Reductie van verkeerslawaai door resonatoren aan de wegrand

Na luchtvervuiling is geluidoverlast het grootste milieuprobleem dat wegverkeer met zich meebrengt. Het is erg storend voor de bebouwing gelegen in de naaste omgeving van een weg en bovendien kan langdurige blootstelling aan teveel lawaai schadelijk zijn voor de gezondheid. Er zijn verschillende oplossingen om verkeerslawaai te reduceren. Het verkeerslawaai kan tegengehouden worden door middel van geluidschermen langs de weg of het kan geabsorbeerd worden door middel van stil asfalt. Een derde oplossing is diffractie van het verkeerslawaai door middel van resonatoren.

WERKINGSPRINCIPE

Langs een weg waar gemotoriseerd verkeer rijdt, worden resonatoren aangebracht tussen de weg en de bebouwing (Figuur 2). Deze resonatoren bevatten een resonantieruimte die onder het niveau van het wegoppervlak geplaatst wordt en die uitmondt in een mondopening. De mondopeningen hebben een resonantiefrequentie die bij voorkeur aanleunt bij het frequentiegebied van het te verzwakken verkeerslawaai.

Verkeerslawaai bestaat uit twee componenten: enerzijds is er het motorgeluid en anderzijds het rolgeluid. Motorgeluid is overwegend laagfrequent en wordt veroorzaakt door trillingen in het motorblok en de uitlaat. Rolgeluid is overwegend midden- en hoogfrequent en wordt veroorzaakt door het contact van de banden met het wegdek. In stadsverkeer is het motorgeluid over het algemeen overheersend aangezien de snelheden relatief laag zijn. Bij hogere snelheden (vanaf 50 à 60 km/h) is het rolgeluid de dominante geluidsbron. De resonatoren zullen voornamelijk een effect hebben op het rolgeluid en bijgevolg het meest efficiënt zijn op gewestwegen en snelwegen.

Wanneer verkeerslawaai invalt op de mondopeningen van de resonatoren, zullen deze één of meer resonantiefrequentie(s) vertonen afhankelijk van hun ontwerp (zie ook “Stenen vloer absorbeert geluid”). Als gevolg zal de lucht ter plaatse van de mondopening destructief interfereren op die betreffende resonantiefrequentie(s). Dit heeft een afschermend effect op de geluidpropagatie in zijdelingse richting. Er ontstaat als het ware een klein virtueel geluidscherm van lucht dat vergeleken kan worden met de schaduwwerking van een geluidscherm. Dit heeft als effect dat de geluidgolven evenwijdig aan de grond en weg van de rijbaan als het ware afgebogen worden. Het betreft dus geen geluidverzwakking maar als het ware een afbuiging naar omhoog die zorgt voor een afname van de geluidsterkte in het gebied achter de resonatoren (Figuur 5).

INVLOEDPARAMETERS

De diffractie van het verkeerslawaai wordt gerealiseerd en beïnvloed door verschillende parameters. De diepte van de resonatoren bepaalt welke resonantiefrequenties gerealiseerd kunnen worden. Aangezien verkeerslawaai verschillende componenten heeft in een uitgestrekt frequentiegebied (ca. 500 Hz tot 3kHz) moeten verschillende resonantiefrequenties gerealiseerd worden door resonatoren met variërende dieptes (Figuren 3, 4 en 6). Zo zou een diepte van grootteorde 15 cm corresponderen met een resonantiefrequentie van ca. 500 Hz en een diepte van grootteorde 4 cm corresponderen met een resonantiefrequentie van ca. 2 kHz.

Niet alleen de diepte speelt hierin een belangrijke rol maar ook de breedte/diameter en het patroon van de resonatoren (Figuur 7). De voorkeur zou uitgaan naar sleuven met een breedte van grootteorde 2 cm en een zo groot mogelijk oppervlak van het patroon per meter rijstrooklengte. Een bredere resonator veroorzaakt een bredere afbuiging van het geluid.

De effectiviteit van de geluidniveau-reductie neemt toe naarmate het totaal werkzame oppervlak van de mondopeningen groter wordt. Dit wordt ‘porositeit’ genoemd, namelijk de verhouding tussen het totale mondoppervlak van de mondopeningen en het totale betreffende oppervlak van de structuur (niet te verwarren met de materiaalkundige definitie van ‘porositeit’). Naarmate de resonatoren dichter bij de bron staan opgesteld, des te groter is de te realiseren hoek waaronder het geluid afgebogen wordt en des te groter is de resulterende geluidniveau-reductie (Figuur 8). Hierbij moet wel rekening gehouden worden met mechanische overwegingen. Zo zou bijvoorbeeld theoretisch gezien de ideale waarde van de porositeit 100% bedragen maar dit is onrealistisch want de resonatoren moeten ook bestand zijn tegen overrijdend verkeer.

CONCLUSIE

Diffractie van geluid door middel van het plaatsen van resonatoren biedt enkele voordelen ten opzichte van geluidschermen en stil asfalt. Beide oplossingen worden vaak toegepast met goede resultaten als gevolg.

De geluidschermen zijn echter duur en esthetisch gezien vormen ze een belemmering van het uitzicht van omwonenden. Bovendien hebben ze het nadeel, dat in geval van bepaalde windrichtingen hun effectiviteit beperkt is.

Stil asfalt vormt geen visuele belemmering maar moet regelmatig vervangen worden omdat de efficiëntie ervan afneemt in de tijd, wat tot verstoringen van het verkeer en extra kosten kan leiden.

De betonnen resonatoren zijn goedkoper, eenvoudig qua plaatsing en kunnen vrijwel overal toegepast worden zonder het landschap te ontsieren of het uitzicht te belemmeren. Er kunnen afwateringsbuizen ingebouwd worden zodat regenwater afgevoerd wordt. Regelmatig onderhoud is vereist om te vermijden dat de resonatoren verstopt raken door vuil- en stofophopingen.

Het behaalde resultaat door middel van diffractie van verkeerslawaai zou volgens fabrikanten ongeveer gelijk zijn aan het toepassen van stille wegdekken maar dan voordeliger aangezien het plaatsen van resonatoren een duurzamere oplossing is waarvan de geluidreductie blijvend is. Een weg levert vandaag ongeveer 65 à 70 decibel aan geluid op. Diffractie van het geluid door middel van resonatoren zou voor een geluidreductie van ca. 3 à 4 decibel kunnen zorgen. Dat lijkt weinig, maar zou toch een waarneembaar verschil vormen.

Met het oog op een sterk toenemende verkeersintensiteit is het gewenst zo veel mogelijk geluidreductie te realiseren. De resonatoren kunnen een aanvulling vormen op bestaande geluidreducerende maatregelen zoals stille wegdekken met een verdubbeling van de geluidreductie (ca. 6 à 7 decibel) als resultaat.

(bron: WTCB)