Эргономическая экспертиза проектируемого больничного комплекса по шуму Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ИНФОРМАЦИОННЫЕ

ТЕХНОЛОГИИ

В НАУКЕ,

ОБРАЗОВАНИИ,

КУЛЬТУРЕ,

МЕДИЦИНЕ, ЭКОНОМИКЕ, ЭКОЛОГИИ, СОЦИОЛОГИИ

УДК 62.503.55:625.098+656.053.7

ЭРГОНОМИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА ПРОЕКТИРУЕМОГО БОЛЬНИЧНОГО КОМПЛЕКСА ПО ШУМУ

НЕФЕДОВА А.Л.,ПЕТРЕНКО ЮА.,НЕФЕДОВ Л.И.

Описывается применение информационных технологий в экологии. Предлагается их использование для эргономической экспертизы. Показывается эффективность разработанной технологии эргономической экспертизы по шуму.

1. Технология эргономической экспертизы по шуму

Технология эргономической экспертизы по шуму заключается в следующем:

1. Расчет шума при принятом проектном реше -нии по экранированию группы точечных источников шума.

2. Разработка средств взаимодействия эксперта с ЭВМ в процессе эргономической экспертизы.

3. Оценка уровня шума внутри помещений и выдача рекомендаций по технологии их эксплуатации.

В жилых микрорайонах и кварталах возникает свой собственный, так называемый внутриквартальный шум. Основными источниками этого шума являются спортивные игры на площадках активного массового отдыха, игры на детских площадках и в плескательных бассейнах, бытовые и хозяйственные процедуры - работа мусороуборочных машин, выбивание и чистка ковров, одежды, мебели, трансформаторные и вентиляционные установки и т.п.

Одним из способов защиты от шума является экранирование его источника.

Распространение звука при наличии экранов. Препятствовать распространению шума могут сооружения в виде экранов, представляющих собой сплошные стенки, земляные насыпи, откосы выемок, здания и т.п. Если между источниками шума и точкой наблюдения располагается такой экран-барьер, то за ним образуется так называемая звуковая тень.

Однако в зоне звуковой тени шум от источника, экранируемого барьером, исключается не полностью. Происходит частичное обгибание звуком препятствия (экрана), которое объясняется явлением дифракции. В отчетливой форме дифракция обнару-

живается в том случае, когда размеры огибаемого препятствия соразмерны с длиной волны.

Дифракция объясняется тем, что, согласно принципу Гюйгенса, каждый элемент объема или частица среды, в которых распространяется звук, является центром (источником) элементарных сферических волн. Вследствие этого происходит частичное проникновение волновой энергии в область звуковой тени за препятствием.

Степень проникновения звуковых волн в область звуковой тени зависит от соотношения между размером препятствия и длиной волны. Чем больше длина звуковой волны, тем меньше при данном размере препятствия область тени за ним.

Длина зоны тени за экраном шириной D может быть выражена формулой [1]

1Т -

D2

D2f

4X 4с (1)

Формула относится к дифракции при плоских волнах (рис. 1).

Длина волны при этом соизмерима с шириной экрана, т.е. с D, и приблизительно равна или меньше D.

Дополнительное снижение уровня звукового давления за экраном-барьером в точке В от источника А при высоте препятствия (экрана), равной Н, зависит от соотношения[ 1 ]

f

2

X

R

1 +

H

R

/ —N 2

2 I -1 + 1Т і 1+ H

) К (1Т /

. (2)

Необходимым условием, при котором сохраняется закономерность снижения уровня звукового давления за препятствием, является соотношение lx»R»H; в этом случае результаты зависимости соответствуют наблюдаемым при экспериментальных измерениях в натуре.

Снижение звука благодаря экранированию может достигать 20 дБ и больше. Звук также снижается от распространения на расстояние, от поглощения в воздухе и от влияния поверхности земли. На сравнительно ограниченном расстоянии (40-50 м) снижение достаточно велико, поэтому защита от шума экранирующими препятствиями наиболее радикальна из всех имеющихся средств уменьшения шума в открытом воздушном пространстве.

РИ, 1998, № 4

133

Известно много теоретических работ в области расчета снижения звукового давления за экранами-барьерами. Изыскания для градостроительных целей принадлежат, в частности, М.Реттингеру [1, 2]. В основу расчета для стен экранов, выемок, кавальеров М.Реттингер положил аналогию между распространением света за непрозрачным препятствием (экраном) и звука за барьером. Аналогия основана на том, что свет и звук представляют собой волновые явления, а дифракция света и звука происходит по общему закону. Ослабление уровня звукового давления в децибелах определяют из уравнения[1]

AL

экр

-3 + 10lg

(1/2 - x)2 +(1/2 - y)2

(3)

где x и у — функции величины v, которые могут быть получены из таблицы интегралов Френеля.

Для получения v имеются зависимости от геометрических параметров пространства между источником звука и приемником, где находится экран. Эти зависимости выведены для различных профилей экранирующих устройств. Например, для экрана-стенки уравнение зависимости выглядит так [1]:

1,414h a + b

® = 4Ї У ab , (4)

где l—длина волны, м; остальные обозначения даны на рис. 2. В основу расчета положено предположение, что длина волны меньше а или b; P<(a+b) или (b/ a)x(a+b). Принимая во внимание эти предпосылки, зная размеры a, b и h для конкретных условий размещения источника шума А и приемника В, для звука с заданной частотой, а следовательно, и длины волны, можем найти v, а затем — x и у .

Рис. 2. Расчётные схемы распространения звука за экраном: а — экран-стена;

б — источник в выемке

Подставляя табличные значения в уравнение, рассчитывают величину снижения уровня звукового давления R как дополнительное затухание благодаря экранированию. Зная снижение от распространения в пространстве и добавив к нему снижение от экранирования, получим общее снижение за барьером. Такова общая методика расчета снижения уровня звукового давления за барьером-стенкой.

Когда источник звука и приемник находятся на различной высоте от поверхности земли (базиса) [1],

та =

b(H - h) '

H + ^k

2a cos a

IX ■ b(a + b)

(5)

a

(обозначения см. на рис.2, а). Дополнительное снижение уровня звукового давления благодаря экрану в виде откоса выемки находят из уравнения [1]

(hb } I 2acosa

та = 1~Г - kJ^X- b(a + b) . (6)

(обозначения см. на рис.2, б).

На основании рассмотренных формул и таблицы интегралов Френеля получена общая зависимость дополнительного снижения уровня звукового давления за различными экранами от значения v.

2. Структура и характеристика программных средства взаимодействия эксперта с ЭВМ

Система геометрического моделирования территории новой и реконструируемой застройки с получением чертежей и других документов на ПЭВМ (в дальнейшем - система ЗАСТР) обеспечивает автоматизированное формирование генерального плана застройки в диалоговом режиме на ПЭВМ.

Система ЗАСТР ориентирована на работу как с типовыми, так и с индивидуальными объектами застройки. Реализована возможность просмотра графической информации и выбора из нее необходимых элементов путем использования слайдов-чертежей. Система реализована на основе графического редактора AUTOCAD версии 14 и СУБД FOXBASE. Диалог с пользователем ведется посредством экранного меню. В возможности системы ЗАСТР входит:

— формирование разбивки территории застройки на планшеты;

— формирование красных линий застройки;

— вызов из базы данных и привязка типовых и индивидуальных высотных объектов застройки и площадок различного назначения;

— стыковка объектов застройки (блок-секция, блок-элементы);

— формирование индивидуальных площадок;

— формирование внутримикрорайонных и внемикрорайонных дорог и проездов с автоматизированным проектированием перекрестков;

— учет существующих элементов застройки (режим реконструкции);

— планирование объектов застройки по очередям строительства;

— визуальная и количественная оценка инсоляции и затенения территории застройки объектами;

— расчет естественного освещения помещений объектов строительства;

— оценка инсоляции и затенения помещений;

— расчет уровней шума от различных видов его источников;

— построение шумовых карт;

— оценка характеристик шумовых карт.

Структура системы ЗАСТР приведена на рис.3.

Ядром системы является AUTOCAD. Размещение, перемещение, редактирование местоположения объектов производится базовым набором команд AUTOCAD. Основные из них—это команды работы с блоками, поскольку типовые и индивидуальные объекты хранятся в базе данных в виде блоков. Диалог с пользователем реализован с помощью языка диалоговых окон DCL. Он обеспечивает удобное задание исходных данных для работы системы. Автоматизация сложных геометрических построений, зон комфорта и дискомфорта обеспечивается

134

РИ, 1998, № 4

Средства AutoCAD

Базовая Язык Система Исполняющая

система диалоговых разработки система

команд окон DCL приложений АвтоЛИСП

ADSRX

Программы на АвтоЛИСП

[Построение графических показателей экологических факторов |

[Построение поверхности распределения значений экологических факторов | [Построение зон комфорта и дискомфорта |

[Организация дружественного интерфейса пользователя (эксперта)

DLL - библиотека

|Расчет координат геометрических областей

[Вычисление значений экологических характеристик [Вычисление критериев и ограничений

[Вычисление областей объединения, пересечения и вычитания_|

Рис. 3. Структура системы ЗАСТР

наличием в AUTOCAD исполняющей системы программ на АвтоЛИСП. Математические расчеты выполняются программами, разработанными на языке СИ в виде разделяемых библиотек DLL. Взаимодействие AUTOCAD и DLL - библиотеки осуществляется посредством механизма

ADSRX - системы разработки приложений для AUTOCAD. Координация взаимодействия различных составных частей системы ЗАСТР осуществляется с помощью системы графического меню AUTOCAD.

Диалог пользователя с системой организован в виде падающего меню системы AUTOCAD. Фрагмент меню представлен на рис.4.

Рис.4. Фрагмент разработанного диалогового меню пользователя системы ЗАСТР

3. Пример эргономической экспертизы по шуму

Больничный комплекс представляет собой 5 корпусов, из которых два (1 и 2) — действующие с больничными палатами, а три (3 - 5) — проектируемые. Корпус 1 представляет собой пятиэтажное

здание; корпус 2 — одноэтажное здание; корпуса 3, 4, 5 — семиэтажные здания.

На территории больничного комплекса (рис. 5.) имеется комплексный источник шума, представляющий собой 4 градирни, расположенные на помосте высотой 0,6 м (обозначены ИШ1-4). Высота каждой градирни - 2,443 м. Уровень шума, создаваемый одной градирней на расстоянии 3 м, составляет 70 дБА. Как показали проведенные расчеты, уровень шума в больничных палатах (38 дБА) для функционирующего ближайшего корпуса 2 превышает допустимые нормы даже для дневного времени (35 дБА). Поэтому потребовался расчет специальных средств защиты от шума в виде экрана. Экран представляет собой ограждение высотой 2,7 м, установленное по периметру помоста на высоте 1,6 м от поверхности земли.

Рис. 5. Генплан больничного комплекса 4. Оценка уровня шума внутри помещений

Расчеты проводились по методике [1,2] самых неблагоприятных условий — одновременная работа всех перечисленных источников. Были выбраны расчетные точки по одной на этаж на корпусах 2, 3, 4 из-за их максимальной близости к источникам шума и специфики условий его распространения. Таким образом, для корпуса 2 — одна расчетная точка РТ2-1, для корпуса 3 — РТ3-1...7, для корпуса 4 — РТ4-1...7 (рис.6.)

Результаты расчетов по указанным расчетным точкам для окон типа раздельно-сближенное с толщиной стекол по 3 мм и промежутком между ними 90 мм сведены в табл. 1-3.

РИ, 1998, № 4

135

Таблица 1

Результатаы расчета для точки РТ2-1

Характеристика _ От ИШ1 От ИТТТ2 От ИШ3 От ИШ4

Прямое расстояние, м 38,404 35,304 32,205 29,105

Огиб. расстояние, м 38,478 35,404 32,359 29,456

Разность, м 0,04 0,1 0,154 0,351

Сниж. экраном, дБА 10 11 12 15

Сниж.расст. ,дБА 23,4 22,9 22,2 21,6

Сниж. окном,дБА 24 24 24 24

Уров.шума в РТ 19,6 19,1 18,8 16,4

Суммарный уровень шума в РТ=25 дБА

Результаты показали, что шум в расчетной точке РТ2-1 в ночное время составляет 25 дБА и не превышает предельно допустимого значения.

Результаты оценки уровня шума с указанным типом окон по остальным расчетным точкам позволяют дать рекомендации: 1) о недопустимости размещения больничных палат с окнами на градирни в проектируемых корпусах (допустимый уровень шума-25 дБА ночью); 2) о возможности размещения в проектируемых корпусах кабинетов врачей с дневным режимом работы, а для этажей 1-3 корпуса 3 и этажа 1 корпуса 4 — с круглосуточным режимом работы (допустимый уровень шума — 35 дБА ночью и 45 дБА днем).

Таким образом, полученные результаты по решению конкретной практической задачи показали эффективность и целесообразность применения предложенной технологии эргономической экспертизы Табли а 2 проектируемых объектов по шуму.

Резуёьтаты расчета дёя точек РТ3-1...7 Литература: 1. 0сипов гл, юдин кя,

Хюбнер Г. и др. Снижение шума в зданиях и жилых районах. М.: Стройиздат, 1987. 558 с. 2. Нефедов Л.И., Тимошенко В.В., Пономарев Г.И. Системный анализ социально-экологических аспектов реконструкции жилых кварталов. X.: Основа, 1992. 152 с.

Поступила в редколлегию 12.12.1998 Рецензент: д-р техн. наук Петров Э.Г.

Нефедова Анжелика Леонидовна, аспирантка, Харьковская государственная академия городского хозяйства. Научные интересы: эргономика и экология. Адрес: Украина, 310195, Харьков, ул. Н. Ужвий, 90, кв. 108, тел. 45-90-28.

Петренко Юрий Антонович, аспирант, Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, преподаватель. Научные интересы: САПР. Адрес: Украина, 310077, Харьков, ул. Сумская,52, тел. 40-29-61.

Нефедов Леонид Иванович, д-р техн. наук, профессор, Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры. Научные интересы: САПР. Адрес: Украина, 310195, Харьков. ул. Н. Ужвий, 90, кв. 108, тел. 45-90-28, 40-29-54.

Таблица 3

Результаты расчета уровня шума для точек РТ4-1...7

№ИШ РТ4-1 РТ4-2 РТ4-3 РТ4-4 РТ4-5 РТ4-6 РТ4-7

ИШ-1 20,2 23,1 26,7 24,5 23,9 23,2 22,5

ИШ-2 22 27 23,9 23,5 23 22,4 21,9

ИШ-3 22 23 22,9 22,6 22,2 21,8 21,3

ИШ-4 22,2 32,1 32 31,8 31,5 31,2 30,8

L, дБА 27,7 36,4 38,1 39,2 38,8 38,2 37,7

От одного из ИШ РТ3-1 РТ3-2 РТ3-3 РТ3-4 РТ3-5 РТ3-6 РТ3-7

Прямое расстояние, м 17,109 17,530 18,537 19,92 20,87 22,92 25,23

Огиб. расстояние, м 17,463 17,671 18,566 - - - -

Разность, м 0,354 0,141 0,029 - - - -

Сниж. экраном, дБА 15 12 8 0 0 0 0

Сниж.расст., дБА 17,8 17,9 18,3 18,5 19,1 19,8 20,5

Уровень шума в РТ 20,2 23,1 26,7 24,5 23,9 23,2 22,5

Сумм.уровень шума, дБА 26,1 29 32,6 40,4 39,8 39,1 38,4

УДК 519.711

ЭВОЛЮЦИОННЫЙ подход к РЕИНЖИНИРИНГУ БИЗНЕСПРОЦЕССОВ

ЧАЛЫЙ С.Ф._________________________

Рассматривается задача перепроектирования бизнес-процессов в экономических системах. Предлагается эволюционный подход к реинжинирингу бизнеспроцессов с использованием генетического алгоритма.

1. Бизнес-процессы

В настоящее время широко распространено описание деятельности экономических систем в форме бизнес-процессов. Бизнес-процесс представляет собой совокупность различных видов деятельности, в рамках которой “на входе” используются один или более видов ресурсов, а на “выходе” создается продукт, представляющий ценность для пользователя (потребителя).

Бизнес-процессы можно описать на разных уровнях, но они всегда имеют начало, определенное число шагов и четко очерченный конец [1]. Для любого отдельно взятого процесса эти границы установлены первичным входом, с которого он начинается, и выходом, где выдаются результаты первичным кли-

136

РИ, 1998, № 4