Оцінка рівня шуму в кабіні машиніста відповідно до LOC&PAS TSI

Abstract

Магістерська робота присвячена дослідженню рівня шуму в кабіні машиніста тепловоза та оцінці його відповідності вимогам технічних специфікацій інтероперабельності LOC&PAS TSI. Проблема виробничого шуму на робочому місці машиніста є надзвичайно актуальною, оскільки шумове навантаження впливає не лише на фізіологічний стан працівника, але й на його працездатність, стомлюваність, швидкість реакції та загальну безпеку руху поїздів. Об’єкт дослідження – є процес формування внутрішнього шуму в кабіні машиніста тепловоза серії ЧМЕ3 під час виконання реальних маневрових та поїзних операцій. Предмет дослідження – акустичне навантаження на машиніста, параметри шуму в кабіні, його джерела, інтенсивність, спектральна структура та відповідність нормативним вимогам LOC&PAS TSI і міжнародним стандартам ISO.. Мета дослідження – є оцінка фактичного рівня шуму в кабіні машиніста згідно з вимогами LOC&PAS TSI, визначення відповідності кабіни тепловоза ЧМЕ3 нормативним значенням, а також розробка комплексу технічних, організаційних та конструктивних заходів зі зниження шуму. Для досягнення поставленої мети у роботі вирішувалися такі завдання: – проведено розгорнутий аналіз національних та міжнародних нормативних документів, що регламентують допустимі рівні шуму на залізничному транспорті; – виконано серію експериментальних вимірювань рівня шуму в кабіні машиніста відповідно до ISO 3381; – здійснено обробку отриманих даних із розрахунком середніх та еквівалентних рівнів шуму (LAeq); – проведено порівняння результатів із нормативами LOC&PAS TSI; – розроблено комплекс рекомендацій щодо зниження шуму в кабіні машиніста. У ході експериментальних вимірювань встановлено, що еквівалентні рівні шуму LAeq в усіх режимах роботи тепловоза ЧМЕ3 (маневри до 30 км/год, рух через стрілочні переводи, робота рації, подання звукового сигналу) становлять 78–84 дБ(A), що перевищує нормативні значення LOC&PAS TSI. Найбільші відхилення спостерігались при проходженні стрілочних переводів та під час подання звукового сигналу, де фіксувалися пікові значення понад 90 дБ(A). Аналіз джерел шуму показав, що основний внесок здійснюють: дизельний двигун, компресор, вентиляційні установки, структурні коливання кузова та ударна взаємодія «колесо–рейка». Це підтверджує необхідність комплексної модернізації як кабіни, так і окремих елементів локомотиву та інфраструктури. У роботі запропоновано технічні рішення щодо зменшення шуму: модернізація внутрішньої обшивки кабіни з використанням сучасних звукопоглинальних і демпфуючих матеріалів, покращення герметизації дверей і вікон, вібророзв’язка агрегатів, оптимізація вентиляційної системи та демпфування панелей. До організаційних заходів віднесено контроль технічного стану агрегатів, обслуговування стрілочних переводів, моніторинг рівнів шуму та медичний супровід машиністів. Очікуваний ефект від впровадження комплексу заходів може становити 8–15 дБ(A), що дозволить забезпечити відповідність вимогам LOC&PAS TSI. Практична значущість роботи полягає у можливості використання отриманих результатів для модернізації локомотивів серій ЧМЕ3, М62, 2ТЕ10, ТЕМ2 та інших тепловозів, а також для вдосконалення нормативів, інструкцій та заходів з охорони праці локомотивних бригад.The master’s thesis is devoted to the study of the noise level in the driver’s cab of a diesel locomotive and the assessment of its compliance with the requirements of the Technical Specifications for Interoperability LOC&PAS TSI. The issue of occupational noise at the driver’s workplace is highly relevant, as noise exposure affects not only the physiological condition of the worker but also their performance, fatigue, reaction speed, and overall train operation safety. Object of the study – process of internal noise formation in the driver’s cab of the ChME3 diesel locomotive during real shunting and train operations. Subject of the study – includes the acoustic load on the driver, noise parameters in the cab, their sources, intensity, spectral structure, and compliance with the regulatory requirements of LOC&PAS TSI and international ISO standards. Purpose of the study – is to assess the actual noise level in the driver’s cab in accordance with LOC&PAS TSI requirements, determine the compliance of the ChME3 locomotive cab with normative values, and develop a set of technical, organizational, and structural measures for noise reduction. To achieve the stated purpose, the following tasks were solved: – a comprehensive analysis of national and international normative documents regulating permissible noise levels in railway transport was conducted; – a series of experimental measurements of the noise level in the driver’s cab was carried out in accordance with ISO 3381; – collected data were processed with the calculation of average and equivalent noise levels (LAeq); – the obtained results were compared with LOC&PAS TSI normative requirements; – a set of recommendations for reducing the noise level in the driver’s cab was developed. Experimental measurements showed that the equivalent noise levels LAeq in all operating modes of the ChME3 locomotive (movements up to 30 km/h, passing railway turnouts, operation of the onboard radio, sounding the horn) ranged from 78 to 84 dB(A), which exceeds the normative values established by LOC&PAS TSI. The greatest deviations were recorded during the passage of turnouts and when sounding the horn, where peak values exceeded 90 dB(A). The analysis of noise sources demonstrated that the main contributors are the diesel engine, compressor, cooling fans, structural vibrations of the locomotive body, and the impact interaction of “wheel–rail” during movement. This confirms the necessity of comprehensive modernization of both the cab and individual locomotive and infrastructure elements. The thesis proposes technical solutions for noise reduction, such as modernization of the cab’s interior lining using advanced sound-absorbing and damping materials, improvement of door and window sealing, vibration isolation of aggregates, optimization of the ventilation system, and damping of structural panels. Organizational measures include maintaining proper technical condition of locomotive equipment, servicing railway turnouts, monitoring noise levels, and implementing medical support for drivers. The expected effect from implementing the proposed measures may reach 8–15 dB(A), ensuring compliance with LOC&PAS TSI requirements. The practical significance of the study lies in the possibility of applying its results for the modernization of ChME3, M62, 2TE10, TEM2, and other locomotive series, as well as for improving standards, instructions, and occupational safety measures for locomotive crews.