Resumen de Incidencia del tráfico rodado en la distribución espacial y temporal del ruido en cruces de vías urbanas
El principal agente de generación de ruido ambiental urbano es el tráfico rodado, el cual no sólo produce elevados niveles de ruido equivalente o promedio, sino que también da lugar a importantes fluctuaciones de ruido a lo largo del tiempo, con puntas de ruido a las que se asocian grados de molestia aún más elevados. Las intersecciones de calles, sobre todo si son de tipo cañón, suelen ser lugares particularmente ruidosos en términos tanto de nivel máximo como de nivel equivalente, a causa de:
- la acumulación del ruido procedente de los vehículos de las distintas vías del cruce, - el largo periodo de emisión de ruido de cada vehículo parado cuando los semáforos están en rojo, y - la aceleración de los vehículos cuando los semáforos cambian a verde.
Claramente, la regulación de la red semafórica impone una modulación del paso de vehículos a través de la intersección de las calles, que afecta tanto al valor promedio como al valor máximo del ruido producido, esto es, determina el grado de exposición al ruido en el entorno del cruce.
La tesis doctoral que se presenta ha tenido como primer propósito el desarrollo de un modelo de cálculo informático adecuado para la simulación de la distribución espacial y temporal del ruido de vehículos en cruces, de modo que, como objetivo final, se pueda aplicar dicho modelo para la investigación sistemática de la incidencia de la regulación de los semáforos sobre el ruido ambiental producido.
Para ello se ha elaborado un programa de cálculo de la evolución temporal del ruido en cruces sobre un dominio simplificado a fin de limitar la carga computacional. En este dominio los edificios se simulan mediante bloques de caras laterales (fachadas) planas y altas, y los vehículos se desplazan a ras del suelo por rutas predefinidas. El programa incorpora tres modelos en cierta medida independientes:
1. Un modelo de emisión de ruido (potencia sonora) para cada vehículo de acuerdo con las recomendaciones de ingeniería del proyecto Harmonoise, según el cual cada vehículo se simula con varias fuentes puntuales a dos alturas distintas, cada una con potencia sonora por bandas de tercio de octava en función del tipo de vehículo, la velocidad, la aceleración y el pavimento, y con ciertos patrones de direccionalidad horizontal y vertical.
2. Un modelo de propagación de ruido, basado en el llamado método de imágenes virtuales para la representación del sonido reflejado desde cada contorno. Con este modelo en primer lugar se acomete un proceso recursivo de generación de nuevas fuentes virtuales, hasta un cierto orden de reflexión. A continuación entre cada fuente virtual y cada nodo de cálculo se determina si hay exposición directa o difracción y se efectúa en consecuencia el cálculo de presión sonora, para cada banda de frecuencia.
3. Un modelo de tráfico dinámico de vehículos, con el que se simula la entrada y el progresivo desplazamiento temporal de cada vehículo a lo largo del dominio de estudio, de acuerdo con las características del tráfico general y, en particular, del estado de los semáforos que encuentre en su ruta.
Durante las simulaciones dinámicas del tráfico, el programa va considerando sucesivos pasos temporales, y para cada uno de ellos primero se actualiza la posición, velocidad y aceleración de cada vehículo, para a continuación obtener la distribución espacial del ruido en ese instante. Finalmente, a partir de esos resultados, se determinan el nivel de ruido equivalente o los niveles percentiles en cada posición.
Por otro lado se realizó una campaña de mediciones de ruido con analizador espectral en el entorno de cuatro cruces de la ciudad de Gijón, de distintas características geométricas y de tráfico. Los resultados obtenidos en cada caso de nivel de ruido equivalente y de percentiles se emplearon para contrastar las predicciones del programa de simulación desarrollado, pudiendo así verificarse que el programa permite obtener predicciones con el suficiente grado de precisión y fiabilidad para los propósitos de la investigación.
Finalmente, una vez comprobada la validez de la metodología de simulación, se efectuó una última evolución del programa de cálculo para facilitar su aplicación sobre cruces con variación sistemática de los parámetros de regulación de semáforos, en particular el periodo total de ciclo y el porcentaje de semáforo en verde de cada rama. Con este programa se estudiaron distintos casos de cruces simples, analizando el nivel de ruido equivalente y el nivel percentil L10 en varias posiciones de referencia del entorno del cruce.
Los resultados obtenidos muestran, como se esperaba, una notable dependencia entre los niveles de ruido y los parámetros de ajuste de los semáforos para unas condiciones fijas de tráfico, registrándose diferencias de ruido equivalente de hasta 8 dB para la zona próxima a los semáforos por el lado de llegada de vehículos. En general los niveles de ruido inducidos en los cruces disminuyen al reducir el periodo de ciclo, y también disminuyen hasta un cierto límite al aumentar la fracción de semáforo en verde correspondiente al tráfico principal. Los efectos son distintos según se considere el nivel de ruido equivalente o el nivel percentil L10.
