02002L0049 — LV — 25.03.2020 — 005.001

Šis dokuments ir tikai informatīvs, un tam nav juridiska spēka. Eiropas Savienības iestādes neatbild par tā saturu. Attiecīgo tiesību aktu un to preambulu autentiskās versijas ir publicētas Eiropas Savienības “Oficiālajā Vēstnesī” un ir pieejamas datubāzē “Eur-Lex”. Šie oficiāli spēkā esošie dokumenti ir tieši pieejami, noklikšķinot uz šajā dokumentā iegultajām saitēm

Grozīta ar:

Labota ar:

▼B

EIROPAS PARLAMENTA UN PADOMES DIREKTĪVA 2002/49/EK

(2002. gada 25. jūnijs)

par vides trokšņa novērtēšanu un pārvaldību

1. pants

Mērķi

2. pants

Piemērošanas joma

3. pants

Definīcijas

Šajā direktīvā:

▼M3

▼B

4. pants

Īstenošana un kompetence

5. pants

Trokšņa indikatori un to pielietojums

Iekams kopēju novērtējuma metožu izmantošana L denun L nightnoteikšanā nav kļuvusi obligāta, dalībvalstis šim nolūkam drīkst izmantot valsts apstiprinātus trokšņa indikatorus un ar tiem saistītus datus, un tie jāpārveido iepriekšminētajos indikatoros. Minētie dati nedrīkst būt vecāki par trim gadiem.

6. pants

Vērtēšanas metodes

▼M4

▼B

▼M4

Komisija tiek pilnvarota saskaņā ar 12.a pantu pieņemt deleģētos aktus, ar ko groza III pielikumu, lai paredzētu kopējas vērtēšanas metodes kaitīgu seku noteikšanai.

▼B

7. pants

Trokšņa stratēģiskā kartēšana

Ne vēlāk kā līdz 2005. gada 30. jūnijam un pēc tam ik pēc pieciem gadiem dalībvalstis informē Komisiju par galvenajiem autoceļiem, pa kuriem brauc vairāk nekā seši miljoni transportlīdzekļu gadā, galvenajām dzelzceļa līnijām, pa kurām brauc vairāk nekā 60 000 vilcienu sastāvu gadā, galvenajām lidostām, kā arī aglomerācijām ar vairāk nekā 250 000 iedzīvotāju šo dalībvalstu teritorijā.

Ne vēlāk kā līdz 2008. gada 31. decembrim dalībvalstis informē Komisiju par visām aglomerācijām un par visiem galvenajiem autoceļiem un galvenajām dzelzceļa līnijām šo dalībvalstu teritorijā.

8. pants

Rīcības plāni

Plānos iekļautos pasākumus izvēlas kompetentās iestādes, bet tiem vajadzētu saskanēt ar prioritātēm, kuras var noteikt pēc pārsniegtajām attiecīgajām robežvērtībām vai pēc citiem dalībvalstu izraudzītiem kritērijiem un kuras attiecina jo īpaši uz vissvarīgākajām zonām, kas noteiktas ar trokšņa stratēģisko kartēšanu.

▼M3

Pārskatīšana vai pārstrādāšana, kam saskaņā ar pirmo daļu būtu jānotiek 2023. gadā, tiek atlikta un notiek ne vēlāk kā 2024. gada 18. jūlijā.

▼B

Ja pienākums organizēt sabiedrisko apspriešanu izriet gan no šīs direktīvas, gan no citiem Kopienas tiesību aktiem, tad dalībvalstis, lai novērstu pasākumu dublēšanos, drīkst paredzēt procedūru apvienošanu.

9. pants

Informācija sabiedrībai

▼M3

▼B

10. pants

Datu vākšana un publicēšana, ko veic dalībvalstis un Komisija

▼M3

▼B

11. pants

Pārskatīšana un ziņojumu iesniegšana

▼M4

12. pants

Pielāgošana tehnikas un zinātnes attīstībai

Komisija tiek pilnvarota saskaņā ar 12.a pantu pieņemt deleģētos aktus, ar ko groza I pielikuma 3. punktu un II un III pielikumu, lai tos pielāgotu tehnikas un zinātnes attīstībai.

▼M4

12.a pants

Deleģēšanas īstenošana

▼B

13. pants

Komiteja

Lēmuma 1999/468/EK 5. panta 6. punktā paredzētais termiņš ir trīs mēneši.

▼M4 —————

▼B

14. pants

Pārņemšana

Kad dalībvalstis nosaka minētos pasākumus, tajos iekļauj atsauci uz šo Direktīvu vai arī šādu atsauci pievieno to oficiālai publikācijai. Dalībvalstis nosaka paņēmienus, kā izdarīt šādas atsauces.

15. pants

Stāšanās spēkā

Šī direktīva stājas spēkā dienā, kad to publicē Eiropas Kopienu Oficiālajā Vēstnesī.

16. pants

Adresāti

Šī direktīva ir adresēta dalībvalstīm.

I PIELIKUMS

TROKŠŅA INDIKATORI,

kas minēti 5. pantā

1.   Dienas-vakara-nakts trokšņa rādītāja L dendefinīcija

Dienas-vakara-nakts trokšņa rādītāju L dendecibelos (dB) nosaka pēc šādas formulas:

kur

kur

un kur

L dennovērtējuma punkta izvietojuma augstums ir atkarīgs no paredzētā datu pielietojuma:

2.   Nakts trokšņa rādītāja definīcija

Nakts trokšņa rādītājs L nightir A– izsvarotais ilgtermiņa vidējais skaņas līmenis, kas definēts ISO 1996-2: 1987 un kas noteikts, ņemot vērā visas naktis — diennakts daļas — viena gada laikā,

kur

3.   Papildu trokšņa indikatori

Dažos gadījumos papildus L denun L nightun attiecīgā gadījumā papildus L dayun L eveningvar būt izdevīgi izmantot īpašus trokšņa indikatorus un ar tiem saistītas robežvērtības. Tālāk doti daži piemēri:

▼M2

II PIELIKUMS

TROKŠŅA INDIKATORU VĒRTĒŠANAS METODES,

(minētas Direktīvas 2002/49/EK 6. pantā)

1.   IEVADS

Lden un Lnight vērtības novērtējuma punktos aprēķina, izmantojot 2. nodaļā noteikto metodi un 3. nodaļā aprakstītos datus. Mērījumus var izdarīt saskaņā ar 4. nodaļu.

2.   KOPĪGAS TROKŠŅA NOVĒRTĒŠANAS METODES

2.1.    Vispārīgi noteikumi – ceļu satiksmes, sliežu ceļu un rūpnieciskais troksnis

2.1.1.    Indikatori, frekvenču diapazons un joslas definīcijas

Trokšņa aprēķinus veic ►C1  frekvenču diapazonā no 63 Hz līdz 8 kHz oktāvu joslās ◄ . Rezultātus norāda par frekvenču joslu pie atbilstīgā frekvences intervāla.

Ceļu satiksmes, sliežu ceļu satiksmes un rūpniecisko troksni aprēķina oktāvu joslās, izņemot sliežu ceļu satiksmes trokšņa avotu skaņas jaudu, kur tiek izmantotas trešdaļoktāvu joslas. Pamatojoties šiem oktāvu joslu rezultātiem, ceļu satiksmes, sliežu ceļu satiksmes un rūpnieciskā trokšņa A-izsvarotais ilgtermiņa vidējais skaņas spiediena līmenis dienas, vakara un nakts periodā, kā definēts Direktīvas 2002/499/EK I pielikumā un minēts 5. pantā, tiek aprēķināts kā summa pie visām frekvencēm.

kur:

Trokšņa parametri:

Citi fizikāli parametri:

2.1.2.    Kvalitātes sistēma

Ievadvērtību pareizība

Visas ievadvērtības, kas ietekmē avota emisijas līmeni, nosaka ar vismaz tādu pareizību, kas atbilst nenoteiktībai ± 2dB(A) avota emisijas līmenī (visi pārējie parametri nemainās).

Standartvērtību izmantošana

Izmantojot šo metodi, visi ievaddati atspoguļo faktisko lietojumu. Parasti netiek izmantotas standarta ievadvērtības vai pieņēmumi. Standarta ievadvērtības un pieņēmumus var izmantot, ja reālo datu vākšana radītu nesamērīgi lielas izmaksas.

Aprēķiniem izmantotās programmatūras kvalitāte

Aprēķinus izdara ar programmatūru, kuras piemērotība šeit aprakstītajām metodēm ir apliecināta ar testpiemēros iegūto rezultātu sertifikāciju.

2.2.    Ceļu satiksmes troksnis

2.2.1.    Avota apraksts

Transportlīdzekļu klasifikācija

Ceļu satiksmes trokšņa avotu nosaka, kombinējot visu satiksmes plūsmā ietilpstošo transportlīdzekļu trokšņa emisiju. Šie transportlīdzekļi ir iedalīti piecās atsevišķās kategorijās atkarībā no to trokšņa emisijas parametriem:

Ir noteiktas divas atsevišķas motorizēto divriteņu transportlīdzekļu apakšklases – mopēdi un jaudīgāki motocikli –, jo to braukšanas režīms ir ļoti atšķirīgs, tāpat kā to skaits.

Pirmās četras kategorijas izmanto obligāti, piektā kategorija nav obligāta. Tā ir paredzēta jauniem transportlīdzekļiem, kas varētu parādīties nākotnē un kuru trokšņa emisija varētu būt pietiekami atšķirīga, lai būtu nepieciešams noteikt vēl vienu kategoriju. Šajā kategorijā varētu ietilpt, piemēram, elektriskie vai hibrīdtransportlīdzekļi, vai kādi citi nākotnē radīti transportlīdzekļi, kas būtiski atšķiras no 1.–4. kategorijas transportlīdzekļiem.

Sīkāka informācija par dažādām transportlīdzekļu klasēm sniegta [2.2.a] tabulā.

Ekvivalentu skaņas avotu skaits un pozīcijas

Izmantojot šo metodi, katru transportlīdzekli (1., 2., 3., 4. un 5. kategorija) attēlo kā vienu atsevišķu punktveida avotu, no kura skaņa vienmērīgi izstaro 2-π pustelpā virs zemes virsmas. Pirmo atstarošanos uz ceļa virsmas aplūko implicēti. Kā redzams [2.2.a] attēlā, šis punktveida avots atrodas 0,05 m virs ceļa virsmas.

[2.2.a] attēls

Ekvivalentā punktveida avota atrašanās vieta uz vieglajiem transportlīdzekļiem (1. kategorija), smagajiem transportlīdzekļiem (2. un 3. kategorija) un motorizētajiem divriteņu transportlīdzekļiem (4. kategorija).

Satiksmes plūsmu atveido avotlīnija. Vairākjoslu ceļa modelī ideālā gadījumā katru joslu atveido avotlīnija, kas izvietota uz katras joslas ass līnijas. Tomēr ir pieļaujams modelī izmantot vienu avotlīniju, kas izvietota pa vidu divvirzienu ceļam, vai vienu avotlīniju, kas izvietota uz vairākbrauktuvju ceļa katras brauktuves ārējās joslas.

Skaņas jaudas emisija

Vispārīgi apsvērumi

Avota skaņas jaudu nosaka brīvajā laukā virs atstarojošas plaknes, kas nozīmē, ka skaņas jaudā ietilpst skaņas atstarošanās pret zemi tieši zem modelētā avota, ja tā tiešā apkaimē nav traucējošu objektu, izņemot atstarošanos uz ceļa virsmas, kas nav tieši zem modelētā avota.

Satiksmes plūsma

Satiksmes plūsmas trokšņa emisiju atveido ar avotlīniju, ko raksturo tās vērstā skaņas jauda uz metru un uz frekvenci. Tas atbilst satiksmes plūsmā ietilpstošo atsevišķo transportlīdzekļu skaņas emisiju summai, ņemot vērā laiku, ko transportlīdzekļi pavada attiecīgajā ceļa sektorā. Lai atsevišķu transportlīdzekli integrētu plūsmā, ir jāizmanto satiksmes plūsmas modelis.

Ja pieņem, ka vienmērīga satiksmes plūsma ir Qm m kategorijas transportlīdzekļu stundā, kuru vidējais ātrums ir vm (km/h), tad vērsto skaņas jaudu uz metru un uz avotlīnijas LW′, eq,line,i,m frekvenču joslu i definē kā:

kur LW,i,m ir atsevišķa transportlīdzekļa vērstā skaņas jauda. LW′,m izsaka dB (re. 10– 12 W/m). Šos skaņas jaudas līmeņus aprēķina ►C1  katrai oktāvas joslai i no 63 Hz līdz 8 kHz ◄ .

Satiksmes plūsmas datus Qm izsaka kā gada vidējo rādītāju stundā, laika periodā (diena/vakars/nakts), uz transportlīdzekļu klasi un uz avotlīniju. Attiecībā uz visām kategorijām izmanto satiksmes plūsmas ievaddatus, kas atvedināti no satiksmes uzskaites vai no satiksmes modeļiem.

Ātrums vm ir transportlīdzekļu kategorijas reprezentatīvais ātrums: vairumā gadījumu tas ir zemāks par konkrētajā ceļa sektorā maksimālo atļauto ātrumu un par transportlīdzekļa kategorijai maksimālo atļauto ātrumu. Ja vietējie mērījumu dati nav pieejami, izmanto attiecīgajai transportlīdzekļu kategorijai noteikto maksimālo atļauto ātrumu.

Atsevišķs transportlīdzeklis

Pieņem, ka satiksmes plūsmā visi m kategorijas transportlīdzekļi pārvietojas vienādā ātrumā, piem., vm , kas ir attiecīgās kategorijas transportlīdzekļu vidējais plūsmas ātrums.

Transportlīdzekļa radītā trokšņa modelēšanas pamatā ir matemātisku vienādojumu kopums, ar kuriem atveido divus nozīmīgākos trokšņa avotus:

Aerodinamiskais troksnis pieder pie rites trokšņa avota.

Vieglo, vidējo un smago mehānisko transportlīdzekļu (1., 2. un 3. kategorija) kopējā skaņas jauda atbilst rites trokšņa un vilces trokšņa enerģijas summai. Tātad avotlīniju m = 1, 2 vai 3 kopējo skaņas jaudas līmeni definē kā:

kur LWR,i,m ir rites trokšņa skaņas jaudas līmenis, bet LWP,i,m ir vilces trokšņa skaņas jaudas līmenis. Šī formula ir spēkā pie visiem ātrumiem. Ja ātrums ir mazāks par 20km/h, tam ir tāds pats skaņas jaudas līmenis, kāds izriet no formulas, kur vm = 20km/h.

Divriteņu transportlīdzekļiem (4. kategorija) par avotu uzskata tikai vilces troksni:

Šī formula ir spēkā pie visiem ātrumiem. Ja ātrums ir mazāks par 20km/h, tam ir tāds pats skaņas jaudas līmenis, kāds izriet no formulas, kur vm = 20km/h.

2.2.2.    References apstākļi

Avota vienādojumi un koeficienti ir spēkā šādos references apstākļos:

2.2.3.    Rites troksnis

Vispārīgais vienādojums

Rites trokšņa skaņas jaudas līmeni frekvenču joslā i transportlīdzeklim, kas pieder klasei m = 1,2 vai 3, definē šādi:

Koeficientus AR,i,m un BR,i,m norāda oktāvu joslās katrai transportlīdzekļu kategorijai un references ātrumam vref = 70 km/h. ΔLWR,i,m atbilst visu to korekcijas koeficientu summai, kas jāpiemēro rites trokšņa emisijai, ja specifiskais ceļa vai transportlīdzekļa stāvoklis atšķiras no references apstākļiem:

ΔLWR,road,i,m ir tādas ceļa virsmas ietekme uz rites troksni, kuras akustiskās īpašības atšķiras no 2.2.2. nodaļā definētajām virtuālās references virsmas īpašībām. Te ietilpst ietekme gan uz trokšņa izplatīšanos, gan rašanos.

ΔLstudded tyres,i,m ir korekcijas koeficients, lai ņemtu vērā ar radžotām riepām aprīkotu vieglo transportlīdzekļu radītu lielāku rites troksni.

ΔLWR,acc,i,m apzīmē regulējama vai apļveida krustojuma ietekmi uz rites troksni. Te ir integrēta arī ātruma izmaiņu ietekme uz troksni.

ΔLW,temp ir vidējās temperatūras τ korekcija, ja tā atšķiras no references temperatūras τref = 20 °C.

Korekcija radžotām riepām

Situācijās, kad katru gadu vairākus mēnešus daudzi vieglie transportlīdzekļi satiksmes plūsmā ir aprīkoti ar radžotām riepām, jāņem vērā šī faktora ietekme uz rites troksni. Katra ar radžotām riepām aprīkota m = 1 kategorijas transportlīdzekļa radītās rites trokšņa emisijas palielinājumu atkarībā no ātruma nosaka:

Δstud,i (v) =	ai + bi × lg(50/70) ja v < 50 km/h	(2.2.6)
	ai + bi × lg(v/70) ja 50 ≤ v ≤ 90 km/h
	ai + bi × lg(90/70) ja v > 90 km/h

kur katrai oktāvas joslai ir doti koeficienti ai un bi .

Rites trokšņa emisijas palielinājumu pielieto tikai atkarībā no tādu vieglo transportlīdzekļu proporcijas, kas aprīkoti ar radžotām riepām, un tikai ierobežotā periodā Ts (mēneši) gada laikā. Ja Qstud,ratio ir ar radžotām riepām aprīkotu vieglo transportlīdzekļu kopējā daudzuma stundā vidējā attiecība periodā Ts (mēneši), tad ar radžotām riepām aprīkotu transportlīdzekļu gada vidējo proporciju ps izsaka ar:

Tātad rites skaņas jaudas emisijai, kam par iemeslu ir m = 1 kategorijas transportlīdzekļu aprīkošana ar radžotām riepām, piemērojamā korekcija frekvenču joslā i ir:

Visu citu kategoriju transportlīdzekļiem korekciju nepiemēro:

Gaisa temperatūras ietekme uz rites trokšņa korekciju

Gaisa temperatūra ietekmē rites trokšņa emisiju; gaisa temperatūrai paaugstinoties, rites skaņas jaudas līmenis pazeminās. Šīs efekts tiek ņemts vērā, izdarot korekciju par ceļa virsmu. Ceļa virsmas korekcijas parasti novērtē pie gaisa temperatūras τref = 20 °C. Ja gada vidējā gaisa temperatūra °C ir atšķirīga, ceļa virsmas troksnim piemēro šādu korekciju:

Ja temperatūra ir zemāka par 20 °C, korekcija ir pozitīva (t. i., troksnis palielinās), bet, ja temperatūra ir augstāka, korekcija ir negatīva (t. i., troksnis samazinās). Koeficients K ir atkarīgs no ceļa virsmas un riepu parametriem, un parasti ir zināmā mērā atkarīgs no frekvences. Attiecībā uz visām ceļa virsmām piemēro vispārēju koeficientu Km = 1 = 0,08 dB/°C vieglajiem transportlīdzekļiem (1. kategorija) un Km = 2 = Km = 3 = 0,04 dB/°C smagajiem transportlīdzekļiem (2. un 3. kategorija). Korekcijas koeficientu vienādi piemēro visām oktāvu joslām no 63 līdz 8 000 Hz.

2.2.4.    Vilces troksnis

Vispārīgais vienādojums

Vilces trokšņa emisija ietver visus trokšņus no dzinēja, izplūdes sistēmas, transmisijas, ventilācijas sistēmas utt. Klasei m piederīga transportlīdzekļa vilces trokšņa skaņas jaudas līmenis frekvenču joslā i ir definēts kā:

Koeficientus AP,i,m un BP,i,m norāda oktāvu joslās katrai transportlīdzekļu kategorijai un references ātrumam vref = 70 km/h.

ΔLWP,i,m atbilst visu to korekcijas koeficientu summai, kas jāpiemēro vilces trokšņa emisijai, ja specifiskie braukšanas apstākļi vai reģionālie apstākļi atšķiras no references apstākļiem:

ΔLWP,road,i,m ir ceļa virsmas ietekme uz vilces troksni absorbcijas ceļā. Aprēķinu izdara saskaņā ar 2.2.6. nodaļu.

ΔLWP,acc,i,m un ΔLWP,grad,i,m ir ceļa slīpuma ietekme un transportlīdzekļa paātrinājums un palēninājums krustojumos. Tos aprēķina saskaņā ar 2.2.4. un 2.2.5. nodaļu.

Ceļa garenslīpuma ietekme

Ceļa garenslīpumam ir divējāda ietekme uz transportlīdzekļa trokšņa emisiju: pirmkārt, tas ietekmē transportlīdzekļa ātrumu un līdz ar to transportlīdzekļa rites un vilces trokšņa emisiju; otrkārt, tas ietekmē gan dzinēja noslodzi, gan dzinēja apgriezienu skaitu (atkarībā no izvēlētā pārnesuma) un līdz ar to arī transportlīdzekļa vilces trokšņa emisiju. Šajā nodaļā apskatīta tikai ietekme uz vilces troksni, pieņemot, ka ātrums ir nemainīgs.

Ceļa garenslīpuma ietekmi uz vilces troksni ņem vērā, izdarot korekciju ΔLWP,grad,m ,, ko atvedina no garenslīpuma s ( %), transportlīdzekļa ātruma vm (km/h) un transportlīdzekļa klases m. Ja satiksmes plūsma ir divos virzienos, tad plūsma jāsadala divās daļās; vienai daļai piemēro korekciju par kustību ceļa kāpumā, bet otrai daļai – par kustību ceļa kritumā. Korekciju vienādi attiecina uz visām oktāvu joslām:

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

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

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

Korekcija ΔLWP,grad,m implicēti ietver slīpuma ietekmi uz ātrumu.

2.2.5.    Transportlīdzekļu paātrinājuma un palēninājuma ietekme

Ceļa posmos pirms un pēc regulējamiem un apļveida krustojumiem jāpiemēro korekcija, lai ņemtu vērā paātrinājuma un palēninājuma ietekmi, kā aprakstīts tālāk.

Korekcijas vērtības attiecībā uz rites troksni, ΔLWR,acc,m,k , un vilces troksni, ΔLWP,acc,m,k , ir lineāra funkcija no attāluma x (m) starp punktveida avotu un tuvāko punktu, kur attiecīgā avotlīnija krustojas ar citu avotlīniju. Korekcijas vienādi attiecina uz visām oktāvu joslām:

Koeficienti CR,m,k un CP,m,k ir atkarīgi no krustojuma veida k (k = 1 regulējams krustojums; k = 2 apļveida krustojums), un tos norāda katrai transportlīdzekļu kategorijai. Korekcijā ietilpst ātruma izmaiņu ietekme, transportlīdzeklim tuvojoties krustojumam vai attālinoties no tā.

Jāievēro, ka pie attāluma |x| ≥ 100 m, ΔLWR,acc,m,k = ΔLWP,acc,m,k = 0.

2.2.6.    Ceļa virsmas veida ietekme

Vispārīgie principi

Ja ceļa virsmas akustiskās īpašības atšķiras no references virsmas īpašībām, gan rites troksnim, gan vilces troksnim piemēro spektrālo korekciju.

Ceļa virsmas korekciju rites trokšņa emisijai aprēķina šādi:

kur:

Ceļa virsmas korekciju vilces trokšņa emisijai aprēķina šādi:

Absorbējošas virsmas vilces troksni samazina, taču neabsorbējošas virsmas to nepalielina.

Nolietojuma ietekme uz ceļa virsmas trokšņa īpašībām

Ceļa virsmu trokšņa īpašības mainās atkarībā no to nolietojuma un uzturētības, un laika gaitā to radītais troksnis palielinās. Izmantojot šo metodi, ceļa virsmas parametrus atvasina tā, lai tie būtu reprezentatīvi ceļa virsmas tipa akustiskajiem parametriem, kas vidināti, ievērojot virsmas reprezentatīvo kalpošanas laiku, pieņemot, ka tā tiek pienācīgi uzturēta.

2.3.    Sliežu ceļu troksnis

2.3.1.    Avota apraksts

Ritekļu klasifikācija

Ritekļa un vilciena sastāva definīcija

Šīs trokšņa aprēķināšanas metodes vajadzībām tiek definēts, ka riteklis ir jebkāda atsevišķa sliežu ceļu transporta ritošā sastāva apakšvienība (parasti lokomotīve, motorvagons, piekabvagons vai kravas vagons), ko var pārvietot neatkarīgi un atkabināt no pārējā vilciena sastāva. Var rasties kādi specifiski apstākļi attiecībā uz sastāva apakšvienībām, kas ir daļa no neatkabināmas vienības, piem., tām ir vieni ratiņi. Šīs aprēķināšanas metodes vajadzībām visas šīs apakšvienības ir sagrupētas vienā riteklī.

Šīs aprēķināšanas metodes vajadzībām uzskata, ka vilciena sastāvu veido sakabinātu ritekļu virkne.

[2.3.a] tabulā redzams, kā parasti apzīmē avotu datubāzē iekļautos ritekļu tipus. Tajā atrodami attiecīgie deskriptori, kas izmantojami ritekļu pilnīgai klasifikācijai. Šie deskriptori raksturo ritekļa parametrus, kas ietekmē akustisko vērsto skaņas jaudu uz vienu modelētās ekvivalentās avotlīnijas metru.

Nosaka katra tipa ritekļu skaitu katrā sliežu ceļa sekcijā un katrā laika periodā, ko paredzēts izmantot trokšņa aprēķināšanā. To izsaka kā ritekļu vidējo skaitu stundā, un aprēķina šādi: kopējo to ritekļu skaitu, kas pārvietojas konkrētajā laika periodā, dala ar šī laika perioda stundu skaitu (piem., 24 ritekļi 4 stundās nozīmē 6 ritekļus vienā stundā). Izmanto visus ritekļu tipus, kas pārvietojas katrā sliežu ceļa iecirknī.

Sliežu ceļa un balsta struktūru klasifikācija

Esošie sliežu ceļi var atšķirties, jo to akustiskās īpašības nosaka un raksturo vairāki elementi. Sliežu ceļu tipi, kuriem piemērojama šī metode, uzskaitīti [2.3.b] tabulā. Dažiem elementiem uz akustiskajām īpašībām ir liela ietekme, turpretī citiem – tikai sekundāra. Parasti sliežu ceļu trokšņa emisiju visvairāk ietekmē šādi elementi: sliedes galviņas nelīdzenums, sliežu starpliku cietība, sliežu ceļa pamats, sliežu salaidumi un sliežu ceļa līknes rādiuss. Vai arī var definēt sliežu ceļa vispārējās īpašības; tādā gadījumā no akustikas viedokļa nozīmīgākie parametri ir sliedes galviņas nelīdzenums un sliežu ceļa rimšanas koeficients saskaņā ar ISO 3095, kā arī sliežu ceļa liekuma rādiuss.

Sliežu ceļa sekciju definē kā atsevišķa sliežu ceļa daļu, kas atrodas uz dzelzceļa līnijas, stacijā vai depo, ar nemainīgām sliežu ceļa fizikālajām īpašībām un pamatkomponentiem.

[2.3.b] tabulā redzams, kā parasti apzīmē avotu datubāzē iekļautos sliežu ceļu tipus.

Ekvivalentu skaņas avotu skaits un pozīcija

[2.3.a] attēls

Ekvivalento trokšņa avotu pozīcija

Dažādi ekvivalentie līnijveida trokšņa avoti atrodas dažādos augstumos un sliežu ceļa centrā. Visi augstumi ir norādīti attiecībā pret plakni, kas pieskaras abu sliežu augšējai virsmai.

Ekvivalentie avoti ietver dažādus fizikālos avotus (p indekss). Fizikālie avoti ir iedalīti dažādās kategorijas atkarībā no to cēloņmehānisma, proti: 1) rites troksnis (te ietilpst ne tikai sliežu un sliežu ceļa pamatnes vibrācijas un riteņu vibrācijas, bet arī kravas ritekļu virsbūves troksnis, ja tāda ir); 2) vilces troksnis; 3) aerodinamiskais troksnis; 4) triecientroksnis (no pārbrauktuvēm, pārmijām un pārvedām); 5) šņirkstēšanas troksnis un 6) troksnis, ko rada papildu faktori, piem., tilti un viadukti.

2.3.2.    Skaņas jaudas emisija

Vispārīgie vienādojumi

Atsevišķs riteklis

Tāpat kā ceļu satiksmes trokšņa gadījumā, arī sliežu ceļu satiksmes trokšņa modelī apraksta trokšņa skaņas jaudas emisiju, ko rada specifiska ritekļa tipa un sliežu ceļa tipa kombinācija, kas atbilst virknei prasību, kuras aprakstītas ritekļu un sliežu ceļu klasifikācijā; šo emisiju izsaka kā skaņas jaudas līmeni uz katru ritekli (LW,0).

Satiksmes plūsma

Satiksmes plūsmas trokšņa emisiju uz katra sliežu ceļa atveido ar 2 avotlīnijām, ko raksturo tās vērstā skaņas jauda uz metru un uz frekvenču joslu. Tas atbilst summētajai skaņas emisijai, ko rada satiksmes plūsmā garāmbraucošie atsevišķie ritekļi, kā arī – stacionāro ritekļu specifiskajā gadījumā – ņemot vērā laiku, ko ritekļi pavada attiecīgajā sliežu ceļa posmā.

Vērstā skaņas jauda uz metru katrā frekvenču joslā, ko rada visi ritekļi, kas brauc katrā sliežu ceļa posmā pa (j) tipa sliežu ceļu, ir definēta:

un tā ir visu ritekļu, kas brauc pa specifisko j-to sliežu ceļa posmu, visu skaņas avotu enerģiju summa. Šie devumi ir:

Lai aprēķinātu vērsto skaņas jaudu uz metru (izejas dati aprēķiniem par trokšņa izplatīšanos), ko rada vidēja satiksme j-tajā sliežu ceļa posmā, izmanto šādu formulu:

kur:

Pieņemot, ka vienmērīga ritekļu plūsma ir Q ritekļi stundā ar vidējo ātrumu v, katrā brīdī katrā sliežu ceļa posma garuma vienībā vidēji būs ekvivalents Q/v ritekļu skaits. Ritekļu plūsmas trokšņa emisiju, proti, vērsto skaņas jaudu uz metru LW′,eq,line (izsaka dB/m (re. 10– 12 W)) integrē šādi:

kur:

Ja avots ir stacionārs, piemēram, darbojas tukšgaitā, tad pieņem, ka riteklis noteiktu laiku T idle atradīsies noteiktā vietā sliežu ceļa posmā, kura garums ir L. Tātad, ja Tref ir trokšņa novērtēšanas references laika periods (piem., 12 stundas, 4 stundas, 8 stundas), tad vērstā skaņas jauda uz vienības garumu konkrētajā sliežu ceļa posmā tiek definēta ar formulu:

Parasti vērsto skaņas jaudu no katra specifiskā avota aprēķina šādi:

kur:

LW,0,dir,i(ψ,φ) , pēc tam, kad tā aprēķināta trešdaļoktāvu joslās, ir jāizsaka oktāvu joslās, proti, visu attiecīgo trešdaļoktāvu joslu enerģiju saskaita, lai iegūtu attiecīgo oktāvu joslu.

[2.3.b] attēls

Ģeometriskā definīcija

Tad aprēķinu vajadzībām avota stiprumu specifiski izsaka kā vērsto skaņas jaudu uz 1 m sliežu garuma LW′,tot,dir,i , lai avotu vērsumu vertikālā un horizontālā virzienā ņemtu vērā, izdarot papildu korekcijas.

Aplūko vairākus LW,0,dir,i (ψ,φ) attiecībā uz katru ritekļa/sliežu ceļa/ātruma/braukšanas režīma kombināciju:

Aplūko LW,0,dir,i (ψ,φ) kopu attiecībā uz katru ritekļa/sliežu ceļa/ātruma/braukšanas režīma kombināciju, katru sliežu ceļa posmu, augstumiem, kas atbilst h = 1 un h = 2, un vērsumu.

Rites troksnis

Ritekļa devumu un sliežu ceļa devumu rites troksnī iedala četros būtiskos elementos: riteņu nelīdzenums, sliežu nelīdzenums, ritekļa pārneses funkcija uz riteņiem un uz virsbūvi (cisternu) un sliežu ceļu pārneses funkcija. Riteņu un sliežu nelīdzenums ierosina vibrāciju sliedes un riteņa saskares punktā, un pārneses funkcijas ir divas empīriskas vai modelētas funkcijas, ar ko atveido visu komplekso parādību, kas ietver mehāniskās vibrācijas un skaņas rašanos uz riteņa, sliedes, gulšņa un sliežu ceļa apakšstruktūras virsmām. Šāds iedalījums ir saskaņā ar fizikālajiem pierādījumiem par to, ka sliedes nelīdzenums var ierosināt sliedes vibrāciju, bet tas arī ierosinās riteņa vibrāciju un otrādi. Ja kāds no šiem četriem elementiem netiktu iekļauts, tas neļautu uzskatīt, ka sliežu ceļu un vilcienu klasifikācija nav saistīta.

Riteņu un sliežu nelīdzenums

Rites troksni lielākoties ierosina sliežu un riteņu nelīdzenums viļņu garuma diapazonā no 5 līdz 500 mm.

Definīcija

Nelīdzenuma līmeni Lr definē šādi: desmit decimāllogaritmu no vidējās kvadrātiskās vērtības r2 kvadrāta no sliedes vai riteņa rites virsmas nelīdzenuma kustības virzienā (garenvirziena līmenī), ko mēra μm noteiktā sliedes garumā vai visā riteņa diametrā, un ko dala ar references vērtību
kvadrātā:

kur:

Nelīdzenuma līmeni Lr parasti nosaka kā viļņu garuma λ spektru un pēc tam pārvērš frekvenču spektrā f = v/λ, kur f ir attiecīgās trešdaļoktāvu joslas centrālā frekvence Hz, λ ir viļņa garums m un ►C1  v ir vilciena ātrums m/s ◄ . Nelīdzenuma spektrs kā funkcija no frekvences nobīdās pa frekvenču asi atkarībā no ātruma. Parasti pēc tam, kad izdarīta pārvēršana frekvenču spektrā, izmantojot ātruma vērtību, ir jāaprēķina jaunas trešdaļoktāvas joslas spektra vērtības, proti, jāaprēķina vidējais no divām attiecīgajām trešdaļoktāvu joslām viļņu garuma apgabalā. Lai aprēķinātu kopējo faktisko nelīdzenuma frekvenču spektru, kas atbilst attiecīgajam vilciena ātrumam, abas attiecīgās trešdaļoktāvu joslas, kas definētas viļņu garuma apgabalā, enerģētiski un proporcionāli vidina.

Sliedes nelīdzenuma līmenis (nelīdzenums sliežu ceļa pusē) i-tajai viļņu skaitļa joslai ir definēts kā Lr,TR,i

Analoģiski riteņa nelīdzenuma līmenis (nelīdzenums ritekļa pusē) i-tajai viļņu skaitļa joslai ir definēts kā Lr,VEH,i.

Kopējais un faktiskais nelīdzenuma līmenis viļņu skaitļa joslai i (LR,tot,i ) ir definēts kā sliedes nelīdzenuma līmeņa un riteņa nelīdzenuma līmeņa enerģiju summa, kam pieskaita ►C1  A3 (λ) ◄ kontaktfiltru, lai ņemtu vērā kontaktlaukuma starp sliedi un riteni filtra efektu, un to izsaka dB:

ja to izsaka kā funkciju no i-tās viļņu skaitļa joslas, kas atbilst viļņa garumam λ.

Kontaktfiltrs ir atkarīgs no sliedes un riteņa tipa un no noslodzes.

Šajā metodē izmanto kopējo faktisko nelīdzenumu j-tajam sliežu ceļa posmam un katram t-tajam ritekļa tipam pie attiecīgā v ātruma.

Ritekļa, sliežu ceļa un virsbūves pārneses funkcija

Ir definētas trīs no ātruma neatkarīgas pārneses funkcijas LH,TR,i LH,VEH,i un LH,VEH,SUP,i : pirmā attiecas uz katru j-to sliežu ceļa posmu, bet pārējās divas – uz katru t-to ritekļa tipu. Tās kopējo faktisko nelīdzenuma līmeni sasaista ar attiecīgi sliežu ceļa, riteņu un virsbūves skaņas jaudu.

Virsbūves devumu ņem vērā tikai kravas vagoniem, t. i., “a” tipa ritekļiem.

Tātad sliežu ceļa un ritekļa devumu rites troksnī pilnā mērā raksturo šīs pārneses funkcijas un kopējā faktiskā nelīdzenuma līmenis. Kad vilciens darbojas tukšgaitā, rites troksni vērā neņem.

Katra ritekļa skaņas jaudas aprēķināšanai rites troksni aprēķina asu augstumā, par izejas datiem izmantojot kopējā faktiskā nelīdzenuma līmeni LR,TOT,i , kas ir funkcija no transportlīdzekļa ātruma v, sliežu ceļa, ritekļa un virsbūves pārneses funkcijām LH,TR,i , LH,VEH,i un LH,VEH,SUP,i un no kopējā asu skaita Na :

h = 1:

kur Na ir katra ritekļa asu skaits t-tajam ritekļa tipam.

[2.3.c] attēls

Dažādo nelīdzenuma un pārneses funkciju definīciju izmantošanas shēma.

Kopējā faktiskā nelīdzenuma un līdz ar to ritekļu skaņas jaudas noteikšanā izmanto minimālo ātrumu 50 km/h (tramvajiem un vieglajam metro – 30 km/h) (šis ātrums neietekmē ritekļu plūsmas aprēķinu), lai kompensētu iespējamo kļūdu, ko var izraisīt rites trokšņa definīcijas, bremzēšanas trokšņa definīcijas un pārbrauktuvju un pārmiju triecientrokšņa definīcijas vienkāršošana.

Triecientroksnis (no krustojumiem, pārmijām un pārvedām)

Triecientrokšņa cēlonis var būt krustojumi, pārmijas un sliežu salaidumi vai savienojuma vietas. Tā lielums var mainīties, un tas var būt lielāks par rites troksni. Triecientroksnis jāapskata, ja sliežu ceļi ir ar salaidumiem. Nav vēlams modelēt krustojumu, pārbrauktuvju un salaidumu radīto triecientroksni sliežu ceļa posmos, kur ātrums ir mazāks par 50 km/h (tramvajiem un vieglajam metro – 30 km/h), jo, lai varētu ņemt vērā citus faktorus, ir jāizmanto minimālais ātrums 50 km/h (tramvajiem un vieglajam metro – 30 km/h), kā aprakstīts nodaļā par rites troksni. Tāpat nav vēlama triecientrokšņa modelēšana gadījumos, kad braukšanas režīms ir c = 2 (tukšgaita).

Triecientroksni iekļauj rites troksnī, proti, pieskaita (enerģētiski) papildu fiktīvu trieciena nelīdzenuma līmeni kopējam faktiskajam nelīdzenuma līmenim katrā specifiskajā j-tajā sliežu ceļa posmā, kur tas novērojams. Tādā gadījumā LR,TOT,i vietā izmanto jaunu LR,TOT + IMPACT,i , un iznākumā:

LR,IMPACT,i ir trešdaļoktāvu joslas spektrs (kā funkcija no frekvences). Lai aprēķinātu šo frekvenču spektru, spektrs ir dots kā funkcija no viļņa garuma λ un ir jāpārvērš vajadzīgajā spektrā kā funkcija no frekvences, izmantojot sakarību λ = v/f, kur f ir trešdaļoktāvu joslas centrālā frekvence Hz ►C1  un v ir t-tā ritekļu tipa s-tā ritekļa ātrums m/s ◄ .

Triecientroksnis ir atkarīgs no triecienu stipruma un skaita uz garuma vienību vai no sliežu salaidumu blīvuma, tāpēc gadījumos, kad tiek doti vairāki triecieni, trieciena nelīdzenuma līmenis, kas izmantojams iepriekšējā vienādojumā, aprēķināms šādi:

kur LR,IMPACT – SINGLE,i ir trieciena nelīdzenuma līmenis, ko norāda par katru atsevišķu triecienu, un nl ir salaidumu blīvums.

Trieciena nelīdzenuma līmeņa standartvērtību norāda salaidumu blīvumam nl = 0,01 m– 1, kas ir viens salaidums uz katriem 100 m sliežu ceļa. Situācijās, kad sliežu salaidumu skaits ir dažāds, to tuvina, koriģējot salaidumu blīvumu nl . Jāievēro, ka, modelējot sliežu ceļa izvietojumu un segmentāciju, vērā jāņem sliežu salaidumu blīvums, t. i., var būt nepieciešams aplūkot atsevišķu avota segmentu sliežu ceļa posmā, kur ir vairāk salaidumu. Sliežu ceļa, riteņu/ratiņu un virsbūves LW,0 devums tiek palielināts, izmantojot LR,IMPACT,i attiecībā uz ± 50 m pirms un pēc sliežu salaiduma. Ja ir virkne salaidumu, šo palielinājumu attiecina uz posmu, kas sākas – 50 m pirms pirmā salaiduma un beidzas + 50 m pēc pēdējā salaiduma.

Par šo skaņas jaudas spektru piemērojamību parasti pārliecinās uz vietas.

Sliežu ceļiem ar salaidumiem izmanto standartvērtību nl 0,01.

Šņirkstēšana

Šņirkstēšana līkumos ir īpašs trokšņa avots, kas ir būtisks tikai līkumos un tātad ir lokalizēts. Tā kā tas var būt nozīmīgs, ir nepieciešams to pienācīgi aprakstīt. Šņirkstēšana līkumos parasti ir atkarīga no šādiem faktoriem: izliekums, berzes apstākļi, vilciena ātrums, sliežu ceļa-riteņu ģeometrija un dinamika. Izmantojamais emisijas līmenis ir noteikts līkumiem, kuru rādiuss ir mazāks par vai vienāds ar 500 m, kā arī asākiem līkumiem un atzarojumiem, kuru rādiuss ir mazāks par 300 m. Trokšņa emisija ir specifiska katram ritošā sastāva tipam, jo dažu veidu riteņiem un ratiņiem ir daudz mazāka šņirkstēšanas tendence nekā citiem.

Par šo skaņas jaudas spektru piemērojamību parasti pārliecinās uz vietas, īpaši attiecībā uz tramvajiem.

Izmantojot vienkāršu pieeju, šņirkstēšanas troksni ņem vērā, rites trokšņa skaņas jaudas visu frekvenču spektriem pieskaitot 8 dB, ja R < 300 m, un 5 dB, ja 300 m < R < 500 m. Šņirkstēšanas devumu piemēro sliežu ceļa posmiem, kuru rādiuss vismaz 50 m garumā ir iepriekš norādītajās robežās.

Vilces troksnis

Lai gan vilces troksnis parasti ir specifisks katram raksturīgajam braukšanas režīmam (konstants ātrums, palēninājums, paātrinājums, tukšgaita), modelēti ir tikai divi režīmi: konstants ātrums (attiecas arī uz gadījumiem, kad vilciens palēnina vai paātrina gaitu) un tukšgaita. Modelētais avota stiprums attiecas tikai uz maksimālas slodzes apstākļiem, un rezultātā daudzumi ir šādi: LW,0,const,i = LW,0,idling,i . LW,0,idling,i atbilst visu konkrētā ritekļa fizisko avotu devumam konkrētā augstumā, kā aprakstīts 2.3.1. punktā.

LW,0,idling,i izsaka kā statisku trokšņa avotu tukšgaitas pozīcijā, kamēr ilgst tukšgaitas režīms, un to izmanto kā modelētu fiksētu punktveida avotu, kā izklāstīs nākamajā nodaļā par rūpniecisko troksni. Šo rādītāju apskata tikai tad, ja vilciens tukšgaitā pavada vairāk par 0,5 h.

Šos rādītājus var iegūt ar mērījumiem vai nu no visiem avotiem visos darbības režīmos, vai arī individuāli apraksta daļu avotu, nosakot to parametru atkarību un relatīvo stiprumu. Tālab izdara mērījumus ar stacionāru ritekli, mainot vilces iekārtas vārpstas apgriezienu skaitu saskaņā ar ISO 3095:2005. Ciktāl tas ir būtiski, ir jāraksturo vairāki vilces trokšņa avoti, kas visi var arī nebūt tieši atkarīgi no vilciena ātruma:

Tā kā katrs šāds avots dažādos darbības režīmos var izturēties atšķirīgi, attiecīgi ir jānorāda vilces troksnis. Avota stiprumu nosaka ar mērījumiem kontrolētos apstākļos. Parasti lokomotīvēm būs novērojama lielāka slodzes mainība, jo to vilkto ritekļu skaits un līdz ar to nepieciešamā jauda var ievērojami atšķirties, turpretī pastāvīgiem vilciena formējumiem (piem., elektriskajiem motorvagoniem, motorvagoniem ar dīzeļdzinēju un ātrgaitas vilcieniem) slodze ir skaidrāk noteikta.

Avota skaņas jauda nav a priori attiecināta uz avota augstumu, un šī izvēle ir atkarīga no konkrētā izvērtējamā trokšņa un ritekļa. Modelēšanā pieņem, ka avots ir A (h = 1) un B (h = 2).

Aerodinamiskais troksnis

Aerodinamiskais troksnis ir relevants tikai pie lieliem ātrumiem (> 200 km/h), tāpēc vispirms jāpārliecinās, vai tā mērīšana ir nepieciešama. Ja ir zināms ar rites troksni saistītais nelīdzenums un pārneses funkcijas, aerodinamisko troksni var ekstrapolēt uz lielākiem ātrumiem un rezultātu salīdzināt ar esošajiem datiem par lieliem ātrumiem, lai pārbaudītu, vai aerodinamiskais troksnis ir lielāks. Ja vilciena ātrums tīklā ir lielāks par 200 km/h, bet nepārsniedz 250 km/h, dažos gadījumos atkarībā no ritekļa konstrukcijas var nebūt vajadzīgs iekļaut aerodinamisko troksni.

Aerodinamiskā trokšņa devums ir funkcija no ātruma:

kur:

Avota vērsums

Horizontālais vērsums ΔLW,dir,hor,i dB tiek dots horizontālā plaknē; pēc noklusējuma var pieņemt, ka tas ir rites, trieciena (sliežu salaidumi utml.), šņirkstēšanas, bremzēšanas, ventilatoru un aerodinamiskā efekta dipols, ko katrai i-tajai frekvenču joslai dod:

Vertikālais vērsums ΔLW,dir,ver,i dB tiek dots vertikālā plaknē avotam A (h = 1) kā funkcija no centrālās joslas frekvences fc,i katrai i-tajai frekvenču joslai un – π/2 < ψ < π/2:

Avots B (h = 2) attiecībā uz aerodinamisko efektu:

ΔLW,dir,ver,i = 0 citur

Avota B (h = 2) vērsumu ΔLdir,ver,i neapskata attiecībā uz citiem efektiem, jo pieņem, ka šajā pozīcijā šo avotu vērsums ir visos virzienos.

2.3.3.    Papildu efekti

Korekcija par strukturālo starojumu (tilti un viadukti)

Gadījumā, kad sliežu ceļa posms atrodas uz tilta, ir jāņem vērā papildu troksnis, ko rada tilta vibrācija, kuru ierosina vilciena atrašanās uz tilta. Tā kā tiltu sarežģīto formu dēļ ir grūti modelēt tilta emisiju kā papildu avotu, lai ņemtu vērā tilta troksni, pieņem, ka rites troksnis ir lielāks. Šo palielinājumu modelē tikai tā: pieskaita fiksētu trokšņa skaņas jaudu katrai trešdaļoktāvu joslai. Tikai rites trokšņa skaņas jauda mainās, kad ņem vērā korekciju, un LW,0,rolling-only,i vietā izmanto jauno LW,0,rolling–and–bridge,i :

kur Cbridge ir konstante, kas atkarīga no tilta veida, un LW,0,rolling–only,i ir rites trokšņa skaņas jauda uz konkrētā tilta, kas ir atkarīga tikai no ritekļa un sliežu ceļa īpašībām.

Korekcija par citiem trokšņa avotiem, kas saistīti ar sliežu ceļu

Var būt dažādi trokšņa avoti (depo, iekraušanas/izkraušanas zonas, stacijas, zvani, staciju skaļruņi utt.), kas ir saistīti ar sliežu ceļu troksni. Šie avoti uzskatāmi par rūpnieciskā trokšņa avotiem (fiksētiem trokšņa avotiem) un, ja nepieciešams, tie modelējami saskaņā ar nākamo nodaļu par rūpniecisko troksni.

2.4.    Rūpnieciskais troksnis

2.4.1.    Avota apraksts

Avota veidu klasifikācija (punktveida, līnijveida, laukumveida avoti)

Rūpnieciskā trokšņa avoti pēc lieluma var būt ļoti dažādi. Tās var būt gan lielas rūpnīcas, gan nelieli, koncentrēti avoti, piemēram, nelieli instrumenti vai darbagaldi, ko izmanto rūpnīcās. Tāpēc ir jāizmanto konkrētajam novērtējamajam avotam piemēroti modelēšanas paņēmieni. Atkarībā no lieluma un vairāku vienam rūpnieciskam objektam piederīgo atsevišķo avotu izvietojuma teritorijā tos var modelēt kā punktveida avotus, līnijveida avotus vai laukumveida avotus. Praksē trokšņa efekta aprēķins vienmēr balstās uz punktveida avotiem, tomēr, lai atveidotu reālu kompleksu avotu, var izmantot vairākus punktveida avotus, kas lielākoties izvietoti līnijā vai laukumā.

Ekvivalentu skaņas avotu skaits un pozīcija

Reālie skaņas avoti tiek modelēti, izmantojot ekvivalentos skaņas avotus, ko atveido kā vienu vai vairākus punktveida avotus tā, lai reālā avota kopējā skaņas jauda atbilstu dažādo punktveida avotu skaņas jaudas summai.

Vispārīgie noteikumi, lai noteiktu punktveida avotu skaitu, ir šādi:

Ekvivalento skaņas avotu pozīcija nevar būt fiksēta, jo rūpniecības objektā iespējamas ļoti daudzas kombinācijas. Parasti izmanto paraugpraksi.

Skaņas jaudas emisija

Vispārīgi norādījumi

Tālāk norādīts pilnīgs ievaddatu kopums, kas izmantojams skaņas izplatīšanās aprēķināšanā, un trokšņa kartēšanā izmantojamās metodes.

Punktveida, līnijveida un laukumveida avota skaņas jauda definējama šādi:

Darba stundas ir ievaddati, lai varētu aprēķināt trokšņa līmeni. Norāda darba stundas dienas, vakara un nakts periodā, un, ja izplatīšanās ir atkarīga no dažādām meteoroloģiskajām klasēm, kas definētas katrā dienas, nakts un vakara periodā, tad darba stundas jāsadala sīkāk apakšperiodos, kas atbilst meteoroloģisko klašu sadalījumam. Informācijas pamatā ir gada vidējie rādītāji.

Korekciju par darba stundām, kas jāpieskaita avota skaņas jaudai, lai varētu noteikt koriģēto skaņas jaudu, kas jāizmanto aprēķinos par katru laika periodu, CW dB, aprēķina šādi:

kur:

Dominējošākiem avotiem aplēš gada vidējo darba stundu korekciju ar vismaz 0,5 dB pielaidi, lai panāktu pieņemamu pareizību (līdzvērtīgu nenoteiktībai, kas mazāka par 10 % definētajā avota aktīvajā periodā).

Avota vērsums

Avota vērsums ir cieši saistīts ar ekvivalentā skaņas avota pozīciju pie tuvējām virsmām. Tā kā izplatīšanās metodē ņem vērā atstarošanos uz tuvējām virsmām, kā arī skaņas absorbciju, ir nepieciešams rūpīgi apsvērt tuvējo virsmu atrašanās vietu. Parasti var nošķirt divus gadījumus:

Aprēķinā vērsumu izsaka kā koeficientu ΔLW,dir,xyz (x, y, z), ko pieskaita skaņas jaudai, lai iegūtu references skaņas avota pareizo vērsto skaņas jaudu, kā redzams no skaņas izplatīšanās dotajā virzienā. Šo koeficientu var norādīt kā funkciju no virziena vektora, ko definē (x, y, z) ar
. Vērsumu var izteikt arī citās koordinātu sistēmās, piemēram, angulārajā koordinātu sistēmā.

2.5.    Aprēķins: trokšņa izplatīšanās no ceļu satiksmes, sliežu ceļu satiksmes un rūpnieciskajiem avotiem

2.5.1.    Metodes tvērums un piemērojamība

Šajā dokumentā izklāstīta metode, kā aprēķināt trokšņa vājinājumu, kad tas izplatās ārpus telpām. Ja ir zināmi avota parametri, ar šo metodi prognozē ekvivalento nepārtraukto skaņas spiediena līmeni uztveršanas punktā, kas atbilst diviem konkrētiem atmosfēras apstākļu tipiem:

Šajā dokumentā aprakstītā aprēķina metode ir piemērojama rūpniecības infrastruktūrai un sauszemes transporta infrastruktūrai. Konkrētāk, tā ir piemērojama autoceļu un sliežu ceļu infrastruktūrai. Gaisa transportam šī metode piemērojama tiktāl, ciktāl tas skar troksni, ko rada darbības uz zemes, un te neietilpst troksnis pacelšanās un nolaišanās laikā.

Šīs metodes darbības jomā neietilpst rūpnieciski infrastruktūras objekti, kas emitē impulsu trokšņus vai stiprus tonālos trokšņus, kā aprakstīts ISO 1996-2:2007.

Aprēķina metode nav izmantojama izplatīšanās apstākļos, kuros refrakcija ir augšupvērsta (faktiskā skaņas ātruma vertikālais gradients ir negatīvs); šādus apstākļus nosaka ar tuvināšanu, balstoties uz homogēnajiem apstākļiem, kad tiek aprēķināts Lden.

Kas attiecas uz transporta infrastruktūru, lai aprēķinātu atmosfēras absorbcijas izraisītu vājinājumu, temperatūru un mitrumu aprēķina saskaņā ar ISO 9613-1:1996.

Metode dod rezultātus oktāvu joslās no 63 Hz līdz 8 000 Hz. Aprēķinus izdara par katru centrālo frekvenci.

Šī aprēķina metode neaptver daļējus pārsegumus un šķēršļus, kuru modelētais slīpums ir lielāks par 15° attiecībā pret vertikāli.

Atsevišķu ekrānu aprēķina kā atsevišķu difrakciju, divus vai vairākus vienā ceļā sastopamus ekrānus uzskata par atsevišķu difrakciju kopu, piemērojot tālāk aprakstīto procedūru.

2.5.2.    Izmantotās definīcijas

Visi attālumi, augstumi, izmēri un absolūtais augstums šajā dokumentā ir norādīti metros (m).

Apzīmējums MN ir attālums 3 dimensijās (3D) starp punktiem M un N, ko mēra kā taisni starp šiem punktiem.

Apzīmējums ^MN ir līknes garums starp punktiem M un N labvēlīgos apstākļos.

Parasti reālo augstumu mēra vertikāli virzienā, kas perpendikulārs horizontālajai plaknei. Punktu augstumu virs zemes virsmas apzīmē ar h, punktu absolūto augstumu un zemes virsmas absolūto augstumu apzīmē ar H.

Lai ņemtu vērā zemes faktisko reljefu izplatīšanās ceļā, ir ieviests jēdziens “ekvivalentais augstums”, ko apzīmē ar z. Tas aizstāj reālos augstumus vienādojumos par zemes virsmas efektu.

Skaņas līmeņus, ko apzīmē ar L, izsaka decibelos (dB) frekvenču joslai, atmetot A indeksu. Skaņas līmeņiem db(A) pievieno A indeksu.

Savstarpēji nekoherentu avotu radīto skaņu līmeņu summu apzīmē ar saskaņā ar šādu definīciju:

2.5.3.    Ģeometriskie apsvērumi

Avota segmentācija

Reālos avotus apraksta ar punktveida avotu kopu vai – sliežu ceļu satiksmes vai ceļu satiksmes gadījumā – ar nekoherentām avotu līnijām. Izplatīšanās metode pieņem, ka līnijveida avoti vai laukumveida avoti iepriekš ir sadalīti, lai tos varētu atveidot ar ekvivalentu punktveida avotu virkni. Šāda sadalīšana var notikt vai nu avotdatu iepriekšējā apstrādē, vai aprēķināšanas programmatūras ceļu izskaitļošanas segmentā. Pati sadalīšana šīs metodikas jomā neietilpst.

Izplatīšanās ceļi

Šīs metodes pamatā ir ģeometrisks modelis, kur tiek attēlotas savstarpēji savienotu virsmu (zemes un šķēršļu) kopas. Vertikālais izplatīšanās ceļš tiek attēlots uz vienas vai vairākām vertikālām plaknēm attiecībā pret horizontālo plakni. Ja trajektorijas, t. sk. atstarošanās uz vertikālām virsmām, nav ortogonālas krituma plaknei, pēc tam apskata vēl vienu vertikālu plakni, ieskaitot izplatīšanās ceļa atstaroto daļu. Tādos gadījumos, kad, lai aprakstītu visu trajektoriju no avota līdz uztvērējam, tiek izmantotas vairākas vertikālās plaknes, pēc tam plaknes tiek saplacinātas kā vēdeklī.

Būtiskie augstumi virs zemes

Ekvivalentos augstumus iegūst no vidējās zemes plaknes starp avotu un uztvērēju. Tādējādi faktiskā zemes virsma tiek aizstāta ar fiktīvu plakni, kas atveido zemes vidējo profilu.

2.5.a attēls

Ekvivalentie augstumi attiecībā pret zemi

Punkta ekvivalentais augstums ir tā ortogonālais augstums attiecībā pret vidējo zemes plakni. Tādējādi var definēt ekvivalento avota augstumu zs un ekvivalento uztvērēja augstumu zr. Attālumu starp avotu un uztvērēju kā projekciju vidējā zemes plaknē apzīmē ar d p.

Ja avota ekvivalentais augstums ir negatīvs, t. i., ja punkts atrodas zem vidējās zemes plaknes, uzskata, ka augstums ir nulle un tad ekvivalentais punkts ir identisks ar tā iespējamo attēlu.

Vidējās plaknes aprēķins

Ceļa plaknē topogrāfiju (reljefs, uzbērumi, dambji u. c. mākslīgi šķēršļi, ēkas…) var aprakstīt ar diskrēto punktu sakārtotu kopu (xk, Hk ); k є {1,…,n}. Šī punktu kopa definē vai nu polilīniju, vai taisnu posmu virkni Hk = akx + bk , x є [xk , xk + 1]; k є {1,… n}, kur:

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

Vidējo plakni atveido ar taisni Z = ax + b; x є [x 1, xn ], kuru pielāgo polilīnijai, izmantojot tuvināšanu pēc mazāko kvadrātu metodes. Vidējās līnijas vienādību var atrast analītiski.

Izmanto:

		(2.5.3)

Taisnes koeficientus dod šāda formula:

		(2.5.4)

Kur, novērtējot vienādību 2.5.3., segmentus ar xk + 1 = xk neņem vērā.

Atstarošanās no ēku fasādēm u. c. vertikāliem šķēršļiem

Atstarošanās devumu ņem vērā, ieviešot šķietamos avotus, kā aprakstīts tālāk.

2.5.4.    Skaņas izplatīšanās modelis

Attiecībā uz uztvērēju R aprēķinus izdara šādos posmos:

Jāievēro, ka meteoroloģiskie apstākļi ietekmē tikai zemes virsmas efekta (Aground ) un difrakcijas (Adif ) izsauktu vājinājumu.

2.5.5.    Aprēķina process

Attiecībā uz punktveida avotu S, kura vērstā skaņas jauda ir Lw,0,dir , un doto frekvenču joslu, ekvivalento nepārtraukto skaņas spiediena līmeni uztvērējpunktā R dotajos atmosfēras apstākļos aprēķina saskaņā ar šādiem vienādojumiem.

Skaņas līmenis attiecībā uz ceļu (S,R) labvēlīgos apstākļos (LF)

Loceklis AF ir kopējais vājinājums izplatīšanās ceļā labvēlīgos apstākļos, un tas sīkāk sadalāms šādi:

kur:

Attiecībā uz doto ceļu un frekvenču joslu ir iespējami šādi divi scenāriji:

Skaņas līmenis attiecībā uz ceļu (S,R) homogēnos apstākļos (LH)

Procedūra ir pilnīgi identiska tai, ko izmanto labvēlīgos apstākļos, kā aprakstīts iepriekšējā sadaļā.

Loceklis AF ir kopējais vājinājums izplatīšanās ceļā homogēnos apstākļos, un tas sīkāk sadalāms šādi:

kur:

Attiecībā uz doto ceļu un frekvenču joslu ir iespējami šādi divi scenāriji:

Statistiskā pieeja pilsētvidē attiecībā uz ceļu (S,R)

Pilsētvidē ir atļauts izmantot statistisku pieeju skaņas izplatīšanās aprēķināšanai aiz pirmās ēku rindas, ar nosacījumu, ka šāda metode tiek pienācīgi dokumentēta, t. sk. tiek iekļauta būtiskā informācija par metodes kvalitāti. Šajā metodē Aboundary,H un Aboundary,F var nevis aprēķināt, bet tuvināti izteikt kā kopējo vājinājumu attiecībā uz tiešo ceļu un visiem atstarojumiem. Aprēķina pamatā ir vidējais ēku blīvums un visu zonā esošo ēku vidējais augstums.

Ilglaicīgais skaņas līmenis attiecībā uz ceļu (S,R)

“Ilglaicīgo” skaņas līmeni ceļā, kas sākas dotajā punktveida avotā, iegūst kā logaritmu summu no izsvarotās skaņas enerģijas homogēnos apstākļos un skaņas enerģijas labvēlīgos apstākļos.

Šos skaņas līmeņus izsvaro pēc labvēlīgo apstākļu vidējās sastopamības p ceļa (S,R) virzienā:

NB! Sastopamības vērtības p izsaka procentos. Piemēram, ja sastopamības vērtība ir 82 %, tad vienādojumā (2.5.9) p = 0,82.

Ilglaicīgā skaņas jauda R punktā attiecībā uz visiem ceļiem

Kopējo ilglaicīgo skaņas līmeni frekvenču joslai pie uztvērēja iegūst tā, ka summē visu N ceļu devumu enerģiju, ieskaitot visus tipus:

kur:

n ir ceļu starp S un R indekss.

Tas, kā vērā ņem atstarošanos, izmantojot šķietamos avotus, ir aprakstīts tālāk. Pieņem, ka labvēlīgu apstākļu procentos izteiktā sastopamība gadījumos, kad ceļš atstarojas uz vertikāla šķēršļa, ir identiska sastopamībai taisnā ceļā.

Ja S′ ir S šķietamais avots, tad sastopamība p′ ceļā (S′,R) ir tāda pati kā sastopamība p ceļā (Si , R).

Ilglaicīgā skaņas jauda R punktā A decibelos (dBA)

Kopējo skaņas līmeni A decibelos (dBA) iegūst, summējot līmeņus katrā frekvenču joslā:

kur i ir frekvenču joslas indekss. AWC ir A-izsvarošanas korekcija saskaņā ar starptautisko standartu IEC 61672-1:2003.

Šis līmenis LAeq,LT ir galīgais iznākums, t. i., ilglaicīgais A-izsvarotais skaņas spiediena līmenis uztvērējpunktā specifiskā references laika intervālā (piem., dienā vai vakarā, vai naktī, vai īsākā dienas, vakara vai nakts periodā).

2.5.6.    Aprēķins: trokšņa izplatīšanās no ceļu satiksmes, sliežu ceļu satiksmes un rūpnieciskiem avotiem

Ģeometriskā diverģence

Vājinājums, ko izsauc ģeometriskā diverģence, Adiv, atbilst tam, kā mazinās skaņas līmenis atkarībā no izplatīšanās attāluma. Punktveida avotam brīvajā laukā vājinājumu (dB) dod šāda formula:

kur d ir tiešā 3D slīpuma distance starp avotu un uztvērēju.

Atmosfēras absorbcija

Vājinājumu (dB), ko izsauc atmosfēras absorbcija A atm, kamēr skaņa izplatās noteiktā attālumā d, apraksta šāds vienādojums:

kur:

Koeficienta αatm vērtības ir dotas, pieņemot, ka temperatūra ir 15 °C, relatīvais mitrums ir 70 % un atmosfēras spiediens ir 101 325 Pa. Tās aprēķina tieši frekvenču joslas centrālajām frekvencēm. Šīs vērtības ir saskaņā ar ISO 9613-1. Ja ir pieejami meteoroloģiskie dati, izmanto ilgtermiņa meteoroloģiskos vidējos rādītājus.

Zemes virsmas efekts

Vājinājumu, pateicoties zemes virsmas efektam, galvenokārt rada interference starp atstaroto skaņu un skaņu, kas izplatās tieši no avota uz uztvērēju. Tas ir fizikāli saistīts ar akustisko absorbciju, kas piemīt zemei, pār kuru izplatās skaņas vilnis. Tomēr lielā mērā tas ir atkarīgs no izplatīšanās laikā novērojamiem atmosfēras apstākļiem, jo staru liekšanās maina ceļa augstumu virs zemes un palielina vai samazina zemes virsmas efekta un avota tuvumā esošās zemes nozīmību.

Gadījumā, ja izplatīšanos starp avotu un uztvērēju ietekmē jebkāds šķērslis izplatīšanās plaknē, zemes efektu aprēķina atsevišķi pie avota un pie uztvērēja. Tādā gadījumā zs un zr apzīmē ekvivalentā avota un/vai uztvērēja pozīciju, kā norādīts turpmāk, apskatot difrakcijas Adif aprēķinu.

Zemes akustiskie parametri

Zemes akustiskās absorbcijas īpašības lielākoties ir saistītas ar tās porainību. Blīva zeme parasti ir atstarojoša, poraina – absorbējoša.

Praktisku aprēķinu vajadzībām zemes akustisko absorbciju atveido ar bezdimensionālu koeficientu G, kas ir no 0 līdz 1. G nav atkarīgs no frekvences. 2.5. tabulā norādītas G vērtības zemei ārpus telpām. Parasti koeficienta G vidējā vērtība ceļā ir starp 0 un 1.

Gpath definē kā daļu no absorbējošā zemes seguma, kas sastopams visā attiecīgajā ceļā.

Kad avots un uztvērējs atrodas tik tuvu, ka dp ≤ 30(zs + zr ), atšķirība starp zemes segumu avota tuvumā un zemes segumu uztvērēja tuvumā ir nenozīmīga. Tāpēc, lai ievērotu šo piezīmi, zemes seguma koeficientu Gpath koriģē šādi:

G′path =		jad dp ≤ 30(zs + zr )	(2.5.14)
	Gpath	citādi

kur Gs ir zemes seguma koeficients avota zonā. Gs = 0 ceļa platformām ( 5 ), plātņu sliežu ceļiem. Gs = 1 sliežu ceļiem ar balasta slāni. Kas attiecas uz rūpnieciskiem avotiem un ražotnēm, vispārizmantojama risinājuma nav.

G var būt saistīts ar plūsmas pretestību.

2.5.b attēls

Zemes seguma koeficienta Gpath noteikšana izplatīšanās ceļā

Šajās divās nodaļās par aprēķiniem homogēnos un labvēlīgos apstākļos tiek izmantoti vispārēji apzīmējumi Gm un Gm saistībā ar zemes seguma absorbciju. 2.5.b tabulā dota atbilstība starp šiem apzīmējumiem un mainīgajiem Gpath un G′path .

Aprēķini homogēnos apstākļos

Zemes seguma izsauktu vājinājumu homogēnos apstākļos aprēķina pēc šādiem vienādojumiem:

ja Gpath ≠ 0

kur:

fm ir aplūkotās frekvenču joslas nominālā centrālā frekvence Hz, c ir skaņas ātrums gaisā (pieņem, ka tas ir 340 m/s), un Cf ir definēts kā:

kur w iegūst ar šādu vienādojumu:

Gw var būt vienāds vai nu ar Gpath , vai ar G′ path , atkarībā no tā, vai zemes seguma efektu aprēķina ar difrakciju vai bez difrakcijas, un atkarībā no tā, kāds ir zemes segums zem avota (reālais avots vai difraģēts avots). Tas ir norādīts tālākajās apakšsadaļās; kopsavilkums dots 2.5.b tabulā.

ir Aground,H apakšējā robeža.

Ceļš (S i,R) homogēnos apstākļos bez difrakcijas:

Ja ņem vērā difrakciju, Gw un Gm definīcijas sk. sadaļā par difrakciju.

ja Gpath = 0: Aground,H = – 3 dB

– 3(1 – Gm ) ņem vērā faktu, ka tad, kad avots un uztvērējs atrodas tālu viens no otra, pirmā atstarošanās avota pusē nenotiek uz platformas, bet gan uz dabīgas zemes.

Aprēķini labvēlīgos apstākļos

Zemes efektu labvēlīgos apstākļos aprēķina ar Aground,H vienādojumu, ar nosacījumu, ka tiek izdarīti šādi grozījumi:

a) 

Aground,H vienādojumā augstumus z s un z r aizstāj ar attiecīgi z s + δ z s + δ z T un z r + δ z r + δ z T, kur

		(2.5.19)

a o = 2 × 10– 4 m– 1 ir apgriezts līknes rādiuss

b) 

Aground,F apakšējā robeža ir atkarīga no ceļa ģeometrijas:

►C1    ◄

(2.5.20)

Augstuma korekcijas δ z s un δ z r izsaka skaņas viļņa izliekšanās efektu. δ z T izsaka turbulences efektu.

Gm var būt vienāds vai nu ar Gpath , vai ar G, path , atkarībā no tā, vai zemes seguma efektu aprēķina ar difrakciju vai bez difrakcijas, un atkarībā no tā, kāds ir zemes segums zem avota (reālais avots vai difraģēts avots). Tas ir sīkāk izklāstīts tālākajās apakšsadaļās.

Ceļš (S i,R) labvēlīgos apstākļos bez difrakcijas:

Ja ņem vērā difrakciju, Gw un Gm definīcijas sk. nākamajā sadaļā.

Difrakcija

Parasti difrakciju pēta virs katra šķēršļa, kas atrodas izplatīšanās ceļā. Ja ceļš ir “pietiekami augstu” virs difrakcijas malas, var noteikt Adif = 0 un aprēķināt tiešo skata līniju, proti, novērtējot Aground .

Praksē katrai frekvenču joslas centrālajai frekvencei ceļu starpību δ salīdzina ar daudzumu – λ/20. Ja šķērslis difrakciju nerada (tas ir konstatēts, piemēram, pēc Releja kritērija), nav nepieciešams aprēķināt Adif apskatītajai frekvenču joslai. Citiem vārdiem sakot, tādā gadījumā Adif = 0. Pretējā gadījumā Adif aprēķina, kā aprakstīts turpmāk. Šis likums attiecas gan uz homogēniem, gan labvēlīgiem apstākļiem un gan uz vienkāršo, gan vairākkāršo difrakciju.

Ja attiecībā uz doto frekvenču joslu izdara aprēķinu saskaņā ar šajā sadaļā aprakstīto procedūru, nosaka, ka kopējais vājinājums aprēķinos Aground ir vienāds ar 0 dB. Zemes virsmas efekts ir tieši ņemts vērā vispārīgajā difrakcijas vienādojuma aprēķinā.

Šeit piedāvātos vienādojumus izmanto, lai aprēķinātu difrakciju uz plāniem ekrāniem, bieziem ekrāniem, ēkām, bermām (dabīgām vai mākslīgām) un ap uzbērumu, izcirtumu un viaduktu malām.

Ja izplatīšanās ceļā sastopami vairāki difraģējoši šķēršļi, tos uzskata par vairākkāršu difrakciju, piemērojot nākamajā sadaļā aprakstīto procedūru par ceļu starpības aprēķināšanu.

Šeit izklāstītās procedūras izmanto, lai aprēķinātu vājinājumu gan homogēnos, gan labvēlīgos apstākļos. Staru apliekšanās ir ņemta vērā ceļu starpības aprēķinā un, lai aprēķinātu zemes virsmas efektu pirms difrakcijas un pēc tās.

Vispārīgie principi

2.5.c att. redzama vispārīgā metode, kā aprēķina difrakcijas izraisītu vājinājumu. Šī metodes pamatā ir izplatīšanās ceļa sadalīšana divās daļās: “avota puses” daļā, kas atrodas starp avotu un difrakcijas punktu, un “uztvērēja puses” daļā, kas atrodas starp difrakcijas punktu un uztvērēju.

Aprēķina šādus lielumus:

2.5.c attēls

Difrakcijas izraisīta vājinājuma aprēķina ģeometrija

kur

Zemes virsmas nelīdzenums starp avotu un difrakcijas punktu un starp difrakcijas punktu un uztvērēju ir ņemts vērā tādējādi, ka tiek aprēķināti ekvivalentie augstumi attiecībā pret vidējo zemes plakni, vispirms avota pusē, pēc tam uztvērēja pusē (divas vidējās zemes plaknes), saskaņā ar metodi, kas aprakstīta apakšsadaļā par nozīmīgiem augstumiem virs zemes.

Tīrā difrakcija

Tīras difrakcijas gadījumā (bez zemes virsmas efekta) vājinājumu apraksta šāds vienādojums:

Δdif =		if	(2.5.21)
	0	citādi

kur

λ ir viļņa garums pie attiecīgās frekvenču joslas nominālās centrālās frekvences;

δ ir ceļu starpība starp difraģēto ceļu un tiešo ceļu (sk. nākamo apakšsadaļu par ceļu starpības aprēķināšanu);

C″ ir koeficients, ko izmanto, lai ņemtu vērā vairākkāršas difrakcijas:

C″ = 1 vienkāršai difrakcijai.

Attiecībā uz vairākkāršu difrakciju, ja e ir kopējais attālums pa ceļu, O1 līdz O2 + O2 līdz O3 + O3 līdz O4 pēc “elastīgā pavediena metodes” (sk. 2.5.d un 2.5.f att.), un ja e pārsniedz 0,3 m (pretējā gadījumā C″ = 1), šo koeficientu definē šādi:

dif vērtībām ir ierobežojumi:

Ceļu starpības aprēķins

Ceļu starpību δ aprēķina vertikālā plaknē, kurā ietilpst avots un uztvērējs. Šis ir tuvinājums saistībā ar Fermā principu. Tuvinājums ir piemērojams arī šajā gadījumā (avotlīnijas). Ceļu starpību δ aprēķina, kā redzams attēlos, pamatojoties uz novērotajām situācijām.

Homogēni apstākļi

2.5.d attēls

Ceļu starpības aprēķināšana homogēnos apstākļos. O, O1 un O2 ir difrakcijas punkti

Piezīme: Katrai konfigurācijai ir dota δ izteiksme.

Labvēlīgi apstākļi

2.5.e attēls

Ceļu starpības aprēķināšana labvēlīgos apstākļos (vienkārša difrakcija)

Uzskata, ka labvēlīgos apstākļos trīs liektajiem skaņas stariem ►C1  , un  ◄ ir identisks liekuma rādiuss Γ, ko definē:

Skaņas stara liekuma garumu MN apzīmē ^MN labvēlīgos apstākļos. Šis garums ir vienāds ar:

Principā aprēķinā par ceļu starpību labvēlīgos apstākļos δF jāapskata trīs scenāriji (sk. 2.5.e att.). Praksē pietiek ar diviem vienādojumiem:

kur A ir punkts, kur krustojas taisnais skaņas stars SR un difraģējošā šķēršļa turpinājums.

Attiecībā uz vairākkāršām difrakcijām labvēlīgos apstākļos:

2.5.f attēls

Ceļu starpība labvēlīgos apstākļos, ja ir vairākkāršas difrakcijas. Aprēķina piemērs.

2.5.f att. redzamajā scenārijā ceļu starpība ir:

Vājinājuma Adif aprēķināšana

Difrakcijas izsauktu vājinājumu, ņemot vērā zemes virsmas efektu avota pusē un uztvērēja pusē, aprēķina pēc šādiem vispārīgiem vienādojumiem:

kur

Δground(S,O) aprēķināšana

kur

Δground(O,R) aprēķināšana

kur

G′path korekcija šeit nav jāņem vērā, jo uzskata, ka avots ir difrakcijas punkts. Tātad Gpath izmanto aprēķinā par zemes virsmas efektu, tostarp attiecībā uz vienādojuma zemākās robežas locekli, kas ir – 3(1 – Gpath ).

Vertikālās malas scenāriji

Kas attiecas uz rūpniecisko troksni, lai aprēķinātu difrakciju pie vertikālām malām (laterālo difrakciju), var izmantot vienādojumu (2.5.21). Tādā gadījumā ņem Adif = Δ dif(S,R) un patur locekli Aground . Bez tam Aatm un Aground aprēķina no izplatīšanās ceļa kopējā garuma. Adiv aprēķina no tiešā attāluma d. Attiecīgi vienādojumi (2.5.8) un (2.5.6) kļūst par:

Δ dif izmanto homogēnos apstākļos vienādojumā (2.5.34).

Atstarošanās uz vertikāliem šķēršļiem

Absorbcijas izsaukts vājinājums

Atstarošanos uz vertikāliem šķēršļiem risina, izmantojot šķietamos avotus. Šādi rīkojas ar atstarošanos uz ēku fasādēm un trokšņa barjerām.

Šķērsli uzskata par vertikālu, ja tā slīpums attiecībā pret vertikāli ir mazāks par 15°.

Ja runa ir par atstarošanos uz objektiem, kuru slīpums attiecībā pret vertikāli ir lielāks par vai vienāds ar 15°, objektu vērā neņem.

Atstarošanās aprēķinā neņem vērā arī šķēršļus, kuru izmērs vismaz vienā dimensijā ir mazāks par 0,5 m, izņemot īpašās konfigurācijās. ( 6 )

Jāievēro, ka šeit netiek aplūkota atstarošanās uz zemes virsmas. To ņem vērā aprēķinos par vājinājumu, ko izsauc robeža (zemes virsma, difrakcija).

Ja LWS ir avota S jaudas līmenis un αr ir šķēršļa virsmas absorbcijas koeficients, kā definēts EN 1793-1:2013, tad šķietamā avota S′ jaudas līmenis ir vienāds ar:

kur 0 ≤ αr < 1

Tad iepriekš aprakstītos izplatīšanās vājinājumus piemēro šim ceļam (šķietamais avots, uztvērējs) kā tiešam ceļam.

2.5.g attēls

Spoguļatstarošanās uz šķēršļa, ko apskata ar šķietamā avota metodi (S: avots, S′: šķietamais avots, R: uztvērējs)

Retrodifrakcijas izsaukts vājinājums

Skaņas ceļu ģeometriskajā izpētē pieņemts, ka tad, kad notiek atstarošanās uz vertikāla šķēršļa (barjersiena, ēka), stara atduršanās vieta attiecībā pret šā šķēršļa augšējo malu nosaka, cik nozīmīga vai nenozīmīga enerģijas proporcija faktiski tiek atstarota. Akustiskās enerģijas zudumu, kad stars atstarojas, sauc par retrodifrakcijas izsauktu vājinājumu.

Gadījumā, ja var notikt vairākkāršas atstarošanās starp divām vertikālām sienām, apskata vismaz pirmo atstarošanos.

Kas attiecas uz tranšejām (sk. piem., 2.5.h attēlu), retrodifrakcijas izsauktu vājinājumu piemēro katram atstarojumam uz aiztursienām.

2.5.h attēls

Četrkārtīgi atstarots skaņas stars tranšejā: faktiskais šķērsgriezums (augšā), šķērsgriezuma izklājums (apakšā).

Šajā piemērā skaņas stars sasniedz uztvērēju, “vairākas reizes caurejot” tranšejas aiztursienas, ko līdz ar to var pielīdzināt atvērumiem.

Kad aprēķina izplatīšanos pa atvērumu, skaņas lauks pie uztvērēja ir summa no tiešā lauka un lauka, ko difraģējušas atvēruma malas. Šis difraģētais lauks nodrošina pārejas nepārtrauktību starp neapēnoto un ēnas zonu. Kad stars tuvojas atvēruma malai, tiešais lauks tiek vājināts. Šis aprēķins ir identisks aprēķinam par vājinājumu, ko izraisa barjera neapēnotā zonā.

Ceļu starpība δ′, kas saistīta ar katru retrodifrakciju, ir pretēja ceļu starpībai starp S un R atbilstīgi katrai augšējai malai O, atbilstīgi izmantotajam šķērsgriezumam (sk. 2.5.i attēlu).

2.5.i attēls

Ceļu starpība attiecībā uz otro atstarošanos

“Mīnuszīme” vienādojumā (2.5.36) nozīmē, ka tiek uzskatīts, ka uztvērējs atrodas brīvajā zonā.

Retrodifrakcijas izsauktu vājinājumu Δr etrodif aprēķina pēc vienādojuma (2.5.37), kas ir līdzīgs vienādojumam (2.5.21), tikai ar citiem apzīmējumiem.

Δretrodif =		ja	(2.5.37)
	0	citādi

Šo vājinājumu piemēro tiešam staram katru reizi, kas tas “cauriet” sienu vai ēku (atstarojas uz sienas vai ēkas). Līdz ar to šķietamā avota S′ jaudas līmenis ir:

Ja izplatīšanās konfigurācijas ir sarežģītas, var pastāvēt difrakcijas starp atstarojumiem vai starp uztvērēju un atstarojumiem. Tādā gadījumā sienu radīto retrodifrakciju aplēš, izvērtējot ceļu starp avotu un pirmo difrakcijas punktu R′ (ko līdz ar to vienādojumā (2.5.36) uzskata par uztvērēju). Šo principu ilustrē 2.5.j attēls.

2.5.j attēls

Ceļu starpība difrakcijas klātbūtnē: faktiskais šķērsgriezums (augšā), šķērsgriezuma izklājums (apakšā).

Ja atstarošana ir vairākkārša, saskaita visu atsevišķo atstarojumu izraisīto atstarošanos.

2.6.    Vispārīgi noteikumi – gaisa kuģu troksnis

2.6.1.    Definīcijas un simboli

Šeit aprakstīta dažu dokumenta būtiskāko terminu nozīme. Šis uzskaitījums nav izsmeļošs; tajā iekļauti tikai bieži lietoti izteicieni un saīsinājumi. Pārējo terminu apraksts sniegts, kad tie pirmoreiz parādās tekstā.

Matemātiskie simboli (pēc terminu uzskaitījuma) ir simboli, kas izmantoti galvenās daļas vienādojumos. Citi teksta un pielikumu atsevišķās vietās izmantotie simboli ir definēti, kad tiek izmantoti.

Atgādinām lasītājam, ka šajā dokumentā vārdi skaņa un troksnis bieži lietoti kā sinonīmi. Lai gan vārdam troksnis piemīt subjektīva nokrāsa – akustikas speciālisti ar to parasti apzīmē “nevēlamu skaņu” –, gaisa kuģu trokšņa kontroles jomā ar to parasti apzīmē vienkārši skaņu – enerģiju, ko gaisā pārvada akustiskie viļņi. Simbols → apzīmē mijnorādes uz citiem sarakstā iekļautajiem terminiem.

Termini

Simboli

Indeksi

2.6.2.    Kvalitātes sistēma

Ievadvērtību pareizība

Visas avota emisijas līmeni ietekmējošās ievadvērtības, t. sk. avota atrašanās vietu, nosaka ar vismaz tādu pareizību, kas atbilst nenoteiktībai ± 2 dB(A) avota emisijas līmenī (visi pārējie parametri nemainās).

Standartvērtību izmantošana

Izmantojot šo metodi, visi ievaddati atspoguļo faktisko izmantojumu. Parasti netiek izmantotas standarta ievadvērtības vai pieņēmumi. Konkrētāk, lai noteiktu lidojuma trajektorijas, būtu jāizmanto radaru dati, ja vien tie ir pieejami un ir pietiekami kvalitatīvi. Ir pieļaujams izmantot standarta ievadvērtības un pieņēmumus, lai izmantotu modelētus maršrutus, nevis no radaru datiem atvedinātas lidojumu trajektorijas, ja reālo datu vākšana ir saistīta ar nesamērīgi augstām izmaksām.

Aprēķiniem izmantotās programmatūras kvalitāte

Aprēķinus izdara ar programmatūru, kuras piemērotība šeit aprakstītajām metodēm ir apliecināta ar testpiemēros iegūto rezultātu sertifikāciju.

2.7.    Gaisa kuģu troksnis

2.7.1.    Dokumenta mērķis un tvērums

Lai norādītu gaisa kuģu trokšņa ietekmes apmēru un pakāpi lidostu tuvumā, tiek izmantotas trokšņa kontūru kartes, kurās šī ietekme norādīta kā konkrēta trokšņa parametra vai indeksa vērtības. Kontūra ir līnija, kuras garumā indeksa vērtības ir konstantas. Šī indeksa vērtība aptver visus atsevišķos trokšņa notikumus, ko izraisījuši gaisa kuģi noteiktā laika periodā, kuru parasti mēra dienās vai mēnešos.

Troksnis noteiktos punktos uz zemes, ko rada gaisa kuģi, kuri ielido tuvējā lidlaukā vai izlido no tā, ir atkarīgs no daudziem faktoriem. Galvenie faktori ir šādi: gaisa kuģu un to spēka iekārtu tipi; pašos gaisa kuģos izmantotie jaudas režīmi, aizplākšņu stāvoklis un gaisa ātrums; attālums no konkrētiem punktiem līdz dažādām lidojuma trajektorijām; un vietējā topogrāfija un laikapstākļi. Lidostās parasti ir dažādu tipu gaisa kuģi, tiek izmantotas dažādas lidojuma procedūras un sastopami gaisa kuģi ar ļoti dažādu ekspluatācijas svaru.

Kontūras konstruē, matemātiski aprēķinot vietējā trokšņa indeksa vērtību virsmas. Šajā dokumentā sīki izskaidrots, kā aprēķināt (vienā novērošanas punktā) atsevišķa gaisa kuģa trokšņa notikuma līmeņus katram konkrētajam gaisa kuģa lidojumam vai lidojuma tipam, un šos līmeņus pēc tam vidina vai summē, lai iegūtu indeksa vērtības šajā konkrētajā punktā. Nepieciešamo indeksa vērtību virsmu iegūst, vienkārši pēc nepieciešamības atkārtojot aprēķinus attiecībā uz dažādām gaisa kuģu operācijām, turklāt īpašu uzmanību pievēršot tam, lai panāktu maksimālu efektivitāti, proti, ignorējot trokšņa ziņā nenozīmīgus notikumus (t. i., tādus, kam nav nozīmīgas ietekmes uz kopējo rādītāju).

Ja ar lidostas darbību saistītas troksni izraisošas darbības būtiski neietekmē iedzīvotāju vispārējo eksponētību gaisa kuģu troksnim un attiecīgajām trokšņa kontūrām, tās var neņem vērā. Šādas darbības ir: helikopteri, manevrēšana, dzinēju izmēģināšana un spēka palīgiekārtu izmantošana. Tomēr tas ne vienmēr nozīmē, ka šādu darbību ietekme ir nenozīmīga, un tādā gadījumā trokšņa avotus var novērtēt saskaņā ar 2.7.21. un 2.7.22. punktu.

2.7.2.    Dokumenta apraksts

Trokšņa kontūru konstruēšanas process redzams 2.7.a attēlā. Kontūras gatavo dažādiem nolūkiem, un tas zināmā mērā nosaka avotiem un ievaddatu priekšapstrādei izvirzītās prasības. Gatavojot kontūras, kas attēlo trokšņa agrāko ietekmi, var izmantot faktiskos datus par gaisa kuģu operācijām (pārvietošanās operācijām, svaru, ar radaru izmērītajām lidojuma trajektorijām utt.). Kontūras, ko izmanto plānošanas nolūkiem, pašsaprotamu iemeslu dēļ vairāk pamatojas uz prognozēm par satiksmi, lidojumu maršrutiem un nākotnes gaisa kuģu lidtehniskajiem un trokšņa parametriem.

2.7.a attēls

Trokšņa kontūru konstruēšanas process

Lai no kāda avota būtu iegūti lidojumu dati, katru atsevišķu gaisa kuģa operāciju (ielidošana un izlidošana) definē šādi parametri: lidojuma trajektorijas ģeometrija un gaisa kuģa trokšņa emisija, gaisa kuģim virzoties pa šo trajektoriju (operācijas, kas no trokšņa emisijas un lidojuma trajektorijas viedokļa ir identiskas, aprēķinā iekļauj vienkārši ar reizināšanu). Trokšņa emisija ir atkarīga no gaisa kuģa raksturlielumiem, lielākoties no tā dzinēju ģenerētās jaudas. Ieteicamā metodoloģija paredz, ka lidojuma trajektorija jāsadala segmentos. 2.7.3. līdz 2.7.6. sadaļā izklāstīti šīs metodoloģijas elementi un izskaidrots tās pamatā esošais segmentācijas princips, kā arī tas, ka novērojamais trokšņa notikuma trokšņa līmenis ir summa no visiem “trokšņa ziņā nozīmīgajiem” lidojuma trajektorijas segmentiem, no kuriem katru var aprēķināt neatkarīgi no pārējiem. 2.7.3. līdz 2.7.6. sadaļā arī sniegts vispārīgs apraksts par prasībām, kādas izvirzītas ievaddatiem, lai izveidotu trokšņa kontūru kopumu. Sīkas specifikācijas par nepieciešamajiem operatīvajiem datiem ir izklāstītas A papildinājumā.

2.7.7. līdz 2.7.13. sadaļā ir aprakstīts, kā aprēķina lidojuma trajektorijas segmentus no priekšapstrādātiem ievaddatiem. Tas paredz, ka tiks izmantota gaisa kuģa lidojuma lidtehnisko datu analīze, kurai nepieciešamie vienādojumi ir izklāstīti B papildinājumā. Lidojuma trajektorijas ir ļoti mainīgas – gaisa kuģi, kas virzās pa kādu maršrutu, novirzās kādas joslas robežās, kam par iemeslu ir dažādi atmosfēriskie apstākļi, gaisa kuģu svars, gaisa kuģa vadīšanas paņēmieni, gaisa satiksmes vadības ierobežojumi utt. Tas tiek ņemts vērā, katra lidojuma trajektoriju aprakstot statistiski – kā centrālo jeb “maģistrālo” trajektoriju, kuras tuvumā atrodas izkliedētu trajektoriju kopums. Tas ir izskaidrots 2.7.7. līdz 2.7.13. sadaļā; papildu informācija sniegta C papildinājumā.

2.7.14. līdz 2.7.19. sadaļā izklāstīta kārtība, kas jāievēro, aprēķinot viena atsevišķa trokšņa notikuma trokšņa līmeni – trokšņa, ko kādā punktā uz zemes radījusi viena gaisa kuģa operācija. D papildinājumā aplūkota NPD datu pārrēķināšana tādiem apstākļiem, kas atšķiras no references apstākļiem. E papildinājumā sniegts skaidrojums par akustisko dipolavotu, kas modelī izmantots, lai noteiktu skaņas izstarojumu no lidojuma trajektorijas galīga garuma segmentiem.

Lai piemērotu 3. un 4. nodaļā aprakstītos modeļus, vajadzīga ne tikai informācija par attiecīgajām lidojuma trajektorijām, bet arī dati par attiecīgā gaisa kuģa trokšņa un lidtehniskajiem parametriem.

Galvenais veicamais aprēķins ir noteikt atsevišķas gaisa kuģa operācijas skaņas līmeni vienā novērošanas punktā. Šis process ir jāatkārto attiecībā uz visām gaisa kuģa operācijām katrā no norādītajām punktu kopām, kas aptver nepieciešamo trokšņa kontūru paredzamo laukumu. Katrā punktā trokšņa notikuma līmeņi tiek summēti vai vidināti, lai iegūtu “summāro līmeni” vai trokšņa indeksa vērtību. Šī procesa daļa ir aprakstīta 2.7.20. sadaļā un 2.7.23. līdz 2.7.25. sadaļā.

2.7.26. līdz 2.7.28. sadaļā sniegts kopsavilkums par variantiem un prasībām attiecībā uz trokšņa kontūru salāgošanu ar trokšņa indeksa vērtību kopām. Tajās sniegtas norādes par kontūru veidošanu un pēcapstrādi.

2.7.3.    Segmentācijas koncepcija

Datubāze satur pamatinformāciju par trokšņa-jaudas-attāluma sakarībām (NPD) par katru konkrēto gaisa kuģi. Tās nosaka, kādi – vienmērīgā, taisnā lidojumā references ātrumā un norādītajos references atmosfēriskajos apstākļos, un norādītajā lidojuma konfigurācijā – ir uztvertie skaņas notikuma līmeņi (gan maksimālie, gan laikā integrētie) tieši zem gaisa kuģa ( 7 ) atkarībā no attāluma. Trokšņa modelēšanas nolūkā svarīgāko vilces jaudu atveido ar troksni saistīts jaudas parametrs; parasti izmantotais parametrs ir koriģētā neto vilce. No datubāzes izgūtos trokšņa notikuma bāzes līmeņus koriģē, ņemot vērā, pirmkārt, starpību starp faktiskajiem (t. i. modelētajiem) un references atmosfēriskajiem apstākļiem un gaisa kuģa ātrumu (ja runa ir par skaņas ekspozīcijas līmeņiem) un, otrkārt, ja uztveršanas punkti neatrodas tieši zem gaisa kuģa, starpību starp lejup izstarotu un laterāli izstarotu troksni. Šo laterālo starpību izraisa laterālais vērsums (dzinēja uzstādīšanas vietas efekts) un laterālais vājinājums. Tomēr arī tādējādi koriģētie trokšņa notikuma līmeņi ir piemērojami tikai kopējam troksnim, ko rada gaisa kuģis stabilā horizontālā lidojumā.

Segmentācija ir process, ar kuru ieteiktajā trokšņa kontūru modelī tiek adaptēti NPD dati (kas attiecas uz bezgalīgu trajektoriju) un dati par laterālo korekciju, lai varētu aprēķināt troksni, kas uztvērēju sasniedz, ja lidojuma trajektorija ir nevienmērīga, t. i., tāda, pie kuras gaisa kuģa lidojuma konfigurācija ir mainīga. Lai aprēķinātu gaisa kuģa vienas operācijas skaņas līmeni, lidojuma trajektoriju atveido ar secīgiem, taisniem segmentiem, no kuriem katru var uzskatīt par galīgu daļu no bezgalīgas trajektorijas, par kuru ir zināmas NPD vērtības un laterālās korekcijas. Trokšņa notikuma maksimālais līmenis ir vienkārši atsevišķo segmentu lielākā vērtība. Visa trokšņa notikuma laikā integrēto līmeni aprēķina, summējot troksni, kas uztverts no pietiekama segmentu skaita, t. i., no segmentiem, kam ir būtisks devums kopējā notikuma trokšņa līmenī.

Metode, ar kuru aplēš, cik daudz trokšņa viens galīgs segments dod kāda trokšņa notikuma integrētajā trokšņa līmenī, ir tīri empīriska. Skaņas enerģijas koeficients F – segmenta troksnis, kas izteikts kā proporcija no kopējā bezgalīgās trajektorijas trokšņa – ir aprakstīts ar samērā vienkāršu izteiksmi, kurā ņemts vērā gaisa kuģa trokšņa gareniskais vērsums un “skats” uz šo segmentu no novērošanas punkta. Viens no iemesliem, kāpēc šim nolūkam der vienkārša, empīriska metode, ir tas, ka parasti lielākā daļa trokšņa nāk no tuvākā (parasti – blakus esošā) segmenta, kur uztvērējam vistuvākais pietuvošanās punkts atrodas segmenta iekšienē (nevis vienā no tā galiem). Tas nozīmē, ka aplēses par troksni no blakus neesošiem segmentiem var būt jo aptuvenākas, jo tālāk šie segmenti atrodas no uztvērēja, un tas būtiski nepasliktina pareizību.

2.7.4.    Lidojuma trajektorijas: ceļa līnijas un profili

Modelēšanas kontekstā lidojuma trajektorija pilnībā apraksta gaisa kuģa kustību telpā un laikā ( 8 ). Kopā ar dzinēja vilci (vai citu ar troksni saistītu jaudas parametru) šī ir informācija, kas nepieciešama, lai aprēķinātu radīto troksni. Ceļa līnija ir lidojuma trajektorijas vertikāla projekcija uz zemes. Kombinācijā ar vertikālo lidojuma profilu tas ļauj izveidot trīsdimensionālu lidojuma trajektoriju. Modelēšana ar segmentācijas paņēmienu paredz, ka gaisa kuģa katras atsevišķas operācijas trajektoriju apraksta, izmantojot secīgu taisnu segmentu virkni. Segmentācijas paņēmienu nosaka nepieciešamība sabalansēt pareizību un efektivitāti – ir nepieciešams pietiekami precīzs tuvinājums reālajai izliektajai lidojuma trajektorijai, tajā pašā laikā līdz minimumam samazinot nepieciešamās skaitļošanas jaudas un vajadzīgos datus. Katrs segments definējams ar tā beigu punktu ģeometriskajām koordinātām un saistītajiem gaisa kuģa ātruma un dzinēju jaudas parametriem (no kā ir atkarīga skaņas emisija). Lidojuma trajektorijas un dzinēju jaudu var noteikt ar vairākiem paņēmieniem, no kuriem galvenie ir: a) procedūras etapu virknes sintēze un b) izmērīto lidojuma profila datu analīze.

Lidojuma trajektorijas sintēze (a) nozīmē, ka nepieciešamas zināšanas (vai pieņēmumi) par ceļa līnijām un to laterālajām novirzēm, gaisa kuģa svaru, ātrumu, aizplākšņu pozīciju, vilces vadības procedūrām, lidostas pacēlumu, vēju un gaisa temperatūru. Vienādojumi lidojuma profila aprēķināšanai no vajadzīgajiem vilces un aerodinamiskajiem parametriem ir doti B papildinājumā. Katrs vienādojums satur koeficientus (un/vai konstantes), kuru pamatā ir empīriski dati par katru konkrēto gaisa kuģu tipu. Aerodinamiskās veiktspējas vienādojumi B papildinājumā ļauj aplūkot jebkādas gaisa kuģa ekspluatācijas svara un lidojuma procedūras saprātīgas kombinācijas, tostarp operācijas ar atšķirīgu pilno pacelšanās svaru.

Izmērīto datu – kas iegūti no lidojuma parametru reģistratora, radara vai citas gaisa kuģa izsekošanas aparatūras – analīze (b) paredz “reverso inženieriju”, t. i., būtībā tas ir sintēzei (a) pretējs process. Tā vietā, lai gaisa kuģa un spēka iekārtu stāvokli lidojuma segmentu galapunktos aplēstu, integrējot to vilces un aerodinamisko spēku ietekmi, kas iedarbojas uz korpusu, šie spēki tiek aplēsti, diferencējot korpusa augstuma un ātruma izmaiņas. Lidojuma trajektoriju informācijas apstrādes procedūras ir aprakstītas 2.7.12. sadaļā.

Teorētiski ideālā trokšņa modelī būtu iespējams neatkarīgi attēlot katru atsevišķo lidojumu; tas garantētu, ka tiek precīzi ņemta vērā lidojuma trajektoriju telpiskā izkliede, kas var būt ļoti nozīmīga. Tomēr, lai datu sagatavošanas un skaitļošanas laiks nepārsniegtu saprātīgas robežas, parastā prakse ir lidojuma trajektoriju joslas atveidot kā nelielu skaitu laterāli nobīdītu “pakārtoto līniju”. (Vertikālo izkliedi parasti pietiekami apmierinoši attēlo, ņemot vērā to, kā gaisa kuģu atšķirīgais svars ietekmē vertikālos profilus.)

2.7.5.    Gaisa kuģu trokšņa un lidtehniskie raksturojumi

I papildinājumā iekļautā ANP datubāze aptver vairumu esošo gaisa kuģu tipu. Ja dati par kādu gaisa kuģa tipu vai modifikāciju datubāzē nav iekļauti, tad vislabāk izmantot datus par citiem, parasti līdzīgiem gaisa kuģiem, kas ir iekļauti datubāzē.

ANP datubāzē iekļauti standarta “procedūras etapi”, lai būtu iespējams izveidot lidojuma profilus vismaz vienai kopīgai trokšņa mazināšanas procedūrai pie izlidošanas. Jaunākie datubāzes ieraksti aptver divas dažādas procedūras trokšņa mazināšanai pie izlidošanas.

2.7.6.    Lidostu un gaisa kuģu operācijas

Tālāk aprakstīti konkrēti dati, kas nepieciešami, lai aprēķinātu trokšņa kontūras konkrētā lidostas scenārijā.

Vispārīgi dati par lidostu

Dati par skrejceļu

Par katru skrejceļu:

Dati par ceļa līnijām

Gaisa kuģu ceļa līnijas apraksta ar koordinātu virkni (horizontālajā) zemes plaknē. Tas, no kāda avota iegūst datus par ceļa līnijām, ir atkarīgs no tā, vai ir pieejami attiecīgi radara dati. Ja radara dati ir pieejami, ar datu statistiskās analīzes paņēmienu nosaka ticamu maģistrālo ceļa līniju un attiecīgās saistītās (izkliedētās) pakārtotās līnijas. Ja radara dati nav pieejami, maģistrālās ceļa līnijas parasti konstruē, izmantojot pienācīgu informāciju par procedūrām, piem., izmanto standarta instrumentālās izlidošanas procedūras, kas aprakstītas Aeronavigācijas informācijas publikācijās. Šis tradicionālais apraksts ietver šādu informāciju:

Šis ir informācijas minimums, kas nepieciešams, lai definētu pamata (maģistrālo) ceļa līniju. Tomēr, ja vidējos trokšņa līmeņus aprēķina, pamatojoties uz pieņēmumu, ka gaisa kuģis precīzi ievēro nominālo maršrutu, var rasties lokalizētas kļūdas par vairākiem decibeliem. Tāpēc ir jāatveido arī laterālā izkliede, kālab ir vajadzīga šāda papildu informācija:

Dati par gaisa satiksmi

Dati par gaisa satiksmi ir:

Vairums trokšņa deskriptoru paredz, ka notikumiem (t. i., gaisa kuģa operācijām) jābūt definētiem kā vidējām dienas vērtībām konkrētajā diennakts periodā (piem., diena, vakars vai nakts) – sk. 2.7.23. līdz 2.7.25. sadaļu.

Topogrāfiskie dati

Parasti zemes reljefs lidostu apkaimē ir salīdzinoši līdzens, tomēr ne vienmēr, un dažreiz var rasties vajadzība ņemt vērā reljefa pacēluma atšķirības attiecībā pret lidostas references pacēlumu. Reljefa pacēluma ietekme var būt sevišķi nozīmīga pieejas ceļu tuvumā, kur gaisa kuģis pārvietojas samērā nelielā augstumā.

Apvidus reljefa pacēluma datus parasti norāda kā (x,y,z) koordinātu kopu taisnlenķa koordinātu tīklā ar noteikta lieluma rūtīm. Tomēr pacēluma tīkla parametri var atšķirties no trokšņa aprēķināšanai izmantotā tīkla parametriem. Tādā gadījumā, lai aplēstu attiecīgās z koordinātas trokšņa aprēķināšanas tīklā, var izmantot lineāro interpolāciju.

Visaptveroša analīze par ļoti nelīdzenas zemes virsmas iespaidu uz skaņas izplatīšanos ir sarežģīta un šī metode to neparedz. Mērenu nelīdzenumu var ņemt vērā ar pieņēmumu par zemes “pseidolīdzenumu”; t. i., vienkārši paaugstināt vai pazemināt zemes virsmas horizontālās plaknes līmeni līdz vietējam zemes virsmas pacēlumam (attiecībā pret zemes virsmas references plakni) katrā uztveršanas punktā (sk. 2.7.4. sadaļu).

References apstākļi

Gaisa kuģu trokšņa un lidtehniskie dati (ANP dati) ir izteikti atbilstīgi standarta references apstākļiem, ko plaši izmanto lidostu trokšņa pētījumos (sk. D papildinājumu).

NPD datu references apstākļi

Standartizētus gaisa kuģu trokšņa mērījumus izdara 1,2 m virs zemes virsmas. Tomēr tas nav speciāli jāņem vērā, jo modelēšanas nolūkiem var pieņemt, ka trokšņa notikuma līmeņi ir samērā neatkarīgi no uztvērēja augstuma ( 10 ).

Aplēsto un izmērīto lidostu trokšņa līmeņu salīdzinājums liecina, ka var pieņemt, ka NPD datus var piemērot, kad vidējie apstākļi virsmas tuvumā ir šādā diapazonā:

Uzskata, ka šis diapazons aptver apstākļus, kas sastopami lielākajā daļā pasaules lielāko lidostu. D papildinājumā izklāstīta metode, kā NPD datus pārrēķināt lokālajiem vidējiem apstākļiem, kas šajā diapazonā neietilpst; ekstremālos gadījumos ierosināts sazināties ar attiecīgajiem gaisa kuģu ražotājiem.

References apstākļi lidmašīnu aerodinamiskajiem un dzinēju datiem

Lai gan tieši šie apstākļi ir pamatā ANP datubāzē esošajiem aerodinamiskajiem datiem un dzinēju datiem, šos datus tabulu veidā var izmantot no references vērtības atšķirīgiem skrejceļu pacēlumiem un vidējai gaisa temperatūrai ECAC valstīs, un tas būtiski neietekmē summārā vidējā skaņas līmeņa aprēķināto kontūru pareizību (sk. B papildinājumu).

ANP datubāze satur aerodinamiskos datus par pacelšanās un nosēšanās pilno svaru, kas norādīts 3. un 4. punktā. Lai gan summāro trokšņa līmeņu aprēķināšanai paši aerodinamiskie dati nav jākoriģē par citām pilnā svara vērtībām, aprēķiniem (ko veic saskaņā ar B papildinājumā izklāstītajām procedūrām) par pacelšanās un augstuma uzņemšanas lidojuma profiliem jābalstās uz attiecīgajām ekspluatācijas pilnā pacelšanās svara vērtībām.

2.7.7.    Lidojuma trajektorijas apraksts

Trokšņa modelēšanā katra atsevišķa gaisa kuģa operācija ir jāapraksta ar tās trīsdimensionālo lidojuma trajektoriju un dzinēju jaudas un ātruma izmaiņām šajā trajektorijā. Parasti viena modelētā operācija ir reprezentatīva visas lidostas satiksmes apakškopai, piemēram, (hipotētisko) identisko operāciju skaitam ar to pašu gaisa kuģu tipu, svaru un ekspluatācijas procedūru vienā ceļa līnijā. Šī ceļa līnija pati var būt kāda no vairākām izkliedētām “pakārtotajām līnijām”, ko izmanto, lai modelētu vairāku līniju joslu vienā dotajā maršrutā. Visas norādītās ceļa līniju joslas, vertikālos profilus un gaisa kuģa ekspluatācijas parametrus nosaka, vadoties no scenārija ievaddatiem un datiem par gaisa kuģi no ANP datubāzes.

Trokšņa-jaudas-attāluma (NPD) dati (ANP datubāzē) nosaka, kāds ir trokšņa līmenis, ko rada gaisa kuģis, kas ar konstantu ātrumu un jaudu virzās pa idealizētām, horizontālām, bezgalīga garuma lidojuma trajektorijām. Lai šos datus pielāgotu lidojuma trajektorijām lidostas rajonā, kam raksturīgas biežas jaudas un ātruma izmaiņas, katru trajektoriju sadala taisnos nogriežņos jeb segmentos; pēc tam novērošanas punktā katrā šādā segmentā radušos troksni summē.

2.7.8.    Lidojuma trajektorijas un lidojuma konfigurācijas sakarības

Gaisa kuģa kustības trīsdimensionālā lidojuma trajektorija nosaka, kādi ir skaņas starošanas un izplatīšanās ģeometriskie aspekti posmā starp gaisa kuģi un novērotāju. Pie konkrēta gaisa kuģa svara un īpašos atmosfēriskajos apstākļos lidojuma trajektoriju pilnībā nosaka jaudas režīmu secība, aizplākšņu pozīcijas un augstuma izmaiņas, ko izdara pilots (vai automātiskā lidojuma vadības sistēma), lai ievērotu gaisa satiksmes vadības noteikto maršrutu, augstumu un ātrumu – saskaņā ar gaisa kuģa ekspluatanta standarta procedūrām. Ar šādiem rīkojumiem un darbībām lidojuma trajektorija tiek sadalīta skaidri noteiktos posmos, kas dabiski veido segmentus. Horizontālajā plaknē tie ir taisni posmi, ko norāda kā attālumu līdz nākamajam pagriezienam, un pagriezieni, ko norāda kā rādiusu un kursa maiņu. Vertikālajā plaknē segmentu robežas nosaka laiks un/vai attālums, kas nepieciešams, lai panāktu nepieciešamās turpgaitas ātruma un/vai augstuma izmaiņas pie dotajiem jaudas parametriem un aizplākšņu stāvokļa. Attiecīgās vertikālās koordinātas bieži sauc par profila punktiem.

Trokšņa modelēšanā informāciju par lidojuma trajektoriju iegūst vai nu ar pilota izpildīto procedūras etapu sintēzi, vai ar radara datu (faktisko nolidoto trajektoriju fiziski mērījumi) analīzi. Lai kāda metode tiktu izmantota, gan horizontālās, gan vertikālās lidojuma trajektorijas aprises tiek atveidotas kā segmenti. Horizontālā aprise (t. i., trajektorijas divdimensionāla projekcija uz zemes) ir ceļa līnija, ko nosaka ielidošanas vai izlidošanas maršruts. Vertikālā aprise, ko parāda profila punkti, un saistītie lidojuma parametri – ātrums, sānsveres leņķis un jaudas režīms – kopā nosaka lidojuma profilu, kas ir atkarīgs no lidojuma procedūras, kuru parasti paredz gaisa kuģa ražotājs un/vai ekspluatants. Lidojuma trajektoriju konstruē, sapludinot divdimensionālo lidojuma profilu ar divdimensionālo ceļa līniju, tā iegūstot trīsdimensionālās lidojuma trajektorijas segmentu virkni.

Jāatceras, ka pie dotā procedūras etapu kopuma profils ir atkarīgs no ceļa līnijas; piem., pie tādas pašas vilces un ātruma gaisa kuģa augstuma uzņemšanas ātrums (kāpšanas spēja) pagriezienos ir mazāks nekā taisnā lidojumā. Lai gan norādījumos izklāstīts, kā šī sakarība ņemama vērā, jāatzīst, ka tas parasti prasītu pārmērīgi lielus skaitļošanas resursus un ka lietotāji drīzāk dotu priekšroku pieņēmumam, ka trokšņa modelēšanā lidojuma profilu un ceļa līniju var uzskatīt par neatkarīgiem lielumiem; t. i., nekādi pagriezieni neietekmē augstuma uzņemšanas profilu. Tomēr ir svarīgi novērtēt pagriezienam nepieciešamā sānsveres leņķa izmaiņas, jo tas būtiski ietekmē skaņas emisijas vērsumu.

No lidojuma trajektorijas segmenta uztvertais trokšņa līmenis ir atkarīgs no segmenta ģeometriskajiem parametriem attiecībā pret novērotāju un no gaisa kuģa lidojuma konfigurācijas. Tomēr šie parametri ir savstarpēji atkarīgi – viena parametra izmaiņas izraisa otra parametra izmaiņas, un ir jānodrošina, ka visos trajektorijas punktos gaisa kuģa konfigurācija ir saskanīga ar tā kustību pa šo trajektoriju.

Ja tiek izdarīta lidojuma trajektorijas sintēze, t. i., lidojuma trajektorija tiek konstruēta no virknes “procedūras etapu”, ar ko apraksta pilota izvēlēto dzinēju jaudu, aizplākšņu leņķi un paātrinājumu/vertikālo ātrumu, tad ir jāaprēķina tieši kustība. Ja tiek izdarīta lidojuma trajektorijas analīze, rīkojas pretēji: dzinēju jaudu aplēš pēc novērotās gaisa kuģa kustības, ko nosaka no radara datiem vai dažkārt, īpašu pētījumu gaitā, no gaisa kuģa lidojuma parametru reģistratora datiem (lai gan tādā gadījumā bieži vien šie dati jau satur informāciju par dzinēju jaudu). Jebkurā gadījumā trokšņa aprēķināšanā jāizmanto visu segmenta beigu punktu koordinātas un lidojuma parametri.

B papildinājumā sniegti vienādojumi, kas atklāj sakarību starp gaisa kuģa kustību un spēkiem, kuri iedarbojas uz gaisa kuģi, un izskaidrots, kā šos vienādojumus risina, lai varētu noteikt lidojuma trajektorijas veidojošo segmentu raksturlielumus. Dažādie segmenta tipi (un attiecīgās sadaļas B papildinājumā) ir: pacelšanās ieskrējiens (B5), augstuma uzņemšana pie konstanta ātruma (B6), pazeminātas jaudas režīms (B7), augstuma uzņemšana ar paātrinājumu un aizplākšņu ievilkšana (B8), augstuma uzņemšana un paātrinājums pēc aizplākšņu ievilkšanas (B9), augstuma un ātruma samazināšana (B10) un nosēšanās beigu posms (pieeja) (B11).

Praksē modelēšanā nav iespējams izvairīties no dažādas pakāpes vienkāršošanas – tas atkarīgs no pielietojuma rakstura, rezultātu nozīmības un pieejamiem resursiem. Vispārīgs vienkāršošanas pieņēmums (pat pašos sarežģītākajos pielietojumos) ir šāds: lidojuma trajektoriju izkliede, lidojumu profili un konfigurācijas visās pakārtotajās ceļa līnijās ir identiski tiem, kas raksturīgi maģistrālajai ceļa līnijai. Tā kā jāizmanto vismaz 6 pakārtotās līnijas (sk. 2.7.11. sadaļu), tas ievērojami samazina skaitļošanas apmērus, taču tikai niecīgā mērā mazina datu ticamību.

2.7.9.    Lidojuma trajektoriju datu avoti

Radara dati

Lai gan gaisa kuģa lidojuma parametru reģistratori var nodrošināt ļoti augstas kvalitātes datus, trokšņa modelēšanas vajadzībām tos ir grūti iegūt, tāpēc radara datus var uzskatīt par visvieglāk pieejamo informācijas avotu par faktiskajām lidojuma trajektorijām lidostās ( 11 ). Tā kā šos datus parasti var iegūt no lidostas trokšņa un lidojuma trajektoriju monitoringa sistēmām, tos aizvien vairāk izmanto trokšņa modelēšanā.

Sekundārais novērošanas radars gaisa kuģa lidojuma trajektoriju atveido kā atrašanās vietas koordinātu virkni ar starplaikiem, kas vienādi ar radara skenera apgriešanās periodu, parasti aptuveni 4 sekundes. Gaisa kuģa atrašanās vietu virs zemes nosaka polārajās koordinātās (attālums un azimuts) no atstarotā radara signāla (lai gan parasti monitoringa sistēma šos datus pārveido Dekarta koordinātās); tā augstumu ( 12 ) mēra paša gaisa kuģa altimetrs un automātiskajai lidojuma vadības sistēmai nosūta uztvērējraidītājs, kura darbību ierosina radars. Tomēr radiotraucējumu un nepietiekamas datu izšķirtspējas dēļ atrašanās vieta var būt noteikta ar nozīmīgu kļūdu (lai gan tas neietekmē gaisa satiksmes vadību). Tāpēc, ja ir vajadzīga gaisa kuģa konkrētas operācijas lidojuma trajektorija, dati ir jāizlīdzina ar piemērotu līknes piemeklēšanas metodi. Tomēr trokšņa modelēšanā parasti nepieciešams lidojuma trajektoriju joslas statistisks apraksts; piem., par visiem lidojumiem maršrutā vai tikai par tādiem, ko izpilda konkrēta tipa gaisa kuģi. Tādos gadījumos ar attiecīgo statistiku saistītās mērījumu kļūdas vidināšanas procesā var samazināt līdz nenozīmībai.

Procedūras etapi

Daudzos gadījumos nav iespējams modelēt lidojumu trajektorijas, balstoties uz radara datiem, jo vai nu nav pieejami nepieciešamie resursi, vai scenārijs attiecas uz nākotni un attiecīgu radara datu nav.

Ja radara datu nav vai ja to izmantošana nav lietderīga, lidojuma trajektorijas jāaplēš, pamatojoties uz norādījumiem par lidojumu izpildi, piemēram, norādījumiem, ko lidojuma apkalpes saņem no AIP un gaisa kuģa ekspluatācijas rokasgrāmatām, ko šajā dokumentā sauc par “procedūras etapiem”. Nepieciešamības gadījumā no gaisa satiksmes vadības iestādēm un gaisa kuģu ekspluatantiem var saņemt konsultācijas par to, kā šādi materiāli interpretējami.

2.7.10.    Koordinātu sistēmas

Vietējā koordinātu sistēma

Vietējā koordinātu sistēma (x,y,z) ir Dekarta koordinātu sistēma, un tās sākumpunkts (0,0,0) ir lidlauka kontrolpunktā (XARP,YARP,ZARP ), kur ZARP ir lidlauka references augstums, bet z = 0 apzīmē nominālo zemes plakni, uz kuras parasti aprēķina kontūras. Gaisa kuģa kursu ξ xy plaknē mēra pulksteņrādītāja kustības virzienā no magnētiskajiem ziemeļiem (sk. 2.7.b attēlu). Visi novērošanas punkti, aprēķina bāzes koordinātu tīkls un trokšņa kontūras punkti tiek izteikti vietējās koordinātās ( 13 ).

2.7.b attēls

Vietējā koordinātu sistēma (x,y,z) un ceļa līnijas fiksētā koordināta s

Ceļa līniju fiksēto koordinātu sistēma

Šī koordināta ir specifiska katrai ceļa līnijai, un ar to atveido attālumu s, ko mēra pa ceļa līniju lidojuma virzienā. Izlidošanas ceļa līnijām s mēra no ieskrējiena sākuma, bet pieejas ceļa līnijām – no nosēšanās sliekšņa. Tādējādi lielums s ir negatīvs zonās

Tādus lidojuma izpildes parametrus kā augstums, ātrums un jaudas režīms izsaka kā funkcijas no s.

Gaisa kuģa koordinātu sistēma

Atskaites punkts gaisa kuģa fiksētajā Dekarta koordinātu sistēmā (x′,y′,z′) ir gaisa kuģa faktiskā atrašanās vieta. Asu sistēmu nosaka augstuma uzņemšanas leņķis γ, lidojuma virziens ξ un sānsveres leņķis ε (sk.2.7.c. att.).

2.7.c. attēls

Gaisa kuģa fiksētā koordinātu sistēma (x′,y′,z′)

Topogrāfijas ievērošana

Gadījumos, kad jāņem vērā topogrāfija (sk. 2.7.6. sadaļu), gaisa kuģa augstuma koordināta z ir jāaizstāj ar z′ = z – zo (kur zo ir novērotāja atrašanās vietas O koordināta z), kad tiek aplēsts izplatīšanās attālums d. Ģeometriskieparametri nogrieznī starp gaisa kuģi un novērotāju ir parādīti 2.7.d. attēlā. Lielumu d un ℓ definīcijas sk. 2.7.14. līdz 2.7.19. sadaļā ( 14 ).

2.7.d attēls

Zemes virsmas pacēlums gar ceļa līniju (pa kreisi) un sāņus tai (pa labi)

(Nominālā zemes plakne z = 0 cauriet lidlauka kontrolpunktu. O ir novērotāja atrašanās vieta)

2.7.11.    Ceļa līnijas

Maģistrālās ceļa līnijas

Maģistrālā ceļa līnija nosaka tādu ceļa līniju joslas centru, pa kurām virzās gaisa kuģi, izpildīdami konkrētu maršrutu. Gaisa kuģa trokšņa modelēšanā to definē vai nu ar i) preskriptīviem izpildes datiem (piem., norādījumi pilotiem, kas apkopoti AIP), vai ar ii) radara datu statistisko analīzi, kā izklāstīts 2.7.9. sadaļā – ja tie ir pieejami un atbilst modelēšanas pētījuma vajadzībām. Ceļa līnijas konstruēšana pēc lidojuma izpildes norādījumiem parasti ir samērā vienkārša, jo saskaņā ar tiem veidojas virkne no vairākiem posmiem, kas ir vai nu taisni nogriežņi (nosaka attālums un kurss), vai riņķa līnijas loki (nosaka pagrieziena leņķiskais ātrums un kursa maiņa); ilustrāciju sk. 2.7.e. attēlā.

2.7.e attēls

Ceļa līnijas ģeometrija: pagriezieni un taisni segmenti

Maģistrālās līnijas konstruēšana pēc radara datiem ir sarežģītāka, pirmkārt, tāpēc, ka faktiskos pagriezienus izdara ar dažādu leņķisko ātrumu, un, otrkārt, tāpēc, ka datu izkliedes dēļ līnija kļūst neskaidra. Kā izskaidrots iepriekš, formalizētas procedūras vēl nav izstrādātas, un ierastā prakse ir taisnos un liektos segmentus salāgot ar vidējām pozīcijām, kas aprēķinātas no radara ceļa līnijas šķērsgriezumiem noteiktos attālumos maršrutā. Domājams, ka nākotnē tiks radīti skaitļošanas algoritmi šādu uzdevumu veikšanai, bet pagaidām modelēšanas speciālistam pašam jāpieņem lēmums, kā vislabāk izmantot pieejamos datus. Ļoti būtisks faktors ir tas, ka gaisa kuģa ātrums un pagrieziena rādiuss nosaka sānsveres leņķi un ka (kā izklāstīts 2.7.19. sadaļā) skaņas starojuma asimetrija lidojuma trajektorijas apkaimē nosaka troksni uz zemes, gluži tāpat kā lidojuma trajektorijas pozīcijas.

Teorētiski līgana pāreja no lidojuma taisnā segmentā uz pagriezienu ar fiksētu rādiusu nozīmē, ka nekavējoties jāieņem sānsveres leņķis ε, kas ir fiziski nepiespējami. Faktiski ir jāpatērē noteikts laiks, lai sānsveres leņķis sasniegtu vērtību, kas nepieciešama, lai uzturētu norādīto ātrumu un pagrieziena rādiusu r, un šajā laikā pagrieziena rādiuss samazinās no bezgalības līdz r. Modelēšanā rādiusa pārejas vērtības var neņemt vērā un pieņemt, ka sānsveres leņķis pastāvīgi palielinās no nulles (vai citas sākumvērtības) līdz ε pagrieziena sākumā un ka tā ir nākamā ε vērtība pagrieziena beigās ( 15 ).

Ceļa līniju izkliede

Ja iespējams, laterālās dispersijas un reprezentatīvu pakārtoto līniju definēšanā jābalstās uz attiecīgo agrāko pieredzi pētāmajā lidostā; parasti tiek analizēti radara datu paraugi. Pirmais solis ir datus sagrupēt pa maršrutiem. Izlidošanas līnijām ir raksturīga ievērojama laterālā dispersija, kas ir jāņem vērā, lai modelēšana būtu precīza. Ielidošanas līnijas parasti saplūst ļoti šaurā joslā pie pieejas pēdējā posma trajektorijas, un ar to parasti ir pietiekami, lai atveidotu visas ielidošanas ar vienu ceļa līniju. Tomēr, ja pieejas līniju joslas trokšņa kontūras robežās ir platas, tās var nākties atveidot ar pakārtotajām līnijām tāpat kā izlidošanas maršrutus.

Ierastā prakse ir datus par vienu maršrutu uzskatīt par vienu paraugkopu, t. i., uzskatīt, ka to atveido ar vienu maģistrālo ceļa līniju un vienu izkliedēto pakārtoto līniju kopu. Tomēr, ja apsekošana liecina, ka dati par dažādu kategoriju gaisa kuģiem vai operācijām būtiski atšķiras (piem., ja lieliem un maziem gaisa kuģiem ir būtiski atšķirīgi pagrieziena rādiusi), tad var būt vēlams datus iedalīt sīkāk pēc līniju joslu atšķirībām. Katrai joslai ceļa līniju laterālo izkliedi nosaka kā funkciju no attāluma no sākumpunkta; pēc tam operāciju skaits tiek proporcionāli sadalīts starp maģistrālo ceļa līniju un pienācīgu daudzumu izkliedēto pakārtoto līniju, pamatojoties uz sadalījuma statistiku.

Tā kā parasti nav ieteicams neņemt vērā ceļa līniju izkliedes ietekmi, tad, ja izmērītu datu par joslām nav, nominālo laterālo izkliedi šķērseniski un perpendikulāri maģistrālajai ceļa līnijai nosaka ar tradicionālo sadalījuma funkciju. Trokšņa indeksu aprēķinātās vērtības nav sevišķi atkarīgas no laterālā sadalījuma precīza apveida: ar normālsadalījumu (Gausa normālsadalījumu) var pienācīgi aprakstīt daudzas ar radaru izmērītas joslas.

Parasti tiek izmantota diskrētā aproksimācija ar 7 punktiem (t. i., laterālā izkliede tiek atveidota ar 6 pakārtotajām līnijām, kas vienmērīgi izvietotas ap maģistrālo ceļa līniju). Atstatums starp pakārtotajām līnijām ir atkarīgs no laterālās izkliedes funkcijas standartnovirzes.

Ja ceļa līniju sadalījums ir normāls ar standartnovirzi S, 98,8 % ceļa līniju atrodas koridorā, kura robežas ir pie ± 2,5 · S. 2.7.a. tabulā redzami atstatumi starp sešām pakārtotajām līnijām un tas, cik daudz (procentos) operāciju notiek pa katru no šīm līnijām. C papildinājumā dotas vērtības citam pakārtoto līniju skaitam.

Standartnovirze S ir funkcija no koordinātas s gar maģistrālo ceļa līniju. Tā var būt norādīta (kopā ar maģistrālās ceļa līnijas aprakstu) A3 papildinājuma lidojuma trajektorijas datu lapā. Ja nav rādītāju par standartnovirzi, kas iegūti, piem, no radara datiem, kuri apraksta salīdzināmas lidojuma trajektorijas, ieteicams izmantot šādas vērtības:

Praktisku apsvērumu dēļ pieņem, ka S(s) ir nulle starp ieskrējiena sākumu un s = 2 700 m vai s = 3 300 m atkarībā no pagrieziena leņķa lieluma. Attiecībā uz maršrutiem ar vairākiem pagriezieniem izmanto vienādojumu (2.7.2). Ielidošanas maršrutos laterālo izkliedi var neņemt vērā 6 000 m attālumā no zemskares punkta.

2.7.12.    Lidojuma profili

Lidojuma profils ir apraksts par gaisa kuģa kustību vertikālajā plaknē virs ceļa līnijas no tā atrašanās vietas, ātruma, sānsveres leņķa un dzinēja jaudas režīma viedokļa. Viens no modeļa lietotāja svarīgākajiem uzdevumiem ir definēt gaisa kuģu lidojuma profilus, kas pienācīgi atbilst modelēšanas vajadzībām, turklāt tas jādara efektīvi un bez pārmērīga laika un resursu patēriņa. Protams, lai panāktu augstu pareizības līmeni, profiliem ir ticami jāatspoguļo tās gaisa kuģu operācijas, ko ar tiem paredzēts atveidot. Tas nozīmē, ka ir vajadzīga ticama informācija par atmosfēriskajiem apstākļiem, gaisa kuģu tipiem un modifikācijām, ekspluatācijas svaru un lidojumu izpildes procedūrām (vilces un aizplākšņu stāvokļa izmaiņas, kompensējošās augstuma un ātruma izmaiņas), kas pienācīgi vidinātas interesējošajā(-os) laika periodā(-os). Bieži vien šāda detalizēta informācija nav pieejama, bet tas ne vienmēr ir šķērslis: pat tad, ja šāda informācija ir pieejama, modelēšanas speciālistam ir jāizspriež, kā rast līdzsvaru starp ievadinformācijas pareizības un detalizācijas pakāpi un vajadzībām, kas saistītas ar attiecīgajām kontūrām un to pielietojumu.

Lidojuma profilu sintēze no “procedūras etapiem”, kas atrodami ANP datubāzē vai iegūstami no gaisa kuģu ekspluatantiem, ir aprakstīta 2.7.13. sadaļā un B papildinājumā. Šajā procesā, kas parasti ir vienīgais modelēšanas speciālistam pieejamais resurss gadījumā, ja radara dati nav pieejami, var iegūt gan lidojuma trajektorijas ģeometriskos parametrus, gan saistītās ātruma un vilces izmaiņu vērtības. Parasti tiek pieņemts, ka visi joslā esošie (līdzīgie) gaisa kuģi (vienalga, vai tie piesaistīti maģistrālajai ceļa līnijai vai izkliedētajām pakārtotajām līnijām) seko maģistrālās ceļa līnijas profilam.

Bez ANP datubāzes, kur atrodama standartinformācija par procedūras etapiem, labākais ticamas informācijas avots par izmantotajām procedūrām un tipisko svaru ir gaisa kuģu ekspluatanti. Runājot par atsevišķiem lidojumiem, etalons ir gaisa kuģa lidojuma parametru reģistrators, no kura var iegūt ticamu informāciju. Tomēr pat tad, ja šādi dati ir pieejami, to priekšapstrāde ir ļoti darbietilpīga. Tāpēc (lai ietaupītu modelēšanai vajadzīgos resursus) normāls praktisks risinājums ir izdarīt empīriskus pieņēmumus par vidējo svaru un lidojumu izpildes procedūrām.

Jāievēro piesardzība, pirms izmantot standarta procedūras etapus, kas norādīti ANP datubāzē (parasti, ja faktiskās procedūras nav zināmas, pieņem, ka tiek izmantotas datubāzē iekļautās). Tās ir standartizētas un plaši ievērotas procedūras, tomēr konkrētos gadījumos ekspluatanti tās var arī neizmantot. Viens no būtiskākajiem faktoriem ir dzinēja vilces noteikšana pie pacelšanās (un dažkārt arī pie augstuma uzņemšanas), kas zināmā mērā var būt atkarīga no valdošajiem apstākļiem. Konkrētāk, parasta prakse ir pie izlidošanas samazināt vilci (no maksimāli pieejamās), lai pagarinātu dzinēja kalpošanas laiku. B papildinājumā sniegti norādījumi par tipisko praksi; kopumā tas ļauj konstruēt reālajai situācijai atbilstošākas kontūras nekā pieņēmums, ka tiek izmantota pilna vilce. Tomēr, ja, piemēram, skrejceļi ir īsi un/vai vidējā gaisa temperatūra ir augsta, reālistiskāks būtu pieņēmums par pilnas vilces izmantošanu.

Reālu scenāriju modelēšanā pareizību var uzlabot radara dati, ar ko papildina vai aizstāj šo nominālo informāciju. Lidojumu profilus var noteikt no radara datiem līdzīgi kā laterālās maģistrālās līnijas, bet tikai pēc tam, kad gaisa satiksme ir iedalīta pēc gaisa kuģu tipa un modifikācijas, dažkārt arī pēc svara vai posma garuma (bet ne pēc izkliedes), lai varētu katrai apakšgrupai izveidot vidējo profilu no šādiem parametriem: augstums un ātrums attiecībā pret nolidoto attālumu. Kad pēc tam ceļa līnijas tiek apvienotas, šo profilu parasti attiecina gan uz maģistrālajām ceļa līnijām, gan pakārtotajām līnijām.

Ja ir zināms gaisa kuģa svars, tad ātruma un vilces izmaiņas var aprēķināt, secīgi atrisinot kustības vienādojumus. Pirms tam ir lietderīga datu priekšapstrāde, lai samazinātu radara kļūdu ietekmi, kas var pieņēmumus par paātrinājumu padarīt mazticamus. Katrā gadījumā pirmais solis ir pārrēķināt profilu, proti, ar taisniem segmentiem atveido attiecīgos lidojuma posmus; katrs segments tiek pienācīgi klasificēts, piem., kā ieskrējiens, augstuma uzņemšana vai samazināšana pie konstanta ātruma, vilces samazināšana vai paātrinājums/palēninājums ar aizplākšņu stāvokļa maiņu vai bez tās. Svarīgi ievaddati ir arī gaisa kuģa svars un atmosfēriskie apstākļi.

2.7.11. sadaļā skaidri norādīts, ka jāņem vērā lidojuma trajektoriju laterālā izkliede nominālo un maģistrālo maršrutu apkaimē. Radara datu paraugiem raksturīga analoga lidojuma trajektoriju izkliede vertikālajā plaknē. Tomēr parasti vertikālā izkliede netiek modelēta kā neatkarīgs mainīgais; tam par iemeslu lielākoties ir gaisa kuģu svara un lidojuma izpildes procedūru atšķirības, kas tiek ņemtas vērā satiksmes ievaddatu priekšapstrādē.

2.7.13.    Lidojuma trajektorijas segmentu konstruēšana

Katra lidojuma trajektorija ir jādefinē ar segmentu koordinātu (mezglpunktu) kopu un lidojuma parametriem. Pirmais uzdevums ir noteikt ceļa līnijas segmentu koordinātas. Pēc tam jāaprēķina lidojuma profils, ievērojot, ka katram dotajam procedūras etapu kopumam profils ir atkarīgs no ceļa līnijas; piem., pie tādas pašas vilces un ātruma gaisa kuģa augstuma uzņemšanas ātrums (kāpšanas spēja) pagriezienos ir mazāks nekā taisnā lidojumā. Visbeidzot, tiek konstruēti trīsdimensionāli lidojuma trajektorijas segmenti, sapludinot divdimensionālo lidojuma profilu ar divdimensionālo ceļa līniju ( 16 ).

Ceļa līnija

Ceļa līniju (vai tā būtu maģistrālā ceļa līnija, vai izkliedēta pakārtotā līnija) definē vai nu ar (x,y) koordinātu sēriju zemes plaknē (piem., no radara informācijas), vai ar vektorēšanas komandu secību, ar ko apraksta taisnos segmentus un riņķa līnijas lokus (pagriezieni ar dotu rādiusu r un kursa maiņu Δξ).

Modelēšanā ar segmentācijas metodi loku atveido ar taisnu nogriežņu virkni, kas atbilst loka daļām. Lai gan gaisa kuģa sānsvere pagriezienā tieši neparādās ceļa līnijas segmentos, tā ietekmē segmentu parametrus. B4 papildinājumā izskaidrots, kā aprēķināt sānsveres leņķus stabilā pagriezienā, lai gan faktiski, protams, šos leņķus nevar momentāni ne piemērot, ne atsaukt. Tas, kā izpildīt pāreju no taisna lidojuma uz pagriezienu vai no viena pagrieziena uz sekojošu nākamo pagriezienu, nav noteikts. Parasti faktoriem, kas ir lietotāja ziņā (sk. 2.7.11. sadaļu), ir niecīga ietekme uz galīgajām kontūrām; galvenā prasība ir izvairīties no krasas nesalāgotības pagrieziena galos, un to var panākt, piemēram, iestarpinot īsus pārejas segmentus, kuros sānsveres leņķis mainās lineāri atkarībā no attāluma. Tikai tādā īpašā gadījumā, kad konkrētajam pagriezienam var būt noteicoša ietekme uz galīgajām kontūrām, būs nepieciešams pārejas dinamiku modelēt tuvāk reālajiem apstākļiem, proti, sasaistīt sānsveres leņķi ar konkrētu gaisa kuģa tipu un pieņemt pienācīgas sānsveres leņķa leņķiskā ātruma vērtības. Šajā sakarā ir pietiekami pieminēt, ka visos pagriezienos nepieciešamās sānsveres leņķa izmaiņas nosaka loka galos esošās daļas Δξtrans. Atlikusī loka daļa ar kursa maiņu par Δξ – 2·Δξtrans grādiem tiek sadalīta nsub loka daļās saskaņā ar vienādojumu:

kur int(x) ir funkcija, kas ļauj iegūt veselo daļu no x. Tad katras loka daļas kursa maiņu Δξ sub aprēķina kā:

kur nsub jābūt pietiekami lielam, lai nodrošinātu, ka Δξ sub ≤ 30 grādiem. Loka sadalīšana segmentos (izņemot pārejas noslēdzošos apakšsegmentus) ir redzama 2.7.f. attēlā ( 17 ).

2.7.f attēls

Lidojuma trajektorijas segmentu konstruēšana, pagriezienu sadalot segmentos ar garumu Δs (augšskats horizontālajā plaknē, zemskats vertikālajā plaknē)

Lidojuma profils

Parametri, ar ko apraksta katru lidojuma profila segmentu tā sākumā (indekss 1) un beigās (indekss 2), ir šādi:

Lai konstruētu lidojuma profilu no procedūras etapu virknes (lidojuma trajektorijas sintēze), segmentus konstruē secīgi, lai beigu punktos sasniegtu vēlamos apstākļus. Katra segmenta beigu punkta parametri kļūst par nākamā segmenta sākuma punkta parametriem. Aprēķinot jebkuru segmentu, šie parametri ir zināmi jau sākumā, jo nepieciešamos apstākļus beigu punktā nosaka procedūras etaps. Procedūras etapus nosaka vai nu ANP dati (kas sniegti pēc noklusējuma), vai lietotājs (piem., pēc gaisa kuģa lidojumu rokasgrāmatas). Beigu apstākļi parasti ir augstums un ātrums; konstruējot profilu, uzdevums ir noteikt horizontālo attālumu, kas nolidots, lai šādus apstākļus sasniegtu. Nedefinētos parametrus nosaka, izmantojot lidtehnisko parametru aprēķinus, kas aprakstīti B papildinājumā.

Ja ceļa līnija ir taisna, tad profila punktus un saistītos lidojuma parametrus var noteikt neatkarīgi no ceļa līnijas (sānsveres leņķis allaž ir nulle). Tomēr ceļa līnijas tikai retos gadījumos ir taisnas: parasti tās ietver pagriezienus, kas – lai sasniegtu vislabākos rezultātus – ir jāņem vērā, kad tiek noteikts divdimensionālais lidojuma profils; vajadzības gadījumā profila segmenti ir jāsadala pie ceļa līnijas mezglpunktiem, lai ņemtu vērā sānsveres leņķa izmaiņas. Parasti sākumā nākamā segmenta garums nav zināms; to aprēķina provizoriski, pieņemot, ka sānsveres leņķis nemainās. Ja konstatē, ka provizoriskais segments stiepjas pāri vienam vai vairākiem ceļa līnijas mezglpunktiem, no kuriem pirmais atrodas pie s, t. i. s1 < s < s2 , tad segmentu atšķeļ pie s, bet parametrus aprēķina ar interpolācijas paņēmienu (sk. turpmāk). Tie kļūst par pašreizējā segmenta beigu punkta parametriem un jaunā segmenta sākuma punkta – kuram vēl aizvien saglabājas tie paši sasniedzamie beigu apstākļi – parametriem Ja nav neviena iestarpināta ceļa līnijas mezglpunkta, tad provizorisko segmentu uzskata par apstiprinātu.

Ja pagriezienu ietekme uz lidojuma profilu ir ignorējama, tad izmanto variantu “taisns lidojums ar vienu segmentu”, lai gan informāciju par sānsveres leņķi patur tālākai izmantošanai.

Neatkarīgi no tā, vai pagrieziena ietekme ir pilnībā modelēta, katru trīsdimensionālo lidojuma trajektoriju konstruē, apvienojot divdimensionālo lidojuma profilu ar divdimensionālo ceļa līniju. Rezultātā iegūst virkni ar koordinātu kopām (x, y, z), no kurām katra ir vai nu segmentētās ceļa līnijas mezglpunkts, vai lidojuma profila mezglpunkts, vai abi, un profila punktus papildina ar attiecīgajām augstuma z, ātruma attiecībā pret zemi V, sānsveres leņķa ε un dzinēja jaudas P vērtībām. Ceļa līnijas punktam (x, y), kas atrodas starp lidojuma profila segmenta beigu punktiem, lidojuma parametrus interpolē šādi:

kur

Jāievēro: tiek pieņemts, ka z un ε lineāri mainās atkarībā no attāluma, toties V un P lineāri mainās atkarībā no laika (t. i., konstants paātrinājums ( 18 )).

Kad lidojuma profila segmentus salāgo ar radara datiem (lidojuma trajektorijas analīze), visus beigu punktu attālumus, augstumus, ātrumus un sānsveres leņķus nosaka tieši pēc šiem datiem; jāaprēķina ir tikai jaudas režīma parametri, izmantojot lidtehnisko raksturojumu vienādojumus. Parasti tas nav sarežģīti, jo ceļa līnijas un lidojuma profila koordinātas var pienācīgi salāgot.

Pacelšanās ieskrējiena segmentācija

Gaisa kuģim paceļoties, kad tā gaita paātrinās segmentā no bremžu atlaišanas punkta (cits nosaukums: ieskrējiena sākums (SOR)) līdz atraušanās punktam, ātrums 1 500 –2 500 m lielā distancē krasi paaugstinās: no nulles līdz aptuveni 80–100 m/s.

Tādējādi pacelšanās ieskrējiens tiek sadalīts dažāda garuma segmentos, kuros gaisa kuģa ātrums mainās par specifisku palielinājumu ΔV, kas nav lielāks par 10 m/s (aptuveni 20 mezglu). Lai gan paātrinājuma faktiskā vērtība pacelšanās ieskrējiena laikā mainās, šim mērķim ir pilnīgi pietiekami uzskatīt, ka paātrinājums ir konstants. Tādā gadījumā pacelšanās posmā V1 ir sākotnējais ātrums, V2 ir pacelšanās ātrums, nTO ir pacelšanās segmentu skaits un sTO ir ekvivalentā pacelšanās distance. Pie ekvivalentās pacelšanās distances sTO (sk. B papildinājumu) sākuma ātruma V1 un pacelšanās ātruma V2 ieskrējiena segmentu skaits nTO ir

un līdz ar to ātruma izmaiņas segmentā ir

un laiks Δt katrā segmentā ir (pieņemot, ka paātrinājums ir konstants)

Ieskrējiena segmenta k (1 ≤ k ≤ nTO) garums sTO,k ir:

Piemērs.

Ja pacelšanās distance sTO = 1 600 m, V1 = 0 m/s un V2 = 75 m/s, tad nTO = 8 segmenti, kuru garums ir no 25 līdz 375 m (sk. 2.7.g attēlu):

2.7.g attēls
Pacelšanās ieskrējiena segmentācija (piemērs ar 8 segmentiem)

Līdzīgi kā mainās ātrums, arī gaisa kuģa vilce katrā segmentā mainās ar konstantu palielinājumu ΔP, ko aprēķina kā

kur attiecīgi PTO un P init apzīmē gaisa kuģa vilci atraušanās punktā un gaisa kuģa vilci pacelšanās ieskrējiena sākumā.

Šādu konstanto vilces palielinājumu (nevis bikvadrātvienādojumu 2.7.8) izmanto tāpēc, lai būtu saskanība ar lineāro sakarību starp vilci un ātrumu reaktīvo gaisa kuģu gadījumā (vienādojums B-1).

Sākotnējās augstuma uzņemšanas segmenta segmentācija

Sākotnējās augstuma uzņemšanas segmentā ģeometrija strauji mainās, jo īpaši attiecībā uz novērotāja atrašanās vietu, kas atrodas sāņus no lidojuma trajektorijas, kur beta leņķis strauji mainās, gaisa kuģim uzņemot augstumu šajā sākotnējā segmentā. Salīdzinājumi ar aprēķinu rezultātiem par ļoti maziem segmentiem liecina: ja izmanto integrētus parametrus, tad trokšņa līmeņa aproksimācija no viena vienīga augstuma uzņemšanas segmenta blakus lidojuma ceļa līnijai ir vāja. Aprēķina pareizību uzlabo pirmā atraušanās segmenta iedalīšana sīkākos segmentos. Katra segmenta garumu un šādu segmentu skaitu stipri ietekmē laterālais vājinājums. Ievērojot kopējā laterālā vājinājuma izteiksmi gaisa kuģiem ar fizelāžā uzstādītiem dzinējiem, var pierādīt: ja ierobežo laterālā vājinājuma variācijas 1,5 dB diapazonā uz apakšsegmentu, tad sākotnējās augstuma uzņemšanas segments ir jāsadala sīkākos segmentos, izmantojot šādu augstuma vērtību kopu:

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

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

Šos augstumus izmanto, noskaidrojot, kurš no minētajiem augstumiem ir vistuvākais sākotnējā segmenta beigu punktam. Pēc tam aprēķina faktiskos apakšsegmentu augstumus, izmantojot formulu:

kur z ir sākotnējā segmenta beigu augstums, zi ir augstuma vērtību kopas itais loceklis un zN ir augstumam z tuvākā augšējā robeža. Šī procesa rezultātā laterālā vājinājuma izmaiņas katrā apakšsegmentā saglabājas konstantas, kas ļauj konstruēt precīzākas kontūras, tomēr izvairoties no pūliņiem, ko rada ļoti īsu segmentu izmantošana.

Piemērs.

Ja sākotnējā segmenta beigu punkta augstums ir z = 304,8 m, tad no augstuma vērtību kopas redzams, ka 214,9 < 304,8 < 334,9 un ka tuvākā augšējā robeža ir pie z = 304,8 m, tāpēc z7 = 334,9 m. Apakšsegmenta beigu punkta augstumus aprēķina šādi:

zi′ = 304,8 [zi/334.9] (i = 1..N)

Tādējādi z1′ būtu 17,2 m un z2′ būtu 37,8 m utt.

Ātruma un dzinēja jaudas vērtības iestarpinātajos punktos tiek interpolētas, izmantojot attiecīgi vienādojumus (2.7.11) un (2.7.13).

Gaisa segmentu segmentācija

Pēc tam, kad saskaņā ar 2.7.13. sadaļā aprakstīto procedūru ir iegūta segmentēta lidojuma trajektorija un segmenti saskaņā ar aprakstu ir sadalīti mazākos apakšsegmentos, var būt nepieciešams segmentāciju koriģēt. Šādas korekcijas ir:

Ja blakusesošie punkti atrodas ne vairāk kā 10 m attālumā viens no otra, bet saistītās ātruma un vilces vērtības ir identiskas, viens no punktiem ir jāizņem.

Ja kādā gaisa segmentā ātrums būtiski mainās, segments jāsadala sīkāk tāpat kā ieskrējiena gadījumā, t. i.: