Tutkimuksessa kiinnitetään huomiota myös siihen, että raja-arvon yhteydessä pitäisi ilmoittaa, kuinka se määritetään. Tärkein seikka on se, kuinka valitaan enimmäisäänitason laskentaan mukaan otettavat junat Tanskassa esimerkiksi enimmäisäänitason raja-arvoa verrataan melui
simpaan rata-osuudella säännöllisesti liikennöivään junaan. Japanissa taas enimmäisäänitason laskemista varten mitataan 20 perättäisen junan äänitaso, ja 10 meluisinta niistä otetaan lasken
nassa huomioon. Aikavakion (F tai S) valinnan vaikutus mitattuun raideliikenteen enimmäisää- nitasoon on ruotsalaisten mittausten mukaan noin 2 dB.
(Göransson 1990).
