PŘÍLOHA I HLUKOVÉ INDIKÁTORY podle článku 5

1. Definice hlukového indikátoru pro den-večer-noc Lden

Hodnota hlukového indikátoru pro den-večer-noc L_den v decibelech (dB) je definována tímto vzorcem:

kde:

• L_day je dlouhodobý průměr hladiny akustického tlaku podle ISO 1996-2: 1987, s frekvenční charakteristikou A, určený za všechna denní období jednoho roku,

• L_evening je dlouhodobý průměr hladiny akustického tlaku podle ISO 1996-2: 1987, s frekvenční charakteristikou A, určený za všechna večerní období jednoho roku,

• L_night je dlouhodobý průměr hladiny akustického tlaku podle ISO 1996-2: 1987, s frekvenční charakteristikou A, určený za všechna noční období jednoho roku,

kde:

• denní období trvá 12 hodin, večerní období čtyři hodiny a noční období osm hodin. Členské státy mohou zkrátit večerní období o jednu nebo dvě hodiny a prodloužit o ně denní nebo noční období za předpokladu, že je tato volba stejná pro všechny zdroje a že poskytnou Komisi informace o všech systematických rozdílech od standardní volby,

• začátek dne (a v důsledku toho začátek večerního a nočního období) určí členský stát (tato volba musí být stejná pro všechny zdroje); standardní období jsou 7:00 až 19:00, 19:00 až 23:00 a 23:00 až 07:00 místního času,

• rokem je příslušný kalendářní rok, pokud jde o emise zvuku, a průměrný rok, pokud jde o meteorologické podmínky;

a kde:

• se bere v úvahu dopadající zvuk, což znamená, že se nijak nebere v úvahu zvuk, který se odráží od fasády uvažovaného obydlí (z toho zpravidla vyplývá korekce 3 dB).

Výška, ve které se hodnotí L_den, závisí na účelu hodnocení:

• v případě výpočtu pro účely strategického hlukového mapování z hlediska expozice hluku v budovách a v jejich blízkosti musí být výška bodu hodnocení 4,0 ± 0, 2 m (3,8 až 4,2 m) nad terénem a na nejvíce exponované fasádě; pro tento účel se nejvíce exponovanou fasádou rozumí vnější stěna objektu obrácená k nejbližšímu specifickému zdroji hluku; pro jiné účely se může použít jiná volba,

• v případě měření pro účely strategického hlukového mapování je z hlediska expozice hluku v budovách a v jejich blízkosti možné zvolit jiné výšky, ale body měření nesmějí být nikdy níže než 1,5 m nad terénem a výsledky měření je třeba korigovat na ekvivalentní výšku 4 m,

• pro jiné účely, než je akustické plánování a vymezení hlukových zón, se mohou zvolit jiné výšky, ale body hodnocení nesmějí být nikdy níže než 1,5 m nad terénem; příklady takových účelů jsou:

  • venkovské oblasti s jednoposchoďovými domy,

  • návrh lokálních opatření určených ke snižování dopadu hluku na určitá obydlí,

  • podrobné hlukové mapování ve vymezené oblasti, jehož cílem je identifikace hlukové expozice jednotlivých obydlí.

Hlukový indikátor pro noční období L_night je dlouhodobý průměr hladiny akustického tlaku podle ISO 1996-2: 1987, s frekvenční charakteristikou A, určený za všechna noční období jednoho roku,

kde:

• noc trvá osm hodin podle definice v článku 1,

• rokem je příslušný kalendářní rok, pokud jde o emise zvuku, a průměrný rok, pokud jde o meteorologické podmínky, jak je definováno v článku 1,

• dopadající zvuk se bere v úvahu tak, jak je to stanoveno v paragrafu 1,

• bod hodnocení je stejný jako pro L_den.

V některých případech může být výhodné kromě indikátorů L_den a L_night, a případně L_day a L_evening, použít speciální hlukové indikátory a na ně vázané mezní hodnoty. Některé příklady:

• uvažovaný zdroj hluku je v činnosti pouze v kratších časových intervalech (například méně než 20 % času ve všech denních obdobích v roce, ve všech večerních obdobích v roce nebo všech nočních obdobích v roce),

• průměrný počet výskytů hluku v jednom nebo více obdobích je velmi nízký (například méně než jeden výskyt za hodinu; výskyt hluku by mohl být definován jako hluk, který trvá méně než pět minut; příkladem může být hluk projíždějícího vlaku nebo přelétávajícího letadla),

• hluk má značný podíl nízkofrekvenčních složek,

• L_Amax nebo SEL (hladina zvukové expozice) pro ochranu v nočním období v případě špiček hluku,

• zvláštní ochrana před hlukem o víkendu nebo v určité části roku,

• zvláštní ochrana před hlukem v denním období,

• zvláštní ochrana před hlukem ve večerním období,

• kombinace hluku z různých zdrojů,

• tiché oblasti ve volné krajině,

• hluk obsahuje silné tónové složky,

• hluk má impulsní charakter.

PŘÍLOHA II

METODY HODNOCENÍ PRO HLUKOVÉ INDIKÁTORY (podle článku 6 směrnice 2002/49/ES)

Hodnoty L_den a L_night se určují výpočtem v bodech hodnocení za pomoci metody uvedené v kapitole 2 a údajů popsaných v kapitole 3. Měření lze provádět postupem uvedeným v kapitole 4.

Výpočty hlučnosti jsou definovány v oktávových pásmech v kmitočtovém rozsahu 63 Hz až 8 kHz. Výsledky pro kmitočtové pásmo se uvádějí v odpovídajícím kmitočtovém intervalu.

Pro silniční a železniční dopravu a hluk z průmyslové činnosti se výpočty provádějí v oktávových pásmech, kromě výpočtu akustického výkonu zdroje hluku z železniční dopravy, který se provádí v třetinooktávových pásmech. Pro silniční a železniční dopravu a hluk z průmyslové činnosti se na základě těchto výsledků oktávového pásma spočítá dlouhodobý denní, večerní a noční průměr hladiny akustického tlaku A, který je definován v příloze I a uveden v článku 5 směrnice 2002/49/ES, postupem uvedeným v bodech 2.1.2, 2.2, 2.3, 2.4 a 2.5. U silniční a železniční dopravy v aglomeracích je dlouhodobý průměr hladiny akustického tlaku A určen podílem silničního a železničního segmentu, včetně hlavních silnic a železnic.

kde

• A_i označuje korekci vážení filtrem A podle normy IEC 61672-1,

• i = index kmitočtového pásma

• a T je časové období odpovídající dni, večeru nebo noci.

Hlukové parametry:

Další fyzikální parametry:

Veškeré vstupní hodnoty ovlivňující emisní hladinu zdroje se určí s minimální přesností odpovídající odchylce ± 2dB(A) emisní hladiny zdroje (při stejných hodnotách všech ostatních parametrů).

Při uplatňování této metody musí vstupní údaje odrážet skutečné použití. Obecně se nelze spoléhat na standardní vstupní údaje nebo předpoklady. Standardní vstupní hodnoty a předpoklady jsou akceptovány tehdy, když je shromáždění reálných údajů spojeno s nepřiměřeně vysokými náklady.

Softwarové aplikace sloužící k provádění výpočtů musí být v průkazné shodě s metodami popsanými v tomto dokumentu. Tato shoda se prokazuje certifikací výsledků na zkušebních případech.

Hluk ze silniční dopravy se určuje jako úhrn hlukových emisí ze všech vozidel tvořících dopravní tok. Tato vozidla se podle svých hlukově emisních vlastností dělí do pěti samostatných kategorií:

V kategorii dvoukolových motorových vozidel jsou vymezeny dvě samostatné podkategorie, jedna pro mopedy, druhá pro silnější motocykly, protože mají velmi odlišné způsoby pohonu a zpravidla se také velice liší jejich počty.

Použijí se první čtyři kategorie, pátá kategorie je nepovinná. Je určena pro nová vozidla, která budou výsledkem případného budoucího vývoje a která se svými hodnotami emisí hluku mohou lišit natolik, že budou vyžadovat vymezení nové kategorie. Do této kategorie by měla spadat například elektrická nebo hybridní vozidla či jakákoli jiná v budoucnu vyvinutá vozidla, která budou podstatně odlišná od vozidel spadajících do kategorie 1 až 4.

Podrobné údaje o jednotlivých třídách vozidel jsou uvedeny v tabulce [2.2.a].

Tabulka [2.2.a] Třídy vozidel

V rámci tohoto modelu představuje každé vozidlo (kategorie 1, 2, 3, 4 a 5) jeden jediný bodový zdroj vyzařující rovnoměrně. První odraz na povrchu vozovky se předpokládá implicitně. Jak je znázorněno na obrázku [2.2.a], tento bodový zdroj se nachází 0,05 m nad povrchem vozovky.

Dopravní tok je znázorněn jako liniový zdroj. Při modelování provozu na víceproudé silnici by každý jízdní pruh měl být v ideálním případě reprezentován liniovým zdrojem uprostřed každého jízdního pruhu. Přijatelný je nicméně i model s jedním liniovým zdrojem umístěným uprostřed dvouproudé vozovky nebo jedním liniovým zdrojem pro jeden směr jízdy ve vnějším jízdním pruhu víceproudé vozovky.

Akustický výkon určitého zdroje je definován ve „volném poli nad odrazivou rovinou“, což znamená, že akustický výkon zahrnuje odraz od povrchu ohraničeného půdorysem modelovaného zdroje, nejsou-li v jeho bezprostředním okolí žádné rušivé objekty kromě odrazu od povrchu vozovky za hranicemi půdorysu modelovaného zdroje.

Hlukové emise dopravního toku jsou reprezentovány liniovým zdrojem, který je charakterizován svým akustickým výkonem směrového zdroje zvuku na metr a kmitočet. Tato hodnota odpovídá součtu hlukových emisí z jednotlivých vozidel dopravního toku se započtením času, který tato vozidla stráví v předmětném úseku vozovky. Znázornění jednotlivého vozidla v dopravním toku vyžaduje uplatnění modelu dopravního toku.

Za předpokladu rovnoměrného dopravního toku Q_m vozidel kategorie m za hodinu, která se pohybují průměrnou rychlostí v_m (vyjádřenou v km/h), je akustický výkon směrového zdroje zvuku na metr v kmitočtovém pásmu i liniového zdroje L_{W′, eq,line,i,m} definován jako:

kde L_W,i,m je akustický výkon směrového zdroje zvuku jednoho vozidla. L_W′,m se vyjádří v dB (re. 10^{– 12} W/m). Tyto hladiny akustického výkonu se vypočítají zvlášť pro každé oktávové pásmo i v rozsahu od 63 Hz do 8 kHz.

Údaje o dopravním toku Q_m se vyjádří jako roční průměr za hodinu, časové období (den-večer-noc), vozidlo a liniový zdroj. Pro všechny kategorie se jako vstupní údaje o dopravním toku použijí údaje získané z měření provozu nebo z dopravních modelů.

Rychlost v_m je reprezentativní rychlostí dané kategorie vozidel: ve většině případů se jedná o hodnotu nejvyšší povolené rychlosti v daném úseku vozovky nebo nejvyšší povolenou rychlost pro danou kategorii vozidel podle toho, která rychlost je nižší.

Předpokládá se, že v dopravním toku se všechna vozidla kategorie m pohybují stejnou rychlostí, tj. v_m.

Model silničního vozidla je vytvořen řadou matematických rovnic, které představují dva hlavní zdroje hluku:

• 1. hluk valení, který je způsoben interakcí pneumatiky a vozovky;
• 2. hluk hnací jednotky vytvářený hnacím ústrojím (motorem, výfukem atd.) vozidla.

Aerodynamický hluk se považuje za součást zdroje hluku valení.

V kategorii lehkých, středních a těžkých motorových vozidel (kategorie 1, 2 a 3) odpovídá celkový akustický výkon součtu energie hluku valení a hluku hnací jednotky. Hladina celkového akustického výkonu liniových zdrojů pro m = 1, 2 nebo 3 je proto definována jako

kde L_WR,i,m je hladina akustického výkonu vyjadřující hluk valení a L_WP,i,m je hladina akustického výkonu vyjadřující hluk hnací jednotky. Tento vzorec platí pro všechna rychlostní rozmezí. Pro rychlosti nižší než 20 km/h je hladina akustického výkonu definována stejným vzorcem jako pro v_m = 20km/h.

U dvoukolových vozidel (kategorie 4) se za zdroj považuje pouze hluk hnací jednotky:

Tento vzorec platí pro všechna rychlostní rozmezí. Pro rychlosti nižší než 20 km/h je hladina akustického výkonu definována stejným vzorcem jako pro v_m = 20km/h.

Zdrojové rovnice a koeficienty platí pro tyto referenční podmínky:

• konstantní rychlost vozidla,

• rovná vozovka,

• teplota vzduchu τ_ref = 20 °C,

• pomyslný referenční povrch vozovky, kterou tvoří průměrně hustý asfaltový beton 0/11 a kamenitý mastixový asfaltový koberec 0/11, stáří 2 až 7 let a v reprezentativním stavu údržby,

• suchý povrch vozovky,

• bez hrotových pneumatik.

Hladina akustického výkonu hluku valení v kmitočtovém pásmu i vozidla třídy m = 1,2 nebo 3 je definována jako

Koeficienty A_R,i,m a B_R,i,m se udávají v oktávových pásmech pro každou kategorii vozidel a pro referenční rychlost v_ref = 70 km/h. Hodnota ΔL_WR,i,m odpovídá součtu korekčních koeficientů, které se použijí na emise hluku valení pro konkrétní podmínky vozovky či vozidla, které se odchylují od referenčních podmínek:

Hodnota ΔL_WR,road,i,m vyjadřuje účinek povrchu vozovky na hluk valení v případě, kdy povrch vozovky má akustické vlastnosti odlišné od akustických vlastností pomyslného referenčního povrchu, které jsou definovány v kapitole 2.2.2. Zahrnuje jak účinek na šíření hluku, tak na jeho vytváření.

Hodnota ΔL_{studded tyres,i,m} představuje korekční koeficient vyjadřující vyšší hladinu hluku valení u lehkých vozidel s hrotovými pneumatikami.

Hodnota ΔL_WR,acc,i,m vyjadřuje účinek světelné křižovatky nebo kruhového objezdu na hluk valení. Zahrnuje v sobě účinek na hluk při změnách rychlosti.

Hodnota ΔL_W,temp představuje korekční faktor průměrné teploty τ, pokud se liší od referenční teploty τ_ref = 20 °C.

Pokud každoročně v průběhu několika měsíců používá významný počet lehkých vozidel v dopravním toku hrotové pneumatiky, zohlední se ve výpočtu související účinek na hluk valení. Zvýšení emisí valivého hluku se v závislosti na rychlosti určí pro každou kategorii vozidel m = 1 vybavených hrotovými pneumatikami za použití vzorce:

kde koeficienty a_i a b_i jsou vyjádřeny zvlášť pro každé oktávové pásmo.

Emise valivého hluku mohou být zvýšeny jen úměrně k množství lehkých vozidel s hrotovými pneumatikami a pro omezené období T_s (vyjádřené v měsících) během roku. Je-li Q_stud,ratio průměrný podíl lehkých vozidel s hrotovými pneumatikami na celkovém množství vozidel projíždějících za hodinu v daném období T_s (vyjádřené v měsících), pak roční průměrný podíl vozidel s hrotovými pneumatikami p_s se vyjádří jako:

Výsledná korekce, která se použije na emise akustického výkonu hluku valení způsobené používáním hrotových pneumatik u vozidel kategorie m = 1 v kmitočtovém pásmu i, je:

U vozidel všech ostatních kategorií se žádná korekce nepoužije:

Na emise hluku valení má vliv teplota vzduchu; hladina akustického výkonu hluku valení se vzrůstající teplotou vzduchu klesá. Tento účinek zohledňuje korekce povrchu vozovky. Korekce povrchu vozovky se zpravidla určují pro teplotu vzduchu τ_ref = 20 °C. V případě, že se průměrná roční teplota vzduchu ve °C liší, použije se pro výpočet hluku z povrchu vozovky tato korekce:

Pro teploty nižší než 20 °C je tento korekční faktor kladný (tzn. že hluk je silnější), pro vyšší teploty záporný (tzn. že hluk je slabší). Hodnota koeficientu K se mění v závislosti na povrchu vozovky a vlastnostech pneumatiky a obecně vykazuje určitou kmitočtovou závislost. Pro všechny povrchy vozovky se v kategorii lehkých vozidel (kategorie 1) použije obecný koeficient K_{m = 1} = 0,08 dB/°C, v kategorii těžkých vozidel (kategorie 2 a 3) K_{m = 2} = K_{m = 3} = 0,04 dB/°C. Korekční koeficient se použije stejným způsobem ve všech oktávových pásmech v rozsahu od 63 do 8000 Hz.

Emise hluku hnací jednotky zahrnují veškeré hlukové podíly z motoru, výfuku, řazení, sání atd. Hladina akustického výkonu hluku hnací jednotky v kmitočtovém pásmu i vozidla třídy m je definována jako

Koeficienty A_P,i,m a B_P,i,m se udávají v oktávových pásmech pro každou kategorii vozidel a pro referenční rychlost v_ref = 70 km/h.

Hodnota ΔL_WP,i,m odpovídá součtu korekčních koeficientů, které se použijí na emise hluku hnací jednotky pro konkrétní jízdní či regionální podmínky, které se odchylují od referenčních podmínek:

ΔL_WP,road,i,m určuje účinek povrchu vozovky na hluk hnací jednotky v podobě pohlcování hluku. Výpočet se provede v souladu s postupem uvedeným v kapitole 2.2.6.

Hodnoty ΔL_WP,acc,i,m a ΔL_WP,grad,i,m zohledňují účinek sklonu vozovky a zrychlování a zpomalování vozidel na křižovatkách. Vypočítají se v souladu s postupem uvedeným v kapitolách 2.2.4 a 2.2.5.

Sklon vozovky má na hlukové emise vozidla dvojí účinek: jednak ovlivňuje rychlost vozidla, a tedy i jeho emise hluku valení a hnací jednotky; jednak prostřednictvím řazení ovlivňuje zatížení motoru a otáčky motoru, a tím i emise hluku hnací jednotky příslušného vozidla. V tomto oddíle je zohledněn pouze účinek na hluk hnací jednotky, přičemž se předpokládá stálá rychlost.

Účinek sklonu vozovky na hluk hnací jednotky se zohledňuje pomocí korekčního faktoru ΔL_WP,grad,m, který je funkcí svažitosti s (v %), rychlosti vozidla v_m (v km/h) a třídy vozidla m. V případě obousměrného dopravního toku je nutné tento tok rozdělit na dvě poloviny a vypočítat korekci zvlášť pro stoupání a zvlášť pro klesání. Tento korekční faktor se pak stejným způsobem použije ve všech oktávových pásmech (for = pro):

• Pro m = 1

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

• Pro m = 2

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

• Pro m = 3

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

• Pro m = 4

  ΔLWP,grad,i,m = 4 = 0

  (2.2.16)

Korekce ΔL_WP,grad,m v sobě implicitně zahrnuje účinek sklonu vozovky na rychlost.

Před světelnými křižovatkami a kruhovými objezdy a za nimi se níže popsaným způsobem použije korekce účinku zrychlení a zpomalení.

Korekční faktory hluku valení ΔL_WR,acc,m,k a hluku hnací jednotky ΔL_WP,acc,m,k jsou lineárními funkcemi vzdálenosti x (v m) bodového zdroje k nejbližšímu křížení příslušného liniového zdroje s dalším liniovým zdrojem. Tyto korekční faktory se použijí stejným způsobem ve všech oktávových pásmech:

Hodnota koeficientů C_R,m,k a C_P,m,k se mění v závislosti na druhu křižovatky k (k = 1 pro světelnou křižovatku, k = 2 pro kruhový objezd) a udává se zvlášť pro každou kategorii vozidel. Korekce v sobě zahrnuje i účinek změny rychlosti při dojezdu ke křižovatce či kruhovému objezdu nebo při výjezdu z nich.

Upozornění: při vzdálenosti |x| ≥ 100 m, ΔL_WR,acc,m,k = ΔL_WP,acc,m,k = 0.

Pokud se akustické vlastnosti povrchu vozovky liší od akustických vlastností referenčního povrchu, použije se pro hluk valení i hluk hnací jednotky spektrální korekční faktor.

Korekční faktor povrchu vozovky pro emise hluku valení je dán tímto vztahem:

kde

• α_i,m je spektrální korekce vyjádřená v dB při referenční rychlosti v_ref v kategorii m (1, 2 nebo 3) a ve spektrálním pásmu i.

• β_m je účinek rychlosti na snížení hluku valení v kategorii m (1, 2 nebo 3) a tento účinek je ve všech kmitočtových pásmech shodný.

Korekční faktor povrchu vozovky pro emise hluku hnací jednotky je dán tímto vztahem:

Pohlcující povrchy hluk hnací jednotky snižují, povrchy nepohlcující jej však nezvyšují.

Hlukové vlastnosti povrchů vozovek se mění s jejich stářím a úrovní údržby, přičemž postupem času se jejich hlučnost obvykle zvyšuje. V rámci této metody jsou odvozeny parametry povrchu vozovek, které jsou reprezentativní pro akustický výkon daného typu povrchu vozovky vypočítaný jako průměrná hodnota zohledňující jeho reprezentativní životnost a předpokládanou řádnou údržbu.

Pro účely této metody výpočtu hladiny hluku je vozidlo definováno jako kterákoli dílčí jednotka vlaku (typicky lokomotiva, vůz s vlastním pohonem, tažený vůz nebo nákladní vagon), která je samostatně posunovatelná a odpojitelná od zbytku vlaku. V případě dílčích jednotek vlaku, které jsou součástí nerozpojitelné soupravy, například jednotky se společným podvozkem, mohou nastat určité zvláštní okolnosti. Pro účely této metody výpočtu jsou všechny tyto dílčí jednotky považovány za jediné vozidlo.

Pro účely této metody výpočtu je vlak soupravou spojených vozidel.

V tabulce [2.3.a] je definováno společné názvosloví pro popis typů vozidel uvedených v databázi zdrojů. Uvádí všechny příslušné deskriptory, které slouží ke klasifikaci vozidel. Tyto deskriptory odpovídají vlastnostem vozidla, které mají vliv na akustický výkon směrového zdroje připadající na délku jednoho metru ekvivalentního modelového liniového zdroje.

Počet vozidel se pro každý typ určí zvlášť pro každý úsek koleje a každé časové období, s nimiž se při výpočtu hluku počítá. Vyjádří se jako průměrný počet vozidel za hodinu, přičemž tato hodnota se vypočítá tak, že celkový počet vozidel projíždějících za dané časové období se vydělí dobou trvání tohoto časového období vyjádřenou v hodinách (projede-li například za 4 hodiny 24 vozů, je to v průměru 6 vozů za hodinu). Započítají se všechny typy vozidel projíždějících na každém úseku koleje.

Tabulka [2.3.a] Klasifikace a deskriptory železničních vozů

Stávající koleje se mohou lišit, protože jejich akustické vlastnosti ovlivňuje a určuje několik faktorů. Typy kolejí, které se používají v rámci této metody, jsou uvedeny níže v tabulce [2.3b]. Některé tyto faktory mají na akustické vlastnosti velký vliv, zatímco jiné mají jen podružné účinky. Nejdůležitějšími faktory, které ovlivňují emise hluku z železnice, jsou obecně tyto faktory: drsnost hlavy kolejnice, tuhost podložky pod patu kolejnice, podpražcové podloží, spoje kolejnic a poloměr zakřivení koleje. Alternativní možností je definovat celkové vlastnosti kolejí. Z akustického hlediska nejvýznamnější jsou v tomto případě dva parametry – drsnost hlavy kolejnice a stupeň dynamického útlumu podle normy ISO 3095 a k tomu ještě i poloměr zakřivení koleje.

Úsek koleje je definován jako část jednotlivé koleje na určité železniční trati nebo ve stanici či v železničním depu, u které se nemění fyzikální vlastnosti koleje ani její základní součásti.

V tabulce [2.3.b] je definováno společné názvosloví pro popis typů kolejí uvedených v databázi zdrojů.

Tabulka [2.3.b]

V různé výšce tratě i v jejím středu se nacházejí různé ekvivalentní liniové zdroje hluku. Všechny výšky jsou vztaženy k rovině dotýkající se horních plošek obou kolejnic.

Ekvivalentní zdroje zahrnují různé fyzikální zdroje (index p). Tyto fyzikální zdroje se dělí do různých kategorií podle mechanismu jejich vzniku. Jedná se o tyto zdroje: 1. hluk valení (zahrnující nejen chvění kolejnic a podpražcového podloží a vibrace kol, ale v příslušných případech také hluk nástavby nákladních vozidel); 2. hluk trakce; 3. aerodynamický hluk; 4. rázový hluk (z přechodů, výhybek a křižovatek); 5. hluk skřípění a 6. hluk vznikající v důsledku dalších faktorů, jako jsou mosty a viadukty.

• 1) Drsnost kol a hlav kolejnic, z nichž se hluk přenáší třemi cestami k povrchům šířícím hluk (koleje, kola a svršek), způsobuje hluk valení. Tento hluk je stanoven pro h = 0,5 m (povrchy šířící hluk A) jako hluk představující hlukový příspěvek kolejí včetně účinků jejich povrchu, zvláště pak v případě pevné jízdní dráhy (v souladu s částí umožňující šíření), jako hluk představující příspěvek kol a jako hluk představující příspěvek nástavby vozidla (v případě nákladních vlaků).
• 2) Výšky ekvivalentního zdroje v případě hluku trakce se pohybují v rozmezí od 0,5 m (zdroj A) do 4,0 m (zdroj B) v závislosti na fyzickém umístění příslušné komponenty. Zdroje, jako jsou převodovky a elektromotory, se často nacházejí ve výšce nápravy 0,5 m (zdroj A). Žaluziové větráky a vyústění chladičů se mohou nacházet v různé výšce; komíny s výfukem motorových spalin se u vozů s dieselovým pohonem často nacházejí ve výši střech, tj. 4,0 m (zdroj B). Další trakční zdroje, jako jsou ventilátory nebo bloky dieselových motorů, se mohou nacházet ve výši 0,5 m (zdroj A) nebo 4,0 m (zdroj B). Pokud se přesná výška zdroje nachází někde mezi těmito modelovými výškami, akustická energie se úměrně rozdělí mezi výšky nejbližších sousedních zdrojů.

  V rámci metody se z tohoto důvodu počítá se dvěma výškami zdrojů, tj. 0,5 m (zdroj A) a 4,0 m (zdroj B), přičemž ekvivalentní akustický výkon, který je s každou z nich spojený, se rozdělí mezi tyto dvě výšky podle konkrétní konfigurace zdrojů na daném typu jednotky.

Model pro hluk z železniční dopravy popisuje, obdobně jako v případě hluku z dopravy silniční, hlukové emise akustického výkonu konkrétní kombinace typu vozidla a typu kolejí, která splňuje určitý soubor požadavků popsaných v rámci klasifikace vozidel a kolejí v podobě souboru akustického výkonu pro každé vozidlo (L_W,0).

Hlukové emise dopravního toku na každé koleji jsou reprezentovány souborem dvou liniových zdrojů, který je charakterizován svým akustickým výkonem směrového zdroje zvuku na metr a kmitočtové pásmo. Tato hodnota odpovídá součtu hlukových emisí z jednotlivých vozidel projíždějících v rámci dopravního toku a v konkrétním případě stacionárních vozidel též se započtením času, který tato vozidla stráví v předmětném úseku železniční tratě.

Akustický výkon směrového zdroje zvuku na metr a kmitočtové pásmo ze všech vozidel projíždějících každý úsek kolejí na koleji typu (j) je definován:

• pro každé kmitočtové pásmo (i),

• pro každou výšku zdroje (h) (u zdrojů ve výšce 0,5 m h = 1, pro zdroje ve výšce 4,0 m h = 2)

a odpovídá souhrnné energii hlukových podílů ze všech vozidel jedoucích na konkrétním j-tém úseku koleje. Jedná se o hlukové podíly:

• ze všech typů vozů (t),

• při jejich různých rychlostech (s),

• za zvláštních provozních podmínek (stálá rychlost) (c),

• z každého typu fyzického zdroje (valení, rázy, skřípění, trakce, zdroje aerodynamických a dalších účinků, jako je například hluk z mostu) (p).

Pro výpočet akustického výkonu směrového zdroje zvuku na metr (vstup do části umožňující šíření hluku) vznikajícího v důsledku průměrné skladby dopravního provozu na j-tém úseku koleje se použije:

kde

Za předpokladu rovnoměrného toku Q vozidel za hodinu, která se pohybují průměrnou rychlostí v, bude v každém časovém okamžiku průměrný počet Q/v vozů na jednotku délky v daném traťovém úseku ekvivalentní. Emise hluku z toku vozidel chápané jako akustický výkon směrového zdroje zvuku na metr L_W′,eq,line (vyjádřený v dB/m (re. 10^{– 12} W)) se integrují pomocí vzorce:

kde

• Q je průměrný počet vozidel projíždějících za hodinu na j-tém úseku koleje stanovený pro typ vozidla t, průměrnou rychlost vlaků s a provozní podmínku c,

• v je jejich rychlost [km/h] na j-tém úseku koleje stanovená pro typ vozidla t a průměrnou rychlost vlaků s,

• L_W,0,dir je akustický výkon směrového zdroje specifického druhu hluku (valení, rázy, skřípění, trakce, aerodynamické a další účinky) jednoho vozidla ve směrech ψ, φ definovaných ve vztahu ke směru pohybu vozidla (viz obrázek [2.3.b]).

V případě stacionárního zdroje, například během stání, se předpokládá, že vůz zůstane po celou dobu T_idle na určitém místě úseku koleje o délce L. Je-li tedy T_ref referenční časové období pro hodnocení hluku (např. 12 hodin, 4 hodiny, 8 hodin), je akustický výkon směrového zdroje zvuku na jednotku délky na tomto úseku kolejí definován jako:

Akustický výkon směrového zdroje zvuku pro každý konkrétní zdroj se obecně vypočítá takto:

kde

• ΔL_W,dir,vert,i je svislá směrová korekce (bez rozměru), která je funkcí ψ (obrázek [2.3.b]),

• ΔL_W,dir,hor,i je vodorovná směrová korekce (bez rozměru), která je funkcí φ (obrázek [2.3.b])

a kde L_{W,0,dir,i(ψ,φ)} se po derivaci v třetinooktávových pásmech vyjádří v oktávových pásmech přidáním energie všech odpovídajících třetinooktávových pásem do odpovídajícího oktávového pásma.

Pro účely výpočtů se pak síla zdroje vyjádří konkrétně jako akustický výkon směrového zdroje zvuku na 1 m koleje L_{W′,tot,dir,i} tak, aby byla formou dodatečných korekcí zohledněna směrovost zdrojů ve svislém i vodorovném směru.

Pro každou kombinaci podmínek vozidlo-kolej-rychlost-provoz je uvažováno několik L_W,0,dir,i (ψ,φ)

• pro každé třetinooktávové pásmo (i),

• pro každý úsek kolejí (j),

• výška zdroje (h) (pro zdroje ve výšce 0,5 m h = 1, pro zdroje ve výšce 4,0 m h = 2),

• směrovost (d) zdroje.

Pro každou kombinaci podmínek vozidlo-kolej-rychlost-provoz, každý úsek koleje, pro výšky odpovídající h = 1 a h = 2 a směrovost je uvažován soubor L_W,0,dir,i (ψ,φ).

Hlukový podíl vozidla a hlukový podíl kolejí přispívající k hluku valení jsou rozděleny do čtyř základních faktorů: drsnost kol, drsnost kolejí, přenosová funkce vozidla na kola a nástavbu (skříně) a přenosová funkce kolejí. Drsnost kol a drsnost kolejí jsou příčinou vzniku chvění, k němuž dochází na styku kolejnice a kola. Přenosové funkce jsou dvě empirické nebo modelované funkce, které představují celý složitý jev mechanické vibrace a vytváření hluku na povrchu kola, kolejnice, pražce a železničního spodku. Oddělení těchto faktorů odráží fyzikální průkaznou skutečnost, že drsnost kolejnice může vyvolávat chvění kolejnice, zároveň však bude vyvolávat i chvění kola a naopak. Pokud by některých z těchto čtyř parametrů nebyl zohledněn, nebyla by možná oddělená klasifikace kolejí a vlaků.

Hluk valení vzniká hlavně následkem drsnosti kolejnic a kol a jeho vlnová délka se nachází v rozpětí od 5 do 500 mm.

Hladina drsnosti L_r je definována jako desetinásobek dekadického logaritmu čtverce střední kvadratické hodnoty r drsnosti provozního povrchu kolejnice nebo kola ve směru pohybu (podélná hladina), která se měří v μm na určitou délku kolejnice nebo celkový průměr kola vydělených čtvercem referenční hodnoty :

kde

Hladina drsnosti L_r se vypočítá zpravidla jako spektrum vlnové délky λ a převede se na kmitočtové spektrum f = v/λ, kde f je střední kmitočet daného třetinooktávového pásma vyjádřený v Hz, λ je vlnová délka v m a v je rychlost vlaku v m/s. Spektrum drsnosti se jako funkce kmitočtu při různých rychlostech posouvá podél kmitočtové osy. V obecných případech je po převedení na kmitočtové spektrum prostřednictvím rychlosti nutné vypočítat nové hodnoty spektra v třetinooktávovém pásmu, které se spočítají jako průměr mezi dvěma příslušnými třetinooktávovými pásmy v oblasti dané vlnové délky. Pro odhad kmitočtového spektra celkové skutečné drsnosti odpovídající příslušné rychlosti vlaku se vypočítá energetický a proporční průměr obou odpovídajících třetinooktávových pásem definovaných v oblasti dané vlnové délky.

Hladina drsnosti kolejnice (drsnost na straně kolejí) pro i-té pásmo vlnového čísla je definována jako L_r,TR,i.

Hladina drsnosti kola (drsnost na straně kola) pro i-té pásmo vlnového čísla je definována analogicky jako L_r,VEH,i.

Hladina celkové a skutečné drsnosti pro pásmo vlnového čísla i (L_R,tot,i) je definována jako energetický součet hladiny drsnosti kolejnice a hladiny drsnosti kola s připočtením kontaktního filtru A₃(λ), který zohledňuje filtrační účinek styčných ploch mezi kolejnicí a kolem a uvádí se v dB:

je-li vyjádřen jako funkce i-tého pásma vlnového čísla, jež odpovídá vlnové délce λ.

Kontaktní filtr se mění v závislosti na typu kolejnice a kola a v závislosti na zatížení.

V rámci této metody se použije celková skutečná drsnost pro j-tý traťový úsek a pro každý t-tý typ vozidla při jeho odpovídající rychlosti v.

Tři přenosové funkce L_H,TR,i L_H,VEH,i a L_H,VEH,SUP,i, které nejsou závislé na rychlosti, jsou definovány takto: první pro každý j-tý úsek koleje a druhé dvě pro každý t-tý typ vozidla. Uvádějí do vztahu celkovou hladinu skutečné drsnosti s akustickým výkonem koleje, kol a nástavby.

Hlukový podíl nástavby se bere v úvahu pouze u nákladních vagonů, tedy pouze u vozidel typu „a“.

Podíl koleje a vozidla na hluku valení je tedy v úplnosti popsán těmito přenosovými funkcemi a celkovou hladinou skutečné drsnosti. Pokud vlak stojí, hluk valení se z výpočtu vyloučí.

V případě akustického výkonu jednotlivých vozidel se hluk valení vypočítá ve výšce nápravy, přičemž vstupní hodnotou výpočtu je celková hladina skutečné drsnosti L_R,TOT,i jako funkce rychlosti vozidla v, přenosové funkce koleje, vozidla a nástavby L_H,TR,i, L_H,VEH,i a L_H,VEH,SUP,i a celkový počet náprav N_a:

pro h = 1:

kde N_a je počet náprav na vozidlo představující t-tý typ vozidla.

Za účelem stanovení celkové skutečné drsnosti, a tedy i akustického výkonu vozidel se použije minimální rychlost 50 km/h (30 km/h pouze v případě tramvají a lehkého metra), která nemá vliv na výpočet toku projíždějících vozů. Vyrovná se tak možná chyba, k níž může dojít v důsledku zjednodušení definice hluku valení, definice hluku brzdění a definice rázového hluku při jízdě přes přejezdy a výhybky.

Rázový hluk může vznikat působením přechodů, výhybek a spojů kolejnic či výměn. Může mít velmi různou intenzitu a může být silnější než hluk valení. Rázový hluk se bere v úvahu u spojovaných kolejí. V případě rázového hluku vznikajícího jízdou přes výhybky, přechody a spoje v úsecích trati při rychlosti nižší než 50 km/h (30 km/h pouze v případě tramvají a lehkého metra), protože kvůli zohlednění většího množství účinků popsaných v kapitole o hluku valení se počítá s minimální rychlostí 50 km/h (30 km/h pouze v případě tramvají a lehkého metra), se nepoužívá modelování. Modelování rázového hluku se nepoužije ani při provozních podmínkách c = 2 (stání).

Rázový hluk je zahrnut ve faktoru hluku valení (energetickým) přidáním určité doplňující fiktivní hladiny rázové drsnosti k celkové hladině skutečné drsnosti na každém konkrétním j-tém úseku koleje, kde je přítomný. V tomto případě se místo L_R,TOT,i použije nový L_{R,TOT + IMPACT,i}, takže výsledný vzorec vypadá takto:

L_R,IMPACT,i je spektrum v třetinooktávovém pásmu (jako funkce kmitočtu). Pro výpočet tohoto kmitočtového spektra platí, že spektrum je dáno jako funkce vlnové délky λ a převede se na požadované spektrum jako funkce kmitočtu podle rovnice λ = v/f, kde f je střední kmitočet třetinooktávového pásma vyjádřený v Hz a v je rychlost s-tého vozidla t-tého typu vozidla vyjádřená v m/s.

Rázový hluk se bude měnit v závislosti na síle a počtu rázů připadajících na jednotku délky nebo v závislosti na hustotě spojů, takže v případě většího počtu rázů se hladina drsnosti rázů, která se použije ve výše uvedené rovnici, vypočítá takto:

kde L_{R,IMPACT–SINGLE,i} je hladina drsnosti rázů platná pro jeden ráz a n_l je hustota spojů.

Základní hladina drsnosti rázů se udává pro hustotu spojů n_l = 0,01 m ^{– 1}, což znamená, že na každých 100 m kolejí připadá jeden spoj. Situace s jiným počtem spojů se aproximují na základě úpravy hustoty spojů n_l. Je třeba upozornit, že při modelování uspořádání a segmentace koleje musí být zohledněna hustota spojů kolejnic, tzn. že v případě úseku koleje s větším množstvím spojů může být nutné použít samostatný zdrojový segment. Hlukový podíl L_W,0 koleje, kola/podvozku a nástavby se před spojem kolejnice a za ním zvýší pomocí L_R,IMPACT,i na +/– 50 m. Je-li spojů několik za sebou, toto zvýšení se prodlouží: od – 50 m před prvním spojem do + 50 m za posledním spojem.

Použitelnost těchto spekter akustického výkonu se za normálních okolností ověřuje na místě.

Pro spojované koleje se jako základní hodnota použije n_l = 0,01.

Skřípění v zatáčkách představuje zvláštní zdroj, který přichází v úvahu pouze v zatáčkách, a je tedy místně omezený. Skřípění v zatáčkách obvykle závisí na zakřivení, třecích podmínkách, rychlosti vlaku, geometrii a dynamice vztahu koleje a kol. Vzhledem k tomu, že se může jednat o zdroj významný, je nutno podat jeho řádný popis. V místech, kde dochází ke skřípění v zatáčkách, tedy obecně v zatáčkách a na železničních výhybkách, je nutné k výkonu zdroje připočítat další výkonové spektrum nadměrného hluku. Tento nadměrný hluk může být specifický pro jednotlivé typy kolejových vozidel, protože některé typy kol a podvozků mohou být výrazně méně náchylné ke skřípění než jiné. Budou-li k dispozici měření nadměrného hluku, která dostatečně zohlední stochastickou povahu skřípění, mohou být použita.

Nebude-li k dispozici žádné vhodné měření, lze použít jednoduchý postup. Při tomto postupu bude hluk skřípění zohledněn tak, že se do spektra akustického výkonu hluku valení u všech kmitočtů přidají následující nadměrné hodnoty.

kde l_track je délka koleje v zatáčce a R je poloměr zatáčky.

Použitelnost spektra akustického výkonu nebo nadměrných hodnot lze běžně ověřit na místě, zejména v případě tramvají a míst, kde jsou zatáčky a výhybky ošetřeny proti skřípění.

Obecně je sice hluk trakce specifický pro každou z charakteristických provozních podmínek, jakými je konstantní rychlost, zpomalení, zrychlení a stání, při modelování se nicméně berou v úvahu pouze dvě tyto podmínky, a sice konstantní rychlost (která platí i při zpomalování či zrychlování vlaku) a stání. Síla modelovaného zdroje odpovídá pouze maximálním zátěžovým podmínkám, což vede k hodnotám L_W,0,const,i = L_W,0,idling,i. Také L_W,0,idling,i odpovídá hlukovému podílu všech fyzických zdrojů daného vozidla, které lze lokalizovat do určité výšky v souladu s popisem uvedeným v bodě 2.3.1.

L_W,0,idling,i se vyjádří jako statický zdroj hluku v klidové poloze pro dobu trvání této klidové polohy, který se při modelování použije jako stálý bodový zdroj v souladu s popisem uvedeným v následující kapitole o hluku z průmyslové činnosti. V úvahu se bere pouze tehdy, když vlaky stojí více než 0,5 hodiny.

Tyto hodnoty lze získat jednak na základě měření všech zdrojů při jednotlivých provozních podmínkách, nebo je možné dílčí zdroje charakterizovat individuálně, přičemž se určí závislost jejich parametrů a poměrná síla. Docílit toho lze prostřednictvím měření na stacionárním voze za různých převodových rychlostí trakčního zařízení podle normy ISO 3095:2005. V příslušných případech je nutno charakterizovat více zdrojů hluku trakce, které nemusí být všechny závislé na rychlosti vlaku:

• hluk hnacího stroje, například dieselového motoru (včetně sání, výfuku a bloku motoru), převodovky, generátorů elektřiny, kde záleží hlavně na počtu otáček za minutu (ot/min), a elektrických zdrojů, jako jsou konvertory, které mohou většinou záviset na zatížení,

• hluk z větráků a chladicích systémů, závislý na rychlosti otáčení větráku (ot/min); v některých případech mohou být větráky zabudovány přímo do hnacího ústrojí,

• kolísavé zdroje, jako jsou kompresory, ventily a další součásti, které mají charakteristickou provozní dobu, čemuž odpovídá korekce služebního cyklu zohledňovaná v emisích hluku.

Vzhledem k tomu, že tyto zdroje se za různých provozních podmínek chovají různě, je v souladu s tím nutné specifikovat i hluk trakce. Síla zdroje se zjistí na základě měření, které se provádí za kontrolovaných podmínek. Obecně platí, že lokomotivy budou vykazovat větší proměnlivost zatížení, protože počet vozů, které táhnou, a tím i výdaje energie, budou velmi různé, zatímco stálé vlakové soupravy, jako jsou elektrické jednotky (EMU), motorové jednotky (DMU) a vysokorychlostní vlaky, mají zatížení lépe definované.

Neexistuje žádná předem stanovená vazba mezi zdrojem akustického výkonu a výškovým umístěním zdroje. Stanovení této vazby závisí na konkrétním posuzovaném hluku a vozidle. Modeluje se jako zdroj A (h = 1) nebo jako zdroj B (h = 2).

Aerodynamický hluk je významný pouze při vysokých rychlostech nad 200 km/h, a mělo by proto být nejprve ověřeno, zda je pro účely aplikace skutečně nezbytný. Je-li známa drsnost hluku valení a přenosové funkce, je možné provést extrapolaci na vyšší rychlosti, přičemž lze provést srovnání s již existujícími údaji o vysokých rychlostech a zjistit, zda se hluková hladina vlivem aerodynamického hluku zvýší. Jezdí-li vlaky v rámci určité sítě rychlostí vyšší než 200 km/h, ale s omezením do 250 km/h, může se v některých případech stát, že aerodynamický hluk nebude nutné zohledňovat. Záleží přitom na konstrukci vozidla.

Hlukový podíl aerodynamického hluku se udává jako funkce rychlosti:

kde

• v₀ je rychlost, při níž aerodynamický hluk převažuje a jejíž hodnota je pevně stanovená na 300 km/h,

• L_W,0,1,i je referenční akustický výkon určený ze dvou nebo více bodů měření, který se stanoví pro zdroje umístěné ve známé zdrojové výšce, například první podvozek,

• L_W,0,2,i je referenční akustický výkon určený ze dvou nebo více bodů měření, který se stanoví pro zdroje umístěné ve známé zdrojové výšce, například výšky výklenku sběrače,

• α_1,i je koeficient určený ze dvou nebo více bodů měření, který se stanoví pro zdroje umístěné ve známé zdrojové výšce, například první podvozek,

• α_2,i je koeficient určený ze dvou nebo více bodů měření, který se stanoví pro zdroje umístěné ve známé zdrojové výšce, například výšky výklenku sběrače,.

Vodorovná směrovost ΔL_W,dir,hor,i vyjádřená v dB se udává ve vodorovné rovině, přičemž lze vycházet ze základního předpokladu, že je to dipól pro účinky valení, rázů (spoje kolejnic atd.), skřípění, brzdění, větrání a aerodynamické účinky stanovený pro každé i-té kmitočtové pásmo pomocí tohoto vzorce:

Hluk mostu je modelován u zdroje A (h = 1), u kterého se předpokládá všesměrovost.

Svislá směrovost ΔL_W,dir,ver,i vyjádřená v dB se udává ve svislé rovině pro zdroj A (h = 1) jako funkce kmitočtu středního pásma f_c,i každého i-tého kmitočtového pásma a:

Pro aerodynamický účinek zdroje B (h = 2):

ΔL_dir,ver,i = 0 jinde.

Při stanovení směrovosti ΔL_dir,ver,i zdroje B (h = 2) se jiné účinky nezohledňují, protože u zdrojů, které se nacházejí v tomto umístění, se předpokládá všesměrovost.

V případě, kdy daný úsek koleje leží na mostě, je nutno zohlednit další hluk způsobovaný chvěním mostu v důsledku přítomnosti vlaku. Hluk mostu je modelován jako další zdroj, u něhož je akustický výkon jednotlivých vozidel vyjádřen jako

kde L_H,bridge,i je přenosová funkce mostu. Hluk mostu L_W,0,bridge,i představuje pouze zvuk vyzařovaný mostní konstrukcí. Hluk valení z vozidla na mostu se vypočítá pomocí vzorců (2.3.8) až (2.3.10) tak, že se vybere přenosová funkce koleje odpovídající kolejovému systému přítomnému na mostě. Bariéry na okraji mostu nejsou obecně zohledňovány.

S železniční dopravou může být spojen hluk pocházející i z různých jiných zdrojů, které se na železnici nacházejí, jako jsou depa, nakládací a vykládací prostory, zvony, stanice, nádražní rozhlas apod. Tyto zdroje je třeba chápat jako zdroje průmyslového hluku (nepohyblivé zdroje hluku), které se v příslušných případech modelují v souladu s postupem uvedeným v následující kapitole o hluku z průmyslové činnosti.

Průmyslové zdroje mohou mít velmi různé rozměry. Může se jednat o rozsáhlé továrny i o malé koncentrované zdroje, jako jsou drobné nástroje nebo tovární stroje v provozním stavu. Pro konkrétní zdroj, který je předmětem hodnocení, je proto nutné použít vhodnou techniku modelování. V závislosti na rozměrech a způsobu, jakým více jednotlivých zdrojů patřících k témuž průmyslovému areálu přesahuje jeho plochu, lze tyto zdroje modelovat jako zdroje bodové, zdroje liniové nebo zdroje plošné. V praxi jsou východiskem výpočtů účinku hluku vždy zdroje bodové, několik bodových zdrojů lze nicméně použít tak, aby představovaly reálný komplexní zdroj, který se vesměs táhne podél určité linie nebo zaujímá určitou plochu.

Reálné zvukové zdroje se modelují prostřednictví ekvivalentních zvukových zdrojů reprezentovaných jedním nebo více bodovými zdroji, tak aby celkový akustický výkon reálného zvukového zdroje odpovídal úhrnu dílčích akustických výkonů náležejících jednotlivým bodovým zdrojům.

Při stanovení počtu použitých bodových zdrojů se uplatní tato obecná pravidla:

• Liniové nebo plošné zdroje, jejichž největší rozměr je menší než 1/2 vzdálenosti mezi zdrojem a bodem příjmu, mohou být modelovány jako samostatné bodové zdroje.

• Zdroje, jejichž největší rozměr je větší než 1/2 vzdálenosti mezi zdrojem a bodem příjmu, by měly být modelovány jako soubor nekoherentních lineárně seřazených bodových zdrojů nebo jako soubor nekoherentních bodových zdrojů na určité ploše, tak aby pro každý z těchto zdrojů byla splněna zmíněná podmínka poloviční vzdálenosti. Rozložení bodových zdrojů na určité ploše může zahrnovat i vertikální rozložení těchto zdrojů.

• V případě zdrojů, jejichž největší výškové rozměry jsou větší než 2 m nebo jsou u země, by měla být věnována zvláštní pozornost výšce zdroje. Zdvojnásobení počtu zdrojů a jejich pouhé přemístění na ose z nemusí u takového zdroje ještě vést k výrazně lepšímu výsledku.

• Zdvojnásobení počtu zdrojů v rámci zdrojové plochy (ve všech rozměrech) nemusí u žádného zdroje vést k výrazně lepšímu výsledku.

Vzhledem k vysokému počtu konfigurací, které mohou v rámci určitého průmyslového areálu nastat, nemůže být poloha ekvivalentních zdrojů zvuku neměnná. Za normálních okolností se použijí osvědčené postupy.

Úplný soubor vstupních údajů potřebných k výpočtům šíření zvuku za pomoci metod mapování hluku obsahuje tyto informace:

• emitované spektrum hladiny akustického výkonu v oktávových pásmech,

• provozní dobu (den, večer, noc na základě ročního průměru),

• umístění (souřadnice x, y) a výška (z) zdroje hluku,

• typ zdroje (bodový, liniový, plošný),

• rozměry a orientaci,

• provozní podmínky zdroje,

• směrovost zdroje.

Akustický výkon bodového, liniového a plošného zdroje musí být definován následujícím způsobem:

• v případě bodového zdroje akustický výkon L_W a směrovost jako funkce tří ortogonálních souřadnic (x, y, z),

• Mohou být definovány dva typy liniových zdrojů:

• liniové zdroje představující dopravníkové pásy, potrubí atd., akustický výkon na metr délky L_W′ a směrovost jako funkce dvou ortogonálních souřadnic ve vztahu k ose liniového zdroje,

• liniové zdroje představující pohybující se vozidla se vypočítají pomocí vzorce 2.2.1,

• u plošného zdroje akustický výkon na čtverečný metr L_W/m2, který nemá žádnou směrovost (může být horizontální nebo vertikální).

Provozní doba představuje podstatný vstup pro výpočet hladin hluku. Provozní doba se udává pro den, večer a noc, a dochází-li k šíření za využití různých meteorologických tříd definovaných během každého denního, nočního i večerního období, provede se jemnější členění provozní doby na dílčí fáze odpovídající členění meteorologických tříd. Tyto informace vycházejí z ročního průměru.

Korekce zohledňující provozní dobu C_W, která se připočítá k akustickému výkonu zdroje, aby bylo možné definovat opravený akustický výkon, který se použije pro výpočty vztahující se na jednotlivá časová období, se vyjádří v dB a vypočítá následujícím způsobem:

kde

• T je v hodinách uváděná doba aktivity zdroje za určité období na základě průměrné roční situace;

• T_ref je referenční doba uvedená v hodinách (např. den je 12 hodin, večer 4 hodiny, noc 8 hodin).

V případě dominantnějších zdrojů se korekce zohledňující provozní dobu na základě ročního průměru odhadne v minimálním rozmezí 0,5 dB, tak aby bylo dosaženo přijatelné přesnosti (je ekvivalentní méně než 10 % nejistotě v definici doby aktivity zdroje).

Směrovost zdroje úzce souvisí s polohou ekvivalentního zdroje zvuku v blízkosti okolních povrchů. Metoda výpočtu šíření hluku zohledňuje odraz zvuku od okolního povrchu i jeho schopnost zvuk pohlcovat, a je proto nezbytné, aby umístění okolních povrchů bylo pečlivě zohledněno. Obecně bude vždy nutné rozlišovat tyto dva případy:

• akustický výkon zdroje a směrovost jsou určeny a dány ve vztahu k určitému reálnému zdroji, který se nachází ve volném poli (vyjma účinků terénu). To je ve shodě s definicemi, které se týkají šíření hluku, za předpokladu, že v okolí se ve vzdálenosti do 0,01 m od zdroje nenachází žádný okolní povrch a že povrchy vzdálené 0,01 m nebo více jsou zahrnuty do výpočtu šíření,

• akustický výkon zdroje a směrovost jsou určeny a dány ve vztahu k určitému reálnému zdroji, který se nachází na specifickém místě, což znamená, že akustický výkon a směrovost zdroje jsou ve skutečnosti „ekvivalentní“, protože zahrnují modelování účinku okolních povrchů. To je ve smyslu definicí týkajících se šíření hluku definováno ve „volném poli nad odrazivou rovinou“. V tomto případě se model okolních povrchů z výpočtu šíření hluku vyloučí.

Směrovost se ve výpočtu vyjádří jako faktor ΔL_W,dir,xyz (x, y, z), který se připočítá k akustickému výkonu. Tímto způsobem se zjistí správný akustický výkon směrového referenčního zdroje zvuku z hlediska šíření zvuku v daném směru. Tento faktor lze udat jako funkci směrového vektoru definovaného souřadnicemi (x, y, z) pomocí . Tato směrovost může být vyjádřena také pomocí jiných souřadnicových soustav, jako jsou například úhlové souřadnicové soustavy.

V tomto dokumentu je specifikována metoda výpočtu slábnutí hluku v průběhu jeho šíření venkovním prostředím. Tato metoda díky znalosti vlastností zdroje umožňuje předpovídat ekvivalentní kontinuální hladinu akustického tlaku v bodě příjmu odpovídající dvěma zvláštním typům atmosférických podmínek:

• podmínky šíření zvuku lomeného směrem dolů (kladný vertikální gradient skutečné rychlosti zvuku) ze zdroje k bodu příjmu,

• homogenní atmosférické podmínky (nulový vertikální gradient skutečné rychlosti zvuku) v celé oblasti šíření.

Metoda výpočtu, která je popsána v tomto dokumentu, se vztahuje na průmyslové infrastruktury a infrastruktury pozemní dopravy. Platí proto zejména pro silniční a železniční infrastruktury. Letecká doprava je do působnosti této metody zahrnuta pouze jako zdroj hluku vznikajícího během pozemních činností; vyloučeny jsou z ní naopak vzlety a přistání.

Průmyslové infrastruktury, které emitují impulzní či silné zvuky s tónovými složkami ve smyslu normy ISO 1996-2:2007, do působnosti této metody nespadají.

Metoda výpočtu neumožňuje stanovit výsledky v případě šíření hluku s horním zlomem (záporný vertikální gradient skutečné rychlosti zvuku), ale tyto podmínky jsou aproximovány homogenními podmínkami při výpočtu L_den.

Pro účely výpočtu útlumu hluku v důsledku pohlcování zvuku ve vzduchu se v případě dopravní infrastruktury teplota a vlhkost vypočítá podle normy ISO 9613-1:1996.

Výsledky jsou v rámci této metody udávány v oktávových pásmech, v rozmezí od 63 Hz do 8000 Hz. Výpočty se provádějí zvlášť pro každý střední kmitočet.

Objekty se sklonem více než 15° ke svislé ose nejsou zohledněny jako předměty odrážející zvuk, ale je k nim přihlédnuto ve všech ostatních aspektech šíření, například s ohledem na účinek povrchu země a ohyb zvuku.

Jednoduchá clona se počítá na základě výpočtu jednoduchého ohybu zvuku a dvě a více clon na jedné dráze se chápe jako řada jednoduchých ohybů zvuku, na něž se uplatní níže popsaný postup.

Veškeré vzdálenosti, výšky, rozměry a nadmořské výšky používané v tomto dokumentu se uvádějí v metrech (m).

Značka MN označuje vzdálenost mezi bodem M a N ve třech rozměrech (3D), měřená na přímce, která tyto body spojuje.

Značka ^MN označuje délku křivky mezi bodem M a N za předpokladu příznivých podmínek.

Reálné výšky mohou být podle vlastního uvážení svisle měřeny ve směru kolmém k vodorovné rovině. Výšky bodů nad místní úrovní základny se označují jako h, absolutní výšky bodů a absolutní výška základny se označují písmenem H.

Kvůli zohlednění skutečného reliéfu terénu trasy šíření hluku se zavádí pojem „ekvivalentní výška“, která se označuje písmenem z. V rovnicích, které se týkají účinku povrchu země, nahrazuje reálné výšky.

Hladiny zvuků, označované velkým písmenem L, se vyjadřují v decibelech (dB) na kmitočtové pásmo, je-li vynechán index A. Hladiny zvuků uváděné v decibelech dB(A) mají index A.

Součet jednotlivých hladin zvuků, který je dán vzájemnou nekoherentností zdrojů, se označuje značkou v souladu s touto definicí:

Reálné zdroje jsou popsány jako soubor bodových zdrojů nebo – v případě železniční dopravy a silniční dopravy – jako soubor nekoherentních liniových zdrojů. Metoda šíření hluku vychází z předpokladu, že liniové nebo plošné zdroje jsou rozděleny a reprezentovány řadou ekvivalentních bodových zdrojů. K tomu může dojít v rámci předběžného zpracování výchozích údajů nebo je to možné provést za pomoci trasovací součásti výpočetní aplikace. Způsob, jakým toho bylo docíleno, není předmětem této metodiky.

Tato metoda se opírá o geometrický model tvořený určitým souborem spojených povrchů terénu a překážek. Dráha svislého šíření je promítnuta na jednu nebo více svislých rovin ve vztahu k horizontální rovině. V případě trajektorií zahrnujících odrazy na svislých površích, které nejsou v pravém úhlu k rovině dopadu, se následně použije další svislá rovina, jež zahrnuje odraženou část dráhy šíření. V těchto případech, kdy je k popisu celé trajektorie od zdroje k bodu příjmu použito více svislých rovin, se svislé roviny poté redukují na plochu, podobně jako při rozvíjení čínského paravánu.

Ekvivalentní výšky se počítají od střední oblasti mezi zdrojem a bodem příjmu. Skutečný terén je tak nahrazen pomyslnou rovinou, která představuje střední profil terénu.

Ekvivalentní výška bodu je jeho pravoúhlá výška vůči střední oblasti. Lze tudíž definovat ekvivalentní výšku zdroje z_s a ekvivalentní výšku bodu příjmu z_r. Vzdálenost mezi zdrojem a bodem příjmu promítnutá na střední oblasti se označuje jako d_p.

Má-li ekvivalentní výška určitého bodu zápornou hodnotu, tzn. že tento bod se nachází pod střední oblastí, zůstává jeho výška nulová a ekvivalentní bod je pak totožný se svým možným obrazem.

Topografii v rovině dráhy (včetně terénu, náspů, hrází a jiných umělých překážek, budov …) lze popsat jako uspořádanou soustavu oddělených bodů (x_k, H_k); k є {1,…,n}. Tato soustava bodů vymezuje složenou linii či jinak řečeno řadu přímých úseků H_k = a_kx+b_k, x є [x_k, x_{k+ 1}]; k є {1,…n}, kde:

Střední rovina je reprezentována přímkou Z = ax+b; x є [x₁, x_n], která je přizpůsobena složené linii za použití aproximace k nejmenšímu čtverci. Rovnici střední linie lze vyvodit analyticky,

kdy použijeme:

Koeficienty přímky se vypočítají takto:

přičemž na úseky x_{k + 1} = x_k se při evaluaci rovnice 2.5.3 nebere zřetel.

Hlukové podíly odrazů se zohledňují zavedením zrcadlových zdrojů, které jsou popsány níže.

Pro bod příjmu R má postup výpočtů následující kroky:

• 1) na každé dráze šíření:

  • výpočet útlumu za příznivých podmínek,

  • výpočet útlumu za homogenních podmínek,

  • výpočet dlouhodobé hladiny akustického tlaku pro jednotlivé dráhy;

• 2) akumulace dlouhodobých hladin akustického tlaku na všech drahách ovlivňujících určitý bod příjmu a tedy umožňující vypočítat v bodě příjmu celkovou hladinu akustického tlaku.

Je třeba poznamenat, že meteorologické podmínky mají vliv pouze na útlumy dané účinkem povrchu země (A_ground) a ohybem zvuku (A_dif).

Pro bodový zdroj S akustického výkonu směrového zdroje zvuku L_w,0,dir a pro dané kmitočtové pásmo se ekvivalentní hladina kontinuálního akustického tlaku v bodě příjmu R za daných atmosférických podmínek vypočítá za pomoci níže uvedených rovnic.

Termín A_F představuje celkový útlum zvuku na dráze jeho šíření za příznivých podmínek a má tyto složky:

kde

• A_div je útlum zvuku způsobený sférickou divergencí;

• A_atm je útlum zvuku způsobený pohlcováním zvuku ve vzduchu;

• A_boundary,F je útlum zvuku daný hranicí media šíření za příznivých podmínek. Může obsahovat tyto složky:

  • A_ground,F, což je útlum zvuku daný terénem za příznivých podmínek;

  • A_dif,F, což je útlum zvuku daný jeho ohybem za příznivých podmínek.

Pro danou dráhu a pro dané kmitočtové pásmo připadají v úvahu dva možné scénáře:

• buď se hodnota A_ground,F vypočítá bez ohybu zvuku (A_dif,F = 0 dB) a A_boundary,F = A_ground,F;

• anebo se vypočítá A_dif,F. Účinek povrchu země je zohledněn již přímo v rovnici A_dif,F (A_ground,F = 0 dB). Ve výsledku pak platí, že A_boundary,F = A_dif,F.

Postup se zcela shoduje s případem příznivých podmínek, který je popsán v předchozím oddíle.

Termín A_H představuje celkový útlum zvuku na dráze jeho šíření za homogenních podmínek a má tyto složky:

kde

• A_div je útlum zvuku způsobený sférickou divergencí;

• Α_atm je útlum zvuku způsobený pohlcováním zvuku ve vzduchu;

• A_boundary,H je útlum zvuku daný hranicí media šíření za homogenních podmínek. Může obsahovat tyto složky:

  • Α_ground,H, což je útlum zvuku daný terénem za homogenních podmínek;

  • A_dif,H, což je útlum zvuku daný jeho ohybem za homogenních podmínek.

Pro danou dráhu a pro dané kmitočtové pásmo připadají v úvahu dva možné scénáře:

• buď se hodnota Α_ground,H (A_dif,H = 0 dB) vypočítá bez ohybu zvuku a A_boundary,H = Α_ground,H;

• anebo se vypočítá A_dif,H (Α_ground,H = 0 dB). Účinek povrchu země je zohledněn již přímo v rovnici A_dif,H. Ve výsledku pak platí, že A_boundary,H = A_dif,H.

Uvnitř městských oblastí je povoleno uplatňovat při výpočtu šíření zvuku za první řadu budov také statistický přístup. Uplatněná statistická metoda musí být ovšem řádně zdokumentována a musí být k dispozici příslušné informace o kvalitě této metody. Aproximací celkového útlumu zvuku na přímé dráze a všech odrazů může tato metoda nahradit výpočet hodnot A_boundary,H a A_boundary,F. Výpočet bude vycházet z průměrné hustoty zástavby a průměrné výšky všech budov v dané oblasti.

„Dlouhodobá“ hladina zvuku šířícího se po určité dráze začínající v daném bodovém zdroji se zjistí jako logaritmický součet vážené akustické energie za homogenních podmínek a akustické energie za příznivých podmínek.

Tyto hladiny zvuku jsou váženy středním výskytem p příznivých podmínek ve směru dráhy (S,R):

Upozornění: Hodnoty výskytu parametru p se vyjadřují v procentech. Pokud je tedy hodnota výskytu 82 %, bude v rovnici (2.5.9) proměnná p = 0,82.

Celková dlouhodobá hladina akustického tlaku v bodě příjmu pro určité kmitočtové pásmo se vypočítá energetickým součtem podílů zvuku všech typů přicházejícího po všech drahách N:

kde

n je index drah mezi S a R.

Postup zohledňování odrazů zvuku prostřednictvím zrcadlových zdrojů je popsán níže. Procento výskytů příznivých podmínek v případě dráhy odražené od vertikální překážky se považuje za shodné s výskytem na přímé dráze.

Je-li S′ zrcadlovým zdrojem S, pak platí, že výskyt p′ na dráze (S′,R) je roven výskytu p na dráze (S_i,R).

Celková hladina zvuku v decibelech A (dBA) se vypočítá jako součet hladin ve všech jednotlivých kmitočtových pásmech:

kde i je index kmitočtového pásma. AWC je korekce vážení filtrem A podle této tabulky:

Tato hladina L_Aeq,LT představuje konečný výsledek, tj. dlouhodobou hladinu akustického tlaku A v bodě příjmu za určitý referenční časový interval (např. den, večer nebo noc či určitý kratší časový úsek dne, večera nebo noci).

Útlum zvuku způsobený sférickou divergencí A_div odpovídá snížení hladiny akustického tlaku vlivem vzdálenosti jeho šíření. Pro bodový zdroj zvuku ve volném poli je útlum zvuku vyjádřený v dB určen tímto vztahem:

kde d je přímá trojrozměrná šikmá vzdálenost mezi zdrojem a bodem příjmu.

Útlum zvuku způsobený pohlcováním zvuku ve vzduchu A_atm během jeho šíření do určité vzdálenosti d a vyjádřený v dB je dán touto rovnicí:

kde

• d je přímá trojrozměrná šikmá vzdálenost mezi zdrojem a bodem příjmu udávaná v m;

• α_atm je koeficient atmosférického útlumu vyjádřený v dB/km při jmenovitém středním kmitočtu pro všechna jednotlivá kmitočtová pásma v souladu s normou ISO 9613-1.

Hodnoty koeficientu α_atm se udávají pro teplotu 15 °C, 70 % relativní vlhkost a atmosférický tlak 101325 Pa. Při jejich výpočtu se použijí přesné středové kmitočty daného kmitočtového pásma. Tyto hodnoty jsou v souladu s normou ISO 9613-1. Jsou-li dostupné meteorologické údaje, použije se dlouhodobý meteorologický průměr.

Útlum zvuku způsobený účinkem povrchu země je hlavně důsledkem interferencí mezi odraženým zvukem a zvukem, který se šíří k bodu příjmu přímo ze zdroje. Fyzikálně souvisí se zvukovou pohltivostí terénu, nad jehož povrchem se zvuková vlna šíří. Zároveň je však také do značné míry závislý na atmosférických podmínkách v době šíření zvuku, protože s ohybem paprsků se mění výška dráhy nad povrchem a spolu s tím i význam účinku povrchu země a terénu v blízkosti zdroje.

V případě, že na šíření zvuku mezi zdrojem a bodem příjmu má vliv jakákoli překážka nacházející se v rovině šíření, účinek povrchu země se vypočítá zvlášť pro stranu zdroje a stranu bodu příjmu. V takovém případě označují z_s a z_r ekvivalentní polohu zdroje a/nebo bodu příjmu, jak je uvedeno níže, kde je vyložen postup výpočtu ohybu zvuku A_dif.

Schopnost terénu pohlcovat zvuk souvisí hlavně s jeho pórovitostí. Nepropustné podloží je obecně reflexivní, pórovité je absorpční.

Co se týče požadavků na provozní výpočty, zvuková pohltivost terénu je reprezentována bezrozměrným koeficientem G, který nabývá hodnot mezi 0 a 1. Koeficient G je nezávislý na kmitočtu. V tabulce 2.5 jsou uvedeny hodnoty koeficientu G pro různé typy venkovního terénu. Obecně platí, že průměr koeficientu G nad určitou dráhou nabývá hodnot mezi 0 a 1.

Tabulka 2.5.a Hodnoty koeficientu G pro různé typy terénu

G_path je definován jako podíl absorbujícího podloží po celé dotčené dráze.

Jsou-li zdroj a bod příjmu blízko sebe, takže d_p ≤ 30(z_s + z_r), je rozdíl mezi typem podloží, které se nachází v blízkosti zdroje, a typem podloží, které se nachází v blízkosti bodu příjmu, zanedbatelný. S ohledem na tuto okolnost se pak následujícím způsobem provede závěrečná korekce indexu povrchu země G_path:

kde G_s je indexem povrchu země v oblasti zdroje. Pro vozovková podloží(V emisním modelu jsou zohledněny absorpční vlastnosti porézních povrchů vozovek.) a koleje s pevnou jízdní dráhou G_s = 0. Pro železniční koleje uložené do štěrkového podloží G_s = 1. V případě průmyslových zdrojů a továren neexistuje žádná obecně platná odpověď.

G může souviset s měrným odporem proti proudění vzduchu.

Vzdálenosti d_n jsou určeny 2D projekcí na horizontální rovinu.

V následujících dvou pododdílech, v nichž jsou vyloženy výpočty pro homogenní a příznivé podmínky, se zavádějí obecná označení G_w a G_m pro zvukovou pohltivost terénu. Tabulka 2.5.b znázorňuje vztah mezi těmito označeními a proměnnými G_path a G′_path.

Tabulka 2.5.b Vztah mezi G_w a G_m a proměnnými (G_path, G′_path)

Útlum zvuku způsobený účinkem povrchu země za homogenních podmínek se vypočítá podle následujících rovnic:

jestliže G_path ≠ 0

kde

f_m je jmenovitá střední kmitočet posuzovaného kmitočtového pásma v Hz, c je rychlost zvuku ve vzduchu, považovaná za rovnu 340 m/s, a C_f je definován jako:

kde hodnoty w jsou určeny touto rovnicí:

G_w může být rovno G_path nebo G′_path, přičemž závisí na tom, zda se při výpočtu účinku povrchu země zohlední nebo nezohlední ohyb zvuku, a odpovídá charakteru podloží, na němž se nachází zdroj (reálný zdroj nebo lomený). Bližší specifikace je uvedena v následujících pododdílech, souhrn pak v tabulce 2.5.b.

je spodní hranice A_ground,H.

Pro dráhu (S_i,R) v homogenních podmínkách bez ohybu zvuku:

• G_w = G′_path

• G_m = G′_path

Pokud jde o zohlednění ohybu zvuku, odkazujeme na oddíl o ohybu zvuku, kde jsou uvedeny definice G_w a G_m.

jestliže G_path = 0: A_ground,H = – 3 dB

Výraz – 3(1 – G_m) zohledňuje skutečnost, že při velké vzdálenosti mezi zdrojem a bodem příjmu se první strana odrazového zdroje nenachází již na plošině, nýbrž v přírodním terénu.

Účinek povrchu země za příznivých podmínek se počítá za pomoci rovnice pro A_ground,H, v níž se provedou následující úpravy:

• jestliže G_path ≠ 0

  • a) V rovnici 2.5.15 (A_ground,H) se výšky z_s a z_r nahrazují z_s + δ z_s + δ z_T a z_r + δ z_r + δ z_T, kde

    		(2.5.19)

    a_o = 2 × 10^{– 4} m^{– 1} je převrácená hodnota poloměru křivky

  • b) Spodní hranice A_ground,F (vypočítaná s neupravenými výškami) závisí na geometrii dráhy:

    (2.5.20)

• jestliže G_path = 0

  A_ground,F, = A_ground,F,min

Výškové korekce δ z_s a δ z_r zohledňují účinek ohýbání zvukového paprsku. δ z_T odráží účinek turbulence.

G_m může být také rovno G_path nebo G′_path, přičemž závisí na tom, zda se při výpočtu účinku povrchu země zohlední nebo nezohlední ohyb zvuku, a odpovídá charakteru podloží, na němž se nachází zdroj (reálný zdroj nebo lomený). Bližší specifikace je uvedena v následujících pododdílech.

Pro dráhu (S_i,R) v příznivých podmínkách bez ohybu zvuku:

• G_m = G_path v rovnici (2.5.17);

• G_m = G′_path.

Pokud jde o zohlednění ohybu zvuku, odkazujeme na další oddíl, kde jsou uvedeny definice G_w a G_m.

Ohyb zvuku se zpravidla zkoumá na horní ploše všech překážek nacházejících se na dráze šíření zvuku. Vede-li tato dráha „dostatečně vysoko“ nad ohybovou hranou, lze pracovat s nulovou hodnotou proměnné A_dif (A_dif = 0) a vypočítat přímý pohled, zejména prostřednictvím evaluace proměnné A_ground.

V praxi jsou následující specifikace zvažovány v jedinečné svislé rovině obsahující zdroj i bod příjmu (rozvinutý čínský paraván v případě dráhy s odrazy). Přímý paprsek od zdroje k bodu příjmu je za homogenních podmínek šíření rovnou linií a za příznivých podmínek šíření zakřivená linie (oblouk s poloměrem v závislosti na délce rovného paprsku).

Není-li přímý paprsek zablokován, nalezne se hrana D s nejvyšším rozdílem délky dráhy δ (nejnižší absolutní hodnota, protože jsou tyto rozdíly délky dráhy záporné). Ohyb zvuku se zohlední, jestliže

• tento rozdíl délky dráhy je větší než –λ/20 a

• jestliže je splněno „Rayleighovo kritérium“.

K tomu dochází, jestliže je δ větší než λ/4 – δ*, kde δ* je rozdíl délky dráhy vypočítaný se stejnou hranou D, ovšem související se zrcadlovým zdrojem S* vypočítaným pomocí střední oblasti na straně zdroje a zrcadlovým bodem příjmu R* vypočítaným pomocí střední oblasti na straně bodu příjmu. Při výpočtu δ* se zohlední pouze body S*, D a R* – ostatní hrany blokující dráhu S*->D->R* jsou zanedbány.

Pro výše uvedené se vlnová délka λ vypočítá pomocí jmenovitého středního kmitočtu a rychlosti zvuku 340 m/s.

Jsou-li tyto dvě podmínky splněny, hrana D oddělí stranu zdroje od strany bodu příjmu, vypočítají se dvě oddělené střední oblasti a A_dif se vypočítá postupem uvedeným dále v této části. V opačném případě, není-li pro tuto dráhu uvažováno o žádném útlumu zvuku způsobeném jeho ohybem, vypočítá se obecná střední oblast pro dráhu S -> R a A_ground bez ohybu zvuku (A_dif = 0 dB). Obojí platí v homogenních i příznivých podmínkách.

Pokud se pro dané kmitočtové pásmo provádí výpočet za použití postupu popsaného v tomto oddíle, pracuje se při výpočtu celkového útlumu zvuku s hodnotou veličiny A_ground = 0 dB. Účinek povrchu země je zohledněn již přímo v obecné rovnici pro výpočet ohybu světla.

Zde navržené rovnice se použijí k výpočtu ohybu zvuku, k němuž dochází na tenkých clonách, silných clonách, budovách, bermách (přírodních či umělých) a na hranách náspů, zářezů a viaduktů.

Stojí-li v dráze šíření zvuku více překážek způsobujících jeho ohyb, pracuje se s nimi jako s vícečetným ohybem a uplatní se postup, který je popsaný v následujícím oddíle o výpočtu rozdílu dráhy.

Předestřené postupy se použijí pro výpočet útlumů zvuku v homogenních i příznivých podmínkách. Ohýbání zvukového paprsku se zohlední ve výpočtu rozdílu dráhy a za účelem výpočtu účinku povrchu země před ohybem zvuku a po něm.

Na obrázku 2.5.c je znázorněna obecná metoda výpočtu útlumu zvuku následkem jeho ohybu. Tato metoda je založena na tom, že dráha šíření zvuku se rozdělí na dvě části: dráhu „na straně zdroje“, která se nachází mezi zdrojem a bodem ohybu, a dráhu „na straně bodu příjmu“, která se nachází mezi bodem ohybu a bodem příjmu.

Vypočítají se tyto hodnoty:

• účinek povrchu země na straně zdroje, Δ_ground(S,O)

• účinek povrchu země na straně bodu příjmu, Δ_ground(O,R)

• a tři ohyby zvuku:

  • mezi zdrojem S a bodem příjmu R: Δ_dif(S,R)

  • mezi zrcadlovým zdrojem S′ a bodem příjmu R: Δ_dif(S′,R)

  • mezi S a zrcadlovým bodem příjmu R′: Δ_dif(S,R′).

kde

• S je zdroj;

• R je bod příjmu;

• S′ je zrcadlový zdroj ve vztahu ke střední oblasti na straně zdroje;

• R′ je zrcadlový bod příjmu ve vztahu ke střední oblasti na straně bodu příjmu;

• O je bod ohybu;

• z_s je ekvivalentní výška zdroje S ve vztahu ke střední rovině na straně zdroje;

• z_o,s je ekvivalentní výška bodu ohybu O ve vztahu ke střední oblasti na straně zdroje;

• z_r je ekvivalentní výška bodu příjmu R ve vztahu ke střední rovině na straně bodu příjmu;

• z_o,r je ekvivalentní výška bodu ohybu O ve vztahu ke střední oblasti na straně bodu příjmu.

Nepravidelnost terénu mezi zdrojem a bodem ohybu a mezi bodem ohybu a bodem příjmu se zohlední prostřednictvím ekvivalentních výšek vypočítaných ve vztahu ke střední oblasti, nejprve na straně zdroje, následně na straně bodu příjmu (dvě střední oblasti) za použití metody popsané v pododdíle o významných výškách nad úrovní terénu.

Pro čistý ohyb zvuku bez jakéhokoli účinku povrchu země se útlum zvuku určí takto:

kde

λ je vlnová délka o jmenovitém středním kmitočtu v příslušném kmitočtovém pásmu;

δ je rozdíl dráhy mezi dráhou s ohybem zvuku a přímou dráhou (viz následující pododdíl o výpočtu rozdílu dráhy);

C″ je koeficient, který se použije k zohlednění vícečetných ohybů zvuku:

C″ = 1 pro jednoduchý ohyb zvuku.

Je-li v případě více ohybů e celková vzdálenost délky dráhy mezi prvním a posledním bodem ohybu zvuku (v případě příznivých podmínek se použijí zakřivené paprsky) a jestliže e je vyšší než 0,3 m (jinak C" = 1), stanoví se tento koeficient jako:

Hodnoty Δ_dif budou omezeny:

• je-li Δ_dif < 0: Δ_dif = 0 dB

• je-li Δ_dif > 25: Δ_dif = 25 dB pro ohyb zvuku na vodorovné hraně a pouze tehdy, je-li proměnná Δ_dif součástí výpočtu A_dif. Tato horní hranice se nepoužije tehdy, když proměnné Δ_dif vstupují do výpočtu Δ_ground, nebo v případě ohybu zvuku na svislé hraně (laterální ohyb zvuku) v případě mapování průmyslového hluku.

Rozdíl dráhy δ se vypočítá na svislé rovině obsahující zdroj a bod příjmu. Jedná se o aproximaci k Fermatovu principu. V tomto případě (liniové zdroje) je aproximace použitelná. Rozdíl dráhy δ se vypočítá způsobem znázorněným na následujících obrázcích s ohledem na danou situaci.

Poznámka: Pro každou konfiguraci je dáno vyjádření δ.

Za příznivých podmínek mají tři zakřivené zvukové paprsky , a shodný poloměr zakřivení Γ, který je definován takto:

kde d je definováno pomocí 3D vzdálenosti mezi zdrojem a bodem příjmu na rozprostřené dráze.

Délka křivky zvukového paprsku MN se v případě příznivých podmínek značí jako ^MN. Tato délka se rovná:

Při výpočtu rozdílu dráhy za příznivých podmínek δ_F mohou nastat v zásadě tři scénáře (viz obrázek 2.5.e). V praxi však stačí dvě rovnice:

• má-li přímý zvukový paprsek SR v cestě překážku (první a druhý případ na obrázku 2.5.e):

  (2.5.26)

• nemá-li přímý zvukový paprsek SR v cestě překážku (třetí případ na obrázku 2.5.e):

  (2.5.27)

kde A je průsečík přímého zvukového paprsku SR a rozšíření překážky způsobující jeho ohyb.

V případě vícečetných ohybů za příznivých podmínek je třeba:

• určit konvexní plášť vymezený různými potenciálními ohybovými hranami,

• vypustit ohybové hrany, které nejsou na hranici konvexního pláště,

• vypočítat δ_F na základě délek zakřiveného zvukového paprsku rozdělením dráhy ohnutého paprsku na nezbytný počet zakřivených úseků (viz obrázek 2.5.f).

  (2.5.28)

Za příznivých podmínek tvoří dráhu šíření ve svislé rovině vždy kruhové segmenty, jejichž poloměr je udáván pomocí 3D vzdálenosti mezi zdrojem a bodem příjmu, tedy všechny segmenty dráhy šíření mají stejný poloměr zakřivení. Je-li přímý oblouk spojující zdroj a bod příjmu zablokován, je dráha šíření definována jako nejkratší konvexní kombinace oblouků kolem všech překážek. Konvexním se v tomto kontextu rozumí, že se v každém bodu ohybu segment odchozího paprsku odkloní vzhledem k segmentu příchozího paprsku směrem dolů.

Ve scénáři, který je znázorněn na obrázku 2.5.f, je rozdíl dráhy:

Útlum zvuku způsobený následkem jeho ohybu se při zohlednění účinku povrchu země na straně zdroje i na straně bodu příjmu spočítá podle následujících obecných rovnic:

kde

• Δ_{dif (S,R)} je útlum zvuku způsobený následkem jeho ohybu mezi zdrojem S a bodem příjmu R;

• Δ_ground(S,O) je útlum zvuku způsobený následkem účinku povrchu země na straně bodu příjmu, který je vážený ohybem na straně zdroje; přičemž se předpokládá, že v případě vícečetných ohybů zvuku, jaké jsou znázorněny na obrázku 2.5.f, O = O1;

• Δ_ground(O,R) je útlum zvuku způsobený následkem účinku povrchu země na straně bodu příjmu, který je vážený ohybem na straně bodu příjmu (viz následující pododdíl o výpočtu proměnné Δ_ground(O,R)).

kde

• A_ground(S,O) je útlum zvuku způsobený následkem účinku povrchu země mezi zdrojem S a bodem ohybu O. Tato proměnná se vypočítá způsobem uvedeným v předchozím pododdíle o výpočtech pro homogenní podmínky a v předchozím pododdíle o výpočtu pro příznivé podmínky, přičemž se předpokládá:

• z_r=z_o,s,

• G_path se vypočítá mezi O a R.

• Za homogenních podmínek v rovnici (2.5.17) a v rovnici (2.5.18).

• Za příznivých podmínek v rovnici (2.5.17) a v rovnici (2.5.20).

• Δ_dif(S,R’) je útlum zvuku způsobený následkem jeho ohybu mezi zdrojem S a zrcadlovým bodem příjmu R’, který se vypočítá způsobem uvedeným v předchozím oddíle o čistém ohybu zvuku.

• Δ_dif(S,R) je útlum zvuku způsobený následkem jeho ohybu mezi zdrojem S a bodem příjmu R, který se vypočítá způsobem uvedeným v předchozím pododdíle o čistém ohybu zvuku.

Ve zvláštním případě, kdy se zdroj nachází pod střední oblastí: Δ_dif(S,R)= Δ_dif(S',R) a Δ_ground(S,O) = A_ground(S,O)

kde

• A_{ground (O,R)} je útlum zvuku způsobený účinkem povrchu země mezi bodem ohybu O a bodem příjmu R. Tato proměnná se vypočítá způsobem uvedeným v předchozím pododdíle o výpočtech pro homogenní podmínky a v předchozím pododdíle o výpočtu pro příznivé podmínky, přičemž se předpokládá:

• z_s = z_o,r,

• G_path se vypočítá mezi O a R.

  G^'_path není v tomto případě nutné zohledňovat, neboť předmětným zdrojem je zde bod ohybu zvuku. Při výpočtu účinků povrchu země se tudíž G_path musí použít, a to i pro spodní hranici hodnoty proměnné této rovnice, která je –3(1– G_path).

• Za homogenních podmínek v rovnici (2.5.17) a v rovnici (2.5.18).

• Za příznivých podmínek v rovnici (2.5.17) a v rovnici (2.5.20).

• Δ_dif(S,R') je útlum zvuku způsobený následkem jeho ohybu mezi zdrojem S a zrcadlovým bodem příjmu R’, který se vypočítá způsobem uvedeným v předchozím oddíle o čistém ohybu zvuku.

• Δ_dif(S,R) je útlum zvuku způsobený následkem jeho ohybu mezi zdrojem S a bodem příjmu R, který se vypočítá způsobem uvedeným v předchozím pododdíle o čistém ohybu zvuku.

Ve zvláštním případě, kdy se bod příjmu nachází pod střední oblastí: Δ_dif(S,R’)= Δ_dif(S,R) a Δ_ground(O,R) = A_ground(O,R)

Rovnici (2.5.21) lze použít i k výpočtu ohybů zvuku na svislých hranách (laterální ohyby zvuku) v případě průmyslového hluku. V takovém případě platí A_dif = Δ_dif(S,R) a proměnná A_ground zůstane zachována. Proměnné A_atm a A_ground se navíc vypočítají na základě celkové délky dráhy šíření zvuku. A_div se i v tomto případě vypočítá na základě přímé vzdálenosti d. Rovnice (2.5.8) a (2.5.6) budou mít nyní tuto podobu:

V rovnici (2.5.34) musí být pro homogenní podmínky použito proměnné Δ_dif.

Boční ohyb zvuku je zohledňován pouze v případech, kdy jsou splněny následující podmínky:

• Zdroj je skutečným bodovým zdrojem – nikoli důsledkem segmentace rozsáhlého zdroje, jako je liniový nebo prostorový zdroj.

• Zdroj není zrcadlovým zdrojem vytvořeným pro výpočet odrazu.

• Přímý paprsek mezi zdrojem a bodem příjmu se celý nachází nad profilem terénu.

• Ve svislé rovině obsahující S a R je rozdíl délky dráhy δ větší než 0, přímý paprsek je tedy zablokován. Proto může být někdy boční ohyb zvuku zohledněn za homogenních podmínek šíření, ovšem nikoli za příznivých podmínek šíření.

Jsou-li splněny všechny tyto podmínky, zohlední se kromě ohnuté dráhy šíření ve svislé rovině obsahující zdroj a bod příjmu až dvě laterálně ohnuté dráhy šíření. Boční rovina je definována jako rovina kolmá ke svislé rovině a rovněž obsahuje zdroj a bod příjmu. Oblasti protínající se s touto boční rovinou jsou tvořeny všemi překážkami, kterými prochází přímý paprsek ze zdroje do bodu příjmu. V této boční rovině definuje nejkratší konvexní spojení mezi zdrojem a bodem příjmu, skládající se z přímých segmentů a zahrnující tyto oblasti protínání, svislé hrany, které se zohledňují při konstrukci bočně ohnuté trasy šíření.

Při výpočtu útlumu zvuku daného terénem pro bočně ohnutou dráhu šíření se střední oblast mezi zdrojem a bodem příjmu vypočítá s přihlédnutím ke svislému profilu země pod dráhou šíření. Jestliže při projekci na vodorovnou rovinu boční dráha šíření projde projekcí budovy, zohlední se to při výpočtu _path (obvykle = 0) a při výpočtu střední oblasti se svislou výškou budovy.

Odrazy na svislých překážkách se řeší prostřednictvím zrcadlových zdrojů. Tímto způsobem se tedy pracuje s odrazy na vnějších stěnách budov a na protihlukových bariérách.

Povrchy předmětů jsou zohledněny jako odrazové plochy, pouze je-li jejich sklon ke svislé ose menší než 15°. Odrazy jsou zohledňovány pouze pro dráhy ve svislé rovině šíření, tedy nikoli pro bočně ohýbané dráhy. U dopadajících a odrážených drah a za předpokladu, že je odrážející povrch svislý, je bod odrazu (na odrážejícím předmětu) zkonstruován pomocí přímek pod homogenními a zakřivenými liniemi za příznivých podmínek šíření. Výška plochy odrazu měřená bodem odrazu a při pohledu ze směru dopadajícího paprsku činí minimálně 0,5 m. Po projekci na vodorovnou rovinu činí šířka plochy odrazu měřená bodem odrazu a při pohledu ze směru dopadajícího paprsku alespoň 0,5 m.

Překážky, které mají nejméně jeden rozměr menší než 0,5 m, se ve výpočtu odrazů neberou v úvahu, nejsou-li součástí zvláštních konfigurací(Příkladem takové zvláštní konfigurace může být síť menších překážek umístěných v určité rovině a v pravidelných vzdálenostech od sebe.).

Poznamenejme, že odrazy na rovině terénu se na tomto místě nezabýváme. Jsou zohledněny ve výpočtech útlumu zvuku způsobeného následkem ohraničení (země, ohyb zvuku).

Je-li L_WS hladina výkonu zdroje S a α_r absorpční koeficient povrchu překážky podle definice v normě EN 1793-1:2013, pak se hladina výkonu zrcadlového zdroje S′ rovná:

kde 0 ≤ α_r < 1

Výše popsané útlumy šíření zvuku se následně použijí na tuto dráhu (zrcadlový zdroj, bod příjmu), jako by to byla dráha přímá.

V geometrickém zkoumání zvukových drah je při odrazu na svislé překážce (bariérové stěně, budově) důležitá poloha dopadu paprsku vůči horní hraně této překážky, protože určuje, zda podíl skutečně odražené energie bude více nebo méně významný. Ztráta akustické energie paprsku, k níž dojde následkem odrazu, se nazývá útlumem zvuku jeho zpětným ohybem.

V případě potenciálních vícečetných odrazů mezi dvěma svislými stěnami je nutno zohledňovat alespoň první odraz.

V případě zahloubeného kolejiště (viz například obrázek 2.5.h) se útlum zvuku jeho zpětným ohybem použije pro každý odraz od záchytných stěn.

Na tomto znázornění doletí zvukový paprsek k bodu příjmu teprve poté, co „postupně projde“ záchytnými stěnami traťového zahloubení, které lze proto přirovnat k otvorům.

Při výpočtu šíření zvuku skrze určitý otvor odpovídá zvukové pole v okolí bodu příjmu součtu přímého pole a pole vzniklého ohybem zvuku o hrany otvoru. Toto ohybové pole zajišťuje souvislý přechod mezi volným a stíněným prostorem. Když se paprsek blíží k hraně otvoru, přímé zvukové pole se zmenší. Výpočet se shoduje s výpočtem útlumu zvuku o bariéru ve volném prostoru.

Rozdíl dráhy δ′ spojený s každým zpětným ohybem zvuku je opakem rozdílu dráhy mezi S a R v poměru ke každé horní hraně O, a to z hlediska daného rozvinutým řezem (viz obrázek 2.5.i).

Znaménko minus v rovnici (2.5.36) slouží k označení toho, že se předpokládá bodu příjmu ve volném prostoru.

Útlum zvuku způsobený jeho zpětným ohybem Δ_retrodif se určí za pomoci rovnice (2.5.37), která je podobná rovnici (2.5.21), ale má upravené značení.

Tento útlum zvuku se použije na přímý paprsek, a to při každém jeho „průchodu“ stěnou nebo budovou (odrazu od stěny nebo budovy). Hladina výkonu zrcadlového zdroje S′ bude tedy následující:

Ve složitějších konfiguracích šíření zvuku může docházet k ohybům zvuku mezi odrazy nebo mezi bodem příjmu a odrazy. V takovém případě se zpětný ohyb zvuku o stěny odhadne na základě dráhy mezi zdrojem a prvním bodem ohybu zvuku R′ (který pak proto v rovnici (2.5.36) platí za bod příjmu). Tento princip je znázorněn na obrázku 2.5.j.

V případě vícečetných odrazů se připočítají odrazy vzniklé působením všech jednotlivých odrazů.

Nachází-li se poblíž železniční trati bariéra nebo překážka odrážející zvuk, odráží se zvukové paprsky následně od této překážky a od bočního povrchu železničního vozidla. Za těchto podmínek zvukové paprsky prochází mezi překážkou a tělesem železničního vozidla a pak se ohnou podle horní hrany překážky.

Aby byl zohledněn větší počet odrazů mezi železničním vozidlem a blízkou překážkou, vypočítá se akustický výkon jednoho ekvivalentního zdroje. Při tomto výpočtu se ignoruje vliv země.

Pro odvození akustického výkonu ekvivalentního zdroje se použijí tyto definice:

• Počátek soustavy souřadnic se nachází na vnější straně hlavy kolejnice

• Skutečný zdroj se nachází v S (d_s = 0, h_s), kde h_s je výška zdroje vzhledem k hlavě kolejnice

• Rovina h = 0 určuje těleso vozu

• Svislá překážka s horním okrajem v B (d_B, h_b)

• Bod příjmu nacházející se ve vzdálenosti d_R > 0 za překážkou, kde R má souřadnice (d_B + d_R, h_R)

Vnitřní strana překážky má absorpční koeficienty α(f) na oktávové pásmo. Těleso železničního vozidla má ekvivalentní koeficient odrazu C_ref. Běžně se C_ref rovná 1. Pouze v případě otevřených plochých nákladních vozů lze použít hodnotu 0. Jestliže d_B > 5h_B nebo α(f)> 0,8, nezohledňuje se žádná interakce s bariérou železniční trati.

V této konfiguraci lze více odrazů mezi tělesem železničního vozidla a překážkou vypočítat pomocí zrcadlových zdrojů umístěných v S_n (d_n = -2n. d_B, h_n = h_s), n=0,1,2,..N; jak je vidět na obrázku 2.5.k.

Akustický výkon ekvivalentního zdroje je vyjádřen jako:

kde je akustický výkon částečných zdrojů vypočítán takto:

L_W,n = L_W + Δ_Ln

ΔL_n = ΔL_geo,n + ΔL_dif,n + ΔL_abs,n + ΔL_ref,n + ΔL_retrodif,n

kde:

Korekce sférické divergence se vypočítá takto

Korekce ohybu přes horní hranu překážky se vypočítá takto:

(2.5.42)

kde D_n je útlum v důsledku ohybu vypočítaný podle vzorce 2.5.21, kde C'' = 1 je dráha spojující zdroj S_n s bodem příjmu R se zohledněním ohybu na horní hraně překážky B:

Korekce absorpce na vnitřní straně překážky se vypočítá takto:

Korekce odrazu od tělesa železničního vozidla se vypočítá takto:

Korekce konečné výšky odrážející překážky se zohledňuje prostřednictvím zpětného ohybu zvuku. Dráha paprsku odpovídající zrcadlovému zdroji v pořadí N > 0 se o překážku odrazí n-krát. V průřezu tyto odrazy probíhají ve vzdálenostech

d_i = – (2i-q)d_{b, i} = 1,2,..n, kde P_i(d = d_i, h = h_b), i = 1,2,..n jako horní hrany těchto odrážejících povrchů. V každém z těchto bodů se korekční faktor vypočítá jako:

kde se Δ_retrodif,n,i vypočítá pro zdroj v poloze S_n, horní hranu překážky v P_i a bod příjmu v poloze R’. Poloha ekvivalentního bodu příjmu R’ se vypočítá jako R’ = R, bude-li se bod příjmu nacházet nad linií pohledu z S_n do B; v opačném případě bude použita poloha ekvivalentního bodu příjmu na linii pohledu svisle nad skutečným bodem příjmu; konkrétně:

Na tomto místě jsou vysvětleny některé důležité pojmy prostřednictvím obecných významů, které jsou jim přisuzovány v tomto dokumentu. Tento seznam není vyčerpávající, obsahuje pouze často používané výrazy a zkratky. Ostatní výrazy jsou vysvětleny tam, kde jsou poprvé použity.

Matematické symboly (uvedené za seznamem pojmů) jsou hlavní symboly používané v rovnicích v hlavním textu. Jiné symboly místy použité v textu a dodatcích jsou vysvětleny tam, kde jsou použity.

Čtenář je pravidelně upozorňován na vzájemnou zaměnitelnost slov zvuk a hluk v tomto dokumentu. I když výraz hluk má subjektivní zabarvení – odborníci v oboru akustiky jej obvykle definují jako „nežádoucí zvuk“ –, v oblasti snižování hluku z letadel je běžně chápán tak, že znamená pouze zvuk – energii šířenou vzduchem prostřednictvím akustického vlnění. Symbol → označuje odkaz na jiné pojmy uvedené v seznamu.

Všechny vstupní hodnoty týkající se hladiny emisí zdroje, včetně polohy tohoto zdroje, musí být určeny alespoň s přesností odpovídající nejistotě ± 2dB(A) v hladině emisí zdroje (přičemž všechny ostatní parametry zůstanou neměnné).

Při uplatňování této metody musí vstupní údaje odrážet skutečné použití. Obecně se nelze spoléhat na standardní vstupní údaje nebo předpoklady. Konkrétně pak musí být pro odvození dráhy letu používány dráhy letu odvozené z radarových údajů, pokud takové existují a jsou dostatečně kvalitní. Standardní vstupní hodnoty a předpoklady namísto drah letu odvozených z radarových údajů lze přijmout například pro použití u modelovaných drah, pokud je shromažďování skutečných údajů spojeno s neúměrně vysokými náklady.

Softwarové aplikace sloužící k provádění výpočtů musí být v průkazné shodě s metodami popsanými v tomto dokumentu. Tato shoda se prokazuje certifikací výsledků na zkušebních případech.

Mapy izofon se používají k vyznačení míry a rozsahu dopadu hluku z letadel v okolí letišť, přičemž tento dopad je vyjádřen hodnotami stanovené míry nebo ukazatele hluku. Izofona je linie, na které je hodnota ukazatele konstantní. Tato hodnota ukazatele shrnuje svým způsobem všechny jednotlivé události hluku z letadel, k nimž dochází během určitého stanoveného časového období, které se obvykle měří ve dnech nebo v měsících.

Hluk v bodech na zemi, který pochází z letadla letícího na letiště nebo z letiště v blízkém okolí, závisí na mnoha faktorech. K hlavním faktorům patří typy letadel a jejich pohonné jednotky, postupy pro řízení výkonu, ovládání vztlakových klapek a řízení vzdušné rychlosti používané v samotných letounech, vzdálenosti mezi příslušnými body a různými drahami letu a místní topografické podmínky a počasí. Provoz letiště zpravidla zahrnuje různé typy letounů, různé letové postupy a spektrum provozních hmotností.

Izofony se tvoří matematickou cestou, výpočtem ploch místních hodnot ukazatelů hluku. Tento dokument podrobně vysvětluje, jak v jednom bodě pozorování vypočítat hladinu hluku z letadel při jednotlivých událostech pro každý konkrétní let letadla nebo pro každý konkrétní druh letu, u nichž se pak nějakým způsobem určí průměrné hodnoty nebo se akumulují, aby se získaly hodnoty ukazatele v daném bodě. Požadovaná rovina ukazatele se získá pouhým opakováním výpočtů podle potřeby pro různé pohyby letadel – přičemž je třeba v maximální možné míře zvýšit efektivitu vyloučením událostí, které nejsou „hlukově významné“ (tj. které významně nepřispívají k celkové hodnotě).

Pokud činnosti způsobující hluk, které souvisejí s provozem letiště, podstatně nepřispívají k celkové expozici obyvatelstva hlukem z letadel a k příslušným izofonám, mohou být z výpočtu vyloučeny. Mezi tyto činnosti patří: provoz vrtulníků, pojíždění, testování motorů a použití pomocných energetických jednotek. To nutně neznamená, že jejich dopad je nevýznamný, a pokud tyto okolnosti nastanou, může se provést hodnocení zdrojů, jak je stanoveno v odstavci 2.7.21 a 2.7.22.

Postup tvorby izofon je znázorněn na obrázku 2.7.a. Izofony se vytvářejí pro různé účely, a z toho pak většinou vyplývají požadavky na zdroje a předběžné zpracování vstupních údajů. Izofony, které zobrazují historický dopad hluku, lze vytvořit na základě existujících záznamů o provozu letadel – pohybech, hmotnostech, drahách letu naměřených radarem apod. Izofony, které se používají pro účely nezbytného budoucího plánování, vycházejí více z prognóz – provozních a letových tratí a výkonových a hlukových charakteristik budoucích letadel.

Ať je zdroj letových údajů jakýkoli, každý jednotlivý pohyb letadla, přílet nebo odlet, je definován z hlediska geometrie jeho dráhy letu a z hlediska emise hluku z letadla letícího po této dráze (pohyby, které jsou z hlediska hluku a dráhy letu v zásadě stejné, se zahrnou pouhým vynásobením). Emise hluku závisí na charakteristikách letadla – hlavně na výkonu jeho motorů. V rámci doporučené metodiky se dráha letu rozdělí na segmenty. Oddíly 2.7.3 až 2.7.6 popisují prvky metodiky a objasňují princip segmentace, na němž je tato metodika založena; tj. že zjištěná hladina hlukové události je souhrnem příspěvků ze všech „hlukově významných“ segmentů dráhy letu, z nichž každý je možné vypočítat nezávisle na ostatních. Oddíly 2.7.3 až 2.7.6 rovněž vymezují požadavky na vstupní údaje pro tvorbu souboru izofon. Podrobné specifikace potřebných provozních údajů jsou stanoveny v dodatku A.

Způsob, jak vypočítat segmenty dráhy letu z předzpracovaných vstupních údajů, je popsán v oddílech 2.7.7. až 2.7.13. Používá se při tom analýza letových charakteristik letadla, jejichž rovnice jsou podrobně uvedeny v dodatku B. Dráhy letu se od sebe významně liší – letadla letící po jakékoli trati jsou rozptýlena v pásu v důsledku vlivů rozdílných atmosférických podmínek, různé hmotnosti letadel a různých provozních postupů, omezení vyplývajících z pokynů řízení letového provozu atd. To je zohledněno statistickým popisem každé dráhy letu – jakožto střední dráhy, kterou doprovází soubor rozptýlených drah. Také toto je objasněno v oddílech 2.7.7 až 2.7.13 s odkazem na další informace uvedené v dodatku C.

Oddíly 2.7.14 až 2.7.19 stanoví kroky, které je třeba učinit při výpočtu hladiny akustického tlaku jednotlivé události – hluku vzniklého v určitém bodě na zemi při jednom pohybu letadla. Dodatek D je věnován přepočtu údajů NPD pro nereferenční podmínky. Dodatek E vysvětluje akustický dipól používaný v daném modelu pro definování zvukového záření ze segmentů dráhy letu o konečné délce.

Aplikace modelovacích vztahů popsaných v kapitolách 3 a 4 vyžaduje kromě příslušných drah letu také přiměřené údaje o hlučnosti a charakteristikách příslušného letadla.

Základním výpočtem je určení hladiny hlukové události při jednom pohybu letadla v jednom bodě pozorování. Musí se opakovaně provést pro všechny pohyby letadla v každém ze sady stanovených bodů a pokrýt očekávaný rozsah požadovaných izofon. Hladiny hlukové události v každém bodě se nějakým způsobem shrnou nebo se stanoví jejich průměrná hodnota, což umožní získat hodnotu „hladiny kumulovaného hluku“ nebo ukazatele hluku. Tato část postupu je popsána v oddílech 2.7.20 a 2.7.23 až 2.7.25.

Oddíly 2.7.26 až 2.7.28 shrnují možnosti a požadavky pro začlenění izofon do sad ukazatelů hluku. Obsahují pokyny pro tvorbu izofon a jejich následné zpracování.

Pro každé konkrétní letadlo obsahuje databáze referenční vztahy mezi hlukem, výkonem letadla a vzdáleností od letadla (NPD). Tyto závislosti určují přijaté hladiny zvukových událostí, maximální i časově integrované, přímo pod letadlem(Vlastně pod letadlem kolmo k ose křídel a ke směru letu; tj. svisle pod letadlem při letu bez zatáček (tj. letu bez příčného náklonu).) jako funkci vzdálenosti pro rovnoměrný přímý let referenční rychlostí ve stanovených referenčních atmosférických podmínkách a při stanovené letové konfiguraci. Pro účely hlukového modelování je klíčový hnací výkon vyjádřen a parametrem výkonu motoru souvisejícím s emisí hluku; obecně užívaným parametrem je upravený čistý tah. Základní hladiny událostí určené z databáze se upraví tak, aby zohledňovaly za prvé rozdíly mezi skutečnými (tj. modelovanými) a referenčními atmosférickými podmínkami a (v případě hladin expozice zvuku) rychlost letadla a za druhé – pro body příjmu, které nejsou přímo pod letadlem – rozdíly mezi hlukem vyzařovaným přímo dolů a hlukem vyzařovaným bočním směrem. Rozdíl mezi hlukem vyzařovaným dolů a bočním směrem je způsobený boční směrovostí (vlivy instalace) a bočním útlumem. Takto upravené hladiny hlukových událostí však přesto platí pouze pro celkový hluk z letadla při rovnoměrném přímém letu.

Segmentace je postup, kterým se v rámci doporučeného modelu izofon přizpůsobují údaje NPD a boční údaje týkající se nekonečné dráhy tak, aby bylo možné vypočítat hluk dosahující bodu příjmu z nerovnoměrné dráhy letu, tj. takové dráhy, na níž dochází ke změnám letové konfigurace letadla. Pro účely výpočtu hladiny akustického tlaku hlukové události při pohybu letadla představuje dráhu letu souvislý sled segmentů, z nichž každý lze považovat za konečnou část nekonečné dráhy, pro kterou je známa korekce údajů NPD a boční korekce. Maximální hladina hlukové události je pouze nejvyšší z hodnot jednotlivých segmentů. Časově integrovaná hladina celé hlukové události se vypočítá sečtením hluku přijatého z dostatečného počtu segmentů, tj. těch, které významně přispívají k celkové hladině akustického tlaku hlukové události.

Metoda, pomocí které lze odhadnout, jakým množstvím hluku jeden konečný segment přispívá k integrované hladině hlukové události, je čistě empirická. Podíl energie F – hluk segmentu vyjádřený jako podíl na celkovém hluku nekonečné dráhy – je popsán poměrně jednoduchým výrazem, který zohledňuje podélnou směrovost hluku letadla a „pohled“ na segment z bodu příjmu. Jedním důvodem, proč je jednoduchá empirická metoda celkově přiměřená, je to, že většina hluku zpravidla přichází z nejbližšího, obvykle přilehlého segmentu – a z toho důvodu bod největšího přiblížení (CPA) k bodu příjmu leží uvnitř segmentu (a nikoli na některém z jeho konců). To znamená, že odhad hluku přicházejícího z nepřilehlých segmentů může být ve stále větší míře přibližný souběžně s tím, jak jsou tyto segmenty vzdálenější od bodu příjmu, aniž by došlo k významnému ohrožení přesnosti.

V kontextu modelování představuje dráha letu (nebo trajektorie) úplný popis pohybu letadla v prostoru a čase(Čas se zohledňuje prostřednictvím rychlosti letadla.). Tyto informace jsou spolu s tahem motoru (nebo jiným parametrem výkonu motoru souvisejícím s emisí hluku) potřebné pro výpočet vzniklého hluku. Průmět dráhy na zemský povrch je svislá projekce dráhy letu na rovný povrch. Kombinuje se s vertikálním profilem letu, což umožňuje vytvořit trojrozměrnou dráhu letu. Modelování pomocí segmentace vyžaduje, aby dráha letu při každém jednotlivém pohybu letadla byla popsána prostřednictvím řady souvislých přímých segmentů. Způsob, jakým se segmentace provádí, vyplývá z potřeby vyvážit přesnost a efektivnost – je nezbytné s dostatečnou mírou přesnosti aproximovat skutečnou křivku dráhy letu a současně co nejvíce snížit výpočetní zátěž a požadavky na údaje. Každý segment musí být určen geometrickými souřadnicemi jeho koncových bodů a souvisejícími parametry rychlosti letadla a výkonu jeho motorů (na nichž závisí emise hluku). Dráhy letu a výkon motorů je možné určit různým způsobem, přičemž hlavní způsob zahrnuje a) syntézu řady procedurálních kroků a b) analýzu naměřených údajů týkajících se profilu letu.

Syntéza dráhy letu (a) vyžaduje znalost (nebo předpoklady) průmětů dráhy na zemský povrch a jejich bočních rozptylů, hmotnosti letadla, rychlosti, postupů pro ovládání vztlakových klapek a řízení tahu, výšky letiště, větru a teploty vzduchu. Rovnice pro výpočet profilu letu z požadovaných parametrů pohonu a aerodynamických parametrů jsou uvedeny v dodatku B. Každá rovnice obsahuje koeficienty (a/nebo konstanty), které jsou založeny na empirických údajích pro každý konkrétní typ letadla. Rovnice aerodynamiky a výkonnosti uvedené v dodatku B umožňují zohlednit každou rozumnou kombinaci provozní hmotnosti letadla a letového postupu, včetně letů při různých vzletových celkových hmotnostech.

Analýza naměřených údajů (b), např. ze záznamníků letových údajů, radaru nebo jiného vybavení pro sledování dráhy letu letadla, zahrnuje „zpětné inženýrství“, vlastně obrácený postup v porovnání s postupem syntézy (a). Místo toho, aby se stav letadla a pohonné jednotky na konci segmentů letu odhadoval za pomocí integrace účinků tahu a aerodynamických sil působících na drak letadla, odhadují se tyto síly pomocí diferenciace změn výšky a rychlosti draku. Postupy pro zpracovávání informací o dráze letu jsou popsány v oddíle 2.7.12.

Při konečné aplikaci hlukového modelování by každý jednotlivý let teoreticky mohl být zobrazen nezávisle; to by zaručovalo přesné zohlednění prostorového rozptýlení drah letu – což může mít velký význam. Aby se však příprava údajů a počítačová doba udržely v rozumných mezích, v praxi se běžně zobrazují pásy drah letu menším počtem bočně umístěných „dílčích drah“. (Svislé rozptýlení je obvykle uspokojivě zobrazeno zohledněním vlivu měnící se hmotnosti letadel na svislé profily.)

Databáze údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel (dále jen „ANP“) v dodatku I obsahuje koeficienty charakteristik letadel a motorů, odchozí a příchozí profily a rovněž údaje NPD převážné části civilních letadel provozovaných z letišť v Evropské unii. V případě typů nebo variant letadel, pro které údaje v současnosti nejsou uvedeny, lze použít údaje pro jiná, obvykle obdobná letadla, která uvedena jsou.

Tyto údaje byly odvozeny pro výpočet izofon u průměrného nebo reprezentativního leteckého parku a dopravní skladby na letišti. Nemusí být vhodné předpokládat absolutní hladiny hluku u jednotlivých modelů letadel a není vhodné porovnávat akustický výkon a charakteristiky konkrétních typů a modelů letadel nebo konkrétního letadlového parku. Namísto toho bude v osvědčení hlukové způsobilosti stanoveno, které typy či modely letadel nebo konkrétního letadlového parku nejvíce přispívají k hluku.

Databáze ANP obsahuje jeden či více profilů pro vzlet a přistání jednotlivých uvedených typů letadel. Platnost těchto profilů pro příslušná letiště bude přezkoumána a pro dotčené letiště budou stanoveny buď profily s pevnými body, nebo procedurální kroky, které nejlépe reprezentují letový provoz na tomto letišti.

Údaje specifické pro jednotlivé případy, z nichž se vypočítávají izofony pro scénář konkrétního letiště, zahrnují:

• Vztažný bod letiště (pouze aby bylo možné zanést dané letiště do příslušných zeměpisných souřadnic). Vztažný bod se stanoví jako počátek místního souřadnicového systému vycházejícího z kartézských souřadnic, který se v daném výpočetním postupu používá.

• Referenční nadmořská výška letiště (= nadmořská výška vztažného bodu letiště). To je nadmořská výška nominálního zemského povrchu, na němž se určují izofony, pokud se neprovádějí topografické úpravy.

• Průměrné meteorologické parametry ve vztažném bodě letiště nebo blízko něho (teplota, relativní vlhkost, průměrná rychlost větru a směr větru).

Pro každou vzletovou a přistávací dráhu:

• Označení vzletové a přistávací dráhy,

• referenční bod dráhy (střed dráhy vyjádřený v místních souřadnicích),

• délka, směr a střední sklon dráhy,

• poloha počátku rozjezdu a prahu dráhy pro přistání(Posunuté prahy lze zohlednit vymezením dalších drah.).

Průměty drah letadel na zemský povrch musí být popsány řadou souřadnic na (vodorovné) zemní rovině. Zdroj údajů o průmětu dráhy závisí na tom, zda jsou k dispozici příslušné radarové údaje, či nikoli. Jsou-li k dispozici, musí se pomocí statistické analýzy těchto údajů vytvořit spolehlivý průmět střední dráhy na zemský povrch a vhodné související (rozptýlené) průměty dílčích drah. Pokud radarové údaje nejsou k dispozici, průmět střední dráhy na zemský povrch se obvykle vytvoří z vhodných informací o postupech, např. pomocí postupů pro standardní přístrojový odlet uvedených v leteckých informačních příručkách. Tento konvenční popis zahrnuje tyto informace:

• označení vzletové a přistávací dráhy, z níž je pořizován průmět,

• popis začátku průmětu (zahájení rozjezdu, práh dráhy pro přistání),

• délka segmentů (u zatáček jejich poloměr a změna směru).

Tyto informace jsou minimální nezbytné informace pro vymezení průmětu hlavní (střední) dráhy na zemský povrch. Průměrné hladiny akustického tlaku vypočtené na základě předpokladu, že letadla létají přesně po jmenovitých tratích, však mohou vykazovat lokalizované chyby ve výši několika decibelů. Proto je třeba zohlednit boční rozptyl, k čemuž jsou nezbytné tyto další informace:

• šířka pásu (nebo jiná statistika rozptylu) na konci každého segmentu,

• počet dílčích drah,

• rozmístění pohybů kolmo k průmětu střední dráhy na zemský povrch.

Údaji o letovém provozu jsou:

• časové období, na které se údaje vztahují, a

• počet pohybů (příletů nebo odletů) každého typu letadla na každé letové trati, dále rozdělený podle 1) případné denní doby pro stanovené deskriptory hluku, 2) u odletů podle provozních hmotností nebo délky letu a 3) v případě potřeby podle provozních postupů.

Většina deskriptorů hluku vyžaduje, aby události (tj. pohyby letadel) byly definovány jako průměrné denní hodnoty ve stanovené denní době (např. denní, večerní, noční) – viz oddíly 2.7.23 až 2.7.25.

Terén v okolí většiny letišť je poměrně plochý. Vždy tomu tak však není a někdy může být zapotřebí zohlednit rozdíly ve výšce terénu oproti vztažné výšce letiště. Vliv výšky terénu může být obzvláště důležitý v blízkosti přibližovacích drah, kde letadlo letí v relativně nízkých výškách.

Údaje o výšce terénu jsou obvykle poskytovány jako soubor souřadnic (x,y,z) pravoúhlé sítě o určité velikosti ok. Parametry sítě výškových souřadnic však pravděpodobně budou odlišné od parametrů sítě používané pro výpočet hluku. V takovém případě lze pro odhad příslušných souřadnic z v souřadnicové síti pro výpočet hluku použít lineární interpolaci.

Komplexní analýza vlivů zjevně nerovného povrchu na šíření zvuku je složitá a přesahuje rámec této metody. Mírné nerovnosti lze zohlednit předpokladem „pseudo-rovného“ povrchu; tj. pouhým zvýšením nebo snížením vodorovného zemského povrchu na výšku místního povrchu (oproti vztažnému zemskému povrchu) v každém bodě příjmu (viz oddíl 2.7.4).

Mezinárodní údaje o hlučnosti a charakteristikách letadel (ANP) jsou normalizovány pro standardní referenční podmínky, které jsou široce používány ve studiích o hluku z letišť (viz dodatek D).

Standardizovaná měření hluku letadel jsou prováděna ve výšce 1,2 m nad zemským povrchem. Toto však není nutno nijak zvláště zohledňovat, neboť pro účely modelování lze předpokládat, že hladiny hlukových událostí jsou poměrně necitlivé na výšku bodu příjmu(Někdy jsou požadovány vypočtené hladiny ve výšce 4 m nebo vyšší. Srovnání měření provedených ve výšce 1,2 m a 10 m a teoretický výpočet účinků povrchu země ukazují, že rozdíly v hladině expozice zvuku frekvenčně vážené váhovou funkcí A jsou poměrně necitlivé na výšku bodu příjmu. Tyto rozdíly jsou zpravidla menší než jeden decibel, s výjimkou případů, kdy maximální úhel výskytu zvuku je menší než 10° a kdy spektrum frekvenčně vážené váhovou funkcí A v bodě příjmu má své maximum v rozsahu 200 až 500 Hz. Taková spektra s převažujícími nízkými frekvencemi se mohou vyskytovat např. na dlouhé vzdálenosti u motorů s nízkým obtokovým poměrem a u vrtulových motorů s přerušovanými nízkofrekvenčními tóny.).

Srovnání odhadnutých a změřených hladin hluku letišť ukazují, že údaje NPD lze považovat za použitelné, pokud se průměrné podmínky blízkého povrchu nacházejí uvnitř tohoto rámce:

• teplota vzduchu nižší než 30 °C,

• násobek teploty vzduchu (ve °C) a relativní vlhkosti (v procentech) vyšší než 500,

• rychlost větru nižší než 8 metrů za sekundu (15 uzlů).

Má se za to, že tento rámec zahrnuje podmínky, které se vyskytují na většině hlavních světových letišť. Dodatek D poskytuje metodu pro převod údajů NPD na průměrné místní podmínky, které překračují tento rámec, avšak v krajních případech se doporučuje konzultovat výrobce příslušných letadel.

Ačkoli údaje o hlučnosti a charakteristikách letadel, aerodynamice a motorech jsou založeny na těchto podmínkách, mohou být používány jako tabulkové údaje pro výšky nereferenčních drah a průměrné teploty vzduchu v zemích ECAC, aniž by to významně ovlivnilo přesnost vypočtených izofon průměrné hladiny kumulovaného akustického tlaku. (viz dodatek B)

Databáze údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel obsahuje aerodynamické údaje pro vzletové a přistávací celkové hmotnosti uvedené výše v bodech 3 a 4, shrnuté do tabulky. I když pro výpočty kumulativní četnosti výskytu hladiny hluku není třeba samotné aerodynamické údaje upravovat pro jiné celkové hmotnosti, výpočet profilů letu při vzletu a stoupání pomocí postupů popsaných v dodatku B musí být založen na příslušných provozních vzletových celkových hmotnostech.

Pro vypracování hlukového modelu je třeba, aby každý jednotlivý pohyb letadla byl popsán jeho trojrozměrnou drahou letu a změnami výkonu motorů a rychlosti. Jeden modelovaný pohyb letadla zpravidla představuje dílčí soubor celkového letového provozu, tj. řadu (předpokládaných) totožných pohybů letadel stejného typu, stejné hmotnosti a se stejnými provozními postupy na jednom průmětu dráhy na zemský povrch. Samotný tento průmět může být jednou z několika rozptýlených „dílčích drah“, které se používají pro modelování toho, co je ve skutečnosti pásem drah probíhajících po jedné stanovené trati. Pásy průmětů dráhy na zemský povrch, svislé profily a provozní parametry letadel – ty všechny jsou určovány vstupními údaji scénáře, spolu s údaji o letadle uvedenými v databázi údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel.

Vztahy mezi hlukem, výkonem letadla a vzdáleností od letadla (uvedené v databázi údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel) vyjadřují hluk z letadla letícího po ideální vodorovné dráze letu o nekonečné délce konstantní rychlostí a při konstantním výkonu. Aby bylo možné tyto údaje přizpůsobit pro dráhy letu v oblasti terminálu, pro něž jsou charakteristické časté změny výkonu a rychlosti, je každá dráha rozdělena do konečných segmentů v řadě; hlukové příspěvky z každého z těchto segmentů v místě pozorovatele se následně sečtou.

Trojrozměrná dráha letu při jednom pohybu letadla určuje geometrické aspekty vyzařování zvuku a jeho šíření od letadla k pozorovateli. Při konkrétní hmotnosti letadla, a zejména za konkrétních atmosférických podmínek je dráha letu zcela určována sledem změn výkonu, vztlakových klapek a nadmořské výšky, jež provádí pilot (nebo automatický systém řízení letu) s cílem dodržet tratě a udržet výšky a rychlosti stanovené službou řízení letového provozu – v souladu se standardními provozními postupy provozovatele letadla. Tyto pokyny a opatření rozdělují dráhu letu na rozdílné fáze, jež tvoří přirozené segmenty. V horizontální rovině zahrnují přímé úseky, stanovené jako vzdálenost do příští zatáčky, a zatáčky, které jsou určovány jejich poloměrem a změnou kurzu. Ve vertikální rovině jsou segmenty definovány časem a/nebo vzdáleností překonanou pro dosažení požadovaných změn dopředné rychlosti a/nebo změn výšky při stanoveném výkonu a nastavení vztlakových klapek. Odpovídající svislé souřadnice jsou často označovány jako body profilu.

Pro hlukové modelování se získají informace o dráze letu buď syntézou ze souboru procedurálních kroků (tj. těch, kterými se řídí pilot), nebo analýzou radarových údajů – fyzických měření skutečné absolvované dráhy letu. Ať se použije kterákoli z těchto dvou metod, vodorovný i svislý tvar dráhy letu se zredukuje na segmentované tvary. Její vodorovný tvar (tj. její dvojrozměrná projekce na zemský povrch) je průmět dráhy na zemský povrch, který je definován příchozími nebo odchozími trasami. Její svislý tvar, daný body profilu a souvisejícími letovými parametry – rychlostí, úhlem příčného náklonu a nastavením výkonu – spolu určují profil letu, jenž závisí na letovém postupu, který běžně stanoví výrobce letadla a/nebo provozovatel letadla. Dráha letu se získá sloučením dvojrozměrného profilu letu s dvojrozměrným průmětem dráhy na zemský povrch, čímž se vytvoří sled trojrozměrných segmentů dráhy letu.

Mělo by se pamatovat na to, že pro daný sled procedurálních kroků je profil závislý na průmětu dráhy na zemský povrch; např. při stejném tahu a rychlosti je stoupavost letadla v zatáčkách nižší než při přímém letu. Ačkoli tyto pokyny vysvětlují, jak tuto závislost zohlednit, je třeba si uvědomit, že by to obvykle bylo spojeno s velmi vysokými náklady na výpočet a uživatelé mohou dát přednost předpokladu, že pro účely hlukového modelování se s profilem letu a průmětem dráhy na zemský povrch zachází jako s nezávislými veličinami, tj. že profil stoupání není ovlivněn žádnými zatáčkami. Je však důležité určit změny úhlu příčného náklonu, který vyžadují zatáčky, neboť to významně ovlivňuje směrovost emisí hluku.

Hluk přijatý ze segmentu dráhy letu závisí na geometrii daného segmentu ve vztahu k pozorovateli a na letové konfiguraci letadla. Tyto dva aspekty však spolu souvisejí – změna jednoho způsobuje změnu druhého a je nezbytné zajistit, aby konfigurace letadla ve všech bodech dráhy byla v souladu s jeho pohybem po dráze.

Při syntéze dráhy letu, tj. jestliže se dráha letu vytváří ze souboru „procedurálních kroků“, jež popisují pilotem zvolený výkon motorů, úhel vztlakových klapek a zrychlení/vertikální rychlost, se musí vypočítat pohyb. Při analýze dráhy letu je tomu naopak: nastavení výkonu motoru musí být odhadnuto z pozorovaného pohybu letounu – určeného z radarových údajů, nebo někdy – ve speciálních studiích – z údajů zapisovače letových údajů letadla (i když v tom případě je výkon motorů obvykle v těchto údajích zahrnut). V každém z obou uvedených případů musí být do výpočtu hluku zaneseny souřadnice a letové parametry v koncových bodech všech segmentů.

Dodatek B obsahuje rovnice, které se týkají sil působících na letadlo a jeho pohyb, a vysvětluje, jak se s jejich pomocí určují vlastnosti segmentů, z nichž se skládají dráhy letu. Různými druhy segmentů (a oddíly dodatku B, které se jimi zabývají) jsou rozjezd při vzletu (B5), stoupání konstantní rychlostí (B6), snížení výkonu (B7), stoupání s akcelerací a zavření vztlakových klapek (B8), stoupání s akcelerací po zavření vztlakových klapek (B9), sestup a zpomalení (B10) a konečné přiblížení na přistání (B11).

Praktické modelování nevyhnutelně zahrnuje různé stupně zjednodušení – požadavek na toto zjednodušení závisí na povaze aplikace, významu výsledků a dostupných zdrojích. Obecným zjednodušujícím předpokladem, a to i v nejpropracovanějších aplikacích, je ten, že při zohlednění rozptylu trajektorií letu jsou profily letu a konfigurace na všech dílčích drahách stejné jako profil letu a konfigurace na průmětu střední dráhy na zemský povrch. Vzhledem k tomu, že se má použít nejméně šest dílčích drah (viz oddíl 2.7.11), podstatně to snižuje množství výpočtů za cenu velmi malého snížení věrnosti.

Ačkoli zapisovače letových údajů letadla mohou poskytnout velmi kvalitní údaje, je obtížné je získat pro účely hlukového modelování a za nejsnáze dostupný zdroj informací o skutečných drahách letu, na nichž se létá na letištích(Zapisovače letových údajů letadla poskytují komplexní provozní údaje. Nejsou však snadno dostupné a jejich získání je nákladné; jejich použití pro účely hlukového modelování je proto za normálních okolností omezeno na zvláštní projekty a studie vývoje modelů.), musí být považovány radarové údaje. Jelikož jsou obvykle dostupné z letištních systémů monitorování hluku a drah letu, jsou v současnosti stále více používány pro účely hlukového modelování.

Sekundární přehledový radar zobrazuje dráhu letu letadla jako sled polohových souřadnic v intervalech, které se rovnají době otočení radarové antény, což činí typicky zhruba čtyři vteřiny. Poloha letadla nad zemským povrchem je určena polárními souřadnicemi – pásmem a azimutem – z odražené radiolokační ozvěny (i když monitorovací systém je běžně převádí na kartézské souřadnice); jeho výška(Obvykle se měří jako nadmořská výška nad střední hladinou moře (tj. je vztažena k 1013 mB) a prostřednictvím monitorovacího systému letiště se upravuje na výšku letiště.) se měří vlastním výškoměrem letadla a pomocí radarového odpovídače se předává na počítač řízení letového provozu. Nevyhnutelné chyby v poloze v důsledku interference rádiových vln a omezeného rozlišení údajů však jsou významné (ačkoli bez důsledků pro účely zamýšleného řízení letového provozu). Je-li vyžadována dráha letu konkrétního pohybu letadla, je proto nezbytné údaje upravit pomocí vhodné techniky přizpůsobení křivky. Pro účely hlukového modelování však je obvyklý požadavek statistického popisu pásu drah letu, např. pro všechny pohyby na určité trati nebo pouze pro pohyby konkrétního typu letadla. Zde lze chyby měření spojené s příslušnými statistickými údaji snížit na nevýznamnou úroveň postupy stanovení průměru.

V mnoha případech modelování drah letu na základě radarových údajů není možné – protože nejsou k dispozici potřebné zdroje nebo protože se jedná o budoucí scénář, pro který relevantní radarové údaje neexistují.

Pokud radarové údaje neexistují, nebo jestliže jejich použití není vhodné, je nezbytné dráhy letu odhadnout na základě provozního poradenského materiálu, například pokynů vydávaných letovým posádkám prostřednictvím leteckých informačních příruček a provozních příruček letadla – zde označovaných jako procedurální kroky. Poradenství k výkladu tohoto materiálu lze v případě potřeby získat od orgánů řízení letového provozu a provozovatelů letadel.

Místní souřadnicový systém (x,y,z) je založen na kartézských souřadnicích a svůj počátek (0,0,0) má ve vztažném bodě letiště (X_ARP,Y_ARP,Z_ARP), kde Z_ARP je referenční nadmořská výška letiště a z = 0 definuje nominální zemský povrch, na kterém se obvykle vypočítávají izofony. Kurz letadla ξ v rovině xy se měří od magnetického severu ve směru hodinových ručiček (viz obrázek 2.7.b). Všechna místa pozorovatele, základní vypočtená souřadnicová síť a body izofon se udávají v místních souřadnicích(Osy místních souřadnic jsou obvykle rovnoběžné s osami mapy, na níž jsou izofony vyznačeny. Někdy je však užitečné zvolit osu x rovnoběžně se vzletovou a přistávací dráhou, aby bylo možno získat symetrické izofony, aniž by bylo nutné použít podrobnou souřadnicovou síť vytvořenou počítačem (viz oddíly 2.7.26 až 2.7.28).).

Tato souřadnice je specifická pro každý průmět dráhy na zemský povrch a představuje vzdálenost s měřenou na dráze ve směru letu. Pro odletové dráhy se s měří od počátku rozjezdu, pro přibližovací dráhy od prahu dráhy pro přistání. Hodnota s se tedy stává negativní v oblastech

• za počátkem rozjezdu v případě odletů a

• před přejetím prahu dráhy pro přistání v případě přibližování.

Letové provozní parametry jako výška, rychlost a nastavení výkonu jsou vyjádřeny jako funkce s.

Pevný souřadnicový systém letadla tvořený kartézskými souřadnicemi (x′,y′,z′) je odvozen od skutečné polohy letadla. Systém os je definován úhlem stoupání γ, směrem letu ξ a úhlem příčného náklonu ε (viz obrázek 2.7.c).

V případech, kdy musí být vzata v úvahu topografie (viz oddíl 2.7.6), musí být při odhadu vzdálenosti šíření d souřadnice výšky letadla z nahrazena rovnicí z′ = z – z_o (kde z_o výraz je souřadnicí z místa pozorovatele O). Geometrie mezi letadlem a pozorovatelem je zobrazena na obrázku 2.7.d. Definice d a viz oddíly 2.7.14 až 2.7.19(V případě nerovného povrchu je možné, aby byl pozorovatel nad letadlem; v takovém případě pro výpočet šíření zvuku je z′ (a odpovídající úhel výšky β – viz kapitola 4) stanoveno jako nulové.).

Průmět střední dráhy na zemský povrch definuje střed pásu drah, po nichž se pohybují letadla na konkrétní trati. Pro účely modelování leteckého hluku je určen buď i) předpisovými provozními údaji, jako jsou pokyny udělované pilotům v leteckých informačních příručkách, anebo ii) statistickou analýzou radarových údajů, jak je vysvětleno v oddíle 2.7.9 – pokud je to dostupné a vhodné z hlediska potřeb modelovací studie. Tvorba dráhy z provozních pokynů je obvykle celkem jednoduchá, neboť tyto pokyny stanovují sled úseků, které jsou buď přímé – definované délkou a kurzem, nebo ve tvaru oblouku kružnice určeného mírou zakřivení a změnou kurzu; pro ilustraci viz obrázek 2.7.e.

Přizpůsobení průmětu střední dráhy na zemský povrch podle radarových údajů je složitější, za prvé proto, že skutečné zatáčky jsou prováděny různou rychlostí, a za druhé proto, že jeho linie je zastřena rozptylem údajů. Jak bylo již vysvětleno, formalizované postupy nebyly dosud vyvinuty a v praxi je běžné přizpůsobovat segmenty, přímé i zakřivené, průměrným polohám vypočítaným z průsečíků radarových tratí v intervalech na trase. V budoucnu budou pravděpodobně vypracovány počítačové algoritmy pro provedení tohoto úkolu, ale v současnosti je na tvůrci modelu, aby rozhodl, jak dostupné údaje využít co nejlépe. Důležitým faktorem je, že rychlost letadla a poloměr zatáček diktují úhel příčného náklonu a – jak bude ukázáno v oddíle 2.7.19 – hluk na zemském povrchu je určován asymetrií zvukového záření v okolí dráhy letu a také polohou samotné dráhy letu.

Teoreticky by hladký přechod z přímého letu do zatáčky o pevném poloměru vyžadoval okamžité uplatnění úhlu příčného náklonu ε, což je fyzicky nemožné. Ve skutečnosti trvá určitou dobu, než úhel příčného náklonu dosáhne hodnoty potřebné pro zachování stanovené rychlosti a poloměru zatáčky r, kdy se poloměr zatáčky zužuje od nekonečna až po r. Pro účely modelování je možné změnu poloměru ignorovat a předpokládat, že úhel příčného náklonu se neustále zvyšuje od nuly (nebo jiné počáteční hodnoty) až po ε na začátku zatáčky a že bude příští hodnotou ε na konci zatáčky(Nejvhodnější způsob provedení se ponechává na uživateli, jelikož bude záviset na způsobu definování poloměru zatáček. Je-li výchozím bodem sled přímých nebo zaoblených úseků, poměrně snadnou možností je vložit na začátek zatáčky a na její konec přechodové segmenty s úhlem příčného náklonu, ve kterých letadlo zatáčí rovnoměrným tempem (vyjádřeným např. v °/m nebo °/s).).

Tam, kde je to možné, se při určení bočního rozptylu a reprezentativních dílčích drah musí vycházet z odpovídajících minulých zkušeností s letištěm, které je předmětem studie; zpravidla pomocí analýzy vzorků radarových údajů. Prvním krokem je seskupit údaje podle jednotlivých tratí. Pro odletové dráhy je charakteristický podstatný boční rozptyl, který musí být pro přesné modelování vzat v úvahu. Příletové trasy zpravidla splývají do velmi úzkého pásu kolem dráhy konečného přiblížení a obvykle postačí zobrazit všechny přílety jednou drahou. Jestliže však jsou pásy přiblížení v oblasti izofon široké, může být nutné je zobrazit prostřednictvím dílčích drah stejně jako odletové tratě.

Je obvyklou praxí zacházet s údaji o jedné trati jako se vzorkem celé množiny tratí; tj. aby byla zobrazena jako jeden průmět střední dráhy na zemský povrch a jeden soubor rozptýlených dílčích drah. Jestliže však z kontroly vyplyne, že se údaje pro jednotlivé kategorie letadel nebo různé druhy provozu významně liší (např. kdyby velká a malá letadla měla podstatně odlišné poloměry zatáček), může být žádoucí další rozdělení údajů do různých pásů. Pro každý pás se nejprve určí boční rozptyl průmětů drah jako funkce vzdálenosti; poté se pohyby na základě statistických údajů o distribuci drah rozdělí mezi průmět střední dráhy na zemský povrch a vhodný počet rozptýlených dílčích drah.

Vlivy rozptylu tratí obvykle není rozumné ignorovat, a proto, neexistují-li měřené údaje o pásech, musí být jmenovité boční rozložení napříč a svisle k průmětu střední dráhy na zemský povrch určeny pomocí konvenční distribuční funkce. Vypočtené hodnoty hlukových indexů nejsou zvlášť citlivé na přesný tvar boční distribuce: normální (Gaussovo) rozdělení poskytuje přiměřený popis mnoha pásů drah měřených radarem.

Typicky se používá sedmibodová diskrétní aproximace (tj. zobrazení bočního rozptylu šesti dílčími drahami rovnoměrně umístěnými podél průmětu střední dráhy na zemský povrch. Rozmístění dílčích drah závisí na směrodatné odchylce funkce bočního rozptylu.

U drah s běžnou distribucí, se směrodatnou odchylkou S, leží 98,8 % drah v koridoru, jehož hranice jsou v rozmezí ± 2,5×S. V tabulce 2.7.a je uvedeno rozmístění šesti dílčích drah a procentní podíl na celkových pohybech přidělený každé z těchto dílčích drah. Hodnoty pro jiný počet dílčích drah obsahuje dodatek C.

Tabulka 2.7.a Procentní podíly dílčích drah na pohybech při normální distribuční funkci se směrodatnou odchylkou S při sedmi dílčích drahách (průmět střední dráhy na zemský povrch je dílčí dráha 1)

Směrodatná odchylka S je funkcí souřadnice s podél průmětu střední dráhy na zemský povrch. Lze ji určit – spolu s popisem průmětu střední dráhy na zemský povrch – v tabulce údajů o letové dráze uvedené v dodatku A3. Jestliže nejsou k dispozici ukazatele se směrodatnou odchylkou, např. z radarových údajů popisujících srovnatelné dráhy letu, doporučuje se použít tyto hodnoty (for = pro):

• pro dráhy se zatáčkami o poloměru menším než 45 stupňů:

  S(s) = 0,055 · s – 150	for 2700 m ≤ s ≤ 30000 m	(2.7.1)
  S(s) = 1500	for s > 30000 m

• pro dráhy se zatáčkami o poloměru větším než 45 stupňů:

  S(s) = 0,128 · s – 420	for 3300 m ≤ s ≤ 15000 m	(2.7.2)
  S(s) = 1500 m	for s > 15000 m

Pro praktické účely se předpokládá, že S(s) je rovno nule mezi začátkem zatáčky a s = 2700 m nebo s = 3300 m v závislosti na počtu zatáček. S tratěmi, jež obsahují více než jednu zatáčku, se musí zacházet jako podle rovnice (2.7.2). U příletů lze boční rozptyl zanedbat v pásmu 6000 m od bodu dosednutí.

Profil dráhy letu je popis pohybu letadla ve svislé rovině nad průmětem dráhy na zemský povrch, pokud jde o jeho polohu, rychlost, úhel příčného náklonu a nastavení výkonu motoru. Jedním z nejdůležitějších úkolů, před nimiž stojí uživatel modelu, je určení profilů letu letadel, které přiměřeně splňují požadavky pro uplatnění modelování – účelně, bez nadměrné spotřeby času a zdrojů. K dosažení vysoké přesnosti profily přirozeně musí odrážet co nejvěrněji provoz letadel, který mají zobrazovat. To vyžaduje spolehlivé informace o atmosférických podmínkách, typech a variantách letadel, provozních hmotnostech a provozních postupech – různých nastaveních tahu a vztlakových klapek a kompenzací mezi změnami výšky a rychlosti – vše náležitě přepočtené na průměrné hodnoty za požadované (požadovaná) časové (časová) období. Takové podrobné informace často nejsou dostupné, ale to nemusí nýt nutně na překážku; i když existují, musí tvůrce modelu uplatnit vlastní úsudek, aby nalezl vyvážený poměr mezi přesností a podrobností vstupních informací na jedné straně a potřebami izofonních výstupů a jejich využitím na straně druhé.

Syntéza profilů letu z „procedurálních kroků“ získaných z databáze údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel nebo od provozovatelů letadel je popsána v oddíle 2.7.13 a v dodatku B. Uvedený postup, který je obvykle jedinou cestou, kterou má tvůrce modelu k dispozici, pokud nejsou dostupné radarové údaje, poskytuje geometrii dráhy letu a s ní spojené změny rychlosti a tahu. Obvykle lze předpokládat, že všechna (obdobná) letadla v pásu drah, bez ohledu na to, zda jsou přiřazena k průmětu střední dráhy na zemský povrch nebo k rozptýleným dílčím drahám, se přidržují profilu průmětu středové dráhy na zemský povrch.

Kromě databáze údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel, která obsahuje standardní informace o procedurálních krocích, jsou nejlepším zdrojem spolehlivým informací, tj. postupů, které používají, a typických hmotností, s nimiž létají, provozovatelé letadel. Pro jednotlivé lety je nejlepším a nejspolehlivějším zdrojem zapisovač letových údajů (FDR) letadla, z něhož lze získat všechny příslušné údaje. Avšak i když takové údaje jsou k dispozici, je úkol jejich předzpracování velmi náročný. Tudíž je běžným praktickým řešením provádět kvalifikované předpoklady ohledně středních hmotností a provozních postupů, což je rovněž v souladu s potřebou úsporného modelování.

Před přijetím standardních procedurálních kroků uvedených v databázi údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel (což se obvykle předpokládá, nejsou-li známy skutečné postupy) je třeba zachovat obezřetnost. Jedná se o standardizované postupy, které jsou široce uplatňovány, ale provozovatelé je v konkrétních případech mohou, ale nemusí použít. Důležitým faktorem je určení tahu motorů při vzletu (a někdy při stoupání), který může do určité míry záviset na převládajících okolnostech. V praxi je zejména běžné, že při odletu se sníží úroveň tahu (z dostupného maxima), aby se prodloužila životnost motoru. Dodatek B obsahuje pokyny ohledně zobrazení typické praxe; to obecně poskytne reálnější izofony než předpoklad plného tahu. Jestliže však například jsou vzletové a přistávací dráhy krátké a/nebo průměrné teploty vzduchu jsou vysoké, bude plný tah reálnějším předpokladem.

Při modelování skutečných scénářů může být dosaženo větší přesnosti, jestliže se tyto jmenovité informace doplní nebo nahradí radarovými údaji. Profily letu je možné určit z radarových údajů podobně jako boční průměty střední dráhy na zemský povrch – avšak pouze po rozdělení provozu podle typů a variant letadel a někdy i podle hmotnosti nebo délky letu (avšak nikoli podle rozptylu) – s cílem získat pro každou z těchto podskupin střední profil výšky a rychlosti v porovnání překonané pozemní vzdálenosti. Při následném slučování s průměty drah na zemský povrch je opět tento jediný profil normálně přidělen průmětu střední dráhy na zemský povrch stejně jako dílčím drahám.

Jestliže známe hmotnost letadla, je možné změny rychlosti a hnacího tahu vypočítat metodou procedurálních kroků pomocí rovnic pohybu. Předtím je užitečné předzpracovat údaje tak, aby se v maximální možné míře snížily vlivy radarových chyb, jež mohou ohrozit spolehlivost odhadů zrychlení. Prvním krokem je v každém případě určit profil dosazením přímých segmentů pro zobrazení příslušných fází letu; přičemž každý segment je náležitě klasifikován; tj. jako rozjezd nebo dojezd, stoupání nebo klesání konstantní rychlostí, snížení tahu nebo zrychlení/zpomalení se změnou nebo beze změny vztlakových klapek. Nezbytnými vstupy jsou rovněž hmotnost letadla a stav ovzduší.

Zdroj hluku z letadel je nutné zadat v minimální výšce 1,0m (3,3ft) nad úrovní letiště nebo případně nad výškou terénu vzletové dráhy.

V oddíle 2.7.11 je objasněno, že zvláštní pozornost je třeba věnovat zohlednění bočního rozptylu drah letu kolem průmětů nominálních nebo středních tratí. Pro vzorky radarových údajů je typické obdobné rozptýlení drah letu ve svislé rovině. Není však obvyklé v praxi modelovat svislý rozptyl jako nezávislou proměnnou; vzniká hlavně v důsledku rozdílné hmotnosti letadel a rozdílných provozních postupů, které se zohledňují při předběžném zpracování vstupních údajů o provozu.

Každá dráha letu musí být definována souborem souřadnic (uzlů) segmentů a letových parametrů. Nejprve se určí souřadnice segmentů průmětu dráhy na zemský povrch. Poté se vypočítá profil letu, přičemž je třeba mít na paměti, že pro daný soubor procedurálních kroků je profil závislý na průmětu dráhy na zemský povrch; například při stejném tahu a rychlosti je stoupavost letadla v zatáčkách nižší než při přímém letu. Následně se pro letadlo na vzletové dráze (rozjezd při vzletu nebo dojezd při přistání) a pro letadlo poblíž vzletové dráhy (počáteční stoupání nebo konečné přiblížení) provede dílčí segmentace. Dále musí být provedena dílčí segmentace segmentů letu s výrazně rozdílnými rychlostmi v počátečním a koncovém bodu. Aby vznikly trojrozměrné segmenty dráhy letu, stanoví se dvourozměrné segmenty souřadnic průmětů dráhy na zemský povrch(Za tímto účelem by celková délka průmětu dráhy na zemský povrch měla být vždy větší než délka profilu letu. Toho lze v případě potřeby dosáhnout přidáním přímých segmentů o vhodné délce za poslední segment průmětu dráhy na zemský povrch.), které se pak spojí do dvourozměrného profilu letu. Nakonec se odstraní všechny body dráhy letu, které jsou příliš blízko sebe.

Parametry popisující každý segment profilu letu na začátku (index 1) a na konci (index 2) segmentu jsou:

Pro vytvoření profilu letu ze souboru procedurálních kroků (syntéza dráhy letu) se segmenty tvoří postupně, aby byly dosaženy požadované podmínky v koncových bodech. Parametry koncového bodu každého segmentu se stávají parametry výchozího bodu následujícího segmentu. Při výpočtu každého segmentu jsou známy parametry na jeho počátku; požadované podmínky na jeho konci se stanoví podle procedurálních kroků. Kroky samotné jsou definovány standardy hlučnosti a výkonnosti letadel nebo je určí uživatel (např. z letových příruček letadel). Koncovými podmínkami jsou obvykle výška a rychlost; úkolem tvorby profilu je určit vzdálenost na trati, kterou letadlo uletí při dosahování těchto podmínek. Nedefinované parametry se určí prostřednictvím výpočtů provedení letu, které jsou popsány v dodatku B.

Je-li průmět dráhy na zemský povrch přímý, je možné body profilu a související letové parametry určit nezávisle na průmětu dráhy na zemský povrch (úhel příčného náklonu je vždy nulový). Průměty dráhy na zemský povrch jsou však jen zřídka přímé; obvykle obsahují zatáčky a pro dosažení nejlepších výsledků musí být tyto zatáčky zohledněny při určení dvojrozměrného profilu letu, kdy je nezbytné rozdělit segmenty profilu v uzlových bodech průmětu dráhy na zemský povrch tak, aby bylo možné zanést změny úhlu příčného náklonu. Délka následujícího segmentu zpravidla zpočátku není známa a vypočítá se prozatímně, přičemž se předpokládá, že úhel příčného náklonu se nezmění. Pokud se následně zjistí, že tento prozatímní segment se prostírá na jednom nebo více uzlových bodech průmětu dráhy na zemský povrch, přičemž první z nich se nachází v s, konkrétně s₁s < < s₂, segment se v s ukončí a tamní parametry se vypočítají pomocí interpolace (viz dále). Tyto parametry se stávají parametry koncového bodu stávajícího segmentu a parametry výchozího bodu nového segmentu – který má na konci stále stejné cílové podmínky. Pokud neexistuje žádný uzlový bod, který by zasahoval do průmětu dráhy na zemský povrch, prozatímní segment se potvrdí.

Mají-li být vlivy zatáček na profil letu ignorovány, použije se řešení přímého letu, jediného segmentu, avšak údaj o úhlu příčného náklonu se ponechá pro následné použití.

Bez ohledu na to, zda jsou v plném rozsahu modelovány vlivy zatáček, či nikoli, je každá trojrozměrná dráha letu tvořena sloučením dvojrozměrného profilu letu s dvojrozměrným průmětem jeho dráhy na zemský povrch. Výsledkem je sled souborů souřadnic (x, y, z), z nichž každá představuje uzlový bod segmentovaného průmětu dráhy na zemský povrch, uzlový bod profilu letu nebo obojí, přičemž u bodů profilu jsou uvedeny odpovídající hodnoty výšky z, traťové rychlosti V, úhlu příčného náklonu ε a výkonu motorů P. Pro bod dráhy (x, y), který leží mezi koncovými body segmentu profilu letu, se letové parametry interpolují takto:

kde

Povšimněte si, že u z a ε se předpokládá, že se mění lineárně se vzdáleností, avšak u V a P se předpokládá, že se mění lineárně s časem (konkrétně konstantní zrychlení(Dokonce i když nastavení výkonu motoru zůstává v celém segmentu konstantní, hnací síla a zrychlení se mohou měnit v důsledku různé hustoty vzduchu v různých výškách. Pro účely hlukového modelování jsou však tyto změny obvykle zanedbatelné.)).

Při přizpůsobování segmentů profilu letu podle radarových údajů (analýza dráhy letu) se všechny vzdálenosti a výšky koncových bodů a rychlosti a úhly příčného náklonu v těchto bodech určují přímo z těchto údajů; pouze nastavení výkonu motoru se musí vypočítat pomocí rovnic výkonnosti. Také průmět dráhy na zemský povrch a souřadnice profilu letu mohou být přizpůsobeny odpovídajícím způsobem, a je to tedy obvykle celkem jednoduché.

Při vzletu, kdy letadlo zrychluje mezi bodem uvolnění brzd (také nazývaným počátek rozjezdu (SOR)) a bodem odpoutání, dochází na úseku 1500 až 2500 m k prudké změně rychlosti z nuly až na přibližně 80 až 100 m/s.

Rozjezd při vzletu se tak rozdělí na segmenty o rozdílné délce, přičemž v každém z nich se rychlost letadla mění o konkrétní přírůstek ΔV, který není větší než 10 m/s (přibližně 20 uzlů). Ačkoli se zrychlení během rozjezdu při vzletu ve skutečnosti mění, je pro tento účel přiměřený předpoklad konstantního zrychlení. V tomto případě ve fázi vzletu je V₁ počáteční rychlost, V₂ je rychlost při vzletu, n_TO počet segmentů vzletu a s_TO je ekvivalentní vzletová vzdálenost. Pro ekvivalentní vzletovou vzdálenost s_TO (viz dodatek B), rychlost při vzletu V₁ a rychlost při vzletu V_TO je počet n_TO segmentů rozjezdu

a tedy změna rychlosti podél segmentu je

a čas Δt na každý segment (za předpokladu konstantního zrychlení) je

Délka s_TO,k segmentu k (1 ≤ k ≤ n_TO) rozjezdu při vzletu pak je:

Příklad: Při vzletové vzdálenosti s_TO = 1600 m, V₁ = 0 m/s a V₂ = 75 m/s se získá n_TO = 8 segmentů o délce v rozmezí 25 až 375 metrů (viz obrázek 2.7.g):

Podobně jako je tomu u změn rychlosti, také tah letadla se v každém segmentu mění o konstantní přírůstek ΔP, který se vypočte jako

kde P_TO označuje tah letadla v bodě odpoutání a P_init označuje tah letadla na počátku rozjezdu při vzletu.

Důvodem pro použití tohoto konstantního přírůstku tahu (místo aby se použila kvadratická rovnice 2.7.6) je zajistit soulad s lineárním vztahem mezi tahem a rychlostí v případě letadel s proudovými motory.

Důležité upozornění: Výše uvedené rovnice a příklady implicitně předpokládají, že bude počáteční rychlost letadla na začátku vzletové fáze nula. To odpovídá běžné situaci, kdy se letadla začínají rozjíždět a zrychlovat z bodu uvolnění brzd. Existují ovšem také situace, kdy může letadlo začít zrychlovat ze své pojížděcí rychlosti, aniž by zastavilo na kraji dráhy. V takovém případě nenulové počáteční rychlosti V_init je nutné použít namísto rovnic 2.7.8, 2.7.9 následující „zobecněné“ rovnice: 2.7.10 a 2.7.11.

V tomto případě je pro fázi vzletu V₁ počáteční rychlostí V_init, V₂ je vzletovou rychlostí V_TO, n je počet segmentů vzletu n_TO, s je ekvivalent vzletové vzdálenosti s_TO a s_k je délka s_TO,k segmentu k (1[symbol]k[symbol]n).

Ačkoli je dojezd při přistání v zásadě obrácený postup než rozjezd při vzletu, je třeba věnovat zvláštní pozornost

• reverznímu tahu, který se někdy používá ke zpomalení letadla, a

• letounům opouštějícím vzletovou a přistávací dráhu po zpomalení (letadlo, které opustí dráhu, již nepřispívá k leteckému hluku, protože hluk vzniklý při pojíždění se nezohledňuje).

Na rozdíl od délky rozjezdu při vzletu, která je odvozena od parametrů výkonnosti letadla, délka zastavení s_stop (vzdálenost od bodu dosednutí do bodu, v němž letadlo opustí vzletovou a přistávací dráhu) nezávisí pouze na konkrétním letadle. Minimální délku rozjezdu lze sice odhadnout na základě hmotnosti a výkonnosti letadla (a dostupného reverzního tahu), ale skutečná délka zastavení závisí také na poloze pojezdových drah, na provozní situaci a na předpisech příslušného letiště upravujících použití reverzního tahu.

Použití reverzního tahu není standardní postup – používá se pouze tehdy, jestliže potřebného zpomalení není možné dosáhnout použitím kolových brzd. (Reverzní tah může být mimořádně rušivý, neboť rychlá změna výkonu motoru z volného chodu na zpětný chod vyvolává náhlý a intenzivní hlukový impulz.)

Většina vzletových a přistávacích drah se však používá pro odlety i pro přistání, a reverzní tah má tedy na izofony velmi malý vliv, protože v celkové zvukové energii v blízkosti vzletové a přistávací dráhy převažuje hluk vznikající při vzletech. Příspěvky reverzního tahu k izofonám mohou být významné jen tehdy, je-li dráha vyhrazena pouze pro přistávání.

Z fyzikálního hlediska je hluk reverzního tahu velmi složitý proces, ale vzhledem k jeho relativně menšímu významu pro izofony leteckého hluku může být modelován zjednodušeně – rychlá změna výkonu motoru se zohlední prostřednictvím vhodné segmentace.

Je jasné, že modelování dojezdu při přistání je složitější než modelování hluku rozjezdu při vzletu. Nejsou-li k dispozici podrobnější informace, pro běžné použití se doporučuje použít následující předpoklady pro zjednodušené modelování (viz obrázek 2.7.h.1).

Letadlo přelétává práh pro přistání (který má na průmětu dráhy přiblížení na zemský povrch souřadnici s = 0) ve výšce 50 stop a pak dál klesá po sestupové dráze, dokud nedosedne na zem. Pro úhel sestupové roviny 3° se bod dosednutí nachází 291 m za prahem pro přistání (jak je vidět na obrázku 2.7.h.1). Poté letadlo zpomaluje po celé délce zastavení s_stop – letadlo, pro které jsou konkrétní hodnoty uvedeny v databázi údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel – z rychlosti konečného přiblížení V_final na 15 m/s. Vzhledem k rychlým změnám rychlosti během tohoto segmentu je třeba provést další segmentaci tohoto segmentu, a to stejným způsobem jako v případě rozjezdu při vzletu (nebo v případě vzdušných segmentů s rychlými změnami rychlosti), pomocí zobecněných rovnic 2.7.13 (jelikož rychlost pojíždění se nerovná nule). Výkon motoru se mění od výkonu při konečném přiblížení v bodě dosednutí až k nastavení výkonu reverzního tahu P_rev na úseku o délce 0,1•s_stop, poté se sníží na 10 % maximálního dostupného výkonu na zbývajícím úseku o délce 90 % délky zastavení. Až do konce vzletové/přistávací dráhy (při s = –s_RWY) zůstává rychlost letadla konstantní.

Křivky závislosti NPD pro reverzní tah databáze údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel v současnosti neobsahuje, a pro modelování tohoto vlivu je proto nezbytné vycházet z konvenčních křivek. Typicky výkon reverzního tahu P_rev představuje přibližně 20 % nastavení plného výkonu a doporučuje se použít tuto hodnotu, pokud nejsou k dispozici žádné provozní informace. Při daném nastavení výkonu však reverzní tah většinou způsobuje podstatně větší hluk než tah vpřed a k hladině hlukové události odvozené z údajů NPD se musí uplatnit přírůstek ΔL, který se zvyšuje od nuly až po hodnotu ΔL_rev (prozatím se doporučuje stanovit ji na 5 dB(Tato hodnota byla doporučena v předchozím vydání dokumentu organizace ECAC č. 29, avšak je stále považována za prozatímní, dokud nebudou získány další podpůrné experimentální údaje.)) na úseku 0,1•s_stop a poté po zbylou část délky zastavení lineárně klesá až na nulu.

Geometrie mezi segmentem a bodem příjmu se v segmentech počátečního stoupání a konečného přiblížení zejména vzhledem k pozicím pozorovatele po straně letové dráhy rychle mění, přičemž se při stoupání či klesání letadla v tomto počátečním/konečném segmentu rovněž rychle mění výškový úhel (úhel beta). Ze srovnání s výpočty velmi malých segmentů vyplývá, že v případě jediného vzdušného segmentu (nebo jejich omezeného počtu) stoupání nebo přiblížení pod určitou výškou (vzhledem k dráze) dochází k nedostatečné aproximaci zvuku po stranách dráhy letu pro integrované systémy měření. To je způsobeno aplikací jediné úpravy bočního útlumu jednotlivých segmentů, což odpovídá hodnotě výškového úhlu u jednoho konkrétního segmentu, zatímco výsledkem rychlé změny tohoto parametru jsou významné odchylky bočního útlumu podél jednotlivých segmentů. Přesnost výpočtu zlepšuje dílčí segmentace vzdušných segmentů počátečního stoupání a závěrečného přiblížení. Počet dílčích segmentů a jejich délka určují „granularitu“ změny bočního útlumu, která bude zohledněna. S ohledem na vyjádření celkového bočního útlumu u letadel s motory umístěnými na trupu lze uvést, že pro mezní změnu bočního útlumu o 1,5 dB v každém dílčím segmentu musí být segmenty stoupání a přiblížení nacházející se pod výškou 1289,6 m (4231 ft) nad dráhou dále segmentovány na základě následujícího souboru hodnot výšky:

• z = {18,9; 41,5; 68,3; 102,1; 147,5; 214,9; 334,9; 609,6; 1289,6} metrů nebo

• z = {62, 136, 224, 335, 484, 705, 1099, 2000, 4231} stop

U každého původního segmentu pod 1289,6 m (4231 ft) se výše uvedené výšky použijí tak, že se stanoví, která výška z výše uvedeného souboru je nejbližší původní výšce koncového bodu (u segmentu stoupání) nebo výšce počátečního bodu (u segmentu přiblížení). Skutečné výšky dílčích segmentů, z_i, by pak byly vypočítány pomocí vzorce:

• zi = ze [z’i / z’N] (i = k..N)

kde:

Příklad segmentu počátečního stoupání:

Je-li výška koncového bodu původního segmentu z_e = 304,8 m, pak ze souboru hodnot výšek zjistíme, že 214,9 m < z_e < 334,9 m a výška ze souboru výšek nejbližší k z_e je z’₇ = 334,9 m. Výška koncových bodů dílčích segmentů se pak vypočítá takto:

• z_i = 304,8 [z’_i / 334,9] pro i = 1 až 7

(všimněte si, že v tomto případě k =1, protože se jedná o segment počátečního stoupání)

Tedy z₁ by byla 17,2 m a z₂ by byla 37,8 m atd.

V případě vzdušných segmentů, kdy v rámci segmentu dochází ke značné změně rychlosti, musí být tento segment dále rozdělen, stejně jako je tomu u rozjezdu nebo dojezdu, konkrétně:

kde V₁ je rychlost na počátku segmentu a V₂ je rychlost na konci segmentu. Odpovídající parametry dílčích segmentů se vypočítají podobně jako v případě rozjezdu na zemi pomocí rovnic 2.7.9 až 2.7.11.

Průmět dráhy na zemský povrch, ať se jedná o průmět střední dráhy, nebo rozptýlených dílčích drah, je určen řadou souřadnic (x, y) na zemském povrchu (získaných například z radarových informací) nebo sledem vektorových příkazů popisujících přímé segmenty a oblouky kružnice (zatáčky se stanoveným poloměrem r a změnou kurzu Δξ).

Pro modelování segmentace je oblouk zobrazen sledem přímých segmentů zasazených do dílčích oblouků. V segmentech průmětu dráhy na zemský povrch se sice výslovně nevyskytují, ale náklony letadla při zatáčkách ovlivňují jejich definici. Dodatek B4 objasňuje, jak vypočítat úhly příčného náklonu při rovnoměrné zatáčce, ale tyto úhly se samozřejmě ve skutečnosti neuplatňují nebo okamžitě mizí. Jak postupovat v případě přechodů mezi přímým letem a letem v zatáčce nebo mezi jednou zatáčkou a druhou, bezprostředně na ni navazující, stanoveno není. Podrobnosti, které jsou ponechány na uživateli (viz oddíl 2.7.11), obvykle mohou mít na konečné izofony jen zanedbatelný vliv; hlavně je požadováno, aby se zamezilo ostrým přerušením na konci zatáček, čehož lze dosáhnout jednoduše například vložením krátkých přechodových segmentů, v nichž se úhel příčného náklonu mění lineárně se vzdáleností. Pouze ve zvláštním případě, kdy konkrétní zatáčka může mít převažující vliv na výsledné izofony, by bylo nezbytné modelovat dynamiku přechodu reálněji, vztáhnout úhel příčného náklonu ke konkrétním typům letadla a přijmout odpovídající rychlosti změny příčného náklonu. Zde stačí uvést, že koncové dílčí oblouky Δξ_trans v jakékoli zatáčce vyplývají z požadavků na změnu úhlu příčného náklonu. Zbývající část oblouku se změnou kurzu Δξ – 2·Δξ_trans stupňů se rozdělí na ns_ub podoblouků podle rovnice:

kde int(x) je funkce, která dává celé číslo x. Změna kurzu Δξ_sub v každém z půloblouků se pak vypočítá jako

kde n_sub musí být dostatečně velké, aby se zajistilo, že Δξ_sub ≤ 10 stupňů. Segmentace oblouku (s výjimkou ukončujících dílčích přechodových segmentů) je znázorněna na obrázku 2.7.h.2(Celková délka segmentované dráhy, definovaná takto jednoduše, je poněkud kratší než celková délka kruhové dráhy. Následná chyba v hodnotě izofony je však zanedbatelná, pokud jsou úhlové přírůstky menší než 30°.).

Jakmile se v rovině x–y vytvoří segmenty průmětu dráhy na zemský povrch, umístí se přes ně segmenty profilu letu (v rovině s–z), čímž vzniknou trojrozměrné segmenty dráhy (x, y, z).

Průmět dráhy na zemský povrch by měl vždy sahat od vzletové dráhy za vypočtenou souřadnicovou síť. Toho lze v případě potřeby dosáhnout přidáním přímého segmentu o vhodné délce za poslední segment průmětu dráhy na zemský povrch.

Celková délka profilu letu musí po spojení s průmětem dráhy na zemský povrch rovněž sahat od vzletové dráhy za vypočtenou souřadnicovou síť. Toho lze v případě nutnosti dosáhnout přidáním zvláštního bodu profilu:

• na konec profilu vzletu s hodnotami rychlosti a tahu rovnajícími se hodnotám v posledním bodu profilu vzletu a výškou lineárně extrapolovanou z posledního a předposledního bodu profilu nebo

• na začátek profilu přiblížení s hodnotami rychlosti a tahu rovnajícími se hodnotám v prvním bodu profilu přiblížení a výškou lineárně zpětně extrapolovanou z prvního a druhého bodu profilu.

Po odvození 3D segmentů dráhy letu postupem uvedeným v oddíle 2.7.13 mohou být nutné další korekce segmentace, kterými se odstraní body dráhy letu, jež se nachází příliš blízko u sebe.

Jsou-li sousední body od sebe vzdáleny 10 metrů a méně a související rychlosti a tahy motoru jsou stejné, měl by být jeden z těchto bodů odstraněn.

Základem postupu modelování, který je zde podrobně popsán, je výpočet hladiny hluku hlukové události z informací o dráze letu popsaných v oddílech 2.7.7. až 2.7.13.

Zvuk vzniklý při pohybu letadla v místě pozorovatele se vyjadřuje jako „hladina zvuku (nebo hluku) jednotlivé události“, množství, které je indikátorem jeho dopadu na lidi. Přijatý zvuk se měří z hlediska hluku pomocí základní decibelové stupnice L(t), která používá frekvenční vážení (nebo filtrování) s cílem napodobit vlastnosti lidského sluchu. Nejdůležitější stupnicí při modelování izofon leteckého hluku je hladina akustického tlaku A, L_A.

Systémem měření, který se nejčastěji používá pro zachycení celých událostí, jsou „hladiny expozice zvuku (nebo hluku) jednotlivé události“ L_E, které zohledňují veškerou zvukovou energii (nebo její větší část) při zvukových událostech. Zajištění časové integrace, se kterou je to spojeno, představuje nejsložitější úkol při segmentačním (nebo simulačním) modelování. Jednodušší pro modelování je alternativní míra L_max, což je maximální okamžitá hladina dosažená během zvukové události; základním prvkem většiny moderních indexů leteckého hluku je však L_E a lze očekávat, že v budoucnu budou praktické modely obsahovat L_max a L_E. Každou z uvedených měr hluku lze měřit různými stupnicemi hluku; v tomto dokumentu se posuzuje pouze hladina akustického tlaku A. Tato stupnice se obvykle symbolicky označuje připojením metrického indexu, tj. L_AE, L_Amax.

Hladina expozice zvuku (nebo hluku) jednotlivé zvukové události se přesně vyjádří jako

kde t₀ označuje referenční čas. Integrační interval [t₁,t₂] se zvolí tak, aby bylo zajištěno, že je zahrnut (téměř) veškerý významný zvuk hlukové události. Velmi často se limity t₁ a t₂ zvolí tak, aby zachytily dobu, po kterou je hladina L(t) o 10 dB nižší než L_max. Tato doba je známa jako doba „minus 10 dB“ („10-dB down“). Hladiny expozice zvuku (hluku) uvedené v databázi údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel jsou hodnoty minus 10-dB(Hodnota L_E minus 10-dB může být až o 0,5 dB nižší než L_E vyčíslená za delší dobu. Avšak s výjimkou krátkých šikmých vzdáleností, kde hladiny hlukových událostí jsou vysoké, jsou delší měřicí intervaly vzhledem k vnějšímu okolnímu hluku nepraktické a obvykle se používají hodnoty minus 10-dB. Jelikož studie o účincích hluku (používané ke „kalibraci“ izofon) také většinou používají hodnoty minus 10-dB, jsou údaje uvedené v tabulkách hlučnosti a charakteristik letadel považovány za zcela vhodné.).

Pro modelování izofon leteckého hluku se rovnice 2.7.17 používá hlavně ve standardním systému měření hladiny expozice zvuku L_AE (zkratka SEL) (with = s, second = sekunda):

Výše uvedené rovnice pro hladiny expozice lze použít k určení hladiny hlukových událostí, je-li znám celý časový průběh L(t). V rámci doporučené metodiky hlukového modelování není takový časový průběh stanoven; hladiny expozice hlukových událostí se vypočítají součtem hodnot segmentů, dílčích hladin hlukových událostí, z nichž každá určuje příspěvek jednotlivého, konečného segmentu dráhy letu.

Hlavním zdrojem údajů o leteckém hluku je mezinárodní databáze údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel (ANP). Obsahuje v tabulkách L_max a L_E jako funkce vzdálenosti šíření hluku d – pro konkrétní typy a varianty letadel, letové konfigurace (přiblížení, odlet, nastavení vztlakových klapek) a nastavení výkonu P. Tyto hodnoty se vztahují k rovnoměrnému letu konkrétními referenčními rychlostmi V_ref po pomyslné nekonečné, přímé dráze letu(Ačkoli pojem nekonečně dlouhé dráhy letu je pro stanovení hladiny expozice akustického tlaku hlukové události LE důležitý, má menší význam v případě maximální hladiny hlukové události Lmax, která je určována hlukem vyvolaným letadlem, když je v určité konkrétní poloze v nejbližším bodě nebo blízko nejbližšího bodu přiblížení k pozorovateli. Pro účely modelování se má za to, že parametr vztahů mezi hlukem, výkonem letadla a vzdáleností od letadla je minimální vzdálenost mezi pozorovatelem a segmentem.).

To, jak se stanoví hodnoty nezávislých proměnných P a d, je popsáno dále. Při jediném hledání, se vstupními hodnotami P a d, jsou požadovanými výstupními hodnotami základní hladiny L_max(P,d) a/nebo L_E∞(P,d) (použitelné na nekonečnou dráhu letu). Pokud se stane, že hodnoty pro P a/nebo d nejsou v tabulce uvedeny přesně, bude zpravidla nezbytné odhadnout požadovanou hladinu (hladiny) hluku hlukové události pomocí interpolace. Použije se lineární interpolace mezi nastaveními výkonu uvedenými v tabulce a logaritmická interpolace mezi vzdálenostmi v tabulce (viz obrázek 2.7.i).

Jsou-li P_i a P_{i + 1} hodnoty výkonu motoru, pro které jsou v tabulkách uvedeny údaje o hladině hluku oproti údajům o vzdálenosti, hladina hluku L(P) v dané vzdálenosti pro mezilehlý výkon P, mezi P_i a P_i +1, je dána tímto:

Jestliže při jakémkoli nastavení výkonu jsou d_i a d_{i + 1} vzdálenosti, pro které jsou v tabulce uvedeny hlukové údaje, hladina hluku L(d) pro mezilehlou vzdálenost d, mezi d_i a d_{i + 1}, je dána jako

Pomocí rovnic (2.7.19) a (2.7.20) lze získat hladinu hluku L(P,d) pro jakékoli nastavení výkonu P a jakoukoli vzdálenost d, která se nachází v obálce databáze NPD.

Pro vzdálenosti d, které se nacházejí mimo obálku NPD, se použije rovnice 2.7.20 pro extrapolaci z posledních dvou hodnot, konkrétně směrem dovnitř z L(d₁) a L(d₂) nebo směrem ven z L(d_I –1) a L(d_I), kde I je celkový počet bodů NPD na křivce. A tedy:

směrem dovnitř:

směrem ven:

Jelikož na krátké vzdálenosti d se hladiny hluku zvyšují velmi rychle s klesající vzdáleností šíření, doporučuje se pro d stanovit spodní hranici 30 m, konkrétně d = max(d, 30 m).

Impedanční korekce standardních údajů NPD

Údaje NPD uvedené v databázi údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel jsou normalizovány na referenční atmosférické podmínky (teplota 25 °C a tlak 101,325 kPa). Před použitím metody interpolace/extrapolace, která byla popsána výše, se musí provést korekce těchto standardních údajů NPD o akustickou impedanci.

Akustická impedance souvisí se šířením zvukových vln v akustickém prostředí a je definována jako součin hustoty vzduchu a rychlosti zvuku. Pro danou intenzitu zvuku (výkon na jednotku plochy) vnímanou v konkrétní vzdálenosti od zdroje závisí související akustický tlak (používaný pro definici měr SEL a L_Amax) na akustické impedanci vzduchu v místě měření. Je to funkce teploty, atmosférického tlaku (a nepřímo nadmořské výšky). Proto je zapotřebí korigovat standardní údaje NPD z databáze ANP, aby se zohlednily skutečné teplotní a tlakové podmínky v bodě příjmu, které jsou zpravidla odlišné od normalizovaných podmínek údajů ANP.

Impedanční korekce, kterou je třeba provést u standardních hladin NPD, se vyjadřuje takto:

kde:

Impedance ρ·c se vypočte takto:

Korekce o akustickou impedanci je obvykle menší než několik málo desetin jednoho dB. Zejména by mělo být připomenuto, že za standardních atmosférických podmínek (p₀ = 101,325 kPa a T₀ = 15,0 °C) je impedanční korekce menší než 0,1 dB (0,074 dB). Pokud však existují významné rozdíly teploty a atmosférického tlaku oproti referenčním atmosférickým podmínkám údajů NPD, může být korekce podstatnější.

Hodnoty v segmentu jsou určovány provedením korekcí základních hodnot (nekonečné dráhy) získaných z údajů NPD. Maximální hladinu hluku z jednoho segmentu dráhy letu L_max,seg lze obecně vyjádřit jako

a příspěvek jednoho segmentu dráhy letu k L_E jako

„Korekční podmínky“ v rovnicích 2.7.25 a 2.7.26– které jsou podrobně popsány v oddíle 2.7.19 – zohledňují následující vlivy:

Je-li segment částí rozjezdu při vzletu nebo dojezdu při přistání a pozorovatel se nachází za dotyčným segmentem, provádějí se zvláštní kroky k zohlednění výrazné směrovosti hluku z proudových motorů, který je pozorován za letadlem, které se chystá vzlétnout. Tyto zvláštní kroky vedou zejména k použití zvláštní formy hluku pro hladinu expozice:

Zvláštní postup u segmentů rozjezdu a dojezdu je popsán v oddíle 2.7.19.

V níže uvedených oddílech je popsán výpočet hladin hluku segmentu.

Maximální hladina L_max je prostě nejvyšší z hodnot segmentů L_max,seg (viz rovnice 2.7.25 a 2.7.27).

kde každá hodnota segmentu se určí z údajů NPD letadla pro výkon P a vzdálenost d. Tyto parametry a podmínky modifikátorů Δ_I (φ) a Λ(β,) jsou vysvětleny níže.

Hladina expozice L_E se vypočte jako součet decibelových hodnot příspěvků L_E,seg z každého hlukově významného segmentu dráhy letu; tj.

Toto sčítání se provede postupně ve všech segmentech dráhy letu.

Zbývající část této kapitoly se zabývá určením hladin hluku segmentů L_max,seg a L_E,seg.

Výkon P a vzdálenost d, pro které jsou základní hladiny hluku L_max,seg(P,d) a L_E∞(P,d) interpolovány z tabulek NPD, se určuje z geometrických a provozních parametrů, jež definují daný segment. Jak se to provádí, je vysvětleno níže se zobrazením roviny, jež daný segment obsahuje, a pozorovatele.

Obrázky 2.7.j až 2.7.l znázorňují geometrie zdroj–bod příjmu, když pozorovatel O je a) za, b) vedle a c) před segmentem S₁S₂ při směru letu z S₁ do S₂. V těchto diagramech

Segment dráhy letu je vyznačen tučnou plnou čárou. Tečkovaná čára představuje prodloužení dráhy letu, které se prostírá do nekonečna v obou směrech. V případě vzdušných segmentů, kdy je mírou hlukové události hladina expozice L_E, je parametrem vzdálenosti d v rámci závislosti hluk-výkon-vzdálenost vzdálenost d_p mezi S_p a pozorovatelem, která se nazývá minimální šikmá vzdálenost (tj. kolmá vzdálenost od pozorovatele k segmentu nebo k jeho prodloužení, jinými slovy k (hypotetické) nekonečné dráze letu, za jejíž část je segment považován).

Pro systémy měření hladiny expozice, kde místa pozorovatele jsou za pozemními segmenty během rozjezdu při vzletu a jsou před pozemními segmenty během dojezdu při přistání, se parametrem vzdálenosti d v rámci závislosti hluk-výkon-vzdálenost stává vzdálenost d_s, nejkratší vzdálenost od pozorovatele k segmentu (tj. stejně jako při měření maximální hladiny).

Pro systémy měření maximální hladiny je parametrem vzdálenosti d v rámci závislosti hluk-výkon-vzdálenost d_s, nejkratší vzdálenost od pozorovatele k segmentu.

Údaje NPD uvedené v tabulkách popisují hluk letadla při rovnoměrném přímém letu po nekonečné dráze letu, tedy při konstantním výkonu motorů P. Doporučená metodika rozděluje aktuální dráhy letu, na nichž existují rozdíly v rychlosti a směru, na určitý počet konečných segmentů, z nichž každý je pak považován za součást jednotné, nekonečné dráhy letu, pro kterou údaje NPD jsou validní. Metodika však stanoví změny výkonu v celé délce segmentu; má se za to, že se mění kvadraticky se vzdáleností z P₁ na počátku segmentu na P₂ na jeho konci. Je proto nezbytné definovat ekvivalentní stálou hodnotu segmentu P. Za tu je považována hodnota v tom bodě segmentu, který je nejbližší ve vztahu k pozorovateli. Je-li pozorovatel vedle segmentu (obrázek 2.7.k), získá se interpolací, vyjádřenou pomocí rovnice 2.7.8, mezi koncovými hodnotami, konkrétně

Je-li pozorovatel za segmentem nebo před ním, je to hodnota v nejbližším koncovém bodě, P₁ nebo P₂.

Údaje NPD definují hladiny hlukových událostí jako funkci vzdálenosti kolmo pod ideální přímou vodorovnou drahou o nekonečné délce, po níž letadlo letí při rovnoměrném výkonu fixní referenční rychlostí(Specifikace pro závislost hluk-výkon-vzdálenost vyžadují, aby údaje byly založeny na měřeních stálého přímého letu, který nutně nemusí být vodorovný; pro vytvoření potřebných letových podmínek může být dráha letu zkušebního letadla nakloněná vůči vodorovnému směru. Jak však bude ukázáno, nakloněné dráhy vedou k potížím při výpočtech a při použití těchto údajů pro modelování je výhodné zobrazit zdrojové dráhy jako přímé i vodorovné.). Hladina hlukové události interpolovaná z tabulky údajů vyjadřujících závislost hluk-výkon-vzdálenost pro konkrétní nastavení výkonu a šikmou vzdálenost je tak označována jako základní hladina. Je vztažena k nekonečné dráze letu a musí být upravena tak, aby zohlednila vlivy 1) nereferenční rychlosti, 2) vlivy instalace motoru (boční směrovost), 3) boční útlum, 4) délku konečného segmentu a 5) podélnou směrovost za počátkem rozjezdu při vzletu – viz rovnice 2.7.25 a 2.7.26.

Tato korekce(Toto se nazývá korekce doby trvání, protože zohledňuje vlivy rychlosti letadla na dobu trvání hlukové události – uplatnění jednoduchého předpokladu, že při ostatních stejných okolnostech je doba trvání, a tedy přijatá zvuková energie hlukové události, nepřímo úměrná rychlosti zdroje.) zohledňuje změnu hladin expozice, je-li aktuální traťová rychlost v segmentu odlišná od referenční rychlosti letadla V_ref, ke které jsou vztaženy údaje NPD.

Stejně jako výkon motoru se mění podél segmentu dráhy letu i rychlost (z V_T1 na V_T2, což jsou výsledné údaje o rychlosti z dodatku B nebo z předem vypočítaného profilu letu).

Pro vzdušné segmenty se má za to, že V_seg je segmentová rychlost v bodě největšího přiblížení, S – interpolovaná mezi hodnotami koncového bodu segmentu, přičemž se předpokládá, že se mění kvadraticky s časem, konkrétně je-li pozorovatel vedle segmentu:

Je-li pozorovatel za segmentem nebo před ním, je to hodnota v nejbližším koncovém bodě, V₁ nebo V₂.

Pro dráhové segmenty (části rozjezdu při vzletu nebo dojezdu při přistání, pro něž γ = 0) se má za to, že V_seg je pouze průměr výchozí a koncové rychlosti segmentu; tj.

V kterémkoli z těchto případů dodatečná korekce doby trvání pak je

Na obrázku 2.7.m je znázorněna základní geometrie v rovině normálové k dráze letu letadla. Základní linie je průsečík normálové roviny a vodorovného zemského povrchu. (Je-li dráha letu vodorovná, je základní linií zemský povrch v bočním pohledu.) Letadlo je nakloněno v úhlu ε měřeném proti směru hodinových ručiček vzhledem k jeho ose klonění (tj. pravé křídlo je výše). Je proto pozitivní pro zatáčky doleva a negativní pro zatáčky doprava.

• Výškový úhel β (mezi 0 a 90°) mezi dráhou přímého šíření zvuku a vodorovnou linií zemského povrchu(V případě nerovného terénu může být výškový úhel definován jinak. Zde je definován výškou letadla nad bodem pozorovatele a šikmou vzdáleností – tudíž při zanedbání gradientů místního terénu a překážek na dráze šíření zvuku (viz oddíly 2.7.6 a 2.7.10). V případě, že vzhledem k výšce zemského povrchu je bod příjmu výše než letadlo, výškový úhel β je stanoven jako rovný nule.) určuje spolu se sklonem dráhy letu a bočním posunem pozorovatele od průmětu dráhy na zemský povrch boční útlum.

• Úhel sklonu φ mezi křídlem letadla a dráhou šíření zvuku určuje vlivy instalace motoru. Pokud jde o konvenci pro úhel příčného náklonu φ = β ± ε s kladným znaménkem pro pozorovatele nacházející se po pravoboku (napravo) a se záporným znaménkem pro pozorovatele po levoboku (nalevo).

Letadlo za letu je složitým zdrojem zvuku. Nejen motor (a drak letadla) jsou zdroji složitými co do původu, ale také konfigurace draku, zejména umístění motorů, vlivy charakteristik vyzařování hluku během procesů akustického odrazu, lomu a rozptylu prostřednictvím pevných povrchů a polí aerodynamického toku. To má za následek nerovnoměrnou směrovost zvuku vyzařovaného bočním směrem vzhledem k ose klonění letadla, zde označované jako boční směrovost.

Existují významné rozdíly v boční směrovosti mezi letadly s motory umístěnými na trupu a motory umístěnými pod křídly a lze je vyjádřit takto:

kde Δ_I (φ) je korekce v dB v závislosti na úhlu sklonu φ (viz obrázek 2.7.m) a

V případě vrtulových letadel jsou variace směrovosti zanedbatelné a lze u nich předpokládat, že

Na obrázku 2.7.n je znázorněna variace Δ_I(φ) vzhledem k ose klonění letadla u těchto tří instalací motorů. Tyto empirické závislosti byly odvozeny sdružením SAE z experimentálních měření provedených hlavně pod křídlem. Dokud nebyly analyzovány údaje získané měřeními nad křídlem, doporučuje se, aby platilo pro záporné φ, Δ_I(φ) = Δ_I(0) pro všechny instalace.

Předpokládá se, že Δ_I (φ) je dvojrozměrná – tj. nezávisí na žádném jiném parametru – a zejména, že se nemění s podélnou vzdáleností pozorovatele od letadla. To znamená, že výškový úhel β pro Δ_I (φ) je definován jako β = tan^{– 1}(z/). Toto je pro potřebu modelování, dokud nebude dosaženo lepšího pochopení mechanismů; ve skutečnosti vlivy instalace musí být v podstatě trojrozměrné. I přesto je dvojrozměrný model opodstatněný tím, že v hladinách hlukových událostí často převažuje hluk emitovaný bočním směrem z nejbližšího segmentu.

Hladiny hlukových událostí uvedené v tabulkách NPD se vztahují na rovnoměrný vodorovný let a jsou zpravidla založeny na měřeních provedených ve výšce 1,2 m nad měkkým vodorovným zemským povrchem pod letadlem; parametr vzdálenosti je ve skutečnosti výška nad povrchem. Předpokládá se, že jakýkoli vliv hladin hlukové události na povrch pod letadlem, který by mohl způsobit, že hladiny uvedené v tabulkách se budou lišit od hodnot volného pole(Hladina „volného pole“ je taková hladina, která by byla pozorována, kdyby tam nebyl zemský povrch.), je těmto údajům vlastní (tj. vyplývá ze závislosti tvaru hladiny ve vztahu ke vzdálenosti).

Bočně od dráhy letu je parametrem vzdálenosti minimální šikmá vzdálenost – délka normály od bodu příjmu do dráhy letu. V kterékoli boční poloze bude hladina hluku zpravidla nižší než na stejnou vzdálenost přímo pod letadlem. Kromě boční směrovosti nebo „vlivů instalace“ popsaných výše je to důsledkem většího bočního útlumu, který způsobuje, že hladina hluku klesá se vzdáleností rychleji, než vyjadřují křivky závislosti hluk-výkon-vzdálenost. Dříve široce používaná metoda pro modelování bočního šíření leteckého hluku byla vyvinuta sdružením automotivních inženýrů (SAE) v dokumentu AIR-1751 a algoritmy popsané níže jsou založeny na vylepšeních, která SAE nyní doporučuje v dokumentu AIR-5662. Boční útlum je účinkem odrazu a je důsledkem interference mezi přímo vyzařovaným zvukem a zvukem, který se odráží od povrchu. Závisí na povaze povrchu a může způsobit značné snížení sledovaných hladin akustického signálu při nízkých výškových úhlech. Je také velmi silně ovlivněn lomem zvuku, rovnoměrným a nerovnoměrným, způsobeným větrnými a teplotními gradienty a turbulencemi, které samotné lze přičíst přítomnosti povrchu(Větrné a teplotní gradienty a turbulence zčásti závisí na drsnosti povrchu a jeho charakteristikách přenosu tepla.). Mechanismus odrazu od povrchu je dobře znám a pro jednotné atmosférické a povrchové podmínky ho lze teoreticky popsat s určitou mírou přesnosti. Atmosférické a povrchové nerovnoměrnosti – které se jen těžce podrobují jednoduché teoretické analýze – mají značný účinek na vliv odrazu, mají tendenci jej „šířit“ do vyšších výškových úhlů; teorii tak lze uplatnit pouze v omezené míře. Práce sdružení SAE zaměřená na lepší pochopení vlivů povrchu pokračuje a lze očekávat, že povede k lepším modelům. Dokud nejsou tyto modely vyvinuty, pro výpočet bočního útlumu se doporučuje použít níže uvedenou metodologii, která je popsána v dokumentu AIR-5662. Omezuje se na případ šíření zvuku nad měkkým vodorovným povrchem, který se hodí pro velkou většinu civilních letišť. Úpravy, jimiž by bylo možno zohlednit vlivy tvrdého zemského povrchu (nebo, což je akusticky rovnocenné, vody), jsou dosud ve stadiu vývoje.

Tato metodika vychází ze solidního základu experimentálních údajů o šíření zvuku z letadel s motory umístěnými na trupu při přímém (bez zatáček), rovnoměrném, vodorovném letu, které byly původně uvedeny v dokumentu AIR-1751. Údaje byly analyzovány na základě předpokladu, že při vodorovném letu útlum zvuku vzduch-země závisí na i) výškovém úhlu β měřeném ve svislé rovině a ii) bočním posunu od průmětu dráhy letadla na zemský povrch , s cílem získat empirickou funkci pro celkovou boční korekci Λ_T(β,) (= boční hladina hluku hlukové události minus hladina hluku ve stejné vzdálenosti pod letadlem).

Jelikož pojem Λ_T(β,) zohledňuje boční směrovost i boční útlum, lze boční útlum vyjmout odečtením. Je-li boční směrovost popsána pomocí rovnice 2.7.37, s koeficienty pro umístění motoru na trupu a jestliže φ se nahradí β (vhodným pro let bez zatáčení), boční útlum bude:

kde β a se měří tak, jak je uvedeno na obrázku 2.7.m v rovině normálové k nekonečné dráze letu, která pro vodorovný let je rovněž svislá.

Ačkoli Λ(β,) by bylo možné vypočítat přímo pomocí rovnice 2.7.39 s hodnotou Λ_T(β,) převzatou z dokumentu AIR-1751, doporučuje se efektivnější vztah. Jedná se o následující empirickou aproximaci přizpůsobenou z dokumentu AIR-5662:

kde Γ() je faktor vzdálenosti získaný pomocí

a Λ(β) je dálkový boční útlum zvuku vzduch-země daný takto:

Vyjádření bočního útlumu Λ(β,), rovnice 2.7.40, o níž lze předpokládat, že se dobře hodí pro všechna letadla, vrtulová letadla i proudová letadla s motory umístěnými na trupu i s motory umístěnými na křídlech, je graficky znázorněno na obrázku 2.7.o.

Za určitých okolností (daných terénem) je možné, aby β byla menší než nula. V takových případech se doporučuje, aby Λ(β) = 10,57.

Rovnice 2.7.41 až 2.7.44 popisují boční útlum Λ(β,) zvuku přicházejícího k pozorovateli od letadla v rovnoměrném letu po nekonečné, vodorovné dráze letu. Při jejich uplatnění na konečné segmenty dráhy, které nejsou vodorovné, se musí vypočítat útlum pro ekvivalentní vodorovnou dráhu – neboť nejbližší bod na pouhém prodloužení nakloněného segmentu (který v určitém bodě protíná zemský povrch) zpravidla neposkytuje přiměřený výškový úhel β.

V případě systémů měření L_max a L_E se určení bočního útlumu pro konečné segmenty zřetelně liší. Maximální hladiny hluku segmentu L_max se určí z údajů NPD jako funkce vzdálenosti šíření d od nejbližšího bodu na segmentu; nejsou zapotřebí žádné korekce k zohlednění rozměrů segmentu. Podobně se předpokládá, že boční útlum L_max závisí pouze na výškovém úhlu téhož bodu a jeho pozemní vzdálenosti. Požadovány jsou tak pouze souřadnice uvedeného bodu. V případě L_E je však postup složitější.

Základní hladina hlukové události L_E(P,d), která se určuje z údajů NPD, se i pro získání parametrů konečného segmentu nicméně uplatní na nekonečnou dráhu letu. Hladina expozice hluku hlukové události ze segmentu L_E,seg je ovšem nižší než základní hladina – o výši úpravy konečného segmentu, která je stanovena dále v oddíle 2.7.19. Tato korekce, funkce geometrie trojúhelníků OS₁S₂ na obrázcích 2.7.j až 2.7.l, definuje, jaká část celkové zvukové energie nekonečné dráhy získaná v O pochází ze segmentu; stejná korekce se provede bez ohledu na to, zda existuje nějaký boční útlum, či nikoli. Jakýkoli boční útlum však musí být vypočten pro nekonečnou dráhu letu, tj. jako funkce jejího posunu a výšky, a nikoli jako funkce posunu a výšky konečného segmentu.

Po započtení korekcí Δ_V a Δ_I, a odečtení bočního útlumu Λ(β,) od základní hladiny uvedené v databázi údajů vyjadřujících závislosti hluk-výkon-vzdálenost se získá upravená hladina hluku hlukové události pro ekvivalentní rovnoměrný vodorovný let po přilehlé nekonečné přímé dráze. Aktuální segmenty dráhy letu, které se modelují, tj. segmenty, jež ovlivňují izofony, jsou však jen zřídka vodorovné; letadla obvykle stoupají nebo klesají.

Na obrázku 2.7.p je zobrazen segment odletu S₁S₂ – letadlo stoupá v úhlu γ – avšak úvahy jsou velmi obdobné jako u příletu. Zbytek „skutečné“ dráhy letu ukázán není; stačí uvést, že S₁S₂ představuje pouze část celé dráhy (která zpravidla bude zakřivená). V tomto případě je pozorovatel O vedle segmentu, po jeho levé straně. Letadlo je nakloněno (proti směru hodinových ručiček vzhledem k dráze letu) v úhlu ε vůči boční horizontální ose. Úhel sklonu φ od roviny křídel, jehož je vliv instalace Δ_I je funkcí (rovnice 2.7.39), leží v rovině normálové k dráze letu, v níž je definován ε. Výraz φ = β – ε kde β = tan^{– 1}(h/) a je kolmá vzdálenost OR od pozorovatele do průmětu dráhy na zemský povrch; tj. boční posun pozorovatele(Pro pozorovatele nacházejícího se napravo od segmentu by φ bylo β + ε (viz oddíl 2.7.19).). Bod největšího přiblížení letadla k pozorovateli S je definován kolmou vzdáleností OS o délce (šikmé vzdálenosti) d_p. Trojúhelník OS₁S₂ se shoduje s obrázkem 2.7.k, geometrie pro výpočet korekce segmentu Δ_F.

Pro výpočet bočního útlumu pomocí rovnice (2.7.40) (kde je β změřeno ve svislé rovině) se doporučuje prodloužená dráha letu. Prodloužená dráha letu je definována ve svislé rovině pomocí S₁S₂ a se stejnou kolmou šikmou vzdáleností d_p od pozorovatele. To se zobrazí rotací trojúhelníka ORS a s ním spojené dráhy letu kolem OR (viz obrázek 2.7.p) o úhel γ, čímž vznikne trojúhelník ORS’. Výškový úhel této ekvivalentní dráhy letu (nyní ve svislé rovině) je β = tan^-1(h/&#x2113;) (&#x2113; zůstává beze změny). V tomto případě, kdy je pozorovatel vedle segmentu, je úhel β a výsledný boční útlum Λ(β, &#x2113;) stejný pro systém měření L_E i L_max.

Obrázek 2.7.r zobrazuje situaci, kdy bod pozorovatele O leží za konečným segmentem, a nikoli vedle něho. Zde je segment pozorován jako vzdálenější část nekonečné dráhy; kolmici lze vztyčit pouze do bodu S_p na jejím prodloužení. Trojúhelník OS₁S₂ se shoduje s obrázkem 2.7.j, který definuje korekci segmentu Δ_F. V tomto případě však jsou parametry pro boční směrovost a boční útlum méně zřejmé.

Pro systémy měření maximálních hladin akustického tlaku se má za to, že parametr vzdálenosti NPD je nejkratší vzdálenost k segmentu, konkrétně d = d₁. Pro systémy měření hladiny expozice hluku je to nejkratší vzdálenost d_p od O do S_p na prodloužené dráze letu; konkrétně hladina interpolovaná z tabulky údajů NPD je L_E∞ (P₁, d_p).

Také pro výpočty maximální hladiny hluku a hladiny expozice hluku jsou geometrické parametry pro boční útlum odlišné. Pro systémy měření maximální hladiny hluku je korekce Λ(β,&#x2113;) dána rovnicí 2.7.40 s β = β₁ = sin^-1 (z₁/d₁) a , kde jsou β₁ a d₁ definovány trojúhelníkem OC₁S₁ ve svislé rovině prostřednictvím O a S₁.

Při výpočtu bočního útlumu pouze pro vzdušné segmenty a systémy měření hladiny expozice hluku zůstává &#x2113; nejmenším bočním posunem od prodloužení segmentu (OC). Aby však bylo možné definovat vhodnou hodnotu β, je opět nezbytné zobrazit (nekonečnou) ekvivalentní vodorovnou dráhu letu, za jejíž součást lze považovat daný segment. Ta je vedena přes S₁', ve výšce h nad povrchem, kde h je rovna délce RS₁ od průmětu dráhy na zemský povrch do segmentu v kolmém směru. Je to ekvivalentní otočení aktuální prodloužené dráhy letu o úhel γ kolem bodu R (viz obrázek 2.7.q). Pokud R leží na kolmici k S₁, bodu na segmentu, který je nejbližší k O, je tvorba ekvivalentní dráhy letu stejná, jako když se O nachází vedle segmentu.

Bod největšího přiblížení ekvivalentní vodorovné dráhy k pozorovateli O je v S’, v šikmé vzdálenosti d, takže trojúhelník OCS’ takto vzniklý ve svislé rovině pak definuje výškový úhel β = cos^-1(&#x2113;/d). Ačkoli by se tato transformace mohla jevit jako dosti složitá, je třeba poznamenat, že geometrie hlavního zdroje (definovaná prostřednictvím d₁, d₂ a φ) zůstává nedotčena, zvuk putující od segmentu směrem k pozorovateli je pouze takový, jako kdyby celý let v nekonečně prodlouženém nakloněném segmentu (jehož část pro účely modelování tvoří daný segment) probíhal konstantní rychlostí V a při konstantním výkonu P₁. Na druhé straně boční útlum zvuku ze segmentu přijatého pozorovatelem není vztažen k β_p, výškovému úhlu prodloužené dráhy, nýbrž k β, výškovému úhlu ekvivalentní vodorovné dráhy.

Jelikož pro účely modelování se má za to, že boční směrovost (vliv instalace motoru) Δ_I je dvojrozměrná, definování úhlu sklonu φ se stále měří bočně od roviny křídel letadla (základní hladinou hlukové události je stále ta hladina, která vzniká při letu letadla po nekonečné dráze letu představované prodlouženým segmentem). Úhel sklonu je tak určen v bodě největšího přiblížení, konkrétně φ = β_p – ε, kde β_p je úhel S_pOC.

Případ, kdy se pozorovatel nachází před segmentem, není zvlášť popsán; je zjevné, že je v podstatě stejný jako případ, kdy je pozorovatel za segmentem.

Pro systémy měření hladin expozice hluku, kdy místo pozorovatelů je za pozemními segmenty během rozjezdu při vzletu a před pozemními segmenty během dojezdu při přistání, je hodnota β stejná jako tato hodnota pro systémy měření maximální hladiny hluku.

Pro místa za segmenty rozjezdu při vzletu:

• β = β₁ = sin^-1(z₁/d₁) a&nbsp;

Pro místa před segmenty rozjezdu při vzletu:

• β = β₂ = sin^-1(z₂/d₂) a&nbsp;

Odůvodnění použití těchto konkrétních výrazů souvisí s použitím funkce směrovosti zahájení rozjezdu za segmenty rozjezdu při vzletu a předpokladem polokruhové směrovosti před segmenty dojezdu po přistání.

Upravená základní hladina expozice hluku se týká letadla za stálého, přímého, rovnoměrného vodorovného letu (ač s úhlem příčného náklonu ε, který není v souladu s přímým letem). Použitím (záporné) korekce konečného segmentu Δ_F = 10•lg(F), kde F je podíl energie, se hladina dále přizpůsobí tomu, jaká by byla, kdyby letadlo letělo pouze v konečném segmentu (nebo kdyby po zbývající část nekonečné dráhy letu nevydávalo vůbec žádný zvuk).

Pojem podílu energie zohledňuje výraznou podélnou směrovost hluku letadel a úhel, ve kterém se nachází segment z místa pozorovatele. Procesy, jež způsobují směrovost, jsou velmi složité, ale ze studií vyplývá, že výsledné izofony jsou dosti necitlivé na předpokládané přesné směrové charakteristiky. Vyjádření Δ_F uvedené níže je založeno na čtyřnásobném 90stupňovém dipólovém modelu vyzařování zvuku. Předpokládá se, že není ovlivněno boční směrovostí a bočním útlumem. Jak se tato korekce odvozuje, je podrobně popsáno v dodatku E.

Podíl energie F je funkcí trojúhelníku „zorného pole“ OS₁S₂ definovaného na obrázcích 2.7.j až 2.7.l, takže:

Přičemž

; ; ;&nbsp;.

kde dλ se označuje jako „redukovaná vzdálenost“ (viz dodatek E) a V_ref = 270,05 ft (při referenční rychlosti 160 uzlů). Upozorňujeme, že L_max(P, d_p) je podle údajů NPD maximální hladina pro kolmou vzdálenost d_p, NIKOLI segment L_max. Pro Δ_F se doporučuje použít nižší limit –150 dB.

V konkrétním případě, kdy jsou místa pozorovatele za každým segmentem rozjezdu při vzletu, se použije redukovaná forma podílu hluku vyjádřená v rovnici 2.7.45, která odpovídá tomuto konkrétnímu případu, kdy q = 0.

To označuje, kde „d“ znamená její použití pro operaci při vzletu, a vypočítá se jako:

kde α₂ = λ / dλ.

Tato konkrétní podoba podílu hluku se používá společně s funkcí směrovosti zahájení rozjezdu, jejíž způsob použití je dále vysvětlen v oddíle níže.

V konkrétním případě, kdy jsou místa pozorovatele před každým segmentem dojezdu při přistání, se použije redukovaná forma podílu hluku vyjádřená v rovnici 2.7.45, která odpovídá tomuto konkrétnímu případu, kdy q = λ. To je označeno jako Δ’_F,a, kde „a“ znamená její použití pro operaci při přistání, a vypočítá se jako:

kde α₁ = –λ / dλ.

Použití této formy bez aplikace jakýchkoli dalších úprav horizontální směrovosti (na rozdíl od případů míst za segmenty rozjíždění při vzletu – viz oddíl o směrovosti rozjezdu při vzletu) implicitně předpokládá polokruhovou horizontální směrovost před segmenty pojíždění při přistání.

Hluk z proudových letadel – zejména těch, která jsou vybavena motory s nižším obtokovým poměrem – vykazuje diagram záření v lalocích v dozadu zakřiveném oblouku, který je typický pro hluk z výfukového systému proudových letadel. Tento diagram je tím výraznější, čím vyšší je průtoková rychlost v tryskách a čím nižší je rychlost letadla. To má zvláštní význam pro místa pozorovatele za počátkem rozjezdu, kde jsou splněny obě podmínky. Tento jev je zohledněn funkcí směrovosti Δ_SOR.

Funkce Δ_SOR byla odvozena z několika sérií měření hluku pomocí mikrofonů náležitě umístěných za rozjezdem nebo po straně počátku rozjezdu odlétajících proudových letadel.

Příslušná geometrie je zobrazena na obrázku 2.7.r. Úhel azimutu Ψ mezi podélnou osou letadla a vektorem k pozorovateli je definován takto:

Relativní vzdálenost q je záporná (viz obrázek 2.7.j), takže Ψ se pohybuje v oblasti od 90° ve směru pohybu letadla vpřed do 180° v opačném směru.

Funkce Δ_SOR představuje kolísání celkového hluku vznikajícího při rozjezdu při vzletu měřeného za počátkem rozjezdu, v poměru k celkovému hluku z rozjezdu při vzletu měřeném po straně počátku rozjezdu na stejnou vzdálenost:

L_TGR(d_SOR, ψ) = L_TGR(d_SOR,90°) + Δ_SOR(d_SOR,ψ)(2.7.48)

kde L_TGR(d_SOR,90°) je celková hladina hluku rozjezdu při vzletu ve vzdálenosti d_SOR od strany počátku rozjezdu. Δ_SOR se použije jako korekce hladiny hluku z jednoho segmentu dráhy letu (např. L_max,seg nebo L_E,seg), jak je uvedeno v rovnici 2.7.28.

Funkce směrovosti SOR, v decibelech, pro turbodmychadlová proudová letadla je vyjádřena touto rovnicí:

• pro 90° ≤ Ψ < 180° pak:

  (2.7.49)

Funkce směrovosti SOR, v decibelech, pro turbovrtulová letadla je vyjádřena touto rovnicí:

• pro 90° ≤ Ψ < 180° pak:

  (2.7.50)

Pokud vzdálenost d_SOR je větší než normalizační vzdálenost d_SOR,0, korekce na směrovost se vynásobí korekčním koeficientem, aby se zohlednilo to, že na větší vzdálenosti od letadla se směrovost stává méně výraznou, konkrétně

Normalizační vzdálenost d_SOR,0 je rovna 762 m (2500 ft).

Funkce Δ_SOR popsaná výše většinou zachycuje vliv výrazné směrovosti počáteční části rozjezdu při vzletu v místech nacházejících se za počátkem rozjezdu (protože je to nejblíže k bodům příjmu, s nejvyšším poměrem mezi směrovou rychlostí plynů v tryskách a rychlostí letadla). Použití takto stanovené Δ_SOR je „zobecněno“ na místa nacházející se za každým jednotlivým segmentem rozjíždění při vzletu, takže nikoli pouze za bodem počátku rozjezdu (v případě vzletu). Stanovená Δ_SOR se nepoužije na místa před každým jednotlivým segmentem rozjíždění při vzletu ani na místa za či před jednotlivými segmenty pojíždění při přistání.

Parametry d_SOR a Ψ se vypočtou ve vztahu k počátku každého jednotlivého segmentu rozjezdu nebo dojezdu. Hladina hlukové události L_SEG pro místo za daným segmentem rozjezdu při vzletu se vypočte tak, aby byla po formální stránce v souladu s funkcí Δ_SOR: především se vypočte pro referenční bod nacházející se bočně od počátečního bodu segmentu, ve stejné vzdálenosti d_SOR jako aktuální bod, a dále se upraví pomocí Δ_SOR s cílem získat hladinu hluku hlukové události v aktuálním bodě.

Pozn.: Vzorce (2.7.53), (2.7.54) a (2.7.55) byly v poslední změně této přílohy odstraněny.

V případě segmentů rozjezdu při vzletu a dojezdu při přistání se použijí zvláštní postupy, které jsou popsány níže.

Hluk z proudových letadel – zejména těch, která jsou vybavena motory s nižším obtokovým poměrem – vykazuje diagram záření v lalocích v dozadu zakřiveném oblouku, který je typický pro hluk z výfukového systému proudových letadel. Tento diagram je tím výraznější, čím vyšší je průtoková rychlost v tryskách a čím nižší je rychlost letadla. To má zvláštní význam pro místa pozorovatele za počátkem rozjezdu, kde jsou splněny obě podmínky. Tento jev je zohledněn funkcí směrovosti Δ_SOR.

Funkce Δ_SOR byla odvozena z několika sérií měření hluku pomocí mikrofonů náležitě umístěných za rozjezdem nebo po straně počátku rozjezdu odlétajících proudových letadel.

Příslušná geometrie je zobrazena na obrázku 2.7.r. Úhel azimutu ψ mezi podélnou osou letadla a vektorem k pozorovateli je definován takto:

Relativní vzdálenost q je záporná (viz obrázek 2.7.j), takže ψ se pohybuje v oblasti od 0° ve směru pohybu letadla vpřed do 180° v opačném směru.

Funkce Δ_SOR představuje kolísání celkového hluku vznikajícího při rozjezdu při vzletu měřeného za počátkem rozjezdu, v poměru k celkovému hluku z rozjezdu při vzletu měřenému po straně počátku rozjezdu na stejnou vzdálenost:

kde L_TGR(d_SOR,90°) je celková hladina hluku při rozjezdu vzniklá ve všech segmentech rozjezdu v bodové vzdálenosti d_SOR bočně od počátku rozjezdu. Na vzdálenosti d_SOR menší, než je normalizační vzdálenost d_SOR,0, je funkce směrovosti počátku rozjezdu při vzletu dána jako (if = jestliže):

Pokud vzdálenost d_SOR je větší než normalizační vzdálenost d_SOR,0, korekce na směrovost se vynásobí korekčním koeficientem, aby se zohlednilo to, že na větší vzdálenosti od letadla se směrovost stává méně výraznou, tj. (if = jestliže):

Normalizační vzdálenost d_SOR,0 je rovna 762 m (2500 ft).

Funkce Δ_SOR popsaná výše většinou zachycuje vliv výrazné směrovosti počáteční části rozjezdu při vzletu v místech nacházejících se za počátkem rozjezdu (protože je to nejblíže k bodům příjmu, s nejvyšším poměrem mezi směrovou rychlostí plynů v tryskách a rychlostí letadla). Použití takto stanovené Δ_SOR je „zobecněno“ na místa nacházející se za každým jednotlivým pozemním segmentem – jak rozjezdu při vzletu, tak dojezdu při přistání –, takže nikoli pouze za bodem počátku rozjezdu (v případě vzletu).

Parametry d_S a ψ se vypočtou ve vztahu k počátku každého jednotlivého segmentu rozjezdu nebo dojezdu.

Hladina hlukové události L_seg pro místo za daným segmentem rozjezdu při vzletu nebo dojezdu při přistání se vypočte tak, aby byla po formální stránce v souladu s funkcí Δ_SOR: především se vypočte pro referenční bod nacházející se bočně od počátečního bodu segmentu, ve stejné vzdálenosti d_S jako aktuální bod, a dále se upraví pomocí Δ_SOR s cílem získat hladinu hluku hlukové události v aktuálním bodě.

To znamená, že v různých korekčních podmínkách v níže uvedených rovnicích musí být použity geometrické parametry odpovídající tomuto referenčnímu bodu, který se nachází bočně od počátečního bodu:

kde Δ′_F je redukovaná forma podílu hluku vyjádřená v rovnici (2.7.46) pro případ q = 0 (neboť referenční bod se nachází bočně od počátečního bodu) a s vědomím toho, že d_l se musí vypočítat s použitím d_S (a nikoli d_p):

Metoda popsaná v oddíle 2.7.19 je použitelná pro letadla s vrtulovým motorem ve všeobecném letectví, když se s nimi zachází jako s vrtulovými letadly, pokud jde o vlivy instalace motoru.

Databáze údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel obsahuje záznamy o některých letadlech ve všeobecném letectví. Často se jedná o nejvíce používaná letadla v oblasti všeobecného letectví, ale mohou se vyskytnout případy, kdy je vhodné použít i další údaje.

Pokud konkrétní letadlo ve všeobecném letectví není známo nebo není v databázi údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel, doporučuje se použít všeobecnější údaje o letadlech, standardy GASEPF a GASEPV. Tyto údaje se týkají malých jednomotorových letadel s vrtulí s pevnými listy (standard GASEPF) a s přestavitelnou vrtulí (standard GASEPV) používaných ve všeobecném letectví. Tabulky s údaji jsou uvedeny v příloze I (tabulky I-11 až I-17).

Pro výpočet hluku z vrtulníků může být použita stejná metoda výpočtu, která se používá pro letadla s pevnými křídly (nastíněná v oddíle 2.7.14) za předpokladu, že s vrtulníky se zachází jako s vrtulovými letadly a že nejsou uplatněny vlivy zastavění motoru související s proudovými letadly. Tabulky s údaji pro tyto dva různé datové soubory jsou uvedeny v příloze I (tabulky I-18 až I-27).

V takových případech, pokud se má za to, že má být modelován hluk související s testováním motorů a chodem pomocných energetických jednotek, se modelování provádí v souladu s kapitolou o průmyslovém hluku. Ačkoli se to normálně nestává, hluk z testování motorů letadel (někdy označovaných jako „motorové zkoušky“) na letištích může přispívat k účinkům hluku. Obvykle se provádějí pro technické účely s cílem prověřit výkonnost motoru a letadla jsou umístěna do bezpečné vzdálenosti od budov, letadel, míst s pohybem vozidel a/nebo osob, aby se zamezilo škodám spojeným s proudem výstupních plynů.

Z dalších bezpečnostních důvodů a důvodů snížení hluku mohou letiště, a zejména letiště se zařízeními pro údržbu, jež mohou vést k častým zkouškám motorů, vybudovat takzvaná „protihluková ohrazení“, třístranné usměrněné kryty speciálně konstruované tak, aby odkláněly a rozptylovaly proud výstupních plynů a hluk vytvářeným letadlem. Šetření hlukového dopadu takových zařízení, který může být dále ztlumen a snížen pomocí dalších zemních hrází nebo účinných protihlukových bariér, je nejlepší provádět tak, že se protihlukové ohrazení považuje za zdroj průmyslového hluku a použije se vhodný model pro šíření hluku a zvuku.

V oddílech 2.7.14 až 2.7.19 je popsán výpočet hladiny zvuku (nebo hluku) hlukové události z jednoho pohybu letadla v jednom místě pozorovatele. Celková expozice hluku v tomto místě se vypočte sečtením hladin hlukových událostí ze všech hlukově významných pohybů letadel, tj. všech pohybů přilétajících nebo odlétajících letadel, které ovlivňují hladinu kumulovaného hluku.

Časově vážené ekvivalentní hladiny akustického tlaku, jež zohledňují všechnu významnou zvukovou energii letadel, která byla přijata, se musí vyjádřit generickým způsobem pomocí vzorce

Provede se součet za všechny hlukové události N během časového intervalu T₀, na které se vztahuje daný ukazatel hluku. L_E,i je hladina expozice hluku jednotlivé hlukové události vzniklá z i-té hlukové události. g_i je vážící faktor závislý na denní době (obvykle se definuje pro denní dobu, večerní dobu a noční dobu). Fakticky je g_i činitel, jímž se násobí počet letů, k nimž dochází během stanovené doby. Konstanta C může mít různé významy (normalizační konstanta, úprava na roční období apod.).

Pomocí vztahu

kde Δ_i je vážená decibelová hodnota za i-té období, lze rovnici 2.7.56 přepsat jako

tj. vážení denní dobou se vyjádří dodatečnou kompenzací hladiny.

Kumulativní četnost výskytu hladiny hluku se odhaduje tak, že se sečtou příspěvky od všech jednotlivých typů nebo kategorií letadel létajících na různých letových tratích, které dohromady tvoří scénář letiště.

Aby bylo možné popsat tento postup sčítání, zavádějí se tyto dolní indexy:

Mnohé hlukové ukazatele – zejména ekvivalentní hladiny akustického tlaku – obsahují ve své definici váhové koeficienty denní doby g_i (rovnice 2.7.56 a 2.7.57).

Postup sčítání je možné zjednodušit zavedením „váženého počtu letů“.

Hodnoty N_ij představují počty letů letadel typu/kategorie i na dráze (nebo dílčí dráze) j během denní doby, večerní doby a noční doby(Denní doby mohou být jiné než tyto tři v závislosti na definici použitého ukazatele hluku.).

Podle rovnice (2.7.57) (generická) ekvivalentní hladina kumulovaného akustického tlaku L_eq v bodě pozorování (x,y) je

T₀ je referenční časové období. Závisí – stejně jako váhové faktory g_i – na konkrétní definici použitého váženého indexu (např. L_DEN). L_E,ijk je příspěvek jednotlivé hlukové události k hladině akustického tlaku ze segmentu k dráhy nebo dílčí dráhy j pro provoz letadel kategorie i. Odhad L_E,ijk je podrobně popsán v oddílech 2.7.14 až 2.7.19.

Jsou-li získány izofony interpolací mezi indexovými hodnotami v pravoúhle rozmístěných bodech souřadnicové sítě, jejich přesnost závisí na volbě rozestupu souřadnicové sítě (nebo velikosti ok) Δ_G, zejména v buňkách, kde velké gradienty v prostorové distribuci indexu způsobují prudkou změnu směru křivky izofon (viz obrázek 2.7.s). Interpolační chyby se sníží zúžením rozměrů souřadnicové sítě, avšak tím se zvýší počet bodů souřadnicové sítě a prodlouží se doba výpočtu. Při optimalizaci ok pravidelné souřadnicové sítě je nezbytné zachovat vyvážený poměr mezi přesností modelování a dobou výpočtu.

Zjevného zlepšení efektivity výpočtu, jež přinese přesnější výsledky, se dosáhne použitím nepravidelné souřadnicové sítě tak, aby se zlepšila interpolace v kritických buňkách. Podstatou této techniky, znázorněné na obrázku 2.7.s, je zúžit oka souřadnicové sítě v některých místech, přičemž hlavní část sítě zůstane beze změn. Je to velmi jednoduché a dosáhne se toho těmito kroky:

• 1. Definuje se prahový rozdíl pro zjemnění ΔL_R pro daný ukazatel hluku.
• 2. Vypočte se základní souřadnicová síť pro rozestup Δ_G.
• 3. Prověří se rozdíly ΔL hodnot ukazatele mezi sousedními uzly souřadnicové sítě.
• 4. Pokud existují jakékoli rozdíly ΔL > ΔL_R, definuje se nová souřadnicová síť s rozestupem Δ_G/2 a odhadnou se hladiny pro nové uzly takto:

  Jestliže	ΔL ≤ ΔLR	, nová hodnota se vypočte	lineární interpolací ze sousedních uzlů
  	ΔL > ΔLR		zcela nově ze základních vstupních dat.

• 5. Kroky 1–4 se opakují, dokud všechny rozdíly nejsou menší než prahový rozdíl.
• 6. Odhadnou se izofony pomocí lineární interpolace.

Má-li být daná sada hodnot ukazatelů sloučena s jinými hodnotami (např. při výpočtu vážených ukazatelů pomocí součtu samostatných izofon pro den, večer a noc), je třeba dbát na to, aby tyto oddělené souřadnicové sítě byly totožné.

V praxi je skutečný tvar izofony často téměř symetrický s průmětem dráhy na zemský povrh. Jestliže však směr této dráhy není sladěn s vypočtenou souřadnicovou sítí, může to vést k asymetrickému tvaru izofony.

Jednoduchým způsobem, jak se tomuto účinku vyhnout, je zúžit souřadnicovou síť. To však prodlouží dobu výpočtu. Elegantnějším řešením je vypočtenou souřadnicovou síť pootočit tak, aby její směr byl paralelní s průměty hlavních drah na zemský povrch (tj. obvykle paralelní s hlavní vzletovou a přistávací drahou). Na obrázku 2.7.t je znázorněn účinek takového pootočení souřadnicové sítě na tvar izofony.

Z časového hlediska velmi efektivním algoritmem, díky němuž není třeba vypočítat poněkud složitějším postupem úplnou sadu hodnot indexu, je postupné zobrazení průběhu izofony – bod po bodu. Tato volba vyžaduje provedení a opakování dvou základních kroků (viz obrázek 2.7.u):

Krok 1 je najít první bod P₁ na izofoně. To se provede vypočtením hladin ukazatele hluku L v ekvidistantních krocích po „paprsku vyhledávání“, o kterém lze předpokládat, že protíná požadovanou izofonu hladiny L_C. Když je izofona protnuta, u rozdílu δ = L_C – L se změní znaménko. Pokud se to stane, šířka kroku po paprsku se sníží na polovinu a směr hledání se změní v opačný. To se provádí, dokud δ je menší než předem definovaná prahová hodnota přesnosti.

Krok 2, který se opakuje, dokud izofona není dostatečně dobře definována, je najít následující bod na izofoně L_C – který je ve stanovené přímočaré vzdálenosti r od stávajícího bodu. Během po sobě následujících úhlových kroků se vypočtou hladiny ukazatele a rozdíly δ na konci vektorů opisujících oblouk o poloměru r. Pomocí podobného rozpůlení a obrácení směru přírůstků, tentokrát ve směrech vektoru, se určí následující bod izofony v rámci předem definované míry přesnosti.

Je nutno zavést určitá omezení, aby se zaručilo, že izofona bude odhadnuta s dostatečnou mírou přesnosti (viz obrázek 2.7.v):

• 1. Délka tětivy Δc (vzdálenost mezi dvěma body izofony) musí být v rámci intervalu [Δc_min, Δc_max], např. [10 m, 200 m].
• 2. Poměr délky mezi dvěma sousedními tětivami o délkách Δc_n a Δc_{n + 1} musí být omezen, např. 0,5 < Δc_n/Δc_{n + 1} < 2.
• 3. Pokud jde o správné stanovení délky tětivy s ohledem na zakřivení izofony, musí být splněna tato podmínka:

  Φ_n· max(Δc_{n – 1}, Δc_n) ≤ ε (ε≈ 15 m)

  kde f_n je rozdíl mezi směry tětiv.

Zkušenosti s tímto algoritmem ukázaly, že v průměru se musí vypočítat dvě až tři hodnoty ukazatele, aby bylo možné určit bod izofony s přesností větší než 0,01 dB.

Zejména když se musí vypočítat velké izofony, tento algoritmus velmi výrazně zkracuje dobu výpočtu. Mělo by však být poukázáno na to, že jeho provedení vyžaduje zkušenosti, zejména když se izofona rozpadne na samostatné ostrůvky.

Posouzení oblasti vystavené hluku vychází z bodů posouzení hluku ve výšce 4 ± 0,2 m nad zemí, což odpovídá umístění bodů příjmu podle 2.5, 2.6 a 2.7, vypočítáno na souřadnicové síti pro jednotlivé zdroje.

K bodům souřadnicové sítě nacházejícím se uvnitř budov se přiřadí výsledky hladiny hluku pomocí přiřazení nejtišších sousedních bodů příjmu vně budov, a to kromě hluku z letadel, u nichž se výpočet provede bez zohlednění přítomnosti budov a kdy se přímo použije bod příjmu hluku v rámci budovy.

Podle rozlišení souřadnicové sítě bude ke každému jejímu bodu pro výpočet přiřazena příslušná oblast. Například u souřadnicové sítě 10 m x 10 m představují jednotlivé body hodnocení plochu 100 čtverečních metrů, která je vystavena počítané hladině hluku.

Hodnocení expozice hluku u budov bez obytných jednotek, jako jsou školy a nemocnice, vychází z bodů hodnocení hluku ve výšce 4 ± 0,2 m nad zemí, což odpovídá bodům příjmu definovaným v 2.5, 2.6 a 2.7

Při hodnocení budov bez bytových jednotek a vystavených hluku z letadel se ke každé budově přiřadí bod příjmu s nejvyšším hlukem v rámci budovy samotné, nebo pokud takový bod neexistuje, pak bod na souřadnicové síti kolem budovy.

Při hodnocení budov bez bytových jednotek a vystavených pozemním zdrojům hluku se body příjmu nacházejí přibližně 0,1 m před fasádou budovy. Z výpočtu se vyloučí odrazy od posuzované fasády. Budově se pak přiřadí nejhlučnější bod příjmu na její fasádě.

Pro hodnocení expozice obytných jednotek a obyvatel obytných jednotek hluku se musí posuzovat pouze obytné budovy. Nelze přidělovat žádné obytné jednotky nebo osoby do jiných budov, které nejsou využívány k bydlení, jako jsou budovy sloužící výhradně jako školy, nemocnice, kancelářské budovy nebo továrny. Přidělení obytných jednotek a obyvatel obytných jednotek k obytným budovám musí být založeno na posledních úředních údajích (podle příslušných předpisů daného členského státu).

Počet obytných jednotek a v nich žijících osob v obytných budovách jsou důležitými pomocnými parametry pro odhad expozice hluku. Údaje pro tyto parametry však bohužel nejsou vždy dostupné. Níže je vysvětleno, jak lze tyto parametry odvodit z údajů, které jsou snáze dostupné.

V následujícím textu jsou použity tyto symboly:

Pro výpočet počtu obytných jednotek a v nich žijících osob se musí použít postup uvedený v případě 1 nebo postup uvedený v případě 2 podle toho, které údaje jsou dostupné.

Případ 1: Je k dispozici údaj o počtu obytných jednotek a v nich žijících osob

1A:

Počet osob žijících v obytných jednotkách je znám nebo byl odhadnut na základě počtu obytných jednotek. V tomto případě je počet osob žijících v obytných jednotkách budovy součtem počtu osob žijících ve všech obytných jednotkách v budově.

1B:

Počet obytných jednotek nebo jejich obyvatel je znám pouze pro jednotky větší než budova, například vypočítané oblasti, městské bloky, městské čtvrti, nebo dokonce celá obec. V tomto případě se počet obytných jednotek a osob žijících v obytných jednotkách budovy odhadne na základě objemu budovy:

Index „total“ se vztahuje na příslušnou dotčenou jednotku. Objem budovy je součin její základní plochy a její výšky:

Není-li výška budovy známa, musí se odhadnout na základě počtu poschodí NF_building, přičemž se předpokládá, že průměrná výška jednoho poschodí je 3 m:

Není-li znám ani počet poschodí, musí se použít standardní hodnota pro počet poschodí, jež je reprezentativní pro danou městskou čtvrť nebo městskou část. Celkový objem obytných budov v rámci dotčené jednotky V_total se vypočte jako součet objemů všech obytných budov v dané jednotce:

(2.8.5)

Případ 2: Nejsou k dispozici údaje o počtu osob žijících v obytných jednotkách

V tomto případě se počet osob žijících v obytných jednotkách odhadne na základě průměrné obytné podlahové plochy na jednu osobu žijící v obytné jednotce FSI. Není-li tento parametr znám, musí se použít standardní hodnota.

2A:

Obytná podlahová plocha je známa na základě obytných jednotek.

V tomto případě se počet osob žijících v každé obytné jednotce odhadne takto:

Celkový počet osob žijících v obytných jednotkách budovy lze nyní odhadnout stejně jako v případě 1A.

2B:

Je známa obytná podlahová plocha celé budovy, tedy je znám součet obytných podlahových ploch všech obytných jednotek v budově.

V tomto případě se počet osob žijících v obytných jednotkách odhadne takto:

2C:

Obytná podlahová plocha je známa pouze pro jednotky větší než budova, například vypočítané oblasti, městské bloky, městské čtvrti, nebo dokonce celou obec.

V tomto případě se počet osob žijících v obytných jednotkách budovy odhadne na základě objemu budovy, jak je popsáno v případě 1B, uvedeném výše, přičemž se celkový počet osob žijících v obytných jednotkách odhadne takto:

2D:

Obytná podlahová plocha není známa.

V tomto případě se počet osob žijících v obytných jednotkách budovy odhadne tak, jak je popsáno výše v případě 2B, přičemž obytná podlahová plocha se odhadne takto:

(2.9.8)

Faktor 0,8 je přepočítávací faktor hrubá podlahová plocha → obytná podlahová plocha. Je-li známo, že pro danou oblast je reprezentativní jiný faktor, musí být použit a jasně zdokumentován. Není-li znám počet poschodí v dané budově, musí se odhadnout na základě výšky budovy, H_building, což typicky vede k počtu poschodí vyjádřenému desetinným číslem:

Není-li známa ani výška budovy, ani počet poschodí, musí se použít standardní hodnota pro počet poschodí reprezentativní pro danou městskou čtvrť nebo městskou část.

Hodnocení expozice hluku u obytných jednotek a osob žijících v nich vychází z bodů hodnocení hluku ve výšce 4 ± 0,2 m nad zemí, což odpovídá bodům příjmu definovaným v oddílech 2.5, 2.6 a 2.7.

Pro výpočet počtu bytových jednotek a osob žijících v nich vystavených hluku z letadel bude všem obytným jednotkám a osobám žijícím v nich přiřazen bod příjmu s nejvyšším hlukem náležející k dotčené budově, nebo pokud takový nebude existovat, pak k bodu nacházejícímu se na souřadnicové síti kolem budovy.

Pro výpočet počtu bytových jednotek a osob žijících v nich vystavených pozemním zdrojům hluku se budou body příjmu nacházet přibližně 0,1 m před fasádou obytné budovy. Z výpočtu budou vyloučeny odrazy od posuzované fasády. Pro umístění bodů příjmu se použije buď postup podle případu 1, nebo postup podle případu 2.

Případ 1: fasády se rozdělí v pravidelných intervalech

Případ 2: fasády se rozdělí ve stanovené vzdálenosti od začátku mnohoúhelníku

• a) Fasády jsou posuzovány každá zvlášť nebo se rozčlení po 5 m od počáteční polohy a dále, přičemž bod příjmu se nachází v poloviční vzdálenosti od fasády nebo v polovině pětimetrového segmentu.
• b) Zbývající část má svůj bod příjmu ve svém středovém bodě.

Budou-li k dispozici údaje o umístění obytných jednotek v rámci stop budovy, budou tyto obytné jednotky a osoby žijící v nich přiřazeny bodu příjmu na nejexponovanější fasádě této obytné jednotky. Například u samostatných domů, řadových domů a domů s terasami nebo bytových domů, kde je známo vnitřní rozdělení budovy, nebo u budov, jejichž podlahová plocha naznačuje jednu obytnou jednotku na podlaží, nebo u budov s podlahovou plochou a výškou naznačujících jednu obytnou jednotku na podlaží.

Nebudou-li k dispozici výše uvedené údaje o umístění obytných jednotek v rámci stopy budovy, použije se pro odhad expozice hluku u obytných jednotek a osob žijících v nich v budově jeden z následujících postupů vhodný pro stavební základ budovy.

• a) Dostupné údaje ukazují, že jsou obytné jednotky v obytné budově uspořádány tak, že mají hluku vystavenou jednu fasádu.

  V takovém případě bude přiřazení počtu obytných jednotek a v nich žijících osob k bodům příjmu provedeno podle délky dotčené fasády a postupem podle případu 1 nebo případu 2, aby součet všech bodů příjmu odpovídal celkovému počtu obytných jednotek a jejich obyvatel přiřazených k budově.

• b) Dostupné údaje ukazují, že jsou obytné jednotky v obytné budově uspořádány tak, že je hluku vystavena více než jedna jejich fasáda, nebo nejsou k dispozici žádné údaje o tom, kolik fasád obytných jednotek je vystaveno hluku.

  V takovém případě se u každé budovy rozdělí soubor souvisejících bodů příjmu podle střední hodnoty(Střední hodnota je hodnota oddělující horní polovinu (50 %) souboru údajů od spodní poloviny (50 %).) vypočítaných posuzovaných hladin jednotlivých budov na spodní a horní polovinu. V případě lichého počtu bodů příjmu se tento postup použije bez umístění bodu příjmu s nejnižší hladinou hluku.

  U každého bodu příjmu v horní polovině souboru údajů bude počet obytných jednotek a osob žijících v nich rozdělen rovnoměrně, aby součet všech bodů příjmu v horní polovině souboru údajů odpovídal celkovému počtu obytných jednotek a osob žijících v nich. Bodům příjmu ve spodní polovině souboru údajů nebudou přiřazeny žádné obytné jednotky ani obyvatelé(Spodní polovina souboru údajů může být asimilována pomocí přítomnosti relativně tichých fasád. Bude-li předem známo, například podle umístění budov vzhledem k dominantním zdrojům hluku, u kterých umístění bodů příjmů se budou vyskytovat nejvyšší/nejnižší hladiny hluku, nebude nutné vypočítávat hluk pro spodní polovinu.).

Vstupní data, jež mají být případně použita ve spojení s metodami popsanými výše, jsou stanovena v dodatku F až dodatku I.

V případech, kdy vstupní data uvedená v dodatku F až dodatku I není možné použít nebo způsobují odchylky od skutečné hodnoty, jež nesplňují podmínky uvedené v oddílech 2.1.2 a 2.6.2, lze uvést jiné hodnoty za předpokladu, že tyto použité hodnoty a metodika použitá k jejich odvození jsou dostatečně zdokumentovány a je rovněž prokázána jejich vhodnost. Tyto informace se musí zpřístupnit veřejnosti.

V případech, kdy se z jakéhokoli důvodu provádějí měření, musí být tato měření provedena v souladu se zásadami, jimiž se řídí měření dlouhodobých průměrů, stanovenými v normách ISO 1996-1:2003 a ISO 1996-2:2007 nebo pro letecký hluk v normě ISO 20906:2009.

Oddíl 2.7.6 hlavního textu obecně popisuje požadavky týkající se údajů, specifických pro každý jednotlivý případ, jež popisují letiště a jeho provoz a jsou potřebné pro výpočty izofon. V níže uvedených tabulkách jsou jako příklad uvedeny údaje o hypotetickém letišti. Konkrétní formát údajů bude zpravidla záviset na požadavcích a potřebách konkrétního systému modelování hluku a na scénáři dané studie.

Pozn.: Zeměpisné údaje (referenční body apod.) se doporučuje uvádět v kartézských souřadnicích. Volba konkrétního souřadnicového systému obvykle závisí na mapách, které jsou k dispozici.

V případě posunutých prahů dráhy lze popis dráhy opakovat, nebo je možné posunuté prahy dráhy popsat v oddíle, který se zabývá popisem průmětu dráhy na zemský povrch.

Pokud nejsou k dispozici radarové údaje, jsou pro popis konkrétních průmětů drah na zemský povrch potřebné následující údaje.

Letadlo uvedené v příkladu v kapitole 3 Boeing 727-200 odvozené z údajů radaru pomocí pokynů stanovených v oddíle 2.7.9 hlavního textu.

Příklad profilu postupů na základě údajů o letadlech uložených v databázi údajů o hlučnosti a výkonnosti letadel (ANP):

Pojmy a symboly použité v tomto dodatku odpovídají těm, které běžně užívají odborníci v oblasti výkonnosti letadel. Níže jsou stručně vysvětleny některé základní pojmy pro uživatele, kteří s nimi nejsou obeznámeni. Aby se minimalizoval konflikt s hlavním textem této metody, jsou symboly většinou definovány zvlášť v tomto dodatku. Veličinám, na které se odkazuje v hlavním textu metody, jsou přiděleny obecně používané symboly; některé symboly, které jsou v tomto dodatku užívány odlišně, jsou označeny hvězdičkou (*). Jsou zde vedle sebe používány některé jednotky používané v USA i jednotky soustavy SI; cílem opět je zachovat konvence, se kterými jsou obeznámeni uživatelé z různých oborů.

Veličiny jsou bezrozměrné, pokud není uvedeno jinak. Symboly a zkratky, které nejsou uvedeny níže, se používají jen ojediněle a jsou definovány v textu. Dolní indexy 1 a 2 označují podmínky na počátku a na konci segmentu. Nadtržení označují střední hodnoty segmentů, tj. průměr počátečních a koncových hodnot.

Tento dodatek především doporučuje postupy pro výpočet profilu letu letounu, založené na stanovených aerodynamických parametrech a parametrech pohonné jednotky, hmotnosti letadla, atmosférických podmínkách, průmětu dráhy na zemský povrch a provozního postupu (letová konfigurace, nastavení výkonu, dopředná rychlost, vertikální rychlost apod.). Provozní postup je popsán souborem procedurálních kroků, jež předepisují, jak létat daný profil.

Profil letu při vzletu nebo přiblížení je znázorněn řadou přímočarých segmentů, jejichž konce se nazývají body profilu. Vypočte se pomocí aerodynamických rovnic a rovnic tahu motoru obsahujících množství koeficientů a konstant, které musí být k dispozici pro konkrétní kombinaci draku letadla a motoru. Tento postup výpočtu je popsán v textu jako postup syntézy dráhy letu.

Kromě parametrů výkonnosti letadla, které lze získat z databáze údajů o hlučnosti a výkonnosti letadel (ANP), vyžadují tyto rovnice specifikaci 1) celkové hmotnosti letadla, 2) počtu motorů, 3) teploty vzduchu, 4) výšky vzletové a přistávací dráhy a 5) procedurálních kroků (vyjádřených z hlediska nastavení výkonu, výchylek vztlakových klapek, vzdušné rychlosti letu a během akcelerace průměrné míry stoupání/klesání) pro každý segment během vzletu a přiblížení. Každý segment je poté klasifikován jako rozjezd či dojezd, vzlet nebo přistání, stoupání konstantní rychlostí, snížení výkonu, stoupání se zrychlením se zatažením nebo bez zatažení vztlakových klapek, klesání se zpomalením nebo bez zpomalení a/nebo s použitím či bez použití vztlakových klapek nebo konečné přiblížení na přistání. Profil letu se vytvoří postupně, počáteční parametry každého segmentu jsou stejné jako parametry na konci předchozího segmentu.

Parametry aerodynamické výkonnosti uvedené v databázi ANP mají poskytnout přiměřeně přesnou představu o skutečné dráze letu letounu za stanovených referenčních podmínek (viz oddíl 2.7.6 hlavního textu). Ukázalo se však, že aerodynamické parametry a koeficienty motoru odpovídají teplotám vzduchu do 43 °C, nadmořským výškám letišť do 4000 stop a spektru hmotností stanovených v databázi ANP. Tyto rovnice tak umožňují výpočet drah letu při jiných podmínkách, tj. při jiné než referenční hmotnosti letounu, rychlosti větru, teplotě vzduchu a výšce vzletové a přistávací dráhy (tlaku vzduchu), obvykle s dostatečnou přesností pro vypočítání izofon průměrných hladin akustického tlaku v okolí letišť.

Oddíl B-4 objasňuje, jakým způsobem jsou zohledněny vlivy letu v zatáčce při odletech. To umožňuje zohlednit úhel příčného náklonu při výpočtu vlivů boční směrovosti (vlivy instalace motorů). Během letu v zatáčce se také zpravidla sníží gradienty stoupání v závislosti na poloměru zatáčky a rychlosti letounu. (Vlivy zatáček během přiblížení na přistání jsou složitější a v současnosti nejsou zahrnuty. Tyto vlivy však jen zřídka významně ovlivní izofony.)

Oddíly B-5 až B-9 popisují doporučenou metodiku pro tvorbu odletových profilů letu, založenou na koeficientech uvedených v databázi ANP a na procedurálních krocích.

Oddíly B-10 a B-11 popisují doporučenou metodiku pro tvorbu profilů letu při přiblížení, založenou na koeficientech uvedených v databázi ANP a na procedurálních krocích.

Oddíl B-12 poskytuje zpracované příklady výpočtů.

Samostatné soubory rovnic jsou poskytnuty pro určení čistého tahu vyvinutého tryskovými motory a vrtulemi. Pokud není uvedeno jinak, rovnice aerodynamické výkonnosti letounu platí stejně pro tryskové i vrtulové letouny.

Použité matematické symboly jsou definovány na začátku tohoto dodatku a/nebo tam, kde jsou poprvé zavedeny. Jednotky koeficientů a konstant ve všech rovnicích musí být samozřejmě konzistentní s jednotkami odpovídajících parametrů a proměnných. Pro dosažení souladu s databází ANP se tento dodatek přidržuje konvencí používaných v inženýrství výkonnosti letadel; vzdálenosti a výšky ve stopách (ft), rychlost v uzlech (kt), hmotnost v librách (lb), síla v librách síly (upravený čistý tah pro vysoké teploty) atd. – i když některé veličiny (např. atmosférické) jsou vyjádřeny v jednotkách SI. Tvůrci modelů, kteří používají jiné jednotkové soustavy, by měli být velmi obezřetní, pokud budou rovnice přizpůsobovat svým potřebám, a měli by používat vhodné přepočítávací koeficienty.

V některých aplikacích modelování nejsou informace o drahách letu poskytovány jako procedurální kroky, ale jako polohové a časové souřadnice, obvykle určované analýzou radarových údajů. O tom se pojednává v oddíle 2.7.7 hlavního textu. V tomto případě se rovnice předkládané v tomto dodatku použijí „obráceně“: parametry tahu motoru se odvodí od pohybu letadla, a nikoli naopak. Obecně řečeno, jakmile byly stanoveny průměrné hodnoty údajů o dráze letu a omezeny na hodnotu segmentů, každý segment se zatřídí podle toho, zda se jedná o stoupání či klesání, zrychlení nebo zpomalení, a podle změn tahu a vztlakových klapek; to je poměrně jednoduché ve srovnání se syntézou, která často zahrnuje iterativní postupy.

Hnací síla vyvíjená každým motorem je jedna z pěti veličin, které musí být definovány na konci každého segmentu dráhy letu (ostatními jsou výška, rychlost, nastavení výkonu a úhel příčného náklonu). Čistý tah představuje složku hrubého tahu motoru, který je k dispozici pro pohon. Při aerodynamických a akustických výpočtech je čistý tah vztažen ke standardnímu tlaku vzduchu na střední hladině moře. Ten je znám jako upravený čistý tah, F_n/δ.

Bude to buď čistý tlak, který je k dispozici při letu se stanoveným jmenovitým tahem, nebo čistý tah, který se získá, je-li parametr nastavení tahu nastaven na určitou konkrétní hodnotu. V případě turbovrtulových nebo turbodmýchadlových motorů pracujících při konkrétním jmenovitém tahu je upravený čistý tah dán rovnicí

kde

Databáze ANP rovněž obsahuje údaje, jež umožňují výpočet jiného než jmenovitého tahu jako funkce parametru nastavení tahu. Tento parametr někteří výrobci definují jako kompresní poměr motoru EPR, jiní jako rychlost nízkotlakého rotoru nebo dmýchadla N₁. Je-li tímto parametrem EPR, rovnice B-1 se nahradí tímto:

kde K₁ a K₂ jsou koeficienty uvedené v databázi ANP, které se týkají upraveného čistého tahu a kompresního poměru motoru pro stanovené Machovo číslo letounu, jež jsou blízké kompresnímu poměru motoru, o který se jedná.

Je-li tímto parametrem, který používá letová posádka k nastavení tahu, rotační rychlost motoru N₁, zobecněná rovnice pak zní:

kde

Podotýká se, že pro konkrétní letoun by E, F, G_A, G_B a H v rovnicích B-2 a B-3 mohly mít odlišné hodnoty než ty, které jsou uvedeny v rovnici B-1.

Ne každá podmínka uvedená v rovnici bude vždy významná. Například pro motory s redukovaným výkonem pracující v teplotách vzduchu nižších než zlomový bod (typicky 30 °C) nemusí být podmínka teploty požadována. U motorů bez redukovaného výkonu musí být při stanovení jmenovitého tahu vzata v úvahu teplota okolního prostředí. Při teplotách vyšších než teplota redukovaného výkonu motoru musí být pro určení dostupné úrovně tahu použit odlišný soubor koeficientů tahu motoru (E, F, G_A, G_B a H)_high. Obvyklou praxí by pak bylo vypočítat F_n/δ pomocí koeficientů nízké teploty a vysoké teploty a použít vyšší úroveň tahu pro teploty nižší než teplota redukovaného výkonu a použít nižší vypočtenou úroveň tahu pro teplotu vyšší než teplota redukovaného výkonu.

Pokud jsou dostupné pouze koeficienty tahu pro nízké teploty, lze použít tento vztah:

kde

Hodnoty konstant a koeficientů použitých v rovnicích B-1 až B-4 jsou uvedeny v databázi ANP.

Pro vrtulové letouny by upravený čistý tah jednoho motoru měl být zjištěn z grafů nebo vypočten pomocí rovnice

kde

V databázi ANP jsou uvedeny parametry rovnice B-5 pro nastavení maximálního tahu při vzletu a maximálního tahu při stoupání.

Pravá vzdušná rychlost V_T se odhadne z kalibrované vzdušné rychlosti letu V_C pomocí vztahu

kde σ je poměr mezi hustotou vzduchu v letounu a hodnotou na střední hladině moře.

Vzletová hmotnost letadla je často nižší než maximální přípustná hmotnost a/nebo délka vzletových a přistávacích drah letiště, která je k dispozici, je větší než minimální požadovaná délka pro lety s použitím maximálního vzletového tahu. V těchto případech se obvykle sníží tah motorů pod maximální úroveň, aby se prodloužila životnost motoru a někdy i pro účely omezování hluku. Tah motorů je možné snížit pouze na takovou úroveň, aby byla zachována požadovaná úroveň bezpečnosti. Výpočetní postup, který používají letečtí dopravci pro určení velikosti snížení tahu, je náležitě regulován. Je složitý a zohledňuje množství faktorů včetně vzletové hmotnosti, teploty okolního vzduchu, deklarovaných vzdáleností vzletové a přistávací dráhy, výšky dráhy a kritéria bezpečné výšky nad překážkami pro danou vzletovou a přistávací dráhu. Velikost snížení tahu je proto při každém letu různá.

Jelikož lety s redukovaným tahem mají značný vliv na izofony při odletech, tvůrci modelů by měli lety s redukovaným tahem přiměřeně zohlednit a učinit vše, co je v jejich silách, aby získali praktické rady od provozovatelů.

Není-li takové poradenství dostupné, přesto se doporučuje vytvoření určité rezervy pomocí alternativních prostředků. Není praktické pro účely hlukového modelování přesně opakovat výpočty provozovatelů, ani by to nebylo vhodné s ohledem na konvenční zjednodušení a aproximace, které jsou prováděny pro účely výpočtů průměrných dlouhodobých hladin hluku. Jako použitelná alternativa se doporučuje následující postup. Je třeba zdůraznit, že v této oblasti probíhá rozsáhlý výzkum a tyto pokyny se mohou změnit.

Z analýzy údajů ze zapisovačů letových údajů (FDR) vyplývá, že úroveň snížení tahu zásadně souvisí s poměrem mezi skutečnou vzletovou hmotností a regulovanou vzletovou hmotností (RTOW) až po stanovenou spodní mez(Orgány odpovědné za letovou způsobilost obvykle stanoví spodní hranici tahu, často o 25 procent nižší, než je maximum.); tj.

kde (F_n/ δ)_max je maximální jmenovitý tah, W je skutečná celková vzletová hmotnost a W_RTOW je regulovaná vzletová hmotnost.

Regulovaná vzletová hmotnost (RTOW) je maximální vzletová hmotnost, která může být bezpečně použita při splnění požadavků týkajících se délky letiště vzletu, vypnutí motoru a překážek. Je funkcí dostupné délky vzletové a přistávací dráhy, výšky letiště, teploty, protivětru a úhlu vychýlení klapky. Tyto informace lze získat od provozovatelů a měly by být snáze dostupné než údaje o skutečných úrovních redukovaného tahu. Alternativně může být vypočtena pomocí údajů, jež obsahují letové příručky.

Používá-li se redukovaný tah při vzletu, provozovatelé často, avšak ne vždy, redukují při stoupání tah z úrovní nižších než maximálních(Na kterou je tah motorů snížen po počátečním stoupání při vzletovém výkonu.). Tím se předchází vzniku situací, kdy se na konci počátečního stoupání při vzletovém tahu musí výkon zvýšit, a nikoli snížit. Najít důvody, které by měly obecnou platnost, je však obtížnější. Někteří provozovatelé používají fixní zarážky nižší než maximální tah při stoupání, někdy nazývané jako stoupání 1 a stoupání 2, jež typicky snižují tah při stoupání o 10 a 20 procent oproti maximu. Doporučuje se, aby vždy, když se používá redukovaný tah při vzletu, byla rovněž úroveň tahu při stoupání snížena o 10 procent.

Pro účely tohoto dokumentu jsou změny teploty, tlaku a hustoty, k nimž dochází spolu se změnou výšky nad střední hladinou moře, považovány za změny mezinárodní standardní atmosféry. Níže popsané metodiky byly ověřeny pro nadmořskou výšku letišť do 4000 ft nad střední hladinou moře a pro teploty vzduchu do 43 °C (109 °F).

Ačkoli ve skutečnosti se střední rychlost větru mění se změnou výšky a času, zohlednit to pro účely modelování izofon není prakticky možné. Namísto toho jsou níže uvedené rovnice letových charakteristik založeny na obecném předpokladu, že letoun vždy letí přímo do (standardního) protivětru 8 uzlů – bez ohledu na údaje kompasu (ačkoli ve výpočtech šíření zvuku se střední rychlost větru nebere výslovně v úvahu). Jsou uvedeny postupy pro přizpůsobení výsledků pro jiné rychlosti protivětru.

Ve zbývající části tohoto dodatku se vysvětluje, jak vypočítat požadované vlastnosti segmentů přilehlých k bodům profilu s,z, jež definují dvojrozměrnou dráhu letu ve svislé rovině nad průmětem dráhy na zemský povrch. Segmenty jsou definovány v pořadí ve směru pohybu. Na konci každého segmentu (nebo na počátku rozjezdu v případě prvního segmentu odletu), kdy jsou definovány provozní parametry a příští procedurální krok, je zapotřebí vypočítat úhel stoupání a vzdálenost dráhy od bodu, kde je dosažena požadovaná výška a/nebo rychlost.

Je-li dráha přímá, bude pokryta jediným segmentem profilu, jehož geometrie může být poté určena přímo (i když někdy s určitým stupněm iterace). Jestliže však začíná nebo končí zatáčka nebo se změní její poloměr či směr, dříve než jsou dosaženy požadované koncové podmínky, jediný segment by nestačil, protože při změně úhlu příčného náklonu se změní vztlak a odpor letadla. Aby se zohlednily vlivy zatáčky na stoupání, je nutné přidat další segmenty profilu, jež umožní tento procedurální krok provést – a to následujícím způsobem.

Tvorba průmětu dráhy na zemský povrch je popsána v oddíle 2.7.13 textu. Provádí se to pro každý profil letu letadla zvlášť (přitom je však nutno dbát na to, aby nebyly definovány zatáčky, které by nebylo možné proletět při běžných provozních omezeních). Jelikož však je zatáčkami ovlivněn profil letu – výška a rychlost jako funkce vzdálenosti dráhy – nemůže být určen nezávisle na průmětu dráhy na zemský povrch.

Pro zachování rychlosti v zatáčce musí být zvýšen aerodynamický vztlak křídel, aby se vyvážila odstředivá síla a hmotnost letadla. Tím se zase zvýší odpor a následně i požadovaný hnací tah. Vlivy zatáčky jsou vyjádřeny v rovnicích výkonnosti jako funkce úhlu příčného náklonu ε, který pro letadlo ve vodorovném letu zatáčející konstantní rychlostí na kruhové dráze je dán jako

Předpokládá se, že všechny zatáčky mají konstantní poloměr a druhořadé vlivy související s nevodorovnými drahami letu se nezohledňují; úhly příčného náklonu jsou založeny pouze na poloměru zatáčky r na průmětu dráhy na zemský povrch.

K provedení procedurálního kroku se nejprve vypočte prozatímní segment profilu pomocí úhlu příčného náklonu ε v počátečním bodě – jak je definován rovnicí B-8 pro segment průmětu o poloměru r. Je-li vypočtená délka prozatímního segmentu taková, že neprotíná počátek nebo konec zatáčky, prozatímní segment se potvrdí a přejde se k dalšímu kroku.

Jestliže však prozatímní segment protne jeden nebo více počátků nebo konců zatáček (kdy se změní ε)(Aby se zamezilo přerušením způsobeným okamžitými změnami úhlu příčného náklonu na styčných bodech mezi přímým letem a letem v zatáčce, zavedou se do výpočtů hluku dílčí segmenty, což umožní lineární přechody úhlu naklonění na prvních a posledních 5° zatáčky. Při výpočtech charakteristik tyto dílčí segmenty nejsou nutné; úhel příčného náklonu je vždy dán rovnicí B-8.), letové parametry na prvním takovém bodě se odhadnou interpolací (viz oddíl 2.7.13), uloží se spolu s jeho souřadnicemi jako hodnoty koncového bodu a segment se ukončí. Z tohoto bodu je poté provedena druhá část tohoto procedurálního kroku – opět se prozatímně předpokládá, že může být provedena v jednom segmentu se stejnými koncovými podmínkami, ale s novým počátečním bodem a novým úhlem příčného náklonu. Pokud pak tento druhý segment prochází jinou změnou poloměru/směru zatáčky, bude zapotřebí třetí segment – a tak dále, dokud není dosaženo koncových podmínek.

Ukáže se, že plné zohlednění vlivů zatáčky, jak bylo popsáno výše, je z výpočetního hlediska velmi složité, protože profil stoupání každého letadla musí být vypočten samostatně pro průmět každé dráhy na zemský povrch, po níž letí. Změny vertikálního profilu způsobené zatáčkami však obvykle mají na izofony znatelně menší vliv než změny úhlu příčného náklonu a někteří uživatelé se mohou této složitosti raději vyhnout – za cenu určité ztráty přesnosti – tím, že nezohlední vlivy zatáček na profily, avšak přesto zohlední úhel příčného náklonu ve výpočtu boční emise hluku (viz oddíl 2.7.19). V rámci tohoto aproximovaného profilu se body pro konkrétní činnost letadla vypočtou pouze jednou, přičemž se předpokládá přímý průmět dráhy na zemský povrch (při kterém ε = 0).

Působením vzletového tahu letadlo zrychluje svůj pohyb na vzletové a přistávací dráze, dokud se neodpoutá od země. Předpokládá se pak, že kalibrovaná vzdušná rychlost letu je konstantní po celou počáteční část stoupání. Předpokládá se, že přistávací zařízení, je-li zatažitelné, bude krátce po vzletu zataženo.

Pro účely tohoto dokumentu se skutečný rozjezd při vzletu aproximuje ekvivalentní délkou vzletu (až do dosažení standardního protivětru 8 kt), s_TO8, definovanou tak, jak je uvedeno na obrázku B-1, jako vzdálenost podél vzletové a přistávací dráhy od uvolnění brzd do bodu, kde přímočaré prodloužení počáteční dráhy letu při stoupání se zataženým přistávacím zařízením protíná vzletovou a přistávací dráhu.

Na vodorovné rozjezdové a přistávací dráze se ekvivalentní délka rozjezdu při vzletu s_TO8 určí ze vzorce

kde

Pozn.: Jelikož rovnice B-9 zohledňuje změny tahu se vzdušnou rychlostí letu a výškou vzletové a přistávací dráhy, pro daný letoun koeficient B₈ závisí pouze na výchylce vztlakových klapek.

Pro jiný protivítr, než je standardních 8 kt, se délka rozjezdu při vzletu upraví pomocí vzorce

kde

Délka rozjezdu při vzletu se rovněž upraví o gradient vzletové a přistávací dráhy takto:

kde

Tento typ segmentu je definován kalibrovanou vzdušnou rychlostí letu letadla, nastavením vztlakových klapek a výškou a úhlem příčného náklonu na jeho konci, spolu s rychlostí protivětru (standardních 8 kt). Stejně jako u všech ostatních segmentů se parametry na počátku segmentu včetně upraveného čistého tahu rovnají parametrům na konci předchozího segmentu – neexistují přerušení (s výjimkou výchylky vztlakových klapek a úhlu příčného náklonu, které se v těchto výpočtech smějí postupně měnit). Hodnoty čistého tahu na konci segmentu se nejprve vypočtou pomocí příslušné rovnice z rovnic B-1 až B-5. Průměrný geometrický úhel stoupání g (viz obrázek B-1) je pak dán jako

kde nadtržení označuje hodnoty uprostřed segmentu (= průměr hodnot počátečního bodu a konečného bodu – obecně řečeno hodnoty uprostřed segmentu) a

Úhel stoupání se upraví o protivítr w pomocí vzorce:

kde γ_w je průměrný úhel stoupání upravený o protivítr.

Vzdálenost, kterou letoun proletí po průmětu dráhy na zemský povrch, Δs, při stoupání pod úhlem γ_w, z počáteční nadmořské výšky h₁ do konečné nadmořské výšky h₂, je dána jako

Zpravidla dvě rozdílné fáze odletového profilu zahrnují stoupání konstantní vzdušnou rychlostí letu. První, někdy označovaná jako segment počátečního stoupání, nastupuje bezprostředně po odpoutání od země, kdy bezpečnostní požadavky diktují, aby letoun letěl minimální vzdušnou rychlostí letu rovnající se nejméně bezpečné rychlosti vzletu. Toto je regulovaná rychlost a měla by být dosažena do 35 ft nad vzletovou a přistávací dráhou při běžném letu. V praxi se však často zachovává rychlost počátečního stoupání poněkud vyšší, obvykle o 10–20 kt, než bezpečná rychlost vzletu, neboť se tím většinou zlepší dosažený gradient počátečního stoupání. Druhá fáze následuje po zatažení vztlakových klapek a počátečním zrychlení, označuje se jako pokračující stoupání.

Během počátečního stoupání vzdušná rychlost letu závisí na nastavení vztlakových klapek při vzletu a celkové hmotnosti letadla. Kalibrovaná rychlost počátečního stoupání V_CTO se vypočte pomocí aproximace prvního řádu:

kde C je koeficient vhodný pro nastavení vztlakových klapek (kt/√lbf), získaný z databáze ANP.

Pro pokračující stoupání po zrychlení je kalibrovaná vzdušná rychlost letu parametr, který vkládá uživatel.

Výkon se redukuje nebo sníží z nastavení při vzletu v určitém bodě po vzletu, aby se prodloužila životnost motoru, a často také proto, aby se snížil hluk v určitých oblastech. Tah se obvykle sníží buď v segmentu stoupání konstantní rychlostí (oddíl B-6), nebo v segmentu zrychlení (oddíl B-8). Je to poměrně krátce trvající postup, typicky s dobou trvání 3–5 vteřin, a proto se modeluje přidáním „přechodového segmentu“ k hlavnímu segmentu. Obvykle se má za to, že zahrnuje vodorovnou pozemní vzdálenost 1000 ft (305 m).

Při běžném letu se tah motoru sníží na nastavení maximální tah stoupání. Na rozdíl od vzletového tahu může být tah stoupání udržován po nekonečnou dobu, v praxi obvykle dokud letadlo nedosáhne své počáteční cestovní výšky. Úroveň maximálního tahu stoupání se určí rovnicí B-1 pomocí koeficientů maximálního tahu, jež dodá výrobce. Požadavky omezování hluku však mohou vyžadovat další snížení tahu, někdy označované jako hluboké snížení. Z důvodů bezpečnosti je maximální snížení tahu omezeno(„Noise Abatement Procedures“ (Postupy pro omezování hluku), dokument ICAO 8168 „PANS-OPS“ svazek 1, část V, kapitola 3, ICAO 2004.) na úroveň, kterou určuje výkonnost letadla a počet motorů.

Minimální úroveň „redukovaného tahu“ se někdy označuje jako „redukovaný tah“ s vypnutým motorem:

kde

je procentní podíl letu s vypnutým motorem na gradientu stoupání:

• = 0 % pro letouny s automatickými systémy obnovení tahu; jinak

• = 1,2 % pro dvoumotorový letoun

• = 1,5 % pro třímotorový letoun

• = 1,7 % pro čtyřmotorový letoun

Gradient segmentu stoupání se vypočte pomocí rovnice B-12, přičemž tah motoru se vypočte buď pomocí B-1 s maximálními koeficienty stoupání, nebo pomocí B-16 pro redukovaný tah. Segment stoupání se pak rozdělí na dva dílčí segmenty, oba se stejným úhlem stoupání. Je to znázorněno na obrázku B-2.

Na první dílčí segment se vyčlení pozemní vzdálenost 1000 ft (304 m) a upravený čistý tah jednoho motoru na konci 1000 ft se stanoví na úrovni odpovídající hodnotě sníženého tahu. (Je-li původní vodorovná vzdálenost menší než 2000 ft, polovina segmentu se použije pro snížený tah.) Tah motoru na konci druhého dílčího segmentu se rovněž stanoví na stejné úrovni, jako je snížený tah. Druhý dílčí segment se tak letí při konstantním tahu.

Obvykle následuje po počátečním stoupání. Stejně jako u všech segmentů letu jsou nadmořská výška h₁, pravá vzdušná rychlost V_T1 a tah motorů (F_n/δ)₁ v počátečním bodě tytéž jako na konci předchozího segmentu. Kalibrovaná vzdušná rychlost letu V_C2 a průměrná rychlost stoupání ROC v koncovém bodě jsou údaje vložené uživatelem (úhel naklonění ε je funkcí rychlosti a poloměru zatáčky). Jelikož jsou nezávislé, musí se koncová nadmořská výška h₂, koncová pravá vzdušná rychlost V_T2, koncový tah (F_n/δ)₂ a délka segmentu dráhy Δs vypočítat pomocí iterace; koncová nadmořská výška h₂ se nejprve odhadne a poté opakovaně přepočítává pomocí rovnic B-16 a B-17, dokud rozdíl mezi po sobě následujícími odhady není menší než stanovená přípustná odchylka, např. jedna stopa. Praktický počáteční odhad je h₂ = h₁ + 250 ft.

Délka segmentu dráhy (proletěná vodorovná vzdálenost) se odhadne jako:

kde

pravá vzdušná rychlost letu na konci segmentu v kt:

kde σ₂ = koeficient hustoty vzduchu v koncové nadmořské výšce h₂

maximální zrychlení při vodorovném letu (ft/s²)

=

gradient stoupání

kde ROC = rychlost stoupání ve ft/min

Pomocí tohoto odhadu Δs se pak znovu odhadne koncová nadmořská výška h₂′ pomocí vzorce:

Dokud je chyba větší než stanovená tolerance, kroky B-17 a B-18 se opakují pomocí aktuálních iterovaných hodnot nadmořské výšky h₂, pravé vzdušné rychlosti V_T2 a upraveného čistého tahu jednoho motoru (F_n/δ)₂ na konci segmentu. Když je chyba v mezích tolerance, iterativní cyklus se ukončí a segment zrychlení se definuje konečnými hodnotami na konci segmentu.

Pozn.: Pokud během postupu iterace (a_max – G·g) < 0,02 g, může být zrychlení příliš malé pro dosažení žádoucí V_C2 v přiměřené vzdálenosti. V tomto případě lze gradient stoupání omezit na G = a_max/g – 0,02, v důsledku čehož se požadovaná rychlost stoupání sníží, aby bylo možné udržet přijatelné zrychlení. Pokud G < 0,01, měl by být učiněn závěr, že tah motoru je nedostatečný pro dosažení stanoveného zrychlení a rychlosti stoupání; výpočet by měl být ukončen a procedurální kroky zrevidovány(V kterémkoli z těchto případů by počítačový model měl být naprogramován tak, aby informoval uživatele o nesouladu.).

Délka segmentu zrychlení se upraví o rychlost protivětru w pomocí vzorce:

Snížení tahu se vkládá do segmentů zrychlení stejným způsobem jako do segmentu konstantní rychlosti, a to tak, že se jeho první část přemění v přechodový segment. Úroveň snížení tahu se vypočte jako pro postup konstantní rychlosti se sníženým tahem, pouze pomocí rovnice B-1. Podotýká se, že obecně není možné zrychlovat a stoupat při zachování nastavení minimálního tahu s vypnutým motorem. Na změnu tahu se vyčlení pozemní vzdálenost 1000 ft (305 m) a upravený čistý tah jednoho motoru na konci 1000 ft se stanoví na úrovni odpovídající hodnotě sníženého tahu. Rychlost na konci segmentu se určí iterací pro délku segmentu 1000 ft. (Je-li původní vodorovná vzdálenost menší než 2000 ft, polovina segmentu se použije pro změnu tahu.) Tah motoru na konci druhého dílčího segmentu se rovněž nastaví na stejné úrovni, jako je snížený tah. Druhý dílčí segment se tak letí při konstantním tahu.

Přidají-li se do vzestupné dráhy letu další segmenty zrychlení, měly by se pro výpočet délky průmětu dráhy na zemský povrch, průměrného úhlu stoupání a přírůstku výšky v každém z nich opět použít rovnice B-12 až B-19. Stejně jako v předchozích případech se výška na konci segmentu musí odhadnout iterací.

Přibližovací let obvykle vyžaduje, aby letoun klesal a zpomaloval v přípravě na segment konečného přiblížení, kdy je letoun konfigurován pro přiblížení, s vysunutými klapkami a přistávacím zařízením. Mechanika letu v porovnání s odletem se nemění; hlavní rozdíl spočívá v tom, že profil výšky a rychlosti je zpravidla znám a pro každý segment se musí odhadnout úrovně tahu motorů. Hlavní rovnice vyvážení sil je

Rovnici B-20 lze použít dvěma různými způsoby. Za prvé je možné na počátku a na konci segmentu definovat rychlosti letounu a také úhel klesání (nebo vodorovnou délku segmentu) a počáteční a koncové výšky segmentu. V tomto případě je možné vypočítat zpomalení pomocí rovnice:

kde Δs je proletěná pozemní vzdálenost a V₁ a V₂ je počáteční a koncová traťová rychlost vypočtená pomocí rovnice

Rovnice B-20, B-21 a B-22 potvrzují, že při zpomalení na stanovené vzdálenosti při konstantní rychlosti klesání povede silnější protivítr k tomu, že pro zachování stejného zpomalení bude zapotřebí větší tah, zatímco zadní vítr bude vyžadovat menší tah pro zachování stejného zpomalení.

V praxi se veškerá, ne-li všechna zpomalení během přibližovacího letu provádějí na volnoběh. V případě druhého uplatnění rovnice B-20 se tak tah definuje jako nastavení volnoběhu a rovnice se řeší iterativně s cílem určit 1) zpomalení a 2) výšku na konci segmentu zpomalení – podobným způsobem jako v případě segmentů zrychlení při odletu. V tomto případě může být délka zpomalení při protivětru a zadním větru velmi rozdílná a někdy je nezbytné snížit úhel klesání, aby se získaly smysluplné výsledky.

U většiny letounů volnoběh není nulový tah a u mnohých je to rovněž funkce rychlosti letu. Rovnice B-20 se tak řeší pro zpomalení vložením volnoběhu; volnoběh se vypočte pomocí rovnice v tvaru:

kde (E_idle, F_idle, G_A,idle, G_B,idle a H_idle) jsou koeficienty volnoběhu motoru dostupné v databázi ANP.

Přiblížení na přistání kalibrovanou vzdušnou rychlostí letu V_CA je vztaženo k celkové přistávací hmotnosti pomocí rovnice, která má stejnou podobu jako rovnice B-11, a sice:

kde koeficient D (kt/√lbf) odpovídá nastavení vztlakových klapek pro přistání.

Upravený čistý tah jednoho motoru během klesání po sestupové přibližovací rovině se vypočte řešením rovnice B-12 pro přistávací hmotnost W a poměr mezi koeficienty odporu a vztlaku R vhodný pro nastavení vztlakových klapek s vysunutým přistávacím zařízením. Nastavení vztlakových klapek by mělo být takové, jaké se typicky používá při skutečných letech. Lze předpokládat, že úhel sestupové roviny γ během přiblížení na přistání je konstantní. Pro proudové a vícemotorové vrtulové letouny je γ typicky – 3°. Pro jednomotorové vrtulové letouny je γ typicky – 5°.

Průměrný upravený čistý tah se vypočte obrácením rovnice B-12 pomocí K=1,03, aby se zohlednilo zpomalení spojené s letem na sestupové dráze letu do referenčního protivětru 8 kt konstantní kalibrovanou vzdušnou rychlostí letu danou rovnicí B-24, tj.

Pro protivětry o jiné rychlosti než 8 kt bude průměrný upravený čistý tah

Proletěná vodorovná vzdálenost se vypočte pomocí rovnice:

(je kladná, jelikož h₁ > h₂ a γ je záporné).

Pokud nejsou k dispozici radarové údaje, doporučuje se při modelování rozptylu průmětů dráhy na zemský povrch vycházet z předpokladu, že rozptyl průmětů drah kolmo k průmětu střední dráhy na zemský povrch se děje podle Gaussova normálního rozdělení. Zkušenosti ukázaly, že tento předpoklad je ve většině případů oprávněný.

Předpokládáme-li Gaussovo rozdělení se standardní odchylkou S, které je znázorněno na obrázku C-1, přibližně 98,8 procent všech pohybů se vejde do hranic ± 2,5·S (tj. do svazku o šířce 5·S).

Gaussovo rozdělení lze obvykle přiměřeně modelovat pomocí sedmi oddělených dílčích drah, které jsou rovnoměrně rozloženy mezi hranicemi svazku, jejichž vzdálenost od středu činí ± 2,5·S, jak je ukázáno na obrázku C-1.

Přiměřenost aproximace však závisí na vztahu mezi rozdělením dráhy na dílčí dráhy a výškami letadla letícího nahoře. Mohou existovat situace (při velmi blízkých a velmi rozptýlených drahách), kdy je vhodnější jiný počet dílčích drah. Příliš málo dílčích drah způsobí, že se v izofoně objeví „prsty“. V tabulkách C-1 a C-2 jsou uvedeny parametry pro další rozdělení do 5 až 13 dílčích drah. Tabulka C-1 ukazuje polohu konkrétních dílčích drah, tabulka C-2 odpovídající procentní podíl každé z dílčích drah na pohybech letadel.

Tabulka C-1 Umístění 5, 7, 9, 11 nebo 13 dílčích drah (Celková šířka svazku (obsahujícího 98 % všech pohybů) je pětinásobkem standardní odchylky)

Tabulka C-2 Procentní podíl 5, 7, 9, 11 nebo 13 dílčích drah na pohybech letadel (Celková šířka svazku (obsahujícího 98 % všech pohybů) je pětinásobkem standardní odchylky)

Příspěvky každého segmentu dráhy letu k hladině hluku jsou odvozeny z údajů v rámci vztahů mezi hlukem, výkonem letadla a vzdáleností od letadla (NPD) uložených v mezinárodní databázi údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel (ANP). Je však nutno poznamenat, že tyto údaje byly normalizovány pomocí průměrných koeficientů atmosférického útlumu zvuku definovaných v dokumentu Společenství automobilních, leteckých a kosmických inženýrů (SAE) č. AIR-1845. Tyto koeficienty jsou průměry hodnot určených během zkoušek pro hlukovou certifikaci letadel v Evropě a v USA. Velké rozdíly v atmosférických podmínkách (teplotě a relativní vlhkosti) při těchto zkouškách jsou znázorněny na obrázku D-1.

Křivky zobrazené na obrázku D-1, vypočítané pomocí odvětvového modelu standardního atmosférického útlumu zvuku ARP 866A, ukazují, že při zkušebních podmínkách lze očekávat podstatné rozdíly v pohltivosti vysokofrekvenčního (8kHz) zvuku (i když rozdíly v celkové pohltivosti by byly spíše menší).

Jelikož koeficienty útlumu zvuku, uvedené v tabulce D-1, jsou aritmetické průměry, celý soubor nelze spojovat s jedinou referenční atmosférou (tj. s konkrétními hodnotami teploty a relativní vlhkosti). Lze je považovat pouze za vlastnosti čistě hypotetické atmosféry – která se označuje jako „atmosféra AIR-1845“.

Tabulka D-1 Průměrné koeficienty atmosférického útlumu zvuku použité pro normalizaci údajů NPD v databázi ANP

Lze předpokládat, že koeficienty útlumu zvuku uvedené v tabulce D-1 platí v přiměřeném spektru teploty a vlhkosti. Aby se však ověřilo, zda nejsou případně nutné úpravy, měl by být model SAE ARP-5534 používán pro výpočet průměrných koeficientů pohlcování zvuku ve vzduchu při průměrné teplotě na letišti T a relativní vlhkosti RH. Pokud se na základě porovnání těchto průměrných koeficientů s koeficienty uvedenými v tabulce D-1 usoudí, že je nezbytná úprava, mělo by se postupovat podle následující metodiky.

Databáze ANP obsahuje tyto údaje NPD pro každé nastavení výkonu:

• maximální hladinu akustického tlaku oproti šikmé vzdálenosti, L_max(d),

• časově integrovanou hladinu oproti vzdálenosti při referenční vzdušné rychlosti letu, L_E(d) a

• nevážené spektrum referenčního zvuku při šikmé vzdálenosti 305 m (1000 ft), L_n,ref(d_ref), kde n = frekvenční pásmo (v rozsahu od 1 do 24 pro třetinooktávová pásma o středních kmitočtech od 50 Hz do 10 kHz),

přičemž všechny údaje jsou normalizovány na atmosféru AIR-1845.

Korekce křivek vztahů mezi hlukem, výkonem letadla a vzdáleností od letadla (NPD) na podmínky T a RH stanovené uživatelem se provádí ve třech krocích:

• 1. Nejprve se upraví referenční spektrum, aby se odstranil atmosférický útlum zvuku α_n,ref při podmínkách SAE AIR-1845:

  Ln(dref) = Ln,ref(dref) + αn,ref · dref

  (D-1)

  kde L_n(d_ref) je netlumené spektrum při d_ref = 305 m a α_n,ref je koeficient pohlcování zvuku ve vzduchu pro frekvenční pásmo n převzatý z tabulky D-1 (ale vyjádřený v dB/m).

• 2. Upravené spektrum se dále upraví na každou z deseti standardních vzdáleností NPD d_i využitím koeficientů útlumu zvuku pro i) atmosféru SAE AIR-1845 a ii) atmosféru stanovenou uživatelem (na základě modelu SAE ARP-5534).
  • i) pro atmosféru SAE AIR-1845:

    Ln,ref(di) = Ln(dref)-20.lg(di/dref) - αn,ref •di

    (D-2)

  • ii) pro atmosféru uživatele:

    Ln,5534(T,RH,di) = Ln(dref) - 20.lg(di/dref) - αn,5534(T,RH) di

    (D-3)

  kde α_n,5534 je koeficient pohlcování zvuku ve vzduchu pro frekvenční pásmo n (vyjádřený v dB/m), vypočtený pomocí modelu SAE ARP-5534 na teplotu T a relativní vlhkost RH.

• 3. Při každé vzdálenosti NPD d_i se obě spektra zváží funkcí A a sečtou se jejich decibelové hodnoty pro stanovení výsledných hladin L_A,5534 a L_A,ref – které se pak aritmeticky odečtou:

  (D-4)

Přírůstek ΔL je rozdíl mezi údaji NPD v atmosféře stanovené uživatelem a v referenční atmosféře. Tento přírůstek se přičte k hodnotě údajů NPD z databáze ANP, aby bylo možné odvodit upravená data NPD.

Při použití ΔL na úpravu L_max and L_E údajů NPD se fakticky předpokládá, že různé atmosférické podmínky ovlivňují pouze referenční spektrum a nemají vliv na utváření historie hladin v čase. Tyto podmínky lze považovat za platné pro typická pásma šíření zvuku a typické atmosférické podmínky.

Tento dodatek ve stručnosti charakterizuje odvození korekce konečného segmentu a související algoritmus podílu energie popsaného v oddíle 2.7.19.

Algoritmus podílu energie je založen na vyzařování zvuku ze „čtyřnásobného“ 90stupňového dipólového zdroje akustického tlaku. Má směrové charakteristiky, které aproximují charakteristiky akustického tlaku z proudových letadel, přinejmenším v úhlové oblasti, jež nejvíce ovlivňuje hladiny zvukových událostí pod dráhou letu letadla a v bočním směru od dráhy letu.

Na obrázku E-1 je znázorněna geometrie šíření zvuku mezi dráhou letu a místem pozorovatele O. Letadlo v bodě P letí v homogenním vzduchu za bezvětří konstantní rychlostí po přímé vodorovné dráze letu. Bodem jeho největšího přiblížení k pozorovateli je P_p. Parametry jsou:

Je třeba poznamenat, že když je letadlo před místem pozorovatele (jak je ukázáno na obrázku E-1), je doba letu τ relativní k bodu největšího přiblížení záporná, a relativní vzdálenost q od bodu největšího přiblížení se proto v takovém případě stává kladnou. Je-li letadlo před pozorovatelem, q se stává záporným.

Základní koncepcí podílu energie je vyjádřit expozici hluku E vyvolanou v místě pozorovatele ze segmentu dráhy letu P₁P₂ (s počátečním bodem P₁ a koncovým bodem P₂) vynásobením expozice E_∞ z celé nekonečné dráhy letu jednoduchým koeficientem – koeficientem podílu energie F:

Jelikož expozice může být vyjádřena časovým integrálem střední kvadratické (vážené) hladiny akustického tlaku, tj.

pro výpočet E musí být střední kvadratický tlak vyjádřen jako funkce známých geometrických a provozních parametrů. V případě 90° akustického dipólu platí:

kde p² a p_p² jsou pozorované střední kvadratické akustické tlaky vyvolané letadlem, když prolétá body P a P_p.

Bylo zjištěno, že tento poměrně jednoduchý vztah umožňuje dobrou simulaci hluku z proudového letadla, a to i přesto, že skutečné mechanismy, které zde působí, jsou mimořádně složité. Výraz d_p²/d² v rovnici E-3 popisuje pouze mechanismus sférického rozložení vhodného pro bodový zdroj, nekonečnou rychlost zvuku a homogenní, nerozptylující atmosféru. Všechny ostatní fyzikální jevy – směrovost zvuku, konečná rychlost zvuku, pohlcování zvuku ve vzduchu, Dopplerův posun atd. – jsou implicitně zahrnuty ve výrazu sin²ψ. Tento faktor způsobuje, že střední kvadratický tlak klesá nepřímo úměrně d⁴; odtud výraz „čtyřnásobný zdroj“.

Zaměníme-li (and = a)

and

lze střední kvadratický tlak vyjádřit jako funkci času (opět se nezohledňuje doba šíření zvuku):

Vložíme-li to do rovnice (E-2) a provedeme záměnu:

expozici zvuku v místě pozorovatele z přeletu v časovém intervalu [τ₁,τ₂] lze vyjádřit jako

Řešení tohoto integrálu je:

Integrací za interval [–∞,+∞] (tj. za celou nekonečnou dráhu letu) se získá následující výraz pro celkovou expozici E_∞:

a podíl energie podle rovnice E-1 tudíž je

V důsledku použití jednoduchého dipólového modelu pro definování podílu energie dochází ke specifickému teoretickému rozdílu ΔL mezi hladinami hlukových událostí L_max a L_E. Má-li být model izofon vnitřně konzistentní, je nutno tento rozdíl v hodnotách určených z křivek NPD vyrovnat. Problém spočívá v tom, že údaje NPD jsou odvozeny ze skutečných měření leteckého hluku – která se nemusí shodovat s jednoduchou teorií. Je proto zapotřebí dodat teorii určitý prvek flexibility. Proměnné α₁ a α₂ jsou však v zásadě určeny geometrií a rychlostí letadla, což neponechává další svobodný prostor. Řešení poskytuje koncepce škálované vzdálenosti d_λ, jak je uvedeno níže.

Úroveň expozice L_E,∞ uvedenou v tabulkách databáze ANP jako funkce d_p při referenční rychlosti V_ref, lze vyjádřit jako

kde p₀ je standardní referenční tlak a t_ref je referenční čas (= 1 s pro SEL). Pro aktuální rychlost V se stává

Podobně i maximální hladinu hlukové události L_max lze zapsat jako

V případě akustického dipólu, pomocí rovnic E-8, E-11 a E-12, s ohledem na to, že (z rovnic E-2 a E-8) , lze rozdíl ΔL zapsat takto:

Takto lze vyrovnat hodnotu ΔL určenou na základě údajů NPD pouze tehdy, pokud se šikmá vzdálenost d_p použitá pro výpočet podílu energie nahradí škálovanou vzdáleností d_λ, která je dána jako (with = s)

nebo

Nahradí-li se d_p v rovnici E-5 výrazem d_λ a použije-li se definice q = Vτ z obrázku E-1, je možné parametry α₁ a α₂ v rovnici E-9 zapsat (přičemž q = q₁ se umístí na počáteční bod a q – λ = q₂ na konečný bod segmentu dráhy letu o délce λ) jako (and = a)

Nutnost nahradit aktuální šikmou vzdálenost škálovanou vzdáleností snižuje jednoduchost čtyřnásobného 90 stupňového dipólového modelu. Jelikož se však kalibruje prakticky na místě s použitím údajů odvozených z měření, lze algoritmus podílu energie považovat za poloempirický, a nikoli ryze teoretický.

Tento dodatek obsahuje databázi pro většinu stávajících zdrojů hluku ze silniční dopravy, která se má použít pro výpočet hluku ze silniční dopravy podle metody popsané v bodě 2.2 Hluk ze silniční dopravy.

Tabulka F-1: Koeficienty A_R,i,m a B_R,i,m pro hluk valení a A_P,i,m a B_P,i,m pro hluk hnací jednotky

Tabulka F-2: Koeficienty a_i a b_i pro pneumatiky s hroty

Tabulka F-3: Koeficienty C_R,m,k a C_P,m,k pro akceleraci a brzdění

Tabulka F-4: Koeficienty α_i,m a β_m pro povrch vozovky