02002L0049 — DA — 25.03.2020 — 005.003

Denne tekst tjener udelukkende som dokumentationsværktøj og har ingen retsvirkning. EU's institutioner påtager sig intet ansvar for dens indhold. De autentiske udgaver af de relevante retsakter, inklusive deres betragtninger, er offentliggjort i den Europæiske Unions Tidende og kan findes i EUR-Lex. Disse officielle tekster er tilgængelige direkte via linkene i dette dokument

Ændret ved:

Berigtiget ved:

▼B

EUROPA-PARLAMENTETS OG RÅDETS DIREKTIV 2002/49/EF

af 25. juni 2002

om vurdering og styring af ekstern støj

Artikel 1

Formål

Artikel 2

Anvendelsesområde

Artikel 3

Definitioner

I dette direktiv forstås ved:

▼M3

▼B

Artikel 4

Gennemførelse og ansvarsområder

Artikel 5

Støjindikatorer og deres anvendelse

Indtil det bliver obligatorisk at anvende fælles vurderingsmetoder til bestemmelse af Lden og Lnight, kan eksisterende nationale støjindikatorer og dertil knyttede data anvendes af medlemsstaterne til dette formål og skal omregnes til ovennævnte indikatorer. Disse data må højst være tre år gamle.

Artikel 6

Vurderingsmetoder

▼M4

▼B

▼M4

Kommissionen tillægges beføjelser til at vedtage delegerede retsakter i overensstemmelse med artikel 12a vedrørende ændringer af bilag III for at fastlægge fælles vurderingsmetoder til bestemmelse af skadelige virkninger.

▼B

Artikel 7

Strategisk støjkortlægning

Senest den 30. juni 2005 og derefter hvert femte år informerer medlemsstaterne Kommissionen om større veje, hvor der passerer over 6 mio. køretøjer om året, større jernbaner, hvor der passerer over 60 000 tog om året, større lufthavne samt byområder med over 250 000 indbyggere på deres område.

Senest den 31. december 2008 informerer medlemsstaterne Kommissionen om alle byområder og om alle større veje og større jernbaner på deres område.

Artikel 8

Handlingsplaner

Foranstaltningerne i handlingsplanerne udvælges af de kompetente myndigheder, men bør navnlig tage sigte på prioriterede opgaver, der kan identificeres ved, at en relevant grænseværdi overskrides, eller efter andre kriterier, der vælges af medlemsstaterne, og de finder især anvendelse på de vigtigste områder som fastlagt ved den strategiske støjkortlægning.

▼M3

Den gennemgang og revision, der i henhold til første afsnit ville skulle foretages i 2023, udsættes til senest den 18. juli 2024.

▼B

Hvis forpligtelsen til en procedure med deltagelse af offentligheden foreskrives samtidig ved dette direktiv og ved anden fællesskabslovgivning, kan medlemsstaterne etablere fælles procedurer for at undgå overlapning.

Artikel 9

Oplysninger til offentligheden

▼M3

▼B

Artikel 10

Medlemsstaternes og Kommissionens indsamling og offentliggørelse af data

▼M3

▼B

Artikel 11

Gennemgang og rapportering

▼M4

Artikel 12

Tilpasning til den tekniske og videnskabelige udvikling

Kommissionen tillægges beføjelser til at vedtage delegerede retsakter i overensstemmelse med artikel 12a vedrørende ændringer af punkt 3 i bilag I og af bilag II og III for at tilpasse dem til den tekniske og videnskabelige udvikling.

▼M4

Artikel 12a

Udøvelse af de delegerede beføjelser

▼B

Artikel 13

Udvalg

Perioden i artikel 5, stk. 6, i afgørelse 1999/468/EF fastsættes til tre måneder.

▼M4 —————

▼B

Artikel 14

Gennemførelse

Disse love og bestemmelser skal ved vedtagelsen indeholde en henvisning til dette direktiv eller skal ved offentliggørelsen ledsages af en sådan henvisning. De nærmere regler for henvisningen fastsættes af medlemsstaterne.

Artikel 15

Ikrafttræden

Dette direktiv træder i kraft på dagen for offentliggørelsen i De Europæiske Fællesskabers Tidende.

Artikel 16

Adressater

Dette direktiv er rettet til medlemsstaterne.

BILAG I

STØJINDIKATORER

jf. artikel 5

1.   Definition af dag-aften-nat-værdien Lden

Dag-aften-nat-værdien Lden i decibel (dB) defineres ved følgende formel:

hvor:

hvor:

og hvor:

Lden-beregningspunktets højde over jorden afhænger af anvendelsen:

2.   Definition af støjindikatoren for natperioden

Lnight er det A-vægtede gennemsnitlige lydtrykniveau som defineret i ISO 1996-2: 1987 og bestemt over alle natperioder i et år,

hvor:

3.   Supplerende støjindikatorer

Ud over Lden og Lnight og, hvor det er relevant, Lday og Levening kan det i nogle tilfælde være fordelagtigt at benytte særlige støjindikatorer og dertil hørende grænseværdier. Eksempler herpå:

▼M2

BILAG II

VURDERINGSMETODER FOR STØJINDIKATORERNE

(Jf. direktiv 2002/49/EF, artikel 6)

1.   INDLEDNING

Lden og Lnight-værdierne bestemmes ved vurderingspositionerne ved beregning i henhold til metoden, der er fastlagt i kapitel 2, og dataene, der er beskrevet i kapitel 3. Målingerne gennemføres i henhold til kapitel 4.

2.   FÆLLES STØJVURDERINGSMETODER

2.1.    Generelle bestemmelser — vejstøj, togstøj og støj fra virksomheder

2.1.1.    Indikatorer og bestemmelse af frekvensområder og -bånd

Støjberegninger skal gennemføres i ►C1  frekvensområdet for oktavbånd fra 63 Hz til 8 kHz ◄ . Resultaterne for frekvensbåndene skal oplyses for det tilsvarende frekvensinterval.

Beregninger foretages i oktavbånd for vejstøj, togstøj og støj fra virksomheder, med undtagelse af lydeffektniveauet for støjkilder fra tog, hvor man anvender 1/3-oktavbånd. På grundlag af resultaterne af disse oktavbåndsberegninger beregnes det konstante A-vægtede gennemsnitlige lydtrykniveau for døgnperioderne dag, aften og nat for vejstøj, togstøj og støj fra virksomheder, som defineret i bilag I og jf. artikel 5 i direktiv 2002/49/EF, ved at summere alle frekvenser:

hvor

Støjparametre:

Andre fysiske parametre:

2.1.2.    Kvalitetsramme

Nøjagtigheden af inputværdierne

De inputværdier, som påvirker en kildes emissionsniveau, skal bestemmes med en nøjagtighed, der svarer til en usikkerhed på højst ± 2dB(A) i kildens emissionsniveau (alle andre parametre forbliver uændrede).

Anvendelse af standardværdier

Ved anvendelse af metoden skal inputdataene afspejle den reelle anvendelse. Generelt skal beregninger ikke bero på standardiserede inputværdier for input eller på antagelser. Standardiserede inputværdier eller antagelser kan accepteres, hvis indhentningen af reelle data er forbundet med uforholdsmæssigt store omkostninger.

Kvaliteten af beregningssoftwaren

Det skal kunne dokumenteres, at beregningssoftwaren kan anvende nærværende metoder ved hjælp af en attestation af resultater på baggrund af test-cases.

2.2.    Vejstøj

2.2.1.    Kildebeskrivelse

Kategorisering af køretøjer

Kilden til vejstøj bestemmes ved at kombinere støjemissionerne fra hvert enkelt køretøj, der udgør trafikstrømmen. Disse køretøjer inddeles i fem separate kategorier i forhold til deres støjemissionskarakteristika:

Vedrørende tohjulede motorkøretøjer inddeles de yderligere i knallerter og mere kraftfulde motorcykler, da de opererer med vidt forskellige køremåder, og da deres tal som regel er vidt forskellige.

De første fire kategorier skal anvendes, mens den femte kategori ikke er obligatorisk. Det forventes, at det for nye køretøjer, der udvikles i fremtiden, og som har markant anderledes støjemissioner, vil blive nødvendigt at definere en ekstra kategori. Denne kategori kunne for eksempel omfatte elektriske køretøjer eller hybridkøretøjer eller andre køretøjer, som udvikles i fremtiden, og som afviger markant fra køretøjerne i kategori 1-4.

Oplysninger om de forskellige kategorier af køretøjer kan ses i tabel (2.2.a).

Antal og placering af ækvivalente lydkilder

Ved denne metode repræsenteres de enkelte køretøjer (kategori 1, 2, 3, 4 og 5) ved én enkelt punktkilde, som ►C2  udstråler på en ensartet måde ud i ◄ 2-π-halvrummet over jorden. Den første refleksion i vejbelægningen behandles implicit. Denne punktkilde er placeret 0,05 m over vejbelægningen, hvilket illustreres i figur (2.2.a).

Figur (2.2.a)

Placeringen af ækvivalente punktkilder på lette motorkøretøjer (kategori 1), tunge køretøjer (kategori 2 og 3) og tohjulede motorkøretøjer (kategori 4)

▼C2

Trafikstrømmen repræsenteres ved en linjekilde. Ved modellering af en vej med flere vognbaner bør alle vognbanerne ideelt set repræsenteres ved en linjekilde, som placeres i midten af hver enkelt vognbane. Det kan imidlertid også accepteres at modellere en linjekilde i midten af en tosporet vej eller at placere en linjekilde for hver vognbane i den yderste vognbane på en flersporet vej.

▼M2

Lydeffektemission

Generelle betragtninger

Kildens lydeffekt defineres i et ►C2  »semi-frit lydfelt« ◄ , hvormed lydeffekten omfatter effekten af refleksionen i jorden direkte under den modellerede kilde, hvor der ikke er nogen forstyrrende objekter i dens umiddelbare nærhed, bortset fra refleksionen i vejbelægningen, som ikke er direkte under den modellerede kilde.

Trafikstrømmen

Trafikstrømmens støjemission repræsenteres ved en ►C2  linjekilde ◄ , som er kendetegnet ved dens retningsbestemte lydeffekt pr. meter pr. frekvens. Dette svarer til summen af støjemissionen for de enkelte køretøjer i trafikstrømmen og tager højde for den tid, køretøjerne har tilbragt på den pågældende vejstrækning. Indføjelse af det enkelte køretøj i trafikstrømmen kræver, at man anvender en model for trafikstrømme.

Hvis man antager en stabil trafikstrøm med Qm køretøjer fra kategori m pr. time, som kører med en gennemsnitsfart på vm (i km/t), beregnes den retningsbestemte lydeffekt pr. meter i frekvensbånd i i ►C2  linjekilden ◄ LW′, eq,linje,i,m ved:

hvor LW,i,m er den retningsbestemte lydeffekt for et enkelt køretøj. LW′,m udtrykkes i dB (re 10– 12 W/m). Disse lydeffektniveauer beregnes for ►C1  hvert oktavbånd i fra 63 Hz til 8 kHz ◄ .

Data for trafikstrømmen, Qm , skal udtrykkes som det årlige gennemsnit pr. time for hver døgnperiode (dag-aften-nat), for hver køretøjskategori og for hver ►C2  linjekilde ◄ . For alle kategorier skal der bruges inputdata om trafikstrømme fra trafiktællinger eller fra trafikmodeller.

Hastigheden vm er en repræsentativ hastighed for hver køretøjskategori: I de fleste tilfælde er det den laveste maksimale tilladte hastighed for vejstrækningen og den maksimale tilladte hastighed for køretøjskategorien. Hvis der ikke kan tilvejebringes lokale måledata, anvendes den maksimale tilladte hastighed for køretøjskategorien.

De enkelte køretøjer

I trafikstrømmen antages det, at alle køretøjer i kategori m kører med samme hastighed, altså vm , som er den gennemsnitlige hastighed for strømmen af køretøjer fra den pågældende kategori.

Et køretøj modelleres ved en række matematiske ligninger, der repræsenterer de to primære støjkilder:

Aerodynamisk støj er indeholdt i rullestøjkilden.

For lette, middeltunge og tunge motorkøretøjer (kategori 1, 2 og 3) svarer den totale lydeffekt til energisummen af rullestøjen og motorstøjen. Dermed bestemmes det totale lydeffektniveau for ►C2  linjekilderne ◄ m = 1, 2 eller 3 ved:

hvor LWR,i,m er lydeffektniveauet for rullestøjen, og LWP,i,m er lydeffektniveauet for motorstøjen. Dette gælder ved alle hastigheder. Ved hastigheder på under 20 km/t anvendes det samme lydeffektniveau som defineret ved formlen for vm = 20 km/t.

For tohjulede køretøjer (kategori 4) beregnes udelukkende kildens motorstøj:

Dette gælder ved alle hastigheder. Ved hastigheder på under 20 km/t anvendes det samme lydeffektniveau som defineret ved formlen for vm = 20 km/t.

2.2.2.    Referenceforhold

Ligningerne og koefficienterne for kilderne gælder under følgende referenceforhold:

2.2.3.    Rullestøj

Generel ligning

Lydeffektniveauet for rullestøjen i frekvensbåndet i for et køretøj fra kategori m = 1, 2 eller 3 bestemmes ved:

Koefficienterne AR,i,m og BR,i,m beregnes i oktavbånd for hver køretøjskategori og for en referencehastighed på vref = 70 km/t. ΔLWR,i,m svarer til summen af de korrektionskoefficienter, der skal anvendes på emissionen af rullestøj ved særlige vej- eller køretøjsforhold, der afviger fra referenceforholdene:

ΔLWR,vej,i,m tager højde for den indvirkning, en vejbelægning med akustiske karakteristika, der afviger fra den virtuelle referencebelægning som defineret i kapitel 2.2.2, har på rullestøjen. Den omfatter både indvirkningen på støjens udbredelse og opståen.

ΔLpigdæk,i,m er en korrektionskoefficient, der tager højde for den højere rullestøj fra lette køretøjer, der har monteret pigdæk.

ΔLWR,acc,i,m tager højde for den indvirkning, et vejkryds med trafiklys eller en rundkørsel, har på rullestøjen. Den integrerer den ændrede hastigheds indvirkning på støjen.

ΔLW,temp er en korrektionsfaktor for en gennemsnitlig temperatur τ, der afviger fra referencetemperaturen τref = 20 °C.

Korrektioner for pigdæk

Ved situationer, hvor et væsentligt antal lette køretøjer i trafikstrømmen anvender pigdæk i flere måneder hvert år, skal der tages højde for den indvirkning, dette har på rullestøjen. For hvert køretøj i kategori m = 1, der har monteret pigdæk, beregnes den hastighedsafhængige stigning i emissionerne af rullestøj ved:

Δpig,i (v) =	a i + b i × lg(50/70) for v < 50 km/h	(2.2.6)
	a i + b i × lg(v/70) for 50 ≤ v ≤ 90 km/h
	a i + b i × lg(90/70) for v > 90 km/h

hvor koefficienterne ai og bi beregnes for hvert oktavbånd.

