02002L0049 — EL — 25.03.2020 — 005.001

Το κείμενο αυτό αποτελεί απλώς εργαλείο τεκμηρίωσης και δεν έχει καμία νομική ισχύ. Τα θεσμικά όργανα της Ένωσης δεν φέρουν καμία ευθύνη για το περιεχόμενό του. Τα αυθεντικά κείμενα των σχετικών πράξεων, συμπεριλαμβανομένων των προοιμίων τους, είναι εκείνα που δημοσιεύονται στην Επίσημη Εφημερίδα της Ευρωπαϊκής Ένωσης και είναι διαθέσιμα στο EUR-Lex. Αυτά τα επίσημα κείμενα είναι άμεσα προσβάσιμα μέσω των συνδέσμων που περιέχονται στο παρόν έγγραφο

Τροποποιείται από:

Διορθώνεται από:

▼B

ΟΔΗΓΙΑ 2002/49/ΕΚ ΤΟΥ ΕΥΡΩΠΑΪΚΟΥ ΚΟΙΝΟΒΟΥΛΙΟΥ ΚΑΙ ΤΟΥ ΣΥΜΒΟΥΛΙΟΥ

της 25ης Ιουνίου 2002

σχετικά με την αξιολόγηση και τη διαχείριση του περιβαλλοντικού θορύβου

Άρθρο 1

Στόχοι

Άρθρο 2

Πεδίο εφαρμογής

Άρθρο 3

Ορισμοί

Για τους σκοπούς της παρούσας οδηγίας, νοούνται ως:

▼M3

▼B

Άρθρο 4

Εφαρμογή και ευθύνη

Άρθρο 5

Δείκτες θορύβου και εφαρμογή

Μέχρις ότου καταστεί υποχρεωτική η χρησιμοποίηση των κοινών μεθόδων αξιολόγησης για τον προσδιορισμό των Lden και Lnight, τα κράτη μέλη μπορούν να χρησιμοποιούν για το σκοπό αυτό υπάρχοντες εθνικούς δείκτες θορύβου και συναφή δεδομένα, τα οποία θα πρέπει να μετατρέπονται στους προαναφερόμενους δείκτες. Αυτά τα δεδομένα δεν πρέπει να είναι παλαιότερα των τριών ετών.

Άρθρο 6

Μέθοδοι αξιολόγησης

▼M4

▼B

▼M4

Ανατίθεται στην Επιτροπή η εξουσία να εκδίδει κατ’ εξουσιοδότηση πράξεις σύμφωνα με το άρθρο 12α, για την τροποποίηση του παραρτήματος III, προκειμένου να καθορίζονται κοινές μέθοδοι αξιολόγησης για τον προσδιορισμό των επιβλαβών επιδράσεων.

▼B

Άρθρο 7

Στρατηγική χαρτογράφηση θορύβου

Το αργότερο στις 30 Ιουνίου 2005, και ακολούθως ανά πενταετία, τα κράτη μέλη γνωστοποιούν στην Επιτροπή τους μεγάλους οδικούς άξονες, όπου καταγράφεται κυκλοφορία άνω των έξι εκατομμυρίων οχημάτων ετησίως, τους μεγάλους σιδηροδρομικούς άξονες όπου διακινούνται άνω των 60 000 συρμών ετησίως, τα μεγάλα αεροδρόμια και τα πολεοδομικά συγκροτήματα άνω των 250 000 κατοίκων, εντός των επικρατειών τους.

Το αργότερο στις 31 Δεκεμβρίου 2008, τα κράτη μέλη γνωστοποιούν στην Επιτροπή όλα τα πολεοδομικά συγκροτήματα και όλους τους μεγάλους οδικούς και σιδηροδρομικούς άξονες, εντός των επικρατειών τους.

Άρθρο 8

Σχέδια δράσης

Τα μέτρα που λαμβάνονται στα πλαίσια των σχεδίων επαφίενται στη διακριτική ευχέρεια των τοπικών αρχών αλλά θα πρέπει να αποσκοπούν, κυρίως, στην αντιμετώπιση προτεραιοτήτων οι οποίες ενδέχεται να επισημανθούν λόγω υπέρβασης κάποιας οικείας οριακής τιμής ή βάσει άλλων κριτηρίων της εκλογής των κρατών μελών, και να εφαρμόζονται ιδίως στις πιο σημαντικές περιοχές, οι οποίες προσδιορίζονται σύμφωνα με την επιχειρηθείσα χαρτογράφηση θορύβου.

▼M3

Οι επανεξετάσεις και αναθεωρήσεις, οι οποίες σύμφωνα με το πρώτο εδάφιο είναι προγραμματισμένες να πραγματοποιηθούν το 2023, μετατίθενται ώστε να πραγματοποιηθούν το αργότερο στις 18 Ιουλίου 2024.

▼B

Όταν η υποχρέωση διεξαγωγής διαδικασίας συμμετοχής του κοινού απορρέει ταυτόχρονα από την παρούσα οδηγία και από άλλο κοινοτικό νομοθέτημα, τα κράτη μέλη μπορούν να προβλέπουν κοινές διαδικασίες, ώστε να αποφεύγεται η επικάλυψη.

Άρθρο 9

Ενημέρωση των πολιτών

▼M3

▼B

Άρθρο 10

Συλλογή και δημοσίευση δεδομένων από τα κράτη μέλη και την Επιτροπή

▼M3

▼B

Άρθρο 11

Επισκόπηση — Εκθέσεις

▼M4

Άρθρο 12

Προσαρμογή στην τεχνολογική και επιστημονική πρόοδο

Ανατίθεται στην Επιτροπή η εξουσία να εκδίδει κατ’ εξουσιοδότηση πράξεις σύμφωνα με το άρθρο 12α, ώστε να τροποποιεί το σημείο 3 του παραρτήματος I και τα παραρτήματα II και ΙΙΙ, προσαρμόζοντάς τα στην τεχνολογική και επιστημονική πρόοδο.

▼M4

Άρθρο 12α

Άσκηση της εξουσιοδότησης

▼B

Άρθρο 13

Επιτροπή

Η προθεσμία που προβλέπεται στο άρθρο 5 παράγραφος 6 της απόφασης 1999/468/ΕΚ ορίζεται σε τρεις μήνες.

▼M4 —————

▼B

Άρθρο 14

Μεταφορά στο εθνικό δίκαιο

Οι εν λόγω διατάξεις, όταν θεσπίζονται από τα κράτη μέλη, αναφέρονται στην παρούσα οδηγία ή συνοδεύονται από παρόμοια αναφορά κατά την επίσημη δημοσίευσή τους. Ο τρόπος της αναφοράς καθορίζεται από τα κράτη μέλη.

Άρθρο 15

Έναρξη ισχύος

Η παρούσα οδηγία αρχίζει να ισχύει την ημέρα της δημοσίευσής της στην Επίσημη Εφημερίδα των Ευρωπαϊκών Κοινοτήτων.

Άρθρο 16

Αποδέκτες

Η παρούσα οδηγία απευθύνεται στα κράτη μέλη.

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ I

ΔΕΙΚΤΕΣ ΘΟΡΥΒΟΥ

οι οποίοι αναφέρονται στο άρθρο 5

1.   Ορισμός του επιπέδου ημέρας-βραδιού-νύχτας Lden

Το επίπεδο ημέρας-βραδιού-νύχτας Lden, σε ντεσιμπέλ (dB), ορίζεται με τον ακόλουθο τύπο:

όπου:

με δεδομένο ότι:

και ότι:

Το ύψος του σημείου αξιολόγησης του Lden εξαρτάται από την εκάστοτε περίσταση:

2.   Ορισμός του δείκτη νυχτερινού θορύβου

Ο δείκτης νυχτερινού θορύβου Lnight είναι η A-σταθμισμένη μακροπρόθεσμη μέση ηχοστάθμη, όπως ορίζεται στο πρότυπο ISO 1996-2: 1987, προσδιορισμένη με βάση όλες τις νυχτερινές περιόδους επί ένα έτος,

με δεδομένο ότι:

3.   Πρόσθετοι δείκτες θορύβου

Σε μερικές περιπτώσεις, εκτός των δεικτών Lden και Lnight, και, κατά περίπτωση, των δεικτών Lday και Levening, μπορεί να αποδειχθεί αποτελεσματική η χρησιμοποίηση ειδικών δεικτών θορύβου και αντίστοιχων οριακών τιμών. Δίνονται τα ακόλουθα παραδείγματα:

▼M2

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ II

ΜΕΘΟΔΟΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΔΕΙΚΤΕΣ ΘΟΡΥΒΟΥ

(που αναφέρονται στο άρθρο 6 της οδηγίας 2002/49/ΕΚ)

1.   ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Οι τιμές Lden και Lnight προσδιορίζονται με υπολογισμό στις θέσεις αξιολόγησης, σύμφωνα με τη μέθοδο που ορίζεται στο κεφάλαιο 2 και τα δεδομένα που περιγράφονται στο κεφάλαιο 3. Οι μετρήσεις δύνανται να εκτελούνται σύμφωνα με το κεφάλαιο 4.

2.   ΚΟΙΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΤΟΥ ΘΟΡΥΒΟΥ

2.1.    Γενικές διατάξεις — Θόρυβοι οδικής και σιδηροδρομικής κυκλοφορίας και βιομηχανικοί θόρυβοι

2.1.1.    Δείκτες, εύρος συχνοτήτων και ορισμοί ζωνών συχνοτήτων

Οι υπολογισμοί του θορύβου ορίζονται ►C1  στο φάσμα συχνότητας ζωνών οκτάβας από 63 Hz έως 8 kHz ◄ . Τα αποτελέσματα των ζωνών συχνοτήτων παρέχονται στο αντίστοιχο διάστημα συχνοτήτων.

Οι υπολογισμοί εκτελούνται σε οκταβικές ζώνες για τους θορύβους οδικής και σιδηροδρομικής κυκλοφορίας και τους βιομηχανικούς θορύβους, εκτός από την ηχητική ισχύ πηγών θορύβου σιδηροδρομικής κυκλοφορίας, για την οποία χρησιμοποιούνται τριτοκταβικές ζώνες. Για τους θορύβους οδικής και σιδηροδρομικής κυκλοφορίας και τους βιομηχανικούς θορύβους, με βάση αυτά τα αποτελέσματα οκταβικών ζωνών, η A-σταθμισμένη μακροπρόθεσμη μέση στάθμη ηχητικής πίεσης για την περίοδο της ημέρας, του βραδιού και της νύχτας, όπως ορίζεται στο παράρτημα Ι και αναφέρεται στο άρθρο 5 της οδηγίας 2002/49/ΕΚ, υπολογίζεται με άθροιση όλων των συχνοτήτων:

όπου

Παράμετροι θορύβου:

Άλλες φυσικές παράμετροι:

2.1.2.    Πλαίσιο ποιότητας

Ακρίβεια των τιμών εισόδου

Όλες οι τιμές εισόδου που επηρεάζουν το επίπεδο εκπομπών από μια πηγή προσδιορίζονται τουλάχιστον με ακρίβεια που αντιστοιχεί σε αβεβαιότητα ± 2 dB(A) στο επίπεδο εκπομπών της πηγής (αφήνοντας αμετάβλητες όλες τις άλλες παραμέτρους).

Χρήση προεπιλεγμένων τιμών

Κατά την εφαρμογή της μεθόδου, τα δεδομένα εισόδου αντικατοπτρίζουν την πραγματική χρήση. Σε γενικές γραμμές, δεν υπάρχει εξάρτηση από προεπιλεγμένες τιμές εισόδου ή παραδοχές. Οι προεπιλεγμένες τιμές εισόδου και παραδοχές είναι αποδεκτές εάν η συλλογή πραγματικών δεδομένων συνεπάγεται δυσανάλογα υψηλό κόστος.

Ποιότητα του λογισμικού που χρησιμοποιείται για τους υπολογισμούς

Το λογισμικό που χρησιμοποιείται για την εκτέλεση των υπολογισμών πρέπει να αποδεικνύει τη συμμόρφωση με τις μεθόδους που περιγράφονται παρακάτω μέσω πιστοποίησης των αποτελεσμάτων σε σχέση με τις δοκιμαστικές εφαρμογές.

2.2.    Θόρυβοι οδικής κυκλοφορίας

2.2.1.    Περιγραφή της πηγής

Ταξινόμηση των οχημάτων

Οι πηγές θορύβου οδικής κυκλοφορίας καθορίζονται με συνδυασμό της εκπομπής θορύβου του καθενός από τα οχήματα που αποτελούν τη ροή της κυκλοφορίας. Τα οχήματα αυτά ομαδοποιούνται σε πέντε διακριτές κατηγορίες ανάλογα με τα χαρακτηριστικά εκπομπής θορύβου:

Στην περίπτωση των μηχανοκίνητων δικύκλων, καθορίζονται δύο διακριτές υποκατηγορίες για τα μοτοποδήλατα και τις μοτοσικλέτες μεγαλύτερης ισχύος, δεδομένου ότι λειτουργούν με πολύ διαφορετικούς τρόπους οδήγησης και οι αριθμοί τους ποικίλλουν σε μεγάλο βαθμό.

Χρησιμοποιούνται οι τέσσερις πρώτες κατηγορίες, ενώ η πέμπτη κατηγορία είναι προαιρετική. Προβλέπεται να απαιτηθεί ο καθορισμός πρόσθετης κατηγορίας για τα νέα οχήματα που ενδέχεται να αναπτυχθούν στο μέλλον, τα οποία δύνανται να διαφέρουν σημαντικά ως προς την εκπομπή θορύβου. Η κατηγορία αυτή θα μπορούσε να περιλαμβάνει, για παράδειγμα, τα ηλεκτρικά ή υβριδικά οχήματα ή οχήματα που ίσως αναπτυχθούν στο μέλλον και τα οποία θα διαφέρουν αισθητά από εκείνα των κατηγοριών 1 έως 4.

Οι λεπτομέρειες των διαφόρων κατηγοριών οχημάτων παρατίθενται στον πίνακα [2.2.α].

Αριθμός και θέση ισοδύναμων ηχητικών πηγών

Στη μέθοδο αυτή, κάθε όχημα (κατηγορία 1, 2, 3, 4 και 5) αναπαριστάται από μία και μόνο σημειακή πηγή που ακτινοβολεί ομοιόμορφα στον ημιχώρο 2-π πάνω από το έδαφος. Η πρώτη ανάκλαση πάνω στο οδόστρωμα αντιμετωπίζεται εμμέσως. Όπως απεικονίζεται στο σχήμα [2.2.α], η εν λόγω σημειακή πηγή τοποθετείται 0,05 m πάνω από το οδόστρωμα.

Σχήμα [2.2.α]

Θέση της ισοδύναμης σημειακής πηγής σε ελαφρά οχήματα (κατηγορία 1), βαρέα οχήματα (κατηγορίες 2 και 3) και δίκυκλα (κατηγορία 4)

Η ροή της κυκλοφορίας αναπαριστάται από γραμμική πηγή. Κατά τη μοντελοποίηση ενός δρόμου με πολλές λωρίδες κυκλοφορίας, κάθε λωρίδα πρέπει, στην ιδανική περίπτωση, να αναπαριστάται από μια γραμμική πηγή τοποθετημένη στο κέντρο κάθε λωρίδας κυκλοφορίας. Ωστόσο, είναι επίσης αποδεκτή η μοντελοποίηση με τοποθέτηση μίας γραμμικής πηγής στο μέσο μιας οδού διπλής κατεύθυνσης ή μίας γραμμικής πηγής ανά οδόστρωμα στην εξωτερική λωρίδα οδών με πολλές λωρίδες κυκλοφορίας.

Εκπομπές ηχητικής ισχύος

Γενικές παρατηρήσεις

Η ηχητική ισχύς της πηγής καθορίζεται στο «ημιελεύθερο πεδίο» και, ως εκ τούτου, η ηχητική ισχύς περιλαμβάνει την επίδραση της ανάκλασης του εδάφους που βρίσκεται ακριβώς κάτω από τη μοντελοποιημένη πηγή, όταν δεν υπάρχουν διαταρακτικά αντικείμενα στο άμεσο περιβάλλον εκτός από την ανάκλαση πάνω στο οδόστρωμα που δεν βρίσκεται ακριβώς κάτω από τη μοντελοποιημένη πηγή.

Ροή της κυκλοφορίας

Η εκπομπή θορύβου από τη ροή κυκλοφορίας αναπαριστάται με μια γραμμική πηγή που χαρακτηρίζεται από την κατευθυντική ηχητική ισχύ της ανά μέτρο και ανά συχνότητα. Αυτή αντιστοιχεί στο άθροισμα των εκπομπών θορύβου των μεμονωμένων οχημάτων της ροής κυκλοφορίας, λαμβανομένου υπόψη του χρόνου παραμονής των οχημάτων στο υπό εξέταση οδικό τμήμα. Η υλοποίηση μεμονωμένου οχήματος εντός της ροής απαιτεί την εφαρμογή ενός μοντέλου ροής κυκλοφορίας.

Εάν θεωρήσουμε σταθερή ροή κυκλοφορίας Qm οχημάτων της κατηγορίας m ανά ώρα, με μέση ταχύτητα vm (σε km/h), η κατευθυντική ηχητική ισχύς ανά μέτρο στη ζώνη συχνοτήτων i της γραμμικής πηγής LW′,eq,line,i,m ορίζεται ως εξής:

όπου LW,i,m είναι η κατευθυντική ηχητική ισχύς ενός μεμονωμένου οχήματος. Η LW′,m εκφράζεται σε dB (re. 10– 12 W/m). Αυτές οι στάθμες ηχητικής ισχύος υπολογίζονται για ►C1  κάθε οκταβική ζώνη i από 63 Hz έως 8 kHz ◄ .

Τα δεδομένα ροής κυκλοφορίας QM εκφράζονται ως ετήσιος μέσος όρος ανά ώρα, ανά χρονική περίοδο (ημέρα-βράδυ-νύχτα), ανά κατηγορία οχήματος και ανά γραμμική πηγή. Για όλες τις κατηγορίες, χρησιμοποιούνται δεδομένα εισόδου ροής κυκλοφορίας που αντλούνται από μετρήσεις της κυκλοφορίας και από κυκλοφοριακά μοντέλα.

Η ταχύτητα vm είναι η αντιπροσωπευτική ταχύτητα ανά κατηγορία οχήματος: στις περισσότερες περιπτώσεις είναι η χαμηλότερη ταχύτητα εκ των εξής δύο: της μέγιστης νόμιμης ταχύτητας για το υπό εξέταση τμήμα της οδού και της μέγιστης νόμιμης ταχύτητας για την υπό εξέταση κατηγορία του οχήματος. Εάν δεν υπάρχουν διαθέσιμα δεδομένα τοπικών μετρήσεων, χρησιμοποιείται η μέγιστη νόμιμη ταχύτητα για την υπό εξέταση κατηγορία του οχήματος.

Μεμονωμένο όχημα

Στη ροή της κυκλοφορίας, θεωρούμε ότι όλα τα οχήματα της κατηγορίας M κινούνται με την ίδια ταχύτητα, δηλαδή vm , τη μέση ταχύτητα της ροής οχημάτων της υπό εξέταση κατηγορίας.

Η μοντελοποίηση οδικού οχήματος γίνεται μέσω ενός συνόλου μαθηματικών εξισώσεων που αναπαριστούν τις δύο κύριες πηγές θορύβου:

Ο αεροδυναμικός θόρυβος έχει ενσωματωθεί στην πηγή του θορύβου κύλισης.

Για ελαφρά, μεσαία και βαρέα μηχανοκίνητα οχήματα (κατηγορίες 1, 2 και 3), η συνολική ηχητική ισχύς αντιστοιχεί στο ενεργητικό άθροισμα του θορύβου κύλισης και του θορύβου των συστημάτων προώθησης. Συνεπώς, η συνολική στάθμη ηχητικής ισχύος των γραμμικών πηγών m = 1, 2 ή 3 ορίζεται ως εξής:

όπου LWR,i,m είναι η στάθμη ηχητικής ισχύος του θορύβου κύλισης και LWP,i,m είναι η στάθμη ηχητικής ισχύος του θορύβου των συστημάτων προώθησης. Αυτό ισχύει για όλες τις κλίμακες ταχύτητας. Για ταχύτητες κάτω των 20 km/h ισχύει η ίδια στάθμη ηχητικής ισχύος που ορίζεται με τον τύπο για vm = 20 km/h.

Για δίκυκλα (κατηγορία 4), εξετάζεται μόνο ο θόρυβος των συστημάτων προώθησης για την πηγή:

Αυτό ισχύει για όλες τις κλίμακες ταχύτητας. Για ταχύτητες κάτω των 20 km/h ισχύει η ίδια στάθμη ηχητικής ισχύος που ορίζεται με τον τύπο για vm = 20 km/h.

2.2.2.    Συνθήκες αναφοράς

Οι εξισώσεις και οι συντελεστές της πηγής ισχύουν για τις εξής συνθήκες αναφοράς:

2.2.3.    Θόρυβος κύλισης

Γενική εξίσωση

Η στάθμη ηχητικής ισχύος του θορύβου κύλισης στη ζώνη συχνοτήτων i για όχημα κατηγορίας M = 1, 2 ή 3 ορίζεται ως εξής:

Οι συντελεστές AR,i,m και BR,i,m δίνονται σε οκταβικές ζώνες για κάθε κατηγορία οχημάτων και για ταχύτητα αναφοράς vref = 70 km/h. Η ΔLWR,i,m αντιστοιχεί στο άθροισμα των συντελεστών διόρθωσης που εφαρμόζονται για τις εκπομπές θορύβου κύλισης για ειδικές συνθήκες της οδού ή του οχήματος που παρεκκλίνουν από τις συνθήκες αναφοράς:

Η ΔLWR,road,i,m αντιπροσωπεύει την επίδραση που ασκεί στον θόρυβο κύλισης το οδόστρωμα με ακουστικές ιδιότητες διαφορετικές από εκείνες του εικονικού οδοστρώματος αναφοράς που ορίζονται στο κεφάλαιο 2.2.2. Περιλαμβάνει την επίδραση τόσο στη διάδοση όσο και στη δημιουργία του ήχου.

Η ΔLstudded tyres,i,m είναι ένας συντελεστής διόρθωσης που αντιπροσωπεύει τον υψηλότερο θόρυβο κύλισης των ελαφρών οχημάτων που είναι εξοπλισμένα με ελαστικά με καρφιά.

Η ΔLWR,acc,i,m αντιπροσωπεύει την επίδραση που ασκεί μια διασταύρωση με φωτεινούς σηματοδότες ή κυκλικό κόμβο στον θόρυβο κύλισης. Ενσωματώνει την επίδραση που έχει η διακύμανση ταχύτητας στον θόρυβο.

Η ΔLW,temp είναι μια διόρθωση για μέση θερμοκρασία τ διαφορετική από τη θερμοκρασία αναφοράς τref = 20 °C.

Διόρθωση για ελαστικά επίσωτρα με καρφιά

Σε περιπτώσεις όπου σημαντικός αριθμός ελαφρών οχημάτων στη ροή κυκλοφορίας χρησιμοποιούν ελαστικά με καρφιά κατά τη διάρκεια αρκετών μηνών κάθε έτος, λαμβάνεται υπόψη η επαγόμενη επίδραση στον θόρυβο κύλισης. Για κάθε όχημα της κατηγορίας m = 1 που είναι εφοδιασμένο με ελαστικά με καρφιά, η εξαρτώμενη από την ταχύτητα αύξηση της εκπομπής θορύβου κύλισης αξιολογείται ως εξής:

Δstud,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

Όπου οι συντελεστές ai και bi δίνονται για κάθε οκταβική ζώνη.

Η αύξηση των εκπομπών θορύβου κύλισης αποδίδεται αποκλειστικά και μόνο με βάση την αναλογία των ελαφρών οχημάτων που χρησιμοποιούν ελαστικά με καρφιά και κατά τη διάρκεια περιορισμένης περιόδου TS (σε μήνες) κατά τη διάρκεια του έτους. Εάν Qstud,ratio είναι το μέσο ποσοστό του συνολικού όγκου των ελαφρών οχημάτων εξοπλισμένων με ελαστικά με καρφιά ανά ώρα κατά τη διάρκεια της περιόδου Ts (σε μήνες), τότε η ετήσια μέση αναλογία των οχημάτων που είναι εξοπλισμένα με ελαστικά με καρφιά ps εκφράζεται ως εξής:

Η προκύπτουσα διόρθωση που θα εφαρμοστεί στις εκπομπές ηχητικής ισχύος του θορύβου κύλισης που οφείλονται στη χρήση ελαστικών με καρφιά για οχήματα της κατηγορίας m = 1 σε ζώνη συχνοτήτων i είναι η εξής:

Για τα οχήματα όλων των άλλων κατηγοριών δεν εφαρμόζεται καμία διόρθωση:

Επίδραση της θερμοκρασίας του αέρα στη διόρθωση του θορύβου κύλισης

Η θερμοκρασία του αέρα επηρεάζει τις εκπομπές θορύβου κύλισης· η στάθμη ηχητικής ισχύος του θορύβου κύλισης μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας του αέρα. Η επίδραση αυτή λαμβάνεται υπόψη στη διόρθωση οδοστρώματος. Οι διορθώσεις οδοστρώματος συνήθως αξιολογούνται σε θερμοκρασία αέρα τref = 20 °C. Σε περίπτωση διαφορετικής μέσης ετήσιας θερμοκρασίας αέρα °C, ο θόρυβος οδοστρώματος διορθώνεται ως εξής:

Η διόρθωση για τον θόρυβο είναι θετική (δηλαδή αυξάνεται ο θόρυβος) σε θερμοκρασίες κάτω από 20 °C και αρνητική (δηλαδή μειώνεται ο θόρυβος) σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Ο συντελεστής K εξαρτάται από το οδόστρωμα και τα χαρακτηριστικά των ελαστικών επισώτρων και, ως ένα βαθμό, και από τη συχνότητα. Εφαρμόζεται γενικός συντελεστής Km = 1 = 0,08 dB/°C για ελαφρά οχήματα (κατηγορίας 1) και Km = 2 = Km = 3 = 0,04 dB/°C για βαρέα οχήματα (κατηγοριών 2 και 3) για όλα τα οδοστρώματα. Ο συντελεστής διόρθωσης εφαρμόζεται εξίσου σε όλες τις οκταβικές ζώνες από 63 έως 8 000 Hz.

2.2.4.    Θόρυβος συστημάτων προώθησης

Γενική εξίσωση

Ο θόρυβος των συστημάτων προώθησης περιλαμβάνει όλους τους θορύβους που παράγουν ο κινητήρας, η εξάτμιση, τα συστήματα οδοντωτών τροχών, η εισαγωγή αέρα κ.λπ. Η στάθμη ηχητικής ισχύος του θορύβου των συστημάτων προώθησης στη ζώνη συχνοτήτων i για όχημα κατηγορίας m ορίζεται ως εξής:

Οι συντελεστές AP,i,m και BP,i,m δίνονται σε οκταβικές ζώνες για κάθε κατηγορία οχημάτων και για ταχύτητα αναφοράς vref = 70 km/h.

Η ΔLWP,i,m αντιστοιχεί στο άθροισμα των συντελεστών διόρθωσης που εφαρμόζονται για τις εκπομπές θορύβου των συστημάτων προώθησης για ειδικές συνθήκες οδήγησης ή περιφερειακές συνθήκες που παρεκκλίνουν από τις συνθήκες αναφοράς:

Η ΔLWP,road,i,m αντιπροσωπεύει την επίδραση του οδοστρώματος στον θόρυβο των συστημάτων προώθησης μέσω απορρόφησης. Ο υπολογισμός πραγματοποιείται σύμφωνα με το κεφάλαιο 2.2.6.

Η ΔLWP,acc,i,m και η ΔLWP,grad,i,m αντιπροσωπεύουν την επίδραση των κλίσεων της οδού, καθώς και της επιτάχυνσης και επιβράδυνσης του οχήματος σε κόμβους. Υπολογίζονται σύμφωνα με τα κεφάλαια 2.2.4 και 2.2.5 αντίστοιχα.

Επίδραση των κλίσεων της οδού

Η κλίση της οδού επιδρά με δύο τρόπους στις εκπομπές θορύβου του οχήματος: πρώτον, επηρεάζει την ταχύτητα του οχήματος και, ως εκ τούτου, τις εκπομπές του θορύβου κύλισης και του θορύβου των συστημάτων προώθησης του οχήματος και, δεύτερον, επηρεάζει τόσο το φορτίο όσο και την ταχύτητα του κινητήρα μέσω της επιλογής ταχύτητας και, ως εκ τούτου, τις εκπομπές του θορύβου των συστημάτων προώθησης του οχήματος. Στο παρόν τμήμα εξετάζονται μόνον οι επιπτώσεις επί του θορύβου των συστημάτων προώθησης, όπου η ταχύτητα θεωρείται σταθερή.

Η επίδραση της κλίσης της οδού στον θόρυβο των συστημάτων προώθησης λαμβάνεται υπόψη με διόρθωση ΔLWP,grad,m που αποτελεί συνάρτηση της κλίσης s (σε %), της ταχύτητας του οχήματος vm (σε km/h) και της κατηγορίας του οχήματος m. Στην περίπτωση ροής κυκλοφορίας δύο κατευθύνσεων, είναι απαραίτητος ο διαχωρισμός της ροής σε δύο συνιστώσες και η διόρθωση κατά το ήμισυ σε ανηφόρα και κατά το ήμισυ σε κατηφόρα. Η διόρθωση αποδίδεται σε όλες τις οκταβικές ζώνες εξίσου:

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

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

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

Η διόρθωση ΔLWP,grad,m περιλαμβάνει εμμέσως την επίδραση που έχει η κλίση στην ταχύτητα.

2.2.5.    Επίδραση της επιτάχυνσης και επιβράδυνσης των οχημάτων

Πριν και μετά τις διασταυρώσεις με φωτεινούς σηματοδότες και κυκλικούς κόμβους, εφαρμόζεται διόρθωση για την επίδραση της επιτάχυνσης και επιβράδυνσης, όπως περιγράφεται κατωτέρω.

Οι διορθώσεις για τον θόρυβο κύλισης, ΔLWR,acc,m,k , και για τον θόρυβο των συστημάτων προώθησης, ΔLWP,acc,m,k , αποτελούν γραμμικές συναρτήσεις της απόστασης x (σε m) της σημειακής πηγής από το πλησιέστερο σημείο τομής της αντίστοιχης γραμμικής πηγής με άλλη γραμμική πηγή. Αποδίδονται σε όλες τις οκταβικές ζώνες εξίσου:

Οι συντελεστές CR,m,k και CP,m,k εξαρτώνται από το είδος της διακλάδωσης k (k = 1 για διασταύρωση με φωτεινούς σηματοδότες, και k = 2 για κυκλικό κόμβο) και δίνονται για κάθε κατηγορία οχημάτων. Η διόρθωση περιλαμβάνει την επίδραση της αλλαγής ταχύτητας όταν τα οχήματα πλησιάζουν ή απομακρύνονται από διασταύρωση ή κυκλικό κόμβο.

Σημειώνεται ότι σε απόσταση |x| ≥ 100 m, ΔLWR,acc,m,k = ΔLWP,acc,m,k = 0.

2.2.6.    Επίδραση του είδους του οδοστρώματος

Γενικές αρχές

Για τα οδοστρώματα με ακουστικές ιδιότητες διαφορετικές από εκείνες του οδοστρώματος αναφοράς, εφαρμόζεται φασματική διόρθωση τόσο για τον θόρυβο κύλισης όσο και για τον θόρυβο των συστημάτων προώθησης.

Η διόρθωση οδοστρώματος για τις εκπομπές θορύβου κύλισης δίνεται ως εξής:

όπου

Η διόρθωση οδοστρώματος για τις εκπομπές θορύβου των συστημάτων προώθησης δίνεται από τον τύπο:

Τα απορροφητικά οδοστρώματα μειώνουν τον θόρυβο των συστημάτων προώθησης, ενώ τα μη απορροφητικά οδοστρώματα δεν τον αυξάνουν.

Η επίδραση της ηλικίας στις ιδιότητες του θορύβου οδοστρώματος

Τα χαρακτηριστικά θορύβου των οδοστρωμάτων ποικίλλουν ανάλογα με την ηλικία και το επίπεδο συντήρησης, παρουσιάζοντας αυξητική τάση ως προς τον θόρυβο με την πάροδο του χρόνου. Στην παρούσα μέθοδο, οι παράμετροι του οδοστρώματος που χρησιμοποιούνται είναι αντιπροσωπευτικές των ακουστικών επιδόσεων του μέσου τύπου οδοστρώματος κατά τη διάρκεια της αντιπροσωπευτικής διάρκειας ζωής του και θεωρώντας ότι γίνεται ορθή συντήρηση.

2.3.    Θόρυβος σιδηροδρομικής κυκλοφορίας

2.3.1.    Περιγραφή της πηγής

Ταξινόμηση των οχημάτων

Ορισμός οχήματος και αμαξοστοιχίας

Για τους σκοπούς της παρούσας μεθόδου υπολογισμού του θορύβου, ως όχημα νοείται οποιαδήποτε μεμονωμένη σιδηροδρομική υπομονάδα αμαξοστοιχίας (συνήθως μηχανή έλξης, αυτοκινούμενη άμαξα, ρυμουλκούμενη άμαξα ή φορτάμαξα) που μπορεί να κινηθεί ανεξάρτητα και δύναται να αποσπαστεί από την υπόλοιπη αμαξοστοιχία. Είναι δυνατόν να ισχύουν ειδικές περιστάσεις για υπομονάδες μιας αμαξοστοιχίας οι οποίες αποτελούν μέρος ενός μη αποσπώμενου συνόλου, π.χ. χρησιμοποιούν κοινό φορείο. Για τους σκοπούς της παρούσας μεθόδου υπολογισμού, όλες οι υπομονάδες αυτές ομαδοποιούνται σε ένα και μόνο όχημα.

Για τους σκοπούς της παρούσας μεθόδου υπολογισμού, μια αμαξοστοιχία αποτελείται από αρκετά συνδεδεμένα οχήματα.

Ο πίνακας [2.3.α] καθορίζει μια κοινή ορολογία για την περιγραφή των τύπων οχημάτων που περιλαμβάνονται στη βάση δεδομένων πηγής. Παρουσιάζει τις σχετικές περιγραφές που χρησιμοποιούνται για την ταξινόμηση των οχημάτων στο σύνολό τους. Οι εν λόγω περιγραφές αντιστοιχούν στις ιδιότητες του οχήματος που επηρεάζουν την ακουστική κατευθυντική ηχητική ισχύ ανά μέτρο μήκους της ισοδύναμης γραμμικής πηγής που χρησιμοποιήθηκε ως πρότυπο.

Ο αριθμός των οχημάτων για κάθε τύπο καθορίζεται στο καθένα από τα τμήματα τροχιάς για το καθένα από τα χρονικά διαστήματα που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό του θορύβου. Εκφράζεται ως ο μέσος όρος οχημάτων ανά ώρα, που προκύπτει από τη διαίρεση του συνολικού αριθμού των οχημάτων που ταξιδεύουν σε μια δεδομένη χρονική περίοδο με τη διάρκεια της εν λόγω χρονικής περιόδου σε ώρες (π.χ. 24 οχήματα σε 4 ώρες σημαίνει 6 οχήματα ανά ώρα). Χρησιμοποιούνται όλοι οι τύποι οχημάτων που κινούνται σε κάθε τμήμα τροχιάς.

Ταξινόμηση των γραμμών και της δομής στήριξης

Οι υφιστάμενες γραμμές μπορεί να διαφέρουν, δεδομένου ότι υπάρχουν αρκετά στοιχεία που συμβάλλουν στις ηχητικές ιδιότητές τους και τις χαρακτηρίζουν. Οι τύποι γραμμών που χρησιμοποιούνται στην παρούσα μέθοδο αναφέρονται στον πίνακα [2.3.β] κατωτέρω. Ορισμένα από τα στοιχεία ασκούν μεγάλη επίδραση στις ακουστικές ιδιότητες, ενώ άλλα ασκούν μόνο δευτερεύουσα επίδραση. Σε γενικές γραμμές, τα σημαντικότερα στοιχεία που επηρεάζουν τις εκπομπές θορύβου σιδηροδρομικής κυκλοφορίας είναι: η τραχύτητα της κεφαλής της σιδηροτροχιάς, η ακαμψία του υποθέματος της σιδηροτροχιάς, η βάση της σιδηροτροχιάς, οι αρμοί της σιδηροτροχιάς και η ακτίνα καμπυλότητας της σιδηροτροχιάς. Εναλλακτικά, μπορεί να οριστεί το σύνολο των ιδιοτήτων της σιδηροτροχιάς και, στην περίπτωση αυτή, οι δύο ουσιώδεις ακουστικές παράμετροι είναι η τραχύτητα της κεφαλής της σιδηροτροχιάς και η τιμή απόσβεσης για τροχιά σύμφωνα με το πρότυπο ISO 3095, μαζί με την ακτίνα καμπυλότητας της σιδηροτροχιάς.

Ως τμήμα τροχιάς νοείται ένα μέρος μιας ενιαίας τροχιάς, σε σιδηροδρομική γραμμή ή σταθμό ή μηχανοστάσιο, επί του οποίου οι φυσικές ιδιότητες και τα βασικά δομικά στοιχεία της τροχιάς δεν μεταβάλλονται.

Ο πίνακας [2.3.β] καθορίζει μια κοινή ορολογία για την περιγραφή των τύπων τροχιάς που περιλαμβάνονται στη βάση δεδομένων πηγής.

Αριθμός και θέση των ισοδύναμων ηχητικών πηγών

Σχήμα [2.3.α]

Θέση ισοδύναμων πηγών θορύβου

Οι διάφορες ισοδύναμες γραμμικές πηγές θορύβου τοποθετούνται σε διάφορα ύψη και στο κέντρο της τροχιάς. Όλα τα ύψη αναφέρονται στο επίπεδο που εφάπτεται με τις δύο άνω επιφάνειες των δύο σιδηροτροχιών.

Οι ισοδύναμες πηγές περιλαμβάνουν διαφορετικές φυσικές πηγές (δείκτης p). Αυτές οι φυσικές πηγές κατατάσσονται σε διαφορετικές κατηγορίες ανάλογα με τον μηχανισμό δημιουργίας, και είναι οι εξής: 1) ο θόρυβος κύλισης (που περιλαμβάνει μεταξύ άλλων τους κραδασμούς της βάσης της σιδηροτροχιάς και τους κραδασμούς των τροχών, αλλά και τον θόρυβο της υπερκατασκευής των φορταμαξών)· 2) ο θόρυβος έλξης· 3) ο αεροδυναμικός θόρυβος· 4) ο κτυπογενής θόρυβος (από διασταυρώσεις, αλλαγές τροχιάς και διακλαδώσεις)· 5) ο θόρυβος στριγκλίσματος· και 6) ο θόρυβος που οφείλεται σε πρόσθετες επιδράσεις, όπως γέφυρες και κοιλαδογέφυρες.

2.3.2.    Εκπομπές ηχητικής ισχύος

Γενικές εξισώσεις

Μεμονωμένο όχημα

Το μοντέλο για τον θόρυβο σιδηροδρομικής κυκλοφορίας, κατ' αναλογία του θορύβου οδικής κυκλοφορίας, περιγράφει τις εκπομπές ηχητικής ισχύος θορύβου ενός ειδικού συνδυασμού τύπου οχήματος και τύπου τροχιάς που πληροί μια δέσμη απαιτήσεων οι οποίες περιγράφονται στην ταξινόμηση του οχήματος και της τροχιάς, όσον αφορά ένα σύνολο ηχητικής ισχύος ανά όχημα (LW,0).

Ροή της κυκλοφορίας

Οι εκπομπές θορύβου από τη ροή της κυκλοφορίας σε κάθε τροχιά αναπαριστώνται από ένα σύνολο δύο γραμμικών πηγών που χαρακτηρίζονται από την κατευθυντική ηχητική ισχύ ανά μέτρο και ανά ζώνη συχνοτήτων. Αυτό αντιστοιχεί στο άθροισμα των ηχητικών εκπομπών των μεμονωμένων οχημάτων που διέρχονται στο πλαίσιο της ροής της κυκλοφορίας και, όταν πρόκειται συγκεκριμένα για οχήματα εν στάσει, λαμβάνει υπόψη τον χρόνο που δαπανούν τα οχήματα στο υπό εξέταση τμήμα της σιδηροδρομικής γραμμής.

Η κατευθυντική ηχητική ισχύς ανά μέτρο και ανά ζώνη συχνοτήτων, που οφείλεται σε όλα τα οχήματα που διέρχονται από κάθε τμήμα τροχιάς για τον τύπο τροχιάς (j), ορίζεται:

και είναι το άθροισμα των ενεργειών όλων των συνεισφορών από όλα τα οχήματα που κινούνται στο συγκεκριμένο j-οστό τμήμα της τροχιάς. Οι συνεισφορές αυτές προέρχονται:

Για τον υπολογισμό της κατευθυντικής ηχητικής ισχύος ανά μέτρο (εισαγωγή στο τμήμα διάδοσης) που οφείλεται στη μέση σύνθεση της κυκλοφορίας στο j-οστό τμήμα της τροχιάς, χρησιμοποιείται ο εξής τύπος:

όπου

Εάν θεωρήσουμε σταθερή ροή Q οχημάτων ανά ώρα, με μέση ταχύτητα v, θα υπάρχει κατά μέσο όρο σε κάθε χρονική στιγμή ισοδύναμος αριθμός Q/v οχημάτων ανά μονάδα μήκους του σιδηροδρομικού τμήματος. Οι εκπομπές θορύβου της ροής οχημάτων από την άποψη της κατευθυντικής ηχητικής ισχύος ανά μέτρο LW′,eq,line [εκφραζόμενες σε dB/m (re. 10– 12 W)] ενσωματώνονται ως εξής:

όπου

Σε περίπτωση σταθερής πηγής, π.χ. κατά τη βραδυπορία, θεωρείται ότι το όχημα παραμένει για συνολικό χρονικό διάστημα Tidle σε μια θέση εντός ενός τμήματος τροχιάς μήκους L. Συνεπώς, όταν Tref είναι η χρονική περίοδος αναφοράς για την αξιολόγηση του θορύβου (π.χ. 12 ώρες, 4 ώρες, 8 ώρες), η κατευθυντική ηχητική ισχύς ανά μονάδα μήκους στο υπό εξέταση τμήμα τροχιάς ορίζεται ως εξής:

Σε γενικές γραμμές, η κατευθυντική ηχητική ισχύς λαμβάνεται από κάθε συγκεκριμένη πηγή ως εξής:

όπου

Και όπου το LW,0,dir,i (ψ,Φ) εκφράζεται, αφού ληφθεί σε τριτοκταβικές ζώνες, σε οκταβικές ζώνες, με την ενεργητική πρόσθεση κάθε σχετικής τριτοκταβικής ζώνης στην αντίστοιχη οκταβική ζώνη.

Σχήμα [2.3.β]

Γεωμετρικός ορισμός

Για τους σκοπούς των υπολογισμών, η ισχύς της πηγής εκφράζεται συγκεκριμένα από την άποψη της κατευθυντικής ηχητικής ισχύος ανά 1 m τροχιάς LW′,tot,dir,i για να ληφθεί υπόψη η κατευθυντικότητα των πηγών στην κάθετη και οριζόντια κατεύθυνση, μέσω των συμπληρωματικών διορθώσεων.

Εξετάζονται αρκετές LW,0,dir,i (ψ, φ) για κάθε συνδυασμό οχήματος — τροχιάς — ταχύτητας — συνθηκών λειτουργίας:

Εξετάζεται ένα σύνολο LW,0,dir,i (ψ, φ) για κάθε συνδυασμό οχήματος — τροχιάς — ταχύτητας — συνθηκών λειτουργίας, για κάθε τμήμα τροχιάς, για τα ύψη που αντιστοιχούν σε h = 1 και h = 2 και για την κατευθυντικότητα.

Θόρυβος κύλισης

Η συνεισφορά του οχήματος και η συνεισφορά της τροχιάς στον θόρυβο κύλισης διαχωρίζονται τώρα σε τέσσερα ουσιώδη στοιχεία: την τραχύτητα των τροχών, την τραχύτητα της σιδηροτροχιάς, τη συνάρτηση μετάδοσης του οχήματος στους τροχούς και στην υπερκατασκευή (θάλαμοι), και τη συνάρτηση μετάδοσης τροχιάς. Η τραχύτητα των τροχών και της σιδηροτροχιάς αναπαριστούν την αιτία πρόκλησης των κραδασμών στο σημείο επαφής μεταξύ της τροχιάς και του τροχού, ενώ οι συναρτήσεις μετάδοσης είναι δύο εμπειρικές ή μοντελοποιημένες συναρτήσεις που αναπαριστούν το σύνολο των περίπλοκων φαινομένων των μηχανικών κραδασμών και της παραγωγής ήχου στις επιφάνειες του τροχού, της τροχιάς, του στρωτήρα και της υποδομής της τροχιάς. Ο διαχωρισμός αυτός αντικατοπτρίζει τα υλικά στοιχεία που αποδεικνύουν ότι η τραχύτητα που υφίσταται σε μια σιδηροτροχιά δύναται να προκαλέσει κραδασμούς στην σιδηροτροχιά, αλλά και κραδασμούς στον τροχό και αντιστρόφως. Η παράλειψη μίας από αυτές τις τέσσερις παραμέτρους θα εμπόδιζε την αποσύνδεση της ταξινόμησης των σιδηροτροχιών και των αμαξοστοιχιών.

Τραχύτητα τροχών και σιδηροτροχιάς

Ο θόρυβος κύλισης προκαλείται κυρίως από την τραχύτητα των τροχών και της σιδηροτροχιάς στο εύρος μήκους κύματος από 5 έως 500 mm.

Ορισμός

Η στάθμη τραχύτητας Lr ορίζεται ως το δεκαπλάσιο του δεκαδικού λογαρίθμου του τετραγώνου της μέσης τετραγωνικής τιμής r2 της τραχύτητας της επιφάνειας κύλισης μιας σιδηροτροχιάς ή ενός τροχού στην κατεύθυνση της κίνησης (επίμηκες επίπεδο), μετρούμενη σε μm επί ορισμένου μήκους σιδηροτροχιάς ή επί της συνολικής διαμέτρου του τροχού, διαιρούμενη διά του τετραγώνου της τιμής αναφοράς
:

όπου

Η στάθμη τραχύτητας Lr λαμβάνεται συνήθως ως φάσμα μήκους κύματος λ και μετατρέπεται σε φάσμα συχνοτήτων f = v/λ, όπου f είναι η κεντρική ζώνη συχνοτήτων μιας δεδομένης τριτοκταβικής ζώνης σε Hz, λ είναι το μήκος κύματος σε m, ►C1  και v είναι η ταχύτητα της αμαξοστοιχίας σε m/s ◄ . Το φάσμα τραχύτητας ως συνάρτηση της συχνότητας μετατοπίζεται κατά μήκος του άξονα συχνότητας όταν διαφέρουν οι ταχύτητες. Σε γενικές περιπτώσεις, μετά τη μετατροπή του φάσματος συχνοτήτων βάσει της ταχύτητας, είναι αναγκαία η λήψη νέων τιμών φασμάτων τριτοκταβικών ζωνών που αποτελούν τον μέσο όρο μεταξύ δύο αντίστοιχων τριτοκταβικών ζωνών στο πεδίο του μήκους κύματος. Για να αξιολογηθεί το φάσμα συχνοτήτων της συνολικής πραγματικής τραχύτητας που αντιστοιχεί στην κατάλληλη ταχύτητα της αμαξοστοιχίας, υπολογίζεται ενεργητικά και αναλογικά ο μέσος όρος των δύο αντίστοιχων τριτοκταβικών συχνοτήτων που ορίζονται στο πεδίο μήκους κύματος.

Η στάθμη τραχύτητας της σιδηροτροχιάς (τραχύτητα σιδηροτροχιάς) για την i-οστή περιοχή κυματικών αριθμών ορίζεται ως Lr,TR,i

Κατ' αναλογία, η στάθμη τραχύτητας τροχού (τραχύτητα οχήματος) για την i-οστή περιοχή κυματικών αριθμών ορίζεται ως Lr,VEH,i

Η συνολική και πραγματική στάθμη τραχύτητας για την περιοχή κυματικών αριθμών i (LR,tot,i ) ορίζεται ως το άθροισμα ενέργειας για τις στάθμες τραχύτητας της σιδηροτροχιάς και των τροχών συν το φίλτρο επαφής ►C1  Α3(λ)  ◄ προκειμένου να ληφθεί υπόψη το φαινόμενο φιλτραρίσματος του σημείου επαφής μεταξύ της τροχιάς και του τροχού, και είναι σε dB:

όταν εκφράζεται ως συνάρτηση της i-οστής περιοχής κυματικών αριθμών που αντιστοιχεί στο μήκος κύματος λ.

Το φίλτρο επαφής εξαρτάται από τον τύπο της τροχιάς και του τροχού και από το φορτίο.

Στην εν λόγω μέθοδο χρησιμοποιείται η συνολική πραγματική τραχύτητα για το j-οστό τμήμα της τροχιάς και για κάθε τύπο οχήματος t για την αντίστοιχη ταχύτητα v.

Συνάρτηση μετάδοσης οχήματος, τροχιάς και υπερκατασκευής

Ορίζονται τρεις συναρτήσεις μετάδοσης που είναι ανεξάρτητες από την ταχύτητα: η LH,TR,i, η LH,VEH,i και η LH,VEH,SUP,i : η πρώτη για κάθε j-οστό τμήμα της τροχιάς και οι άλλες δύο για κάθε τύπο οχήματος t. Αυτές συσχετίζουν τη συνολική πραγματική στάθμη τραχύτητας με την ηχητική ισχύ της σιδηροτροχιάς, των τροχών και της υπερκατασκευής, αντίστοιχα.

Η συνεισφορά της υπερκατασκευής εξετάζεται μόνο για τις φορτάμαξες και, ως εκ τούτου, μόνο για οχήματα τύπου «α».

Για τον θόρυβο κύλισης, συνεπώς, η συνεισφορά της τροχιάς και η συνεισφορά του οχήματος περιγράφονται πλήρως από τις εν λόγω συναρτήσεις μετάδοσης και με τη συνολική πραγματική στάθμη τραχύτητας. Όταν μια αμαξοστοιχία βρίσκεται σε λειτουργία βραδυπορίας, ο θόρυβος κύλισης πρέπει να αποκλειστεί.

Για την ηχητική ισχύ ανά όχημα ο θόρυβος κύλισης υπολογίζεται στο ύψος του άξονα και λαμβάνει ως δεδομένα τη συνολική πραγματική στάθμη τραχύτητας LR,TOT,i ως συνάρτηση της ταχύτητας του οχήματος v, τις συναρτήσεις μετάδοσης τροχιάς, οχήματος και υπερκατασκευής LH,TR,i, LH,VEH,i και LH,VEH,SUP,i, και τον συνολικό αριθμό αξόνων Na :

για h = 1:

όπου Na είναι ο αριθμός αξόνων ανά όχημα για τον t-οστό τύπο οχήματος.

Σχήμα [2.3.γ]

Πρότυπο χρήσης των διαφόρων ορισμών των συναρτήσεων τραχύτητας και μεταφοράς

Χρησιμοποιείται ελάχιστη ταχύτητα 50 km/h (30 km/h μόνο για τραμ και υπόγειο σιδηρόδρομο ελαφρού τύπου) για τον καθορισμό της συνολικής πραγματικής τραχύτητας και, ως εκ τούτου, της ηχητικής ισχύος των οχημάτων (η ταχύτητα αυτή δεν επηρεάζει τον υπολογισμό της ροής οχημάτων) προκειμένου να αντισταθμιστεί το δυνητικό σφάλμα που εισάγεται από την απλοποίηση του ορισμού του θορύβου κύλισης, του ορισμού του θορύβου πέδησης και του ορισμού του κτυπογενούς θορύβου από διασταυρώσεις και αλλαγές τροχιάς.

Κτυπογενής θόρυβος (διασταυρώσεις, αλλαγές τροχιάς και διακλαδώσεις)

Ο κτυπογενής θόρυβος δύναται να προκληθεί από διασταυρώσεις, αλλαγές τροχιάς και αρμούς της σιδηροτροχιάς ή κλειδιά. Μπορεί να διαφέρει σε μέγεθος και μπορεί να κυριαρχεί επί του θορύβου κύλισης. Ο κτυπογενής θόρυβος εξετάζεται για τροχιές με αρμούς. Θα πρέπει να αποφεύγεται η μοντελοποίηση για τον κτυπογενή θόρυβο που προκαλείται από αλλαγές τροχιάς, διασταυρώσεις και αρμούς σε τμήματα τροχιάς με ταχύτητα μικρότερη από 50 km/h (30 km/h μόνο για τραμ και υπόγειο σιδηρόδρομο ελαφρού τύπου), δεδομένου ότι η ελάχιστη ταχύτητα των 50 km/h (30 km/h μόνο για τραμ και υπόγειο σιδηρόδρομο ελαφρού τύπου) χρησιμοποιείται για να συμπεριλάβει περισσότερες επιδράσεις σύμφωνα με την περιγραφή του κεφαλαίου για τον θόρυβο κύλισης. Η μοντελοποίηση του κτυπογενούς θορύβου πρέπει να αποφεύγεται υπό συνθήκες κύλισης c = 2 (λειτουργία βραδυπορίας).

Ο κτυπογενής θόρυβος περιλαμβάνεται στον θόρυβο κύλισης (ενέργεια) με την προσθήκη συμπληρωματικής πλασματικής στάθμης κτυπογενούς τραχύτητας στη συνολική πραγματική στάθμη τραχύτητας σε κάθε συγκεκριμένο j-οστό τμήμα της τροχιάς στο οποίο υφίσταται. Σε αυτή την περίπτωση χρησιμοποιείται νέα LR,TOT + IMPACT,i αντί της LR,TOT,i και τότε αυτή ισούται με:

LR,IMPACT,i είναι το φάσμα τριτοκταβικών ζωνών (ως συνάρτηση της συχνότητας). Για τη λήψη αυτού του φάσματος συχνοτήτων, δίνεται ένα φάσμα ως συνάρτηση του μήκους κύματος λ και μετατρέπεται στο απαιτούμενο φάσμα ως συνάρτηση της συχνότητας που χρησιμοποιεί τον τύπο λ = v/f, όπου f είναι η κεντρική συχνότητα της τριτοκταβικής ζώνης σε Hz ►C1  και v είναι η ταχύτητα του s-οστού οχήματος του t-οστού τύπου οχήματος σε m/s ◄ .

Ο κτυπογενής θόρυβος εξαρτάται από την ένταση και τον αριθμό των κτύπων ανά μονάδα μήκους ή πυκνότητα αρμών και, ως εκ τούτου, όταν δίνονται πολλαπλοί κτύποι, η στάθμη της κτυπογενούς τραχύτητας που χρησιμοποιείται στην ως άνω εξίσωση υπολογίζεται ως εξής:

όπου LR,IMPACT– SINGLE,i είναι η στάθμη κτυπογενούς τραχύτητας όπως δίνεται για έναν μεμονωμένο κτύπο και nl είναι η πυκνότητα των αρμών.

Η προεπιλεγμένη στάθμη κτυπογενούς τραχύτητας δίνεται για πυκνότητα αρμών nl = 0,01 m– 1, δηλαδή έναν αρμό ανά 100 m τροχιάς. Σε περιπτώσεις όπου διαφέρει ο αριθμός των αρμών, γίνεται κατά προσέγγιση υπολογισμός με προσαρμογή της πυκνότητας των αρμών nl . Πρέπει να σημειωθεί ότι, κατά τη μοντελοποίηση της χάραξης και της κατάτμησης της τροχιάς, λαμβάνεται υπόψη η πυκνότητα των σιδηροδρομικών αρμών, δηλαδή ίσως απαιτείται να ληφθεί υπόψη ένα διακριτό τμήμα πηγής για ένα τμήμα της τροχιάς που περιλαμβάνει περισσότερους αρμούς. Η LW,0 της εισφοράς της τροχιάς, του τροχού/φορείου και της υπερκατασκευής αυξάνεται μέσω της LR,IMPACT,i για +/– 50 m πριν και μετά τον αρμό της σιδηροτροχιάς. Σε περίπτωση σειράς αρμών, η αύξηση αυτή επεκτείνεται μεταξύ – 50 m πριν από τον πρώτο αρμό και + 50 m μετά τον τελευταίο αρμό.

Η δυνατότητα εφαρμογής των εν λόγω φασμάτων ηχητικής ισχύος υποβάλλεται κανονικά σε επιτόπια επαλήθευση.

Όταν πρόκειται για τροχιές με αρμούς, χρησιμοποιείται προεπιλεγμένη τιμή nl 0,01.

Στριγκλίσματα

Τα στριγκλίσματα στις στροφές αποτελούν ειδική πηγή, που αφορά μόνο τις στροφές και, ως εκ τούτου, έχουν τοπικό χαρακτήρα. Απαιτείται κατάλληλη περιγραφή, καθώς η πηγή αυτή μπορεί να είναι σημαντική. Τα στριγκλίσματα στις στροφές εξαρτώνται γενικά από την καμπυλότητα, τις συνθήκες τριβής, την ταχύτητα της αμαξοστοιχίας και τη γεωμετρία και τη δυναμική του συνόλου «τροχιά-τροχός». Το επίπεδο εκπομπών που πρέπει να χρησιμοποιείται καθορίζεται για στροφές με ακτίνα μικρότερη ή ίση με 500 m, και για πιο κλειστές στροφές και εξόδους κλειδιών με ακτίνα μικρότερη από 300 m. Οι εκπομπές θορύβου θα πρέπει να αφορούν ειδικά κάθε τύπο τροχαίου υλικού, εφόσον ορισμένοι τύποι τροχών και φορείων δύνανται να είναι σημαντικά λιγότερο επιρρεπείς σε στριγκλίσματα σε σύγκριση με άλλους τύπους.

Η δυνατότητα εφαρμογής των εν λόγω φασμάτων ηχητικής ισχύος υποβάλλεται κανονικά σε επιτόπια επαλήθευση, ιδίως για το τραμ.

Εφαρμόζοντας μια απλή προσέγγιση, ο θόρυβος στριγκλίσματος υπολογίζεται με την προσθήκη 8 dB για R < 300 m και 5 dB για 300 m < R < 500 m στα φάσματα ηχητικής ισχύος του θορύβου κύλισης για όλες τις συχνότητες. Η συνεισφορά του θορύβου στριγκλίσματος εφαρμόζεται για τμήματα σιδηροδρομικής τροχιάς όπου η ακτίνα βρίσκεται εντός του προαναφερθέντος εύρους τιμών τουλάχιστον για μήκος τροχιάς 50 m.

Θόρυβος έλξης

Μολονότι ο θόρυβος έλξης είναι σε γενικές γραμμές συγκεκριμένος για κάθε χαρακτηριστική κατάσταση λειτουργίας, δηλαδή για σταθερή ταχύτητα, επιβράδυνση, επιτάχυνση και βραδυπορία, οι μόνες δύο καταστάσεις που μοντελοποιούνται είναι η σταθερή ταχύτητα (που ισχύει και όταν η αμαξοστοιχία επιβραδύνει ή επιταχύνει) και η βραδυπορία. Η μοντελοποιημένη ισχύς πηγής αντιστοιχεί μόνο σε καταστάσεις μέγιστου φορτίου, από τις οποίες προκύπτει το εξής αποτέλεσμα LW,0,const,i = LW,0,idling,i . Επίσης, η LW,0,idling,i αντιστοιχεί στη συνεισφορά όλων των υλικών πηγών ενός δεδομένου οχήματος που μπορούν να αποδοθούν σε συγκεκριμένο ύψος, όπως περιγράφεται στην ενότητα 2.3.1.

Η LW,0,idling,i εκφράζεται ως στατική πηγή θορύβου σε βραδυπορία, για το διάστημα κατά το οποίο διαρκεί η βραδυπορία, και χρησιμοποιείται μοντελοποιημένη ως σταθερή σημειακή πηγή, όπως περιγράφεται στο επόμενο κεφάλαιο για τον βιομηχανικό θόρυβο. Εξετάζεται μόνο αν οι αμαξοστοιχίες είναι σε βραδυπορία για διάστημα άνω της 0,5 ώρας.

Είτε μπορούν οι ποσότητες αυτές να ληφθούν από μετρήσεις όλων των πηγών σε κάθε κατάσταση λειτουργίας είτε μπορούν οι μερικές πηγές να χαρακτηριστούν μεμονωμένα, με καθορισμό της εξάρτησής τους από τις παραμέτρους και της σχετικής ισχύος τους. Αυτό μπορεί να γίνει μέσω μετρήσεων σε όχημα εν στάσει, μεταβάλλοντας τις ταχύτητες άξονα του ελκτικού υλικού, σύμφωνα με το πρότυπο ISO 3095:2005. Ανάλογα με την περίπτωση, πρέπει να χαρακτηριστούν διάφορες πηγές θορύβου έλξης που ίσως δεν εξαρτώνται όλες άμεσα από την ταχύτητα της αμαξοστοιχίας:

Δεδομένου ότι οι πηγές αυτές δύνανται να συμπεριφέρονται με διαφορετικό τρόπο σε κάθε κατάσταση λειτουργίας, ο θόρυβος έλξης πρέπει να καθορίζεται αναλόγως. Η ισχύς πηγής λαμβάνεται από μετρήσεις υπό ελεγχόμενες συνθήκες. Σε γενικές γραμμές, οι σιδηροδρομικές μηχανές τείνουν να παρουσιάζουν μεγαλύτερη διακύμανση φορτίου, καθώς ο αριθμός των ρυμουλκούμενων οχημάτων, και, ως εκ τούτου, η ισχύς εξόδου, δύνανται να διαφέρουν σημαντικά, ενώ ο καθορισμός του φορτίου είναι καλύτερος για τις αμαξοστοιχίες σταθερής σύνθεσης όπως οι ηλεκτροκίνητες μονάδες (EMU), οι ντιζελοκίνητες μονάδες (DMU) και οι αμαξοστοιχίες υψηλών ταχυτήτων.

Δεν είναι δυνατόν να συνδεθεί εκ των προτέρων η ηχητική ισχύς της πηγής με τα ύψη πηγής, και η επιλογή αυτή εξαρτάται από τον συγκεκριμένο θόρυβο και όχημα που αξιολογείται. Θα πρέπει να διαμορφωθούν στην πηγή A (h = 1) και στην πηγή Β (h = 2).

Αεροδυναμικός θόρυβος

Ο αεροδυναμικός θόρυβος συνδέεται μόνο με υψηλές ταχύτητες άνω των 200 km/h και, ως εκ τούτου, πρέπει πρώτα να επαληθευτεί αν είναι πράγματι απαραίτητος για λόγους εφαρμογής. Εάν οι συναρτήσεις τραχύτητας και μετάδοσης του θορύβου κύλισης είναι γνωστές, είναι δυνατή η παρέκτασή του σε υψηλότερες ταχύτητες και μπορεί να γίνει σύγκριση με τα υφιστάμενα δεδομένα υψηλών ταχυτήτων προκειμένου να εξακριβωθεί αν ο αεροδυναμικός θόρυβος παράγει υψηλότερα επίπεδα. Εάν οι ταχύτητες αμαξοστοιχίας σε δίκτυο κυμαίνονται από 200 km/h έως 250 km/h, σε ορισμένες περιπτώσεις ίσως δεν είναι απαραίτητο να συμπεριληφθεί ο αεροδυναμικός θόρυβος, ανάλογα με τον σχεδιασμό του οχήματος.

Η εισφορά του αεροδυναμικού θορύβου δίνεται ως συνάρτηση της ταχύτητας:

όπου

Κατευθυντικότητα πηγής

Η οριζόντια κατευθυντικότητα ΔLW,dir,hor,i σε dB δίνεται στο οριζόντιο επίπεδο και δύναται να θεωρηθεί εξ ορισμού ότι αποτελεί δίπολο για τις επιδράσεις από την κύλιση, τους κτύπους (στους αρμούς των τροχιών κ.λπ.), τα στριγκλίσματα, την πέδηση, τους ανεμιστήρες και τις αεροδυναμικές παραμέτρους, και δίνεται για κάθε i-οστή ζώνη συχνοτήτων ως εξής:

Η κάθετη κατευθυντικότητα ΔLW,dir,ver,i σε dB δίνεται στο κάθετο επίπεδο για πηγή Α (h = 1), ως συνάρτηση της κεντρικής ζώνης συχνοτήτων fc,i κάθε i-οστής ζώνης συχνοτήτων, και για – π/2 < ψ < π/2 ως εξής:

Για πηγή Β (h = 2) για την επίδραση του αεροδυναμικού θορύβου:

ΔLW,dir,ver,i = 0 αλλού

Η κατευθυντικότητα ΔLdir,ver,i δεν λαμβάνεται υπόψη για πηγή Β (h = 2) όσον αφορά άλλες επιδράσεις, εφόσον για τις πηγές αυτές θεωρείται ότι η κατευθυντικότητα είναι προς όλες τις κατευθύνσεις (omni-directionality) σε αυτή τη θέση.

2.3.3.    Πρόσθετες επιδράσεις

Διόρθωση για δομική ακτινοβολία (γέφυρες και κοιλαδογέφυρες)

Σε περίπτωση που το υπό εξέταση τμήμα της τροχιάς βρίσκεται σε γέφυρα, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη ο πρόσθετος θόρυβος που παράγεται από τους κραδασμούς της γέφυρας λόγω της διέγερσης που προκαλεί η παρουσία της αμαξοστοιχίας. Επειδή δεν είναι εύκολη η μοντελοποίηση των εκπομπών της γέφυρας ως πρόσθετης πηγής εκπομπών, δεδομένων των περίπλοκων σχημάτων των γεφυρών, χρησιμοποιείται η αύξηση του θορύβου κύλισης προκειμένου να ληφθεί υπόψη ο θόρυβος της γέφυρας. Η αύξηση μοντελοποιείται αποκλειστικά και μόνο με την προσθήκη μιας σταθερής αύξησης στην ηχητική ισχύ του θορύβου για κάθε τριτοκταβική ζώνη. Η ηχητική ισχύς μόνο του θορύβου κύλισης τροποποιείται όταν λαμβάνεται υπόψη η διόρθωση, και χρησιμοποιείται η νέα LW, 0 ,rolling–and–bridge,i αντί της LW,0,rolling–only,i :

όπου Cbridge είναι μια σταθερά που εξαρτάται από τον τύπο της γέφυρας, και LW,0,rolling–only,i είναι η ηχητική ισχύς του θορύβου κύλισης σε μια δεδομένη γέφυρα, που εξαρτάται μόνο από το όχημα και τις ιδιότητες της τροχιάς.

Διόρθωση όσον αφορά άλλες πηγές θορύβου σχετικές με τη σιδηροδρομική κίνηση

Ενδέχεται να υφίστανται διάφορες πηγές, όπως αμαξοστάσια, χώροι φόρτωσης/εκφόρτωσης, σταθμοί, κώδωνες, μεγάφωνα σταθμού κ.λπ., οι οποίες σχετίζονται με τον θόρυβο σιδηροδρομικής κυκλοφορίας. Οι πηγές αυτές μπορούν να θεωρηθούν πηγές βιομηχανικού θορύβου (σταθερές πηγές θορύβου) και μοντελοποιούνται, κατά περίπτωση, σύμφωνα με το επόμενο κεφάλαιο περί βιομηχανικού θορύβου.

2.4.    Βιομηχανικός θόρυβος

2.4.1.    Περιγραφή της πηγής

Ταξινόμηση των τύπων πηγής (σημειακή, γραμμική, επιφανειακή)

Οι βιομηχανικές πηγές ποικίλλουν σημαντικά ως προς τις διαστάσεις. Μπορεί να πρόκειται για μεγάλες βιομηχανικές μονάδες, καθώς και για μικρές συμπυκνωμένες πηγές, όπως μικρά εργαλεία ή μηχανές σε λειτουργία που χρησιμοποιούνται σε εργοστάσια. Συνεπώς, είναι απαραίτητη η χρήση κατάλληλης τεχνικής μοντελοποίησης για τη συγκεκριμένη υπό εξέταση πηγή. Ανάλογα με τις διαστάσεις και τον τρόπο με τον οποίο εκτείνονται οι διάφορες μεμονωμένες πηγές σε μια περιοχή, η καθεμιά από τις οποίες ανήκει στον ίδιο βιομηχανικό χώρο, αυτές μπορούν να μοντελοποιηθούν ως σημειακές, γραμμικές ή επιφανειακές πηγές. Στην πράξη, οι υπολογισμοί της επίδρασης του θορύβου βασίζονται πάντα σε σημειακές πηγές, αλλά μπορούν να χρησιμοποιηθούν αρκετές σημειακές πηγές για να αναπαραστήσουν μια πραγματική σύνθετη πηγή, η οποία εκτείνεται κυρίως πάνω σε μια γραμμή ή μέσα σε μια περιοχή.

Αριθμός και θέση ισοδύναμων ηχητικών πηγών

Οι πραγματικές ηχητικές πηγές μοντελοποιούνται μέσω ισοδύναμων ηχητικών πηγών που αναπαριστώνται από μία ή περισσότερες σημειακές πηγές, έτσι ώστε η συνολική ηχητική ισχύς της πραγματικής πηγής να αντιστοιχεί στο άθροισμα των μεμονωμένων ηχητικών πηγών που αποδίδονται σε διάφορες σημειακές πηγές.

Ακολουθούν οι γενικοί κανόνες που εφαρμόζονται για τον καθορισμό του αριθμού των σημειακών πηγών που θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν:

Η θέση των ισοδύναμων ηχητικών πηγών δεν μπορεί να καθοριστεί, δεδομένου του μεγάλου αριθμού των διατάξεων που μπορεί να έχει ένας βιομηχανικός χώρος. Κανονικά εφαρμόζονται οι βέλτιστες πρακτικές.

Εκπομπές ηχητικής ισχύος

Γενικά

Τα ακόλουθα στοιχεία αποτελούν το πλήρες σύνολο των δεδομένων εισόδου για τους υπολογισμούς διάδοσης του ήχου με τις μεθόδους που θα χρησιμοποιηθούν για τη χαρτογράφηση του θορύβου:

Η ηχητική ισχύς της σημειακής, της γραμμικής και της επιφανειακής πηγής πρέπει οριστεί ως εξής:

Οι ώρες εργασίας αποτελούν βασικό δεδομένο εισόδου για τον υπολογισμό των σταθμών θορύβου. Οι ώρες εργασίας δίνονται για την ημέρα, το βράδυ και τη νύχτα και, εάν η διάδοση χρησιμοποιεί διάφορες μετεωρολογικές κατηγορίες που καθορίζονται για την καθεμία από τις περιόδους της ημέρας, της νύχτας και του βραδιού, δίνεται λεπτομερέστερη κατανομή των ωρών εργασίας σε υποπεριόδους που αντιστοιχούν στην κατανομή των μετεωρολογικών κατηγοριών. Τα στοιχεία αυτά βασίζονται στον ετήσιο μέσο όρο.

Η διόρθωση για τις ώρες εργασίας, που πρέπει να προστεθεί στη σημειακή ηχητική πηγή για τον καθορισμό της διορθωμένης ηχητικής ισχύος που θα χρησιμοποιηθεί για τους υπολογισμούς κάθε χρονικής περιόδου, CW σε dB υπολογίζεται ως εξής:

όπου

Για τις πιο κυρίαρχες πηγές, η διόρθωση για τον ετήσιο μέσο όρο ωρών εργασίας υπολογίζεται τουλάχιστον με ανοχή 0,5 dB προκειμένου να επιτευχθεί αποδεκτή ακρίβεια (που ισοδυναμεί με αβεβαιότητα μικρότερη του 10 % κατά τον ορισμό της ενεργού περιόδου της πηγής).

Κατευθυντικότητα πηγής

Η κατευθυντικότητα της πηγής συνδέεται σε μεγάλο βαθμό με τη θέση της ισοδύναμης ηχητικής πηγής σε παρακείμενες επιφάνειες. Δεδομένου ότι η μέθοδος διάδοσης εξαρτάται από την ανάκλαση και την ηχητική απορροφητικότητα της παρακείμενης επιφάνειας, είναι αναγκαίο να εξεταστεί προσεκτικά η θέση των παρακείμενων επιφανειών. Σε γενικές γραμμές, οι δύο αυτές περιπτώσεις πρέπει πάντα να διακρίνονται:

Η κατευθυντικότητα εκφράζεται στον υπολογισμό ως συντελεστής ΔLW,dir,xyz (x, y, z) που προστίθεται στην ηχητική ισχύ για τη λήψη της ορθής κατευθυντικής ηχητικής ισχύος μιας ηχητικής πηγής αναφοράς η οποία λαμβάνεται υπόψη βάσει της διάδοσης του ήχου προς τη διεύθυνση που δίνεται. Ο συντελεστής μπορεί να δοθεί ως συνάρτηση του διανύσματος κατεύθυνσης, που ορίζεται από τα (x, y, z) με τον τύπο
. Η εν λόγω κατευθυντικότητα μπορεί επίσης να εκφραστεί μέσω άλλων συστημάτων συντεταγμένων, όπως τα συστήματα γωνιακών συντεταγμένων.

2.5.    Υπολογισμός της διάδοσης του θορύβου για οδικές, σιδηροδρομικές, βιομηχανικές πηγές.

2.5.1.    Πεδίο εφαρμογής και εφαρμογή της μεθόδου

Στο παρόν έγγραφο καθορίζεται μέθοδος για τον υπολογισμό της εξασθένησης του θορύβου κατά τη διάδοση σε εξωτερικούς χώρους. Εάν είναι γνωστά τα χαρακτηριστικά της πηγής, με τη μέθοδο αυτή μπορεί να προβλεφθεί η στάθμη της ισοδύναμης συνεχούς ηχητικής πίεσης στο σημείο του δέκτη που αντιστοιχεί σε δύο συγκεκριμένους τύπους ατμοσφαιρικών συνθηκών:

Η μέθοδος υπολογισμού που περιγράφεται στο παρόν έγγραφο ισχύει για βιομηχανικές υποδομές και υποδομές χερσαίων μεταφορών. Ως εκ τούτου, ισχύει ιδίως για οδικές και σιδηροδρομικές υποδομές. Οι εναέριες μεταφορές περιλαμβάνονται στο πεδίο εφαρμογής της μεθόδου μόνο για τον θόρυβο που παράγεται κατά τη διάρκεια των λειτουργιών εδάφους, εξαιρουμένης της απογείωσης και της προσγείωσης.

Οι βιομηχανικές υποδομές που εκπέμπουν κτυπογενείς ή ισχυρούς τονικούς θορύβους, όπως περιγράφονται στο πρότυπο ISO 1996-2:2007, δεν εμπίπτουν στο πεδίο εφαρμογής της παρούσας μεθόδου.

Η μέθοδος υπολογισμού δεν δίνει αποτελέσματα για συνθήκες διάδοσης με διάθλαση προς τα πάνω (αρνητική κάθετη κλίση της πραγματικής ταχύτητας του ήχου), αλλά οι συνθήκες αυτές υπολογίζονται κατά προσέγγιση βάσει των ομοιογενών συνθηκών κατά τον υπολογισμό της Lden.

Για τον υπολογισμό της εξασθένησης λόγω της ατμοσφαιρικής απορρόφησης στην περίπτωση των μεταφορικών υποδομών, οι συνθήκες θερμοκρασίας και υγρασίας υπολογίζονται σύμφωνα με το πρότυπο ISO 9613-1:1996.

Η μέθοδος παρέχει αποτελέσματα ανά οκταβική ζώνη, από 63 Hz έως 8 000 Hz. Οι υπολογισμοί γίνονται για καθεμία από τις κεντρικές συχνότητες.

Τα μη πλήρη καλύμματα και τα εμπόδια με κλίση, κατά τη μοντελοποίηση, άνω των 15° σε σχέση με την κάθετο είναι εκτός του πεδίου εφαρμογής της παρούσας μεθόδου υπολογισμού.

Ένα μεμονωμένο πέτασμα υπολογίζεται ως μεμονωμένος υπολογισμός περίθλασης, ενώ δύο ή περισσότερα πετάσματα στην ίδια διαδρομή αντιμετωπίζονται ως μεταγενέστερο σύνολο περιθλάσεων με εφαρμογή της διαδικασίας που περιγράφεται στη συνέχεια.

2.5.2.    Ορισμοί

Όλες οι αποστάσεις, τα ύψη, οι διαστάσεις και τα υψόμετρα που χρησιμοποιούνται στο παρόν έγγραφο εκφράζονται σε μέτρα (m).

Το σύμβολο MN αναπαριστά την απόσταση σε τρεις διαστάσεις (τρισδιάστατη) μεταξύ των σημείων Μ και Ν, μετρούμενη στην ευθεία που συνδέει τα σημεία αυτά.

Το σύμβολο ^MN αναπαριστά το μήκος της καμπύλης τροχιάς μεταξύ των σημείων M και N, υπό ευνοϊκές συνθήκες.

Είναι σύνηθες να μετρούνται τα πραγματικά ύψη κάθετα σε κατεύθυνση κάθετη προς το οριζόντιο επίπεδο. Τα ύψη των σημείων πάνω από το τοπικό έδαφος συμβολίζονται με το γράμμα h, ενώ τα απόλυτα ύψη των σημείων και το απόλυτο ύψος του εδάφους συμβολίζονται με το γράμμα H.

Για να ληφθεί υπόψη το πραγματικό ανάγλυφο του εδάφους κατά μήκος της τροχιάς διάδοσης, χρησιμοποιείται η έννοια του «ισοδύναμου ύψους», που συμβολίζεται με το γράμμα z. Το ισοδύναμο ύψος αντικαθιστά τα πραγματικά ύψη στις εξισώσεις υπολογισμού της επίδρασης του εδάφους.

Οι ηχοστάθμες, που συμβολίζονται με το γράμμα L, εκφράζονται σε ντεσιμπέλ (dB) ανά ζώνη συχνοτήτων όταν παραλείπεται ο δείκτης Α. Οι ηχοστάθμες σε ντεσιμπέλ dB(A) είναι όταν δίνεται ο δείκτης A.

Το άθροισμα των ηχοσταθμών που οφείλονται σε αμοιβαία ασυνάρτητες πηγές συμβολίζεται με το σύμβολο σύμφωνα με τον εξής ορισμό:

2.5.3.    Γεωμετρικοί παράγοντες

Κατάτμηση πηγής

Οι πραγματικές πηγές περιγράφονται με ένα σύνολο σημειακών πηγών ή, όταν πρόκειται για σιδηροδρομική ή οδική κυκλοφορία, με ασυνάρτητες γραμμικές πηγές. Με τη μέθοδο διάδοσης θεωρούμε ότι οι γραμμικές ή επιφανειακές πηγές έχουν προηγουμένως κατατμηθεί προκειμένου να αναπαρασταθούν από μια σειρά ισοδύναμων σημειακών πηγών. Αυτό μπορεί να έχει γίνει στο πλαίσιο της προκαταρκτικής επεξεργασίας των δεδομένων πηγής ή ενδέχεται να γίνει εντός της συνιστώσας εντοπισμού διαδρομής του λογισμικού που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό. Τα μέσα με τα οποία γίνεται αυτό βρίσκονται εκτός του πεδίου εφαρμογής της παρούσας μεθόδου.

Διαδρομές διάδοσης

Η μέθοδος λειτουργεί σε γεωμετρικό μοντέλο που αποτελείται από μια σειρά συνδεδεμένων επιφανειών εδάφους και εμποδίων. Χρησιμοποιείται κάθετη διαδρομή διάδοσης σε ένα ή περισσότερα κάθετα επίπεδα σε σχέση με το οριζόντιο επίπεδο. Για τροχιές που περιλαμβάνουν ανακλάσεις σε κάθετες επιφάνειες οι οποίες δεν είναι ορθογώνιες προς το επίπεδο πρόσπτωσης, λαμβάνεται υπόψη στη συνέχεια άλλο κάθετο επίπεδο που περιλαμβάνει το ανακλώμενο μέρος της διαδρομής διάδοσης. Στις περιπτώσεις αυτές, όπου χρησιμοποιούνται περισσότερα κάθετα επίπεδα για την περιγραφή του συνόλου της διαδρομής της τροχιάς από την πηγή στον δέκτη, τα κάθετα επίπεδα επιπεδοποιούνται στη συνέχεια, σαν κινεζικό παραβάν που ξεδιπλώνεται.

Σημαντικά ύψη πάνω από το έδαφος

Τα ισοδύναμα ύψη λαμβάνονται από το μέσο επίπεδο του εδάφους μεταξύ της πηγής και του δέκτη. Το ύψος αυτό αντικαθιστά το πραγματικό έδαφος με ένα πλασματικό επίπεδο που αναπαριστά τη μέση μορφολογία του εδάφους.

Σχήμα 2.5.α

Ισοδύναμα ύψη σε σχέση με το έδαφος

Το ισοδύναμο ύψος ενός σημείου είναι το ορθογώνιο ύψος του σε σχέση με το μέσο επίπεδο του εδάφους. Επομένως, μπορούν να καθοριστούν το ισοδύναμο ύψος της πηγής zs και το ισοδύναμο ύψος του δέκτη zr. Η απόσταση μεταξύ της πηγής και του δέκτη σε προβολή πάνω στο μέσο επίπεδο του εδάφους συμβολίζεται με τα γράμματα d p.

Αν το ισοδύναμο ύψος ενός σημείου είναι αρνητικό, δηλαδή αν το σημείο βρίσκεται κάτω από το μέσο επίπεδο του εδάφους, διατηρείται μηδενικό ύψος και το ισοδύναμο σημείο είναι σε αυτή την περίπτωση ίδιο με την πιθανή εικόνα του.

Υπολογισμός του μέσου επιπέδου

Στο επίπεδο της διαδρομής, η τοπογραφία (συμπεριλαμβανομένων του αναγλύφου, των εξάρσεων, των αναχωμάτων και άλλων τεχνητών εμποδίων, κτιρίων κ.ά.) δύναται να περιγραφεί με ένα διευθετημένο σύνολο σημείων (xk, Hk )· k є {1, …, n}. Το εν λόγω σύνολο σημείων ορίζει ένα πολύγραμμο, ή ισοδύναμα, μια αλληλουχία ευθέων τμημάτων Hk = akx + bk , x є [xk , xk + 1 ]· k є {1, …, n}, όπου:

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

Το μέσο επίπεδο αναπαριστάται από την ευθεία Z = ax+b· x є [x 1, xn ], που προσαρμόζεται στο πολύγραμμο μέσω προσέγγισης ελάχιστων τετραγώνων. Η εξίσωση της μέσης γραμμής μπορεί να επιλυθεί αναλυτικά.

Με τη χρήση του εξής τύπου:

		(2.5.3)

Οι συντελεστές της ευθείας δίνονται από τον τύπο:

		(2.5.4)

όπου τμήματα με xk + 1 = xk αγνοούνται κατά την εκτίμηση της εξίσωσης 2.5.3

Ανακλάσεις από προσόψεις κτιρίων και άλλα κάθετα εμπόδια

Οι εισφορές από τις ανακλάσεις λαμβάνονται υπόψη από την εισαγωγή των πηγών εικόνας όπως περιγράφονται στη συνέχεια.

2.5.4.    Μοντέλο διάδοσης του ήχου

Για δέκτη R οι υπολογισμοί γίνονται σύμφωνα με τα εξής βήματα:

Πρέπει να σημειωθεί ότι μόνον οι εξασθενήσεις που οφείλονται στην επίδραση του εδάφους (Aground ) και στην περίθλαση (Adif ) επηρεάζονται από τις μετεωρολογικές συνθήκες.

2.5.5.    Διαδικασία υπολογισμού

Για σημειακή πηγή S κατευθυντικής ηχητικής ισχύος Lw,0,dir και για δεδομένη ζώνη συχνοτήτων, η στάθμη της ισοδύναμης συνεχούς ηχητικής πίεσης σε σημείο δέκτη R υπό δεδομένες ατμοσφαιρικές συνθήκες λαμβάνεται σύμφωνα με τις κάτωθι εξισώσεις.

Ηχοστάθμη υπό ευνοϊκές συνθήκες (LF) για μια διαδρομή (S,R)

Ο όρος AF αναπαριστά τη συνολική εξασθένηση κατά μήκος της διαδρομής διάδοσης υπό ευνοϊκές συνθήκες και αναλύεται ως εξής:

όπου

Για δεδομένη διαδρομή και ζώνη συχνοτήτων, είναι πιθανά τα εξής δύο σενάρια:

Ηχοστάθμη υπό ομοιογενείς συνθήκες (LH) για διαδρομή (S,R)

Η διαδικασία είναι απολύτως όμοια με την περίπτωση των ευνοϊκών συνθηκών που παρουσιάστηκαν στην προηγούμενη ενότητα.

Ο όρος AH αναπαριστά τη συνολική εξασθένηση κατά μήκος της διαδρομής διάδοσης υπό ομοιογενείς συνθήκες και αναλύεται ως εξής:

όπου

Για δεδομένη διαδρομή και ζώνη συχνοτήτων, είναι πιθανά τα εξής δύο σενάρια:

Στατιστική προσέγγιση εντός αστικών περιοχών για μια διαδρομή (S,R)

Εντός αστικών περιοχών, επιτρέπεται επίσης στατιστική προσέγγιση για τον υπολογισμό της διάδοσης του ήχου πίσω από την πρώτη γραμμή των κτιρίων, υπό την προϋπόθεση ότι η εν λόγω μέθοδος διαθέτει τη δέουσα τεκμηρίωση, συμπεριλαμβανομένων σχετικών στοιχείων για την ποιότητα της μεθόδου. Η εν λόγω μέθοδος δύναται να αντικαταστήσει τον υπολογισμό των Aboundary,H και Aboundary,F με κατά προσέγγιση υπολογισμό της συνολικής εξασθένησης για την άμεση διαδρομή και όλες τις ανακλάσεις. Ο υπολογισμός βασίζεται στη μέση πυκνότητα δόμησης και στο μέσο ύψος όλων των κτιρίων της περιοχής.

Μακροπρόθεσμη ηχοστάθμη για μια διαδρομή (S,R)

Η «μακροπρόθεσμη» ηχοστάθμη κατά μήκος μιας διαδρομής που ξεκινά από μια δεδομένη σημειακή πηγή λαμβάνεται από το λογαριθμικό άθροισμα της σταθμισμένης ηχητικής ενέργειας υπό ομοιογενείς συνθήκες και της ηχητικής ενέργειας υπό ευνοϊκές συνθήκες.

Οι εν λόγω ηχοστάθμες σταθμίζονται βάσει της μέσης εμφάνισης p ευνοϊκών συνθηκών προς την κατεύθυνση της διαδρομής (S,R):

Σημείωση: Οι τιμές εμφάνισης για τις p εκφράζονται υπό τη μορφή ποσοστών. Για παράδειγμα, αν η τιμή της εμφάνισης είναι 82 %, η εξίσωση 2.5.9 έχει την τιμή p = 0,82.

Μακροπρόθεσμη ηχοστάθμη στο σημείο R για όλες τις διαδρομές

Η συνολική ηχοστάθμη στον δέκτη για ζώνη συχνοτήτων λαμβάνεται από το άθροισμα των εισφορών ενέργειας από όλες τις διαδρομές Ν, συμπεριλαμβανομένων όλων των τύπων:

όπου

n είναι ο δείκτης των διαδρομών μεταξύ S και R.

Η συμπερίληψη των ανακλάσεων μέσω πηγών εικόνας περιγράφεται στη συνέχεια. Το ποσοστό των περιπτώσεων ευνοϊκών συνθηκών σε περίπτωση διαδρομής που ανακλάται σε κάθετο εμπόδιο είναι πανομοιότυπη με την περίπτωση της άμεσης διαδρομής.

Αν S′ είναι η πηγή εικόνας του S, τότε η περίπτωση p′ της διαδρομής (S′,R) θεωρείται ίση με την περίπτωση p της διαδρομής (Si ,R).

Μακροπρόθεσμη ηχοστάθμη στο σημείο R σε ντεσιμπέλ A (dBA)

Η συνολική ηχοστάθμη σε ντεσιμπέλ A (dBA) λαμβάνεται με την άθροιση των σταθμών κάθε ζώνης συχνοτήτων:

όπου i είναι ο δείκτης της ζώνης συχνοτήτων. AWC είναι η Α-σταθμισμένη διόρθωση σύμφωνα με το διεθνές πρότυπο IEC 61672-1:2003.

Η εν λόγω στάθμη LAeq,LT αποτελεί το τελικό αποτέλεσμα, δηλαδή τη μακροπρόθεσμη Α-σταθμισμένη στάθμη ηχητικής πίεσης στο σημείο του δέκτη σε συγκεκριμένο χρονικό διάστημα αναφοράς (π.χ. ημέρα, βράδυ, νύχτα ή μικρότερο χρονικό διάστημα κατά τη διάρκεια της ημέρας, του βραδιού ή της νύχτας).

2.5.6.    Υπολογισμός της διάδοσης του θορύβου για οδικές, σιδηροδρομικές, βιομηχανικές πηγές

Γεωμετρική απόκλιση

Η εξασθένηση που οφείλεται στη γεωμετρική απόκλιση, Adiv, αντιστοιχεί σε μείωση της ηχοστάθμης λόγω της απόστασης διάδοσης. Για σημειακή ηχητική πηγή σε ελεύθερο πεδίο, η εξασθένηση σε dB δίνεται από τον τύπο:

όπου d είναι η άμεση 3D διαγώνια απόσταση μεταξύ της πηγής και του δέκτη.

Ατμοσφαιρική απορρόφηση

Η εξασθένηση που οφείλεται στην ατμοσφαιρική απορρόφηση A atm κατά τη διάδοση σε απόσταση d δίνεται σε dB βάσει της εξίσωσης:

όπου

Οι τιμές του συντελεστή αatm δίνονται για θερμοκρασία 15 °C, σχετική υγρασία 70 % και ατμοσφαιρική πίεση 101 325 Pa. Υπολογίζονται με τις ακριβείς κεντρικές συχνότητες της ζώνης συχνοτήτων. Οι τιμές αυτές είναι σύμφωνες με το πρότυπο ISO 9613-1. Χρησιμοποιούνται οι μακροπρόθεσμοι μετεωρολογικοί μέσοι αν δεν υπάρχουν διαθέσιμα μετεωρολογικά δεδομένα.

Επίδραση του εδάφους

Η εξασθένηση που οφείλεται στην επίδραση του εδάφους αποτελεί κυρίως το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ του ανακλώμενου ήχου και του ήχου που διαδίδεται απευθείας από την πηγή στον δέκτη. Συνδέεται υλικά με την ακουστική απορρόφηση του εδάφους πάνω από το οποίο διαδίδεται το ηχητικό κύμα. Ωστόσο, εξαρτάται επίσης σε σημαντικό βαθμό από τις ατμοσφαιρικές συνθήκες κατά τη διάρκεια της διάδοσης, δεδομένου ότι η καμπύλωση των ακτίνων μεταβάλλει το ύψος της διαδρομής πάνω από το έδαφος και καθιστά τις επιδράσεις του εδάφους και της γης που βρίσκεται κοντά στην πηγή περισσότερο ή λιγότερο σημαντικές.

Σε περίπτωση που η διάδοση μεταξύ της πηγής και του δέκτη επηρεάζεται από οποιοδήποτε εμπόδιο στο πεδίο διάδοσης, η επίδραση του εδάφους υπολογίζεται χωριστά στην πλευρά της πηγής και στην πλευρά του δέκτη. Στην περίπτωση αυτή, οι τιμές zs και zr αναφέρονται στη θέση της ισοδύναμης πηγής και/ή του δέκτη, όπως καταδεικνύεται στη συνέχεια κατά την παρουσίαση του υπολογισμού της περίθλασης Adif .

Ακουστικός χαρακτηρισμός εδάφους

Οι ιδιότητες ακουστικής απορρόφησης του εδάφους συνδέονται κυρίως με το πορώδες. Το συμπαγές έδαφος είναι σε γενικές γραμμές ανακλαστικό και το πορώδες έδαφος είναι απορροφητικό.

Για τις απαιτήσεις των λειτουργικών υπολογισμών, η ακουστική απορρόφηση του εδάφους αναπαριστάται από έναν αδιάστατο συντελεστή G, μεταξύ του 0 και του 1. Ο συντελεστής G είναι ανεξάρτητος από τη συχνότητα. Ο πίνακας 2.5.α δίνει τις τιμές του G για το έδαφος σε εξωτερικούς χώρους. Σε γενικές γραμμές, ο μέσος όρος του συντελεστή G για μια διαδρομή λαμβάνει τιμές μεταξύ 0 και 1.

Ο συντελεστής Gpath ορίζεται ως το τμήμα απορροφητικού εδάφους που υφίσταται πάνω από το σύνολο της καλυπτόμενης διαδρομής.

Όταν η πηγή και ο δέκτης βρίσκονται τόσο κοντά μεταξύ τους ώστε dp ≤ 30(zs + zr ), η διάκριση μεταξύ του τύπου του εδάφους που βρίσκεται κοντά στην πηγή και του τύπου του εδάφους που βρίσκεται κοντά στον δέκτη είναι αμελητέα. Προκειμένου να ληφθεί υπόψη το εν λόγω σχόλιο, ο συντελεστής εδάφους Gpath διορθώνεται τελικά ως εξής:

G′path =		if dp ≤ 30(zs + zr )	(2.5.14)
	Gpath	otherwise

όπου Gs είναι ο συντελεστής εδάφους της επιφανειακής πηγής. Gs = 0 για οδοστρώματα ( 5 ), σταθερές επιδομές. Gs = 1 για σιδηροδρομικές τροχιές σε σκύρα. Δεν υπάρχει μια γενική απάντηση όταν πρόκειται για βιομηχανικές πηγές και μονάδες.

Ο συντελεστής G ενδεχομένως να συνδέεται με την ειδική αντίσταση ροής.

Σχήμα 2.5.β

Καθορισμός του συντελεστή εδάφους Gpath σε διαδρομή διάδοσης

Οι επόμενες δύο υποενότητες σχετικά με τους υπολογισμούς υπό ομοιογενείς και ευνοϊκές συνθήκες εισάγουν τους γενικούς συμβολισμούς
w и
m για την εδαφική απορρόφηση. Ο πίνακας 2.5.β δίνει την αντιστοιχία μεταξύ των συμβολισμών αυτών και των μεταβλητών Gpath και G′path .

Υπολογισμοί υπό ομοιογενείς συνθήκες

Η μείωση που οφείλεται στην επίδραση του εδάφους υπό ομοιογενείς συνθήκες υπολογίζεται βάσει των εξής εξισώσεων:

αν Gpath ≠ 0

όπου

fm είναι η ονομαστική κεντρική συχνότητα της υπό εξέταση ζώνης συχνοτήτων, σε Hz· c είναι η ταχύτητα του ήχου στον αέρα, που θεωρείται ίση με 340 m/s· και το Cf ορίζεται ως εξής:

όπου οι τιμές του w δίνονται από την εξής εξίσωση:

w μπορεί να ισούται με το Gpath ή το G′ path ανάλογα με το κατά πόσον η επίδραση του εδάφους υπολογίζεται με ή χωρίς περίθλαση και σύμφωνα με τη φύση του εδάφους κάτω από την πηγή (πραγματική πηγή ή πηγή με περίθλαση). Αυτό ορίζεται στις επόμενες υποενότητες και συνοψίζεται στον πίνακα 2.5.β.

είναι το κατώτερο όριο της Aground,H .

Για διαδρομή (S i,R) υπό ομοιογενείς συνθήκες χωρίς περίθλαση:

Με περίθλαση, βλ. την ενότητα περί περίθλασης για τους ορισμούς των
w και
m .

αν Gpath = 0: Aground,H = – 3 dB

Ο όρος – 3(1 –
m ) λαμβάνει υπόψη το γεγονός ότι, όταν η πηγή και ο δέκτης απέχουν πολύ μεταξύ τους, η πρώτη πλευρά της πηγής ανάκλασης δεν βρίσκεται πια στην πλατφόρμα, αλλά στο φυσικό έδαφος.

Υπολογισμός υπό ευνοϊκές συνθήκες

Η επίδραση του εδάφους υπό ευνοϊκές συνθήκες υπολογίζεται με την εξίσωση της Aground,H , υπό την προϋπόθεση ότι θα γίνουν οι εξής τροποποιήσεις:

α) 

Στην εξίσωση της Aground,H , τα ύψη z s και z r αντικαθίστανται από τα z s + δ z s + δ z T και z r + δ z r + δ z T, αντίστοιχα, όπου

		(2.5.19)

a o = 2 × 10– 4 m– 1 είναι το αντίστροφο της ακτίνας καμπυλότητας

β) 

Το κατώτατο όριο της Aground,F εξαρτάται από τη γεωμετρία της διαδρομής:

►C1    ◄

(2.5.20)

Οι διορθώσεις του ύψους δz s και δz r μεταφέρουν την επίδραση της καμπύλωσης των ακτίνων του ήχου. Η δz T αντισταθμίζει την επίδραση της τύρβης.

m μπορεί επίσης να ισούται με το Gpath ή το G′ path ανάλογα με το κατά πόσον η επίδραση του εδάφους υπολογίζεται με ή χωρίς περίθλαση και σύμφωνα με τη φύση του εδάφους κάτω από την πηγή (πραγματική πηγή ή πηγή με περίθλαση). Αυτό καθορίζεται στις ακόλουθες υποενότητες.

Για διαδρομή (S i,R) υπό ευνοϊκές συνθήκες χωρίς περίθλαση:

Με περίθλαση, βλ. την επόμενη ενότητα για τους ορισμούς των
w και
m .

Περίθλαση

Κατά γενικό κανόνα, η περίθλαση μελετάται στην κορυφή κάθε εμποδίου που βρίσκεται επί της διαδρομής διάδοσης. Αν η διαδρομή περνά «αρκετά ψηλά» πάνω από το άκρο της περίθλασης, μπορεί να οριστεί Adif = 0 και να υπολογιστεί το άμεσο οπτικό πεδίο, ιδίως μέσω αξιολόγησης της Aground .

Στην πράξη, για κάθε κεντρική συχνότητα της ζώνης συχνοτήτων, η διαφορά διαδρομής δ συγκρίνεται με την ποσότητα — λ/20. Αν ένα εμπόδιο δεν δημιουργεί περίθλαση, κάτι το οποίο καθορίζεται, λόγου χάριν, βάσει του κριτηρίου του Rayleigh, δεν απαιτείται ο υπολογισμός της Adif για την υπό εξέταση ζώνη συχνοτήτων. Με άλλα λόγια, Adif = 0 στην περίπτωση αυτή. Διαφορετικά, η Adif υπολογίζεται όπως περιγράφεται στο υπόλοιπο τμήμα αυτού του μέρους. Ο κανόνας αυτός εφαρμόζεται τόσο υπό ομοιογενείς όσο και υπό ευνοϊκές συνθήκες, τόσο για μεμονωμένη όσο και για πολλαπλή περίθλαση.

Όταν, για μια δεδομένη ζώνη συχνοτήτων, ο υπολογισμός γίνεται σύμφωνα με τη διαδικασία που περιγράφεται στην παρούσα ενότητα, η Aground ορίζεται ως ίση με 0 dB κατά τον υπολογισμό της συνολικής εξασθένησης. Η επίδραση του εδάφους λαμβάνεται άμεσα υπόψη στην εξίσωση υπολογισμού της γενικής περίθλασης.

Οι εξισώσεις που προτείνονται εδώ χρησιμοποιούνται για την επεξεργασία της περίθλασης σε πετάσματα μικρού ή μεγάλου πάχους, κτίρια, χωμάτινους αναβαθμούς (φυσικούς ή τεχνητούς), καθώς και εκείνης που προκαλείται από τα άκρα αναχωμάτων, τάφρων και κοιλαδογεφυρών.

Όταν συναντώνται επί της διαδρομής διάδοσης αρκετά εμπόδια που προκαλούν περίθλαση, αντιμετωπίζονται ως πολλαπλή περίθλαση με την εφαρμογή της διαδικασίας που περιγράφεται στην επόμενη ενότητα για τον υπολογισμό της διαφοράς διαδρομής.

Οι διαδικασίες που παρουσιάζονται εδώ χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό των εξασθενήσεων τόσο υπό ομοιογενείς όσο και υπό ευνοϊκές συνθήκες. Η καμπύλωση των ακτίνων λαμβάνεται υπόψη κατά τον υπολογισμό της διαφοράς διαδρομής και τον υπολογισμό των επιδράσεων του εδάφους πριν και μετά την περίθλαση.

Γενικές αρχές

Το σχήμα 2.5.γ απεικονίζει τη γενική μέθοδο υπολογισμού της εξασθένησης λόγω περίθλασης. Η μέθοδος αυτή βασίζεται στη διαίρεση της διαδρομής διάδοσης σε δύο μέρη: τη διαδρομή προς την «πλευρά της πηγής», που βρίσκεται μεταξύ της πηγής και του σημείου περίθλασης, και τη διαδρομή προς την «πλευρά του δέκτη», που βρίσκεται μεταξύ του σημείου περίθλασης και του δέκτη.

Υπολογίζονται τα εξής:

Σχήμα 2.5.γ

Γεωμετρία υπολογισμού της εξασθένησης λόγω περίθλασης

όπου

Η ανωμαλία του εδάφους μεταξύ της πηγής και του σημείου περίθλασης, καθώς και μεταξύ του σημείου περίθλασης και του δέκτη, λαμβάνεται υπόψη μέσω των ισοδύναμων υψών που υπολογίζονται σε σχέση με το μέσο επίπεδο του εδάφους, πρώτα στην πλευρά της πηγής και έπειτα στην πλευρά του δέκτη (δύο μέσα επίπεδα εδάφους), σύμφωνα με τη μέθοδο που περιγράφεται στην υποενότητα περί σημαντικών υψών πάνω από το έδαφος.

Αμιγής περίθλαση

Για την αμιγή περίθλαση, χωρίς την επίδραση του εδάφους, η εξασθένηση δίνεται από τον τύπο:

Δdif =		αν	(2.5.21)
	0	αλλιώς

όπου

λ είναι το μήκος κύματος στην ονομαστική κεντρική συχνότητα της υπό εξέταση ζώνης συχνοτήτων

δ είναι η διαφορά μεταξύ της διαδρομής με περίθλαση και της απευθείας διαδρομής (βλ. επόμενη υποενότητα περί υπολογισμού της διαφοράς διαδρομής)

C″ είναι ο συντελεστής που χρησιμοποιείται προκειμένου να ληφθούν υπόψη οι πολλαπλές περιθλάσεις:

C″ = 1 για μεμονωμένη περίθλαση

Για πολλαπλή περίθλαση, αν e είναι η συνολική απόσταση της διαδρομής, O1 έως O2 + O2 έως O3 + O3 έως O4 βάσει της «μεθόδου της ελαστικής ταινίας» (βλ. σχήματα 2.5.δ και 2.5.στ) και, αν η e υπερβαίνει τα 0,3 m (αλλιώς C″ = 1), ο συντελεστής αυτός ορίζεται από τον τύπο:

Οι τιμές της Δdif περιορίζονται:

Υπολογισμός της διαφοράς διαδρομής

Η διαφορά διαδρομής δ υπολογίζεται σε κάθετο επίπεδο που περιέχει την πηγή και τον δέκτη. Πρόκειται για προσέγγιση σε σχέση με την αρχή του Fermat. Η προσέγγιση εξακολουθεί να ισχύει εν προκειμένω (γραμμικές πηγές). Η διαφορά διαδρομής δ υπολογίζεται όπως φαίνεται στα ακόλουθα σχήματα, βάσει των καταστάσεων που ανακύπτουν.

Ομοιογενείς συνθήκες

Σχήμα 2.5.δ

Υπολογισμός της διαφοράς διαδρομής υπό ομοιογενείς συνθήκες. O, O1 και O2 είναι τα σημεία περίθλασης

Σημείωση: Για κάθε διάταξη, η έκφραση της δ είναι δεδομένη.

Ευνοϊκές συνθήκες

Σχήμα 2.5.ε

Υπολογισμός της διαφοράς διαδρομής υπό ευνοϊκές συνθήκες (μεμονωμένη περίθλαση)

Υπό ευνοϊκές συνθήκες, θεωρείται ότι οι τρεις καμπύλες ηχητικές ακτίνες ►C1  , και  ◄ έχουν την ίδια ακτίνα καμπυλότητας Γ, που ορίζεται από τον τύπο:

Το μήκος της καμπύλης μιας ηχητικής ακτίνας ^MN συμβολίζεται ως υπό ευνοϊκές συνθήκες. Το μήκος αυτό ισούται με:

Κατ' αρχήν, θα πρέπει να εξεταστούν τρία σενάρια για τον υπολογισμό της διαφοράς διαδρομής υπό ευνοϊκές συνθήκες δF (βλ. σχήμα 2.5.ε). Στην πράξη, δύο εξισώσεις αρκούν:

όπου A είναι το σημείο τομής της ευθείας ηχητικής ακτίνας SR και της επέκτασης του εμποδίου που προκαλεί την περίθλαση.

Για πολλαπλές περιθλάσεις υπό ευνοϊκές συνθήκες:

Σχήμα 2.5.στ

Παράδειγμα υπολογισμού της διαφοράς διαδρομής υπό ευνοϊκές συνθήκες, σε περίπτωση πολλαπλών περιθλάσεων

Στο σενάριο που παρουσιάζεται στο σχήμα 2.5.στ, η διαφορά διαδρομής είναι:

Υπολογισμός της εξασθένησης Adif

Η εξασθένηση λόγω περίθλασης, λαμβάνοντας υπόψη τις επιδράσεις στην πλευρά της πηγής και στην πλευρά του δέκτη, υπολογίζεται βάσει των εξής γενικών εξισώσεων:

όπου

Υπολογισμός του όρου Δground(S,O)

όπου

Υπολογισμός του όρου Δground(O,R)

όπου

Δεν χρειάζεται να ληφθεί υπόψη εν προκειμένω η διόρθωση του G′ path εφόσον η υπό εξέταση πηγή είναι το σημείο περίθλασης. Ως εκ τούτου, το Gpath χρησιμοποιείται όντως για τον υπολογισμό των επιδράσεων του εδάφους, συμπεριλαμβανομένου του όρου του κατώτερου ορίου της εξίσωσης που καθίσταται – 3(1– Gpath ).

Σενάρια κάθετων άκρων

Η εξίσωση 2.5.21 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό των περιθλάσεων στα κάθετα άκρα (πλευρικές περιθλάσεις) όταν πρόκειται για βιομηχανικό θόρυβο. Σ′ αυτή την περίπτωση, λαμβάνεται Adif = Δ dif(S,R) και διατηρείται ο όρος Aground . Επιπροσθέτως, οι Aatm και Aground υπολογίζονται από το συνολικό μήκος της διαδρομής διάδοσης. Η Adiv εξακολουθεί να υπολογίζεται από την απευθείας απόσταση d. Οι εξισώσεις 2.5.8 και 2.5.6 καθίστανται αντίστοιχα:

Η Δ dif χρησιμοποιείται όντως υπό ομοιογενείς συνθήκες στην εξίσωση 2.5.34.

Ανακλάσεις σε κάθετα εμπόδια

Εξασθένηση μέσω απορρόφησης

Οι ανακλάσεις σε κάθετα εμπόδια αντιμετωπίζονται μέσω πηγών εικόνας. Συνεπώς, οι ανακλάσεις σε προσόψεις κτιρίων και ηχητικούς φραγμούς αντιμετωπίζονται κατ' αυτόν τον τρόπο.

Ένα εμπόδιο θεωρείται κάθετο αν η κλίση του σε σχέση με την κάθετο είναι μικρότερη από 15°.

Όταν πρόκειται για ανακλάσεις σε αντικείμενα των οποίων η κλίση σε σχέση με την κάθετο είναι ίση ή μεγαλύτερη από 15°, το αντικείμενο δεν λαμβάνεται υπόψη.

Τα εμπόδια των οποίων τουλάχιστον μία διάσταση είναι μικρότερη από 0,5 m δεν λαμβάνονται υπόψη κατά τον υπολογισμό της ανάκλασης, εκτός αν πρόκειται για ειδικές διατάξεις ( 6 ).

Σημειωτέον ότι οι ανακλάσεις στο έδαφος δεν εξετάζονται εν προκειμένω. Λαμβάνονται υπόψη στους υπολογισμούς της εξασθένησης που οφείλεται στο όριο (έδαφος, περίθλαση).

Αν LWS είναι η στάθμη ισχύος της πηγής S και αr είναι ο συντελεστής απορρόφησης της επιφάνειας του εμποδίου, όπως ορίζεται στο πρότυπο EN 1793-1:2013, τότε η στάθμη ισχύος της πηγής της εικόνας S′ ισούται με:

όπου 0 ≤ αr < 1

Οι εξασθενήσεις της διάδοσης που περιγράφονται ανωτέρω εφαρμόζονται τότε σ′ αυτή τη διαδρομή (πηγή εικόνας, δέκτης), όπως και για την απευθείας διαδρομή.

Σχήμα 2.5.ζ

Κατοπτρική ανάκλαση σε εμπόδιο που αντιμετωπίζεται με τη μέθοδο της πηγής της εικόνας (S: πηγή, S′: πηγή εικόνας, R: δέκτης)

Εξασθένηση λόγω οπισθοπερίθλασης

Στη γεωμετρική έρευνα ηχητικών διαδρομών, κατά την ανάκλαση σε κάθετο εμπόδιο (φράγμα τοίχου, κτίριο), η θέση πρόσκρουσης της ακτίνας σε σχέση με το άνω άκρο του εμποδίου αυτού καθορίζει την περισσότερο ή λιγότερο σημαντική αναλογία της ενέργειας που ανακλάται στην πραγματικότητα. Αυτή η απώλεια ακουστικής ενέργειας όταν η ακτίνα υποβάλλεται σε ανάκλαση αποκαλείται εξασθένηση λόγω οπισθοπερίθλασης.

Όταν πρόκειται για πολλαπλές ανακλάσεις μεταξύ δύο κάθετων τοίχων, λαμβάνεται υπόψη τουλάχιστον η πρώτη ανάκλαση.

Όταν πρόκειται για τάφρο (βλ. για παράδειγμα το σχήμα 2.5.η), η εξασθένηση λόγω οπισθοπερίθλασης εφαρμόζεται σε κάθε ανάκλαση πάνω στους τοίχους αντιστήριξης.

Σχήμα 2.5.η

Η ηχητική ακτίνα ανακλάται σε 4η τάξη σε μια τροχιά που βρίσκεται σε τάφρο: πραγματική διατομή (άνω σχήμα), διατομή σε ευθεία γραμμή (κάτω σχήμα)

Στην παρούσα αναπαράσταση, η ηχητική εικόνα φτάνει στον δέκτη «περνώντας διαδοχικά διαμέσου» των τοίχων αντιστήριξης της τάφρου, που μπορούν ως εκ τούτου να παρομοιαστούν με ανοίγματα.

Κατά τον υπολογισμό της διάδοσης διαμέσου ενός ανοίγματος, το ηχητικό πεδίο στον δέκτη είναι το άθροισμα του άμεσου πεδίου και του πεδίου που έχει υποστεί περίθλαση από τα άκρα του ανοίγματος. Το πεδίο που έχει υποστεί περίθλαση διασφαλίζει τη συνέχεια της μετάδοσης μεταξύ της καθαρής περιοχής και της σκιασμένης περιοχής. Όταν η ακτίνα προσεγγίζει το άκρο του ανοίγματος, το άμεσο πεδίο εξασθενίζει. Ο υπολογισμός είναι ίδιος με εκείνον που χρησιμοποιείται για την εξασθένηση λόγω φραγμού στην καθαρή περιοχή.

Η διαφορά διαδρομής δ′ που συνδέεται με κάθε οπισθοπερίθλαση είναι το αντίθετο της διαφοράς διαδρομής μεταξύ της S και του R περίπου σε κάθε άνω άκρο O, και αυτό σε οπτικό πεδίο σύμφωνα με τη χρησιμοποιούμενη διατομή (βλ. σχήμα 2.5.θ).

Σχήμα 2.5.θ

Η διαφορά διαδρομής για τη δεύτερη ανάκλαση

Το πρόσημο «μείον» της εξίσωσης 2.5.36 σημαίνει ότι ο δέκτης θεωρείται εν προκειμένω ότι βρίσκεται στην καθαρή περιοχή.

Η εξασθένηση λόγω οπισθοπερίθλασης Δr etrodif λαμβάνεται με την εξίσωση 2.5.37, που είναι παρόμοια με την εξίσωση 2.5.21 με αναπροσαρμοσμένους συμβολισμούς.

Δretrodif =		αν	(2.5.37)
	0	αλλιώς

Αυτή η εξασθένηση εφαρμόζεται στην απευθείας ακτίνα κάθε φορά που «διέρχεται» διαμέσου ενός τοίχου ή κτιρίου [αντανακλάται σε αυτό(-όν)]. Ως εκ τούτου, η στάθμη ισχύος της πηγής της εικόνας S′ καθίσταται:

Σε περίπλοκες διατάξεις διάδοσης, ενδέχεται να υπάρχουν περιθλάσεις μεταξύ ανακλάσεων ή μεταξύ του δέκτη και των ανακλάσεων. Στην περίπτωση αυτή, η οπισθοπερίθλαση που οφείλεται στους τοίχους εκτιμάται λαμβάνοντας υπόψη τη διαδρομή μεταξύ της πηγής και του πρώτου σημείου περίθλασης R′ (που θεωρείται, ως εκ τούτου, ως ο δέκτης στην εξίσωση 2.5.36). Η αρχή αυτή απεικονίζεται στο σχήμα 2.5.ι.

Σχήμα 2.5.ι

Η διαφορά διαδρομής υπό την παρουσία περίθλασης: πραγματική διατομή (άνω σχήμα), διατομή σε ευθεία γραμμή (κάτω σχήμα)

Όταν πρόκειται για πολλαπλές ανακλάσεις, προστίθενται οι ανακλάσεις που οφείλονται σε κάθε επιμέρους ανάκλαση.

2.6.    Γενικές διατάξεις — Αεροπορικός θόρυβος

2.6.1.    Ορισμοί και σύμβολα

Ορισμένοι σημαντικοί όροι περιγράφονται εδώ βάσει των γενικών εννοιών που τους αποδίδονται στο παρόν έγγραφο. Ο κατάλογος δεν είναι εξαντλητικός· περιλαμβάνει μόνο τις εκφράσεις και τα αρκτικόλεξα που χρησιμοποιούνται συχνά. Τα υπόλοιπα περιγράφονται την πρώτη φορά που εμφανίζονται.

Τα μαθηματικά σύμβολα (που αναφέρονται μετά τους όρους) είναι τα κυριότερα που χρησιμοποιούνται στις εξισώσεις στο βασικό κείμενο. Άλλα σύμβολα που χρησιμοποιούνται σε διάφορα επιμέρους σημεία τόσο του κειμένου όσο και των προσαρτημάτων ορίζονται εκεί όπου χρησιμοποιούνται.

Υπενθυμίζεται τακτικά στον αναγνώστη ότι οι λέξεις ήχος και θόρυβος αποτελούν εναλλάξιμες έννοιες στο παρόν έγγραφο. Μολονότι η λέξη θόρυβος έχει υποκειμενικές προεκτάσεις —συνήθως ορίζεται από τους ειδικούς στην ακουστική ως «ανεπιθύμητος ήχος»—, στον τομέα του ελέγχου του αεροπορικού θορύβου νοείται συνήθως ως απλός ήχος —αερομεταφερόμενη ενέργεια μεταδιδόμενη με την κίνηση ακουστικών κυμάτων. Το σύμβολο «→» υποδηλώνει παραπομπές σε άλλους όρους που περιλαμβάνονται στον κατάλογο.

Όροι

Σύμβολα

Δείκτες

2.6.2.    Πλαίσιο ποιότητας

Ακρίβεια των τιμών εισόδου

Όλες οι τιμές εισόδου που επηρεάζουν το επίπεδο εκπομπών πηγής, συμπεριλαμβανομένης της θέσης της πηγής, προσδιορίζονται με ακρίβεια που αντιστοιχεί τουλάχιστον σε αβεβαιότητα ± 2 dB(A) στο επίπεδο εκπομπών της πηγής (αφήνοντας αμετάβλητες όλες τις υπόλοιπες παραμέτρους).

Χρήση προεπιλεγμένων τιμών

Κατά την εφαρμογή της μεθόδου, τα δεδομένα εισόδου αντικατοπτρίζουν την πραγματική χρήση. Σε γενικές γραμμές, δεν υπάρχει εξάρτηση από προεπιλεγμένες τιμές εισόδου ή παραδοχές. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιούνται ίχνη πτήσης από δεδομένα ραδιοεντοπισμού που αποσκοπούν στον καθορισμό ιχνών πτήσης, εάν υπάρχουν και είναι επαρκούς ποιότητας. Γίνονται δεκτές προεπιλεγμένες τιμές εισόδου και παραδοχές· για παράδειγμα, για μοντελοποιημένες διαδρομές που έχουν χρησιμοποιηθεί αντί για ίχνη πτήσης που έχουν ληφθεί από ραδιοεντοπιστή, εάν η συλλογή πραγματικών στοιχείων συνεπάγεται δυσανάλογα υψηλό κόστος.

Ποιότητα του λογισμικού που χρησιμοποιείται για τους υπολογισμούς

Το λογισμικό που χρησιμοποιείται για την εκτέλεση των υπολογισμών πρέπει να αποδεικνύει τη συμμόρφωση με τις μεθόδους που περιγράφονται παρακάτω μέσω πιστοποίησης των αποτελεσμάτων σε σχέση με δοκιμαστικές εφαρμογές.

2.7.    Θόρυβος αεροσκαφών

2.7.1.    Σκοπός και πεδίο εφαρμογής του εγγράφου

Χρησιμοποιούνται χάρτες ισοθορυβικών καμπυλών προκειμένου να καταδειχθούν η έκταση και το μέγεθος των επιπτώσεων του θορύβου αεροσκαφών γύρω από αερολιμένες, ενώ οι επιπτώσεις αυτές καταδεικνύονται με τις τιμές ενός συγκεκριμένου μετρούμενου μεγέθους ή δείκτη θορύβου. Ισοθορυβική καμπύλη είναι μια γραμμή κατά μήκος της οποίας η τιμή του δείκτη είναι σταθερή. Η τιμή του δείκτη των αδρανών υλικών αθροίζει κατά κάποιον τρόπο όλα τα επιμέρους γεγονότα θορύβου του αεροσκάφους που επέρχονται κατά τη διάρκεια ορισμένης χρονικής περιόδου, που υπό κανονικές συνθήκες μετριέται σε ημέρες ή μήνες.

Ο θόρυβος στα σημεία επί του εδάφους από αεροσκάφη που πετούν προς και από παρακείμενο αεροδρόμιο εξαρτάται από πολλούς παράγοντες. Οι βασικότεροι εξ αυτών των παραγόντων είναι οι τύποι των αεροπλάνων και του προωθητικού τους συστήματος, οι διαδικασίες διαχείρισης της ισχύος, των πτερυγίων καμπυλότητας και της ταχύτητας αέρα που χρησιμοποιούνται στα αεροπλάνα αυτά καθαυτά, οι αποστάσεις από τα υπό εξέταση σημεία έως τα διάφορα ίχνη πτήσης, καθώς και η τοπογραφία και οι καιρικές συνθήκες της περιοχής. Γενικά, οι δραστηριότητες του αερολιμένα περιλαμβάνουν διάφορους τύπους αεροπλάνων, διάφορες διαδικασίες κατά την πτήση και ένα φάσμα επιχειρησιακών βαρών.

Οι ισοθορυβικές καμπύλες δημιουργούνται με τον μαθηματικό υπολογισμό τοπικών τιμών του δείκτη θορύβου. Το παρόν έγγραφο εξηγεί λεπτομερώς τον τρόπο υπολογισμού, στο σημείο του παρατηρητή, των επιμέρους επιπέδων θορύβου αεροσκάφους απλού γεγονότος —το καθένα από αυτά για συγκεκριμένη πτήση αεροσκάφους ή τύπο πτήσης— των οποίων υπολογίζεται στη συνέχεια κατά κάποιον τρόπο ο μέσος όρος, ή τα οποία αθροίζονται, προκειμένου να καθοριστούν οι τιμές του δείκτη στο συγκεκριμένο σημείο. Η απαιτούμενη επιφάνεια των τιμών δείκτη δημιουργείται απλώς και μόνο με την επανάληψη των υπολογισμών που απαιτούνται για τις διάφορες κινήσεις αεροσκαφών —μεριμνώντας για τη μεγιστοποίηση της απόδοσης μέσω εξαίρεσης των γεγονότων που δεν είναι σημαντικά για τον θόρυβο (δηλαδή που δεν συμβάλλουν σημαντικά στο σύνολο).

Εάν οι θορυβώδεις δραστηριότητες που συνδέονται με τις αερολιμενικές δραστηριότητες δεν συμβάλλουν ουσιωδώς στη συνολική έκθεση του πληθυσμού στον θόρυβο των αεροσκαφών και στις σχετικές ισοθορυβικές καμπύλες, τότε μπορούν να εξαιρεθούν. Οι δραστηριότητες αυτές περιλαμβάνουν: τα ελικόπτερα, την τροχοδρόμηση, τις δοκιμές κινητήρων και τη χρήση βοηθητικών μονάδων παραγωγής ισχύος. Αυτό δεν σημαίνει κατ' ανάγκην ότι οι επιπτώσεις τους είναι αμελητέες και, όταν επικρατούν οι εν λόγω περιστάσεις, δύναται να γίνει εκτίμηση των πηγών όπως ορίζεται στις παραγράφους 2.7.21 και 2.7.22.

2.7.2.    Περιγραφή του εγγράφου

Η διαδικασία δημιουργίας ισοθορυβικής καμπύλης απεικονίζεται στο Σχήμα 2.7.α. Ισοθορυβικές καμπύλες δημιουργούνται για διάφορους σκοπούς, οι οποίοι τείνουν να διέπουν τις απαιτήσεις για πηγές και την προκαταρκτική επεξεργασία των δεδομένων εισόδου. Ισοθορυβικές καμπύλες που απεικονίζουν το ιστορικό επιπτώσεων του θορύβου δύνανται να δημιουργηθούν από τα πραγματικά αρχεία λειτουργίας των αεροσκαφών —των κινήσεων, των βαρών, των ιχνών πτήσης που μετρούνται με ραδιοεντοπιστή κ.λπ. Οι ισοθορυβικές καμπύλες για τον αναγκαίο μελλοντικό προγραμματισμό βασίζονται περισσότερο σε προβλέψεις —της κυκλοφορίας και των ιχνών πτήσης, καθώς και των επιδόσεων και των χαρακτηριστικών θορύβου μελλοντικών αεροσκαφών.

Σχήμα 2.7.α

Η διαδικασία δημιουργίας της ισοθορυβικής καμπύλης

Ανεξάρτητα από την πηγή των δεδομένων πτήσης, κάθε διαφορετική κίνηση του αεροσκάφους, άφιξη ή αναχώρηση, ορίζεται με βάση τη γεωμετρία της τροχιάς πτήσης του και τις εκπομπές θορύβου από το αεροσκάφος, καθώς διανύει την εν λόγω τροχιά (οι κινήσεις που είναι κατ' ουσίαν ίδιες από πλευράς θορύβου και τροχιάς πτήσης περιλαμβάνονται με απλό πολλαπλασιασμό). Οι εκπομπές θορύβου εξαρτώνται από τα χαρακτηριστικά του αεροσκάφους —κυρίως από την ενέργεια που παράγουν οι κινητήρες του. Η συνιστώμενη μεθοδολογία περιλαμβάνει τη διαίρεση του ίχνους πτήσης σε επιμέρους τμήματα. Οι ενότητες 2.7.3 έως 2.7.6 περιγράφουν τα στοιχεία της μεθοδολογίας και εξηγούν την αρχή της κατάτμησης στην οποία βασίζεται η μεθοδολογία αυτή, δηλαδή ότι το επίπεδο ενός παρατηρούμενου θορύβου απλού γεγονότος αποτελεί την άθροιση των συνεισφορών από όλα τα τμήματα του ίχνους πτήσης που είναι σημαντικά ως προς τον θόρυβο, το καθένα από τα οποία δύναται να υπολογιστεί ανεξάρτητα από τα υπόλοιπα. Οι ενότητες 2.7.3 έως 2.7.6 περιγράφουν επίσης τις απαιτήσεις που αφορούν τα δεδομένα εισόδου για τη δημιουργία ενός συνόλου ισοθορυβικών καμπυλών. Λεπτομερείς προδιαγραφές για τα απαιτούμενα λειτουργικά δεδομένα παρατίθενται στο προσάρτημα Α.

Ο τρόπος υπολογισμού των επιμέρους τμημάτων του ίχνους πτήσης βάσει προεπεξεργασμένων δεδομένων εισόδου περιγράφονται στις ενότητες 2.7.7 έως 2.7.13. Αυτό περιλαμβάνει εφαρμογές ανάλυσης των επιδόσεων της πτήσης του αεροσκάφους, της οποίας οι σχετικές εξισώσεις παρατίθενται στο προσάρτημα Β. Τα ίχνη πτήσης υπόκεινται σε σημαντικές διαφοροποιήσεις —τα αεροσκάφη που ακολουθούν οποιαδήποτε διαδρομή παρουσιάζουν μεγάλες αποκλίσεις εντός μιας δεδομένης ζώνης εξαιτίας της επίδρασης των διαφορών στις ατμοσφαιρικές συνθήκες, στα βάρη και τις λειτουργικές διαδικασίες των αεροσκαφών, στους περιορισμούς του ελέγχου εναέριας κυκλοφορίας κ.λπ. Προκειμένου να ληφθεί αυτό υπόψη, κάθε ίχνος πτήσης περιγράφεται στατιστικά —ως κεντρικό ίχνος ή ίχνος «κορμού» που συνοδεύεται από μια δέσμη διάσπαρτων ιχνών. Αυτό εξηγείται στις ενότητες 2.7.7 έως 2.7.13, με αναφορά σε πρόσθετες πληροφορίες που παρατίθενται στο προσάρτημα Γ.

Οι ενότητες 2.7.14 έως 2.7.19 καθορίζουν τα στάδια που πρέπει να ακολουθούνται για τον υπολογισμό του επιπέδου θορύβου απλού γεγονότος —του θορύβου που παράγεται σε ένα σημείο στο έδαφος από την κίνηση ενός αεροσκάφους. Το προσάρτημα Δ ασχολείται με τον επανυπολογισμό των δεδομένων NPD για συνθήκες άλλες εκτός των συνθηκών αναφοράς. Το προσάρτημα Ε εξηγεί τη διπολική ακουστική πηγή που χρησιμοποιείται στο μοντέλο για τον καθορισμό της ηχητικής ακτινοβολίας από τμήματα του ίχνους πτήσης που έχουν πεπερασμένο μήκος.

Οι εφαρμογές των σχέσεων μοντελοποίησης που περιγράφονται στα κεφάλαια 3 και 4 απαιτούν, εκτός από τα σχετικά ίχνη πτήσης, κατάλληλα δεδομένα θορύβου και επιδόσεων για το υπό εξέταση αεροσκάφος.

Ο καθορισμός του επιπέδου του γεγονότος για την κίνηση ενός επιμέρους αεροσκάφους σε μεμονωμένο σημείο παρατηρητή αποτελεί τον βασικό υπολογισμό. Ο υπολογισμός αυτός πρέπει να επαναλαμβάνεται για όλες τις κινήσεις αεροσκαφών σε κάθε προκαθορισμένη διάταξη σημείων που καλύπτουν το αναμενόμενο εύρος των απαιτούμενων ισοθορυβικών καμπυλών. Σε κάθε σημείο, τα επίπεδα του γεγονότος αθροίζονται ή υπολογίζεται ο μέσος όρος τους κατά κάποιον τρόπο, προκειμένου να προκύψει ένα «σωρευτικό επίπεδο» ή μια τιμή του δείκτη θορύβου. Αυτό το τμήμα της διαδικασίας περιγράφεται στις ενότητες 2.7.20 και 2.7.23 έως 2.7.25.

Οι ενότητες 2.7.26 έως 2.7.28 παρουσιάζουν συνοπτικά τις επιλογές και την απαίτηση για την προσαρμογή των ισοθορυβικών καμπυλών σε διατάξεις τιμών του δείκτη θορύβου. Παρέχουν οδηγίες για τη δημιουργία και τη μετέπειτα επεξεργασία των ισοθορυβικών καμπυλών.

2.7.3.    Η έννοια της κατάτμησης

Για κάθε συγκεκριμένο αεροσκάφος, η βάση δεδομένων περιέχει βασικές σχέσεις θορύβου-ισχύος-απόστασης (NPD). Αυτές καθορίζουν, για σταθερή ευθεία πτήση με ταχύτητα αναφοράς, υπό καθορισμένες ατμοσφαιρικές συνθήκες αναφοράς και υπό συγκεκριμένη διαμόρφωση πτήσης, τις λαμβανόμενες στάθμες ήχου απλού γεγονότος, τόσο τις ανώτατες όσο και εκείνες που έχουν υποβληθεί σε χρονική ολοκλήρωση, ακριβώς κάτω από το αεροσκάφος ( 7 ) ως συνάρτηση της απόστασης. Για τη μοντελοποίηση του θορύβου, η ισχύς πρόωσης, που είναι εξαιρετικά σημαντική, αναπαρίσταται από μια παράμετρο σχετική με τον θόρυβο. Η παράμετρος που χρησιμοποιείται συνήθως είναι η διορθωμένη καθαρή ώση. Τα βασικά επίπεδα γεγονότος που καθορίζονται από τη βάση δεδομένων προσαρμόζονται προκειμένου να ληφθούν υπόψη, αφενός, οι διαφορές μεταξύ των πραγματικών (δηλαδή μοντελοποιημένων) ατμοσφαιρικών συνθηκών και των ατμοσφαιρικών συνθηκών αναφοράς και (στην περίπτωση των επιπέδων έκθεσης σε θόρυβο) της ταχύτητας του αεροσκάφους, και, αφετέρου, όσον αφορά τα σημεία δεκτών που δεν βρίσκονται ακριβώς κάτω από το αεροσκάφος, οι διαφορές μεταξύ του θορύβου που εκπέμπεται προς τα κάτω και εκείνου που ακτινοβολείται πλευρικά. Η τελευταία αυτή διαφορά οφείλεται στην πλευρική κατευθυντικότητα (επιδράσεις της εγκατάστασης του κινητήρα) και στην πλευρική εξασθένηση. Ωστόσο, τα επίπεδα γεγονότος που προσαρμόζονται κατ' αυτόν τον τρόπο εξακολουθούν να ισχύουν για το σύνολο του θορύβου από το αεροσκάφος σε σταθερή οριζόντια πτήση.

Κατάτμηση είναι η διαδικασία με την οποία το συνιστώμενο μοντέλο ισοθορυβικής καμπύλης προσαρμόζει την άπειρη τροχιά NPD και τα πλευρικά δεδομένα για τον υπολογισμό του θορύβου που φτάνει σε έναν δέκτη από ανομοιογενή τροχιά πτήσης, δηλαδή εκείνη κατά μήκος της οποίας η διαμόρφωση πτήσης του αεροσκάφους ποικίλλει. Για τον υπολογισμό της στάθμης ήχου απλού γεγονότος από την κίνηση ενός αεροσκάφους, το ίχνος πτήσης αναπαρίσταται από μια δέσμη όμορων ευθύγραμμων τμημάτων, το καθένα από τα οποία δύναται να θεωρηθεί πεπερασμένο μέρος μιας άπειρης τροχιάς για την οποία είναι γνωστά τα δεδομένα NPD και οι πλευρικές προσαρμογές. Η μέγιστη στάθμη του γεγονότος είναι απλώς η υψηλότερη από τις τιμές των επιμέρους τμημάτων. Η στάθμη που έχει υποβληθεί σε χρονική ολοκλήρωση του συνολικού γεγονότος θορύβου υπολογίζεται αθροίζοντας τον θόρυβο που λαμβάνεται από επαρκή αριθμό τμημάτων, δηλαδή εκείνων που συμβάλλουν σημαντικά στον συνολικό θόρυβο γεγονότος.

Η μέθοδος υπολογισμού της ποσότητας θορύβου που συνεισφέρει ένα πεπερασμένο τμήμα στην ολοκληρωμένη στάθμη του γεγονότος είναι αμιγώς εμπειρική. Το κλάσμα ενέργειας F —το τμήμα του θορύβου που εκφράζεται ως ποσοστό του συνόλου του θορύβου της άπειρης τροχιάς— περιγράφεται με μια σχετικά απλή έκφραση που επιτρέπει τη διαμήκη κατευθυντικότητα του θορύβου του αεροσκάφους και την «εμφάνιση» του τμήματος στο οπτικό πεδίο του δέκτη. Ένας από τους λόγους για τους οποίους συνήθως επαρκεί μια απλή εμπειρική μέθοδος είναι ότι, σε γενικές γραμμές, το μεγαλύτερο μέρος του θορύβου προέρχεται από το πλησιέστερο, συνήθως, παρακείμενο τμήμα —για το οποίο το πλησιέστερο σημείο προσέγγισης (CPA) στον δέκτη βρίσκεται εντός του τμήματος (όχι σε ένα από τα άκρα του). Αυτό σημαίνει ότι οι εκτιμήσεις του θορύβου από μη παρακείμενα τμήματα δύνανται να γίνονται ολοένα και περισσότερο κατά προσέγγιση καθώς απομακρύνονται από τον δέκτη χωρίς να επηρεάζεται σημαντικά η ακρίβεια.

2.7.4.    Ίχνη πτήσης: Ίχνη τροχιάς και προφίλ

Στο πλαίσιο μοντελοποίησης, το ίχνος πτήσης (ή τροχιά) αποτελεί την πλήρη περιγραφή της κίνησης του αεροσκάφους στον χώρο και τον χρόνο ( 8 ). Μαζί με την προωθητική ώση (ή άλλη παράμετρο ισχύος σχετιζόμενη με τον θόρυβο), συνιστά τις πληροφορίες που απαιτούνται για τον υπολογισμό του θορύβου που παράγεται. Το ίχνος τροχιάς επί του εδάφους αποτελεί την κάθετη προβολή του ίχνους πτήσης σε οριζόντιο έδαφος. Αυτό συνδυάζεται με το κατακόρυφο προφίλ πτήσης για τη δημιουργία του τρισδιάστατου ίχνους πτήσης. Η μοντελοποίηση με κατάτμηση απαιτεί την περιγραφή του ίχνους πτήσης κάθε επιμέρους κίνησης αεροσκάφους μέσω μιας σειράς από όμορα ευθύγραμμα τμήματα. Ο τρόπος με τον οποίο πραγματοποιείται η κατάτμηση αυτή υπαγορεύεται από την ανάγκη εξισορρόπησης της ακρίβειας και της αποτελεσματικότητας, δηλαδή είναι απαραίτητη η όσο το δυνατόν ακριβέστερη προσέγγιση της πραγματικής καμπύλης ίχνους πτήσης, με παράλληλη ελαχιστοποίηση του υπολογιστικού φόρτου και των απαιτούμενων δεδομένων. Κάθε τμήμα πρέπει να ορίζεται από τις γεωμετρικές συντεταγμένες των ακραίων σημείων του και από τις αντίστοιχες παραμέτρους της ταχύτητας και την ισχύος των κινητήρων του αεροσκάφους (από τις οποίες εξαρτώνται οι εκπομπές ήχου). Τα ίχνη πτήσης και η ισχύς των κινητήρων δύνανται να καθοριστούν με διάφορους τρόπους, οι κυριότεροι εκ των οποίων αφορούν α) τη σύνθεση μιας σειράς διαδικαστικών ενεργειών, και β) την ανάλυση των μετρούμενων δεδομένων προφίλ πτήσης.

Η σύνθεση των ιχνών πτήσης α) απαιτεί γνώση των ιχνών των τροχιών επί του εδάφους (ή των σχετικών παραδοχών) και των πλευρικών διασπορών τους, του βάρους του αεροσκάφους, της ταχύτητας, των διαδικασιών διαχείρισης των πτερυγίων καμπυλότητας και ώσης, του υψομέτρου του αερολιμένα, καθώς και του ανέμου και της θερμοκρασίας του αέρα. Οι εξισώσεις για τον υπολογισμό του προφίλ πτήσης βάσει των απαιτούμενων παραμέτρων της πρόωσης και της αεροδυναμικής δίδονται στο προσάρτημα Β. Η κάθε εξίσωση περιλαμβάνει συντελεστές (και/ή σταθερές) που βασίζονται σε εμπειρικά δεδομένα για κάθε συγκεκριμένο τύπο αεροσκάφους. Οι εξισώσεις αεροδυναμικών επιδόσεων του προσαρτήματος Β επιτρέπουν την εξέταση κάθε εύλογου συνδυασμού βάρους και πτητικής διαδικασίας ενός αεροσκάφους, συμπεριλαμβανομένων των λειτουργιών που εκτελούνται υπό διαφορετικά μεικτά βάρη κατά την απογείωση.

Η ανάλυση των μετρούμενων δεδομένων β), π.χ. από καταγραφείς δεδομένων πτήσης, ραδιοεντοπιστή ή άλλα στοιχεία εξοπλισμού εντοπισμού αεροσκαφών, περιλαμβάνει «αποσυμπίληση», ουσιαστικά αντιστροφή της διαδικασίας σύνθεσης α). Αντί της εκτίμησης της κατάστασης του αεροσκάφους και του προωθητικού του συστήματος στα άκρα των τμημάτων του ίχνους πτήσης με την ενσωμάτωση των επιδράσεων της ώσης και των αεροδυναμικών δυνάμεων που ασκούνται επί του πλαισίου του αεροσκάφους, οι δυνάμεις εκτιμώνται με διαφοροποίηση των αλλαγών του ύψους και της ταχύτητας του πλαισίου του αεροσκάφους. Διαδικασίες για την επεξεργασία των πληροφοριών ίχνους πτήσης περιγράφονται στην ενότητα 2.7.12.

Σε μια εφαρμογή ολικής μοντελοποίησης θορύβου, κάθε μεμονωμένη πτήση θα μπορούσε θεωρητικά να αναπαρίσταται ανεξάρτητα. Αυτό θα εξασφάλιζε την ακριβή εκτίμηση της χωρικής διασποράς των ιχνών πτήσης, η οποία μπορεί να είναι πολύ σημαντική. Ωστόσο, προκειμένου να παραμείνει εντός εύλογων ορίων ο χρόνος προετοιμασίας δεδομένων και χρήσης ηλεκτρονικών υπολογιστών, αποτελεί συνήθη πρακτική η αναπαράσταση ζωνών ιχνών πτήσης μέσω περιορισμένου αριθμού πλευρικώς μετατοπιζόμενων «υποϊχνών». (Η κατακόρυφη διασπορά αναπαρίσταται συνήθως ικανοποιητικά αν ληφθούν υπόψη οι επιδράσεις που έχουν οι διαφορές βάρους των αεροσκαφών στα κατακόρυφα προφίλ.)

2.7.5.    Θόρυβος και επιδόσεις αεροσκαφών

Η βάση δεδομένων ΑΝΡ που περιλαμβάνεται στο προσάρτημα Θ καλύπτει την πλειονότητα των υφιστάμενων τύπων αεροσκαφών. Όταν πρόκειται για τύπους ή παραλλαγές αεροσκαφών για τα οποία επί του παρόντος δεν περιλαμβάνονται δεδομένα, αυτά δύνανται να αναπαρίστανται καλύτερα με δεδομένα που ισχύουν για άλλα, συνήθως παρόμοια, αεροσκάφη τα οποία περιλαμβάνονται στον κατάλογο.

Η βάση δεδομένων ΑΝΡ περιλαμβάνει προεπιλεγμένα «διαδικαστικά βήματα» που επιτρέπουν τη δημιουργία προφίλ πτήσεων τουλάχιστον για μία συνήθη διαδικασία μείωσης του θορύβου κατά την αναχώρηση. Πιο πρόσφατες καταχωρίσεις στη βάση δεδομένων καλύπτουν δύο διαφορετικές διαδικασίες μείωσης του θορύβου κατά την αναχώρηση.

2.7.6.    Λειτουργίες αεροσκάφους και αερολιμένα

Τα δεδομένα συγκεκριμένων περιπτώσεων βάσει των οποίων υπολογίζονται οι ισοθορυβικές καμπύλες για σενάριο συγκεκριμένου αερολιμένα περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

Γενικά δεδομένα αερολιμένα

Δεδομένα διαδρόμου προσγείωσης-απογείωσης

Για κάθε διάδρομο προσγείωσης-απογείωσης:

Δεδομένα ίχνους τροχιάς επί του εδάφους

Τα ίχνη τροχιών των αεροσκαφών επί του εδάφους περιγράφονται με σειρά συντεταγμένων στο (οριζόντιο) επίπεδο του εδάφους. Η πηγή των δεδομένων ίχνους τροχιάς επί του εδάφους εξαρτάται από το αν υπάρχουν διαθέσιμα σχετικά δεδομένα ραδιοεντοπισμού ή όχι. Εάν υπάρχουν, ορίζονται ένα αξιόπιστο βασικό ίχνος κορμού και κατάλληλα συνδεόμενα (διάσπαρτα) υποΐχνη βάσει στατιστικής ανάλυσης των δεδομένων. Εάν δεν υπάρχουν, τα ίχνη κορμού συνήθως δημιουργούνται βάσει κατάλληλων διαδικαστικών πληροφοριών, π.χ. χρησιμοποιώντας τυποποιημένες διαδικασίες αναχώρησης με όργανα από δημοσιεύσεις αεροναυτικών πληροφοριών. Η συμβατική αυτή περιγραφή περιλαμβάνει τις εξής πληροφορίες:

Αυτές οι πληροφορίες είναι οι ελάχιστες αναγκαίες για τον ορισμό του βασικού ίχνους (κορμού). Ωστόσο, τα μέσα επίπεδα θορύβου που υπολογίζονται βάσει της υπόθεσης ότι τα αεροσκάφη ακολουθούν επακριβώς τις ονομαστικές διαδρομές είναι δυνατόν να υπόκεινται σε τοπικά σφάλματα της τάξης πολλών ντεσιμπέλ. Συνεπώς αναπαριστάται η πλευρική διασπορά και απαιτούνται οι εξής πρόσθετες πληροφορίες:

Δεδομένα εναέριας κυκλοφορίας

Τα δεδομένα εναέριας κυκλοφορίας περιλαμβάνουν τα εξής:

Οι περισσότερες περιγραφές θορύβου απαιτούν τον καθορισμό γεγονότων (δηλαδή κινήσεων αεροσκαφών) υπό τη μορφή μέσων ημερήσιων τιμών κατά τη διάρκεια συγκεκριμένων περιόδων της ημέρας (π.χ. ημέρα, βράδυ και νύχτα) —βλέπε ενότητες 2.7.23 έως 2.7.25.

Τοπογραφικά δεδομένα

Το ανάγλυφο γύρω από τους περισσότερους αερολιμένες είναι σχετικά επίπεδο. Ωστόσο, αυτό δεν ισχύει πάντοτε και ενίοτε χρειάζεται να ληφθούν υπόψη οι υψομετρικές διαφορές σε σχέση με το υψόμετρο αναφοράς του αερολιμένα. Η επίδραση των υψομετρικών διαφορών δύναται να είναι ιδιαίτερα σημαντική στην περιοχή των ιχνών προσέγγισης, όπου το αεροσκάφος λειτουργεί σε σχετικά χαμηλά υψόμετρα.

Τα δεδομένα υψομέτρου του αναγλύφου δίνονται ως δέσμη συντεταγμένων (x,y,z) για ορθογώνιο πλέγμα με συγκεκριμένο μέγεθος ανοιγμάτων. Ωστόσο, οι παράμετροι του υψομετρικού πλέγματος ενδέχεται να διαφέρουν από εκείνες του πλέγματος που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του θορύβου. Στην περίπτωση αυτή, δύναται να χρησιμοποιηθεί γραμμική παρεμβολή για τον υπολογισμό των κατάλληλων z-συντεταγμένων στο δεύτερο πλέγμα.

Η διεξοδική ανάλυση των επιδράσεων του εμφανώς ανισόπεδου εδάφους στη διάδοση του ήχου είναι περίπλοκη και δεν περιλαμβάνεται στο πεδίο εφαρμογής της παρούσας μεθόδου. Οι μέτριες ανομοιομορφίες του εδάφους δύνανται να αντισταθμιστούν θεωρώντας ένα «ψευδοοριζόντιο» έδαφος, δηλαδή απλώς ανυψώνοντας ή χαμηλώνοντας το οριζόντιο επίπεδο του εδάφους στο τοπικό υψόμετρο του εδάφους (σε σχέση με το επίπεδο εδάφους αναφοράς) σε κάθε σημείο δέκτη (βλ. ενότητα 2.7.4).

Συνθήκες αναφοράς

Τα διεθνή δεδομένα θορύβου και επιδόσεων αεροσκαφών (ANP) κανονικοποιούνται βάσει των πρότυπων συνθηκών αναφοράς που χρησιμοποιούνται ευρέως για μελέτες θορύβου αερολιμένων (βλέπε προσάρτημα Δ).

Συνθήκες αναφοράς για δεδομένα NPD

Τυποποιημένες μετρήσεις ήχου αεροσκαφών λαμβάνονται 1,2 m πάνω από την επιφάνεια του εδάφους. Ωστόσο, δεν απαιτείται να ληφθεί αυτό ειδικά υπόψη, εφόσον για τη μοντελοποίηση μπορεί να θεωρηθεί ότι τα επίπεδα γεγονότων είναι σχετικά ανεπηρέαστα από το ύψος του δέκτη ( 10 ).

Οι συγκρίσεις των κατ' εκτίμηση και των μετρούμενων επιπέδων θορύβου στους αερολιμένες καταδεικνύουν ότι τα δεδομένα NPD δύνανται να θεωρηθούν εφαρμοστέα όταν οι μέσες συνθήκες κοντά στην επιφάνεια εμπίπτουν στο εξής πλαίσιο προϋποθέσεων:

Το εν λόγω πλαίσιο προϋποθέσεων πιστεύεται ότι καλύπτει τις συνθήκες που επικρατούν στους περισσότερους από τους μεγαλύτερους αερολιμένες παγκοσμίως. Το προσάρτημα Δ ορίζει τη μέθοδο μετατροπής δεδομένων NPD σε μέσες τοπικές συνθήκες οι οποίες δεν εμπίπτουν στο πεδίο εφαρμογής του, αλλά σε ακραίες περιπτώσεις προτείνεται να ζητείται η γνώμη του κατασκευαστή του αεροπλάνου.

Συνθήκες αναφοράς για δεδομένα αεροδυναμικής και κινητήρων αεροπλάνων

Μολονότι τα δεδομένα αεροδυναμικής και κινητήρων ANP βασίζονται σε αυτές τις συνθήκες, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πινακοποιημένα δεδομένα για υψόμετρα διαδρόμων προσγείωσης-απογείωσης διαφορετικά από τα υψόμετρα αναφοράς και για μέσες θερμοκρασίες αέρα σε χώρες μέλη της ECAC χωρίς να επηρεαστεί σημαντικά η ακρίβεια των υπολογιζόμενων ισοθορυβικών καμπυλών της σωρευτικής μέσης ηχοστάθμης (βλέπε προσάρτημα Β).

Η βάση δεδομένων ΑΝΡ πινακοποιεί δεδομένα αεροδυναμικής για τα μεικτά βάρη απογείωσης και προσγείωσης που αναφέρονται στα στοιχεία 3 και 4 ανωτέρω. Μολονότι, για τους υπολογισμούς του σωρευτικού θορύβου, τα δεδομένα αεροδυναμικής αυτά καθαυτά δεν απαιτείται να προσαρμοστούν σε άλλα μεικτά βάρη, ο υπολογισμός των προφίλ απογείωσης και πτήσης ανόδου, με τη χρήση των διαδικασιών που περιγράφονται στο προσάρτημα Β, βασίζεται στα κατάλληλα λειτουργικά μεικτά βάρη απογείωσης.

2.7.7.    Περιγραφή του ίχνους πτήσης

Το μοντέλο θορύβου απαιτεί την περιγραφή κάθε διαφορετικής κίνησης αεροσκάφους βάσει του τρισδιάστατου ίχνους πτήσης του και της μεταβαλλόμενης ισχύος κινητήρων και ταχύτητας που τη συνοδεύουν. Κατά κανόνα, ένα μοντέλο κίνησης αναπαριστά ένα υποσύνολο της συνολικής κυκλοφορίας του αερολιμένα, π.χ. έναν αριθμό (υποτιθέμενων) πανομοιότυπων κινήσεων, με τον ίδιο τύπο αεροσκάφους, το ίδιο βάρος και την ίδια διαδικασία λειτουργίας, σε ένα και μόνο ίχνος τροχιάς επί του εδάφους. Το εν λόγω ίχνος αυτό καθαυτό μπορεί να αντιστοιχεί σε ένα εκ των πολλών διάσπαρτων υποϊχνών που χρησιμοποιούνται για τη μοντελοποίηση αυτού που στην πράξη αποτελεί μια ζώνη με πολλά ίχνη τα οποία ακολουθούν μία καθορισμένη διαδρομή. Οι ζώνες ιχνών τροχιών επί του εδάφους, τα κάθετα προφίλ και οι λειτουργικές παράμετροι αεροσκάφους καθορίζονται όλα βάσει των δεδομένων του σεναρίου εισόδου, σε συνδυασμό με στοιχεία αεροσκαφών από τη βάση δεδομένων ΑΝΡ.

Τα στοιχεία θορύβου-ισχύος-απόστασης (στη βάση δεδομένων ΑΝΡ) καθορίζουν τον θόρυβο από αεροσκάφη που διασχίζουν ιδανικές οριζόντιες τροχιές πτήσης απείρου μήκους με σταθερή ταχύτητα και ισχύ. Προκειμένου να προσαρμοστούν τα δεδομένα αυτά στα ίχνη πτήσης τερματικών περιοχών που χαρακτηρίζονται από συχνές μεταβολές ισχύος και ταχύτητας, κάθε διαδρομή υποδιαιρείται σε πεπερασμένα ευθύγραμμα τμήματα, και ο θόρυβος που συνεισφέρει το καθένα από τα τμήματα αυτά αθροίζεται στη συνέχεια στη θέση του παρατηρητή.

2.7.8.    Σχέσεις μεταξύ ίχνους πτήσης και διαμόρφωσης πτήσης

Το τρισδιάστατο ίχνος πτήσης της κίνησης ενός αεροσκάφους καθορίζει τις γεωμετρικές πτυχές της ηχητικής ακτινοβολίας και της διάδοσης του ήχου μεταξύ του αεροσκάφους και του παρατηρητή. Για συγκεκριμένο βάρος αεροσκάφους και υπό συγκεκριμένες ατμοσφαιρικές συνθήκες, το ίχνος πτήσης εξαρτάται εξ ολοκλήρου από την αλληλουχία μεταβολών της ισχύος, των πτερυγίων καμπυλότητας και του υψομέτρου που διενεργεί ο κυβερνήτης (ή το αυτόματο σύστημα διαχείρισης πτήσης) προκειμένου να ακολουθεί τις διαδρομές και να διατηρεί τα ύψη και τις ταχύτητες που ορίζει ο έλεγχος εναέριας κυκλοφορίας, σύμφωνα με τις τυποποιημένες λειτουργικές διαδικασίες του φορέα εκμετάλλευσης του αεροσκάφους. Οι εν λόγω οδηγίες και ενέργειες υποδιαιρούν το ίχνος πτήσης σε διακριτές φάσεις που αποτελούν φυσικά τμήματα. Στο οριζόντιο επίπεδο περιλαμβάνουν ευθύγραμμα σκέλη, που ορίζονται ως η απόσταση έως την επόμενη στροφή, και στροφές, που ορίζονται βάσει της ακτίνας και της αλλαγής κατεύθυνσης. Στο κάθετο επίπεδο, τα τμήματα ορίζονται βάσει του χρόνου και/ή της απόστασης που απαιτείται για την επίτευξη των απαραίτητων αλλαγών ταχύτητας προς τα εμπρός και/ή ύψους υπό προσδιορισμένη ισχύ και προσδιορισμένες ρυθμίσεις των πτερυγίων καμπυλότητας. Οι αντίστοιχες κατακόρυφες συντεταγμένες αναφέρονται συχνά ως σημεία προφίλ.

Για τη μοντελοποίηση του θορύβου, δημιουργούνται πληροφορίες ίχνους πτήσης είτε μέσω σύνθεσης από μια δέσμη διαδικαστικών βημάτων (δηλαδή εκείνων που ακολουθεί ο κυβερνήτης) είτε μέσω ανάλυσης των δεδομένων ραδιοεντοπισμού, δηλαδή φυσικών μετρήσεων των πραγματικών τροχιών πτήσης που πραγματοποιούνται. Ανεξάρτητα από τη μέθοδο που χρησιμοποιείται, τόσο τα οριζόντια όσο και τα κάθετα σχήματα του ίχνους πτήσης υποδιαιρούνται σε τμηματοποιημένες μορφές. Το οριζόντιο σχήμα του (δηλαδή στη δισδιάστατη προβολή του επί του εδάφους) είναι το ίχνος τροχιάς επί του εδάφους που ορίζεται από την εισερχόμενη ή εξερχόμενη διαδρομή. Το κάθετο σχήμα του, που ορίζεται από τα σημεία προφίλ, και οι σχετικές παράμετροι πτήσης, δηλαδή η ταχύτητα, η γωνία κλίσης και οι ρυθμίσεις ισχύος, καθορίζουν από κοινού το προφίλ πτήσης, που εξαρτάται από τη διαδικασία πτήσης την οποία ορίζει συνήθως ο κατασκευαστής και/ή ο φορέας εκμετάλλευσης του αεροσκάφους. Το ίχνος πτήσης δημιουργείται με τη συγχώνευση του δισδιάστατου προφίλ πτήσης με το δισδιάστατο ίχνος τροχιάς επί του εδάφους για τη δημιουργία αλληλουχίας τρισδιάστατων τμημάτων ίχνους πτήσης.

