02002L0049 — FI — 26.07.2019 — 004.001


Tämä asiakirja on ainoastaan dokumentoinnin apuväline eikä sillä ole oikeudellista vaikutusta. Unionin toimielimet eivät vastaa sen sisällöstä. Säädösten todistusvoimaiset versiot on johdanto-osineen julkaistu Euroopan unionin virallisessa lehdessä ja ne ovat saatavana EUR-Lexissä. Näihin virallisiin teksteihin pääsee suoraan tästä asiakirjasta siihen upotettujen linkkien kautta.

►B

EUROOPAN PARLAMENTIN JA NEUVOSTON DIREKTIIVI 2002/49/EY,

annettu 25 päivänä kesäkuuta 2002,

ympäristömelun arvioinnista ja hallinnasta

(EUVL L 189 18.7.2002, s. 12)

Muutettu:

 

 

Virallinen lehti

  N:o

sivu

päivämäärä

 M1

EUROOPAN PARLAMENTIN JA NEUVOSTON ASETUS (EY) N:o 1137/2008, annettu 22 päivänä lokakuuta 2008,

  L 311

1

21.11.2008

►M2

KOMISSION DIREKTIIVI (EU) 2015/996, ETA:n kannalta merkityksellinen teksti annettu 19 päivänä toukokuuta 2015,

  L 168

1

1.7.2015

►M3

EUROOPAN PARLAMENTIN JA NEUVOSTON ASETUS (EU) 2019/1010, annettu 5 päivänä kesäkuuta 2019,

  L 170

115

25.6.2019

►M4

EUROOPAN PARLAMENTIN JA NEUVOSTON ASETUS (EU) 2019/1243, annettu 20 päivänä kesäkuuta 2019,

  L 198

241

25.7.2019


Oikaistu:

►C1

Oikaisu, EUVL L 005, 10.1.2018, s.  35 (2015/996,)




▼B

EUROOPAN PARLAMENTIN JA NEUVOSTON DIREKTIIVI 2002/49/EY,

annettu 25 päivänä kesäkuuta 2002,

ympäristömelun arvioinnista ja hallinnasta



1 artikla

Tavoitteet

1.  Tämän direktiivin tavoitteena on määritellä yhteinen toimintamalli, jonka avulla voidaan välttää, ehkäistä tai vähentää tärkeysjärjestyksen mukaisesti ympäristömelulle altistumisen haittavaikutuksia, häiritsevyys mukaan lukien. Tätä varten on toteutettava asteittain seuraavat toimet:

a) ympäristömelulle altistuminen määritetään melukartoituksen avulla jäsenvaltioille yhteisten arviointimenetelmien avulla;

b) varmistetaan, että ympäristömelua ja sen vaikutuksia koskeva tieto julkistetaan;

c) jäsenvaltiot hyväksyvät melukartoituksen tulosten perusteella toimintasuunnitelmat ympäristömelun ehkäisemiseksi ja vähentämiseksi siellä, missä se on tarpeen, ja erityisesti siinä tapauksessa, että altistuminen voi aiheuttaa haittavaikutuksia ihmisten terveydelle, ja säilyttävät ympäristömelun tason ennallaan, jos se on hyvä.

2.  Tämän direktiivin tavoitteena on myös toimia perustana suurimpia melun lähteitä, erityisesti tie- ja raideliikenteen kulkuneuvojen ja infrastruktuurin sekä ilma-alusten, ulkona käytettävien laitteiden, teollisuuden laitteiden ja liikkuvien koneiden aiheuttaman melun vähentämistä koskevien yhteisön toimenpiteiden kehittämiseksi. Tätä varten komissio antaa Euroopan parlamentille ja neuvostolle viimeistään 18 päivänä heinäkuuta 2006 asianmukaisia lainsäädäntöehdotuksia. Tällöin olisi otettava huomioon 10 artiklan 1 kohdassa tarkoitetun kertomuksen tulokset.

2 artikla

Soveltamisala

1.  Tätä direktiiviä sovelletaan ympäristömeluun, jolle ihmiset altistuvat erityisesti rakennetuilla alueilla, yleisissä puistoissa tai muilla hiljaisilla alueilla taajamissa, hiljaisilla rakentamattomilla alueilla, koulujen, sairaaloiden ja muiden meluherkkien rakennusten ja alueiden lähellä.

2.  Tätä direktiiviä ei sovelleta meluun, jonka aiheuttaa melulle altistunut henkilö itse, kotioloissa harjoitettava toiminta tai naapurit, eikä työpaikkameluun ja liikennevälineiden sisämeluun tai sotilaallisesta toiminnasta sotilasalueilla aiheutuvaan meluun.

3 artikla

Määritelmät

Tässä direktiivissä:

a) ’ympäristömelulla’ tarkoitetaan ei-toivottua tai haitallista ihmisen toiminnan aiheuttamaa ulkoa kuuluvaa ääntä mukaan lukien liikennevälineiden, tie-, raide- ja lentoliikenteen sekä teollisuuslaitosten toiminnan aiheuttamaa ääntä, esimerkiksi sellaisten laitosten, joita tarkoitetaan ympäristön pilaantumisen ehkäisemisen ja vähentämisen yhtenäistämiseksi 24 päivänä syyskuuta 1996 annetun neuvoston direktiivin 96/61/EY ( 1 ) liitteessä I;

b) ’haittavaikutuksilla’ tarkoitetaan ihmisten terveyteen kohdistuvia kielteisiä vaikutuksia;

c) ’häiritsevyydellä’ tarkoitetaan yhdyskuntamelun aiheuttaman häiritsevyyden astetta, joka määritetään kenttätutkimusten avulla;

d) ’meluindikaattorilla’ tarkoitetaan sellaisen ympäristömelun kuvaamiseen käytettävää fysikaalista suuretta, jolla on yhteys johonkin haittavaikutukseen;

e) ’arvioinnilla’ tarkoitetaan mitä tahansa menetelmää, jonka avulla lasketaan, ennustetaan, arvioidaan tai mitataan meluindikaattorin arvo taikka siihen liittyvät haittavaikutukset;

f) ’Lden’ (päivä-ilta-yömeluindikaattorilla) tarkoitetaan melun yleistä häiritsevyyttä kuvaavaa indikaattoria, joka määritellään yksityiskohtaisemmin liitteessä I;

g) ’Lday’ (päivämeluindikaattorilla) tarkoitetaan päiväajan häiritsevyyttä kuvaavaa meluindikaattoria, joka määritellään yksityiskohtaisemmin liitteessä I;

h) ’Levening’ (iltameluindikaattorilla) tarkoitetaan ilta-ajan häiritsevyyttä kuvaavaa meluindikaattoria, joka määritellään yksityiskohtaisemmin liitteessä I;

i) ’Lnight’ (yöajan meluindikaattorilla) unihäiriöitä kuvaavaa meluindikaattoria, joka määritellään yksityiskohtaisemmin liitteessä I;

j) ’melun annos-vastesuhteella’ tarkoitetaan meluindikaattorin arvon ja haittavaikutuksen välistä suhdetta;

k) ’taajamalla’ tarkoitetaan jäsenvaltion rajaamaa alueensa osaa, jolla asuu yli 100 000 henkilöä ja jonka asukastiheyden perusteella se luokitellaan kyseisessä jäsenvaltiossa kaupungistuneeksi alueeksi;

l) ’hiljaisella alueella taajamassa’ tarkoitetaan toimivaltaisen viranomaisen rajaamaa aluetta, jolla esimerkiksi minkään melulähteen aiheuttama melu ei ylitä tiettyä kyseisen jäsenvaltion asettamaa Lden-arvoa tai muun tarkoituksenmukaisen meluindikaattorin kuvaamaa meluarvoa;

m) ’hiljaisella rakentamattomalla alueella’ tarkoitetaan toimivaltaisen viranomaisen rajaamaa aluetta, jolla liikenne, teollisuus tai vapaa-ajan toiminta ei aiheuta häiritsevää melua;

n) ’tieliikenteen pääväylällä’ tarkoitetaan jäsenvaltion nimeämää alueellista, kansallista tai kansainvälistä tietä, jonka kautta kulkee vuosittain yli kolme miljoonaa ajoneuvoa;

o) ’raideliikenteen pääväylällä’ tarkoitetaan jäsenvaltion nimeämää rautatietä, jonka kautta kulkee vuosittain yli 30 000 junaa;

p) ’suurella lentokentällä’ tarkoitetaan jäsenvaltion nimeämää siviililentokenttää, jolla on vuosittain yli 50 000 liikennetapahtumaa (nousua tai laskua), lukuun ottamatta kevyiden ilma-alusten käyttöä yksinomaan koulutustarkoituksiin;

q) ’melukartoituksella’ tarkoitetaan meluindikaattorin avulla ilmaistua, nykyistä tai ennustettua melutilannetta koskevien tietojen esitystapaa, joka osoittaa jonkin asiaan liittyvän voimassaolevan raja-arvon ylittymisen, tietyllä alueella melulle altistuvien henkilöiden määrän tai tietyllä alueella tiettyjen meluindikaattorin osoittamien arvojen kohteena olevien asuinrakennusten määrän avulla;

r) ’strategisella melukartalla’ tarkoitetaan karttaa, jonka avulla arvioidaan kokonaisvaltaisesti tietyn alueen melutilannetta, joka koostuu eri lähteistä peräisin olevasta melusta, tai laaditaan tiettyä aluetta koskevia yleisennusteita;

s) ’raja-arvolla’ tarkoitetaan jäsenvaltion määräämää Lden- tai Lnight-arvoa, ja tarvittaessa Lday- ja Levening-arvoa, jonka ylityttyä toimivaltaiset viranomaiset harkitsevat tai toteuttavat meluntorjuntatoimenpiteitä; raja-arvot voivat olla erilaisia eri melutyypeille (tieliikenne-, raideliikenne-, lento-, teollisuusmelu jne.), erilaisille ympäristöille ja väestön erilaisen meluherkkyyden mukaan, ja ne voidaan määritellä erilaisiksi myös nykyisille ja uusille tilanteille (jos melulähteessä tai ympäristön käyttötarkoituksessa tapahtuu muutos);

t) ’toimintasuunnitelmilla’ tarkoitetaan suunnitelmia, joilla pyritään melun ja sen vaikutusten hallintaan ja tarvittaessa melun vähentämiseen;

u) ’akustisella suunnittelulla’ tarkoitetaan tulevaa melun hallintaa suunniteltujen toimenpiteiden avulla, kuten maankäytön suunnittelulla, liikennejärjestelmien ohjauksella, liikennesuunnittelulla, ääneneristystoimenpiteillä sekä melulähteiden valvonnalla;

v) ’yleisöllä’ tarkoitetaan yhtä tai useampaa luonnollista tai oikeushenkilöä ja niiden kansallisen lainsäädännön tai käytännön mukaisia yhteenliittymiä, järjestöjä tai ryhmiä;

▼M3

w) ’tietovarastolla’ tarkoitetaan Euroopan ympäristökeskuksen hallinnoimaa tietojärjestelmää, joka sisältää tietoja ympäristömelusta ja tietoja, joita kansalliset tietojen raportoinnista ja vaihdosta vastaavat pisteet ovat toimittaneet jäsenvaltioiden valvonnassa.

▼B

4 artikla

Täytäntöönpano ja vastuut

1.  Tämän direktiivin täytäntöönpanemiseksi jäsenvaltioiden on nimettävä asianmukaisilta tasoilta toimivaltaiset viranomaiset ja elimet, joiden tehtävänä on:

a) taajamia, tie- ja raideliikenteen pääväyliä sekä suuria lentokenttiä koskevien melukarttojen ja toimintasuunnitelmien laatiminen ja tarvittaessa hyväksyminen, ja

b) melukarttojen ja toimintasuunnitelmien keruu.

2.  Jäsenvaltioiden on saatettava 1 kohdassa tarkoitetut tiedot komission ja yleisön saataville viimeistään 18 päivänä heinäkuuta 2005.

5 artikla

Meluindikaattorit ja niiden soveltaminen

1.  Jäsenvaltioiden on käytettävä liitteessä I mainittuja Lden- ja Lnight-meluindikaattoreita 7 artiklassa tarkoitetun strategisen melukartoituksen laatimisessa ja tarkistuksessa.

Siihen asti, kun yhteisten arviointimenetelmien käyttö Lden- ja Lnight-arvojen määrittelemiseksi on tullut pakolliseksi, jäsenvaltiot voivat käyttää nykyisiä kansallisia meluindikaattoreita ja niihin liittyviä tietoja tähän tarkoitukseen, ja ne olisi muunnettava edellä mainituiksi indikaattoreiksi. Nämä tiedot eivät saa olla kolmea vuotta vanhempia.

2.  Jäsenvaltiot voivat käyttää täydentäviä meluindikaattoreita erityistapauksissa, kuten liitteessä I olevassa 3 kohdassa luetelluissa tapauksissa.

3.  Jäsenvaltiot voivat käyttää muita kuin Lden- ja Lnight-meluindikaattoreita akustista suunnittelua ja meluvyöhykejakoa varten.

4.  Jäsenvaltioiden on annettava komissiolle viimeistään 18 päivänä heinäkuuta 2005 tiedot Lden- ja Lnight-arvoina ja tarvittaessa Lday-ja Levening-arvoina ilmaistuina alueellaan voimassa olevista tai suunnitteilla olevista raja-arvoista, jotka koskevat tieliikennemelua, raideliikennemelua, ilma-alusten aiheuttamaa melua lentokenttien lähistöllä ja teollisuusalueilla syntyvää melua, yhdessä näiden raja-arvojen täytäntöönpanoa koskevan selvityksen kanssa.

6 artikla

Arviointimenetelmät

1.  Lden- ja Lnight-arvot on määritettävä liitteessä II määriteltyjen arviointimenetelmien avulla.

▼M4

2.  Siirretään komissiolle valta antaa 12 a artiklan mukaisesti delegoituja säädöksiä, joilla muutetaan liitettä II yhteisten arviointimenetelmien laatimiseksi Lden- ja Lnight-arvojen määrittämistä varten.

▼B

3.  Haittavaikutukset voidaan arvioida liitteessä III mainitun melun annos-vastesuhteen avulla.

▼M4

Siirretään komissiolle valta antaa 12 a artiklan mukaisesti delegoituja säädöksiä, joilla muutetaan liitettä III yhteisten arviointimenetelmien laatimiseksi haittavaikutusten määrittämistä varten.

▼B

7 artikla

Strateginen melukartoitus

1.  Jäsenvaltioiden on varmistettava, että toimivaltaiset viranomaiset laativat ja tarvittaessa hyväksyvät viimeistään 30 päivänä kesäkuuta 2007 strategiset melukartat tilanteesta, joka vallitsi edellisenä kalenterivuonna jäsenvaltioiden alueella sijaitsevissa yli 250 000 asukkaan taajamissa sekä tieliikenteen pääväylillä, joilla kulkee vuosittain yli kuusi miljoonaa ajoneuvoa, tärkeimmillä raideliikenneväylillä, joilla kulkee vuosittain yli 60 000 junaa, ja suurimmilla lentokentillä.

Viimeistään 30 päivänä kesäkuuta 2005 ja sen jälkeen joka viides vuosi jäsenvaltioiden on ilmoitettava komissiolle alueellaan sijaitsevat tieliikenteen pääväylät, joilla kulkee vuosittain yli kuusi miljoonaa ajoneuvoa, raideliikenteen pääväylät, joilla kulkee vuosittain yli 60 000 junaa, suuret lentokentät ja yli 250 000 asukkaan taajamat.

2.  Jäsenvaltioiden on toteutettava toimenpiteet sen varmistamiseksi, että toimivaltaiset viranomaiset laativat ja tarvittaessa hyväksyvät viimeistään 30 päivänä kesäkuuta 2012 ja sen jälkeen joka viides vuosi edellisen kalenterivuoden tilanteen osoittavat strategiset melukartat, jotka koskevat kaikkia jäsenvaltioiden alueella sijaitsevia taajamia, kaikkia tieliikenteen pääväyliä ja raideliikenteen pääväyliä.

Jäsenvaltioiden on ilmoitettava komissiolle viimeistään 31 päivänä joulukuuta 2008 alueellaan olevista taajamista ja kaikista tieliikenteen pääväylistä sekä raideliikenteen pääväylistä.

3.  Strategisten melukarttojen on täytettävä liitteessä IV mainitut vähimmäisvaatimukset.

4.  Naapurijäsenvaltioiden on toimittava yhteistyössä laadittaessa strategista melukartoitusta lähellä raja-alueita.

5.  Strategisia melukarttoja on tarkasteltava ja ne on tarvittaessa uusittava vähintään joka viides vuosi siitä päivästä lukien, kun ne tehtiin.

8 artikla

Toimintasuunnitelmat

1.  Jäsenvaltioiden on varmistettava, että toimivaltaiset viranomaiset ovat laatineet viimeistään 18 päivänä heinäkuuta 2008 toimintasuunnitelmat, joilla pyritään jäsenvaltioiden alueella melun ja sen vaikutusten hallintaan ja tarvittaessa melun vähentämiseen:

a) paikoissa lähellä liikenteen pääväyliä, joilla kulkee vuosittain yli kuusi miljoonaa ajoneuvoa, raideliikenteen pääväyliä, joilla kulkee vuosittain yli 60 000 junaa, ja suuria lentokenttiä;

b) yli 250 000 asukkaan taajamissa. Toimintasuunnitelmilla pyritään myös suojelemaan vähämeluisia alueita melun lisääntymiseltä.

Toimivaltaiset viranomaiset voivat harkintansa mukaan päättää suunnitelmiin sisältyvistä toimenpiteistä, mutta niillä olisi pyrittävä varsinkin niiden ensisijaisten kohteiden hoitamiseen, joiden osalta jäsenvaltioiden määrittämät raja-arvot tai muut niiden valitsemat perusteet ovat ylittyneet ja niiden olisi koskettava erityisesti strategisen melukartoituksen mukaisesti tärkeimmiksi alueiksi määriteltyjä alueita.

2.  Jäsenvaltioiden on varmistettava, että toimivaltaiset viranomaiset ovat laatineet viimeistään 18 päivänä heinäkuuta 2013 toimintasuunnitelmat erityisesti niiden ensisijaisten kohteiden hoitamiseksi, jotka on voitu yksilöidä soveltuvan raja-arvon ylittymisen vuoksi tai sellaisten jäsenvaltion käyttämien valintaperusteiden avulla, joita se soveltaa alueellaan oleviin taajamiin sekä tie- ja raideliikenteen pääväylillä.

3.  Jäsenvaltioiden on ilmoitettava komissiolle 1 ja 2 kohdassa mainituista muista asianomaisista perusteista.

4.  Toimintasuunnitelmien on täytettävä liitteessä V esitetyt vähimmäisvaatimukset.

▼M3

5.  Toimintasuunnitelmia on tarkasteltava ja niitä on tarvittaessa tarkistettava, jos ilmenee jokin melutilanteeseen oleellisesti vaikuttava tekijä, ja joka tapauksessa vähintään joka viides vuosi kyseisten suunnitelmien hyväksymispäivämäärästä lukien.

Niiden tarkastelujen ja tarkistusten määräaikoja, jotka ensimmäisen alakohdan mukaan olisi tehtävä vuonna 2023, lykätään siten, että tarkastelut ja tarkistukset on tehtävä viimeistään 18 päivänä heinäkuuta 2024.

▼B

6.  Naapurijäsenvaltioiden on toimittava yhteistyössä laadittaessa raja-alueiden toimintasuunnitelmia.

7.  Jäsenvaltioiden on varmistettava, että yleisöä kuullaan toimintasuunnitelmaehdotusten osalta ja että sille tarjotaan mahdollisuus osallistua riittävän aikaisessa vaiheessa ja tehokkaasti toimintasuunnitelmien laadintaan ja tarkistukseen siten, että osallistumisen tulokset otetaan huomioon ja että yleisölle tiedotetaan tehdyistä päätöksistä. On säädettävä kohtuullisista määräajoista, jotka antavat kussakin vaiheessa riittävästi aikaa yleisön osallistumiselle.

Jos yleisön kuuleminen on järjestettävä samanaikaisesti sekä tämän direktiivin että yhteisön muun lainsäädännön perusteella, jäsenvaltiot voivat säätää yhteismenettelyistä päällekkäisyyksien välttämiseksi.

9 artikla

Tiedottaminen yleisölle

▼M3

1.  Jäsenvaltioiden on varmistettava, että niiden laatimat ja tarvittaessa hyväksymät strategiset melukartat ja toimintasuunnitelmat asetetaan yleisön saataville ja levitetään yleisölle unionin asiaa koskevien säädösten ja erityisesti direktiivien 2003/4/EY ( 2 ) ja 2007/2/EY ( 3 ) sekä tämän direktiivin liitteiden IV ja V mukaisesti, mukaan lukien käytettävissä olevin tietotekniikan keinoin.

▼B

2.  Tietojen on oltava selkeitä, ymmärrettäviä ja helposti saatavilla. Tärkeimmistä kohdista on toimitettava yhteenveto.

10 artikla

Jäsenvaltioiden ja komission suorittama tietojen keruu ja julkaiseminen

1.  Komissio antaa viimeistään 18 päivänä tammikuuta 2004 Euroopan parlamentille ja neuvostolle kertomuksen, jossa tarkastellaan yhteisön nykyisiä ympäristömelun lähteisiin liittyviä toimenpiteitä.

▼M3

2.  Jäsenvaltioiden on varmistettava, että liitteessä VI tarkoitetut strategisista melukartoista saadut tiedot ja toimintasuunnitelmien tiivistelmät lähetetään komissiolle kuuden kuukauden kuluessa 7 ja 8 artiklassa säädetyistä päivistä. Tätä tarkoitusta varten jäsenvaltioiden on ilmoitettava tiedot vain sähköisessä muodossa pakolliseen tietovarastoon, jonka komissio perustaa täytäntöönpanosäädöksillä. Nämä täytäntöönpanosäädökset hyväksytään 13 artiklan 2 kohdassa tarkoitettua tarkastelumenettelyä noudattaen. Jos jokin jäsenvaltio haluaa saattaa tietoja ajan tasalle, sen on selostettava, miten ajan tasalle saatetut ja alkuperäiset tiedot eroavat toisistaan ja mikä on ajantasaistamisen syy, kun se asettaa ajantasaiset tiedot saataville tietovarastoon.

▼B

3.  Komissio perustaa strategisista melukartoista saatuihin tietoihin pohjautuvan tietokannan helpottaakseen 11 artiklassa tarkoitetun raportin kokoamista ja muuta teknistä ja tietopohjaista työtä.

4.  Komissio julkaisee joka viides vuosi tiivistelmän strategisista melukartoista ja toimintasuunnitelmista saaduista tiedoista. Ensimmäinen tiivistelmä esitetään 18 päivään heinäkuuta 2009 mennessä.

11 artikla

Uudelleentarkastelu ja kertomukset

1.  Komissio toimittaa Euroopan parlamentille ja neuvostolle viimeistään 18 päivänä heinäkuuta 2009 kertomuksen tämän direktiivin täytäntöönpanosta saaduista kokemuksista.

2.  Kertomuksessa on arvioitava erityisesti ympäristömeluun liittyvien yhteisön lisätoimien tarvetta ja tarvittaessa ehdotettava täytäntöönpanostrategioita, joiden on koskettava muun muassa:

a) ympäristömelusta kärsivien henkilöiden määrän vähentämiseen liittyvät pitkän ja keskipitkän aikavälin tavoitteita, ottaen erityisesti huomioon erilaiset ilmastot ja eri kulttuurit;

b) lisätoimenpiteitä tiettyjen melulähteiden, erityisesti ulkona käytettävien laitteiden, liikennevälineiden ja liikenteen infrastruktuurin ja tietyntyyppisen teollisen toiminnan aiheuttaman ympäristömelun vähentämiseksi jo toteutettujen tai tarkasteltavina olevien toimenpiteiden pohjalta;

c) vähämeluisten rakentamattomien alueiden suojelu.

3.  Kertomukseen on sisällytettävä katsaus yhteisön akustisen ympäristön laadusta, jonka on perustuttava 10 artiklassa tarkoitettuihin tietoihin, tieteelliseen ja tekniseen kehitykseen ja muihin asian kannalta merkityksellisiin tietoihin. Haittavaikutusten vähentäminen sekä kustannustehokkuus ovat ehdotettujen strategioiden ja toimenpiteiden tärkeimmät valintaperusteet.

4.  Kun komissio on saanut ensimmäiset strategiset melukartat, sen on tarkasteltava

 mahdollisuutta käyttää liitteessä I olevan 1 kohdan mukaista 1,5 m:n mittauskorkeutta alueilla, joilla on yksikerroksisia taloja,

 alempaa arvoa sille arvioidulle henkilömäärälle, joka altistuu melulle liitteessä VI mainittujen eri Lden- ja Lnight-arvoluokkien mukaisesti.

5.  Kertomusta on tarkasteltava uudelleen joka viides vuosi tai tarvittaessa useammin. Sen on sisällettävä arvio tämän direktiivin täytäntöönpanosta.

6.  Kertomukseen liitetään tarvittaessa tämän direktiivin muuttamista koskevat ehdotukset.

▼M4

12 artikla

Mukauttaminen tekniseen ja tieteelliseen kehitykseen

Siirretään komissiolle valta antaa 12 a artiklan mukaisesti delegoituja säädöksiä, joilla muutetaan liitteessä I olevaa 3 kohtaa sekä liitteitä II ja III niiden mukauttamiseksi tekniseen ja tieteelliseen kehitykseen.

▼M4

12 a artikla

Siirretyn säädösvallan käyttäminen

1.  Komissiolle siirrettyä valtaa antaa delegoituja säädöksiä koskevat tässä artiklassa säädetyt edellytykset.

2.  Siirretään komissiolle 26 päivästä heinäkuuta 2019 viiden vuoden ajaksi 6 artiklan 2 ja 3 kohdassa ja 12 artiklassa tarkoitettu valta antaa delegoituja säädöksiä. Komissio laatii siirrettyä säädösvaltaa koskevan kertomuksen viimeistään yhdeksän kuukautta ennen tämän viiden vuoden kauden päättymistä. Säädösvallan siirtoa jatketaan ilman eri toimenpiteitä samanpituisiksi kausiksi, jollei Euroopan parlamentti tai neuvosto vastusta tällaista jatkamista viimeistään kolme kuukautta ennen kunkin kauden päättymistä.

3.  Euroopan parlamentti tai neuvosto voi milloin tahansa peruuttaa 6 artiklan 2 ja 3 kohdassa ja 12 artiklassa tarkoitetun säädösvallan siirron. Peruuttamispäätöksellä lopetetaan tuossa päätöksessä mainittu säädösvallan siirto. Peruuttaminen tulee voimaan sitä päivää seuraavana päivänä, jona sitä koskeva päätös julkaistaan Euroopan unionin virallisessa lehdessä, tai jonakin myöhempänä, kyseisessä päätöksessä mainittuna päivänä. Peruuttamispäätös ei vaikuta jo voimassa olevien delegoitujen säädösten pätevyyteen.

4.  Ennen kuin komissio hyväksyy delegoidun säädöksen, se kuulee kunkin jäsenvaltion nimeämiä asiantuntijoita paremmasta lainsäädännöstä 13 päivänä huhtikuuta 2016 tehdyssä toimielinten välisessä sopimuksessa ( 4 ) vahvistettujen periaatteiden mukaisesti.

5.  Heti kun komissio on antanut delegoidun säädöksen, komissio antaa sen tiedoksi yhtäaikaisesti Euroopan parlamentille ja neuvostolle.

6.  Edellä olevan 6 artiklan 2 ja 3 kohdan ja 12 artiklan nojalla annettu delegoitu säädös tulee voimaan ainoastaan, jos Euroopan parlamentti tai neuvosto ei ole kahden kuukauden kuluessa siitä, kun asianomainen säädös on annettu tiedoksi Euroopan parlamentille ja neuvostolle, ilmaissut vastustavansa sitä tai jos sekä Euroopan parlamentti että neuvosto ovat ennen mainitun määräajan päättymistä ilmoittaneet komissiolle, että ne eivät vastusta säädöstä. Euroopan parlamentin tai neuvoston aloitteesta tätä määräaikaa jatketaan kahdella kuukaudella.

▼B

13 artikla

Komitea

1.  Komissiota avustaa direktiivin 2000/14/EY 18 artiklalla perustettu komitea.

2.  Jos tähän kohtaan viitataan, sovelletaan päätöksen 1999/468/EY 5 ja 7 artiklaa ottaen huomioon mainitun päätöksen 8 artiklan säännökset.

Päätöksen 1999/468/EY 5 artiklan 6 kohdassa tarkoitettu määräaika vahvistetaan kolmeksi kuukaudeksi.

▼M4 —————

▼B

14 artikla

Direktiivin saattaminen osaksi kansallista lainsäädäntöä

1.  Jäsenvaltioiden on saatettava tämän direktiivin noudattamisen edellyttämät lait, asetukset ja hallinnolliset määräykset voimaan viimeistään 18 päivänä heinäkuuta 2004. Niiden on ilmoitettava tästä komissiolle.

Näissä jäsenvaltioiden antamissa säädöksissä on viitattava tähän direktiiviin tai niihin on liitettävä tällainen viittaus, kun ne virallisesti julkaistaan. Jäsenvaltioiden on säädettävä siitä, miten viittaukset tehdään.

2.  Jäsenvaltioiden on toimitettava tässä direktiivissä tarkoitetuista kysymyksistä antamansa kansalliset säädökset kirjallisina komissiolle.

15 artikla

Voimaantulo

Tämä direktiivi tulee voimaan päivänä, jona se julkaistaan Euroopan yhteisöjen virallisessa lehdessä.

16 artikla

Osoitus

Tämä direktiivi on osoitettu kaikille jäsenvaltioille.




LIITE I

5 artiklassa tarkoitetut

MELUINDIKAATTORIT

1.   Päivä-ilta-yömelutaso Lden

Desibeleinä (dB) ilmaistu päivä-ilta-yömelutaso eli Lden määritellään seuraavan kaavan avulla:image

jossa

 Lday on ISO 1996-2: 1987:ssä tarkoitettu A-painotettu pitkän ajan keskiäänitaso, joka määritellään vuoden kaikkien päiväaikojen perusteella,

 Levening on ISO 1996-2: 1987:ssä tarkoitettu A-painotettu pitkän ajan keskiäänitaso, joka määritellään vuoden kaikkien ilta-aikojen perusteella,

 Lnight on ISO 1996-2: 1987:ssä tarkoitettu A-painotettu pitkän ajan keskiäänitaso, joka määritellään vuoden kaikkien yöaikojen perusteella;

jolloin

 päivän pituus on 12 tuntia, illan pituus neljä tuntia ja yön pituus kahdeksan tuntia; jäsenvaltiot voivat lyhentää iltajaksoa yhdellä tai kahdella tunnilla ja pidentää päivää ja/tai yötä vastaavasti, edellyttäen, että tätä menettelyä sovelletaan kaikista lähteistä tulevaan meluun ja että jäsenvaltiot ilmoittavat komissiolle, mikäli ne poikkeavat järjestelmällisesti oletusvaihtoehdosta,

 kunkin jäsenvaltion on päätettävä päivän (ja siten myös illan ja yön) alkamisajankohdasta (tällöin menettelyä on sovellettava kaikista lähteistä tulevaan meluun); oletusarvot ovat kello 07.00—19.00, kello 19.00—23.00 ja kello 23.00—07.00 paikallista aikaa,

 vuodella tarkoitetaan vuotta, jonka aikana äänipäästöjä tarkkaillaan, ja keskivertovuotta meteorologisten olosuhteiden kannalta,

ja jolloin

 tarkastellaan tulevaa ääntä, mikä tarkoittaa sitä, että huomioon ei oteta ääntä, joka heijastuu tarkasteltavan asuinrakennuksen ulkoseinästä (yleisesti ottaen tämä edellyttää 3 dB:n korjausta mittaukseen).

Lden-arvon arviointipisteen korkeus riippuu sovelluksesta:

 tehtäessä laskemalla strategista melukartoitusta, joka liittyy melulle altistumiseen rakennusten sisällä ja niiden lähellä, arviointipisteet sijoitetaan 4,0 ± 0,2 metrin (3,8—4,2 metrin) korkeudelle maanpinnasta, suurimman melun kohteena olevalle ulkoseinälle. Tällöin suurimman melun katsotaan kohdistuvan ulkoseinään, joka on vastapäätä ja lähimpänä määrättyä melulähdettä. Muissa käyttötarkoituksissa arviointipisteiden korkeus voidaan valita toisin,

 tehtäessä mittaamalla strategista melukartoitusta rakennuksissa ja niiden lähellä korkeus voidaan valita toisin, mutta mittausta ei saa koskaan tehdä alle 1,5 m:n korkeudelta maanpinnasta, ja tulokset olisi korjattava vastaamaan 4 m:n mittauskorkeutta,

 muissa käyttötarkoituksissa kuten akustisessa suunnittelussa ja meluvyöhykejaossa arviointipisteen korkeus voidaan valita toisin, mutta arviointipiste ei saa koskaan olla alle 1,5 metrin korkeudella maanpinnasta; muita käyttötarkoituksia ovat esimerkiksi:

 

 maaseutualueet, joissa on yksikerroksiset talot,

 tiettyihin asuinrakennuksiin kohdistuvan melun vähentämiseen tähtäävien paikallisten toimenpiteiden suunnittelu,

 rajoitettua aluetta koskeva yksityiskohtainen melukartta, jossa esitetään yksittäisiin asuinrakennuksiin kohdistuva melu.

2.   Yöajan melua kuvaavan indikaattorin määritelmä

Yöajan melua kuvaava indikaattori Lnight on ISO 1996-2: 1987:ssä tarkoitettu A-painotettu pitkän ajan keskiäänitaso, joka määritellään vuoden kaikkien yöaikojen perusteella,

jolloin

 yön pituus on kahdeksan tuntia, kuten 1 kohdassa määritellään,

 vuodella tarkoitetaan vuotta, jonka aikana äänipäästöjä tarkkaillaan ja jonka aikana sääolot vastaavat keskimääräistä vuotta, kuten 1 kohdassa määritellään,

 tarkastellaan seinään kohdistuvaa ääntä, kuten 1 kohdassa määritellään, ja

 arviointipiste on sama kuin Lden-arvon tapauksessa.

3.   Täydentävät meluindikaattorit

Lden- ja Lnight-arvojen ja tarvittaessa Lday- ja Levening-arvojen lisäksi voi joissakin tapauksissa olla hyödyllistä käyttää erityisiä meluindikaattoreita ja niihin liittyviä raja-arvoja, esimerkiksi silloin kun

 tarkasteltava melulähde toimii vain pienen osan tarkasteluajasta (esimerkiksi alle 20 prosenttia koko vuoden päiväajoista, koko vuoden ilta-ajoista tai koko vuoden yöajoista),

 yhden tai useamman tarkasteltavan jakson aikana on keskimäärin hyvin vähän melutapahtumia (esimerkiksi vähemmän kuin yksi melutapahtuma tunnissa; melutapahtumalla voidaan tarkoittaa alle viisi minuuttia kestävää melua, esimerkiksi ohikulkevan junan tai ylilentävän lentokoneen aiheuttamaa melua),

 pienitaajuisen melun osuus on suuri,

 Lamax- tai SEL (äänialtistustaso) -indikaattori yöajan suojaamiseksi meluhuipuilta,

 viikonloppuisin tai määrättyyn aikaan vuodesta tarvitaan erityistä melusuojausta,

 päivisin tarvitaan erityistä melusuojausta,

 iltaisin tarvitaan erityistä melusuojausta,

 melu on peräisin useista eri lähteistä,

 kyseessä ovat hiljaiset rakentamattomat alueet,

 melu, jossa on voimakkaita äänesmäisiä osia, tai

 melu on iskumaista.

▼M2




LIITE II

MELUINDIKAATTORIEN ARVIOINTIMENETELMÄT

(Direktiivin 2002/49/EY 6 artiklassa tarkoitetut)

1.   JOHDANTO

Arvot Lden ja Lnight on määritettävä arviointipisteissä laskemalla ne noudattaen 2 luvussa esitettyä menetelmää ja 3 luvussa kuvattuja tietoja. Mittaukset voidaan suorittaa 4 luvun mukaisesti.

2.   YHTEISET MELUN ARVIOINTIMENETELMÄT

2.1    Yleiset säännökset – tieliikenne-, raideliikenne- ja teollisuusmelu

2.1.1    Indikaattorien, taajuusalueiden ja -kaistojen määritykset

Melulaskelmat on määriteltävä ►C1  taajuusalueella 63 Hz – 8 kHz oktaavitaajuuksilla ◄ . Taajuuskaistojen tulokset on annettava vastaavalla taajuusvälillä.

Laskelmat tehdään oktaavikaistoilla tieliikenne-, raideliikenne ja teollisuusmelulle, lukuun ottamatta raideliikenteen melulähteen äänitehoa, jossa käytetään kolmannesoktaavikaistoja. Tieliikenne-, raideliikenne- ja teollisuusmelun tapauksessa A-painotettu pitkän aikavälin keskimääräinen äänenpainetaso päivä-, ilta- ja yöajalta, sellaisena kuin ne määritellään liitteessä I ja niihin viitataan direktiivin 2002/49/EY 5 artiklassa, lasketaan kaikkien taajuuksien summana:



image

(2.1.1)

jossa

Ai on A-painotuskorjaus standardin IEC 61672-1 mukaisesti

i = taajuuskaistaindeksi

ja T ajanjakso, joka vastaa päivää, iltaa tai yötä.

Meluparametrit:



Lp

Hetkellinen äänenpainetaso

[dB]

(re. 2 10-5 Pa)

LAeq,LT

Yleinen pitkän aikavälin äänitaso L Aeq kaikista lähteistä ja kuvalähteistä pisteessä R

[dB]

(re. 2 10-5 Pa)

LW

Pistelähteen in situ -äänitehotaso (liikkuva tai kiinteä)

[dB]

(re. 10-12 W)

LW,i,dir

Suunnattu in situ -äänitehotaso i. taajuuskaistalle

[dB]

(re. 10-12 W)

LW'

Keskimääräinen in situ -äänitehotaso viivalähteen metriä kohden

[dB/m]

(re. 10-12 W)

Muut fyysiset parametrit:



p

Hetkellisen äänenpaineen tehollisarvo (RMS)

[Pa]

p 0

Viiteäänenpaine = 2 10-5 Pa

[Pa]

W 0

Viiteääniteho = 10-12 W

[watti]

2.1.2    Laatukehys

Syöttöarvojen tarkkuus

Kaikki syöttöarvot, jotka vaikuttavat lähteen päästötasoon, on määritettävä vähintään tarkkuudella, joka vastaa ± 2dB(A):n epävarmuutta lähteen päästötasossa (kaikki muut parametrit säilyvät muuttumattomina).

Oletusarvojen käyttö

Menetelmää sovellettaessa syöttötietojen on vastattava todellista käyttöä. Yleisesti ottaen ei pidä turvautua oletussyöttöarvoihin tai oletuksiin. Oletussyöttöarvot ja oletukset hyväksytään, jos todellisten tietojen kerääminen aiheuttaa kohtuuttoman suuria kustannuksia.

Laskelmiin käytetyn ohjelmiston laatu

Laskelmien tekoon käytetyn ohjelmiston on sovelluttava menetelmiin, joissa tulokset varmennetaan vertaamalla niitä testitapauksiin.

2.2    Tieliikennemelu

2.2.1    Lähteen kuvaus

Ajoneuvojen luokittelu

Tieliikennemelulähde määritetään yhdistämällä liikennevirran jokaisen yksittäisen ajoneuvon melupäästö. Kyseiset ajoneuvot jaetaan viiteen eri luokkaan sen mukaan, millainen niiden melupäästö on:

Luokka 1

:

kevyet moottoriajoneuvot

Luokka 2

:

keskiraskaat ajoneuvot

Luokka 3

:

raskaat ajoneuvot

Luokka 4

:

kaksipyöräiset moottoriajoneuvot

Luokka 5

:

avoin luokka.

Kaksipyöräisten moottoriajoneuvojen tapauksessa määritellään kaksi erillistä alaluokkaa mopoille ja tehokkaammille moottoripyörille, koska niillä ajetaan hyvin eri tavalla ja niiden määrät vaihtelevat yleensä huomattavasti.

Neljää ensimmäistä luokkaa on käytettävä, ja viidennen luokan käyttö on valinnaista. Se on varattu uusille ajoneuvoille, joita tulevaisuudessa voidaan kehittää ja joiden melupäästöt voivat olla niin erilaisia, että niitä varten on määriteltävä oma luokkansa. Tämä luokka voisi kattaa esimerkiksi sähkö- tai hybridiajoneuvot tai muut tulevaisuudessa kehitettävät ajoneuvot, jotka ovat huomattavan erilaisia kuin luokkien 1–4 ajoneuvot.

Eri ajoneuvoluokkien yksityiskohdat esitetään taulukossa [2.2.a].



Taulukko [2.2.a]

Ajoneuvoluokat

Luokka

Nimi

Kuvaus

Ajoneuvoluokka EU:ssa

Koko ajoneuvon tyyppihyväksyntä (1)

1

Kevyet moottoriajoneuvot

Henkilöautot, jakeluautot ≤ 3,5 tonnia, kaupunkimaasturit (SUV) (2) ja monikäyttöautot (MPV) (3), perävaunut ja matkailuautot mukaan luettuna.

M1 ja N1

2

Keskiraskaat ajoneuvot

Keskiraskaat ajoneuvot, jakeluautot > 3,5 tonnia, linja-autot, asuntoautot ja muut vastaavat, joissa on kaksi akselia ja paripyöräasennus taka-akselissa.

M2, M3 ja N2, N3

3

Raskaat ajoneuvot

Raskaat hyötyajoneuvot, turistibussit ja linja-autot, joissa on kolme akselia tai enemmän.

M2 ja N2 perävaunun kanssa, M3 ja N3

4

Kaksipyöräiset moottoriajoneuvot

4a

Kaksi-, kolme- ja nelipyöräiset mopot

L1, L2, L6

4b

Moottoripyörät sivuvaunun kanssa tai ilman sivuvaunua, kolmipyörät ja nelipyörät

L3, L4, L5, L7

5

Avoin luokka

Määritellään tulevaisuuden tarpeiden mukaan.

(1)   Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiivi 2007/46/EY, annettu 5 päivänä syyskuuta 2007 (EUVL L 263, 9.10.2007, s. 1), puitteiden luomisesta moottoriajoneuvojen ja niiden perävaunujen sekä tällaisiin ajoneuvoihin tarkoitettujen järjestelmien, osien ja erillisten teknisten yksiköiden hyväksymiselle.

(2)   Sport Utility Vehicles.

(3)   Multi-Purpose Vehicles.

Ekvivalenttien äänilähteiden määrä ja sijainti

Tässä menetelmässä jokaista ajoneuvoa (luokka 1, 2, 3, 4 ja 5) edustaa yksi pistelähde, joka säteilee yhdenmukaisesti 2-π:n puolitilaan maanpinnan yläpuolella. Ensimmäistä heijastumaa tienpinnasta käsitellään implisiittisesti. Kuten kuvassa [2.2.a] esitetään, kyseinen pistelähde sijaitsee 0,05 m tienpinnan yläpuolelle.

image

Liikennevirtaa edustaa viivalähde. Kun mallinnetaan monikaistaista tietä, kukin kaista on parhaiten edustettuna viivalähteellä, joka sijoitetaan kaistan keskelle. On myös mahdollista mallintaa yksi viivalähde kaksisuuntaisen tien keskelle tai yksi viivalähde ajorataa kohden monikaistaisten teiden uloimmalla kaistalla.

Äänitehopäästö

Lähteen ääniteho määritetään ”puolivapaassa kentässä” eli ääniteho sisältää välittömästi mallinnetun lähteen alla olevan pinnan heijastusvaikutuksen, kun sen välittömässä läheisyydessä ei ole häiritseviä kohteita, lukuun ottamatta heijastusta tienpinnasta muualla kuin välittömästi mallinnetun lähteen alla.

Liikennevirran melupäästöä edustaa viivalähde, jolle on ominaista suunnattu ääniteho metriä ja taajuutta kohden. Se vastaa liikennevirran yksittäisten ajoneuvojen melupäästöjen summaa ottaen huomioon aika, jonka ajoneuvot viettävät kyseisellä tieosuudella. Yksittäisen ajoneuvon huomioon ottaminen liikennevirrassa edellyttää liikennevirtamallin soveltamista.

Jos oletuksena on luokan m Qm ajoneuvon tasainen liikennevirta tuntia kohden keskimääräisen nopeuden ollessa vm (km/h), suunnattu ääniteho metriä kohden viivalähteen LW′, eq,line,i,m taajuuskaistalla i määritetään seuraavasti:



image

(2.2.1)

jossa LW,i,m on yhden ajoneuvon suunnattu ääniteho. LW′,m esitetään desibeleinä (re. 10–12 W/m). Nämä äänitehotasot lasketaan ►C1  kullekin oktaavikaistalle i 63 Hz – 8 kHz ◄ .

Liikennevirtatiedot Qm on esitettävä vuotuisena keskiarvona tuntia, ajanjaksoa (päivä–ilta–yö), ajoneuvoluokkaa ja viivalähdettä kohden. Kaikissa luokissa on käytettävä liikennevirran syöttötietoja, jotka on saatu liikennelaskennasta tai liikennemalleista.

Nopeus vm on edustava nopeus ajoneuvoluokkaa kohden: useimmissa tapauksissa pienempi suurimmista sallituista nopeuksista tieosuudella ja suurin sallittu nopeus ajoneuvoluokalle. Jos käytettävissä ei ole paikallisia mittaustietoja, on käytettävä ajoneuvoluokan suurinta sallittua nopeutta.

Liikennevirrassa kaikkien luokan m ajoneuvojen oletetaan ajavan samaa nopeutta vm , joka on luokan ajoneuvojen virran keskimääräinen nopeus.

Maantieajoneuvo mallinnetaan matemaattisilla yhtälöillä, jotka edustavat kahta tärkeintä melulähdettä:

1. vierintämelu, joka syntyy renkaan ja tien kosketuksesta,

2. ajoneuvon työntövoimamelu, jonka aiheuttaa voimansiirto (kuten moottori ja pakojärjestelmä).

Aerodynaaminen melu sisältyy vierintämelulähteeseen.

Kevyissä, keskiraskaissa ja raskaissa moottoriajoneuvoissa (luokat 1, 2 ja 3) kokonaisääniteho vastaa vierintä- ja työntövoimamelun energiasummaa. Siten viivalähteiden m = 1, 2 tai 3 kokonaisäänitehotaso määritellään seuraavasti:



image

(2.2.2)

jossa LWR,i,m on vierintämelun äänitehotaso ja LWP,i,m työntövoimamelun äänitehotaso. Tämä koskee kaikkia nopeusalueita. Alle 20 km/h:n nopeuksissa sillä on sama äänitehotaso kuin määritellään kaavassa vm = 20 km/h.

Kaksipyöräisissä (luokka 4) lähteestä otetaan huomioon vain työntövoimamelu:



LW,i,m = 4 (vm = 4 ) = LWP,i,m = 4 (vm = 4 )

(2.2.3)

Tämä koskee kaikkia nopeusalueita. Alle 20 km/h:n nopeuksissa sillä on sama äänitehotaso kuin määritellään kaavassa vm = 20 km/h.

2.2.2    Vertailuolosuhteet

Lähteen yhtälöt ja kertoimet pätevät seuraavissa vertailuolosuhteissa:

 ajoneuvon tasainen nopeus

 tasainen tie

 ilman lämpötila τref = 20 °C

 virtuaalinen vertailutienpinta, koostuu keskimäärin tiiviistä asfaltista 0/11 ja kivimastiksiasfaltista 0/11, ikä 2–7 vuotta ja on edustavassa kunnossa

 kuiva tienpinta

 ei nastarenkaita.

2.2.3    Vierintämelu

Yleinen yhtälö

Vierintämelun äänitehotaso taajuuskaistalla i luokan m = 1, 2 tai 3 ajoneuvolle määritetään seuraavasti:



image

(2.2.4)

Kertoimet AR,i,m ja BR,i,m annetaan oktaavikaistoina kullekin ajoneuvoluokalle ja viitenopeudelle vref = 70 km/h. ΔLWR,i,m vastaa korjauskerrointen summaa, jota sovelletaan vierintämelupäästöön tietyissä tie- tai ajoneuvo-olosuhteissa, jotka poikkeavat vertailuolosuhteista:



ΔLWR,i,m = ΔLWR,road,i,m + ΔLstuddedtyres,i,m + ΔLWR,acc,i,m + ΔLW,temp

(2.2.5)

ΔLWR,road,i,m vastaa vierintämelun vaikutusta tienpinnalla, jonka akustiset ominaisuudet poikkeavat luvussa 2.2.2. esitetyn virtuaalisen vertailupinnan ominaisuuksista. Se sisältää vaikutuksen leviämiseen ja syntymiseen.

ΔLstudded tyres,i,m on korjauskerroin, jolla otetaan huomioon nastarenkailla varustettujen kevyiden ajoneuvojen suurempi vierintämelu.

ΔLWR,acc,i,m vastaa liikennevaloilla varustetun risteyksen tai liikenneympyrän vaikutusta vierintämeluun. Siinä otetaan huomioon nopeuden vaihtelun vaikutus meluun.

ΔLW,temp on korjaustermi keskimääräiselle lämpötilalle τ, joka eroaa vertailulämpötilasta τref = 20 °C.

Korjaus nastarenkaille

Tilanteissa, joissa suuri määrä kevyitä ajoneuvoja liikennevirrassa käyttää nastarenkaita usean kuukauden ajan vuodessa, nastojen vaikutus vierintämeluun on otettava huomioon. Jokaiselle luokan m = 1 ajoneuvolle, joka on varustettu nastarenkailla, vierintämelupäästön nopeudesta riippuvainen kasvu arvioidaan seuraavasti:



Δstud,i (v) = left accolade

ai + bi × lg(50/70) v < 50 km/h

(2.2.6)

ai + bi × lg(v/70) 50 ≤ v ≤ 90 km/h

ai + bi × lg(90/70) v > 90 km/h

jossa kertoimet ai ja bi annetaan jokaiselle oktaavikaistalle.

Vierintämelupäästön kasvu lasketaan nastarenkailla varustettujen kevyiden ajoneuvojen osuuden mukaan ja rajoitettuna aikana Ts (kuukausina) vuodesta. Jos Qstud,ratio on nastarenkailla varustettujen kevyiden ajoneuvojen keskimääräinen osuus kokonaismäärästä tuntia kohden ajanjaksolla Ts (kuukausina), niin nastarenkailla varustettujen ajoneuvojen keskimääräinen vuosittainen osuus ps ilmaistaan seuraavasti:



image

(2.2.7)

Tästä seuraava korjaus, jota sovelletaan vierintämelun äänitehopäästöön, joka aiheutuu nastarenkaiden käytöstä luokan m = 1 ajoneuvoissa taajuuskaistalla i, on seuraava:



image

(2.2.8)

Muiden luokkien ajoneuvoille ei tehdä korjausta:



ΔLstuddedtyres,i,m ≠ 1 = 0

(2.2.9)

Ilman lämpötilan vaikutus vierintämelukorjaukseen

Ilman lämpötila vaikuttaa vierintämelupäästöön. Vierintämelun äänitehotaso laskee, kun ilman lämpötila nousee. Tämä vaikutus lisätään tienpintaa koskevaan korjaukseen. Tienpintaa koskevat korjaukset arvioidaan yleensä ilman lämpötilassa τref = 20 °C. Jos ilman lämpötilan °C vuotuinen keskiarvo poikkeaa siitä, tienpinnan melu korjataan seuraavasti:



ΔLW,temp,m (τ) = Km × (τref – τ)

(2.2.10)

Korjaustermi on positiivinen (melu lisääntyy) alle 20 °C:n lämpötiloissa ja negatiivinen (melu vähenee) sitä korkeammissa lämpötiloissa. Kerroin K riippuu tienpinnasta ja renkaan ominaisuuksista ja yleensä sillä on jonkinlainen taajuusriippuvuus. Yleistä kerrointa Km = 1 = 0,08 dB/°C kevyille ajoneuvoille (luokka 1) ja Km = 2 = Km = 3 = 0,04 dB/°C raskaille ajoneuvoille (luokat 2 ja 3) sovelletaan kaikille tienpinnoille. Korjauskerrointa sovelletaan samalla tavalla kaikille oktaavikaistoille 63–8 000 Hz.

2.2.4    Työntövoimamelu

Yleinen yhtälö

Työntövoimamelupäästö sisältää kaiken melun esimerkiksi moottorista, pakojärjestelmästä, vaihteistosta ja ilmanotosta. Työntövoimamelun äänitehotaso taajuuskaistalla i luokan m ajoneuvolle määritetään seuraavasti:



image

(2.2.11)

Kertoimet AP,i,m ja BP,i,m annetaan oktaavikaistoilla kullekin ajoneuvoluokalle ja viitenopeudelle vref = 70 km/h.

ΔLWP,i,m vastaa korjauskerrointen summaa, jota sovelletaan työntövoimamelupäästöön tietyissä ajo-olosuhteissa tai paikallisissa olosuhteissa, jotka poikkeavat vertailuolosuhteista:



ΔLWP,i,m = ΔLWP,road,i,m + ΔLWP,grad,i,m + ΔLWP,acc,i,m

(2.2.12)

ΔLWP,road,i,m vastaa tienpinnan vaikutusta työntövoimameluun absorption kautta. Laskenta suoritetaan luvun 2.2.6 mukaisesti.

ΔLWP,acc,i,m ja ΔLWP,grad,i,m vastaa tien kaltevuuksien ja ajoneuvojen kiihdytyksen ja jarrutuksen vaikutusta liittymissä. Ne on laskettava lukujen 2.2.4 ja 2.2.5 mukaisesti.

Tien kaltevuuksien vaikutus

Tien kaltevuudella on kahdenlainen vaikutus ajoneuvon melupäästöön: ensinnäkin se vaikuttaa ajoneuvon nopeuteen ja siten sen vierintä- ja työntövoimamelupäästöön, toiseksi se vaikuttaa moottorin kuormitukseen ja kierroslukuun vaihteen valinnan kautta ja siten ajoneuvon työntövoimamelupäästöön. Tässä jaksossa otetaan huomioon vain vaikutus työntövoimameluun ja oletuksena on tasainen nopeus.

Tien kaltevuuden vaikutus työntövoimameluun otetaan huomioon korjaustermillä ΔLWP,grad,m , joka on rinteen s ( %), ajoneuvon nopeuden vm (km/h) ja ajoneuvoluokan m funktio. Kaksisuuntaisessa liikennevirrassa virta on jaettava kahteen osaan ja korjattava puolet ylämäkeen ja puolet alamäkeen. Korjaustermi jaetaan tasaisesti kaikille oktaavikaistoille:

m = 1



ΔLWP,grad,i,m = 1 (vm ) = left accolade

image

s < – 6 %

(2.2.13)

0

– 6 % ≤ s ≤ 2 %

image

s > 2 %

m = 2



ΔLWP,grad,i,m = 2 (vm ) = left accolade

image

s < – 4 %

(2.2.14)

0

– 4 % ≤ s ≤ 0 %

image

s > 0 %

m = 3



ΔLWP,grad,i,m = 3 (vm ) = left accolade

image

s < – 4 %

(2.2.15)

0

– 4 % ≤ s ≤ 0 %

image

s > 0 %

m = 40



ΔLWP,grad,i,m = 4 = 0

(2.2.16)

Korjaus ΔLWP,grad,m sisältää implisiittisesti rinteen vaikutuksen nopeuteen.

2.2.5    Ajoneuvojen kiihdytyksen ja jarrutuksen vaikutus

Ennen liikennevaloilla varustettuja risteyksiä ja liikenneympyröitä sekä niiden jälkeen on sovellettava kiihdytyksen ja jarrutuksen vaikutukseen liittyvää korjausta kuten jäljempänä kuvataan.

Vierintämelun, ΔLWR,acc,m,k , ja työntövoimamelun, ΔLWP,acc,m,k , korjaustermit ovat lineaarisia funktioita, jotka muodostuvat pistelähteen etäisyydestä x (m) vastaavan viivalähteen lähimpään leikkaukseen toisen viivalähteen kanssa. Ne jaetaan tasaisesti kaikille oktaavikaistoille:



image

(2.2.17)

image

(2.2.18)

Kertoimet CR,m,k ja CP,m,k riippuvat risteystyypistä k (k = 1 liikennevaloilla varustettu risteys; k = 2 liikenneympyrä), ja ne annetaan jokaiselle ajoneuvoluokalle. Korjaus sisältää nopeuden muutoksen vaikutuksen, kun risteystä tai liikenneympyrää lähestytään tai siitä poistutaan.

Huomaa, että etäisyydellä |x| ≥ 100 m, ΔLWR,acc,m,k = ΔLWP,acc,m,k = 0.

2.2.6    Tienpintatyypin vaikutus

Yleiset periaatteet

Tienpinnoissa, joiden akustiset ominaisuudet poikkeavat vertailupinnoista, on sovellettava spektrikorjaustermiä vierintämelulle ja työntövoimamelulle.

Tienpinnan korjaustermi vierintämelupäästölle annetaan seuraavassa:



image

(2.2.19)

jossa

αi,m on spektrikorjaus desibeleinä viitenopeudella vref luokalle m (1, 2 tai 3) ja spektrikaistalle i.

βm on nopeuden vaikutus vierintämelun vähenemiseen luokassa m (1, 2 tai 3) ja se on sama kaikille taajuuskaistoille.

Tienpinnan korjaustermi työntövoimamelupäästölle annetaan seuraavassa:



ΔLWP,road,i,m = min{αi,m ;0}

(2.2.20)

Absorboivat pinnat vähentävät työntövoimamelua, mutta ei-absorboivat pinnat eivät lisää sitä.

Tienpinnan iän vaikutus meluominaisuuksiin

Tienpintojen meluominaisuudet vaihtelevat iän ja kunnossapidon tason mukaan, ja yleensä ne aiheuttavat enemmän melua vanhetessaan. Tässä menetelmässä tienpinnan parametrit johdetaan niin, että ne edustavat tienpintatyypin akustisia ominaisuuksia edustavan eliniän keskiarvona sillä oletuksella, että niitä pidetään hyvin kunnossa.

2.3    Raideliikenteen melu

2.3.1    Lähteen kuvaus

Vaunujen luokittelu

Tässä melunlaskentamenetelmässä vaunu määritellään yksittäiseksi junan alayksiköksi (yleensä veturi, moottorivaunu, vedettävä vaunu tai tavaravaunu), jota voidaan liikuttaa itsenäisesti ja joka voidaan irrottaa muusta junasta. Joissain erityisolosuhteissa voi esiintyä junan alayksiköitä, jotka ovat osa kiinteää kokonaisuutta eli ne jakavat telin. Tässä laskentamenetelmässä kaikki tällaiset alayksiköt ryhmitellään yhdeksi vaunuksi.

Tässä laskentamenetelmässä juna koostuu yhteen kytkettyjen vaunujen sarjasta.

Taulukossa [2.3.a] määritellään yhteinen kieli, jolla kuvataan lähdetietokantaan sisältyvät vaunutyypit. Siinä esitetään olennaiset kuvaajat, joita käytetään vaunujen täydelliseen luokitteluun. Kyseiset kuvaajat vastaavat vaunun ominaisuuksia, jotka vaikuttavat akustiseen suunnattuun äänitehoon mallinnetun ekvivalentin viivalähteen metriä kohden.

Jokaisen tyypin vaunujen lukumäärä on määritettävä kullekin rataosuudelle ja ajanjaksolle melulaskelmaa varten. Se ilmaistaan vaunujen keskimääräisenä lukumääränä tuntia kohden, ja se saadaan jakamalla tiettynä ajanjaksona kulkevien vaunujen kokonaismäärä kyseisen ajanjakson tunneilla (eli 24 ajoneuvoa 4 tunnissa merkitsee 6 vaunua tunnissa). On käytettävä kaikkia kullakin rataosuudella kulkevia vaunutyyppejä.



Taulukko [2.3.a]

Raideliikenteen vaunujen luokittelu ja kuvaajat

Numero

1

2

3

4

Kuvaaja

Vaunutyyppi

Akselien määrä vaunua kohden

Jarrutyyppi

Pyörätoimenpide

Kuvaajan selitys

Tyyppiä kuvaava kirjain

Akselien todellinen määrä

Jarrutyyppiä kuvaava kirjain

Meluntorjunta-toimenpidetyyppiä kuvaava kirjain

Mahdolliset kuvaajat

h

suurnopeusvaunu (> 200 km/h)

1

c

valurauta-antura

n

ei toimenpidettä

m

matkustaja-moottorivaunut

2

k

komposiitti- tai sintteriantura

d

vaimentimet

p

vedettävät matkustajavaunut

3

n

ei kulutuspinnasta jarruttava, kuten levy, rumpu, magneetti

S

suodattimet

c

raitiovaunu tai kevyt metro moottorivaunu ja muu kuin moottorivaunu

4

 

o

muut

d

dieselveturi

jne.

 

 

e

sähköveturi

 

 

 

a

kaikki yleiset tavaravaunut

 

 

 

o

muut (esim. huoltovaunut)

 

 

 

Raiteiden ja tukirakenteiden luokittelu

Olemassa olevat raiteet voivat olla erilaisia, koska monet tekijät vaikuttavat niiden akustisiin ominaisuuksiin. Tässä menetelmässä käytetyt raidetyypit on lueteltu jäljempänä taulukossa [2.3.b]. Jotkut tekijät vaikuttavat akustisiin ominaisuuksiin huomattavasti, kun taas toisilla on vain toissijainen vaikutus. Yleisesti ottaen raideliikenteen melupäästöihin vaikuttavat eniten seuraavat tekijät: kiskon hamaran karheus, kiskon välilevyn jäykkyys, ratapohja, kiskojatkokset ja raiteiden kaarevuussäde. Vaihtoehtoisesti voidaan määritellä raiteiden yleiset ominaisuudet, ja tässä tapauksessa kiskon hamaran karheus ja raiteiden vaimenemisnopeus ISO 3095 -standardin mukaisesti ovat kaksi akustisesti keskeistä parametria raiteiden kaarevuussäteen ohella.

Rataosuus määritellään yksittäiseksi radan osaksi ratalinjalla tai asemalla tai ratapihalla, missä radan fyysiset ominaisuudet ja perustekijät eivät muutu.

Taulukossa [2.3.b] määritellään yhteinen kieli, jolla kuvataan lähdetietokantaan sisältyvät raidetyypit.



Taulukossa [2.3.b]

Numero

1

2

3

4

5

6

Kuvaaja

Ratapohja

Kiskon hamaran karheus

Välilevyn tyyppi

Lisätoimet

Kiskoliitokset

Kaarteet

Kuvaajan selitys

Ratapohjan tyyppi

Karheuden indikaattori

Osoittaa ”akustisen” jäykkyyden

Akustista laitetta kuvaava kirjain

Liitosten ja välien esiintyminen

Ilmaisee kaarevuussäteen (m)

Sallitut koodit

B

Sepeli

E

Hyvin kunnossapidetty ja erittäin sileä

S

Pehmeä

(150–250 MN/m)

N

Ei mitään

N

Ei mitään

N

Suora raide

S

Kiintoraide

M

Normaalisti kunnossapidetty

M

Keskijäykkä

(250–800 MN/m)

D

Raidevaimennin

S

Yksittäinen liitos tai vaihde

L

Pieni

(1 000 –500 m)

L

Sepelipohjainen silta

N

Ei hyvin kunnossapidetty

H

Jäykkä

(800–1 000 MN/m)

B

Matala este

D

Kaksi liitosta tai vaihdetta 100 m:n matkalla

M

Keskisuuri

(alle 500 m ja yli 300 m)

N

Muu kuin sepelipohjainen silta

B

Ei kunnossapidetty ja huonokuntoinen

 

A

Absorptiolevy kiintoraiteella

M

Yli kaksi liitosta tai vaihdetta 100 m:n matkalla

H

Suuri

(alle 300 m)

T

Upotettu raide

 

 

E

Upotettu kisko

 

 

M

Muu

 

 

O

Muu

 

 

Ekvivalenttien äänilähteiden määrä ja sijainti

image

Erilaiset ekvivalentit melun viivalähteet sijoitetaan eri korkeuksille ja radan keskelle. Kaikki korkeudet viittaavat tason tangenttiin kahden kiskon yläpinnalla.

Ekvivalentit lähteet sisältävät erilaiset fyysiset lähteet (indeksi p). Fyysiset lähteet jaetaan eri luokkiin riippuen syntymekanismista. Luokat ovat 1) vierintämelu (raiteen ja ratapohjan värähtelyn ja pyörien värähtelyn lisäksi mahdollisesti tavaravaunujen ylärakenteiden melu), 2) vetomelu, 3) aerodynaaminen melu, 4) iskumelu (risteyksistä ja vaihteista), 5) kirskuntamelu ja 6) muiden tekijöiden, kuten siltojen ja maasiltojen, aiheuttama melu.

1) Pyörien ja kiskon hamaran karheus, kolmen siirtotien kautta säteileville pinnoille (raiteet, pyörät ja ylärakenne), muodostaa vierintämelun. Tämä jaetaan niin, että h = 0,5 m (säteilypinnat A), joka edustaa raiteen osuutta, mukaan luettuna raiteen pinnan sekä erityisesti kiintoraiteen vaikutus (leviämisosan mukaisesti), joka edustaa pyörän ja (tavarajunissa) vaunun ylärakenteen osuutta meluun.

2) Vetomelun ekvivalentit lähdekorkeudet vaihtelevat 0,5 metristä (lähde A) 4,0 metriin (lähde B) riippuen kyseisen osan fyysisestä sijainnista. Lähteet kuten vaihteistot ja sähkömoottorit ovat usein 0,5 metrin akselikorkeudella (lähde A). Säleiköt ja jäähdyttimen poistoaukot voivat olla eri korkeuksilla. Dieselveturien pakoputket ovat usein katon korkeudella 4,0 metrissä (lähde B). Muut vetolähteet kuten tuulettimet tai dieselmoottorin lohkot voivat olla 0,5 metrin (lähde A) tai 4,0 metrin korkeudella (lähde B). Jos tarkka lähdekorkeus on mallikorkeuksien välissä, äänienergia jaetaan oikeasuhteisesti lähimmille lähdekorkeuksille.

Tämän takia menetelmässä annetaan kaksi lähdekorkeutta 0,5 m (lähde A) ja 4,0 m (lähde B), ja kumpaankin liittyvä ekvivalentti ääniteho jaetaan niiden kahden välillä yksikkötyypin lähteiden erityisestä kokoonpanosta riippuen.

3) Aerodynaamisen melun vaikutukset liittyvät lähteeseen 0,5 m (edustaen suojuksia ja suodattimia, lähde A) ja lähteeseen 4,0 m (mallintaen koko kattolaitteistoa ja virroitinta, lähde B). 4,0 metrin valintaa virroittimelle pidetään yksinkertaisena mallina, ja sitä on harkittava huolellisesti, jos tavoitteena on valita riittävä meluesteen korkeus.

4) Iskumelu liittyy lähteeseen 0,5 m (lähde A).

5) Kirskuntamelu liittyy lähteeseen 0,5 m (lähde A).

6) Siltamelu liittyy lähteeseen 0,5 m (lähde A).

2.3.2    Äänitehopäästö

Yleiset yhtälöt

Raideliikennemelun malli, samoin kuin tieliikennemelun malli, kuvaa melun äänitehopäästöä yhdistäen vaunutyypin ja raidetyypin, jotka täyttävät tietyt vaunu- ja raideluokituksessa kuvatut vaatimukset, äänitehona kutakin vaunua kohden (LW,0).

Liikennevirran melupäästöä kullakin raiteella edustavat kaksi viivalähdettä, joille on ominaista suunnattu ääniteho metriä ja taajuutta kohden. Se vastaa liikennevirran yksittäisten vaunujen melupäästöjen summaa, ja seisovien vaunujen erityistapauksessa siinä otetaan huomioon aika, jonka vaunut viettävät kyseisellä rataosuudella.

Suunnattu ääniteho metriä ja taajuuskaistaa kohden kaikista kullakin raidetyypin (j) rataosuudella ohittavista vaunuista määritetään

 kullekin taajuuskaistalle (i)

 kullekin lähdekorkeudelle (h) (lähteille korkeudessa 0,5 m h = 1, 4,0 m h = 2),

ja se on kaikkien tietyllä j. rataosuudella kulkevien vaunujen osuuksien energiasumma. Osuudet muodostuvat:

 kaikista vaunutyypeistä (t)

 niiden eri nopeuksissa (s)

 erityisissä kulkuolosuhteissa (tasainen nopeus) (c)

 kullekin fyysiselle lähdetyypille (vierintä, isku, kirskunta, veto, aerodynaaminen ja muiden vaikutusten lähteet kuten siltamelu) (p).

Suunnatun äänitehon laskemiseen metriä kohden (vaikutus leviämisosaan) j. rataosuuden keskimääräisellä liikenteellä käytetään seuraavaa kaavaa:



image

(2.3.1)

jossa

Tref

=

viiteajanjakso, jonka keskimääräinen liikenne otetaan huomioon

X

=

i:n, t:n, s:n, c:n ja p:n olemassa olevien yhdistelmien kokonaismäärä kullekin j. rataosuudelle

t

=

j. rataosuuden vaunutyyppien indeksi

s

=

junan nopeuden indeksi: indeksejä on niin monta kuin on erilaisia junan keskinopeuksia j. rataosuudella

c

=

kulkuolosuhteiden indeksi: 1 (tasainen nopeus), 2 (joutokäynti)

p

=

fyysisten lähdetyyppien indeksi: 1 (vierintä- ja iskumelu), 2 (kaarrekirskunta), 3 (vetomelu), 4 (aerodynaaminen melu), 5 (muut vaikutukset)

LW′,eq,line,x

=

x. suunnattu ääniteho metriä kohden t:n, s:n, c:n, p:n yhden yhdistelmän viivalähteessä kullakin j. rataosuudella

Jos oletetaan Q vaunun tasainen virta tuntia kohden keskinopeudella v, rataosuudella on joka hetki keskimäärin vastaava määrä Q/v vaunua. Vaunuvirran melupäästö suunnattuna äänitehona metriä kohden on LW′,eq,line (ilmaistuna muodossa dB/m (re. 10–12 W)) ja se integroidaan seuraavasti:



image (c = 1)

(2.3.2)

jossa

  Q on vaunujen keskimääräinen lukumäärä tuntia kohden j. rataosuudella vaunutyypille t , keskimääräisellä junan nopeudella s ja kulkuolosuhteissa c

  v on niiden nopeus j-rataosuudella vaunutyypille t ja keskimääräisellä junan nopeudella s

  LW,0,dir on tietyn melun (vierintä, isku, kirskunta, jarrutus, veto, aerodynaaminen, muut vaikutukset) suunnattu äänitehotaso yhdestä vaunusta suuntiin ψ, φ määritettynä vaunun liikesuuntaan (katso kuva [2.3.b]).

Seisovan lähteen tapauksessa, esimerkiksi joutokäynnissä, oletetaan, että vaunu pysyy kokonaisajan T idle tietyssä paikassa rataosuudella, jonka pituus on L. Näin ollen kun Tref on viiteajanjakso melun arvioinnille (esimerkiksi 12 tuntia, 4 tuntia, 8 tuntia), suunnattu ääniteho pituusyksikköä kohden rataosuudella määritetään seuraavasti:



image

(c = 2)

(2.3.4)

Yleisesti ottaen ääniteho saadaan kustakin erityisestä lähteestä seuraavasti:



LW,0,dir,i (ψ,φ) = LW,0,i + ΔLW,dir,vert,i + ΔLW,dir,hor,i

(2.3.5)

jossa

  ΔLW,dir,vert,i on ψ:n pystysuuntakorjauksen (dimensioton) funktio (kuva [2.3.b])

  ΔLW,dir,hor,i on φ:n vaakasuuntakorjauksen (dimensioton) funktio (kuva [2.3.b])

Jossa LW,0,dir,i(ψ,φ) ilmaistaan, sen jälkeen kun se on johdettu 1/3 oktaavikaistoille, oktaavikaistoilla lisäten energisesti jokainen siihen liittyvä 1/3 oktaavikaista yhteen vastaavalle oktaavikaistalle.

image

Näissä laskelmissa lähteen vahvuus ilmaistaan suunnattuna äänitehona radan LW′,tot,dir,i metriä kohden lähteiden suuntavaikutuksen laskemiseksi pysty- ja vaakasuunnassa lisäkorjausten avulla.

Usea LW,0,dir,i (ψ,φ) otetaan huomioon kullekin vaunu-raide-nopeus-kulkuolosuhteiden yhdistelmälle:

 1/3 oktaavin taajuuskaistalle ( i )

 kullekin rataosuudelle ( j )

 lähdekorkeudelle ( h ) (lähteille korkeudessa 0,5 m h = 1, 4,0 m h = 2),

 lähteen suuntavaikutukselle ( d )

Usea LW,0,dir,i (ψ,φ) otetaan huomioon kullekin vaunu-raide-nopeus-kulkuolosuhteiden yhdistelmälle, kullekin rataosuudelle, korkeuksille h = 1 ja h = 2 sekä suuntavaikutukselle.

Vierintämelu

Vaunun ja raiteen osuudet vierintämelusta jaetaan neljään keskeiseen osaan: pyörän karheus, raiteen karheus, vaunun siirtofunktio pyörille ja ylärakenteelle (säiliöt) ja raiteen siirtofunktio. Pyörän ja raiteen karheus edustaa värähtelyn virityksen syytä raiteen ja pyörän kosketuspisteessä, ja siirtofunktiot ovat kaksi empiiristä tai mallinnettua funktiota, jotka edustavat koko monimutkaista ilmiötä, johon kuuluvat mekaaninen värähtely ja äänen syntyminen pyörän, raiteen, ratapölkyn ja raiteen pohjarakenteen pinnoilla. Kyseinen jako heijastaa fyysistä näyttöä siitä, että raiteen karheus voi aiheuttaa raiteen värähtelyä, mutta se aiheuttaa myös pyörän värähtelyä ja päinvastoin. Jos yksi näistä neljästä parametrista jätettäisiin pois, se estäisi raiteiden ja junien luokittelun erottamisen.

Pyörän ja raiteen karheus

Vierintämelua aiheuttaa pääasiassa raiteen ja pyörän karheus aallonpituudella 5–500 mm.

Karheustaso Lr määritetään niin, että se on 10 kertaa raiteen tai pyörän kitkapinnan karheuden keskimääräisen neliöarvon r2 10-kantainen logaritmi liikesuunnassa (pituustaso) mitattuna μm:inä tietyllä raidepituudella tai pyörän koko halkaisijalla, jaettuna viitearvon
image neliöllä:



image

dB

(2.3.6)

jossa

r 0

=

1 μm

r

=

kontaktipinnan pystysuoran siirtymän eron neliöllinen keskiarvo keskitasoon nähden.

Karheustaso Lr saadaan yleensä aaltopituuden λ spektrinä, ja se on muutettava taajuusspektriksi f = v/λ, jossa f on annetun 1/3 oktaavikaistan keskitaajuus (Hz), λ on aallonpituus (m) ►C1  ja v on junan nopeus (m/s) ◄ . Karheusspektri taajuuden funktiona siirtyy taajuusakselilla eri nopeuksilla. Yleensä kun siirrytään taajuusspektriin nopeuden avulla, on saatava uudet 1/3 oktaavikaistan spektrien arvot, joiden keskiarvot ovat kahden vastaavan 1/3 oktaavikaistan välissä aallonpituuden alueella. Jotta voidaan arvioida todellisen kokonaiskarheuden taajuusspektri, joka vastaa sopivaa junan nopeutta, on laskettava aallonpituuden alueella määritetylle kahdelle vastaavalle 1/3 oktaavikaistalle energiset ja suhteelliset keskiarvot.

Raiteen karheustaso (raiteen puolen karheus) i. aaltolukukaistalle on määritettynä Lr,TR,i

Samoin pyörän karheustaso (vaunun puolen karheus) i. aaltolukukaistalle on määritettynä L r,VEH,i

Todellinen ja koko karheustaso aaltolukukaistalle i (LR,tot,i ) määritetään raiteen ja pyörän sekä ►C1  A 3(λ) ◄ kontaktisuodattimen karheustasojen energiasummana, ja siinä otetaan huomioon raiteen ja pyörän kosketuspinnan suodatinvaikutus ja se ilmaistaan desibeleinä:



image

(2.3.7)

jossa ilmaistuna i. aaltolukukaistan funktiona vastaten aallonpituutta λ.

Kontaktisuodatin riippuu raiteen ja pyörän tyypistä ja kuormasta.

Menetelmässä käytetään j. rataosuuden todellista kokonaiskarheutta ja kutakin t. vaunutyyppiä sen vastaavalla v nopeudella.

Vaunun, raiteen ja ylärakenteen siirtofunktio

Määritetään kolme nopeudesta riippumatonta siirtofunktiota, LH,TR,i LH,VEH,i ja LH,VEH,SUP,i : ensimmäinen kullekin j. rataosuudelle ja toiset kaksi kullekin t. ajoneuvotyypille. Ne yhdistävät todellisen kokonaiskarheustason raiteen, pyörien ja ylärakenteen äänitehoon.

Ylärakenteen osuus otetaan huomioon vain tavaravaunuissa, ja siksi vain vaunutyypille ”a”.

Siten vierintämelun osalta raiteen ja vaunun osuudet kuvataan täysin näillä siirtofunktioilla ja todellisella kokonaiskarheustasolla. Kun juna on tyhjäkäynnillä, vierintämelu suljetaan pois.

Äänitehossa vaunua kohden vierintämelu lasketaan akselikorkeudelta, ja sillä on osuutena todellinen kokonaiskarheustaso LR,TOT,i vaunun nopeuden v, raiteen, vaunun ja ylärakenteen siirtofunktioiden LH,TR,i , LH,VEH,i ja LH,VEH,SUP,i funktiona, ja akselien kokonaismäärä Na :

h = 1:



LW,0,TR,i = LR,TOT,i + LH,TR,i + 10 × lg(Na )

dB

(2.3.8)

LW,0,VEH,i = LR,TOT,i + LH,VEH,i + 10 × lg(Na )

dB

(2.3.9)

LW,0,VEHSUP,i = LR,TOT,i + LH,VEHSUP,i + 10 × lg(Na )

dB

(2.3.10)

jossa Na on akselien määrä vaunua kohden t. vaunutyypille.

image

Käytetään 50 km/h:n vähimmäisnopeutta (30 km/h vain raitiovaunuille ja kevytmetrolle) todellisen kokonaiskarheuden ja siten vaunujen äänitehon määrittämiseen (tämä nopeus ei vaikuta vaunuvirtalaskelmaan) vierintämelun määritelmän, jarrutusmelun määritelmän sekä risteysten ja vaihteiden iskumelun määritelmän yksinkertaistamisen mahdollisesti aiheuttaman virheen korjaamiseksi.

Iskumelu (risteykset ja vaihteet)

Risteykset, vaihteet ja kiskojen liitokset tai pisteet voivat aiheuttaa iskumelua. Sen voimakkuus voi vaihdella, ja se voi olla vierintämelua voimakkaampaa. Iskumelu on otettava huomioon sidekiskoilla varustetuilla radoilla. Vaihteista ja liitoksista aiheutuvaa iskumelua ei pidä mallintaa rataosuuksilla, joiden nopeus on alle 50 km/h (30 km/h raitiovaunuille ja kevytmetrolle), koska 50 km/h:n vähimmäisnopeutta (30 km/h raitiovaunuille ja kevytmetrolle) käytetään muiden vaikutusten sisällyttämiseen vierintämelua koskevan luvun kuvauksen mukaisesti. Iskumelun mallinnusta on vältettävä myös kulkuolosuhteissa c = 2 (joutokäynti).

Iskumelu sisällytetään vierintämelutermiin (energia) lisäämällä kuvitteellinen iskun karheustaso todelliseen kokonaiskarheustasoon kullakin erityisellä j. rataosuudella, jolla sitä esiintyy. Tässä tapauksessa on käytettävä uutta LR,TOT + IMPACT,i :tä LR,TOT,i :n sijasta ja siitä tulee



image

dB

(2.3.11)

LR,IMPACT,i on 1/3 oktaavikaistaspektri (taajuuden funktiona). Tämän taajuusspektrin saamiseksi spektri annetaan aallonpituuden λ funktiona ja se muutetaan vaadittuun spektriin taajuuden funktiona käyttämällä suhdetta λ = v/f, jossa f on 1/3 oktaavikaistan keskitaajuus hertseinä ►C1  ja v on s. vaunun nopeus t. vaunutyypille (m/s) ◄ .

Iskumelu riippuu iskujen vakavuudesta ja määrästä pituusyksikköä kohden tai liitostiheydestä, joten tapauksessa, jossa annetaan useita iskuja, iskun karheustaso edellä olevaa yhtälöä varten lasketaan seuraavasti:



image

dB

(2.3.12)

jossa LR,IMPACT–SINGLE,i on iskun karheustaso yhtä iskua kohden ja nl on liitostiheys.

Iskun oletuskarheus annetaan liitostiheydelle nl = 0,01 m –1, mikä tarkoittaa yhtä liitosta 100 ratametriä kohden. Tilanteissa, joissa on eri määrä liitoksia, tehdään arvio mukauttamalla liitosten tiheyttä nl . On syytä panna merkille, että kun radan linjausta ja segmentointia mallinnetaan, raiteen liitostiheys on otettava huomioon, eli voi olla tarpeen laatia erillinen lähdesegmentti rataosuudelle, jolla on enemmän liitoksia. Raiteen LW,0 :n, pyörän/telin ja ylärakenteen osuus lisätään LR,IMPACT,i :n avulla +/–50 m ennen liitosta ja sen jälkeen. Jos kyseessä on liitossarja, lisäystä jatketaan seuraavasti: –50 m ennen ensimmäistä liitosta ja +50 m viimeisen liitoksen jälkeen.

Näiden äänitehospektrien sovellettavuus on yleensä tarkastettava itse paikalla.

Liitoksilla varustetulla raiteella oletusarvona on 0,01:n nl .

Kirskunta

Kaarrekirskunta on erityinen lähde, joka koskee ainoastaan kaarteita ja on siten paikallinen. Koska se voi olla merkittävää, vaaditaan asianmukainen kuvaus. Kaarrekirskunta riippuu yleensä kaarteista, kitkaolosuhteista, junan nopeudesta ja raiteen–pyörän geometriasta ja dynamiikasta. Käytettävä päästötaso määritetään kaarteille, joiden säde on korkeintaan 500 m, ja tiukoille kaarteille ja sivuraiteiden kohdille, joiden säde on alle 300 m. Melupäästön on oltava tyypillinen kullekin liikkuvan kaluston tyypille, sillä tietyt pyörä- ja telityypit voivat olla paljon vähemmän alttiita kirskunnalle kuin muut.

Näiden äänitehospektrien sovellettavuus on yleensä tarkastettava itse paikalla, erityisesti raitiovaunujen tapauksessa.

Yksinkertaisessa lähestymistavassa kirskuntamelu otetaan huomioon lisäämällä 8 dB säteille R < 300 m ja 5 dB säteille 300 m < R < 500 m vierintämelun äänitehospektriin kaikilla taajuuksilla. Kirskunnan osuutta sovelletaan niihin rautatieosuuksiin, joissa säde on edellä mainittujen rajojen sisällä vähintään 50 m:n pituudella radasta.

Vetomelu

Vaikka vetomelu riippuu yleensä kaikista tyypillisistä käyttöolosuhteista (tasainen nopeus, jarrutus, kiihdytys ja joutokäynti), ainoat kaksi mallinnettua olosuhdetta ovat tasainen nopeus (tämä pätee myös silloin kun juna jarruttaa tai kiihdyttää) ja joutokäynti. Mallinnettu lähteen vahvuus vastaa vain maksimaalisia kuormaolosuhteita ja se johtaa määriin LW,0,const,i = LW,0,idling,i . Myös LW,0,idling,i vastaa tietyn vaunun kaikkien fyysisten lähteiden osuutta tietyssä korkeudessa, kuten luvussa 2.3.1 kuvataan.

LW,0,idling,i ilmaistaan staattisena melulähteenä joutokäynnissä niin kauan kuin joutokäyntiolosuhde vallitsee, ja sitä käytetään mallinnettuna kiinteänä pistelähteenä, kuten seuraavassa teollisuusmelua koskevassa luvussa kuvataan. Se otetaan huomioon vain, jos junat ovat joutokäynnillä yli 0,5 tuntia.

Nämä määrät voidaan saada kaikkien lähteiden mittauksista kussakin käyttöolosuhteessa, tai osalähteiden ominaisuudet voidaan selvittää yksitellen niin, että määritellään niiden parametririippuvuus ja suhteellinen vahvuus. Tämä voidaan tehdä mittauksilla seisovasta vaunusta vaihtelemalla ajolaitteiden kierroslukua standardin ISO 3095:2005 mukaan. Tarpeen mukaan on eriteltävä useita vetomelun lähteitä, jotka eivät välttämättä ole suoraan riippuvaisia junan nopeudesta:

 Melu voimalinjasta, kuten dieselmoottoreista (mukaan luettuna tulo, poisto ja moottorilohko), vaihteistoista ja sähkögeneraattoreista, riippuen pääasiassa moottorin kierrosluvusta, ja sähköisistä lähteistä, kuten muuttajista, riippuen yleensä kuormasta.

 Tuulettimien ja jäähdytysjärjestelmien melu, riippuen tuulettimen kierrosluvusta. Joissakin tapauksissa tuulettimet voivat olla suoraan yhteydessä voimalinjaan.

 Ajoittaiset lähteet, kuten kompressorit, venttiilit ja muut, joilla on tyypillinen käytön kesto ja vastaava käyttöjakson korjaus melupäästölle.

Koska kukin näistä lähteistä voi käyttäytyä eri tavalla kussakin käyttöolosuhteessa, vetomelu on eriteltävä sen mukaan. Lähteen vahvuus saadaan mittauksista valvotuissa olosuhteissa. Yleisesti ottaen vetureilla on yleensä enemmän vaihtelua kuormassa, koska vedettävien vaunujen määrä ja siten antoteho voivat vaihdella huomattavasti, kun taas kiinteillä junien kokoonpanoilla kuten sähkömoottoriyksiköillä (EMU), dieselmoottoriyksiköillä (DMU) ja suurnopeusjunilla on paremmin määritetty kuorma.

Lähteen äänitehoa ei voida suoraan johtaa mihinkään lähdekorkeuteen, ja tämä valinta riippuu arvioitavasta melusta ja vaunusta. Se on mallinnettava lähteeseen A (h = 1) ja lähteeseen B (h = 2).

Aerodynaaminen melu

Aerodynaaminen melu on olennaista vain suurissa nopeuksissa yli 200 km/h, ja siksi ensin on varmennettava tarvitseeko sitä soveltaa. Jos vierintämelun karheus ja siirtofunktio tiedetään, se voidaan ekstrapoloida suurempiin nopeuksiin ja sitä voidaan verrata saatavilla olevaan suurnopeustietoon sen tarkistamiseksi, aiheuttaako aerodynaaminen melu suurempia tasoja. Jos junien nopeudet verkossa ovat yli 200 km/h mutta alle 250 km/h, joissakin tapauksissa aerodynaamista melua ei välttämättä tarvitse ottaa huomioon vaunumallista riippuen.

Aerodynaamisen melun osuus annetaan nopeuden funktiona:



image

dB

h = 1

(2.3.13)

image

dB

h = 2

(2.3.14)

jossa

v 0 on nopeus, jossa aerodynaaminen melu on hallitseva ja joka on 300 km/h

LW,0,1,i on viiteääniteho määritettynä kahdesta tai useammasta mittauspisteestä lähteille tunnetuissa lähdekorkeuksissa, esimerkiksi ensimmäinen teli

LW,0,2,i on viiteääniteho määritettynä kahdesta tai useammasta mittauspisteestä lähteille tunnetuissa lähdekorkeuksissa, esimerkiksi virroittimen suurin korkeus

α1,i on kerroin määritettynä kahdesta tai useammasta mittauspisteestä lähteille tunnetuissa lähdekorkeuksissa, esimerkiksi ensimmäinen teli

α2,i on kerroin määritettynä kahdesta tai useammasta mittauspisteestä lähteille tunnetuissa lähdekorkeuksissa, esimerkiksi virroittimen suurin korkeus.

Lähteen suuntavaikutus

Vaakasuuntavaikutus ΔLW,dir,hor,i desibeleinä annetaan vaakatasossa. Sen voidaan olettaa olevan dipoli vierintää, iskua (esimerkiksi raiteen liitoksen), kirskuntaa, jarrutusta, tuulettimia ja aerodynaamisia vaikutuksia varten, se annetaan jokaiselle i. taajuuskaistalle seuraavasti:



ΔLW,dir,hor,i = 10 × lg(0,01 + 0,99 · sin2 φ)

(2.3.15)

Pystysuuntavaikutus ΔLW,dir,ver,i desibeleinä annetaan pystysuunnassa lähteelle A (h = 1), kunkin i taajuuskaistan keskikaistan taajuuden fc,i funktiona, ja – π/2<ψ<π/2 seuraavasti:



image

(2.3.16)

Lähteelle B (h = 2) aerodynaamista vaikutusta varten:



ΔLW,dir,ver,i = 10 × lg(cos2 ψ)

ψ < 0

(2.3.17)

ΔLW,dir,ver,i = 0 muualla

Suuntaa ΔLdir,ver,i ei oteta huomioon lähteessä B (h = 2) muiden vaikutusten osalta, koska kyseisten lähteiden oletetaan olevan tässä sijainnissa monisuuntaisia.

2.3.3    Lisävaikutukset

Rakenteellisen säteilyn korjaus (sillat ja maasillat)

Tapauksissa, joissa rataosuus on sillalla, on otettava huomioon sillan värähtelyn aiheuttama lisämelu, joka johtuu junan läsnäolon aiheuttamasta virityksestä. Koska ei ole helppoa mallintaa sillan päästöjä lisälähteenä siltojen monimutkaisten muotojen takia, siltamelun laskemiseksi käytetään vierintämelun kasvua. Kasvu on mallinnettava ainoastaan lisäämällä kiinteä lisäys melun äänitehoon kutakin 1/3 oktaavikaistaa kohden. Vain vierintämelun ääniteho mallinnetaan, kun korjaus otetaan huomioon, ja tässä yhteydessä on käytettävä uutta LW,0,rolling–and–bridge,i :tä LW,0,rolling-only,i :n sijasta:



LW,0,rolling–and–bridge,i = LW,0,rolling–only,i + Cbridge

dB

(2.3.18)

jossa Cbridge on vakio, joka riippuu siltatyypistä, ja LW,0,rolling–only,i on vierintämelun ääniteho kyseisellä sillalla. Vierintämelu riippuu vain vaunun ja raiteen ominaisuuksista.

Muiden rautatiehen liittyvien melulähteiden korjaus

Melulla voi olla erilaisia lähteitä kuten ratapihoja, lastaus-/purkualueita, asemia, kelloja ja asemien kovaäänisiä, ja ne yhdistetään rautatien meluun. Kyseisiä lähteitä on käsiteltävä teollisuusmelun lähteinä (kiinteät melulähteet), ja ne on mallinnettava tarvittaessa seuraavan teollisuusmelua koskevan luvun mukaisesti.

2.4    Teollisuusmelu

2.4.1    Lähteen kuvaus

Lähdetyyppien luokittelu (piste, viiva, alue)

Teollisuuslähteet ovat ulottuvuuksiltaan hyvin erilaisia. Ne voivat olla suuria teollisuuslaitoksia tai pieniä keskittyneitä lähteitä, kuten pienet työkalut tai tehtaissa käytettävät koneet. Siksi on käytettävä asianmukaista mallinnustekniikkaa arvioinnin kohteena olevalle lähteelle. Riippuen ulottuvuuksista ja siitä, miten useat samaan teollisuusalueeseen kuuluvat yksittäiset lähteet sijoittuvat alueelle, ne voidaan mallintaa pistelähteiksi, viivalähteiksi tai aluelähteiksi. Käytännössä meluvaikutusta koskevat laskelmat perustuvat aina pistelähteisiin, mutta useaa pistelähdettä voidaan käyttää edustamaan todella monimutkaista lähdettä, joka ulottuu pääsiassa viivalle tai alueelle.

Ekvivalenttien äänilähteiden määrä ja sijainti

Todelliset äänilähteet mallinnetaan ekvivalenteilla äänilähteillä, joita edustaa yksi tai useampi pistelähde, niin että todellisen äänen kokonaisääniteho vastaa eri pistelähteistä tulevien yksittäisten äänitehojen summaa.

Yleiset säännöt, joita sovelletaan pistelähteiden määrän määrittämisessä, ovat seuraavat:

 Viiva- tai pintalähteet, joiden suurin ulottuvuus on alle 1/2 lähteen ja vastaanottajan välisestä etäisyydestä, voidaan mallintaa yhtenä pistelähteenä.

 Lähteet, joiden suurin ulottuvuus on yli 1/2 lähteen ja vastaanottajan välisestä etäisyydestä, olisi mallinnettava sarjaksi epäkoherentteja pistelähteitä alueelle sijoittuvien epäkoherenttien pistelähteiden viivassa tai sarjassa, niin että kukin lähde täyttää ehdon 1/2. Jakautuminen alueelle voi käsittää pystysuoran jakautumisen.

 Lähteissä, joiden suurin korkeusero on yli 2 m tai lähellä maanpintaa, erityistä huolta on kiinnitettävä lähteen korkeuteen. Lähteiden määrän kaksinkertaistaminen, niiden jakaminen uudelleen vain z-komponenttissa, ei välttämättä johda selvästi parempaan tulokseen kyseisen lähteen kohdalla.

 Minkään lähteen osalta lähteiden määrän kaksinkertaistaminen lähdealueella (kaikissa ulottuvuuksissa) ei välttämättä johda selvästi parempaan tulokseen.

Ekvivalenttien äänilähteiden sijainti ei voi olla kiinteä, kun otetaan huomioon kokoonpanojen suuri määrä, joka teollisuusalueella voi olla. Yleensä noudatetaan parhaita käytäntöjä.

Äänitehopäästö

Seuraavat tiedot muodostavat syöttötietojen koko joukon äänen leviämislaskelmissa menetelmillä, joita käytetään melukartoituksessa:

 tuotetun äänitehotason spektri oktaavikaistoilla

 työtunnit (päivä, ilta, yö, vuotuisen keskiarvon pohjalta)

 äänilähteen sijainti (koordinaatit x,y) ja korkeustaso (z)

 lähdetyyppi (piste, viiva, alue)

 ulottuvuudet ja suunta

 lähteen käyttöolosuhteet

 lähteen suunta.

Piste-, viiva- ja aluelähteen ääniteho on määritettävä seuraavasti:

 Pistelähteestä ääniteho LW ja suuntavaikutus kolmen ortogonaalisen koordinaatin (x, y, z) funktiona.

 Voidaan määritellä kaksi viivalähteiden tyyppiä:

 Viivalähde, joka edustaa hihnakuljettimia, putkia ja niin edelleen, ääniteho pituusmetriä LW kohden ja suuntavaikutus kahden ortogonaalisen koordinaatin funktiona viivalähteen akseliin nähden.

 Viivalähteet, joka edustavat liikkuvia ajoneuvoja, joihin liittyy ääniteho LW ja suuntavaikutus kahden ortogonaalisen koordinaatin funktiona viivalähteen akseliin nähden ja ääniteho metriä LW kohden johdettuna linjaa pitkin päivällä, illalla ja yöllä kulkevien ajoneuvojen nopeuden ja määrän avulla. Työtunteja koskeva korjaus, joka lisätään lähteen äänitehoon, jotta saadaan määritettyä laskelmissa kullakin ajanjaksolla käytettävä korjattu ääniteho, CW desibeleinä, lasketaan seuraavasti:

 



image

(2.4.1)

 jossa

 

V

ajoneuvon nopeus [km/h]

n

ohittavien ajoneuvojoen määrä ajanjaksolla [–]

l

lähteen kokonaispituus [m]

 Aluelähteessä ääniteho neliömetriä LW/m2 kohden eikä suuntavaikutusta (voi olla vaaka- tai pystysuunnassa).

Työtunnit ovat keskeinen tieto melutasojen laskemista varten. Työtunnit annetaan päivä-, ilta- ja yöjaksolta ja, jos leviämisessä käytetään erilaisia meteorologisia luokkia, jotka on määritelty päivä-, ilta- ja yöjaksolla, niin työtuntien tarkempi jakaminen on annettava alajaksoina, jotka vastaavat meteorologisten luokkien jakaumaa. Tietojen on perustuttava vuotuiseen keskiarvoon.

Työtunteja koskeva korjaus (CW ), joka lisätään lähteen äänitehoon, jotta voidaan määrittää korjattu ääniteho, jota käytetään laskelmissa kullakin aikajaksolla, lasketaan desibeleinä seuraavasti:



image

(2.4.2)

jossa

T on aktiivinen lähdeaika jaksoa kohden ja se perustuu vuotuiseen keskiarvoon, ilmaistaan tunteina

T ref on viiteajanjakso tunteina (esimerkiksi päivä on 12 tuntia, ilta on 4 tuntia, yö on 8 tuntia).

Voimakkaammissa lähteissä työntuntien vuotuista keskiarvoa koskeva korjaus on arvioitava vähintään 0,5 dB:n toleranssilla, jotta saadaan hyväksyttävä tarkkuus (tämä vastaa alle 10 prosentin epävarmuutta lähteen aktiivisen jakson määritelmässä).

Lähteen suuntavaikutus

Lähteen suuntavaikutus liittyy voimakkaasti läheisten pintojen vieressä sijaitsevan ekvivalentin äänilähteen sijaintiin. Koska leviämismenetelmässä otetaan huomioon läheisen pinnan heijastus ja sen absorptio, läheisten pintojen sijainti on otettava huolellisesti huomioon. Yleisesti ottaen on aina erotettava nämä kaksi tapausta:

 Lähteen ääniteho ja suuntavaikutus määritetään ja annetaan suhteessa tiettyyn todelliseen lähteeseen, kun se on vapaassa kentässä (maaston vaikutus pois luettuna). Tämä noudattaa määritelmiä, jotka koskevat leviämistä, jos oletetaan, ettei lähteen lähellä ole pintaa alle 0,01 m:n etäisyydellä ja vähintään 0,01 m:n etäisyydellä olevat pinnat sisällytetään leviämislaskelmaan.

 Lähteen ääniteho ja suuntavaikutus määritetään ja annetaan suhteessa tiettyyn todelliseen lähteeseen, kun se sijaitsee tietyssä paikassa ja siten lähteen ääniteho ja suuntavaikutus on todellisuudessa ”ekvivalentti”, koska se sisältää lähipintojen vaikutuksen mallinnuksen. Tämä määritetään ”puolivapaassa kentässä” leviämistä koskevien määritelmien mukaan. Tässä tapauksessa mallinnetut lähipinnat suljetaan pois leviämislaskelmasta.

Suuntavaikutus ilmaistaan laskelmassa tekijänä ΔLW,dir,xyz (x, y, z), joka lisätään äänitehoon, jotta saadaan viiteäänilähteen oikea suunnattu ääniteho äänen leviämiselle annettuun suuntaan. Tekijä voidaan antaa suuntavektorin funktiona määritettynä (x,y,z):lla ja
image :llä. Tämä suuntavaikutus voidaan ilmaista myös muilla koordinaatistoilla, kuten kulmakoordinaatistolla.

2.5    Melun leviämisen laskeminen tie-, raide- ja teollisuuslähteille

2.5.1    Menetelmän soveltamisala ja sovellettavuus

Tässä asiakirjassa määritellään menetelmä, jolla lasketaan melun vaimeneminen sen ulkona tapahtuvan leviämisen aikana. Kun lähteen ominaisuudet tunnetaan, tällä menetelmällä ennustetaan jatkuva ekvivalentti äänenpainetaso vastaanottopisteessä, ja se vastaa kahta erityistä ilmakehän olosuhteiden tyyppiä:

 alaspäin suuntautuvaa refraktiota vastaavat leviämisolosuhteet (todellisen äänennopeuden positiivinen pystysuuntainen gradientti) lähteestä vastaanottajalle

 homogeeniset ilmakehän olosuhteet (todellisen äänennopeuden pystysuuntainen gradientti nolla) koko leviämisalueella.

Tässä asiakirjassa kuvattua laskentamenetelmää sovelletaan teollisuuden infrastruktuureihin ja maaliikenteen infrastruktuureihin. Sitä sovelletaan siten erityisesti tie- ja raideinfrastruktuureihin. Ilmaliikenne on sisällytetty menetelmän soveltamisalaan vain maatoiminnan aikana syntyvän melun osalta, mikä sulkee pois nousut ja laskut.

Teollisuuden infrastruktuurit, jotka tuottavat standardissa ISO 1996-2:2007 kuvattua impulssimelua tai voimakasta tonaalista melua, eivät kuulu tämän menetelmän soveltamisalaan.

Laskentamenetelmä ei tarjoa tuloksia ylöspäin suuntautuvaa refraktiota vastaavissa leviämisolosuhteissa (todellisen äänennopeuden negatiivinen pystysuuntainen gradientti), mutta näistä olosuhteista tehdään arvio homogeenisilla olosuhteilla, kun lasketaan Lden.

Ilmakehän absorptiosta johtuvan vaimenemisen laskemiseksi liikenneinfrastruktuurin tapauksessa, lämpötila- ja kosteusolosuhteet lasketaan standardin ISO 9613-1:1996 mukaisesti.

Menetelmä tarjoaa tulokset oktaavikaistaa kohden alueella 63–8 000 Hz. Laskelmat tehdään kullekin keskitaajuudelle.

Mallintamisen yhteydessä osittaiset peitot ja kaltevat esteet, jotka kallistuvat yli 15° suhteessa pystysuuntaan jäävät tämän laskentamenetelmän soveltamisalan ulkopuolelle.

Yksittäinen este lasketaan yhtenä diffraktiolaskelmana, kahta tai useampaa estettä samalla reitillä käsitellään yksittäisten diffraktioiden sarjana soveltamalla jäljempänä kuvattua menetelmää.

2.5.2    Käytetyt määritelmät

Kaikki tässä asiakirjassa käytetyt etäisyydet, korkeudet ja ulottuvuudet ilmaistaan metreissä (m).

Merkintä MN tarkoittaa etäisyyttä kolmessa ulottuvuudessa (3D) pisteiden M ja N välillä mitattuna suorassa linjassa kyseisten pisteiden välillä.

Merkintä ^MN tarkoittaa kaarevan reitin pituutta pisteiden M ja N välillä suotuisissa olosuhteissa.

Todelliset korkeudet mitataan yleensä pystysuunnassa, kohtisuorassa vaakatasoon nähden. Paikallisen maaston yläpuolella olevat pisteet merkitään h:lla, pisteiden absoluuttiset korkeudet ja maaston absoluuttiset korkeudet on merkittävä kirjaimella H.

Etenemisreitin varrella olevan maan todellisen pinnanmuodostuksen huomioon ottamiseksi otetaan käyttöön merkintä ”ekvivalentti korkeus” kirjaimella z. Tämä korvaa todelliset korkeudet maavaikutusta koskevissa yhtälöissä.

Äänitasot, jotka merkitään isolla kirjaimella L, ilmaistaan desibeleinä (dB) taajuuskaistaa kohden, kun indeksi A jätetään pois. Äänitasoille desibeleinä dB(A) annetaan indeksi A.

Keskenään epäkoherenteista lähteistä peräisin olevien äänitasojen summalle annetaan merkki seuraavan määritelmän mukaisesti:



image

(2.5.1)

2.5.3    Geometriset näkökohdat

Lähteiden segmentointi

Todelliset lähteet kuvataan pistelähteiden sarjana tai raide- tai tieliikenteen tapauksessa epäkoherenteilla viivalähteillä. Leviämismenetelmässä oletetaan, että viiva- tai aluelähteet on aiemmin jaettu, jotta ne voidaan merkitä ekvivalenttien pistelähteiden sarjalla. Näin on voinut tapahtua lähdetietojen esikäsittelyssä tai voi tapahtua laskentaohjelmiston valmisteluosassa. Keinot, joilla näin on tapahtunut, jäävät nykyisten menetelmien soveltamisalan ulkopuolelle.

Etenemisreitit

Menetelmässä käytetään geometristä mallia, joka koostuu yhdistettyjen maaston ja esteiden pintojen sarjasta. Yhdellä tai usealla pystytasolla käytetään pystysuuntaista etenemisreittiä vaakatasoon nähden. Liikeradoilla, jotka sisältävät heijastuksia pystypinnoille, jotka eivät ole ortogonaalisia tapauksen tasoon nähden, otetaan huomioon toinen pystytaso, mukaan luettuna etenemisreitin heijastunut osa. Näissä tapauksissa, joissa käytetään enemmän pystytasoja kuvaamaan koko liikerataa lähteestä vastaanottajalle, pystytasot litistetään sitten kuin avautuva sermi.

Merkittävät korkeudet maaston yläpuolella

Ekvivalentit korkeudet saadaan maaston keskitasosta lähteen ja vastaanottajan välillä. Näin todellinen maasto korvataan kuvitteellisella tasolla, jota edustaa maan keskiprofiili.

image

1

:

Todellinen pinnanmuodostus

2

:

Keskitaso

Pisteen ekvivalentti korkeus on sen ortogonaalinen korkeus suhteessa maaston keskitasoon. Ekvivalentti lähdekorkeus zs ja ekvivalentti vastaanottokorkeus zr voidaan siten määrittää. Lähteen ja vastaanottajan etäisyys maaston keskitason projektiossa merkitään d p:llä.

Jos pisteen ekvivalentista korkeudesta tulee negatiivinen eli jos piste sijaitsee maaston keskitason alapuolella, säilytetään nollakorkeus, ja ekvivalentti piste on sitten identtinen sen mahdollisen kuvan kanssa.

Keskitason laskeminen

Reitin tasolla topografia (mukaan luettuna maasto, kummut, vallit ja muut ihmisten rakentamat esteet ja rakennukset) voidaan kuvata erillisten pisteiden järjestelmällisellä sarjalla (xk, Hk ); k є {1,…,n}. Tämä pisteiden sarja määrittää murtoviivan tai vastaavasti suorien segmenttien jakson Hk = akx + bk , x є [xk , xk + 1 ]; k є {1,….n}, jossa



left accolade

ak = (Hk + 1 – Hk )/(xk + 1 – xk )

(2.5.2)

bk = (Hk · xk + 1 – Hk + 1 · xk )/(xk + 1 – xk )

Keskitasoa edustaa suora viiva Z = ax + b; x є [x1 , xn ], joka mukautetaan murtoviivaan pienimmän neliösumman arviolla. Keskiviivan yhtälöä voidaan käsitellä analyyttisesti.

Käytetään seuraavaa kaavaa:



left accolade

image

(2.5.3)

image

Suoran viivan kertoimet annetaan seuraavassa:



left accolade

image

(2.5.4)

image

Jossa segmentit, joissa xk + 1 = xk, jätetään huomiotta arvioitaessa kaavaa 2.5.3.

Rakennusten julkisivujen ja muiden pystysuuntaisten esteiden aiheuttamat heijastukset

Heijastusten osuudet otetaan huomioon käyttämällä kuvalähteitä, jotka kuvataan myöhemmin.

2.5.4    Äänen leviämismalli

Vastaanottajasta R tehdään laskelmat seuraavien vaiheiden mukaisesti:

1) jokaisella etenemisreitillä

 vaimenemista koskeva laskelma suotuisissa olosuhteissa

 vaimenemista koskeva laskelma homogeenisissa olosuhteissa

 pitkän aikavälin äänitason laskeminen jokaiselle reitille

2) pitkän aikavälin äänitasojen kokoaminen kaikilta reiteiltä, jotka vaikuttavat tiettyyn vastaanottajaan, minkä avulla voidaan laskea kokonaisäänitaso vastaanottajan pisteessä.

On syytä huomata, että meteorologiset olosuhteet vaikuttavat vain maavaikutuksesta (Aground ) ja diffraktiosta (Adif ) johtuvaan vaimenemiseen.

2.5.5    Laskentaprosessi

Suunnatun äänitehon Lw,0,dir pistelähteen S ja tietyn taajuuskaistan ekvivalentti äänitaso vastaanottajan pisteessä R annetuissa ilmakehän olosuhteissa saadaan jäljempänä olevien yhtälöiden mukaan.

Äänitaso suotuisissa olosuhteissa (LF) reitillä (S,R)



LF = LW,0,dir – AF

(2.5.5)

Termi AF edustaa kokonaisvaimenemista etenemisreitillä suotuisissa olosuhteissa, ja se jaetaan osiin seuraavasti:



LF = Adiv + Aatm + Aboundary,F

(2.5.6)

jossa

Adiv on geometrisesta hajaantumisesta johtuva vaimeneminen

Aatm on ilmakehän absorptiosta johtuva vaimeneminen

Aboundary,F on leviämisväliaineen rajasta johtuva vaimeneminen suotuisissa olosuhteissa. Se voi sisältää seuraavia termejä:

Aground,F on maasta johtuva vaimeneminen suotuisissa olosuhteissa

Adif,F on diffraktiosta johtuva vaimeneminen suotuisissa olosuhteissa.

Annetulla reitillä ja taajuuskaistalla voi esiintyä seuraavat kaksi skenaariota:

 joko Aground,F lasketaan ilman diffraktiota (Adif,F = 0 dB) ja Aboundary,F = Aground,F

 tai Adif,F lasketaan. Maavaikutus otetaan huomioon itse yhtälössä Adif,F (Aground,F = 0 dB). Siten tästä saadaan Aboundary,F = Adif,F .

Äänitaso homogeenisissa olosuhteissa (LH) reitillä (S,R)

Tämä menetelmä on täysin samanlainen kuin edellisessä kohdassa esitelty suotuisten olosuhteiden tapaus.



LH = LW,0,dir – AH

(2.5.7)

Termi AH edustaa kokonaisvaimenemista etenemisreitillä homogeenisissa olosuhteissa, ja se jaetaan osiin seuraavasti:



AH = Adiv + Aatm + Aboundary,H

(2.5.8)

jossa

Adiv on geometrisesta hajaantumisesta johtuva vaimeneminen

Aatm on ilmakehän absorptiosta johtuva vaimeneminen

Aboundary,H on leviämisväliaineen rajasta johtuva vaimeneminen homogeenisissa olosuhteissa. Se voi sisältää seuraavia termejä:

Aground,H on maasta johtuva vaimeneminen homogeenisissa olosuhteissa

Adif,H on diffraktiosta johtuva vaimeneminen homogeenisissa olosuhteissa.

Annetulla reitillä ja taajuuskaistalla voi esiintyä seuraavat kaksi skenaariota:

 joko Αground,H (Adif,H = 0 dB) lasketaan ilman diffraktiota ja Aboundary,H = Αground,H

 tai Adif,H (Αground,H = 0 dB) lasketaan. Maavaikutus otetaan huomioon itse yhtälössä Adif,H . Siten tästä saadaan Aboundary,H = Adif,H

Tilastollinen lähestymistapa kaupunkialueilla reitille (S,R)

Kaupunkialueilla sallitaan myös tilastollinen lähestymistapa äänen leviämisen laskentaan rakennusten ensimmäisen linjan takana edellyttäen, että tällainen menetelmä on dokumentoitu asianmukaisesti, mukaan luettuna keskeiset tiedot menetelmän laadusta. Tässä menetelmässä Aboundary,H ja Aboundary,F:n laskeminen voidaan korvata arviolla suoran reitin kokonaisvaimenemisesta ja kaikista heijastuksista. Laskelma perustuu alueen kaikkien rakennusten keskimääräiseen rakennustiheyteen ja keskimääräiseen korkeuteen.

Pitkän aikavälin äänitaso reitillä (S,R)

Pitkän aikavälin äänitaso reitillä, joka alkaa tietystä pistelähteestä, saadaan homogeenisissa olosuhteissa painotetun äänienergian ja suotuisissa olosuhteissa äänienergian logaritmisena summana.

Kyseiset äänitasot painotetaan suotuisten olosuhteiden keskimääräisellä esiintymisellä p reitin (S,R) suunnassa:



image

(2.5.9)

Huom. p:n esiintymisarvot ilmaistaan prosentteina. Esimerkiksi, jos esiintymisarvo on 82 prosenttia, yhtälössä (2.5.9) olisi p = 0,82.

Pitkän aikavälinen äänitaso pisteessä R kaikilla reiteillä

Pitkän aikavälin kokonaisäänitaso vastaanottajalle taajuuskaistalla saadaan kaikkien N reittien osuuksien energiasummana, kaikki tyypit mukaan luettuna:



image

(2.5.10)

jossa

n on reittien indeksi S:n ja R:n välillä.

Heijastusten huomioon ottaminen kuvalähteiden avulla kuvataan jäljempänä. Suotuisten olosuhteiden esiintymisprosentti tapauksessa, jossa reitti heijastuu pystysuuntaisesta esteestä, katsotaan samanlaiseksi kuin esiintyminen suoralla reitillä.

Jos S′ on S:n kuvalähde, niin reitin (S′,R) esiintyminen p′ katsotaan samanarvoiseksi kuin esiintyminen p reitillä (Si ,R).

Pitkän aikavälinen äänitaso pisteessä R desibeleinä A (dBA)

Kokonaisäänitaso desibeleinä A (dBA) saadaan laskemalla yhteen kunkin taajuuskaistan tasot:



image

(2.5.11)

jossa i on taajuuskaistan indeksi. AWC on A-painotettu korjaus kansainvälisen standardin IEC 61672-1:2003 mukaan.

Tämä taso LAeq,LT muodostaa lopullisen tuloksen, eli pitkän aikavälin A-painotetun äänenpainetason vastaanottopisteessä tietyllä viiteaikavälillä (esimerkiksi päivä tai ilta, tai yö tai lyhyempi aika päivällä, illalla tai yöllä).

2.5.6    Melun leviämisen laskeminen tie-, raide- ja teollisuuslähteille

Geometrinen hajaantuminen

Geometrisesta hajaantumisesta johtuva vaimeneminen Adiv vastaa äänitason alenemista leviämisetäisyyden myötä. Äänen pistelähteelle vapaassa kentässä vaimeneminen desibeleinä annetaan seuraavasti:



Adiv = 20 × lg(d) + 11

(2.5.12)

jossa d on suora 3D-viistoetäisyys lähteen ja vastaanottajan välillä.

Ilmakehän absorptio

Ilmakehän absorptiosta johtuva vaimeneminen A atm leviämisessä etäisyydellä d annetaan desibeleinä yhtälöllä



Aatm = αatm · d/1 000

(2.5.13)

jossa

d on suora 3D-viistoetäisyys lähteen ja vastaanottajan välillä metreinä

αatm on ilmakehän vaimenemiskerroin (dB/km) nimelliskeskitaajuudella kullekin taajuuskaistalle standardin ISO 9613-1 mukaisesti.

αatm -kertoimen arvot annetaan lämpötilassa 15 °C, 70 prosentin suhteellisessa ilmankosteudessa ja ilmanpaineessa 101 325 Pa. Ne lasketaan taajuuskaistan tarkalla keskitaajuudella. Kyseiset arvot ovat standardin ISO 9613-1 mukaisia. Pitkän aikavälin meteorologista keskiarvoa on käytettävä, jos meteorologiset tiedot ovat saatavilla.

Maavaikutus

Maavaikutuksesta johtuva vaimeneminen johtuu pääasiassa heijastuneen äänen ja suoraan lähteestä vastaanottajalle leviävän äänen interferenssistä. Se liittyy fyysisesti sen maaston akustiseen absorptioon, jonka yläpuolella ääniaalto leviää. Se riippuu kuitenkin merkittävästi myös ilmakehän olosuhteista leviämisen aikana, sillä säteiden taipuminen muuttaa reitin korkeutta maaston yläpuolella ja tekee maavaikutuksista ja lähteen lähellä sijaitsevasta maasta enemmän tai vähemmän merkityksellistä.

Jos leviämiseen lähteen ja vastaanottajan välillä vaikuttaa jokin este leviämistasolla, maavaikutus lasketaan erikseen lähteen ja vastaanottajan puolella. Tässä tapauksessa zs ja zr viittaavat ekvivalenttiin lähteeseen ja/tai vastaanottajan sijaintiin, kuten todetaan jäljempänä kohdassa, jossa esitetään diffraktion (Adif ) laskeminen.

Maaston akustiset ominaisuudet

Maaston akustiset absorptio-ominaisuudet liittyvät lähinnä sen huokoisuuteen. Tiivis maa on yleensä heijastavaa ja huokoinen maa absorboivaa.

Toiminnallisissa laskentavaatimuksissa maaston akustista absorptiota edustaa dimensioton kerroin G välillä 0–1. G on taajuudesta riippumaton. Taulukossa 2.5.a annetaan G:n arvot ulkomaastolle. Yleensä kertoimen G kertoimen keskiarvo reitillä on välillä 0–1.



Taulukko 2.5.a

G:n arvot eri maastotyypeille

Kuvaus

Tyyppi

(kPa·s/m2)

G:n arvo

Erittäin pehmeä (lumi tai sammaleinen)

A

12,5

1

Pehmeä metsänpohja (lyhyt, tiivis kanervikko tai paksu sammal)

B

31,5

1

Tiivistämätön, irtonainen maa (turve, ruoho, irtomaa)

C

80

1

Normaali tiivistämätön maa (metsänpohja, laidun)

D

200

1

Tiivistetty maa ja sora (tiiviit nurmikot, puistoalue)

E

500

0,7

Pakkautunut tiivis maa (soratie, pysäköintialue)

F

2 000

0,3

Kovat pinnat (yleensä normaali asfaltti, betoni)

G

20 000

0

Erittäin kovat ja tiiviit pinnat (tiivis asfaltti, betoni, vesi)

H

200 000

0

Gpath määritellään koko reitin varrella olevan absorboivan maaston osaksi.

Kun lähde ja vastaanottaja ovat lähekkäin, niin että dp ≤ 30 (zs + zr ), lähteen lähellä olevan maatyypin ja vastaanottajan lähellä olevan maatyypin välinen ero on merkityksetön. Tämän kommentin huomioon ottamiseksi maatekijä Gpath korjataan lopulta muotoon



G′path = left accolade

image

if d p ≤ 30(z s + z r)

(2.5.14)

Gpath

muutoin

jossa Gs on lähdealueen maatekijä. Gs = 0 tietasoille ( 5 ), kiintoraiteille. Gs = 1 sepeliradoille. Teollisuuslähteille ja laitoksille ei ole yleistä vastausta.

G voidaan yhdistää virtausresistiivisyyteen.

image

image

Seuraavissa kahdessa alakohdassa, jotka koskevat laskentaa homogeenisissa ja suotuisissa olosuhteissa, annetaan yleiset Gw ja Gm merkinnät maan absorptiolle. Taulukossa 2.5.b annetaan kyseisten merkintöjen ja Gpath ja G′path muuttujien välinen vastaavuus.



Taulukko 2.5.b

Gw:n ja Gm:n ja (Gpath, G′path):n välinen vastaavuus

 

Homogeeniset olosuhteet

Suotuisat olosuhteet

Aground

Δground(S,O)

Δground(O,R)

Ag round

Δground(S,O)

Δground(O,R)

Gw

G′path

Gpath

Gm

G′path

Gpath

G′path

Gpath

Laskelmat homogeenisissa olosuhteissa

Maavaikutuksesta johtuva vaimeneminen homogeenisissa olosuhteissa lasketaan seuraavien yhtälöiden mukaan:

jos Gpath ≠ 0



image

(2.5.15)

jossa

image

fm on kyseisen taajuuskaistan nimelliskeskitaajuus hertseinä, c on äänen nopeus ilmassa (340 m/s) ja Cf määritetään seuraavasti:



image

(2.5.16)

jossa w:n arvot annetaan seuraavalla yhtälöllä:



image

(2.5.17)

Gw voi olla yhtä suuri kuin Gpath tai G′path riippuen siitä, onko maavaikutus laskettu diffraktion kanssa vai ilman sitä ja lähteen alla olevan maaston luonteen mukaan (todellinen lähde tai diffraktoitu). Tämä eritellään seuraavissa alakohdissa ja yhteenveto esitetään taulukossa 2.5.b.



image

(2.5.18)

on Aground,H :n alaraja.

Reitille (S i,R) homogeenisissa olosuhteissa ilman diffraktiota:

Gw = G′path

Gm = G′path

Diffraktion kanssa katso diffraktiota koskevasta kohdasta Gw:n ja Gm:n määritelmät.

jos Gpath = 0: Aground,H = –3 dB

Termissä – 3(1 – Gm) otetaan huomioon se, että kun lähde ja vastaanottaja ovat kaukana toisistaan, ensimmäinen heijastuspuoli ei ole enää tasolla vaan luonnon maalla.

Laskelma suotuisissa olosuhteissa

Maavaikutus suotuisissa olosuhteissa lasketaan Aground,H :n yhtälöllä edellyttäen, että tehdään seuraavat muutokset:

Jos Gpath ≠ 0

a)  Aground,H :n yhtälössä korkeuden z s korvaa z s + δ z s + δ z T ja korkeuden z r korvaa z r + δ z r + δ z T, joissa



left accolade

image

(2.5.19)

image

a o = 2 × 10–4 m–1 on kaarteen säteen vastakohta

image

b)  Aground,F:n alaraja riippuu reitin geometriasta:



►C1  image  ◄

(2.5.20)

Jos Gpath = 0

A ground,F, = Aground,F,min

Korkeuskorjaukset δ z s ja δ z r ilmaisevat äänisäteen taipumisen vaikutuksen. δ z T vastaa pyörteiden vaikutusta.

Gm voi olla myös yhtä suuri kuin Gpath tai G′path riippuen siitä, onko maavaikutus laskettu diffraktion kanssa vai ilman sitä ja lähteen alla olevan maaston luonteen mukaan (todellinen lähde tai diffraktoitu). Tämä eritellään seuraavissa kohdissa.

Reitille (S i,R) suotuisissa olosuhteissa ilman diffraktiota

Gw = Gpath yhtälössä (2.5.17);

Gm = G′path

Diffraktion kanssa katso seuraavasta kohdasta Gw:n ja Gm:n määritelmät.

Diffraktio

Yleissääntönä diffraktiota olisi tutkittava kunkin etenemisreitillä olevan esteen huipulla. Jos reitti menee ”riittävän korkealta” diffraktioreunan yli, voidaan asettaa Adif = 0 ja laskea suora näkymä, erityisesti arvioimalla Aground .

Käytännössä kunkin taajuuskaistan keskitaajuuden osalta reitin eroa δ verrataan määrään –λ/20. Jos este ei aiheuta diffraktiota, määritettynä esimerkiksi Rayleigh'n kriteerien mukaan, Adif :ää ei tarvitse laskea kyseiselle taajuuskaistalle. Toisin sanoen Adif = 0 tässä tapauksessa. Muutoin Adif lasketaan siten kuin myöhemmin tässä osassa kuvataan. Tätä sääntöä sovelletaan homogeenisiin ja suotuisiin olosuhteisiin yksin- ja moninkertaisen diffraktion osalta.

Kun laskelma tehdään tietylle taajuuskaistalle tässä kohdassa kuvatun menetelmän mukaan, Aground :n arvoksi annetaan 0 dB, kun lasketaan kokonaisvaimenemista. Maavaikutus otetaan huomioon suoraan yleisessä diffraktiolaskelmaa koskevassa yhtälössä.

Tässä ehdotettuja yhtälöitä käytetään, kun prosessoidaan diffraktiota ohuissa esteissä, paksuissa esteissä, rakennuksissa, maapenkereissä (luonnolliset tai keinotekoiset) sekä vallien, leikkausten ja maasiltojen reunoissa.

Kun etenemisreitillä tavataan useita diffraktioesteitä, niitä käsitellään moninkertaisena diffraktiona soveltamalla seuraavassa kohdassa kuvattua menetelmää, joka koskee reittien erojen laskemista.

Tässä esitettyjä menetelmiä käytetään, kun lasketaan vaimeneminen homogeenisissa olosuhteissa ja suotuisissa olosuhteissa. Säteen taipuminen otetaan huomioon reittien erojen laskemisessa ja maavaikutusten laskemisessa ennen diffraktiota ja sen jälkeen.

Yleiset periaatteet

Kuvassa 2.5.c kuvataan diffraktiosta aiheutuvan vaimenemisen yleinen laskentamenetelmä. Menetelmä perustuu etenemisreitin jakamiseen kahteen osaan: ”lähteen puolen” reittiin, joka sijaitsee lähteen ja diffraktiopisteen välissä, sekä ”vastaanottajan puolen” reittiin, joka sijaitsee diffraktiopisteen ja vastaanottajan välissä.

Tällöin lasketaan seuraavat:

 maavaikutus, lähteen puoli, Δ ground(S,O)

 maavaikutus, vastaanottajan puoli, Δ ground(S,O)

 ja kolme diffraktiota:

 

 lähteen S ja vastaanottajan R välissä: Δ dif(S,R)

 kuvalähteen S′ ja R:n välissä: Δ dif(S′,R)

  S:n ja kuvavastaanottajan R′ välissä: Δ dif(S,R′) .

image

1

:

Lähteen puoli

2

:

Vastaanottajan puoli

jossa

S on lähde

R on vastaanottaja

S′ on kuvalähde suhteessa lähteen puolen maaston keskitasoon

R′ on kuvavastaanottaja suhteessa vastaanottajan puolen maaston keskitasoon

O on diffraktiopiste

z s on lähteen S ekvivalentti korkeus suhteessa lähteen puolen maaston keskitasoon

z o,s on diffraktiopisteen O ekvivalentti korkeus suhteessa lähteen puolen maaston keskitasoon

z r on vastaanottajan R ekvivalentti korkeus suhteessa vastaanottajan puolen maaston keskitasoon

z o,r on diffraktiopisteen O ekvivalentti korkeus suhteessa vastaanottajan puolen maaston keskitasoon.

Maaston epäsäännöllisyys lähteen ja diffraktiopisteen välissä sekä diffraktiopisteen ja vastaanottajan välissä otetaan huomioon ekvivalenteilla korkeuksilla, jotka lasketaan suhteessa maaston keskitasoon, ensin lähteen puoli ja sitten vastaanottajan puoli (kaksi maaston keskitasoa), merkittäviä maaston yläpuolisia korkeuksia koskevassa alakohdassa kuvatun menetelmän mukaisesti.

Puhdas diffraktio

Puhtaassa diffraktiossa, johon ei liity maavaikutuksia, vaimeneminen lasketaan seuraavasti:



Δdif = left accolade

image

if image

(2.5.21)

0

muutoin

jossa



Ch = 1

(2.5.22)

λ on aallonpituus kyseisen taajuuskaistan nimelliskeskitaajuudella

δ on diffraktoidun reitin ja suoran reitin välinen ero (katso reittien eron laskemista koskeva seuraava alakohta)

C″ on kerroin, jota käytetään moninkertaisten diffraktioiden huomioon ottamiseksi

C″ = 1 yksinkertaiselle diffraktiolle.

Moninkertaisessa diffraktiossa, jos e on reitin kokonaispituus, O1–O2 + O2–O3 + O3–O4 ”kuminauhamenetelmällä”, (katso kuvat 2.5.d ja 2.5.f) ja jos e on enemmän kuin 0,3 m (muutoin C″ = 1), tämä kerroin määritetään seuraavasti:



image

(2.5.23)

Δdif:n arvot on rajattava:

 jos Δ dif < 0: Δ dif = 0 dB

 jos Δ dif > 25: Δ dif = 25 dB vaakasuuntaisesta reunasta johtuvalle diffraktiolle ja vain termille Δdif, joka esiintyy Adif :n laskennassa. Tätä ylärajaa ei pidä soveltaa Δdif-termeissä, jotka ovat mukana Δ ground :n laskennassa, tai pystysuuntaisen reunan diffraktiossa (sivuttainen diffraktio) teollisuuden melukartoituksen yhteydessä.

Reittien eron laskeminen

Reittien ero δ lasketaan pystytasolla, ja se sisältää lähteen ja vastaanottajan. Tämä on arvio suhteessa Fermat'n periaatteeseen. Arviota sovelletaan tässä (lähdeviivat). Reittien ero δ lasketaan kuten seuraavissa kuvissa, kohdattujen tilanteiden perusteella.

Homogeeniset olosuhteet

image

Huom. Kullekin konfiguraatiolle annetaan δ:n määritelmä.

Suotuisat olosuhteet

image

Suotuisissa olosuhteissa katsotaan, että kolmella kaartuneella äänisäteellä ►C1  image, image ja image  ◄ on sama kaarevuussäde Γ määritettynä seuraavasti:



Γ = max(1 000,8 d)

(2.5.24)

Äänisädekäyrän MN pituus merkitään ^MN suotuisissa olosuhteissa. Pituus on yhtä suuri kuin:



image

(2.5.25)

Periaatteessa reittien eron laskemisessa suotuisissa olosuhteissa δF on otettava huomioon kolme skenaariota (katso kuva 2.5.e). Käytännössä riittää kaksi yhtälöä:

 jos suora äänisäde SR peitetään esteellä (1. ja 2. tapaus kuvassa 2.5.e):

 



image

(2.5.26)

 jos suoraa äänisädettä SR ei peitetä esteellä (3. tapaus kuvassa 2.5.e):

 



image

(2.5.27)

jossa A on suoran äänisäteen SR ja diffraktioesteen jatkeen leikkauspiste.

Kun kyseessä on moninkertainen diffraktio suotuisissa olosuhteissa:

 määritä konveksi kehys, jonka mahdolliset diffraktioreunat luovat,

 poista diffraktioreunat, jotka eivät ole konveksin kehyksen rajalla,

 laske δF kaartuneen äänisäteen pituuksien perusteella jakamalla diffraktoitunut reitti niin moneen kaartuneeseen segmenttiin kuin tarpeellista (katso kuva 2.5.f)

 



image

(2.5.28)

image

Kuvassa 2.5.f esitetyssä tapauksessa reittien ero on:



image

(2.5.29)

Vaimenemisen Adif laskeminen

Diffraktiosta johtuva vaimeneminen, jossa otetaan huomioon lähteen ja vastaanottajan puolen maavaikutukset, lasketaan seuraavien yleisten yhtälöiden mukaan:



image

(2.5.30)

jossa

 Δ dif (S,R) on diffraktiosta johtuva vaimeneminen lähteen S ja vastaanottajan R välissä

 Δground(S,O) on lähteen puolen maavaikutuksesta johtuva vaimeneminen, painotettuna lähteen puolen diffraktiolla, tässä yhtälössä O = O1 moninkertaisten diffraktioiden tapauksessa kuten kuvassa 2.5.f

 Δground(O,R) on vastaanottajan puolen maavaikutuksesta johtuva vaimeneminen, painotettuna vastaanottajan puolen diffraktiolla (katso seuraava alakohta termin Δground(O,R) laskemisesta).

Termin Δground(S,O) laskeminen



image

(2.5.31)

jossa

  Aground(S,O) on maavaikutuksesta johtuva vaimeneminen lähteen S ja diffraktiopisteen O välissä. Tämä termi lasketaan kuten edellisissä alakohdissa, jotka koskevat laskentaa homogeenisissa olosuhteissa ja suotuisissa olosuhteissa, seuraavin hypoteesein:

  z r = zo,s

  Gpath lasketaan välillä SO

 Homogeenisissa olosuhteissa: Gw = G′path yhtälössä (2.5.17), Gm = G′path yhtälössä (2.5.18);

 Suotuisissa olosuhteissa: Gw = Gpath yhtälössä (2.5.17), Gm = G′path yhtälössä (2.5.20)

 Δ dif(S′,R) on diffraktiosta johtuva vaimeneminen kuvalähteen S′ ja R:n välissä, laskettuna kuten edellisissä alakohdissa puhtaasta diffraktiosta

 Δ dif(S,R) on diffraktiosta johtuva vaimeneminen S:n ja R:n välissä, laskettuna kuten alakohdassa VI.4.4.b.

Termin Δground(O,R) laskeminen



image

(2.5.32)

jossa

  Aground (O,R) on maavaikutuksesta johtuva vaimeneminen diffraktiopisteen O ja vastaanottajan R välissä. Tämä termi lasketaan kuten edellisissä alakohdissa, jotka koskevat laskentaa homogeenisissa olosuhteissa ja suotuisissa olosuhteissa, seuraavin hypoteesein:

  z s = z o,r

  Gpath lasketaan välillä OR

G′path :n korjausta ei tarvitse ottaa tässä huomioon, koska kyseinen lähde on diffraktiopiste. Siten Gpath :ia käytetään maavaikutusten laskennassa, mukaan luettuna yhtälön alarajan termi, josta tulee – 3(1 – Gpath ).

 Homogeenisissa olosuhteissa, Gw = Gpath yhtälössä (2.5.17) ja Gm = Gpath yhtälössä (2.5.18)

 Suotuisissa olosuhteissa Gw = Gpath yhtälössä (2.5.17) ja Gm = Gpath yhtälössä (2.5.20)

 Δ dif(S,R′) on diffraktiosta johtuva vaimeneminen S:n ja kuvavastaanottajan R′ välissä, laskettuna kuten edellisessä alakohdassa puhtaasta diffraktiosta

 Δ dif(S,R) on diffraktiosta johtuva vaimeneminen S:n ja R:n välissä, laskettuna kuten edellisessä alakohdassa puhtaasta diffraktiosta.

Pystysuuntaisen reunan skenaariot

Yhtälöä (2.5.21) voidaan käyttää diffraktioiden laskemiseen pystysuuntaisissa esteissä (sivuttainen diffraktio) teollisuusmelun tapauksessa. Tässä tapauksessa Adif = Δ dif(S,R) ja termi Aground säilytetään. Lisäksi Aatm ja Aground lasketaan etenemisreitin koko pituudelta. Adiv lasketaan edelleen suoralta etäisyydeltä d. Yhtälöistä (2.5.8) ja (2.5.6) tulee vastaavasti:



image

(2.5.33)

image

(2.5.34)

Δ dif :ää käytetään homogeenisissa olosuhteissa yhtälössä (2.5.34).

Heijastukset pystysuuntaisista esteistä

Heijastukset pystysuuntaisista esteistä käsitellään kuvalähteiden avulla. Rakennusten julkisivujen ja meluesteiden heijastukset käsitellään tällä tavoin.

Este katsotaan pystysuuntaiseksi, jos sen kaltevuus suhteessa pystytasoon on alle 15°.

Kun käsitellään heijastuksia kohteista, joiden kaltevuus suhteessa pystysuuntaan on vähintään 15°, kyseistä kohdetta ei oteta huomioon.

Esteet, joissa ainakin yksi ulottuvuus on alle 0,5 m, jätetään huomiotta heijastuslaskelmassa, lukuun ottamatta erityiskonfiguraatioita. ( 6 )

Huomaa, että maaston heijastuksia ei käsitellä tässä yhteydessä. Ne otetaan huomioon rajasta johtuvan vaimenemisen laskennassa (maasto, diffraktio).

Jos LWS on lähteen S tehotaso ja αr esteen pinnan absorptiokerroin standardin EN 1793-1:2013 määritelmän mukaan, niin kuvalähteen tehotaso S′ on yhtä kuin



LWS′ = LWS + 10 · lg(1 – αr ) = LWS + Arefl

(2.5.35)

jossa 0 ≤ αr < 1

Edellä mainittuja leviämisen vaimenemisia sovelletaan sitten tähän reittiin (kuvalähde, vastaanottaja) kuin suoraan reittiin.

image

Äänireittien geometrisessä tutkimuksessa pystysuuntaisen esteen (seinäeste, rakennus) heijastuksen aikana säteen törmäyksen asema suhteessa kyseisen esteen yläreunaan määrää todellisuudessa heijastuneen energian enemmän tai vähemmän merkittävän osuuden. Akustisen energian menetystä säteen heijastuessa kutsutaan vaimenemiseksi retrodiffraktion johdosta.

Mahdollisissa moninkertaisissa heijastuksissa kahden pystysuuntaisen seinän välissä ainakin ensimmäinen heijastus on otettava huomioon.

Kaivantojen tapauksessa (katso esimerkiksi kuva 2.5.h) retrodiffraktiosta aiheutuvaa vaimenemista sovelletaan jokaiseen heijastukseen tukiseinistä.

image

Tässä esityksessä äänisäde saavuttaa vastaanottajan heijastumalla vaiheittain kaivannon tukiseinistä, joita voidaan siten verrata aukkoihin.

Kun lasketaan etenemisreitti aukon läpi, vastaanottajan äänikenttä muodostuu suoran kentän ja aukon reunojen diffraktoiman kentän summasta. Diffraktoitunut kenttä varmistaa siirtymän jatkuvuuden vapaan alueen ja varjoalueen välillä. Kun säde lähestyy aukon reunaa, suora kenttä vaimenee. Laskelma on samanlainen kuin esteen aiheuttamassa vaimenemisessa vapaalla alueella.

Reittien ero δ′, joka liittyy jokaiseen retrodiffraktioon, on vastakohta S:n ja R:n reittien erolle suhteellisesti jokaisessa yläreunassa O, ja tämä näkyy poikkileikkauksessa (katso 2.5.i).



δ′ = – (SO + OR – SR)

(2.5.36)

image

Yhtälön (2.5.36) miinusmerkki tarkoittaa sitä, että vastaanottaja on tässä vapaalla alueella.

Retrodiffraktion aiheuttama vaimeneminen Δ retrodif saadaan yhtälöllä (2.5.37), joka on samanlainen kuin yhtälö (2.5.21) uusittujen merkintöjen kanssa.



Δretrodif = left accolade

image

if image

(2.5.37)

0

muutoin

Tätä vaimenemista sovelletaan suoraan säteeseen, joka kerta kun se menee seinän tai rakennuksen ”läpi” (heijastuu siitä). Kuvalähteen S′ tehotasosta tulee siten



LW′ = LW + 10 × lg(1 – αr ) – Δretrodif

(2.5.38)

Monimutkaisissa leviämiskuvioissa, diffraktioita voi esiintyä heijastusten välillä tai vastaanottajan ja heijastusten välillä. Tässä tapauksessa seinien retrodiffraktio arvioidaan ottamalla huomioon reitti lähteen ja ensimmäisen diffraktiopisteen R′ välissä (siten se katsotaan vastaanottajaksi yhtälössä (2.5.36)). Tämä periaate esitetään kuvassa 2.5.j.

image

Jos heijastuksia on useita, jokainen heijastus lisätään kuvaan.

2.6    Yleiset säännökset – lentomelu

2.6.1    Määritelmät ja symbolit

Tärkeitä termejä kuvataan seuraavassa yleisillä merkityksillä, jotka niillä on tässä asiakirjassa. Luettelo ei ole tyhjentävä, siinä on vain usein käytetyt ilmaisut ja lyhenteet. Muut kuvataan siinä yhteydessä, kun ne mainitaan ensimmäisen kerran.

Matemaattiset symbolit (lueteltu termien jälkeen) ovat tärkeimmät, joita käytetään päätekstin yhtälöissä. Muut symbolit, joita käytetään paikallisesti tekstissä ja liitteissä, määritellään käytön yhteydessä.

Lukijaa muistutetaan säännöllisesti siitä, että sanoja ääni ja melu käytetään tässä asiakirjassa samassa merkityksessä. Vaikka sanalla melu on subjektiivisia konnotaatioita – akustikot määrittelevät sen yleensä ”epämiellyttäväksi ääneksi” – lentomelun torjunnan alalla se yleensä tarkoittaa vain ääntä – ilmassa liikkuvaa energiaa, joka välittyy akustisen aaltoliikkeen kautta. Symboli → tarkoittaa ristiviittausta muihin luettelossa oleviin termeihin.

Termit

AIP

Ilmailukäsikirja (Aeronautical Information Publication).

Ilma-aluksen konfigurointi

Laippojen, siivekkeiden ja laskutelineiden asento.

Ilma-aluksen liike

Ilma-aluksen saapuminen, lähtö tai muu toimi, joka vaikuttaa melualtistukseen lentopaikan ympäristössä.

Ilma-aluksen melu- ja suoritustiedot

Tiedot, joilla kuvataan eri ilma-alustyyppien akustisia ominaisuuksia ja suoritusarvoja, joita tarvitaan mallinnusprosessissa. Niihin kuuluvat → NPD-suhteet ja tiedot, joiden avulla voidaan laskea moottorin työntövoima/teho → lentoasun funktiona. Yleensä tiedot toimittaa ilma-aluksen valmistaja, vaikka sen ollessa mahdotonta tiedot saadaan joskus muista lähteistä. Kun tietoja ei ole saatavilla, yleensä kyseisestä ilma-aluksesta esitetään samankaltaisen ilma-aluksen mukautetut tiedot – tähän viitataan substituutilla.

Korkeus (Altitude)

Korkeus merenpinnasta.

ANP-tietokanta

Ilma-alusten melua ja suorituskykyä kuvaava Aircraft Noise and Performance -tietokanta, joka sisältyy lisäykseen I.

A-painotettu äänitaso, LA

Perusmelutasotaulukko, jota käytetään ympäristömelun, myös lentomelun, mittaamiseen ja johon suurin osa melukäyrien metriikasta perustuu.

Peruslentoreitti

Edustava tai nimellinen lentoreitti, jolla määritetään reittikaistaleen keskikohta.

Perusviivan melutapahtumataso

Melun tapahtumataso NPD-tietokannasta.

Jarrun vapautus

Rullauksen aloitus

Korjattu nettotyöntövoima

Tietyllä tehoasetuksella (esimerkiksi EPR tai N 1) nettotyöntövoima laskee ilman tiheyden kanssa ja siten ilma-aluksen korkeuden kasvaessa, korjattu nettotyöntövoima on arvo merenpinnan korkeudella.

Kumulatiivinen ääni-/melutaso

Desibelimittaus määrättynä ajanjaksona lähellä lentoasemaa olevassa pisteessä vastaanotetusta melusta, joka johtuu lentokoneliikenteestä normaaleissa toimintaolosuhteissa ja lentoradoilla. Se saadaan laskemalla jollain tavalla yhteen kyseisessä pisteessä esiintyvät tapahtumamelutasot.

Desibelisumma tai -keskiarvo

Joskus tähän viitataan muualla ”energia- tai logaritmiarvoina” (aritmeettisten arvojen sijasta). Käytetään silloin, kun on aihetta laskea yhteen taustalla olevat energian tapaiset määrät tai muodostaa niistä keskiarvo, esimerkiksi

image

Energiaosuus, F

Segmentiltä vastaanotetun äänienergian suhde äärettömältä lentoradalta vastaanotettuun energiaan.

Moottorin tehoasetus

Meluun liittyvän tehoparametrin arvo, jota käytetään määrittämään melupäästö NPD-tietokannasta.

Ekvivalentti (jatkuva) äänitaso, Leq

Pitkän aikavälin äänimittaus. Hypoteettisen tasaisen äänen taso, joka sisältää määritettynä ajanjaksona saman kokonaisenergian kuin todellinen vaihteleva ääni.

Tapahtumaäänitaso

Ohittavasta lentokoneesta vastaanotetun äänen (tai melun) äärellisen määrän desibelimittaus → äänialtistustaso

Lentoasu

= → Ilma-aluksen lentoasu + → lentoparametrit

Lentoparametrit

Ilma-aluksen tehoasetus, nopeus, kallistuskulma ja paino.

Lentorata

Lentokoneen rata ilmassa, määritettynä kolmiulotteisesti yleensä viittaamalla alkupisteeseen lähtökiidon alussa tai laskeutumiskynnyksellä.

Lentoradan segmentti

Osa ilma-aluksen lentoradasta esitettynä melumallinnusta varten äärellisen pituisella suoralla viivalla.

Lentomenetelmä

Toimintavaiheiden sarja, jota ilma-aluksen miehistö tai lennonhallintajärjestelmä noudattaa: ilmaistaan lentoasun muutoksina etäisyyden funktiona lentoreitillä.

Lentoprofiili

Lentokoneen korkeuden vaihtelu lentoreitillä (sisältää joskus myös → lentoasun muutoksia) – kuvataan → profiilipisteiden sarjalla.

Maataso

(Tai nimellismaataso) Vaakatasoinen maanpinta lentopaikan viitekohdassa, josta käyrät yleensä lasketaan.

Maanopeus

Ilma-aluksen nopeus suhteessa kiinteään pisteeseen maassa.

Lentoreitti

Lentoradan pystysuuntainen projektio maatasolla.

Korkeus (Height)

Ilma-aluksen ja → maatason pystysuuntainen etäisyys.

Integroitu äänitaso

Myös → yhden tapahtuman äänialtistustaso.

ISA

ICAO:n määrittämä kansainvälinen standardi-ilmakehä (International Standard Atmosphere). Määrittää ilman lämpötilan, paineen ja tiheyden vaihtelun riippuen korkeudesta keskimääräisen merenpinnan yläpuolella. Käytetään normalisoimaan ilma-aluksen mallilaskelmien ja testitietojen analyysien tulokset.

Sivuttaisvaimennus

Etäisyydestä johtuva äänen ylimääräinen vaimeneminen, joka johtuu suoraan tai epäsuorasti maanpinnasta. Merkittävää (ilma-aluksen) matalassa korkeuskulmassa (maatason yläpuolella).

Enimmäisäänitaso/-melutaso

Suurin tapahtuman aikana saavutettu äänitaso.

Keskimääräinen merenpinta, MSL

Standardimaanpinta, johon → ISA viittaa.

Nettotyöntövoima

Moottorin propulsiivinen voima runkoon nähden.

Melu

Melu määritellään epämiellyttäväksi ääneksi. Metriikat kuten A-painotettu äänitaso (LA ) ja havaittu meluisuustaso (EPNL) muuttavat kuitenkin äänitasot melutasoiksi. Vaikka se johtaakin epätarkkuuteen, termejä ”ääni” ja ”melu” käytetään joskus samassa merkityksessä tässä asiakirjassa ja muuallakin – erityisesti sanan taso yhteydessä.

Melukäyrä

Kumulatiivisen lentomelutason tai -indeksin pysyvää arvoa kuvaava viiva lentoaseman ympärillä.

Melun vaikutus

Melun haittavaikutus vastaanottajiin. On tärkeää huomata, että melumetriikka ilmaisee melun vaikutusta.

Meluindeksi

Pitkän aikavälin tai kumulatiivisen äänen mittaus, joka korreloi äänen ihmisiin kohdistuvan vaikutuksen kanssa (tai sen katsotaan ennakoivan sitä). Siinä voidaan ottaa huomioon muitakin tekijöitä äänen voimakkuuden lisäksi (erityisesti vuorokaudenaika). Esimerkiksi päivä-ilta-yötaso LDEN .

Melutaso

Äänen desibelimittaus asteikolla, joka ilmaisee sen äänekkyyden ja meluisuuden. Ilma-alusten ympäristömelua varten käytetään yleensä kahta asteikkoa: A-painotettu äänitaso ja havaittu meluisuustaso. Näissä asteikoissa sovelletaan erilaisia painoja eri taajuuksien äänelle – ihmisen havaintojen jäljittelemiseksi.

Äänimetriikka

Lauseke, jolla kuvataan kaikkia melun määrää koskevia mittauksia vastaanottajan sijainnissa riippumatta siitä, onko kyseessä yksi tapahtuma vai melun akkumuloituminen pidemmältä ajalta. Yhden tapahtuman melua kuvataan yleensä kahdella mitalla: tapahtuman aikana saavutettu enimmäistaso tai sen äänialtistustaso (sen kokonaisäänienergia määritettynä aikaintegroinnilla).

Melu-tehoasetus-etäisyystiedot (noise-power-distance, NPD)

Melutapahtuman tasot taulukoituna etäisyyden funktiona lentokoneen alapuolella vakaassa vaakalennossa viitenopeudelle viiteilmakehässä, kaikilla eri → moottoritehon asetuksilla. Tiedot koskevat äänen palloaaltoleviämisestä (etäisyyden neliölaki) ja ilmakehän absorptiosta johtuvan vaimenemisen vaikutuksia. Etäisyys määritetään kohtisuorassa lentokoneen lentorataan ja lentokoneen siipiakseliin nähden (eli pystysuunnassa ilma-aluksen alla kallistamattomassa lennossa).

Meluun liittyvä tehoparametri

Parametri, jolla kuvataan tai ilmaistaan propulsiivista tehoa, jonka ilma-aluksen moottori luo ja johon akustinen tehopäästö voidaan loogisesti yhdistää, yleensä siksi katsotaan → korjattu nettotyöntövoima. Tähän viitataan tekstissä löyhästi ”tehona” tai ”tehoasetuksena”.

Melun merkittävyys

Lentoratasegmentin osuus on ”melun kannalta merkittävää”, jos se vaikuttaa tapahtumamelutasoon merkittävällä tavalla. Sellaisten segmenttien pois jättäminen, jotka eivät ole melun kannalta merkittäviä, tuottaa valtavia säästöjä tietokoneprosessoinnissa.

Havainnoija

Vastaanottaja

Menettelyvaiheet

Profiilin lentämisen kuvaus – vaiheet sisältävät nopeuden ja/tai korkeuden muutokset.

Profiilipiste

Lentoratasegmentin korkeus loppupisteessä – pystytasolla lentoreitin yläpuolella.

Vastaanottaja

Lähteestä tulevan melun vastaanottaja, periaatteessa maanpinnalla tai sen lähellä.

Viiteilmakehä

Taulukko äänen absorptioasteista, joita käytetään NPD-tietojen standardointiin (katso lisäys D).

Viitepäivä

Ilmakehän olosuhteiden kokonaisuus, jossa ANP-tiedot on standardoitu.

Viitekesto

Nimellinen aikaväli, jonka avulla standardoidaan yhden tapahtuman äänialtistustason mittaukset; yksi sekunti → SEL:n tapauksessa.

Viitenopeus

Lentokoneen maanopeus, johon NPD → SEL -tiedot normalisoidaan.

SEL

Äänialtistustaso

Yhden tapahtuman äänialtistustaso

Äänitaso, joka tapahtumalla olisi, jos kaikki äänienergia tiivistettäisiin yhdenmukaisesti standardiaikaväliin, joka tunnetaan → viitekestona.

Pehmeä maa

Maanpinta, joka on akustisesti ”pehmeä”, yleensä ruohikkoinen, ja joka ympäröi useimpia lentopaikkoja. Akustisesti kovat eli erittäin heijastavat maanpinnat käsittävät betonin ja veden. Tässä kuvattuja melukäyrämenetelmiä sovelletaan pehmeän maanpinnan olosuhteisiin.

Ääni

Ilmassa (pituussuuntaisen) aaltoliikkeen välityksellä etenevä energia, jonka korva havaitsee.

Äänen vaimeneminen

Äänen intensiteetin väheneminen etäisyyden myötä etenemisreitillä. Lentomelun tapauksessa sen syitä ovat palloaaltoleviäminen, ilmakehän absorptio ja → sivuttaisvaimennus

Äänialtistus

Äänen kokonaisenergian immission määrä tietyllä ajanjaksolla.

Äänialtistustaso, LAE

(Lyhenne SEL) Standardin ISO 1996-1 tai ISO 3891 mitta = A-painotettu yhden tapahtuman äänialtistustaso viitearvona yksi sekunti.

Äänen intensiteetti

Ääni-immission voimakkuus kohteessa – suhteessa akustiseen energiaan (ja ilmaistuna mitattuina äänitasoina).

Äänitaso

Äänienergian mitta ilmaistuna desibeliyksikköinä. Vastaanotettu ääni mitataan ”taajuuspainotuksen” kanssa tai ilman sitä, painotuksella mitattuja tasoja kutsutaan usein → melutasoiksi.

Osuuden/matkan pituus

Etäisyys lähtevän ilma-aluksen ensimmäiseen kohteeseen. Tätä pidetään ilma-aluksen painon indikaattorina.

Rullauksen aloitus, SOR

Kiitotien kohta, josta lähtevät ilma-alukset aloittavat lentoonlähdön. Terminä myös ”jarrun vapautus”.

Todellinen ilmanopeus

Ilma-aluksen todellinen nopeus suhteessa ilmaan (= maanopeus seisovassa ilmassa).

Painotettu ekvivalentti äänitaso, Leq,W

Leq :n mukautettu versio, jossa meluun lisätään eri painoja päivän eri aikoina (yleensä päivä, ilta ja yö).

Symbolit

d

Lyhyin välimatka havaintopaikasta lentoradan segmenttiin

dp

Kohtisuora etäisyys havaintopaikasta lentorataan (viistoetäisyys)

dλ

Skaalattu etäisyys

Fn

Todellinen nettotyöntövoima moottoria kohden

Fn/δ

Korjattu nettotyöntövoima moottoria kohden

h

Ilma-aluksen korkeus (keskimääräisen merenpinnan yläpuolella)

L

Tapahtuman melutaso (määrittelemätön skaala)

L(t)

Äänitaso aikana t (määrittelemätön skaala)

LA, LA(t)

A-painotettu äänenpainetaso (aikana t) – mitattuna hitaalla äänitason mitta-asteikolla

LAE

(SEL) Äänialtistustaso

LAmax

LA(t):n enimmäisarvo tapahtuman aikana

LE

Yhden tapahtuman äänialtistustaso

LE∞

Yhden tapahtuman äänialtistustaso määritettynä NPD-tietokannasta

LEPN

Havaittu meluisuustaso

Leq

Ekvivalentti (jatkuva) äänitaso

Lmax

L(t):n enimmäisarvo tapahtuman aikana

Lmax,seg

Segmentin luoma enimmäistaso

Kohtisuora etäisyys havaintopaikasta lentoreittiin

lg

10-kantainen logaritmi

N

Segmenttien tai alasegmenttien määrä

NAT

Niiden tapahtumien määrä, joissa Lmax ylittää määritetyn kynnyksen

P

Tehoparametri NPD-muuttujassa L(P,d)

Pseg

Tiettyyn segmenttiin liittyvä tehoparametri

q

Etäisyys segmentin alusta lähimpään lähestymispisteeseen

R

Kääntösäde

S

Standardipoikkeama

s

Etäisyys lentoreittiä pitkin

sRWY

Kiitotien pituus

t

Aika

te

Yhden melutapahtuman todellinen kesto

t 0

Integroidun äänitason viiteaika

V

Maanopeus

Vseg

Ekvivalentti segmentin maanopeus

Vref

Viitemaanopeus, jolle NPD-tiedot on määritetty

x,y,z

Paikalliset koordinaatit

x′,y′,z′

Ilma-aluksen koordinaatit

XARP,YARP,ZARP

Lentopaikan viitekohdan sijainti maantieteellisillä koordinaateilla

z

Ilma-aluksen korkeus maatason/lentopaikan viitekohdan yläpuolella

α

Parametri, jota käytetään äärellisen segmentin korjauksen Δ F laskemiseen

β

Ilma-aluksen korkeuskulma maatasoon nähden

ε

Ilma-aluksen kallistuskulma

γ

Nousu-/laskukulma

φ

Negatiivinen korkeuskulma (sivuttainen suuntaparametri)

λ

Segmentin kokonaispituus

ψ

Ilma-aluksen liikesuunnan ja havainnoitsijan suunnan välinen kulma

ξ

Ilma-aluksen ohjaussuunta, mitattuna myötäpäivään magneettisesta pohjoissuunnasta

Λ(β,)

Sivuttaisvaimennus ilmasta maahan

Λ(,β)

Pitkän matkan sivuttaisvaimennus ilmasta maahan

Γ(,)

Sivuttaisvaimennuksen etäisyyskerroin

Δ

Muutos määrän arvossa tai korjaus (kuten tekstissä osoitetaan)

Δ F

Rajallisen segmentin korjaus

Δ I

Moottorin asennuskorjaus

Δ i

Painotus i. vuorokaudenajalle, dB

Δ rev

Jarrutustyöntövoima

Δ SOR

Rullauksen aloituksen korjaus

Δ V

Keston (nopeuden) korjaus

Alaindeksit

1, 2

Alaindeksit, jotka viittaavat aikavälin tai segmentin lähtö- ja loppuarvoihin

E

Altistus

i

Ilma-aluksen tyypin/luokan summaindeksi

j

Lentoreitin/alareitin summaindeksi

k

Segmentin summaindeksi

max

Maksimi

ref

Viitearvo

seg

Segmentin erityisarvo

SOR

Liittyy rullauksen aloitukseen

TO

Lentoonlähtö

2.6.2    Laatukehys

Syöttöarvojen tarkkuus

Kaikki syöttöarvot, jotka vaikuttavat lähteen päästötasoon, lähteen sijainti mukaan luettuna, on määritettävä vähintään tarkkuudella, joka vastaa ±2dB(A):n epävarmuutta lähteen päästötasossa (kaikki muut parametrit säilyvät muuttumattomina).

Oletusarvojen käyttö

Menetelmän käytössä syöttötietojen on vastattava todellista käyttöä. Yleisesti ottaen ei pidä turvautua oletussyöttöarvoihin tai oletuksiin. On käytettävä erityisesti lentoreittejä, jotka on johdettu tutkatiedoista lentoratojen määrittämiseksi, silloin kun niitä on käytettävissä ja ne ovat riittävän laadukkaita. Oletussyöttöarvot ja oletukset hyväksytään esimerkiksi käytettäväksi mallinnetuissa reiteissä tutkatiedoista johdettujen lentoreittien sijasta, jos todellisten tietojen kerääminen aiheuttaa kohtuuttoman suuria kustannuksia.

Laskelmiin käytetyn ohjelmiston laatu

Laskelmien tekoon käytetyn ohjelmiston on sovelluttava menetelmiin, joissa tulokset varmennetaan vertaamalla niitä testitapauksiin.

2.7    Lentomelu

2.7.1    Asiakirjan tavoite ja soveltamisala

Melukäyräkarttoja käytetään osoittamaan lentomelun vaikutuksen laajuus ja voimakkuus lentoasemien ympärillä, ja vaikutus osoitetaan erityisen melumetriikan tai -indeksin arvoilla. Melukäyrä on viiva, jolla indeksiarvo on pysyvä. Indeksiarvossa yhdistyvät jollain tavalla kaikki yksittäiset lentomelutapahtumat, joita esiintyy määrättynä ajanjaksona. Se mitataan yleensä päivinä tai kuukausina.

Lentomelu maastossa sellaisen lentopaikan lähellä, jonne ja josta ilma-alukset lentävät, riippuu monista tekijöistä. Tärkeimpiä niistä ovat lentokoneiden tyypit ja voimalaitteet; tehon, siivekkeiden ja ilmanopeuden hallintamenetelmät, joita käytetään itse lentokoneissa; etäisyydet kyseisistä kohdista eri lentoreiteille sekä paikallinen pinnanmuodostus ja sää. Lentoasemien toiminta sisältää yleensä erityyppisiä lentokoneita, erilaisia lentomenetelmiä ja erilaisia käyttöpainoja.

Käyrät luodaan laskemalla matemaattisesti paikallisten meluindeksiarvojen pinnat. Tässä asiakirjassa selitetään yksityiskohtaisesti miten havainnoitsijan paikalla lasketaan lentomelutapahtuman taso jokaiselta ilma-aluksen lennolta tai jokaiselta lentotyypiltä, joista sitten lasketaan jonkinlainen keskiarvo tai yhteisarvo, jotta saadaan indeksiarvot kyseiselle paikalle. Vaadittu indeksiarvojen pinta luodaan yksinkertaisesti toistamalla laskelmat tarvittaessa ilma-alusten eri liikkeille – ottaen huomioon tehokkuuden maksimointi jättämällä pois tapahtumat, joilla ei ole melun kannalta merkitystä (eli joilla ei ole merkittävää osuutta kokonaismeluun).

Jos lentokentän toimintaan liittyvillä melua aiheuttavilla toimilla ei ole merkittävää osuutta väestön yleiseen altistukseen lentomelulle ja siihen liittyviin melukäyriin, ne voidaan jättää pois. Tällaisia toimia ovat: helikopterit, rullaus, moottorin testaus ja apumoottorien käyttö. Tämä ei välttämättä merkitse sitä, että niiden vaikutus olisi merkityksetöntä ja tällaisten olosuhteiden esiintyessä lähteet voidaan arvioida lukujen 2.7.21 ja 2.7.22 mukaisesti.

2.7.2    Asiakirjan pääpiirteet

Melukäyrien laatimisprosessi esitetään kuvassa 2.7.a. Käyriä tuotetaan eri tarkoituksiin, joiden mukaan määräytyvät lähteitä ja syöttötietojen esikäsittelyä koskevat vaatimukset. Käyrät, jotka kuvaavat melun historiallista vaikutusta, voidaan laatia lentotoiminnan – liikkeiden, painojen ja tutkalla mitattujen lentoratojen – nykytietojen perusteella. Käyrät, joita käytetään tulevaisuuden suunnittelussa, pohjautuvat luonnollisesti enemmän ennusteisiin liikenteestä, lentoreiteistä ja tulevaisuuden lentokoneiden suorituskyvystä ja meluominaisuuksista.

Kuva 2.7.a

Melukäyrien laatimisprosessi

image

Lentotietojen lähteestä riippumatta ilma-aluksen jokainen erilainen liike, lähtö tai saapuminen määritetään sen lentoradan geometrian ja sen kyseisellä radalla aiheuttaman melupäästön perusteella (liikkeet, joilla on periaatteessa sama melu ja lentorata, sisällytetään yksinkertaisella kertolaskulla). Melupäästö riippuu ilma-aluksen ominaisuuksista ja pääasiassa sen moottorien luomasta tehosta. Suositelluissa menetelmissä lentorata jaetaan segmentteihin. 2.7.3–2.7.6 kohdassa esitetään menetelmien eri osat ja selitetään segmentoinnin periaate, johon ne perustuvat. Havaittu tapahtuman melutaso on kaikkien merkittävää melua aiheuttavien lentoradan segmenttien osuuksien yhteissumma, ja kukin osuus voidaan laskea muista riippumatta. 2.7.3–2.7.6 kohdassa esitetään syöttötietoja koskevat vaatimukset melukäyräsarjan laatimista varten. Yksityiskohtaiset eritelmät tarvittavista käyttötiedoista annetaan lisäyksessä A.

Se, miten lentoradan segmentit lasketaan esikäsitellyistä syöttötiedoista, kuvataan 2.7.7–2.7.13 kohdassa. Tässä yhteydessä sovelletaan lentokoneiden suorituskykyanalyysia, yhtälöitä, jotka esitetään yksityiskohtaisesti lisäyksessä B. Lentoradat vaihtelevat huomattavasti. Tiettyä reittiä kulkevat lentokoneet hajaantuvat laajalle kaistaleelle, koska ilmakehän olosuhteet, ilma-alusten painot, toimintamenetelmät ja lennonjohdon rajoitukset ovat erilaisia. Tämä otetaan huomioon kuvaamalla kukin lentorata tilastollisesti keski- tai perusreittinä, johon on liitetty sarja hajaantuneita reittejä. Myös tämä selitetään 2.7.7–2.7.13 kohdassa ja lisätietoja on lisäyksessä C.

2.7.14–2.7.19 kohdassa esitetään vaiheet, joita on noudatettava, kun lasketaan yhden tapahtuman melutaso eli ilma-aluksen liikkeen aiheuttama melu maaston yhdessä kohdassa. Lisäyksessä D käsitellään NPD-tietojen uudelleen laskentaa muissa kuin vertailuolosuhteissa. Lisäyksessä E selitetään akustinen dipolilähde käytettynä mallissa, jolla määritetään äänisäteily äärellisen pituisilta lentoratasegmenteiltä.

Luvuissa 3 ja 4 kuvattujen mallinnussuhteiden sovellukset edellyttävät asiaankuuluvien lentoratojen lisäksi asianmukaisia melu- ja suorituskykytietoja kyseisistä ilma-aluksista.

Keskeistä on laskea yhden ilma-aluksen liike yhdessä havaintopisteessä. Se on toistettava kaikille ilma-alusten liikkeille jokaisessa kuvatussa sellaisten pisteiden matriisissa, jotka kattavat vaadittujen melukäyrien odotetun laajuuden. Jokaisessa pisteessä tapahtumatasot lasketaan yhteen tai niille lasketaan keskiarvo jollain tavalla, jotta saadaan ”kumulatiivinen taso” tai meluindeksiarvo. Tämä prosessin osa kuvataan 2.7.20 ja 2.7.23–2.7.25 kohdassa.

2.7.26–2.7.28 kohdassa tehdään yhteenveto vaihtoehdoista ja vaatimuksista, jotka koskevat melukäyrien sijoittamista meluindeksiarvojen matriiseihin. Ne tarjoavat ohjeet käyrien laatimiseen ja jälkikäsittelyyn.

2.7.3    Segmentoinnin käsite

Tietokanta sisältää kaikista ilma-aluksista perusviivan NPD-suhteet. Ne määrittävät vakaasta suorasta lennosta viitenopeudella määritellyissä ilmakehän vertailuolosuhteissa ja määritellyllä lentoasulla vastaanotetut äänitapahtumatasot, sekä enimmäistasot että aikaintegroidut tasot, suoraan ilma-aluksen alapuolella ( 7 ) etäisyyden funktiona. Melumallinnuksessa erittäin tärkeää propulsiivista tehoa edustaa meluun liittyvä tehoparametri, yleisesti käytetty parametri on korjattu nettotyöntövoima. Perusviivan tapahtumatasot, jotka on määritetty tietokannasta, mukautetaan edustamaan ensinnäkin eroja ilmakehän todellisten (eli mallinnettuja) olosuhteiden ja vertailuolosuhteiden välillä ja (äänialtistustasojen tapauksessa) ilma-aluksen nopeutta ja toiseksi vastaanottokohdissa, jotka eivät suoraan ilma-aluksen alapuolella, eroja alaspäin ja sivuille säteilevän melun välillä. Jälkimmäinen ero johtuu sivuttaissuuntavaikutuksesta (moottoriasennuksen vaikutukset) ja sivuttaisvaimennuksesta. Näin mukautettuja tapahtumatasoja sovelletaan edelleen vain vakaassa vaakalennossa olevan ilma-aluksen kokonaismeluun.

Segmentointi on prosessi, jossa suositeltu melukäyrämalli mukauttaa äärettömän radan NPD- ja sivuttaistiedot, jotta voidaan laskea vastaanottajalle kulkeutuva melu epäyhdenmukaiselta lentoradalta eli sellaiselta, jolla ilma-aluksen lentoasu vaihtelee. Ilma-aluksen liitteeseen liittyvän tapahtuman äänitason laskemiseksi ilma-aluksen liikkeestä lentorataa edustaa sarja peräkkäisten suorien viivojen segmenttejä, joista kutakin voidaan pitää äärellisenä osana ääretöntä rataa, jonka NPD- ja sivuttaismukautukset tunnetaan. Tapahtuman enimmäistaso on yksinkertaisesti suurin yksittäisistä segmenttiarvoista. Koko melutapahtuman aikaintegroitu taso saadaan laskemalla yhteen melu riittävän monesta segmentistä eli niistä, joiden osuus koko tapahtumamelusta on merkittävä.

Menetelmä, jolla arvioidaan, miten paljon melua yksi äärellinen segmentti tuottaa integroituun tapahtumatasoon, on täysin empiirinen. Energiaosuus F – segmentin melu, joka ilmaistaan osuutena äärettömän radan koko melusta, – kuvataan suhteellisen yksinkertaisella lausekkeella, jossa otetaan huomioon ilma-aluksen melun pituussuuntainen vaikutus ja vastaanottajan ”näkemys” segmentistä. Yksi syy siihen, miksi yksinkertainen empiirinen menetelmä on yleisesti pätevä, on se, että pääsääntöisesti suurin osa melusta tulee lähimmältä, yleensä viereiseltä segmentiltä – jonka lähin lähestymispiste (CPA) vastaanottajalle on segmentin sisällä (eikä sen toisessa päässä). Se tarkoittaa, että muilta kuin viereiseltä segmentiltä tulevaa melua koskevat arviot voivat olla likimääräisempiä, koska ne ovat kauempana vastaanottajasta, heikentämättä tarkkuutta huomattavasti.

2.7.4    Lentoradat: reitit ja profiilit

Mallinnuksen yhteydessä lentorata kuvaa täydellisesti ilma-aluksen liikkeen tilassa ja ajassa ( 8 ). Yhdessä propulsiivisen työntövoiman (tai muiden meluun liittyvien tehoparametrien) kanssa tämä tieto tarvitaan syntyneen melun laskemiseksi. Lentoreitti lentoradan pystysuuntainen projektio maatasolla. Se yhdistetään pystysuuntaiseen lentoprofiiliin kolmiulotteisen lentoradan muodostamiseksi. Segmentointimallinnus edellyttää sitä, että jokaisen erilaisen ilma-aluksen liikkeen lentorata kuvataan sarjalla peräkkäisiä suoria segmenttejä. Tavan, jolla segmentointi suoritetaan, määrää tarve löytää tasapaino tarkkuuden ja tehokkuuden välillä. Todellinen kaareva lentorata on arvioitava riittävän tarkasti ja samalla on minimoitava laskentataakka ja datavaatimukset. Jokainen segmentti on määritettävä sen loppupisteiden geometrisilla koordinaateilla ja siihen liittyvillä ilma-aluksen nopeus- ja moottoritehoparametreilla (joista äänipäästöt riippuvat). Lentoradat ja moottoriteho voidaan määrittää eri tavoin, joista tärkeimmät ovat a) usean menettelyvaiheen synteesi ja b) mitattujen lentoprofiilin tietojen analyysi.

Lentoradan synteesi a) edellyttää tietoja (tai oletuksia) lentoreiteistä ja niiden sivuttaishajonnasta, ilma-alusten painosta, nopeudesta, siivekkeiden ja työntövoiman hallintamenettelyistä, lentoaseman korkeustasosta sekä tuulesta ja ilman lämpötilasta. Yhtälöt lentoprofiilin laskemiseksi vaaditusta propulsiosta ja aerodynaamisista parametreista annetaan lisäyksessä B. Jokainen yhtälö sisältää kertoimia (ja/tai vakioita), jotka perustuvat kunkin erityisen ilma-alustyypin empiirisiin tietoihin. Lisäyksen B aerodynaamista suorituskykyä koskevissa yhtälöissä voidaan ottaa huomioon mikä tahansa ilma-aluksen käyttöpainon ja lentomenetelmän järkevä yhdistelmä, mukaan luettuna toiminnat erilaisilla lentoonlähdön bruttopainoilla.

Analyysi b) mitatuista tiedoista, jotka on saatu esimerkiksi lennonrekisteröintilaitteista, tutkasta tai muista ilma-aluksen seurantalaitteista, käsittää takaisinmallinnuksen, mikä tarkoittaa käytännössä synteesiprosessin a) kääntämistä toisinpäin. Sen sijaan, että arvioidaan ilma-aluksen ja voimalaitteen tiloja lentosegmenttien lopussa integroimalla työntövoiman ja aerodynaamisten voimien vaikutukset runkoon, voimat arvioidaan erottelemalla muutokset rungon korkeudessa ja nopeudessa. Lentoratatietojen prosessointia koskevat menetelmät kuvataan 2.7.12 kohdassa.

Äärimmäisessä melumallinnussovelluksessa jokainen yksittäinen lento voitaisiin teoriassa esittää itsenäisesti. Se takaisi tarkan laskelman lentoratojen hajaantumisesta tilassa. Tämä voi olla todella huomattavaa. Tietojen valmistelun ja tietokoneajan pitämiseksi kohtuuden rajoissa normaalina käytäntönä on esittää lentoratojen kaistaleet pienenä määränä sivuttaisia ”alareittejä”. (Pystysuuntainen hajaantuminen esitetään yleensä tyydyttävästi laskemalla ilma-alusten vaihtelevien painojen vaikutukset pystysuuntaisiin profiileihin.)

2.7.5    Ilma-alusten melu ja suorituskyky

Lisäyksessä I oleva ANP-tietokanta sisältää suurimman osan nykyisistä ilma-alustyypeistä. Niiden ilma-alustyyppien tai -versioiden, joiden tietoja ei tällä hetkellä ole luettelossa, tiedot voidaan parhaiten esittää muiden lueteltujen, yleensä samanlaisten, ilma-alusten tiedoilla.

ANP-tietokanta sisältää ”oletusmenetelmävaiheet”, joiden avulla voidaan laatia lentoprofiilit vähintään yhdelle yleiselle meluntorjuntalähtömenetelmälle. Tuoreimmat tietokannan tiedot sisältävät kaksi erilaista meluntorjuntalähtömenetelmää.

2.7.6    Lentoaseman ja ilma-alusten toiminta

Tapauskohtaiset tiedot, joista lasketaan melukäyrät tiettyä lentoasemaskenaariota varten, sisältävät seuraavat kohdat:

Lentoaseman yleiset tiedot

 Lentopaikan viitekohta (lentopaikan sijoittamiseksi asianmukaisiin maantieteellisiin koordinaatteihin). Viitekohta asetetaan laskentamenetelmässä käytetyn paikallisen karteesisen koordinaatiston lähtöpisteeksi.

 Lentopaikan viitekorkeus (= lentopaikan viitekohdan korkeus). Tämä on nimellismaatason korkeus, jossa melukäyrät määritetään ilman topografisia korjauksia.

 Keskimääräiset meteorologiset parametrit lentopaikan viitekohdassa tai sen lähellä (lämpötila, suhteellinen kosteus, keskimääräinen tuulen nopeus ja tuulen suunta).

Kiitotien tiedot

Jokaisesta kiitotiestä

 kiitotien tunniste

 kiitotien viitekohta (kiitotien keskus paikallisilla koordinaateilla ilmaistuna)

 kiitotien pituus, suunta ja keskikaltevuus

 rullauksen aloituksen ja laskeutumiskynnyksen sijainti ( 9 ).

Lentoreittien tiedot

Ilma-alusten lentoreitit on kuvattava koordinaattisarjalla (vaakasuuntaisella) maatasolla. Lentoreitin tietojen lähde riippuu siitä, onko asiaankuuluvia tutkatietoja saatavilla vai ei. Jos on, luotettava perusreitti ja sopivat (hajaantuneet) alareitit on luotava tietojen tilastoanalyysillä. Jos niitä ei ole saatavilla, perusreitit kootaan yleensä asiaankuuluvista menetelmätiedoista, esimerkiksi käyttämällä vakiomittarilähtömenetelmiä ilmailukäsikirjasta. Tavanomainen kuvaus sisältää seuraavat tiedot:

 reitin lähtöpisteenä olevan kiitotien tunniste

 reitin lähtöpisteen kuvaus (rullauksen aloitus, laskeutumiskynnys)

 segmenttien pituus (käännöksistä säde ja suunnan muutos).

Nämä tiedot ovat vähimmäistiedot, jotka tarvitaan keskeisen (perus-)reitin määritykseen. Keskimääräiset melutasot laskettuna oletuksella, että ilma-alukset noudattavat nimellisreittejä tarkasti, voivat kuitenkin johtaa usean desibelin paikallisiin virheisiin. Siksi sivuttaishajaantuminen on esitettävä, ja siihen tarvitaan seuraavat lisätiedot:

 kaistaleen leveys (tai muu hajaantumista koskeva tilasto) jokaisen segmentin lopusta

 alareittien määrä

 perusreittiin nähden kohtisuorien liikkeiden jakautuminen.

Lentoliikennetiedot

Lentoliikennetietoja ovat

 tietojen käsittämä ajanjakso

 kunkin ilma-alustyypin liikkeiden määrä (saapumiset tai lähdöt) kullakin lentoreitillä, jaettuna 1) vuorokaudenaikoihin määriteltyjen melun kuvaajien osalta, 2) lähtöihin, käyttöpainoihin tai osuuden pituuksiin ja 3) tarvittaessa toimintamenetelmiin.

Useimmat melun kuvaajat edellyttävät, että tapahtumat (eli ilma-aluksen liikkeet) määritetään keskimääräisinä päivittäisinä arvoina määrättyinä vuorokaudenaikoina (esimerkiksi päivä, ilta ja yö) – katso 2.7.23–2.7.25 kohta.

Topografiset tiedot

Maasto useimpien lentoasemien ympärillä on suhteellisen tasaista. Näin ei kuitenkaan aina ole, ja joskus on otettava huomioon maaston korkeuden vaihtelu suhteessa lentoaseman viitekorkeuteen. Maaston korkeuden vaikutus voi olla erityisen tärkeä lähestymisreittien lähellä, missä ilma-alukset toimivat suhteellisen matalissa korkeuksissa.

Maaston korkeustiedot voidaan yleensä antaa (x, y, z) koordinaatteina tietyn silmäkoon omaavassa suorakulmaisessa verkossa. Korkeusverkon parametrit ovat todennäköisesti erilaiset kuin verkossa, jota käytetään melun laskennassa. Jos näin on, lineaarista interpolointia voidaan käyttää asianmukaisten z-koordinaattien arvioimiseksi jälkimmäisessä.

Perusteellinen analyysi erityisen epätasaisen maaston vaikutuksesta äänen leviämiseen on monimutkainen ja jää tämän menetelmän ulkopuolelle. Kohtuullinen epätasaisuus voidaan ottaa huomioon olettamalla näennäisen tasainen maasto eli yksinkertaisesti nostamalla tai laskemalla maatasoa paikalliseen maaston korkeuteen (suhteessa viitemaatasoon) kussakin viitekohdassa (katso 2.7.4 kohta).

Vertailuolosuhteet

Kansainväliset ilma-alusten melu- ja suorituskykytiedot (ANP) normalisoidaan standardivertailuolosuhteiksi, joita käytetään laajalti lentoasemien melututkimuksissa (katso lisäys D).

1)

Ilmanpaine : 101,325 kPa (1 013,25 mb)

2)

Ilmakehän absorptio : Vaimennusasteet luetellaan lisäyksen D taulukossa D-1

3)

Sade : Ei mitään

4)

Tuulennopeus : Alle 8 m/s (15 solmua)

5)

Maanopeus : 160 solmua

6)

Paikallinen maasto : Tasainen, pehmeä maa, jossa ei ole suuria rakennuksia tai muita heijastavia kohteita usean kilometrin säteellä ilma-alusten lentoreiteistä.

Standardoidut ilma-alusten äänimittaukset tehdään 1,2 metrin korkeudella maanpinnasta. Tätä ei kuitenkaan tarvitse ottaa erityisesti huomioon, koska mallinnuksessa voidaan olettaa, että vastaanottajan korkeus ei juurikaan vaikuta tapahtumatasoihin ( 10 ).

Arvioitujen ja mitattujen lentoasemamelutasojen vertailut osoittavat, että NPD-tietoja voidaan soveltaa, kun keskimääräiset olosuhteet lähellä maanpintaa ovat seuraavien rajojen sisällä:

 ilman lämpötila alle 30 °C

 ilman lämpötilan (°C) ja suhteellisen kosteuden (prosentteina) tulos yli 500

 tuulennopeus alle 8 metriä sekunnissa (15 solmua).

Näiden rajojen uskotaan muodostavan olosuhteet, joita kohdataan useimmilla maailman suurista lentoasemista. Lisäyksessä D esitetään menetelmä NPD-tietojen muuttamiseksi keskimääräisiksi paikallisiksi olosuhteiksi, jotka jäävät niiden ulkopuolelle, mutta äärimmäisissä tapauksissa, kehotetaan ottamaan yhteyttä kyseisen lentokoneen valmistajaan.

1)

Kiitotien korkeus : Keskimääräinen merenpinta

2)

Ilman lämpötila : 15 °C

3)

Lentoonlähdön bruttopaino : Määriteltynä osuuden pituuden funktiona ANP-tietokannassa

4)

Laskeutumisen bruttopaino : 90 prosenttia laskeutumisen enimmäisbruttopainosta

5)

Moottorien syöttötyöntövoima : Kaikki

Vaikka ANP:n aerodynamiikka- ja moottoritiedot perustuvat näihin olosuhteisiin, niitä voidaan käyttää sellaisina kuin ne esitetään muita kuin viitekiitotien korkeuksien ja keskimääräisten ilman lämpötilojen osalta ECAC:n jäsenvaltioissa ilman, että se vaikuttaa merkittävästi kumulatiivisen keskimääräisen äänitason laskettuihin käyriin. (Katso lisäys B.)

ANP-tietokannassa esitetään aerodynaamiset tiedot lentoonlähdön ja laskeutumisen bruttopainoille, jotka on mainittu edellä 3 ja 4 kohdassa. Vaikka kumulatiivisissa melulaskelmissa itse aerodynaamisia tietoja ei tarvitse mukauttaa muille bruttopainoille, lentoonlähdön ja nousun lentoprofiilien laskemisen lisäyksessä B kuvattuja menetelmiä käyttämällä on perustuttava asianmukaisiin käytönaikaisiin lentoonlähdön bruttopainoihin.

2.7.7    Lentoradan kuvaus

Melumalli edellyttää, että ilma-aluksen jokainen erilainen liike kuvataan sen kolmiulotteisella lentoradalla ja vaihtelemalla moottoritehoa ja nopeutta radalla. Yleensä yksi mallinnettu liike edustaa osajoukkoa koko lentoaseman liikenteestä, esimerkiksi joukko (oletettuja) samanlaisia liikkeitä samalla ilma-alustyypillä, painolla ja toimintamenetelmällä yhdellä lentoreitillä. Itse reitti voi olla yksi useasta hajaantuneesta alareitistä, joita käytetään mallintamaan sitä, mikä on todellisuudessa reittien kaistale, joka noudattaa yhtä nimettyä reittiä. Lentoreittien kaistaleet, pystysuuntaiset profiilit ja ilma-aluksen käyttöparametrit määritetään kaikki skenaarion syöttötiedoista yhdessä ANP-tietokannasta saatujen ilma-aluksen tietojen kanssa.

Melua, tehoa ja etäisyyttä koskevat tiedot (ANP-tietokannassa) määrittävät melun ilma-aluksista, jotka ylittävät äärettömän pituiset idealisoidut vaakasuuntaiset lentoradat tasaisella nopeudella ja teholla. Jotta kyseiset tiedot voidaan mukauttaa rajallisiin alueellisiin lentoratoihin, joille ovat tyypillisiä tiheät tehon ja nopeuden muutokset, jokainen rata jaetaan äärellisiin, suoriin segmentteihin. Kunkin segmentin meluosuudet lasketaan sitten yhteen havaintopisteessä.

2.7.8    Lentoradan ja lentoasun väliset suhteet

Ilma-aluksen liikkeen kolmiulotteinen lentorata määrittää äänen säteilyn ja leviämisen geometriset tekijät ilma-aluksen ja havainnoijan välillä. Tietyllä ilma-aluksen painolla ja tietyissä ilmakehän olosuhteissa lentorataa hallitsevat täysin tehon, siivekkeiden ja korkeuden muutosten sarja, jota lentäjä (tai automaattinen lennonhallintajärjestelmä) soveltaa reittien seuraamiseksi ja lennonjohdon määrittämien korkeuksien ja nopeuksien ylläpitämiseksi ilma-aluksen käyttäjän vakiotoimintamenetelmien mukaisesti. Kyseiset ohjeet ja toimet jakavat lentoradan erillisiin vaiheisiin, jotka muodostavat luonnollisia segmenttejä. Vaakatasolla niihin kuuluu suoria osuuksia, jotka määritetään etäisyydellä seuraavaan käännökseen, ja käännöksiä, jotka määritetään säteellä ja ohjaussuunnan muutoksella. Pystytasolla segmentit määritetään ajalla ja/tai etäisyydellä, joka tarvitaan vaadittuihin nopeuden ja/tai korkeuden muutoksiin määritetyllä teholla ja siivekkeiden asetuksilla. Vastaaviin pystykoordinaatteihin viitataan usein profiilipisteinä.

Melumallinnuksessa lentoratatiedot luodaan joko synteesillä menettelyvaiheista (eli niistä joita lentäjä noudattaa) tai analyysillä tutkatiedoista eli fyysisistä mittauksista, jotka koskevat todellisia lennettyjä lentoratoja. Käytettiinpä kumpaa tahansa menetelmää lentoradan vaaka- ja pystymuodot supistetaan segmentoituihin muotoihin. Vaakakuviossa (eli sen kaksiulotteisessa projektiossa maahan) on lentoreitti, määritettynä tulo- ja lähtöreiteillä. Profiilipisteistä saatava pystykuvio ja siihen liittyvät parametrit nopeus, kallistuskulma ja tehoasetus määrittävät yhdessä lentoprofiilin, joka riippuu lentomenetelmästä, jonka ilma-aluksen valmistaja ja/tai käyttäjä yleensä kuvaa. Lentorata kootaan yhdistämällä kaksiulotteinen lentoprofiili ja kaksiulotteinen lentoreitti kolmiulotteisten lentoratasegmenttien sarjaksi.

On muistettava, että tietyissä menettelyvaiheissa profiili riippuu lentoreitistä, esimerkiksi samalla työntövoimalla ja nopeudella ilma-alus kohoaa hitaammin käännöksissä kuin suorassa lennossa. Vaikka näissä ohjeissa selitetään, miten tämä riippuvuus otetaan huomioon, on muistettava, että sen toteuttaminen vaatisi yleensä erittäin paljon ylimääräistä laskenta-aikaa ja käyttäjistä voi olla parempi, että melumallinnuksessa lentoprofiilia ja lentoreittiä pidetään itsenäisinä kokonaisuuksina eli että käännökset eivät vaikuta nousuprofiiliin. On kuitenkin tärkeää määrittää käännösten vaatimat kallistuskulman muutokset, koska sillä on huomattava merkitys äänipäästön suuntavaikutukseen.

Lentoradan segmentiltä vastaanotettu melu riippuu segmentin geometriasta suhteessa havainnoijaan ja ilma-aluksen lentoasuun. Ne ovat kuitenkin yhteydessä toisiinsa – muutos toisessa aiheuttaa muutoksen toisessa, ja on syytä varmistaa, että kaikissa radan kohdissa ilma-aluksen lentoasu vastaa sen liikettä radalla.

Lentoratasynteesissä eli kun muodostetaan lentorata menettelyvaiheista, jotka kuvaavat lentäjän valintoja moottoritehosta, siivekekulmasta ja kiihdytys-/pystynopeudesta, on laskettava liike. Lentorata-analyysissa tehdään päinvastoin: moottoritehon asetukset on arvioitava lentokoneen havaitusta liikkeestä, joka on määritetty tutkatiedoista tai joskus erityistutkimuksissa lentokoneen lennonrekisteröintilaitteen tiedoista (vaikka jälkimmäisessä tapauksessa moottoriteho on yleensä osa tiedoista). Kummassakin tapauksessa koordinaatit ja lentoparametrit kaikissa segmenttien loppukohdissa on syötettävä melulaskelmaan.

Lisäyksessä B esitetään yhtälöt, jotka yhdistävät ilma-alukseen ja sen liikkeeseen vaikuttavat voimat, ja selitetään miten ne ratkaistaan, jotta voidaan määrittää ominaisuudet segmenteille, jotka muodostavat lentoradat. Erilaiset segmentit (ja niitä koskevat lisäyksen B kohdat) ovat lähtökiito (B5), nousu vakionopeudella (B6), tehon vähennys (B7), kiihdytysnousu ja siivekkeiden sisäänveto (B8), kiihdytysnousu siivekkeiden sisäänvedon jälkeen (B9), laskeutuminen ja hidastaminen (B10) ja laskun loppulähestyminen (B11).

Luonnollisesti käytännön mallinnus edellyttää eriasteista yksinkertaistamista. Tätä koskeva vaatimus riippuu sovelluksen luonteesta, tulosten merkityksestä ja käytettävissä olevista resursseista. Yleinen yksinkertaistamista koskeva oletus kaikkein tarkimmissakin sovelluksissa, on se, että kun lentoreitin hajaantuminen otetaan huomioon, lentoprofiilit ja konfiguroinnit kaikilla alareiteillä ovat samat kuin perusreitillä. Koska on käytettävä ainakin kuutta alareittiä (katso 2.7.11 kohta), se vähentää laskentaa huomattavasti mutta vähentää tarkkuutta hyvin vähän.

2.7.9    Lentoratatietojen lähteet

Tutkatiedot

Vaikka ilma-alusten lennonrekisteröintilaitteet voivat tuottaa erittäin korkealaatuista tietoa, niitä on vaikea saada melumallinnusta varten, ja tutkatietoja pidetään helpoimmin saatavilla olevana tietolähteenä todellisille lentoradoille, joita lentoasemilla lennetään ( 11 ). Koska näitä tietoja saadaan yleensä lentoaseman melun ja lentoratojen valvontajärjestelmistä, niitä käytetään nykyään entistä enemmän melumallinnukseen.

Toisiotutka näyttää ilma-aluksen lentoradan sijaintikoordinaattien sarjana väliajoin, joka vastaa tutkan pyörimisaikaa, yleensä noin neljä sekuntia. Ilma-aluksen sijainti maan yllä määritetään napakoordinaateilla – etäisyys ja atsimuutti – tutkan heijastumasta (vaikka valvontajärjestelmä yleensä muuttaa ne karteesisiksi koordinaateiksi). Sen korkeus ( 12 ) mitataan lentokoneen omalla korkeusmittarilla ja lähetetään lennonjohdon tietokoneeseen tutkan ohjaamalla transponderilla. Radiotaajuisista häiriöistä ja rajallisesta tietojen erottelusta johtuvat tyypilliset sijaintivirheet ovat merkittäviä (vaikka niistä ei olekaan mitään seurauksia lennonjohdolle). Näin ollen, jos tarvitaan tietyn ilma-aluksen liikkeen lentorata, tietoja on käsiteltävä käyttämällä asianmukaista tasoitustekniikkaa. Melumallinnuksessa tarvitaan yleensä tilastollinen kuvaus lentoratojen kaistaleesta, esimerkiksi kaikista liikkeistä reitillä tai vain tietyn ilma-alustyypin liikkeistä. Tässä yhteydessä tilastoihin liittyvistä mittausvirheistä voidaan tehdä merkityksettömiä keskiarvoistamisprosesseilla.

Menettelyvaiheet

Monissa tapauksissa ei ole mahdollista mallintaa lentoratoja tutkatietojen perusteella – koska tarvittavia resursseja ei ole saatavilla tai koska skenaario koskee tulevaisuutta, josta ei voi saada tutkatietoja.

Tutkatietojen puuttuessa tai, jos niiden käyttö ei ole asianmukaista, lentoradat on arvioitava toimintaohjemateriaalin perusteella, esimerkiksi ohjaamomiehistölle ilmailukäsikirjassa ja ilma-aluksen ohjekirjassa annettavien ohjeiden avulla. Näihin viitataan menettelyvaiheina. Neuvoja kyseisen materiaalin tulkinnasta saa tarvittaessa lennonjohtoviranomaisilta ja ilma-aluksen käyttäjiltä.

2.7.10    Koordinaatistot

Paikallinen koordinaatisto

Paikallinen koordinaatisto (x, y, z) on karteesinen, ja sen origo (0, 0, 0) on lentopaikan viitekohdassa (XARP, YARP, ZARP ), missä ZARP on lentoaseman viitekorkeus ja z = 0 määrittää nimellismaatason, jossa käyrät yleensä lasketaan. Ilma-aluksen ohjaussuunta ξ xy-tasolla mitataan myötäpäivään magneettisesta pohjoissuunnasta (katso kuva 2.7.b). Kaikki havaintopaikat, peruslaskentaverkko ja melukäyrien pisteet ilmaistaan paikallisilla koordinaateilla ( 13 ).

image

Lentoreitin kiinteä koordinaatisto

Tämä koordinaatti on määritetty jokaiselle lentoreitille ja edustaa etäisyyttä s mitattuna reitillä lentosuuntaan. Lähtöreiteillä s mitataan rullauksen aloituksesta, tuloreiteillä laskeutumiskynnyksestä. Niinpä s on negatiivinen alueilla

 rullauksen aloituksen takana ja

 ennen kiitotien laskeutumiskynnystä lähestymisessä.

Lennon toimintaparametrit kuten korkeus, nopeus ja tehoasetus, ilmaistaan s:n funktioina.

Ilma-aluksen koordinaatisto

Ilma-aluksen kiinteän karteesisen koordinaatiston (x′, y′, z′) origo on ilma-aluksen sijaintikohdassa. Akselijärjestelmän määrittävät nousukulma γ, lentosuunta ξ ja kallistuskulma ε (katso kuva 2.7.c).

image

Pinnanmuodostuksen huomioon ottaminen

Tapauksissa, joissa pinnanmuodostus on otettava huomioon (katso 2.7.6 kohta), ilma-aluksen korkeuskoordinaatti z on korvattava z′ = z – zo :lla (jossa zo on havaintopaikan O z-koordinaatti ), kun arvioidaan leviämisetäisyyttä d. Ilma-aluksen ja havainnoijan välinen geometria esitetään kuvassa 2.7.d. Katso 2.7.14–2.7.19 kohdasta d:n ja :n määritelmät ( 14 ).

image

2.7.11    Lentoreitit

Perusreitit

Perusreitti määrittää tiettyjä reittejä käyttävien ilma-alusten kaistaleen keskikohdan. Lentomelumallinnuksessa sen määrittävät joko i) ohjailevat toimintatiedot, kuten ilmailukäsikirjassa lentäjille annetut ohjeet, tai ii) tilastollinen analyysi tutkatiedoista, kuten 2.7.9 kohdassa selitetään – kun ne ovat saatavilla ja vastaavat mallinnustutkimuksen tarpeita. Reitin kokoaminen toimintaohjeista on yleensä varsin suoraviivaista, sillä niissä kuvataan peräkkäiset osuudet, jotka ovat joko suoria, jolloin ne määritetään pituudella ja ohjaussuunnalla, tai pyöreitä kaaria, jolloin ne määritetään kääntöasteella ja ohjaussuunnan muutoksella. Katso kuva 2.7.e.

image

Perusreitin muodostus tutkatiedoista on monimutkaisempaa. Ensinnäkin varsinaiset käännökset tehdään eriasteisina ja toiseksi tietojen hajonta hämärtää viivaa. Kuten edellä selitettiin, virallisia menetelmiä ei ole vielä kehitetty ja yleensä suorat ja kaarevat segmentit asetetaan keskimääräisiin asemiin, jotka on laskettu tutkaratojen poikkileikkauksista tietyin välein reitin varrella. Tulevaisuudessa kehitetään todennäköisesti tämän tehtävän suorittamiseksi tarvittavat tietokonealgoritmit, mutta tällä hetkellä mallintaja päättää miten käyttää parhaiten saatavilla olevia tietoja. Huomattava tekijä on se, että ilma-aluksen nopeus ja kääntösäde määräävät kallistuskulman, ja kuten 2.7.19 kohdassa nähdään, äänen säteilyn epäsymmetrisyys lentoradan ympärillä hallitsee melua maassa samoin kuin itse lentoradan asema.

Teoriassa saumaton siirtymä suorasta lennosta kiinteäsäteiseen käännökseen vaatisi hetkellistä kallistuskulman ε käyttöönottoa, mikä on fyysisesti mahdotonta. Todellisuudessa tarvitaan rajallinen aika, jotta kallistuskulma saavuttaa arvon, jota vaaditaan tietyn nopeuden ja kääntösäteen r ylläpitämiseen, ja sinä aikana kääntösäde supistuu äärettömästä r:ään. Mallinnuksessa säteen vaihtuminen voidaan jättää huomiotta, ja kallistuskulman oletetaan kasvavan tasaisesti nollasta (tai muusta lähtöarvosta) ε:hen käännöksen alussa ja olevan seuraava ε:n arvo käännöksen lopussa ( 15 ).

Aina kun se on mahdollista, sivuttaisen hajaantumisen ja sitä edustavien alareittien määritysten on perustuttava paikkansapitäviin aikaisempiin tietoihin tutkittavalta lentoasemalta. Yleensä tiedot saadaan tutkatietonäytteiden analyysista. Ensimmäisessä vaiheessa tiedot ryhmitellään reitin mukaan. Lähtöreiteille ominaista on huomattava sivuttaishajaantuminen, joka on otettava huomioon tarkassa mallinnuksessa. Tuloreitit yhtyvät yleensä hyvin kapeaksi kaistaleeksi loppulähestymisreitillä, ja yleensä riittää, että kaikki saapuvat lennot esitetään yhdessä reitillä. Jos lähestymiskaistaleet kuitenkin ovat leveitä melukäyrien alueella, on mahdollista, että ne on esitettävä alareitteineen samalla tavalla kuin lähtöreitit.

Yleisenä tapana on käsitellä yhden reitin tietoja näytteenä yhdestä perusjoukosta, eli ne esitetään yhtenä perusreittinä ja yhtenä hajaantuneiden alareittien joukkona. Jos tutkimuksessa kuitenkin käy ilmi, että eri luokkien ilma-alusten tai toimintojen tiedot poikkeavat toisistaan merkittävästi (suurilla ja pienillä ilma-aluksilla on esimerkiksi huomattavan erilaiset kääntösäteet), voi olla tarpeen jakaa tiedot edelleen uusille kaistaleille. Jokaiselle kaistaleelle määritetään reittien sivuttainen hajaantuminen etäisyyden funktiona origosta. Sitten liikkeet jaetaan perusreitille ja sopivalle määrälle hajaantuneita alareittejä jakaantumista koskevien tilastojen perusteella.

Koska yleensä ei ole viisasta jättää huomiotta reittien hajaantumisen vaikutuksia, mitattujen kaistaletietojen puuttuessa on määritettävä nimellinen sivuttaishajaantuminen poikittain ja kohtisuoraan perusreitiltä tavanomaisella jakofunktiolla. Lasketut meluindeksiarvot eivät ole erityisen herkkiä sivuttaisjakaantumisen tarkan muodon suhteen: normaalijakauma tarjoaa asianmukaisen kuvauksen monista tutkalla mitatuista kaistaleista.

Yleensä käytetään seitsemän kohdan diskreettiä arviota (eli se edustaa sivuttaishajaantumista kuudelle alareitille, jotka on sijoitettu tasaisin välein perusreitin ympärille). Alareittien väli riippuu sivuttaishajaantumisfunktion keskihajonnasta.

Normaalisti jakaantuneille reiteille, jotka noudattavat keskihajontaa S, 98,8 prosenttia reiteistä sijoittuu käytävään, jonka rajat ovat ± 2,5 × S. Taulukossa 2.7.a esitetään kuuden alareitin välit ja kullekin osoitettujen liikkeiden prosenttiosuus. Lisäyksessä C annetaan arvot muille alareittien määrille.



Taulukko 2.7.a

Liikkeiden prosenttiosuudet keskihajontafunktiolla S seitsemälle alareitille (perusreitti on alareitti 1).

Alareitin numero

Alareitin sijainti

Liikkeiden prosenttiosuus alareitillä

7

–2,14×S

3 %

5

–1,43×S

11 %

3

–0,71×S

22 %

1

0

28 %

2

0,71×S

22 %

4

1,43×S

11 %

6

2,14×S

3 %

Keskihajonta S on koordinaatin s funktio perusreitillä. Se voidaan eritellä yhdessä perusreitin kuvauksen kanssa lentoreitin tiedoissa, jotka esitetään lisäyksessä A3. Jos saatavilla ei ole indikaattoreita keskihajonnasta – esimerkiksi tutkatiedoista, jotka kuvaavat vertailukelpoisia lentoreittejä – suositellaan käytettäväksi seuraavia arvoja:

Reiteille, joilla on alle 45 asteen käännöksiä:



S(s) = 0,055 · s – 150

2 700 m ≤ s ≤ 30 000 m

(2.7.1)

S(s) = 1 500

s > 30 000 m

Reiteille, joilla on yli 45 asteen käännöksiä:



S(s) = 0,128 · s – 420

3 300 m ≤ s ≤ 15 000 m

(2.7.2)

S(s) = 1 500 m

s > 15 000 m

Käytännön syistä S(s) oletetaan nollaksi välillä rullauksen aloitus ja s = 2 700 m tai s = 3 300 m riippuen käännöksen määrästä. Reitit, joilla on enemmän kuin yksi käännös käsitellään yhtälöllä (2.7.2). Saapuvissa lennoissa sivuttaishajaantuminen voidaan jättää huomiotta 6 000 metrin päässä kosketuskohdasta.

2.7.12    Lentoprofiilit

Lentoprofiili on kuvaus ilma-aluksen liikkeestä pystytasolla lentoreitin yläpuolella, ja se ilmaisee ilma-aluksen sijainnin, nopeuden, kallistuskulman ja moottoritehon asetuksen. Yksi tärkeimmistä tehtävistä, joita mallin käyttäjällä on, on määrittää ilma-alusten lentoprofiilit siten, että hän täyttää mallinnussovelluksen vaatimukset tehokkaasti kuluttamatta liikaa aikaa ja resursseja. Luonnollisesti suuren tarkkuuden saavuttamiseksi profiilien on noudatettava tarkasti ilma-aluksen toimintoja, joita niiden on tarkoitus esittää. Se edellyttää luotettavia tietoja ilmakehän olosuhteista, ilma-alusten tyypeistä ja versioista, käyttöpainoista ja toimintamenetelmistä (työntövoiman ja siivekkeiden asetuksista ja korkeuden ja nopeuden muutosten tasapainotuksesta) ja kaikista on muodostettava asianmukaiset keskiarvot tutkimuksen kohteena olevalta ajalta. Usein tällaisia yksityiskohtaisia tietoja ei ole saatavilla, mutta se ei välttämättä ole este. Vaikka tiedot ovatkin saatavilla, mallintajan on käytettävä arvostelukykyä syöttötietojen tarkkuuden ja yksityiskohtien tasapainottamiseksi käyriä koskevien tarpeiden ja käyttötarkoitusten kanssa.

Lentoprofiilien synteesi menettelyvaiheista, jotka saadaan ANP-tietokannasta tai lentokoneen käyttäjältä, kuvataan 2.7.13 kohdassa ja lisäyksessä B. Kyseinen prosessi, joka on yleensä mallintajan ainoa keino silloin, kun tutkatietoja ei ole saatavilla, tuottaa sekä lentoradan geometrian että siihen liittyvät nopeuden ja työntövoiman vaihtelut. Yleensä oletetaan, että kaikki (samanlaiset) ilma-alukset kaistaleella, riippumatta siitä, onko ne sijoitettu perusreitille vai hajaantuneille alareiteille, noudattavat perusreitin profiilia.

ANP-tietokanta, joka tarjoaa oletustiedot menettelyvaiheista, ja ilma-aluksen käyttäjät ovat parhaat lähteet luotettaville tiedoille eli niiden käyttämille menetelmille ja tyypillisille lentopainoille. Yksittäisille lennoille paras lähde on ilma-aluksen lennonrekisteröintilaite (FDR), josta saadaan kaikki olennaiset tiedot. Vaikka nämä tiedot ovatkin saatavilla, esikäsittelytyö on valtava. Ottaen huomioon se ja mallinnuksen taloudelliset näkökohdat yleinen käytännön ratkaisu on tehdä valistuneita oletuksia keskipainoista ja käyttömenetelmistä.

On oltava varovaisia ennen kuin omaksutaan oletusmenettelyvaiheet, jotka ovat ANP-tietokannassa (ne omaksutaan yleensä kun todellisia menetelmiä ei tiedetä). Ne ovat standardoituja menetelmiä, joita usein noudatetaan, mutta joita toimijat eivät ole välttämättä käyttäneet kyseisissä tapauksissa. Tärkeä tekijä on moottorin työntövoiman määritys lentoonlähdössä (ja joskus nousussa), ja se voi riippua jossain määrin vallitsevista olosuhteista. Yleensä vähennetään erityisesti työntövoimatasoja (enimmäistasosta) lähdön aikana, jotta voidaan pidentää moottorin käyttöikää. Lisäyksessä B annetaan ohjeita tyypillisten käytäntöjen esittämisestä. Ne tuottavat yleensä realistisempia käyriä kuin oletus täydestä työntövoimasta. Kuitenkin jos esimerkiksi kiitotie on lyhyt ja/tai keskimääräinen ilman lämpötila on korkea, täysi työntövoima on todennäköisesti realistinen oletus.

Kun mallinnetaan todellisia skenaarioita, entistä suurempi tarkkuus voidaan saavuttaa käyttämällä tutkatietoja täydentämään näitä nimellisiä tietoja tai korvaamaan ne. Lentoprofiilit voidaan määrittää tutkatiedoista samalla tavalla sivuttaisille perusreiteille, mutta vasta sen jälkeen, kun liikenne on eroteltu ilma-alustyypin ja -version ja joskus painon tai osuuden pituuden mukaan (muttei hajaantumisen mukaan), jotta saadaan jokaiselle alaryhmälle korkeuden ja nopeuden keskiprofiili kuljettua etäisyyttä kohden. Kun tämä profiili sitten yhdistetään lentoreitteihin, se liitetään yleensä yhtälailla perusreittiin ja alareitteihin.

Kun ilma-aluksen paino tiedetään, nopeuden ja propulsiivisen työntövoiman vaihtelu voidaan laskea vaiheittain liikkeen yhtälöistä. Ennen kuin näin tehdään, on hyödyllistä esikäsitellä tiedot tutkavirheiden vaikutusten minimoimiseksi, sillä ne voivat tehdä kiihdytysarvioista epäluotettavia. Ensimmäisenä vaiheena jokaisessa tapauksessa on määrittää profiili uudelleen sovittamalla suorat segmentit esittämään lennon vastaavia vaiheita, niin että jokainen segmentti luokitellaan asianmukaisesti: lähtökiito, tasavauhtinen nousu tai lasku, työntövoiman vähennys tai kiihdytys/hidastus siivekkeiden muutosten kanssa tai ilman niitä. Vaadittavia syöttötietoja ovat myös ilma-aluksen paino ja ilmakehän tila.

2.7.11 kohdassa selitetään, että on annettava erityismääräyksiä lentoreittien sivuttaishajaantumisen huomioon ottamiseksi nimellis- tai perusreittien ympärillä. Tutkatietonäytteille on tyypillistä lentoratojen vastaava hajaantuminen pystytasolla. Yleensä pystysuuntaista hajaantumista ei kuitenkaan mallinneta itsenäisenä muuttujana. Se johtuu lähinnä ilma-alusten painojen ja toimintamenetelmien eroista, jotka otetaan huomioon liikenteen syöttötietojen esikäsittelyssä.

2.7.13    Lentoratasegmenttien muodostaminen

Jokainen lentorata on määriteltävä segmenttien koordinaateilla (solmuilla) ja lentoparametreilla. Lähtökohtana on määrittää lentoreitin segmenttien koordinaatit. Sitten lasketaan lentoprofiili, mutta on muistettava, että tietyissä menettelyvaiheissa profiili riippuu lentoreitistä, esim. samalla työntövoimalla ja nopeudella ilma-alus kohoaa hitaammin käännöksissä kuin suorassa lennossa. Lopulta kolmiulotteiset lentoratasegmentit muodostetaan yhdistämällä kaksiulotteinen lentoprofiili ja kaksiulotteinen lentoreitti ( 16 ).

Lentoreitti

Lentoreitti, olipa se perusreitti tai hajaantunut alareitti, määritetään (x, y) koordinaattien sarjalla maatasolla (esimerkiksi tutkatiedoista) tai vektorikäskyjen sarjalla, joka kuvaa suoria segmenttejä ja pyöreitä kaaria (käännökset määrätyllä säteellä r ja ohjaussuunnan muutoksella Δξ).

Segmentoinnin mallinnuksessa kaarta edustaa suorien segmenttien sarja, joka sovitetaan alakaariin. Vaikka ilma-aluksen kallistus käännöksissä ei näykään selvästi lentoreitin segmenteillä, se vaikuttaa niiden määritykseen. Lisäyksessä B4 selitetään, miten kallistuskulmat lasketaan tasaisessa käännöksessä, mutta tietenkään niitä ei todellisuudessa sovelleta tai poisteta hetkessä. Sitä, miten käsitellään siirtymiä suorasta kääntyvään lentoon tai yhdestä käännöksestä välittömästi seuraavaan käännökseen, ei määrätä. Yleensä yksityiskohdilla, jotka jätetään käyttäjän vastuulle (katso 2.7.11 kohta), on mitätön vaikutus lopullisiin käyriin. Vaatimuksena on lähinnä välttää teräviä katkoja käännösten lopussa, ja se voidaan saavuttaa helposti esimerkiksi lisäämällä lyhyet siirtymäsegmentit, joissa kallistuskulma muuttuu lineaarisesti etäisyyden kanssa. Vain siinä erityistapauksessa, että tietyllä käännöksellä on todennäköisesti merkittävä vaikutus lopullisiin käyriin, siirtymän dynamiikka on syytä mallintaa realistisemmin, jotta voidaan kallistuskulma yhdistää tiettyyn ilma-alustyyppiin ja ottaa käyttöön asianmukaiset kallistusnopeudet. Tässä yhteydessä riittää toteamus, että kallistuskulman muutosta koskevat vaatimukset määräävät käännösten lopun alakaaret Δξtrans. Muu osa kaaresta Δξ – 2 · Δξtrans asteen ohjaussuunnan muutoksella jaetaan nsub alakaareen seuraavan yhtälön mukaan:



nsub = int(1 + (Δξ – 2 · Δξtrans )/30)

(2.7.3)

jossa int(x) on funktio, joka palauttaa x:n kokonaislukuosan. Kunkin alakaaren ohjaussuunnan Δξ sub muutos lasketaan seuraavasti:



Δξsub = (Δξ – 2 · Δξtrans )/nsub

(2.7.4)

jossa nsub :n on oltava riittävän suuri sen varmistamiseksi, että Δξ sub ≤ 30 astetta. Kaaren segmentointi (pois luettuna viimeisen siirtymän alasegmentit) esitetään kuvassa 2.7.f ( 17 ).

image

Lentoprofiili

Parametrit, jotka kuvaavat jokaisen lentoprofiilisegmentin sen alussa (jälkiliite 1) ja lopussa (jälkiliite 2) ovat:

s1 , s2

etäisyys lentoreitillä

z1 , z2

lentokoneen korkeus

V1 , V2

maanopeus

P1 , P2

meluun liittyvät tehoparametrit (vastaavat sitä, jota varten NPD-käyrät on määritetty) ja

ε1 , ε2

kallistuskulma.

Kun lentoprofiili muodostetaan menettelyvaiheista (lentoradan synteesi), segmentit muodostetaan sarjassa, jotta saadaan vaaditut olosuhteet loppupisteissä. Kunkin segmentin loppupisteiden parametreista tulee seuraavan segmentin alkupisteen parametreja. Kaikissa segmenttilaskelmissa parametrit tunnetaan alussa. Menettelyvaiheet määrittävät vaaditut olosuhteet lopussa. Itse vaiheet määritetään joko ANP-oletusarvoilla tai käyttäjän toimesta (esimerkiksi ilma-aluksen lentokäsikirjasta). Loppuolosuhteet ovat yleensä korkeus ja nopeus. Profiilin muodostustehtävänä on määrittää reitin etäisyys, joka saavutetaan kyseisissä olosuhteissa. Määrittämättömät parametrit määritetään lentosuorituskykyä koskevilla laskelmilla, jotka kuvataan lisäyksessä B.

Jos lentoreitti on suora, profiilipisteet ja niihin liittyvät lentoparametrit voidaan määrittää lentoreitistä riippumatta (kallistuskulma on aina nolla). Lentoreitit ovat kuitenkin harvoin suoria. Yleensä niissä on käännöksiä, ja parhaiden tulosten saavuttamiseksi ne on otettava huomioon, kun määritetään kaksiulotteista lentoprofiilia, ja tarvittaessa profiilisegmentit on jaettava lentoreitin solmuilla muutosten tekemiseksi kallistuskulmaan. Yleensä seuraavan segmentin pituutta ei tiedetä alussa, ja se lasketaan alustavasti olettamalla, että kallistuskulma ei muutu. Jos alustavan segmentin todetaan kattavan yhden tai useamman lentoreitin solmun, joista ensimmäinen on s:ssä, eli s1 < s < s2 , segmentti katkaistaan s:ssä laskelmalla parametrit siellä interpoloimalla (katso jäljempänä). Niistä tulee loppupisteen parametreja nykyiselle segmentille ja alkupisteen parametreja seuraavalle segmentille, jolla on edelleen samat tavoitteelliset loppuolosuhteet. Jos välillä ei ole lentoreitin solmua, alustava segmentti on vahvistettu.

Jos käännösten vaikutukset lentoprofiiliin jätetään huomiotta, suoran lennon, yhden segmentin ratkaisu otetaan käyttöön, vaikka kallistuskulman tiedot säilytetäänkin myöhempää käyttöä varten.

Riippumatta siitä, mallinnetaanko käännösten vaikutuksia täysin, jokainen kolmiulotteinen lentorata luodaan yhdistämällä sen kaksiulotteinen lentoprofiili sen kaksiulotteiseen lentoreittiin. Tuloksena on sarja koordinaattikokonaisuuksia (x, y, z), joista jokainen on joko segmentoidun lentoreitin solmu, lentoprofiilin solmu tai molempia, ja profiilipisteisiin liitetään vastaavat korkeusarvot z, maanopeus V, kallistuskulma ε ja moottoriteho P. Reitin pisteen (x, y), joka sijaitsee lentoprofiilisegmentin loppupisteiden välissä, lentoparametrit interpoloidaan seuraavasti:



z = z1 + f · (z2 – z1)

(2.7.5)

image

(2.7.6)

ε = ε1 + f · (ε2 – ε1)

(2.7.7)

image

(2.7.8)

jossa



f = (s – s1)/(s2 – s1)

(2.7.9)

Huomaa, että vaikka z:n ja ε:n oletetaan vaihtelevan lineaarisesti etäisyyden myötä, V:n ja P:n oletetaan vaihtelevan lineaarisesti ajan myötä (eli tasainen kiihdytys ( 18 )).

Kun lentoprofiilisegmenttejä sovitetaan tutkatietoihin (lentorata-analyysi), kaikki loppupisteiden etäisyydet, korkeudet, nopeudet ja kallistuskulmat määritetään suoraan tiedoista, vain tehoasetukset on laskettava suorituskykyä koskevilla yhtälöillä. Koska lentoreitin ja lentoprofiilin koordinaatit voidaan myös sovittaa asianmukaisesti, se on yleensä varsin helppoa.

Lähtökiidon segmentointi

Kun ilma-alus lähteen lentoon, se kiihdyttää jarrun vapautuskohdan (vaihtoehtoinen termi rullauksen aloitus SOR) ja ilmaannousun välissä, ja nopeus muuttuu huomattavasti 1 500 –2 500 metrin matkalla. Nopeus on alussa nolla ja lopussa noin 80–100 m/s.

Lähtökiito jaetaan siksi eripituisiin segmentteihin, joista jokaisella ilma-aluksen nopeus muuttuu tietyn lisäyksen ΔV verran, korkeintaan 10 m/s (noin 20 kt). Vaikka kiihdytys itse asiassa vaihtelee lähtökiidon aikana, tasaisen kiihdytyksen oletus sopii tähän tarkoitukseen. Tässä tapauksessa lentoonlähtövaiheessa V1 on alkunopeus, V2 on lentoonlähtönopeus, nTO on lentoonlähtösegmentin numero ja sTO on vastaava lentoonlähtömatka. Vastaavalla lentoonlähtömatkalla sTO (katso lisäys B), alkunopeus V1 ja lentoonlähtönopeus V2 ja lähtökiidon segmenttien määrä nTO on



nTO = int(1 + (V2 – V1 )/10)

(2.7.10)

ja siten nopeuden muutos segmentillä on



ΔV = (V2 – V1)/nTO

(2.7.11)

ja aika Δt jokaisella segmentillä on (oletuksena tasainen kiihdytys)



image

(2.7.12)

Lähtökiidon segmentin k (1 ≤ k ≤ nTO) pituus sTO,k on siten



image

(2.7.13)

Esimerkki:

Lentoonlähtömatkalla sTO = 1 600 m, V1 = 0 m/s ja V2 = 75 m/s, siitä tulee nTO = 8 segmenttiä, joiden pituus vaihtelee välillä 25–375 metriä (katso kuva 2.7.g):

image

Nopeuden muutosten tavoin ilma-aluksen työntövoima muuttuu kullakin segmentillä tasaisin lisäyksin ΔP, joka lasketaan seuraavasti



ΔP = (PTO – Pinit)/nTO

(2.7.14)

jossa PTO ja P init ovat ilma-aluksen työntövoima ilmaannousukohdassa ja ilma-aluksen työntövoiman lähtökiidon alussa.

Tällä tasaisella työntövoiman lisäyksellä (neliömuotoisen yhtälön 2.7.8 sijasta) pyritään noudattamaan työntövoiman ja nopeuden lineaarista suhdetta suihkukoneiden tapauksessa (yht. B-1).

Alkunoususegmentin segmentointi

Alkunoususegmentillä geometria muuttuu nopeasti erityisesti suhteessa havaintopaikkoihin lentoreitin sivulla, missä beetakulma muuttuu nopeasti, kun ilma-alus nousee tämän alkusegmentin läpi. Vertailut erittäin pienten segmenttien laskelmien kanssa osoittavat, että yksi noususegmentti antaa huonon arvion melusta lentoreitin sivulla integroidulla metriikalla. Laskelmien tarkkuus paranee, kun ensimmäisestä ilmaannoususegmentistä tehdään alasegmentti. Sivuttaisvaimeneminen vaikuttaa voimakkaasti kunkin segmentin pituuteen ja numeroon. Kun merkitään kokonaissivuttaisvaimennus ilma-alukselle, jossa on runkoon asennetut moottorit, voidaan osoittaa, että muutoksen rajoittamiseksi sivuttaisvaimennuksessa 1,5 desibeliin alasegmenttiä kohti, alkunoususegmentti on jaettava alasegmentteihin seuraavien korkeusarvojen perusteella:

z = {18,9; 41,5; 68,3; 102,1; 147,5; 214,9; 334,9; 609,6; 10 289,6 } metriä tai

z = {62, 136, 224, 335, 484, 705, 1 099 , 2 000 , 4 231 } jalkaa

Edellä mainitut korkeudet toteutetaan tutkimalla, mikä edellä mainituista korkeuksista on lähinnä alkuperäistä segmentin loppupistettä. Nykyiset alasegmenttien korkeudet voidaan sitten laskea seuraavasti:



z′i = z [zi/zN] (i = 1…N)

(2.7.15)

jossa z alkuperäinen segmentin loppukorkeus, zi on i. arvo korkeusarvoista ja zN on lähin yläraja korkeudelle z. Tämän prosessin ansiosta sivuttaisvaimennuksen muutos jokaisella alasegmentillä on vakio, mitä tuottaa entistä tarkempia käyriä ilman erittäin lyhyiden segmenttien aiheuttamaa haittaa.

Esimerkki:

Jos alkuperäisen segmentin loppupisteen korkeus on z = 304,8 m, niin korkeusarvojen joukossa 214,9 < 304,8 < 334,9 ja lähin yläraja z = 304,8 m on z7 = 334,9 m. Sitten alasegmentin loppupisteen korkeus lasketaan seuraavasti:

zi′ = 304,8 [zi/334,9] (i = 1..N)

Siten z1′ olisi 17,2 m ja z2′ olisi 37,8 m jne.

Lisättyjen pisteiden nopeus- ja moottoritehoarvot interpoloidaan käyttämällä vastaavia yhtälöitä (2.7.11) ja (2.7.13).

Ilmasegmenttien segmentointi

Kun segmentoitu lentorata on johdettu 2.7.13 kohdassa kuvatun menetelmän mukaan ja kuvattu alasegmentteihin jako on toteutettu, segmentointia on vielä ehkä mukautettava. Siihen kuuluvat seuraavat:

 liian lähellä toisiaan olevien lentoradan pisteiden poistaminen

 lisäpisteiden lisääminen, kun nopeuden muutokset segmentillä ovat liian pitkiä.

Kun vierekkäiset pisteet ovat korkeintaan 10 metrin päässä toisistaan ja kun niihin liittyvät nopeudet ja työntövoimat ovat samat, toinen pisteistä on poistettava.

Ilmasegmentit, joilla tapahtuu merkittävä nopeuden muutos, on jaettava kuten lähtökiidossa eli



image

(2.7.16)

jossa V1 ja V2 ovat segmentin alku- ja loppunopeus. Vastaavat alasegmentin parametrit lasketaan samalla tavalla kuin lentoonlähdön kiihdytyksessä käyttäen yhtälöitä 2.7.11–2.7.13.

Laskukiito

Vaikka laskukiito on periaatteessa lähtökiidon vastakohta, erityisesti huomioon on otettava

  jarrutustyöntövoima, jota joskus sovelletaan ilma-aluksen jarruttamiseen, ja

 jarrutuksen jälkeen kiitotieltä poistuvat lentokoneet (kiitotieltä lähteneet lentokoneet eivät enää aiheuta lentomelua, koska rullausmelua ei oteta huomioon).

Toisin kuin lentoonlähdön kiitomatka, joka johdetaan ilma-aluksen suorituskykyparametreista, pysäytysmatka sstop (eli matka kosketuskohdasta paikkaan, jossa ilma-alus jättää kiitotien) ei riipu vain ilma-aluksesta. Vaikka vähimmäispysäytysmatka voidaankin arvioida ilma-aluksen massasta ja suorituskyvystä (ja käytettävissä olevasta jarrutustyöntövoimasta), todellinen pysäytysmatka riippuu myös rullausteiden sijainnista, liikennetilanteesta ja lentoasemakohtaisista säännöistä, jotka koskevat jarrutustyöntövoiman käyttöä.

Jarrutustyöntövoiman käyttö ei ole vakiomenetelmä. Sitä käytetään vain, jos tarvittavaa jarrutusta ei voida toteuttaa pyöräjarruja käyttämällä. (Jarrutustyöntövoima voi olla erityisen häiritsevä, koska moottoritehon nopea muutos tyhjäkäynnistä jarrutukseen aiheuttaa voimakkaan äänen.)

Useimpia kiitoteitä käytetään kuitenkin nousuihin ja laskuihin, joten jarrutustyöntövoimalla on erittäin pieni vaikutus melukäyriin, koska kokonaisäänienergiaa kiitotien lähellä hallitsee lentoonlähtöjen tuottama melu. Jarrutustyöntövoiman osuus melukäyrissä voi olla merkittävää vain, kun kiitotietä käytetään ainoastaan laskeutumisiin.

Fyysisesti jarrutustyöntövoiman melu on erittäin monimutkainen prosessi, mutta koska sen vaikutus melukäyriin on varsin vähäinen, se voidaan mallintaa yksinkertaisesti. Moottoritehon nopea muutos otetaan huomioon sopivalla segmentoinnilla.

On selvää, että laskukiidon melumallinnus on vaikeampaa kuin lähtökiidon melumallinnus. Seuraavia yksinkertaistettuja mallinnusoletuksia suositellaan yleiseen käyttöön, kun yksityiskohtaisia tietoja ei ole saatavilla (katso kuva 2.7.h).

image

Lentokone koskettaa maahan 300 metriä laskeutumiskynnyksen jälkeen. (Laskeutumiskynnyksen koordinaatti on s = 0 lähestymislentoreitillä). Sitten lentokone jarruttaa pysähtymismatkalla sstop (lentokoneen erityisarvot, jotka annetaan ANP-tietokannassa) loppulähestymisnopeudesta Vfinal 15 metriin sekunnissa. Koska nopeus muuttuu tällä segmentillä nopeasti, se on jaettava alasegmentteihin samaan tapaan kuin lähtökiito (tai ilmasegmentit, joilla tapahtuu äkillisiä nopeuden muutoksia) käyttämällä yhtälöitä 2.7.10–2.7.13.

Moottoriteho muuttuu loppulähestymistehosta kosketuskohdassa jarrutustyöntövoima-asetukseen Prev matkalla 0,1 × sstop ja vähenee sitten 10 prosenttiin käytettävissä olevasta enimmäistehosta lopulla 90 prosentilla pysähtymismatkasta. Kiitotien loppuun asti (s = – s RWY) lentokoneen nopeus säilyy vakiona.

Jarrutustyöntövoiman NPD-käyrät eivät ole tällä hetkellä ANP-tietokannassa, ja siksi on turvauduttava tavanomaisiin käyriin tämän vaikutuksen mallinnuksessa. Yleensä jarrutustyöntövoima Prev on noin 20 prosenttia täydestä tehoasetuksesta, ja tätä suositellaan, kun toimintatietoja ei ole saatavilla. Kuitenkin annetulla tehoasetuksella jarrutustyöntövoima tuottaa yleensä paljon enemmän melua kuin eteenpäin suuntautuva työntövoima, ja lisäystä ΔL on sovellettava NPD-johdettuun tapahtumatasoon nostaen se nollasta arvoon ΔLrev (väliaikainen suositus on 5 dB ( 19 )) 0,1 × sstop:lla ja laskien se sitten lineaarisesti nollaan lopulla pysähtymismatkalla.

2.7.14    Yhden tapahtuman melulaskenta

Mallinnusprosessin ydin, joka kuvataan tässä täysin, on tapahtumamelutason laskeminen lentoradan tiedoista, jotka kuvataan 2.7.7–2.7.13 kohdassa.

2.7.15    Yhden tapahtuman metriikka

Ilma-aluksen liikkeen tuottamaa ääntä havaintopaikassa kuvataan ”yhden tapahtuman äänitasona” (tai melutasona). Kyseessä on määrä, joka kuvaa sen vaikutusta ihmisiin. Vastaanotettu ääni mitataan meluna käyttämällä perusdesibeliasteikkoa L(t), jossa käytetään ihmisen kuuloa jäljittelevää taajuuspainotusta (tai suodatinta). Kaikkein tärkein asteikko lentomelukäyrien mallinnuksessa on A-painotettu äänitaso, LA .

Metriikat, joita useimmiten käytetään tiivistämään kokonaisia tapahtumia, ilmaistaan ”yhden tapahtuman ääni- (tai melu-) altistustasona”, LE , joka vastaa tapahtuman koko (tai suurinta osaa) äänienergiaa. Valmistelujen tekeminen aikaintegraatiolle, joka siihen liittyy, tekee segmentointi- (tai simulointi-) mallinnuksesta monimutkaista. On yksinkertaisempaa mallintaa vaihtoehtoinen metriikka Lmax , joka on hetkellinen enimmäistaso tapahtuman aikana. LE on kuitenkin perusrakenneosa useimmissa nykyaikaisissa lentomeluindekseissä, ja käytännön mallit sisältänevät tulevaisuudessa sekä Lmax :n että LE :n. Kumpaakin metriikkaa voidaan mitata eri meluasteikoilla. Tässä asiakirjassa käsitellään vain A-painotettua äänitasoa. Symbolitasolla asteikko merkitään yleensä laajentamalla metriikan jälkiliitettä, eli LAE , LAmax .

Yhden tapahtuman ääni- (tai melu-) tapahtumataso ilmaistaan täsmällisesti



image

(2.7.17)

jossa t 0 tarkoittaa viiteaikaa. Integraatioväliaika [t1,t2] valitaan sen varmistamiseksi, että (lähes) kaikki merkittävä ääni tapahtumassa on laskettu mukaan. Hyvin usein rajat t1 ja t2 valitaan kattamaan jakso, jossa taso L(t) on 10 desibelin sisällä Lmax :sta. Jakso tunnetaan nimellä ”10 dB alas” -aikana. Ääni- (melu-) altistustasot ANP-tietokannan taulukoissa ovat 10 dB alas -arvoja ( 20 ).

Lentomelukäyrien mallinnuksessa yhtälön 2.7.17 pääsovellus on standardimetriikka äänialtistustaso LAE (lyhenne SEL):



image t 0 = 1 sekunti

(2.7.18)

Edellä mainittuja altistustasoyhtälöitä voidaan käyttää tapahtumatasojen määritykseen, kun tunnetaan L(t):n koko aikahistoria. Suositelluissa melumallinnusmenetelmissä tällaisia aikahistorioita ei määritetä. Tapahtuman altistustasot saadaan laskemalla yhteen segmenttien arvot, osittaiset tapahtumatasot, joista kukin määrittää yhden, äärellisen lentoradan segmentin.

2.7.16    Tapahtumatasojen määritys NPD-tiedoista

Lentomelutietojen päälähde on kansainvälinen ilma-alusten melua ja suorituskykyä koskeva ANP-tietokanta. Siinä taulukoidaan Lmax ja LE leviämisetäisyyden d funktioina eritellyille ilma-alusten tyypeille, versioille, lentoasuille (lähestyminen, lähtö, siivekkeiden asetukset) ja tehoasetuksille P. Ne koskevat vakaata lentoa eritellyillä viitenopeuksilla Vref laskennallisesti äärettömällä, suoralla lentoradalla ( 21 ).

Se, miten itsenäisten muuttujien P ja d arvot määritetään, kuvataan myöhemmin. Yksinkertaisessa haussa, syöttöarvoilla P ja d, vaaditut syöttöarvot ovat perusviivan tasot Lmax(P,d) ja/tai LE∞(P,d) (sovelletaan äärettömään lentorataan). Ellei arvoja ole taulukoitu tarkasti P:lle ja/tai d:lle, vaaditut tapahtumamelutasot on yleensä arvioitava interpoloimalla. Lineaarista interpolointia käytetään taulukoitujen tehoasetusten välillä, kun taas logaritmista interpolointia käytetään taulukoitujen etäisyyksien välillä (katso kuva 2.7.i).

Kuva 2.7.i

Interpolointi melu–teho–etäisyys-käyrissä

image

Jos Pi ja Pi + 1 ovat moottoritehoarvot, joille melutasot on taulukoitu etäisyystietoja vasten, melutaso L(P) annetulla etäisyydellä keskiteholla P, Pi:n ja Pi + 1 ,:n välillä annetaan seuraavasti:



image

(2.7.19)

Jos jollain tehoasetuksella di ja di + 1 ovat etäisyyksiä, joille melutiedot on taulukoitu, melutaso L(d) keskietäisyydelle d, välillä di ja di + 1 , annetaan seuraavasti:



image

(2.7.20)

Käyttämällä yhtälöitä (2.7.19) ja (2.7.20) melutaso L(P,d) voidaan saada mille tahansa tehoasetukselle P ja etäisyydelle d, jotka ovat NPD-tietokannan rajojen puitteissa.

Etäisyyksillä d, jotka jäävät NPD-rajojen ulkopuolelle, yhtälöä 2.7.20 käytetään ekstrapolointiin kahdesta viimeisestä arvosta eli sisäänpäin L(d1):stä ja L(d2):sta tai ulospäin L(dI – 1):stä ja L(dI):stä, jossa I on NPD-pisteiden kokonaismäärä käyrällä. Siten



Sisäänpäin:

image

(2.7.21)

Ulospäin:

image

(2.7.22)

Koska melutasot kasvavat lyhyillä etäisyyksillä d erittäin nopeasti leviämisetäisyyden lyhenemisen myötä, on suositeltavaa, että d:lle annetaan 30 metrin alaraja, eli d = max(d, 30 m).

NPD-perustietojen impedanssin mukautus

ANP-tietokannassa olevat NPD-tiedot normalisoidaan tiettyihin ilmakehän olosuhteisiin (lämpötila 25 °C ja ilmanpaine 101,325 kPa). Ennen edellä kuvatun inter-/ekstrapolointimenetelmän soveltamista kyseisiin NPD-perustietoihin on tehtävä akustisen impedanssin mukautus.

Akustinen impedanssi liittyy ääniaaltojen leviämiseen akustisessa väliaineessa, ja se määritellään ilman tiheyden ja äänen nopeuden tuotteena. Annetulla äänen intensiteetillä (teho pinta-alayksikköä kohden) vastaanotettuna määrätyllä etäisyydellä lähteestä äänenpaine (jota käytetään SEL- ja LAmax-metriikan määrityksessä) riippuu ilman akustisesta impedanssista mittauspaikassa. Se on lämpötilan, ilmanpaineen (ja epäsuorasti korkeuden) funktio. Siksi ANP-tietokannan NPD-perustietoja on mukautettava, jotta voidaan ottaa huomioon vastaanottokohdan todelliset lämpötila- ja paineolosuhteet, jotka yleensä poikkeavat ANP-tietojen normalisoiduista olosuhteista.

Impedanssin mukautus, jota sovelletaan NPD-perustasoihin, ilmaistaan seuraavasti:



image

(2.7.23)

jossa

Δ Impedance

Impedanssin mukautus todellisiin ilmakehän olosuhteisiin vastaanottokohdassa (dB)

ρ · c

Ilman akustinen impedanssi (newton-sekuntia/m3) vastaanottokohdassa (409,81 on ilman impedanssi ANP-tietokannan NPD-tietojen vertailuolosuhteissa).

Impedanssi ρ · c lasketaan seuraavasti:



image

(2.7.24)

δ

p/po , havainnoijan korkeudessa olevan ympäristön ilmanpaineen suhde standardi-ilmanpaineeseen keskimääräisellä merenpinnan tasolla: po = 101,325 kPa (tai 1 013,25 mb)

θ

(T + 273,15)/(T0 + 273,15) havainnoijan korkeudella olevan ilman lämpötilan suhde standardilämpötilaan keskimääräisellä merenpinnan tasolla: T0 = 15,0 °C

Akustisen impedanssin mukautus on yleensä pienempi kuin yhden desibelin pari kymmenystä. Erityisesti on pantava merkille, että ilmakehän standardiolosuhteissa (po = 101,325 kPa ja T0 = 15,0 °C) impedanssin mukautus on alle 0,1 dB (0,074 dB). Kuitenkin silloin, kun lämpötilassa ja ilmanpaineessa on huomattavaa vaihtelua suhteessa NPD-tietojen ilmakehän vertailuolosuhteisiin, mukautus voi olla suurempi.

2.7.17    Yleiset lausekkeet

Segmentin tapahtumataso Lseg

Segmentin arvot määritetään tekemällä mukautuksia perusviivan (ääretön rata) arvoihin, jotka on luettu NPD-tiedoista. Yhden lentoratasegmentin enimmäismelutaso Lmax,seg voidaan yleensä ilmaista seuraavasti:



image

(2.7.25)

ja yhden lentoratasegmentin osuus LE: stä



image

(2.7.26)

Korjaustermit yhtälöissä 2.7.25 ja 2.7.26 – jotka kuvataan yksityiskohtaisesti 2.7.19 kohdassa – vastaavat seuraavia vaikutuksia:

Δ V

Keston korjaus: NPD-tiedot viittaavat viitelentonopeuteen. Tämä mukauttaa altistustasot muihin kuin viitenopeuksiin. (Sitä ei sovelleta Lmax,seg :iin.)

Δ I (φ)

Asennusvaikutus: kuvaa vaihtelua sivuttaissuuntavaikutuksessa johtuen suojauksesta, refraktiosta ja heijastuksesta, joita runko, moottorit ja ympäröivät virtauskentät aiheuttavat.

Λ(β,)

Sivuttaisvaimennus: merkittävää äänen leviämiselle matalissa kulmissa maahan. Tämä vastaa suorien ja heijastuneiden ääniaaltojen vuorovaikutusta (maavaikutus) ja vaikutuksia ilmakehän (lähinnä maan aiheuttamista) epätasaisuuksista, jotka taittavat ääniaaltoja kun nämä kulkevat havainnoijaa kohti lentoradan sivulla.

Δ F

Äärellisen segmentin korjaus (meluosuus): vastaa segmentin äärellistä pituutta, joka luonnollisesti aiheuttaa vähemmän äänialtistusta kuin ääretön segmentti. Tätä sovelletaan vain altistusmetriikkaan.

Jos segmentti on osa lähtö- tai laskukiitoa ja havainnoija on kyseisen segmentin takana, on toteutettava erityisiä toimenpiteitä, jotta voidaan ottaa huomioon suihkumoottorin melun korostunut suuntavaikutus, kun melu havaitaan lähtövalmiin ilma-aluksen takana. Kyseiset toimenpiteet johtavat erityisesti siihen, että altistustasolla käytetään melun erityismuotoa:



image

(2.7.27)

image

(2.7.28)

Δ′ F

Segmentin korjauksen erityismuoto

Δ SOR

Suuntavaikutuksen korjaus: vastaa suihkumoottorin melun korostunutta suuntavaikutusta kiitosegmentin takana.

Kiitosegmenttien erityiskohtelu kuvataan 2.7.19 kohdassa.

Jäljempänä olevissa kohdissa kuvataan segmentin melutasojen laskenta.

Ilma-aluksen liikkeen tapahtumamelutaso L

Enimmäistaso Lmax on yksinkertaisesti segmenttiarvoista suurin Lmax,seg (katso yhtälö 2.7.25 ja 2.7.27)



Lmax = max(Lmax,seg )

(2.7.29)

jossa jokainen segmenttiarvo määritetään ilma-aluksen NPD-tiedoista, jotka koskevat tehoa P ja etäisyyttä d. Nämä parametrit ja määritteet ΔI (φ) ja Λ(β,) selitetään jäljempänä.

Altistustaso LE lasketaan osuuksien LE,seg desibelisummana jokaisesta melun kannalta merkittävästä lentoradan segmentistä, eli



image

(2.7.30)

Summaus etenee vaihe vaiheelta lentoradan segmenttien läpi.

Tämän luvun loppuosa koskee segmentin melutasojen Lmax,seg and LE,seg määritystä.

2.7.18    Lentoradan segmenttiparametrit

Teho P ja etäisyys d, joiden perusviivan tasot Lmax,seg(P,d) ja LE∞(P,d) interpoloidaan NPD-taulukoista, määritetään geometrisista ja operatiivisista parametreista, jotka määrittävät segmentin. Se, miten tämä tehdään, selitetään jäljempänä tasokuvilla, jotka sisältävät segmentin ja havainnoijan.

Geometriset parametrit

Kuvissa 2.7.j–2.7.l esitetään lähteen–vastaanottajan geometria, kun havainnoija O on a) segmentin S1S2 a) takana, b) vieressä ja c) edellä, missä lentosuunta on S1 :stä S2 :een. Näissä kaavioissa

O

on havaintopaikka

S1, S2

ovat segmentin alku ja loppu

Sp

on kohtisuoraan lähimpänä havainnoijaa oleva piste segmentillä tai sen jatkeella

d 1, d 2

ovat etäisyydet segmentin alun, lopun ja havainnoijan välillä

ds

on lyhin etäisyys havainnoijan ja segmentin välillä

dp

on kohtisuora etäisyys havainnoijan ja segmentin jatkeen välillä (vähimmäisviistoetäisyys)

λ

on lentoradan segmentin pituus

q

on etäisyys S1 :stä Sp :hen (negatiivinen, jos havaintopaikka on segmentin takana).

image

image

image

Lentoradan segmenttiä edustaa paksu, suora viiva. Katkoviiva esittää lentoradan jatketta, joka ulottuu äärettömiin molemmissa suunnissa. Ilmasegmenteillä, kun tapahtumametriikka on altistustasolla LE , NPD-etäisyysparametri d on Sp :n ja havainnoijan välinen etäisyys dp , jota kutsutaan vähimmäisviistoetäisyydeksi (eli kohtisuora etäisyys havainnoijasta segmenttiin tai sen jatkeeseen, toisin sanoen (hypoteettinen) ääretön lentorata, jonka osaksi segmentti katsotaan).

Altistustasometriikassa, jossa havainnoijien sijainnit ovat maasegmenttien takana lähtökiidon aikana ja maasegmenttien edellä laskukiidon aikana, NPD-etäisyysparametrista d tulee kuitenkin etäisyys ds , lyhin etäisyys havainnoijasta segmenttiin (eli sama kuin enimmäistasometriikassa).

Enimmäistasometriikassa NPD-etäisyysparametri d on ds , lyhin etäisyys havainnoijasta segmenttiin.

Segmenttiteho P

Taulukoidut NPD-tiedot kuvaavat ilma-aluksen melua vakaassa suorassa lennossa äärettömällä lentoradalla eli tasaisella moottoriteholla P. Suositelluissa menetelmissä katkotaan todelliset lentoradat, joilla nopeus ja suunta vaihtelevat, moniin äärellisiin segmentteihin, joista kukin otetaan sitten osaksi yhdenmukaista, ääretöntä lentorataa, jossa NPD-tiedot pätevät. Menetelmät antavat kuitenkin mahdollisuuden muuttaa tehoa segmentin aikana. Se muuttuu lineaarisesti etäisyyden myötä P1 :stä alussa P2 :een lopussa. Näin ollen on määritettävä vastaava vakaa segmenttiarvo P. Siksi otetaan arvo segmentin kohdasta, joka on lähinnä havainnoijaa. Jos havainnoija on segmentin vierellä (kuva 2.7.k), se saadaan interpoloinnilla kuten yhtälössä 2.7.8 loppuarvojen välillä, eli



image

(2.7.31)

Jos havainnoija on segmentin takana tai edellä, otetaan lähin loppupiste, P1 tai P2 .

2.7.19    Segmentin tapahtumatason korjaustermit

NPD-tiedoissa määritetään melutapahtumatasot etäisyyden funktiona kohtisuoraan sellaisen äärettömän idealisoidun suoran vaakaradan alla, jolla ilma-alus lentää tasaisella teholla vakioviitenopeudella ( 22 ). NPD-taulukosta interpoloitu tapahtumataso tietylle tehoasetukselle ja viistoetäisyydelle kuvataan siten perusviivatasoksi. Sitä sovelletaan äärettömään lentorataan, ja se on korjattava vastaamaan 1) muun kuin viitenopeuden, 2) moottoriasennusvaikutusten (sivuttaissuuntavaikutus), 3) sivuttaisvaimennuksen, 4) äärellisen segmentin pituuden ja 5) pituussuuntavaikutusten vaikutuksia lähtökiidon aloituskohdan takana – katso yhtälöt 2.7.25 ja 2.7.26.

Keston korjaus ΔV (vain altistustasot LE)

Tämä korjaus ( 23 ) vastaa muutosta altistustasoissa, jos todellinen segmentin maanopeus poikkeaa ilma-aluksen viitenopeudesta Vref , johon NPD-perustiedot liittyvät. Moottoritehon tavoin nopeus vaihtelee segmentillä (maanopeus vaihtelee välillä V1 – V2), ja on määritettävä vastaava segmenttinopeus Vseg pitäen mielessä se, että segmentti on kallistettu maahan, eli



Vseg = V/cosγ

(2.7.32)

jossa V on vastaava segmentin maanopeus (katso lisätietoja yhtälöstä B-22, jossa V ilmaistaan kalibroituna ilmanopeutena, Vc ja



image

(2.7.33)

Ilmasegmenteissä V on maanopeus lähestymisen lähimmässä pisteessä S – interpoloituna segmentin loppupisteen arvojen välillä sillä oletuksella, että se vaihtelee lineaarisesti ajan myötä, eli jos havainnoija on segmentin vierellä:



image

(2.7.34)

Jos havainnoija on segmentin takana tai edellä, otetaan lähin loppupiste, V1 tai V2 .

Kiitotiesegmenteissä (lähtö- tai laskukiidon osat, joissa γ = 0) Vseg on yksinkertaisesti segmentin alku- ja loppunopeuden keskiarvo, eli



V seg = (V 1 + V 2)/2

(2.7.35)

Kummassakin tapauksessa lisättävä keston korjaus on siten



ΔV = 10 · lg(Vref/Vseg )

(2.7.36)

Äänen leviämisen geometria

Kuva 2.7.l osoittaa perusgeometrian tasonormaalissa ilma-aluksen lentoradalla. Perusviiva on normaalitason ja maatason leikkauspiste. (Jos lentorata on vaakatasossa, perusviiva on maataso takaa.) Ilma-alus on kallistunut kulmassa ε mitattuna vastapäivään sen pituusakselista (eli oikea siipi ylhäällä). Se on siten positiivinen käännöksiin vasemmalle ja negatiivinen käännöksiin oikealle.

image

  Korkeuskulma β (0–90°) äänen suoran etenemisreitin ja vaakasuuntaisen perusviivan välillä ( 24 ) määrittää sivuttaisvaimennuksen, ja siinä otetaan huomioon myös lentoradan kaltevuus ja havainnoijan sivuttainen etäisyys lentoreitiltä .

  Negatiivinen korkeuskulma φ siipitason ja etenemisreitin välillä määrittää moottoriasennuksen vaikutukset. Kallistuskulmassa φ = β ± ε merkki on positiivinen havainnoijille oikealla puolella ja negatiivinen vasemmalla puolella.

Moottoriasetuksen korjaus ΔI

Ilmassa oleva ilma-alus on monimutkainen äänilähde. Moottorin (ja rungon) lähteet ovat alkuperältään monimutkaisia, ja myös rungon konfigurointi, erityisesti moottorien sijainti, vaikuttaa melun leviämistapoihin kiinteiden pintojen ja aerodynaamisten virtauskenttien aiheuttamien heijastus-, refraktio- ja hajautusprosessien kautta. Tämä johtaa ilma-aluksen pituusakselista sivulle säteilevän äänen epäyhtenäiseen suuntavaikutukseen, johon viitataan tässä sivuttaissuuntavaikutuksena.

Sivuttaissuuntavaikutuksessa on huomattavia eroja riippuen siitä, onko ilma-aluksen moottorit asennettu runkoon vai siiven alle, ja ne otetaan huomioon seuraavassa lausekkeessa:



image

dB

(2.7.37)

jossa Δ I (φ) on korjaus desibeleinä negatiivisessa kallistuskulmassa φ (katso kuva 2.7.m) ja



a = 0,00384,

b = 0,0621,

c = 0,8786

siipiin asennetuille moottoreille ja

a = 0,1225,

b = 0,3290,

c = 1

runkoon asennetuille moottoreille.

Potkurikoneilla suuntavaikutuksen vaihtelut ovat merkityksettömiä, ja siksi voidaan olettaa, että



Δ I(φ) = 0

(2.7.38)

Kuvassa 2.7.n esitetään Δ I (φ):n vaihtelut ilma-aluksen pituusakselin ympärillä kolmelle moottoriasennukselle. SAE (Society of Automotive Engineers) on johtanut nämä empiiriset suhteet kokeellisista mittauksista, jotka on tehty pääasiassa siiven alapuolella. Kunnes siiven yläpuoliset tiedot on analysoitu, suositellaan, että negatiiviselle φ:lle ΔI(φ) = ΔI(0) kaikissa asennuksissa.

image

Oletetaan, että Δ I (φ) on kaksiulotteinen eli että se ei riipu mistään muusta parametrista ja erityisesti että se ei vaihtele havainnoijan pituussuuntaisella etäisyydellä ilma-aluksesta. Se merkitsee sitä, että korkeuskulma β Δ I (φ):lle määritetään: β = tan–1(z/). Näin tehdään mallinnuksen helpottamiseksi, kunnes mekanismit tunnetaan paremmin. Todellisuudessa asennusvaikutukset ovat huomattavan kolmiulotteisia. Siitä huolimatta kaksiulotteinen malli on perusteltu sillä tosiseikalla, että tapahtumatasoja hallitsee yleensä melu, joka säteilee sivulle lähimmästä segmentistä.

Sivuttaisvaimennus Λ(β,) (ääretön lentorata)

Taulukoidut NPD-tapahtumatasot liittyvät vakaaseen vaakalentoon ja perustuvat yleensä mittauksiin, jotka on tehty 1,2 m pehmeän maan yläpuolella ilma-aluksen alapuolella. Etäisyysparametri on tosiasiassa korkeus maanpinnan yläpuolella. Pinnan mahdollisen vaikutuksen tapahtumamelutasoihin ilma-aluksen alapuolella, mikä voisi aiheuttaa sen, että taulukkotasot poikkeavat vapaan kentän arvoista ( 25 ), oletetaan olevan tiedoissa (eli tason ja etäisyyden suhteiden muodossa).

Lentoradan sivulle etäisyysparametri on vähimmäisviistoetäisyys – normaalin pituus vastaanottajasta lentorataan. Sivuttaisissa sijainneissa melutaso on yleensä pienempi kuin se, joka esiintyy samalla etäisyydellä välittömästi ilma-aluksen alapuolella. Sivuttaissuuntavaikutuksen tai edellä kuvattujen asennusvaikutusten lisäksi on otettava huomioon ylimääräinen sivuttaisvaimennus, joka aiheuttaa äänitason alenemisen nopeammin etäisyyden myötä kuin mitä NPD-käyrät osoittavat. SAE (Society of Automotive Engineers) on kehittänyt aikaisemman, paljon käytetyn menetelmän lentomelun sivuttaisleviämisen mallintamiseksi AIR-1751:ssä, ja jäljempänä kuvatut algoritmit perustuvat SAE:n nyt suosittelemiin parannuksiin AIR-5662. Sivuttaisvaimennus on heijastusvaikutus, joka johtuu interferenssistä suoraan säteilevän äänen ja pinnasta heijastuvan äänen välillä. Se riippuu pinnan luonteesta ja voi aiheuttaa huomattavia vähennyksiä havaituissa äänitasoissa matalilla korkeuskulmilla. Siihen vaikuttavat erittäin voimakkaasti myös äänen vakaa ja epävakaa refraktio, jota aiheuttavat tuuli- ja lämpötilagradientit ja turbulenssi, jotka itse johtuvat pinnan läsnäolosta ( 26 ). Pintaheijastuksen mekanismi tunnetaan hyvin, ja yhdenmukaisissa ilmakehän ja pinnan olosuhteissa se voidaan kuvata teoreettisesti melko tarkasti. Ilmakehän ja pinnan epäyhdenmukaisuuksilla, joista ei voi tehdä yksinkertaista teoreettista analyysia, on perusteellinen vaikutus heijastusvaikutukseen ja ne pyrkivät ”levittämään” sen korkeampiin korkeuskulmiin. Tämän takia teorian soveltaminen on rajallista. SAE pyrkii työssään ymmärtämään entistä paremmin pintavaikutuksia, ja sen odotetaan johtavan entistä parempiin malleihin. Kunnes ne on kehitetty, seuraavia menetelmiä, jotka kuvataan AIR-5662:ssa, suositellaan sivuttaisvaimennuksen laskemiseen. Ne rajoittuvat tapaukseen, jossa ääni leviää pehmeän, tasaisen maan yläpuolella, ja se soveltuu suurimpaan osaan siviililentokentistä. Mukautuksia, joilla otetaan huomioon kovan maanpinnan (tai akustisesti vastaavan veden) vaikutukset, kehitetään edelleen.

Menetelmät perustuvat suureen määrään kokeellista tietoa äänen leviämisestä ilma-aluksesta, jossa on runkoon asennetut moottorit, suorassa (ei kääntyvässä), vakaassa vaakalennossa, josta on alun perin raportoitu AIR-1751:ssä. Oletuksella, että vaakalennossa ilmasta maahan vaimeneminen riippuu i) korkeuskulmasta β mitattuna pystytasolla ja ii) sivuttaisetäisyydestä ilma-aluksen lentoreitiltä , tiedot analysoitiin, jotta saatiin empiirinen funktio koko sivuttaismukautukselle Λ T (β,) (= sivuttainen tapahtumataso miinus taso samalla etäisyydellä ilma-aluksen alla).

Koska termi Λ T (β,) vastasi sivuttaissuuntavaikutusta ja sivuttaisvaimennusta, viimeksi mainittu voidaan saada vähennyslaskulla. Kun sivuttaissuuntavaikutus kuvataan yhtälöllä 2.7.37, jossa on runkoon asennuksen kertoimet, ja φ korvataan β:lla (sopii ei-kääntyvälle lennolle), sivuttaisvaimennuksesta tulee



image

(2.7.39)

jossa β ja mitataan kuten kuvassa 2.7.m tason normaalilla äärettömään lentorataan, joka vaakalennossa on myös pystysuuntainen.

Vaikka Λ(β,) voitaisiin laskea suoraan käyttämällä yhtälöä 2.7.39 niin, että Λ T (β,) otetaan AIR-1751:stä, tehokkaampi suhde on suositeltava. Se on seuraava empiirinen arvio mukautettuna AIR-5662:sta:



image

(2.7.40)

jossa Γ() on etäisyystekijä annettuna seuraavilla:



image

0 ≤ ≤ 914 m

(2.7.41)

image

> 914 m

(2.7.42)

ja Λ(β) on pitkän aikavälin ilmasta maahan sivuttaisvaimennus annettuna seuraavilla:



Λ(β) = 1,137 – 0,0229β + 9,72 · exp(– 0,142β)

0oβ ≤ 50o

(2.7.43)

Λ(β) = 0

50oβ ≤ 90o

(2.7.44)

Sivuttaisvaimennuksen lauseke Λ(β,), yhtälö 2.7.40, jonka oletetaan soveltuvan kaikkiin ilma-aluksiin, potkurikoneisiin sekä runkoasennuksella ja siipiasennuksella varustettuihin suihkukoneisiin, esitetään graafisesti kuvassa 2.7.o.

Tietyissä olosuhteissa (maaston kanssa), β voi olla alle nollan. Siinä tapauksessa suositellaan, että Λ(β) = 10,57.

image

Äärellisen segmentin sivuttaisvaimennus

Yhtälöissä 2.7.41–2.7.44 kuvataan sivuttaisvaimennusta Λ(β,) äänelle, joka tulee havainnoijalle ilma-aluksesta vakaassa lennossa äärettömällä vaakalentoradalla. Kun niitä sovelletaan äärellisiin radan segmentteihin, jotka eivät ole vaakasuuntaisia, vaimennus on laskettava vastaavalle vaakaradalle, koska kallistetun segmentin (joka kulkee maanpinnan läpi jossain kohdassa) yksinkertaisen jatkeen lähin piste ei yleensä tuota asianmukaista korkeuskulmaa β.

Sivuttaisvaimennuksen määritys äärellisille segmenteille poikkeaa huomattavasti Lmax - ja LE -metriikasta. Segmentin enimmäistasot Lmax määritetään NPD-tiedoista leviämisetäisyyden d funktiona segmentin lähimmästä pisteestä. Segmentin ulottuvuuksien huomioon ottaminen ei edellytä korjauksia. Myös Lmax :n sivuttaisvaimennuksen oletetaan riippuvan vain saman pisteen korkeuskulmasta ja maaetäisyydestä. Näin ollen tarvitaan vain kyseisen pisteen koordinaatit. LE :n tapauksessa prosessi on monimutkaisempi.

Perusviivan tapahtumatasoa LE(P,d), joka määritetään NPD-tiedoista, joskin äärellisille segmenttiparametreille, sovelletaan siitä huolimatta äärettömään lentorataan. Segmentin tapahtuma-altistustaso, LE,seg , jää tietysti alle perusviivan tason myöhemmin 2.7.19 kohdassa määritettävän äärellisen segmentin korjauksen verran. Tämä korjaus, kolmioiden OS1S2 (kuvissa 2.7.j–2.7.l) geometrian funktio, määrittää minkä verran kaikesta O:ssa vastaanotetusta äärettömän radan meluenergiasta tulee segmentiltä. Samaa korjausta sovelletaan riippumatta siitä, onko sivuttaisvaimennusta vai ei. Kaikki sivuttaisvaimennus on laskettava äärettömältä lentoradalta eli sen etäisyyden ja korkeuden funktiona, ei äärelliseltä segmentiltä.

Korjausten Δ V ja Δ I lisäys ja sivuttaisvaimennuksen vähennys Λ(β,) NPD:n perusviivatasosta antaa mukautetun tapahtumamelutason vastaavalle vakaalle vaakalennolle viereisellä, äärettömällä suoralla radalla. Todelliset lentoradan segmentit, joita mallinnetaan ja jotka vaikuttavat melukäyriin, ovat harvoin vaakasuuntaisia, sillä yleensä ilma-alukset nousevat tai laskeutuvat.

Kuvassa 2.7.p esitetään lähtösegmentti S1S2 – ilma-alus nousee kulmassa γ – mutta arvot ovat laskeutumisessa lähes samanlaiset. Loppua ”todellisesta” lentoradasta ei näytetä. Riittää, kun todetaan, että S1S2 edustaa vain osaa koko radasta (joka yleensä on kaareva). Tässä tapauksessa havainnoija O on sivulla ja segmentin vasemmalla puolella. Ilma-alus on kallistunut (vastapäivään lentoradalla) kulmassa ε vaaka-akseliin nähden. Negatiivinen korkeuskulma φ siipitasosta, jonka asennusvaikutus Δ I on funktio (yhtälö 2.7.39), on normaalilla tasolla lentorataan nähden, jossa ε on määritetty. Siten φ = β – ε jossa β = tan–1(h/) ja on havainnoijan kohtisuora etäisyys OR lentorataan eli havainnoijan sivuttaisetäisyys ( 27 ). Lentokoneen lähimmän lähestymispisteen havainnoijaan, S, määrittää kohtisuora OS, pituudelta (viistoetäisyys) dp . Kolmio OS1S2 on yhtäpitävä kuvan 2.7.k kanssa, geometria segmenttikorjauksen Δ F laskemiseksi.

image

Sivuttaisvaimennuksen laskemiseksi käyttämällä yhtälöä 2.7.40 (jossa β mitataan pystytasolla), vastaava vaakalentorata määritetään pystytasolla S1S2 :n kautta ja samalla kohtisuoralla viistoetäisyydellä dp havainnoijasta. Tämä visualisoidaan kiertämällä kolmio ORS ja siihen liittyvä lentorata OR (katso kuva 2.7.p) kulmalla γ, jolloin muodostuu kolmio ORS′. Tämän vastaavan vaakaradan korkeuskulma (nyt pystytasolla) on β = tan–1(h/ ) ( säilyy muuttumattomana). Tässä tapauksessa, havainnoija sivulla, sivuttaisvaimennus Λ(β, ) on sama LE - ja Lmax -metriikalle.

Kuvassa 2.7.q esitetään tilanne, kun havainnoijan piste O on äärellisen segmentin takana, eikä sen vierellä. Tässä segmenttiä tarkastellaan etäisempänä osana ääretöntä rataa. Kohtisuora voidaan piirtää vain pisteeseen Sp sen jatkeella. Kolmio OS1S2 on yhtäpitävä kuvan 2.7.j kanssa, joka määrittää segmenttikorjauksen Δ F . Tässä tapauksessa sivuttaissuuntavaikutuksen ja -vaimennuksen parametrit eivät ole niin selviä.

image

Muistaen, että mallinnustarkoituksessa sivuttaissuuntavaikutus (asennusvaikutus) on kaksiulotteinen, määräävä negatiivinen korkeuskulma φ mitataan edelleen ilma-aluksen siipitasosta. (Perusviivan tapahtumataso on edelleen se, jonka ilma-alus luo ylittäessään äärettömän lentoradan, jota edustaa jatkettu segmentti.) Siten negatiivinen korkeuskulma määritetään lähimmässä lähestymispisteessä eli φ = βp – ε, jossa βp on kulma SpOC.

Enimmäistasometriikassa NPD-etäisyysparametri on lyhin etäisyys segmenttiin eli d = d 1. Altistustasometriikassa se on lyhin etäisyys dp O:sta Sp :hen jatketulla lentoradalla, eli NPD-taulukosta interpoloitu taso on LE∞ (P 1, dp ).

Sivuttaisvaimennuksen geometriset parametrit eroavat myös enimmäis- ja altistustasolaskelmista. Enimmäistasometriikassa mukautus Λ(β,) annetaan yhtälöllä 2.7.40, ja β = β 1 = sin–1(z1/d1 ) ja image, jossa β 1 ja d1 määritetään kolmiolla OC1S1 pystytasolla O:lla ja S1 :llä.

Kun lasketaan vain ilmasegmenttien sivuttaisvaimennusta ja altistustasometriikkaa, on edelleen lyhin sivuttaisetäisyys segmentin jatkeesta (OC). β:n asianmukaisen arvon määrittämiseksi on jälleen visualisoitava (ääretön) vastaava vaakalentorata, jonka osaksi segmentti voidaan katsoa. Se piirretään S1:n kautta, korkeus h pinnan yläpuolella, jossa h on yhtä suuri kuin RS1 :n pituus kohtisuoralla lentoreitillä segmenttiin. Tämä vastaa todellisen jatketun lentoradan kiertämistä kulmalla γ pisteen R ympäri (katso kuva 2.7.q). Sikäli kun R on kohtisuoralla S1 :een (lähin piste segmentillä O:hon) vastaava vaakarata muodostetaan samoin kuin silloin, kun O on segmentin vierellä.

Vastaavan vaakaradan lähin lähestymispiste havainnoijaan O on S′:ssä (viistoetäisyys d) niin että kolmio OCS′ muodostettuna pystytasolle määrittää sitten korkeuskulman β = cos–1(/d). Vaikka tämä muutos voi vaikuttaa hieman monimutkaiselta, on muistettava, että peruslähteen geometria (määritettynä d1 :llä, d2 :lla ja φ:lla) säilyy ennallaan, ääni segmentistä kohti havainnoijaa on yksinkertaisesti se, mikä se olisi, jos koko lento äärettömästi jatketulla kallistetulla segmentillä (josta segmentti muodostaa mallinnuksessa osan) olisi tasaisella nopeudella V ja teholla P1 . Äänen sivuttaisvaimennus segmentistä havainnoijan vastaanottamana ei taas liity βp :hen, jatketun radan korkeuskulmaan, vaan β:aan, vastaavalta vaakaradalta.

Tapausta, jossa havainnoija on segmentin edellä, ei kuvata erikseen. On selvää, että kyseessä on periaatteessa samanlainen tapaus kuin se, jossa havainnoija on takana.

Altistustasometriikassa, jossa havaintopaikat ovat maasegmenttien takana lähtökiidon aikana ja maasegmenttien edellä laskukiidon aikana, β:n arvosta tulee kuitenkin sama kuin enimmäistasometriikassa eli β = β1 = sin–1(z1/d1 ) jaimage

Äärellisen segmentin korjaus ΔF (vain altistustasot LE)

Mukautettu perusviivan melualtistustaso koskee ilma-alusta jatkuvassa, suorassa, vakaassa vaakalennossa (vaikka sillä olisi kallistuskulma ε, joka on ristiriidassa suoran lennon kanssa). (Negatiivinen) äärellisen segmentin korjaus Δ F = 10×lg(F), jossa F on energiaosuus, mukauttaa tasoa edelleen siihen, mikä se olisi, jos ilma-alus ylittäisi vain äärellisen segmentin (tai olisi täysin hiljaa äärettömän lentoradan loppuosalla).

Energiaosuuden termi kuvaa ilma-aluksen melun korostunutta pituussuuntavaikutusta ja segmentin avauskulmaa havaintopaikassa. Vaikka prosessit, jotka aiheuttavat suuntavaikutuksen, ovat erittäin monimutkaisia, tutkimukset ovat osoittaneet, että oletetut tarkat suuntaominaisuudet eivät juurikaan vaikuta prosesseista saataviin viivoihin. Δ F :n lauseke jäljempänä perustuu äänisäteilyn neljännen potenssin 90 asteen dipolimalliin. Oletetaan, etteivät sivuttaissuuntavaikutus ja -vaimennus vaikuta siihen. Se, miten tämä korjaus johdetaan, kuvataan yksityiskohtaisesti lisäyksessä E.

Energiaosuus F on ”näkymäkolmion”OS1S2 :n funktio määritettynä kuvassa 2.7.j–2.7.l niin, että



image

(2.7.45)

ja



image

;

image

;

image

;

image

.

jossa dλ tunnetaan ”skaalattuna etäisyytenä” (katso lisäys E). Huomaa, että Lmax(P, dp) on NPD-tiedoista saatu enimmäistaso kohtisuoralle etäisyydelle dp , EI segmentille Lmax .

On suositeltavaa soveltaa Δ F :ään alempaa rajaa –150 dB.

Siinä erityistapauksessa, että havaintopaikat ovat jokaisen lähtökiitosegmentin ja jokaisen laskukiitosegmentin takana, käytetään yhtälössä 2.7.45 esitettyä meluosuuden alennettua muotoa, joka vastaa erityistapausta q = 0. Se lasketaan seuraavasti:



image

(2.7.46)

jossa α2 = λ/dλ ja ΔSOR on rullauksen aloituksen suuntavaikutusfunktio, joka määritetään yhtälöillä 2.7.51 ja 2.7.52.

Syy meluosuuden tämän muodon käyttöön selitetään seuraavassa kohdassa osana rullauksen aloituksen suuntavaikutuksen soveltamismenetelmää.

Kiitosegmenttien erityiskäsittelyt, mukaan luettuna rullauksen aloituksen suuntavaikutusfunktio ΔSOR

Sekä lähtö- että laskukiitosegmenttien tapauksessa sovelletaan erityiskäsittelyä, joka kuvataan seuraavassa.

Rullauksen aloituksen suuntavaikutusfunktio ΔSOR

Suihkukoneiden – erityisesti sellaisten, joissa on pienen ohivirtaussuhteen omaavat moottorit – melulla on takakaaressa liuskainen säteilykuvio, joka on tyypillistä suihkuvirtausmelulle. Kuvio on sitä korostuneempi mitä suurempi on suihkun nopeus ja mitä alempi on lentokoneen nopeus. Tämä on erittäin merkittävää lähtökiidon takana olevissa havaintopaikoissa, missä kumpikin ehto täyttyy. Tämä vaikutus otetaan huomioon suuntavaikutusfunktiolla Δ SOR .

Funktio Δ SOR on johdettu useista melun mittaustutkimuksista, joissa on käytetty mikrofoneja, jotka on sijoitettu asianmukaisesti lähtevän suihkukoneen rullauksen aloituksen taakse tai sen tasolle.

Kuvassa 2.7.r näkyy asiaankuuluva geometria. Suuntakulma ψ ilma-aluksen pituusakselin ja havainnoijaan suuntautuvan vektorin välillä määritetään seuraavasti:



image

.

(2.7.47)

Suhteellinen etäisyys q on negatiivinen (katso kuva 2.7.j) niin, että ψ vaihtelee 0°:sta ilma-aluksen etusuunnasta 180°:een päinvastaisessa suunnassa.

image

Funktio Δ SOR edustaa lähtökiidon aiheuttaman kokonaismelun vaihtelua mitattuna rullauksen aloituksen takana suhteessa lähtökiidon kokonaismeluun mitattuna SOR:n sivulla samalla etäisyydellä:



LTGR(dSOR,ψ) = LTGR(dSOR,90°) + ΔSOR(dSOR,ψ)

(2.7.48)

jossa LTGR (dSOR ,90°) on lähtökiidon kokonaismelutaso, joka on peräisin kaikista lähtökiitosegmenteistä, etäisyydellä dSOR pisteessä SOR:n sivulla. Etäisyyksillä dSOR , jotka ovat alle normalisointietäisyyden dSOR,0 , SOR:n suuntavaikutusfunktio annetaan seuraavasti:



image

if 90° ≤ ψ < 148,4°

(2.7.49)

image

if 148,4° ≤ ψ ≤ 180°

(2.7.50)

Jos etäisyys dSOR ylittää normalisointietäisyyden dSOR,0 , suuntavaikutuskorjaus kerrotaan korjauskertoimella sen seikan huomioon ottamiseksi, että suuntavaikutus muuttuu vähemmän korostetuksi suuremmilla etäisyyksillä ilma-aluksesta, eli



image

if d SORd SOR,0

(2.7.51)

image

if d SOR > d SOR,0

(2.7.52)

Normalisointietäisyys dSOR,0 on yhtä suuri kuin 762 m (2 500 jalkaa).

Kunkin nousu- ja laskukiitosegmentin takana olevien vastaanottajien käsittely

Edellä kuvattu Δ SOR -funktio kuvaa lähinnä lähtökiidon alkuosuuden korostettua suuntavaikutusta SOR:n takana (koska se on lähinnä vastaanottajia, ja suihkun nopeus on suurin suhteessa ilma-aluksen nopeuteen). Näin saadun Δ SOR :n käyttö on ”yleistetty” sijaintipaikkoihin kunkin yksittäisen lähtö- ja laskukiitosegmentin takana eikä vain rullauksen aloituksen takana (lentoonlähdön tapauksessa).

Parametrit dS ja ψ lasketaan suhteessa kunkin yksittäisen kiitosegmentin alkuun.

Tapahtumataso Lseg annetun nousu- tai laskukiitosegmentin takana sijaitsevassa kohdassa lasketaan noudattamalla Δ SOR -funktion formalismia: se lasketaan periaatteessa viitekohdalle, joka on segmentin alkupisteen sivulla, samalla etäisyydellä dS kuin itse kohta, ja se mukautetaan vielä Δ SOR :lla, jotta saadaan itse kohdan tapahtumataso.

Se merkitsee sitä, että eri korjaustermeissä seuraavissa yhtälöissä käytetään geometrisia parametreja, jotka vastaavat kyseistä viitekohtaa alkupisteen sivulla:



Lmax,seg = Lmax(P,d = ds) + ΔI(φ) – Λ(β,l = ds) + ΔSOR

(2.7.53)

LE,seg = LE,∞(P,d = ds) + ΔV + ΔI(φ) – Λ(β,l = ds) + Δ′F + ΔSOR

(2.7.54)

jossa Δ′ F on yhtälössä (2.7.46) ilmaistun meluosuuden alennettu muoto, kun q = 0 (koska viitekohta on lähtöpisteen puolella) ja muistaen, että dλ lasketaan käyttämällä dS :ää (eikä dp :tä):



image

(2.7.55)

2.7.20    Yleisilmailun ilma-aluksen liikkeen tapahtumamelutaso L

2.7.19 kohdassa kuvattua menetelmää sovelletaan potkurimoottorilla varustettuihin yleisilmailun ilma-aluksiin, kun niitä käsitellään potkurikoneina moottoriasennusvaikutusten osalta.

ANP-tietokanta sisältää tietoja useista yleisilmailun ilma-aluksista. Vaikka ne ovatkin usein yleisimpiä yleisilmailun ilma-aluksia, on tapauksia, joissa on syytä käyttää lisätietoja.

Kun tiettyä yleisilmailun ilma-alusta ei tunneta tai sitä ei ole ANP-tietokannassa, on suositeltavaa käyttää yleisempiä ilma-alustietoja, GASEPF:ää ja GASEPV:tä. Kyseiset tiedot edustavat pieniä yksimoottorisia yleisilmailun ilma-aluksia, joissa on kiintopotkurit ja säätöpotkurit. Tietoja sisältävät taulukot esitetään liitteessä I (taulukot I-11 I-17).

2.7.21    Helikopterien melun laskentamenetelmä

Helikopterien melun laskemiseksi voidaan käyttää samaa laskentamenetelmää kuin kiinteäsiipisillä ilma-aluksilla (kuvaus 2.7.14 kohdassa) edellyttäen, että helikoptereita käsitellään potkurikoneina ja suihkukoneisiin liittyviä moottoriasennusvaikutuksia ei sovelleta. Kaksi eri tietokokonaisuutta sisältävät taulukot esitetään liitteessä I (taulukot I-18 I-27).

2.7.22    Moottorien testaukseen (koekäyttöön), rullaukseen ja apumoottoreihin liittyvä melu

Niissä tapauksissa, joissa katsotaan, että moottorien testaukseen ja apumoottoreihin liittyvä melu on mallinnettava, ne on mallinnettava teollisuusmelua koskevan luvun mukaisesti. Vaikka niin ei yleensä tapahdu, ilma-alusten moottorien testauksesta aiheutuvalla melulla (johon joskus viitataan moottorien koekäyttönä) lentoasemilla voi olla osuutensa meluvaikutuksiin. Testaus suoritetaan yleensä teknisiä tarkoituksia varten moottorien suorituskyvyn tarkistamiseksi, ja ilma-alukset sijoitetaan kauas rakennuksista, ilma-aluksista sekä ajoneuvojen ja henkilöstön liikkeistä suihkuvirtauksiin liittyvien vahinkojen välttämiseksi.

Muista turvallisuuteen ja meluntorjuntaan liittyvistä syistä lentoasemille, erityisesti niille, joilla on huoltolaitoksia (mikä voi johtaa lukuisiin moottoritesteihin) voidaan asentaa niin kutsuttuja melukarsinoita eli kolmisivuisia suojattuja aitauksia, jotka on suunniteltu erityisesti estämään ja vaimentamaan suihkuvirtauksia ja melua. Meluvaikutusten tutkiminen tällaisissa laitoksissa, joissa melua voidaan vaimentaa ja rajoittaa edelleen käyttämällä maavalleja tai tukevia meluaitoja, tapahtuu parhaiten käyttämällä melukarsinaa teollisuusmelun lähteenä ja käyttämällä asianmukaista melun ja äänen leviämismallia.

2.7.23    Kumulatiivisten tasojen laskeminen

2.7.14–2.7.19 kohdassa kuvataan yhden ilma-aluksen liikkeen tapahtumamelutason laskenta yhdessä havaintopaikassa. Kokonaismelualtistus kyseisessä paikassa saadaan laskemalla yhteen kaikkien melun kannalta merkittävien ilma-alusten liikkeiden tapahtumatasot eli kaikki liikkeet, saapuvat tai lähtevät, jotka vaikuttavat kumulatiiviseen tasoon.

2.7.24    Painotetut ekvivalentit äänitasot

Aikapainotetut ekvivalentit äänitasot, jotka koskevat kaikkea merkittävää vastaanotettua ilma-alusten äänienergiaa, on ilmaistava yleisesti kaavalla



image

(2.7.56)

Yhteenlasku tehdään kaikille N melutapahtumille aikavälillä T 0, johon meluindeksiä sovelletaan. LE,i on i. melutapahtuman yhden tapahtuman melualtistustaso. gi on vuorokaudenajasta riippuvainen painotustekijä (joka yleensä määritetään päivä-, ilta- ja yöjaksoille). gi on käytännössä kerroin määrättyjen jaksojen aikana tapahtuvien lentojen määrälle. Vakiolla C voi olla eri merkityksiä (kuten normalisointivakio tai kausimukautus).

Käyttämällä suhdetta

image

jossa Δi on desibelipainotus i. jaksolle, yhtälö 2.7.56 voidaan kirjoittaa uudelleen muotoon



image

(2.7.57)

eli vuorokauden painotus ilmaistaan lisättävänä tason kompensaationa.

2.7.25    Toimintojen painotettu määrä

Kumulatiivinen melutaso arvioidaan laskemalla yhteen osuudet kaikista ilma-alusten eri tyypeistä tai luokista käyttämällä eri lentoreittejä, jotka muodostavat lentoasemaskenaarion.

Tämän yhteenlaskun kuvaamiseksi otetaan käyttöön seuraavat alaindeksit:

i

ilma-aluksen tyypin tai luokan indeksi

j

lentoreitin tai alareitin (jos alareitit on määritetty) indeksi

k

lentoreitin segmentin indeksi

Monet meluindeksit – erityisesti ekvivalentit äänitasot – sisältävät vuorokaudenajan painotuskertoimet gi määritelmissään (yhtälöt 2.7.56 ja 2.7.57).

Yhteenlaskuprosessi voidaan yksinkertaistaa ottamalla käyttöön ”toimintojen painotettu määrä”



Mij = (gday · Nij,day + gevening · Nij,evening + gnight · Nij,night )

(2.7.58)

Arvot Nij edustavat ilma-alusten tyypin/luokan i toimintojen määriä reitillä (tai alareitillä) j päivä-, ilta- ja yöjaksolla ( 28 ).

Yhtälöstä (2.7.57) (yleinen) kumulatiivinen ekvivalentti äänitaso Leq havaintopaikassa (x,y) on



image

(2.7.59)

T 0 on viiteajanjakso. Se riippuu – samoin kuin painotuskertoimet gi – käytettävän painotetun indeksin erityisestä määritelmästä (esimerkiksi LDEN ). LE,ijk on yhden tapahtuman melutason osuus reitin tai alareitin j segmentiltä k luokan i ilma-aluksen toiminnassa. LE,ijk :n arvio kuvataan yksityiskohtaisesti 2.7.14–2.7.19 kohdassa.

2.7.26    Standardiruudukkolaskelma ja tarkennus

Kun melukäyrät saadaan interpoloinnilla indeksiarvojen välillä suorakulmaisessa ruudukossa, niiden tarkkuus riippuu ruudukon koosta (tai silmäkoosta) ΔG , erityisesti soluissa, joissa suuret gradientit indeksin jakaumassa aiheuttavat tiukkoja mutkia (katso kuva 2.7.s). Interpolointivirheitä supistetaan kaventamalla ruudukon soluja, mutta koska se lisää ruudukon pisteiden määrää, laskenta-aika kasvaa. Tavallisen ruudukon silmäkoon optimoinnissa on tasapainotettava mallinnuksen tarkkuus ja laskenta-aika.

Kuva 2.7.s

Standardiruudukko ja ruudukon tarkennus

image

Huomattava parannus laskentatehossa, joka tuottaa entistä tarkempia tuloksia, on epäsäännöllisen ruudukon käyttö kriittisten solujen interpoloinnin tarkennusta varten. Tekniikassa, joka kuvataan kuvassa 2.7.s, silmäkokoa supistetaan paikallisesti jättäen suurin osa ruudukosta entiselleen. Tämä on erittäin helppoa ja saavutetaan seuraavilla vaiheilla:

1. Määritä meluindeksille tarkennuksen kynnysero ΔLR .

2. Laske perusruudukko välille ΔG .

3. Tarkista indeksiarvojen erot ΔL vierekkäisten ruudukon risteyskohtien välillä.

4. Jos on eroja, joissa ΔL > ΔLR , määritä uusi ruudukko välein ΔG /2, ja arvioi uusien risteyskohtien tasot seuraavalla tavalla:



Jos left accolade

ΔLΔLR

uusi arvo lasketaan left accolade

lineaarisella interpoloinnilla vierekkäisistä arvoista.

ΔL > ΔLR

täysin uudestaan perussyöttötiedoista.

5. Toista vaiheet 1–4, kunnes kaikki erot ovat pienempiä kuin kynnysero.

6. Arvioi käyrät lineaarisella interpoloinnilla.

Jos indeksiarvojen joukko lasketaan yhteen muiden kanssa (esimerkiksi laskettaessa painotettuja indeksejä laskemalla yhteen erilliset päivä-, ilta- ja yökäyrät), vaaditaan huolellisuutta sen varmistamiseksi, että erilliset ruudukot ovat identtisiä.

2.7.27    Kierrettyjen ruudukkojen käyttö

Monissa käytännön tilanteissa melukäyrän todellinen muoto on symmetrinen lentoreitin ympärillä. Jos reitin suuntaa ei kohdisteta laskentaruudukon kanssa, se voi aiheuttaa käyriin epäsymmetrisiä kuvioita.

Kuva 2.7.t

Kierretyn ruudukon käyttö

image

Helppo menetelmä kyseisen vaikutuksen välttämiseksi on ruudukon tiukentaminen. Se kuitenkin lisää laskenta-aikaa. Selkeämpi tapa on kiertää laskentaruudukkoa niin, että suunta on samansuuntainen päälentoreitin kanssa (eli yleensä samansuuntainen pääkiitotien kanssa). Kuvassa 2.7.t esitetään tällaisen ruudukon kierron vaikutus melukäyrään.

2.7.28    Käyrien jäljitys

Paljon aikaa säästävä algoritmi, joka poistaa tarpeen laskea indeksiarvojen joukon koko ruudukko mutta lisää vain hieman laskennan monimutkaisuutta, on jäljittää käyrän reitti piste pisteeltä. Tämä vaihtoehto vaatii kaksi vaihetta, jotka on suoritettava ja toistettava (katso kuva 2.7.u):

Kuva 2.7.u

Käyrän jäljityksen käsite

image

Vaihe 1 on löytää ensimmäinen piste P1 käyrällä. Se tapahtuu laskemalla meluindeksitasot L samanpituisin askelin ”etsintäsädettä” pitkin, jonka oletetaan kohtaavan vaadittu tason LC käyrä. Kun käyrä kohdataan, ero δ = LC – L vaihtaa merkkiä. Jos näin tapahtuu, säteen askelleveys puolitetaan ja etsintäsuunta kääntyy takaisinpäin. Näin tehdään, kunnes δ on pienempi kuin ennalta määrätty tarkkuuskynnys.

Vaiheessa 2, joka toistetaan kunnes käyrä on riittävän hyvin määritetty, etsitään käyrän LC seuraava piste, joka on määritetyllä suoran viivan etäisyydellä r nykyisestä pisteestä. Peräkkäisten kulmavaiheiden aikana lasketaan indeksitasot ja erot δ niiden vektorien lopussa, jotka kuvaavat kaarta säteellä r. Samoin puolittamalla lisäykset ja kääntämällä ne toisinpäin, tällä kertaa vektorin suunnissa, seuraava käyrän piste määritetään ennalta määritetyllä tarkkuudella.

Kuva 2.7.v

Geometriset parametrit jäljitysalgoritmin ehtojen määrityksessä

image

On asetettava joitakin rajoituksia sen takaamiseksi, että käyrä arvioidaan riittävän tarkasti (katso kuva 2.7.v):

1. Jänteen Δc pituuden (etäisyys käyrän kahden pisteen välillä) on oltava välillä [Δcmin , Δcmax ], esimerkiksi [10 m, 200 m].

2. Kahden vierekkäisen jänteen pituuksien Δcn ja Δcn + 1 pituussuhteen on oltava rajoitettu, esimerkiksi 0,5 < Δcn cn + 1 < 2.

3. Jotta jänteen pituus sopii hyvin käyrän kaarevuuteen, seuraavan ehdon on täytyttävä:

Φn · max(Δcn – 1 , Δcn ) ≤ ε (ε≈ 15 m)

jossa Φ n on ero jänteiden päissä.

Kokemus tästä algoritmista on osoittanut, että on laskettava keskimäärin 2–3 indeksiarvoa käyrän pisteen määrittämiseksi paremmalla tarkkuudella kuin 0,01 dB.

Erityisesti kun on laskettava laajoja käyriä, tämä algoritmi nopeuttaa laskenta-aikaa huomattavasti. On kuitenkin pantava merkille, että sen käyttö edellyttää kokemusta, erityisesti kun käyrä hajotetaan erillisiin saarekkeisiin.

2.8    Melutasojen ja väestön sijoittaminen rakennuksiin

Väestön melualtistuksen arvioinnissa otetaan huomioon vain asuinrakennukset. Ihmisiä ei sijoiteta muihin rakennuksiin, joita ei käytetä asumiseen, kuten koulut, sairaalat, toimistorakennukset tai tehtaat. Väestön sijoittamisen asuinrakennuksiin on perustuttava viimeisimpiin virallisiin tietoihin (riippuen jäsenvaltion asiaa koskevista säännöksistä).

Koska ilma-aluksia koskevat laskelmat tehdään 100 m × 100 m ruudukossa, lentomelun erityistapauksessa tasot on interpoloitava perustuen lähimmän ruudun melutasoihin.

Rakennuksen asukkaiden määrän määritys

Asuinrakennuksen asukkaiden määrä on tärkeä väliparametri melualtistuksen arvioinnissa. Valitettavasti tätä parametria koskevia tietoja ei ole aina saatavilla. Jäljempänä on eritelty miten tämä parametri voidaan johtaa helpommin saatavilla olevista tiedoista.

Käytetyt symbolit ovat seuraavat:

BA

=

rakennuksen pohjapinta-ala

DFS

=

asunnon lattiapinta-ala

DUFS

=

asuinyksikön lattiapinta-ala

H

=

rakennuksen korkeus

FSI

=

asunnon lattiapinta-ala asukasta kohti

Inh

=

asukkaiden määrä

NF

=

kerrosten määrä

V

=

asuinrakennusten tilavuus

Asukkaiden määrää koskevassa laskelmassa on käytettävä joko seuraavaa tapauksen 1 menetelmää tai tapauksen 2 menetelmää riippuen tietojen saatavuudesta.

TAPAUS 1: Asukkaiden määrää koskevat tiedot ovat saatavilla

1A :

Asukkaiden määrää tiedetään tai se on arvioitu asuinyksikköjen perusteella. Tässä tapauksessa rakennuksen asukkaiden määrä on rakennuksen kaikkien asuinyksikköjen määrän summa.



image

(2.8.1)

1B :

Asukkaiden määrä tiedetään vain rakennusta suuremmista yksiköistä, esimerkiksi korttelien puolista, kortteleista, piireistä tai koko kunnasta. Tässä tapauksessa rakennuksen asukkaiden määrä arvioidaan rakennuksen tilavuuden perusteella seuraavasti:



image

(2.8.2)

Indeksi ”total” viittaa tässä vastaavaan yksikköön. Rakennuksen tilavuus saadaan sen pohjapinta-alasta ja korkeudesta seuraavasti:



Vbuilding = BAbuilding × Hbuilding

(2.8.3)

Jos rakennuksen korkeutta ei tiedetä, se arvioidaan seuraavasti kerrosten määrän NFbuilding perusteella, olettaen, että kerroksen keskimääräinen korkeus on 3 m:



Hbuilding = NFbuilding × 3 m

(2.8.4)

Jos myöskään kerrosten määrää ei tiedetä, käytetään kerrosten määrän oletusarvoa, joka edustaa piiriä tai kuntaa.

Asuinrakennusten kokonaistilavuus kyseisessä yksikössä Vtotal lasketaan yksikön kaikkien asuinrakennusten tilavuuksien summana seuraavasti:



image

(2.8.5)

TAPAUS 2: Asukkaiden määrää koskevia tietoja ei ole saatavilla

Tässä tapauksessa asukkaiden määrä arvioidaan käyttäen perusteena keskimääräistä asuinpinta-alaa kohti asukasta FSI. Jos tätä parametria ei tiedetä, on käytettävä kansallista oletusarvoa.

2A :

Asuinpinta-ala tiedetään asuinyksikköjen perusteella. Tässä tapauksessa asukkaiden määrä kussakin asuinyksikössä arvioidaan seuraavasti:



image

(2.8.6)

Asukkaiden määrä rakennuksessa voidaan nyt arvioida kuten edellä tapauksessa 1A.

2B :

Tiedetään koko rakennuksesta asuinpinta-ala eli asuinpinta-alojen summa kaikista rakennuksen asuinyksiköistä. Tässä tapauksessa asukkaiden määrä arvioidaan seuraavasti:



image

(2.8.7)

2C :

Asuinpinta-ala tiedetään vain rakennusta suuremmista yksiköistä, esimerkiksi korttelien puolista, kortteleista, piireistä tai koko kunnasta.

Tässä tapauksessa rakennuksen asukkaiden määrä arvioidaan rakennuksen tilavuuden perusteella, kuten edellä tapauksessa 1B kuvataan, ja asukkaiden kokonaismäärä arvioidaan seuraavasti:



image

(2.8.8)

2D :

Asuinpinta-alaa ei tiedetä. Tässä tapauksessa rakennuksen asukkaiden määrä arvioidaan kuten edellä tapauksessa 2B kuvataan, ja asuinpinta-ala arvioidaan seuraavasti:



DFSbuilding = BAbuilding × 0,8 × NFbuilding

(2.8.9)

Kerroin 0,8 on muutoskerroin bruttolattiapinta-ala → asuinpinta-ala. Jos aluetta tiedetään edustavan jonkin muun kertoimen, sitä on käytettävä ja se on dokumentoitava selvästi.

Jos rakennuksen kerrosten määrää ei tiedetä, se on arvioitava seuraavasti rakennuksen korkeuden, Hbuilding perusteella, mikä yleensä johtaa ei-kokonaislukuun kerrosten määrässä:



image

(2.8.10)

Jos ei tiedetä rakennuksen korkeutta eikä kerrosten määrää, on käytettävä kerrosten määrän oletusarvoa, joka edustaa piiriä tai kuntaa.

Vastaanottopisteiden sijoittaminen rakennusten julkisivuihin

Väestön melualtistuksen arviointi perustuu vastaanottopisteisiin 4 m maanpinnan yläpuolella asuinrakennusten julkisivun etupuolella.

Asukkaiden määrää koskevassa laskelmassa on käytettävä joko seuraavaa tapauksen 1 menetelmää tai tapauksen 2 menetelmää maassa oleville melulähteille. 2.6 kohdan mukaisesti lasketussa lentomelussa rakennuksen kaikki asukkaat liitetään ruudukon lähimpään melulaskentapisteeseen.

TAPAUS 1

image

a) Yli viiden metrin pituiset segmentit jaetaan säännöllisin välimatkoin mahdollisimman pitkiksi, mutta korkeintaan viiden metrin pituisiksi. Vastaanottopisteet sijoitetaan kunkin säännöllisen välin keskelle.

b) Loput yli 2,5 metrin pituiset segmentit esitetään yhdellä vastaanottopisteellä kunkin segmentin keskellä.

c) Loput viereisistä segmenteistä, joiden kokonaispituus on yli 5 m, käsitellään murtoviivakohteina samoin kuin ne, jotka on kuvattu a ja b kohdassa.

d) Vastaanottopisteeseen kohdennettujen asukkaiden määrä painotetaan esitetyn julkisivun pituudella niin että kaikkien vastaanottopisteiden summa edustaa asukkaiden koko määrää.

e) Vain rakennuksissa, joiden lattiapinta-ala merkitsee yhtä asuntoa kerrosta kohden, altistuneimman julkisivun melutasoa käytetään suoraan tilastoissa ja se yhdistetään asukkaiden määrään.

TAPAUS 2

image

a) Julkisivuja pidetään erillisinä tai ne jaetaan viiden metrin välein lähtöpisteestä alkaen niin, että vastaanottopiste sijoitetaan julkisivun tai viiden metrin segmentin puoliväliin.

b) Loppuosan vastaanottopiste on sen keskipisteessä.

c) Vastaanottopisteeseen sijoitettujen asukkaiden määrä painotetaan esitetyn julkisivun pituudella, niin että kaikkien vastaanottopisteiden summa edustaa asukkaiden koko määrää.

d) Vain rakennuksissa, joiden lattiapinta-ala merkitsee yhtä asuntoa kerrosta kohden, altistuneimman julkisivun melutasoa käytetään suoraan tilastoissa ja se yhdistetään asukkaiden määrään.

3.   SYÖTTÖTIEDOT

Syöttötiedot, joita käytetään tarvittaessa yhdessä edellä kuvattujen menetelmien kanssa, annetaan lisäyksissä F–I.

Tapauksissa, joissa lisäyksissä F–I annettuja syöttötietoja ei sovelleta tai joissa ne aiheuttavat todellisista arvoista poikkeamia, jotka eivät täytä 2.1.2 ja 2.6.2 kohdassa esitettyjä ehtoja, voidaan käyttää muita arvoja edellyttäen, että niiden johtamisessa käytettävät arvot ja menetelmät on dokumentoitu riittävän hyvin, mukaan luettuna niiden soveltuvuuden osoittaminen. Kyseiset tiedot on julkaistava.

4.   MITTAUSMENETELMÄT

Tapauksissa, joissa mistä tahansa syystä suoritetaan mittauksia, niissä on noudatettava pitkän aikavälin keskimääräisiä mittauksia koskevia periaatteita, jotka esitetään standardeissa ISO 1996-1:2003 ja ISO 1996-2:2007 tai lentomelun osalta ISO 20906:2009.




Lisäys A

Tietovaatimukset

Liitteen kohdassa 2.7.6 kuvataan yleisesti vaatimuksia lentokenttää ja sen toimintoja kuvaaville tapauskohtaisille tiedoille, joita tarvitaan melukäyrien laskentaan. Seuraavat tietolomakkeet on täytetty hypoteettista lentokenttää koskevilla esimerkkitiedoilla. Erityiset tietomuodot riippuvat yleensä kyseessä olevan melun mallintamisjärjestelmän vaatimuksista ja tarpeista sekä tutkimusskenaariosta.

Huom. On suositeltavaa, että maantieteelliset tiedot (esim. mittapisteet) ilmaistaan suorakulmaisina koordinaatteina. Tietyn koordinaattijärjestelmän valinta riippuu yleensä saatavilla olevista kartoista.

A1   YLEISET LENTOKENTTÄTIEDOT

image

A2   KIITOTIEN KUVAUS

image

Kun kyseessä ovat siirretyt kynnykset, kiitotien kuvaus voidaan toistaa tai siirretyt kynnykset voidaan kuvata lentoreitin kuvausta koskevassa kohdassa.

A3   REITIN KUVAUS

Tutkatietojen puuttuessa lentoreittien kuvaamiseen tarvitaan seuraavia tietoja.

image

image

A4   ILMALIIKENTEEN KUVAUS

image

image

A5   LENTOMENETTELYÄ KOSKEVAT TIEDOT

Esimerkkinä käytetään (Chicagon yleissopimuksen) 3 lukuun sisältyvää ilma-alusta Boeing 727-200. Tiedot ovat peräisin tutkatiedoista liitteen kohdan 2.7.9 ohjeiden mukaisesti.

image

Esimerkki menettelyprofiilista, joka perustuu ANP-tietokantaan tallennettuihin A/C-tietoihin

image




Lisäys B

Lentosuorituskykyä koskevat laskelmat

Termit ja symbolit

Tässä lisäyksessä käytetyt termit ja symbolit ovat yhdenmukaisia ilma-aluksen suorituskyvystä vastaavien insinöörien tavanomaisesti käyttämien termien ja symbolien kanssa. Joitakin perustermejä selvitetään lyhyesti jäljempänä käyttäjille, jotka eivät tunne niitä. Symbolit määritellään erikseen tässä lisäyksessä, jotta ristiriita varsinaisen menetelmän kanssa voidaan minimoida. Määrät, joihin viitataan varsinaisessa menetelmässä, merkitään yhteisillä symboleilla; jotkut, joita käytetään eri tavalla tässä lisäyksessä, merkitään asteriskilla (*). Yhdysvaltojen (US) ja SI-yksiköiden välillä on jonkin verran ristiriitaa. Tällä pyritään säilyttämään yleinen käytäntö, joihin kummankin yksikön käyttäjät ovat tottuneet.

Termit

Kriittinen piste

Ks. vakiointi

Kalibroitu ilmanopeus

(Sitä nimitetään myös ekvivalentiksi tai mitatuksi ilmanopeudeksi.) Sillä tarkoitetaan ilma-aluksen kalibroidun mittarin osoittamaa ilma-aluksen ilmanopeutta. Todellinen ilmanopeus, joka on tavanomaisesti suurempi, voidaan laskea kalibroidusta ilmanopeudesta, kun ilman tiheys on tiedossa.

Korjattu nettotyöntövoima

Nettotyöntövoimalla tarkoitetaan moottorin propulsiivista voimaa runkoon nähden. Tietyllä tehoasetuksella (esim. EPR tai N 1) se pienenee ilman tiheyden pienentyessä ja ilma-aluksen korkeuden lisääntyessä; korjattu nettotyöntövoima on työntövoima merenpinnan korkeudella.

Vakiointi

Moottorin työntövoima alenee tietyissä komponenttien maksimilämpötiloissa, kun ympäröivän ilman lämpötila kohoaa – ja päinvastoin. Tämä merkitsee, että on olemassa kriittinen ilman lämpötila, jota suuremmissa lämpötiloissa vakioitua työntövoimaa ei voida saavuttaa. Useimmissa nykyaikaisissa moottoreissa tätä kutsutaan vakioiduksi lämpötilaksi, koska alemmissa lämpötiloissa työntövoimaa rajoitetaan automaattisesti vakioiduksi työntövoimaksi, jotta käyttöikä voidaan maksimoida. Työntövoima laskee muutenkin vakioitua lämpötilaa korkeammissa lämpötiloissa, jota kutsutaan usein rajapisteeksi tai rajalämpötilaksi.

Nopeus

Ilma-aluksen nopeusvektorin suuruus (suhteessa lentokentän koordinaattijärjestelmään).

Vakioitu työntövoima

Lentokoneen moottorin käyttöikä on erityisen riippuvainen sen osien käyttölämpötilasta. Mitä suurempi teho tai työntövoima, sitä korkeampi lämpötila ja lyhempi käyttöikä. Suorituskykyä ja käyttöikää koskevien vaatimusten tasapainottamiseksi moottoreille, joiden työntövoima on vakioitu, osoitetaan lentoonlähtöä, nousu- ja matkalentoa koskeva vakioitu työntövoima, jolla määritetään normaalit enimmäistehon asetukset.

Työntövoiman asettamisen parametrit

Lentäjä ei voi valita tiettyä moottorin työntövoimaa, vaan hän valitsee sopivan asetuksen tälle parametrille, mikä on nähtävissä ohjaamossa. Yleensä tämä on moottorin painesuhde (EPR) tai alhaisen paineen roottorin (tai siivekkeen) pyörimisnopeus (N 1).

Symbolit

Määrät ovat dimensiottomia, ellei toisin mainita. Symboleja ja lyhenteitä, joita ei mainita jäljempänä, käytetään vain paikallisesti ja ne määritetään tekstissä. Alaindekseissä 1 määritetään olosuhteet segmentin alussa ja alaindeksissä 2 segmentin lopussa. Yliviivaus osoittaa segmentin keskiarvot, eli alku- ja loppuarvojen keskiarvot.

a

Keskimääräinen kiihtyvyys, ft/s2

amax

Suurin käytettävissä oleva kiihtyvyys, ft/s2

A, B, C, D

Laippojen kertoimet

E, F, GA,B, H

Moottorin työntövoiman kertoimet

Fn

Nettotyöntövoima moottoria kohti, lbf

Fn/δ

Korjattu nettotyöntövoima, lbf

G

Nousugradientti

G′

Vajaamoottoritilan nousugradientti

GR

Kiitotien keskimääräinen gradientti, positiivinen ylämäki

g

Keskimääräinen kiihtyvyys, ft/s2

ISA

Kansainvälinen standardi-ilmakehä

N *

Työntövoimaa tarjoavien moottoreiden lukumäärä

R

Nosto/vastus -suhde CD/CL

ROC

Segmentin nousuaste (jalkaa/minuuttia)

s

Katettu etäisyys lentoreitillä, ft

sTO8

Lentoonlähtöetäisyys 8 solmun vastatuuleen, ft

sTOG

Lentoonlähtöetäisyys, korjattu w:n ja GR :n osalta, ft

sTOw

Lentoonlähtöetäisyys vastatuuleen w, ft

T

Ilman lämpötila, °C

TB

Rajalämpötila,°C

V

Maanopeus, kt

VC

Kalibroitu ilmanopeus, kt

VT

Todellinen ilmanopeus, kt

W

Lentokoneen paino, lb

w

Vastatuulen nopeus, kt

Δs

Tyynen ilman segmentin pituus projisoituna lentoreitille, ft

Δsw

Segmentin pituus projisoituna maahan vastatuulen suhteen korjattuna, ft

δ

p/po , lentokoneen ilmanpaineen suhde standardi-ilmanpaineeseen keskimääräisen merenpinnan tasolla: po = 101,325 kPa (tai 1 013,25 mb)

ε

Kallistuskulma, radiaanit

γ

Nousu-/laskukulma, radiaanit

θ

(T + 273,15)/(T0 + 273,15) tietyn korkeuden ilman lämpötilan suhde standardilämpötilaan keskimääräisen merenpinnan tasolla: T0 = 15,0°C

σ *

ρ/ρ0 = tietyn korkeuden ilman lämpötilan suhde keskimääräiseen merenpinnan tasoon (myös, σ = δ/θ)

B1   JOHDANTO

Lentoreitin synteesi

Tässä lisäyksessä esitetään suositeltavia menetelmiä lentokoneen lentoprofiilin laskemiseksi. Ne perustuvat pääasiassa tiettyihin aerodynaamisiin ja voimalaitteen parametreihin, ilma-aluksen painoon, ilmakehän olosuhteisiin, reittiin ja toimintamenettelyyn (esim. lentoasu, tehoasetus, nopeus, pystynopeus). Toimintamenettelyä kuvaavat tietyt menettelyvaiheet, joissa kuvataan, miten profiilissa lennetään.

Nousua tai lähestymistä koskevaa lentoprofiilia edustavat suorat segmentit, joiden päitä kutsutaan profiilipisteiksi. Lentoprofiili lasketaan käyttämällä aerodynaamisia ja työntövoimaa koskevia kertoimia ja vakioita, joiden on oltava käytettävissä tietystä rungon ja moottorin yhdistelmästä. Laskentaprosessia kutsutaan tekstissä lentoradan synteesiä koskevaksi prosessiksi.

APN-tietokannasta saatavien ilma-aluksen suorituskykyparametrien näihin yhtälöihin tarvitaan tiedot seuraavista: 1) lentokoneen kokonaispaino, 2) moottorien lukumäärä, 3) ilman lämpötila, 4) kiitotien korkeus ja 5) menettelyvaiheet (kyseessä ovat tehoasetukset, siivekkeen taipumat, ilmanopeus ja keskimääräinen nousu/laskuaste kiihdytyksen yhteydessä) kutakin segmenttiä kohti lentoonlähdössä ja lähestymisessä. Kukin segmentti luokitellaan sen jälkeen rullaukseksi, lentoonlähdöksi tai lähestymiseksi, tasaiseksi nousunopeudeksi, tehon vähennykseksi, kiihdytysnousuksi joko ilman jarrutusta ja/tai siivekkeiden sisäänvetoa taikka niiden kanssa, tai lopullisen laskun lähestymiseksi. Lentoprofiili luodaan vaihe vaiheelta, ja kunkin segmentin aloitusparametrit ovat samat kuin edellisen segmentin loppupäässä.

ANP-tietokannan aerodynaamista suorituskykyä koskevien parametrien tarkoituksena on tuottaa kohtuullisen tarkka esitys lentokoneen varsinaisesta lentoradasta määritetyissä vertailuolosuhteissa (katso liitteen kohta 2.7.6 ). Aerodynaamisten parametrien ja moottorin kertoimien on osoitettu olevan sopivia, kun ilman lämpötila on enintään 43°C, lentopaikan korkeus enintään 4 000 jalkaa, myös kun kyseessä ovat ANP-tietokannassa määritellyt eri painot. Yhtälöillä on siis mahdollista laskea lentoradat muille olosuhteille, eli muulle kuin lentokoneen viitepainolle, tuulen nopeudelle, ilman lämpötilalle ja kiitotien korkeudelle (ilmanpaine), yleensä riittävän tarkasti lentokentän alueen keskiäänitason laskentaa varten.

B-4 jaksossa selvitetään, miten kaartavan lennon vaikutukset otetaan huomioon lentoonlähdössä. Tämän perusteella kallistuskulma voidaan ottaa huomioon sivuttaissuunnan vaikutuksia laskettaessa (asennusvaikutukset). Kaartavan lennon aikana myös nousugradientteja pienennetään kaarteen säteestä ja lentokoneen nopeudesta riippuen. (Kaarteiden vaikutukset laskun lähestymisen aikana ovat monimutkaisempia ja niitä ei tällä hetkellä kateta. Niillä on kuitenkin vain harvoin huomattavia vaikutuksia melukäyriin.)

B-5–B-9 jaksossa kuvataan suositeltavaa menetelmää lentoonlähdön lentoprofiilien tuottamiseksi ANP-tietokannan kertoimien ja menetelmävaiheiden perusteella.

B-10 ja B-11 jaksossa kuvataan menetelmää, jota käytetään tuottamaan lähestyvän lennon lentoprofiileja ANP-tietokannan kertoimien ja lennon menetelmävaiheiden perusteella.

B-12 jaksossa on laskentaan liittyviä esimerkkejä.

Siinä esitetään erilliset yhtälökokonaisuudet, joilla määritetään suihkumoottorien ja potkurien nettotyöntövoima. Ellei toisin mainita, lentokoneen aerodynaamista suorituskykyä koskevia yhtälöitä sovelletaan samalla tavoin suihkumoottori- ja potkurilentokoneisiin.

Käytetyt matemaattiset symbolit määritellään tämän lisäyksen alussa ja/tai kun ne esitetään ensimmäisen kerran. Kaikissa yhtälöissä kertoimien ja vakioiden yksiköiden on luonnollisesti oltava johdonmukaisia vastaavien parametrien ja muuttujien kanssa. Jotta tämä lisäys olisi yhdenmukainen ANP-tietokannan kanssa, siinä noudatetaan ilma-alusten suorituskyvyn suunnitteluun liittyviä yleissopimuksia; esim. etäisyydet ja korkeudet ilmaistaan jalkoina (ft), nopeus solmuina (kt), massa nauloina (lb), voima naulavoimana (korkean lämpötilan osalta korjattu nettotyöntövoima), mutta jotkin mitat (esim. atmosfääriset) ilmaistaan SI-yksiköissä. Muita yksikköjärjestelmiä käyttävien mallintajien pitäisi soveltaa huolellisesti asianmukaisia muuntokertoimia, kun ne mukauttavat yhtälöitä tarpeisiinsa.

Lentorata-analyysi

Joissakin mallinnussovelluksissa lentoratatietoja ei anneta menettelyvaiheina vaan sijaintia ja ajankohtaa koskevina koordinaatteina, jotka määritetään yleensä tutkatietojen analyysilla. Tätä käsitellään liitteen kohdassa 2.7.7. Tässä tapauksessa tämän lisäyksen yhtälöitä käytetään ”takaperin”, eli moottorin työntövoiman parametrit saadaan lentokoneen liiketiedoista eikä päinvastoin. Kun lentoradan tiedoista on laskettu keskiarvo ja ne on muutettu segmentin muotoon, kukin segmentti on yleensä luokiteltu nousun tai laskun, kiihdytyksen tai hidastuksen taikka työntövoiman ja siivekkeiden muutosten perusteella. Tämä on suhteellisen yksinkertaista verrattuna synteesiin, johon liittyy usein toistuvista kerroista koostuvia prosesseja.

B2   MOOTTORIN TYÖNTÖVOIMA

Kunkin moottorin työntövoima on yksi viidestä suureesta, joka on määritettävä kunkin lentoradan segmentin päässä (muut ovat korkeus, nopeus, tehoasetus ja kallistuskulma). Nettotyöntövoima on moottorin bruttotyöntövoimasta käyttövoimaksi saatavilla oleva osuus. Aerodynaamisissa ja akustisissa laskelmissa nettotyöntövoiman osalta viitataan standardi-ilmanpaineeseen keskimääräisen merenpinnan tasolla. Tätä kutsutaan korjatuksi nettotyöntövoimaksi Fn /δ.

Tämä on joko saatavilla oleva nettotyöntövoima käytettäessä tiettyä työntövoimaluokitusta tai nettotyöntövoima joka saadaan, kun työntövoiman asetuksen parametrilla on annettu tietty arvo. Tietyllä työntövoimalla toimivien suihkumoottorikäyttöisten tai turbopotkurikoneiden moottorien korjattu nettotyöntövoima saadaan yhtälöksi



Fn = E + F · Vc + GA· h + GB· h2 + H · T

(B-1)

jossa

Fn

on nettotyöntövoima moottoria kohti, lbf

δ

on lentokoneen ilmanpaineen suhde standardi-ilmanpaineeseen merenpinnan tasolla, eli 101,325 kPa (tai 1 013,25 mb) [viite. 1]

Fn/δ

on korjattu nettotyöntövoima moottoria kohti, lbf

VC

on kalibroitu ilmanopeus, kt

T

on lentokoneen toiminta-ympäristön ilman lämpötila,°C, ja

E, F, GA, GB, H

ovat moottorin työntövoiman vakioita tai kertoimia lämpötilassa, joka on alempi kuin moottorin vakioitu lämpötila käytössä olevassa työntövoimaluokituksessa (lentoonlähdön/nousun tai lähestymislentoradan nykyisellä segmentillä) lb.s/ft, lb/ft, lb/ft2, lb/°C. Nämä saadaan ANP-tietokannasta.

ANP-tietokannasta saadaan myös tietoja, joilla voidaan laskea muu kuin vakioitu työntövoima työntövoiman asettamisen parametrin funktiona. Tietyt valmistajat määrittävät tämän moottorin painesuhteeksi EPR, ja jotkut muut alhaisen paineen roottorin tai siivekkeen nopeudeksi N1 . Kun parametri on EPR, yhtälön B-1 korvaa



Fn = E + F · VC + GA · h + GB · h2 + H · T + K1 · EPR + K2 · EPR2

(B-2)

jossa K 1 and K 2 ovat ANP-tietokannasta peräisin olevia kertoimia, jotka yhdistävät korjatun nettotyöntövoiman ja moottorin painesuhteen lentokoneen määriteltyä Mach-lukemaa varten tarvittavaan moottorin painesuhteeseen.

Jos moottorin pyörimisnopeus N1 on ohjaamomiehistön käyttämä parametri työntövoiman asettamiseksi, työntövoiman yleinen yhtälö on



image

(B-3)

jossa

N1

on moottorin alhaisen paineen kompressorin (tai siivekkeen) pyörimisnopeus ja turbiinivaiheet, %

θ

= (T + 273)/288,15), absoluuttisen kokonaislämpötilan suhde moottorin syöttöaukolla absoluuttiseen standardilämpötilaan keskimääräisellä merenpinnalla [viite 1].

image

on korjattu alhaiseen paineen roottorinopeus, %; ja

K 3, K 4

ovat vakioita, jotka on johdettu asennetun moottorin tiedoista ja jotka kattavat nopeudet N1 .

On huomattava, että tietyissä lentokoneissa vakioilla E, F, GA, GB ja H voi olla yhtälöissä B-2 ja B-3 eri arvot kuin yhtälössä B-1.

Kaikki yhtälön tekijät eivät ole aina merkityksellisiä. Esimerkiksi vakioteholla toimivissa moottoreissa, jotka toimivat rajapistettä (tavanomaisesti 30°C) alhaisemmissa lämpötiloissa, lämpötilaa koskevaa tekijää ei mahdollisesti tarvita. Jos kyseessä ovat muut kuin vakioteholla toimivat moottorit, ympäristön lämpötila on otettava huomioon vakioidun työntövoiman määrityksessä. Moottorin vakioidun lämpötilan yläpuolella on käytettävä erilaisia moottorin työntövoiman kertoimia (E, F, GA, GB ja H) high käytettävissä olevan työntövoimatason määrittämiseksi. Normaali käytäntö olisi laskea Fn /δ käyttäen alhaisen lämpötilan ja korkean lämpötilan kertoimia ja käyttää korkeampaa työntövoimatasoa vakioitua lämpötilaa alemmille ja alempaa työntövoimatasoa vakioitua lämpötilaa korkeammille lämpötiloille.

Jos ainoastaan alhaista lämpötilaa koskevat työntövoiman kertoimet ovat saatavilla, voidaan käyttää seuraavaa suhdetta:



(Fn/δ)high = F · VC + (E + H · TB )·(1 – 0,006 · T)/(1 – 0,006 · TB )

(B-4)

jossa:

(Fn /δ) high

korkean lämpötilan osalta korjattu nettotyöntövoima,

TB

rajalämpötila (lopullisen arvion puuttuessa oletusarvo on 30°C).

ANP-tietokannassa annetaan yhtälöiden B-1–B-4 vakioiden ja kertoimien arvot.

Kun kyse on potkurilentokoneista, korjattu nettotyöntövoima moottoria kohti olisi luettava kaavioista tai laskettava käyttäen yhtälöä



Fn = (326 · η · Pp/VT )/δ

(B-5)

jossa

η

on potkurin hyötysuhde tiettyä potkurilaitetta kohti, ja se on potkurin pyörimisnopeuden ja lentokoneen lentonopeuden funktio

VT

on todellinen ilmanopeus, kt

Pp

on nettotyöntövoima tietylle lento-olosuhteelle, esim. lentoonlähdön tai nousun tehon enimmäismäärä, hp

Yhtälön B-5 parametrit annetaan ANP-tietokannassa lentoonlähdön työntövoiman enimmäismäärän ja nousun työntövoiman enimmäismäärän asetuksia varten

Todellinen ilmanopeus VT arvioidaan kalibroidusta ilmanopeudesta VC käyttäen suhdetta:



image

(B-6)

jossa σ on lentokoneen ilman tiheyden suhde keskimääräisen merenpinnan tason arvoon.

Toimintaohjeet alemmalla työntövoimalla tapahtuvaa lentoonlähtöä varten

Ilma-aluksen lentoonlähtöpainot alittavat usein sallitun enimmäismäärän ja/tai käytössä olevan kiitotien pituus ylittää vähimmäisvaatimuksen käytettäessä suurinta lentoonlähdön työntövoimaa. Näissä tapauksissa yleisenä käytäntönä on alentaa moottorin työntövoima maksimitason alle moottorin käyttöiän pidentämiseksi ja joskus melun vaimentamiseksi. Moottorin työntövoima voidaan alentaa ainoastaan tasoille, joilla säilytetään vaadittu turvavara. Lentoyhtiöiden käyttämää laskentamenetelmää työntövoiman alentamisen määrittämiseksi säännellään tämän mukaisesti. Menetelmä on monimutkainen, ja siinä otetaan huomioon useita seikkoja, kuten lentoonlähtöpaino, ympäröivän ilman lämpötila, ilmoitetut kiitotien etäisyydet, kiitotien korkeus ja kiitotien estevarakriteerit. Tästä syystä työntövoiman väheneminen riippuu lennosta.

Mallintajien olisi otettava asianmukaisesti huomioon toiminta alennetulla työntövoimalla, koska tämä voi vaikuttaa merkittävästi lentoonlähdön melukäyriin. Heidän pitäisi erityisesti pyytää toimijoilta käytännön neuvoja.

Jos neuvoja ei saada, on silti suositeltavaa varautua tähän vaihtoehtoisilla keinoilla. Käytännössä ei ole järkevää heijastaa lentotoiminnan harjoittajien laskelmia melumallinnusta varten. Ne eivät olisi myöskään tarkoituksenmukaisia pitkän aikavälin melutasojen laskentaa varten tehtävien tavanomaisten yksinkertaistuksien ja arvioiden rinnalla. Toteutuskelpoisena vaihtoehtona annetaan seuraavat ohjeet. On syytä korostaa, että tällä alalla tehdään jatkuvaa tutkimustyötä, joten nämä ohjeet voivat muuttua.

FDR-tietojen analyysi on osoittanut, että työntövoiman alentamisen taso korreloi voimakkaasti todellisen lentoonlähtöpainon ja valvotun lentoonlähtöpainon suhteen kanssa kiinteään alarajaan saakka ( 29 ), eli



Fn = (Fn) max · W/WRTOW

(B-7)

jossa (Fn /δ) max on vakioidun työntövoiman maksimimäärä, W on lentoonlähdön todellinen nettopaino ja WRTOW on valvottu lentoonlähtöpaino.

Valvottu lentoonlähtöpaino on korkein lentoonlähtöpaino, jota voidaan turvallisesti käyttää niin, että samalla täytetään lentoonlähtökiitotien pituutta, vajaamoottoritilanteita ja esteitä koskevat vaatimukset. Se on käytettävissä olevan kiitotien pituuden, lentokentän korkeuden, lämpötilan, vastatuulen ja siivekekulman funktio. Nämä tiedot voidaan saada lentotoiminnan harjoittajilta, ja niiden pitäisi olla helpommin saatavilla kuin tiedot alemman työntövoiman todellisista tasoista. Ne voidaan vaihtoehtoisesti laskea käyttämällä ilma-aluksen lentokäsikirjaan sisältyviä tietoja.

Nousun alempi työntövoima

Alempaa lentoonlähtötyöntövoimaa käyttäessään lentotoiminnan harjoittajat alentavat usein, mutta eivät aina, nousun työntövoiman enimmäistason alapuolelle ( 30 ). Tällä estetään tilanteet, joissa lentoonlähtötyöntövoimalla suoritettavan alkunousun loppupäässä on lisättävä tehoa sen alentamisen sijasta. Tälle on kuitenkin vaikeampaa luoda yhteistä perustaa. Jotkut lentotoiminnan harjoittajat käyttävät kiinteitä kynnyksiä, jotka ovat nousun työntövoiman maksimitasoa alhaisempia, ja joihin viitataan Climb 1- ja Climb 2 -asetuksina. Niillä vähennetään nousun työntövoimaa 10 ja 20 prosenttia suhteessa maksimitasoon. On suositeltavaa, että alempaa lentoonlähtötyöntövoimaa käytettäessä myös nousun työntövoiman tasoa alennetaan 10 prosenttia.

B3   ILMAN LÄMPÖTILAA, PAINETTA, TIHEYTTÄ JA TUULEN NOPEUTTA KOSKEVAT PYSTYSUUNTAISET PROFIILIT

Tässä asiakirjassa lämpötilan, paineen ja tiheyden vaihtelu riippuen korkeudesta keskimääräisen merenpinnan yläpuolella määritetään kansainvälisen standardi-ilmakehän mukaisesti. Jäljempänä kuvatut menetelmät on vahvistettu, kun kyse on korkeintaan 4 000 jalkaa merenpinnan yläpuolella sijaitsevista lentokentistä ja korkeintaan 43°C:n (109°F:n) ilman lämpötilasta.

Vaikka todellisuudessa keskimääräinen tuulen nopeus vaihtelee korkeuden ja ajankohdan perusteella, tätä ei ole yleensä mahdollista ottaa huomioon melukäyrien mallinnuksissa. Sen sijaan jäljempänä annetut lentosuorituskykyä koskevat laskelmat perustuvat yleiseen oletukseen siitä, että lentokone suuntaa aina suoraan (oletuksena olevaan) 8 solmun vastatuuleen kompassinsuuntimasta riippumatta (vaikka keskimääräisen tuulen nopeutta ei oteta nimenomaisesti huomioon äänen etenemistä koskevissa laskelmissa). Menetelmät, joilla mukautetaan vastatuulen nopeutta koskevia muita tuloksia, annetaan tiedoksi.

B4   KAARTEIDEN VAIKUTUKSET

Tämän lisäyksen loppuosassa selvitetään, miten lasketaan profiilipisteisiin s, z liittyvien segmenttien vaadittavat ominaisuudet, jotka määrittävät kaksiulotteisen lentoradan lentoreitin yllä olevalla vertikaalisella tasolla. Segmentit määritellään liikkeen suunnan järjestyksessä. Minkä tahansa segmentin loppupäässä (tai lentoonlähtöä koskevassa ensimmäisessä segmentissä rullauksen alussa), jossa määritetään operatiiviset parametrit ja seuraava menettelyvaihe, on laskettava nousukulma ja reitin etäisyys pisteeseen, jossa vaadittu korkeus ja/tai nopeus saavutetaan.

Jos reitti on suora, tämä katetaan yhdellä profiilisegmentillä, jonka geometria voidaan sen jälkeen määrittää suoraan (vaikkakin jossain määrin iteratiivisesti). Jos kaarre alkaa tai päättyy tai sen säde tai suunta muuttuu ennen kuin vaaditut loppupään olosuhteet on saavutettu, yksi segmentti ei riitä, koska ilma-aluksen nostovoima ja vastus muuttuvat kallistuskulman vaikutuksesta. Jotta kaarteen vaikutukset nousuun otetaan huomioon, menettelyvaiheiden toteuttamiseksi tarvitaan täydentäviä profiilisegmenttejä.

Lentoreitin luomista kuvataan asiakirjan 2.7.13 kohdassa. Tämä tehdään ilma-aluksen lentoprofiilista riippumatta (vaikka varotaan määrittämästä kaarteita, joita ei voitaisi lentää tavanomaisten käyttörajoitusten puitteissa). Kaarteet vaikuttavat kuitenkin lentoprofiiliin (korkeus ja nopeus reitin etäisyyden funktiona) niin, ettei lentoprofiilia voida määrittää lentoreitistä riippumatta.

Jotta nopeus säilytetään kaarteessa, siiven aerodynaamista nostovoimaa on lisättävä keskipakovoiman ja ilma-aluksen painon tasapainottamiseksi. Tämä puolestaan lisää ilmanvastusta ja siten tarvittavaa propulsiivista työntövoimaa. Kaarron vaikutukset ilmaistaan suorituskykyä koskevissa yhtälöissä kallistuskulman funktiona ε, ja tämä on vaakalennossa lentävällä ilma-aluksella, joka kaartaa tasaisella nopeudella pyöreällä lentoradalla:



 

image

(B-8)

jossa

V

on maanopeus, kt

 

r

on kaarron säde, ft

ja

g

on painovoiman aiheuttama kiihtyvyys, ft/s2.

Oletuksena on, että kaikissa kaarteissa on vakiosäde, ja muiden kuin vaakasuorien lentoratojen toissijaisia vaikutuksia ei oteta huomioon. Kallistuskulmat perustuvat pelkästään lentoreitin kaarron säteeseen r.

Menettelyvaiheen toteuttamisessa lasketaan ensin alustava profiilisegmentti käyttäen kallistuskulmaa ε lähtöpisteessä, kuten yhtälössä B-8 määriteltiin lentoratasegmentin säteelle r. Jos alustavan segmentin laskettu pituus on sellainen, ettei se risteä kaarteen alun tai lopun kanssa, alustava segmentti vahvistetaan, ja painopiste siirtyy seuraavaan vaiheeseen.

Jos alustava segmentti kuitenkin risteää yhden tai useamman kaarteen alun tai lopun kanssa (missä ε muuttuu) ( 31 ), lentoparametrit ensimmäisessä tällaisessa kohdassa arvioidaan interpoloimalla (ks. 2.7.13 kohta), se tallennetaan samoin kuin sen koordinaatit loppupisteen arvoina, ja segmentti katkaistaan. Menettelyvaiheen toista osaa sovelletaan kyseisestä pisteestä lähtien. Jälleen kerran oletetaan alustavasti, että tämä voidaan suorittaa yhdessä segmentissä samoilla loppuolosuhteilla, mutta aloituspiste ja kallistuskulma ovat uusia. Jos kyseisessä toisessa segmentissä on toinen kaarteen säteen/suunnan muutos, tarvitaan kolmas segmentti ja niin edelleen, kunnes loppuolosuhteet saavutetaan.

Likimääräinen menetelmä

On ilmeistä, että kaarteiden vaikutusten täydellinen huomioon ottaminen on laskennallisesti hyvin monimutkainen, koska kunkin ilma-aluksen nousuprofiili on laskettava erikseen kullekin sen käyttämälle lentoreitille. Kaarteiden pystysuuntaiseen profiiliin aiheuttamilla muutoksilla on yleensä selvästi vähäisempi vaikutus melukäyriin kuin kallistuskulman muutoksilla, ja jotkut käyttäjät saattavat haluta välttää monimutkaisuutta – vaikkakin tarkkuuden kustannuksella – siten, että ne eivät ota huomioon kaarteiden vaikutuksia profiileihin, mutta ne ottavat edelleen huomioon kallistuskulman sivusuuntaista äänipäästöä laskettaessa (ks. 2.7.19 kohta). Tämän likimääräisen menetelmän perusteella tietyn ilma-aluksen profiilitiedot lasketaan vain kerran, ja oletuksena on suora lentoreitti (jossa ε = 0).

B5   LÄHTÖKIITO

Lentoonlähdön työntövoima kiihdyttää lentokonetta kiitotiellä ilmaannousuun saakka. Kalibroidun ilmanopeuden oletetaan olevan vakio koko nousun alkuosan ajan. Jos laskuteline on sisäänvedettävä, sen oletetaan olevan sisään vedettynä pian nousun jälkeen.

Tässä asiakirjassa todellista nousukiitoa arvioidaan vastaavalla lentoonlähtöetäisyydellä (oletuksena olevaan 8 solmun vastatuuleen), sTO8 , joka määritellään kuvassa B-1 etäisyytenä kiitotien jarrun vapautuskohdasta pisteeseen, jossa alustavan nousulentoradan (jonka aikana laskuteline on sisään vedettynä) suoraviivainen jatke risteää kiitotien kanssa.

Kuva B-1

Vastaava lentoonlähtömatka

image

Tasaisella kiitotiellä vastaava lentoonlähdön rullausmatka, sTO8 , jalkoina määritetään seuraavasti



image

(B-9)

jossa

B8

on asianmukainen kerroin tietylle lentokoneen/siivekkeen kääntymän yhdistelmälle ISA:n viiteolosuhteissa, mukaan lukien 8 solmun vastatuuli ft/lbf

W

on lentokoneen kokonaispaino jarrun vapautuskohdassa, lbf

N

on työntövoimaa tarjoavien moottoreiden määrä.

Huom. koska yhtälössä B-9 on kyse ilmanopeuteen ja kiitotien korkeuteen perustuvasta työntövoiman muutoksesta, kerroin B8 riippuu kunkin lentokoneen tapauksessa ainoastaan siivekkeen kääntymästä.

Kun kyse on muusta kuin vakiona olevasta 8 solmun vastatuulesta, nousukiidon rullauksen pituutta korjataan seuraavasti:



image

(B-10)

jossa

STOw

on rullauksen pituus vastatuulen suhteen korjattuna w, ft

VC

on (tässä yhtälössä) kalibroitu nopeus lentoonlähdön rullauksessa, kt

w

on vastatuuli, kt.

Lentoonlähdön rullauksen pituutta korjataan kiitotien kaltevuuden vuoksi seuraavasti



image

(B-11)

jossa

STOG

on rullauksen pituus (ft), joka on korjattu vastatuulen ja kiitotien kaltevuuden osalta

α

on keskimääräinen kiihtyvyys kiitotiellä, ja se on yhtä suuri kuin
image , ft/s2

GR

on kiitotien kaltevuus; se on positiivinen, kun lentoon lähdetään ylämäkeen.

B6   NOUSU VAKIONOPEUDELLA

Tällaista segmenttiä määrittää lentokoneen kalibroitu ilmanopeus, siivekkeen asetus sekä korkeus ja kallistuskulma sen loppupäässä samoin kuin vastatuulen nopeus (oletus on 8 solmua). Kuten kaikissa segmenteissä, segmentin alkuparametrit, mukaan lukien korjattu nettotyöntövoima, saatetaan yhtä suureksi edeltävän segmentin loppuparametrien kanssa, joten epäjatkuvuuskohtia ei ole (paitsi siivekkeen kulma ja kallistuskulma voivat näissä laskelmissa muuttua eri vaiheissa). Nettotyöntövoima segmentin loppupäässä lasketaan ensin käyttäen asianmukaista yhtälöä B-1–B-5. Keskimääräinen geometrinen nousukulma γ (ks. kuva B-1) annetaan seuraavasti:



image

(B-12)

missä yliviivaukset osoittavat segmentin puolivälin arvoja (= alkupään ja loppupään arvojen keskiarvo (yleensä segmentin puolivälin arvot) ja

K

on nopeudesta riippuvainen vakio, joka on 1,01, kun VC ≤ 200 kt, tai muussa tapauksessa 0,95. Tässä vakiossa on kyse nousukulmaan aiheutuvista vaikutuksista noustaessa 8 solmun vastatuuleen, ja nousuun kiinteästi liittyvästä kiihtyvyydestä jatkuvalla kalibroidulla ilmanopeudella (todellinen nopeus lisääntyy, kun ilman tiheys vähenee korkeuden vuoksi).

R

on lentokoneen ilmanvastuskertoimen suhde tietyn siivekkeen asetukselle asianmukaiseen nostovoimakertoimeen. Laskutelineen oletetaan olevan sisään vedetty.

ε

kallistuskulma, radiaanit.

Nousukulmaa korjataan vastatuulen w suhteen seuraavasti:



image

(B-13)

jossa γ w on keskimääräinen nousukulma vastatuulen osalta korjattuna.

Etäisyys, jonka lentokone kulkee lentoreitillä Δs, kun se nousee kulmassa γ w alkuperäisestä korkeudesta h 1 lopulliseen korkeuteen h 2, lasketaan seuraavasti:



image

(B-14)

Pääsääntöisesti lentoonlähdön profiilin kahdessa erillisessä vaiheessa on kyse noususta tasaisella ilmanopeudella. Ensimmäinen, johon viitataan joskus alkunousua koskevaksi segmentiksi, on välittömästi ilmaannousun jälkeen. Turvallisuusvaatimukset edellyttävät, että lentokonetta lennetään miniminopeudella, joka on vähintään lentoonlähdön turvallinen nopeus. Tämä on valvottu nopeus, ja se olisi saavutettava normaalitoiminnassa 35 jalkaa kiitotien yläpuolella. Yleinen käytäntö on kuitenkin säilyttää alkunousun nopeus, joka on hieman lentoonlähdön turvallista nopeutta suurempi, yleensä 10–20 solmua, koska tämä yleensä parantaa alkunousun gradienttia. Toinen vaihe on siivekkeiden sisäänvedon ja alkukiihdytyksen jälkeen, ja siihen viitataan jatkuvana nousuna.

Alkunousun aikana ilmanopeus riippuu lentoonlähdön siivekeasetuksista ja lentokoneen kokonaispainosta. Kalibroitu alkunousun nopeus VCTO lasketaan käyttämällä ensimmäisen kertaluvun approksimaatiota:



image

(B-15)

jossa C on siivekkeiden asetukselle asianmukainen kerroin (kt/√lbf), siten kuin se esitetään ANP-tietokannassa.

Kalibroitua ilmanopeutta käytetään kiihdytyksen jälkeisessä jatkuvassa nousussa käyttäjän syöttöparametrina.

B7   TEHON VÄHENTÄMINEN (SIIRTYMÄSEGMENTTI)

Tehoa vähennetään tai alennetaan lentoonlähdön asetuksesta tietyssä vaiheessa lentoonlähdön jälkeen, jotta moottorin käyttöikää pidennetään ja tietyillä alueilla vähennetään melua. Työntövoimaa alennetaan joko tasaisella nopeudella suoritetun nousun (B6 kohta) tai kiihdytyksen segmentin (B8 kohta) aikana. Koska kyse on suhteellisen lyhytkestoisesta, yleensä vain 3–5 sekunnin prosessista, tätä mallinnetaan lisäämällä pääsegmenttiin siirtymäsegmentti. Tämä tehdään yleensä kattamaan 1 000 jalan (305 m) vaakasuora etäisyys maanpinnasta.

Työntövoiman alentamismäärä

Normaalikäytössä moottorin työntövoimaa vähennetään nousun maksimaaliseen työntövoima-asetukseen. Toisin kuin lentoonlähdön työntövoimaa, nousuvaiheen työntövoimaa voidaan pitää yllä määrittämättömän ajan, käytännössä siihen saakka, että lentokone saavuttaa alustavan matkalentokorkeuden. Nousun työntövoiman enimmäistaso määritellään yhtälöllä B-1 käyttäen valmistajan toimittamia työntövoiman enimmäistason kertoimia. Meluntorjunnan vaatimukset voivat kuitenkin edellyttää, että työntövoimaa alennetaan edelleen. Tähän viitataan joskus käsitteellä ”deep cutback”. Turvallisuussyistä työntövoiman enimmäistason vähentäminen rajoittuu ( 32 ) määrään, joka määräytyy lentokoneen suoritusarvojen ja moottoreiden määrän perusteella.

”Alennetun työntövoiman” minimitasoon viitataan joskus vajamoottoritilanteen (engine-out) ”alennettuna työntövoimana”:



image

(B-16)

jossa

δ2

on painesuhde korkeudessa h2

G′

on vajaamoottoritilanteen nousugradientin prosenttimäärä:

= 0 % lentokoneissa, joissa on työntövoimaa tehostava automaattinen järjestelmä; muussa tapauksessa

= 1,2 % kaksimoottorisessa lentokoneessa

= 1,5 % kolmimoottorisessa lentokoneessa

= 1,7 % nelimoottorisessa lentokoneessa.

Vakionopeudella suoritetun nousun segmentti, johon liittyy työntövoiman alentaminen

Noususegmentin gradientti lasketaan käyttäen yhtälöä B-12, ja työntövoima käyttäen joko yhtälöä B-1 nousun enimmäistason kertoimien kanssa, tai B-16 alennettua työntövoimaa varten. Noususegmentti jaetaan sen jälkeen kahteen alasegmenttiin, joilla kummallakin on sama nousukulma. Tämä esitetään kuvassa B-2.

Kuva B-2

Vakionopeudella suoritettua nousua koskeva segmentti, johon liittyy työntövoiman alentaminen (kuva ei ole mittakaavassa)

image

Ensimmäisellä alasegmentillä matka maahan on 1 000 jalkaa (304 m), ja korjattu nettotyöntövoima moottoria kohden 1 000 jalan etäisyyden loppupäässä asetetaan vastaamaan työntövoiman alentamisen arvoa. (jos horisontaalinen etäisyys on alle 2 000 jalkaa, segmentistä käytetään puolet työntövoiman alentamiseen). Toisen alasegmentin lopullinen työntövoima asetetaan vastaamaan alennettua työntövoimaa. Näin ollen toisella alasegmentillä lennetään jatkuvalla työntövoimalla.

B8   NOUSUN NOPEUTTAMINEN JA SIIVEKKEIDEN SISÄÄNVETO

Tämä seuraa yleensä alkunousua. Kuten kaikissa lentosegmenteissä, alkupisteen korkeus h1 , todellinen ilmanopeus VT 1, ja työntövoima (Fn /δ)1 ovat samat kuin edeltävän segmentin lopussa. Loppupisteen kalibroitu ilmanopeus VC 2 ja keskimääräinen nousuaste ROC ovat käyttäjän syöttötietoja (kallistuskulma ε on nopeuden funktio ja kaarron säde). Koska ne ovat toisistaan riippuvaisia, loppupään korkeus h 2, loppupään todellinen ilmanopeus VT 2, loppupään työntövoima (Fn/δ)2 ja segmentin reitin pituus Δs on laskettava iteroimalla. Loppupään korkeus h 2 arvioidaan aluksi ja sen jälkeen se lasketaan toistuvasti käyttämällä yhtälöitä B-16 ja B-17, kunnes peräkkäisten arvioiden erotus alittaa määritetyn toleranssin, joka on esimerkiksi yksi jalka. Sopiva alustava arvio on h 2 = h 1 + 250 jalkaa.

Segmentin reitin pituus (katettu horisontaalinen etäisyys) arvioidaan seuraavasti:



image

(B-17)

jossa

0,95

on tekijä, joka otetaan huomioon 8 solmun vastatuulessa noustaessa 160 solmun nopeudella

k

on vakio, jolla solmut muunnetaan nopeudeksi jalkaa sekunnissa (ft/s) = 1,688 ft/s solmua kohti

VT 2

= todellinen ilmanopeus segmentin loppupäässä, kt:

image

jossa σ2 = ilman tiheyssuhde loppupään korkeudessa h 2

amax

= suurin kiihtyvyys vaakalennossa (ft/s2)

=image

G

= nousugradienttiimage

jossa ROC = nousuaste, ft/min

Käyttäen tätä arviota Δs:tä, loppupään korkeus h 2′ arvioidaan uudestaan seuraavasti:



h2 = h 1 + s · G/0,95

(B-18)

Niin kauan kuin virhe
image on määrätyn toleranssirajan ulkopuolella, vaiheita B-17 ja B-18 toistetaan käyttäen nykyisen iteraation segmentin loppupään arvoja, jotka koskevat korkeutta h 2, todellista ilmanopeutta VT 2, korjattua nettotyöntövoimaa moottoria kohti (Fn /δ)2. Kun virhe on toleranssirajan puitteissa, iteraatiojakso päätetään ja kiihdytystä koskeva segmentti määritetään segmentin loppuosan lopullisten arvojen avulla.

Huom. Jos iterointiprosessin aikana (amax – G·g) < 0,02 g, kiihtyvyys voi olla liian vähäinen, jotta haluttu VC 2 saavutetaan kohtuullisella etäisyydellä. Tässä tapauksessa nousugradienttia voidaan rajoittaa seuraavasti: G = amax/ g – 0,02, jolloin itse asiassa vähennetään haluttua nousuastetta sopivaa kiihdytystä varten. Jos G < 0,01, on pääteltävä, ettei työntövoimaa ole riittävästi, jotta määritelty kiihdytys- ja nousuaste voivat toteutua; laskenta olisi päätettävä ja menettelyvaiheet tarkistettava ( 33 ).

Kiihdytystä koskevan segmentin pituutta korjataan vastatuulen w suhteen seuraavasti:



image

(B-19)

Kiihdytystä koskeva segmentti ja työntövoiman alentaminen

Työntövoiman alentaminen sisällytetään kiihdytystä koskevaan segmenttiin samalla tavoin kuin vakionopeutta koskevaan segmenttiin. Sen ensimmäisestä osasta tehdään siirtymäsegmentti. Työntövoiman alentamistaso lasketaan samoin kuin silloin, kun työntövoimaa alennetaan vakionopeutta koskevassa menetelmässä, käyttämällä pelkästään yhtälöä B-1. On huomattava, etteivät kiihdytys ja nousu ole yleensä mahdollisia samalla kun pidetään yllä minimitasoista vajaamoottoritilan työntövoima-asetusta. Työntövoimaa muutetaan 1 000 jalan (305 m) etäisyydellä maasta. Korjattu nettotyöntövoima moottoria kohti 1 000 jalan etäisyyden loppupuolella asetetaan samaksi kuin alennettu arvo. Nopeus segmentin loppupuolella määräytyy 1 000 jalan segmentin pituutta koskevalla iteroinnilla. (Jos alkuperäinen vaakasuora etäisyys on alle 2 000 jalkaa, puolet segmentistä käytetään työntövoiman muuttamiseksi.) Toisen alasegmentin lopullinen työntövoima asetetaan vastaamaan alennettua työntövoimaa. Näin ollen toisella alasegmentillä lennetään jatkuvalla työntövoimalla.

B9   TÄYDENTÄVÄT NOUSUN JA KIIHDYTYKSEN SEGMENTIT SIIVEKKEIDEN SISÄÄNVEDON JÄLKEEN

Jos ylimääräisiä kiihdytystä koskevia segmenttejä sisällytetään nousun lentoradalle, yhtälöitä B-12–B-19 tulisi käyttää uudelleen laskettaessa lentoreitin etäisyys, keskimääräinen nousukulma ja korkeuden lisääntyminen kussakin tapauksessa. Kuten edellä, loppusegmentin korkeus on arvioitava iteroimalla.

B10   LASKEUTUMINEN JA HIDASTAMINEN

Lähestymislento edellyttää normaalisti, että lentokone laskeutuu ja hidastaa valmistautuessaan loppulähestymissegmenttiin, jossa lentokoneen laskusiivekkeet ja laskutelineet lasketaan. Lentomekaniikka pysyy samana kuin lähdössä. Tärkein ero on se, että korkeus- ja nopeusprofiili tiedetään yleisesti, ja kussakin segmentissä on arvioitava moottorin työntövoimatasot. Voimatasapainon perusyhtälö on



image

(B-20)

Yhtälöä B-20 voidaan käyttää kahdella eri tavalla. Ensinnäkin lentokoneen nopeus segmentin alussa ja lopussa voidaan määrittää, kuten myös laskeutumiskulma (tai tasaisen segmentin etäisyys) sekä alustava ja lopullinen segmentin korkeus. Tässä tapauksessa hidastuvuus voidaan laskea seuraavasti:



image

(B-21)

jossa Δs on katettu maaetäisyys ja V 1 on alkuperäinen ja V 2 lopullinen maanopeus, jotka lasketaan seuraavasti:



image

(B-22)

Yhtälöt B-20, B-21 ja B-22 vahvistavat, että vaikka konetta hidastetaan tietyllä etäisyydellä laskun vakionopeudella, vahvemman vastatuulen vuoksi tarvitaan enemmän työntövoimaa saman hidastuksen ylläpitämiseksi, kun taas myötätuulessa sitä tarvitaan vähemmän.

Käytännössä useimmat, elleivät kaikki hidastukset lähestymislennolla suoritetaan tyhjäkäynnillä. Näin ollen yhtälön B-20 toisessa soveltamistavassa työntövoima määritetään tyhjäkäynnille, ja yhtälö ratkaistaan iteratiivisesti, jotta 1) hidastuvuus ja 2) korkeus hidastusta koskevan segmentin lopussa määritetään samalla tavalla kuin lähtökiihdytystä koskevassa segmentissä. Tässä tapauksessa hidastusetäisyys voi olla hyvin erilainen vasta- ja myötätuulien vuoksi, ja joskus on vähennettävä laskeutumiskulmaa sopivien tuloksien aikaansaamiseksi.

Useimmissa lentokoneissa tyhjäkäynti ei merkitse ”nollatehoa”, ja monissa se on myös lentonopeuden funktio. Näin ollen yhtälö B-20 ratkaistaan hidastuksen tapauksessa sisällyttämällä siihen tyhjäkäynti. Tyhjäkäynti lasketaan seuraavalla yhtälöllä:



(Fn /δ) idle = Eidle + Fidle · VC + GA,idle · h + GB,idle · h2 + Hidle · T

(B-23)

jossa (Eidle, Fidle, GA,idle, GB,idle ja Hidle ) ovat tyhjäkäynnillä kulkevan moottorin kertoimia, jotka ovat saatavilla ANP-tietokannasta.

B11   LASKUN LÄHESTYMISVAIHE

Laskun lähestymisvaiheen kalibroitu ilmanopeus, VCA liittyy laskun kokonaispainoon yhtälöllä, jolla on sama muoto kuin yhtälössä B-11, eli



image

(B-24)

jossa kerroin D (kt/√lbf) vastaa laskusiivekkeen asetusta.

Korjattu nettotyöntövoima moottoria kohti laskeuduttaessa laskun liukupolkua pitkin lasketaan ratkaisemalla yhtälö B-12 laskeutumispainolle W ja noston suhde vasteelle R, joka on asianmukainen siivekeasetuksille, kun laskuteline on vedetty ulos. Siivekeasetuksen pitäisi olla se, jota käytetään tavanomaisesti varsinaisissa toiminnoissa. Laskun lähestymisvaiheessa liukupolun laskeutumiskulman γ voidaan olettaa olevan vakio. Suihkumoottori- ja useampimoottorisissa potkurilentokoneissa γ on tyypillisesti – 3°. Yksimoottorisissa potkurilentokoneissa γ on tyypillisesti – 5°.

Keskimääräinen korjattu nettotyöntövoima lasketaan muuttamalla yhtälöä B-12 siten, että K = 1,03, jotta otetaan huomioon hidastus, joka liittyy luonnostaan lentoon laskevalla lentoradalla viitteenä olevaan kahdeksan solmun vastatuuleen jatkuvalla kalibroidulla ilmanopeudella, joka saadaan yhtälöstä B-24, eli



image

(B-25)

Jos vastatuuli on muu kuin 8 solmua, keskimääräinen korjattu nettotyöntövoima on:



image

(B-26)

Lennetty vaakasuora etäisyys lasketaan seuraavasti:



image

(B-27)

(positiivinen, koska h1 > h2 ja γ on negatiivinen).




Lisäys C

Sivusuuntaisen lentoreitin hajaantumisen mallintaminen

On suositeltavaa, että tutkatietojen puuttuessa sivusuuntaisen lentoreitin hajaantumista mallinnetaan sillä oletuksella, että perusreitin kanssa kohtisuorassa olevien reittien hajaantuminen seuraa Gaussin normaalijakaumaa. Kokemus on osoittanut, että tämä olettamus pitää useimmissa tapauksissa paikkansa.

Kun oletuksena on Gaussin jakauma keskihajonnasta S, jota kuvataan kuvassa C-1, noin 98,8 prosenttia kaikista liikkeistä sisältyy ± 2,5×S:n puitteisiin (eli kaistaleelle, jonka leveys on 5×S).

Kuva C-1

Lentoreitin jakaminen seitsemään alareittiin.

Kaistaleen leveys on viisi kertaa lentoreitin hajaantumisen keskihajonta

image

Gaussin jakaumaa voidaan yleensä mallintaa asianmukaisesti käyttämällä 7 erillistä alareittiä, jotka on jaettu tasaisesti kaistaleen ± 2,5×S rajojen välille, kuten kuvassa C-1 esitetään.

Arvion soveltuvuus riippuu kuitenkin alareittien reitin erotuksen ja ilma-alusten korkeuden välisestä suhteesta. Voi esiintyä tilanteita (reitit voivat olla hyvin kapeita tai hyvin hajallaan), jolloin toisenlainen alareittien määrä on asianmukaisempi. Jos alareittejä on liian vähän, käyrässä näkyy poikkeamia. Taulukoissa C-1 ja C-2 esitetään parametrit jaolle 5–13 alareittiin. Taulukossa C-1 esitetään erityisten alareittien sijainti, taulukossa C-2 vastaava prosenttiosuus liikkeistä kullakin alareitillä.



Taulukko C-1

5, 7, 9, 11 tai 13 alareitin sijainti

Kaistaleen (johon sisältyy 98 prosenttia kaikista liikkeistä) kokonaisleveys on viisi kertaa keskihajonta

Alareitin numero

Alareittien sijainti jakoa varten:

5 alareittiä

7 alareittiä

9 alareittiä

11 alareittiä

13 alareittiä

12/13

 

 

 

 

± 2,31·S

10/11

 

 

 

± 2,27·S

± 1,92·S

8/9

 

 

± 2,22·S

± 1,82·S

± 1,54·S

6/7

 

± 2,14·S

± 1,67·S

± 1,36·S

± 1,15·S

4/5

± 2,00·S

± 1,43·S

± 1,11·S

± 0,91·S

± 0,77·S

2/3

± 1,00·S

± 0,71·S

± 0,56·S

± 0,45·S

± 0,38·S

1

0

0

0

0

0



Taulukko C-2

Liikkeiden prosenttiosuus 5, 7, 9, 11 tai 13 alareitillä

Kaistaleen (johon sisältyy 98 prosenttia kaikista liikkeistä) kokonaisleveys on viisi kertaa keskihajonta

Alareitin numero

Liikkeiden prosenttiosuus alareitillä jakoa varten:

5 alareittiä

7 alareittiä

9 alareittiä

11 alareittiä

13 alareittiä

12/13

 

 

 

 

1,1 %

10/11

 

 

 

1,4 %

2,5 %

8/9

 

 

2,0 %

3,5 %

4,7 %

6/7

 

3,1 %

5,7 %

7,1 %

8,0 %

4/5

6,3 %

10,6 %

12,1 %

12,1 %

11,5 %

2/3

24,4 %

22,2 %

19,1 %

16,6 %

14,4 %

1

38,6 %

28,2 %

22,2 %

18,6 %

15,6 %




Lisäys D

NPD-tietojen uudelleenlaskenta muille kuin viiteolosuhteille

Lentoreitin kunkin segmentin melutason osuudet ovat peräisin kansainväliseen ANP-tietokantaan tallennetuista NPD-tiedoista. On kuitenkin huomattava, että näitä tietoja on normalisoitu käyttämällä keskimääräisiä ilmakehän vaimennusasteita, jotka määritellään SAE:n standardissa AIR-1845. Nämä asteet ovat keskiarvoja, jotka määritetään ilma-alusten melun hyväksyntää koskevissa testeissä Euroopassa ja Yhdysvalloissa. Ilmakehän olosuhteiden (lämpötila ja suhteellinen kosteus) suuri vaihtelu näissä testeissä esitetään kuvassa D-1.

Kuva D-1

Melusertifiointia koskevien testien aikana kirjatut sääolosuhteet

image

Kuvan D-1 käyrät, jotka laskettiin käyttämällä alan ilmakehän vaimennusta koskevaa standardimallia ARP 866A, osoittavat, että testiolosuhteissa voidaan olettaa korkean taajuuden (8 kHz) äänen vaimennukseen liittyvää huomattavaa vaihtelua (vaikka kokonaisvaimennuksen vaihtelu on vähäisempi).

Koska taulukossa D-1 annetut vaimennusasteet ovat aritmeettisia keskiarvoja, koko sarja ei voi liittyä yhteen viiteilmakehään (eli sellaiseen, jossa on tietyt lämpötilan ja suhteellisen kosteuden arvot). Niitä voidaan pitää ainoastaan puhtaasti teoreettisen ilmakehän (josta käytetään nimitystä standardin AIR 1845 ilmakehä) ominaisuuksina.



Taulukko D-1

Keskimääräiset ilmakehän vaimennusasteet, joita käytetään normaalistamaan NPD-tietoja ANP-tietokannassa

Keskitaajuus 1/3-oktaavikaistalle [Hz]

Vaimennusaste [dB/100 m]

Keskitaajuus 1/3-oktaavikaistalle [Hz]

Vaimennusaste [dB/100 m]

50

0,033

800

0,459

63

0,033

1 000

0,590

80

0,033

1 250

0,754

100

0,066

1 600

0,983

125

0,066

2 000

1,311

160

0,098

2 500

1,705

200

0,131

3 150

2,295

250

0,131

4 000

3,115

315

0,197

5 000

3,607

400

0,230

6 300

5,246

500

0,295

8 000

7,213

630

0,361

10 000

9,836

Vaimennuskertoimia taulukossa D-1 voidaan pitää validina lämpötilan ja kosteuden kohtuullisen vaihtelun suhteen. Mukautusten tarpeellisuutta tarkistettaessa standardia ARP-866A olisi kuitenkin käytettävä laskemaan keskimääräisen ilmakehän absorptiokertoimet keskimääräisen lentokentän lämpötilan T ja suhteellisen kosteuden RH suhteen. Jos näiden kertoimien vertailussa taulukon D-1 kertoimien kanssa katsotaan, että mukautusta tarvitaan, olisi käytettävä seuraavaa menetelmää.

ANP-tietokannassa annetaan seuraavat NPD-tiedot kustakin tehoasetuksesta:

 suurin äänitaso vs. viistoetäisyys, Lmax(d)

 melutapahtuman aikaintegroitu taso vs. etäisyys viitteenä olevaan ilmanopeuteen LE(d), ja

 painottamaton viitteenä oleva äänispektri kahden eritasoisen pisteen välisellä 305 metrin (1 000 jalkaa) viistoetäisyydellä, Ln,ref(dref), jossa n = taajuuskaista (vaihteluväli on 1–24 1/3-oktaavikaistoilla, joilla keskitaajuus on 50 Hz—10 kHz),

kaikki tiedot normaalistetaan standardin AIR 1845 ilmakehään.

NPD-käyrien mukauttaminen käyttäjäolosuhteisiin T ja RH toteutetaan kolmessa vaiheessa:

1. Ensiksi viitteenä olevaa spektriä korjataan SAE:n standardin AIR-1845 ilmakehän vaimennuksen α n,ref poistamiseksi seuraavasti:



Ln(dref) = Ln,ref(dref) + αn,ref · dref

(D-1)

jossa Ln(dref) on vaimentamaton spektri, dref = 305 m ja α n,ref on ilmakehän absorptiokerroin taajuuskaistalle n, joka on otettu taulukosta D-1 (mutta ilmaistaan yksikkönä dB/m).

2. Seuraavaksi korjattua spektriä mukautetaan kuhunkin kymmeneen vakiomuotoiseen NPD-etäisyyteen di käyttäen vaimennusasteita i) SAE:n standardin AIR-1845 ilmakehässä ja ii) käyttäjäperusteisessa ilmakehässä (joka perustuu SAE:n standardiin ARP-866A).

i) SAE:n standardin AIR-1845 ilmakehässä:



Ln,ref(di) = Ln(dref) – 20,lg(di/dref) – αn,ref · di

(D-2)

ii) käyttäjäperusteisessa ilmakehässä:



Ln,866A(T,RH,di) = Ln(dref) – 20,lg(di/dref) – αn,866A(T,RH) · di

(D-3)

jossa α n,866A on taajuuskaistan n (ilmaistuna yksikkönä dB/m) ilmakehän absorption kerroin laskettuna käyttämällä SAE:n standardia ARP-866A lämpötilan T ja suhteellisen kosteuden RH suhteen.

3. Kullakin NPD-etäisyydellä di kaksi spektriä on A-painotettu ja niiden desibeliarvot on yhteenlaskettu, jotta tämän tuloksena olevat A-painotetut tasot LA,866A ja LA,ref määritetään, ja sen jälkeen ne vähennetään laskennallisesti:



image

(D-4)

Lisäys ΔL on NPD:iden välinen ero käyttäjäperusteisessa ilmakehässä ja viiteilmakehässä. Tämä lisätään ANP-tietokannan NPD-tietojen arvoksi, jotta näin voidaan johtaa mukautettuja NPD-tietoja.

Kun ΔL:ää käytetään mukauttamaan Lmax :ia ja LE tä, NPD-tiedoissa oletetaan, että eri ilmakehän olosuhteet vaikuttavat ainoastaan vertailuspektriin ja että niillä ei ole mitään vaikutusta tason, ajan ja historiatietojen muotoon. Tätä voidaan pitää tyypillisen äänen etenemisen ja tyypillisten ilmakehän olosuhteiden osalta validina.




Lisäys E

Rajallisen segmentin korjaus

Tässä lisäyksessä kuvataan rajallisen segmentin korjauksen derivointia ja tähän liittyvää energiaosuuden algoritmia, jota kuvataan 2.7.19 kohdassa.

E1   GEOMETRIA

Energiaosuuden algoritmi perustuu ”neljännen potenssin” 90 asteen dipoliäänilähteen äänisäteilyyn. Tällä on suuntaominaisuuksia, jotka ovat lähellä suihkukoneen ääntä ainakin kulmikkaalla alueella, joka vaikuttaa eniten äänitapahtumatasoihin lentokoneen lentoradan alla ja sivulla.

Kuva E-1

Lentoreitin ja havaintopaikan O välinen geometria

image

Kuvassa E-1 havainnollistetaan äänen etenemisen geometriaa lentoradan ja havaintopaikan O välillä. Sijainnissa P oleva ilma-alus lentää tyynessä ja tasaisessa ilmassa vakionopeudella suoralla ja tasaisella lentoradalla. Sen lähin lähestymispiste havaintopaikkaan on Pp . Parametrit ovat:

d

etäisyys havaintopaikasta ilma-alukseen

dp

kohtisuora etäisyys havaintopaikasta lentoradalle (kahden eritasoisen pisteen välinen viistoetäisyys)

q

etäisyys P:stä Pp :hen = – V×τ

V

ilma-aluksen nopeus

t

ajankohta, jolloin ilma-alus on pisteessä P

tp

ajankohta, jolloin ilma-alus sijaitsee lähimmässä lähestymispisteessä Pp

τ

lentoaika = aika suhteessa ajankohtaan Pp = t - tp

ψ

lentoradan ja ilma-aluksen havainnoijaan suuntautuvan vektorin välinen kulma.

On huomattava, että lentoaika τ lähimpään lähestymispisteeseen on negatiivinen, kun ilma-aluksen sijainti edeltää havainnointipaikkaa (kuten esitetään kuvassa E-1), ja suhteellinen etäisyys q lähimpään lähestymispisteeseen on tässä tapauksessa positiivinen. Jos ilma-aluksen sijainti on havainnointipaikan edellä, q on negatiivinen.

E2   ARVIO ENERGIAOSUUDESTA

Energiaosuuden perusajatuksena on ilmaista havainnointipaikassa lentoradan segmentistä P1P2 (alkupiste on P1 ja loppupiste P2 ) aiheutunut melualtistus E kertomalla äärettömän lentoradan ylilentojen melualtistus E helposti käsitettävällä kertoimella, energiaosuutta koskevalla kertoimella F:



E = F · E

(E-1)

Koska altistuminen voidaan ilmaista (painotetun) äänenpainetason neliön keskiarvon aikaintegraalin suhteen, eli



image

(E-2)

E:n laskemiseksi paineen neliön keskiarvo on ilmaistava tunnettujen geometristen ja toiminnallisten parametrien funktiona. Kun kyseessä on 90 asteen dipolilähde, tämä on



image

(E-3)

jossa p 2 ja pp 2 ovat havaittuja ilma-aluksen tuottaman paineen neliön keskiarvoja, kun se ylittää pisteet P ja Pp .

On todettu, että tämä suhteellisen yksinkertainen suhde tarjoaa hyvän simulaation suihkukoneen melusta, vaikka todelliset mekanismit ovat äärimmäisen monimutkaisia. Yhtälössä E-3 oleva suhde dp 2/d2 kuvaa pistelähteelle asiaankuuluvan palloaaltoleviämisen mekanismia, ääretöntä äänennopeutta ja yhtenäistä ei-dissipatiivista ilmakehää. Kaikki muut fyysiset vaikutukset, esimerkiksi lähteen suuntavaikutus, äärellinen äänennopeus, ilmakehän absorptio ja Doppler-siirtymä, katetaan epäsuorasti tekijällä sin2ψ. Tämä aiheuttaa sen, että paineen neliön keskiarvo vähentyy kääntäen verrannollisesti d4 :ksi, miksi sitä kutsutaan ”neljännen potenssin” lähteeksi.

Substituuttien käyttöönotto

image

ja

image

paineen neliön keskiarvo voidaan ilmaista ajan funktiona (ilman että äänen etenemiseen kulunut aika otetaan huomioon):



image

(E-4)

Asettamalla tämä yhtälöön (E-2) ja suorittamalla substituutio



image

(E-5)

Lennon aiheuttama äänialtistus havainnointipaikassa aikavälillä [τ 1,τ 2] voidaan ilmaista seuraavasti:



image

(E-6)

Tämän integraalin ratkaisu on:



image

(E-7)

Integrointi [–∞,+∞] välillä (eli koko äärettömällä lentoradalla) antaa seuraavan lausekkeen kokonaisaltistuksesta E :



image

(E-8)

ja siten energiaosuus on yhtälön E-1 perusteella



image

(E-9)

E3   MAKSIMIMETRIIKAN JA AJALLISESTI INTEGROIDUN METRIIKAN YHDENMUKAISUUS – SKAALATTU ETÄISYYS

Yksinkertaisen dipolimallin käyttäminen energiaosuuden määrittelemiseen edellyttää tiettyä teoreettista eroa ΔL tapahtumamelutasojen Lmax ja LE välillä. Jotta melukäyrämalli on sisäisesti johdonmukainen, sillä on saatava sama arvojen erotus kuin mitä NPD-käyrissä määritetään. Ongelmana on se, että NPD-tiedot perustuvat lentomelun todellisiin mittauksiin, mitkä eivät välttämättä vastaa yksinkertaista teoriaa. Teoriaan on siten lisättävä joustavuutta. Kuitenkin periaatteessa muuttujia α 1 ja α 2 määrittävät geometria ja ilma-aluksen nopeus, joten joustavuudelle ei jää sijaa. Ratkaisun tarjoaa käsite skaalattu etäisyys d λ.

Altistustaso LE,∞ , siten kuin se on taulukoitu dp :n funktiona ANP-tietokantaan vertailunopeudelle Vref , voidaan ilmaista seuraavasti:



image

(E-10)

jossa p 0 on vakiomuotoinen vertailupaine ja tref on vertailuaika (= 1 s äänialtistustason tapauksessa). Todelliselle nopeudelle V se on



image

(E-11)

Samoin tapahtumatason maksimimäärä Lmax voidaan esittää seuraavasti:



image

(E-12)

Dipolilähteelle – käyttämällä yhtälöitä E-8, E-11 ja E-12 ja ottamalla huomioon (yhtälöistä E-2 ja E-8)
image – ero ΔL voidaan esittää seuraavasti:



image

(E-13)

Tämä voidaan rinnastaa NPD-tiedoista määritetyn ΔL:n arvoon ainoastaan, jos energiaosuuden laskuun käytetty viistoetäisyys havaintopaikasta dp korvataan skaalatulla etäisyydellä d λ, joka annetaan seuraavasti:



image

(E-14a)

tai



image

ja

image

(E-14b)

Korvaamalla dp d λ:llä yhtälössä E-5 ja käyttämällä kuvan E-1 määritelmää q = Vτ, yhtälön E-9 parametrit α1 ja α2 voidaan esittää (siten, että q = q 1 lentoradan pituussegmentin λ alkupisteessä ja q – λ = q 2 sen loppupisteessä) seuraavasti:



image

ja

image

(E-15)

Jos viistoetäisyys havaintopaikasta joudutaan korvaamaan skaalatulla etäisyydellä, ei neljännen potenssin 90 asteen dipolimalli ole enää niin yksinkertainen. Mutta koska sitä kalibroidaan tosiasiassa paikan päällä käyttäen mittauksista saatuja tietoja, energiaosuuden algoritmia voidaan pitää täysin teoreettisen sijasta puoliempiirisenä.




Lisäys F

Tieliikenteen melulähteitä koskeva tietokanta

Tässä lisäyksessä esitellään useimpia tieliikenteen melulähteitä koskeva tietokanta. Sen tietoja käytetään laskettaessa tiemelua kohdassa 2.2 (Tieliikennemelu) kuvatun menettelyn mukaisesti.



Taulukko F-1

Vierintämelun kertoimet AR,i,m ja BR,i,m sekä työntövoimamelun kertoimet A P,i,m ja B P,i,m

Luokka

Kerroin

63

125

250

500

1 000

2 000

4 000

8 000

1

AR

79,7

85,7

84,5

90,2

97,3

93,9

84,1

74,3

BR

30

41,5

38,9

25,7

32,5

37,2

39

40

AP

94,5

89,2

88

85,9

84,2

86,9

83,3

76,1

BP

– 1,3

7,2

7,7

8

8

8

8

8

2

AR

84

88,7

91,5

96,7

97,4

90,9

83,8

80,5

BR

30

35,8

32,6

23,8

30,1

36,2

38,3

40,1

AP

101

96,5

98,8

96,8

98,6

95,2

88,8

82,7

BP

– 1,9

4,7

6,4

6,5

6,5

6,5

6,5

6,5

3

AR

87

91,7

94,1

100,7

100,8

94,3

87,1

82,5

BR

30

33,5

31,3

25,4

31,8

37,1

38,6

40,6

AP

104,4

100,6

101,7

101

100,1

95,9

91,3

85,3

BP

0

3

4,6

5

5

5

5

5

4a

AR

0

0

0

0

0

0

0

0

BR

0

0

0

0

0

0

0

0

AP

88

87,5

89,5

93,7

96,6

98,8

93,9

88,7

BP

4,2

7,4

9,8

11,6

15,7

18,9

20,3

20,6

4b

AR

0

0

0

0

0

0

0

0

BR

0

0

0

0

0

0

0

0

AP

95

97,2

92,7

92,9

94,7

93,2

90,1

86,5

BP

3,2

5,9

11,9

11,6

11,5

12,6

11,1

12

5

AR

 

 

 

 

 

 

 

 

BR

 

 

 

 

 

 

 

 

AP

 

 

 

 

 

 

 

 

BP

 

 

 

 

 

 

 

 



Taulukko F-2

Nastarenkaita koskevat kertoimet ai ja bi

Luokka

Kerroin

63

125

250

500

1 000

2 000

4 000

8 000

1

ai

0,0

0,0

0,0

2,6

2,9

1,5

2,3

9,2

bi

0,0

0,0

0,0

– 3,1

– 6,4

– 14,0

– 22,4

– 11,4



Taulukko F-3

Kiihdyttämistä ja hidastamista koskevat kertoimet CR,m,k ja CP,m,k

Luokka

k

Cr

Cp

1

1 = risteys

– 4,5

5,5

2 = liikenneympyrä

– 4,4

3,1

2

1 = risteys

– 4

9

2 = liikenneympyrä

– 2,3

6,7

3

1 = risteys

– 4

9

2 = liikenneympyrä

– 2,3

6,7

4a

1 = risteys

0

0

2 = liikenneympyrä

0

0

4b

1 = risteys

0

0

2 = liikenneympyrä

0

0

5

1 = risteys

 

 

2 = liikenneympyrä

 

 



Taulukko F-4

Tienpintaa koskevat kertoimet αi,m ja βm

Kuvaus

Vähimmäisnopeus, jolla se on voimassa

[km/h]

Enimmäisnopeus, jolla se on voimassa

[km/h]

Luokka

αm

(63 Hz)

αm

(125 Hz)

αm

(250 Hz)

αm

(500 Hz)

αm

(1 kHz)

αm

(2 kHz)

αm

(4 kHz)

αm

(8 kHz)

ßm

Referenssipäällyste

1

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

2

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

3

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Yksikerroksinen huokoinen asfaltti (ZOAB, Zeer Open Asfalt)

50

130

1

0,5

3,3

2,4

3,2

– 1,3

– 3,5

– 2,6

0,5

– 6,5

2

0,9

1,4

1,8

– 0,4

– 5,2

– 4,6

– 3,0

– 1,4

0,2

3

0,9

1,4

1,8

– 0,4

– 5,2

– 4,6

– 3,0

– 1,4

0,2

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kaksikerroksinen huokoinen asfaltti (ZOAB, Zeer Open Asfalt)

50

130

1

0,4

2,4

0,2

– 3,1

– 4,2

– 6,3

– 4,8

– 2,0

– 3,0

2

0,4

0,2

– 0,7

– 5,4

– 6,3

– 6,3

– 4,7

– 3,7

4,7

3

0,4

0,2

– 0,7

– 5,4

– 6,3

– 6,3

– 4,7

– 3,7

4,7

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kaksikerroksinen huokoinen asfaltti (ZOAB, Zeer Open Asfalt), ohut

80

130

1

– 1,0

1,7

– 1,5

– 5,3

– 6,3

– 8,5

– 5,3

– 2,4

– 0,1

2

1,0

0,1

– 1,8

– 5,9

– 6,1

– 6,7

– 4,8

– 3,8

– 0,8

3

1,0

0,1

– 1,8

– 5,9

– 6,1

– 6,7

– 4,8

– 3,8

– 0,8

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SMA-NL5

40

80

1

1,1

– 1,0

0,2

1,3

– 1,9

– 2,8

– 2,1

– 1,4

– 1,0

2

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

3

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SMA-NL8

40

80

1

0,3

0,0

0,0

– 0,1

– 0,7

– 1,3

– 0,8

– 0,8

– 1,0

2

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

3

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Harjattu betoni

70

120

1

1,1

– 0,4

1,3

2,2

2,5

0,8

– 0,2

– 0,1

1,4

2

0,0

1,1

0,4

– 0,3

– 0,2

– 0,7

– 1,1

– 1,0

4,4

3

0,0

1,1

0,4

– 0,3

– 0,2

– 0,7

– 1,1

– 1,0

4,4

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Optimoitu harjattu betoni

70

80

1

– 0,2

– 0,7

0,6

1,0

1,1

– 1,5

– 2,0

– 1,8

1,0

2

– 0,3

1,0

– 1,7

– 1,2

– 1,6

– 2,4

– 1,7

– 1,7

– 6,6

3

– 0,3

1,0

– 1,7

– 1,2

– 1,6

– 2,4

– 1,7

– 1,7

– 6,6

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hienohiottu betoni

70

120

1

1,1

– 0,5

2,7

2,1

1,6

2,7

1,3

– 0,4

7,7

2

0,0

3,3

2,4

1,9

2,0

1,2

0,1

0,0

3,7

3

0,0

3,3

2,4

1,9

2,0

1,2

0,1

0,0

3,7

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Käsitelty pinta (worked surface)

50

130

1

1,1

1,0

2,6

4,0

4,0

0,1

– 1,0

– 0,8

– 0,2

2

0,0

2,0

1,8

1,0

– 0,7

– 2,1

– 1,9

– 1,7

1,7

3

0,0

2,0

1,8

1,0

– 0,7

– 2,1

– 1,9

– 1,7

1,7

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kovia elementtejä kalanruotokuviossa

30

60

1

8,3

8,7

7,8

5,0

3,0

– 0,7

0,8

1,8

2,5

2

8,3

8,7

7,8

5,0

3,0

– 0,7

0,8

1,8

2,5

3

8,3

8,7

7,8

5,0

3,0

– 0,7

0,8

1,8

2,5

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kovia elementtejä, jotka eivät ole kalanruotokuviossa

30

60

1

12,3

11,9

9,7

7,1

7,1

2,8

4,7

4,5

2,9

2

12,3

11,9

9,7

7,1

7,1

2,8

4,7

4,5

2,9

3

12,3

11,9

9,7

7,1

7,1

2,8

4,7

4,5

2,9

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hiljaiset kovat elementit

30

60

1

7,8

6,3

5,2

2,8

– 1,9

– 6,0

– 3,0

– 0,1

– 1,7

2

0,2

0,7

0,7

1,1

1,8

1,2

1,1

0,2

0,0

3

0,2

0,7

0,7

1,1

1,8

1,2

1,1

0,2

0,0

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ohut kerros A

40

130

1

1,1

0,1

– 0,7

– 1,3

– 3,1

– 4,9

– 3,5

– 1,5

– 2,5

2

1,6

1,3

0,9

– 0,4

– 1,8

– 2,1

– 0,7

– 0,2

0,5

3

1,6

1,3

0,9

– 0,4

– 1,8

– 2,1

– 0,7

– 0,2

0,5

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ohut kerros B

40

130

1

0,4

– 1,3

– 1,3

– 0,4

– 5,0

– 7,1

– 4,9

– 3,3

– 1,5

2

1,6

1,3

0,9

– 0,4

– 1,8

– 2,1

– 0,7

– 0,2

0,5

3

1,6

1,3

0,9

– 0,4

– 1,8

– 2,1

– 0,7

– 0,2

0,5

4a

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

4b

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

▼C1




Lisäys G

Raideliikenteen melunlähteitä koskeva tietokanta

Tässä lisäyksessä esitetään useimpia olemassa olevia raideliikenteen melulähteitä koskeva tietokanta. Sen tietoja käytetään laskettaessa raideliikenteen melua 2.3 kohdassa (Raideliikenteen melu) kuvatun menetelmän mukaisesti.

Taulukko G-1

Raiteiden ja pyörien karheutta koskevat kertoimet Lr,TR,i ja Lr,VEH,i



Lr,VEH,i

Aallonpituus

Jarrutyyppi

c

k

n

Valurautainen kulkupintaan kohdistuva jarru

Komposiitti– materiaalista valmistettu jarru

Levyjarru

1 000  mm

2,2

– 4,0

– 5,9

800 mm

2,2

– 4,0

– 5,9

630 mm

2,2

– 4,0

– 5,9

500 mm

2,2

– 4,0

– 5,9

400 mm

2,2

– 4,0

– 5,9

315 mm

2,2

– 4,0

– 5,9

250 mm

2,2

– 4,0

2,3

200 mm

2,2

– 4,0

2,8

160 mm

2,4

– 4,0

2,6

120 mm

0,6

– 4,0

1,2

100 mm

2,6

– 4,0

2,1

80 mm

5,8

– 4,3

0,9

63 mm

8,8

– 4,6

– 0,3

50 mm

11,1

– 4,9

– 1,6

40 mm

11,0

– 5,2

– 2,9

31,5 mm

9,8

– 6,3

– 4,9

25 mm

7,5

– 6,8

– 7,0

20 mm

5,1

– 7,2

– 8,6

16 mm

3,0

– 7,3

– 9,3

12 mm

1,3

– 7,3

– 9,5

10 mm

0,2

– 7,1

– 10,1

8 mm

– 0,7

– 6,9

– 10,3

6,3 mm

– 1,2

– 6,7

– 10,3

5 mm

– 1,0

– 6,0

– 10,8

4 mm

0,3

– 3,7

– 10,9

3,2 mm

0,2

– 2,4

– 9,5

2,5 mm

1,3

– 2,6

– 9,5

2 mm

3,1

– 2,5

– 9,5

1,6 mm

3,1

– 2,5

– 9,5

1,2 mm

3,1

– 2,5

– 9,5

1 mm

3,1

– 2,5

– 9,5

0,8 mm

3,1

– 2,5

– 9,5



Lr,TR,i

Aallonpituus

Raiteen karheus

E

M

EN ISO 3095:2013 (Hyvin huollettu ja erittäin sileä)

Keskimääräinen verkko (Normaalisti huollettu ja sileä)

1 000  mm

17,1

11,0

800 mm

17,1

11,0

630 mm

17,1

11,0

500 mm

17,1

11,0

400 mm

17,1

11,0

315 mm