Stigningen i emissionen af rullestøj skal kun medregnes i forhold til andelen af lette køretøjer, der kører med pigdæk, og i en begrænset periode Ts (i måneder) i løbet af året. Hvis Qpig,andel er den gennemsnitlige andel af det samlede antal lette køretøjer pr. time, der kører med pigdæk i perioden Ts (i måneder), udtrykkes den årlige gennemsnitlige andel af køretøjer, der kører med pigdæk, ved:

Den følgende korrektion, der skal anvendes på lydeffektemissionen af rullestøj grundet brugen af pigdæk for køretøjer i kategori m 2= 1 i frekvensbånd i, er:

For køretøjer fra alle andre kategorier anvendes der ingen korrektion:

Korrektion for lufttemperaturens indvirkning på rullestøj

Lufttemperaturen påvirker emissionen af rullestøj. Når lufttemperaturen stiger, falder lydeffektniveauet for rullestøjen. Denne effekt er integreret i korrektionen for vejbelægningen. Korrektioner for vejbelægning beregnes som regel ved en lufttemperatur på τref 2= 20 °C. Hvis der er tale om en anden årlig gennemsnitlig lufttemperatur °C, skal vejbelægningsstøjen korrigeres ved:

Korrektionsfaktoren er positiv (dvs. at støjen øges) ved temperaturer på under 20 °C og negativ (dvs. at støjen reduceres) ved højere temperaturer. Koefficienten K afhænger af vejbelægningen og dækegenskaberne og udviser generelt en vis frekvensafhængighed. For alle vejbelægninger anvendes en generisk koefficient Km = 1 = 0,08 dB/°C for lette køretøjer (kategori 2) og Km = 2 = Km = 3 = 0,04 dB/°C for tunge køretøjer (kategori 2 og 3). Korrektionskoefficienten skal anvendes på samme måde på alle oktavbånd fra 63 til 8 000 Hz.

2.2.4.    Motorstøj

Generel ligning

Emissionen af motorstøj omfatter alle bidrag fra motor, udstødning, gear, luftindtag osv. Lydeffektniveauet for motorstøj i frekvensbåndet i for et køretøj fra kategori m bestemmes ved:

Koefficienterne AR,i,m og BR,i,m beregnes i oktavbånd for hver køretøjskategori og ved en referencehastighed på vref = 70 km/t.

ΔLWP,i,m svarer til summen af de korrektionskoefficienter, der skal anvendes på emissionen af motorstøj ved særlige kørselsforhold eller regionale forhold, der afviger fra referenceforholdene:

ΔLWP,vej,i,m tager højde for vejbelægningens indvirkning på motorstøjen gennem absorption. Målingerne skal gennemføres i henhold til kapitel 2.2.6.

ΔLWP,acc,i,m og ΔLWP,grad,i,m tager højde for effekten af vejens hældningsgrad og køretøjets acceleration og deceleration ved kryds. De skal beregnes i henhold til henholdsvis kapitel 2.2.4 og 2.2.5.

Indvirkningen af vejens hældningsgrad

Vejens hældningsgrad påvirker køretøjets støjemission på to måder. For det første påvirker den køretøjets hastighed og dermed dets emission af rullestøj og motorstøj. For det andet påvirker den både motorens belastning og hastighed via valget af gear og dermed køretøjets emission af motorstøj. I dette afsnit tages der udelukkende højde for indvirkningen på motorstøjen, og der antages en konstant hastighed.

Der tages højde for indvirkningen af vejens hældningsgrad på motorstøjen ved hjælp af korrektionsfaktoren ΔLWP,grad , m , som er en funktion af hældningen s (i %), køretøjets hastighed vm (i km/t) og køretøjskategorien m. Ved dobbeltrettede trafikstrømme er det nødvendigt at dele strømmen op i to komponenter og korrigere halvdelen for opadgående og halvdelen for nedadgående kørsel. Korrektionsfaktoren anvendes på samme måde på alle oktavbånd:

ΔLWP,grad,i,m = 1 (vm ) =		for s < – 6 %	(2.2.13)
	0	for – 6 % ≤ s ≤ 2 %
		for s > 2 %

ΔLWP,grad,i,m = 2 (vm ) =		for s < – 4 %	(2.2.14)
	0	for – 4 % ≤ s ≤ 0 %
		for s > 0 %

ΔLWP,grad,i,m = 3 (vm ) =		for s < – 4 %	(2.2.15)
	0	for – 4 % ≤ s ≤ 0 %
		for s > 0 %

Korrektionen ΔLWP,grad,m tager indirekte højde for hældningsgradens indvirkning på hastigheden.

2.2.5.    Indvirkningen af køretøjernes acceleration og deceleration

Før og efter kryds med trafiklys og rundkørsler skal der anvendes en korrektion for indvirkningen af acceleration og deceleration som beskrevet nedenfor.

Korrektionsfaktorerne for rullestøj, ΔLWR,acc,m,k , og for motorstøj, ΔLWP,acc,m,k , er lineære funktioner af afstanden x (i meter) fra punktkilden til det nærmeste kryds mellem den pågældende punktkilde og en anden punktkilde. De anvendes på samme måde på alle oktavbånd:

Koefficienterne CR,m,k og CP,m,k afhænger af knudepunktets type k (k = 1 for et kryds med trafiklys, k = 2 for en rundkørsel) og beregnes for hver køretøjskategori. Korrektionen omfatter indvirkningen af ændringen i hastighed, når køretøjet nærmer sig eller bevæger sig væk fra et kryds eller en rundkørsel.

Bemærk, at ΔLWR,acc,m,k = ΔLWP,acc,m,k = 0 ved afstanden |x| ≥ 100 m.

2.2.6.    Indvirkningen af vejbelægningens type

Generelle principper

For vejbelægninger med akustiske egenskaber, der afviger fra referencebelægningens egenskaber, skal der anvendes en spektral korrektionsfaktor for både rullestøj og motorstøj.

Korrektionsfaktoren for vejbelægningen for rullestøj beregnes ved:

hvor

Korrektionsfaktoren for vejbelægningen for motorstøj beregnes ved:

Absorberende belægninger mindsker motorstøjen, mens ►C2  ikke-absorberende ◄ belægninger ikke øger den.

Indvirkningen af alder på vejbelægningens støjegenskaber

Vejbelægningers støjegenskaber ændrer sig med årene og med vedligeholdelsesniveauet, og belægningen bliver som regel mere støjende med tiden. Med denne metode antages vejbelægningsparametrene at være repræsentative for den pågældende type vejbelægnings støjemissioner som et gennemsnit for dens repræsentative levetid under antagelse af korrekt vedligeholdelse.

2.3.    Togstøj

2.3.1.    Kildebeskrivelse

Kategorisering af køretøjer

Definition af køretøjer og tog

I forbindelse med denne støjberegningsmetode defineres et køretøj som en enkelt underenhed af et tog (typisk et lokomotiv, en selvkørende vogn, en trukket vogn eller en godsvogn), som kan bevæge sig på egen hånd, og som kan frakobles resten af toget. Visse særlige omstændigheder kan gøre sig gældende for underenheder af et tog, som er en del af et uadskilleligt sæt, som f.eks. deler den samme bogie. I forbindelse med denne beregningsmetode grupperes alle disse underenheder som et enkelt køretøj.

Med henblik på denne beregningsmetode består et tog af en række sammenkoblede køretøjer.

Tabel (2.3.a) fastlægger et fælles sprog, der skal beskrive de typer køretøjer, der indgår i kildedatabasen. Tabellen indeholder relevante deskriptorer til en fuldstændig kategorisering af køretøjerne. Deskriptorerne svarer til de karakteristika for køretøjet, som har indvirkning på den akustiske retningsbestemte lydeffekt for hver meter af den modellerede ækvivalente ►C2  linjekilde ◄ .

Antallet af køretøjer for hver type bestemmes for hvert baneafsnit for hver døgnperiode, der anvendes i støjberegningen. Det skal udtrykkes som det gennemsnitlige antal køretøjer pr. time, hvilket findes ved at dividere det samlede antal køretøjer, der kører i en given døgnperiode, med denne døgnperiodes varighed i timer (f.eks. er 24 køretøjer på 4 timer lig med 6 køretøjer pr. time). Alle typer køretøjer, der kører på det enkelte baneafsnit, skal indgå i beregningerne.

Kategorisering af spor og bærestruktur

Der kan være forskel på de nuværende spor, da der er flere elementer, der bidrager til og påvirker deres akustiske egenskaber. De sportyper, der anvendes i denne metode, kan findes i tabel (2.3.b) nedenfor. Nogle af elementerne har en stor indvirkning på de akustiske egenskaber, mens andre kun påvirker dem i mindre grad. Generelt er de mest relevante elementer, der har indvirkning på støjemissioner fra tog: skinnehovedets ruhed, mellemlægspladens stivhed, sporunderlag, skinnestød og sporets krumningsradius. Alternativt kan de overordnede sporegenskaber bestemmes, og i så fald er skinnehovedets ruhed og sporhenfaldskurven i henhold til ISO 3095 de to vigtigste akustiske parametre sammen med sporets krumningsradius.

Et sporafsnit defineres som en del af et enkelt spor på en jernbanelinje eller -station eller -remise, hvor sporets fysiske egenskaber og grundlæggende komponenter ikke ændrer sig.

Tabel (2.3.b) fastlægger et fælles sprog til beskrivelse af de sportyper, der indgår i kildedatabasen.

Antal og placering af de ækvivalente lydkilder

Figur (2.3.a)

Placeringen af de ækvivalente støjkilder

De forskellige ækvivalente støjlinjekilder placeres i forskellige højder og midt på sporet. Alle højder er i forhold til et plan, der tangerer de to skinners to opadvendte overflader.

De ækvivalente kilder omfatter forskellige fysiske kilder (indikator p). ►C2  Disse fysiske kilder, som inddeles i forskellige kategorier, afhængigt af hvordan de genereres, er: 1) rullestøj (herunder ikke blot vibrationer fra skinnerne, sporunderlaget og hjulene, men også støj fra godsvognenes vognkasser i påkommende tilfælde), 2) motorstøj, 3) aerodynamisk støj, 4) impulsstøj (fra overskæringer, sporskifter og sporkrydsninger), 5) kurveskrig og 6) støj, der skyldes yderligere effekter såsom broer og viadukter. ◄

2.3.2.    Lydeffektemission

Generelle ligninger

De enkelte køretøjer

Ligesom ved vejstøj beskriver modellen for togstøj lydeffektemissionen fra en specifik kombination af køretøjstype og sportype, som opfylder en række krav, som er beskrevet i kategoriseringen af køretøjer og spor, i form af en række lydeffekter for hvert køretøj (LW,0).

Trafikstrømme

Trafikstrømmens støjemission på hvert spor repræsenteres af et sæt af to ►C2  linjekilder ◄ , som er kendetegnet ved deres retningsbestemte lydeffekt pr. meter pr. frekvensbånd. Dette svarer til summen af støjemissionerne for de enkelte køretøjer, der passerer i trafikstrømmen, og, ved det særlige tilfælde med stillestående køretøjer, tager højde for den tid, køretøjerne har tilbragt på den pågældende sporstrækning.

Den retningsbestemte lydeffekt pr. meter pr. frekvensbånd, som skyldes de køretøjer, der passerer hvert sporafsnit af sportypen (j), beregnes:

og er energisummen af alle bidrag fra alle køretøjer, der kører på det specifikke j'ende sporafsnit. Disse bidrag stammer fra:

▼C2

▼M2

For at beregne den retningsbestemte lydeffekt pr. meter (input til udbredelsesdelen), som skyldes den gennemsnitlige trafiksammensætning på det j'ende sporafsnit, anvendes følgende:

hvor

▼C2

▼M2

Hvis der antages en konstant strøm af Q køretøjer pr. time, der kører med en gennemsnitlig hastighed v, vil der i gennemsnit når som helst være et tilsvarende antal Q/v-køretøjer for hver længdeenhed af sporafsnittet. Trafikstrømmens støjemission i form af retningsbestemt lydeffekt pr. meter LW′,eq,linje (udtrykt i dB/m (re 10– 12 W)) integreres ved:

hvor

Ved en stationær kilde, som f.eks. befinder sig i tomgang, antages det, at køretøjet samlet set opholder sig i en tidsperiode Ttomgang på en placering inden for et sporafsnit med længden L. Med Tref som referenceperioden for støjvurderingen (f.eks. 12 timer, 4 timer, 8 timer) bestemmes det retningsbestemte lydeffektniveau pr. længdeenhed på det pågældende sporafsnit derfor ved:

Generelt beregnes den retningsbestemte lydeffekt fra hver specifik kilde ved:

hvor

Og hvor LW,0,ret,i(ψ,φ) skal udtrykkes i oktavbånd efter at være beregnet i 1/3-oktavbånd ved at addere energien fra alle tilhørende 1/3-oktavbånd i det pågældende oktavbånd.

Figur (2.3.b)

Geometrisk definition

Med henblik på beregningerne udtrykkes kildestyrken specifikt som retningsbestemt lydeffekt pr. 1 meters længde af spor LW′,tot,ret , i for at tage højde for kildernes retningsvirkning i deres vertikale og horisontale retning ved hjælp af de supplerende korrektioner.

Der beregnes adskillige LW,0,ret,i (ψ,φ) for hver kombination af køretøj-spor-hastighed-kørselsbetingelse:

Der beregnes en række LW,0,ret,i (ψ,φ) for hver kombination af køretøj-spor-hastighed-kørselsbetingelse, hvert sporafsnit, hvor højderne svarer til h = 1 og h 2= 2 og retningsvirkningen.

Rullestøj

Hjulets bidrag og sporets bidrag til rullestøjen opdeles i fire grundlæggende elementer: hjulets ruhed, sporets ruhed, køretøjets overføringsfunktion til hjulene og til vognkassen (vognene) og overføringsfunktion til sporet. Hjulene og sporenes ruhed er årsagen til udløsningen af vibrationer ved kontaktpunktet mellem sporet og hjulet, og overføringsfunktionerne er to empiriske eller modellerede funktioner, som repræsenterer hele det komplekse fænomen med mekanisk vibration og lydfrembringelse på overfladerne af hjulet, skinnen, svellen og sporets underkonstruktion. Denne opdeling tager højde for de fysiske beviser for, at ruhed på en skinne kan udløse vibrationer i skinnen, men samtidig også vibrationer i hjulet og omvendt. Ved at udelukke en af disse fire parametre ville en særskilt kategorisering af spor og toge ikke være mulig.

Hjulenes og sporenes ruhed

Rullestøj udløses hovedsageligt af hjulenes og sporenes ruhed i bølgelængdeområdet fra 5-500 mm.

Definition

Ruhedsniveauet Lr er defineret som 10 gange logaritmen til base 10 af kvadratroden af middelkvadratværdien r2 af ruheden af et spor eller et hjuls køreoverflade i bevægelsesretningen (længdeniveau) målt i μm i løbet af en bestemt sporlængde eller den fulde hjuldiameter delt med kvadratroden af referenceværdien
:

hvor

Ruhedsniveauet L beregnes ofte som et spektrum af bølgelængde λ, og det skal konverteres til et frekvensspektrum f 2= v/λ, hvor f er centerfrekvensen for et bestemt 1/3-oktavbånd i Hz, λ er bølgelængden i m ►C1  og v er togets hastighed i m/s ◄ , Ruhedsspektret som en funktion af frekvens ændrer sig langs frekvensaksen ved forskellige hastigheder. Efter konvertering til frekvensspektret ved hjælp af hastigheden er det som regel nødvendigt at beregne nye spektralværdier for 1/3-oktavbånd, som ligger mellem to tilsvarende 1/3-oktavbånd i bølgelængdeområdet. For at vurdere det totale effektive frekvensspektrum for ruhed, der svarer til den pågældende toghastighed, skal der findes et energimæssigt og proportionelt gennemsnit af de to tilsvarende 1/3-oktavbånd i bølgelængdeområdet.