Θα πρέπει να υπενθυμίσουμε ότι, για ένα δεδομένο σύνολο διαδικαστικών βημάτων, το προφίλ εξαρτάται από το ίχνος τροχιάς επί του εδάφους. Για παράδειγμα, με την ίδια ώση και ταχύτητα, ο ρυθμός ανόδου του αεροσκάφους είναι μικρότερος στις στροφές απ' ό,τι σε ευθύγραμμο ίχνος πτήσης. Μολονότι η οδηγία αυτή εξηγεί τον τρόπο με τον οποίο πρέπει να ληφθεί υπόψη η εν λόγω εξάρτηση, θα πρέπει να αναγνωρίσουμε ότι αυτό απαιτεί μεγάλο όγκο υπολογισμών, και οι χρήστες ίσως προτιμούν να υποθέσουν ότι, για τη μοντελοποίηση του θορύβου, το προφίλ πτήσης και το ίχνος τροχιάς επί του εδάφους δύνανται να αντιμετωπιστούν ως ανεξάρτητες οντότητες, δηλαδή ότι το προφίλ ανόδου δεν επηρεάζεται από τυχόν στροφές. Ωστόσο, είναι σημαντικό να προσδιοριστούν οι μεταβολές της γωνίας κλίσης που απαιτούν οι στροφές, καθώς αυτό έχει σημαντική επίδραση στην κατευθυντικότητα των εκπομπών ήχου.

Ο θόρυβος που προέρχεται από ένα τμήμα ίχνους πτήσης εξαρτάται από τη γεωμετρία του τμήματος σε σχέση με τον παρατηρητή και τη διαμόρφωση πτήσης του αεροσκάφους. Ωστόσο, αυτά είναι αλληλένδετα, δηλαδή η μεταβολή του ενός μεταβάλλει το άλλο, και είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι, σε όλα τα σημεία της διαδρομής, η διαμόρφωση του αεροσκάφους συνάδει με την κίνησή του κατά μήκος της διαδρομής.

Κατά τη σύνθεση ίχνους πτήσης, δηλαδή όταν δημιουργείται ένα ίχνος πτήσης βάσει μιας δέσμης «διαδικαστικών βημάτων» που περιγράφουν τις επιλογές που κάνει ο κυβερνήτης ως προς την ισχύ των κινητήρων, τη γωνία των πτερυγίων καμπυλότητας και την επιτάχυνση/κατακόρυφη ταχύτητα, αυτό που πρέπει να υπολογιστεί είναι η κίνηση. Κατά την ανάλυση του ίχνους πτήσης, ισχύει το αντίστροφο: οι ρυθμίσεις της ισχύος των κινητήρων πρέπει να εκτιμηθούν βάσει της παρατηρούμενης κίνησης του αεροπλάνου, όπως καθορίζεται βάσει δεδομένων ραδιοεντοπισμού ή ενίοτε, σε ειδικές μελέτες, βάσει δεδομένων του καταγραφέα πτήσης του αεροσκάφους (μολονότι στη δεύτερη περίπτωση η ισχύς των κινητήρων συμπεριλαμβάνεται συνήθως στα δεδομένα). Όποια εκδοχή και αν ισχύει, πρέπει να εισαχθούν οι συντεταγμένες και οι παράμετροι πτήσης σε όλα τα ακραία σημεία των τμημάτων για τον υπολογισμό του θορύβου.

Το προσάρτημα Β παρουσιάζει τις εξισώσεις που σχετίζονται με τις δυνάμεις που επενεργούν σε ένα αεροσκάφος και την κίνησή του και εξηγεί πώς επιλύονται για τον καθορισμό των ιδιοτήτων των τμημάτων που αποτελούν τα ίχνη πτήσης. Τα διάφορα είδη τμημάτων (και οι ενότητες του προσαρτήματος Β που ασχολούνται μ' αυτά) είναι η κύλιση απογείωσης (B5), η άνοδος με σταθερή ταχύτητα (B6), η μείωση ισχύος (B7), η επιτάχυνση ανόδου και ανάσυρση των πτερυγίων καμπυλότητας (B8), η επιτάχυνση ανόδου μετά την ανάσυρση των πτερυγίων καμπυλότητας (B9), η κάθοδος και επιβράδυνση (B10) και η τελική προσέγγιση προσγείωσης (B11).

Αναπόφευκτα, η μοντελοποίηση στην πράξη περιλαμβάνει διάφορους βαθμούς απλοποίησης, η οποία είναι απαραίτητη ανάλογα με τη φύση της εφαρμογής, τη σημασία των αποτελεσμάτων και τους διαθέσιμους πόρους. Μια γενική απλοποιητική υπόθεση που εφαρμόζεται ακόμη και στις πιο περίπλοκες εφαρμογές είναι ότι, όταν λαμβάνεται υπόψη η διασπορά του ίχνους πτήσης, τα προφίλ και οι διαμορφώσεις πτήσεων σε όλα τα υποΐχνη είναι ίδια με εκείνα που αφορούν το ίχνος κορμού. Δεδομένου ότι χρησιμοποιούνται τουλάχιστον 6 υποΐχνη (βλ. ενότητα 2.7.11), η απλοποίηση αυτή διασφαλίζει τεράστια μείωση των απαιτούμενων υπολογισμών, ενώ η προκαλούμενη ανακρίβεια είναι εξαιρετικά περιορισμένη.

2.7.9.    Πηγές δεδομένων ίχνους πτήσης

Δεδομένα ραδιοεντοπισμού

Μολονότι οι καταγραφείς δεδομένων πτήσης του αεροσκάφους μπορούν να αποφέρουν πολύ υψηλής ποιότητας δεδομένα, είναι δύσκολη η λήψη δεδομένων για τη μοντελοποίηση του θορύβου, οπότε τα δεδομένα ραδιοεντοπισμού θεωρούνται η πλέον εύκολα προσβάσιμη πηγή πληροφοριών σχετικά με τις πραγματικές τροχιές πτήσης που πραγματοποιούνται σε αερολιμένες ( 11 ). Εφόσον τα δεδομένα αυτά είναι συνήθως διαθέσιμα από τα συστήματα παρακολούθησης θορύβου και ιχνών πτήσης των αερολιμένων, χρησιμοποιούνται τώρα ολοένα και περισσότερο για τη μοντελοποίηση του θορύβου.

Οι ραδιοεντοπιστές δευτερεύουσας επιτήρησης παρουσιάζουν το ίχνος πτήσης ενός αεροσκάφους ως σειρά συντεταγμένων θέσης ανά διαστήματα ίσα με την περίοδο περιστροφής του ανιχνευτή του ραδιοεντοπιστή, συνήθως ανά 4 δευτερόλεπτα. Η θέση του αεροσκάφους πάνω από το έδαφος καθορίζεται βάσει πολικών συντεταγμένων —απόστασης και αζιμουθίου— από την ανακλώμενη επιστροφή του ραδιοεντοπιστή (μολονότι το σύστημα παρακολούθησης συνήθως μετατρέπει τις πολικές συντεταγμένες σε καρτεσιανές), και το ύψος του ( 12 ) μετριέται με το υψόμετρο του ίδιου του αεροσκάφους και μεταδίδεται στον υπολογιστή του ελέγχου εναέριας κυκλοφορίας μέσω πομποδέκτη ενεργοποιούμενου από τον ραδιοεντοπιστή. Ωστόσο, τα εγγενή σφάλματα που οφείλονται σε ραδιοφωνικές παρεμβολές και στην περιορισμένη ανάλυση των δεδομένων είναι σημαντικά (παρόλο που δεν επηρεάζουν τον επιδιωκόμενο έλεγχο εναέριας κυκλοφορίας). Επομένως, όταν πρέπει να οριστεί το ίχνος πτήσης της κίνησης ενός συγκεκριμένου αεροσκάφους, είναι απαραίτητη η εξομάλυνση των δεδομένων με τη χρήση κατάλληλης τεχνικής προσαρμογής καμπύλης. Ωστόσο, για τη μοντελοποίηση του θορύβου, η συνήθης απαίτηση συνίσταται στη στατιστική περιγραφή μιας ζώνης ιχνών πτήσης, π.χ. για όλες τις κινήσεις σε μία διαδρομή ή μόνο για εκείνες που περιλαμβάνουν συγκεκριμένο τύπο αεροσκάφους. Εν προκειμένω, τα σφάλματα μέτρησης που σχετίζονται με τα σχετικά στατιστικά στοιχεία δύνανται να περιοριστούν σε ασήμαντα επίπεδα μέσω των διαδικασιών καθορισμού του μέσου όρου.

Διαδικαστικά βήματα

Σε πολλές περιπτώσεις δεν είναι δυνατή η μοντελοποίηση ιχνών πτήσης βάσει δεδομένων ραδιοεντοπισμού, λόγω της μη διαθεσιμότητας των απαραίτητων πόρων ή επειδή το σχετικό σενάριο είναι μελλοντικό και δεν υπάρχουν συναφή δεδομένα ραδιοεντοπισμού για αυτό.

Ελλείψει δεδομένων ραδιοεντοπισμού ή όταν η χρήση τους είναι ακατάλληλη, είναι αναγκαία η εκτίμηση των ιχνών πτήσης βάσει υλικού οδηγιών λειτουργίας, π.χ. οδηγιών προς ιπτάμενα πληρώματα μέσω AIP και εγχειριδίων πτητικής λειτουργίας αεροσκάφους —που αναφέρονται εδώ ως διαδικαστικά βήματα. Συμβουλές σχετικά με την ερμηνεία του εν λόγω υλικού ζητούνται από τις αρχές ελέγχου εναέριας κυκλοφορίας και τους φορείς εκμετάλλευσης αεροσκαφών, όταν χρειάζεται.

2.7.10.    Συστήματα συντεταγμένων

Τοπικό σύστημα συντεταγμένων

Το τοπικό σύστημα συντεταγμένων (x,y,z) είναι καρτεσιανό και ξεκινάει (0,0,0) στο σημείο αναφοράς του αερολιμένα (XARP,YARP,ZARP ), όπου ZARP είναι το υψόμετρο αναφοράς του αερολιμένα και το z = 0 ορίζει το ονομαστικό επίπεδο εδάφους στο οποίο υπολογίζονται συνήθως οι ισοθορυβικές καμπύλες. Η κατεύθυνση του αεροσκάφους ξ στο επίπεδο xy μετριέται δεξιόστροφα από τον μαγνητικό Βορρά (βλ. σχήμα 2.7.β). Όλες οι θέσεις παρατηρητών, το βασικό πλέγμα υπολογισμού και τα σημεία ισοθορυβικών καμπυλών εκφράζονται σε τοπικές συντεταγμένες ( 13 ).

Σχήμα 2.7.β

Τοπικό σύστημα συντεταγμένων (x,y,z) και συντεταγμένη s που ορίζεται στο ίχνος τροχιάς επί του εδάφους

Το σύστημα συντεταγμένων που ορίζονται στο ίχνος τροχιάς επί του εδάφους

Η συντεταγμένη αυτή είναι συγκεκριμένη για κάθε ίχνος τροχιάς επί του εδάφους και αναπαριστά την απόσταση s που μετριέται κατά μήκος του ίχνους στην κατεύθυνση της πτήσης. Για ίχνη αναχώρησης, η s μετριέται από το σημείο έναρξης της κύλισης, και για ίχνη προσέγγισης μετριέται από το κατώφλι προσγείωσης. Ως εκ τούτου, η s λαμβάνει αρνητικές τιμές σε περιοχές

Οι λειτουργικές παράμετροι της πτήσης, όπως το ύψος, η ταχύτητα και η ρύθμιση ισχύος, εκφράζονται ως συνάρτηση της s.

Το σύστημα συντεταγμένων του αεροσκάφους

Η σύστημα καρτεσιανών συντεταγμένων που ορίζονται για το αεροσκάφος (x′,y′,z′) ξεκινά στην πραγματική θέση του αεροσκάφους. Το σύστημα αξόνων ορίζεται από τη γωνία ανόδου γ, την κατεύθυνση πτήσης ξ και τη γωνία κλίσης ε (βλ. σχήμα 2.7.γ).

Σχήμα 2.7.γ

Σύστημα συντεταγμένων που ορίζονται για το αεροσκάφος (x′,y′,z′)

Συνεκτίμηση της τοπογραφίας

Όταν πρέπει να ληφθεί υπόψη η τοπογραφία (βλ. ενότητα 2.7.6), η συντεταγμένη του υψομέτρου του αεροσκάφους z πρέπει να αντικατασταθεί από την z′ = z – zo (όπου zo είναι η συντεταγμένη z της θέσης του παρατηρητή O) κατά τον υπολογισμό της απόστασης διάδοσης d. Η γεωμετρία μεταξύ του αεροσκάφους και του παρατηρητή απεικονίζεται στο σχήμα 2.7.δ. Για τους ορισμούς των d και ℓ βλ. ενότητες 2.7.14 έως 2.7.19 ( 14 ).

Σχήμα 2.7.δ

Στάθμη του εδάφους κατά μήκος (αριστερά) και πλευρικώς (δεξιά) του ίχνους τροχιάς επί του εδάφους

(Το ονομαστικό επίπεδο του εδάφους z = 0 διέρχεται από το σημείο αναφοράς του αερολιμένα. O είναι η θέση του παρατηρητή.)

2.7.11.    Ίχνη τροχιάς επί του εδάφους

Ίχνη κορμού

Το ίχνος κορμού καθορίζει το κέντρο της ζώνης των ιχνών τα οποία ακολουθούν τα αεροσκάφη που χρησιμοποιούν μια συγκεκριμένη διαδρομή. Για τη μοντελοποίηση του θορύβου αεροσκαφών, το ίχνος αυτό ορίζεται είτε i) μέσω περιοριστικών λειτουργικών δεδομένων, όπως οι οδηγίες προς κυβερνήτες που περιλαμβάνονται στα AIP, είτε ii) μέσω στατιστικής ανάλυσης δεδομένων ραδιοεντοπισμού, όπως εξηγείται στην ενότητα 2.7.9 —όταν αυτή είναι διαθέσιμη και κατάλληλη για τις ανάγκες της μελέτης μοντελοποίησης. Η δημιουργία του ίχνους μέσω λειτουργικών οδηγιών είναι συνήθως αρκετά σαφής, εφόσον οι οδηγίες αυτές προβλέπουν μια αλληλουχία σκελών τα οποία είτε είναι ευθύγραμμα, οριζόμενα βάσει του μήκους και της κατεύθυνσης, είτε κυκλικά, οριζόμενα βάσει του συντελεστή στροφής και της αλλαγής κατεύθυνσης· βλ. σχήμα 2.7.ε.

Σχήμα 2.7.ε

Γεωμετρία του ίχνους τροχιάς επί του εδάφους βάσει στροφών και ευθύγραμμων τμημάτων

Ο συνδυασμός ίχνους κορμού και δεδομένων ραδιοεντοπισμού είναι πιο περίπλοκος, αφενός διότι οι πραγματικές στροφές πραγματοποιούνται με διαφορετικούς συντελεστές και αφετέρου διότι η γραμμή του συσκοτίζεται εξαιτίας της διασποράς των δεδομένων. Όπως εξηγήθηκε ήδη, δεν έχουν εκπονηθεί ακόμη τυποποιημένες διαδικασίες, οπότε η συνήθης πρακτική προβλέπει τον συνδυασμό τμημάτων, είτε ευθύγραμμων είτε καμπύλων, για τον καθορισμό του μέσου όρου θέσεων υπολογιζόμενων βάσει των διατομών ιχνών ραδιοεντοπισμού ανά διαστήματα κατά μήκος της διαδρομής. Ενδέχεται να δημιουργηθούν στο μέλλον υπολογιστικοί αλγόριθμοι για την εκτέλεση της εργασίας αυτής, αλλά επί του παρόντος επαφίεται στον δημιουργό του μοντέλου να αποφασίσει πώς θα χρησιμοποιήσει τα διαθέσιμα δεδομένα κατά τον βέλτιστο τρόπο. Ένας σημαντικός παράγοντας είναι ότι η ταχύτητα και η ακτίνα στροφής του αεροσκάφους υπαγορεύουν τη γωνία κλίσης και, όπως θα δούμε στην ενότητα 2.7.19, οι ασυμμετρίες της ηχητικής ακτινοβολίας γύρω από το ίχνος πτήσης διέπουν τον θόρυβο στο έδαφος, καθώς επίσης και τη θέση του ίδιου του ίχνους πτήσης.

Θεωρητικά, η απρόσκοπτη μετάβαση από ευθύγραμμη πτήση σε στροφή σταθερής ακτίνας θα απαιτούσε τη στιγμιαία εφαρμογή της γωνίας κλίσης ε, κάτι το οποίο είναι φυσικώς αδύνατο. Στην πράξη, απαιτείται πεπερασμένος χρόνος προκειμένου η γωνία κλίσης να φτάσει στην τιμή που απαιτείται για τη διατήρηση καθορισμένης ταχύτητας και ακτίνας στροφής r, κατά τη διάρκεια του οποίου η ακτίνα στροφής περιορίζεται από το άπειρο στην τιμή r. Για τους σκοπούς της τυποποίησης, η μεταβολή ακτίνας δύναται να αγνοηθεί και η γωνία κλίσης δύναται να θεωρηθεί ότι αυξάνεται σταθερά από το μηδέν (ή άλλη αρχική τιμή) σε ε κατά την έναρξη της στροφής και ότι είναι η επόμενη τιμή της ε κατά το πέρας της στροφής ( 15 ).

Διασπορά ίχνους

Όπου είναι δυνατόν, οι ορισμοί της πλευρικής διασποράς και των αντιπροσωπευτικών υποϊχνών βασίζονται στη σχετική προηγούμενη πείρα που έχει συσσωρευτεί από τον υπό εξέταση αερολιμένα, συνήθως μέσω ανάλυσης δειγμάτων δεδομένων ραδιοεντοπισμού. Το πρώτο βήμα είναι να συγκεντρωθούν τα δεδομένα ανά διαδρομή. Τα ίχνη αναχώρησης χαρακτηρίζονται από σημαντική πλευρική διασπορά η οποία πρέπει να ληφθεί υπόψη για να είναι ακριβές το μοντέλο που θα δημιουργηθεί. Οι διαδρομές άφιξης συνήθως συνδυάζονται για τη δημιουργία μιας ζώνης περιορισμένου εύρους γύρω από την τελική διαδρομή προσέγγισης, η οποία επαρκεί συνήθως για την αναπαράσταση όλων των αφίξεων μέσω ενός μεμονωμένου ίχνους. Αν όμως οι ζώνες προσέγγισης έχουν μεγάλο εύρος εντός της περιοχής των ισοθορυβικών καμπυλών, ίσως απαιτηθεί να αναπαρασταθούν με υποΐχνη κατά τον ίδιο τρόπο όπως και οι διαδρομές αναχώρησης.

Κατά τη συνήθη πρακτική, τα δεδομένα μεμονωμένης διαδρομής τυγχάνουν χειρισμού ως δείγμα ενός ενιαίου πληθυσμού, δηλαδή αναπαριστώνται με ένα ίχνος κορμού και μια δέσμη διάσπαρτων υποϊχνών. Ωστόσο, εάν η επιθεώρηση καταδείξει ότι τα δεδομένα για τις διαφορετικές κατηγορίες αεροσκαφών ή λειτουργιών διαφέρουν σημαντικά (π.χ. εάν οι ακτίνες στροφής διαφέρουν σημαντικά μεταξύ μεγάλων και μικρών αεροσκαφών), ίσως κριθεί σκόπιμη η περαιτέρω υποδιαίρεση των δεδομένων σε διαφορετικές ζώνες. Οι πλευρικές διασπορές κάθε ζώνης καθορίζονται ως συνάρτηση της απόστασης από το σημείο προέλευσης. Οι κινήσεις κατανέμονται στη συνέχεια μεταξύ ενός ίχνους κορμού και ενός κατάλληλου αριθμού διάσπαρτων υποϊχνών βάσει των στατιστικών στοιχείων καταμερισμού.

Δεδομένου ότι συνήθως δεν θεωρείται συνετή η παράβλεψη των επιδράσεων της διασποράς του ίχνους, ελλείψει μετρούμενων δεδομένων ζώνης, ορίζεται ονομαστική πλευρική διασπορά εγκάρσια και κάθετα προς το ίχνος κορμού βάσει συμβατικής συνάρτησης κατανομής. Οι υπολογιζόμενες τιμές δεικτών θορύβου δεν είναι ιδιαίτερα ευαίσθητες στο ακριβές σχήμα της πλευρικής κατανομής: η κανονική (γκαουσιανή) κατανομή επαρκεί για την περιγραφή πολλών ζωνών μετρούμενων με ραδιοεντοπιστή.

Συνήθως, χρησιμοποιείται διακριτή προσέγγιση 7 σημείων (δηλαδή που αναπαριστά την πλευρική διασπορά με 6 υποΐχνη τοποθετημένα γύρω από το ίχνος κορμού σε ίση απόσταση μεταξύ τους). Η απόσταση μεταξύ των υποϊχνών εξαρτάται από την τυπική απόκλιση της συνάρτησης πλευρικής διασποράς.

Για κανονικά κατανεμημένα ίχνη με τυπική απόκλιση S, το 98,8 % των ιχνών βρίσκεται εντός διαδρόμου με όρια που βρίσκονται σε ± 2,5 S. Ο πίνακας 2.7.α δίνει την απόσταση μεταξύ των έξι υποϊχνών και το ποσοστό του συνόλου των κινήσεων που αποδίδεται στο καθένα από αυτά. Το προσάρτημα Γ δίνει τιμές για άλλους αριθμούς υποϊχνών.

Η τυπική απόκλιση S αποτελεί συνάρτηση της συντεταγμένης s κατά μήκος του ίχνους κορμού. Δύναται να οριστεί, μαζί με την περιγραφή του ίχνους κορμού, στο δελτίο δεδομένων ίχνους πτήσης που εμφαίνεται στο προσάρτημα Α3. Ελλείψει δεικτών τυπικής απόκλισης, π.χ. από δεδομένα ραδιοεντοπισμού που περιγράφουν συγκρίσιμα ίχνη πτήσης, συνιστώνται οι εξής τιμές:

Για πρακτικούς λόγους, η S(s) λαμβάνεται ως μηδενική μεταξύ του σημείου έναρξης της κύλισης και του σημείου s = 2 700 m ή s = 3 300 m ανάλογα με το μέγεθος της στροφής. Οι διαδρομές που εμπεριέχουν περισσότερες από μία στροφές αντιμετωπίζονται όπως στην εξίσωση 2.7.2. Για τις αφίξεις, η πλευρική διασπορά μπορεί να αγνοηθεί εντός ακτίνας 6 000 m από το σημείο επαφής με τον αεροδιάδρομο.

2.7.12.    Προφίλ πτήσης

Το προφίλ πτήσης αποτελεί περιγραφή της κίνησης του αεροσκάφους στο κάθετο επίπεδο πάνω από το ίχνος τροχιάς επί του εδάφους, όσον αφορά τη θέση, την ταχύτητα, τη γωνία κλίσης και τη ρύθμιση ισχύος των κινητήρων του. Μια από τις σημαντικότερες ευθύνες που έχει ο χρήστης του μοντέλου είναι να ορίσει προφίλ πτήσης για τα αεροσκάφη, τα οποία (προφίλ) θα πρέπει να πληρούν τις απαιτήσεις της εφαρμογής μοντελοποίησης, και να το κάνει αυτό με αποδοτικό τρόπο και χωρίς να καταναλώσει υπερβολικό χρόνο και πόρους. Ασφαλώς, για να επιτευχθεί υψηλό επίπεδο ακρίβειας, τα προφίλ πρέπει να αντικατοπτρίζουν πιστά τις λειτουργίες αεροσκαφών που υποτίθεται ότι αναπαριστούν. Αυτό απαιτεί αξιόπιστες πληροφορίες σχετικά με τις ατμοσφαιρικές συνθήκες, τους τύπους και τις παραλλαγές των αεροσκαφών, τα λειτουργικά βάρη και τις λειτουργικές διαδικασίες —τις μεταβολές της ώσης και των ρυθμίσεων των πτερυγίων καμπυλότητας, καθώς και τους συμβιβασμούς μεταξύ μεταβολών ύψους και ταχύτητας— και θα πρέπει να οριστεί ο κατάλληλος μέσος όρος για όλα αυτά για την υπό εξέταση χρονική περίοδο. Συχνά οι εν λόγω λεπτομερείς πληροφορίες δεν είναι διαθέσιμες, αλλά αυτό δεν αποτελεί απαραιτήτως εμπόδιο. Ακόμη και αν ήταν διαθέσιμες, ο δημιουργός του μοντέλου θα έπρεπε να χρησιμοποιήσει την κρίση του προκειμένου να εξισορροπήσει την ακρίβεια και τη λεπτομέρεια των πληροφοριών εισόδου με τις ανάγκες για ισοθορυβικές καμπύλες και τις χρήσεις των καμπυλών αυτών.

Η σύνθεση των προφίλ πτήσης βάσει των «διαδικαστικών βημάτων» από τη βάση δεδομένων ANP ή από τους φορείς εκμετάλλευσης αεροσκαφών περιγράφεται στην ενότητα 2.7.13 και στο προσάρτημα Β. Με τη διαδικασία αυτή, που αποτελεί συνήθως τον μοναδικό πόρο που έχει στη διάθεσή του ο δημιουργός του μοντέλου όταν δεν υπάρχουν διαθέσιμα δεδομένα ραδιοεντοπισμού, καθορίζονται τόσο η γεωμετρία του ίχνους πτήσης όσο και οι σχετικές μεταβολές ταχύτητας και ώσης. Φυσικά γίνεται η παραδοχή ότι όλα (εξίσου) τα αεροσκάφη σε μια ζώνη, είτε έχουν συσχετιστεί με το ίχνος κορμού είτε με τα διάσπαρτα ίχνη, ακολουθούν το προφίλ του ίχνους κορμού.

Πέραν της βάσης δεδομένων ΑΝΡ, η οποία παρέχει προεπιλεγμένες πληροφορίες σχετικά με διαδικαστικά βήματα, οι φορείς εκμετάλλευσης αεροσκαφών αποτελούν την καλύτερη πηγή αξιόπιστων πληροφοριών, δηλαδή για τις διαδικασίες που χρησιμοποιούνται και τα πρότυπα βάρη των πτήσεων. Για μεμονωμένες πτήσεις, η απολύτως ακριβής πηγή είναι ο καταγραφέας στοιχείων πτήσης (FDR) του αεροσκάφους, από τον οποίο μπορούν να ληφθούν όλες οι σχετικές πληροφορίες. Ωστόσο, ακόμη και αν είναι διαθέσιμα τέτοια δεδομένα, η προκαταρκτική επεξεργασία τους απαιτεί τεράστιο όγκο εργασίας. Ως εκ τούτου, και σύμφωνα με την ανάγκη για εξοικονόμηση πόρων κατά τη μοντελοποίηση, η συνήθης πρακτική λύση συνίσταται στη χρήση ορθών παραδοχών σχετικά με τα μέσα βάρη και τις λειτουργικές διαδικασίες.

Πρέπει να δίνεται προσοχή πριν από την υιοθέτηση προεπιλεγμένων διαδικαστικών βημάτων που προβλέπονται στη βάση δεδομένων ANP (τα οποία κατά κανόνα γίνονται αποδεκτά όταν είναι άγνωστες οι πραγματικές διαδικασίες). Πρόκειται για τυποποιημένες διαδικασίες που ακολουθούνται ευρέως, αλλά τις οποίες οι φορείς εκμετάλλευσης δύνανται να χρησιμοποιήσουν ή να μη χρησιμοποιήσουν σε συγκεκριμένες περιπτώσεις. Ένας σημαντικός παράγοντας είναι ο ορισμός της ώσης των κινητήρων κατά την απογείωση (ενίοτε δε και κατά την άνοδο), που ίσως εξαρτάται ως ένα βαθμό από τις επικρατούσες συνθήκες. Ειδικότερα, αποτελεί κοινή πρακτική η μείωση των επιπέδων ώσης κατά την αναχώρηση (σε επίπεδα κατώτερα της μέγιστης διαθέσιμης), με σκοπό την παράταση της ζωής του κινητήρα. Το προσάρτημα Β δίνει οδηγίες σχετικά με την αναπαράσταση της πρότυπης πρακτικής. Με τον τρόπο αυτό δημιουργούνται γενικά ρεαλιστικότερες ισοθορυβικές καμπύλες απ' ό,τι βάσει παραδοχής πλήρους ώσης. Ωστόσο, εάν, για παράδειγμα, οι διάδρομοι προσγείωσης-απογείωσης έχουν μικρό μήκος και/ή οι μέσες θερμοκρασίες του αέρα είναι υψηλές, η πλήρης ώση ενδέχεται να αποτελεί μια πιο ρεαλιστική εκδοχή.

Κατά τη μοντελοποίηση πραγματικών σεναρίων, είναι δυνατή η επίτευξη βελτιωμένων επιπέδων ακρίβειας με τη χρήση δεδομένων ραδιοεντοπισμού για τη συμπλήρωση ή την αντικατάσταση των εν λόγω ονομαστικών πληροφοριών. Δύναται να καθοριστούν προφίλ πτήσης από δεδομένα ραδιοεντοπισμού κατά παρόμοιο τρόπο με εκείνον που χρησιμοποιείται για τα πλευρικά ίχνη κορμού ανά τύπο και παραλλαγή αεροσκάφους, ενίοτε δε και κατά βάρος ή μήκος σταδίου (αλλά όχι κατά διασπορά), για τη δημιουργία, για κάθε υποομάδα, ενός μέσου προφίλ ύψους και ταχύτητας έναντι της διανυθείσας απόστασης επί του εδάφους. Και πάλι, κατά τη μετέπειτα συγχώνευση με τα ίχνη επί του εδάφους, το εν λόγω ενιαίο προφίλ συνδυάζεται εξίσου τόσο με το ίχνος κορμού όσο και με τα υποΐχνη.

Εάν είναι γνωστό το βάρος του αεροσκάφους, η διακύμανση της ταχύτητας και της προωθητικής ώσης δύναται να υπολογιστεί μέσω σταδιακής επίλυσης των εξισώσεων κίνησης. Προτού γίνει αυτό, είναι χρήσιμη η προκαταρκτική επεξεργασία των δεδομένων για την ελαχιστοποίηση των επιδράσεων των σφαλμάτων ραδιοεντοπιστή που δύνανται να καταστήσουν τις εκτιμήσεις της επιτάχυνσης αναξιόπιστες. Το πρώτο βήμα σε κάθε περίπτωση είναι ο επανακαθορισμός του προφίλ με τον ορισμό ευθύγραμμων τμημάτων που αναπαριστούν τα σχετικά στάδια της πτήσης. Το κάθε τμήμα ταξινομείται δεόντως, δηλαδή ως κύλιση εδάφους, άνοδος ή κάθοδος με σταθερή ταχύτητα, μείωση ώσης, ή επιτάχυνση/επιβράδυνση με ή χωρίς μεταβολή των πτερυγίων καμπυλότητας. Το βάρος του αεροσκάφους και η κατάσταση της ατμόσφαιρας συμπεριλαμβάνονται επίσης στις παραμέτρους εισόδου.

Η ενότητα 2.7.11 διασαφηνίζει ότι απαιτείται ειδική πρόβλεψη προκειμένου να ληφθεί υπόψη η πλευρική διασπορά των ιχνών πτήσης σε σχέση με την ονομαστική διαδρομή ή τη διαδρομή κορμού. Τα δείγματα δεδομένων ραδιοεντοπισμού χαρακτηρίζονται από παρόμοιες διασπορές των ιχνών πτήσης στο κάθετο επίπεδο. Ωστόσο, η μοντελοποίηση της κάθετης διασποράς ως ανεξάρτητης μεταβλητής δεν αποτελεί συνήθη πρακτική, αλλά προκύπτει κυρίως εξαιτίας των διαφορών ως προς τα βάρη και τις λειτουργικές διαδικασίες των αεροσκαφών που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την προκαταρκτική επεξεργασία των εισαγόμενων δεδομένων κίνησης.

2.7.13.    Δημιουργία τμημάτων ίχνους πτήσης

Κάθε ίχνος πτήσης πρέπει να ορίζεται βάσει μιας δέσμης συντεταγμένων (κόμβων) και παραμέτρων πτήσης. Το σημείο εκκίνησης καθορίζει τις συντεταγμένες των τμημάτων του ίχνους τροχιάς επί του εδάφους. Στη συνέχεια υπολογίζεται το προφίλ πτήσης, με δεδομένο ότι, για ένα δεδομένο σύνολο διαδικαστικών βημάτων, το προφίλ εξαρτάται από το ίχνος επί του εδάφους. Για παράδειγμα, με την ίδια ώση και ταχύτητα, ο ρυθμός ανόδου του αεροσκάφους είναι μικρότερος στις στροφές απ' ό,τι σε ευθύγραμμο ίχνος πτήσης. Τέλος, τα τρισδιάστατα τμήματα του ίχνους πτήσης δημιουργούνται μέσω συγχώνευσης του δισδιάστατου προφίλ πτήσης με το δισδιάστατο ίχνος τροχιάς επί του εδάφους ( 16 ).

Ίχνος τροχιάς επί του εδάφους

Το ίχνος τροχιάς επί του εδάφους, είτε πρόκειται για ίχνος κορμού είτε για διάσπαρτο ίχνος, ορίζεται βάσει μιας σειράς συντεταγμένων (x,y) στο επίπεδο του εδάφους (π.χ. βάσει πληροφοριών ραδιοεντοπισμού) ή βάσει μιας αλληλουχίας διανυσματικών εντολών που περιγράφουν ευθύγραμμα τμήματα και κυκλικά τόξα (στροφές καθορισμένης ακτίνας r και αλλαγής κατεύθυνσης Δξ).

Για τη δημιουργία μοντέλων με κατάτμηση, το τόξο αναπαριστάται βάσει μιας αλληλουχίας ευθύγραμμων τμημάτων τοποθετημένων σε υποτόξα. Μολονότι αυτά δεν εμφανίζονται σαφώς στα τμήματα του ίχνους επί του εδάφους, η κλίση του αεροσκάφους κατά τις στροφές επηρεάζει τον ορισμό τους. Το προσάρτημα B4 εξηγεί τον τρόπο υπολογισμού των γωνιών κλίσης κατά τη διάρκεια σταθερής στροφής, αλλά φυσικά οι γωνίες αυτές δεν εφαρμόζονται ούτε αφαιρούνται πάραυτα. Δεν περιγράφεται ο τρόπος χειρισμού των μεταβάσεων μεταξύ ευθύγραμμης πτήσης και πτήσης που περιλαμβάνει στροφές, ή μεταξύ της μιας στροφής και της επόμενης. Κατά κανόνα, οι λεπτομέρειες, οι οποίες επαφίενται στον χρήστη (βλ. ενότητα 2.7.11), ενδέχεται να έχουν αμελητέα επίδραση στις τελικές ισοθορυβικές καμπύλες. Η απαίτηση αυτή αποσκοπεί κυρίως στην αποφυγή των απότομων ασυνεχειών στα άκρα της στροφής και αυτό μπορεί να επιτευχθεί απλά, για παράδειγμα με την προσθήκη μικρών μεταβατικών τμημάτων στα οποία η γωνία κλίσης μεταβάλλεται γραμμικά με την απόσταση. Μόνο στην ειδική περίπτωση όπου μια συγκεκριμένη στροφή ενδέχεται να έχει πολύ μεγάλη επίδραση στις τελικές ισοθορυβικές καμπύλες θα ήταν απαραίτητη η ρεαλιστικότερη μοντελοποίηση των δυνάμεων της μετάβασης, προκειμένου να συσχετιστεί η γωνία κλίσης με συγκεκριμένους τύπους αεροσκαφών και να θεσπιστούν κατάλληλοι ρυθμοί κύλισης. Εν προκειμένω, αρκεί να δηλωθεί ότι τα ακραία υποτόξα Δξtrans με οποιαδήποτε σειρά υπαγορεύονται από τις απαιτήσεις μεταβολής της γωνίας κλίσης. Το υπόλοιπο του τόξου με μεταβολή κατεύθυνσης Δξ – 2·Δξtrans μοιρών διαιρείται σε nsub υποτόξα βάσει της κάτωθι εξίσωσης:

όπου το int(x) αποτελεί συνάρτηση που δίνει το ακέραιο τμήμα του x. Κατόπιν η μεταβολή κατεύθυνσης Δξ sub κάθε υποτόξου υπολογίζεται ως εξής:

όπου η τιμή του nsub πρέπει να είναι αρκετά υψηλή προκειμένου να διασφαλιστεί Δξ sub ≤ 30 μοιρών. Η κατάτμηση ενός τόξου (εκτός από τα καταληκτικά υποτμήματα μετάβασης) απεικονίζεται στο σχήμα 2.7.στ ( 17 ).

Σχήμα 2.7.στ

Δημιουργία τμημάτων ίχνους πτήσης που υποδιαιρούν μια στροφή σε τμήματα μήκους Δs (πάνω σχήμα: σε οριζόντιο επίπεδο· κάτω σχήμα: σε κάθετο επίπεδο)

Προφίλ πτήσης

Οι παράμετροι περιγραφής κάθε τμήματος του προφίλ πτήσης κατά την έναρξη (δείκτης 1) και κατά το πέρας (δείκτης 2) του τμήματος είναι οι εξής:

Για τη δημιουργία ενός προφίλ πτήσης βάσει μιας δέσμης διαδικαστικών βημάτων (σύνθεση ίχνους πτήσης), δημιουργούνται τμήματα εν σειρά ώστε να επιτευχθούν οι απαιτούμενες συνθήκες στα καταληκτικά σημεία. Οι παράμετροι του καταληκτικού σημείου για κάθε τμήμα αποτελούν τις παραμέτρους του σημείου έναρξης για το επόμενο τμήμα. Σε κάθε τμήμα οι παράμετροι υπολογισμού είναι γνωστές κατά την έναρξη, ενώ οι απαιτούμενες συνθήκες κατά το πέρας καθορίζονται βάσει του σχετικού διαδικαστικού βήματος. Τα βήματα αυτά καθαυτά ορίζονται είτε βάσει των πρότυπων οδηγιών της ΑΝΡ είτε από τον χρήστη (π.χ. βάσει των εγχειριδίων πτήσης αεροσκάφους). Οι καταληκτικές συνθήκες αφορούν συνήθως το ύψος και την ταχύτητα, ενώ η εργασία δημιουργίας του προφίλ συνίσταται στον καθορισμό της απόστασης ίχνους που καλύπτεται για την επίτευξη αυτών των συνθηκών. Οι μη καθορισμένες παράμετροι καθορίζονται μέσω υπολογισμών των επιδόσεων πτήσης που περιγράφονται στο προσάρτημα Β.

Εάν το ίχνος επί του εδάφους είναι ευθύγραμμο, τα σημεία του προφίλ και οι σχετικές παράμετροι πτήσης δύνανται να καθοριστούν ανεξάρτητα από το ίχνος επί του εδάφους (η γωνία κλίσης είναι πάντα μηδενική). Ωστόσο, τα ίχνη επί του εδάφους σπανίως είναι ευθύγραμμα. Συνήθως εμπεριέχουν στροφές και, για να επιτευχθούν τα βέλτιστα αποτελέσματα, αυτές πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά τον καθορισμό του δισδιάστατου προφίλ πτήσης, μέσω κατάτμησης, κατά περίπτωση, των τμημάτων του προφίλ στους κόμβους του ίχνους τροχιάς επί του εδάφους με σκοπό να εισαχθούν μεταβολές στη γωνία κλίσης. Κατά κανόνα, το μήκος του επόμενου τμήματος είναι αρχικά άγνωστο και υπολογίζεται προσωρινά θεωρώντας ότι δεν υπάρχει μεταβολή στη γωνία κλίσης. Εάν διαπιστωθεί στη συνέχεια ότι το προσωρινό τμήμα διατρέχει έναν ή περισσότερους κόμβους του ίχνους τροχιάς επί του εδάφους, ο πρώτος εκ των οποίων βρίσκεται στο σημείο s, δηλ. s1 < s < s2 , τότε το τμήμα περικόπτεται στο σημείο s, και οι εκεί παράμετροι υπολογίζονται διά παρεμβολής (βλ. κάτωθι). Αυτές αποτελούν τις παραμέτρους του καταληκτικού σημείου του τρέχοντος τμήματος και τις παραμέτρους του σημείου έναρξης ενός νέου τμήματος, το οποίο εξακολουθεί να έχει τις ίδιες σκοπούμενες καταληκτικές συνθήκες. Εάν δεν υπάρχει κανένα ενδιάμεσο ίχνος επί του εδάφους, το προσωρινό τμήμα επιβεβαιώνεται.

Εάν πρόκειται να αγνοηθούν οι επιδράσεις των στροφών στο προφίλ πτήσης, τότε ακολουθείται η λύση του ενιαίου τμήματος ευθύγραμμης πτήσης, μολονότι διατηρούνται οι σχετικές με τη γωνία κλίσης πληροφορίες για μεταγενέστερη χρήση.

Είτε μοντελοποιούνται οι επιδράσεις των στροφών είτε όχι, το κάθε τρισδιάστατο ίχνος πτήσης δημιουργείται μέσω συγχώνευσης του δισδιάστατου προφίλ πτήσης με το δισδιάστατο ίχνος του επί του εδάφους. Το αποτέλεσμα είναι μια δέσμη συντεταγμένων (x,y,z) η καθεμιά από τις οποίες αποτελεί είτε κόμβο του κατατμημένου ίχνους επί του εδάφους είτε κόμβο του προφίλ πτήσης είτε συνδυασμό των δύο αυτών, ενώ τα σημεία του προφίλ συνοδεύονται από τις αντίστοιχες τιμές του ύψους z, της ταχύτητας εδάφους V, της γωνίας κλίσης ε και της ισχύος των κινητήρων P. Για σημείο ίχνους (x,y) που βρίσκεται μεταξύ των σημείων κατάληξης ενός τμήματος του προφίλ πτήσης, οι παράμετροι του προφίλ παρεμβάλλονται ως εξής:

όπου

Σημειώνεται ότι, ενώ οι τιμές των z και ε θεωρείται ότι μεταβάλλονται γραμμικά με την απόσταση, οι τιμές των V και P θεωρείται ότι μεταβάλλονται γραμμικά με τον χρόνο (δηλαδή σταθερή επιτάχυνση ( 18 )).

Κατά τον συνδυασμό τμημάτων του προφίλ πτήσης με δεδομένα ραδιοεντοπισμού (ανάλυση ίχνους πτήσης), όλες οι αποστάσεις, τα ύψη, οι ταχύτητες και οι γωνίες κλίσης των σημείων κατάληξης καθορίζονται απευθείας βάσει των δεδομένων, και μόνο οι ρυθμίσεις ισχύος πρέπει να υπολογιστούν βάσει των εξισώσεων επιδόσεων. Εφόσον δύνανται επίσης να συνδυαστούν κατάλληλα οι συντεταγμένες του ίχνους επί του εδάφους και του προφίλ πτήσης, αυτό είναι συνήθως αρκετά απλό.

Κατάτμηση της κύλισης απογείωσης

Κατά την απογείωση, καθώς το αεροσκάφος επιταχύνει μεταξύ του σημείου απελευθέρωσης της πέδης [που ονομάζεται αλλιώς σημείο έναρξης κύλισης (SOR)] και του σημείου αποκόλλησης από το έδαφος (lift-off), η ταχύτητα αλλάζει ριζικά κατά μήκος μιας απόστασης 1 500 έως 2 500 m, από μηδενική περίπου έως 80 και 100 m/s.

Συνεπώς, η κύλιση απογείωσης υποδιαιρείται σε τμήματα διαφόρων μηκών και στο καθένα από τα τμήματα αυτά η ταχύτητα του αεροσκάφους μεταβάλλεται κατά συγκεκριμένο βήμα αύξησης ΔV που δεν υπερβαίνει τα 10 m/s (περίπου 20 kt). Μολονότι η επιτάχυνση ποικίλλει όντως κατά τη διάρκεια της κύλισης απογείωσης, η παραδοχή ότι η επιτάχυνση είναι σταθερή επαρκεί για τον σκοπό αυτόν. Εν προκειμένω, για τη φάση της απογείωσης, V1 είναι η αρχική ταχύτητα, V2 είναι η ταχύτητα απογείωσης, nTO είναι ο αριθμός των τμημάτων απογείωσης και sTO είναι η ισοδύναμη απόσταση απογείωσης. Για ισοδύναμη απόσταση απογείωσης sTO (βλ. προσάρτημα Β), αρχική ταχύτητα V1 και ταχύτητα απογείωσης V2 , ο αριθμός nTO των τμημάτων της κύλισης εδάφους ισούται με

και, ως εκ τούτου, η μεταβολή της ταχύτητας κατά μήκος ενός τμήματος ισούται με

και ο χρόνος Δt σε κάθε τμήμα ισούται (με παραδοχή σταθερής επιτάχυνσης) με

Οπότε το μήκος sTO,k του τμήματος k (1 ≤ k ≤ nTO) της κύλισης απογείωσης ισούται με:

Παράδειγμα:

Για απόσταση απογείωσης sTO = 1 600 m, V1 = 0m/s και V2 = 75 m/s, ο τύπος αυτός δίνει nTO = 8 τμήματα με μήκη που κυμαίνονται μεταξύ 25 και 375 μέτρων (βλ. σχήμα 2.7.ζ):

Σχήμα 2.7.ζ
Κατάτμηση της κύλισης απογείωσης (παράδειγμα για 8 τμήματα)

Παρόμοια με τις μεταβολές ταχύτητας, οι μεταβολές της ώσης του αεροσκάφους σε κάθε τμήμα κατά σταθερό βήμα αύξησης ΔΡ υπολογίζονται ως εξής:

όπου ΡTO και Ρ init προσδιορίζουν αντίστοιχα την ώση του αεροσκάφους στο σημείο αποκόλλησης από το έδαφος (lift-off) και την ώση του αεροσκάφους κατά την έναρξη της κύλισης απογείωσης.

Το εν λόγω σταθερό βήμα αύξησης της ώσης (αντί της χρήσης της δευτεροβάθμιας εξίσωσης 2.7.8) χρησιμοποιείται προκειμένου να διασφαλιστεί η συνοχή με τη γραμμική σχέση μεταξύ ώσης και ταχύτητας όταν πρόκειται για αεριωθούμενα αεροσκάφη (εξίσωση Β-1).

Κατάτμηση του αρχικού τμήματος ανόδου

Κατά τη διάρκεια του αρχικού τμήματος ανόδου, η γεωμετρία μεταβάλλεται ταχύτατα, ιδίως όσον αφορά τις θέσεις των παρατηρητών πλευρικώς του ίχνους πτήσης, όπου η γωνία βήτα μεταβάλλεται ταχύτατα καθώς το αεροσκάφος ανέρχεται κατά μήκος του αρχικού τμήματος. Συγκρίσεις με υπολογισμούς πολύ μικρού τμήματος καταδεικνύουν ότι η χρήση ενιαίου τμήματος ανόδου καταλήγει σε ανακριβή προσέγγιση του επιπέδου του θορύβου πλευρικώς του ίχνους πτήσης για ολοκληρωμένες μετρήσεις. Η ακρίβεια του υπολογισμού βελτιώνεται με την κατάτμηση του αρχικού τμήματος ανόδου σε υποτμήματα. Το μήκος κάθε τμήματος και ο σχετικός αριθμός επηρεάζονται από την πλευρική εξασθένηση. Επισημαίνοντας την έκφραση της συνολικής πλευρικής εξασθένησης για αεροσκάφος με κινητήρες προσαρμοσμένους στην άτρακτο, μπορούμε να καταδείξουμε ότι, για περιορισμένη μεταβολή της πλευρικής εξασθένησης των 1,5 dB ανά υποτμήμα, το αρχικό τμήμα ανόδου υποδιαιρείται σε υποτμήματα βάσει της εξής δέσμης τιμών ύψους:

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

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

Τα ανωτέρω ύψη υλοποιούνται προσδιορίζοντας ποιο ύψος από την ως άνω δέσμη είναι το πλησιέστερο προς το σημείο κατάληξης του αρχικού τμήματος. Τα πραγματικά ύψη του υποτμήματος θα υπολογίζονταν στην περίπτωση αυτή ως εξής:

όπου z είναι το καταληκτικό ύψος του αρχικού τμήματος, zi είναι η i-οστή τιμή από τη δέσμη τιμών ύψους και zN είναι το πλησιέστερο άνω όριο προς το ύψος z. Με τη διαδικασία αυτή καθορίζεται η μεταβολή της πλευρικής εξασθένησης για τη σταθερά που απομένει σε κάθε υποτμήμα, δίνοντας έτσι ακριβέστερες ισοθορυβικές καμπύλες χωρίς να απαιτείται η χρήση πολύ μικρών τμημάτων.

Παράδειγμα:

Εάν το ύψος του καταληκτικού σημείου του αρχικού τμήματος είναι z = 304,8 m, τότε από τη δέσμη τιμών ύψους, 214,9 < 304,8 < 334,9 και το πλησιέστερο άνω όριο είναι z = 304,8 m και είναι z7 = 334,9 m. Τα ύψη των καταληκτικών σημείων των υποτμημάτων υπολογίζονται τότε ως εξής:

zi′ = 304,8 [zi/334,9] (i = 1..N)

Συνεπώς, για i = 1, το z1′ θα ήταν 17,2 m και το z2′ θα ήταν 37,8 m κ.λπ.

Οι τιμές της ταχύτητας και της ισχύος των κινητήρων στα εισαγόμενα σημεία παρεμβάλλονται με τη χρήση αντίστοιχα των εξισώσεων 2.7.11 και 2.7.13.

Κατάτμηση εναέριων τμημάτων

Αφού ληφθεί η κατάτμηση του ίχνους πτήσης βάσει της διαδικασίας που περιγράφεται στην ενότητα 2.7.13 και εφαρμοστεί η περιγραφόμενη περαιτέρω κατάτμηση σε υποτμήματα, ίσως απαιτηθούν πρόσθετες προσαρμογές κατάτμησης. Αυτές περιλαμβάνουν τα εξής:

Όταν παρακείμενα σημεία βρίσκονται σε απόσταση μικρότερη των 10 μέτρων μεταξύ τους και όταν οι σχετικές ταχύτητες και ώσεις είναι ίδιες, ένα από τα σημεία αυτά πρέπει να διαγραφεί.

Για εναέρια τμήματα όπου υπάρχει σημαντική μεταβολή ταχύτητας σε κάποιο τμήμα, αυτό υποδιαιρείται όπως γίνεται και στην περίπτωση της κύλισης εδάφους, δηλαδή βάσει του τύπου

όπου V1 και V2 είναι οι ταχύτητες αρχής και κατάληξης του τμήματος, αντίστοιχα. Οι αντίστοιχες παράμετροι του υποτμήματος υπολογίζονται με τρόπο παρόμοιο με εκείνον που εφαρμόζεται για την κύλιση απογείωσης, με τη χρήση των εξισώσεων 2.7.11 έως 2.7.13.

Η κύλιση προσγείωσης

Μολονότι η κύλιση προσγείωσης αποτελεί ουσιαστικά αντιστροφή της κύλισης απογείωσης, πρέπει να ληφθούν υπόψη συγκεκριμένα τα εξής: