EUR-Lex Access to European Union law

Back to EUR-Lex homepage

This document is an excerpt from the EUR-Lex website

Document 02002L0049-20190726

Consolidated text: Dyrektywa 2002/49/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 25 czerwca 2002 r. odnosząca się do oceny i zarządzania poziomem hałasu w środowisku

ELI: http://data.europa.eu/eli/dir/2002/49/2019-07-26

02002L0049 — PL — 26.07.2019 — 004.001


Dokument ten służy wyłącznie do celów informacyjnych i nie ma mocy prawnej. Unijne instytucje nie ponoszą żadnej odpowiedzialności za jego treść. Autentyczne wersje odpowiednich aktów prawnych, włącznie z ich preambułami, zostały opublikowane w Dzienniku Urzędowym Unii Europejskiej i są dostępne na stronie EUR-Lex. Bezpośredni dostęp do tekstów urzędowych można uzyskać za pośrednictwem linków zawartych w dokumencie

►B

DYREKTYWA 2002/49/WE PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY

z dnia 25 czerwca 2002 r.

odnosząca się do oceny i zarządzania poziomem hałasu w środowisku

(Dz.U. L 189 z 18.7.2002, s. 12)

zmieniona przez:

 

 

Dziennik Urzędowy

  nr

strona

data

 M1

ROZPORZĄDZENIE PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY (WE) NR 1137/2008 z dnia 22 października 2008 r.

  L 311

1

21.11.2008

►M2

DYREKTYWA KOMISJI (UE) 2015/996 Tekst mający znaczenie dla EOG z dnia 19 maja 2015 r.

  L 168

1

1.7.2015

►M3

ROZPORZĄDZENIE PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY (UE) 2019/1010 z dnia 5 czerwca 2019 r.

  L 170

115

25.6.2019

►M4

ROZPORZĄDZENIE PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY (UE) 2019/1243 z dnia 20 czerwca 2019 r.

  L 198

241

25.7.2019


sprostowana przez:

►C1

Sprostowanie, Dz.U. L 005, 10.1.2018, s.  35 (2015/996)




▼B

DYREKTYWA 2002/49/WE PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY

z dnia 25 czerwca 2002 r.

odnosząca się do oceny i zarządzania poziomem hałasu w środowisku



Artykuł 1

Cele

1.  Niniejsza dyrektywa ma na celu zdefiniowanie wspólnego podejścia do unikania, zapobiegania lub zmniejszania szkodliwych skutków narażenia na działanie hałasu, w tym jego dokuczliwości, na podstawie ustalonych priorytetów. W tym celu zarządza się stopniowe wdrażanie następujących działań:

a) ustalenie stopnia narażenia na hałas w środowisku poprzez sporządzanie map hałasu przy zastosowaniu wspólnych dla Państw Członkowskich metod oceny;

b) zapewnienie społeczeństwu dostępu do informacji dotyczącej hałasu w środowisku i jego skutków;

c) przyjęcie przez Państwa Członkowskie, na podstawie danych uzyskanych z map hałasu, planów działań zmierzających do zapobiegania powstawaniu hałasu w środowisku i obniżania jego poziomu tam, gdzie jest to konieczne, zwłaszcza tam, gdzie oddziaływanie hałasu może powodować szkodliwe skutki dla ludzkiego zdrowia, oraz zachowanie jakości klimatu akustycznego środowiska tam, gdzie jest ona jeszcze właściwa.

2.  Celem niniejszej dyrektywy jest ponadto stworzenie podstawy dla rozwijania środków wspólnotowych w zakresie obniżania hałasu z głównych źródeł, w szczególności z taboru drogowego i szynowego oraz ich infrastruktury, samolotów, urządzeń pracujących na otwartej przestrzeni i urządzeń przemysłowych oraz maszyn i urządzeń samobieżnych. W tym celu Komisja przedstawi Parlamentowi Europejskiemu i Radzie, w terminie do dnia 18 lipca 2006 r., odpowiednie projekty aktów prawnych. Projekty te powinny uwzględniać wyniki sprawozdania, określonego w art. 10 ust. 1.

Artykuł 2

Zakres

1.  Niniejsza dyrektywa ma zastosowanie do hałasu w środowisku, na jaki ludzie są narażeni w szczególności na obszarach zabudowanych, w publicznych parkach lub na innych obszarach względnie cichych w aglomeracji, na obszarach ciszy na otwartym terenie poza miastem, w pobliżu szkół, szpitali i innych wrażliwych na hałas budynków i obszarów.

2.  Niniejsza dyrektywa nie ma zastosowania do hałasu powodowanego przez osobę narażoną, hałasu powodowanego czynnościami domowymi, hałasu powodowanego przez sąsiadów, hałasu w miejscu pracy, hałasu wewnątrz środka transportu ani hałasu powodowanego działaniami wojskowymi na terenach wojskowych.

Artykuł 3

Definicje

W rozumieniu niniejszej dyrektywy:

a) „hałas w środowisku” oznacza niepożądane lub szkodliwe dźwięki powodowane przez działalność człowieka na wolnym powietrzu, w tym hałas emitowany przez środki transportu, ruch drogowy, ruch kolejowy, ruch samolotowy, oraz hałas pochodzący z obszarów działalności przemysłowej, jak określono w załączniku 1 do dyrektywy Rady 96/61/WE z dnia 24 września 1996 r. dotyczącej zintegrowanego zapobiegania zanieczyszczeniom i ich kontroli ( 1 );

b) „szkodliwe skutki” oznaczają niekorzystne oddziaływanie na zdrowie ludzkie;

c) „dokuczliwość” oznacza stopień uciążliwości hałasu dla społeczności, ustalony na podstawie badań w terenie;

d) „wskaźnik hałasu” oznacza fizyczną skalę, stosowaną do określenia hałasu w środowisku, mającą związek ze szkodliwym skutkiem;

e) „ocena” oznacza dowolną metodę stosowaną do obliczania, przewidywania, szacowania albo pomiaru wartości wskaźnika hałasu lub związanych z nim szkodliwych skutków;

f) „Lden” (wskaźnik hałasu dla pory dziennej, wieczornej i nocnej) oznacza wskaźnik hałasu służący do określenia ogólnej dokuczliwości, zgodnie z definicją podaną w załączniku I;

g) „Lday” (wskaźnik hałasu w porze dziennej) oznacza wskaźnik hałasu służący do określenia dokuczliwości w porze dziennej, zgodnie z definicją podaną w załączniku I;

h) „Levening” (wskaźnik hałasu w porze wieczornej) oznacza wskaźnik hałasu służący do określenia dokuczliwości w porze wieczornej, zgodnie z definicją podaną w załączniku I;

i) „Lnight” (wskaźnik hałasu w porze nocnej) oznacza wskaźnik hałasu służący do określenia zakłócenia snu, zgodnie z definicją podaną w załączniku I;

j) „relacja dawka–skutek” oznacza stosunek między wartością wskaźnika hałasu a szkodliwym skutkiem;

k) „aglomeracja” oznacza część terytorium, którego granice wyznacza Państwo Członkowskie, o liczbie mieszkańców powyżej 100 tys. i gęstości zaludnienia powodującej, że Państwo Członkowskie uznaje je za obszar zurbanizowany;

l) „obszar ciszy w obrębie aglomeracji” oznacza obszar, którego granice wyznacza właściwy organ, na przykład obszar, w którym narażenie na hałas z jakiegokolwiek źródła nie przewyższa określonej wartości Lden lub innego odpowiedniego wskaźnika hałasu, wyznaczonego przez Państwo Członkowskie;

m) „obszar ciszy na otwartym terenie poza miastem” oznacza obszar, którego granice wyznacza właściwy organ, na przykład obszar, w którym nie występują zakłócenia hałasem komunikacyjnym, przemysłowym lub z działalności rekreacyjnej;

n) „główna droga” oznacza regionalną, krajową albo międzynarodową drogę oznaczoną przez Państwo Członkowskie, którą przejeżdża rocznie ponad trzy miliony pojazdów;

o) „główna linia kolejowa” oznacza linię kolejową oznaczoną przez Państwo Członkowskie, po której przejeżdża rocznie ponad 30 tys. składów pociągów;

p) „główne lotnisko” oznacza cywilny port lotniczy, wyznaczony przez Państwo Członkowskie, na którym odbywa się ponad 50 tysięcy przemieszczeń rocznie (przez przemieszczenie rozumie się start lub lądowanie), z wyłączeniem przemieszczeń dokonywanych wyłącznie w celach szkoleniowych na lekkich samolotach;

q) „sporządzanie mapy hałasu” oznacza przedstawianie, w kategoriach wskaźnika hałasu, danych dotyczących aktualnej lub przewidywanej sytuacji w zakresie hałasu, ze wskazaniem przypadków naruszenia odnośnej obowiązującej wartości granicznej, liczby dotkniętych osób na określonym obszarze lub liczby lokali mieszkalnych poddanych działaniu pewnej wartości wskaźnika hałasu na pewnym obszarze;

r) „strategiczna mapa hałasu” — oznacza mapę, opracowaną do celów całościowej oceny narażenia na hałas z różnych źródeł na danym obszarze, albo do celów sporządzania ogólnych prognoz dla danego obszaru;

s) „wartość graniczna” oznacza wartość Lden lub Lnight i, tam gdzie właściwe, Lday i Levening, ustaloną przez Państwo Członkowskie, po której przekroczeniu właściwe władze są obowiązane rozważyć lub wprowadzić środki łagodzące; dopuszcza się różnicowanie wartości granicznych według różnych rodzajów hałasu (z ruchu kołowego, szynowego, lotniczego, z działalności przemysłowej itd.), różnego otoczenia i różnej wrażliwości mieszkańców na hałas; dopuszcza się także ich różnicowanie w zależności od istniejącej sytuacji i dla nowych sytuacji (w przypadku gdy nastąpiła zmiana sytuacji w zakresie źródła hałasu lub korzystania z otoczenia);

t) „plany działań” oznaczają plany sporządzane dla potrzeb zarządzania emisją i skutkami hałasu, w tym, w razie potrzeby, dla potrzeb zmniejszania hałasu;

u) „planowanie akustyczne” oznacza kontrolowanie hałasu w przyszłości poprzez wykorzystanie planowanych środków, takich jak planowanie przestrzenne, inżynieria systemów dla komunikacji, planowanie komunikacji, zmniejszenie hałasu przez stosowanie środków z zakresu izolacji dźwiękowej i przez kontrolę źródeł pod kątem hałasu;

v) „społeczeństwo” oznacza osobę lub osoby fizyczne lub prawne i, zgodnie z ustawodawstwem krajowym lub praktyką, ich związki, organizacje i ugrupowania;

▼M3

w) „repozytorium danych” oznacza system informacyjny, zarządzany przez Europejską Agencję Środowiska, zawierający informacje i dane na temat hałasu w środowisku udostępniane poprzez krajowe węzły sprawozdawczości i wymiany danych pod kontrolą państw członkowskich.

▼B

Artykuł 4

Wdrożenie i odpowiedzialność

1.  Państwa Członkowskie wyznaczają, na odpowiednich poziomach, właściwe władze i organy odpowiedzialne za wdrożenie niniejszej dyrektywy, w szczególności władze odpowiedzialne za:

a) sporządzanie i, gdzie stosowne, odpowiednio, zatwierdzanie map hałasu i planów działań dla aglomeracji, głównych dróg, głównych linii kolejowych i głównych lotnisk;

b) gromadzenie map hałasu i planów działań.

2.  Państwa Członkowskie udostępnią Komisji i społeczeństwu dane określone w ust. 1 w terminie do dnia 18 lipca 2005 r.

Artykuł 5

Wskaźniki hałasu i ich stosowanie

1.  Przy sporządzaniu i analizowaniu strategicznych map hałasu zgodnie z art. 7 Państwa Członkowskie stosują wskaźniki hałasu Lden i Lnight określone w załączniku I.

Do czasu wprowadzenia obowiązku stosowania wspólnych metod oceny w procesie ustalania Lden i Lnight dopuszcza się stosowanie w tym celu przez Państwa Członkowskie istniejących krajowych wskaźników hałasu i związanych danych, które należy przeliczyć na wskaźniki, o których mowa powyżej. Nie dopuszcza się korzystania z danych starszych niż trzyletnie.

2.  Dopuszcza się stosowanie przez Państwa Członkowskie dodatkowych wskaźników hałasu w odniesieniu do szczególnych przypadków, takich jak określone w załączniku I pkt 3.

3.  Dopuszcza się stosowanie przez Państwa Członkowskie, do celów planowania akustycznego i podziału na strefy hałasu wskaźników innych niż Lden i Lnight.

4.  Państwa Członkowskie przekażą Komisji, w terminie do dnia 18 lipca 2005 r., informacje dotyczące odnośnych wartości granicznych obowiązujących na ich terytorium lub przygotowywanych, wyrażonych w Lden i Lnight oraz, gdzie stosowne, Lday i Levening, dla hałasu powstającego z ruchu kołowego, ruchu szynowego, z samolotów wokół lotnisk i hałasu w miejscach prowadzenia działalności przemysłowej, wraz z wyjaśnieniami dotyczącymi stosowania wartości granicznych.

Artykuł 6

Metody oceny

1.  Do ustalania wartości Lden i Lnight stosuje się metody oceny, określone w załączniku II.

▼M4

2.  Komisja jest uprawniona do przyjmowania, zgodnie z art. 12a, aktów delegowanych zmieniających załącznik II w celu ustanowienia wspólnych metod oceny w procesie ustalania Lden i Lnight.

▼B

3.  Dopuszcza się posługiwanie się współczynnikami dawka–skutek, określonymi w załączniku III, przy dokonywaniu oceny szkodliwych skutków.

▼M4

Komisja jest uprawniona do przyjmowania, zgodnie z art. 12a, aktów delegowanych zmieniających załącznik III w celu ustanowienia wspólnych metod oceny w procesie ustalania szkodliwych skutków.

▼B

Artykuł 7

Sporządzanie strategicznych map hałasu

1.  Państwa Członkowskie zapewnią sporządzenie, w terminie do dnia 30 czerwca 2007 r., strategicznych map hałasu przedstawiających sytuację w poprzednim roku kalendarzowym oraz ich zatwierdzenie, o ile jest wymagane, przez właściwe władze, dla wszystkich aglomeracji o liczbie mieszkańców ponad 250 tysięcy i dla wszystkich głównych dróg o obciążeniu ruchem ponad sześć milionów przejazdów rocznie, głównych linii kolejowych o obciążeniu ruchem ponad 60 tysięcy przejazdów składów pociągów rocznie i głównych lotnisk na swym terytorium.

Państwa Członkowskie powiadamiają Komisję, w terminie do dnia 30 czerwca 2005 r., a następnie co pięć lat, o głównych drogach o obciążeniu ruchem ponad 6 milionów przejazdów rocznie, głównych liniach kolejowych o obciążeniu ruchem ponad 60 tysięcy przejazdów składów pociągów rocznie, głównych lotniskach i aglomeracjach o liczbie mieszkańców ponad 250 tysięcy na swym terytorium.

2.  Państwa Członkowskie podejmą środki niezbędne dla zapewnienia sporządzenia, w terminie do dnia 30 czerwca 2012 r., a następnie co pięć lat, strategicznych map hałasu przedstawiających sytuację w poprzednim roku kalendarzowym i zatwierdzenia takich map przez właściwe władze, jeśli zatwierdzenie jest wymagane, dla wszystkich aglomeracji i wszystkich głównych dróg i głównych linii kolejowych na swym terytorium.

Państwa Członkowskie powiadomią Komisję, w terminie do dnia 31 grudnia 2008 r., o wszystkich aglomeracjach i wszystkich głównych drogach i głównych liniach kolejowych na swym terytorium.

3.  Strategiczne mapy hałasu muszą spełniać minimalne wymagania, ustanowione w załączniku IV.

4.  Sąsiadujące Państwa Członkowskie są obowiązane współpracować w zakresie sporządzania strategicznych map hałasu dla obszarów przygranicznych.

5.  Strategiczne mapy hałasu analizuje się i zmienia, w miarę potrzeby, nie rzadziej niż co pięć lat od daty sporządzenia.

Artykuł 8

Plany działań

1.  Państwa Członkowskie zapewnią sporządzenie przez właściwe władze, w terminie do dnia 18 lipca 2008 r., planów działań dla potrzeb zarządzania problemami hałasu i skutkami hałasu oraz w miarę potrzeby, zmniejszania hałasu na obszarach podległych ich właściwości:

a) obszarów położonych w pobliżu głównych dróg o obciążeniu ruchem powyżej 6 milionów przejazdów rocznie, głównych linii kolejowych o obciążeniu ruchem powyżej 60 tysięcy przejazdów pociągów rocznie i głównych lotnisk;

b) aglomeracji o liczbie mieszkańców powyżej 250 tysięcy. Plany, o których mowa, mają także służyć ochronie obszarów ciszy przed zwiększeniem hałasu.

Właściwe władze dobierają środki przewidziane w planach według własnego uznania, z tym że takie środki powinny w szczególności odnosić się do priorytetów, wynikających z przekroczenia odnośnej wartości granicznej lub z innych kryteriów przyjętych przez Państwa Członkowskie i mieć zastosowanie w szczególności do najważniejszych obszarów, ustalonych w wyniku sporządzania map hałasu.

2.  Państwa Członkowskie zapewnią sporządzenie przez właściwe władze, w terminie do dnia 18 lipca 2013 r., planów działań odnoszących się szczególnie do priorytetów wynikających z przekroczenia odnośnej wartości granicznej lub z innych kryteriów, przyjętych przez Państwa Członkowskie dla aglomeracji, głównych dróg i głównych linii kolejowych na swym terytorium.

3.  Państwa Członkowskie powiadomią Komisję o innych istotnych kryteriach określonych w ust. 1 i 2.

4.  Plany działań muszą spełniać minimalne wymagania określone w załączniku V.

▼M3

5.  Plany działań analizuje się i, w miarę potrzeby, zmienia w przypadku wystąpienia istotnego zdarzenia, rzutującego na istniejącą sytuację w dziedzinie hałasu, a przynajmniej co pięć lat od daty zatwierdzenia tych planów.

Analizy i zmiany, które zgodnie z akapitem pierwszym miałyby się odbyć w 2023 r., odracza się tak, aby odbyły się nie później niż do dnia 18 lipca 2024 r.

▼B

6.  Sąsiadujące Państwa Członkowskie współpracują w zakresie planów działań dla regionów granicznych.

7.  Państwa Członkowskie zapewnią przeprowadzenie społecznych konsultacji w sprawie projektów planów działań, możliwości wczesnego, skutecznego społecznego uczestnictwa w przygotowaniu i analizie planów działań, uwzględnienie wyników uczestnictwa i informowanie społeczeństwa o podjętych decyzjach. Należy zapewnić racjonalny harmonogram uwzględniający odpowiedni czas na poszczególne fazy społecznego uczestnictwa.

W razie gdy obowiązek przeprowadzenia procedury społecznego uczestnictwa wynika jednocześnie z niniejszej dyrektywy i innych aktów prawa wspólnotowego, Państwa Członkowskie mogą przewidzieć wspólne procedury, aby uniknąć powielania działań.

Artykuł 9

Informowanie społeczeństwa

▼M3

1.  Państwa członkowskie zapewniają, by sporządzone i w stosownych przypadkach przyjęte przez nie strategiczne mapy hałasu oraz opracowane plany działań zostały udostępnione społeczeństwu i rozpowszechnione w społeczeństwie zgodnie z odpowiednim aktem ustawodawczym Unii, w szczególności z dyrektywami Parlamentu Europejskiego i Rady 2003/4/WE ( 2 ) i 2007/2/WE ( 3 ), a także zgodnie z załącznikami IV i V do niniejszej dyrektywy, między innymi przy użyciu dostępnych technologii informacyjnych.

▼B

2.  Niniejsza informacja powinna być przejrzysta, zrozumiała i przystępna. Powinna zawierać podsumowanie z wyszczególnieniem najważniejszych zagadnień.

Artykuł 10

Gromadzenie i publikowanie danych przez Państwa Członkowskie i Komisję

1.  Komisja przedstawi Parlamentowi Europejskiemu i Radzie, w terminie do dnia 18 stycznia 2004 r., sprawozdanie zawierające analizę dotychczasowych środków wspólnotowych w zakresie źródeł hałasu w środowisku.

▼M3

2.  Państwa członkowskie zapewniają przekazanie Komisji danych ze strategicznych map hałasu i streszczeń planów działań określonych w załączniku VI w ciągu sześciu miesięcy od terminów ustanowionych odpowiednio w art. 7 i 8. W tym celu państwa członkowskie przekazują te informacje wyłącznie drogą elektroniczną do obowiązkowego repozytorium danych utworzonego przez Komisję w drodze aktów wykonawczych. Te akty wykonawcze przyjmuje się zgodnie z procedurą sprawdzającą, o której mowa w art. 13 ust. 2. W przypadku konieczności zaktualizowania informacji państwo członkowskie opisuje różnice pomiędzy aktualnymi a pierwotnymi informacjami i podaje przyczyny aktualizacji, udostępniając zaktualizowane informacje w repozytorium danych.

▼B

3.  Komisja tworzy bazę danych ze strategicznych map hałasu w celu ułatwienia sporządzenia sprawozdania określonego w art. 11 i innych prac techniczno-informacyjnych.

4.  Komisja ogłasza co pięć lat uproszczone sprawozdanie na temat danych ze strategicznych map hałasu i planów działań. Termin złożenia pierwszego sprawozdania przypada na dzień 18 lipca 2009 r.

Artykuł 11

Analiza i sprawozdawczość

1.  Komisja przedkłada Parlamentowi Europejskiemu i Radzie w terminie do dnia 18 lipca 2009 r. sprawozdanie z wykonania niniejszej dyrektywy.

2.  Sprawozdanie, o którym mowa, ma zawierać w szczególności ocenę potrzeby dalszych działań wspólnotowych w sprawie hałasu w środowisku i, gdzie konieczne, propozycje strategii wykonawczych dotyczących takich aspektów, jak:

a) długo- i średnioterminowe zadania dotyczące zmniejszania liczby osób, odczuwających negatywne skutki hałasu w środowisku, ze szczególnym uwzględnieniem różnic klimatycznych i kulturowych;

b) dodatkowe środki zmniejszania hałasu w środowisku z konkretnych źródeł, w szczególności z urządzeń pracujących na otwartej przestrzeni, środków transportu i infrastruktury transportu, oraz niektórych kategorii działalności przemysłowej oparte na środkach już wdrożonych lub środkach, których przyjęcie jest dyskutowane;

c) ochrona obszarów ciszy na otwartych terenach poza miastem.

3.  Sprawozdanie ma obejmować analizę jakości środowiska akustycznego na terytorium Wspólnoty, sporządzoną na podstawie danych określonych w art. 10 i uwzględniać postęp naukowo-techniczny i inne istotne informacje. Głównymi kryteriami wyboru proponowanych strategii i środków są obniżenie szkodliwych skutków i stopa efektywności kosztowej.

4.  Po otrzymaniu pierwszego zestawu strategicznych map hałasu Komisja ponownie rozważy:

 możliwość przyjęcia pkt 1 w załączniku I wysokości pomiaru równej 1,5 metra, w odniesieniu do obszarów, na których występują budynki jednopiętrowe,

 niższy dolny limit szacowanej liczby osób narażonych na różne pasma Lden i Lnight w załączniku VI.

5.  Analizy sprawozdania dokonuje się co pięć lat lub, w razie potrzeby, częściej. Sprawozdanie musi zawierać ocenę wykonania niniejszej dyrektywy.

6.  Wraz ze sprawozdaniem przedkłada się, w razie potrzeby, wnioski w sprawie zmiany niniejszej dyrektywy.

▼M4

Artykuł 12

Dostosowanie do postępu naukowo-technicznego

Komisja jest uprawniona do przyjmowania, zgodnie z art. 12a, aktów delegowanych zmieniających pkt 3 załącznika I oraz załączniki II i III w celu dostosowania ich do postępu naukowo-technicznego.

▼M4

Artykuł 12a

Wykonywanie przekazanych uprawnień

1.  Powierzenie Komisji uprawnień do przyjmowania aktów delegowanych podlega warunkom określonym w niniejszym artykule.

2.  Uprawnienia do przyjmowania aktów delegowanych, o których mowa w art. 6 ust. 2 i 3 oraz art. 12, powierza się Komisji na okres pięciu lat od dnia 26 lipca 2019 r. Komisja sporządza sprawozdanie dotyczące przekazania uprawnień nie później niż dziewięć miesięcy przed końcem okresu pięciu lat. Przekazanie uprawnień zostaje automatycznie przedłużone na takie same okresy, chyba że Parlament Europejski lub Rada sprzeciwią się takiemu przedłużeniu nie później niż trzy miesiące przed końcem każdego okresu.

3.  Przekazanie uprawnień, o którym mowa w art. 6 ust. 2 i 3 oraz art. 12, może zostać w dowolnym momencie odwołane przez Parlament Europejski lub przez Radę. Decyzja o odwołaniu kończy przekazanie określonych w niej uprawnień. Decyzja o odwołaniu staje się skuteczna następnego dnia po jej opublikowaniu w Dzienniku Urzędowym Unii Europejskiej lub w późniejszym terminie określonym w tej decyzji. Nie wpływa ona na ważność już obowiązujących aktów delegowanych.

4.  Przed przyjęciem aktu delegowanego Komisja konsultuje się z ekspertami wyznaczonymi przez każde państwo członkowskie zgodnie z zasadami określonymi w Porozumieniu międzyinstytucjonalnym z dnia 13 kwietnia 2016 r. w sprawie lepszego stanowienia prawa ( 4 ).

5.  Niezwłocznie po przyjęciu aktu delegowanego Komisja przekazuje go równocześnie Parlamentowi Europejskiemu i Radzie.

6.  Akt delegowany przyjęty na podstawie art. 6 ust. 2 i 3 oraz art. 12 wchodzi w życie tylko wówczas, gdy ani Parlament Europejski, ani Rada nie wyraziły sprzeciwu w terminie dwóch miesięcy od przekazania tego aktu Parlamentowi Europejskiemu i Radzie, lub gdy, przed upływem tego terminu, zarówno Parlament Europejski, jak i Rada poinformowały Komisję, że nie wniosą sprzeciwu. Termin ten przedłuża się o dwa miesiące z inicjatywy Parlamentu Europejskiego lub Rady.

▼B

Artykuł 13

Komitet

1.  Komitet powołany na mocy art. 18 dyrektywy 2000/14/WE jest organem pomocniczym Komisji.

2.  Ilekroć przywołuje się niniejszy ustęp, mają zastosowanie przepisy art. 5 i 7 decyzji 1999/468/WE, z uwzględnieniem przepisów jej art. 8.

Okres ustanowiony w art. 5 ust. 6 decyzji 1999/468/WE ustala się na trzy miesiące.

▼M4 —————

▼B

Artykuł 14

Transpozycja

1.  Państwa Członkowskie wprowadzają w życie przepisy ustawowe, wykonawcze i administracyjne, niezbędne do wykonania niniejszej dyrektywy w terminie do dnia 18 lipca 2004 r. i powiadamiają o tym Komisję.

Wspomniane środki powinny zawierać odniesienie do niniejszej dyrektywy lub odniesienie to powinno towarzyszyć ich urzędowej publikacji. Metody dokonywania takiego odniesienia określane są przez Państwa Członkowskie.

2.  Państwa Członkowskie przekazują Komisji teksty przepisów prawa krajowego, przyjętych w dziedzinie objętej niniejszą dyrektywą

Artykuł 15

Wejście w życie

Niniejsza dyrektywa wchodzi w życie z dniem jej opublikowania w Dzienniku Urzędowym Wspólnot Europejskich.

Artykuł 16

Adresaci

Niniejsza dyrektywa skierowana jest do Państw Członkowskich.




ZAŁĄCZNIK I

WSKAŹNIKI HAŁASU

określone w art. 5

1.   Definicja dzień–wieczór–noc L den

Poziom dzień–wieczór–noc Lden w decybelach (dB) ustala się według następującego wzoru:

image

gdzie:

 Lday — długookresowa, ważona dźwiękiem A średnia poziomu dźwięku zgodna z definicją podaną w ISO 1996-2: 1987, ustalona dla wszystkich pór dziennych w roku,

 Levening — długookresowa, ważona dźwiękiem A średnia poziomu dźwięku zgodna z definicją podaną w ISO 1996-2: 1987, ustalona dla wszystkich pór wieczornych w roku,

 Lnight — długookresowa, ważona dźwiękiem A średnia poziomu dźwięku zgodna z definicją podaną w ISO 1996-2: 1987, ustalona dla wszystkich pór nocnych w roku,

gdzie:

 pora dzienna trwa 12 godzin, wieczorna — cztery godziny, a nocna — osiem godzin. Państwa Członkowskie mogą skrócić porę wieczorną o jedną lub dwie godziny i przedłużyć w związku z tym porę dzienną i/lub nocną, z zastrzeżeniem, że taka decyzja musi odnosić się jednakowo do wszystkich źródeł i pod warunkiem powiadomienia Komisji o wszelkich systematycznych różnicach w stosunku do opcji domyślnej,

 Państwo Członkowskie wybiera godzinę rozpoczęcia pory dziennej (a w konsekwencji także pory wieczornej i pory nocnej) (wybór, o którym mowa, musi dotyczyć jednakowo wszystkich źródeł hałasu); wartościami domyślnymi są: od 7.00 do 19.00, od 19.00 do 23.00 i od 23.00 do 7.00 czasu miejscowego,

 rok oznacza dany rok w odniesieniu do emisji dźwięku i średni rok w odniesieniu do warunków meteorologicznych;

i gdzie:

 uwzględnia się falę padającą, tzn. nie uwzględnia się dźwięku odbitego od elewacji danego budynku mieszkalnego (na ogół przyjmuje się korekcję o 3 dB).

Wysokość punktu pomiaru Lden zależy od przeznaczenia wyników pomiaru:

 w przypadku gdy dokonuje się obliczeń dla potrzeb sporządzania strategicznych map hałasu w związku z narażeniem na hałas w budynkach i w ich pobliżu, punkty oceny muszą znajdować się 4,0 ± 0, 2 m (od 3,8 do 4,2 m) nad ziemią i na najbardziej narażonej elewacji; przez najbardziej narażoną elewację rozumie się ścianę zewnętrzną zwróconą frontem do konkretnego źródła hałasu i usytuowaną najbliżej niego; do innych celów można dokonywać innych wyborów,

 w przypadku gdy dokonuje się pomiarów dla potrzeb sporządzania strategicznych map hałasu w związku z narażeniem na hałas w budynkach i w ich pobliżu, dopuszcza się wybór innych wysokości, z zastrzeżeniem, że w żadnym razie nie mogą być mniejsze niż 1,5 m nad ziemią i z zastrzeżeniem korekty wyników zgodnie z równorzędną wysokością 4 m,

 do innych celów, takich jak planowanie akustyczne i podział na strefy hałasu, dopuszcza się wybór innych wysokości, z zastrzeżeniem że w żadnym razie nie mogą być mniejsze niż 1,5 m nad ziemią, na przykład dla:

 

 obszarów wiejskich o jednopiętrowej zabudowie mieszkalnej,

 projektowania lokalnych środków zmniejszania wpływu hałasu na konkretne lokale mieszkalne,

 sporządzania szczegółowych map hałasu dla ograniczonego obszaru, ze wskazaniem narażenia poszczególnych lokali mieszkalnych na hałas.

2.   Definicja wskaźnika hałasu dla pory nocnej

Wskaźnik hałasu dla pory nocnej Lnight jest długookresową, ważoną dźwiękiem A średnią poziomu dźwięku zgodną z definicją zawartą w ISO 1996-2: 1987, ustaloną dla wszystkich pór nocnych w roku,

gdzie:

 pora nocna oznacza okres ośmiu godzin, zgodnie z definicją podaną w ust. 1,

 rok oznacza dany rok w odniesieniu do emisji dźwięku i średni rok kalendarzowy w odniesieniu do warunków meteorologicznych, zgodnie z definicją podaną w ust. 1,

 uwzględnia się dźwięk padający, określony w ust. 1,

 punkt pomiaru — jak dla Lden.

3.   Uzupełniające wskaźniki hałasu

W niektórych przypadkach może być korzystne stosowanie dodatkowo do Lden i Lnight, i, odpowiednio, Lday i Levening, specjalnych wskaźników hałasu i związanych wartości granicznych. Poniżej podano niektóre przykłady:

 rozpatrywane źródło hałasu działa jedynie przez niewielką część czasu (na przykład, przez mniej niż 20 % sumy okresów dziennych w roku, sumy okresów wieczornych w roku lub sumy okresów nocnych w roku),

 średnia liczba zdarzeń akustycznych w jednej porze lub kilku porach jest bardzo niska (na przykład mniej niż jedno zdarzenie akustyczne na godzinę; zdarzenie akustyczne określane jest jako sygnał akustyczny trwający krócej niż pięć minut; przykładem jest hałas przejeżdżającego pociągu albo przelatującego samolotu),

 wysoki udział dźwięków niskiej częstotliwości w hałasie,

 LAmax lub SEL (poziom ekspozycji na hałas) dla ochrony okresów nocnych w przypadku szczytów hałasu,

 dodatkowa ochrona weekendów lub konkretnej części roku,

 dodatkowa ochrona pory dziennej,

 dodatkowa ochrona pory wieczornej,

 połączenie hałasu z różnych źródeł,

 obszary ciszy na otwartych terenach poza miastem,

 w skład hałasu wchodzą silne składniki tonowe,

 hałas o charakterze impulsowym.

▼M2




ZAŁĄCZNIK II

METODY OCENY NA POTRZEBY USTALANIA WSKAŹNIKÓW HAŁASU

(o których mowa w art. 6 dyrektywy 2002/49/WE)

1.   WPROWADZENIE

Wartości Lden i Lnight ustala się na stanowiskach oceny za pomocą obliczeń zgodnych z metodą omówioną w rozdziale 2 oraz danymi wyszczególnionymi w rozdziale 3. Pomiarów można dokonywać zgodnie z rozdziałem 4.

2.   WSPÓLNE METODY OCENY HAŁASU

2.1.    Przepisy ogólne – hałas w ruchu drogowym, ruchu kolejowym oraz działalności przemysłowej

2.1.1.    Definicje wskaźników, zakresu częstotliwości i pasma

Obliczenia poziomu hałasu definiuje się ►C1  w zakresie częstotliwości od 63 Hz do 8 kHz pasm oktawowych ◄ . Wyniki dla pasma o danej częstotliwości wyraża się w odpowiednich przedziałach częstotliwości.

Poziom hałasu w ruchu drogowym, kolejowym i działalności przemysłowej oblicza się w pasmach oktawowych, jedynie w przypadku obliczania mocy akustycznej źródła hałasu w ruchu kolejowym korzysta się z pasm tercjowych. W odniesieniu do hałasu w ruchu drogowym, kolejowym i działalności przemysłowej długookresowy, średni poziom ciśnienia akustycznego ważonego dźwiękiem A oblicza się, w oparciu o wyniki uzyskane dla pasm oktawowych, dla pory dziennej, wieczornej i nocnej w sposób zdefiniowany w załączniku I i określony w art. 5 dyrektywy 2002/49/WE, przez zsumowanie danych ze wszystkich częstotliwości:



image

(2.1.1)

gdzie

Ai oznacza krzywą korekcyjną A według definicji zawartej w normie IEC 61672-1;

i = indeks pasma częstotliwości;

natomiast T oznacza czas odpowiadający porze dziennej, wieczornej lub nocnej.

Parametry hałasu:



Lp

Poziom chwilowego ciśnienia akustycznego

[dB]

(ref. 2 10–5 Pa)

LAeq,LT

Ogólny, długookresowy poziom dźwięku L Aeq ze wszystkich źródeł i źródeł obrazu w punkcie R

[dB]

(ref. 2 10–5 Pa)

LW

Poziom mocy akustycznej in situ źródła punktowego (ruchomego lub stałego)

[dB]

(ref. 10–12 W)

LW,i,dir

Kierunkowy poziom mocy akustycznej in situ dla pasma częstotliwości i

[dB]

(ref. 10–12 W)

LW′

Średni poziom mocy akustycznej in situ na metr od źródła liniowego.

[dB/m]

(ref. 10–12 W)

Inne parametry fizyczne:



p

Wartość skuteczna (rms) chwilowego ciśnienia akustycznego

[Pa]

p 0

Referencyjne ciśnienie akustyczne = 2 10–5 Pa

[Pa]

W 0

Referencyjna moc akustyczna = 10–12 W

[wat]

2.1.2.    Ramy jakości

Dokładność wartości wejściowych

Wszystkie wartości wejściowe wpływające na poziom emisji ze źródła wyznacza się z dokładnością odpowiadającą co najmniej poziomowi niepewności ± 2dB(A) w poziomie emisji ze źródła (wszystkie inne parametry pozostają bez zmian).

Stosowanie wartości domyślnych

W przypadku stosowania tej metody dane wejściowe odwzorowują wartości rzeczywiste. Z zasady nie należy opierać się na wartościach czy założeniach domyślnych. Domyślne wartości i założenia wejściowe dopuszcza się, jeżeli pozyskanie danych rzeczywistych wiąże się z nieproporcjonalnie wysokimi kosztami.

Jakość oprogramowania stosowanego do obliczeń

Oprogramowanie stosowane do obliczeń musi wykazywać zgodność z wyszczególnionymi w tym dokumencie metodami, potwierdzoną wynikami warunków testowych.

2.2.    Hałas w ruchu drogowym

2.2.1.    Opis źródła

Klasyfikacja pojazdów

Źródło hałasu w ruchu drogowym ustala się, sumując emisję hałasu z każdego pojazdu uczestniczącego w przepływie ruchu. Pojazdy te dzieli się na pięć odrębnych kategorii, uwzględniających właściwości pojazdów w kategoriach emisji hałasu:

kategoria 1

:

lekkie pojazdy silnikowe,

kategoria 2

:

średnie pojazdy ciężarowe,

kategoria 3

:

pojazdy ciężarowe,

kategoria 4

:

dwukołowe pojazdy silnikowe,

kategoria 5

:

kategoria otwarta.

W przypadku dwukołowych pojazdów silnikowych z uwagi na bardzo duże zróżnicowanie pod względem trybu jazdy i zazwyczaj dużą różnicę w liczebności tych pojazdów, wyodrębnia się dwie podkategorie – motorowery i motocykle o większej mocy.

Używa się czterech pierwszych kategorii, natomiast piąta jest opcjonalna. Kategorię tę wprowadzono z myślą o pojazdach nowego typu, które mogą zostać skonstruowane w przyszłości i które mogą być na tyle odmienne pod względem emisji hałasu, że będą wymagały zdefiniowania dodatkowej kategorii. Kategoria ta może obejmować na przykład pojazdy z napędem elektrycznym lub hybrydowym lub dowolny, opracowany w przyszłości pojazd, znacznie różniący się od pojazdów należących do kategorii 1–4.

W tabeli [2.2.a] podano szczegółowe informacje na temat poszczególnych kategorii pojazdów.



Tabela [2.2.a]

Kategorie pojazdów

Kategoria

Nazwa

Opis

Kategoria pojazdu w UE

Homologacja typu całego pojazdu (1)

1

Lekkie pojazdy silnikowe

Samochody osobowe, samochody dostawcze ≤ 3,5 tony, samochody typu SUV (2), pojazdy wielofunkcyjne (MPV) (3), włącznie z przyczepami i przyczepami turystycznymi

M1 i N1

2

Średnie pojazdy ciężarowe

Średnie pojazdy ciężarowe, samochody dostawcze > 3,5 tony, autobusy, samochody kempingowe itd., dwuosiowe i posiadające opony bliźniacze na tylnej osi

M2, M3 oraz N2, N3

3

Pojazdy ciężarowe

Pojazdy ciężarowe, autokary turystyczne, autobusy, z trzema lub więcej niż trzema osiami

M2 i N2 z przyczepą, M3 i N3

4

Dwukołowe pojazdy silnikowe

4a

Motorowery dwu-, trzy- i czterokołowe

L1, L2, L6

4b

Motocykle z przyczepą boczną i bez, motocykle trzy- i czterokołowe

L3, L4, L5, L7

5

Kategoria otwarta

Zostanie zdefiniowana wedle przyszłych potrzeb

Nie dotyczy

(1)   Dyrektywa 2007/46/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 5 września 2007 r. ustanawiająca ramy dla homologacji pojazdów silnikowych i ich przyczep oraz układów, części i oddzielnych zespołów technicznych przeznaczonych do tych pojazdów (Dz.U. L 263 z 9.10.2007, s. 1).

(2)   Pojazdy sportowo-użytkowe.

(3)   Pojazdy wielofunkcyjne.

Liczba i umiejscowienie równorzędnych źródeł dźwięku

W metodzie tej każdy pojazd (kategorii 1, 2, 3, 4 i 5) jest odwzorowywany przez jedno źródło punktowe emitujące dźwięki w sposób jednorodny w półkulistą przestrzeń (2-π) powyżej podłoża. Pierwsze odbicie od powierzchni jezdni uznaje się za odbicie o wartości bezwzględnej. Jak pokazano na rysunku [2.2.a] źródło punktowe znajduje się na wysokości 0,05 m nad powierzchnią jezdni.

image

Źródło liniowe odwzorowuje przepływ ruchu. W modelu jezdni wielopasmowej, w warunkach wzorcowych, każdy pas powinien być odwzorowany źródłem liniowym umieszczonym pośrodku każdego z pasów. Niemniej dopuszcza się również modelowanie za pomocą jednego źródła liniowego, umiejscowionego pośrodku jezdni dwukierunkowej lub – w przypadku jezdni wielopasmowej – jednego źródła liniowego umiejscowionego na zewnętrznym pasie jezdni.

Emisja mocy akustycznej

Moc akustyczną źródła definiuje się jako „pole częściowo swobodne”, co oznacza, że moc akustyczna uwzględnia oddziaływanie akustyczne odbicia od podłoża znajdującego się bezpośrednio pod modelowanym źródłem, jeżeli w jego bezpośrednim sąsiedztwie nie występują obiekty zakłócające propagację dźwięku, ale nie uwzględnia odbicia od powierzchni jezdni nie znajdującej się bezpośrednio pod modelowanym źródłem.

Emisję z przepływu ruchu odwzorowuje źródło liniowe charakteryzowane kierunkową mocą akustyczną na metr danej częstotliwości. Odwzorowanie to odpowiada sumie mocy emisji dźwięku z poszczególnych pojazdów uczestniczących w przepływie ruchu oraz czasowi, w jakim pojazdy te przebywały na analizowanym odcinku jezdni. Uwzględnienie pojedynczego pojazdu w przepływie ruchu wymaga zastosowania modelu przepływu ruchu.

Jeżeli przyjmuje się stały przepływ ruchu Qm pojazdów kategorii m na godzinę, poruszających się z prędkością średnią vm (w km/h), kierunkową moc akustyczną źródła liniowego LW′, eq,line,i,m na metr w paśmie częstotliwości i od źródła liniowego definiuje się na podstawie:



image

(2.2.1)

gdzie LW′,i,m oznacza kierunkową moc akustyczną jednego pojazdu. LW′,m wyraża się w dB (ref. 10–12 W/m). Powyższe poziomy mocy akustycznej oblicza się dla ►C1  każdego pasma oktawowego i, o częstotliwości od 63 Hz do 8 kHz ◄ .

Dane o przepływie ruchu Qm wyraża się jako średnią roczną na godzinę, na porę dnia (dzienną, wieczorną, nocną), na daną kategorię pojazdu i na źródło liniowe. Dane wejściowe przepływu ruchu pozyskane ze zliczenia ruchu lub z modeli ruchu stosuje się w odniesieniu do pojazdów należących do wszystkich kategorii.

Prędkość vm to reprezentatywna prędkość pojazdu należącego do danej kategorii: w większości przypadków niższa z maksymalnej prędkości dopuszczalnej na danym odcinku jezdni i maksymalnej prędkości dopuszczalnej dla pojazdu należącego do danej kategorii. W przypadku braku miejscowych danych pomiarowych stosuje się maksymalną prędkość dopuszczalną dla pojazdu należącego do danej kategorii.

W przepływie ruchu przyjmuje się, że wszystkie pojazdy należące do kategorii m poruszają się z taką samą prędkością, tzn. vm , średnią prędkością przepływu pojazdów należących do danej kategorii.

Pojazd drogowy modeluje się z wykorzystaniem układu równań matematycznych odwzorowujących dwa główne źródła hałasu:

1) hałas toczenia wywołany wzajemnym oddziaływaniem opony i nawierzchni jezdni;

2) hałas emitowany przez jednostkę napędową pojazdu (silnik, układ wydechowy).

Źródło hałasu toczenia uwzględnia hałas aerodynamiczny.

W przypadku pojazdów lekkich i średnich oraz pojazdów ciężarowych (należących do kategorii 1, 2 i 3) całkowita moc akustyczna odpowiada sumie energii akustycznej hałasu toczenia i jednostki napędowej. W ten sposób całkowity poziom mocy akustycznej źródeł liniowych m = 1, 2 lub 3 definiuje się na podstawie:



image

(2.2.2)

gdzie LWR,i,m oznacza poziom mocy akustycznej hałasu toczenia, a LWP,i,m oznacza poziom mocy akustycznej hałasu jednostki napędowej. Dotyczy to wszystkich zakresów prędkości. W przypadku prędkości niższej niż 20 km/h poziom mocy akustycznej jest identyczny ze zdefiniowanym we wzorze dla vm= 20 km/h.