Sporenes ruhedsniveau (ruheden fra strækningen) for det i′ende bølgebånd er defineret som Lr,TR,i

Hjulenes ruhedsniveau (ruheden fra køretøjet) for bølgebånd i er tilsvarende defineret som Lr,KØR,i.

Det totale og effektive ruhedsniveau for bølgebånd i (LR,tot,i ) er defineret som energisummen af ruhedsniveauet for sporet og for hjulet samt ►C1  A3 (λ) ◄ -kontaktfilteret for at tage højde for filtreringseffekten i kontaktfladen mellem sporet og hjulet og er i dB:

hvor det er udtrykt som en funktion af det i′ende bølgebånd svarende til bølgelængde λ.

Kontaktfilteret afhænger af spor- og hjultypen samt af belastningen.

Den totale effektive ruhed for det j′ende sporafsnit og hver t′ende køretøjstype ved den tilsvarende hastighed v skal anvendes i metoden.

Overføringsfunktioner for køretøj, spor og vognkasse

Der fastlægges tre hastighedsuafhængige overføringsfunktioner: LH,TR,i LH,KØR,i og LH,KØR,VOGN,i . Den første gælder for hvert j′ende sporafsnit og de to følgende for hver t′ende køretøjstype. De sætter det totale effektive ruhedsniveau i forhold til lydeffekten for henholdsvis sporet, hjulene og vognkassen.

Bidraget fra vognkassen tages kun i betragtning for godsvogne, altså kun for køretøjstypen »a«.

For rullestøj er bidragene fra sporet og fra køretøjet derfor fuldt ud beskrevet ved disse overføringsfunktioner og ved det totale effektive ruhedsniveau. Når et tog befinder sig i tomgang, ses der bort fra rullestøjen.

For lydeffekten pr. køretøj beregnes rullestøjen ved akselhøjde og har som input det totale effektive ruhedsniveau LR,TOT,i som en funktion af køretøjets hastighed v, overføringsfunktionerne LH,TR,i , LH,KØR,i og LH,KØR,VOGN,i for sporet, køretøjet og vognkassen samt det samlede antal aksler Na :

for h = 1:

hvor Na er antallet af aksler pr. køretøj for den t′ende køretøjstype.

Figur (2.3.c)

Oversigt over anvendelsen af de forskellige definitioner af ruhed og overføringsfunktioner

En minimumshastighed på 50 km/t (dog kun 30 km/t for sporvogne og letbane) skal anvendes til at bestemme den totale effektive ruhed og dermed køretøjernes lydeffekt (denne hastighed indvirker ikke på beregningen af trafikstrømmen) for at kompensere for den mulige fejl, der skyldes en simplificering af definitionen af rullestøj, definitionen af bremsestøj og definitionen af ►C2  impulsstøj ◄ fra overskæringer og sporskifter.

▼C2

Impulsstøj (overskæringer, sporskifter og sporkrydsninger)

Impulsstøj kan skyldes overskæringer, sporskifter og skinnestød eller sporkrydsninger. Den kan variere i styrke og kan dominere rullestøjen. Impulsstøj skal tages i betragtning for spor med skinnestød. Modellering skal undgås ved impulsstøj, der skyldes sporskifter, overskæringer og skinnestød, i sporafsnit med en hastighed på mindre end 50 km/t (dog kun 30 km/t for sporvogne og letbane), da minimumshastigheden på 50 km/t (dog kun 30 km/t for sporvogne og letbane) anvendes til at omfatte flere indvirkninger i henhold til beskrivelsen i kapitlet om rullestøj. Modellering af impulsstøj skal desuden undgås ved kørselsforhold c = 2 (tomgang).

Impulsstøj omfattes af begrebet rullestøj ved at (energi-) addere et supplerende konstrueret impulsruhedsniveau til det totale effektive ruhedsniveau for hvert specifikke j′ende sporafsnit, hvor det er til stede. I dette tilfælde skal LR,TOT + IMPULS,i anvendes i stedet for LR,TOT,i , og dermed bliver det:

▼M2

►C2  LR,IMPULS,i  ◄ er et 1/3-oktavspektrum (som en funktion af frekvens). For at finde dette frekvensspektrum beregnes et spektrum som en funktion af bølgelængde λ, og det skal konverteres til det påkrævede spektrum som en funktion af frekvens ved hjælp af forholdet λ = v/f, hvor f er 1/3-oktavbånds centerfrekvens i Hz, ►C1  og v er den s′ende hastighed for den t′ende køretøjstype i m/s ◄ .

▼C2

Impulsstøj afhænger af styrken og antallet af impulser pr. længdeenhed eller hyppigheden af skinnestød, så hvis der er tale om flere impulser, skal impulsruhedsniveauet, som anvendes i ovennævnte ligning, beregnes som følger:

▼M2

▼C2

hvor LR,IMPULS – ENKELT,i er impulsruhedsniveauet, der beregnes for en enkelt impuls, og nl er hyppigheden af skinnestød.

▼M2

Som udgangspunkt beregnes ►C2  impulsruhedsniveauet ◄ for en hyppighed af skinnestød nl = 0,01 m– 1, hvilket svarer til et skinnestød pr. 100 m spor. Ved situationer med forskellige antal skinnestød foretages der et skøn ved at tilpasse hyppigheden af skinnestød nl . Det bør bemærkes, at der skal tages højde for hyppigheden af skinnestød på sporet i forbindelse med modellering af skinneforløbet og -segmenteringen. Det kan f.eks. være nødvendigt at lave et separat kildesegment til en sporstrækning med flere skinnestød. LW,0 for bidragene fra spor, hjul/bogie og vognkasse forøges i form af ►C2  LR,IMPULS,i  ◄ for +/– 50 m før og efter skinnestødet. I tilfælde af en række skinnestød udvides forøgelsen til mellem – 50 m før det første skinnestød og + 50 m efter det sidste skinnestød.

Anvendelsen af disse lydeffektspektre skal normalt verificeres på stedet.

For spor med skinnestød anvendes en nl -standard på 0,01.

▼C2

Kurveskrig

▼M2

►C2  Kurveskrig ◄ er en speciel kilde, der kun er relevant for kurver, og som derfor er lokalt betinget. Da den kan være væsentlig, er der behov for en korrekt beskrivelse. ►C2  Kurveskrig ◄ afhænger generelt af krumningen, friktionsforholdene, togets hastighed og geometrien og dynamikken mellem spor og hjul. Emissionsniveauet, der skal anvendes, bestemmes for kurver med en radius under eller lig med 500 m og for skarpere kurver og forgreninger af punkter med radiusser under 300 m. Støjemissionen skal være specifik for hver type rullende materiel, da visse hjul- og bogietyper kan have betydelig mindre tendens til at ►C2  skrige ◄ end andre.

Anvendelsen af disse lydeffektspektre skal normalt verificeres på stedet, navnlig for sporvogne.

►C2  Kurveskrig ◄ kan ganske enkelt tages i betragtning ved at addere 8 dB for R < 300 m og 5 dB for 300 m < R < 500 m til rullestøjens lydeffektspektre for alle frekvenser. Bidraget fra ►C2  kurveskrig ◄ skal anvendes på sporafsnit, hvor radiussen er inden for ovennævnte intervaller for en sporlængde på mindst 50 m.

Motorstøj

Selv om motorstøj generelt er specifik for de enkelte driftsforhold, heriblandt konstant hastighed, deceleration, acceleration og tomgang, modelleres kun to forhold, nemlig konstant hastighed (som også gælder, når toget decelererer eller accelererer) og tomgang. Den modellerede kildestyrke svarer kun til maksimale belastningsforhold, hvilket resulterer i størrelserne LW,0,konst,i = LW,0,tomgang,i . Desuden svarer LW,0,tomgang,i til bidraget fra alle fysiske kilder på bestemt køretøj, der kan tilskrives en specifik højde, som beskrevet i 2.3.1.

LW,0,tomgang,i udtrykkes som en statisk støjkilde i tomgangsposition for hele tomgangspositionens varighed og skal anvendes modelleret som en stationær punktkilde som beskrevet i det følgende kapitel om støj fra virksomheder. Den skal kun tages i betragtning, hvis toget kører i tomgang i mere end 0,5 timer.

Disse størrelser kan enten indhentes fra målinger af alle kilder under alle driftsforhold eller ved at karakterisere delkilderne enkeltvis og fastlægge deres parameterafhængighed og relative styrke. Dette kan gøres ved hjælp af målinger på et stationært køretøj, hvor man varierer trækkraftudstyrets omdrejningstal i overensstemmelse med ISO 3095:2005. I påkommende tilfælde er det nødvendigt at karakterisere flere motorstøjskilder, som ikke alle er direkte afhængige af togets hastighed:

Da alle disse kilder kan opføre sig forskelligt ved de enkelte driftsforhold, skal motorstøjen specificeres tilsvarende. Kildestyrken findes gennem målinger under kontrollerede forhold. Generelt har lokomotiver tendens til at udvise større udsving i belastning, da antallet af køretøjer, der trækkes, og dermed motoreffekten kan variere betydeligt, hvorimod faste togformationer såsom eltogsæt, dieseltogsæt og højhastighedstog har en bedre defineret belastning.

Der er ingen forudgående tilskrivelse af kildens lydeffektniveau til kildehøjderne, og dette afhænger af typen af støj og køretøj, der er under vurdering. Det skal modelleres til at være ved kilde A (h = 1) og ved kilde B (h = 2).

Aerodynamisk støj

Aerodynamisk støj er kun relevant ved høje hastigheder på over 200 km/t, og derfor skal det først undersøges, om det rent faktisk er nødvendigt at medtage i beregningerne. Hvis ruheden og overføringsfunktionerne for rullestøj er kendte, kan de ekstrapoleres til højere hastigheder, og der kan foretages en sammenligning med eksisterende højhastighedsdata for at kontrollere, om der skabes højere niveauer på grund af aerodynamisk støj. Hvis toghastighederne på et netværk er over 200 km/t, men begrænset til 250 km/t, er det i visse tilfælde ikke nødvendigt at inkludere aerodynamisk støj, hvilket afhænger af køretøjets udformning.

Bidraget fra aerodynamisk støj beregnes som en funktion af hastighed:

hvor

Kildernes retningsvirkning

▼C2

Den horisontale retningsvirkning ΔLW,ret,hor,i i dB beregnes i det horisontale plan og kan som standard antages at være en dipol for rulle-, impuls- (skinnestød osv.), kurveskrigs-, bremse-, ventilator- og aerodynamiske effekter beregnet for hvert i′ende frekvensbånd ved:

▼M2

Den vertikale retningsvirkning ΔLW,ret,ver,i i dB beregnes i det vertikale plan for kilde A (h = 1) som funktion af centerfrekvensen for hvert i′ende frekvensbånd og for – π/2 < ψ < π/2 ved:

For kilde B (h = 2) for den aerodynamiske effekt:

ΔLW,dir,ver,i = 0 andre steder

Retningsvirkningen ΔLret,ver,i beregnes ikke for kilde (h = 2) for andre effekter, da det antages, at disse kilder i denne position er omnidirektionelle.

2.3.3.    Yderligere effekter

Korrektion for strukturel stråling (broer og viadukter)

I de tilfælde, hvor sporafsnittet befinder sig på en bro, er det nødvendigt at tage højde for den yderligere støj, der genereres gennem broens vibration som resultat af den påvirkning, togets tilstedeværelse medfører. Da det ikke er ligetil at modellere broemissionen som en yderligere kilde på grund af broers komplicerede former, tager man højde for brostøjen ved at forøge rullestøjen. Forøgelsen modelleres udelukkende ved at tilføje en fast forøgelse i støjens lydeffekt for hvert 1/3-oktavbånd. Lydeffekten for rullestøjen alene modificeres, når korrektionen medregnes, og den nye LW,0,rulle–og–bro,i skal anvendes i stedet for LW,0,kun-rulle,i :

hvor Cbro er en konstant, der afhænger af broens type, og LW,0,kun–rulle,i er rullestøjens lydeffekt på den pågældende bro, som kun afhænger af køretøjets og sporets egenskaber.

Korrektion for andre jernbanerelaterede støjkilder

Forskellige kilder såsom remiser, laste- og aflæsningsområder, stationer, klokker, højttalere på stationer osv. kan være til stede og forbindes med togstøj. Disse kilder behandles som kilder til støj fra virksomheder (stationære støjkilder) og skal i påkommende tilfælde modelleres i henhold til det følgende kapitel om støj fra virksomheder.

2.4.    Støj fra virksomheder

2.4.1.    Kildebeskrivelse

Kategorisering af kildetyper (punkt-, linje-, areal-)

Kilder til støj fra virksomheder har meget variable dimensioner. Der kan være tale om store industrianlæg samt små koncentrerede kilder som f.eks. små redskaber eller maskiner på fabrikker. Derfor er det nødvendigt at anvende en passende modelleringsteknik for den kilde, der er under vurdering. Afhængig af dimensionerne og på grund af, at flere enkelte kilder strækker sig ud over et areal og alle tilhører det samme industriområde, kan de modelleres som punktkilder, ►C2  linjekilder ◄ eller arealkilder. I praksis baseres beregninger af støjeffekten altid på punktkilder, men man kan anvende flere punktkilder til at repræsentere en reel kompliceret kilde, som hovedsageligt strækker sig ud over en linje eller et areal.

Antal og placering af ækvivalente lydkilder

De reelle lydkilder modelleres ved hjælp af ækvivalente lydkilder, der repræsenteres ved en eller flere punktkilder, således at den totale lydeffekt for den reelle kilde svarer til summen af de enkelte lydeffekter, der tilskrives de enkelte punktkilder.

De generelle regler, der anvendes til at definere antallet af punktkilder, der skal bruges, er:

Placeringen af de ækvivalente lydkilder kan ikke være fastlagt, da et industriområde kan være indrettet på mange forskellige måder. Bedste praksis vil som regel være gældende.

Lydeffektemission

Generelt

Følgende oplysninger udgør det komplette sæt inputdata til beregning af lydudbredelse med de metoder, der skal anvendes til støjkortlægning:

Lydeffekten for punkt-, linje- og arealkilder skal defineres som:

▼C2

▼M2

►C2

Driftstimerne udgør et vigtigt input til beregning af støjniveauerne. Driftstimerne skal beregnes for døgnperioderne dag, aften og nat, og, hvis udbredelsen anvender forskellige meteorologiske kategorier, som er defineret i løbet af de enkelte døgnperioder dag, aften og nat, skal der foretages en mere nøje fordeling af driftstimerne i delperioder, som stemmer overens med fordelingen af meteorologiske kategorier. Disse oplysninger skal baseres på et årsgennemsnit.

Korrektionen for driftstimer, som skal adderes til kildens lydeffekt for at bestemme den korrigerede lydeffekt, der skal anvendes til beregninger for hver døgnperiode, CW i dB, beregnes som følger:

hvor

For de mere dominerende kilder skal korrektionen for de gennemsnitlige årlige driftstimer estimeres som minimum inden for 0,5 dB tolerance for at opnå en acceptabel nøjagtighed (dette svarer til en usikkerhed på mindre end 10 % i definitionen af kildens aktive periode).

Kildernes retningsvirkning

Kildernes retningsvirkning er tæt forbundet med den ækvivalente lydkildes placering tæt ved nærliggende overflader. Da udbredelsesmetoden tager højde for refleksioner i nærliggende overflader samt for overfladens lydabsorption, er det nødvendigt nøje at overveje placeringen af nærliggende overflader. Man vil som regel altid skelne mellem følgende to tilfælde:

Retningsvirkningen skal i beregningen udtrykkes som en faktor ΔLW,ret,xyz (x, y, z), som adderes til lydeffekten for at bestemme den korrekte retningsbestemte lydeffekt fra en referencekilde, som ses ved lydudbredelsen i den pågældende retning. Faktoren kan beregnes som en funktion af retningsvektoren defineret ved (x,y,z) med
. Retningsvirkningen kan også udtrykkes ved hjælp af andre koordinatsystemer såsom vinkelkoordinatsystemer.

2.5.    Beregning af støjspredningen kilder til vejstøj, togstøj og støj fra virksomheder

2.5.1.    Metodens anvendelsesområde og anvendelighed

Nærværende dokument fastlægger en metode til beregning af dæmpning af støj, når den spreder sig udendørs. Ved at kende kildens karakteristika forudser denne metode det ækvivalente konstante lydtrykniveau ved et modtagerpunkt, der svarer til to særlige slags atmosfæriske forhold:

Beregningsmetoden, som er beskrevet i dette dokument, finder anvendelse på industrielle infrastrukturer og landtransportinfrastrukturer. Den er derfor særligt anvendelig i forbindelse med vej- og jernbaneinfrastrukturer. Luftfartstransport er kun omfattet af metodens anvendelsesområde, for så vidt angår den støj, der produceres i forbindelse med operationer på landjorden, og omfatter ikke start og landing.

Industrielle infrastrukturer, som udsender impulslyde eller høje tonale lyde som beskrevet i ISO 1996-2:2007, er ikke omfattet af denne metodes anvendelsesområde.

Beregningsmetoden giver ikke resultater under udbredelsesforhold med opadgående brydning (negativ vertikal hældningsgrad for den effektive lydbølgehastighed), men disse forhold approksimeres ved homogene forhold ved beregningen af Lden.

For at beregne dæmpningen, som skyldes den atmosfæriske absorption i forbindelse med transportinfrastruktur, beregnes temperatur- og luftfugtighedsforholdene i henhold til ISO 9613-1:1996.

Metoden giver resultater pr. oktavbånd fra 63 Hz til 8 000 Hz. Beregningerne foretages for hver af centerfrekvenserne.

Delvis afskærmning og barrierer, som under modellering hælder mere end 15° i forhold til det vertikale plan, falder uden for denne beregningsmetodes anvendelsesområde.

En enkelt skærm beregnes som en enkelt diffraktionsberegning, og to eller flere skærme på en enkelt transmissionsvej behandles som et efterfølgende sæt af enkelte diffraktioner ved at anvende proceduren, som beskrives i det følgende.

2.5.2.    Definitioner

Alle afstande, højdemål, dimensioner og højder, der anvendes i dette dokument udtrykkes i meter (m).

Notationen MN står for afstanden i tre dimensioner (3D) mellem punkterne M og N, målt på en lige linje, der forbinder punkterne.

Notationen ^MN står for den krumme vejlængde mellem punkterne M og N under gunstige forhold.

Som regel måles reelle højder vertikalt og vinkelret på det horisontale plan. Højderne for punkter over det lokale terræn benævnes h, og den absolutte højde for punkter samt den absolutte højde for terrænet noteres med bogstavet H.

For at tage højde for terrænets egentlige form langs en udbredelsesvej indføres begrebet »ækvivalent højde«, som skal anføres med bogstavet z. Denne erstatter realhøjderne i ligningerne vedrørende terrænvirkning.

Lydniveauerne, som anføres med versalet L, udtrykkes i decibel (dB) pr. frekvensbånd, når indeks A udelades. Lydniveauerne i decibel dB(A) får indeks A.

Summen af lydniveauerne, som skyldes gensidigt usammenhængende kilder, anføres med symbolet i overensstemmelse med følgende definition:

2.5.3.    Geometriske betragtninger

Kildesegmentering

Reelle kilder beskrives ved en række punktkilder eller, for så vidt angår togtrafik eller vejtrafik, ved inkohærente ►C2  linjekilder ◄ . Udbredelsesmetoden antager, at linje- eller arealkilder forinden er blevet delt op, således at de repræsenteres ved en række ækvivalente punktkilder. Dette kan være sket som en forudgående behandling af kildedataene eller som et led i beregningssoftwarens ►C2  komponent til bestemmelse af udbredelsesvejene ◄ . Denne proces ligger uden for den nuværende metodes anvendelsesområde.

Udbredelsesveje

Metoden følger en geometrisk model, der består af en række forbundne terrænoverflader og overflader på barrierer. Der indsættes en vertikal udbredelsesvej på en eller flere vertikale planer i forhold til det horisontale plan. For baner, der omfatter refleksioner i vertikale overflader, som ikke er vinkelrette på det indfaldende plan, foretages der efterfølgende beregninger for et andet vertikalt plan, som omfatter udbredelsesvejens reflekterede del. I disse tilfælde, hvor flere vertikale planer anvendes til at beskrive hele banen fra kilde til modtager, flades de vertikale planer ud som et skærmbræt, der folder sig ud.

Væsentlige højder over jordoverfladen

De ækvivalente højder beregnes fra jordens middeloverflade mellem kilden og modtageren. Dette erstatter det egentlige terræn med et konstrueret plan, der repræsenterer terrænets middeloverflade.

Figur 2.5.a

Ækvivalente højder i forhold til terrænet

Et punkts ækvivalente højde er dets vinkelrette højde i forhold til terrænets middeloverflade. Dermed kan den ækvivalente kildehøjde zs og den ækvivalente modtagerhøjde zr bestemmes. Afstanden mellem kilde og modtager ved projicering på jordens middeloverflade anføres som d p.

Hvis et punkts ækvivalente højde bliver negativ, dvs. hvis punktet befinder sig under terrænets middeloverflade, fastlægges en nulhøjde, og det ækvivalente punkt er dermed identisk med dets mulige spejl.

Beregning af middeloverfladen

►C2  Langs udbredelsesvejen ◄ kan topografien (herunder terræn, forhøjninger, volde og andre menneskeskabte barrierer, bygninger osv.) beskrives ved en ordnet række af diskrete punkter (xk, Hk ); k є {1,…,n}. Denne række af punkter bestemmer en polylinje eller tilsvarende en række af lige segmenter Hk = akx + bk , x є [xk , xk + 1]; k є {1,….n}, hvor:

	ak = (Hk + 1 – Hk )/(xk + 1 – xk )	(2.5.2)
	bk = (Hk · xk + 1 – Hk + 1 · xk )/(xk + 1 – xk )

Middeloverfladen repræsenteres ved den lige linje Z = ax + b; x є [x 1, xn ], som tilpasses polylinjen ved hjælp af en mindste kvadraters approksimation. Ligningen for gennemsnitslinjen kan udregnes analytisk

ved hjælp af:

		(2.5.3)

Den lige linjes koefficienter beregnes ved:

		(2.5.4)

hvor segmenter med xk + 1 = xk skal ignoreres i forbindelse med beregning af ligning 2.5.3.

Refleksioner i bygningsfacader og andre vertikale barrierer

Der tages højde for bidrag fra refleksioner ved hjælp af spejlede kilder, hvilket er beskrevet i det følgende.

2.5.4.    Model for lydudbredelse

For en modtager R foretages beregningerne i henhold til følgende trin:

Det bør derfor bemærkes, at udelukkende dæmpninger, der skyldes terrænvirkningen (Aterræn ) og diffraktion (Adif ) påvirkes af vejrforholdene.

2.5.5.    Beregningsprocessen

For en punktkilde S for den retningsbestemte lydeffekt Lw,0,ret og for et bestemt frekvensbånd beregnes det ækvivalente konstante lydtrykniveau ved modtagerpunkt R under bestemte atmosfæriske forhold ved hjælp af følgende ligninger.

Lydniveau under gunstige forhold ►C2  (LF) ◄ for en vej (S,R)

Leddet AF repræsenterer den totale dæmpning langs udbredelsesvejen under gunstige forhold og beregnes således:

hvor

For en bestemt vej og et bestemt frekvensbånd er følgende to scenarier mulige:

Lydniveau under homogene forhold (LH) for en vej (S,R)

Proceduren er fuldstændig identisk med proceduren ved gunstige forhold, som er beskrevet i det foregående afsnit.

Leddet AF repræsenterer den totale dæmpning langs udbredelsesvejen under homogene forhold og beregnes således:

hvor

For en given vej og et givent frekvensbånd er følgende to scenarier mulige:

Statistisk metode i byområder for en vej (S,R)

I byområder tillades desuden en statistisk metode til beregning af lydudbredelsen bag den første række af bygninger, såfremt denne metode er behørigt dokumenteret, herunder med relevante oplysninger om metodens kvalitet. Metoden kan erstatte beregningen af Agrænse,H og Agrænse,F med en approksimation af den totale dæmpning for den direkte vej og alle refleksioner. Beregningen tager udgangspunkt i den gennemsnitlige bebyggelsestæthed og gennemsnitshøjden for alle bygninger i området.

Konstant lydniveau for en vej (S,R)

Det »konstante« lydniveau langs en vej, som starter fra en given punktkilde, findes ved hjælp af den logaritmiske sum af den vægtede lydenergi under homogene forhold og lydenergien under gunstige forhold.

Disse lydniveauer vægtes med den gennemsnitlige forekomst af p under gunstige forhold i retning af vejen (S,R):

▼C2

NB: Sandsynligheden for p er udtrykt i procent. Hvis sandsynligheden f.eks. er 82 %, vil p i ligning (2.5.9) være = 0,82.

▼M2

Konstant lydniveau ved punkt R for alle veje

Det totale konstante lydniveau ved modtageren for et frekvensbånd findes ved at summere energibidragene fra alle N-veje sammen (alle typer):

hvor

n er indikatoren for vejene mellem S og R.

Der tages højde for refleksioner ved hjælp af spejlede kilder, hvilket er beskrevet nærmere. Procentsatsen for forekomster under gunstige forhold ved en vej, der reflekteres i en vertikal barriere, betragtes som identisk med en forekomst af en direkte vej.

Hvis S′ er den spejlede kilde for S, betragtes forekomst p′ af vejen (S′,R) som lig med forekomsten p af vejen (Si ,R).

Konstant lydniveau ved punkt R i decibel A (dBA)

Det totale lydniveau i decibel A (dBA) findes ved at summere niveauer i hvert frekvensbånd:

hvor i er indikatoren for frekvensbåndet. AWC er den A-vægtede korrektion i henhold til den internationale standard IEC 61672-1:2003.

Dette niveau LAeq,LT udgør det endelige resultat, dvs. det konstante A-vægtede lydtrykniveau ved modtagerpunktet i et specifikt referencetidsinterval (f.eks. dag eller aften, eller nat eller et kortere tidsrum i løbet af dag, aften eller nat).

2.5.6.    Beregning af støjudbredelse for kilder til vejstøj, togstøj og støj fra virksomheder

Geometriske afvigelser

Dæmpningen på grund af geometriske afvigelser, Aafv, svarer til en reduktion i lydniveauet på grund af udbredelsesafstanden. For en punktkilde i et frit lydfelt beregnes dæmpningen i dB ved:

hvor d er den direkte tredimensionelle skrå afstand mellem kilde og modtager.

Atmosfærisk absorption

Dæmpning på grund af atmosfærisk absorption A atm under udbredelsen over en afstand d beregnes i dB ved ligningen:

hvor

Værdierne for αatm -koefficienten beregnes ved en temperatur på 15 °C, en relativ luftfugtighed på 70 % og et atmosfærisk tryk på 101 325 Pa. De beregnes med frekvensbåndets nøjagtige centerfrekvenser. Disse værdier er i overensstemmelse med ISO 9613-1. Det meteorologiske gennemsnit på lang sigt skal anvendes, hvis meteorologiske data er tilgængelige.

Terrænvirkning

Dæmpningen på grund af terrænvirkningen er primært resultatet af interferensen mellem den reflekterede lyd og den lyd, som udbredes direkte fra kilden til modtageren. Den er fysisk forbundet med den akustiske absorption fra det terræn, hvorover lydbølgen udbredes. Den afhænger imidlertid i høj grad af de atmosfæriske forhold under udbredelsen, da stråleafbøjning ændrer højden på vejen over jorden og gør terrænvirkningerne og overflader i nærheden af kilden mere eller mindre væsentlige.

Hvis udbredelsen mellem kilden og modtageren påvirkes af en barriere i udbredelsesplanet, beregnes terrænvirkningen særskilt for kilde- og modtagersiden. I så fald referer zs og zr til den ækvivalente kilde- og/eller modtagerplacering, hvilket beskrives nærmere i præsentation af beregningen af diffraktionen Adif .

Terrænets akustiske egenskaber

Terrænets akustiske absorptionsegenskaber afhænger hovedsageligt af dets porøsitet. Kompakt terræn er som regel reflekterende, og porøst terræn er absorberende.

På grund af operationelle beregningskrav repræsenteres terrænets akustiske absorption ved en dimensionsløs koefficient G mellem 0 og 1. G er uafhængig af frekvensen. Tabel 2.5 viser G-værdierne for udendørs terræntyper. Generelt ligger gennemsnittet for koefficienten G langs en vej mellem 0 og 1.

Gvej er defineret som den andel af absorberende terræn, som er til stede på hele den tilbagelagte strækning.

Når kilden og modtageren er tæt på hinanden, således at dp ≤ 30(zs + zr ), er det af mindre betydning at skelne mellem den type terræn, der er i nærheden af kilden, og den type terræn, der er i nærheden af modtageren. For at tage højde for denne bemærkning korrigeres terrænfaktoren Gvej derfor i sidste ende som følger:

G′vej =		hvis d p ≤ 30(z s + z r)	(2.5.14)
	Gvej	ellers

hvor Gs er kildeområdets terrænfaktor. Gs = 0 for vejplatforme ( 5 ), faste sporbefæstelser. Gs = 1 for jernbaneskinner på ballast. Der er ikke nogen generel løsning for industrielle kilder og anlæg.

G kan være forbundet med strømningsmodstanden.

Figur 2.5.b

Bestemmelse af terrænkoefficienten Gvej langs en udbredelsesvej

I de følgende to underafsnit om beregninger under homogene og gunstige forhold præsenteres de generiske notationer Gw og Gm for terrænets absorption. I tabel 2.5.b vises det indbyrdes forhold mellem disse notationer og variablerne Gvej og G′vej.

Beregninger under homogene forhold

Dæmpningen på grund af terrænvirkningen under homogene forhold beregnes ved hjælp af følgende ligninger:

hvis Gvej ≠ 0

hvor

fm er den nominelle centerfrekvens for det pågældende frekvensbånd i Hz, c er lydens hastighed i luften, som antages at være lig med 340 m/s, og Cf bestemmes ved:

hvor værdierne af w beregnes ved hjælp af ligningen nedenfor:

Gw kan være lig med enten Gvej eller G′vej afhængigt af, om terrænvirkningen beregnes med eller uden diffraktion, og i forhold til den type terræn, der befinder sig under kilden (reel eller diffrakteret kilde). Dette uddybes i de følgende underafsnit og opsummeres i tabel 2.5.b.

er den nedre grænse for Aterræn,H .

For en vej (S i,R) under homogene forhold uden diffraktion:

Med diffraktion: se afsnittet om diffraktion for definitionerne af Gw og Gm.

hvis Gvej = 0: Aterræn,H = – 3 dB

Faktoren – 3(1 – Gm) tager højde for, når kilden og modtageren er langt fra hinanden, hvor den første refleksionskilde ikke længere er på platformen, men derimod i naturligt terræn.

Beregninger under gunstige forhold

Terrænvirkningen under gunstige forhold beregnes med ligningen for Aterræn,H , såfremt følgende ændringer medtages:

a) 

I ligningen for Aterræn,H erstattes højderne z s og z r med z s + δ z s + δ z T og z r + δ z r + δ z T, henholdsvis, hvor

		(2.5.19)

a o = 2 × 10– 4 m– 1 er det modsatte af krumningsradiussen

b) 

Den nedre grænse for Aterræn,F afhænger af vejens geometri:

►C1    ◄

(2.5.20)

Højdekorrektionerne δ z s og δ z r afspejler virkningen af, at lydstrålen afbøjes. δ z T tager højde for virkningen af turbulens.

Gm kan også være lig enten Gvej eller G′ vej afhængigt af, om terrænvirkningen beregnes med eller uden diffraktion, og i forhold til den type terræn, der befinder sig under kilden (reel eller diffrakteret kilde). Dette uddybes i de følgende underafsnit.

For en vej (S i,R) under gunstige forhold uden diffraktion:

Med diffraktion: se det næste afsnit for definitionerne af Gw og Gm.

Diffraktion

Som hovedregel skal diffraktion undersøges på toppen af hver barriere, der befinder sig på udbredelsesvejen. Hvis vejen passerer »højt nok« over den diffrakterende kant, kan Adif = 0 bestemmes, og et direkte sigte kan beregnes, navnlig ved at evaluere Aterræn .

I praksis sammenlignes forskellen i lydvej δ for hvert frekvensbånds centerfrekvens med størrelsen – λ/20. Hvis en barriere ikke medfører diffraktion, hvilket f.eks. kan fastlægges i henhold til Rayleighs kriterium, er det ikke nødvendigt at beregne Adif for det pågældende frekvensbånd. Med andre ord er Adif = 0 i dette tilfælde. Ellers beregnes Adif som beskrevet i resten af dette afsnit. Denne regel gør sig gældende under både homogene og gunstige forhold for både enkelte og ►C2  multiple ◄ diffraktioner.

Når en beregning for et frekvensbånd er foretaget i henhold til proceduren, som er beskrevet i dette afsnit, fastsættes Aterræn som lig med 0 dB ved beregning af den totale dæmpning. Der tages direkte højde for terrænvirkningen i den generelle ligning til beregning af diffraktion.

De ligninger, der foreslås her, anvendes til at behandle diffraktioner på tynde skærme, tykke skærme, bygninger, jordvolde (naturlige eller kunstige) samt ved kanterne af skråninger, ►C2  afgravninger ◄ og viadukter.

Når man støder på adskillige diffrakterende barrierer på en udbredelsesvej, behandles de som ►C2  multiple diffraktioner ◄ ved at anvende den procedure, der beskrives i det følgende afsnit om beregning af forskellen i lydvej.

Procedurerne, der beskrives her, anvendes til at beregne dæmpningerne under både homogene og gunstige forhold. Der tages højde for stråleafbøjning i beregningen af forskellen i lydvej og i beregningen af terrænvirkningen før og efter diffraktion.

Generelle principper

Figur 2.5.c viser den generelle metode til beregning af den dæmpning, der skyldes diffraktion. Ved denne metode splittes udbredelsesvejen op i to dele: »kildesiden«, som befinder sig mellem kilden og diffraktionspunktet, og »modtagersiden«, som befinder sig mellem diffraktionspunktet og modtageren.

Følgende beregnes:

Figur 2.5.c

Geometrisk gengivelse af beregningen af dæmpning på grund af diffraktion

hvor

Der tages højde for terrænets uregelmæssighed mellem kilden og diffraktionspunktet samt mellem diffraktionspunktet og modtageren ved hjælp af ækvivalente højder beregnet i forhold til jordens middeloverflade, først på kildesiden og dernæst på modtagersiden (to middeloverflader for terrænet), i henhold til de metoder, som er beskrevet i underafsnittet om væsentlige højder over jordoverfladen.

Ren diffraktion

For ren diffraktion med ingen terrænvirkning beregnes dæmpningen ved:

Δdif =		hvis	(2.5.21)
	0	ellers

hvor

λ er bølgelængden ved den nominelle centerfrekvens for det pågældende frekvensbånd

δ er forskellen i lydvej mellem den diffrakterede vej og den direkte vej (se næste underafsnit om beregning af forskel i lydvej)

C″ er en koefficient, der anvendes for at tage højde for ►C2  multiple diffraktioner ◄ :

C″ = 1 for en enkelt diffraktion

For ►C2  multiple diffraktioner ◄ : hvis e er den samlede afstand langs vejen O1 til O2 + O2 til O3 + O3 til O4 fra »elastikmetoden« (se figur 2.5.d og 2.5.f), og hvis e er større end 0,3 m (ellers er C″ = 1), beregnes denne koefficient ved:

Værdierne af Δdif er lagt fast:

Beregning af forskellen i lydvej

Forskellen i lydvej δ beregnes på et vertikalt plan, der omfatter kilden og modtageren. Dette er en approksimation i forhold til Fermats princip. Approksimationen finder anvendelse her ►C2  (linjekilder) ◄ . Forskellen i lydvej δ beregnes som i de følgende figurer på grundlag af de situationer, der opstår.

Homogene forhold

Figur 2.5.d

Beregning af forskellen i lydvej under homogene forhold. O, O1 og O2 er diffraktionspunkterne

Note: For hver konfiguration beregnes udtrykket for δ.

Gunstige forhold

Figur 2.5.e

Beregning af forskellen i lydvej under gunstige forhold (enkelt diffraktion)

Under gunstige forhold antages det, at de tre krumme lydstråler ►C1  , og  ◄ har identisk krumningsradius Γ defineret ved:

Længden af en lydstråles krumning MN noteres som ^N under gunstige forhold. Denne længde er lig med:

I princippet bør der tages højde for tre scenarier i beregningen af forskellen i lydvej under gunstige forhold δF (se figur 2.5.e). I praksis er to ligninger tilstrækkeligt:

hvor A er skæringspunktet for den direkte lydstråle SR og fortsættelsen af den diffrakterende barriere.

For ►C2  multiple diffraktioner ◄ under gunstige forhold:

Figur 2.5.f

▼C2

Eksempel på beregning af forskellen i lydvej under gunstige forhold ved multiple diffraktioner

▼M2

I scenariet i figur 2.5.f er forskellen i lydvej:

Beregning af dæmpningen Adif

Dæmpningen på grund af diffraktion, som tager højde for terrænvirkningen på kilde- og modtagersiden, beregnes ved hjælp af følgende generelle ligninger:

hvor

Beregning af størrelsen Δterræn(S,O)

hvor

Beregning af størrelsen Δterræn(O,R)

hvor

Det er ikke nødvendigt at tage højde for G′ vej -korrektionen her, da kilden i beregningen er diffraktionspunktet. Derfor skal Gvej anvendes i beregningen af terrænvirkningen, herunder også for den nedre grænse for størrelsen i ligningen, som bliver – 3(1– Gvej ).

Scenarier med vertikal kant

Ligning (2.5.21) kan anvendes til at beregne diffraktioner på vertikale kanter (laterale diffraktioner) i forbindelse med støj fra virksomheder. I sådanne tilfælde er Adif = Δ dif(S,R) , og størrelsen Aterræn beholdes. Desuden skal Aatm og Aterræn beregnes ud fra udbredelsesvejens samlede længde. Aafv beregnes stadig fra den direkte afstand d. Ligningerne (2.5.8) og (2.5.6) bliver henholdsvis:

Δ dif anvendes under homogene forhold i ligning (2.5.34).

Refleksioner i vertikale barrierer

Dæmpning gennem absorption

Refleksioner i vertikale barrierer behandles ved hjælp af spejlede kilder. Refleksioner i bygningsfacader og støjskærme behandles derfor på denne måde.

En barriere betragtes som vertikal, hvis dens hældning i forhold til det vertikale plan er ►C2  mindre end ◄ 15°.

Ved behandling af refleksioner i objekter, hvis hældning i forhold til det vertikale plan er mere end eller lig med 15°, tages objektet ikke i betragtning.

Der ses bort fra barrierer, hvor mindst én dimension er mindre end 0,5 m, i beregningen af refleksion, undtagen ved særlige konfigurationer ( 6 ).

Bemærk, at refleksioner i terrænet ikke behandles her. Der tages højde for dem i beregningen af dæmpning på grund af grænseflade (terræn, diffraktion).

Hvis LWS er lydeffekten for kilden S og αr absorptionskoefficienten for barrierens overflade som defineret i EN 1793-1:2013, er lydeffekten for den spejlede kilde S′ lig:

hvor 0 ≤ αr < 1

Dæmpningerne i løbet af udbredelsen, som beskrives ovenfor, anvendes derefter på denne vej (spejlet kilde, modtager) som ved en direkte vej.

Figur 2.5.g

Spejlende refleksion i en barriere, der er blevet behandlet ved metoden med spejlede kilder (S: kilde, S′: spejlet kilde, R: modtager)

Dæmpning gennem retrodiffraktion

Under de geometriske undersøgelser af lydudbredelsesveje er stedet for en lydstråles kollision i forhold til barrierens øvre kant afgørende for, hvor væsentlig den andel af energi, der reflekteres i forbindelse med refleksionen i en vertikal forhindring (barriere, væg, bygning), er. Dette tab af akustisk energi, der finder sted, når en stråle gennemgår en refleksion, kaldes dæmpning gennem retrodiffraktion.

Ved potentielt adskillige refleksioner mellem to vertikale vægge, skal der som minimum tages højde for den første refleksion.

I forbindelse med en grøft (se f.eks. figur 2.5.h) skal dæmpning gennem retrodiffraktion beregnes for hver refleksion i støttemurene.

Figur 2.5.h

Lydstråle, som reflekteres fire gange i et spor i en grøft: reelt tværsnit (øverst), udfoldet tværsnit (nederst)

I denne illustration når lydstrålen modtageren ved »successivt at passere igennem« grøftens støttemure, som derfor kan sammenlignes med åbninger.

I beregningen af udbredelsen gennem en åbning er lydfeltet ved modtageren lig med summen af det direkte felt og det diffrakterede felt ved åbningens kanter. Dette diffrakterede felt sikrer sammenhængen i overgangen mellem det frie område og skyggezonen. Når strålen nærmer sig kanten af åbningen, dæmpes det direkte felt. Beregningen er identisk med beregningen for dæmpning på grund af en barriere i det frie område.

Forskellen i lydvej δ′, der tilskrives hver retrodiffraktion, er det modsatte af forskellen i lydvej mellem S og R forholdsvis ved hver øvre kant O og kan vises med et indsat tværsnit (se figur 2.5.i).

Figur 2.5.i

Forskellen i lydvej for den anden refleksion

Minustegnet i ligning (2.5.36) betyder, at den pågældende modtager befinder sig i det frie område.

Dæmpning gennem retrodiffraktion Δr etrodif beregnes ved hjælp af ligning (2.5.37), som ligner ligning (2.5.21), men som har omarbejdede notationer.

Δretrodif =		hvis	(2.5.37)
	0	ellers

Dæmpningen anvendes på den direkte stråle, hver gang den »passerer gennem« (reflekterer i) en væg eller en bygning. Lydeffekten for den spejlede kilde S′ bliver derfor:

Ved komplekse udbredelseskonfigurationer kan der findes diffraktioner mellem refleksioner eller mellem modtageren og refleksionerne. I dette tilfælde estimeres retrodiffraktionen ved væggene ved at tage højde for vejen mellem kilden og det første diffraktionspunkt R′ (som derfor betragtes som modtageren i ligning (2.5.36)). Dette princip er vist i figur 2.5.j.

Figur 2.5.j

Forskellen i lydvej, når en diffraktion er til stede: reelt tværsnit (øverst), udfoldet tværsnit (nederst)

Ved flere refleksioner adderes de refleksioner, der skyldes hver enkelt refleksion.

2.6.    Generelle bestemmelser — Flystøj

2.6.1.    Definitioner og symboler

I dette afsnit beskrives visse vigtige begreber med en forklaring af den generelle betydning, de tillægges i dette dokument. Listen er ikke udtømmende og omfatter kun udtryk og akronymer, der anvendes ofte. Andre beskrives, første gang de optræder.

De matematiske symboler (som kan findes efter begreberne) er de symboler, der primært anvendes i ligningerne i hovedteksten. Andre symboler, som anvendes i begrænset omfang, både i teksten og i bilagene, defineres, når de anvendes.

Læseren mindes løbende om, at ordene lyd og støj anvendes synonymt i dette dokument. Selv om ordet støj bærer subjektive konnotationer — akustikere definerer det ofte som »uønsket lyd« — betragtes det inden for bekæmpelse af flystøj som regel blot som lyd, dvs. luftbåren energi, der transmitteres ved hjælp af akustiske bølger, som bevæger sig. Symbolet → angiver en krydsreference til andre begreber på listen.

Begreber

Symboler

Indikatorer med sænket skrift

2.6.2.    Kvalitetsramme

Nøjagtigheden af inputværdierne

De inputværdier, som påvirker en kildes emissionsniveau, herunder kildens placering, skal bestemmes med en nøjagtighed, der svarer til en usikkerhed på højst ± 2dB(A) i kildens emissionsniveau (alle andre parametre forbliver uændrede).

Anvendelse af standardværdier

Ved anvendelse af metoden skal inputdataene afspejle den egentlige brug. Generelt skal beregninger ikke bero på standardværdier for input eller på antagelser. Navnlig skal flyveveje, som bestemmes ud fra radardata med henblik på bestemmelse af flyvevejene, anvendes, når dette er muligt, og når kvaliteten er tilstrækkelig høj. Standardværdier for input eller antagelser kan accepteres f.eks. til brug ved modellerede ruter i stedet for flyveveje bestemt ud fra radardata, hvis indhentningen af reelle data er forbundet med uforholdsmæssigt store omkostninger.

Kvaliteten af beregningssoftwaren

Det skal kunne dokumenteres, at beregningssoftwaren kan anvende nærværende metoder ved hjælp af en attestation af resultater på baggrund af test-cases.

2.7.    Flystøj

2.7.1.    Dokumentets formål og anvendelsesområde

Konturkort anvendes til at angive omfanget og mængden af støjpåvirkningen fra fly ved lufthavne. Påvirkningen angives med værdier fra en specificeret støjberegningsenhed eller -indeks. En kontur er en linje, langs hvilken indeksværdien er konstant. Indeksværdien aggregerer på en måde alle de enkelte flystøjsbegivenheder, der finder sted i løbet af et bestemt tidsrum, som normalt måles i dage eller måneder.

Støjen ved punkter på jorden, som stammer fra fly, der flyver til og fra en nærliggende flyveplads, afhænger af mange faktorer. Blandt de vigtigste faktorer er flytyperne og motorinstallationen, de forvaltningsprocedurer, der anvendes på selve flyet til effekt, ►C2  flaps ◄ og hastighed, afstandene fra de pågældende punkter til de forskellige flyveveje samt den lokale topografi og vejret. Lufthavnsdrift omfatter som regel forskellige typer fly, forskellige flyveprocedurer og skiftende operationelle vægte.

Konturer genereres ved hjælp at beregne overflader af lokale støjindeksværdier. Dette dokument beskriver i detaljer, hvordan man ved et iagttagerpunkt beregner de individuelle støjniveauer for flyvebegivenheder, som hver gælder for et bestemt flys flyvning eller en type flyvning, hvorfra der efterfølgende udregnes et gennemsnit, eller niveauerne akkumuleres med henblik på at udregne indeksværdier for det punkt. Den nødvendige overflade af indeksværdier genereres ved blot at gentage beregningerne efter behov for forskellige flyoperationer og være opmærksom på at maksimere effektiviteten ved at se bort fra begivenheder, som ikke har en støjmæssig signifikans (dvs. som ikke bidrager i nævneværdig grad til det totale niveau).

Hvis støjgenererende aktiviteter, som forbindes med lufthavnsoperationer, ikke bidrager væsentligt til befolkningens eksponering for flystøj og tilknyttede støjkonturer, kan der ses bort fra dem. Disse aktiviteter omfatter: helikoptere, taxiing, afprøvning af motorer og brug af hjælpemotorer. Dette betyder ikke nødvendigvis, at deres påvirkning er ubetydelig, og hvis disse omstændigheder opstår, kan kilderne vurderes, jf. afsnit 2.7.21 og 2.7.22.

2.7.2.    Dokumentets indhold

Processen til generering af støjkonturer er illustreret i figur 2.7.a. Konturer udarbejdes til forskellige formål, og de bestemmer ofte kravene til kilder og forbehandlingen af inputdata. Konturer, der gengiver historisk støjpåvirkning, kan genereres fra faktiske fortegnelser over flyoperationer: operationer, vægte, radaropmålte flyveveje osv. Konturer, der skal anvendes til fremtidige nødvendige planlægningsformål, beror i højere grad på prognoser for trafik og flyveveje og på fremtidige flys præstationer og støjegenskaber.

Figur 2.7.a

Processen til generering af støjkonturer

Uanset kilden til flyvedata bestemmes hver enkelt flyoperation, ankomst eller afgang, i forhold til flyvevejens geometri og flyets støjemission, da den følger den vej (operationer, som hovedsageligt er ens, hvad angår støj og flyvevej, registreres ved simpel multiplikation). Støjemissionen afhænger af flyets egenskaber, primært den effekt, dets motorer genererer. Den anbefalede metode indebærer en opdeling af flyvevejen i segmenter. Afsnit 2.7.3-2.7.6 gør rede for metodens elementer og forklarer princippet om segmentering, som metoden tager udgangspunkt i, samt at det observerede støjniveau for begivenheden er en aggregering af bidragene fra alle støjmæssigt signifikante segmenter på flyvevejen, som hver især kan beregnes uafhængigt af de andre. Afsnit 2.7.3-2.7.6 gør desuden rede for kravene til inputdata i forbindelse med udarbejdelse af en række støjkonturer. I bilag A er der fastlagt detaljerede specifikationer for de påkrævede operationelle data.

I afsnit 2.7.7-2.7.13 beskrives det, hvordan segmenter af flyveveje beregnes ud fra forbehandlede inputdata. Dette omfatter anvendelse af en præstationsanalyse af flyets flyvning (ligninger til dette formål findes i bilag B). Flyvevejene kan variere i betydelig grad: Fly, der følger en rute, er spredt ud over en stribe på grund af virkningen af forskelle i atmosfæriske forhold, flyvevægte og driftsprocedurer, begrænsninger på grund af lufttrafikkontrol osv. Der tages højde for dette ved at beskrive de enkelte flyveveje statistisk — som en central eller »basisvej«, som ledsages af en række spredte veje. Dette er desuden forklaret i afsnit 2.7.7-2.7.13, som henviser til yderligere oplysninger i bilag C.

I afsnit 2.7.14-2.7.19 fastlægges proceduren til beregning af støjniveauet for en enkelt begivenhed, dvs. den støj, der genereres ved et punkt på jorden ved en flyoperation. Bilag D omhandler genberegning af NPD-data til forhold, der afviger fra referenceforholdene. I bilag E forklares den akustiske dipole kilde, som anvendes i modellen til at bestemme lydudbredelsen fra flyvevejssegmenter af en afgrænset længde.

Bortset fra de relevante flyveveje forudsætter brugen af modelleringsforholdene i kapitel 3 og 4 de tilsvarende støj- og præstationsdata for det pågældende fly.

Den vigtigste beregning er at bestemme begivenhedsniveauet for en enkelt flyoperation ved et enkelt iagttagerpunkt. Det skal gentages for alle flyoperationer ved hver af de på forhånd fastsatte punkter, som dækker de påkrævede støjkonturers forventede udbredelse. Ved hvert punkt aggregeres begivenhedsniveauerne, eller der findes et gennemsnit af dem for at nå frem til et »kumulativt niveau« eller en indeksværdi for støjen. Denne del af processen er beskrevet i afsnit 2.7.20 og 2.7.23-2.7.25.

Afsnit 2.7.26-2.7.28 opsummerer muligheder for og krav til tilpasning af støjkonturer til en række støjindeksværdier. Afsnittene indeholder vejledning om generering af konturer og efterbehandling.

2.7.3.    Segmenteringskonceptet

For et givent fly indeholder databasen referenceforhold vedrørende støj-motorkraft-afstand (NPD). For en konstant ligeudflyvning ved en referencehastighed under specificerede atmosfæriske referenceforhold i en specificeret flyvekonfiguration bestemmer referenceforholdene de modtagne lydniveauer for begivenheden, både det maksimale niveau og tidsintegreringen, direkte neden under flyet ( 7 ) som en funktion af afstanden. Med henblik på støjmodellering repræsenteres den vigtige fremdriftskraft ved en støjrelateret effektparameter. Som regel anvendes den korrigerede nettokraft som parameter. Referenceniveauer for begivenheder, som fastsættes ud fra databasen, er tilpasset til at tage højde for både forskelle mellem reelle (dvs. modellerede) og referentielle atmosfæriske forhold og (i forbindelse med støjeksponeringsniveauer) flyets hastighed og, for modtagerpunkter, som ikke befinder sig direkte under flyet, forskelle mellem nedadgående støj og støj, der udbredes lateralt. Sidstnævnte forskel skyldes lateral retningsvirkning (indvirkninger af motorinstallation) og lateral dæmpning. Men på trods af disse tilpasninger gælder begivenhedsniveauerne stadig kun for den totale støj fra flyet ved konstant horisontalflyvning.

Segmentering er den proces, hvorigennem den anbefalede støjkonturmodel tilpasser den uendelige vejs NPD- og laterale data til at beregne den støj, der når en modtager fra en uensartet flyvevej, dvs. en flyvevej, hvor flyets flyvekonfiguration skifter. Med henblik på at beregne støjbegivenhedsniveauet for en flyoperation repræsenteres flyvevejen ved en række sammenhængende segmenter i lige linje, som hver især kan betragtes som en afgrænset del af en uendelig flyvevej, for hvilken NPD og de laterale tilpasninger er kendte. Det maksimale niveau for denne begivenhed er ganske enkelt den største af værdierne for de enkelte segmenter. Det tidsintegrerede niveau for hele støjbegivenheden beregnes ved at summere støjen, der modtages fra et tilstrækkeligt antal segmenter, dvs. de segmenter, der yder et væsentligt bidrag til begivenhedens totale støj.

Metoden, der anvendes til at estimere, hvor meget støj ét afgrænset segment bidrager med til det integrerede niveau for begivenheden, er helt og aldeles empirisk. Energiandelen F — støjen fra segmentet udtrykt som en andel af støjen fra den totale uendelige flyvevej — beskrives ved hjælp af et relativt simpelt udtryk, der omfatter længderetningsvirkningen af flystøjen og modtagerens »udsyn« til segmentet. En årsag til, at en simpel empirisk metode ofte er tilstrækkelig, er, at det meste af støjen som regel kommer fra det nærmeste, ofte tilstødende, segment og derfor befinder den mindste passageafstand til modtageren sig inde i segmentet (ikke ved et af slutpunkterne). Dette betyder, at estimater af støjen fra ikke-tilstødende segmenter i stigende grad bliver baseret på skøn, i takt med at de kommer længere væk fra modtageren, uden at dette går ud over nøjagtigheden i væsentlig grad.

2.7.4.    Flyveveje: Spor og profiler

I forbindelse med modellering er en flyvevej (eller flyvebane) en fuldstændig beskrivelse af flyets bevægelse i rum og tid ( 8 ). Flyvevejen er sammen med fremdriftskraften (eller andre støjrelaterede effektparametre) de oplysninger, der kræves for at beregne den støj, der genereres. Sporet på jorden er den vertikale projicering af flyvevejen på horisontalt terræn. Dette kombineres med den vertikale flyveprofil for at udforme den tredimensionelle flyvevej. Modelleringen af segmenter kræver, at flyvevejen for hver enkelt flyoperation beskrives ved en række sammenhængende segmenter i lige linje. Selve segmenteringsprocessen afhænger af, hvordan man vægter nøjagtighed og effektivitet. Det er nødvendigt at estimere den reelle krumme flyvevej tilstrækkeligt nøjagtigt og samtidig mindske beregningsarbejdet og datakravene. Hvert segment skal bestemmes ud fra de geometriske koordinater for dets slutpunkter og de tilknyttede hastigheds- og motoreffektparametre for flyet (som støjemissionerne afhænger af). Flyveveje og motoreffekt kan beregnes på forskellige måder, primært via a) syntese ud fra en række procedurer og b) analyse af de målte data for flyveprofilen.

Syntese af flyvevejen (a) kræver viden (eller antagelser) om spor på jorden og deres laterale spredning, flyets vægt, hastighed, ►C2  flaps ◄ og kraftstyringsprocedurer, lufthavnens højde samt vind og lufttemperatur. Ligninger til beregning af flyveprofiler ud fra de påkrævede fremdrifts- og aerodynamiske parametre findes i bilag B. Hver ligning indeholder koefficienter (og/eller konstanter), som er baseret på empiriske data for hver enkelt flytype. Ligningerne vedrørende aerodynamik og præstationer i bilag B gør det muligt at tage højde for enhver rimelig kombination af operationel vægt og flyveprocedure for flyene, herunder operationer under forskellige bruttovægte ved start.

Analyse af målte data (b), f.eks. fra flyvedatarekordere, radar eller andet udstyr til sporing af fly, omfatter »reverse engineering«, som i praksis er en omvendt synteseproces (a). I stedet for at estimere status for flyet og motorinstallationen ved flyvesegmenternes slutpunkter ved at integrere indvirkningen af kraften og de aerodynamiske kræfter på flyskroget estimeres kræfterne ved at differentiere ændringerne i højden og flyskrogets hastighed. Procedurerne til behandling af oplysninger om flyvevejen er beskrevet i afsnit 2.7.12.

I et optimalt modelleringsprogram vil hver enkelt flyvning i teorien kunne repræsenteres særskilt. Dette ville sikre, at den nøjagtige rumlige spredning af flyvevejene, som kan være af stor betydning, blev taget i betragtning. Men for at holde forbehandlingen af data og beregningstiden på et rimeligt niveau er det normal praksis at repræsentere striber af flyveveje ved et mindre antal af lateralt forskudte »underspor«. (Vertikal spredning repræsenteres som regel på tilfredsstillende vis ved at gøre rede for virkningen af forskellige flyvevægte på de vertikale profiler.)

2.7.5.    Flystøj og -præstationer

ANP-databasen i bilag I omfatter de fleste nuværende flytyper. Flytyper eller -varianter, hvorom der ikke findes oplysninger på nuværende tidspunkt, kan bedst repræsenteres ved data fra andre fly, som normalt ligner dem, og som findes i databasen.

ANP-databasen omfatter standardiserede »procedurer«, som gør det muligt at udforme en flyveprofil for mindst én fælles støjdæmpende afgangsprocedure. Nyere tilføjelser til databasen omfatter to forskellige støjdæmpende afgangsprocedurer.

2.7.6.    Lufthavne og flyoperationer

Case-specifikke data til beregning af støjkonturerne for et særligt lufthavnsscenarie omfatter følgende.

Generelle lufthavnsdata

Data vedrørende start- og landingsbane

For hver start- og landingsbane:

▼C2

▼M2

Data vedrørende spor på jorden

Flyets spor på jorden skal beskrives ved en række koordinater på den (horisontale) jordoverflade. Kilden til data vedrørende spor på jorden afhænger af, hvorvidt det er muligt at indhente relevante radardata. I så fald skal der via en statistisk analyse af dataene fastlægges pålidelige basisspor og passende tilknyttede (spredte) underspor. I modsat fald udformes basisspor som regel ud fra passende proceduremæssige oplysninger, f.eks. ved at anvende standardiserede instrumentprocedurer for afgang fra luftfartspublikationer. Denne konventionelle beskrivelse omfatter følgende oplysninger:

Disse oplysninger er mindstekravene for at kunne bestemme det centrale spor (basissporet). Men gennemsnitlige støjniveauer, der beregnes på en antagelse om, at flyet følger de nominelle ruter nøjagtigt, kan risikere at indeholde fejl på adskillige decibel. Derfor skal den laterale spredning være repræsenteret, og følgende oplysninger er nødvendige:

Lufttrafikdata

Lufttrafikdata omfatter

De fleste støjdeskriptorer kræver, at begivenheder (f.eks. flyoperationer) defineres som gennemsnitlige daglige værdier i løbet af bestemte døgnperioder (f.eks. dag, aften og nat) — se afsnit 2.7.23-2.7.25.

Topografiske data

Terrænet, der omgiver de fleste lufthavne, er relativt fladt. Dette er imidlertid ikke altid tilfældet, og i visse tilfælde kan det være nødvendigt at tage højde for variationer i terrænhøjden i forhold til lufthavnens referencehøjde. Virkningen af terrænhøjden kan være særlig vigtig tæt ved indflyvningssporene, hvor flyet opererer ved relativt lave højder.

Data vedrørende terrænhøjde udtrykkes som regel som en række (x,y,z)-koordinater for et rektangulært kvadratnet med en vis maskestørrelse. Men parametrene for højdekvadratnettet vil sandsynligvis være forskellige fra parametrene for kvadratnettet, der anvendes til støjberegningen. I så fald kan lineær interpolation anvendes til at estimere de passende z-koordinater i sidstnævnte kvadratnet.

En omfattende analyse af virkningen af særdeles ujævnt terræn på lydudbredelsen er kompliceret og ligger uden for denne metode. Der kan tages højde for moderate ujævnheder ved at antage terrænets »pseudoniveau«, f.eks. ved blot at forhøje eller sænke jordoverfladen til den lokale terrænhøjde (i forhold til referencejordoverfladen) ved hvert modtagerpunkt (se afsnit 2.7.4).

Referenceforhold

De internationale data vedrørende flystøj og -præstationer (ANP-data) normaliseres til standardiserede referenceforhold, som i bredt omfang anvendes til undersøgelser om støj fra lufthavne (se bilag D).

Referenceforhold for NPD-data

Standardiserede målinger af flystøj foretages 1,2 m over jordoverfladen. Der er ingen grund til at tage særlig højde for dette i forhold til modellering, da det kan antages, at begivenhedsniveauerne ikke påvirkes i væsentlig grad af modtagerens højde ( 10 ).

Sammenligninger af estimerede og målte støjniveauer for lufthavne indikerer, at NPD-data kan antages at være anvendelige, når de gennemsnitlige forhold tæt ved overfladen ligger inden for følgende ramme:

Denne ramme menes at omfatte forhold, der findes i de fleste af de største lufthavne i verden. Bilag D indeholder en metode til konvertering af NPD-data til gennemsnitlige lokale forhold, som falder uden for rammen, men i ekstreme tilfælde foreslås det at rådføre sig med de relevante flyproducenter.

Referenceforhold for flyets aerodynamiske data og motordata

Selv om de aerodynamiske data og motordataene i ANP-databasen er baseret på disse forhold, kan de anvendes som anført for banehøjder og gennemsnitlige lufttemperaturer i ECAC-stater, der afviger fra referenceforholdene, uden væsentligt at påvirke nøjagtigheden af de beregnede konturer for det kumulative gennemsnitlige lydniveau (se bilag B).

ANP-databasen indeholder aerodynamiske data for bruttovægten for start og landing, jf. punkt 3 og 4 ovenfor. Dog er det ikke nødvendigt at justere de aerodynamiske data for andre bruttovægte i forbindelse med beregning af kumulativ støj. Her skal beregning af flyveprofilerne for start og stigning, som sker i henhold til procedurerne i bilag B, tage udgangspunkt i den pågældende operationelle bruttovægt ved start.

2.7.7.    Beskrivelse af flyvevejen

Støjmodellen kræver, at hver enkelt flyoperation beskrives ved dens tredimensionelle flyvevej og den skiftende motoreffekt og hastighed langs denne vej. Som regel repræsenterer en modelleret operation en delmængde af den samlede lufthavnstrafik, f.eks. en række (formodede) identiske operationer med samme type fly, vægt og driftsprocedure på et enkelt spor på jorden. Dette spor kan i sig selv være et af adskillige spredte »underspor«, som anvendes til at modellere, hvad der i virkeligheden er en stribe af spor, der følger en angivet rute. Striben af spor på jorden, de vertikale profiler og flyets driftsparametre fastlægges ud fra data vedrørende inputscenariet samt flydata fra ANP-databasen.

Dataene vedrørende støj-motorkraft-afstand (i ANP-databasen) bestemmer støj fra fly, der tilbagelægger idealiserede flyveveje af uendelig længde ved konstant hastighed og effekt. For at tilpasse disse data til flyveveje i terminalområder, som er kendetegnet ved hyppige ændringer i effekt og hastighed, brydes hver enkelt vej op i afgrænsede rette segmenter. Støjbidragene fra hvert segment summeres derefter ved iagttagerens position.

2.7.8.    Forholdet mellem flyvevej og flyvekonfiguration

Et flys tredimensionelle flyvevej bestemmer de geometriske aspekter af lydspredning og -udbredelse mellem fly og iagttager. Ved en bestemt flyvevægt og under bestemte atmosfæriske forhold styres flyvevejen udelukkende af rækkefølgen af ændringer i effekt, ►C2  flaps ◄ og flyvehøjde, som piloten (eller det automatiske flyvestyringssystem) foretager for at følge ruter og fastholde højder og hastigheder bestemt af lufttrafikkontrollen — i overensstemmelse med flyoperatørens sædvanlige driftsprocedurer. Disse instruktioner og handlinger deler flyvevejen op i forskellige faser, som udgør naturlige segmenter. På det horisontale plan omfatter de lige strækninger, som er lig med afstanden til den næste drej, defineret af radius og ændring af kurs. På det vertikale plan defineres segmenter ved den tid og/eller afstand, det kræver at opnå de nødvendige ændringer i hastighed fremad og/eller højde ved bestemte effekt- og ►C2  flapindstillinger ◄ . De tilsvarende vertikale koordinater benævnes ofte profilpunkter.

I forbindelse med støjmodellering genereres information om flyvevejen enten ved syntese ud fra en række procedurer (f.eks. dem, piloten følger) eller ved analyse af radardata, dvs. fysiske målinger af flyveveje, der er blevet fløjet. Uanset metoden reduceres både horisontale og vertikale former af flyvevejen til segmenterede former. Flyvevejens horisontale form (dvs. dens todimensionale projicering på jorden) er sporet på jorden, som er bestemt af de indkommende eller udgående ruter. Dets vertikale form, som beregnes ud fra profilpunkterne, og de tilhørende flyveparametre hastighed, krængningsvinkel og effektindstilling udgør til sammen flyveprofilen, som afhænger af flyveproceduren, som normalt fastlægges af flyproducenten og/eller -operatøren. Flyvevejen udformes ved at sammenlægge den todimensionelle flyveprofil med det todimensionelle spor på jorden for at skabe en række tredimensionelle flyvevejssegmenter.

For et givent sæt procedurer bør det bemærkes, at profilen afhænger af sporet på jorden. F.eks. er flyets stigningshastighed mindre ved drej end ved ligeudflyvning ved samme kraft og hastighed. Selv om denne vejledning forklarer, hvor man tager højde for dette afhængighedsforhold, bør man anerkende, at dette normalt vil medføre særligt høje beregningsomkostninger, og brugere kan vælge at antage, at flyveprofilen og sporet på jorden kan behandles som uafhængige enheder i forbindelse med modellering, dvs. at stigningsprofilen ikke påvirkes af drej. Det er imidlertid vigtigt at bestemme ændringer i krængningsvinklen, som kræves ved drej, da disse har en vigtig indvirkning på lydemissionernes retningsvirkning.

Den støj, der modtages fra et flyvevejssegment, afhænger af segmentets geometri i forhold til iagttageren og flyets flyvekonfiguration. Men disse elementer er forbundet med hinanden. En ændring i ét element medfører en ændring i et andet, og det er nødvendigt at sikre, at flyets konfiguration ved alle punkter på vejen stemmer overens med dets bevægelser langs vejen.

Ved en syntese af en flyvevej, dvs. når en flyvevej udformes ud fra et sæt procedurer, der beskriver pilotens valg af motoreffekt, ►C2  flapvinkel ◄ og acceleration/vertikal hastighed, er det bevægelsen, der skal beregnes. Ved en analyse af en flyvevej er det modsatte tilfældet: Motorens effektindstilling skal estimeres ud fra flyets observerede bevægelser — ud fra radardata eller nogle gange, i forbindelse med særlige undersøgelser, ud fra data fra flyets flyvedatarekordere (selv om motoreffekten i sidstnævnte tilfælde som regel indgår i dataene). Under alle omstændigheder skal koordinaterne og flyveparametrene ved alle segmenternes slutpunkter indgå i støjberegningen.

Bilag B indeholder ligninger, der forbinder de kræfter, der øver indflydelse på et fly og dets bevægelser, og forklarer, hvordan de løses for at bestemme egenskaberne for de segmenter, der udgør flyvevejen. ►C2  De forskellige typer segmenter (og de afsnit i bilag B, der dækker dem) er startrullestrækningen (B5), stigning ved konstant hastighed (B6), effektnedsættelse (B7), accelererende stigning og optræk af flaps (B8), accelererende stigning efter optræk af flaps (B9), nedstigning og deceleration (B10) og endelig indflyvning (B11). ◄

Ved modellering i praksis er det uundgåeligt at forenkle processen i et vist omfang. Kravet hertil afhænger af programmets type, resultaternes betydning og de tilgængelige ressourcer. En generel forudsætning for forenkling, som selv gør sig gældende ved de mest komplicerede programmer, er, at flyveprofilerne og -konfigurationerne på alle undersporene er de samme som på basissporet, når man tager højde for spredning af flyvevejene. Der skal bruges mindst 6 underspor (se afsnit 2.7.11). Dette nedbringer voldsomt omfanget af beregningerne og medfører et ekstremt lille tab, hvad angår nøjagtighed.

2.7.9.    Kilder til flyvevejsdata

Radardata

Selv om flyets flyvedatarekordere kan producere data af meget høj kvalitet, er disse data svære at tilvejebringe med henblik på modellering, og radardata skal betragtes som den mest umiddelbart tilgængelige kilde til information om reelle flyveveje, der er blevet fløjet ved lufthavne ( 11 ). Da de ofte kan tilvejebringes fra lufthavnenes støj- og flyvevejsovervågningssystemer, anvendes de i stigende grad til modellering af støj.

En sekundær overvågningsradar viser et flys flyvevej som en række positionelle koordinater i intervaller, som svarer til den tid, det tager radarscanneren at rotere, typisk omkring 4 sekunder. Flyets position over jorden bestemmes i polære koordinater — højde og azimut — fra det reflekterede radarekko (selv om overvågningssystemet som regel omsætter dem til kartesiske koordinater). Flyets højde ( 12 ) måles med flyets egen højdemåler og sendes til lufttrafikkontrollens computer ved hjælp af en transponder, der aktiveres af radaren. Dog er der væsentlige iboende positionsfejl på grund af radiointerferens og begrænset dataopløsning (de har dog ingen konsekvens for den tilsigtede lufttrafikkontrol). Hvis der er brug for flyvevejen for en bestemt flyoperation, er det derfor nødvendigt at udjævne dataene ved hjælp af en passende kurvetilpasningsteknik. Med henblik på støjmodellering kræves der som regel en statistisk beskrivelse af en stribe af flyveveje, f.eks. for alle operationer på en rute eller kun for bevægelser for en bestemt flytype. Her kan de målefejl, der er forbundet med de relevante statistikker, reduceres til ubetydelighed ved hjælp af gennemsnitsprocesserne.

Procedurer

I mange tilfælde er det ikke muligt at modellere flyveveje på baggrund af radardata, fordi de nødvendige kilder ikke er tilgængelige, eller fordi der er tale om et fremtidigt scenarie, som der ikke eksisterer relevante radardata for.

Ved mangel på radardata, eller hvis det ikke er hensigtsmæssigt at anvende dem, er det nødvendigt at estimere flyvevejene på baggrund af det operationelle vejledningsmateriale, f.eks. instruktioner til flybesætningen fra luftfartspublikationer og flyets driftsmanualer — her benævnt procedurer. Rådgivning vedrørende tolkning af dette materiale kan indhentes hos lufttrafikkontrolmyndigheder og luftfartsoperatørerne, om nødvendigt.

2.7.10.    Koordinatsystemer

Det lokale koordinatsystem

Det lokale koordinatsystem (x,y,z) er kartesisk og har sit nulpunkt ved flyvepladsens referencepunkt (XARP,YARP,ZARP ), hvor ZARP er lufthavnens referencehøjde, og z = 0 bestemmer den nominelle jordoverflade, hvorudfra konturerne normalt beregnes. Flyets kurs ξ i xy-planet måles med uret fra magnetisk nord (se figur 2.7.b). Alle iagttagerplaceringer, basiskvadratnet til beregning og støjkonturpunkterne er udtrykt i lokale koordinater ( 13 ).

Figur 2.7.b

Det lokale koordinatsystem (x,y,z) og fast koordinat s for sporet på jorden

Det faste koordinatsystem for spor på jorden

Dette koordinat er specifikt for hver enkelt spor på jorden og repræsenterer afstand s, som måles langs sporet i flyveretningen. For startspor måles s fra startpunktet, og for landingsspor fra landingstærskelen. Dermed bliver s negativt i områder

Operationelle parametre såsom højde, hastighed og effektindstilling udtrykkes som funktioner af s.

Flyets koordinatsystem

For det faste kartesiske koordinatsystem for flyet (x′,y′,z′) er nulpunktet flyets nuværende position. Aksesystemet defineres af stigningsvinklen γ, flyveretningen ξ og krængningsvinklen ε (se figur 2.7.c).

Figur 2.7.c

Flyets faste koordinatsystem (x′,y′,z′)

▼C2

Topografiens indvirkning

▼M2

I de tilfælde, hvor der skal tages højde for topografien (se afsnit 2.7.6), skal koordinat z for flyets højde, erstattes med z′ = z – zo (hvor zo er z-koordinatet for iagttagerens placering O) i forbindelse med estimering af udbredelsesafstanden d. Geometrien mellem flyet og iagttageren er vist i figur 2.7.d. Definitionerne af d og ℓ kan findes i afsnit 2.7.14-2.7.19 ( 14 ).

Figur 2.7.d

Terrænhøjden langs (til venstre) og lateralt (til højre) på sporet på jorden

(Den nominelle jordoverflade z = 0 passerer gennem flyvepladsens referencepunkt. O er iagttagerens placering)

2.7.11.    Spor på jorden

Basisspor

Basissporet bestemmer midten af striben af spor, som følges af fly, der flyver en bestemt rute. Med henblik på modellering af flystøj defineres det enten i) ved forskrevne operationelle data såsom instruktioner til piloter fra luftfartspublikationer eller ii) ved statistisk analyse af radardata som beskrevet i afsnit 2.7.9 — når disse data er tilgængelige og relevante i forhold til modelleringsøvelsens behov. Det er normalt ret ligetil at udforme sporet ud fra operationelle instruktioner, da de fastsætter en række strækninger, som enten er lige (bestemt ud fra længde og kurs) eller cirkulære buer, som defineres ved drejehastighed og ændring af kurs. Se illustration i figur 2.7.e.

Figur 2.7.e

Geometrien for spor på jorden i forhold til drej og lige segmenter

Det er mere kompliceret at tilpasse et basisspor til radardata, for det første fordi drej i virkeligheden foretages ved forskellige hastigheder, og for det andet fordi linjen tilsløres af spredningen af data. Som tidligere forklaret findes der endnu ikke formaliserede procedurer, og det er almindelig praksis at parre segmenter, både lige og krumme, til de gennemsnitlige positioner, der beregnes ud fra tværsnit af radarsporene i intervaller langs ruten. I fremtiden vil der sandsynligvis blive udviklet computeralgoritmer til denne opgave, men for øjeblikket er det op til modelløren at beslutte, hvordan de tilgængelige data udnyttes bedst muligt. En vigtig faktor er, at flyets hastighed og drejeradius bestemmer krængningsvinklen og, som det ses i afsnit 2.7.19, styres støjen på jorden samt placeringen af selve flyvevejen af ikke-symmetrier af lydspredning omkring flyvevejen.

I teorien kræver en glidende overgang fra ligeudflyvning til et fastlagt drej i radius, at flyet øjeblikkeligt antager en krængningsvinkel ε, hvilket er fysisk umuligt. I praksis varer det et givent tidsrum, før krængningsvinklen når den værdi, der kræves for at fastholde en bestemt hastighed og drejeradius r, hvorunder drejeradiussen indsnævres fra uendelig til r. Med henblik på modellering kan der ses bort fra overgangen i radius, og krængningsvinklen kan antages at stige regelmæssigt fra nul (eller en anden startværdi) til ε ved begyndelsen af drejet og at være den næste værdi af ε ved drejets slutpunkt ( 15 ).

Spredning af spor

Når det er muligt, skal bestemmelse af lateral spredning og repræsentative underspor baseres på relevante erfaringer fra lufthavnen, der indgår i undersøgelsen. Dette sker normalt ved en analyse af stikprøver af radardata. Først skal dataene grupperes efter rute. Startspor er kendetegnet ved betydelig lateral spredning, som der skal tages højde for at opnå en nøjagtig modellering. Ankomstruter løber ofte sammen i en meget smal stribe omkring den endelige indflyvningsbane, og det er som regel tilstrækkeligt at lade alle ankomster repræsentere ved et enkelt spor. Men hvis ankomststriberne er brede inden for støjkonturernes område, kan det være nødvendigt at lade dem repræsentere ved underspor på samme måde som ved startruter.

Det er almindelig praksis at behandle dataene fra en enkelt rute som en prøve fra en enkelt population, som skal repræsenteres ved et basisspor og et sæt spredte underspor. Hvis nærmere undersøgelser viser, at dataene for forskellige flykategorier eller -operationer afviger væsentligt (f.eks. bør store og små fly have markant forskellige drejeradiusser), kan det være hensigtsmæssigt at underinddele dataene yderligere i forskellige striber. For hver stribe bestemmes de laterale spredninger af sporene som en funktion af afstanden fra nulpunktet. Operationerne fordeles derefter mellem et basisspor og et passende antal spredte underspor på baggrund af fordelingsstatistikkerne.

Da det som regel er uklogt at se bort fra virkningen af spredningen af sporene, skal der bestemmes en nominel lateral spredning på tværs af og vinkelret på basissporet ved hjælp af en konventionel fordelingsfunktion, hvis det ikke er muligt at anvende målte stribedata. Beregnede værdier for støjindeks er ikke specielt følsomme over for den laterale fordelings nøjagtige form: Normalfordelingen (Gaussfordelingen) giver en passende beskrivelse af mange radarmålte striber.

Som regel anvendes en diskret approksimation med 7 punkter (dvs. at den laterale spredning repræsenteres ved 6 underspor, som er ligeligt fordelt omkring basissporet). Afstanden mellem undersporene afhænger af standardafvigelsen for den laterale spredningsfunktion.

For spor med en normal fordeling med en standardafvigelse S, befinder 98,8 % af sporene sig inden for en korridor med grænser ved ± 2,5 · S. Tabel 2.7.a viser afstanden mellem de seks underspor og procentdelen af de samlede operationer, de enkelte spor tilskrives. I bilag C findes værdier for andre antal af underspor.

Standardafvigelsen S er en funktion af koordinatet s langs basissporet. Det kan specificeres sammen med beskrivelsen af basissporet i databladet om flyvespor i bilag A3. Ved mangel på indikatorer for standardafvigelsen, f.eks. fra radardata, der beskriver sammenlignelige flyvespor, anbefales følgende værdier:

Af praktiske hensyn antages S(s) at være nul mellem startpunktet og s = 2 700 m eller s = 3 300 m, afhængigt af drejets omfang. Ruter, der omfatter mere end ét drej, skal behandles i henhold til ligning (2.7.2). For ankomster kan der ses bort fra den laterale spredning inden for de sidste 6 000 m inden landing.

2.7.12.    Flyveprofiler

Flyveprofilen er en beskrivelse af flyoperationen på det vertikale plan over sporet på jorden i form af position, hastighed, krængningsvinkel og motoreffektindstilling. En af de vigtigste opgaver for brugerne af modellen er at fastlægge flyveprofiler for flyet, der i tilstrækkelig grad og effektivt opfylder modelleringsprogrammets krav uden at bruge urimelige mængder tid og ressourcer. For at opnå en høj nøjagtighed skal profilerne naturligvis nøje afspejle de flyoperationer, de har til formål at repræsentere. Dette kræver pålidelig information om de atmosfæriske forhold, flytyper og -varianter, operationelle vægte og driftsprocedurer — ændringer i kraft og ►C2  flapindstillinger ◄ samt afvejningen mellem ændringer i højde og hastighed — hvorfra der udregnes et gennemsnit for de(t) pågældende tidsrum. Ofte er sådanne detaljerede oplysninger ikke til rådighed, men det er ikke nødvendigvis en hindring. Selv om de er tilgængelige, skal modelløren bruge sin dømmekraft til at afstemme nøjagtigheden og detaljeringsgraden af inputoplysningerne med behovene for og anvendelsen af konturoutputtene.

Syntesen af flyveprofiler ud fra »procedurerne« indhentet fra ANP-databasen eller fra luftfartsoperatører beskrives i afsnit 2.7.13 og i bilag B. Den proces, som ofte er modellørens eneste mulighed, når der ikke er radardata til rådighed, munder både ud i flyvevejens geometri og de tilhørende ændringer i hastighed og kraft. Det antages normalt, at alle (ens) fly i en stribe, uanset om de tilskrives basissporet eller de spredte underspor, følger basissporets profil.

Ud over ANP-databasen, som indeholder standardoplysninger om procedurer, er luftfartsoperatører de bedste kilder til pålidelig information, f.eks. om de procedurer, de anvender, og om de vægte, der typisk flyves med. For enkelte flyvninger er den »gyldne standard«, for så vidt angår kilder, flyets flyvedatarekorder (FDR), hvorfra alle relevante oplysninger kan indhentes. Men selv hvis disse data er til rådighed, kræves der en omfattende forbehandling. Derfor, og i tråd med de nødvendige økonomiske overvejelser i forbindelse med modelleringen, foretager man som regel i praksis et kvalificeret skøn over gennemsnitsvægten og driftsprocedurerne.

Man bør være forsigtig med at anvende standardprocedurer fra ANP-databasen (som sædvanligvis anvendes, når de reelle procedurer ikke er kendte). Der er tale om standardiserede procedurer, som følges i vid udstrækning, men som operatørerne måske ikke anvender i visse tilfælde. En vigtig faktor er bestemmelse af motorkraft ved start (og nogle gange stigning), som til en vis grad afhænger af de faktiske omstændigheder. Det er især almindelig praksis at sænke kraftniveauet under start (fra den højst mulige kraft) med henblik på at forlænge motorens levetid. I bilag B findes en vejledning om, hvordan man anvender normal praksis, hvilket som regel vil udmønte sig i mere realistiske konturer end ved at antage maksimal kraft. Men hvis banen f.eks. er kort og/eller den gennemsnitlige lufttemperatur er høj, er det sandsynligvis mere realistisk at antage maksimal kraft.

I forbindelse med modellering af reelle scenarier kan nøjagtigheden øges ved, at man anvender radardata til at supplere eller erstatte disse nominelle oplysninger. Flyveprofiler kan bestemmes ud fra radardata på samme måde som de laterale basisspor — men først efter, at trafikken opdeles efter flytype og -variant og nogle gange efter vægt og etapelængde (men ikke efter spredning) — med henblik på for hver undergruppe at udforme en gennemsnitsprofil for højde og hastighed i forhold til den tilbagelagte afstand ved jorden. Denne enkelte profil knyttes som regel til både basissporet og undersporene i forbindelse med den efterfølgende sammenlægning med sporet på jorden.

Hvis man kender flyets vægt, kan ændringer i hastighed og fremdriftskraft udregnes ved at løse bevægelsesligningerne trin for trin. Før dette er det god idé at forbehandle dataene for at mindske virkningerne af radarfejl, som kan gøre accelerationsestimaterne upålidelige. Under alle omstændigheder skal man for det første omdefinere profilen ved at justere rette segmenter, således at de repræsenterer de relevante flyveetaper, og alle segmenter er kategoriseret korrekt: f.eks. som startrullestrækning, stigning eller nedgang ved konstant hastighed, kraftnedsættelse eller acceleration/deceleration med eller uden ændringer i ►C2  flapindstillingerne ◄ . Flyets vægt og de atmosfæriske forhold er også nødvendige input.

I afsnit 2.7.11 gøres det klart, at der er behov for særlige foranstaltninger for at tage højde for den laterale spredning af flyvespor omkring de nominelle ruter eller basisruterne. Stikprøver af radardata er kendetegnet ved lignende spredninger af flyveveje på det vertikale plan. Det er dog ikke almindelig praksis at modellere vertikal spredning som en uafhængig variabel. Den opstår oftest på grund af forskelle i flyets vægte og driftsprocedurer, som der tages højde for i forbindelse med forbehandlingen af inputdata vedrørende trafik.

2.7.13.    Udformning af flyvevejssegmenter

Hver enkelt flyvevej skal bestemmes ud fra en række segmentkoordinater (knudepunkter) og flyveparametre. For det første bestemmes koordinaterne for segmenterne for sporet på jorden. Dernæst beregnes flyveprofilen med øje for, at profilen ved en bestemt række af procedurer afhænger af sporet på jorden. F.eks. er flyets stigningshastighed mindre ved drej end ved ligeudflyvning ved samme kraft og hastighed. Endelig udformes flyvevejen ved at sammenlægge den todimensionelle flyveprofil med det todimensionelle spor på jorden ( 16 ).

Sporet på jorden

Uanset om der er tale om et basisspor eller et spredt underspor bestemmes et spor på jorden ud fra en række (x,y)-koordinater på jordoverfladen (f.eks. fra radaroplysninger) eller ved en række vektoriserende kommandoer, der beskriver rette segmenter og cirkulære buer (drej med defineret radius r og kursændring Δξ).

Med henblik på modellering af segmenter repræsenteres en bue ved en række af rette segmenter, der er tilpasset til buestykker. Selv om de ikke optræder eksplicit i segmenterne i sporet på jorden, har flyets krængning under drej indvirkning på udregningen af dem. I bilag B4 forklares det, hvordan krængningsvinkler under et regelmæssigt drej udregnes, men de anvendes eller fjernes naturligvis ikke øjeblikkeligt i praksis. Der er ingen forskrifter for behandling af overgange mellem lige og drejende flyvning eller mellem et drej og et umiddelbart efterfølgende drej. Som regel har detaljerne, som er op til brugeren (se afsnit 2.7.11), sandsynligvis en ubetydelig indvirkning på de endelige konturer. Kravet eksisterer primært for at undgå tydelige diskontinuiteter ved drejets slutpunkter, og det kan nemt indfris ved f.eks. at indsætte korte overgangssegmenter, hvorover krængningsvinklen ændrer sig lineært med afstanden. Kun i det særlige tilfælde, hvor et bestemt drej forventes at have en dominerende indvirkning på de endelige konturer, er det nødvendigt at modellere overgangens dynamikker på en mere realistisk måde for at knytte krængningsvinklen til bestemte flytyper og bestemme passende rullehastigheder. Her er det tilstrækkeligt at anføre, at buestykkernes slutpunkt Δξovergang for ethvert drej bestemmes af kravene til krængningsvinklens ændringer. Resten af buen med kursændringen Δξ – 2 · Δξovergang grader deles op i nbue buestykker i henhold til ligningen:

hvor int(x) er en funktion, der returnerer heltallet af x. Derefter udregnes kursændringen Δξ stykke for hvert buestykke som

hvor nstykke skal være stort nok for at sikre, at Δξ stykke ≤ 30 grader. Segmenteringen af en bue (uden de afsluttende overgangsundersegmenter) er illustreret i figur 2.7.f ( 17 ).

Figur 2.7.f

Udformning af flyvevejssegmenter, der deler drej op i segmenter af længde Δs (øverst i det horisontale plan, nederst i det vertikale plan)

Flyveprofil

De parametre, der beskriver hvert segment i flyveprofilen ved segmentets start (endelse 1) og slutpunkt (endelse 2), er:

For at udforme en flyveprofil ud fra en række procedurer (syntese af flyvevej) udformes segmenterne i rækkefølge for at opnå de nødvendige forhold ved slutpunkterne. Slutpunktsparametrene for hvert segment bliver til startpunktparametrene for det næste segment. Ved alle beregninger af segmenterne er parametrene kendt fra starten, og de nødvendige forhold ved slutningen bestemmes af den pågældende procedure. De enkelte procedurer er enten bestemt ud fra ANP-standarderne eller af brugeren (f.eks. i flyets flyvemanualer). Slutforholdene er som regel højde og hastighed, og udformningen af profilen har til formål at bestemme den sporafstand, der tilbagelægges for at opnå disse forhold. De ubestemte parametre bestemmes gennem beregninger af flyvepræstationer, hvilket er beskrevet i bilag B.

Hvis sporet på jorden er lige, kan profilpunkterne og de tilhørende flyveparametre bestemmes uafhængigt af sporet på jorden (krængningsvinklen er altid nul). Spor på jorden er imidlertid sjældent lige. De indeholder som regel drej, og for at opnå de bedste resultater er det nødvendigt at tage højde for dem i udregningen af den todimensionelle flyveprofil og om nødvendigt dele profilsegmenterne op ved knudepunkter i sporet på jorden for at indsætte ændringer i krængningsvinklen. Som regel er længden af det næste segment ukendt fra starten, og der foretages en foreløbig udregning under antagelse af en uændret af krængningsvinkel. Hvis det viser sig, at det foreløbige segment strækker sig over et eller flere knudepunkter i sporet på jorden (det første ved s, dvs. s1 < s < s2 ), afkortes segmentet ved s, og parametrene beregnes der ved interpolation (se nedenfor). Disse parametre bliver slutpunktsparametrene for det nuværende segment og startpunktsparametrene for et nyt segment, som stadig har de samme slutforhold som mål. Hvis der ikke er et intervenerende knudepunkt i sporet på jorden, bekræftes det foreløbige segment.

Hvis der ses bort fra indvirkningen af drej på flyveprofilen, vedtages proceduren med ligeudflyvning og et enkelt segment, selv om oplysningerne om krængningsvinklen bibeholdes med henblik på efterfølgende anvendelse.

Uanset om indvirkningen af drej modelleres fuldt ud eller ej, genereres hver enkelt tredimensionel flyvevej ved at lægge dens todimensionelle flyveprofil sammen med dens todimensionelle spor på jorden. Resultatet er en række koordinatsæt (x,y,z), som enten er et knudepunkt på det segmenterede spor på jorden, et knudepunkt på flyveprofilen eller begge dele. Profilpunkterne ledsages af de tilsvarende værdier for højde z, hastighed ved jorden V, krængningsvinkel ε og motoreffekt P. For et punkt på sporet (x,y), som ligger mellem slutpunkterne i et flyveprofilsegment, interpoleres flyveparametrene som følger: