___________________________________________________________________________ [624024]

___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
1

1. Introducere în problema poluării fonice la
transportul feroviar

1.1. Problema poluării fonice

Zgomotul este o formă a energiei acustice care prod uce senzaŃii auditive neplăcute.
Acesta însoșește practic orice activitate umană, ia r efectele sale negative au fost sesizate
dintotdeauna.
Deși zgomotul se numără printre numeroșii agenŃi de poluare, el se individualizează
de aceștia prin câteva aspecte particulare. În prim ul rând, vorbim despre problema poluării
fonice numai dacă sunt afectate condiŃiile de habit at ale oamenilor. Interesează în mod
special confortul, condiŃiile de muncă și, în situa Ńii relativ rare, când expunerea la
zgomote deosebit de intense este de mai lungă durat ă, zgomotul poate fi privit ca factor de
îmbolnăvire.
În al doilea rând, zgomotul este perceput în mod di ferit de către subiecŃii umani.
Același zgomot poate fi considerat de unii ca fiind intolerabil, în timp ce alŃii îl găsesc
agreabil. Cu toate acestea, pe baza încercărilor pr ivind expunerea indivizilor la zgomote și
prelucrarea statistică a rezultatelor astfel obŃinu te, au fost puse în evidenŃă limitele de la
care zgomotele devin critice pentru diferite situaŃ ii de expunere a subiecŃilor umani.
Aceste limite au fost incluse în standarde și regle mentări obligatorii care reprezintă
suportul tehnic al implementării politicilor de com batere a poluării fonice.
Zgomotul este perceput în mod diferit și în funcŃie de frecvenŃă și aceasta se
întâmplă datorită sensibilităŃii selective diferenŃ iate a subiecŃilor umani. În general,
zgomotele de frecvenŃă joasă sau foarte înaltă sunt mai puŃin perceptibile.
În fine, o altă trăsătură a poluării fonice constă în faptul că efectul neplăcut al
zgomotului încetează odată cu emisia sursei de zgom ot. Acest aspect arată că poluarea
fonică este mai puŃin periculoasă, iar combaterea a cesteia reclamă mai puŃine resurse, spre
deosebire de poluarea cauzată de alŃi agenŃi, cum a r fi cei chimici, de exemplu, la care
efectele poluării persistă o lungă perioadă de timp .

___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
2 În ciuda celor de mai sus, cercetările statistice i ndică faptul că zgomotul este
principalul factor de poluare pentru marea majorita te a respondenŃilor. Sensibilitatea
crescută a subiecŃilor umani faŃă de zgomot justifi că așadar interesul deosebit cu care au
fost tratate de către specialiști problemele legate de producerea, propagarea și combaterea
zgomotului. Mai mult, este important să observăm fa ptul că de:a lungul timpului, pe
măsură ce problemele poluării fonice s:au amplifica t, acestea au luat valenŃe sociale și
politice determinând atât administraŃiile de la niv el central, cât și pe cele de la nivel local
să conceapă și să implementeze în practică în mod s istematic o serie de măsuri menite să
combată poluarea fonică în toate arealele locuite ș i, mai cu seamă, în zonele marilor
aglomeraŃii urbane.
Problema poluării fonice este legată în primul rând de sursele acestei poluări și
anume, sursele de zgomot care se diferenŃiază după mecanismele de producere a energiei
acustice și după intensitatea cu care această energ ie este emisă, respectiv puterea acustică.
O altă caracteristică importantă a surselor de zgom ot este spectrul de frecvenŃă, respectiv
modul în care puterea acustică este distribuită în intervalele de frecvenŃă.
Spre exemplu, în cazul traficului feroviar, cele ma i importante surse de zgomot care
pot contribui în mod semnificativ la poluarea fonic ă a zonelor din vecinătatea căii de
rulare sunt agregatele de forŃă, aparatul de rulare și curgerea aerului în jurul vehiculelor
din tren. Puterea acustică a acestor surse este dif erită și, în plus, se modifică odată cu
creșterea vitezei de circulaŃie. Astfel, la viteze mici de circulaŃie, este preponderent
zgomotul emis de agregatele de forŃă, pentru ca apo i să devină dominant zgomotul produs
de aparatul de rulare. În fine, la viteze foarte ma ri de circulaŃie, zgomotul aerodinamic
produs de curgerea aerului în jurul vehiculelor are cel mai mare impact asupra zonelor
susceptibile de a fi afectate de poluarea fonică a trenurilor. Pe de altă parte, odată cu
creșterea vitezei de circulaŃie se modifică și comp oziŃia spectrală a puterii acustice a
surselor de zgomot. În general, valorile maxime ale intensităŃii zgomotelor se
înregistrează la frecvenŃe mai mari, în mod corespu nzător creșterii vitezei de circulaŃie.
Circulând legate în trenuri, vehiculele feroviare p roduc un zgomot care în zonele din
vecinătatea căii ferate este perceput ca fiind deos ebit de zgomotul cauzat de alte mijloace
de transport terestre cum sunt, de exemplu, autoveh iculele rutiere. Într:adevăr, din punct
de vedere acustic, autovehiculele rutiere reprezint ă surse de zgomot punctiforme
omnidirecŃionale pentru că ele au dimensiuni mult m ai mici decât distanŃele până la zonele
limitrofe drumurilor. Pe de altă parte, modul de su ccedare a acestor surse de zgomot este
de cele mai multe ori aleator. Ca urmare, nivelul d e zgomot din vecinătatea căilor rutiere
are o variaŃie aleatoare care prezintă în mod frecv ent distribuŃii gaussiene. Acest aspect
face ca nivelul de zgomot să poată fi caracterizat prin parametri specifici, cum sunt
valoarea medie și dispersia nivelului de zgomot, îm preună cu alŃi parametri care se deduc
din legea de repartiŃie: nivelurile de zgomot pentr u intervalele de timp reprezentând 1%,
50 % sau 90 % dintr:o anumită perioadă de timp cons iderată de referinŃă.
În mod cu totul diferit se petrec lucrurile în situ aŃia zgomotului produs de vehiculele
feroviare. Pentru un observator aflat lângă calea f erată, trecerea unui tren este receptată ca
un fenomen acustic cu o componentă deterministă cla ră. Nivelul de zgomot crește brusc la

___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
3 apropierea trenului de punctul de observare și se m enŃine la un nivel aproximativ constant
pe toată durata trecerii trenului, pentru ca apoi n ivelul de zgomot să scadă și să revină la
valoarea iniŃială.
Având în vedere aspectele de mai sus, zgomotul prod us de trecerea unui tren poate fi
caracterizat prin nivelul maxim al zgomotului, comp oziŃia sa spectrală și așa:numita
amprentă acustică (sonoră) care reprezintă practic evoluŃia în timp a nivelului de zgomot
global înregistrat în vecinătatea căii ferate.
Problema poluării fonice își găsește soluŃia în ide ntificarea căilor și mijloacelor de
combatere a zgomotului astfel încât să fie asigurat e condiŃiile ca nivelurile de zgomot
efectiv măsurate să se încadreze în limitele presta bilite prin reglementările în vigoare. În
principiu, există două abordări, respectiv combater ea la sursă a zgomotului prin luare
acelor măsuri care să reducă puterea acustică a ace steia și combaterea zgomotului pe calea
de propagare. În această din urmă situaŃie, măsuril e de combatere a zgomotului au ca
principal obiectiv atenuarea puterii acustice trans mise pe căile de propagare.

1.2. NoŃiuni generale de acustică

1.2.1. Unde acustice

După cum se cunoaște, sunetul este o perturbare a a erului cauzată de propagarea
undelor de presiune capabilă să producă senzaŃii au ditive. Aceasta înseamnă că frecvenŃa
unui sunet este cuprinsă în mod obișnuit între 20 ș i 20 kHz, interval de frecvenŃă care
definește domeniul de audibilitate al fiinŃei umane . Evident că limitele domeniului de
audibilitate variază de la un individ la altul, mai ales în ceea ce privește limita superioară.
Trebuie subliniat faptul că sunetele se pot propaga atât prin mediile gazoase, cum
este aerul, cât și prin cele lichide, cel mai comun exemplu din acest punct de vedere fiind
propagarea sunetelor prin apă.
De cele mai multe ori, producerea sunetelor este r ezultatul vibraŃiei corpurilor
solide care perturbă moleculele de aer prin compres ia și rarefierea acestora în mod repetat.
VibraŃia unui corp solid se transmite moleculelor d e aer cu care acesta este în contact și
rezultă astfel o undă de presiune care se propagă p rin aer, îndepărtându:se din ce în ce mai
mult de corpul care vibrează denumit în continuare sursă acustică .
Sunetul este caracterizat prin amplitudinea și frec venŃa undelor de presiune și, legat
de acest aspect, trebuie reŃinut faptul că amplitud inea undelor de presiune este cu mult mai
mică decât presiunea statică a aerului. Deși sunt s ituaŃii în care sunetul este caracterizat
printr:o singură frecvenŃă, de cele mai multe ori, avem de:a face cu sunete care au mai
multe componente de frecvenŃe diferite. Totalitatea acestor componente definesc spectrul
sunetului.

___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
4

Fig. 1.1. Spectrul nivelului de zgomot la circulaŃi a în aliniament [ 6].

În fig. 1.1. este prezentat cu titlu de exemplu spe ctrul de zgomot produs la circulaŃia
în aliniament. Se observă că în acest caz, zgomotul este concentrat în domeniul de
frecvenŃă situat între 250 și 2000 Hz și prezintă d ouă vârfuri la 500 și respectiv 1200 Hz.
Viteza cu care se propagă undele de presiune prin a er este mult mai mare decât
viteza cu care vibrează moleculele de aer. În condi Ńii normale de temperatură și presiune,
vorbim de o viteza a sunetului este cca. 344 m/s (1 238 km/h). Viteza de propagare a
sunetului nu depinde de frecvenŃă, în schimb se mod ifică puŃin în funcŃie de umiditatea și
presiunea statică a aerului. Este interesant faptul că viteza de propagare a sunetului crește
odată cu temperatura aerului (0,6 m/s la fiecare gr ad Celsius) și acest aspect explică de ce
se poate produce o creștere a nivelului de zgomot a tunci când apare fenomenul de
inversiune termică.
Sunetul se propagă prin punerea în mișcare a partic ulelor de aer situate la distanŃe
din ce în ce mai mari de sursa care l:a produs. Din punct de vedere geometric, propagarea
sunetului este caracterizată prin frontul de undă care reprezintă locul geometric al
punctelor care vibrează în fază. Cel mai simplu fro nt de undă este cel al unei unde plane
(fig. 1.2).

Fig. 1.2. Frontul de undă al undei plane [ 7].

___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
5 Alte fronturi de undă simple sunt cele care caracte rizează undele sferice sau undele
cilindrice. Adoptând anumite simplificări, se poate considera că roata emite unde sferice,
iar șina produce unde acustice cilindrice. Trebuie reŃinut faptul că la distanŃe mari de o
sursă acustică, undele acustice produse de aceasta pot fi aproximate local prin unde plane.
Intensitatea senzaŃiei cu care este perceput un sun et produs de o anumită sursă
acustică depinde de amplitudinea undelor de presiun e care, la rândul ei, depinde de
amplitudinea vibraŃiei sursei. Rezultă de aici că r educerea intensităŃii senzaŃiei auditive
produsă de un zgomot nedorit se poate obŃine prin a mortizarea vibraŃiei sursei acustice.

1.2.2. Factorii care influenŃează propagarea undelo r acustice

Într:un anumit interval de timp, sursa acustică tra nsferă în aerul înconjurător o
cantitate de energie, care se regăsește apoi în vol ume de aer din ce în ce mai mari pe
măsură ce unda sonoră se depărtează de sursă. În ac est mod, cantitatea de energie
conŃinută în unitatea de volum (densitatea de energ ie acustică) scade, ceea ce conduce la o
reducere a amplitudinii undei. Pe cale de consecinŃ ă, intensitatea senzaŃiei auditive
produsă de o sursă acustică se diminuează cu atât m ai mult cu cât distanŃa până la sursa
respectivă crește. Cu alte cuvinte, avem de:a face cu atenuarea undelor acustice datorită
dispersiei energiei în spaŃiul înconjurător. Acest efect este cunoscut sub denumirea de
atenuarea geometrică .
Pe lângă atenuarea geometrică, undele acustice sunt atenuate și de efectul frecării
interne a aerului datorită vâscozităŃii acestuia. A re loc o transformare parŃială a energiei
acustice în energie calorică, denumită generic absorbŃie atmosferică . Efectul acesteia
constă în diminuarea energiei transportate de unda acustică. AbsorbŃia atmosferică
acŃionează în primul rând asupra componentelor de f recvenŃă mare la care viteza de
vibraŃie a moleculelor de aer este mai mare raporta tă la amplitudinea undei. Datorită
acestui fapt, se modifică spectrul sunetelor atunci când sunt percepute la distanŃe mari de
sursa care le:a produs, în sensul că acestea sunt p ercepute ca sunete ‘înfundate’.
Când undele acustice devin incidente pe suprafaŃa u nui obstacol, cum ar fi, de
exemplu, un ecran ca cel din fig. 1.3, se produc tr ei fenomene diferite: reflexia (săgeŃile
galbene), refracŃia (săgeŃile roșii) și difracŃia (săgeŃile verzi) undelor sonore.
Reflexia undelor sonore constă în revenirea acestor a în mediul din care au provenit
atunci când întâlnesc suprafaŃa de separaŃie cu un alt mediu, în cazul de faŃă, suprafaŃa
ecranului. Trecerea undelor sonore dintr:o parte în alta a suprafeŃei de separaŃie dintre
două medii cu proprietăŃi diferite reprezintă refra cŃia undelor sonore. RefracŃia are loc cu
modificarea direcŃiei de propagare a undelor sonore . DifracŃia constă în ocolirea unui
obstacol de către undele sonore. Toate cele trei fe nomene se pot explica prin aceea că, sub
acŃiunea undelor sonore incidente, particulele ecra nului de la suprafaŃa acestuia, inclusiv
cele de la margini, încep să vibreze și astfel emit la rândul lor unde sonore fie înapoi spre
undele incidente –reflexia, fie în interiorul mater ialului ecranului – refracŃia, ori înainte,
de cealaltă parte a ecranului – difracŃia.

___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
6

Fig. 1.3. Efectele unui ecran asupra propagării und elor sonore.

Legile care guvernează cele trei fenomene sunt impo rtante pentru proiectarea și
construirea barierelor de protecŃie anti:fonică. Sp re exemplu, dacă baiera de protecŃie anti:
fonică este din beton sau cărămidă, atunci aproape întreaga energie acustică incidentă va fi
reflectată, iar apoi, prin reflexii multiple între caroseria vehiculelor din tren și bariera
însăși, se poate întâmpla ca zgomotul să depășească bariera și astfel eficienŃa acesteia să
fie mult diminuată. Pentru a evita acest lucru, sup rafaŃa barierei poate fi tapetată cu
materiale fonoabsorbante. Aceste materiale fonoabso rbante au în compunere o structură
fibroasă sau poroasă. Undele acustice incidente pe suprafaŃa acestor materiale nu mai sunt
reflectate și nici transmise prin barieră pentru că energia acustică a acestora este
transformată în căldură prin frecare – efectul de absorbŃie a zgomotului. Este vorba de
frecarea dintre particulele de aer aflate în mișcar e datorită undelor acustice și materialul
fibros sau porii materialelor din care este confecŃ ionat tapetul fonoabsorbant.
Când undele acustice se propagă în câmp deschis pot interveni efecte suplimentare
datorate refracŃiei în prezenŃa vântului sau a grad ientului de temperatură (fig. 1.4). În mod
obișnuit, viteza vântului crește cu altitudinea. Re zultatul este că atunci când undele
acustice se propagă în sens contrar direcŃiei vântu lui, acestea sunt refractate în sus, iar
când undele acustice se propagă în același sens cu direcŃia vântului, undele acustice sunt
‚obligate’ să se propage în jos. InfluenŃa acestor e fecte ale refracŃiei depinde de cât de
mult se modifică viteza vântului în funcŃie de alti tudine. Propagarea undelor acustice în
prezenŃa vântului conduce, după caz, fie la formare a unei ‘umbre acustice’ – nivel de
zgomot mai mic, fie la o intensificare a undelor ac ustice. Rezultatele măsurătorilor
efectuate în astfel de condiŃii vor prezenta abater i semnificative în raport cu cele obŃinute
în absenŃa vântului și care sunt în conformitate cu legea atenuării geometrice.
Un alt factor care poate influenŃa propagarea undel or acustice în câmp deschis este
temperatura aerului, mai precis, variaŃia acesteia. În condiŃii atmosferice obișnuite,
temperatura descrește cu creșterea altitudinii, iar undele acustice sunt refractate în sus.

___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
7

Fig. 1.4. Propagarea undelor sonore în diferite con diŃii de mediu.

Sunt situaŃii în care apare așa:numita inversiune termică , când temperatura aerului
crește cu altitudinea. Inversiunea termică poate să apară după apusul soarelui și să persiste
toată noaptea și chiar pe parcursul dimineŃii următ oare. În această eventualitate, undele
acustice sunt refractate în jos, iar măsurătorile d e zgomot efectuate în asemenea
circumstanŃe vor pune în evidenŃă nivele mult mai m ari.
Deși este cunoscut faptul că undele acustice se pro pagă bine pe timp de ceaŃă sau în
zilele cu precipitaŃii ușoare, acest lucru se doved ește a fi rezultatul absenŃei gradienŃilor de
temperatură sau vântului în timpul precipitaŃiilor. Pe de altă parte, trebuie remarcat faptul
că un alt factor care contribuie la buna propagare a undelor acustice în circumstanŃele de
mai sus este faptul că zgomotul de fond are un nive l mai mic datorită reducerii
activităŃilor desfășurate în aer liber.

___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
8 Un alt factor care poate influenŃa propagarea undel or acustice este zăpada. Se
cunoaște, de exemplu, faptul că propagarea undelor acustice nu este influenŃată în mod
semnificativ de ninsorile ușoare. Cu toate acestea, există o anumită influenŃă și aceasta
provine de la stratul de zăpadă depus pe suprafaŃa solului. În anumite cazuri stratul de
zăpadă de pe sol se va comporta ca un tratament de absorbŃie acustică și va contribui la
creșterea atenuării undelor acustice, producând așa numitul ‘efect de sol’. Efectele de sol
pot fi produse de asemenea și de suprafeŃele acoper ite cu iarbă sau altele asemănătoare și
trebuie considerate în evaluarea propagării zgomotu lui la distanŃe mari.
În ceea ce privește zgomotul produs de traficul fer oviar, de regulă, efectele de sol nu
sunt luate în calcul datorită traseelor de propagar e a zgomotului care sunt mult mai
restrânse. Evident că în cazul în care se pune prob lema propagării zgomotului produs de
traficul feroviar la mari distanŃe, aceste efecte t rebuie considerate. În astfel de situaŃii,
introducerea de bariere anti:fonice va determina o ridicare aparentă a sursei de zgomot
pentru zonele protejate de bariere și va diminua as tfel atenuarea dată de efectul de sol,
ceea ce va limita până la urmă însăși eficienŃa bar ierelor.

1.2.3. Mărimi acustice

S:a arătat că undele sonore sunt unde de presiune c are se propagă prin aer, capabile
să producă senzaŃii auditive. Trebuie precizat că c eea ce interesează de fapt este variaŃia
de presiune în jurul presiunii statice a aerului, v ariaŃie care poartă denumirea de presiune
sonoră sau presiune acustică .
Cea mai simplă formă de undă sonoră este unda armon ică care este caracteristică
unui ton pur. ImportanŃa teoretică și practică a un delor armonice constă în faptul că orice
sunet cu variaŃie periodică sau aleatorie în timp p oate fi descompus într:o sumă de unde
armonice.
Într:un punct oarecare din spaŃiu, presiunea acusti că a unei unde armonice poate fi
exprimată sub forma

) πν2cos( )( ϕ+ = t ptpo , (1.1)

în care po este amplitudinea presiunii acustice, ν – frecvenŃa, ϕ – faza iniŃială, iar t –
timpul.
FrecvenŃa reprezintă numărul de cicluri efectuate î n unitatea de timp și această
mărime este legată de înălŃimea unui sunet. Unitate a de măsură a frecvenŃei este Hertz:ul
(Hz); 1 Hz este frecvenŃa de un ciclu pe secundă.
Din punct de vedere cinetic, undele acustice pot fi descrise prin viteza de oscilaŃie a
particulelor de aer. Între viteză de oscilaŃie și p resiunea acustică se stabilește o relaŃie care
depinde de frontul de undă. În general, presiunea a custică și viteza de oscilaŃie nu sunt în
fază, iar raportul celor două mărimi se numește impedanŃă acustică .

___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
9 În cazul undelor plane, presiunea acustică și vitez a de oscilaŃie sunt în fază, iar
raportul acestora reprezintă impedanŃa acustică specifică care este egală cu

ρ== cvpZ , (1.2)

unde cu v s:a notat viteza de oscilaŃie, c este viteza de propagare a undelor acustice, iar ρ
reprezintă densitatea mediului prin care se propagă undele acustice.
Sub aspect energetic, propagarea unei unde acustice prin aer presupune transportul
unei anumite cantităŃi de energie acustică care pro vine de la sursa acustică care a emis
respectiva undă. Această cantitate de energie poate fi descrisă printr:o mărime specifică,
densitatea de energie acustică , care reprezintă raportul dintre energia acustică conŃinută
într:un volum de aer și acel volum. Unitatea de măs ură este J/m 3.
Densitatea de energie acustică are două componente, o componentă reprezintă
densitatea de energie cinetică, iar o alta, densita tea de energie potenŃială.

Fig. 1.5. Explicativă pentru intensitatea acustică .

Sursa acustică cedează în fiecare moment o anumită cantitate de energie acustică
care apoi se propagă prin mediul înconjurător. Să n e imaginăm o suprafaŃă elementară de
arie d S așezată perpendicular pe direcŃia de propagare a u nor unde acustice plane (fig.
1.5). Presiunea acustică exercitată pe acea suprafa Ńă este p(t), iar viteza de oscilaŃie a
particulelor, v(t). Ca urmare, energia acustică care traversează sup rafaŃa elementară în
unitatea de timp, respectiv puterea acustică sau, c um i se mai spune, fluxul de energie
acustică, este dată de relaŃia

)(d )()(d tFtvtW= , (1.3)

unde d F(t) este forŃa exercitată asupra elementului de supra faŃă

Stp tF )d( )(d= . ( 1.4)

___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
10 Rezultă fluxul de energie acustică sub forma

StptvtW )d()()(d= . (1.5)

Raportul dintre fluxul de energie acustică care tra versează o suprafaŃă și aria acelei
suprafeŃe se numește intensitate acustică și se def inește prin relaŃia

)()(d)(d)( tptvStWtI == [W/m 2]. (1.6)

Intensitatea acustică într:un anumit punct al unei unde acustice este un vector având
același suport și același sens cu viteza de oscilaŃ ie a particulei din punctul respectiv. Dacă
direcŃia de propagare a undei acustice nu este perp endiculară pe suprafaŃă, atunci prin acea
suprafaŃă va trece un flux elementar mai mic compar ativ cu situaŃia anterioară, respectiv

αcos)d( )(d StItW= , (1.7)

unde α este unghiul de incidenŃă a undelor acustice pe su prafaŃa respectivă.
łinând seama de relaŃia (1.2), rezultă că în cazul unei unde plane, intensitatea
acustică este proporŃională cu pătrarul presiunii a custice

ctptptvtIρ==)()()()(2
. (1.8)

Din punctul de vedere al percepŃiei undelor acustic e, interesează valorile medii
calculate pe o durată de timp mult mai mare decât c ea mai mare perioadă a componentelor
spectrale ale undelor acustice

∫ρ=TttpTcI
02)d(11, (1.9)

unde T este timpul de integrare a pătratului presiunii ac ustice.
Observăm că în membrul drept intervine media pătrat ică a presiunii acustice

∫=TttpTp
02 2)d(1. (1.10)

Rezultă că intensitatea acustică medie este proporŃ ională cu presiunea acustică
medie pătratică

21pcIρ= . (1.11)

___________________________________________________ ________________________
___________________________________________________ ________________________
11 Plecând de la relaŃia (1.7), rezultă că fluxul mediu de energie acustică sau puterea
acustică medie care traversează o suprafaŃă cu aria S așezată perpendicular pe direcŃia de
propagare a unei unde acustice plane ( α = 0) este dat de

IS W= . (1.12)

Dacă se consideră suprafaŃa unei sfere de rază r în centrul căreia se află o sursă
acustică, atunci fluxul mediu de energie acustică c are traversează suprafaŃa sferică este

Ir W24π= , (1.13)

unde I este intensitatea acustică medie emisă de sursă în mod uniform indiferent de
direcŃia de propagare.
łinând seama de relaŃia (1.11), se poate obŃine pre siunea acustică medie pătratică
produsă de sursă la distanŃa r de aceasta

22
4rWc p
πρ= . (1.14)

Se observă că presiunea acustică medie pătratică es te invers proporŃională cu
pătratul distanŃei de la sursă la punctul de observ aŃie. RelaŃia (1.14) reprezintă modelul
matematic al dispersiei geometrice a undelor acusti ce .
Revenind la presiunea acustică medie pătratică, se poate arăta cu ușurinŃă că în cazul
unei unde acustice armonice de frecvenŃă ν, respectiv de perioadă To=1/ ν (v. rel. (1.1)),
presiunea medie pătratică calculată pentru un inter val de timp mult mai mare decât
perioada de oscilaŃie ( T>> To) este egală practic cu presiunea medie pătratică c alculată
pentru o perioadă

2)d πν2 ( cos1)d(1lim2
02 2
02 2 oT
o
oT
Tpt t pTttpTpo=ϕ+ = = ∫∫∞→, (1.15)

unde, se reamintește, că po este amplitudinea presiunii acustice.
Cu titlu de exemplu, se precizează că în cazul unei unde armonice de 20 Hz, media
pătratică a presiunii acustice calculată pentru un interval de integrare de 0,2 s prezintă o
diferenŃă de sub 1 % în raport cu media pătratică c alculată pentru o perioadă, adică 0,05 s.
Acest aspect face ca pentru măsurătorile de zgomot să fie utilizate două intervale de timp
pentru integrare, un interval mai mare, 1s, pentru modul de lucru lent (slow) și un interval
mai mic pentru modul de lucru rapid (fast). Pe de a ltă parte, în anumite aplicaŃii se adoptă
intervale de timp mult mai lungi, 1 oră, 4 : 8 ore etc.
Să mai reŃinem faptul că rădăcina pătrată din presi unea medie pătratică reprezintă
presiunea acustică eficace

___________________________________________________ ________________________
___________________________________________________ ________________________
12 ∫==TttpTp p
02 2)d(1. (1.16)

În cazul unei unde acustice armonice, presiunea acu stică eficace este

op p22= . (1.17)

În aplicaŃiile practice, domeniul în care intensita tea acustică poate lua valori este
foarte întins și de aceea nu este recomandată evalu area acesteia pe o scară liniară a
unităŃilor absolute, ci pe o scară logaritmică prin raportare la o valoare de referinŃă. Pentru
aceasta se definește nivelul de intensitatea acustică , exprimat în decibeli [dB], ca fiind
logaritmul în baza zece al raportului dintre intens itatea acustică medie și intensitatea
acustică (medie) la limita audibilităŃii, multiplic at cu 10

oIIIL lg10= , [dB], (1 .18)

unde Io = 10:12 W/m 2 este valoarea intensităŃii acustice la limita de a udibilitate.
Având în vedere relaŃia dintre intensitatea acustic ă medie și presiunea acustică
medie pătratică (rel. (1.11)), se definește în mod asemănător nivelul presiunii acustice
conform relaŃiei

o opp
ppL lg20 lg1022
== , [dB], (1.19)

unde po = 20 µPa este presiunea acustică de referinŃă care coresp unde limitei de
audibilitate. De menŃionat faptul că un sunet are n ivelul intensităŃii acustice egal cu
nivelul presiunii acustice.
Întrucât scara decibelilor este una logaritmică, ni velul a două sunete nu se adună
aritmetic, ci acesta rezultă în urma adunării inten sităŃilor acustice medii sau a presiunilor
acustice medii pătratice. Spre exemplu, dacă într:u n punct din spaŃiu, două surse produc
zgomote având fiecare nivelul de presiune acustică L1 și L2,

oppL2 , 1
2 , 1 lg20= , (1. 20)

unde p1,2 este presiunea acustică eficace, atunci presiunea acustică medie pătratică produsă
de cele două surse va fi

) 10 10(10/ 10/ 2 2
22
12 12 1 L L
op p p p + =+= , (1.21)

___________________________________________________ ________________________
___________________________________________________ ________________________
13 unde a doua egalitate a rezultat din rel. (1.20), i ar nivelul presiunii acustice va fi

) 10 10lg(10 lg1010/ 10/
22
12 1 L L
oppL + == . (1.22)

Se poate vedea ușor că dacă L1 = L2, atunci

3 2lg10 ) 102lg(101 110/1+=+=⋅= L L LLdB, (1.23)

pentru că 10·lg2 ≅ 3.
Cu alte cuvinte, două zgomote, care au același nive l al presiunii acustice, însumate
vor avea un nivel al presiunii acustice mai mare cu 3 dB. Pe cale de consecinŃă și
extrapolând, rezultă la ca fiecare dublare a număru lui de surse identice, nivelul presiunii
acustice crește cu câte 3 dB.

Fig. 1.6. Explicativă pentru atenuarea geometrică.

Un alt exemplu se referă la modul în care scade cu distanŃa nivelul presiunii acustice
produs de o sursă care are puterea acustică medie W și emite în toate direcŃiile în mod
uniform (fig. 1.6). Se consideră așadar două puncte de observaŃie situate la distanŃele r1 și
respectiv r2 de sursa acustică. łinând seama de relaŃia (1.14), avem presiunea acustică
medie pătratică în cele două puncte

2
2 , 12
2 , 14rWc p
πρ= . (1. 24)

___________________________________________________ ________________________
___________________________________________________ ________________________
14 Nivelul presiunii acustice este dat de relaŃia

22
2 , 1
2 , 1 lg10
oppL= . (1. 25)

Înlocuind presiunea acustică medie pătratică din (1 .24) în (1.25), rezultă

2 2
2 , 12 , 14lg10
oprcWL
πρ= . (1.26)

Se poate calcula acum diferenŃa dintre cele două ni vele ale presiunii acustice

21
22
122
21 2 lg20
4lg10
4lg10rr
prcW
prcWL LL
o o=
πρ−
πρ=−=∆ . (1.27)

Se observă că dacă r1 < r2, așa cum este în figura 1.6 a, diferenŃa dintre ni velele de
presiune acustică este negativă – zgomotul este mai slab pe măsură ce ne depărtăm de
sursă. Evident că dacă r1 > r2 (fig. 1.6, b), adică ne apropiem de sursă, diferenŃ a dintre
nivelele de presiune acustică devine pozitivă, ceea ce arată că zgomotul devine mai
puternic.
Încă un aspect interesant se referă la ce se întâmp lă atunci când se dublează distanŃa.
Deci în relaŃia (1.27) luăm r2 = 2 r1 și obŃinem

621lg201 2 −==−=∆ L LL dB. (1.28)

Cu alte cuvinte, la dublarea distanŃei, nivelul pre siunii acustice scade cu 6 dB.
Această regulă este specifică atenuării geometrice produsă de o sursă punctiformă (de
mici dimensiuni în raport cu distanŃa de la sursă l a receptor).

Problemă: Dacă la distanŃa ro = 300 m zgomotul produs de rularea unei osii este
Lo = 64 dB, să se calculeze zgomotul produs în centru l unei curbe circulare cu raza
r = 200 m la circulaŃia unui tren de marfă cu 32 vag oane pe patru osii tractate de două
locomotive tip CoCo. Se consideră că din punct de v edere acustic toate osiile sunt echi:
potente.
Rezolvare. Pentru ușurarea expunerii, introducem următoarele notaŃii:
: Numărul de vagoane din tren, Nv = 32;
: Numărul de locomotive, Nl = 2;
: Numărul de osii ale unui vagon, Nov = 4;
: Numărul de osii ale unei locomotive tip CoCo, Nol = 6.

___________________________________________________ ________________________
___________________________________________________ ________________________
15 Se calculează numărul de osii ale trenului

ovl ovv t nN nN N += (1.29)

14062432 =⋅+⋅=tN osii.

Presiunea acustică medie pătratică produsă de o osi e la distanŃa ro este obŃinută cu
relaŃia (1.14)

22
4orWc p
πρ= , ( 1.30)

unde W este puterea acustică medie a osiei, iar ρc este impedanŃa acustică specifică a
aerului.
Nivelul de presiune acustică corespunzător unei osi i la distanŃa ro

22 22
4lg10 lg10
oo o prcW
ppL
πρ== . (1.31)

Presiunea medie pătratică produsă de cele Nt osii ale trenului la distanŃa ro

t
ot N
rWc p22
4πρ= . (1.32 )

Nivelul presiunii acustice produs de cele Nt osii ale trenului la distanŃa ro

t t
oot
oot
oto
to N L N
prcWN
prcWN
ppL lg10 lg10
4lg10
4lg10 lg1022 22 22
+=+
πρ=
πρ== . (1.33)

DiferenŃa dintre nivelul de presiune acustică produ s de tren la ro și r

ot torrL LL lg20=−=∆ , (1.34)

unde cu Lt s:a notat nivelul presiunii acustice la distanŃa r de tren.
Rezultă nivelul presiunii acustice cerut

rrN LrrL Lo
t
oto t lg20 lg10 lg20 ++=−= . (1.35)

___________________________________________________ ________________________
___________________________________________________ ________________________
16 Efectuăm înlocuirile și obŃinem

98,84 315lg106049140lg1060200300lg20 140lg1060 =+=

⋅ += ++=tL dB.

Măsurarea nivelului presiunii acustice sau calculul acestuia pe baza unui model
teoretic presupune între altele determinarea distri buŃiei energiei acustice în diferite
intervale de frecvenŃă. Cu alte cuvinte, vorbim des pre spectrele nivelului de presiune
acustică. Aceste spectre sunt foarte utile atunci c ând se dorește analizarea caracteristicilor
surselor de zgomot pentru că orientează asupra inte rvalelor de frecvenŃă în care este
concentrată cea mai mare parte a energiei acustice sau, dimpotrivă, pot pune în evidenŃă
faptul că energia acustică a sursei este relativ un iform distribuită de:a lungul spectrului.
Sunt caracteristici esenŃiale care contribuie la în Ńelegerea mecanismelor de funcŃionare a
surselor de zgomot. Totodată, spectrele nivelelor d e presiune acustică sunt un instrument
indispensabil pentru proiectarea și verificarea măs urilor de combatere a zgomotului.
Pentru analiza spectrelor nivelului de presiune acu stică se utilizează două tipuri de
intervale de frecvenŃă standardizate: octava și 1/3 octavă.
Octava este intervalul de frecvenŃă a cărei limită superioară, νs, este de două ori mai
mare decât limita inferioară, νi,

2νν=
is. (1.36)

Pentru fiecare interval de o octavă se definește fr ecvenŃa centrală, νc, ca medie
geometrică a frecvenŃelor limită

si c νν ν= . (1.37)

Fiecare octavă poate fi împărŃită în trei intervale de 1/3 octavă, astfel încât pentru
fiecare interval de 1/3 octavă raportul dintre frec venŃa limită superioară și cea limită
inferioară să fie

26, 1 2νν 3 / 1≈=
is. (1.3 8)

FrecvenŃa centrală a unui interval de 1/3 octavă se definește în mod asemănător, ca
medie geometrică a frecvenŃelor limită superioară ș i inferioară.
Valorile standardizate ale intervalelor de o octavă și 1/3 octavă sunt prezentate în
tabelul 1.1.

___________________________________________________ ________________________
___________________________________________________ ________________________
17 Tabelul 1.1.Valorile standardizate ale intervalel or de 1/3 octavă.

FrecvenŃa [Hz]
Octava 1/3 octavă
Limita
minimă Valoarea
centrală Limita
maximă Limita
minimă Valoarea
centrală Limita
maximă
11 16 22 14,1 16 17,8
17,8 20 22,4
22,4 25 28,2
22 31,5 44 28,2 31,5 35,5
35,5 40 44,7
44,7 50 56,2
44 63 88 56,2 63 70,8
70,8 80 89,1
89,1 100 112
88 125 177 112 125 141
141 160 178
178 200 224
177 250 355 224 250 282
282 315 355
355 400 447
355 500 710 447 500 562
562 630 708
708 800 891
710 1000 1420 891 1000 1122
1122 1250 1413
1413 1600 1778
1420 2000 2840 1778 2000 2239
2239 2500 2818
2818 3150 3548
2840 4000 5680 3548 4000 4467
4467 5000 5623
5623 6300 7079
5680 8000 11360 7079 8000 8913
8913 10000 11220
11220 12500 14130
11360 16000 22720 14130 16000 17780
17780 20000 22390

___________________________________________________ ________________________
___________________________________________________ ________________________
18 O caracteristică importantă a aparatului auditiv co nstă în sensibilitatea diferenŃiată în
funcŃie de frecvenŃă. Cu altă cuvinte, un sunet la o anumită frecvenŃă și având un anumit
nivel de presiune acustică va produce o senzaŃie au ditivă a cărei intensitate va fi diferită în
comparaŃie cu cea produsă de un sunet având același nivel de presiune acustică, dar o altă
frecvenŃă. Pentru a Ńine seama de sensibilitatea ur echii umane în funcŃie de frecvenŃă s:au
introdus curbele de ponderare în frecvenŃă notate s imbolic prin A, B, C și D (fig. 1.7).

Fig. 1.7. Curbele standardizate de ponderare [ 4].

Ideea de bază pleacă de la observaŃia că la frecven Ńe joase, urechea umană este mai
puŃin sensibilă decât la frecvenŃe medii și înalte. Prin introducerea acestor curbe de
ponderare s:a dorit simularea sensibilităŃii urechi i umane la diferite nivele ale presiunii
acustice. S:a constat destul de repede că sistemul auditiv uman este mult prea complicat
pentru a fi modelat prin astfel de curbe simple. Cu rba A de ponderare este obligatorie, în
timp ce numeroase instrumente de măsurare permit ef ectuarea de măsurări ale nivelului
presiunii acustice ponderat după curba C. Curbele d e ponderare B și D au căzut în
desuetudine și sunt mai puŃin utilizate în aplicaŃi ile din zilele noastre.

Tabelul 1.2. Valorile curbei A de ponderare.

FrecvenŃa
centrală 8 10 12.5 16 20 25 31,5 40 50 63 80
Curba A
(dB) :77,8 :70,4 :63,4 :56,7 :50,5 :44,7 :39,4 :34,6 :30,2 :26,2 :22,5
FrecvenŃa
centrală 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000
Curba A
(dB) :19,1 :16,1 :13,4 :10,9 :8,6 :6,6 :4,8 :3,2 :1,9 :0,8 0,0
FrecvenŃa
centrală 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000 10000 12500
Curba A
(dB) 0,6 1,0 1,2 1,3 1,2 1,0 0,5 :0,1 :1,1 :2,5 :4,3

___________________________________________________ ________________________
___________________________________________________ ________________________
19 Curba A de ponderare se utilizează pe scară largă î n industrie și transporturi, precum
și pentru măsurările de zgomot ambiental. Nivelul p resiunii acustice care a fost ponderat
cu această curbă va avea menŃionat acest lucru, dB( A). În mod asemănător se indică
nivelul presiunii acustice ponderat cu oricare altă curbă de ponderare. Pentru calculele
privind nivelul de presiune acustică la sursele de zgomot de la vehiculele feroviare este
util să se dispună de valorile numerice ale curbei de ponderare în frecvenŃă (A) pentru
intervalele de 1/3 octavă (tabelul 1.2).

1.2.4. Surse acustice elementare

Sursele acustice elementare sunt corpuri sferice ca pabile să:și modifice dimensiunile
în timp astfel încât să emită unde acustice în medi ul în care se află. Sursele acustice
elementare reprezintă de fapt cele mai simple model ele acustice, utile pentru înŃelegerea
modului în care funcŃionează surselor acustice real e.
La o sursă acustică se deosebesc următoarele tipuri de câmpuri: câmpul liber,
câmpul apropiat, câmpul depărtat, câmpul direct și câmpul reverberant.
Câmpul liber este acea regiune în spaŃiu în care undele acustic e emise de o sursă
acustică se propaga liber fără nicio obstrucŃie.
Câmpul apropiat al unei surse acustice este regiunea din apropiere a acesteia unde
presiunea acustică și viteza particulelor nu sunt î n fază. În această regiune undele acustice
nu se atenuează cu 6 dB la fiecare dublare a distan Ńei dintre un punct de observare și sursa
acustică, așa cum se întâmplă în câmpul depărtat. C âmpul apropiat este limitat la o
distanŃă de sursă egală cu aproximativ lungimea de undă a undelor emise sau la o distanŃă
de trei ori mai mare decât cea mai mare dimensiune a sursei.
Câmpul depărtat al unei surse acustice începe acolo unde se termin ă câmpul
apropiat și se întinde până la infinit. De observat faptul că trecerea de la câmpul apropiat
la cel depărtat nu se face brusc, ci treptat, prin așa:numita zonă de tranziŃie . În câmpul
depărtat, nivelul presiunii acustice scade cu câte 6 dB la fiecare dublare a distanŃei până la
sursa acustică, dacă aceasta este de tip punctiform (are dimensiunile mult mai mici decât
distanŃa dintre sursă și punctul de observare). Dac ă sursa acustică este de tip liniar (are o
dimensiune comparabilă cu distanŃa dintre sursă și punctul de observare, celelalte două
fiind mult mai mici), atunci nivelul presiunii acus tice scade cu 3 dB la fiecare dublare a
distanŃei până la sursă.
Câmpul direct este definit ca acea parte a câmpului acustic în c are undele acustice
nu suferă nicio reflexie de la un obstacol.
Câmpul reverberant al unei surse este definit ca acea parte a câmpulu i acustic radiat
de sursă în care are loc cel puŃin o reflexie. Vorb im de câmp reverberant în cazul surselor
care emit într:o încăpere sau alt spaŃiu închis.
Cele mai importante surse acustice elementare sunt : monopolul (sfera pulsantă),
dipolul și cvadripolul.

___________________________________________________ ________________________
___________________________________________________ ________________________
20

Fig. 1.8. Sursă acustică de tip monopol: (a) sferă pulsantă, —, zonă de suprapresiune;
– – –, zonă de subpresiune; (b) caracteristica de d irectivitate.

Monopolul acustic este cea mai simplă sursă acustică și se caracteri zează prin aceea
că radiază unde acustice în mod uniform în toate di recŃiile. Un exemplu de sursă acustică
de tip monopol este o sferă de mici dimensiuni a că rei rază variază periodic în timp,
eventual după o lege sinusoidală (fig. 1.8). În ace st mod, prin suprafaŃa care înconjoară
sfera trece alternativ un anumit debit de fluid (ae r, dacă monopolul este plasat în
atmosferă), creându:se astfel o undă acustică sferi că care se propagă prin fluid în mod
egal în toate direcŃiile.
În practică orice sursă acustică ale cărei dimensiu ni sunt mult mai mici decât
lungimea de undă a undelor emise se va comporta ca un monopol. Această relaŃie între
dimensiunile sursei și lungimea de undă este dată s ub forma

1<<ka , (1.39)

unde a este raza monopolului, iar k = 2 π/L este numărul de undă ( L – lungimea de undă).
În câmpul depărtat al unui monopol aflat la distanŃ a r de sursă, este verificată
condiŃia

1<<kr . (1.40)

Amplitudinea presiunii acustice este dată de relaŃi a

rckQpoπρ=4, (1.41)

unde Q este tăria sursei, ρ : densitatea aerului, c – viteza de propagare, k – numărul de
undă, iar r distanŃa până la sursă.

___________________________________________________ ________________________
___________________________________________________ ________________________
21 Tăria sursei reprezintă volumul de fluid deplasat d e sursă în unitatea de timp. Pentru
o sferă pulsantă, tăria acesteia este egală cu prod usul dintre amplitudinea vitezei
perpendiculare pe suprafaŃa sferei și aria sferei

rckQpoπρ=4, (1.42)

unde Uo este amplitudinea vitezei.
Amplitudinea presiunii acustice (rel. 1.41) nu depi nde de direcŃia după care se
propagă undele acustice, ceea ce semnifică faptul c ă presiunea acustică produsă de un
monopol este aceeași în toate punctele aflate la o anumită distanŃă de sursă. În acest fel,
directivitatea monopolului seamănă cu un cerc (v. f ig. 1.8, b).
Puterea acustică medie radiată de o sursă de tip mo nopol este dată de relaŃia

πρ=82 2ckQW (1.43)

și, întrucât numărul de undă este

c ckνπ=ω= 2 , (1.44)

rezultă că pentru o anumită tărie a sursei, puterea acustică medie este proporŃională cu
pătratul frecvenŃei.
Dipolul acustic este o sursă acustică elementară alcătuită din dou ă surse de tip
monopol acustic aflate la mică distanŃă una de ceal altă ( kd << 1, cu d distanŃa dintre cele
două surse monopol) care pulsează în opoziŃie de fa ză (fig. 1.9, a). Spre deosebire de un
singur monopol, în cazul dipolului nu există o fluc tuaŃie netă de debitului de fluid care
trece prin suprafaŃa din imediata apropiere a surse i. Când o sursă ‘expiră’ cealaltă
‘inspiră’, iar fluidul este mișcat de la o sursă la cealaltă și invers, astfel încât prin
suprafaŃa delimitatoare a sursei nu se efectuează u n transfer net de fluid. Practic, asupra
fluidului din jurul sursei acŃionează o forŃă orien tată perpendicular pe axa dipolului.
O sferă care se deplasează alternativ pe o direcŃie se comportă ca un dipol acustic.
La fel dacă ne referim la un difuzor liber sau la u n piston care vibrează perpendicular pe
planul său.
O sursă acustică dipol nu radiază uniform în toate direcŃiile (fig. 1.9, b). Într:adevăr,
în câmpul îndepărtat, amplitudinea presiunii acusti ce este dată de relaŃia

θπρ= cos4kdrckQp , (1.45)

unde θ este unghiul de directivitate. Se observă că pentr u θ = 0 ° și 180 ° presiunea acustică
este maximă, în timp ce pentru  θ = 90 ° și 270 °, dipolul nu radiază.

___________________________________________________ ________________________
___________________________________________________ ________________________
22

Fig. 1.9. Sursă acustică de tip dipol: (a) dipol; ( b) caracteristica de directivitate.

Puterea medie acustică este dată de relaŃia

πρ=624 2dckQW , (1.4 6)

și se observă că aceasta crește cu puterea a patra a frecvenŃei. În consecinŃă, la frecvenŃe
mici, un dipol va fi mai puŃin eficient decât o sur să monopol care are aceeași tărie.
Cuadripolul acustic constă din două surse dipol care se află la o anum ită distanŃă
una de alta și care vibrează în opoziŃie de fază (f ig. 1.10, a). În cazul cuadripolului acustic
nu avem nici transfer de debit și nici vreo forŃă c are să acŃioneze asupra fluidului, ci se
creează un câmp de tensiuni care generează unde acu stice. Aceste tensiuni au orientare
tangenŃială și, întrucât fluidele nu preiau astfel de tensiuni, eficacitatea acustică a surselor
cuadripol este mai scăzută.

Fig. 1.10. Sursă acustică de tip cuadripol:
(a) cuadripol lateral; (b) caracteristica de direct ivitate a unui cuadripol lateral.

___________________________________________________ ________________________
___________________________________________________ ________________________
23 Pentru câmpul depărtat al unui cuadripol, amplitudi nea presiunii acustice este dată
de relaŃia

θθπρ= sin cos 442dkrckQp . (1.47)

Se poate constata existenŃa a patru direcŃii privil egiate de radiaŃie acustică, precum
și a patru direcŃii după care cuadripolul nu emite unde acustice datorită interferenŃelor
produse între undele produse de fiecare componentă a cuadripolului.
Se poate demonstra că puterea medie acustică a unui cuadripol este proporŃională cu
puterea a 6:a a frecvenŃei, ceea ce indică faptul c ă o astfel de sursă are o eficacitate mai
slabă la joasă frecvenŃă decât o sursă dipol.
Să mai reŃinem că cuadripolul este utilizat în mult e cazuri la modelarea surselor
aerodinamice de zgomot.

1.3. Indicatori de zgomot [8, 9 ]

Evaluarea poluării fonice dintr:un anumit areal se face pe ajutorul unor indicatori
calculaŃi pe baza nivelului mediu al presiunii acustice pe un anumit interval de timp

22
1 22
1d )(1
lg10
ot
t
pttpttL∫−= , (1.48)

unde t1 și t2 reprezintă limitele intervalului de timp.
Nivelul mediu al presiunii acustice se mai numește nivelul echivalent al presiunii
acustice , indicându:se perioada T pentru care se face medierea

202d )(1
lg10
oT
eqTpttpTL∫= . (1.49)

Întrucât în zonele urbane, nivelul presiunii acusti ce (nivelul de zgomot) variază în
mod semnificativ de:a lungul unei zile, s:au defini t niveluri ale presiunii acustice conform
următoarelor perioade ale unei zile: nivelul de zgo mot pe timp de zi, Lzi , nivelul de
zgomot pe timp de seară, L seară , și nivelul de zgomot pe timp de noapte, L noapte .
Nivelul de zgomot pe timp de zi este nivelul mediu de presiune acustică ponderat A
pentru intervalul orar 7 – 19, respectiv 12 ore.

___________________________________________________ ________________________
___________________________________________________ ________________________
24 Nivelul de zgomot pe timp de seară este nivelul mediu de presiune acustică ponderat
A pentru intervalul orar 19 – 23, respectiv 4 ore.
Nivelul de zgomot pe timp de noapte este nivelul mediu de presiune acustică
ponderat A pentru intervalul orar 23 – 7, respectiv 8 ore.
Toate aceste niveluri de zgomot se determină ca med ie anuală a nivelelor de zgomot
pentru intervalul orar respectiv. Se iau în calcul un an reprezentativ în ceea ce privește
emisia de zgomot și un an mediu în ceea ce privește condiŃiile meteorologice.
Pe baza celor trei niveluri de zgomot se calculează nivelul de zgomot pe timp de zi,
seară și noapte





⋅+⋅+⋅ =+ +
1010
105
10108 104 1012241lg10noapte seară ziL L L
zsnL . (1.50)

Se ia în considerare numai zgomotul incident, ceea ce înseamnă că nu se Ńine cont de
zgomotul reflectat de faŃada unei construcŃii. În p rincipiu, acest aspect implică o corecŃie
de 3 dB în cazul unei măsurări la care ar putea int erveni și zgomotul reflectat.
Alegerea poziŃiei punctului de evaluare a nivelului de zgomot pe timp de zi, seară și
noapte se face în funcŃie de scopul urmărit. De exe mplu, pentru calculul necesar realizării
hărŃilor strategice de zgomot (a se vedea § 1.5), p entru evaluarea expunerii la zgomot în
interiorul și exteriorul clădirilor, punctele de ev aluare se situează la 4,0 ± 0,2 m deasupra
nivelului solului în dreptul faŃadei celei mai expu se; faŃada cea mai expusă este peretele
exterior al clădirii dinspre sursă sonoră care este cel mai apropiat de aceasta. Dacă nu
există posibilitatea de a măsura la înălŃimea indic ată, atunci se pot efectua măsurători la
alte înălŃimi, dar nu mai mici de 1,5 m, iar rezult atele sunt apoi corectate pentru înălŃimea
prescrisă de 4 m.

1.4. Efectele poluării fonice asupra sănătăŃii

Înainte de a prezenta efectele poluării fonice asup ra sănătăŃii, este important să avem
o imagine a principalelor surse de zgomot care afec tează zonele locuite pentru a stabili
locul transportului feroviar din acest punct de ved ere. Astfel, pe plan european, cea mai
importantă sursă de zgomot ambiental este traficul rutier. S:a estimat faptul că 125
milioane de locuitori sunt afectaŃi de nivele de zg omot medii (calculate pe timp de zi,
seară și noapte) ale traficului rutier mai mari de Lzsn = 55 dB, iar dintre aceștia, 37
milioane de locuitori sunt expuși la nivele de zgom ot mai mari de 65 dB. Pe locul al
doilea se situează traficul feroviar care afectează aproape 8 milioane de locuitori prin
expunerea la nivele de zgomot mai mari de 55 dB. Pe locul al treilea se situează traficul
aerian care afectează cca. 3 milioane de locuitori printr:un nivel de zgomot mediu mai

___________________________________________________ ________________________
___________________________________________________ ________________________
25 mare de 55 dB, iar ultimul loc este ocupat de zgomo tul industrial care afectează aprox.
300 000 de locuitori din zonele urbane.
Expunerea continuă la un anumit nivel de zgomot con duce la apariŃia unor efecte
adverse asupra sănătăŃii și bunăstării subiecŃilor umani, care pot fi diferite în funcŃie de
perioada din zi la care a avut loc expunerea la zgo mot. Este vorba în principal de starea de
disconfort, tulburări ale somnului, dificultăŃi de citire la școlari, hipertensiune, boala
coronariană și accidentul vascular cerebral.

Fig. 1.11. RelaŃia dintre expunerea la zgomot pe ti mp de zi, seară și noapte ( Lzsn )
și starea de disconfort [ 2].

Starea de disconfort este una dintre cele mai răspâ ndite și bine:cunoscute reacŃii ale
indivizilor la expunerea la zgomot. Aceasta se mani festă în diferite forme: iritare,
insatisfacŃie sau exasperare ori de câte ori o acti vitate diurnă este deranjată de zgomot.
RelaŃia care se stabilește între expunerea la zgomo t și reacŃia respondenŃilor este
foarte bine cunoscută datorită a numeroase studii i mplicând un număr foarte mare de date,
ceea ce a permis stabilirea obiectivă a acestei rel aŃii. Spre exemplu, având la bază o
analiză globală a unui număr mare de studii efectua te de:a lungul a două decenii, s:a putut
stabili o serie de relaŃii între probabilitatea de a resimŃi disconfort și nivelul mediu de
zgomot pentru o zi sub forma unor polinoame. Aceste relaŃii au fost adoptate la nivel
european, iar o ilustrare grafică a acestora este p rezentată în fig. 1.11. Trebuie observat
faptul că pe graficele din fig. 1.11 apar intervale le de toleranŃă de 95% (zonele cenușiu
închis) care delimitează zonele probabile în care s e va afla o relaŃie atunci când se va
efectua un nou studiu. Pentru traficul rutier și ce l feroviar au fost delimitate și intervalele
de încredere cu probabilitatea de 95% (cenușiu desc his) care arată corectitudinea medie a
relaŃiei.

___________________________________________________ ________________________
___________________________________________________ ________________________
26 Tulburările de somn cauzate de expunerea la zgomot pot fi investigate pe baza
răspunsurilor subiecŃilor care furnizează o descrie re globală a efectelor zgomotului asupra
somnului. Pe termen scurt, tulburările de somn pot fi puse în evidenŃă prin reacŃiile
scoarŃei cerebrale cu ajutorul electroencefalograme i, mișcările involuntare ale corpului sau
trezirile spontane. Deși semnificative dintr:un anu mit punct de vedere, tulburările pe
termen scurt au o relevanŃă secundară atunci când s e pune problema determinării nivelelor
admisibile ale zgomotului ambiental. Ca și în cazul disconfortului, au fost determinate
funcŃiile de influenŃă ale zgomotului ambiental noc turn asupra tulburărilor de somn sub
forma unor funcŃii polinomiale (v fig. 1.12). Se ob servă că traficul aerian are efectele cele
mai mari asupra tulburărilor de zgomot, în timp ce traficul feroviar este cel mai puŃin
agresiv din acest punct de vedere, atât în ceea ce privește probabilitatea apariŃiei
tulburărilor de somn, cât și în ceea ce privește ra ta de creștere a acesteia.

Fig. 1.11. Probabilitatea apariŃiei tulburărilor de somn în funcŃie de nivelul mediu al zgomotului
pe timp de noapte: (a) tulburări de somn; (b) tulbu rări mari ale somnului; —, trafic rutier și
industrie, – · – · –, trafic feroviar; — — —, trafi c aerian [ 2].

Un alt efect al zgomotului poate fi observat la cop iii de vârstă școlară la care
performanŃele cognitive pot avea de suferit în cazu l expunerii la zgomotul ambiental. Ne
referim aici în primul rând la înŃelegerea citirii, la capacitatea de memorare și la cea de
concentrare a atenŃiei. Studiile efectuate pe aceas tă temă au avut în vedere numai
zgomotul ambiental cauzat de traficul aerian, iar s inteza rezultatelor este prezentată în fig.
1.12. Au fost testaŃi elevi cu vârsta cuprinsă într e 7 și 17 ani. Se observă că limita
inferioară a probabilităŃii de apariŃie a dificultă Ńii de înŃelegere a citirii este situată la 10%
atunci când expunerea are loc la niveluri de zgomot ambiental mai mici de 50 dB; de
reamintit că este vorba de zgomotul ambiental produ s de traficul aerian. Această limită
este dată de faptul că în mod natural la o anumită parte dintre elevi se manifestă unele
dificultăŃi de înŃelegere a citirii care nu pot fi asociate expunerii la zgomotul ambiental.
Peste acest prag de 50 dB, probabilitatea apariŃiei dificultăŃii de înŃelegere a citirii crește
practic liniar.

___________________________________________________ ________________________
___________________________________________________ ________________________
27

Fig. 1.12. Probabilitatea de apariŃie a dificultăŃi lor de înŃelegere a citirii în funcŃie
de nivelul mediu pe timp de zi, seară și noapte pro dus de traficul aerian [ 2].

Fig. 1.13. Probabilitatea suplimentară a riscului d e hipertensiune cauzat de
zgomotul ambiental produs de traficul rutier [ 2].

Numeroase studii au pus în evidenŃă impactul pe car e expunerea la zgomotul
ambiental îl are asupra incidenŃei hipertensiunii p rintre persoanele adulte. Spre exemplu,
plecându:se de la rezultatele mai multor cercetări individuale și aplicându:se metode
statistice de prelucrare a datelor, a rezultat că r iscul apariŃiei hipertensiunii apare dacă au
loc expuneri la zgomotul ambiental cauzat de trafic ul rutier cu nivelul mediu pe timp de
zi, seară și noapte mai mare de 50 dB. Ca și în caz ul dificultăŃilor de înŃelegere a citirii,
există o parte a subiecŃilor umani care prezintă hi pertensiune fără ca acest fapt să poată să
fie atribuit expunerii la zgomotul ambiental. Incid enŃa hipertensiunii este mai mare la
contingentele mai în vârstă și se diferenŃiază în m ică măsură în funcŃie de sex. Aceasta
depinde în mare măsură de factorii ce Ńin de stilul de viaŃă (obezitate, lipsa exerciŃiilor
fizice, dietă etc.) și variază de la o Ńară la alta .

___________________________________________________ ________________________
___________________________________________________ ________________________
28

Fig. 1.14. Probabilitatea suplimentară pe an pentru mortalitatea cauzată de bolile de inimă în
funcŃie de zgomotul ambiental, pe Ńări .

Exemplificarea celor de mai sus poate fi constată î n fig. 1.13 care prezintă
probabilitatea suplimentară a riscului de apariŃie a hipertensiunii în funcŃie de nivelul
mediu pe timp de zi, seară și noapte al zgomotului ambiental cauzat de traficul rutier. Se
precizează faptul că această relaŃie poate fi extin să și în ceea ce privește riscul de apariŃie
a hipertensiunii cauzat de alte surse de zgomot amb iental cum sunt zgomotul traficului
feroviar, aerian sau zgomotul industrial.
Rapoartele OrganizaŃiei Mondiale a SănătăŃii privin d expunerea comunităŃilor la
zgomot arată încă din 1999 că, pe baza studiilor ep idemiologice efectuate, s:a stabilit
faptul că efectele cardiovasculare apar după o expu nere pe termen lung la zgomot cu
nivelul echivalent pentru o perioadă de 24 ore cupr ins între 65 și 70 dB. De atunci au fost
efectuate numeroase studii privind asocierea dintre zgomotul ambiental și incidenŃa bolii
coronariene (inclusiv infarctul miocardic) și acci dentul vascular cerebral. Rezultatele sunt
sintetizate în fig. 1.14 pentru fiecare Ńară europe ană. Se observă că România există o
probabilitate crescută a mortalităŃii cauzate de bo lile de inimă asociată nivelului de
zgomot ambiental.

1.5. HărŃi de zgomot

Harta de zgomot este o reprezentare grafică a distr ibuŃiei nivelului de zgomot într:o
anumită regiune pe o perioadă de timp predefinită. Cel mai important tratat internaŃional
legat de definiŃia și semnificaŃia hărŃilor de zgom ot este Directiva de Zgomot Ambiental

___________________________________________________ ________________________
___________________________________________________ ________________________
29 (Environmental Noise Directive : END) dată de Parla mentul European și de Consiliul
European în 2002 (Directiva 2002/49/EC din 25 iunie 2002) . Această directivă definește
următorii indicatori:
: indicatorul de zgomot care înseamnă o scală fizică pentru descrierea zgo motului
ambiental care are o relaŃie cu un efect nociv;
: harta strategică de zgomot care se referă la o hartă concepută pentru evaluar ea
globală a expunerii la zgomot într:o anumită zonă d atorită diferitelor surse de
zgomot sau a previziunilor globale pentru o astfel de zonă.
Statele membre ale UE trebuie să producă hărŃi stra tegice de zgomot în orașele lor
principale, în apropierea principalelor infrastruct uri de transport și a locurilor industriale
apropiate. Obiectivele principale ale END sunt de a face un diagnostic al poluării fonice în
Europa, care poate duce la planuri de acŃiune și la un management al zgomotului care
poate fi implementat în termeni de planuri de acŃiu ne și de planificare acustică. Termenul
"strategic" este foarte important în această defini Ńie, deoarece gestionarea zgomotului
ambiental trebuie făcută pe termen lung într:o zonă completă.

Fig. 1.15. Harta de zgomot a centrului municipiului București – a fost întocmită pe baza
zgomotului produs de trenuri și tramvaie pe timp de zi [ 3].

Cu titlu de exemplu, în fig. 1.15 este prezentată h arta de zgomot a centrului
municipiului București care cuprinde nivelurile de zgomot produse numai de trenuri și
tramvaie în timpul zilei. Se pot identifica cu ușur inŃă traseele pe care circulă acestea
datorită nivelurilor de zgomot mai ridicate.

___________________________________________________ ________________________
___________________________________________________ ________________________
30

Bibliografie

1. Nelson J. , Wheel/Rail Noise Control Manual , National Academy Press, Washington,
D. C. 1997.
2. Houthuijs D.J.M., van Beek A.J., Swart W.J.R. , van Kempen E.E.M.M. , Health
implication of road, railway and aircraft noise in the European Union , RIVM Report
2014:0130, National Institute for Public Health and the Environmen, The Netherlands.
3. Primăria Municipiului Bucure ști, Municipiul București, Harta strategică de zgomot ,
2007, http://www.pmb.ro/harti/harta_zgomot/harta_zgomot.p hp?hart_def=ztz .
4. Report No. 10/2014 , Noise in Europe 2014, European Environment Agency.
5. Bracciali A., Pippert M., Cervello S. , Railway noise: the contribution of wheels –
Basics, the legal frame , Lucchini RS products, Lucchini RS publication, 20 09.
6. Sadeghi J., Hasheminezhad A. , Correlation between rolling noise generation and
rail roughness of tangent tracks and curves in time and frequency domains , Applied
Acoustics, Vol. 107, 2016, pp. 10:18.
7. https://en.wikipedia.org/wiki/Wavefront .
8. HG 321 2005. Hotararea Guvernului privind evaluarea și gestionarea zgomotului
ambiant publicata in Monitorul Oficial nr. 19 din 10.1.2008
9. SR ISO 1996B2:1995
10. Russell, D., Titlow, J., Bemmen, Y.J., Acoustic monopoles, dipoles and quadrupoles:
An experiment revisited , American Journal of Physics, Vol. 67, Issue 8, 19 99.