W przypadku pojazdów dwukołowych (należących do kategorii 4), dla źródła analizuje się wyłącznie poziom hałasu jednostki napędowej:



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

(2.2.3)

Dotyczy to wszystkich zakresów prędkości. W przypadku prędkości niższej niż 20 km/h poziom mocy akustycznej jest identyczny ze zdefiniowanym we wzorze dla vm= 20 km/h.

2.2.2.    Warunki odniesienia

Równania i współczynniki dotyczące źródła odnoszą się do następujących warunków odniesienia:

 stała prędkość pojazdu,

 równa jezdnia,

 temperatura otoczenia τref = 20 °C,

 wirtualna referencyjna nawierzchnia jezdni, wykonana ze średnio zagęszczonego betonu asfaltowego 0/11 i mieszanki grysowo-mastyksowej 0/11 w wieku od 2 do 7 lat oraz w stanie utrzymania określonym w warunkach odniesienia,

 sucha nawierzchnia jezdni,

 opony bez kolców.

2.2.3.    Hałas toczenia

Równanie ogólne

Moc akustyczną hałasu toczenia w paśmie częstotliwości i dla pojazdu należącego do kategorii m = 1, 2 lub 3 definiuje się na podstawie:



image

(2.2.4)

Współczynniki AR,i,m i BR,i,m podaje się w pasmach oktawowych dla każdej kategorii pojazdu oraz dla prędkości referencyjnej vref = 70 km/h. ΔLWR,i,m odpowiada sumie współczynników korekcji emisji hałasu toczenia w konkretnych warunkach drogowych lub dotyczących specyfiki pojazdu, odbiegających od warunków odniesienia:



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

(2.2.5)

ΔLWR,road,i,m oznacza oddziaływanie na hałas toczenia nawierzchni jezdni o właściwościach akustycznych odbiegających od wirtualnej nawierzchni referencyjnej, zdefiniowanej w rozdziale 2.2.2. Uwzględnia oddziaływanie akustyczne na propagację i wytwarzanie hałasu;

ΔLstudded tyres,i,m oznacza współczynnik korekcji odpowiadający wyższemu hałasowi toczenia z pojazdów lekkich, wyposażonych w opony z kolcami;

ΔLWR,acc,i,m oznacza oddziaływanie akustyczne na hałas toczenia skrzyżowania z sygnalizacją świetlną lub ronda. Uwzględnia oddziaływanie zmiany prędkości na hałas;

ΔLW,temp oznacza współczynnik korygujący temperaturę średnią τ odbiegającą od temperatury referencyjnej τref = 20 °C.

Korekcja dla opon z kolcami

Oddziaływanie opon wyposażonych w kolce na poziom hałasu należy uwzględnić tam, gdzie znaczna liczba pojazdów lekkich uwzględnionych w przepływie ruchu porusza się na oponach wyposażonych w kolce przez kilka miesięcy w roku. W przypadku każdego pojazdu należącego do kategorii m = 1 wyposażonego w opony z kolcami, zależne od prędkości podwyższenie poziomu hałasu toczenia ocenia się na podstawie:



Δstud,i (v) = left accolade

a i + b i × lg(50/70) dla v < 50 km/h

(2.2.6)

a i + b i × lg(v/70) dla 50 ≤ v ≤ 90 km/h

a i + b i × lg(90/70) dla v > 90 km/h

gdzie współczynniki ai i bi wyznacza się dla każdego pasma oktawowego.

Podwyższenie emisji hałasu toczenia można przypisać wyłącznie pojazdom lekkim wyposażonym w opony z kolcami i jedynie w konkretnej porze Ts roku (wyrażonej w miesiącach). Jeżeli Qstud,ratio oznacza średni współczynnik całkowitej liczby pojazdów lekkich wyposażonych w opony z kolcami na godzinę w (wyrażonym w miesiącach) okresie Ts , średnioroczny odsetek pojazdów wyposażonych w opony z kolcami ps wyraża się za pomocą wzoru:



image

(2.2.7)

Korekcja wynikowa stosowana do emisji mocy akustycznej hałasu toczenia wywołanego stosowaniem opon z kolcami w pojazdach należących do kategorii m = 1 w paśmie częstotliwości i wynosi:



image

(2.2.8)

Korekcji nie stosuje się do pojazdów należących do wszystkich pozostałych kategorii:



ΔLstuddedtyres,i,m ≠ 1 = 0

(2.2.9)

Oddziaływanie temperatury otoczenia na korekcję hałasu toczenia

Temperatura otoczenia wpływa na emisję hałasu toczenia; poziom mocy akustycznej hałasu toczenia spada wraz ze wzrostem temperatury otoczenia. Oddziaływanie temperatury otoczenia uwzględnia się w korekcie nawierzchni jezdni. Korekcje nawierzchni jezdni ustala się zazwyczaj w temperaturze otoczenia τref = 20 °C. W przypadku innych średniorocznych temperatur otoczenia wyrażanych w °C, hałas nawierzchni jezdni koryguje się na podstawie:



ΔLW,temp,m (τ) = Km × (τref – τ)

(2.2.10)

Współczynnik korygujący ma wartość dodatnią (tzn. poziom hałasu wzrasta) w temperaturze poniżej 20 °C i ujemną (tzn. poziom hałasu spada) w wyższych temperaturach. Współczynnik K zależy od nawierzchni jezdni i właściwości opon oraz, co do zasady, odwzorowuje ogólną zależność częstotliwości. W przypadku wszystkich nawierzchni jezdni stosuje się ogólny współczynnik Km = 1 = 0,08 dB/°C dla pojazdów lekkich (należących do kategorii 1) oraz Km = 2 = Km = 3 = 0,04 dB/°C dla pojazdów ciężarowych (należących do kategorii 2 i 3). Współczynnik korygujący stosuje się równomiernie na wszystkich pasmach oktawowych od 63 do 8 000 Hz.

2.2.4.    Hałas z jednostki napędowej

Równanie ogólne

Emisja hałasu jednostki napędowej uwzględnia hałas emitowany przez silnik, układ wydechowy, przekładnie, wlot powietrza, itp. Poziom mocy akustycznej hałasu jednostki napędowej definiuje się na podstawie:



image

(2.2.11)

Współczynniki AP,i,m i BP,i,m podaje się w pasmach oktawowych dla każdej kategorii pojazdu oraz dla prędkości referencyjnej vref = 70 km/h.

ΔLWP,i,m odpowiada sumie współczynników korygujących stosowanych do emisji hałasu jednostki napędowej w konkretnych warunkach jezdnych lub warunkach regionalnych, odbiegających od warunków odniesienia:



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

(2.2.12)

ΔLWP,road,i,m oznacza oddziaływanie nawierzchni jezdni na hałas jednostki napędowej w formie pochłaniania. Obliczeń dokonuje się zgodnie ze wskazówkami zamieszczonymi w rozdziale 2.2.6.

ΔLWP,acc,i,m i ΔLWP,grad,i,m oznaczają oddziaływanie gradientów jezdni oraz nabierania i wytracania przez pojazd prędkości na skrzyżowaniach. Oddziaływanie poszczególnych warunków, o których mowa powyżej, oblicza się zgodnie ze wskazówkami zamieszczonymi w rozdziałach 2.2.4 i 2.2.5.

Oddziaływanie gradientów jezdni

Gradient jezdni oddziałuje na emisję hałasu pojazdu dwojako: po pierwsze, oddziałuje na prędkość pojazdu, a co za tym idzie, na emisję hałasu toczenia i jednostki napędowej pojazdu; po drugie, oddziałuje na obciążenie silnika i prędkość obrotową silnika, która zmienia się z uwagi na konieczność dobrania właściwego biegu, a tym samym, na emisję hałasu jednostki napędowej pojazdu. W rozdziale tym, w którym przyjęto prędkość stałą, przeanalizowano jedynie oddziaływanie na hałas jednostki napędowej.

Oddziaływanie gradientu jezdni na hałas jednostki napędowej uwzględnia się za pomocą współczynnika korygującego ΔLWP,grad,m , który jest funkcją nachylenia s (w %), prędkości pojazdu vm (w km/h) i kategorii pojazdu m. W przypadku dwukierunkowego przepływu ruchu należy koniecznie podzielić przepływ na dwa elementy, korygując jedną połowę dla podjeżdżania pod wzniesienie, a drugą połowę dla zjeżdżania ze wzniesienia. Współczynnik korygujący stosuje się równomiernie na wszystkich pasmach oktawowych:

dla m = 1



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

image

dla s < – 6 %

(2.2.13)

0

dla – 6 % ≤ s ≤ 2 %

image

dla s > 2 %

dla m = 2



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

image

dla s < – 4 %

(2.2.14)

0

dla – 4 % ≤ s ≤ 0 %

image

dla s > 0 %

dla m = 3



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

image

dla s < – 4 %

(2.2.15)

0

dla – 4 % ≤ s ≤ 0 %

image

dla s > 0 %

dla m = 4



ΔLWP,grad,i,m = 4 = 0

(2.2.16)

Korekcja ΔLWP,grad,m domyślnie uwzględnia oddziaływanie nachylenia na prędkość.

2.2.5.    Oddziaływanie nabierania i wytracania prędkości przez pojazdy

Omówioną poniżej korekcję nabierania i wytracania prędkości stosuje się przed i za skrzyżowaniami z sygnalizacją świetlną oraz przed i za rondami.

Współczynnik korygujący hałasu toczenia ΔLWR,acc,m,k oraz hałasu jednostki napędowej ΔLWP,acc,m,k oznaczają funkcje liniowe odległości x (w m) od źródła punktowego do najbliższego punktu przecięcia obszaru umiejscowienia danego źródła liniowego i następnego źródła liniowego. Współczynniki te stosuje się równomiernie na wszystkich pasmach oktawowych:



image

(2.2.17)

image

(2.2.18)

Współczynniki CR,m,k i CP,m,k są zależne od typu skrzyżowania k (k = 1 dla skrzyżowania z sygnalizacją świetlną; k = 2 dla ronda) i wyznacza się je dla każdej kategorii pojazdów. Korekcja uwzględnia oddziaływanie zmiany prędkości przy dojeżdżaniu do lub zjeżdżaniu ze skrzyżowania czy ronda.

Należy zwrócić uwagę na fakt, że odległość |x| ≥ 100 m, ΔLWR,acc,m,k = ΔLWP,acc,m,k = 0.

2.2.6.    Oddziaływanie typu nawierzchni jezdni

Zasady ogólne

W przypadku nawierzchni jezdni o właściwościach akustycznych odbiegających od nawierzchni referencyjnej stosuje się spektralny współczynnik korygujący hałas toczenia i hałas jednostki napędowej.

Współczynnik korygujący emisję hałasu toczenia ze względu na nawierzchnię jezdni otrzymuje się z:



image

(2.2.19)

gdzie

αi,m oznacza widmowy współczynnik korygujący wyrażony w dB przy prędkości referencyjnej vref dla pojazdu należącego do kategorii m (1, 2 lub 3) i pasma widmowego i;

βm oznacza oddziaływanie prędkości na ograniczanie hałasu toczenia dla pojazdu należącego do kategorii m (1, 2 lub 3), identyczny dla wszystkich pasm częstotliwości.

Współczynnik korygujący emisję hałasu jednostki napędowej ze względu na nawierzchnię jezdni otrzymuje się z:



ΔLWP,road,i,m = min{αi,m ;0}

(2.2.20)

Nawierzchnie dźwiękochłonne ograniczają hałas jednostki napędowej, natomiast inne niż dźwiękochłonne nie zwiększają go.

Oddziaływanie wieku nawierzchni jezdni na charakterystykę hałasu

Charakterystyka hałasu nawierzchni jezdni zależy od wieku nawierzchni i stanu jej utrzymania, przy czym głośność wszystkich nawierzchni wzrasta wraz z ich wiekiem. W tej metodzie wyznaczone parametry nawierzchni jezdni uznaje się za reprezentatywne dla charakterystyki akustycznej typu nawierzchni jezdni, uśrednione względem reprezentatywnego okresu użytkowania nawierzchni i przy założeniu właściwego utrzymania nawierzchni jezdni.

2.3.    Hałas w ruchu kolejowym

2.3.1.    Opis źródła

Klasyfikacja pojazdów

Do celów tej metody obliczania poziomu hałasu pojazd szynowy definiuje się jako odrębną podjednostkę składu szynowego (zazwyczaj lokomotywę, człon napędowy, wagon ciągniony lub wagon towarowy), którą można niezależnie przemieszczać i odłączyć od składu. W pewnych okolicznościach szczególnych mogą występować podjednostki składu szynowego, których nie można odłączyć, np. współdzielące wózek. Do celów tej metody obliczeniowej wszystkie wspomniane podjednostki zostały połączone w jeden pojazd szynowy.

Do celów tej metody obliczeniowej skład obejmuje ciąg sprzężonych pojazdów szynowych.

W tabeli [2.3.a] zdefiniowano wspólną terminologię stosowaną do typów pojazdów szynowych uwzględnionych w źródłowej bazie danych. W tabeli podano właściwe deskryptory, które należy stosować do ogólnego klasyfikowania pojazdów szynowych. Deskryptory te odpowiadają charakterystyce pojazdu szynowego oddziałującej na kierunkową moc akustyczną na metr długości modelowanego równorzędnego źródła liniowego.

Liczbę pojazdów każdego typu ustala się dla każdego odcinka torowiska, w każdym z czasookresów stosowanych w obliczeniach poziomu hałasu. Liczbę pojazdów szynowych wyraża się jako średnią liczbę pojazdów na godzinę, uzyskiwaną z podzielenia całkowitej liczby pojazdów poruszających się w danym czasie przez czas trwania ruchu kolejowego wyrażony w godzinach (np. 24 pojazdy szynowe w ciągu 4 godzin to 6 pojazdów na godzinę). Należy uwzględnić wszystkie typy pojazdów szynowych poruszających się po danym odcinku każdego torowiska.



Tabela [2.3.a]

Klasyfikacja i deskryptory pojazdów szynowych.

Cyfra

1

2

3

4

Deskryptor

Typ pojazdu szynowego

Liczba osi w pojeździe szynowym

Typ układu hamulcowego

Średnica kół

Objaśnienie deskryptora

Litera określająca typ

Rzeczywista liczba osi

Litera określająca typ układu hamulcowego

Litera określająca typ czynnika ograniczającego hałas

Możliwe deskryptory

h

szybki pojazd szynowy (>200 km)

1

c

żeliwne tarcze hamulcowe

n

brak

m

samobieżne wagony pasażerskie

2

k

tarcze hamulcowe kompozytowe lub ze spieku metali

d

tłumiki

p

ciągnione wagony pasażerskie

3

n

bezgwintowy klocek hamulcowy, na przykład tarczowy, bębnowy, magnetyczny

s

ekrany

c

samobieżny i niesamobieżny wagon tramwaju miejskiego lub lekki wagon kolei podziemnej

4

 

o

inne

d

człon napędowy z napędem diesla

itd.

 

 

e

człon napędowy z napędem elektrycznym

 

 

 

a

towarowy pojazd szynowy dowolnego rodzaju

 

 

 

o

inne (tj. pojazdy serwisowe itp.)

 

 

 

Klasyfikacja torowisk i konstrukcji nośnej

Istniejąca infrastruktura torowisk jest niezwykle zróżnicowana ze względu na występowanie kilku istotnych elementów decydujących o ich właściwościach akustycznych i charakteryzujących te właściwości. Typy torowisk stosowane w tej metodzie podano w tabeli [2.3.b] poniżej. Niektóre elementy wywierają duży wpływ na właściwości akustyczne, inne natomiast wywierają wpływ nieznaczny. Z zasady najistotniejsze elementy wywierające wpływ na emisję hałasu w ruchu kolejowym to: chropowatość główki szyny, sztywność przekładki podszynowej, podkład torowiska, styki szynowe i promień krzywizny torowiska. Alternatywnie można zdefiniować ogólną charakterystykę torowiska i w takim przypadku chropowatość główki szyny i szybkość zanikania drgań toru zgodne z normą ISO 3095 to dwa podstawowe parametry decydujące o charakterystyce akustycznej torowiska, plus promień krzywizny torowiska.

Odcinek torowiska definiuje się jako część pojedynczego torowiska znajdującego się na linii kolejowej lub dworcu czy w zajezdni, na którym charakterystyka fizyczna i podstawowe elementy torowiska nie ulegają zmianie.

W tabeli [2.3.b] zdefiniowano wspólną terminologię stosowaną do typów torowisk uwzględnionych w źródłowej bazie danych.



Tabela [2.3.b]

Cyfra

1

2

3

4

5

6

Deskryptor

Podkład torowiska

Chropowatość główki szyny

Typ przekładki szynowej

Dodatkowe czynniki

Styki szyny

Krzywizna

Objaśnienie deskryptora

Typ podkładu torowiska

Wskaźnik chropowatości

Odpowiada oznaczeniu sztywności „akustycznej”

Litera opisująca urządzenie akustyczne

Występowanie styków i rozjazdów

Określa promień krzywizny w m

Dozwolone kody

B

Podsypka

E

Dobrze utrzymana i bardzo gładka

S

Miękka

(150–250 MN/m)

N

Brak

N

Brak

N

Torowisko proste

S

Torowisko płytowe

M

Standardowo utrzymana

M

Średnia

(250–800 MN/m)

D

Tłumik drgań

S

Jeden styk szyny lub zwrotnica

L

Niska

(1 000 –500 m)

L

Wiadukt na podsypce

N

Nieprawidłowo utrzymana

H

Sztywny

(800–1 000 MN/m)

B

Niska bariera

D

Dwa styki szyny lub dwie zwrotnice na 100 m

M

Średnia

(Mniej niż 500 m i więcej niż 300 m)

N

Wiadukt bez podsypki

B

Niekonserwowana i w złym stanie

 

A

Amortyzator na torze płytowym

M

Ponad dwa styki szyny lub dwie zwrotnice na 100 m

H

Wysoka

(Mniej niż 300 m)

T

Tor w otulinie

 

 

E

Szyna w otulinie

 

 

O

Inne

 

 

O

Inne

 

 

Liczba i umiejscowienie równorzędnych źródeł dźwięku

image

Poszczególne równorzędne liniowe źródła hałasu są umiejscowione na różnych wysokościach i pośrodku torowiska. Wszystkie wysokości odwzorowuje się względem płaszczyzny stycznej do dwóch górnych powierzchni obu szyn.

Źródła równorzędne uwzględniają poszczególne źródła fizyczne (indeks p). Źródła fizyczne dzieli się na poszczególne kategorie, zależne od mechanizmu emitowania hałasu i są to: 1) hałas toczenia (uwzględniający nie tylko drgania podkładu szyny i torowiska oraz drgania kół, ale także – o ile występuje – hałas emitowany przez konstrukcję nośną towarowych pojazdów szynowych); 2) hałas trakcji; 3) hałas aerodynamiczny; 4) hałas uderzeniowy (zwrotnic, przejazdów i węzłów); 5) hałas pisków; 6) hałas wywołany oddziaływaniem akustycznym obiektów infrastruktury towarzyszącej, na przykład mostów i wiaduktów.

1) Hałas chropowatości kół i główek szyny emitowany z trzech tras propagacji dźwięku do powierzchni wypromieniowanej wiązki częstotliwości dźwięku (torów, kół i konstrukcji nośnej) oznacza hałas toczenia. Przyjmuje się, że źródło hałasu jest umiejscowione na wysokości h = 0,5 m (powierzchnia wypromieniowanej wiązki A) odwzorowującej oddziaływanie akustyczne powierzchni torowisk, w tym w szczególności torowisk płytowych (ich części odpowiadającej za propagację dźwięku), i odwzorowującej oddziaływanie kół i konstrukcji nośnej pojazdu na hałas (w przypadku składów towarowych).

2) Wysokości umiejscowienia równorzędnych źródeł hałasu emitowanego przez zespół trakcyjny wahają się od 0,5 m (źródło A) do 4,0 m (źródło B), zależnie od fizycznego umiejscowienia danego elementu. Takie źródła dźwięku jak przekładnie i silniki elektryczne często umiejscowione są na wysokości osi 0,5 m (źródło A). Osłony żaluzjowe i nawiewniki mogą być umiejscowione na różnych wysokościach; układy wydechowe silników pojazdów napędzanych olejem napędowym są często umiejscowione na wysokości dachu, tzn. 4,0 m (źródło B). Pozostałe źródła hałasu trakcji, na przykład wentylatory czy zespoły silników diesla, mogą być umiejscowione na wysokości 0,5 m (źródło A) lub 4,0 m (źródło B). Jeżeli dokładna wysokość umiejscowienia źródła mieści się w zakresie wysokości modelowych, energia akustyczna rozchodzi się proporcjonalnie do najbliższych wysokości umiejscowienia źródła przyległego.

Z tego względu metoda zakłada dwie wysokości umiejscowienia źródła, a mianowicie 0,5 m (źródło A) i 4,0 m (źródło B), natomiast związaną z każdym z tych źródeł równorzędną moc akustyczną dzieli się między oba źródła zależnie od konkretnej konfiguracji źródła umiejscowionego na danym typie jednostki.

3) Oddziaływanie akustyczne hałasu aerodynamicznego jest związane ze źródłem umiejscowionym na wysokości 0,5 m (odwzorowującej osłony i ekrany, źródło A) oraz źródłem umiejscowionym na wysokości 4,0 m (modelowanie wszystkich podzespołów umiejscowionych powyżej dachu pojazdu oraz pantografu, źródło B). Dobór wysokości umiejscowienia źródła wynoszącej 4,0 m i uwzględniającej oddziaływanie akustyczne pantografu uznaje się za model prosty, przy czym przyjmowanie tej wysokości wymaga dogłębnej analizy, jeżeli głównym celem modelu jest ustalenie właściwej wysokości bariery dźwiękoszczelnej.

4) Hałas uderzeniowy jest związany ze źródłem dźwięku umiejscowionym na wysokości 0,5 m (źródło A).

5) Hałas pochodzący z pisków jest związany ze źródłem dźwięku umiejscowionym na wysokości 0,5 m (źródło A).

6) Hałas emitowany przez mosty jest związany ze źródłem dźwięku umiejscowionym na wysokości 0,5 m (źródło A).

2.3.2.    Emisja mocy akustycznej

Równania ogólne

Analogicznie do modelu hałasu w ruchu drogowym, model hałasu w ruchu kolejowym wyznacza emisję mocy akustycznej dźwięku emitowanego przez pojazd należący do danego typu i poruszający się po torowisku danego typu, spełniających szereg wymogów zdefiniowanych w klasyfikacji pojazdu i torowiska, wyrażoną wartościami mocy akustycznej dla każdego z pojazdów (LW,0).

Emisję hałasu przepływu ruchu na każdym torze odwzorowuje się za pomocą układu 2 źródeł liniowych scharakteryzowanych kierunkową mocą akustyczną na metr w danym paśmie częstotliwości. Odpowiada to sumie emisji dźwięku emitowanego przez uwzględnione w przepływie ruchu pojazdy jednostkowe, a w szczególnym przypadku pojazdów nieruchomych – czasu, przez jaki pojazdy te przebywały na analizowanym odcinku linii kolejowej.

Kierunkową moc akustyczną na metr w danym paśmie częstotliwości wszystkich pojazdów poruszających się po każdym z odcinków torowiska danego typu (j) definiuje się:

 dla każdego pasma częstotliwości (i),

 dla każdej podanej wysokości źródła (h) (dla źródeł umiejscowionych na wysokości 0,5 h = 1, dla źródeł umiejscowionych na wysokości 4,0 m h = 2),

i jest to suma energii akustycznej wszystkich czynników oddziałujących na poziom hałasu wszystkich pojazdów poruszających się po danym odcinku torowiska j. Uwzględnia się czynniki oddziałujące na poziom hałasu:

 ze wszystkich typów pojazdów (t),

 przy różnych prędkościach (s),

 w konkretnych warunkach jezdnych (prędkość stała) (c),

 dla każdego typu źródła fizycznego (źródeł oddziaływania akustycznego na hałas toczenia, hałas uderzeniowy, hałas pisków, hałas trakcji, hałas aerodynamiczny i dodatkowych oddziaływań akustycznych, na przykład hałasu wiaduktów i mostów) (p).

Poniższy wzór stosuje się do obliczania kierunkowej mocy akustycznej na metr (oddziaływania akustycznego części odpowiadającej za propagację dźwięku) średniego ruchu mieszanego na odcinku torowiska j:



image

(2.3.1)

gdzie

Tref

=

referencyjny czas analizowania średniego ruchu;

X

=

całkowita liczba możliwych kombinacji i, t, s, c, p dla każdego odcinka torowiska j;

t

=

wskaźnik typów pojazdów na odcinku torowiska j;

s

=

wskaźnik prędkości składu: liczba wskaźników jest równa liczbie rożnych prędkości średnich na odcinku torowiska j;

c

=

wskaźnik warunków jezdnych: 1 (dla prędkości stałej), 2 (bieg jałowy);

p

=

wskaźnik typów źródeł fizycznych: 1 (dla hałasu toczenia i uderzeniowego), 2 (pisk na łuku), 3 (hałas trakcji), 4 (hałas aerodynamiczny), 5 (dodatkowe efekty akustyczne);

LW′,eq,line,x

=

x kierunkowa moc akustyczna na metr dla źródła liniowego przy jednej z kombinacji t, s, c, p na każdym odcinku torowiska j.

Jeżeli przyjmuje się stały przepływ Q pojazdów na godzinę, poruszających się z prędkością średnią v, przeciętnie w każdym momencie określonego przedziału czasowego, liczba Q/v pojazdów poruszających się po danym odcinku linii kolejowej w określonym przedziale czasowym będzie równorzędna. Emisję hałasu przepływu pojazdów wyrażoną w kategoriach kierunkowej mocy akustycznej na metr LW′,eq,line [podaną w dB/m (ref. 10–12 W)] scala się przez:



image (dla c=1)

(2.3.2)

gdzie

  Q oznacza średnią liczbę pojazdów typu t na godzinę, poruszających się po danym odcinku torowiska j przy średniej prędkości składu s i w warunkach jezdnych c ,

  v oznacza prędkość na odcinku torowiska j dla typu pojazdu t i średniej prędkości składu s ,

 wartość LW,0,dir oznacza poziom kierunkowej mocy akustycznej konkretnego hałasu (toczenia, uderzenia, pisków, hamowania, trakcji, aerodynamicznego, innego rodzaju oddziaływania akustycznego) pojazdu jednostkowego, rozchodzącego się w kierunkach ψ, φ, zdefiniowanego w odniesieniu do kierunku, w którym pojazd się porusza (zob. rysunek [2.3.b]).

W przypadku źródła nieruchomego, na przykład znajdującego się na biegu jałowym, przyjmuje się, że przez cały czas Tidle pojazd znajduje się na stałej pozycji odcinka torowiska o długości L. W związku z tym, w przypadku Tref jako czasu referencyjnego dla oceny hałasu (np. 12 godzin, 4 godziny, 8 godzin), kierunkową moc akustyczną dla długości jednostkowej na tym torowisku definiuje się na podstawie:



image

(dla c=2)

(2.3.4)

Z zasady kierunkową moc akustyczną wyznacza się z każdego konkretnego źródła jako:



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

(2.3.5)

gdzie

  ΔLW,dir,vert,i oznacza (bezwymiarową) funkcję ψ korekcji kierunkowości pionowej (rysunek [2.3.b]),

  ΔLW,dir,hor,i oznacza (bezwymiarową) funkcję φ korekcji kierunkowości poziomej (rysunek [2.3.b]),

oraz gdzie LW,0,dir,i(ψ,φ) , po wyznaczeniu z pasm tercjowych, wyraża się w pasmach oktawowych poprzez dodanie energii akustycznej każdego kolejnego pasma tercjowego do energii akustycznej odpowiadającego mu pasma oktawowego.

image

Do celów obliczeń moc akustyczną źródła wyraża się w szczególności kierunkową mocą akustyczną na 1 m długości torowiska LW',tot,dir,i co umożliwia uwzględnienie kierunkowości źródeł w ich płaszczyźnie pionowej i poziomej, za pomocą korekcji dodatkowych.

Dla każdej kombinacji pojazd-tor-prędkość-warunki jezdne analizuje się kilka LW,0,dir,i (ψ,φ):

 dla każdego tercjowego pasma częstotliwości ( i ),

 dla każdego odcinka torowiska ( j ),

 wysokości źródła ( h ) (dla źródeł umiejscowionych na wysokości 0,5 m h= 1, na wysokości 4,0 m h= 2),

 kierunkowości ( d ) źródła.

Układ LW,0,dir,i (ψ,φ) analizuje się dla każdej kombinacji pojazd–tor–prędkość–warunki jezdne, każdego odcinka torowiska, wysokości odpowiadających h = 1 oraz h = 2 i kierunkowości.

Hałas toczenia

Oddziaływanie pojazdu i torowiska na poziom hałasu toczenia dzieli się na cztery elementy podstawowe: chropowatość kół, chropowatość główki szyny, funkcję przenoszenia drgań z pojazdu na koła i konstrukcję nośną (składy towarowe) oraz funkcję torowiska w przenoszeniu hałasu. Chropowatość kół i główki szyny powoduje wzbudzenie drgań w punkcie styku szyny z kołem, a funkcje przenoszenia hałasu to dwie funkcje empiryczne lub modelowane, odwzorowujące całe złożone zjawisko powstawania drgań mechanicznych i generowania dźwięku na powierzchniach koła, szyny, podkładu kolejowego i podtorza. Podział ten odwzorowuje dane fizyczne, które potwierdzają, że chropowatość szyny może być przyczyną wzbudzania drgań nie tylko na szynie, ale także na kole i odwrotnie. Nieuwzględnienie jednego z tych czterech parametrów uniemożliwiłoby odrębne klasyfikowanie torowisk i składów.

Chropowatość kół i szyny

Hałas toczenia jest wzbudzany przede wszystkim chropowatością szyny i kół w zakresie długości fali od 5–500 mm.

Poziom chropowatości Lr definiuje się jako 10-krotność logarytmu przy podstawie 10 kwadratu wartości średniokwadratowej r2 chropowatości powierzchni jezdnej szyny lub koła względem kierunku poruszania się (płaszczyzna wzdłużna), mierzonej w μm, na określonej długości szyny lub pełnej średnicy koła, dzieloną przez kwadrat wartości referencyjnej
image :



image

dB

(2.3.6)

gdzie

r 0

=

1 μm

r

=

wartość skuteczna pionowej różnicy przemieszczenia powierzchni styku względem poziomu podłoża

Poziom chropowatości Lr wyznacza się zazwyczaj jako widmo fali λ i konwertuje na widmo częstotliwości f = v/λ, gdzie f oznacza częstotliwość środkowego pasma danego pasma tercjowego wyrażoną w Hz, λ oznacza długość fali w m, ►C1  a v to prędkość składu w m/s ◄ . Widmo chropowatości, wyrażone jako funkcja częstotliwości, zmienia się wzdłuż osi częstotliwości wyznaczonej dla różnych prędkości. Z zasady po konwersji do widma częstotliwości w oparciu o prędkość konieczne jest wyznaczenie nowych wartości widma pasma tercjowego, uśrednionych między dwoma odpowiadającymi im pasmami tercjowymi na danej długości fali. Aby oszacować całkowite efektywne widmo częstotliwości chropowatości względem właściwej prędkości składu, dwa odnośne pasma tercjowe zdefiniowane na danej długości fali uśrednia się pod względem energii akustycznej i proporcjonalnie.

Poziom chropowatości szyny (chropowatości przytorowej) dla pasma i na określonej długości fali zdefiniowany jako Lr,TR,i .

Przez analogię, poziom chropowatości kół (chropowatości bocznej osi pojazdu) dla pasma i na określonej długości fali zdefiniowany jako Lr,VEH,i.

Poziom chropowatości całkowitej i efektywnej dla pasma i (LR,tot,i ) na określonej długości fali definiuje się jako sumę energii akustycznej poziomów chropowatości szyny i kół ►C1  A3 (λ) ◄ oraz filtra stycznego, co służy uwzględnieniu oddziaływania filtra na powierzchnię szyny i koła i wyraża się w dB:



image

(2.3.7)

gdzie jest wyrażony jako funkcja pasma i na określonej długości fali, odpowiadająca długości fali λ.

Filtr styczny jest zależny od typu szyny i kół oraz obciążenia.

W metodzie tej wykorzystuje się całkowitą chropowatość efektywną dla odcinka torowiska j i typu pojazdu t poruszającego się z właściwą prędkością v.

Funkcje przenoszenia hałasu przez pojazd, tor i konstrukcję nośną

Trzy funkcje przenoszenia hałasu niezależne od prędkości LH,TR,i LH,VEH,i oraz LH,VEH,SUP,i definiuje się w następujący sposób: pierwszą z wymienionych dla każdego odcinka torowiska j, a dwie pozostałe dla każdego typu pojazdu t. Funkcje te dotyczą poziomu całkowitej chropowatości efektywnej oraz odpowiednio mocy akustycznej torowiska, kół i konstrukcji nośnej.

Oddziaływanie konstrukcji nośnej na emisję hałasu analizuje się wyłącznie w odniesieniu do wagonów towarowych, a zatem jedynie dla pojazdów szynowych typu „a”.

W przypadku hałasu toczenia wymienione funkcje przenoszenia hałasu i poziom całkowitej chropowatości efektywnej dokładnie odwzorowują zatem oddziaływanie torowiska i pojazdu na hałas. Hałas toczenia pomija się, jeżeli pojazd znajduje się na biegu jałowym.

W przypadku mocy akustycznej obliczanej na pojazd, hałas toczenia oblicza się na wysokości osi i przyjmuje się, że wartość wejściowa to całkowity poziom chropowatości efektywnej LR,TOT,i , jako funkcja prędkości pojazdu v, funkcje przenoszenia hałasu przez torowisko, pojazd i konstrukcję nośną LH,TR,i , LH,VEH,i oraz LH,VEH,SUP,i , a także łączna liczba osi Na :

dla 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)

gdzie Na to liczba osi w pojeździe na typ pojazdu t.

image

Do ustalenia całkowitej chropowatości efektywnej, a tym samym mocy akustycznej pojazdów, stosuje się prędkość minimalną 50 km/h (w przypadku tramwajów i lekkich wagonów kolei podziemnej 30 km/h) (prędkość ta nie wpływa na obliczenia przepływu pojazdów), co służy skompensowaniu potencjalnego błędu wynikającego z uproszczenia definicji hałasu toczenia, hałasu hamowania oraz hałasu uderzeniowego rozjazdów i zwrotnic.

Hałas uderzeniowy (rozjazdy, zwrotnice i węzły)

Hałas uderzeniowy mogą emitować rozjazdy, zwrotnice i styki szyn lub przewężenia. Natężenie hałasu uderzeniowego może być różne i może zagłuszać hałas toczenia. Hałas uderzeniowy analizuje się w odniesieniu do torów łączonych. Modelowania należy unikać w przypadku hałasu uderzeniowego wywołanego przez zwrotnice, rozjazdy i styki rozmieszczone na odcinkach torowiska, na których prędkość dopuszczalna jest niższa niż 50 km/h (w przypadku tramwajów i lekkich wagonów kolei podziemnej 30 km/h), ponieważ prędkość minimalną niższą niż 50 km/h (w przypadku tramwajów i lekkich wagonów kolei podziemnej 30 km/h) stosuje się do uwzględnienia większej liczby oddziaływań akustycznych, o czym mowa w rozdziale poświęconym hałasowi toczenia. Modelowania hałasu uderzeniowego należy unikać również w warunkach jezdnych c = 2 (bieg jałowy).

Hałas uderzeniowy uwzględnia się we współczynniku hałasu toczenia poprzez dodanie (energii akustycznej) dodatkowego poziomu chropowatości fikcyjnego uderzenia do poziomu całkowitej chropowatości efektywnej na każdym, konkretnym odcinku torowiska j, na którym występuje ten hałas. W tym przypadku stosuje się nową wartość LR,TOT + IMPACT,i , zastępującą LR,TOT,i , otrzymując równanie:



image

dB

(2.3.11)

LR,IMPACT,i oznacza widmo pasma tercjowego (jako funkcja częstotliwości). Aby otrzymać takie widmo częstotliwości, widmo wyznacza się jako funkcję długości fali λ i konwertuje na pożądane widmo jako funkcję częstotliwości, z zastosowaniem zależności λ = v/f, gdzie f to wyrażona w Hz częstotliwość środkowego pasma tercjowego, ►C1  a v to prędkość s pojazdu danego typu t, wyrażona w m/s ◄ .

Hałas uderzeniowy zależy od intensywności i liczby uderzeń na długość jednostki lub zagęszczenia styków, a zatem w przypadku wielu uderzeń zastosowany w powyższym równaniu poziom chropowatości uderzeniowej oblicza się w sposób następujący:



image

dB

(2.3.12)

gdzie LR,IMPACT – SINGLE,i oznacza poziom chropowatości uderzeniowej dla jednego uderzenia, a nl to zagęszczenie styków.

Domyślny poziom chropowatości uderzeniowej podano dla zagęszczenia styków nl = 0,01 m–1, co daje jeden styk szyny na każde 100 m torowiska. Okoliczności, w których liczba styków jest inna, przybliża się, korygując zagęszczenie styków nl . Należy zwrócić uwagę na fakt, że przy modelowaniu układu i segmentacji torowiska uwzględnia się zagęszczenie styków, tj. konieczne może być uwzględnienie odrębnego segmentu źródła dla każdej nitki torowiska o większej liczbie styków. LW,0 oddziaływania torowiska, kół/wózka i konstrukcji nośnej zwiększa się za pomocą LR,IMPACT,i dla każdych +/– 50 m przed i za stykiem. W przypadku rzędu styków zakres ich odziaływania wzrasta od – 50 m przed pierwszym stykiem do + 50 m od ostatniego styku.

Możliwość zastosowania powyższych widm mocy akustycznej weryfikuje się zazwyczaj w terenie.

W przypadku torów łączonych stosuje się wartość domyślną nl 0,01.

Hałas pisków

Piski na łuku to szczególne źródło hałasu związanego z krzywiznami torowiska i na nich występującego. Ponieważ hałas ten może być istotny, należy go właściwie opisać. Poziom hałasu pisków krzywizny torowiska zależy od samej krzywizny, warunków tarcia, prędkości składu oraz geometrii i dynamiki zestawu tor-koła. Pożądany poziom emisji wyznacza się dla krzywizn o promieniu niższym lub równym 500 m oraz dla ostrzejszych krzywizn i rozgałęzień przejazdów o promieniu poniżej 300 m. Poziom emisji hałasu należy wyznaczać dla każdego typu taboru odrębnie z uwagi na znacznie niższą podatność pewnych typów kół i wózków na emitowanie pisków.

Możliwość zastosowania powyższych widm mocy akustycznej zazwyczaj weryfikuje się w terenie, zwłaszcza w przypadku tramwajów.

W podejściu prostym hałas emitowany pisków analizuje się, dodając 8 dB dla R < 300 m i 5 dB dla 300 m < R < 500 m do widm mocy akustycznej hałasu toczenia we wszystkich częstotliwościach. Oddziaływanie pisków wyznacza się na odcinkach linii kolejowej o promieniu mieszczącym się w zakresach, o których mowa powyżej, na długości torowiska wynoszącej co najmniej 50 m.

Hałas trakcji

Ponieważ hałas trakcji jest inny dla każdej charakterystyki warunków roboczych, między innymi stałej prędkości, wytracania i nabierania prędkości oraz biegu jałowego, wartości stałe wyznacza się jedynie dla dwóch modelowanych elementów: stałej prędkości (mającej zastosowanie również wtedy, gdy skład wytraca lub nabiera prędkości) i biegu jałowego. Modelowana moc akustyczna źródła odpowiada wyłącznie warunkom obciążenia maksymalnego i daje wartości LW,0,const,i = LW,0,idling,i . Jak wskazano w rozdziale 2.3.1, wartość LW,0,idling,i odpowiada udziałowi wszystkich fizycznych źródeł hałasu danego pojazdu, przypisywanych konkretnej wysokości.

Wartość LW,0,idling,i wyraża się jako statyczne źródło hałasu na biegu jałowym w czasie pozostawania na biegu jałowym, a ponadto, zgodnie z opisem przedstawionym w następnym rozdziale poświęconym hałasowi z działalności przemysłowej, wartość tę modeluje się jako stałe źródło punktowe. Analizuje się ją wyłącznie w odniesieniu do pociągów, które pozostają na biegu jałowym dłużej niż 0,5 godziny.

Wartości te można pozyskać z pomiarów wszystkich źródeł w każdych warunkach roboczych lub w drodze odrębnej analizy właściwości źródeł częściowych, wyznaczając zależność między ich parametrami i względną mocą akustyczną. Wartości te można wyznaczyć w oparciu o pomiary wykonane na pojeździe nieruchomym, różnicując liczbę obrotów zespołu trakcyjnego zgodnie z normą ISO 3095:2005. Odpowiednio do zakresu obliczeń należy scharakteryzować kilka hałasów trakcji, które mogą nie być bezpośrednio zależne od prędkości składu:

 hałas emitowany przez mechanizm napędowy, na przykład silnik diesla (w tym wlot, wydech i zespół silnika), przekładnię, alternatory elektryczne, zależny przede wszystkim od liczby obrotów silnika na minutę (rpm) oraz źródeł elektrycznych, takich jak przetworniki, w większości przypadków zależny od obciążenia,

 hałas emitowany przez wentylatory i układy chłodzenia zależny od prędkości obrotów wentylatora; w pewnych przypadkach wentylatory mogą być bezpośrednio sprzęgnięte z układem przenoszenia napędu,

 korekcję emisji hałasu stosuje się do źródeł hałasu chwilowego, na przykład sprężarek, zaworów i innych podzespołów charakteryzujących się określonym czasem pracy.

Ponieważ każde z tych źródeł może się w każdych warunkach roboczych zachowywać inaczej, hałas trakcji należy wyznaczyć dla określonych warunków roboczych. Wartości mocy akustycznej uzyskuje się z pomiarów przeprowadzanych w warunkach kontrolowanych. Z zasady lokomotywy wykazują większe zróżnicowanie obciążenia z uwagi na różną liczbę ciągnionych pojazdów, w związku z czym moc wyjściowa w ich przypadku może się istotnie różnić, natomiast zespoły trakcyjne, na przykład elektryczne zespoły trakcyjne (EZT), zespoły trakcyjne o napędzie spalinowym (ZTS) i pociągi szybkobieżne charakteryzują się obciążeniem dokładniej zdefiniowanym.

Nie dokonuje się wcześniejszego przypisania źródła mocy akustycznej do wysokości źródła, a wybór wysokości umiejscowienia źródła zależy od oceny konkretnego hałasu i pojazdu. Modeluje się je jako umiejscowione przy źródle A (h = 1) i przy źródle B (h = 2).

Hałas aerodynamiczny

Hałas aerodynamiczny ma znaczenie wyłącznie przy dużych prędkościach, przekraczających 200 km/h, zatem w pierwszej kolejności należy sprawdzić, czy jest on faktycznie niezbędny do określonych zastosowań. Jeżeli znana jest chropowatość oddziałująca na hałas toczenia oraz funkcje przenoszenia hałasu, można ją odnieść do wyższych prędkości oraz porównać z posiadanymi danymi dotyczącymi dużych prędkości, upewniając się, czy hałas aerodynamiczny osiąga wyższe poziomy. Jeżeli prędkości składu na trasie przekraczają 200 km/h ale nie przekraczają 250 km/h, w pewnych przypadkach, zależnych od konstrukcji pojazdu, uwzględnianie hałasu aerodynamicznego może nie być konieczne.

Oddziaływanie hałasu aerodynamicznego wyraża się jako funkcję prędkości:



image

dB

dla h = 1

(2.3.13)

image

dB

dla h = 2

(2.3.14)

gdzie

v 0 oznacza prędkość, przy której hałas aerodynamiczny jest dominujący, ustaloną na 300 km/h;

LW,0,1,i oznacza referencyjną moc akustyczną wyznaczoną z dwóch lub większej liczby punktów pomiarowych dla źródeł umiejscowionych na znanej wysokości, na przykład pierwszego wózka;

LW,0,2,i oznacza referencyjną moc akustyczną wyznaczoną z dwóch lub większej liczby punktów pomiarowych dla źródeł umiejscowionych na znanych wysokościach źródła, na przykład na wysokościach skrajni pantografu;

α1,i oznacza współczynnik wyznaczony z dwóch lub większej liczby punktów pomiarowych dla źródeł umiejscowionych na znanych wysokościach, na przykład pierwszego wózka;

α2,i oznacza współczynnik wyznaczony z dwóch lub większej liczby punktów pomiarowych dla źródeł umiejscowionych na znanych wysokościach, na przykład wysokościach skrajni pantografu.

Kierunkowość źródła

Kierunkowość poziomą ΔLW,dir,hor,i wyrażoną w dB wyznacza się na płaszczyźnie poziomej i domyślnie można przyjąć, że jest to wartość dipolowa dotycząca oddziaływań akustycznych na hałas toczenia, uderzenia (styki szyny itp.), pisków, hamowania, wentylatorów oraz oddziaływań aerodynamicznych, wyznaczana dla każdego pasma i częstotliwości na podstawie:



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

(2.3.15)

Kierunkowość pionową ΔLW,dir,ver,i wyrażoną w dB wyznacza się na płaszczyźnie pionowej dla źródła A (h = 1) jako funkcję częstotliwości pasma środkowego fc,i każdego pasma częstotliwości i oraz dla – π/2 < ψ < π/2 na podstawie:



image

(2.3.16)

dla źródła B (h = 2) w przypadku akustycznego oddziaływania hałasu aerodynamicznego:



ΔLW,dir,ver,i = 10 × lg(cos2 ψ)

dla ψ < 0

(2.3.17)

ΔLW,dir,ver,i = 0 w pozostałych przypadkach.

Nie analizuje się kierunkowości ΔLdir,ver,i dla pozostałych oddziaływań akustycznych źródła B (h = 2), ponieważ w przypadku tych źródeł, umiejscowionych w tym położeniu, przyjmuje się wszechkierunkowość.

2.3.3.    Dodatkowe oddziaływania akustyczne

Korekcja propagacji dźwięku w konstrukcjach (mostów i wiaduktów)

W przypadku gdy odcinek torowiska przebiega przez most, konieczne jest przeanalizowanie hałasu dodatkowego, generowanego z drgań mostu wynikających ze wzbudzenia wywołanego przez przejeżdżający pociąg. Ponieważ z uwagi na złożone ukształtowanie brył mostów nie istnieje prosta metoda modelowania emisji hałasu z mostu jako dodatkowego źródła hałasu, hałas generowany przez most ocenia się, podwyższając hałas toczenia. Podwyższenie poziomu hałasu modeluje się wyłącznie przez dodawanie stałego przyrostu mocy akustycznej na każde pasmo tercjowe. Moc akustyczna samego hałasu toczenia ulega zmianie z chwilą uwzględnienia korekcji i zastosowania nowej wartości LW,0,rolling–and–bridge,i w miejsce poprzedniej LW,0,rolling-only,i :



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

dB

(2.3.18)

gdzie Cbridge oznacza stałą zależną od typu mostu, a LW,0,rolling–only,i oznacza moc akustyczną hałasu toczenia na danym moście, zależną wyłącznie od właściwości pojazdu i torowiska.

Korekcja uwzględniająca inne źródła hałasu w ruchu kolejowym

Hałas w ruchu kolejowym może być związany z występowaniem różnych źródeł hałasu, na przykład lokomotywowni, stacji załadunkowych/wyładunkowych, dworców, dzwonków, głośników dworcowych itp. Źródła te traktuje się jako źródła hałasu z działalności przemysłowej (stałe źródła hałasu) i, w miarę potrzeb, modeluje się je zgodnie z treścią następnego rozdziału, poświęconego hałasowi z działalności przemysłowej.

2.4.    Hałas z działalności przemysłowej

2.4.1.    Opis źródła

Klasyfikacja typów źródeł (punktowe, liniowe, obszarowe)

Wymiary źródeł hałasu z działalności przemysłowej mogą być bardzo zróżnicowane. Mogą to być duże zakłady przemysłowe lub małe źródła skoncentrowane, na przykład niewielkie urządzenia czy maszyny wykorzystywane w zakładach produkcyjnych. W związku z tym każde oceniane źródło wymaga zastosowania właściwej techniki modelowania. W zależności od rozmiarów i rozkładu kilku źródeł jednostkowych na danym obszarze, należących do tego samego zakładu produkcyjnego, źródła można modelować jako punktowe, liniowe lub obszarowe. W praktyce obliczenia oddziaływania akustycznego zawsze opierają się na źródłach punktowych, przy czym do odwzorowania naprawdę złożonego źródła, rozciągającego się przede wszystkim na danej linii lub obszarze, można posłużyć się kilkoma źródłami punktowymi.

Liczba i umiejscowienie równorzędnych źródeł dźwięku

Rzeczywiste źródła dźwięku modeluje się za pomocą równorzędnych źródeł dźwięku odwzorowanych z wykorzystaniem jednego lub większej liczby źródeł punktowych, dzięki czemu ogólna moc akustyczna rzeczywistego źródła odpowiada sumie jednostkowych mocy akustycznych przypisanych do poszczególnych źródeł punktowych.

Zasady ogólne, które należy stosować do definiowania liczby zastosowanych źródeł punktowych to:

 źródła liniowe lub powierzchniowe, których największy wymiar jest mniejszy od 1/2 odległości między źródłem a odbiornikiem, można modelować jako jednostkowe źródła punktowe,

 źródła, których największy wymiar jest większy od 1/2 odległości między źródłem a odbiornikiem, należy modelować za pomocą zestawu niekoherentnych źródeł punktowych umiejscowionych w jednej linii lub zestawu niekoherentnych źródeł punktowych umiejscowionych na danym obszarze, przy czym każde z tych źródeł musi spełniać warunek 1/2. Rozkład na danym obszarze może uwzględniać pionowy rozkład źródeł punktowych,

 w przypadku źródeł, których wysokość w najwyższym punkcie przekracza 2 m lub znajduje się przy powierzchni podłoża, szczególną uwagę należy zwrócić na wysokość umiejscowienia źródła. Zwiększanie liczby źródeł, zmiana ich rozkładu wyłącznie względem wartości z może nie doprowadzić do znacznej poprawy wyników dla tego źródła,

 w przypadku dowolnego źródła podwajanie liczby źródeł na obszarze umiejscowienia źródła (we wszystkich wymiarach) może nie doprowadzić do znacznej poprawy wyników.

Umiejscowienie równorzędnych źródeł dźwięku nie może być stałe z uwagi na dużą liczbę możliwych konfiguracji zakładu przemysłowego. Zazwyczaj stosuje się najlepsze praktyki przyjęte w tym zakresie.

Emisja mocy akustycznej

Poniższe informacje stanowią pełny zestaw danych wejściowych do obliczeń propagacji dźwięku za pomocą metod stosowanych do sporządzania map hałasu:

 widmo poziomu wyemitowanej mocy akustycznej w pasmach oktawowych,

 godziny pracy (średnioroczne dzienne, wieczorne, nocne),

 umiejscowienie (współrzędne x, y) oraz podniesienie (z) źródła dźwięku,

 typ źródła (punktowe, liniowe, obszarowe),

 wymiary i położenie,

 warunki robocze źródła,

 kierunkowość źródła.

Moc akustyczną źródła punktowego, liniowego i obszarowego należy zdefiniować w następujący sposób:

 w przypadku źródła punktowego, moc akustyczną LW i kierunkowość zdefiniować jako funkcję trzech współrzędnych ortogonalnych (x, y, z),

 istnieje możliwość zdefiniowania dwóch źródeł liniowych:

 źródeł liniowych odwzorowujących moc akustyczną przenośników taśmowych, rurociągów itp. na metr długości LW′ , a kierunkowość jako funkcję dwóch współrzędnych ortogonalnych względem osi źródła liniowego,

 źródeł liniowych odwzorowujących pojazdy w ruchu, z których każdy jest powiązany z mocą akustyczną LW i kierunkowością wyznaczaną jako funkcja dwóch współrzędnych ortogonalnych względem osi źródła liniowego i mocy akustycznej na metr LW′ , określonej na podstawie prędkości i liczby pojazdów poruszających się po tej trasie w dzień, wieczorem i w nocy; korekcję godzin pracy dodawaną do mocy akustycznej źródła w celu zdefiniowania skorygowanej mocy akustycznej, która zostanie zastosowana do obliczeń w czasie CW , wyrażaną w dB, oblicza się w sposób następujący:

 



image

(2.4.1)

 gdzie:

 

V

prędkość pojazdu [km/h];

n

liczba przejazdów pojazdów w czasie [-];

l

całkowita długość źródła [m],

 w przypadku źródła obszarowego podaje się moc akustyczną na metr LW/m2 , ale bez kierunkowości (może być pozioma lub pionowa).

Godziny pracy to podstawowe dane wejściowe do obliczania poziomów hałasu. Godziny pracy podaje się dla pory dziennej, wieczornej i nocnej oraz, jeżeli propagacja dźwięku wymaga zastosowania różnych klas meteorologicznych zdefiniowanych dla każdego czasu pory dziennej, wieczornej lub nocnej, należy podać dokładniejsze godziny pracy w podziale na podokresy odpowiadające rozkładowi klas meteorologicznych. Podaje się informacje średnioroczne.

Korekcję dotyczącą godzin pracy, dodawaną do mocy akustycznej źródła w celu określenia skorygowanej mocy akustycznej, która zostanie zastosowana do obliczeń dla każdego okresu, CW wyrażoną w dB, oblicza się w następujący sposób:



image

(2.4.2)

gdzie

T oznacza czas aktywności źródła oparty na danych średniorocznych, wyrażony w godzinach;

Tref oznacza czas referencyjny (np. pora dzienna obejmuje 12 godzin, pora wieczorna 4 godziny, pora nocna 8 godzin).

W przypadku źródeł bardziej dominujących korekcję średniorocznych godzin pracy szacuje się co najmniej z tolerancją 0,5 dB, co pozwala uzyskać zadowalający poziom dokładności (odpowiada poziomowi niepewności zawartemu w definicji czasu aktywności źródła, wynoszącemu mniej niż 10 %).

Kierunkowość źródła

Kierunkowość źródła jest ściśle powiązana z umiejscowieniem równorzędnego źródła dźwięku względem pobliskich powierzchni. Ponieważ metoda obliczania propagacji dźwięku uwzględnia odbicie od pobliskiej powierzchni oraz jej zdolność do pochłaniania dźwięku, należy dokładnie przeanalizować umiejscowienie pobliskich powierzchni. Z zasady zawsze dokonuje się rozróżnienia tych dwóch przypadków:

 moc akustyczną źródła i kierunkowość wyznacza się i odnosi do konkretnego, rzeczywistego źródła, jeżeli jest ono umiejscowione w polu swobodnym (z wyłączeniem akustycznego oddziaływania terenu). Jest to zgodne z definicją propagacji dźwięku, o ile przyjmiemy, że w odległości bliższej niż 0,01 m od źródła nie znajdują się żadne pobliskie powierzchnie, a powierzchnie znajdujące się w odległości 0,01 m lub większej zostały uwzględnione w obliczeniach propagacji dźwięku,

 moc akustyczną źródła i kierunkowość wyznacza się i odnosi do konkretnego, rzeczywistego źródła, jeżeli jest ono umiejscowione w konkretnej lokalizacji, a zatem moc akustyczna i kierunkowość źródła są tak naprawdę „równorzędne”, ponieważ uwzględniają modelowanie oddziaływania akustycznego pobliskich powierzchni. Zgodnie z definicjami propagacji dźwięku przypadek ten definiuje się jako „pole częściowo swobodne”. W tej sytuacji modelowane pobliskie powierzchnie wyklucza się z obliczeń propagacji dźwięku.

Kierunkowość wyraża się w obliczeniach jako współczynnik ΔLW,dir,xyz (x, y, z) dodawany do mocy akustycznej w celu uzyskania właściwej kierunkowej mocy akustycznej referencyjnego źródła dźwięku, odwzorowywanej propagacją dźwięku w danym kierunku. Współczynnik ten można wyznaczyć jako funkcję wektora kierunku definiowanego za pomocą (x,y,z) z
image . Kierunkowość tę można również wyrazić za pomocą innych układów współrzędnych, na przykład kątowych układów współrzędnych.

2.5.    Obliczanie propagacji dźwięku dla źródeł w ruchu drogowym, kolejowym i z działalności przemysłowej.

2.5.1.    Zakres i możliwość zastosowania metody

W dokumencie tym omówiono metodę obliczania tłumienia hałasu przy propagacji na otwartej przestrzeni. Metoda ta umożliwia przewidzenie równorzędnego, ciągłego poziomu ciśnienia akustycznego w punkcie umiejscowienia odbiornika, odpowiadającego dwóm konkretnym typom warunków atmosferycznych, o ile znana jest charakterystyka źródła:

 warunki propagacji dźwięku z załamaniem ku dołowi (dodatni pionowy gradient efektywnej prędkości propagacji dźwięku) od źródła do odbiornika,

 jednorodne warunki atmosferyczne (zerowy, pionowy gradient prędkości propagacji dźwięku) na całym obszarze propagacji.

Omówiona w tym dokumencie metoda obliczeniowa dotyczy obiektów infrastruktury przemysłowej oraz infrastruktury transportu lądowego. W związku z tym odnosi się w szczególności do infrastruktury drogowej i kolejowej. Metoda ta odnosi się do transportu lotniczego wyłącznie w zakresie hałasu emitowanego podczas czynności naziemnych, a zatem nie uwzględnia startu i lądowania.

W zakres metody nie wchodzą obiekty infrastruktury przemysłowej emitujące hałas impulsowy lub hałas tonowy o dużym nasileniu, opisany w normie ISO 1996-2:2007.

Metoda obliczeniowa nie umożliwia uzyskania wyników dotyczących warunków propagacji dźwięku i załamania ku górze (ujemny, pionowy gradient efektywnej prędkości dźwięku), przy czym warunki te przybliża się za pomocą warunków jednorodnych stosowanych w obliczeniach wartości Lden.

Aby obliczyć tłumienie wywołane atmosferycznym pochłanianiem dźwięku, w przypadku obiektów infrastruktury transportowej warunki temperaturowe i wilgotnościowe oblicza się zgodnie z normą ISO 9613-1:1996.

Metoda umożliwia uzyskanie wyników dla pasma oktawowego o częstotliwości od 63 Hz do 8 000 Hz. Obliczeń dokonuje się dla każdej częstotliwości środkowej odrębnie.

W zakres tej metody obliczeń i modelowania nie wchodzą przegrody półpełne i przeszkody o nachyleniu względem płaszczyzny pionowej przekraczającym 15°.

Tłumienie wywołane przez ekran jednostkowy oblicza się za pomocą jednego równania dyfrakcyjnego, tłumienie wywołane dwoma lub większą liczbą ekranów ustawionych w jednej linii uznaje się za ciąg dyfrakcji jednostkowych i w ich przypadku stosuje się procedurę omówioną poniżej.

2.5.2.    Zastosowane definicje

Wszystkie przytoczone w tym dokumencie odległości, wysokości, wymiary i wysokości bezwzględne podano w metrach (m).

Oznaczenie MN odnosi się do wyrażonej w trzech wymiarach (3D) odległości między punktami M i N, mierzonej w linii prostej łączącej te punkty.

Oznaczenie ^MN odnosi się do długości zakrzywionego odcinka między punktami M i N w sprzyjających warunkach.

Zwyczajowo wysokości rzeczywiste mierzy się w kierunku pionowym, prostopadłym do płaszczyzny poziomej. Wysokości punktów znajdujących się nad miejscowym poziomem podłoża oznacza się literą h, wysokości bezwzględne punktów oraz wysokość bezwzględną podłoża oznacza się literą H.

W celu uwzględnienia rzeczywistej rzeźby terenu na drodze propagacji dźwięku wprowadzono wyrażenie „wysokość równorzędna” oznaczane literą z. W równaniach oddziaływania akustycznego podłoża zastępuje ono wysokości rzeczywiste.

W przypadku pomijania wskaźnika A poziomy dźwięku oznaczane wielką literą L wyraża się w decybelach (dB) na pasmo częstotliwości. Wyrażone w decybelach dB poziomy dźwięku (A) uwzględnia się we wskaźniku A.

Zgodnie z poniższą definicją, sumę poziomów dźwięku emitowanego przez wzajemnie niekoherentne źródła oznacza się symbolem :



image

(2.5.1)

2.5.3.    Uwarunkowania geometryczne

Segmentacja źródła

Źródła rzeczywiste opisuje się za pomocą układu źródeł punktowych lub, w przypadku ruchu kolejowego bądź drogowego, za pomocą niekoherentnych źródeł liniowych. W metodzie propagacji przyjmuje się, że źródła liniowe lub obszarowe uprzednio rozdzielono w celu ich odwzorowania za pomocą układu równorzędnych źródeł punktowych. Rozdzielenie źródeł może nastąpić na etapie wstępnego przetwarzania danych źródłowych lub w procesie wyszukiwania danych źródłowych przez oprogramowanie obliczeniowe. Przedmiotowa metodologia nie obejmuje swym zakresem metod rozdzielania źródeł.

Trasy propagacji

Metoda opiera się na modelu geometrycznym obejmującym układ wzajemnie powiązanych powierzchni podłoża i znajdujących się na nim przeszkód. Pionowa trasa propagacji przebiega przez jedną lub większą liczbę płaszczyzn pionowych względem płaszczyzny poziomej. W przypadku trajektorii propagacji obejmujących odbicia od powierzchni pionowych umiejscowionych nieortogonalnie względem płaszczyzny fali padającej, na kolejnym etapie analizuje się inną płaszczyznę pionową, w tym odbitą część trasy propagacji. W takich przypadkach, gdy do opisania całej trajektorii, od źródła do odbiornika, przyjmuje się więcej niż jedną płaszczyznę pionową, płaszczyzny pionowe spłaszcza się.

Znaczące wysokości ponad poziom podłoża

Wysokości równorzędne wyznacza się z płaszczyzny symetrii podłoża rozciągającej się między źródłem a odbiornikiem. Wartość ta zastępuje rzeczywistą płaszczyznę podłoża płaszczyzną fikcyjną odwzorowującą średni profil terenu.

image

1

:

Rzeczywista rzeźba terenu

2

:

Uśredniona płaszczyzna

Wysokość równorzędna punktu jest ortogonalną wysokością tego punktu względem uśrednionej płaszczyzny terenu. Można z niej wyznaczyć wysokość równorzędną źródła zs oraz wysokość równorzędną odbiornika zr. Odległość między źródłem a odbiornikiem w rzucie nad uśrednioną płaszczyzną terenu oznacza się za pomocą dp .

Jeżeli wysokość równorzędna punktu ma wartość ujemną, tzn. jeżeli punkt jest umiejscowiony poniżej uśrednionej płaszczyzny terenu, przyjmuje się wysokość zerową, a punkt równorzędny jest identyczny z odpowiadającym mu obrazem.

Obliczanie uśrednionej płaszczyzny

Topografię w płaszczyźnie trasy (w tym ukształtowanie terenu, nasypy, nabrzeża i inne przeszkody wzniesione przez człowieka, budynki itd.) można opisać za pomocą uporządkowanego układu odrębnych punktów (xk, Hk ); k є {1,…,n}. Układ punktów definiuje linię łamaną lub, równorzędnie, sekwencję segmentów prostych Hk = akx + bk , x є [xk , xk+ 1 ]; k є {1,…n}, gdzie:



left accolade

ak = (Hk + 1 – Hk )/(xk + 1 – xk )

(2.5.2)

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

Uśrednioną płaszczyznę odwzorowuje linia prosta Z = ax + b; x є [x 1, xn ] skorygowana względem linii łamanej za pomocą przybliżenia wyznaczanego metodą najmniejszego kwadratu. Równanie linii uśrednionej można wyznaczyć metodami analitycznymi.

Za pomocą:



left accolade

image

(2.5.3)

image

współczynniki odcinka prostego obliczona sie na podstawie:



left accolade

image

(2.5.4)

image

gdzie przy ocenie równania 2.5.3 pomija się segmenty oznaczone literą xk + 1 = xk.

Odbicia od elewacji budynków i innych przeszkód pionowych

Oddziaływanie akustyczne odbić uwzględnia się za pomocą omówionych w dalszej części dokumentu źródeł obrazu.

2.5.4.    Model propagacji dźwięku

W przypadku odbiornika R obliczeń dokonuje się w następujących etapach:

1) na każdej trasie propagacji:

 obliczenie tłumienia w warunkach sprzyjających,

 obliczenie tłumienia w warunkach jednorodnych,

 obliczenie długookresowego poziomu dźwięku dla każdej trasy;

2) suma długookresowych poziomów dźwięku dla wszystkich tras przy danym odbiorniku, umożliwiająca zatem obliczenie całkowitego poziomu dźwięku w punkcie umiejscowienia odbiornika.

Należy mieć na uwadze, że tłumienia wywołane akustycznym oddziaływaniem podłoża (Aground ) oraz dyfrakcją (Adif ) zależą od warunków meteorologicznych.

2.5.5.    Procedura obliczeniowa

W przypadku źródła punktowego S o kierunkowej mocy akustycznej Lw,0,dir i dla danego pasma określonej częstotliwości, równorzędny poziom ciągłego ciśnienia akustycznego w punkcie umiejscowienia odbiornika R w określonych warunkach atmosferycznych wyznacza się na podstawie poniższych równań.

Poziom dźwięku w warunkach sprzyjających (LF) dla trasy (S, R)



LF = LW,0,dir – AF

(2.5.5)

Współczynnik AF odwzorowuje tłumienie całkowite na trasie propagacji w warunkach sprzyjających i dzieli się następująco:



LF = Adiv + Aatm + Aboundary,F

(2.5.6)

gdzie

Adiv oznacza tłumienie wywołane rozbieżnością geometryczną;

Aatm oznacza tłumienie wywołane pochłanianiem atmosferycznym;

Aboundary,F oznacza tłumienie wywołane granicą medium propagacji w warunkach sprzyjających. Może uwzględniać następujące współczynniki:

Aground,F , czyli tłumienie wywołane oddziaływaniem akustycznym podłoża w warunkach sprzyjających;

Adif,F , czyli tłumienie wywołane dyfrakcją w warunkach sprzyjających.

W przypadku określonej trasy i pasma częstotliwości dopuszcza się dwa poniższe scenariusze:

  Aground,F oblicza się bez dyfrakcji (Adif,F = 0 dB) i Aboundary,F = Aground,F ,

 lub oblicza się Adif,F . Oddziaływanie akustyczne podłoża uwzględnia się w Adif,F z równania (Aground,F = 0 dB). Co daje Aboundary,F = Adif,F .

Poziom dźwięku w warunkach jednorodnych (LH) dla trasy (S, R)

Procedura obliczeniowa jest identyczna z przedstawioną w poprzednim rozdziale procedurą obliczeniową stosowaną w warunkach sprzyjających.



LH = LW,0,dir – AH

(2.5.7)

Współczynnik AH odwzorowuje tłumienie całkowite występujące na trasie propagacji w warunkach jednorodnych i dzieli się następująco:



AH = Adiv + Aatm + Aboundary,H

(2.5.8)

gdzie

Adiv oznacza tłumienie wywołane rozbieżnością geometryczną;

Αatm oznacza tłumienie wywołane pochłanianiem atmosferycznym;

Aboundary,H oznacza tłumienie wywołane granicą medium propagacji w warunkach jednorodnych. Może uwzględniać następujące współczynniki:

Aground,F , czyli tłumienie wywołane oddziaływaniem akustycznym podłoża w warunkach jednorodnych;

Adif,F , czyli tłumienie wywołane dyfrakcją w warunkach jednorodnych.

W przypadku określonej trasy i pasma częstotliwości dopuszcza się dwa poniższe scenariusze:

  Αground,H (Adif,H = 0 dB) oblicza się bez dyfrakcji, a Aboundary,H =Αground,H ,

 lub oblicza się Adif,H (Αground,H = 0 dB). Oddziaływanie akustyczne podłoża uwzględnia się w samym równaniu Adif,H . Co daje Aboundary,H = Adif,H .

Podejście statystyczne stosowane do trasy (S, R) biegnącej na obszarach miejskich

Na obszarach miejskich dopuszcza się stosowanie podejścia statystycznego umożliwiającego obliczanie propagacji dźwięku za pierwszą linią budynków, pod warunkiem, że metoda ta zostanie odpowiednio udokumentowana, włącznie z podaniem informacji dotyczących jakości metody. Metoda ta może zastąpić obliczanie Aboundary,H i Aboundary,F przybliżeniem tłumienia całkowitego dla trasy prostej i wszystkich odbić. Obliczenie opiera się na średnim zagęszczeniu budynków i średniej wysokości wszystkich budynków znajdujących się na danym obszarze.

Długookresowy poziom dźwięku dla trasy (S, R)

„Długookresowy” poziom dźwięku na trasie rozpoczynającej się w lokalizacji źródła punktowego uzyskuje się z logarytmu sumy ważonej energii akustycznej w warunkach jednorodnych i energii akustycznej w warunkach sprzyjających.

Wspomniane poziomy dźwięku waży się średnią częstości występowania p warunków sprzyjających na kierunku trasy (S, R):



image

(2.5.9)

UWAGA: Wartości częstości p wyraża się w procentach. Jeżeli zatem na przykład wartość częstości wynosi 82 %, w równaniu (2.5.9) należy wstawić p = 0,82.

Długookresowy poziom dźwięku w punkcie R dla wszystkich tras

Całkowity długookresowy poziom dźwięku na odbiorniku dla pasma danej częstotliwości uzyskuje się z energii akustycznej stanowiącej sumę czynników emitujących hałas, znajdujących się na wszystkich trasach N, z uwzględnieniem wszystkich ich typów:



image

(2.5.10)

gdzie

n oznacza wskaźnik tras biegnących między S i R.

Uwzględnianie odbić za pomocą źródeł obrazu omówiono w dalszej części dokumentu. Przyjmuje się, że wartość procentowa częstości występowania warunków sprzyjających w przypadku trasy odbitej od przeszkody pionowej jest identyczna z wartością procentową częstości występowania warunków sprzyjających na trasie prostej.

Jeżeli S′ to źródło obrazu S, przyjmuje się, że częstość p′ na trasie (S′, R) jest równa częstości p trasy (Si , R).

Długookresowy poziom dźwięku w punkcie R wyrażony w decybelach A (dBA)

Całkowity poziom dźwięku wyrażony w decybelach A (dBA) uzyskuje się przez zsumowanie wszystkich poziomów w każdym paśmie częstotliwości:



image

(2.5.11)

gdzie i oznacza wskaźnik pasma częstotliwości. AWC oznacza korekcję za pomocą krzywej korekcyjnej A, zgodną z normą międzynarodową IEC 61672-1:2003.

Poziom LAeq,LT jest wynikiem ostatecznym, tzn. długookresowym poziomem ciśnienia akustycznego ważonego dźwiękiem A w punkcie odbiornika w konkretnym czasie referencyjnym (np. w porze dziennej, wieczornej lub nocnej, lub w krótszym czasie pory dziennej, wieczornej lub nocnej).

2.5.6.    Obliczanie propagacji dźwięku dla źródeł w ruchu drogowym, kolejowym i z działalności przemysłowej.

Rozbieżność geometryczna

Tłumienie wywołane rozbieżnością geometryczną, Adiv, odpowiada obniżeniu poziomu dźwięku wywołanemu odległością propagacji. W przypadku punktowego źródła dźwięku znajdującego się w polu swobodnym, tłumienie wyrażone w dB uzyskuje się przez:



Adiv = 20 × lg(d) + 11

(2.5.12)

gdzie d oznacza bezpośrednią w 3 wymiarach odległość skośną między źródłem a odbiornikiem.

Pochłanianie atmosferyczne

Tłumienie wywołane pochłanianiem atmosferycznym Aatm występującym w czasie propagacji na odległości d wyraża się w dB i wyznacza z równania:



Aatm = αatm · d/1 000

(2.5.13)

gdzie

d oznacza bezpośrednią w 3 wymiarach odległość skośną między źródłem a odbiornikiem wyrażoną w m;

αatm oznacza wyrażony w dB/km współczynnik tłumienia atmosferycznego na nominalnej częstotliwości środkowej dla każdego pasma częstotliwości, zgodny z normą ISO 9613-1.

Wartości αatm współczynnika podaje się dla temperatury 15 °C, wilgotności względnej 70 % i ciśnienia atmosferycznego 101 325 Pa. Oblicza się je z dokładnością do środkowych częstotliwości pasma częstotliwości. Wartości te są zgodne z normą ISO 9613-1. Jeżeli uśrednione dane meteorologiczne są dostępne, stosuje się długookresową średnią meteorologiczną.

Oddziaływanie akustyczne podłoża

Tłumienie wywołane oddziaływaniem akustycznym podłoża jest spowodowane głównie zakłóceniami między odbitym dźwiękiem a dźwiękiem rozchodzącym się bezpośrednio od źródła do odbiornika. Jest ono fizycznie powiązane z pochłanianiem akustycznym podłoża, nad którym następuje propagacja fali dźwięku. Zależy ono jednak w dużej mierze od warunków atmosferycznych występujących w czasie propagacji, ponieważ ugięcie promienia zmienia wysokość trasy biegnącej powyżej poziomu podłoża i zwiększa lub zmniejsza oddziaływanie akustyczne podłoża i terenu położonego w pobliżu źródła.

W przypadku gdy propagację między źródłem a odbiornikiem zakłóca jakakolwiek przeszkoda występująca na płaszczyźnie propagacji, oddziaływanie akustyczne podłoża po stronie źródła i odbiornika oblicza się oddzielnie. W tym przypadku, zs i zr dotyczy umiejscowienia źródła lub odbiornika równorzędnego, o czym mowa w dalszej części dokumentu, w której przedstawiono metodę obliczania dyfrakcji Adif .

Charakterystyka akustyczna podłoża

Właściwości podłoża związane z pochłanianiem dźwięku zależą przede wszystkim od jego porowatości. Z zasady grunt zwarty wykazuje tendencję do odbijania dźwięku, natomiast grunt porowaty do jego pochłaniania.

W przypadku obliczeń roboczych, właściwości podłoża związane z pochłanianiem odwzorowuje się za pomocą bezwymiarowego współczynnika G o zakresie od 0 do 1. G jest niezależne od częstotliwości. W tabeli 2.5.a podano wartości G dla terenów otwartych. Z zasady średnia wartość współczynnika G na trasie mieści się w zakresie od 0 do 1.



Tabela 2.5.a

Wartości G dla różnych typów podłoża

Opis

Rodzaj

(kPa · s/m2)

G wartość

Bardzo miękkie (zaśnieżone lub zbliżone do porośniętego mchem)

A

12,5

1

Miękkie poszycie leśne (krótkie, zwarte, zbliżone do wrzosowiska lub porośnięte gęstym mchem)

B

31,5

1

Niezwarte, luźne podłoże (torf, trawa, luźna gleba)

C

80

1

Normalne, niezwarte podłoże (poszycia leśne, pastwiska)

D

200

1

Zwarte pole i żużel (zwarte trawniki, tereny parków)

E

500

0,7

Gęste, zwarte podłoże (droga żużlowa, parking samochodowy)

F

2 000

0,3

Powierzchnie utwardzone (większość normalnych rodzajów asfaltu, beton)

G

20 000

0

Bardzo twarde i zwarte powierzchnie (zwarty asfalt, beton, woda)

H

200 000

0

Gpath definiuje się jako frakcję podłoża o właściwościach pochłaniających dźwięk, rozciągającego się na całej, analizowanej trasie propagacji.

Jeżeli źródło i odbiornik są umiejscowione na tyle blisko, że dp ≤ 30(zs + zr ), rozróżnienie typu podłoża znajdującego się w pobliżu źródła i typu podłoża znajdującego się w pobliżu odbiornika można pominąć. Odnosząc się do powyższej uwagi należy zauważyć, że współczynnik podłoża Gpath koryguje się ostatecznie za pomocą:



G′path = left accolade

image

jezeli d p ≤ 30(z s + z r)

(2.5.14)

Gpath

w pozostalych przypadkach

gdzie Gs oznacza współczynnik podłoża obszaru umiejscowienia źródła. Gs = 0 dla nawierzchni drogowych ( 5 ), torów płytowych. Gs = 1 dla torów na podsypce. Zasada ogólna nie obowiązuje w przypadku źródeł z działalności przemysłowej i zakładów przemysłowych.

Wartość współczynnika G może być powiązana z rezystywnością przepływu.

image

image

W poniższych dwóch podsekcjach, poświęconych obliczeniom w warunkach jednorodnych i sprzyjających, wprowadzono ogólne oznaczenia właściwości podłoża dotyczących pochłaniania dźwięku Gw i Gm . W tabeli 2.5.b podano zależność między oznaczeniami a zmiennymi Gpath i G′path .



Tabela 2.5.b

Zależność między Gw i Gm oraz (Gpath, G′path)

 

Warunki jednorodne

Warunki sprzyjające

Aground

Δground (S, O)

Δground (O, R)

Ag round

Δground (S, O)

Δground (O, R)

Gw

G′path

G path

Gm

G′path

G path

G′path

G path

Obliczenia w warunkach jednorodnych

Tłumienie wywołane oddziaływaniem akustycznym podłoża w warunkach jednorodnych oblicza się według poniższych równań:

jeżeli Gpath ≠ 0



image

(2.5.15)

gdzie

image

fm oznacza nominalną częstotliwość środkową analizowanego pasma częstotliwości wyrażoną w Hz, c to prędkość dźwięku w powietrzu, przyjęta jako równa 340 m/s, a Cf definiuje się na podstawie:



image

(2.5.16)

gdzie wartości w wyznacza się z poniższego równania:



image

(2.5.17)

Gw może być równe albo Gpath albo G′path , zależnie od tego, czy oddziaływanie akustyczne podłoża oblicza się z dyfrakcją czy bez oraz zależnie od typu podłoża pod źródłem (źródło rzeczywiste bądź dyfrakcyjne). Szczegółowe omówienie tego zagadnienia podano w dalszych podsekcjach i podsumowano w tabeli 2.5.b.



image

(2.5.18)

oznacza dolną granicę Aground,H .

Dla trasy (Si ,R) w warunkach jednorodnych bez dyfrakcji:

Gw = G′path

Gm = G′path

Z dyfrakcją, dotyczy odcinka na dyfrakcji dla definicji Gw i Gm .

jeżeli Gpath = 0: Aground,H = – 3 dB

Współczynnik – 3(1 – Gm ) uwzględnia fakt, że w przypadku gdy źródło i odbiornik są od siebie oddalone, bok pierwszego źródła odbicia nie znajduje się na płaszczyźnie przeszkody, ale na podłożu naturalnym.

Obliczenia w warunkach sprzyjających

Oddziaływanie akustyczne podłoża w warunkach sprzyjających oblicza się z równania Aground,H , pod warunkiem wprowadzenia następujących zmian:

Jeżeli Gpath ≠ 0

a) w równaniu Aground,H , wysokości zs i zr zastępuje się zs + δ zs + δ zT , natomiast wartość z odpowiednio r + δ zr + δ zT , gdzie:



left accolade

image

(2.5.19)

image

ao = 2 × 10–4 m–1 oznacza odwrotność krzywizny promienia;

image

b) dolna granica Aground,F zależy od geometrii trasy:



►C1  image  ◄

(2.5.20)

jeżeli Gpath = 0;

Aground,F = Aground,F,min .

Korekcje wysokości δ zs i δ zr przenoszą oddziaływanie akustyczne ugięcia promienia dźwięku. δ zT uwzględnia oddziaływanie akustyczne turbulencji.

Gm może być równe albo Gpath albo G′path , zależnie od tego, czy oddziaływanie akustyczne podłoża oblicza się z dyfrakcją czy bez oraz zależnie od typu podłoża pod źródłem (źródło rzeczywiste bądź dyfrakcyjne). Zagadnienie to omówiono szczegółowo w dalszych podsekcjach.

Dla trasy (Si , R) w warunkach sprzyjających bez dyfrakcji:

Gw = Gpath w równaniu (2.5.17);

Gm = G′path .

Z dyfrakcją, dotyczy kolejnego odcinka z definicji Gw oraz Gm .

Dyfrakcja

Z zasady dyfrakcję analizuje się na wierzchołku każdej przeszkody umiejscowionej na trasie propagacji. Jeżeli trasa przebiega „wystarczająco wysoko” nad krawędzią dyfrakcjyjną, można przyjąć Adif = 0 i obliczyć rzut prosty, w szczególności oceniając Aground .

W praktyce dla każdej środkowej częstotliwości pasma częstotliwości różnicę trasy δ porównuje się z wielkością – λ/20. Jeżeli przeszkoda nie jest źródłem dyfrakcji, co ustala się na przykład na podstawie kryterium Rayleigha, nie ma potrzeby obliczania Adif dla analizowanego pasma częstotliwości. Innymi słowy, w tym przypadku Adif = 0. W przeciwnym przypadku Adif oblicza się w sposób omówiony w dalszej części tej sekcji. Zasada ta obowiązuje zarówno w warunkach jednorodnych, jak i sprzyjających oraz w odniesieniu do dyfrakcji jednostkowej lub wielokrotnej.

Jeżeli obliczenia dla danego pasma częstotliwości dokonuje się w oparciu o omówioną w tej sekcji procedurę obliczeniową, przy obliczaniu tłumienia całkowitego Aground ustala się na równą 0 dB. Oddziaływanie akustyczne podłoża uwzględnia się bezpośrednio w równaniu służącym obliczaniu dyfrakcji ogólnej.

Proponowane tu równania stosuje się do przetworzenia dyfrakcji na cienkich ekranach dźwiękochłonnych, grubych ekranach dźwiękochłonnych, budynkach, obwałowaniach ziemnych (naturalnych bądź sztucznie wytworzonych) oraz na krawędziach nasypów, zrębów i wiaduktów.

Jeżeli na trasie propagacji dźwięk napotyka na kilka przeszkód powodujących dyfrakcję, traktuje się je jako dyfrakcję wielokrotną i stosuje procedurę omówioną w kolejnej sekcji poświęconej obliczaniu różnicy trasy.

Omówione tu procedury stosuje się do obliczenia tłumienia w warunkach jednorodnych i sprzyjających. Ugięcie promienia uwzględnia się w obliczeniu różnicy trasy i w obliczeniach oddziaływania akustycznego podłoża przed i po dyfrakcji.

Zasady ogólne

Rysunek 2.5.c obrazuje ogólną metodę obliczania tłumienia wywołanego dyfrakcją. Metoda ta opiera się na podziale trasy propagacji na dwie części: na trasę „po stronie źródła”, biegnącą między źródłem a punktem dyfrakcji, oraz na trasę „po stronie odbiornika”, biegnącą między punktem dyfrakcji a odbiornikiem.

Oblicza się następujące wartości:

 oddziaływanie podłoża po stronie źródła Δ ground(S,O) ,

 oddziaływanie podłoża po stronie odbiornika Δ ground(O,R) ,

 oraz trzy dyfrakcje:

 

 między źródłem S a odbiornikiem R: Δ dif(S′,R) ,

 między źródłem obrazu S′ a R: Δ dif(S',R) ,

 między S a odbiornikiem obrazu R′: Δ dif(S,R') .

image

1

:

Strona źródła

2

:

Strona odbiornika

gdzie

S oznacza źródło;

R oznacza odbiornik;

S′ oznacza źródło obrazu względem uśrednionej płaszczyzny terenu po stronie źródła;

R′ oznacza odbiornik obrazu względem uśrednionej płaszczyzny terenu po stronie odbiornika;

O oznacza punkt dyfrakcji;

z s oznacza równorzędną wysokość źródła S względem uśrednionej płaszczyzny terenu po stronie źródła;

z o,s oznacza równorzędną wysokość punktu dyfrakcji O względem uśrednionej płaszczyzny terenu po stronie źródła;

z r oznacza równorzędną wysokość odbiornika R względem uśrednionej płaszczyzny terenu po stronie odbiornika;

z o,r oznacza wysokość równorzędną punktu dyfrakcji O względem uśrednionej płaszczyzny terenu po stronie odbiornika.

Nieregularne ukształtowanie podłoża między źródłem a punktem dyfrakcji oraz między punktem dyfrakcji a odbiornikiem uwzględnia się za pomocą wysokości równorzędnych obliczanych względem uśrednionej płaszczyzny terenu, najpierw po stronie źródła, a następnie po stronie odbiornika (dwóch uśrednionych płaszczyzn terenu), zgodnie z metodą omówioną w podsekcji poświęconej istotnym wysokościom nad poziomem terenu.

Dyfrakcja czysta

W przypadku dyfrakcji czystej, pomijającej oddziaływanie podłoża, tłumienie wyznacza się na podstawie:



Δdif = left accolade

image

jezeli image

(2.5.21)

0

w pozostalych przypadkach

gdzie



Ch = 1

(2.5.22)

λ oznacza długość fali w nominalnej częstotliwości środkowej analizowanego pasma częstotliwości;

δ oznacza różnicę trasy między trasą dyfrakcyjną a trasą prostą (zob. kolejna podsekcja poświęcona obliczaniu różnicy trasy);

C″ oznacza współczynnik stosowany do uwzględniania dyfrakcji wielokrotnych:

C″ = 1 dla dyfrakcji jednostkowej.

W przypadku dyfrakcji wielokrotnych, jeżeli e to całkowita odległość na trasie, O1 do O2 + O2 do O3 + O3 do O4 z „metody gumowej opaski” (zob. rysunki 2.5.d i 2.5.f), a jeżeli e przekracza 0,3 m (w przeciwnym przypadku C″ = 1), współczynnik ten definiuje się na podstawie:



image

(2.5.23)

Wartości Δdif to wartości wiążące:

 jeżeli Δ dif < 0: Δ dif = 0 dB,

 jeżeli Δ dif > 25: Δ dif = 25 dB dla dyfrakcji na poziomej krawędzi i tylko dla współczynnika Δdif pojawiającego się w obliczeniu Adif . Górnej granicy nie stosuje się w wartościach Δdif ingerujących w obliczanie Δ ground lub w przypadku dyfrakcji na krawędzi pionowej (dyfrakcji poprzecznej) przy odwzorowywaniu hałasu z działalności przemysłowej.

Obliczanie różnicy trasy

Różnicę trasy δ oblicza się w płaszczyźnie pionowej, na której umiejscowiono źródło i odbiornik. Jest to przybliżenie względem zasady Fermata. Przybliżenie stosuje się również w przedmiotowym przypadku (źródła liniowe). Różnicę trasy δ oblicza się w sposób pokazany na poniższych rysunkach, w zastanych okolicznościach.

Warunki jednorodne

image

Uwaga: Dla każdej konfiguracji podaje się wyrażenie δ.

Warunki sprzyjające

image

W warunkach sprzyjających przyjmuje się, że trzy zakrzywione promienie dźwięku ►C1  image, image i image  ◄ mają identyczny promień zagięcia Γ, definiowany na podstawie:



Γ = max(1 000,8 d)

(2.5.24)

Długość zagięcia promienia dźwięku MN oznacza się w warunkach sprzyjających symbolem ^MN. Długość ta jest równa:



image

(2.5.25)

Z zasady w obliczeniu różnicy trasy w warunkach sprzyjających δF należy przeanalizować trzy scenariusze (zob. rysunek 2.5.e). W praktyce wystarczają dwa równania:

 jeżeli prosty promień dźwięku SR jest przesłaniany przez przeszkodę (przypadek 1 i 2 na rysunku 2.5.e):

 



image

(2.5.26)

 jeżeli prosty promień dźwięku SR nie jest przesłaniany przez przeszkodę (przypadek 3 na rysunku 2.5.e):

 



image

(2.5.27)

gdzie A oznacza przecięcie prostego promienia dźwięku SR i przedłużenia przeszkody powodującej dyfrakcję.

W przypadku dyfrakcji wielokrotnych w warunkach sprzyjających:

 wyznacza się odkształcenie wypukłe definiowane poszczególnymi potencjalnymi krawędziami powodującymi dyfrakcję,

 wyklucza się krawędzie powodujące dyfrakcję, nieznajdujące się na granicy odkształcenia wypukłego,

 oblicza się δF na podstawie długości zagiętego promienia dźwięku przez podzielenie trasy ulegającej dyfrakcji na tyle zagiętych segmentów, ile jest koniecznych (zob. rysunek 2.5.f):

 



image

(2.5.28)

image

W scenariuszu przedstawionym na rysunku 2.5.f różnica trasy wynosi:



image

(2.5.29)

Obliczanie tłumienia Adif

Tłumienie wywołane dyfrakcją, uwzględniające oddziaływanie akustyczne podłoża po stronie źródła i odbiornika, oblicza się zgodnie z poniższymi równaniami ogólnymi:



image

(2.5.30)

gdzie

 Δ dif (S,R) oznacza tłumienie wywołane dyfrakcją między źródłem S a odbiornikiem R;

 Δ ground(S,O) oznacza tłumienie wywołane oddziaływaniem akustycznym podłoża po stronie źródła, ważone dyfrakcją po stronie źródła; gdzie przyjmuje się, że zgodnie z tym, co pokazano na rysunku 2.5.f, w przypadku dyfrakcji wielokrotnej O = O1;

 Δ ground(O,R) oznacza tłumienie wywołane oddziaływaniem akustycznym podłoża po stronie odbiornika, ważone dyfrakcją po stronie odbiornika (zob. kolejna podsekcja dotycząca obliczania współczynnika Δ ground(O,R) ).

Obliczanie współczynnika Δ ground(S,O)



image

(2.5.31)

gdzie

  Aground(S,O) oznacza tłumienie wywołane oddziaływaniem podłoża między źródłem S a punktem dyfrakcji O. Współczynnik ten oblicza się zgodnie z poprzednią podsekcją poświęconą obliczeniom w warunkach jednorodnych oraz poprzednią podsekcją poświęconą obliczeniom w warunkach sprzyjających, pod warunkiem przyjęcia następujących hipotez:

  zr = zo,s ,

  Gpath oblicza się między S a O,

 w warunkach jednorodnych: Gw = G′path w równaniu (2.5.17), Gm = G′path w równaniu (2.5.18),

 w warunkach sprzyjających: Gw = Gpath w równaniu (2.5.17), Gm = G′path w równaniu (2.5.20),

 Δ dif(S′,R) oznacza tłumienie wywołane dyfrakcją między źródłem obrazu S′ a R, obliczane zgodnie z treścią poprzedniej podsekcji poświęconej dyfrakcji czystej,

 Δ dif(S,R) oznacza tłumienie wywołane dyfrakcją między S a R, obliczane zgodnie z treścią podsekcji VI.4.4.b.

Obliczanie współczynnika Δground(O,R)



image

(2.5.32)

gdzie

  Aground (O,R) oznacza tłumienie wywołane oddziaływaniem podłoża między punktem dyfrakcji O a odbiornikiem R. Współczynnik ten oblicza się zgodnie z poprzednią podsekcją poświęconą obliczaniu w warunkach jednorodnych oraz poprzednią podsekcją dotyczącą obliczania w warunkach sprzyjających, pod warunkiem przyjęcia następujących hipotez:

  zs = zo,r ,

  Gpath oblicza się między O a R.

W tym przypadku uwzględnianie korekcji G′path nie jest konieczne, ponieważ analizowane źródło to punkt dyfrakcji. W związku z tym Gpath należy stosować w obliczeniach oddziaływania podłoża, w tym niższej wartości granicznej współczynnika ujętego w równaniu, która wynosi - 3(1 – Gpath ).

 W warunkach jednorodnych Gw =Gpath w równaniu (2.5.17), a Gm =Gpath w równaniu (2.5.18),

 w warunkach sprzyjających Gw =Gpath w równaniu (2.5.17), a Gm =Gpath w równaniu (2.5.20),

 Δ dif(S,R′) oznacza tłumienie wywołane dyfrakcją między S a odbiornikiem obrazu R′, obliczane zgodnie poprzednią sekcją poświęconą dyfrakcji czystej,

 Δ dif(S,R) oznacza tłumienie wywołane dyfrakcją między S a R, obliczane zgodnie z poprzednią podsekcją poświęconą dyfrakcji czystej.

Scenariusze krawędzi pionowej

W przypadku hałasu z działalności przemysłowej równanie (2.5.21) można wykorzystywać do obliczenia dyfrakcji na krawędziach pionowych (dyfrakcji poprzecznych). W tym przypadku przyjmuje się Adif = Δ dif(S,R) oraz zachowuje się wartość współczynnika Aground . Ponadto Aatm i Aground wylicza się z całkowitej długości trasy propagacji. Adiv dalej oblicza się z odległości prostej d. Równania (2.5.8) i (2.5.6) przekształca się w:



image

(2.5.33)

image

(2.5.34)

Δ dif stosuje się w równaniu (2.5.34) w warunkach jednorodnych.

Odbicia od przeszkód pionowych

Odbicia od przeszkód pionowych analizuje się za pomocą źródeł obrazu. W ten sam sposób analizuje się odbicia od elewacji budynków i barier dźwiękochłonnych.

Przeszkodę uznaje się za pionową, jeżeli odchylenie od pionu jest mniejsze niż 15°.

W przypadku odbić od obiektów, których kąt nachylenia względem płaszczyzny poziomej przekracza lub jest równy 15°, obiektu nie analizuje się.

Przeszkody, których przynajmniej jeden wymiar wynosi mniej niż 0,5 m, pomija się w obliczeniach odbicia, z wyjątkiem przypadków szczególnych ( 6 ).

Należy mieć na uwadze, że w tej sekcji nie analizuje się odbić od podłoża. Uwzględnia się je w obliczeniach tłumienia wywołanego granicą (podłoża, dyfrakcji).

Jeżeli LWS oznacza moc akustyczną źródła S, a αr współczynnik pochłaniania powierzchni przeszkody zdefiniowany w normie EN 1793-1:2013, to moc akustyczna źródła obrazu S′ jest równa:



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

(2.5.35)

gdzie 0 ≤ αr < 1

Tłumienia propagacji odnosi się następnie do powyższej trasy (źródło obrazu, odbiornik) tak samo jak do trasy prostej.

image

W geometrycznych badaniach nad trasami dźwięku, podczas odbicia od przeszkody pionowej (ściany dźwiękochłonnej, budynku), położenie uderzającego promienia względem górnej krawędzi przeszkody wyznacza mniej więcej istotną część skutecznie odbitej energii akustycznej. Stratę energii akustycznej podczas odbicia promienia nazywa się dyfrakcją wsteczną.

W przypadku możliwych wielokrotnych odbić między dwoma pionowymi ścianami, należy przeanalizować przynajmniej pierwsze odbicie.

W przypadku wykopów (zob. na przykład rysunek 2.5.h), tłumienie wywołane dyfrakcją wsteczną odnosi się do każdego odbicia od ścian oporowych.

image

Na rysunku tym promień dźwięku dociera do odbiornika „sukcesywnie przechodząc przez” ściany oporowe wykopu, które można porównać do otworów.

W obliczeniach propagacji przez otwór pole dźwięku na odbiorniku jest sumą pola prostego i pola ulegającego dyfrakcji na krawędziach otworu. Pole ulegające dyfrakcji gwarantuje ciągłość przenikania przez obszar czysty i zacieniony. Pole proste ulega wytłumieniu w momencie, w którym promień dociera do krawędzi otworu. Metoda obliczeniowa jest identyczna jak w przypadku tłumienia wywołanego przeszkodą umiejscowioną na terenie otwartym.

Różnica trasy δ′ powiązana z każdą dyfrakcją wsteczną jest odwrotnością różnicy trasy między S a R odniesionej do każdej, górnej krawędzi O, co odpowiada przekrojowi zamieszczonemu na rysunku (zob. rysunek 2.5.i).



δ′ = – (SO + OR – SR)

(2.5.36)

image

Umieszczony w równaniu (2.5.36) znak „minus” oznacza, że w tym przypadku odbiornik uważa się za umiejscowiony na terenie otwartym.

Tłumienie wywołane dyfrakcją wsteczną Δ retrodif wyznacza się z równania (2.5.37) zbliżonego do równania (2.5.21) ze zmienionymi oznaczeniami.



Δretrodif = left accolade

image

jezeli image

(2.5.37)

0

w pozostalych przypadkach

Odbicie to odnosi się do promienia prostego za każdym razem, gdy promień „przechodzi przez” (odbija się od) ściany czy budynku. Moc akustyczna źródła obrazu S′ osiąga zatem wartość:



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

(2.5.38)

W skomplikowanych układach propagacji dyfrakcje mogą zachodzić między odbiciami lub między odbiornikiem a odbiciami. W tym przypadku dyfrakcję wsteczną względem ścian szacuje się, analizując trasę między źródłem a pierwszym punktem dyfrakcji R' [a zatem w równaniu (2.5.36) analizuje się jako odbiornik]. Zasadę tę zobrazowano na rysunku 2.5.j.

image

W przypadku odbić wielokrotnych, wszystkie odbicia jednostkowe sumuje się.

2.6.    Przepisy ogólne – hałas w ruchu lotniczym

2.6.1.    Definicje i symbole

W tej sekcji wyjaśniono wybrane istotne określenia terminologiczne, podając przypisaną im w tym dokumencie definicję ogólną. Podany wykaz nie jest wyczerpujący; ujęto w nim wyłącznie określenia i akronimy używane najczęściej. Pozostałe objaśniono w miejscach, w których się pojawiają po raz pierwszy.

Matematyczne symbole (podane obok określeń) to symbole najczęściej stosowane w równaniach ujętych w treści dokumentu. Definicje pozostałych symboli, pojawiających się w innych miejscach dokumentu głównego i dodatków do niego, zamieszczono w miejscu ich występowania.

Czytelnika co jakiś czas informuje się o dopuszczalnym w tym dokumencie zamiennym stosowaniu słów dźwięk i hałas. Mimo że słowo hałas ma konotacje tematyczne – akustycy uznają je zazwyczaj za „dźwięk niepożądany” – w obszarze kontroli hałasu w ruchu lotniczym oznacza ono wyłącznie dźwięk – energię akustyczną przenoszoną przez ruch fali akustycznej. Symbol → jest odsyłaczem do pozostałych określeń terminologicznych zawartych w wykazie.

Terminologia

AIP

Zbiór Informacji Lotniczych.

Konfiguracja statku powietrznego

Położenie przepustnic, klap i podwozia.

Ruch statków powietrznych

Przylot, odlot lub inne czynności z udziałem statku powietrznego oddziałujące na poziom ekspozycji na hałas wokół lotniska.

Dane dotyczące hałasu emitowanego przez statek powietrzny oraz dane eksploatacyjne

Dane dotyczące emitowanego hałasu oraz dane eksploatacyjne dla różnego rodzaju statków powietrznych, wymagane w procedurze modelowania. Należą do nich → zależności NPD oraz informacje umożliwiające obliczenie ciągu/mocy silnika, jako funkcji → konfiguracji lotu. Danych tych dostarcza zazwyczaj producent statku powietrznego, nie wyklucza się jednak możliwości pozyskania ich z innych źródeł. W przypadku braku danych, analizowany statek powietrzny odwzorowuje się, dostosowując dane dla użytkowo zbliżonego statku powietrznego – czynność tę nazywa się podstawieniem.

Wysokość bezwzględna

Wysokość nad średnim poziomem morza.

Baza danych ANP

Ujęta w dodatku I baza danych dotyczących hałasu emitowanego przez statek powietrzny oraz danych eksploatacyjnych.

Poziom dźwięku ważony dźwiękiem A, LA

Podstawowa skala dźwięku/hałasu stosowana do pomiarów hałasu w otoczeniu, w tym ze statku powietrznego, oraz skala, na której opiera się większość wskaźników metrycznych linii konturowych hałasu.

Tor główny

Wzorcowy lub nominalny rzut toru na ziemi, definiujący środek pasa rejestracji toru.

Podstawowy poziom hałasu zdarzenia akustycznego

Poziom hałasu zdarzenia akustycznego odczytany z bazy danych charakterystyki hałasu statku powietrznego (NPD).

Zwalnianie hamulca

Punkt początkowy rozbiegu/dobiegu

Skorygowany ciąg efektywny

Przy odpowiednim nastawie mocy (np. EPR lub N 1) ciąg efektywny spada wraz z gęstością powietrza, a zatem ze wzrostem wysokości bezwzględnej; skorygowany ciąg efektywny to wartość wyznaczana na poziomie morza.

Łączny poziom dźwięku/hałasu

Wyrażona w decybelach miara hałasu zarejestrowanego w określonym czasie, w punkcie umiejscowionym w pobliżu lotniska, z samolotu pracującego w standardowych warunkach roboczych i poruszającego się po standardowych torach lotu. Oblicza się go poprzez zsumowanie, dowolną metodą, poziomów dźwięku/hałasu zdarzenia akustycznego występującego w tym punkcie.

Suma lub średnia decybeli

Niejednokrotnie w innych dokumentach nazywana wartościami „energetycznymi” lub „logarytmicznymi” (w przeciwieństwie do wartości arytmetycznych). Stosowana tam, gdzie uzasadnione jest zsumowanie lub uśrednienie odnośnych wielkości energii akustycznej; np.

image

.

Frakcja energii akustycznej, F

Stosunek energii akustycznej zarejestrowanej z segmentu do energii akustycznej zarejestrowanej z toru lotu o nieskończonej długości.

Nastawy mocy silnika

Wartość → parametru mocy oddziałującego na hałas, stosowana do wyznaczania poziomu emisji hałasu w oparciu o wartości pozyskane z bazy danych NPD.

Równorzędny (ciągły) poziom dźwięku, Leq

Miara dźwięku długookresowego. Poziom hipotetycznie stałego dźwięku, który w określonym czasie uzyskuje całkowitą energię akustyczną identyczną z całkowitą energią akustyczną rzeczywistego dźwięku zmiennego.

Poziom dźwięku/hałasu zdarzenia akustycznego

Wyrażona w decybelach miara skończonej ilości dźwięku (lub hałasu), zarejestrowana z przelatującego statku powietrznego → poziom ekspozycji na hałas.

Konfiguracja lotu

= → Konfiguracja statku powietrznego + → parametry lotu.

Parametry lotu

Nastaw mocy, prędkość, kąt przechylenia i masa statku powietrznego.

Tor lotu

Powietrzny tor lotu statku powietrznego zdefiniowany w trzech wymiarach, zazwyczaj odwzorowywany względem pierwotnego toru lotu, którego początkiem jest rozbieg przed startem, a końcem jest próg drogi lądowania.

Segment toru lotu

Część toru lotu statku powietrznego odwzorowywana do celów modelowania hałasu linią prostą o skończonej długości.

Procedura lotu

Kolejność czynności roboczych wykonywanych przez załogę statku powietrznego lub system zarządzania lotem: wyrażona jako zmiany konfiguracji lotu będące funkcją odległości na rzucie toru na ziemi.

Profil lotu

Zmiana wysokości statku powietrznego na rzucie toru na ziemi (czasem obejmuje także zmiany → konfiguracji lotu) – określana za pomocą układu → punktów profilu

Płaszczyzna podłoża

(lub nominalna płaszczyzna podłoża), pozioma płaszczyzna podłoża przechodząca przez punkt referencyjny lotniska, w którym zazwyczaj oblicza się linie konturowe.

Prędkość względem ziemi

Prędkość statku powietrznego względem stałego punktu naziemnego.

Rzut toru na ziemi

Pionowy rzut toru lotu na płaszczyznę podłoża.

Wysokość

Pionowa odległość między statkiem powietrznym a → płaszczyzną podłoża

Scalony poziom dźwięku

Inaczej nazywany → poziomem ekspozycji na dźwięk jednostkowego zdarzenia akustycznego.

ISA

Międzynarodowa Atmosfera Wzorcowa – definiowana przez Organizację Międzynarodowego Lotnictwa Cywilnego (ICAO). Definiuje zmienność temperatury, ciśnienia i gęstości w odniesieniu do wysokości nad średnim poziomem morza. Stosowana do normalizowania wyników obliczeń konstrukcyjnych statku powietrznego i analizowania danych testowych.

Tłumienie poprzeczne

Nadmierne tłumienie dźwięku na odległości przypisywanej bezpośrednio lub pośrednio występowaniu płaszczyzny podłoża. Istotne przy niskich kątach podniesienia (statku powietrznego nad płaszczyznę podłoża)

Maksymalny poziom hałasu/dźwięku

Maksymalny poziom dźwięku osiągany podczas zdarzenia akustycznego.

Średni poziom morza, MSL

Znormalizowane położenie powierzchni ziemi, względem którego odwzorowuje się → ISA.

Ciąg efektywny

Siła napędowa wywierana przez silnik na płatowiec.

Hałas

Hałas definiuje się jako dźwięk niepożądany. Przy czym wskaźniki metryczne, takie jak poziom dźwięku ważony dźwiękiem A (LA ) i efektywny odczuwany poziom hałasu (EPNL) umożliwiają skuteczne przekonwertowanie poziomów dźwięku na poziomy hałasu. Podobnie jak w innych publikacjach, ze względu na ciągły brak ujednolicenia, określeń „hałas” i „dźwięk” używa się w tym dokumencie zamiennie – w szczególności w powiązaniu ze słowem poziom.

Linia konturowa hałasu

Linia wyznaczająca łączny poziom hałasu statku powietrznego lub wskaźnik dla obszaru wokół lotniska, o stałej wartości.

Wpływ hałasu

Szkodliwy wpływ hałasu na jego odbiorców; co ważne, przyjmuje się, że wskaźniki metryczne hałasu to wskaźniki wpływu hałasu.

Wskaźnik hałasu

Miara dźwięku długookresowego lub łącznego, skorelowana (tzn. uznawana za predyktor) z wpływem na ludzi. Czasami, oprócz natężenia dźwięku, może uwzględniać również inne współczynniki (zwłaszcza porę dnia). Przykładem może być LDEN dla pory dziennej, wieczornej i nocnej.

Poziom hałasu

Wyrażona w decybelach miara dźwięku na skali mierzącej jego głośność lub hałaśliwość. W przypadku rozchodzącego się w otoczeniu hałasu statku powietrznego stosuje się dwie skale: poziom dźwięku ważony dźwiękiem A i odczuwany poziom hałasu. W skalach tych – do celów odwzorowania sposobu odczuwania hałasu przez ludzi – stosuje się różne wagi dźwięku o odmiennych częstotliwościach.

Wskaźnik metryczny hałasu

Formuła stosowana do opisania dowolnej miary ilości hałasu w punkcie umiejscowienia odbiornika, bez względu na to, czy hałas ten pochodzi z jednostkowego zdarzenia akustycznego czy z kilku zdarzeń akustycznych emitujących hałas, które wystąpiły w dłuższym czasie. Do pomiaru hałasu z jednostkowego zdarzenia akustycznego stosuje się zazwyczaj dwie miary: poziom maksymalny uzyskany podczas zdarzenia akustycznego lub poziom ekspozycji na dźwięk, miarę całkowitej energii akustycznej zdarzenia akustycznego wyznaczanej przez scalenie czasu występowania zdarzenia akustycznego.

Dane/zależności parametrów hałas-moc-odległość (NPD)

Poziomy hałasu zdarzenia akustycznego ujęte w układzie tabelarycznym jako funkcja odległości poniżej statku powietrznego w warunkach lotu ustalonego, przy prędkości referencyjnej w warunkach atmosferycznych odniesienia, dla każdego układu → nastawów mocy silnika. Dane odwzorowują oddziaływania akustyczne tłumienia dźwięku wywołanego sferycznym rozchodzeniem się fali (prawo odwrotności kwadratu odległości) i pochłanianiem atmosferycznym. Odległość definiuje się prostopadle do toru lotu samolotu i osi skrzydła statku powietrznego (tzn. w przypadku lotu bez wychylenia wprost pionowo poniżej statku powietrznego).

Akustyczny parametr mocy silnika

Parametr opisujący lub wyznaczający moc napędową silnika statku powietrznego, do której – w oparciu o podejście logiczne – można odnieść emisję mocy akustycznej, zazwyczaj wyrażany jako → skorygowany ciąg efektywny Kolokwialnie określany w treści tekstu, jako „moc” lub „nastawy mocy”.

Istotność hałasu

Dźwięk segmentu toru lotu jest „istotny w kontekście hałasu”, jeżeli wpływa na poziom hałasu zdarzenia akustycznego w dającym się ocenić zakresie. Pomijanie segmentów nieistotnych w kontekście hałasu pozwala istotnie ograniczyć zakres prac związanych z komputerowym przetwarzaniem danych.

Rejestrator

Odbiornik

Etapy procedury

Zalecenie dotyczące utrzymania profilu lotu – poszczególne etapy uwzględniają zmiany prędkości lub wysokości bezwzględnej.

Punkt profilu

Wysokość końcowego punktu segmentu toru lotu – w płaszczyźnie pionowej powyżej rzutu toru na ziemi.

Odbiornik

Punkt rejestrujący hałas docierający ze źródła; z zasady umiejscowiony na płaszczyźnie podłoża lub w jej pobliżu.

Atmosfera referencyjna

Tabelaryczny układ wskaźników pochłaniania dźwięku, stosowany do normalizowania danych NPD (zob. dodatek D).

Dzień referencyjny

Układ warunków atmosferycznych, według których normalizuje się dane ANP.

Okres referencyjny

Nominalny odcinek czasu stosowany do normalizowania pomiarów ekspozycji na dźwięk jednostkowego zdarzenia akustycznego; w przypadku → SEL równego 1 sekundzie.

Prędkość referencyjna

Prędkość statku powietrznego względem ziemi, do której normalizuje się dane NPDSEL.

SEL

Poziom ekspozycji na dźwięk.

Poziom ekspozycji na dźwięk jednostkowego zdarzenia akustycznego.

Poziom dźwięku, który zdarzenie akustyczne osiąga, jeżeli cała energia akustyczna tego zdarzenia jest jednolicie skompresowana w znormalizowanym przedziale czasu nazywanym → okresem referencyjnym.

Podłoże miękkie

Podłoże charakteryzujące się „miękkością” akustyczną, zazwyczaj otaczające większość lotnisk podłoże trawiaste. Podłoża „twarde” akustycznie, tzn. charakteryzujące się dużymi zdolnościami do odbijania dźwięku, oznaczają podłoża betonowe i wodę. Opisana tu metodologia obliczania linii konturowej dźwięku odnosi się do podłoża miękkiego.

Dźwięk

Słyszalna dla ucha energia rozchodząca się w powietrzu w wyniku (wzdłużnego) ruchu fali.

Tłumienie dźwięku

Spadek natężenia dźwięku w miarę pokonywania trasy propagacji. W przypadku hałasu statków powietrznych do przyczyn spadku natężenia dźwięku należy sferyczne rozchodzenie się fali, pochłanianie atmosferyczne i → tłumienie poprzeczne.

Ekspozycja na dźwięk

Miara imisji całkowitej energii akustycznej w czasie.

Poziom ekspozycji na dźwięk LAE

(Akronim SEL) Wskaźnik metryczny znormalizowany w normie ISO 1996-1 lub ISO 3891 = ważony dźwiękiem A poziom ekspozycji na dźwięk jednostkowego zdarzenia akustycznego odniesiony do 1 sekundy.

Natężenie dźwięku

Siła imisji dźwięku w punkcie – odniesiona do energii akustycznej (oraz wyrażona zmierzonymi poziomami dźwięku)

Poziom dźwięku

Miara energii akustycznej wyrażona w jednostkach decybeli. Odebrany dźwięk mierzy się z lub bez „ważenia częstotliwości”; poziomy z ważeniem nazywa się często → poziomami dźwięku.

Długość dystansu/trasy pokonanej przez statek powietrzny

Odległość do pierwszego punktu przeznaczenia odlatującego statku powietrznego; uznawana za wskaźnik masy statku powietrznego.

Punkt początkowy rozbiegu/dobiegu, SOR

Punkt na drodze startowej, z którego odlatujący statek powietrzny rozpoczyna start. Zwany również „zwolnieniem hamulca”.

Rzeczywista prędkość lotu

Rzeczywista prędkość statku powietrznego względem pędu powietrza (= prędkość względem ziemi w warunkach bezwietrznych).

Ważony równorzędny poziom dźwięku, Leq,W

Zmodyfikowana wersja Leq , w której hałasowi występującemu w różnych porach dnia (zwykle w dzień, wieczorem i w nocy) przypisuje się różną wagę.

Symbole

d

Najkrótsza odległość od punktu rejestracji do segmentu toru lotu.

dp

Prostopadła odległość od punktu rejestracji do toru lotu (odległość lub zasięg skośny).

Długość wyskalowana.

Fn

Rzeczywisty ciąg efektywny silnika.

Fn

Skorygowany ciąg efektywny silnika.

h

Wysokość bezwzględna statku powietrznego (powyżej MSL).

L

Poziom hałasu zdarzenia akustycznego (skala niezdefiniowana).

L(t)

Poziom dźwięku w czasie t (skala niezdefiniowana).

LA, LA(t)

Ważony dźwiękiem A poziom ciśnienia akustycznego (w czasie t) – mierzony miernikiem poziomu głośności ustawionym na tryb powolny.

LAE

(SEL) Poziom ekspozycji na dźwięk.

LAmax

Wartość maksymalna LA(t) podczas zdarzenia akustycznego.

LE

Poziom ekspozycji na dźwięk jednostkowego zdarzenia akustycznego.

LE∞

Poziom ekspozycji na dźwięk jednostkowego zdarzenia akustycznego wyznaczany z bazy danych NPD.

LEPN

Efektywny odczuwany poziom hałasu.

Leq

Równorzędny (ciągły) poziom dźwięku.

Lmax

Wartość maksymalna L(t) podczas zdarzenia akustycznego.

Lmax,seg

Maksymalny poziom wyemitowany przez segment.

Prostopadła odległość od punktu rejestracji do rzutu toru na ziemi.

lg

Logarytm przy podstawie 10.

N

Liczba segmentów lub podsegmentów.

NAT

Liczba zdarzeń akustycznych o wartości Lmax przekraczającej określony próg.

P

Parametr mocy w zmiennej NPD L(P,d).

Pseg

Parametr mocy istotny dla danego segmentu.

q

Odległość od początku segmentu do najbliższego punktu podejścia.

R

Promień skrętu.

S

Odchylenie standardowe.

s

Odległość na rzucie toru na ziemi.

sRWY

Długość drogi startowej.

t

Czas.

te

Efektywny czas trwania jednostkowego zdarzenia akustycznego.

t 0

Czas referencyjny scalonego poziomu dźwięku.

V

Prędkość względem ziemi.

Vseg

Prędkość względem ziemi w segmencie równorzędnym.

Vref

Referencyjna prędkość względem ziemi, dla której zdefiniowano dane NPD.

x, y, z

Współrzędne miejscowe.

x′,y′,z

Współrzędne statku powietrznego.

XARP,YARP,ZARP

Umiejscowienie punktu referencyjnego lotniska we współrzędnych geograficznych.

z

Wysokość statku powietrznego powyżej płaszczyzny podłoża/punktu referencyjnego lotniska.

α

Parametr wykorzystywany do obliczania korekcji segmentu o skończonej długości Δ F .

β

Kąt podniesienia statku powietrznego względem płaszczyzny podłoża.

ε

Kąt przechylenia statku powietrznego.

γ

Kąt wznoszenia/schodzenia.

φ

Kąt odchyłu (parametr kierunkowości poprzecznej).

λ

Całkowita długość segmentu.

ψ

Kąt między kierunkiem ruchu statku powietrznego a kierunkiem do rejestratora.

ξ

Kurs statku powietrznego mierzony w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara od północy magnetycznej.

Λ(β,)

Tłumienie poprzeczne powietrze–podłoże.

Λ(β)

Długozakresowe tłumienie poprzeczne powietrze–podłoże.

Γ()

Współczynnik odległości tłumienia poprzecznego.

Δ

Zmiana wartości ilości lub korekcja (zależnie od wskazań w tekście).

Δ F

Korekcja segmentu o skończonej długości.

Δ I

Korekcja względem instalacji silnika.

Δ i

Ważenie dla i czasu pory dnia, w dB.

Δ rev

Ciąg odwrócony.

Δ SOR

Korekcja początkowego punktu rozbiegu/dobiegu.

Δ V

Korekcja czasu trwania (prędkości).

Indeksy dolne

1, 2

Indeksy dolne oznaczające wartości początkowe i końcowe czasu lub segmentu.

E

Ekspozycja.

i

Wskaźnik sumowania typu/kategorii statku powietrznego.

j

Wskaźnik sumowania głównego/alternatywnego rzutu toru na ziemi.

k

Wskaźnik sumowania segmentu.

max

Maksimum.

ref

Wartość referencyjna.

seg

Wartość specyficzna dla danego segmentu.

SOR

Odniesiony do początkowego punktu rozbiegu/dobiegu.

TO

Start.

2.6.2.    Ramy jakości

Dokładność wartości wejściowych

Wszystkie wartości wejściowe oddziałujące na poziom emisji ze źródła, w tym punkt umiejscowienia źródła, wyznacza się z dokładnością odpowiadającą co najmniej poziomowi niepewności ± 2dB(A) w poziomie emisji ze źródła (pozostawiając wszystkie inne parametry bez zmian).

Stosowanie wartości domyślnych

W przypadku stosowania tej metody dane wejściowe odwzorowują wartości rzeczywiste. Z zasady nie należy opierać się na wartościach czy założeniach domyślnych. W szczególności tory lotu ustalone na podstawie danych radarowych wykorzystuje się zawsze wtedy, gdy są one dostępne, a ich jakość jest wystarczająca. Stosowanie domyślnych wartości i założeń wejściowych dopuszcza się na przykład w przypadku zastępowania torów lotu ustalonych w oparciu o dane radarowe trasami modelowanymi, jeżeli pozyskanie danych rzeczywistych wiąże się z nieproporcjonalnie wysokimi kosztami.

Jakość oprogramowania stosowanego do obliczeń

Oprogramowanie stosowane do obliczeń musi wykazywać zgodność z wyszczególnionymi w tym dokumencie metodami, potwierdzoną wynikami warunków testowych.

2.7.    Hałas statku powietrznego

2.7.1.    Cel i zakres dokumentu

Do oznaczenia zasięgu i natężenia mocy hałasu statku powietrznego w otoczeniu portów lotniczych stosuje się mapy konturowe; oddziaływanie to oznacza się wartościami zdefiniowanych wskaźników metrycznych lub wskaźników hałasu. Kontur to linia, na której wskaźnik ma wartość stałą. Wartość wskaźnika do pewnego stopnia sumuje wszystkie występujące w określonym przedziale czasowym, zazwyczaj mierzonym w dniach lub miesiącach, zdarzenia akustyczne emitowane przez statek powietrzny.

Hałas statku powietrznego przylatującego i odlatującego z pobliskiego lotniska rejestrowany w punktach naziemnych zależy od wielu czynników. Do najważniejszych z nich należą typy samolotów i ich zespołów napędowych; moc, wykonywane na pokładach samolotów procedury kontroli wypuszczenia klap i prędkości lotu; odległości od analizowanych punktów względem poszczególnych torów lotu; oraz miejscowe warunki topograficzne i pogodowe. Działalność portów lotniczych wiąże się z korzystaniem z różnych typów samolotów, wykonywaniem różnych procedur lotu oraz pracą przy zróżnicowanych masach roboczych.

Linie konturowe wykreśla się na podstawie matematycznych obliczeń wartości nominalnych wskaźnika hałasu miejscowego. W dokumencie tym szczegółowo objaśniono metody obliczania poziomów jednostkowego zdarzenia akustycznego statku powietrznego, w konkretnym punkcie umiejscowienia rejestratora, w odniesieniu do konkretnego lotu lub typu lotu statku powietrznego, uśrednianych na późniejszym etapie z wykorzystaniem dowolnej metody lub sumowanych w celu uzyskania wartości wskaźników dla danego punktu umiejscowienia rejestratora. Wymagane nominale wartości wskaźnika uzyskuje się w wyniku zwykłego powtarzania obliczeń, o ile poszczególne ruchy statku powietrznego wymuszają konieczność powtarzania obliczeń – dążąc do uzyskania możliwie najwyższej efektywności obliczeń przez wykluczenie zdarzeń akustycznych „nieistotnych w kontekście hałasu” (tzn. takich, które nie przyczyniają się w sposób istotny do całkowitego poziomu hałasu).

Jeżeli czynności emitujące hałas, wykonywane w ramach działalności prowadzonej przez porty lotnicze, nie oddziałują w sposób istotny na ogólny poziom ekspozycji okolicznych mieszkańców na hałas statków powietrznych, można je pominąć. Do czynności tych należą: wykorzystywanie helikopterów, kołowanie, testowanie silników i korzystanie z pomocniczych zespołów silnikowych. Nie musi to oznaczać, że oddziaływanie akustyczne tych czynności jest nieznaczne i w przypadku prowadzenia powyższych czynności można przeprowadzić ocenę źródeł hałasu, o której mowa w pkt 2.7.21 i 2.7.22.

2.7.2.    Układ dokumentu

Procedurę wykreślania linii konturowych obrazuje rysunek 2.7.a. Linie konturowe wykreśla się w różnych celach i zazwyczaj służą one kontrolowaniu wymogów dotyczących źródeł hałasu oraz wstępnego przetwarzania danych wejściowych. Linie konturowe odzwierciedlające archiwalne oddziaływanie hałasu można wyznaczyć z istniejących rejestrów czynności statku powietrznego – ruchów, mas, zarejestrowanych na radarze torów lotu itp. Linie konturowe stosowane dla potrzeb przyszłego planowania zapotrzebowania opierają się w głównej mierze na prognozach – ruchu i torów lotu, a także danych dotyczących emitowanego hałasu oraz eksploatacyjnych dla statku powietrznego, który będzie wykorzystywany w przyszłości.

Rysunek 2.7.a

Procedura wykreślania linii konturowej hałasu

image

Bez względu na rodzaj źródła danych lotu, każdy ruch statku powietrznego, przylot lub odlot, definiuje się we wskaźnikach geometrii jego toru lotu oraz emisji hałasu ze statku powietrznego w miarę pokonywania toru lotu (ruchy scharakteryzowane identycznymi wskaźnikami poziomu hałasu i warunków toru lotu uwzględnia się za pomocą prostego przemnożenia). Emisja hałasu zależy of charakterystyki ogólnej statku powietrznego – głównie od mocy wytwarzanej przez jego silniki. Zalecana metodologia opiera się na dzieleniu toru lotu na segmenty. W sekcjach 2.7.3–2.7.6 omówiono elementy metodologii i wyjaśniono zasadę segmentacji, na której metodologia ta się opiera; oznacza to, że rejestrowany poziom hałasu zdarzenia akustycznego jest sumą oddziaływań wszystkich „istotnych w kontekście hałasu” segmentów toru lotu, z których każdy oblicza się niezależnie od pozostałych. W sekcjach 2.7.3–2.7.6 omówiono również wymogi dotyczące danych wejściowych służących wykreślaniu układu linii konturowych hałasu. Szczegółową specyfikację niezbędnych danych roboczych podano w dodatku A.

Sposoby obliczania segmentów toru lotu z wstępnie przetworzonych danych wejściowych omówiono w sekcjach 2.7.7–2.7.13. Wiążą się one z wykorzystaniem analizy charakterystyki lotu statku powietrznego, dla której szczegółowe równania podano w dodatku B. Tory lotu są w dużej mierze zmienne – statki powietrzne pokonujące dowolną trasę są rozproszone względem pasa rejestracji na skutek zmian zachodzących w warunkach atmosferycznych, masie statku powietrznego i procedurach roboczych, obostrzeń zgłaszanych przez kontrolę lotów itp. Uwarunkowania te uwzględnia się, wyrażając każdy tor lotu w wartościach statystycznych – jako tor „główny” lub podstawowy, wokół którego przebiegają tory dodatkowe. Zagadnienie to wyjaśniono również w sekcjach 2.7.7–2.7.13 w odniesieniu do informacji dodatkowych zawartych w dodatku C.

W sekcjach 2.7.14–2.7.19 omówiono etapy obliczania poziom hałasu jednostkowego zdarzenia akustycznego – zarejestrowanego w punkcie naziemnym hałasu wyemitowanego przez ruch jednostkowego statku powietrznego. W dodatku D omówiono ponowne obliczanie danych zaczerpniętych z bazy NPD dla warunków innych niż warunki odniesienia. W dodatku E wyjaśniono pojęcie dipolowego źródła akustycznego, które w modelu stosuje się do definiowania promieniowania dźwięku z segmentów toru lotu o skończonej długości.

Oprócz pozyskania danych dotyczących właściwych torów lotu, aplikacje modelujące zależności, o których mowa w rozdziałach 3 i 4, wymagają pozyskania danych dotyczących emitowanego hałasu oraz eksploatacyjnych analizowanego statku powietrznego.

Kluczowym obliczeniem jest wyznaczenie poziomu zdarzenia akustycznego dla ruchu pojedynczego statku powietrznego w jednym punkcie umiejscowienia rejestratora. Obliczenie to należy powtórzyć dla ruchu wszystkich statków powietrznych w każdym z wybranych układów punktów pokrywających szacowany zasięg odnośnych linii konturowych hałasu. Poziomy zdarzenia akustycznego zarejestrowane w każdym punkcie sumuje się lub uśrednia za pomocą dowolnej metody, aby w ten sposób otrzymać „łączny poziom” lub wartość wskaźnika hałasu. Tę część procedury omówiono w sekcjach 2.7.20 oraz 2.7.23–2.7.25.

W sekcjach 2.7.26–2.7.28 podsumowano możliwości i wymogi dotyczące dopasowywania linii konturowych hałasu do siatek wartości wskaźnika hałasu. Możliwości i wymogi, o których mowa powyżej, stanowią wytyczne wykreślania linii konturowych i dalszego przetwarzania danych.

2.7.3.    Pojęcie segmentacji

Baza danych zawiera podstawowe dane dotyczące zależności parametrów hałas-moc-odległość (NPD), odnoszące się do każdego konkretnego statku powietrznego. W przypadku ustalonego lotu prostego przy prędkości referencyjnej w określonych referencyjnych warunkach atmosferycznych oraz przy określonej konfiguracji lotu, definiują one maksymalne i scalone poziomy dźwięku zdarzenia akustycznego, zarejestrowane bezpośrednio poniżej statku powietrznego ( 7 ), wyrażone jako funkcja odległości. Do celów modelowania hałasu najistotniejszą w kontekście tych parametrów siłę napędową odwzorowuje się akustycznym parametrem mocy silnika; parametrem powszechnie stosowanym jest skorygowany ciąg efektywny. Podstawowe poziomy zdarzenia akustycznego wyznaczone z bazy danych koryguje się tak, aby po pierwsze uwzględniały różnice między rzeczywistymi (tzn. modelowanymi) a referencyjnymi warunkami atmosferycznymi (w przypadku poziomów ekspozycji na dźwięk), prędkością statku powietrznego, a po drugie, w przypadku punktów umiejscowienia odbiornika nieznajdujących się bezpośrednio poniżej statku powietrznego, różnice między dźwiękiem promieniującym ku dołowi i poprzecznie. Ostatnia z wymienionych różnic wynika z kierunkowości poprzecznej (oddziaływania instalacji silnika) i tłumienia poprzecznego. Skorygowane w ten sposób poziomy zdarzenia akustycznego nadal jednak odnoszą się wyłącznie do całkowitego hałasu ze statku powietrznego w warunkach lotu ustalonego.

Segmentacja to procedura, w wyniku której zalecany model linii konturowej hałasu wykorzystuje pozyskane z bazy NPD dane dotyczące toru lotu o nieskończonej długości oraz dane poprzeczne do obliczania hałasu docierającego do odbiornika z niejednorodnego toru lotu, tzn. lotu o zmiennej konfiguracji. W celu obliczenia poziomu dźwięku zdarzenia akustycznego z ruchu statku powietrznego, tor lotu odwzorowuje się za pomocą przyległych prostych segmentów, z których każdy można uznać za skończonej długości odcinek toru lotu o nieskończonej długości, w odniesieniu do którego znane są korekcje danych zawartych w bazie NPD i danych poprzecznych. Maksymalny poziom zdarzenia akustycznego oznacza po prostu najwyższą wartość spośród poszczególnych wartości segmentu. Poziom całego dźwięku zdarzenia akustycznego scalony w czasie oblicza się przez zsumowanie hałasu zarejestrowanego z odpowiedniej liczby segmentów, tzn. istotnie oddziałujących na całkowity hałas zdarzenia akustycznego.

Metoda szacowania, na ile hałas z jednego segmentu o skończonej długości oddziałuje na scalony poziom hałasu zdarzenia akustycznego, jest metodą czysto empiryczną. Frakcja energii F – hałas segmentu wyrażony jako stosunek hałasu całego toru o nieskończonej długości – wyznacza się za pomocą stosunkowo prostej formuły, uwzględniającej kierunkowość wzdłużną hałasu statku powietrznego i „ogląd” segmentu przez odbiornik. Jednym z uzasadnień adekwatności prostej metody empirycznej jest fakt, że z zasady większość hałasu pochodzi z najbliższego, zazwyczaj przyległego segmentu, w którym to przypadku odpowiadający najbliższy punkt podejścia (CPA) względem odbiornika znajduje się na tym segmencie (ale nie na jednym z jego końców). Oznacza to, że szacunkowe wartości hałasu pochodzącego z segmentów innych niż przyległe mogą być tym bardziej przybliżone, im dalej znajdują się od odbiornika, a przybliżenie to nie powoduje istotnego pogorszenia dokładności danych.

2.7.4.    Tory lotu: linie drogi i profile

W kontekście modelowania tor lotu (inaczej trajektoria) to pełny opis ruchu statku powietrznego w przestrzeni i czasie ( 8 ). Siła ciągu (lub inny akustyczny parametr mocy silnika) i tor lotu to informacje niezbędne do obliczenia poziomu emitowanego hałasu. Rzut toru na ziemi to pionowy rzut toru lotu na płaszczyznę podłoża. Aby wykreślić tor lotu w 3 wymiarach, rzut toru łączy się z pionowym profilem lotu. Modelowanie segmentacji wymaga opisania toru lotu ruchu poszczególnych statków powietrznych za pomocą układu przyległych prostych segmentów. Sposób wykonywania segmentacji zależy od konieczności wyważenia między dokładnością danych a efektywnością obliczeń – wymaga się odpowiedniego przybliżenia rzeczywistego zakrzywionego toru lotu, a jednocześnie ograniczenia do minimum obciążenia związanego z wykonywaniem obliczeń i spełnienia wymogów dotyczących danych. Każdy segment należy zdefiniować na podstawie współrzędnych geometrycznych jego punktów końcowych oraz powiązanej z nim prędkości i parametrów mocy silnika statku powietrznego (od których zależy emisja dźwięku). Tory lotu i moc silnika można wyznaczyć różnymi metodami, przy czym główne z tych metod wymagają a) syntezy poszczególnych etapów procedury; oraz b) analizy zmierzonych danych profilu lotu.

Synteza toru lotu (a) wymaga pozyskania informacji (lub założeń) dotyczących rzutu toru na ziemi i ich poprzecznych rozproszeń, masy statku powietrznego, prędkości, procedur kontroli klap i ciągu, wysokości podniesienia lotniska oraz wiatru i temperatury otoczenia. Równania służące obliczaniu profilu lotu z niezbędnych parametrów pędu i aerodynamiki zamieszczono w dodatku B. Każde równanie uwzględnia współczynniki (lub stałe) oparte na danych empirycznych dotyczących każdego konkretnego typu statku powietrznego. Równania charakterystyki aerodynamicznej podane w dodatku B umożliwiają uwzględnienie wszelkich zasadnych kombinacji masy roboczej statku powietrznego i procedury lotu, w tym czynności wykonywanych przy różnych masach startowych.

Analiza zmierzonych danych (b), np. przez rejestratory parametrów lotu, radary czy inne pokładowe urządzenia radiolokacyjne statku powietrznego, wymaga zastosowania „inżynierii odwrotnej”, czyli faktycznego odwrócenia procedury syntezy (a). Zamiast szacowania stanów statku powietrznego i zespołu silnika na końcach segmentów toru lotu przez scalenie oddziaływań siły ciągu i aerodynamiki na płatowiec, siły szacuje się, różnicując zmiany wysokości i prędkości płatowca. Procedury dotyczące przetwarzania informacji o torze lotu omówiono w sekcji 2.7.12.

W modelowaniu hałasu ostatecznego każdy jednostkowy lot teoretycznie można byłoby odwzorowywać odrębnie; gwarantowałoby to rzetelne odwzorowanie przestrzennego rozproszenia torów lotu – które może być niezwykle istotne. Jednak z uwagi na konieczność dotrzymania rozsądnych terminów przygotowywania danych i korzystania z komputerów, powszechnie stosowaną praktyką jest odwzorowywanie szerokości pasa rejestracji toru lotu za pomocą niewielkiej liczby poprzecznie rozproszonych „alternatywnych torów”. (Uwzględnienie oddziaływań zmieniających się mas statku powietrznego na profile pionowe daje na ogół zadowalające wyniki odwzorowania rozproszenia pionowego).

2.7.5.    Hałas emitowany przez statek powietrzny oraz dane eksploatacyjne

Omówiona w dodatku I baza danych ANP uwzględnia najpopularniejsze typy statków powietrznych. Typy statków powietrznych nieobjęte dostępnymi danymi można odwzorować za pomocą uwzględnionych w bazie danych odnoszących się do innego, najbardziej zbliżonego statku powietrznego.

Baza danych ANP uwzględnia domyślne „etapy procedury”, umożliwiające wyznaczenie profili lotu dla co najmniej jednej wspólnej przeciwhałasowej procedury odejścia. Nowsze dane uwzględniają dwie różne przeciwhałasowe procedury odejścia.

2.7.6.    Działalność portów lotniczych i czynności wykonywane przez statki powietrzne

Odnoszące się do konkretnego przypadku dane, z których oblicza się linie konturowe hałasu dla scenariusza konkretnego lotniska, uwzględniające:

Ogólne dane o lotnisku

 Punkt referencyjny lotniska (służący jedynie umiejscowieniu lotniska we właściwych współrzędnych geograficznych). Punkt referencyjny to pierwotny, ustanowiony na miejscowym kartezjańskim układzie współrzędnych, układ współrzędnych stosowany w procedurze obliczeniowej.

 Wysokość referencyjna lotniska (= wysokość punktu referencyjnego lotniska). Jest to wysokość nominalnej płaszczyzny podłoża, na którym wobec braku korekcji topograficznej definiuje się linie konturowe hałasu.

 Uśrednione parametry meteorologiczne w punkcie referencyjnym lotniska lub w pobliżu tego punktu (temperatura, wilgotność względna, średnia prędkość i kierunek wiatru).

Dane drogi startowej

Dla każdej drogi startowej:

 oznaczenie drogi startowej,

 punkt referencyjny drogi startowej (środek drogi startowej wyrażony współrzędnymi miejscowymi),

 długość, kierunek i średni gradient drogi startowej,

 umiejscowienie początkowego punktu rozbiegu przed startem i progu lądowania ( 9 ).

Dane dotyczące rzutu toru na ziemi

Rzuty toru statku powietrznego na ziemi opisuje się układem współrzędnych w (poziomej) płaszczyźnie podłoża. Źródło danych dotyczących rzutu toru na ziemi zależy od dostępności właściwych danych radarowych. Jeżeli dane te są dostępne, analiza statystyczna danych służy wyznaczeniu rzeczywistego toru głównego i odpowiadających mu alternatywnych rzutów torów (rozproszonych). Jeżeli dane te nie są dostępne, tory główne wyznacza się zazwyczaj z właściwych informacji dotyczących procedury, np. z wykorzystaniem znormalizowanych automatycznych procedur odejścia, określonych w Zbiorze Informacji Lotniczych. Opis normatywny uwzględnia następujące informacje:

 oznaczanie drogi startowej, na której rozpoczyna się tor,

 opis punktu początkowego toru (początkowy punkt rozbiegu przed startem, próg lądowania),

 długość segmentów (w przypadku skrętów, promień i zmiana kierunku).

Jest to minimalny zakres informacji niezbędnych do zdefiniowania zasadniczego (głównego) toru. Średnie poziomy hałasu obliczane na podstawie założenia, że statek powietrzny porusza się dokładnie po trasach nominalnych, mogą być wiarygodnym punktem odniesienia dla odwzorowania punktów występowania błędów rzędu kilku decybeli. Dlatego wymaga się odwzorowania rozproszenia poprzecznego, co wymaga pozyskania następujących informacji dodatkowych:

 szerokość pasa rejestracji (lub inna statystyczna wartość rozproszenia) na końcu każdego segmentu,

 liczba alternatywnych torów,

 rozkład ruchów prostopadłych do toru głównego.

Dane o ruchu lotniczym

Dane o ruchu lotniczym to:

 czas uwzględniony w danych, oraz

 liczba ruchów (przylotów lub odlotów) statku powietrznego każdego typu na każdym torze lotu, podzielona przez (1) porę dnia właściwą dla określonych deskryptorów hałasu, (2) w przypadku odlotów, masy robocze lub długości dystansu pokonanego przez statek powietrzny i (3) w miarę potrzeb, procedury robocze.

Większość deskryptorów hałasu wymaga definiowania zdarzeń akustycznych (tzn. ruchów statku powietrznego) jako średnich wartości dziennych w określonych porach doby (np. w porze dziennej, wieczornej i nocnej) – zob. sekcje 2.7.23–2.7.25.

Dane topograficzne

Teren położony w pobliżu większości lotnisk to teren względnie płaski. Ale nie zawsze tak jest i w pewnych przypadkach należy uwzględnić zmienną wysokość terenu względem referencyjnego podniesienia lotniska. Oddziaływanie akustyczne wysokości terenu może być szczególnie istotne w przypadku bliskości ścieżek podejścia, po których statek powietrzny porusza się na stosunkowo niskich wysokościach bezwzględnych.

Wysokość terenu ilustruje się zazwyczaj układem współrzędnych (x,y,z) na prostokątnej siatce współrzędnych o określonej gęstości. Parametry siatki wysokość często jednak różnią się od parametrów siatki stosowanej do obliczania hałasu. W takim przypadku do oszacowania właściwych współrzędnych z na siatce stosowanej do obliczeń hałasu wykorzystać można interpolację liniową.

Kompleksowa analiza oddziaływań akustycznych na propagację dźwięku, wyraźnie niepochodzących z płaszczyzny podłoża, jest złożona i wykracza poza zakres omawianej metody. Umiarkowaną nierówność można uwzględnić, przyjmując „fikcyjną” płaszczyznę podłoża, tzn. za pomocą prostego uniesienia bądź obniżenia poziomej płaszczyzny podłoża względem miejscowego podniesienia terenu (istotnego dla referencyjnej płaszczyzny podłoża) w każdym punkcie umiejscowienia odbiornika (zob. sekcja 2.7.4).

Warunki odniesienia

Międzynarodowe dane dotyczące hałasu emitowanego przez statek powietrzny oraz dane eksploatacyjne (ANP) normalizuje się do standardowych warunków odniesienia, powszechnie stosowanych w badaniach nad hałasem z lotnisk (zob. dodatek D).

1)

Ciśnienie atmosferyczne : 101,325 kPa (1 013,25 mb)

2)

Pochłanianie atmosferyczne : wskaźniki tłumienia podano w tabeli D-1 w dodatku D

3)

Opady : brak.

4)

Prędkość wiatru : poniżej 8 m/s (15 węzłów).

5)

Prędkość względem ziemi : 160 węzłów.

6)

Miejscowe ukształtowanie terenu : teren płaski, podłoże miękkie, duże budowle czy inne obiekty wywołujące odbicia dźwięku znajdują się w odległości większej niż kilka kilometrów od rzutu toru statku powietrznego na ziemi.

Znormalizowanych pomiarów dźwięku statku powietrznego dokonuje się na wysokości 1,2 m powyżej płaszczyzny podłoża. Nie trzeba ich jednak szczególnie uwzględniać, ponieważ dla potrzeb modelowania można przyjąć, że poziomy zdarzeń akustycznych są stosunkowo mało zależne od wysokości umiejscowienia odbiornika ( 10 ).

Porównania szacunkowych i zmierzonych poziomów hałasu z lotniska dowodzą, że korzystanie z danych ujętych w bazie NPD można uznać za zasadne, jeżeli średnie uwarunkowania pobliskiej powierzchni mieszczą się w następującym przedziale:

 temperatura otoczenia poniżej 30 °C,

 iloczyn temperatury otoczenia (°C) i wilgotności względnej (procentowo) jest wyższy niż 500,

 prędkość wiatru jest mniejsza niż 8 metrów na sekundę (15 węzłów).

Przyjmuje się, że przedział ten uwzględnia warunki występujące w większości najważniejszych portów lotniczych na świecie. W dodatku D omówiono metodę konwertowania danych NPD na średnie warunki miejscowe wykraczające poza powyższy przedział, niemniej w przypadkach ekstremalnych zaleca się skonsultowanie się z producentem danego samolotu.

1)

Podniesienie drogi startowej : średni poziom morza.

2)

Temperatura otoczenia : 15 °C.

3)

Masa startowa brutto : definiowana jako funkcja długości dystansu podanej w bazie danych ANP.

4)

Masa lądowania brutto : 90 procent maksymalnej masy lądowania brutto.

5)

Silniki wytwarzające ciąg : wszystkie.

Mimo że dane ANP dotyczące charakterystyki aerodynamiki i silnika opierają się na powyższych warunkach, dane te – zestawione w formie tabel – można uznać za odnoszące się do wysokości drogi startowej innych niż referencyjne oraz średniej temperatury otoczenia w zakresach określonych przez ECAC, co nie umniejszy dokładności obliczonych linii konturowych łącznego, uśrednionego poziomu dźwięku. (zob. dodatek B.)

Baza danych ANP zawiera zestawione w tabelach dane aerodynamiczne dla mas startowych i mas lądowania, o których mowa w pkt 3 i 4 powyżej. Chociaż w przypadku obliczeń hałasu łącznego dane aerodynamiczne należy skorygować względem innych mas brutto, to obliczenia profilów lotu dla startu i wznoszenia z wykorzystaniem procedur, o których mowa w dodatku B, powinny się opierać na właściwych roboczych masach startowych.

2.7.7.    Opis toru lotu

Model hałasu wymaga opisania ruchu każdego konkretnego statku powietrznego za pomocą trójwymiarowego odwzorowania toru lotu oraz zachodzących na analizowanym torze zmian nastawów mocy silnika i prędkości. Z zasady jeden modelowany ruch stanowi wycinek całkowitego ruchu lotniczego, tzn. liczby (zakładanych) ruchów identycznych, wykonywanych przez statek powietrzny tego samego typu, o identycznej masie i identycznych procedurach roboczych, na jednym rzucie toru na ziemi. Rzut toru może być jedną z kilku rozproszonych „alternatywnych rzutów toru”, wykorzystywanych do modelowania rzeczywistej szerokości pasa rejestracji rzutu toru, biegnących po jednej wyznaczonej trasie. Pasy rejestracji rzutu toru na ziemi, profile pionowe i parametry robocze statku powietrznego wyznacza się z danych wejściowych konkretnego scenariusza – w powiązaniu z pozyskanymi z bazy ANP danymi dotyczącymi statku powietrznego.

Dane dotyczące zależności parametrów hałas-moc-odległość (zawarte w bazie ANP) definiują hałas ze statku powietrznego przemierzającego wyidealizowane poziome tory lotu o nieskończonej długości ze stała prędkością i przy stałej mocy silnika. Aby dostosować te dane do torów lotu na obszarze wyjściowym, charakteryzujących się częstą zmiennością mocy i prędkości, każdy tor dzieli się na proste segmenty o skończonej długości; następnie oddziaływanie każdego z tych segmentów na hałas sumuje się w punkcie umiejscowienia rejestratora.

2.7.8.    Zależności między torem lotu a konfiguracją lotu

Trójwymiarowy tor lotu statku powietrznego wyznacza geometryczne płaszczyzny promieniowania i propagacji dźwięku między statkiem powietrznym a rejestratorem. Przy konkretnej masie statku powietrznego i określonych warunkach atmosferycznych cały tor lotu podlega zmianom wywołanym kolejnością wykonywanych przez pilota (lub automatyczny system zarządzania lotem) procedur zmian mocy, wypuszczenia klap i wysokości bezwzględnej w celu podążania za trasami oraz utrzymania wysokości i prędkości podanych przez służbę kontroli ruchu lotniczego (ATC) – adekwatnych do znormalizowanych procedur roboczych zalecanych przez operatora statku powietrznego. Wykonywane instrukcje i czynności, o których mowa powyżej, dzielą tor lotu na poszczególne etapy, tworzące rzeczywiste segmenty. W płaszczyźnie poziomej są to odcinki proste, określane jako odległość do następnego zakrętu oraz zakręty, definiowane promieniem i zmianą kursu. W płaszczyźnie pionowej segmenty definiuje się czasem lub odległością, jaką należy pokonać, aby osiągnąć niezbędne konieczne zmiany prędkości lub wysokości przy zadanej mocy i nastawach klap. Właściwe współrzędne pionowe nazywa się często punktami profilu.

W przypadku modelowania hałasu informacje dotyczące toru lotu pozyskuje się z syntezy poszczególnych etapów procedury (np. wykonywanych przez pilota) lub z analizy danych radarowych – fizycznych pomiarów faktycznie pokonanych torów lotu. Bez względu na zastosowaną metodę, poziome i pionowe płaszczyzny toru lotu redukuje się do segmentów. Ich poziomy wyrys (tzn. dwuwymiarowy rzut na płaszczyznę podłoża) to rzut toru na ziemi, definiowany trasą dolotu i odlotu. Ich pionowy wyrys, wyznaczany punktami profilu oraz powiązanymi z nimi parametrami lotu, takimi jak prędkość, kąt przechylenia i nastawy mocy, łącznie definiuje profil lotu zależny od procedury lotu zazwyczaj zalecanej przez producenta lub operatora statku powietrznego. Tor lotu wyznacza się, łącząc dwuwymiarowy profil lotu z dwuwymiarowym rzutem toru na ziemi, które łącznie tworzą sekwencję trójwymiarowych segmentów toru lotu.

Należy pamiętać, że w kontekście konkretnego układu etapów procedury, profil lotu zależy od rzutu toru na ziemi; np. prędkość wznoszenia statku powietrznego przy identycznym ciągu i prędkości jest niższa podczas zakrętów niż podczas lotu prostego. Chociaż wyjaśnia to sposób odwzorowywania powyższej zależności, to należy mieć świadomość, że uwzględnianie tej zależności wiąże się z niezwykle dużym obciążeniem obliczeniowym, a zatem użytkownicy mogą podjąć decyzję, aby zamiast uwzględniania tej zależności przyjąć założenie, że do celów modelowania hałasu profil lotu i rzut toru na ziemi można uznać za odrębne jednostki; tzn., że wszelkiego rodzaju zakręty pokonywane przez statek powietrzny nie będą wpływały na profil wznoszenia. Ważne jest jednak, aby wyznaczyć zmiany kąta przechylenia podczas zakrętów, ponieważ kąt przechylenia ma istotny wpływ na kierunkowość emisji dźwięku.

Hałas zarejestrowany z segmentu toru lotu zależy od geometrii segmentu względem rejestratora oraz konfiguracji lotu statku powietrznego. Parametry te są współzależne – zmiana jednego powoduje zmianę pozostałych, w związku z czym należy upewnić się, czy konfiguracja statku powietrznego jest spójna z jego ruchem na torze lotu we wszystkich punktach toru lotu.

Należy pamiętać, że synteza toru lotu, tzn. wyznaczanie toru lotu na podstawie układu wykonanych „etapów procedury”, określających wybraną przez pilota moc silnika, kąt wypuszczenia klap i przyspieszenie/prędkość pionową, służy obliczaniu ruchu. Analiza toru lotu to czynność odwrotna: nastawy mocy silnika należy szacować na podstawie zarejestrowanego ruchu samolotu – wyznaczonego w oparciu o dane radarowe lub czasami, w przypadkach szczególnych, dane z pokładowego rejestratora parametrów lotu (choć w tym drugim przypadku moc silnika jest zazwyczaj jednym z elementów danych). Tak czy inaczej, w obliczeniach hałasu należy uwzględnić współrzędne i parametry lotu zarejestrowane na wszystkich punktach końcowych segmentu.

W dodatku B podano równania dotyczące sił oddziałujących na statek powietrzny i jego ruch oraz wyjaśniono, jak zostały one przetworzone w celu zdefiniowania charakterystyki segmentów składających się na tory lotu. Poszczególne segmenty (oraz sekcje dodatku B, w których je omówiono) dotyczą: rozbiegu przed startem (B5), wznoszenia ze stałą prędkością (B6), redukcji mocy (B7), nabierania prędkości przy wznoszeniu i wpuszczenia klap (B8), nabierania prędkości przy wznoszeniu po wpuszczeniu klap (B9), schodzenia i wytracania prędkości (B10) i końcowego podejścia do lądowania (B11).

Modelowanie praktyczne bez wątpienia wiąże się z uproszczeniami różnego stopnia – konieczność uproszczenia zależy od rodzaju zastosowania, znaczenia wyników i dostępnych zasobów. Założenie dotyczące ogólnego upraszczania, nawet w najbardziej złożonych zastosowaniach, polega na tym, że w przypadku odwzorowywania rozproszenia toru lotu profile i konfiguracje lotu na wszystkich alternatywnych liniach drogi są identyczne z występującymi na torze głównym. Ponieważ wymaga się uwzględnienia co najmniej 6 alternatywnych torów (zob. sekcja 2.7.11), przyjęcie tego założenia zdecydowanie ogranicza liczbę dokonywanych obliczeń i skutkuje statystycznie nieistotnym zakłóceniem wyników.

2.7.9.    Źródła danych o torze lotu

Dane radarowe

Chociaż pokładowe rejestratory parametrów lotu mogą być źródłem danych o bardzo wysokiej jakości, to są to dane trudne do pozyskania do celów modelowania hałasu, a zatem za najłatwiej dostępne źródło informacji dotyczących torów lotu faktycznie pokonanych w danych portach lotniczych należy uznać dane radarowe ( 11 ). Ponieważ dane radarowe można zazwyczaj pozyskać ze znajdujących się na lotnisku systemów monitorowania hałasu i toru lotu, dane te coraz częściej wykorzystuje się do modelowania hałasu.

Transponder radaru wtórnego odwzorowuje tor lotu statku powietrznego jako sekwencję współrzędnych pozycyjnych na odcinkach równych czasowi wyświetlania na ekranie radaru, wynoszącemu zazwyczaj około 4 sekund. Pozycję statku powietrznego nad ziemią wyznacza się we współrzędnych biegunowych – zasięgu i azymutu – z odbitych sygnałów zwrotnych radaru (chociaż system monitorowania na ogół przekształca je na współrzędne kartezjańskie); wysokość ( 12 ) statku powietrznego mierzy się za pomocą wysokościomierza pokładowego i przekazuje do komputera ATC za pomocą transpondera reagującego na sygnał radaru. Mimo to wskazania te są obarczone nieuchronnymi błędami pozycyjnymi, wynikającymi z zakłóceń radiowych i ograniczonej rozdzielczości danych (przy czym nie wpływają one na cele kontroli ruchu powietrznego). Jeżeli zatem wymaga się uzyskania danych toru lotu dla konkretnego ruchu statku powietrznego, dane trzeba skorygować za pomocą właściwej techniki dopasowywania do krzywej. W przypadku modelowania hałasu wymogiem standardowym jest jednak wymóg statystycznego opisania pasa rejestracji torów lotu; np. dla wszystkich ruchów na trasie lub tylko dotyczących konkretnego typu statku powietrznego. Dzięki temu błędy we właściwych statystykach można ograniczyć do poziomu nieistotności za pomocą procedur uśredniania.

Etapy procedury

Odwzorowanie torów lotu na podstawie danych radarowych jest w wielu przypadkach niemożliwe – z uwagi na niedostępność niezbędnych zasobów lub dlatego, że scenariusz dotyczy przyszłości i nie istnieją odpowiadającemu mu dane radarowe.

W przypadku braku danych radarowych lub w przypadku, gdy ich wykorzystanie jest niezasadne, konieczne jest oszacowanie torów lotu na podstawie dokumentacji roboczej, na przykład instrukcji przekazanych załodze lotniczej z systemu AIP oraz instrukcji obsługi statku powietrznego – w niniejszym dokumencie nazywanych etapami procedury. Jeżeli zachodzi taka konieczność, informacje dotyczące interpretacji tych materiałów należy pozyskać od organów kontroli ruchu lotniczego oraz operatorów statku powietrznego.

2.7.10.    Układy współrzędnych

Miejscowy układ współrzędnych

Miejscowy układ współrzędnych (x,y,z) to układ kartezjański i ma swój początek na (0,0,0) punktu referencyjnego lotniska (XARP,YARP,ZARP ), gdzie ZARP to bezwzględna wysokość referencyjna lotniska, a z = 0 definiuje nominalną płaszczyznę podłoża, na której na ogół wykreśla się linie konturowe. Kurs statku powietrznego ξ w płaszczyźnie xy mierzy się w kierunku zgodnym z kierunkiem wskazówek zegara od północy magnetycznej (zob. rysunek 2.7.b). We współrzędnych miejscowych wyraża się wszystkie punkty umiejscowienia rejestratora, podstawową siatkę obliczeniową oraz punkty linii konturowej ( 13 ).

image

Układ stałych współrzędnych rzutu toru na ziemi

Współrzędne te dotyczą wyłącznie rzutu toru na ziemi i odwzorowują odległość s mierzoną na torze zgodnie z kierunkiem lotu. W przypadku dróg odejścia s mierzy się od początkowego punktu rozbiegu, a w przypadku dróg podejścia – od progu lądowania. Tym sposobem s zyskuje wartość ujemną

 za punktem początkowym rozbiegu w przypadku odejść, i

 przed przekroczeniem progu lądowania na drodze startowej – w przypadku podejść.

Parametry robocze lotu, na przykład wysokość, prędkość i parametr mocy, wyraża się jako funkcje s.

Układ współrzędnych statku powietrznego

Układ współrzędnych kartezjańskich, stałych dla statku powietrznego (x′,y′,z′) ma swój początek w rzeczywistym miejscu położenia statku powietrznego. Układ osiowy jest definiowany przez kąt wznoszenia γ, kierunek lotu ξ i kąt wychylenia ε (zob. rysunek 2.7.c).

image

Uwzględnianie danych topograficznych

Przy szacowaniu odległości propagacji d wymagających uwzględnienia danych topograficznych (zob. sekcja 2.7.6) współrzędną wysokości statku powietrznego z należy zastąpić z′ = z – zo (gdzie zo to współrzędna punktu umiejscowienia rejestratora O). Geometrię między statkiem powietrznym a rejestratorem zobrazowano na rysunku 2.7.d. Definicje d oraz podano w sekcjach 2.7.14–2.7.19 ( 14 ).

image

2.7.11.    Rzuty toru na zoemi

Tory główne

Tor główny definiuje środek pasa rejestracji torów pokonywanych przez statek powietrzny poruszający się po konkretnej trasie. Zgodnie z opisem przedstawionym w sekcji 2.7.9 – o ile dane są dostępne i odpowiednie do badania nad modelowaniem – do celów modelowania hałasu ze statku powietrznego definiuje się ją (i) przy pomocy zalecanych danych roboczych, na przykład instrukcji przekazanych pilotom przez AIP; lub (ii) w drodze analizy statystycznej danych radarowych. Wyznaczanie toru z instrukcji roboczych jest zazwyczaj stosunkowo proste, ponieważ instrukcje zawierają zalecenia dotyczące sekwencji etapów lotu prostego – definiowanych w oparciu o długość i kurs – lub łuków kołowych definiowanych promieniem zakrętu i zmianą kursu; zob. rysunek 2.7.e.

image

Dopasowywanie toru głównego do danych radarowych jest bardziej skomplikowane, po pierwsze dlatego, że rzeczywiste zakręty pokonuje się z różną prędkością, a po drugie dlatego, że linia ulega zniekształceniu wywołanemu zakłóceniami przekazu radarowego. Jak już wyjaśniono, nie wprowadzono jeszcze procedur formalnych, a zatem powszechną praktyką jest dopasowywanie segmentów, prostych i zakrzywionych, do średnich pozycji obliczanych z przecięcia torów zarejestrowanych na radarze z odcinków trasy o określonej długości. Algorytmy komputerowe służące wykonywaniu tych obliczeń zostaną prawdopodobnie opracowane w przyszłości, ale na razie o sposobie wykorzystywania danych w celu uzyskania możliwie najlepszych wyników decyduje osoba opracowująca model. Najistotniejszym czynnikiem jest fakt, że prędkość statku powietrznego i promień zakrętu wyznaczają kąt wychylenia, a jak wskazano w sekcji 2.7.19, niesymetryczne promieniowania dźwięku w pobliżu toru lotu odpowiadają za rozchodzenie się dźwięku na podłożu oraz za pozycję samego toru lotu.

Teoretycznie płynne przechodzenie od lotu prostego do zakrętu o stałym promieniu powinno się wiązać z natychmiastowym obraniem kąta przechylenia ε, co jest fizycznie niemożliwe. W rzeczywistości obranie kąta przechylenia o wartości wymaganej do utrzymania określonej prędkości i promienia skrętu r zajmuje określony okres czasu, w którym to czasie promień skrętu przybliża się od nieskończoności do r. Do celów modelowania hałasu czas przyjmowania właściwego promienia skrętu można pominąć oraz przyjąć, że podczas rozpoczynania zakrętu kąt przechylenia systematycznie wzrasta od zera (lub innej wartości początkowej) do ε, osiągając następną wartość ε po zakończeniu zakrętu ( 15 ).

Jeżeli istnieje taka możliwość, definicje poprzecznego rozproszenia i reprezentatywnych alternatywnych torów powinny się opierać na odpowiednich wcześniejszych doświadczeniach, nabytych wskutek badania lotniska; zazwyczaj w drodze analizy próbek danych radarowych. Pierwszym etapem jest pogrupowanie danych według trasy lotu. Drogi odejścia charakteryzują się istotnym rozproszeniem poprzecznym, które należy uwzględnić, aby modelowanie było możliwie najbardziej dokładne. Drogi przylotu zazwyczaj łączą się w bardzo wąski pas rejestracji między drogą końcowego podejścia do lądowania i na ogół wystarczą do odwzorowania wszystkich przylotów na jednej drodze. Jeżeli natomiast pasy rejestracji odpowiadające podejściom są w danym obszarze wykreślania linii konturowych hałasu szerokie, konieczne może być ich odwzorowanie za pomocą alternatywnych torów, znajdujących się na tej samej drodze co trasy odejścia.

Dane dotyczące jednej trasy traktuje się powszechnie jako próbki jednorodnej populacji, tzn. odwzorowuje się za pomocą jednego toru głównego i jednego zestawu rozproszonych alternatywnych torów. Jeżeli jednak inspekcja wykazuje, że dane dotyczące różnych kategorii statków powietrznych lub czynności w ruchu lotniczym są istotnie rozbieżne (np. jeżeli duże i małe statki powietrzne charakteryzują się istotnie odmiennymi promieniami skrętu), pożądany może się okazać dalszy podział danych na poszczególne pasy rejestracji. W przypadku każdego pasa rejestracji poprzeczne rozproszenia torów wyznacza się jako funkcję odległości od toru; następnie ruchy zarejestrowane między torem głównym a określoną liczbą rozproszonych alternatywnych torów rozdziela się na podstawie danych statystycznych dotyczących ich rozkładu.

Mimo że pomijanie oddziaływań akustycznych rozproszenia drogi uznaje się za błąd, wobec braku zmierzonego pasa rejestracji, nominalny poprzeczny rozkład względem i prostopadle do toru głównego definiuje się za pomocą funkcji rozkładu standardowego. Obliczone wartości hałasu nie są szczególnie wrażliwe na dokładne ukształtowanie rozkładu poprzecznego. Rozkład normalny Gaussa jest właściwym odwzorowaniem wielu zarejestrowanych na radarze danych dotyczących pasa rejestracji.

Zazwyczaj stosuje się przybliżenie oparte na 7 odrębnych punktach (tzn. odwzorowujących poprzeczne rozproszenie o 6 alternatywnych torów przebiegających wokół toru głównego). Rozstaw alternatywnych torów zależy od odchylenia standardowego funkcji rozproszenia poprzecznego.

W przypadku prostopadle rozłożonych torów o odchyleniu standardowym S 98,8 % torów znajduje się w korytarzu, którego granice przypadają na ± 2,5 · S. Tabela 2.7.a przedstawia rozstaw sześciu alternatywnych torów oraz wartość procentową wszystkich ruchów przypisanych do każdej z nich. Dodatek C zawiera wartości dotyczące liczby pozostałych alternatywnych torów.



Tabela 2.7.a

Wartość procentowa ruchów w odniesieniu do funkcji rozkładu normalnego o odchyleniu standardowym S dla 7 alternatywnych torów (tor główny jest 1. alternatywnym torem)

Liczba alternatywnych torów

Położenie alternatywnego toru

Wartość procentowa ruchów na alternatywnym torze

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 %

Odchylenie standardowe S to funkcja współrzędnej s na torze głównym. Odchylenie standardowe oraz opis toru głównego można wyszczególnić w karcie danych toru lotu, zamieszczonej w dodatku A3. W przypadku braku jakichkolwiek wskaźników odchylenia standardowego – np. z danych radarowych opisujących porównywalne tory lotu – zaleca się stosowanie następujących wartości:

w przypadku torów o promieniu skrętu mniejszym niż 45 stopni:



S(s) = 0,055 · s – 150

dla 2 700 m ≤ s ≤ 30 000 m

(2.7.1)

S(s) = 1 500

dla s > 30 000 m

w przypadku torów o promieniu skrętu większym niż 45 stopni:



S(s) = 0,128 · s – 420

dla 3 300 m ≤ s ≤ 15 000 m

(2.7.2)

S(s) = 1 500 m

dla s > 15 000 m

Ze względów praktycznych przyjmuje się, że S(s) ma wartość zerową, mieszczącą się w zakresie od początkowego punktu rozbiegu przed startem, a s = 2 700 m lub s = 3 300 m, zależnie od promienia zakrętu. Trasy obejmujące więcej niż jeden zakręt analizuje się w oparciu o równanie (2.7.2). W przypadku dróg przylotów rozproszenie poprzeczne można pominąć w odległości 6 000 m od przyziemienia.

2.7.12.    Profile lotu

Profil lotu to opis ruchu statku powietrznego w płaszczyźnie pionowej znajdującej się powyżej rzutu toru na ziemi, tzn. jego położenie, prędkość, kąt przechylenia i nastawy mocy silnika. Jednym z najtrudniejszych zadań, z jakim muszą się zmagać użytkownicy modeli, jest zdefiniowanie profili lotu statku powietrznego w sposób odpowiadający modelowaniu – efektywnie, bez nadmiernego obciążenia czasowego i angażowania nadmiernych zasobów. Oczywiście, aby zapewnić dużą dokładność, profile muszą ściśle odzwierciedlać wykonywane przez statek powietrzny operacje podlegające odwzorowaniu. Wymaga to pozyskania rzetelnych informacji dotyczących warunków atmosferycznych, typów statku powietrznego, mas roboczych i procedur roboczych – zmienności ciągu i nastawów klap, a także zależności między zmianami wysokości i prędkości – wszystkie te dane należy odpowiednio uśrednić względem analizowanego czasu. Tak szczegółowe informacje są często niedostępne, ale nie musi to stanowić przeszkody; nawet jeśli taka sytuacja ma miejsce, osoba opracowująca model musi wyważyć dokładność i uszczegółowienie informacji wejściowych, których potrzebuje i które wykorzystuje do wykreślenia wynikowych linii konturowych.

Syntezę profili lotu wykonywaną na podstawie „etapów procedury” pozyskanych z bazy danych ANP lub od operatorów statku powietrznego omówiono w sekcji 2.7.13 oraz w dodatku B. Procedura ta w przypadku braku danych radarowych – jedyne dostępne osobie opracowującej model źródło informacji, uwzględnia zarówno informacje dotyczące geometrii toru lotu, jak i powiązanych z nim zmian prędkości i ciągu. Zazwyczaj przyjmuje się, że wszystkie (podobnego typu) statki powietrzne poruszające się po danym pasie rejestracji, przypisanym do toru głównego lub do rozproszonych alternatywnych torów, poruszają się zgodnie z podstawowym profilem lotu.

Oprócz bazy danych ANP, źródła domyślnych informacji dotyczących etapów procedury, najlepszym źródłem rzetelnych informacji, np. dotyczących stosowanych procedur i mas roboczych, są operatorzy statków powietrznych. Nieocenionym źródłem informacji dotyczących poszczególnych lotów są pokładowe rejestratory parametrów lotu (FDR), z których można pozyskać wszystkie istotne informacje. Jednak nawet w przypadku, gdy dane te są dostępne, wstępne przetworzenie danych jest zadaniem niemal niewykonalnym. W związku z tym, mając na uwadze wymogi modelowania, najczęściej stosowanym rozwiązaniem praktycznym jest przyjęcie popartych dowodami założeń dotyczących uśrednionych mas i procedur roboczych.

Szczególną ostrożność należy zachować w przypadku posługiwania się domyślnymi etapami procedury, przewidzianymi w bazie danych ANP (zakładanymi w przypadku braku procedur faktycznych). Są to szeroko stosowane procedury znormalizowane, z których operatorzy mogą w szczególnych przypadkach korzystać lub nie. Podstawowym czynnikiem jest zdefiniowanie ciągu silnika przy starcie (i czasami wznoszeniu), który w dużej mierze może zależeć od zastanych warunków lotu. Powszechnym rozwiązaniem jest ograniczanie poziomów ciągu podczas odejścia (względem możliwego ciągu maksymalnego), co służy przedłużeniu żywotności silnika. Dodatek B zawiera wytyczne dotyczące rozwiązań praktycznych; powyższe postępowanie pozwala na wykreślenie bardziej realistycznych linii konturowych hałasu niż w przypadku założenia pełnej mocy ciągu. Jeżeli jednak droga startowa jest na przykład krótka lub wysoka jest średnia temperatura, pełna moc ciągu będzie założeniem bardziej realistycznym.

Przy modelowaniu scenariuszy rzeczywistych wyższą dokładność można osiągnąć, uzupełniając lub zastępując dane nominalne danymi radarowymi. Profile lotu można wyznaczyć z danych radarowych podobnie jak poprzeczne tory główne – ale tylko po uprzednim przyporządkowaniu ruchu do danego typu statku powietrznego oraz modelu, a czasami do masy lub etapu lotu (z pominięciem rozproszenia) – co pozwala uzyskać średni profil wysokości i prędkości względem przebytej odległości naziemnej dla każdej podgrupy statków powietrznych. Po połączeniu z rzutem toru na ziemi każdy profil lotu przypisuje się do głównego i alternatywnego toru.

Jeżeli znamy masę statku powietrznego, z równania dotyczącego ruchu statku powietrznego możemy obliczyć prędkość i siłę ciągu. Wstępne przetworzenie danych przed przystąpieniem do powyższych obliczeń ograniczy wpływ oddziaływań radarowych, które mogą powodować błędy w szacunkowych obliczeniach przyspieszenia. W każdym przypadku pierwszym etapem obliczeń jest ponowne zdefiniowanie profilu przez dopasowanie segmentów prostych odwzorowujących właściwe etapy lotu do każdego, odpowiednio sklasyfikowanego segmentu, tzn. uznanego za dotyczący naziemnego rozbiegu/dobiegu, stałej prędkości wznoszenia lub schodzenia, redukcji ciągu lub nabierania/wytracania prędkości z wypuszczeniem klap lub bez. Wymagane dane wejściowe obejmują również masę statku powietrznego i warunki atmosferyczne.

W sekcji 2.7.11 wyjaśniono, że uwzględnienie poprzecznego rozproszenia torów lotu względem tras nominalnych lub głównych wymaga zastosowania specjalnej procedury. Próbki danych radarowych charakteryzują się zbliżonym rozproszeniem torów lotu w płaszczyźnie pionowej. Modelowanie rozproszenia pionowego jako zmiennej niezależnej nie należy jednak do przypadków jednostkowych; wynika głównie z różnic w masach statków powietrznych i procedur roboczych uwzględnianych na etapie wstępnego przetwarzania wejściowych danych o ruchu lotniczym.

2.7.13.    Wyznaczanie segmentów toru lotu

Każdy tor lotu należy zdefiniować układem współrzędnych segmentu (węzłów) oraz parametrami lotu. Punktem wyjścia jest wyznaczenie współrzędnych segmentów rzutu toru na ziemi. Następnie oblicza się profil lotu, przy czym należy pamiętać, że wykonywanie poszczególnych etapów procedury powoduje, iż profil lotu staje się zależny od rzutu toru na ziemi; np. przy identycznym ciągu i prędkości statku powietrznego prędkość wznoszenia jest niższa podczas skręcania niż podczas lotu prostego. Na koniec wyznacza się trójwymiarowe segmenty toru lotu, powstałe z połączenia dwuwymiarowego profilu lotu i dwuwymiarowego rzutu toru na ziemi ( 16 ).

Rzut toru na ziemi

Rzut toru na ziemi – główny lub rozproszony alternatywny tor, definiuje się ciągiem współrzędnych (x,y) na płaszczyźnie podłoża (np. pozyskanych z danych radarowych) lub sekwencją poleceń wektorowych opisujących proste segmenty i łuki kołowe (zakręty o zadanym promieniu r oraz zmiany kierunku Δξ).

Do celów modelowania segmentacji łuk odwzorowuje się za pomocą sekwencji segmentów prostych dopasowanych do łuków dodatkowych. Chociaż są one niewidoczne w segmentach rzutu toru na ziemi, to na ich wyznaczanie wpływa kąt wychylenia statku powietrznego przy zakręcie. W dodatku B4 wyjaśniono metody obliczania kątów przechylenia przy stałym promieniu zakrętu, ale oczywiście osiągnięcie i odejście od tego promienia nie następuje natychmiast. Nie opracowano zaleceń dotyczących analizowania przejść od toru prostego do zakrętów, ani od jednego zakrętu do następującego zaraz po nim zakrętu kolejnego. Z zasady szczegółowe metody wykorzystywania danych, o których decyduje użytkownik (zob. sekcja 2.7.11), tylko nieznacznie oddziałują na wykreślanie ostatecznych linii konturowych; jedynym wymogiem jest unikanie nagłych zmian na końcach zakrętu, a można to uzyskać za pomocą stosunkowo prostej czynności, na przykład przez wstawienie krótkich segmentów przejściowych, w ramach których kąt przechylenia zmienia się liniowo. Jedynie w przypadku szczególnym, gdy zakłada się, że konkretny zakręt będzie w sposób decydujący oddziaływać na ostateczne linie konturowe, wymaga się bardziej realistycznego modelowania przejścia kąta przechylenia dla statków powietrznych konkretnego typu oraz przyjęcia właściwego stopnia przechyłu. W tym przypadku wystarczy ustalić, że końcowe łuki dodatkowe Δξtrans na torze zakrętu wyznaczają wymogi dotyczące zmiany kąta przechylenia. Pozostałą część łuku uwzględniającą zmianę kursu Δξ – 2 · Δξtrans stopni dzieli się na nsub łuków dodatkowych, zgodnie z równaniem:



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

(2.7.3)

gdzie int(x) to funkcja wyznaczająca część całkowitą x. Następnie zmianę kursu Δξsub każdego łuku dodatkowego oblicza się jako:



Δξsub = (Δξ – 2 · Δξtrans )/nsub

(2.7.4)

gdzie wartość nsub musi być na tyle wysoka, aby zagwarantować, że Δξsub ≤ 30 stopni. Segmentację łuku (z pominięciem odwzorowujących przerwy podsegmentów przejściowych) zobrazowano na rysunku 2.7.f ( 17 ).

image

Profil lotu

Parametry opisujące każdy segment toru lotu na początku (sufiks 1) i na końcu segmentu (sufiks 2):

s1 , s2

odległość na rzucie toru na ziemi;

z1 , z2

wysokość, na której znajduje się samolot;

V1 , V2

prędkość względem ziemi;

P1 , P2

parametr mocy (powiązanie z parametrem, dla którego wyznaczono krzywe NPD); oraz

ε1, ε2

kąt przechylenia.

Aby na podstawie etapów procedury odwzorować profil lotu (synteza toru lotu), segmenty wyznacza się w kolejności umożliwiającej uzyskanie wymaganych warunków w punktach końcowych. Parametry punktu końcowego każdego segmentu stają się parametrami punktu początkowego następnego segmentu. W obliczeniach dowolnego segmentu parametry znane są już na początku obliczeń, natomiast etapy procedury wyznaczają wymagane warunki końcowe. Poszczególne etapy procedury definiuje się danymi domyślnymi pozyskanymi z bazy ANP lub danymi wprowadzonymi przez użytkownika (np. na podstawie instrukcji lotu dla danego statku powietrznego). Warunki końcowe dotyczą zazwyczaj wysokości i prędkości; tworzenie profilu polega na wyznaczeniu analizowanej długości linii uwzględnionej, służącej uzyskaniu wymaganych warunków końcowych. Parametry niezdefiniowane wyznacza się na podstawie obliczeń charakterystyki lotu, omówionych w dodatku B.

Jeżeli rzut toru na ziemi jest prosty, punkty profilu i powiązane z nimi parametry lotu można wyznaczyć niezależnie od rzutu toru na ziemi (kąt przechylenia zawsze wynosi zero). Rzadko jednak zdarza się, aby rzuty toru na ziemi były proste; zazwyczaj uwzględniają zakręty, zatem aby uzyskać możliwie najlepsze wyniki należy je uwzględnić przy wyznaczaniu dwuwymiarowego profilu lotu i, jeżeli jest to konieczne, podzielić segmenty profilu na węzłach rzutu toru na ziemi, co pozwoli włączyć zmiany kąta przechylenia. Z zasady długość kolejnego segmentu nie jest znana od początku, a zatem oblicza się ją jako tymczasową, przyjmując założenie, że kąt przechylenia nie zmienia się. Jeżeli okaże się, że obliczona długość segmentu tymczasowego obejmuje jedno lub więcej niż jedno odgałęzienie rzutu toru na ziemi, z których pierwsze znajduje się w s, tzn. s 1 < s < s 2, segment skraca się przy s, obliczając jego parametry za pomocą interpolacji (zob. poniżej). Są to parametry końcowego punktu jednego segmentu i parametry punktu początkowego nowego segmentu – o identycznych docelowych warunkach wyjściowych. Obliczone parametry segmentu tymczasowego potwierdza się w przypadku braku występowania węzła rzutu toru na ziemi.

Jeżeli oddziaływania zakrętów na profil lotu mają zostać pominięte, tzn. przy założeniu lotu prostego, dostosowuje się rozwiązanie przyjęte dla segmentu jednostkowego, a informacje dotyczące kąta przechylenia przechowuje się do ich późniejszego wykorzystania.

Niezależnie od tego, czy oddziaływania zakrętów zostały odwzorowane dokładnie czy nie, każdy z trójwymiarowych torów lotu wyznacza się z połączenia dwuwymiarowego profilu lotu i dwuwymiarowego rzutu toru na ziemi. Wynikiem tego połączenia jest sekwencja układów współrzędnych (x,y,z), z których każda to odgałęzienie podzielonej na segmenty rzutu toru na ziemi lub odgałęzienie profilu toru, lub oba z wymienionych, gdzie punktom profilu odpowiadają właściwe wartości wysokości z, prędkości względem ziemi V, kąta przechylenia ε oraz mocy silnika P. W przypadku punktu na torze (x,y), umiejscowionego między punktami końcowymi segmentu profilu lotu, parametry lotu interpoluje się w sposób następujący:



z = z1 + f · (z2 – z1)

(2.7.5)

image

(2.7.6)

ε = ε1 + f · (ε2 – ε1)

(2.7.7)

image

(2.7.8)

gdzie



f = (s – s1)/(s2 – s1)

(2.7.9)

Należy zwrócić uwagę na fakt, że chociaż dla z i ε przyjęto założenie ich liniowej zmienności względem odległości, to w przypadku V i P zakłada się ich liniową zmienność w czasie (tzn. stałe przyspieszenie ( 18 )).

Przy dopasowywaniu segmentów profilu toru lotu do danych radarowych (analiza toru lotu) wszystkie odległości punktów końcowych, wysokości, prędkości i kąty przechylenia wyznacza się bezpośrednio z danych; jedynie nastawy mocy oblicza się z wykorzystaniem równań charakterystyki. Z uwagi na możliwość dopasowania współrzędnych rzutu toru na ziemi i profilu toru lotu, dopasowuje się je metodą bezpośrednią.

Segmentacja rozbiegu przed startem

Podczas startu statek powietrzny przyspiesza na odcinku między punktem zwolnienia hamulca (alternatywnie nazywanego punktem początkowym rozbiegu SOR) a punktem wzlotu, prędkość ulega gwałtownej zmianie na odcinku od 1 500 do 2 500 m, od zera do około 80 do 100 m/s.

Dlatego rozbieg na drodze startowej dzieli się na segmenty o zmiennych długościach, na których prędkość statku powietrznego ulega zmianie o określony przyrost ΔV, nie większy niż 10 m/s (około 20 węzłów). Chociaż rzeczywiste przyspieszenie ulega zmianie podczas rozbiegu na drodze startowej, to do celów przedmiotowych obliczeń założenie dotyczące stałego przyspieszenia jest właściwe. W tym przypadku w fazie startu V1 to prędkość początkowa, V2 to prędkość startu, nTO to numer segmentu startu, a sTO to równorzędna odległość startowa. W przypadku równorzędnej odległości startowej sTO (zob. dodatek B), prędkości początkowej V1 i prędkości startowej V 2, liczba nTO segmentów rozbiegu wynosi



nTO = int(1 + (V2 – V1 )/10)

(2.7.10)

zmiana prędkości w segmencie wynosi zatem



ΔV = (V2 – V1)/nTO

(2.7.11)

natomiast czas Δt na każdym segmencie (przy założeniu stałego przyspieszenia) wynosi



image

(2.7.12)

Długość sTO,k segmentu k (1 ≤ k ≤ nTO) rozbiegu na drodze startowej wynosi więc:



image

(2.7.13)

Przykład:

w przypadku odległości startowej sTO = 1 600 m, V 1 = m/s i V 2 = 75 m/s, daje to nTO = 8 segmentów o długości wahającej się od 25 do 375 metrów (zob. rysunek 2.7.g):

image

Ciąg statku powietrznego zmienia się podobnie jak prędkość, w każdym segmencie o stały przyrost ΔP, obliczany jako:



ΔP = (PTO – Pinit)/nTO

(2.7.14)

gdzie PTO i P init wyznaczają odpowiednio ciąg statku powietrznego w punkcie wzlotu i ciąg statku powietrznego w punkcie początkowym rozbiegu.

Przyjęcie tego stałego przyrostu ciągu (zamiast korzystania z wartości kwadratowej z równania 2.7.8) ma na celu uspójnienie z liniową zależnością między ciągiem a prędkością w przypadku statku powietrznego wyposażonego w silnik odrzutowy (równanie B-1).

Segmentacja segmentu wznoszenia początkowego

Geometria segmentu wznoszenia początkowego ulega gwałtownej zmianie, zwłaszcza jeżeli rejestrator umiejscowiono z boku toru lotu, gdzie kąt beta ulega gwałtownej zmianie w miarę wznoszenia się statku powietrznego w segmencie wznoszenia początkowego. Porównania z obliczeniami dotyczącymi bardzo małych segmentów pokazują, że wyniki dla jednostkowego segmentu wznoszenia dają małe przybliżenie hałasu względem boku toru lotu i niewłaściwe wartości scalonych wskaźników metrycznych. Dokładność obliczenia wzrasta przy podziale pierwszego segmentu wzlotu na podsegmenty. Długość każdego segmentu i liczba segmentów są zależą w dużej mierze od tłumienia poprzecznego. Jeżeli uwzględnimy formułę całkowitego tłumienia poprzecznego dla statku powietrznego wyposażonego w silniki montowane na płatowcu, okaże się, że w przypadku ograniczonej zmiany w tłumieniu poprzecznym na poziomie 1,5 dB na podsegment, segment wznoszenia początkowego dzieli się na podsegmenty w oparciu o podany poniżej zestaw wartości wysokości:

z = {18,9, 41,5, 68,3, 102,1, 147,5, 214,9, 334,9, 609,6, 1 289,6 } metrów, lub

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

Powyższe wysokości wprowadza się, określając, która z ustalonych w powyższym zestawie wysokości jest najbliższa pierwotnemu punktowi końcowemu segmentu. Następnie rzeczywiste wysokości podsegmentów oblicza się za pomocą:



z′i = z [zi/zN] (i = 1…N)

(2.7.15)

gdzie z oznacza wysokość pierwotnego punktu końcowego segmentu, zi oznacza kolejną wartość z zestawu wartości wysokości, a zN oznacza wysokość najbliższą górnej granicy wysokości z. Procedura ta skutkuje stałą zmiennością tłumienia poprzecznego w każdym podsegmencie, co pozwala na wykreślenie dokładniejszych linii konturowych, ale bez konieczności stosowania bardzo krótkich segmentów.

Przykład:

Jeżeli wysokość pierwotnego punktu końcowego segmentu wynosi z = 304,8 m, to z zestawu wartości wysokości, 214,9 < 304,8 < 334,9 najbliższą górnej granicy z = 304,8 m jest z7 = 334,9 m. Wysokości punktu końcowego podsegmentu wylicza się następnie za pomocą:

z′i = 304,8 [zi/334,9] (i = 1..N)

Zatem wartość z′1 wyniesie 17,2 m, a z′2 wyniesie 37,8 m itd.

Wartości prędkości i mocy silnika na wstawionych punktach interpoluje się, korzystając odpowiednio z równań (2.7.11) i (2.7.13).

Segmentacja segmentów powietrznych

Po podzieleniu toru lotu na segmenty wykonanym zgodnie z procedurą opisaną w sekcji 2.7.13 i po zastosowaniu omówionej podsegmentacji, konieczne mogą być dalsze korekcje segmentacji. Należą do nich:

 wyeliminowanie punktów toru lotu znajdujących się zbyt blisko siebie, oraz

 wstawienie dodatkowych punktów, jeżeli odcinki, na jakich prędkość ulega zmianie w segmentach, są zbyt długie.

Jeżeli punkty przyległe znajdują się w odległości 10 m od siebie, a odpowiadające im prędkości i ciągi są identyczne, jeden z punktów należy usunąć.

W przypadku segmentów powietrznych oistotnej zmianie prędkości w segmencie, segment należy podzielić podobnie jak w przypadku dobiegu, tj.



image

(2.7.16)

gdzie V1 i V2 to odpowiednio prędkość na początku i końcu segmentu. Parametry odnośnego podsegmentu oblicza się podobnie jak w przypadku rozbiegu przed startem, za pomocą równań 2.7.11–2.7.13.

Dobieg po lądowaniu

Chociaż dobieg po lądowaniu jest co do zasady identyczny z rozbiegiem przed startem, to szczególną uwagę należy zwrócić na:

  ciąg odwrócony, który czasami stosuje się do zwalniania prędkości statku powietrznego, oraz

 statek powietrzny opuszczający drogę startową po zmniejszeniu prędkości (statek powietrzny opuszczający drogę startową nie przyczynia się do emitowania hałasu powietrznego, ponieważ hałas wynikający z kołowania jest pomijany).

W przeciwieństwie do drogi rozbiegu, dla której dane uzyskuje się z parametrów osiągów statku powietrznego, droga zatrzymania sstop (tzn. odległość od punktu przyziemienia do punktu, w którym statek powietrzny opuszcza drogę startową) nie jest przypisana do konkretnego typu statku powietrznego. Chociaż minimalną drogę zatrzymania można oszacować na podstawie masy statku powietrznego i jego charakterystyki (oraz dostępnego ciągu odwróconego), to rzeczywista droga zatrzymania zależy od dróg kołowania, obciążenia ruchu oraz regulaminów danego lotniska dotyczących korzystania z ciągu odwróconego.

Korzystanie z ciągu odwróconego nie jest procedurą znormalizowaną – stosuje się ją jedynie wtedy, gdy pożądanego wytracenia prędkości nie można osiągnąć, korzystając z hamulca tylnego koła. (Ciąg odwrócony może być niezwykle kłopotliwy, ponieważ gwałtowna zmiana mocy silnika z biegu jałowego do nastawów odwróconych wytwarza gwałtowny nadmierny hałas).

Większość dróg startowych wykorzystuje się zarówno do odlotów, jak i lądowań, zatem oddziaływanie ciągu odwróconego na linie konturowe hałasu jest niewielkie, ponieważ całkowita energia akustyczna w pobliżu drogi startowej jest zdominowana hałasem emitowanym podczas startu. Oddziaływanie akustyczne ciągu odwróconego na linie konturowe hałasu może być istotne tylko w przypadku, gdy drogi startowe wykorzystuje się wyłącznie do lądowań.

Z punktu widzenia fizyki, hałas ciągu odwróconego to proces niezwykle złożony, ale z uwagi na jego stosunkowo niewielkie znaczenie dla linii konturowych hałasu otoczenia można go odwzorować w sposób prosty – gwałtowną zmianę mocy silnika odwzorowuje się za pomocą odpowiedniej segmentacji.

Oczywiste jest, że modelowanie dobiegu po lądowaniu jest trudniejsze od modelowania hałasu rozbiegu przed startem. W przypadku braku szczegółowych informacji, w zastosowaniach ogólnych zaleca się przyjęcie następujących założeń uproszczonych (zob. rysunek 2.7.h).

image

Samolot przyziemia w odległości 300 metrów za progiem lądowania (o współrzędnej s = 0 na rzucie toru na ziemi dla podejścia). Następnie statek powietrzny wytraca prędkość na drodze zatrzymania sstop – baza danych ANP zawiera wartości specyficzne dla danego typu statku powietrznego – od prędkości końcowego podejścia Vfinal do 15 m/s. Z uwagi na gwałtowne zmiany prędkości segment dzieli się na podsegmenty tak jak w przypadku rozbiegu przed startem (lub segmentów podstawowych o gwałtownych zmianach prędkości), korzystając z równań 2.7.10 – 2.7.13.

Moc silnika zmienia się od mocy podejścia końcowego przy przyziemieniu do nastawów mocy ciągu odwróconego Prev na odległości 0,1 · sstop , a następnie maleje do 10 % dostępnej mocy maksymalnej na pozostałych 90 procentach drogi zatrzymania. Prędkość statku powietrznego do końca drogi startowej (przy s = – sRWY ) jest stała.

Baza danych ANP obecnie nie uwzględnia krzywych NPD dla ciągu odwróconego, zatem w przypadku modelowania ich oddziaływania należy się opierać na krzywych normatywnych. Zwyczajowo przyjmuje się, że siła ciągu Prev wynosi około 20 % pełnych nastawów mocy i zaleca się ją w przypadku braku informacji roboczych. Przy zadanych nastawach mocy ciąg odwrócony charakteryzuje się jednak emitowaniem zdecydowanie większego hałasu niż ciąg prosty, a przyrost ΔL odnoszący się do poziomu hałasu zdarzenia akustycznego, pozyskany z danych NPD, rośnie od zera do wartości ΔLrev (tymczasowo zaleca się 5 dB ( 19 )) na odcinku 0,1 · sstop , po czym liniowo spada na pozostałej drodze zatrzymania.

2.7.14.    Obliczenia hałasu dla jednostkowego zdarzenia akustycznego

Podstawową procedurą modelowania, wyczerpująco omówioną w tej sekcji, jest obliczanie poziomu hałasu zdarzenia akustycznego na podstawie informacji o torze lotu omówionych w sekcjach 2.7.7–2.7.13.

2.7.15.    Wskaźniki metryczne jednostkowego zdarzenia akustycznego

Dźwięk emitowany przez ruch statku powietrznego w punkcie umiejscowienia rejestratora wyraża się, jako „poziom dźwięku (lub hałasu) jednostkowego zdarzenia akustycznego”, wartość stanowiącą wskaźnik oddziaływania tego hałasu na ludzi. Odebrany dźwięk mierzy się jako hałas, stosując podstawową skalę decybelową L(t) odnoszącą ważenie częstotliwości (lub filtra) do odwzorowywania charakterystyki ludzkiego słuchu. Najważniejszą skalą w modelowaniu linii konturowych hałasu statku powietrznego jest poziom dźwięku ważony dźwiękiem A LA .

Wskaźnikami metrycznymi najczęściej wykorzystywanymi do odwzorowywania całych zdarzeń akustycznych są „poziomy ekspozycji na dźwięk (lub hałas) jednostkowego zdarzenia akustycznego”LE , odpowiadające całej (lub większości) energii akustycznej zdarzeń akustycznych. Przewidywanie scalania czasu w tym przypadku skutkuje większą złożonością modelowania segmentacji (lub symulacji). Alternatywny wskaźnik metryczny Lmax , odpowiadający maksymalnemu chwilowemu poziomowi dźwięku występującego podczas zdarzenia akustycznego, jest łatwiejszy do modelowania; podstawowym wyznacznikiem najnowszych wskaźników hałasu statku powietrznego jest jednak LE , zatem można oczekiwać, że w przyszłości modele praktyczne będą uwzględniały zarówno Lmax , jak i LE . Każdy z tych wskaźników metrycznych można mierzyć na różnych skalach hałasu; w tym dokumencie uwzględniono jedynie poziom dźwięku ważony dźwiękiem A. Symbolicznie skalę oznacza się zazwyczaj rozszerzonym sufiksem metrycznym, tzn. LAE , LAmax .

Poziom ekspozycji na dźwięk (lub hałas) jednostkowego zdarzenia akustycznego wyraża się dokładnie jako:



image

(2.7.17)

gdzie t 0 oznacza czas referencyjny. Czas scalenia [t1,t2] dobiera się, aby upewnić się, że objęto (niemal) wszystkie istotne poziomy dźwięku zdarzenia akustycznego. Bardzo często dobiera się wartości graniczne t1 i t2 , aby uwzględnić czas, w którym poziom L(t) mieści się w granicach 10 dB Lmax . Okres oznacza się, jako okres „poniżej 10 dB”. Poziomy ekspozycji na dźwięk (hałas), zestawione w tabelach zawartych w bazie danych ANP, to wartości poniżej 10 dB ( 20 ).

W przypadku modelowania linii konturowych hałasu statku powietrznego równanie 2.7.17 stosuje się zazwyczaj do wyznaczania wskaźnika metrycznego poziomu ekspozycji na dźwięk LAE (akronim SEL):



image przy t 0 = 1 sekunda

(2.7.18)

Powyższe równania poziomu ekspozycji można wykorzystać do wyznaczenia poziomów dźwięku zdarzenia akustycznego, jeżeli znana jest cała historia czasowa L(t). W zalecanej metodologii modelowania historie czasowe nie są zdefiniowane; poziomy ekspozycji na zdarzenie akustyczne oblicza się przez zsumowanie wartości segmentu, częściowych poziomów zdarzenia, z których każdy definiuje oddziaływanie jednostkowego segmentu toru lotu o skończonej długości.

2.7.16.    Wyznaczanie poziomów zdarzenia akustycznego z danych NPD

Głównym źródłem danych dotyczących hałasu statku powietrznego jest międzynarodowa baza danych dotyczących hałasu emitowanego przez statek powietrzny oraz danych eksploatacyjnych (ANP). Jest to tabelaryczne zestawienie wartości Lmax i LE , będących funkcją odległości propagacji d – dla konkretnych typów statku powietrznego, wariantów, konfiguracji lotu (podejścia, odejścia, nastawów klap) oraz nastawów mocy P. Dane te odnoszą się do lotu ustalonego przy konkretnej prędkości referencyjnej Vref na wzorcowo prostym torze lotu o nieskończonej długości ( 21 ).

W dalszej części dokumentu omówiono określanie wartości niezależnych zmiennych P i d. W zwykłej perspektywie, przy wartościach wejściowych P i d wartości wyjściowe to podstawowe poziomy Lmax(P,d) lub LE∞(P,d) (stosowane do toru lotu o nieskończonej długości). W przypadku pominięcia ujętych w tabelach wartości P lub d konieczne będzie oszacowanie niezbędnego poziomu (poziomów) hałasu zdarzenia akustycznego za pomocą interpolacji. Interpolację liniową stosuje się do podanych w tabelach nastawów mocy, natomiast interpolację logarytmiczną stosuje się do podanych w tabelach odległości (zob. rysunek 2.7.i).

Rysunek 2.7.i

Interpolacja na krzywych hałas-moc-odległość

image

Jeżeli Pi oraz Pi + 1 to wartości mocy silnika, którym odpowiadający poziom dźwięku względem odległości przedstawiono w tabeli, poziom hałasu L(P) na danej odległości dla mocy pośredniej P między Pi i Pi + 1 , wyznacza się za pomocą:



image

(2.7.19)

Jeżeli przy dowolnym nastawie silnika di oraz di + 1 , to odległości, dla których dane dotyczące poziomów hałasu przedstawiono w tabeli, poziom hałasu L(d) dla odległości pośredniej d między di i di + 1 wyznacza się za pomocą:



image

(2.7.20)

Równania (2.7.19) i (2.7.20) umożliwiają wyznaczenie poziomu dźwięku L(P,d) dla dowolnego nastawu mocy P i odległości d, które mieszczą się w przedziale danych ujętych w bazie danych NPD.

W przypadku odległości d niemieszczących się w przedziale danych NPD równanie 2.7.20 wykorzystuje się do ekstrapolacji ostatnich dwóch wartości, tzn. mieszczących się w przedziale od L(d1) i L(d2) lub niemieszczących się w przedziale od L(dI – 1) i L(dI), gdzie I to całkowita liczba punktów NPD na krzywej. Stąd



w przedziale:

image

(2.7.21)

poza przedziałem:

image

(2.7.22)

Ponieważ na krótkich odległościach d poziomy dźwięku gwałtownie wzrastają w miarę zmniejszania odległości propagacji, zaleca się, aby dla d przyjąć niższy próg 30 m, tzn. d = maks. (d, 30 m).

Korekcje impedancji znormalizowanych danych NPD

Dane NPD ujęte w bazie danych ANP normalizuje się do konkretnych warunków atmosferycznych (temperatura 25 °C i ciśnienie 101,325 kPa). Przed zastosowaniem omówionej wcześniej metody interpolacji/ekstrapolacji do znormalizowanych danych NPD zastosować należy korekcję impedancji akustycznej.

Impedancja akustyczna dotyczy propagacji fal dźwięku w otoczeniu akustycznym i definiuje się ją jako iloczyn gęstości powietrza i prędkości dźwięku. W przypadku danego natężenia dźwięku (moc akustyczna na jednostkę obszaru) odczuwanego na konkretnej odległości od źródła właściwe ciśnienie akustyczne (stosowane do zdefiniowania wskaźników metrycznych SEL i LAmaks) zależy od impedancji akustycznej powietrza przy punkcie umiejscowienia miernika. Jest to funkcja temperatury, ciśnienia atmosferycznego (i, pośrednio, wysokości bezwzględnej). Stąd wynika konieczność skorygowania znormalizowanych danych NPD pozyskanych z bazy danych ANP, ponieważ ich skorygowanie służy uwzględnieniu rzeczywistych warunków temperaturowych i ciśnieniowych, zasadniczo różnych od warunków znormalizowanych ujętych w danych ANP.

Korekcję impedancji stosowaną do znormalizowanych poziomów NPD wyraża się następująco:



image

(2.7.23)

gdzie:

Δ Impedance

korekcja impedancji dla rzeczywistych warunków atmosferycznych w punkcie umiejscowienia odbiornika (dB);

ρ · c

impedancja akustyczna (niuton · sekundy/m3) powietrza w punkcie odbiornika (409,81 to impedancja powietrza powiązana z referencyjnymi warunkami atmosferycznymi ujętymi w danych NPD zamieszczonych w bazie ANP).

Impedancję ρ · c oblicza się w sposób następujący:



image

(2.7.24)

δ

p/po , stosunek ciśnienia atmosferycznego otoczenia na wysokości bezwzględnej rejestratora do znormalizowanego ciśnienia atmosferycznego na średnim poziomie morza: po = 101,325 kPa (lub 1013,25 mb);

θ

(T + 273,15)/(T0 + 273,15) stosunek temperatury powietrza na wysokości bezwzględnej rejestratora do znormalizowanej temperatury powietrza na średnim poziomie morza: T0 = 15,0 °C.

Korekcja impedancji akustycznej jest zazwyczaj niższa niż kilka dziesiątych jednego dB. Należy przede wszystkim zwrócić uwagę na fakt, że w znormalizowanych warunkach atmosferycznych (po = 101,325 kPa i T0 = 15,0 °C) korekcja impedancji jest niższa niż 0,1 dB (0,074 dB). W przypadku istotnego zróżnicowania temperatury i ciśnienia atmosferycznego względem referencyjnych warunków atmosferycznych ujętych w danych NPD korekcja może być jednak wyższa.

2.7.17.    Formuły ogólne

Poziom dźwięku zdarzenia akustycznego na danym segmencie Lseg

Wartości segmentu wyznacza się, stosując korekcje wartości podstawowych odczytanych z danych NPD (tor o nieskończonej długości). Maksymalny poziom dźwięku z jednego segmentu toru lotu Lmax,seg można zasadniczo wyrazić jako:



image

(2.7.25)

natomiast oddziaływanie z jednego segmentu toru lotu na LE jako:



image

(2.7.26)

„Współczynniki korekcji” podane w równaniach 2.7.25 i 2.7.26 – opisane szczegółowo w sekcji 2.7.19 – uwzględniają następujące oddziaływania:

Δ V

korekcja czasu: dane NPD dotyczą referencyjnej prędkości lotu. Koryguje poziomy ekspozycji dla prędkości innych niż referencyjne. (Nie dotyczy Lmax,seg );

Δ I (φ)

wpływ miejsca zamontowania: opisuje zmienność kierunkowości poprzecznej wywołaną oddziaływaniem osłony, refrakcją i odbiciem od płatowca, silników i pól przepływów urządzeń;

Λ(β,)

tłumienie poprzeczne: istotne w przypadku dźwięku rozchodzącego się w kierunku podłoża pod niskimi kątami, uwzględnia współzależność między prostymi i odbitymi falami dźwięku (oddziaływanie akustyczne podłoża) oraz oddziaływania niejednorodności warunków atmosferycznych (wywołane głównie podłożem), załamujące fale dźwięku docierające do rejestratora umieszczonego z boku toru lotu;

Δ F

korekcja segmentu o skończonej długości (frakcji hałasu): dotyczy skończonej długości segmentu, który oddziałuje na ekspozycję hałasu w mniejszym stopniu niż segment o nieskończonej długości. Dotyczy wyłącznie wskaźników metrycznych ekspozycji.

Jeżeli segment stanowi część drogi rozbiegu przed startem lub dobiegu po lądowaniu, a rejestrator umiejscowiono za analizowanym segmentem, do odwzorowania dokładnej kierunkowości hałasu silnika odrzutowego, zarejestrowanej za statkiem powietrznym rozpoczynającym start, stosuje się specjalną procedurę. Procedura ta polega w głównej mierze na wyznaczeniu poziomu ekspozycji z konkretnego hałasu:



image

(2.7.27)

image

(2.7.28)

Δ′ F

szczególna forma korekcji segmentu;

Δ SOR

Korekcja kierunkowości: dotyczy dokładnej kierunkowości hałasu silnika odrzutowego za segmentem rozbiegu lub dobiegu.

Postępowanie dotyczące segmentów rozbiegu i dobiegu omówiono w sekcji 2.7.19.

W poniższych sekcjach omówiono metody obliczania poziomów hałasu w segmencie.

Poziom hałasu zdarzenia akustycznego L ruchu statku powietrznego

Poziom maksymalny Lmax to najwyższa z wartości segmentu Lmax,seg (zob. równania 2.7.25 i 2.7.27)



Lmax = max(Lmax,seg )

(2.7.29)

gdzie każdą wartość segmentu wyznacza się z dotyczących konkretnego statku powietrznego danych NPD dla mocy P i odległości d. Parametry te i współczynniki korekcyjne ΔI (φ) oraz Λ(β,) omówiono poniżej.

Poziom ekspozycji LE oblicza się jako wyrażoną w decybelach sumę oddziaływań LE,seg z każdego segmentu toru lotu istotnego w kontekście hałasu; tzn.



image

(2.7.30)

Sumowanie odbywa się po kolei i uwzględnia wszystkie segmenty toru lotu.

W dalszej części tego rozdziału omówiono wyznaczanie poziomów hałasu segmentu Lmax,seg i LE,seg .

2.7.18.    Parametry segmentu toru lotu

Moc P i odległość d, których poziomy podstawowe Lmax,seg(P,d) i LE∞(P,d) interpoluje się z tabel NPD, wyznacza się z parametrów geometrycznych i roboczych definiujących dany segment. Sposób postępowania w powyższym przypadku omówiono poniżej z wykorzystaniem ilustracji płaszczyzny uwzględniającej segment i rejestrator.

Parametry geometryczne

Rysunki 2.7.j–2.7.l ilustrują geometrie źródło–odbiornik w sytuacji, gdy rejestrator O znajduje się (a) za, (b) wzdłuż i (c) z przodu segmentu S1S2 , gdzie kierunek lotu przebiega od S1 do S2 . Na schematach tych

O

oznacza punkt umiejscowienia rejestratora;

S1 , S2

oznaczają początek i koniec segmentu;

Sp

oznacza punkt najbliższego, w płaszczyźnie prostopadłej, podejścia względem rejestratora umiejscowionego w segmencie lub jego przedłużeniu;

d 1, d 2

oznaczają odległości między początkiem segmentu, końcem segmentu a rejestratorem;

ds

oznacza najkrótszą odległość między rejestratorem a segmentem;

dp

oznacza prostopadłą odległość między rejestratorem a przedłużonym segmentem (minimalny zakres skośny);

λ

oznacza długość segmentu toru lotu;

q

oznacza odległość od S1 do Sp (ujemna, jeżeli rejestrator umiejscowiono za segmentem).

image

image

image

Segment toru lotu odwzorowuje się pogrubioną linią ciągłą. Linie wykropkowane odwzorowują przedłużenie toru lotu rozciągające się do nieskończoności, w obu kierunkach. W przypadku segmentów powietrznych, gdy wskaźnikiem metrycznym zdarzenia akustycznego jest poziom ekspozycji LE , ujęty w danych NPD parametr odległości d to odległość dp między Sp a rejestratorem, nazywana minimalnym zakresem skośnym [tzn. prostopadłą odległością od rejestratora do segmentu lub jego przedłużenia, innymi słowy (hipotetyczny) tor lotu o nieskończonej długości, w zakres którego wchodzi segment].

Jednak w przypadku wskaźników metrycznych poziomu ekspozycji, w których rejestrator umiejscowiono za naziemnymi segmentami rozbiegu oraz przed segmentami naziemnymi dobiegu, ujęty w danych NPD parametr odległości d to odległość ds , najkrótsza odległość od rejestratora do segmentu (tzn. identyczna z odległością, której dotyczą wskaźniki metryczne poziomu maksymalnego).

W przypadku wskaźników metrycznych poziomu maksymalnego, ujęty w danych NPD parametr odległości d to ds , najkrótsza odległość od rejestratora do segmentu.

Moc akustyczna segmentu P

Ujęte w formie tabel dane NPD dotyczą wartości hałasu statku powietrznego w warunkach ustalonego lotu prostego, na torze lotu o nieskończonej długości, tzn. przy stałej mocy silnika P. Zalecana metodologia dzieli rzeczywiste tory lotu, na których zmienia się prędkość i kierunek, na kilka segmentów o skończonej długości, z których każdy uznaje się następnie za część jednego toru lotu o nieskończonej długości, dla którego podano dane NPD. Metodologia uwzględnia jednak zmiany mocy na długości segmentu; przyjmuje się, że w miarę pokonywania odległości moc zmienia się liniowo od P1 na początku do P2 na końcu segmentu. W związku z tym należy koniecznie zdefiniować wartość równorzędnego segmentu stałego P. Przyjmuje się, że jest to wartość w punkcie najbliższym rejestratorowi, znajdującym się w segmencie. Jeżeli rejestrator umiejscowiono wzdłuż segmentu (rysunek 2.7.k), wartość tę wyznacza się na podstawie podanej w równaniu 2.7.8 interpolacji wartości końcowych, tzn.



image

(2.7.31)

Jeżeli rejestrator umiejscowiono za lub przed segmentem, jest to wartość w najbliższym punkcie końcowym P1 lub P2 .

2.7.19.    Współczynniki korekcji poziomu zdarzenia akustycznego segmentu

Baza danych NPD zawiera dane definiujące poziomy hałasu zdarzenia akustycznego jako funkcję odcinka przebiegającego prostopadle poniżej wyidealizowanego prostego, poziomego toru lotu o nieskończonej długości, po którym statek powietrzny porusza się ze stałą mocą, przy stałej prędkości referencyjnej ( 22 ). Poziom zdarzenia akustycznego poddany interpolacji w oparciu o dane tabeli NPD dotyczące konkretnego parametru mocy oraz odległości skośnej nazywa się poziomem podstawowym. Poziom ten ma zastosowanie do toru lotu o nieskończonej długości i należy go skorygować o oddziaływania (1) prędkości innej niż referencyjna; (2) wpływu miejsca zamontowania (kierunkowość poprzeczna); (3) tłumienie poprzeczne; (4) skończoną długość segmentu; oraz (5) kierunkowość wzdłużną za punktem początkowym rozbiegu podczas startu – zob. równania 2.7.25 i 2.7.26.

Korekcja czasu ΔV (wyłącznie poziomy ekspozycji LE)

Korekcja ta ( 23 ) uwzględnia zmianę poziomów ekspozycji, jeżeli rzeczywista prędkość względem ziemi w segmencie jest inna niż prędkość referencyjna statku powietrznego Vref , której dotyczą dane NPD. Podobnie jak moc silnika, prędkość w segmencie jest zmienna (prędkość względem ziemi waha się od V1 do V2) i należy zdefiniować prędkość segmentu równorzędnego Vseg , przy czym trzeba pamiętać, że segment jest nachylony względem ziemi; tzn.:



Vseg = V/cosγ

(2.7.32)

gdzie V to prędkość względem ziemi w segmencie równorzędnym – aby uzyskać dalsze informacje, zob. równanie B-22 wyrażające V we współczynnikach skalibrowanej prędkości lotu Vc oraz



image

(2.7.33)

W przypadku segmentów powietrznych przyjmuje się, że V to prędkość względem ziemi przy najbliższym punkcie podejścia S – interpolowana między wartościami punktów końcowych segmentu, przy założeniu jej liniowej zmienności w czasie; tzn. o ile rejestrator umiejscowiono wzdłuż segmentu:



image

(2.7.34)

Jeżeli rejestrator umiejscowiono za lub przed segmentem, jest to wartość najbliższa punktowi końcowemu V1 lub V2 .

W przypadku segmentów drogi startowej (części rozbiegu przed startem lub dobiegu po lądowaniu, dla których γ = 0), Vseg uznaje się ją za prędkość średnią prędkości na początku i na końcu segmentu; tzn.:



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

(2.7.35)

W obu przypadkach korekcja czasu dodanego wynosi:



ΔV = 10 · lg(Vref/Vseg )

(2.7.36)

Geometria propagacji dźwięku

Rysunek 2.7.l obrazuje podstawową geometrię w płaszczyźnie prostopadłej względem toru lotu statku powietrznego. Linia podłoża to punkt przecięcia płaszczyzny prostopadłej i poziomej płaszczyzny podłoża. (W przypadku poziomego toru lotu linia podłoża to końcowy rzut płaszczyzny podłoża). Statek powietrzny jest wychylony pod kątem ε mierzonym w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara względem osi podłużnej (tzn. skrzydło sterburty uniesione). Wartość ta jest zatem wartością dodatnią w przypadku lewoskrętów i ujemną w przypadku prawoskrętów.

image

 Tłumienie poprzeczne wyznacza kąt podniesienia β (w przedziale od 0 do 90°) między trasą propagacji bezpośredniej a poziomą płaszczyzną podłoża ( 24 ), powiązany z nachyleniem toru lotu i przemieszczeniem poprzecznym rejestratora od rzutu toru na ziemi.

  Kąt pochylenia φ między płaszczyzną skrzydła a trasą propagacji wyznacza oddziaływania zespołu silnika. W kontekście założeń normatywnych, kąt przechylenia to φ = β ± ε ze znakiem „plus” dla rejestratorów umiejscowionych po stronie sterburty (skrzydła prawego) i znakiem „minus” dla rejestratorów umiejscowionych po stronie skrzydła lewej burty (skrzydła lewego).

Korekcja instalacji silnika ΔI

Statek powietrzny w trakcie lotu uznaje się za złożone źródło hałasu. Na wzorce promieniowania hałasu poprzez odbicie, refrakcję i rozproszenie na powierzchniach twardych, a także w polach przepływu aerodynamicznego, oddziałuje nie tylko silnik (i płatowiec), źródła ze swej natury złożone, ale także konfiguracja płatowca, a zwłaszcza położenie silników. Powyższe parametry dają niejednorodną kierunkowość dźwięku promieniującego poprzecznie wokół osi podłużnej, nazywaną tu kierunkowością poprzeczną.

Istnieje znaczna różnica w kierunkowości poprzecznej między statkiem powietrznym z silnikiem montowanym w płatowcu a silnikami montowanymi pod skrzydłem, którą wyraża się za pomocą:



image

dB

(2.7.37)

gdzie Δ I (φ) oznacza korekcję, w dB, przy kącie pochylenia φ (zob. rysunek 2.7.m) oraz



a = 0,00384,

b = 0,0621,

c = 0,8786

w przypadku silników montowanych pod skrzydłem

a = 0,1225,

b = 0,3290,

c = 1

w przypadku silników montowanych na płatowcu.

W przypadku statku powietrznego wyposażonego w śmigło, zmienności są nieistotne i do celów niniejszych obliczeń można przyjąć, że:



Δ I(φ) = 0

(2.7.38)

Rysunek 2.7.n ilustruje zmienność Δ I (φ) na osi podłużnej dla trzech kategorii instalacji silnika. Powyższe zależności empiryczne pozyskano z danych SAE, wygenerowanych z pomiarów doświadczalnych wykonanych głównie pod skrzydłem. Zaleca się, aby do momentu przeanalizowania powyższych danych, dla wszystkich instalacji silnika przyjąć ujemną wartość φ, ΔI(φ) = ΔI(0).

image

Przyjmuje się, że Δ I (φ) jest dwuwymiarowa; tzn. nie zależy od żadnego innego parametru – a w szczególności nie ulega zmianie w miarę pokonywania przez statek powietrzny odległości wzdłużnej rejestratora od statku powietrznego. Oznacza to, że kąt podniesienia β dla Δ I (φ) definiuje się jako β = tan– 1(z). Powyższe założenie przyjmuje się dla wygody modelowania, do momentu opracowania lepszej interpretacji tego mechanizmu; w warunkach rzeczywistych oddziaływania instalacji silnika są zazwyczaj trójwymiarowe. Mimo to, zastosowanie modelu dwuwymiarowego uzasadnia się faktem, że poziomy zdarzenia akustycznego są zazwyczaj zdominowane przez hałas promieniujący bocznie względem najbliższego segmentu.

Tłumienie poprzeczne Λ(β,) (tor lotu o nieskończonej długości)

Podane w tabelach NPD dane dotyczące poziomów zdarzenia akustycznego odnoszą się do poziomego lotu ustalonego i zasadniczo opierają się na pomiarach wykonanych na wysokości 1,2 m powyżej płaszczyzny podłoża miękkiego, poniżej statku powietrznego; parametr odległości to efektywna wysokość ponad podłoże. Każde oddziaływanie podłoża na poziomy zdarzenia akustycznego poniżej statku powietrznego, które mogą powodować, że podane w tabeli poziomy będą inne niż wartości pola swobodnego ( 25 ), uznaje się za uwzględnione w danych (tzn. w odwzorowaniu poziomu względem odległości).

W płaszczyźnie bocznej względem toru lotu parametrem odległości jest minimalna odległość skośna – odległość prostopadła od odbiornika do toru lotu. Zasadniczo poziom hałasu w dowolnej płaszczyźnie poprzecznej jest niższy niż na identycznej odległości nachylonej, bezpośrednio pod statkiem powietrznym. Oprócz omówionych powyżej zależności, kierunkowość poprzeczna, czy inaczej „oddziaływania instalacji silnika”, wynika z nadmiarowego tłumienia poprzecznego, powodującego że w miarę pokonywania odległości poziom dźwięku spada szybciej niż ilustrują to krzywe danych NPD. Podobnie jak w poprzednim przypadku, szeroko stosowaną metodą modelowania poprzecznej propagacji hałasu statku powietrznego jest metoda opracowana przez Stowarzyszenie Inżynierów Samochodowych (SAE) w AIR-1751, a podane poniżej algorytmy opierają się na wprowadzonych przez SAE zaleceniach znowelizowanych, opublikowanych w dokumencie AIR-5662. Tłumienie poprzeczne to oddziaływanie odbicia, wynikające z zakłóceń między dźwiękiem promieniującym bezpośrednio a dźwiękiem odbitym od podłoża. Tłumienie poprzeczne zależy od rodzaju podłoża i może powodować znaczące obniżenie poziomów dźwięku zarejestrowanego przy niskich kątach podniesienia. Podlega również silnemu wpływowi refrakcji dźwięku, stałej i zmiennej, wywołanej gradientami wiatru i temperatury oraz turbulencjami z podłoża ( 26 ). Mechanizm odbicia od podłoża jest dobrze zdefiniowany i przy jednorodnych warunkach atmosferycznych i nawierzchniowych można go – teoretycznie – opisać z dużą dokładnością. Niejednorodność warunków atmosferycznych i nawierzchniowych – niepodlegających prostej analizie teoretycznej – istotnie wpływa jednak na oddziaływanie odbicia, które wykazuje tendencję do „rozchodzenia się” pod wyższymi kątami podniesienia; stąd ograniczone możliwości zastosowania wspomnianej teorii. Prowadzone przez SAE prace nad przygotowaniem lepszego zrozumienia oddziaływań podłoża trwają i oczekuje się, że zaowocują opracowaniem lepszych modeli. Do momentu opracowania tych metodologii do obliczania tłumienia poprzecznego zaleca się stosowanie omówionej poniżej metodologii, którą opisano w publikacji AIR-5662. Jej zastosowanie ogranicza się do przypadku propagacji dźwięku nad poziomą płaszczyzną miękkiego podłoża, a więc występującego na zdecydowanej większości lotnisk cywilnych. Korekcje uwzględniające oddziaływania powierzchni utwardzonych (lub równorzędnych pod względem akustycznym, np. wody) nie zostały jeszcze opracowane.

Metodologia ta opiera się na obszernych danych doświadczalnych dotyczących propagacji dźwięku ze statku powietrznego wyposażonego w silniki montowane na płatowcu w warunkach ustalonego, prostego (bez zakrętów) lotu poziomego, ujętych w dokumencie AIR-1751. Przyjmując założenie, że w przypadku lotu poziomego tłumienie powietrze-podłoże zależy od (i) kąta podniesienia β mierzonego w płaszczyźnie pionowej; oraz (ii) przemieszczenia poprzecznego statku powietrznego w stosunku do rzutu toru na ziemi , dane te przeanalizowano, aby uzyskać funkcję empiryczną dla całkowitej korekcji poprzecznej Λ T (β,) (= poziomu zdarzenia akustycznego w płaszczyźnie poziomej minus poziom na tej samej odległości poniżej statku powietrznego).

Ponieważ współczynnik Λ T (β,) dotyczył kierunkowości poprzecznej i tłumienia poprzecznego, ostatnie z wymienionych można wyznaczyć za pomocą odejmowania. Przy opisywaniu kierunkowości poprzecznej za pomocą równania 2.7.37, dla współczynników dla statku powietrznego wyposażonego w silnik montowany na płatowcu oraz φ zastąpionego β (dla lotu bez zakrętów), tłumienie poprzeczne wynosi:



image

(2.7.39)

gdzie β i mierzy się jak pokazano na rysunku 2.7.m w płaszczyźnie prostopadłej do toru lotu o nieskończonej długości; w przypadku lotu poziomego, również w płaszczyźnie pionowej.

Chociaż Λ(β,) można obliczyć bezpośrednio z równania 2.7.39 uwzględniającego Λ T (β,) zaczerpnięte z dokumentu AIR-1751, to zaleca się, aby uwzględnić bardziej efektywną zależność. Jest to podane poniżej przybliżenie empiryczne, zaczerpnięte z dokumentu AIR-5662:



image

(2.7.40)

gdzie Γ() oznacza współczynnik odległości wyznaczonej jako:



image

dla 0 ≤ ≤ 914 m

(2.7.41)

image

dla > 914 m

(2.7.42)

a Λ(β) oznacza długozakresowe tłumienie poprzeczne powietrze–podłoże wyznaczone jako:



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

dla 0° ≤ β ≤ 50°

(2.7.43)

Λ(β) = 0

dla 50° ≤ β ≤ 90°

(2.7.44)

Formułę dotyczącą tłumienia poprzecznego Λ(β,), równanie 2.7.40 uznane za charakteryzujące się właściwym poziomem odwzorowania dla wszystkich statków powietrznych wyposażonych w śmigło, a także w silniki montowane na płatowcu i pod skrzydłem, wyrażono graficznie na rysunku 2.7.o.

Możliwe, że w pewnych warunkach (terenu) β wyniesie mniej niż zero. W takich przypadkach zaleca się, aby Λ(β) = 10,57.

image

Tłumienie poprzeczne segmentu o skończonej długości

Równania 2.7.41–2.7.44 opisują tłumienie poprzeczne Λ(β,) dźwięku docierającego do rejestratora z samolotu w warunkach lotu ustalonego, na poziomym torze lotu o nieskończonej długości. Przy odnoszeniu równań do segmentów toru lotu o skończonej długości i niekoniecznie poziomego, tłumienie oblicza się dla równorzędnego poziomego toru lotu – ponieważ najbliższy punkt na prostym przedłużeniu nachylonego segmentu (przechodzący w pewnym punkcie przez płaszczyznę podłoża) zasadniczo nie daje właściwego kąta podniesienia β.

Wyznaczanie tłumienia poprzecznego dla segmentów o skończonej długości istotnie rożni się od powyższego pod względem wskaźników metrycznych Lmax i LE . Maksymalne poziomy segmentu Lmax wyznacza się z danych NPD jako funkcję odległości propagacji d od najbliższego punktu w segmencie; nie wymaga się korekcji uwzględniających wymiary segmentu. Przyjmuje się, że tłumienie poprzeczne Lmax zależy wyłącznie od kąta podniesienia oraz odległości względem ziemi do tego punktu. Stąd wymaga się jedynie współrzędnych tego punktu. Ale w przypadku LE procedura jest bardziej skomplikowana.

Chociaż podstawowy poziom zdarzenia akustycznego LE(P,d), wyznaczony na podstawie danych NPD, dotyczy parametrów segmentu o skończonej długości, to odnosi się również do toru lotu o nieskończonej długości. Poziom ekspozycji na zdarzenie akustyczne występujące w danym segmencie LE,seg jest z oczywistych względów niższy niż poziom podstawowy – o wielkość korekcji dla segmentu o skończonej długości zdefiniowanej w dalszej części sekcji 2.7.19. Korekcja ta, funkcja geometrii trójkątów OS1S2 przedstawiona na rysunkach 2.7.j–2.7.l, definiuje część całkowitej energii akustycznej hałasu z toru lotu o skończonej długości, zarejestrowaną z tego segmentu w punkcie O; korekcja jest identyczna, bez względu na to, czy występuje tłumienie poprzeczne. Każde tłumienie poprzeczne oblicza się jednak dla toru lotu o nieskończonej długości, tzn. jako funkcję przemieszczenia i podniesienia toru lotu, ale nie odnoszącą się do segmentu o skończonej długości.

Dodanie korekcji Δ V i Δ I oraz odjęcie tłumienia poprzecznego Λ(β,) pozyskanego z danych NPD dotyczących poziomu podstawowego, daje skorygowany poziom hałasu zdarzenia akustycznego dla równorzędnego, poziomego lotu ustalonego na przyległym, prostym torze lotu o nieskończonej długości. W przypadku modelowanych segmentów rzeczywistego toru lotu, w szczególności oddziałujących na linie konturowe hałasu, rzadko jednak mamy do czynienia z sytuacją, w której tor lotu jest torem poziomym; statek powietrzny na ogół nabiera wysokości i wytraca wysokość na torze lotu.

Rysunek 2.7.p obrazuje segment odejścia S1S2 – statek powietrzny wznosi się pod kątem γ – mimo to podtrzymuje się założenia zbliżone do przyjętych dla przylotu. Nie zilustrowano pozostałego odcinka „rzeczywistego” toru lotu; zilustrowano jedynie przypadek, gdzie S1S2 odwzorowuje tylko część całego toru lotu (z zasady zakrzywionego). W tym przypadku jednak rejestrator O jest umiejscowiony wzdłużnie i do lewej strony segmentu. Statek powietrzny przechyla się (na torze lotu w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara) pod kątem ε do poprzecznej osi horyzontu. Kąt pochylenia φ względem płaszczyzny skrzydła, uwzględniający oddziaływanie instalacji silnika Δ I jest funkcją (równanie 2.7.39) i mieści się w płaszczyźnie prostopadłej względem toru lotu, na której definiuje się ε. Stąd φ = β – ε, gdzie β = tan– 1(h/) i to odległość prostopadła OR od rejestratora do rzutu toru na ziemi, tzn. poprzeczne przemieszczenie rejestratora ( 27 ). Punkt podejścia znajdujący się najbliżej rejestratora S definiuje się prostopadłym rzutem OS o długości (długości skośnej) dp . Trójkąt OS1S2 jest zgodny z przedstawioną na rysunku 2.7.k geometrią obliczania korekcji segmentu Δ F .

image

Aby obliczyć tłumienie poprzeczne z równania 2.7.40 (gdzie β mierzy się w płaszczyźnie pionowej), równorzędny poziomy tor lotu definiuje się w płaszczyźnie pionowej za pomocą S1S2 oraz przy identycznej prostopadłej odległości skośnej dp od rejestratora. Powyższą zależność ilustruje się odwróceniem trójkąta ORS i przylegającego do niego toru lotu OR (zob. rysunek 2.7.p) pod kątem γ, co daje trójkąt ORS'. Kąt podniesienia tego równorzędnego poziomego toru lotu (teraz w płaszczyźnie pionowej) wynosi β = tan–1(h/) ( pozostaje bez zmian). W tym przypadku przy umiejscowionym wzdłużnie rejestratorze tłumienie poprzeczne Λ(β,) jest identyczne dla wskaźników metrycznych LE i Lmax .

Rysunek 2.7.q obrazuje sytuację, w której punkt umiejscowienia rejestratora O znajduje się za segmentem o skończonej długości, a nie wzdłuż tego segmentu. W takim przypadku segment postrzega się jako bardziej odległą cześć toru lotu o nieskończonej długości; płaszczyznę prostopadłą można wykreślić jedynie do punktu Sp na przedłużeniu toru lotu. Trójkąt OS1S2 jest zgodny z przedstawionym na rysunku 2.7.j, definiującym korekcję segmentu Δ F . W tym przypadku jednak parametry kierunkowości poprzecznej i tłumienia są mniej oczywiste.

image

Mając na uwadze, że zgodnie z założeniami przyjętymi dla potrzeb modelowania kierunkowość poprzeczna (wpływ miejsca zamontowania) ma charakter dwukierunkowy, definiujący ją kąt pochylenia φ niezmiennie mierzy się poprzecznie względem płaszczyzny skrzydła statku powietrznego. (Podstawowy poziom zdarzenia akustycznego to nadal poziom hałasu emitowanego przez statek powietrzny przemierzający tor lotu o nieskończonej długości, odwzorowany segmentem przedłużonym). Kąt pochylenia wyznacza się zatem w najbliższym punkcie podejścia, tzn. φ = β p – ε, gdzie βp oznacza kąt SpOC.

W przypadku wskaźników metrycznych poziomu maksymalnego, parametr odległości wynikający z danych NPD traktuje się jako najkrótszą odległość do segmentu, tzn. d = d 1. W przypadku wskaźników metrycznych poziomu ekspozycji jest to najkrótsza odległość dp od O do Sp na przedłużonym torze lotu; tzn. poziom interpolowany z tabeli danych NPD wynosi LE∞ (P 1, dp ).

Parametry geometryczne dla tłumienia poprzecznego są różne w obliczeniach poziomu maksymalnego i poziomu ekspozycji. W przypadku wskaźników metrycznych poziomu maksymalnego, korekcję Λ(β,) wyznacza się za pomocą równania 2.7.40 przy β = β 1 = sin–1(z1/d1 ) i, imagegdzie β 1 i d 1 definiuje się trójkątemOC1S1 w płaszczyźnie pionowej za pomocą O i S1 .

Przy obliczaniu tłumienia poprzecznego wyłącznie dla segmentów powietrznych i wskaźników metrycznych poziomu ekspozycji, pozostaje najkrótszym przemieszczeniem poprzecznym od przedłużenia segmentu (OC). Aby jednak zdefiniować właściwą wartość β, konieczne jest ponowne zilustrowanie równorzędnego poziomego toru lotu (o nieskończonej długości), w którego zakres może wchodzić dany segment. Powyższe wykreśla się za pomocą S′1 , wysokości h powyżej podłoża, gdzie h jest równe długości RS1 prostopadłej od rzutu toru na ziemi do segmentu. Powyższe obliczenie odpowiada odwróceniu rzeczywistego przedłużonego toru lotu pod kątem γ do punktu R (zob. rysunek 2.7.q). Tak długo, jak R znajduje się w płaszczyźnie prostopadłej do S1 , punktu segmentu znajdującego się najbliżej O, wyznaczenie równorzędnego poziomego toru lotu odbywa się identycznie jak w przypadku, gdy O umiejscowiono wzdłużnie względem segmentu.

Najbliższy punkt podejścia równorzędnego poziomego toru lotu względem rejestratora O znajduje się na S′, odległości skośnej d, a zatem wyznaczony w ten sposób trójkąt OCS′ znajdujący się w płaszczyźnie pionowej definiuje kąt podniesienia β = cos– 1(/d). Choć przekształcenie to może się wydawać skomplikowane, należy zwrócić uwagę na fakt, że geometria źródła podstawowego (definiowana a pomocą d1 , d2 i φ) pozostaje be zmian, dźwięk rozchodzący się od segmentu w kierunku rejestratora jest dźwiękiem, który wystąpiłby, gdyby cały tor lotu w przedłużonym segmencie nachylonym o nieskończonej długości (którego, dla potrzeb modelowania, segment jest częścią) odbywał się przy stałej prędkości V i mocy P1 . Z drugiej strony, tłumienie poprzeczne dźwięku z segmentu zarejestrowanego przez rejestrator odnosi się nie do βp , kąta podniesienia przedłużonego toru lotu, ale do β, równorzędnego poziomego toru lotu.

Przypadku rejestratora umiejscowionego przed segmentem nie omówiono odrębnie; oczywiste jest, że jest to przypadek zasadniczo tożsamy z przypadkiem umiejscowienia rejestratora za segmentem.

W przypadku wskaźników metrycznych poziomu ekspozycji, gdzie podczas rozbiegu przed startem rejestrator umiejscowiono za segmentami naziemnymi, a podczas dobiegu po lądowaniu przed segmentami naziemnymi, wartość β jest jednak identyczna jak dla wskaźników metrycznych poziomu maksymalnego, tzn. β = β1 = sin–1(z1/d1 ) iimage

Korekcja segmentu o skończonej długości ΔF (wyłącznie poziomy ekspozycji LE)

Skorygowany poziom podstawowy ekspozycji na hałas dotyczy statku powietrznego wykonującego ciągły prosty, ustalony lot poziomy (ale przy kącie przechylenia ε, co przeczy założeniu lotu prostego). Przy (ujemnej) korekcji segmentu o skończonej długości Δ F = 10×lg(F), gdzie F oznacza frakcję energii, dalsza korekcja koryguje dźwięk do poziomu takiego, jaki dźwięk uzyskałby, gdyby statek powietrzny poruszał się wyłącznie w segmencie o skończonej długości (lub nie emitowałby żadnego dźwięku na pozostałym odcinku toru lotu o nieskończonej długości).

Współczynnik frakcji energii uwzględnia dokładną poprzeczną kierunkowość wzdłużną hałasu ze statku powietrznego i kąt nachylenia segmentu w punkcie umiejscowienia rejestratora. Chociaż procedury wyznaczania kierunkowości są niezwykle złożone, to badania wykazały, że wynikowe linie konturowe są stosunkowo nieczułe na założoną dokładną charakterystykę kierunkowości. Podana poniżej formuła dotycząca Δ F opiera się na podniesionym do potęgi czwartej, dipolowym modelu promieniowania dźwięku pod kątem 90 stopni. Przyjmuje się, że w modelu tym dźwięk nie podlega oddziaływaniu kierunkowości i tłumienia poprzecznego. Metodę uzyskiwania tej korekcji omówiono szczegółowo w dodatku E.

Frakcja energii F to funkcja „rzutu” trójkąta OS1S2 zdefiniowanego na rysunkach 2.7.j–2.7.l, gdzie:



image

(2.7.45)

przy



image

;

image

;

image

;

image

.

gdzie dλ oznacza wartość określaną jako „odległość wyskalowana” (zob. dodatek E). Należy zwrócić uwagę na fakt, że Lmax(P, dp) oznacza pozyskany z danych NPD poziom maksymalny dla odległości prostopadłej dp , a NIE segmentu Lmax .

Zaleca się korzystanie z niższej z wartości granicznych -150 dB do Δ F .

W szczególnym przypadku umiejscowienia rejestratora za każdym segmentem rozbiegu przed startem i za każdym segmentem dobiegu po lądowaniu, stosuje się zredukowaną formę frakcji dźwięku wyrażoną w równaniu 2.7.45, odpowiadającą szczególnemu przypadkowi q = 0. Oblicza się ją za pomocą:



image

(2.7.46)

gdzie α2 = λ/dλ, a ΔSOR oznacza funkcję kierunkowości punktu rozbiegu przed startem definiowaną za pomocą równań 2.7.51 i 2.7.52.

Uzasadnienie stosowania tej konkretnej formy frakcji hałasu omówiono w dalszej części tej sekcji, w ramach stosowania metody wyznaczania kierunkowości rozbiegu przed startem.

Szczególna metodologia postępowania w przypadku segmentów rozbiegu, w tym funkcji kierunkowości rozbiegu przed startem Δ SOR

W przypadku segmentów rozbiegu i dobiegu, przed startem i po lądowaniu, stosuje się specjalne, omówione poniżej procedury.

Funkcja kierunkowości rozbiegu przed startem Δ SOR

Hałas statku powietrznego z silnikiem odrzutowym – w szczególności statków powietrznych wyposażonych w silniki o niższym stopniu dwuprzepływowości – wykazują cechy promieniowania rozchodzącego się po łuku tylnym, charakterystyczne dla hałasu silnika odrzutowego. Wzorzec ten jest tym wyraźniejszy, im większa jest prędkość strumienia odrzutu przy malejącej prędkości statku powietrznego. Ma to szczególne znaczenie w przypadku umiejscowienia rejestratora za rozbiegiem przed startem, gdzie spełnione są oba warunki. Oddziaływanie to uwzględnia się za pomocą funkcji kierunkowości Δ SOR .

Funkcję Δ SOR wyznaczono w oparciu o szereg pomiarów hałasu z wykorzystaniem mikrofonów umiejscowionych za oraz z boku SOR odlatującego statku powietrznego z silnikiem odrzutowym.

Rysunek 2.7.r ilustruje właściwą geometrię. Kąt azymutu ψ między wzdłużną osią statku powietrznego a odległością wektorową do rejestratora definiuje się za pomocą:



image

.

(2.7.47)

Odległość względna q ma wartość ujemną (zob. rysunek 2.7.j), a zatem ψ waha się od 0° na kierunku kursu statku powietrznego naprzód do 180° na kierunku odwrotnym.

image

Funkcja Δ SOR odwzorowuje zmienność hałasu całkowitego emitowanego z rozbiegu przed startem, mierzonego za punktem rozpoczęcia rozbiegu w wartości względnej do całkowitego hałasu z rozbiegu przed startem, mierzonego z boku SOR, na tej samej odległości:



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

(2.7.48)

gdzie LTGR (dSOR ,90°) to całkowity poziom hałasu z rozbiegu przed startem, emitowanego ze wszystkich segmentów rozbiegu przed startem w odległości dSOR względem punktu umiejscowienia rejestratora z boku SOR. Na odległościach dSOR , mniejszych niż odległość znormalizowana dSOR,0 , funkcję kierunkowości SOR wyznacza się za pomocą:



image

jezeli 90° ≤ ψ < 148,4°

(2.7.49)

image

jezeli 148,4° ≤ ψ ≤ 180°

(2.7.50)

Jeżeli odległość dSOR przekracza odległość znormalizowaną dSOR,0 , korekcję kierunkowości mnoży się przez współczynnik korekcji, aby uwzględnić fakt, że kierunkowość jest mniej wyraźna na większych odległościach od statku powietrznego; tzn.:



image

jezeli d SORd SOR,0

(2.7.51)

image

jezeli d SOR > d SOR,0

(2.7.52)

Odległość znormalizowana dSOR,0 równa się 762 m (2 500 stóp).

Metoda postępowania w przypadku rejestratorów umiejscowionych za każdym segmentem rozbiegu przed startem i dobiegu po lądowaniu

W przypadku rejestratorów umieszczonych za SOR, funkcja Δ SOR dotyczyła przede wszystkim wyraźnego oddziaływania kierunkowości z pierwszej części rozbiegu przed startem (ponieważ SOR znajduje się najbliżej rejestratorów oraz ze względu na najwyższy współczynnik prędkości strumienia odrzutu do prędkości statku powietrznego). Stosowanie wyznaczonej w ten sposób wartości Δ SOR jednak „uogólniono” dla rejestratorów umieszczonych za każdym odrębnym segmentem rozbiegu i dobiegu – przed startem i po lądowaniu, a nie tylko za punktem rozbiegu (w przypadku startu).

Parametry dS i ψ oblicza się względem początku każdego odrębnego naziemnego segmentu rozbiegu i dobiegu.

W przypadku umiejscowienia rejestratora za danym segmentem rozbiegu przed startem i dobiegu po lądowaniu, poziom zdarzenia akustycznego Lseg oblicza się tak, aby był zgodny z wykładnią funkcji Δ SOR : zasadniczo oblicza się go dla punktu referencyjnego umiejscowionego z boku punktu początkowego segmentu, na tej samej odległości dS co punkt rzeczywisty, a następnie, aby uzyskać poziom zdarzenia akustycznego w punkcie rzeczywistym, koryguje za pomocą Δ SOR .

Oznacza to, że poszczególnym współczynnikom korekcji podanym w poniższych równaniach należy przypisać parametry geometryczne odpowiadające punktowi referencyjnemu umiejscowionemu z boku punktu początkowego:



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)

gdzie Δ′ F oznacza zredukowaną formę frakcji hałasu wyrażoną w równaniu (2.7.46) dla przypadku q = 0 (gdzie punkt referencyjny umiejscowiono z boku punktu początkowego), oraz pamiętając, że dl oblicza się za pomocą dS (a nie dp ):



image

(2.7.55)

2.7.20.    Poziom hałasu zdarzenia akustycznego L z ruchów statków powietrznych lotnictwa ogólnego

Metodę omówioną w sekcji 2.7.19 stosuje się do statków powietrznych lotnictwa ogólnego wyposażonych w śmigło, jeżeli w kontekście wpływu miejsca zamontowania uznaje się je za samoloty śmigłowe.

Baza danych ANP zawiera wpisy dotyczące kilku typów statków powietrznych lotnictwa ogólnego. Mimo że dane dotyczą statków powietrznych najbardziej powszechnie eksploatowanych w lotnictwie ogólnym, w pewnych przypadkach stosowne może być uzyskanie danych dodatkowych.

Jeżeli dany typ statku powietrznego lotnictwa ogólnego nie jest znany lub nie ujęto go w bazie danych ANP, zaleca się korzystanie z bardziej ogólnych danych lotniczych, zaczerpniętych odpowiednio z GASEPF i GASEPV. Zestawy danych ujęte w powyższych bazach źródłowych dotyczą niewielkiej grupy statków powietrznych lotnictwa ogólnego, wyposażonych odpowiednio w śmigła o skoku stałym i zmiennym. Wpisy ujęte w tabelach tych baz podano w załączniku I (tabele I-11 I-17).

2.7.21.    Metoda obliczania hałasu śmigłowców

Aby obliczyć hałas śmigłowców, można skorzystać z metody obliczeniowej zalecanej do obliczania hałasu stałopłatów (omówionej w sekcji 2.7.14), pod warunkiem, że śmigłowce uznamy za statki powietrzne wyposażone w śmigło i pominiemy oddziaływanie instalacji silnika dotyczące statków powietrznych wyposażonych w silniki odrzutowe. Tabele zawierające wpisy odnoszące się do dwóch różnych zestawów danych zamieszczono w załączniku I (tabele I-18 I-27).

2.7.22.    Hałas związany z testami silników (próbami), kołowaniem i pomocniczymi zespołami napędowymi

W przypadkach wymagających modelowania hałasu związanego z testami silników i pomocniczych zespołów napędowych, hałas modeluje się zgodnie z informacjami zawartymi w rozdziale poświęconym hałasowi z działalności przemysłowej. Choć nie jest to typowy hałas z działalności przemysłowej, to hałas prowadzonych na lotniskach testów silników statków powietrznych (czasem nazywanych „próbami silnika”) może oddziaływać na całkowity poziom hałasu. Próby prowadzi się zazwyczaj ze względów technologicznych, aby zweryfikować charakterystykę silnika, a podczas ich prowadzenia statki powietrzne znajdują się w odległości bezpiecznej od budynków, innych statków powietrznych, ruchu pojazdów lub ludzi, co zapobiega powstaniu szkód wskutek oddziaływania gazów odrzutowych.

Aby zagwarantować dodatkowy poziom bezpieczeństwa oraz ze względu na wymogi dotyczące ograniczania hałasu, lotniska, w szczególności dysponujące warsztatami remontowymi, w których często prowadzi się testy silników, mogą instalować tak zwane „testowe hangary dźwiękoszczelne”, składające się z trzech ścian obudowy deflektorowej, zaprojektowane specjalnie w celu pochłaniania i rozpraszania odrzutu i hałasu. Analizy oddziaływania hałasu tych obiektów, który można jeszcze bardziej wytłumić i ograniczyć dzięki zastosowaniu dodatkowych wałów ziemnych czy ekranów dźwiękochłonnych rozmieszczonych wokół hangaru testowego, dają najlepsze wyniki, jeżeli hangary testowe uznamy za źródło hałasu z działalności przemysłowej, a zatem zastosujemy właściwy model propagacji hałasu i dźwięku.

2.7.23.    Obliczanie poziomów łącznych

W sekcjach 2.7.14–2.7.19 omówiono metodę obliczania poziomu dźwięku zdarzenia akustycznego wyemitowanego przez pojedynczy ruch statku powietrznego w jednym punkcie umiejscowienia rejestratora. Całkowitą ekspozycję na hałas w punkcie umiejscowienia rejestratora oblicza się przez dodanie poziomów zdarzenia akustycznego ze wszystkich, istotnych w kontekście hałasu, ruchów statku powietrznego, tzn. ze wszystkich ruchów, wejściowych i wyjściowych, oddziałujących na łączny poziom hałasu.

2.7.24.    Ważone równorzędne poziomy dźwięku

Ważone czasem, równorzędne poziomy dźwięku, odpowiadające łącznej istotnej, zarejestrowanej energii akustycznej statku powietrznego, wyraża się za pomocą ogólnego wzoru:



image

(2.7.56)

Sumuje się wszystkie zdarzenia akustyczne N, które wystąpiły w danym czasie T 0 i których dotyczy wskaźnik hałasu. LE,i to poziom ekspozycji na hałas i zdarzenia akustycznego. gi to współczynnik ważenia zależny od pory dnia (zazwyczaj definiowany dla pory dziennej, wieczornej i nocnej). Realnie gi to mnożnik liczby lotów w zadanych przedziałach czasowych. Stałą C można interpretować różnie (stała normalizująca, korekcja dla danej pory roku itp.).

Opierając się na zależności:

image

gdzie Δi to decybelowa waga czasu i, a zatem równanie 2.7.56 można przeformułować na:



image

(2.7.57)

tzn. ważenie zależne od pory dnia wyraża się spadkiem dodanego poziomu dźwięku.

2.7.25.    Ważona liczba czynności lotniczych

Łączny poziom hałasu szacuje się przez zsumowanie oddziaływań ze statków powietrznych wszystkich typów i kategorii, poruszających się po różnych trasach lotu, składających się na scenariusz danego lotniska.

Opisywaniu procedury sumowania służą następujące indeksy dolne:

i

indeks typu lub kategorii statku powietrznego;

j

indeks toru lub alternatywnego toru (jeżeli zdefiniowano alternatywne tory);

k

indeks segmentu toru lotu.

Wiele wskaźników hałasu – zwłaszcza dotyczących równorzędnych poziomów hałasu – uwzględnia w swojej definicji współczynniki ważenia porą dnia gi (równania 2.7.56 i 2.7.57).

Procedurę sumowania można uprościć, wprowadzając „ważoną liczbę operacji”.



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

(2.7.58)

Wartości Nij odpowiadają liczbie operacji przyporządkowanych do danego typu/kategorii statku powietrznego i, wykonywanych na torze (lub alternatywnym torze) j odpowiednio w porze dziennej, wieczornej i nocnej ( 28 ).

W równaniu (2.7.57) (ogólny) łączny równorzędny poziom dźwięku Leq w punkcie umiejscowienia rejestratora (x,y) to:



image

(2.7.59)

T 0 to czas referencyjny. Zależy on – podobnie jak współczynniki ważenia gi – od konkretnej definicji zastosowanego wskaźnika ważonego (np. LDEN ). LE,ijk to oddziaływanie poziomu hałasu jednostkowego zdarzenia akustycznego z segmentu k toru lub alternatywnego toru j, dotyczące czynności wykonywanych przez statek powietrzny należący do danej kategorii i. Metodę szacowania LE,ijk omówiono szczegółowo w sekcjach 2.7.14–2.7.19.

2.7.26.    Obliczanie i wygładzanie siatki standardowej

W przypadku, gdy linie konturowe hałasu wyznacza się z interpolacji wartości wskaźników na rozmieszczonych w płaszczyźnie prostokątnej punktach siatki, dokładność wyznaczonych linii konturowych zależy od wybranego rozstawu punktów (inaczej zwanego gęstością siatki) Δ G , zwłaszcza w komórkach, w których wysokie gradienty rozkładu przestrzennego wskaźnika przekładają się na ostre zakrzywienie linii konturowych (zob. rysunek 2.7.s). Błędy wynikające z interpolacji ogranicza się zawężeniem rozstawu siatki, ale ponieważ prowadzi to do zwiększenia liczby punktów siatki, czas obliczeń ulega wydłużeniu. Optymalizacja zwykłego rozstawu siatki wymaga wyważenia między dokładnością modelowania a czasem obliczeń.

Rysunek 2.7.s

Siatka standardowa i wygładzanie siatki

image

Istotnym udoskonaleniem efektywności obliczeń, dostarczającym bardziej dokładnych wyników, jest zastosowanie do wygładzenia wyników interpolacji w komórkach o kluczowym znaczeniu siatki niestandardowej. Przedstawiona na rysunku 2.7.s technika polega na miejscowym zagęszczaniu siatki i pozostawieniu jej pozostałej części bez zmian. Jest to metoda prosta, obejmująca następujące etapy:

1. Zdefiniowanie różnicy progu wygładzenia ΔLR dla wskaźnika hałasu.

2. Obliczanie siatki podstawowej dla rozstawu Δ G .

3. Weryfikacja różnic ΔL wartości wskaźnika między sąsiednimi węzłami siatki.

4. W przypadku wystąpienia jakichkolwiek różnic ΔL > ΔLR definiuje się nową siatkę o rozstawie Δ G /2, szacując poziomy nowych węzłów w następujący sposób:



Jezeli left accolade

ΔLΔLR

nalezy obliczyc nowa wartosc left accolade

droga interpolac ji linearnej z wezlow przylegaja cych.

ΔL > ΔLR

calkowicie od nowa z podstawowy ch danych wej sciowych.

5. Etapy 1–4 należy powtarzać do momentu, gdy wszystkie różnice będą mniejsze od progu różnicy.

6. Szacowanie linii konturowych w oparciu o interpolację liniową.

Jeżeli wartości wskaźnika siatki mają być zsumowane z pozostałymi (np. w przypadku obliczania wskaźników ważonych przez zsumowanie linii konturowych dla pory dziennej, wieczornej i nocnej), należy się upewnić, czy wszystkie siatki są identyczne.

2.7.27.    Stosowanie siatek odwróconych

W wielu przypadkach praktycznych rzeczywisty kształt linii konturowych hałasu jest symetryczny do rzutu toru na ziemi. Niespójność kierunku toru z siatką obliczeniową może spowodować asymetryczny kształt linii konturowej.

Rysunek 2.7.t

Stosowanie siatek odwróconych

image

Prostą metodą uniknięcia tego zjawiska jest zagęszczenie siatki. Wiąże się to jednak z wydłużeniem czasu prowadzenia obliczeń. Właściwszym rozwiązaniem jest odwrócenie siatki obliczeniowej tak, aby jej kierunek był równoległy do torów głównych (tzn. równoległy do głównej drogi startowej). Rysunek 2.7.t obrazuje oddziaływanie odwrócenia siatki na kształt linii konturowych.

2.7.28.    Śledzenie linii konturowych

Oszczędzającym czas algorytmem, eliminującym konieczność obliczania wartości wskaźników dla całej siatki kosztem nieco bardziej złożonych obliczeń, jest prześledzenie ścieżki linii konturowej punkt po punkcie. Procedura ta wiąże się z wykonaniem i powtarzaniem dwóch etapów podstawowych (zob. rysunek 2.7.u):

Rysunek 2.7.u

Pojęcie algorytmu śledzenia

image

Etap 1 to znalezienie pierwszego punktu P1 na linii konturowej. Punkt ten znajduje się, obliczając poziomy wskaźnika hałasu L w równoodległych odcinkach na „promieniu wyszukiwania”, który zgodnie z założeniami ma przecinać właściwą linię konturową LC poziomu dźwięku. Z chwilą przecięcia linii konturowej, różnica δ = LC L zmienia znak. Jeżeli tak się stanie, szerokość odcinka na promieniu dzieli się na pół i przyjmuje odwrotny kierunek wyszukiwania. Krok ten powtarza się do momentu, gdy δ jest mniejsze niż wcześniej zdefiniowany próg dokładności.

Etap 2 powtarza się do momentu odpowiednio dokładnego wyznaczenia linii konturowej, tzn. znalezienia kolejnego punktu na linii konturowej LC – znajdującego się w określonej mierzonej w linii prostej odległości r od bieżącego punktu. Na kolejnych odcinkach kątowych wartości wskaźników i różnice δ oblicza się na końcach odcinków wektorowych opisujących łuk o promieniu r. Dzieląc odstępy na pół i odwracając je, tym razem w kierunkach odległości wektorowych, następny punkt na linii konturowej wyznacza się z wcześniej zdefiniowaną dokładnością.

Rysunek 2.7.v

Parametry geometryczne definiujące warunki stosowania algorytmu śledzenia

image

Należy wprowadzić pewne ograniczenia gwarantujące, że linia konturowa zostanie wyznaczona z właściwym stopniem dokładności (zob. rysunek 2.7.v):

1. Długość odcinka Δc (odległość między dwoma punktami linii konturowej) powinna się mieścić w przedziale [Δcmin , Δcmax ], np. [10 m, 200 m].

2. Stosunek długości między dwoma przyległymi odcinkami o długości Δcn i Δcn +1 należy ograniczyć do np. 0,5 < Δcn cn +1 < 2.

3. Aby właściwie dopasować długość odcinka do krzywizny linii konturowej, należy spełnić następujący warunek:

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

gdzie Φ n oznacza różnicę kierunków przebiegu odcinka.

Doświadczenia dotyczące logarytmu wykazują, że mniej więcej między etapem 2 i 3 należy wykonać obliczenia wartości, co pozwoli wyznaczyć punkt linii konturowej z dokładnością wyższą niż 0,01 dB.

Algorytm ten bardzo przyspiesza obliczenia, zwłaszcza w przypadku konieczności obliczania dużych linii konturowych. Należy jednak mieć na uwadze, że jego stosowanie wymaga doświadczenia, zwłaszcza jeżeli linia konturowa dzieli się na oddzielne wyspy.

2.8.    Przypisywanie budynkom poziomów hałasu i liczby mieszkańców

W ocenie ekspozycji mieszkańców na hałas uwzględnia się wyłącznie budynki mieszkalne. Mieszkańców nie przypisuje się innym budynkom o charakterze niemieszkalnym, na przykład szkołom, szpitalom, budynkom biurowym czy zakładom. Przypisywanie liczby mieszkańców budynkom mieszkalnym powinno się opierać na najbardziej aktualnych danych urzędowych (zależnie od regulacji obowiązujących w danym państwie członkowskim).

Ponieważ obliczenia dotyczące statku powietrznego prowadzi się na siatce o rozdzielczości 100 m × 100 m, szczególny przypadek poziomów hałasu statku powietrznego interpoluje się na podstawie najbliższych poziomów hałasu naniesionych na siatkę.

Szacowanie liczby mieszkańców budynku

Liczba mieszkańców budynku mieszkalnego jest istotnym parametrem pośrednim, służącym szacowaniu ekspozycji na hałas. Niestety, dane dotyczące tego parametru nie zawsze są dostępne. Poniżej przedstawiono metodę pozyskiwania tego parametru z bardziej dostępnych danych.

Zastosowane symbole to:

BA

=

powierzchnia całkowita budynku;

DFS

=

powierzchnia użytkowa lokali mieszkalnych;

DUFS

=

powierzchnia użytkowa jednego lokalu mieszkalnego;

H

=

wysokość budynku;

FSI

=

powierzchnia użytkowa lokali mieszkalnych w przeliczeniu na jednego mieszkańca;

Inh

=

liczba mieszkańców;

NF

=

liczba pięter;

V

=

kubatura budynków mieszkalnych.

Do obliczenia liczby mieszkańców, zależnie od dostępności danych, stosuje się procedurę omówioną w przypadku 1 lub 2.

PRZYPADEK 1: dane dotyczące liczby mieszkańców są dostępne

1A :

Liczba mieszkańców jest znana lub oszacowano ją w oparciu o liczbę lokali mieszkalnych. W tym przypadku liczba mieszkańców budynku to suma liczby mieszkańców wszystkich lokali mieszkalnych w budynku:



image

(2.8.1)

1B :

Liczba mieszkańców jest znana tylko dla jednostek większych niż budynek, np. części osiedli, osiedli, dzielnic czy nawet całych miast. W tym przypadku liczbę mieszkańców budynku szacuje się na podstawie kubatury budynku.



image

(2.8.2)

Wskaźnik „total” dotyczy właściwej analizowanej jednostki. Kubatura budynku to iloczyn jego powierzchni całkowitej i wysokości.



Vbuilding = BAbuilding × Hbuilding

(2.8.3)

Jeżeli wysokość budynku nie jest znana, szacuje się ją na podstawie liczby pięter NFbuilding , zakładając że średnia wysokość piętra wynosi 3 m:



Hbuilding = NFbuilding × 3 m

(2.8.4)

Jeżeli liczba pięter również nie jest znana, stosuje się wartość domyślną dla liczby pięter reprezentatywnej w danej dzielnicy lub okręgu.

Całkowitą kubaturę budynków mieszkalnych w całej analizowanej jednostce Vtotal oblicza się jako sumę kubatur wszystkich budynków mieszkalnych na terenie jednostki:



image

(2.8.5)

PRZYPADEK 2: dane dotyczące liczby mieszkańców nie są dostępne

W tym przypadku liczbę mieszkańców szacuje się na podstawie średniej powierzchni użytkowej lokali mieszkalnych w przeliczeniu na jednego mieszkańca FSI. Jeżeli parametr ten nie jest znany, stosuje się krajową wartość domyślną.

2A :

Powierzchnia użytkowa lokalu mieszkalnego jest znana dzięki dostępności danych dotyczących liczby lokali mieszkalnych. W tym przypadku liczbę mieszkańców każdego lokalu mieszkalnego szacuje się w następujący sposób:



image

(2.8.6)

Teraz można oszacować liczbę mieszkańców budynku podobnie jak w podanym powyżej PRZYPADKU 1A.

2B :

Znana jest powierzchnia użytkowa lokali mieszkalnych w budynku, tzn. znana jest suma powierzchni użytkowej wszystkich lokali mieszkalnych. W tym przypadku liczbę mieszkańców szacuje się w następujący sposób:



image

(2.8.7)

2C :

Znana jest powierzchnia użytkowa lokali mieszkalnych dotycząca wyłącznie jednostek większych niż budynek, np. części osiedli, osiedli, dzielnic czy nawet całych miast.

W tym przypadku liczbę mieszkańców budynku szacuje się na podstawie kubatury budynku, zgodnie z przykładem ilustrującym PRZYPADEK 1B, natomiast całkowitą liczbę mieszkańców szacuje się w następujący sposób:



image

(2.8.8)

2D :

Powierzchnia użytkowa lokali mieszkalnych nie jest znana. W tym przypadku liczbę mieszkańców budynku szacuje się zgodnie z przykładem ilustrującym PRZYPADEK 2B, natomiast powierzchnię użytkową lokali mieszkalnych szacuje się w następujący sposób:



DFSbuilding = BAbuilding × 0,8 × NFbuilding

(2.8.9)

Współczynnik 0,8 to współczynnik konwersji powierzchnia użytkowa bruttopowierzchnia użytkowa lokali mieszkalnych. Jeżeli znany jest inny współczynnik reprezentatywny dla danego obszaru, należy go zastosować i udokumentować źródło, z którego go zaczerpnięto.

Jeżeli liczba pięter w budynku nie jest znana, należy ją oszacować na podstawie wysokości budynku, Hbuilding , co zazwyczaj pozwala na obliczenie niecałkowitej liczby pięter:



image

(2.8.10)

Jeżeli nie jest znana ani wysokość budynku ani liczba pięter, stosuje się wartość domyślną dla liczby pięter reprezentatywnej w danej dzielnicy lub okręgu.

Przypisywanie punktów umiejscowienia odbiornika do elewacji budynków

Oceny ekspozycji mieszkańców na hałas dokonuje się na podstawie pomiarów zarejestrowanych przez odbiornik w punkcie znajdującym się na wysokości 4 m nad poziomem terenu, przed elewacjami budynków mieszkalnych.

W przypadku szacowania poziomu ekspozycji z naziemnych źródeł hałasu, do obliczania liczby mieszkańców podlegających ekspozycji stosuje się procedurę omówioną w poniższym przypadku 1 lub procedurę omówioną w przypadku 2. W przypadku hałasu statku powietrznego obliczanego zgodnie z treścią sekcji 2.6, całkowitą liczbę mieszkańców budynku odnosi się do najbliższego, wyznaczonego na siatce punktu obliczania poziomu hałasu.

PRZYPADEK 1:

image

a) Segmenty o długości przekraczającej 5 m dzieli się na równe odcinki o możliwie największej długości, ale mniejszej lub równej 5 m. Punkty umiejscowienia odbiornika znajdują się w środku każdego z odcinków o równej długości;

b) pozostałe segmenty o długości większej niż 2,5 m odwzorowuje się za pomocą jednego odbiornika umiejscowionego pośrodku każdego segmentu;

c) pozostałe segmenty przyległe o długości całkowitej przekraczającej 5 m uznaje się za obiekty linii łamanych i traktuje w sposób zbliżony do procedury omówionej w lit. a) i b).

d) liczbę mieszkańców przypisaną do punktu umiejscowienia odbiornika waży się długością odwzorowywanej elewacji tak, aby suma wszystkich punktów umiejscowienia odbiornika odpowiadała całkowitej liczbie mieszkańców;

e) wyłącznie w przypadku budynków, z których całkowitej powierzchni użytkowej można wyznaczyć powierzchnię użytkową jednego budynku mieszkalnego, dla celów statystycznych przyjmuje się poziom hałasu z elewacji o najwyższym stopniu ekspozycji i odnosi się go bezpośrednio do liczby mieszkańców tych budynków.

PRZYPADEK 2:

image

a) Elewacje rozpatruje się oddzielnie lub dzieli na odcinki o długości do 5 m, począwszy od pierwszego punktu, a odbiornik umieszcza się w połowie długości elewacji lub segmentu o długości 5 m.

b) Na pozostałych odcinkach odbiorniki ustawia się pośrodku.

c) Liczbę mieszkańców przypisaną do punktu umiejscowienia odbiornika waży się długością odwzorowywanej elewacji tak, aby suma wszystkich punktów umiejscowienia odbiornika odpowiadała całkowitej liczbie mieszkańców.

d) Wyłącznie w przypadku budynków, z których całkowitej powierzchni użytkowej można wyznaczyć powierzchnię użytkową jednego budynku mieszkalnego, dla celów statystycznych przyjmuje się poziom hałasu z elewacji o najwyższym stopniu ekspozycji i odnosi się go bezpośrednio do liczby mieszkańców tych budynków.

3.   DANE WEJŚCIOWE

Dane wejściowe uznawane za właściwe w kontekście opisanych powyżej metod podano w dodatku F do dodatku I.

W przypadkach, w których nie można zastosować danych wejściowych wskazanych w dodatku F do dodatku I, lub jeżeli ich zastosowanie powoduje odchylenia od wartości rzeczywistej niespełniające warunków wskazanych w sekcji 2.1.2 i 2.6.2, można posłużyć się innymi wartościami, pod warunkiem, że wartości te oraz metodologia ich pozyskiwania, a także ich przydatność, zostaną odpowiednio udokumentowane. Informacje te należy upublicznić.

4.   METODY POMIAROWE

W przypadkach, w których prowadzi się pomiary – bez względu na powód ich prowadzenia – pomiary te powinny być zgodne z zasadami prawa nadrzędnego odnoszącego się do pomiarów, wskazanego w normie ISO 1996-1:2003 oraz ISO 1996-2: 2007 lub, w przypadku hałasu statków powietrznych, w normie ISO 20906:2009.




Dodatek A

Wymogi dotyczące danych

W sekcji 2.7.6 dokumentu głównego wyszczególniono ogólnie wymogi dotyczące określonych danych odnoszących się do portu lotniczego i jego funkcjonowania, potrzebnych do obliczania linii konturowej hałasu. W poniższych arkuszach danych zamieszczono przykładowe dane dla hipotetycznego portu lotniczego. Konkretne formaty danych będą zazwyczaj uzależnione od wymogów i potrzeb konkretnego systemu modelowania hałasu oraz scenariusza badania.

Uwaga: zaleca się wyznaczane informacji geograficznych (punktów referencyjnych itd.) na podstawie kartezjańskiego układu współrzędnych. Wybór konkretnego systemu współrzędnych zależy zazwyczaj od dostępnych map.

A1   OGÓLNE DANE DLA PORTU LOTNICZEGO

image

A2   CHARAKTERYSTYKA DROGI STARTOWEJ

image

W przypadku progów przemieszczonych charakterystykę drogi startowej można powtórzyć lub opisać przemieszczone progi w sekcji dotyczącej charakterystyki rzutu toru na ziemi.

A3   CHARAKTERYSTYKA RZUTU TORU NA ZIEMI

Przy braku danych radarowych, do scharakteryzowania poszczególnych rzutów torów na ziemi potrzebne są następujące informacje.

image

image

A4   CHARAKTERYSTYKA RUCHU LOTNICZEGO

image

image

A5   ARKUSZ DANYCH PROCEDURY LOTU

Podany jako przykład w rozdziale 3 statek powietrzny Boeing 727-200, dla którego dane radarowe pozyskano zgodnie z wytycznymi zawartymi w rozdziale 2.7.9 dokumentu głównego.

image

Na przykładzie profilu zadanego w procedurach lotu w oparciu o dane A/C przechowywane w bazie danych ANP:

image




Dodatek B

Obliczenia osiągów lotu

Terminologia i symbole

Terminologia i symbole ujęte w niniejszym dodatku są zgodne z terminologią i symbolami zwyczajowymi, którymi posługują się inżynierowie zajmujący się analizowaniem osiągów statków powietrznych. Poniżej zamieszczono objaśnienia niektórych określeń podstawowych w celu zapoznania z nimi czytelników, którym są one obce. Aby zminimalizować rozbieżności względem metody głównej, użyte w niniejszym dodatku symbole w większości przypadków zdefiniowano niezależnie od metody głównej. Ilościom wskazanym w metodzie głównej przypisano wspólne symbole; kilka z nich, użytych w niniejszym dodatku w sposób odrębny, oznaczono gwiazdką (*). W niniejszym dodatku zamieszczono zestawienie niektórych jednostek systemu metrycznego SI w odniesieniu do jednostek systemu metrycznego obowiązującego w USA; zestawienie odnośnych jednostek zamieszczono, aby użytkownicy zajmujący się różnymi dziedzinami techniki, a tym samym posługujący się odmiennymi systemami normatywnymi, mogli się w nich lepiej zorientować.

Terminologia

Punkt krytyczny

Zob.: zredukowana moc ciągu.

Prędkość przyrządowa poprawiona

(Inaczej nazywana prędkością równorzędną lub prędkością lotu zgodną ze wskazaniami przyrządów). Prędkość statku powietrznego względem powietrza, wskazywana na skalibrowanym przyrządzie pokładowym statku powietrznego. Rzeczywistą prędkość lotu, na ogół wyższą, można obliczyć z prędkości przyrządowej poprawionej, o ile znana jest gęstość powietrza.

Skorygowany ciąg użytkowy

Ciąg użytkowy to siła napędowa wywierana przez silnik na płatowiec. Przy określonym ustawieniu mocy (EPR lub N 1) siła ta maleje wraz ze wzrostem gęstości powietrza i wysokości bezwzględnej; skorygowany ciąg użytkowy to ciąg na poziomie morza.

Zredukowana moc ciągu

Po osiągnięciu maksymalnych temperatur dozwolonych dla poszczególnych elementów konstrukcyjnych ciąg silnika spada wraz ze wzrostem temperatury powietrza – i na odwrót. Oznacza to występowanie krytycznej temperatury powietrza, powyżej której osiągnięcie ciągu znamionowego jest niemożliwe. W przypadku większości nowoczesnych silników, temperaturę tę określa się mianem „temperatury redukcji ciągu”, ponieważ przy niższej temperaturze powietrza ciąg automatycznie przechodzi w ciąg znamionowy, co służy maksymalnemu wydłużeniu trwałości użytkowej silnika. Tak czy inaczej, w temperaturach przekraczających omówioną powyżej temperaturę redukcji ciągu, ciąg spada – zjawisko osiągania wyższych temperatur często nazywa się punktem krytycznym lub temperaturą krytyczną.

Prędkość

Wartość wektora prędkości statku powietrznego (względem układu współrzędnych lotniska).

Ciąg znamionowy

Trwałość użytkowa silnika statku powietrznego jest bardzo uzależniona od temperatur roboczych podzespołów silnika. Im większa moc lub im większy wytworzony ciąg, tym wyższe temperatury i krótsza trwałość użytkowa silnika. Aby wyważyć między wymogami dotyczącymi osiągów oraz wymogami dotyczącymi trwałości użytkowej silnika, silnikom o stałej charakterystyce temperaturowej przypisano moc znamionową dla fazy startu, wznoszenia i przelotu, definiującą prawidłowe maksymalne ustawienia mocy.

Parametr ustawienia ciągu

Pilot nie może wybrać konkretnego ciągu silnika; wybiera natomiast właściwe ustawienie tego parametru, które wyświetla się w kokpicie. Zazwyczaj jest to stosunek ciśnień silnika (EPR) lub prędkość obrotowa wirnika (lub wentylatora) niskiego ciśnienia (N 1).

Symbole

Wielkości są bezwymiarowe, chyba że wskazano inaczej. Symboli i skrótów, których nie wymieniono w poniższym wykazie, używa się wyłącznie lokalnie i zdefiniowano je w tekście. Indeksy dolne 1 i 2 oznaczają odpowiednio warunki na początku i na końcu segmentu. Nadkreślenia oznaczają średnie wartości segmentu, tj. średnią wartość początkową i końcową.

a

Średnie przyspieszenie, w stopach na sek.2

amax

Maksymalne osiągalne przyspieszenie, w stopach na sek.2

A, B, C, D

Współczynniki klap.

E, F, GA,B, H

Współczynniki ciągu silnika.

Fn

Ciąg użytkowy na silnik, lbf.

Fn/δ

Skorygowany ciąg użytkowy na silnik, lbf.

G

Stały gradient wznoszenia.

G′

Stały gradient wznoszenia przy niepracującym silniku.

GR

Średni gradient drogi startowej, pod górę.

g

Przyspieszenie grawitacyjne, w stopach na sek.2

ISA

Międzynarodowa Atmosfera Wzorcowa.

N *

Liczba silników wytwarzających ciąg.

R

Współczynnik siły nośnej do siły oporu (L/D) CD/CL .

ROC

Prędkość wznoszenia w segmencie (w stopach na minutę).

s

Pokonana odległość naziemna wzdłuż rzutu toru na ziemi, ft.

sTO8

Długość startu przy 8 węzłach wiatru czołowego, ft.

sTOG

Długość startu skorygowana dla w i GR , ft.

sTOw

Długość startu przy wietrze czołowym w, ft.

T

Temperatura powietrza, °C.

T B

Temperatura punktu uderzenia, °C.

V

Prędkość względem ziemi, kt.

VC

Prędkość przyrządowa poprawiona, kt.

VT

Prędkość rzeczywista, kt.

W

Masa statku powietrznego, lb.

w

Prędkość wiatru czołowego, kt.

Δs

Długość rzutu segmentu bezwietrznego na rzut toru na ziemi, ft.

Δsw

Długość rzutu segmentu na powierzchnię podłoża skorygowana wiatrem czołowym, ft.

δ

p/po , stosunek ciśnienia atmosferycznego otoczenia na poziomie statku powietrznego do znormalizowanego ciśnienia atmosferycznego na średnim poziomie morza: po = 101,325 kPa (lub 1 013,25 mb).

ε

Kąt przechylenia, w radianach.

γ

Kąt wznoszenia/kąt schodzenia, w radianach.

θ

(T + 273,15)/(T0 + 273,15) stosunek temperatury powietrza na wysokości bezwzględnej do znormalizowanej temperatury powietrza na średnim poziomie morza: T0 = 15,0 °C.

σ *

ρ/ρ0 = stosunek gęstości powietrza na wysokości bezwzględnej do wartości dla średniego poziomu morza (również, σ = δ/θ).

B1   WPROWADZENIE

Synteza toru lotu

Zasadniczo w niniejszym dodatku zaleca się procedury obliczania profilu lotu statku powietrznego na podstawie określonych parametrów aerodynamicznych i parametrów zespołu napędowego, masy statku powietrznego, warunków atmosferycznych, rzutu toru na ziemi i zastosowanej procedury roboczej (konfiguracja lotu, ustawienie mocy, prędkość w kierunku naprzód, prędkość pionowa itd.). Procedurę roboczą omówiono za pomocą etapów procedury lotu, wyznaczających tryb lotu na zadanym profilu.

Profil lotu, dla startu lub podejścia, odwzorowano ciągiem prostoliniowych segmentów, których punkty końcowe nazywa się punktami profilu. Oblicza się go za pomocą równań aerodynamicznych i równań ciągu uwzględniających szereg współczynników i stałych konkretnych konfiguracji płatowca i silnika, które należy pozyskać. Procedurę obliczeń omówiono w tekście jako syntezę toru lotu.

Niezależnie od parametrów osiągów statku powietrznego, które można pozyskać z bazy danych ANP, równania te wymagają określenia dla każdego segmentu startu i podejścia: (1) masy brutto samolotu; (2) liczby silników; (3) temperatury powietrza; (4) podniesienia drogi startowej; oraz (5) etapów procedury lotu (uwzględniających ustawienie mocy, wypuszczenie klap, prędkość lotu, a podczas przyspieszania – uśrednioną prędkość wznoszenia/schodzenia). Następnie każdy segment klasyfikuje się jako rozbieg lub dobieg, odpowiednio dla startu lub lądowania, wznoszenie ze stałą prędkością, redukcję mocy, nabieranie prędkości przy wznoszeniu z wypuszczeniem lub bez wypuszczenia klap, schodzenie z lub bez wytracania prędkości lub bez wypuszczenia klap lub z wypuszczeniem klap, lub końcowe podejście do lądowania. Profil lotu wyznacza się krok po kroku, począwszy od dotyczących każdego segmentu parametrów równorzędnych z parametrami dla końca segmentu poprzedzającego.

Ujęte w bazie danych ANP parametry aerodynamiki i osiągów mają stanowić możliwie najdokładniejsze odwzorowanie rzeczywistego toru lotu samolotu w zadanych warunkach odniesienia (zob. sekcja 2.7.6 dokumentu głównego). Parametry aerodynamiki oraz współczynniki osiągów silnika dotyczą jednak temperatury powietrza do 43 °C, wysokości bezwzględnych lotniska do 4 000 stóp oraz zakresu mas podanych w bazie ANP. Równania umożliwiają obliczenie torów lotu i pozostałych warunków; tj. innej niż referencyjna masy samolotu, prędkości wiatru, temperatury oraz podniesienia drogi startowej (ciśnienia atmosferycznego), zazwyczaj z dokładnością wystarczającą do obliczania linii konturowych średnich poziomów hałasu w pobliżu lotniska.

W sekcji B-4 objaśniono sposób oddziaływania zakrętów wykonywanych na torze lotu na hałas z dróg odejścia. Umożliwia to uwzględnienie kąta przechylenia w obliczeniach oddziaływań kierunkowości poprzecznej (wpływu miejsca zamontowania). Gradienty wznoszenia będą też malały zależnie od promienia zakrętu i prędkości samolotu na pokonywanych przez samolot zakrętach. (Oddziaływania zakrętów podczas podejścia do lądowania są bardziej złożone i nie rozpatruje się ich w niniejszym dokumencie. Rzadko jednak wywierają znaczący wpływ na linie konturowe hałasu).

Sekcje B-5B-9 zawierają opis zalecanej metodologii wyznaczania profili lotu dla odejść za pomocą współczynników i etapów procedury ujętych w bazie danych ANP.

Sekcje B-10 i B-11 zawierają opis zalecanej metodologii wyznaczania profili lotu dla podejść na podstawie współczynników i etapów procedury lotu ujętych w bazie danych ANP.

Sekcja B-12 przedstawia przykładowe obliczenia.

W niniejszym dokumencie zamieszczono również odrębne układy równań do wyznaczenia ciągu użytkowego, wytwarzanego odpowiednio przez silniki odrzutowe i śmigłowe. Jeżeli nie zaznaczono inaczej, równania dotyczące charakterystyki aerodynamicznej samolotu stosuje się równorzędnie do samolotów odrzutowych i śmigłowych.

Zastosowane symbole matematyczne zdefiniowano na początku niniejszego dodatku lub w miejscu, w którym pojawiają się one po raz pierwszy. Nie ulega oczywiście wątpliwości, że wszystkie jednostki, w których wyrażono wszystkie pojawiające się w równaniach współczynniki i stałe, muszą być spójne z jednostkami, w jakich wyrażono odpowiadające im parametry i zmienne. Aby zachować spójność z bazą danych ANP, w niniejszym dodatku stosuje się terminologię normatywną używaną w inżynierii ruchu lotniczego, w szczególności w jej obszarze dotyczącym osiągów statków powietrznych; odległości i wysokości wyrażono w stopach (ft), prędkość w węzłach (kt), masę w funtach (lb), siły w jednostkach funtach-siła (ciąg użytkowy skorygowany o wysoką temperaturę) i tak dalej – przy czym niektóre wymiary (np. atmosferyczne) wyrażono w jednostkach SI. Osoby zajmujące się tworzeniem modeli, korzystające z innych systemów jednostek, powinny zachować daleko idącą ostrożność w przekształcaniu zamieszczonych równań w stosunku do własnych potrzeb oraz stosować właściwe współczynniki przeliczeniowe.

Analiza toru lotu

W niektórych aplikacjach służących modelowaniu informacje o torze lotu wyznacza się nie jako etapy procedury, ale jako współrzędne położenia i czasu, zazwyczaj wyznaczane w oparciu o analizę danych radarowych. Zagadnienie to omówiono w sekcji 2.7.7 dokumentu głównego. W takim przypadku równania zamieszczone w niniejszym dodatku stosuje się „odwrotnie”; parametry ciągu silnika wyznacza się z ruchu statku powietrznego, a nie odwrotnie. Ogólnie ujmując, po uśrednieniu i zredukowaniu danych o torze lotu do segmentów, każdy segment klasyfikuje się w odniesieniu do wznoszenia lub schodzenia, nabierania lub wytracania prędkości oraz ciągu i nastawów klap; w porównaniu z syntezą toru lotu, obejmującą wielokrotne powtórzenia obliczeń, jest to procedura stosunkowo prosta.

B2   CIĄG SILNIKA

Siła napędowa wytwarzana przez każdy silnik jest jedną z pięciu wielkości, które należy zdefiniować dla punktów końcowych każdego segmentu toru lotu (pozostałe to wysokość, prędkość, ustawienia mocy i kąt przechylenia). Ciąg użytkowy to składowa całkowitej napędowej siły ciągu silnika. W obliczeniach aerodynamicznych i akustycznych ciąg użytkowy odwzorowuje się względem znormalizowanego ciśnienia atmosferycznego na średnim poziomie morza. Obliczony w ten sposób ciąg to skorygowany ciąg użytkowy, Fn /δ.

Będzie to ciąg użytkowy przy pracy w określonym zakresie ciągu lub ciąg użytkowy wynikający z ustawienia parametru ciągu na określoną wartość. W przypadku silników turboodrzutowych i turbowentylatorowych, pracujących na określonej wartości ciągu, skorygowany ciąg użytkowy wyznacza się z równania:



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

(B-1)

gdzie

Fn

oznacza ciąg użytkowy na silnik, w lbf;

δ

oznacza stosunek ciśnienia atmosferycznego otoczenia na poziomie samolotu do znormalizowanego ciśnienia na średnim poziomie morza, tj. do 101,325 kPa (lub 1 013,25 mb) [ref. 1];

Fn/δ

oznacza skorygowany ciąg użytkowy na silnik, w lbf;

VC

oznacza prędkość przyrządowa poprawiona, w kt;

T

oznacza temperaturę otoczenia, w której samolot się porusza, °C; oraz

E, F, GA, GB, H

oznaczają stałe wartości ciągu silnika lub współczynniki dla temperatur poniżej krytycznej temperatury redukcji ciągu silnika przy zastosowanej mocy ciągu (na segmencie toru lotu odpowiadającym drodze startu/wznoszenia lub podejścia), w lb.s/ft, lb/ft, lb/ft2, lb/°C. Wartości te można pozyskać z bazy danych ANP.

Powyższe dane z bazy ANP można wykorzystać również do obliczania ciągu innego niż znamionowy, wyrażanego jako funkcja parametru ustawienia ciągu. Niektórzy producenci określają ten parametr jako stosunek ciśnień w silniku EPR (engine pressure ratio), inni natomiast jako prędkość obrotową wirnika niskociśnieniowego lub prędkość wentylatora, N1 . Jeżeli parametr ten określany jest jako EPR, równanie B-1 zastępuje się:



Fn = E + F · VC + GA · h + GB · h2 + H · T + K1 · EPR + K2 · EPR2

(B-2)

gdzie K 1 i K 2 oznaczają współczynniki zaczerpnięte z baz danych ANP, dotyczące stosunku skorygowanego ciągu użytkowego i ciśnień w silniku dla właściwej prędkości samolotu wyrażonej w machach.

Jeżeli prędkość obrotowa silnika N1 jest parametrem stosowanym przez załogę do ustawienia ciągu, ogólne równanie ciągu przybiera postać:



image

(B-3)

gdzie

N1

oznacza prędkość obrotową niskociśnieniowej sprężarki (lub wentylatora) i stopni turbiny, wyrażoną w %;

θ

= (T + 273)/288,15, stosunek temperatury bezwzględnej na wlocie silnika do znormalizowanej temperatury bezwzględnej na średnim poziomie morza [ref. 1];

image

oznacza skorygowaną prędkość obrotową wirnika niskociśnieniowego, wyrażoną w %; oraz

K 3, K 4

oznaczają wartości stałe, wyznaczone z danych dotyczących zainstalowanych silników, uwzględniające analizowane prędkości N1 .

Należy zwrócić uwagę na fakt, że zawarte w równaniach B-2 i B-3 E, F, GA , GB i H mogą mieć, w przypadku konkretnego typu samolotu, wartości odmienne od podanych w równaniu B-1.

Nie wszystkie ujęte w równaniu wyrażenia są zawsze istotne. Na przykład dla silników o stałej charakterystyce temperaturowej, pracujących w temperaturach powietrza poniżej punktu krytycznego (zazwyczaj 30 °C), określenie temperatury może być niewymagane. W przypadku silników bez stałej charakterystyki temperaturowej, wyznaczanie ciągu znamionowego wymaga uwzględnienia temperatury otoczenia. Do wyznaczenia dostępnego poziomu ciągu w temperaturze wyższej niż temperatura redukcji ciągu należy stosować odmienny układ współczynników ustawienia ciągu silnika (E, F, GA , GB i H) high . W takim przypadku, korzysta się zazwyczaj z obliczenia Fn /δ opartego zarówno na współczynnikach niskiej, jak i wysokiej temperatury oraz wyższego poziomu ciągu dla temperatur niższych od temperatury redukcji ciągu i zakładających przyjęcie niższej z obliczonych wartości poziomu ciągu dla temperatury wyższej od temperatury redukcji ciągu silnika.

Jeżeli dostępne są jedynie współczynniki ciągu dla niskiej temperatury, można zastosować następującą zależność:



(Fn/δ)high = F · VC + (E + H · TB )·(1 – 0,006 · T)/(1 – 0,006 · TB )

(B-4)

gdzie

(Fn /δ) high

oznacza ciąg użytkowy skorygowany o wysoką temperaturę (lbf);

TB

oznacza temperaturę punktu krytycznego (w przypadku braku wartości ostatecznej przyjmuje się wartość domyślną 30 °C).

Baza danych ANP zawiera wartości stałych i współczynników ujętych w równaniach B-1–B-4.

W przypadku samolotów z napędem śmigłowym skorygowany ciąg użytkowy należy odczytać z wykresów lub obliczyć przy użyciu równania:



Fn = (326 · η · Pp/VT )/δ

(B-5)

gdzie

η

oznacza wydajność śruby napędowej dla konkretnego modelu zespołu napędu śrubowego, będąca funkcją prędkości obrotowej śmigła oraz prędkości lotu samolotu;

VT

oznacza prędkość rzeczywistą lotu, w kt;

Pp

oznacza praktyczną moc napędową dla danych warunków lotu, np. maksymalną moc startową lub maksymalną moc wznoszenia, wyrażoną w koniach mechanicznych.

Parametry ujęte w równaniu B-5 ujęto w bazie danych ANP w odniesieniu do ustawienia maksymalnego ciągu startowego i maksymalnego ciągu wznoszenia.

Rzeczywistą prędkość lotu VT szacuje się z prędkości przyrządowej poprawionej VC za pomocą równania:



image

(B-6)

gdzie σ oznacza stosunek wartości gęstości powietrza na wysokości samolotu do wartości gęstości na średnim poziomie morza.

Wytyczne dotyczące pracy przy zredukowanym ciągu startowym

Masa startowa samolotu jest często niższa od dopuszczalnej masy maksymalnej lub dostępna długość drogi startowej przekracza długość minimalną, na której można zastosować maksymalny ciąg startowy. W takich przypadkach stosuje się zazwyczaj redukcję ciągu silnika poniżej poziomów maksymalnych, służącą przedłużeniu żywotności silnika, a niekiedy ograniczeniu hałasu. Ciąg silnika można zredukować tylko do poziomów zapewniających utrzymanie niezbędnego marginesu bezpieczeństwa. Wykorzystywaną przez operatorów linii lotniczych procedurę obliczeniową służącą wyznaczeniu redukcji ciągu ustanowiono odgórnie: jest to procedura złożona i uwzględnia wiele czynników, w tym masę startową, temperaturę otoczenia, deklarowane długości drogi startowej, podniesienie drogi startowej i kryteria przewyższenia drogi startowej nad przeszkodami. Dlatego właśnie każdy lot charakteryzuje się odmienną redukcją ciągu.

Ponieważ parametry te mogą istotnie oddziaływać na linie konturowe hałasu odejścia, osoby modelujące powinny podjąć działania prowadzące do uwzględnienia działania siły ciągu oraz, aby uzyskać możliwie najlepsze wyniki, skonsultować się z operatorami.

Jeżeli konsultacje takie są niemożliwe, zaleca się podjęcie działań prowadzących do uzyskania powyższych informacji z innych źródeł. Odwzorowywanie dla potrzeb modelowania obliczeń hałasu wykonanych przez operatorów jest bezprzedmiotowe; byłoby również niewłaściwe w przypadku uproszczeń i przybliżeń normatywnych dokonywanych dla potrzeb obliczania długookresowych średnich poziomów hałasu. Właściwym rozwiązaniem alternatywnym jest postępowanie zgodnie z poniższymi wytycznymi. Należy zwrócić uwagę na prowadzone na szeroką skalę badania w tej dziedzinie, w wyniku których wytyczne te mogą ulec zmianie.

Analiza danych FDR wykazuje, że poziom redukcji ciągu jest silnie skorelowany ze stosunkiem rzeczywistej masy startowej do wzorcowej masy startowej (RTOW), obowiązującym w przedziale do stałej dolnej wartości granicznej ( 29 ); tzn.



Fn = (Fn) max · W/WRTOW

(B-7)

gdzie (Fn /δ) max oznacza maksymalny ciąg znamionowy, W oznacza rzeczywistą masę startową brutto, natomiast WRTOW oznacza wzorcową masę startową.

RTOW to bezpieczna maksymalna masa startowa, adekwatna do wymogów dotyczących długości drogi startowej, startu przy niepracującym silniku i przeszkód. Jest to funkcja dostępnej długości drogi startowej, podniesienia lotniska, temperatury, wiatru czołowego oraz kąta wypuszczenia klap. Informacje te można uzyskać od operatorów. Powinny one być dużo łatwiej dostępne niż dane dotyczące rzeczywistych poziomów ciągu zredukowanego. Alternatywnie, dane te można obliczyć z wykorzystaniem wartości podanych w instrukcjach lotu statków powietrznych.

Zredukowany ciąg wznoszenia

W przypadku stosowania zredukowanego ciągu startowego, operatorzy często, ale nie zawsze, redukują ciąg wznoszenia poniżej poziomów maksymalnych ( 30 ). Zapobiega to sytuacjom wymagającym zwiększania mocy pod koniec wznoszenia początkowego przy ciągu startowym, a nie jej wytracania. Niemniej nastręcza to pewne trudności w ustanowieniu jednolitego podejścia. Niektórzy operatorzy zalecają, aby w przypadku, gdy wartość ciągu wznoszenia jest niższa niż wartość maksymalna, stosować stałe zakresy ciągu, często nazywane wznoszeniem 1 i wznoszeniem 2, zazwyczaj prowadzące do zredukowania ciągu wznoszenia odpowiednio o 10 i 20 procent w stosunku do jego wartości maksymalnej. Zaleca się, aby w każdym przypadku korzystania ze zredukowanego ciągu startowego poziomy ciągu wznoszenia redukować również o 10 procent.

B3   PIONOWE PROFILE TEMPERATURY POWIETRZA, CIŚNIENIA, GĘSTOŚCI I PRĘDKOŚCI WIATRU

W niniejszym dokumencie przyjęto wartości temperatury, ciśnienia i gęstości powietrza określone dla Międzynarodowej Atmosfery Wzorcowej. Omówione poniżej metodologie zatwierdzono dla wysokości bezwzględnych lotniska wynoszących do 4 000 stóp nad poziomem morza i dla temperatury powietrza do 43 °C (109 °F).

Chociaż w rzeczywistości średnia prędkość wiatru ulega zmianie wraz ze zmianą wysokości i upływem czasu, to uwzględnianie tych zmian dla potrzeb omówionego w tym dokumencie modelowania linii konturowych hałasu zazwyczaj uznaje się za niepraktyczne. Podane niżej równania dotyczące charakterystyki lotu opierają się raczej na wspólnym założeniu, że samolot porusza się (domyślnie) w kierunku wiatru czołowego o stałej prędkości 8 węzłów – niezależnie od wskazań kompasu (przy czym średniej prędkości wiatru nie uwzględnia się bezpośrednio w obliczeniach propagacji dźwięku). W niniejszym dokumencie podano metody korygowania wyników dla innych prędkości wiatru czołowego.

B4   ODDZIAŁYWANIA ZAKRĘTÓW

W dalszej części niniejszego dodatku wyjaśniono metody obliczania niezbędnych parametrów segmentów łączących punkty profilu s,z, definiujące dwuwymiarowy tor lotu w płaszczyźnie pionowej powyżej rzutu toru na ziemi. Segmenty definiuje się kolejno w kierunku ruchu. Na końcu każdego jednego segmentu (lub na początku rozbiegu, w przypadku pierwszego segmentu odejścia), w którym zdefiniowano parametry robocze i kolejny etap procedury, obliczyć należy kąt wznoszenia i odległość toru względem punktu osiągnięcia wymaganej wysokości lub prędkości.

Jeżeli tor jest prosty, obliczenia obejmą jeden segment profilu, którego geometrię można określić wprost (choć niekiedy z pewnym stopniem iteracji). Jeżeli jednak zakręt zaczyna się lub kończy, lub jego promień lub kierunek ulegają zmianie przed osiągnięciem wymaganych warunków końcowych, jeden segment będzie niewystarczający, ponieważ siła wznoszenia i siła oporu statku powietrznego ulegają zmianie zależnie od kąta przechylenia. Uwzględnianie oddziaływania zakrętów na wznoszenie wymaga zastosowania dodatkowych segmentów profilu, umożliwiających wykonanie kolejnych etapów procedury – o czym mowa w dalszej części dokumentu.

Wykreślanie rzutu toru na ziemi omówiono w sekcji 2.7.13 dokumentu głównego. Rzut toru wykreśla się niezależnie od profilu lotu statku powietrznego (chociaż należy uważać, aby nie definiować zakrętów, które w normalnych warunkach roboczych nie byłyby wykonywane). Ponieważ jednak profil lotu – wysokość i prędkość jako funkcja odległości toru – podlega oddziaływaniu zakrętów, profilu lotu nie można wyznaczyć niezależnie od rzutu toru na ziemi.

Aby podczas pokonywania zakrętu utrzymać właściwą prędkość, trzeba zwiększyć siłę nośną skrzydła, równoważąc w ten sposób siłę odśrodkową oraz masę statku powietrznego. Powoduje to zwiększenie siły oporu, a co za tym idzie, ciągu napędowego. Oddziaływania zakrętów wyraża się w równaniach charakterystyki jako funkcje kąta przechylenia ε, które w przypadku statku powietrznego w locie poziomym, zakręcającego ze stałą prędkością po torze okrężnym, wyznacza się za pomocą wzoru:



 

image

(B-8)

gdzie

V

to prędkość względem ziemi, kt;

 

r

to promień zakrętu, ft;

oraz

g

oznacza przyspieszenie wywołane oddziaływaniem siły grawitacji, w ft/s2.

Przyjmuje się, że wszystkie zakręty mają stały promień, a oddziaływania drugorzędne, związane z torami lotu innymi niż poziome, pomija się; kąty przechylenia opierają się na promieniu zakrętu r wyłącznie od rzutu toru na ziemi.

Aby umożliwić wykonanie kolejnego etapu procedury, najpierw oblicza się tymczasowy segment profilu z wykorzystaniem kąta przechylenia ε w punkcie początkowym – określonym równaniem B-8 dla promienia segmentu toru r. Jeśli obliczona długość segmentu tymczasowego nie przecina punktu rozpoczęcia lub zakończenia zakrętu, segment tymczasowy zatwierdza się, przechodząc do następnego etapu.

Jeżeli jednak segment tymczasowy przecina jeden lub więcej niż jeden punkt rozpoczęcia lub zakończenia zakrętu (w którym ε ulega zmianie) ( 31 ), parametry lotu w pierwszym z tych punktów szacuje się za pomocą interpolacji (zob. sekcja 2.7.13), zapisując je wraz ze współrzędnymi jako wartości punktu końcowego, a segment się skraca. Od tego punktu rozpoczyna się druga część procedury – po raz kolejny przyjmuje się założenie, że można ją zakończyć w jednym segmencie, przy identycznych warunkach końcowych, ale także w nowym punkcie początkowym i z nowym kątem przechylenia. Jeżeli na drugim z wyznaczonych segmentów zachodzi kolejna zmiana promienia/kierunku zakrętu, konieczne będzie wyznaczenie trzeciego segmentu – i tak dalej, do momentu osiągnięcia warunków końcowych.

Metoda przybliżania

Z oczywistych względów uwzględnienie wszystkich wyszczególnionych powyżej oddziaływań zakrętów będzie się wiązało z większą złożonością obliczeń, wynikającą z konieczności odrębnego obliczenia profilu wznoszenia dla dowolnego statku powietrznego i dla każdego rzutu toru na ziemi, po którym dany statek powietrzny się porusza. Wywołane zakrętami zmiany pionowego profilu lotu mają jednak zazwyczaj znacznie mniejszy wpływ na linie konturowe hałasu niż zmiany kąta przechylenia, a niektórzy użytkownicy wolą unikać złożonych obliczeń – kosztem precyzji – i pomijają oddziaływania zakrętów na profile, przy czym nadal uwzględniają w obliczeniach poprzecznej emisji dźwięku kąt przechylenia (zob. sekcja 2.7.19). Przy zastosowaniu takiego przybliżenia punkty profilu dla konkretnej czynności wykonywanej przez statek powietrzny oblicza się tylko raz, przyjmując prosty tor (dla której ε = 0).

B5   ROZBIEG PRZED STARTEM

Ciąg startowy powoduje przyspieszanie samolotu na drodze startowej, aż do oderwania się od ziemi. Przyjmuje się, że prędkość przyrządowa poprawiona na całej odległości wznoszenia początkowego ma wartość stałą. Zakłada się, że w przypadku wypuszczanego podwozia, podwozie wpuszcza się krótko po oderwaniu od ziemi.

Do celów niniejszego dokumentu, rzeczywistą długość rozbiegu przybliża się za pomocą równorzędnej odległości rozbiegu (przy domyślnej prędkości wiatru czołowego 8 węzłów), sTO8 i definiuje się ją jak pokazano na rysunku B-1, jako odległość na drodze startowej od zwolnienia hamulca do punktu, w którym proste przedłużenie toru lotu, na którym odbywa się początkowe wznoszenie z wpuszczonym podwoziem, przecina drogę startową.

Rysunek B-1

Równorzędna długość rozbiegu przed startem

image

Na poziomej drodze startowej, wyrażoną w stopach równorzędną odległość rozbiegu przed startem sTO8 wyznacza się z równania:



image

(B-9)

gdzie

B8

oznacza współczynnik właściwy dla konkretnej, wyrażonej w ft/lbf, konfiguracji parametrów samolot/wychylenie klap, odpowiadającej warunkom odniesienia ISA, w tym prędkości wiatru czołowego 8 węzłów;

W

oznacza masę samolotu brutto w momencie zwolnienia hamulca, lbf;

N

oznacza liczbę silników wytwarzających ciąg.

Uwaga: ponieważ równanie B-9 uwzględnia zmiany ciągu adekwatne do prędkości lotu oraz podniesienia drogi startowej, współczynnik B8 dla danego samolotu zależy wyłącznie od wychylenia klap.

W przypadku wiatru czołowego o prędkości innej niż domyślne 8 węzłów, odległość rozbiegu przed startem koryguje się przy pomocy równania:



image

(B-10)

gdzie

STOw

oznacza długość rozbiegu przed startem skorygowana o prędkość wiatru czołowego w, ft;

VC

(w tym równaniu) oznacza skalibrowaną prędkość przy skręcie na rozbiegu, kt;

w

oznacza prędkość wiatru czołowego, kt.

Długość rozbiegu przed startem koryguje się również względem gradientów drogi startowej, stosując równanie:



image

(B-11)

gdzie

STOG

oznacza długość rozbiegu (wyrażoną w stopach) skorygowaną o prędkość wiatru czołowego i gradient drogi startowej;

a

oznacza średnie przyspieszenie na drodze startowej, równe
image , ft/s2;

GR

oznacza gradient drogi startowej; dodatni w przypadku startu pod górę.

B6   WZNOSZENIE ZE STAŁĄ PRĘDKOŚCIĄ

Ten typ segmentu definiuje się prędkością przyrządową poprawioną, ustawieniem klap oraz wysokością i kątem przechylenia na końcu segmentu, a także prędkością wiatru czołowego (domyślnie 8 węzłów). Podobnie jak w przypadku każdego innego segmentu, parametry początkowe segmentu, w tym skorygowany ciąg użytkowy, uznaje się za równorzędne do parametrów końca segmentu poprzedzającego – brak przerw (z wyjątkiem kąta wychylenia klap i kąta przechylenia, które w tych obliczeniach mogą się zmieniać krokowo). W pierwszej kolejności oblicza się ciąg użytkowy na końcu segmentu, stosując odpowiednio równania B-1–B-5. Średni geometryczny kąt wznoszeniag γ (zob. rysunek B-1) określa się za pomocą równania:



image

(B-12)

gdzie wartości w liczniku oznaczają wartości segmentu środkowego (= średnie wartości punktów początkowych i punktów końcowych – zasadniczo wartości segmentu środkowego); oraz

K

oznacza stałą zależną od prędkości równa 1,01, gdy VC ≤ 200 kt lub 0,95 w innych przypadkach. Powyższa wartość stała uwzględnia oddziaływanie na gradient wznoszenia, wznoszenia przy wietrze czołowym o prędkości 8 węzłów i przyspieszenia podczas wznoszenia przy stałej prędkości przyrządowej poprawionej (prędkość rzeczywista wzrasta wraz ze zmniejszaniem się gęstości powietrza w miarę nabierania wysokości);

R

oznacza stosunek współczynnika siły oporu samolotu do współczynnika jego siły nośnej, odpowiedni dla konkretnego ustawienia klap. Przyjmuje się, że podwozie zostało wpuszczone;

ε

kąt przechylenia, w radianach.

Kąt wznoszenia koryguje się względem wiatru czołowego w za pomocą równania:



image

(B-13)

gdzie γ w oznacza średni kąt wznoszenia skorygowany względem wiatru czołowego.

Odległość, jaką samolot pokonuje na rzucie toru na ziemi, Δs podczas wznoszenia z kątem γ w , od początkowej wysokości bezwzględnej h 1 do końcowej wysokości bezwzględnejh 2, wyznacza się z równania:



image

(B-14)

Z zasady stałą prędkość lotu przyjmuje się dla dwóch różnych etapów profilu odejścia. Pierwszy, czasami określany jako segment początkowego wznoszenia, rozpoczyna się zaraz po oderwaniu samolotu od ziemi, w którym to przypadku względy bezpieczeństwa nakazują, aby samolot poruszał się z minimalną prędkością lotu, tzn. z bezpieczną prędkością startową. Jest to prędkość wzorcowa i w przypadku standardowych czynności lotniczych osiąga się ją na wysokości 35 stóp powyżej drogi startowej. Powszechnie przyjętą praktyką jest jednak utrzymywanie prędkości wznoszenia początkowego nieco powyżej bezpiecznej prędkości startowej, zazwyczaj 10–20 węzłów, ponieważ utrzymanie takiej prędkości poprawia osiągnięty gradient wznoszenia początkowego. Drugi segment rozpoczyna się po wpuszczeniu klap i początkowym przyspieszeniu, i określa się go jako wznoszenie stałe.

Prędkość lotu podczas wznoszenia początkowego zależy od ustawienia klap przy starcie oraz masy brutto samolotu. Skalibrowaną prędkość przyrządową przy początkowym wznoszeniu VCTO oblicza się, stosując przybliżenie pierwszego rzędu:



image

(B-15)

gdzie C oznacza współczynnik właściwy dla ustawienia klap (kt/√lbf), odczytany z bazy danych ANP.

W przypadku wznoszenia stałego po przyspieszeniu prędkość przyrządowa poprawiona to parametr określany przez użytkownika.

B7   REDUKCJA MOCY (SEGMENT PRZEJŚCIOWY)

Aby przedłużyć żywotność silnika, a często również ograniczyć hałas w niektórych rejonach, w określonym punkcie po starcie moc się redukuje, co inaczej nazywa się odcięciem mocy. Ciąg redukuje się zazwyczaj na segmencie wznoszenia ze stałą prędkością (sekcja B6) lub na segmencie przyspieszenia (sekcja B8). Ponieważ jest to procedura stosunkowo krótka, trwająca zazwyczaj tylko od 3 do 5 sekund, modeluje się ją, dodając do pierwszego segmentu „segment przejściowy”. Procedurę tę wykonuje się na ogół na odległości względem poziomej płaszczyzny podłoża, wynoszącej około 1 000 ft (305 m).

Wielkość redukcji ciągu

W normalnym trybie pracy ciąg silnika redukuje się do maksymalnego ciągu wznoszenia. W przeciwieństwie do ciągu startowego, moc na wznoszeniu można utrzymywać bez ograniczeń czasowych, w praktyce utrzymuje się ją zazwyczaj do momentu, w którym samolot osiągnie zadaną wysokość przelotową. Maksymalny poziom ciągu wznoszenia wyznacza się za pomocą równania B-1, korzystając ze współczynników ciągu maksymalnego podanych przez producenta. Procedura przeciwhałasowa może jednak wymagać dodatkowej redukcji ciągu, czasami określanej „redukcją głęboką”. Zgodnie z wymogami bezpieczeństwa, maksymalna redukcja ciągu ogranicza się ( 32 ) do wielkości zależnej od charakterystyki samolotu i liczby silników.

Poziom minimalnego „zredukowanego ciągu” niekiedy nazywa się „ciągiem zredukowanym” przy niepracującym silniku:



image

(B-16)

gdzie

δ2

oznacza stosunek ciśnienia na wysokości h2;

G′

oznacza procentowy gradient wznoszenia z niepracującym silnikiem:

= 0 % dla samolotów z automatycznym systemem przywracania ciągu; w innym przypadku;

= 1,2 % dla samolotów dwusilnikowych;

= 1,5 % dla samolotów trzysilnikowych;

= 1,7 % dla samolotów czterosilnikowych.

Segment wznoszenia ze stałą prędkością z redukcją ciągu

Gradient segmentu wznoszenia oblicza się za pomocą równania B-12, a ciąg oblicza się za pomocą równania B-1 dla maksymalnych wartości współczynników wznoszenia lub, w przypadku ciągu zredukowanego, za pomocą równania B-16. Segment wznoszenia dzieli się następnie na dwa podsegmenty o identycznym kącie wznoszenia. Zilustrowano to na rysunku B-2.

Rysunek B-2

Segment wnoszenia ze stałą prędkością z redukcją ciągu (ilustracja – bez odniesienia do skali)

image

Pierwszy podsegment przypisuje się odległości względem ziemi wynoszącej 1 000 ft (304 m), natomiast skorygowany ciąg użytkowy na silnik w punkcie końcowym odległości wynoszącej 1 000 ft jest równy wartości redukcji. (Jeżeli początkowa odległość względem ziemi jest krótsza niż 2 000 ft, jedną połowę segmentu przypisuje się redukcji ciągu). Ostateczny ciąg na drugim podsegmencie jest także równy wartości ciągu po redukcji. W ten sposób na drugim podsegmencie samolot porusza się ze stałym ciągiem.

B8   WZNOSZENIE Z PRZYSPIESZENIEM I WPUSZCZENIEM KLAP

Segment ten zazwyczaj występuje po początkowym wznoszeniu. Podobnie jak w przypadku wszystkich segmentów lotu, wysokość punktu początkowego segmentu h1 , prędkość rzeczywista VT 1 oraz ciąg (Fn /δ)1 są identyczne z wartościami dla punktu końcowego segmentu poprzedzającego. Prędkość przyrządowa poprawiona w punkcie końcowym segmentu poprzedzającego VC 1 i średni gradient wznoszenia ROC to wartości wejściowe, wprowadzone przez użytkownika (kąt przechylenia ε to funkcja prędkości i promienia zakrętu). Ponieważ są one współzależne, wysokość bezwzględną w punkcie końcowym segmentu h 2, rzeczywistą prędkość lotu w punkcie końcowym segmentu VT 2, ciąg w punkcie końcowym segmentu (Fn )2 i długość toru na segmencie Δs należy obliczać za pomocą wielokrotnych powtórzeń; wysokość bezwzględną w punkcie końcowym segmentu h 2 szacuje się wstępnie, a następnie dokonuje się jej ponownego obliczenia za pomocą równania B-16 i B-17, do czasu gdy różnica między wynikami kolejnych obliczeń będzie niższa niż określony próg tolerancji, np. 1 stopa. Użyteczna początkowa wartość szacunkowa wynosi h 2 = h 1 + 250 stóp.

Długość toru segmentu (odległość poziomą) szacuje się jako:



image

(B-17)

gdzie

0.95

oznacza czynnik uwzględniający oddziaływanie wiatru czołowego o sile 8 węzłów przy wznoszeniu z prędkością 160 kt;

k

oznacza stałą przeliczania węzłów na ft/s = 1,688 ft/s na węzeł;

VT 2

= prędkość rzeczywista w punkcie końcowym segmentu, wyrażona w węzłach:

image

gdzie σ2 = stosunek gęstości powietrza na wysokości bezwzględnej w punkcie końcowym segmentu h 2;

amax

= maksymalne przyspieszenie w locie poziomym (ft/s2)

=image

G

= gradient wznoszeniaimage

gdzie ROC = prędkość wznoszenia, wyrażona w ft/min.

Po takim obliczeniu Δs wysokość bezwzględną w punkcie końcowym segmentu h 2′ przelicza się następnie za pomocą równania:



h2 = h 1 + s · G/0,95

(B-18)

Tak długo jak błąd obliczeń
image wykracza poza określony próg tolerancji, etapy równania B-17 i B-18, dotyczące obliczeń wartości wysokości bezwzględnej punktu końcowego segmentu h 2, rzeczywistej prędkości lotu VT 2, skorygowanego ciągu użytkowego na silnik (Fn /δ)2, należy powtarzać. Jeżeli błąd mieści się w granicach tolerancji, zaprzestaje się powtarzania obliczeń, a segment przyspieszenia wyznacza się za pomocą ostatecznych wartości punktu końcowego segmentu.

Uwaga: jeżeli podczas procedury powtarzania obliczeń (amax – G·g) < 0,02 g, przyspieszenie może być zbyt małe, aby na określonej odległości osiągnąć wymaganą VC 2. W takim przypadku gradient wznoszenia można ograniczyć do G = amax/ g – 0,02, redukując pożądaną prędkość wznoszenia w celu utrzymania dopuszczalnego przyspieszenia. Jeżeli G < 0,01, należy stwierdzić, że ciąg jest niewystarczający, aby osiągnąć zadane przyspieszenie i prędkość wznoszenia ( 33 ); obliczenia należy zakończyć, weryfikując następnie poszczególne etapy procedury.

Długość segmentu przyspieszenia koryguje się względem wiatru czołowego w za pomocą równania:



image

(B-19)

Segment przyspieszenia z redukcją mocy

Redukcję ciągu wprowadza się do segmentów przyspieszenia w taki sam sposób, jak w przypadku segmentu o stałej prędkości, przekształcając jego pierwszą część w segment przejściowy. Poziom redukcji ciągu oblicza się jak w przypadku procedury dotyczącej redukcji ciągu przy stałej prędkości, wyłącznie za pomocą równania B-1. Należy mieć na uwadze, że na ogół przyspieszanie i wznoszenie przy utrzymaniu ustawienia ciągu dla jednego niepracującego silnika nie jest możliwe. Zmianę ciągu zakłada się na odległości względem ziemi wynoszącej 1 000 ft (305 m), natomiast skorygowany ciąg użytkowy na silnik w punkcie końcowym segmentu odległości 1 000 ft jest równy wartości redukcji. Prędkość w punkcie końcowym segmentu wyznacza się z powtarzania obliczeń dla segmentu o długości 1 000 ft. (Jeżeli odległość początkowa względem poprzecznej płaszczyzny podłoża wynosi mniej niż 2 000 ft, połowę segmentu przypisuje się zmianie ciągu). Ostateczny ciąg na drugim podsegmencie jest także równy wartości ciągu po redukcji. W ten sposób na drugim podsegmencie samolot porusza się ze stałym ciągiem.

B9   DODATKOWE SEGMENTY WZNOSZENIA I PRZYSPIESZENIA PO WPUSZCZENIU KLAP

Jeżeli na torze lotu dla wznoszenia wyznacza się dodatkowe segmenty przyspieszenia, do obliczenia odległości rzutu toru na ziemi, średniego kąta wznoszenia i odpowiadającego każdemu z nich przyrostowi wysokości również stosuje się równania B-12–B-19. Tak samo jak wcześniej, końcową wysokość segmentu należy oszacować, powtarzając obliczenia.

B10   SCHODZENIE I WYTRACANIE PRĘDKOŚCI

Tor lotu, na którym wykonuje się podejście do lądowania, wymaga zazwyczaj, aby na końcowym segmencie podejścia, na którym parametry lotu samolotu skonfigurowano w sposób przewidujący wychylenie klap i wypuszczenie podwozia służące podejściu, samolot zszedł z wysokości i wytracił prędkość. Zasady mechaniki lotu, obowiązujące w przypadku odejść, nie ulegają zmianie; podstawowa różnica polega na tym, że znany jest profil wysokości i prędkości, natomiast konieczne jest ustalenie poziomów ciągu silnika dla każdego z segmentów. Podstawowym równaniem bilansu sił jest:



image

(B-20)

Równanie B-20 można stosować dwutorowo. Po pierwsze, pozwala ono wyznaczyć prędkość samolotu w punkcie początkowym i końcowym segmentu oraz kąt schodzenia (lub odległość poziomą na segmencie), a także wysokość bezwzględną w punkcie początkowym i końcowym segmentu. W takim przypadku wytracanie prędkości można obliczyć za pomocą równania:



image

(B-21)

gdzie Δs oznacza odległość pokonaną względem ziemi, a V 1 i V 2 oznaczają początkową i końcową prędkość względem ziemi, obliczone za pomocą równania:



image

(B-22)

Równania B-20, B-21 i B-22 potwierdzają, że silniejszy wiatr czołowy przy wytracaniu prędkości na określonym dystansie przy stałej prędkości schodzenia wymaga większego ciągu, natomiast w warunkach wiatru tylnego tę samą wartość wytracania prędkości można utrzymać przy mniejszym ciągu.

W większości, o ile nie we wszystkich przypadkach, wytracanie prędkości podczas podejścia do lądowania odbywa się na ciągu jałowym. W przypadku drugiego zastosowania równania B-20 ciąg definiuje się zatem jako jałowy, a wyniki równania wyprowadza się w oparciu o powtórzenia obliczeń służące wyznaczeniu wartości (1) wytracania prędkości oraz (2) wysokości w punkcie końcowym segmentu wytracania prędkości – podobnie jak w przypadku segmentów nabierania prędkości przy odejściu. W tym przypadku odległość wytracania prędkości może być zdecydowanie odmienna w warunkach wiatru czołowego i tylnego, zatem uzyskanie wiarygodnych wyników czasami wymaga zmniejszenia kąta schodzenia.

Dla większości samolotów ciąg jałowy nie jest równy zeru, natomiast dla wielu jest również funkcją prędkości lotu. W związku z tym, w przypadku obliczania wytracania prędkości równanie B-20 rozwiązuje się, wprowadzając ciąg jałowy; ciąg jałowy oblicza się za pomocą równania:



(Fn /δ) idle = Eidle + Fidle · VC + GA,idle · h + GB,idle · h2 + Hidle · T

(B-23)

gdzie (Eidle, Fidle, GA,idle, GB,idle i Hidle ) oznaczają współczynniki silnika na ciągu jałowym, zaczerpnięte z bazy danych ANP.

B11   PODEJŚCIE DO LĄDOWANIA

Prędkość przyrządową poprawioną dla podejścia do lądowania, VCA , odnosi się do masy lądowania, wyznaczając ją z równania o formule tożsamej z formułą równania B-11, a mianowicie:



image

(B-24)

gdzie współczynnik D (kt/√lbf) odpowiada ustawieniu klap przy podejściu do lądowania.

Skorygowany ciąg użytkowy na silnik podczas schodzenia po ścieżce podejścia oblicza się, rozwiązując równanie B-12 dla masy W i obliczając stosunek siły oporu do siły nośnej R właściwy dla ustawienia klap przy wysuniętym podwoziu. Ustawienie klap powinno odpowiadać typowemu ustawieniu klap podczas lotów rzeczywistych. Podczas podejścia do lądowania można przyjąć stały kąt ścieżki podejścia γ. W przypadku samolotów odrzutowych i wielosilnikowych o napędzie śmigłowym γ wynosi on zazwyczaj – 3°. W przypadku samolotów jednosilnikowych i śmigłowych γ wynosi zazwyczaj – 5°.

Średni skorygowany ciąg użytkowy oblicza się poprzez odwrócenie równania B-12, przyjmując K = 1,03, aby uwzględnić wytracenie prędkości dla lotu na ścieżce schodzenia pod referencyjny wiatr czołowy o prędkości 8 węzłów, przy stałej prędkości przyrządowej poprawionej, wyznaczonej z równania B-24, tzn.:



image

(B-25)

Dla wiatru czołowego o prędkości innej niż 8 węzłów, średni skorygowany ciąg użytkowy to:



image

(B-26)

Pokonaną odległość poprzeczną oblicza się za pomocą równania:



image

(B-27)

(dodatni, ponieważ h1 > h2 i wartość γ jest ujemna).




Dodatek C

Modelowanie poprzecznego rozproszenia rzutu toru na ziemi

Zaleca się, aby w przypadku braku danych radarowych, przy modelowaniu poprzecznego rozproszenia rzutu toru na ziemi przyjąć założenie, że rozproszenie torów prostopadle do toru podstawowego jest zgodne z rozkładem normalnym Gaussa. Doświadczenie pokazuje, że założenie takie jest w większości przypadków uzasadnione.

Przyjmując rozkład Gaussa z odchyleniem standardowym S, zilustrowanym na rysunku C-1, około 98,8 procent wszystkich ruchów mieści się w granicach ± 2,5·S (tzn. w pasie rejestracji o szerokości 5·S).

Rysunek C-1

Podział rzutów toru na ziemi na 7 alternatywnych torów.

Szerokość pasa rejestracji odpowiada pięciokrotnemu standardowemu odchyleniu rozproszenia rzutu toru na ziemi

image

Rozkład Gaussa można zwykle modelować za pomocą 7 oddzielnych alternatywnych torów, rozmieszczonych w równych odległościach między granicami pasa rejestracji ±2,5·S, co pokazano na rysunku C-1.

Dokładność przybliżenia zależy jednak od zależności rozkładu toru głównego i torów alternatywnych względem wysokości ponad statkiem powietrznym. Może się zdarzyć (w przypadku bardzo małego lub bardzo szerokiego rozproszenia torów), że bardziej odpowiednia będzie inna liczba alternatywnych torów. Zbyt mała liczba alternatywnych torów powoduje pojawianie się „odnóg” na linii konturowej. W tabelach C-1 i C-2 zamieszczono parametry dotyczące podziału na 5 do 13 alternatywnych torów. W tabeli C-1 przedstawiono umiejscowienie poszczególnych alternatywnych torów, natomiast w tabela C-2 przedstawia odpowiedni procent ruchów na każdym alternatywnym torze.



Tabela C-1

Umiejscowienie 5, 7, 9, 11 lub 13 alternatywnych torów.

Całkowita szerokość pasa rejestracji (obejmująca 98 % wszystkich ruchów) odpowiada pięciokrotnemu standardowemu odchyleniu

Alternatywny tor nr

Umiejscowienie alternatywnych torów w przypadku podziału na

5 alternatywnych torów

7 alternatywnych torów

9 alternatywnych torów

11 alternatywnych torów

13 alternatywnych torów

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



Tabela C-2

Procent ruchów na 5, 7, 9, 11 lub 13 alternatywnych torach.

Całkowita szerokość pasa rejestracji (obejmująca 98 % wszystkich ruchów) odpowiada pięciokrotnemu standardowemu odchyleniu

Alternatywny tor nr

Procent ruchów na alternatywnym torze w przypadku podziału na

5 alternatywnych torów

7 alternatywnych torów

9 alternatywnych torów

11 alternatywnych torów

13 alternatywnych torów

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 %




Dodatek D

Przeliczenie danych NPD dla warunków innych niż warunki odniesienia

Oddziaływania poziomu hałasu z każdego segmentu toru lotu pozyskuje się z danych NPD przechowywanych w międzynarodowej bazie danych ANP. Należy jednak mieć na uwadze, że dane te znormalizowano na podstawie średnich wskaźników tłumienia atmosferycznego, określonych w opublikowanym przez SAE dokumencie AIR-1845. Wskaźniki te to średnie wartości wyznaczone w europejskich i amerykańskich badaniach na potrzeby certyfikacji statków powietrznych pod kątem emisji hałasu. Duże zróżnicowanie uwzględnionych w tych badaniach warunków atmosferycznych (temperatury i wilgotności względnej) zilustrowano na rysunku D-1.

Rysunek D-1

Warunki meteorologiczne zarejestrowane podczas badań na potrzeby certyfikacji statków powietrznych pod kątem emisji hałasu.

image

Krzywe pokazane na rysunku D-1, obliczone z wykorzystaniem normatywnego modelu tłumienia atmosferycznego ARP 866A, pokazują, że warunki testowe uwzględniają dużą zmienność pochłaniania dźwięku o wysokiej częstotliwości (8 kHz) (przy czym zmienność pochłaniania całkowitego będzie raczej mniejsza).

Ponieważ współczynniki tłumienia podane w tabeli D-1 to średnie arytmetyczne, całego układu wartości nie można odnieść do jednych referencyjnych warunków atmosferycznych (tj. o określonej wartości temperatury i wilgotności względnej). Można je traktować wyłącznie jako właściwości atmosfery czysto teoretycznej – określanej jako „atmosfera AIR-1845”.



Tabela D-1

Średnie wskaźniki tłumienia atmosferycznego stosowane do normalizowania danych NPD ujętych w bazie danych ANP

Częstotliwość środkowa pasma tercjowego [Hz]

Współczynnik tłumienia [dB/100 m]

Częstotliwość środkowa pasma tercjowego [Hz]

Współczynnik tłumienia [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

Współczynniki tłumienia podane w tabeli D-1 można uznać za prawidłowe dla odpowiednich zakresów temperatury i wilgotności. Aby jednak sprawdzić, czy nie wymagają one skorygowania, do obliczenia średnich współczynników pochłaniania atmosferycznego dla średniej temperatury lotniska T i względnej wilgotności powietrza RH należy wykorzystać dane ARP-866A. Gdy porównanie tych wartości z danymi z tabeli D-1 wskazuje na konieczność zastosowania korekcji, należy w tym celu skorzystać z poniższej metodologii.

Baza danych ANP zawiera następujące dane NPD dotyczące każdego ustawienia mocy:

 maksymalny poziom hałasu a odległość skośna, Lmax(d),