L’inquinamento acustico prodotto dalle infrastrutture di trasporto è un problema molto diffuso nella società moderna in particolare per le popolazioni dei centri urbani.

In Europa, circa 100 milioni di persone nei 33 paesi dell’Unione Europea (UE) sono esposte a rumore da traffico a livelli superiori di 55 dB(A), mentre circa 32 milioni di cittadini sono esposti a livelli maggiori di 65 dB(A). Un’esposizione a tali livelli può portare a una serie di effetti sulla salute, come ad esempio disordini del sonno con micro-risvegli, compromissione dell’apprendimento, ipertensione, cardiopatie ischemiche oltre al disturbo tipico associato (detto annoyance).

Una prevenzione dell’inquinamento acustico causato delle infrastrutture stradali risulta, quindi, di fondamentale importanza per il miglioramento delle condizioni di vita in ambito urbano ed extraurbano. Tale prevenzione è demandata ai piani di azione obbligatori per le grandi infrastrutture ed i grandi agglomerati urbani.

Al fine di migliorare i sistemi di mitigazione del rumore, i centri di ricerca sviluppano attività volte alla modellizzazione dei meccanismi di generazione del rumore stradale, in funzione delle proprietà superficiali e volumetriche delle pavimentazioni. ARPAT è impegnata da anni in questi studi ed è partner del progetto Life – Nereide per testare l'impiego di nuove pavimentazioni stradali porose a bassa emissione sonora composte da asfalto riciclato e polverino di gomma riciclata ottenuta da pneumatici fuori uso.

Il rumore derivante dal traffico stradale è un fenomeno abbastanza articolato e complesso a causa delle differenti sorgenti che lo determinano; tuttavia, l’interazione pneumatico/pavimentazione costituisce la fonte più importante del rumore da traffico in particolare per valori di velocità che coprono un intervallo da 35 a 120 km/h.

Nel rumore da rotolamento intervengono sia fenomeni aerodinamici che vibro-dinamici. Il rumore aerodinamico è dovuto alla compressione e alla seguente espansione dell’aria intrappolata tra il battistrada dello pneumatico e la pavimentazione. Questo meccanismo è conosciuto come air pumping e causa rumore a frequenze maggiori di 1 kHz. Eventuali risonanze di cavità del battistrada contribuiscono alla generazione del rumore aerodinamico.

Il rumore vibro-dinamico copre frequenze più basse di 1Khz ed è dovuto alle vibrazioni dello pneumatico causate dall’impatto dello stesso contro le irregolarità della superficie stradale.

I nuovi studi hanno riguardato lo sviluppo di un modello che leghi il rumore da rotolamento derivante dall’interazione pneumatico pavimentazione alla tessitura stradale, definita nella ISO 13473-2. Si tratta di un modello di natura fenomenologica basato sulle misure di rumore stradale effettuate col metodo CPX (specificato nella ISO 11819-2) e sulle misure della tessitura stradale mediante un profilometro laser.

Lo studio ha anche fornito l’opportunità di valutare l’area di contatto efficace tra lo pneumatico e la pavimentazione, utilizzando due algoritmi presenti in letteratura. L’algoritmo di simulazione della pavimentazione realmente a contatto con lo pneumatico permette di considerare la cosiddetta tessitura efficace, ossia soltanto la tessitura stradale responsabile della deformazione dello pneumatico e quindi, indirettamente, delle sue vibrazioni e del rumore emesso.

Solitamente la tessitura stradale viene definita analizzando lo spettro del profilo stradale in funzione delle varie lunghezze d’onda.

L’intervallo che copre le lunghezze d’onda da 0.5 mm a 50 mm è detto macrotessitura, mentre per lunghezze d’onda superiori, fino a 500 mm, si parla di macrotessitura. Lunghezze d’onda inferiori di 0.5 mm fanno parte della microtessitura, mentre oltre 500 mm si parla di irregolarità.

Un’analisi in bande di terze di ottave del rumore emesso ha permesso di evidenziare come il rumore a bassa frequenza, dovuto principalmente alle vibrazioni dello pneumatico, risulti correlato positivamente alla lunghezza d’onda di tessitura di 80 mm. Alte frequenze sono, invece, risultate correlate negativamente alla lunghezza d’onda di 8 mm.

Quanto sopra ha portato alla definizione di due indicatori, un indicatore a bassa frequenza CPX ed un indicatore ad alta frequenza CPX modellizzati come una funzione lineare del livello di tessitura a 80 mm e 8 mm.

Il modello sviluppato risulta soddisfacente nei regimi di bassa (315 – 800 Hz) e alta frequenza (2000 – 5000 Hz), mentre necessitano di ulteriori investigazioni le regioni attorno a 1kHz, caratterizzate da una bassa correlazione con i parametri superficiali della pavimentazione.

Studi futuri saranno rivolti ad un allargamento del campione di misura ed allo sviluppo di modelli di tessitura efficace che possano tenere conto dell’eventuale influenza di nuovi fattori come la velocità ed il carico applicato dal veicolo sullo pneumatico.

Direttiva UE 2015/996

https://eur-lex.europa.eu/legal-content/IT/TXT/PDF/?uri=CELEX:32015L0996&from=EN

http://www.euronoise2015.eu/workshop/workshop_437.pdf

Per approfondimenti:

www.nereideproject.eu/it

www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003682X19300325

Testo di Sergio Lavacchini