Annex 1

L CS CS

PŘÍLOHA

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 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, jako součet všech těchto frekvenčních hodnot:

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:

Přesnost vstupních hodnot

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).

Používání základních hodnot

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.

Kvalita softwaru používaného k výpočtům

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.

Klasifikace vozidel

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:

Kategorie 1 lehká motorová vozidla Kategorie 2 středně těžká vozidla Kategorie 3 těžká vozidla Kategorie 4 dvoukolová motorová vozidla Kategorie 5 otevřená kategorie

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].

Počet a umístění ekvivalentních zvukových zdrojů

V rámci této metody představuje každé vozidlo (kategorie 1, 2, 3, 4 a 5) jeden jediný bodový zdroj, vyzařující rovnoměrně do 2-π poloviny prostoru nad zemí. 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.

Obrázek [2.2.a]

Umístění ekvivalentního bodového zdroje u lehkých vozidel (kategorie 1), těžkých vozidel (kategorie 2 a 3) a dvoukolových vozidel (kategorie 4)

Ekvivalentní zdroj (ve výšce 0,05 m)

Ekvivalentní zdroj (ve výšce 0,05 m)

Ekvivalentní zdroj (ve výšce 0,05 m)

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.

Emise akustického výkonu

Obecné posouzení

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.

Dopravní tok

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 125 Hz do 4 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. Nejsou-li dostupné údaje z místního měření, použije se maximální povolená rychlost pro danou kategorii vozidel.

Jednotlivé vozidlo

Předpokládá se, že všechna vozidla kategorie m jedou v dopravním toku stejnou rychlostí v m , tj. průměrnou rychlostí toku vozidel dané kategorie.

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

• hluk valení, který je způsoben interakcí pneumatiky a vozovky;
• 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.

Obecná rovnice

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.

Korekce pro hrotové pneumatiky

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:

Účinek teploty vzduchu na korekci hluku valení

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 Hz.

Obecná rovnice

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.

Účinek sklonu vozovky

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

  ΔL WP,grad,i,m = 1 ( v m ) =	Min 12 %; s 6 % 1 %	for s < – 6 %	(2.2.13)
  	for – 6 % ≤ s ≤ 2 %
  Min 12 %; s 2 % 1,5 % v m	for s > 2 %

• Pro m = 2

  ΔL WP,grad,i,m = 2 ( v m ) =	Min 12 %; s 4 % 0,7 % v m	for s < – 4 %	(2.2.14)
  	for – 4 % ≤ s ≤ 0 %
  Min 12 %; s 1 % v m	for s > 0 %

• Pro m = 3

  ΔL WP,grad,i,m = 3 ( v m ) =	Min 12 %; s 4 % 0,5 % v m	for s < – 4 %	(2.2.15)
  	for – 4 % ≤ s ≤ 0 %
  Min 12 %; s 0,8 % v m	for s > 0 %

• Pro m = 4

  ΔL WP,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.

Obecné zásady

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.

Účinek stáří vozovky na akustické vlastnosti jejího povrchu

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.

Klasifikace vozidel

Definice vozidla a vlaku

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.

Klasifikace kolejí a nosné konstrukce

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.

Počet a umístění ekvivalentních hlukových zdrojů

Obrázek [2.3.a]

Umístění ekvivalentních hlukových zdrojů

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.

• 3)Účinky aerodynamického hluku jsou spojeny se zdrojem, který se nachází v 0,5 m (představuje kryty a clony, zdroj A), a se zdrojem ve 4,0 m (který slouží jako model pro veškeré střešní zařízení a sběrače proudu, zdroj B). Je známo, že volba 4,0 m pro účinky sběračů proudu představuje jednoduchý model a musí být pečlivě uvážena, jde-li o to, aby byla zvolena vhodná výška protihlukové stěny.
• 4)Rázový hluk je spojen se zdrojem ve výšce 0,5 m (zdroj A).
• 5)Skřípavý hluk je spojen se zdrojem ve výšce 0,5 m (zdroj A).
• 6)Hluk z mostů je spojen se zdrojem ve výšce 0,5 m (zdroj A).

Obecné rovnice

Jednotlivé vozidlo

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 ).

Dopravní tok

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

T ref referenční časové období, pro které se počítá s daným průměrem dopravního provozu; X celkový počet existujících kombinací i, t, s, c a p pro každý j -tý úsek koleje; t index typů vozidel na j -tém úseku kolejí; s index rychlosti vlaků: počet indexů odpovídá počtu různých průměrných rychlostí vlaků na j -tém úseku koleje; c index provozních podmínek: 1 (pro konstantní rychlost), 2 (stání); p index typů fyzických zdrojů: 1 (pro hluk valení a rázový hluk), 2 (skřípění v zatáčkách), 3 (hluk trakce), 4 (aerodynamický hluk), 5 (další účinky); L W′,eq,line,x x -tý akustický výkon směrového zdroje zvuku na metr pro liniový zdroj jedné kombinace t, s, c, p na každém j -tém úseku kolejí.

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 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.

Obrázek [2.3.b]

Geometrická definice

Vozidlo (ekvivalentní bodový zdroj)

Směr jízdy

Směr emisí

Vodorovná rovina

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) .

Hluk valení

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.

Drsnost kol a drsnost kolejnic

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

Definice

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 r :

kde

r 1 μm r kvadratický průměr rozdílu svislého posunu styčného povrchu oproti střední úrovni.

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 km/h. 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 .

Přenosová funkce vozidla, koleje a nástavby

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.

Obrázek [2.3.c]

Schéma použití jednotlivých definicí drsnosti a přenosových funkcí

Přenosová funkce koleje pro emise pražce a štěrku/panelu

Htr

Přenosová funkce vozidla pro emise nástavby

Hsup

Přenosová funkce vozidla pro emise kola a podvozku

Hveh

Akustický výkon emisí kola a podvozku

Lw,0,veh

Celková efektivní drsnost

Akustický výkon emisí pražce a štěrku/panelu

Lw,0,tr

Akustický výkon emisí nástavby

Lw,0,sup

Drsnost kolejnice

rtr

Kontaktní filtr

Cf

Drsnost kola

rveh

Rychlost vlaku

v

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 (přechody, výhybky a křižovatky)

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 km/h.

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

Skřípění v zatáčkách představuje zvláštní zdroj, který přichází v úvahu pouze v zatáčkách, a je tedy místně omezený. Vzhledem k tomu, že se může jednat o zdroj významný, je nutno podat jeho řádný popis. Skřípění v zatáčkách obvykle závisí na zakřivení, třecích podmínkách, rychlosti vlaku a geometrii a dynamice vztahu koleje a kol. Požadovaná hladina emisí se určuje pro zatáčky, jejichž poloměr je menší nebo roven 500 m, a pro ostřejší zatáčky a rozvětvení výměn, jejichž úhel je menší než 300 m. Hlukové emise by měly být specifické pro každý typ kolejových vozidel, protože určitý typ kol nebo podvozků může být náchylný ke skřípění výrazně méně než jiný.

Použitelnost těchto spekter akustického výkonu se za normálních okolností ověřuje na místě, zvláště v případě tramvají.

Hluk způsobený skřípěním se jednoduše řečeno zohlední tak, že se do spektra akustického výkonu hluku valení přidá u všech kmitočtů 8 dB pro R < 300 m a 5 dB pro 300 m < R < 500 m. Podíl hluku způsobeného skřípěním se použije pro úseky koleje, jejichž poloměr se nejméně na 50 m délky kolejí nachází ve výše uvedeném rozmezí.

Hluk trakce

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

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

• v 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,.

Směrovost zdroje

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:

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 – π/2 < ψ < π/2 pomocí vzorce:

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.

Korekce vyzařování hluku konstrukcemi (mosty a viadukty)

V případě, kdy daný úsek koleje leží na mostě, je nutno zohlednit další hluk způsobovaný chvěním mostu v důsledku přítomnosti vlaku. Jelikož modelování hlukových emisí z mostů jako dalšího zdroje není vzhledem k tvarové složitosti mostů snadné, zohlední se zvýšením hluku valení. Toto zvýšení se modeluje výhradně tak, že se akustický výkon hluku zvýší v každém třetinooktávovém pásmu o pevně stanovenou hodnotu. Akustický výkon samotného hluku valení se po provedení této korekce upraví a namísto hodnoty L W,0,rolling-only,i se použije nová hodnota L W,0,rolling–and–bridge,i :

kde C bridge je konstanta, která se mění v závislosti na typu mostu, a L W,0,rolling–only,i je akustický výkon hluku valení vznikajícího na daném mostě, který se mění pouze v závislosti na vlastnostech vozidla a koleje.

Korekce zohledňující jiné zdroje hluku z železniční dopravy

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.

Klasifikace typů zdrojů (bodové, liniové, plošné)

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.

Počet a umístění ekvivalentních zvukových zdrojů

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.

Emise akustického výkonu

Obecně

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, z nichž každý vykazuje akustický výkon L W a směrovost jako funkci dvou ortogonálních souřadnic ve vztahu k ose liniového zdroje a akustický výkon na metr L W′ odvozený na základě rychlosti a počtu vozidel projíždějících v průběhu dne, večera a noci podél této linie. 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:

  C W 10lg l n V T

  (2.4.1)

  kde:

  V rychlost vozidla v [km/h]; n počet projíždějících vozidel za určité období [-]; l celková délka zdroje [m];

• 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

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 Δ L 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 x y z . 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 Hz. Výpočty se provádějí zvlášť pro každý střední kmitočet.

Částečná zakrytí a sklony překážek, které jsou při modelování vůči svislé ose více než 15 %, tato metoda výpočtu nezahrnuje.

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 M̂N 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:

Segmentace zdroje

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.

Dráhy šíření

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.

Výšky výrazně přečnívající nad úroveň terénu

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

Obrázek 2.5.a

Ekvivalentní výšky ve vztahu k terénu

Skutečný reliéf Střední rovina

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.

Výpočet střední roviny

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 k x + b k , x є [ x k , x k + 1 ]; k є {1,… n }, kde:

Střední rovina je reprezentována přímkou Z = ax + b ; x є [ x , 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.

Odrazy od vnějších stěn budov a dalších vertikálních překážek

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.

Hladina zvuku za příznivých podmínek (LF) na určité dráze (S,R)

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 .

Hladina akustického tlaku za homogenních podmínek (L H ) na určité dráze (S,R)

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 .

Statistický přístup uplatňovaný uvnitř městských oblastí pro dráhu (S,R)

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 pro dráhu (S,R)

"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.

Dlouhodobá hladina akustického tlaku v bodě R pro všechny dráhy

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 ).

Dlouhodobá hladina zvuku v bodě R v decibelech A (dBA)

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 mezinárodní normy IEC 61672-1:2003.

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).

Sférická divergence

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.

Pohlcování zvuku ve vzduchu

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 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.

Účinek povrchu země

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 .

Akustické vlastnosti terénu

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.

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 (if = jestliže, otherwise = jinak) G path :

kde G s je indexem povrchu země v oblasti zdroje. Pro vozovková podloží [Pozn:

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.

Obrázek 2.5.b

Determination of the ground coefficient Gpath over a propagation path

Vozovka G=0

Parkoviště G=0

Obdělávaná pole G=1

Zahrady G=1

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

Výpočty pro homogenní podmínky

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:

Ḡ 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:

• Ḡ w = G′ path

• Ḡ m = G′ path

Pokud jde o zohlednění ohybu zvuku, odkazujeme na oddíl o ohybu zvuku, kde jsou uvedeny definice Ḡ w a Ḡ m .

jestliže G path = 0: A ground,H = – 3 dB

Výraz – 3(1 – Ḡ 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.

Výpočet pro příznivé podmínky

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 A ground,H , se výšky z s a z r nahradí z s + δ z s + δ z T a z r + δ z r + δ z T , kde

    	δz s a z s z s z r d p	(2.5.19)
    δz r a z r z s z r d p

    a o = 2 × 10 – 4 m – 1 je převrácená hodnota poloměru křivky

    δz T d p z s z r

  • b)spodní hranice A ground,F závisí na geometrii dráhy (if = jestliže, otherwise = jinak):

    (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.

Ḡ 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:

• Ḡ m = G path v rovnici (2.5.17) ;

• Ḡ m = G′ path .

Pokud jde o zohlednění ohybu zvuku, odkazujeme na další oddíl, kde jsou uvedeny definice Ḡ w a Ḡ m .

Ohyb zvuku

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 to znamená, že se pro každý střední kmitočet kmitočtových pásem provede srovnání rozdílu dráhy δ s kvantitou – λ /20. Pokud překážka žádný ohyb zvuku nezpůsobuje, což lze například stanovit za pomoci Rayleighova kritéria, není pro dané kmitočtové pásmo třeba počítat A dif . V takovém případě jinak řečeno platí, že A dif = 0. V ostatních případech se A dif spočítá způsobem popsaným ve zbytku této části. Toto pravidlo se uplatní jak pro homogenní, tak pro příznivé podmínky, a to jak pro jednoduchý, tak pro vícečetný ohyb zvuku.

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.

Obecné zásady

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′) .

Obrázek 2.5.c

Geometrie výpočtu útlumu zvuku následkem jeho ohybu

Strana zdroje Strana bodu příjmu

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.

Čistý ohyb zvuku

Pro čistý ohyb zvuku bez jakéhokoli účinku povrchu země se útlum zvuku určí takto (if = jestliže, otherwise = jinak):

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.

Pro vícečetný ohyb zvuku, kdy e je celková vzdálenost dráhy, O1 až O2 + O2 až O3 + O3 až O4 z "gumičkové "metody, (viz obrázky 2.5.d a 2.5.f) a je-li hodnota e větší než 0,3 m (v opačném případě C″ = 1), je tento koeficient definován 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.

Výpočet rozdílu dráhy

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.

Homogenní podmínky

Obrázek 2.5.d

Výpočet rozdílu dráhy za homogenních podmínek . O , O a O jsou body ohybu zvuku

Poznámka: Pro každou konfiguraci je dáno vyjádření δ .

Příznivé podmínky

Obrázek 2.5.e

Výpočet rozdílu dráhy za příznivých podmínek (jednoduchý ohyb zvuku)

1. případ

3. případ

2. případ

Za příznivých podmínek se vychází z předpokladu, že tři zakřivené zvukové paprsky SO , OR , a SR mají shodný poloměr zakřivení Γ, který je definován takto:

Délka křivky zvukového paprsku MN se v případě příznivých podmínek značí jako M̂N. 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)

Obrázek 2.5.f

Příklad výpočtu rozdílu dráhy za příznivých podmínek v případě vícečetných ohybů zvuku

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

Výpočet útlumu zvuku A dif

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) ).

Výpočet proměnné Δ ground(S,O)

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 S a O ;

• Ḡ w za homogenních podmínek: Ḡ m = G ′ path v rovnici (2.5.17), = G ′ path v rovnici (2.5.18);

• za příznivých podmínek: Ḡ w = G path v rovnici (2.5.17), Ḡ m = G ′ path v rovnici (2.5.20);

• Δ dif(S′,R) je útlum zvuku způsobený následkem jeho ohybu mezi zrcadlovým zdrojem S′ a bodem příjmu R , který se vypočítá způsobem uvedeným v předchozím pododdílu 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 pododdílu VI.4.4.b.

Výpočet proměnné Δ ground(O,R)

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 Ḡ w = G path v rovnici (2.5.17) a Ḡ m = G path v rovnici (2.5.18);

• za příznivých podmínek Ḡ w = G path v rovnici (2.5.17) a Ḡ m = G path 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 oddílu 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 pododdílu o čistém ohybu zvuku.

Scénáře pro svislé hrany

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 .

Odrazy na svislých překážkách

Útlum zvuku prostřednictvím absorpce

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

Za svislou se určitá překážka považuje tehdy, když její sklon vůči svislici je menší než 15°.

V případě odrazů na předmětech, jejichž sklon vůči svislici je větší nebo roven 15°, se na tyto předměty nebere zřetel.

Překážky, které mají nejméně jeden rozměr menší než 0,5 m, se ve výpočtu odrazů neberou v úvahu, nejsou-li součástí zvláštních konfigurací [Pozn:

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.

Obrázek 2.5.g

Zrcadlový odraz na překážce řešený metodou zrcadlových zdrojů (S: zdroj, S′: zrcadlový zdroj, R: bod příjmu)

Útlum zvuku prostřednictvím zpětného ohybu zvuku

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.

Obrázek 2.5.h

Zvukový paprsek čtyřikrát odražený v zahloubeném kolejišti: skutečný průřez (nahoře), rozvinutý průřez (dole)

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).

Obrázek 2.5.i

Rozdíl dráhy při druhém odrazu

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 (if = jestliže, otherwise = jinak).

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.

Obrázek 2.5.j

Rozdíl dráhy při ohybu zvuku: skutečný řez (nahoře), nerozvinutý řez (dole)

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

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.

Pojmy

AIP Letecká informační příručka Konfigurace letadla Polohy slotů, vztlakových klapek a přistávacího zařízení Pohyb letadla Přílet, odlet nebo jiná činnost letadla, která má vliv na expozici hluku v okolí letiště Údaje o hlučnosti a výkonnosti letadel Údaje popisující akustické a výkonové charakteristiky různých typů letounů, které jsou potřebné pro hlukové modelování. Zahrnují → vztahy mezi hlukem, výkonem letadla a vzdáleností od letadla (údaje NPD) a informace, které umožňují vypočítat tah/výkon motoru jako funkci → letové konfigurace . Tyto údaje obvykle dodává výrobce letadla, avšak není-li to možné, jsou někdy získávány z jiných zdrojů. Nejsou-li žádné údaje k dispozici, obvykle se pro dotyčné letadlo použijí přizpůsobené údaje týkající se vhodného obdobného letadla – to se označuje jako nahrazení . Nadmořská výška Výška nad střední hladinou moře Databáze ANP Databáze údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel, kterou obsahuje dodatek I. Hladina akustického tlaku A, L A Základní škála hladin zvuku/hluku, která se používá pro měření hluku ve venkovním prostředí, včetně hluku z letadel, a z níž vychází většina metodik měření izofon. Průmět střední dráhy na zemský povrch Reprezentativní nebo nominální průmět dráhy na zemský povrch, který vymezuje střední hodnotu pás drah letu. Základní hladina hlukové události Hladina hlukové události zjištěná z databáze NPD Uvolnění brzd → Počátek pojíždění Upravený čistý tah Při daném nastavení výkonu (např. EPR nebo N ) čistý tah klesá s hustotou vzduchu, a tedy se zvyšující se nadmořskou výškou letadla; upravený čistý tah je hodnota na hladině moře. Hladina kumulovaného zvuku/hluku Míra hluku z provozu letounů v podmínkách běžného provozu a na běžných drahách letu, vyjádřená v decibelech, naměřená za stanovené časové období v bodě v blízkosti letiště. Vypočte se tak, že se nějakým způsobem akumulují hladiny zvukových/hlukových událostí vyskytující se v uvedeném bodě. Součet nebo průměr decibelových hodnot Někdy též označovaný jako "energetická "nebo "logaritmická "hodnota (na rozdíl od aritmetické hodnoty). Používá se, když je vhodné určit součet nebo průměr příslušných energii podobných veličin, např. součet decibelových hodnot. lg L i Podíl energie, F Poměr mezi akustickou energií přijímanou ze segmentu a akustickou energií přijímanou z nekonečné dráhy letu Nastavení výkonu motoru Hodnota → parametru výkonu motoru souvisejícího s emisí hluku , který se používá pro určení emisí hluku z databáze NPD. Ekvivalentní hladina akustického tlaku, L eq Míra dlouhodobého zvuku. Hladina hypotetického rovnoměrného zvuku, která za stanovené časové období obsahuje stejnou celkovou energii jako aktuální proměnlivý zvuk. Hladina zvukové/hlukové události Míra konečného množství zvuku (nebo hluku) přijatého z pohybujícího se letounu, vyjádřená v decibelech → hladina expozice zvuku Letová konfigurace = → Konfigurace letadla + → Letové parametry Letové parametry Nastavení výkonu, rychlost, úhel příčného náklonu a hmotnost letadla Dráha letu Dráha letounu ve vzduchu, definovaná ve třech rozměrech, obvykle s odkazem na její začátek na počátku rozjezdu při vzletu nebo na prahu dráhy pro přistání Segment dráhy letu Část dráhy letu letadla, znázorněná pro účely hlukového modelování přímkou o konečné délce Letový postup Sled provozních kroků, které provádí posádka letadla nebo systém řízení letu: vyjádřený jako změny letové konfigurace jakožto funkce vzdálenosti na průmětu dráhy na zemský povrch. Profil letu Změny výšky letounu na průmětu dráhy na zemský povrch (někdy zahrnuje i změny → letové konfigurace ) – charakterizovaný souborem → bodů profilu Zemský povrch (nebo nominální zemský povrch) Vodorovný povrch země procházející vztažným bodem letiště, na kterém se obvykle vypočítávají izofony. Traťová rychlost Rychlost letadla vztažená k pevnému bodu na zemi Průmět dráhy na zemský povrch Svislá projekce dráhy letu na zemský povrch Výška Svislá vzdálenost mezi letadlem a → zemským povrchem Integrovaná hladina akustického tlaku Nazývaná též → hladina expozice zvuku jednotlivé události ISA Mezinárodní standardní atmosféra – definovaná organizací ICAO. Definuje změny teploty, tlaku a hustoty vzduchu v závislosti na výšce nad střední hladinou moře. Používá se pro normalizaci výsledků výpočtů konstrukce letadel a při analýze výsledků zkoušek. Boční útlum Dodatečný útlum zvuku, který lze přímo či nepřímo přičíst přítomnosti povrchu země. Je významný při nízkých výškových úhlech (letadla nad zemským povrchem). Maximální hladina hluku/zvuku Maximální hladina akustického tlaku dosažená během hlukové události Střední hladina moře, MSL Standardní úroveň zemského povrchu, ke které jsou vztaženy → standardy ISA Čistý tah Hnací síla, kterou vyvíjí motor na drak letadla. Hluk Hluk je definován jako nežádoucí zvuk. Metodiky měření, jako je hladina akustického tlaku A (L A ) a efektivně vnímaná hladina hluku (EPNL), však ve skutečnosti převádějí hladiny akustického tlaku na hladiny hluku. Nehledě na nedostatečnou přesnost, jež z toho vyplývá, jsou pojmy zvuk a hluk v tomto dokumentu, stejně jako jinde, používány zaměnitelně – zejména ve spojení se slovem hladina . Izofona Linie s konstantní hodnotou hladiny nebo ukazatele kumulovaného hluku z letadel v okolí letiště Dopad hluku Nepříznivý účinek (účinky) hluku na jeho příjemce; co je však důležité, předpokládá se, že mírou hluku jsou indikátory dopadu hluku. Ukazatel hluku Míra dlouhodobého nebo kumulovaného zvuku, která koreluje (tj. je považována za ukazatel) s jeho účinky na lidi. Kromě hlasitosti zvuku může v určité míře zohledňovat i další faktory (zejména denní dobu). Příkladem je hlukový ukazatel pro den-večer-noc L DEN . Hladina hluku Míra zvuku na škále, která vyjadřuje jeho hlasitost nebo hlučnost, vyjádřená v decibelech. Pro hluk ve venkovním prostředí pocházející z letadel se obvykle používají dvě stupnice: hladina akustického tlaku A a vnímaná hladina hluku. Tyto stupnice přikládají různou váhu zvuku o různých kmitočtech – s cílem imitovat lidské vnímání. Míra hluku Výraz používaný k označení jakékoli míry množství hluku v bodě příjmu, ať jde o jednotlivou hlukovou událost nebo akumulaci hluku za delší dobu. Existují dvě všeobecně používané míry hluku jednotlivých hlukových událostí: maximální hladina dosažená během hlukové události nebo hladina expozice zvuku při této hlukové události, míra její celkové akustické energie určená prostřednictvím časové integrace. Vztahy mezi hlukem, výkonem letadla a vzdáleností od letadla/údaje NPD Hladiny hlukových událostí shrnuté do tabulky jako funkce vzdálenosti pod letounem za rovnoměrného vodorovného letu referenční rychlostí v referenčním ovzduší, pro každé z několika → nastavení výkonu motoru . Tyto údaje zohledňují vlivy útlumu zvuku v důsledku sférického šíření vln (zákon o nepřímé úměrnosti druhé mocniny vzdálenosti) a pohlcování zvuku ve vzduchu. Vzdálenost je definována kolmo k dráze letu letounu a k ose křídel letadla (tj. od letadla svisle dolů za letu bez příčného náklonu). Parametr výkonu motoru související s emisí hluku Parametr, který popisuje nebo označuje hnací výkon vyvíjený motorem letadla, s nímž může být logicky spojena emise akustického výkonu; obvykle se má za to, že je to → upravený čistý tah . V textu je volně označován pojmy "výkon "nebo "nastavení výkonu ". Významnost hluku Příspěvek ze segmentu dráhy letu je "hlukově významný ", jestliže znatelně ovlivňuje hladinu hlukové události. Nezohlednění segmentů, které nejsou "hlukově významné ", přináší značné úspory při počítačovém zpracování. Pozorovatel → Bod příjmu Procedurální kroky Předpis pro létání v profilu – kroky zahrnují změny rychlosti a/nebo nadmořské výšky. Bod profilu Výška koncového bodu segmentu dráhy letu – ve svislé rovině nad průmětem dráhy na zemský povrch Bod příjmu Příjemce hluku, který přichází ze zdroje; principiálně v bodě nacházejícím se na zemském povrchu nebo v jeho blízkosti. Referenční ovzduší Míry zvukové pohltivosti, které se používají pro standardizaci údajů NPD, uspořádané v tabulce (viz dodatek D ). Referenční den Soubor atmosférických podmínek, na které jsou standardizovány údaje ANP. Referenční doba trvání Nominální časový interval, který se používá pro standardizaci měření hladiny expozice zvuku jednotlivých událostí; v případě → SEL se tento interval rovná 1 vteřině. Referenční rychlost Traťová rychlost letounu, na kterou se normalizují údaje NDP → SEL SEL → Hladina expozice zvuku Hladina expozice zvuku jednotlivé události Hladina akustického tlaku, kterou by měla zvuková událost, kdyby veškerá její akustická energie byla rovnoměrně stlačena do standardního časového intervalu, který se nazývá → referenční doba trvání Měkký povrch Povrch země, který je akusticky "měkký ", typicky travnatý, který obklopuje většinu letišť. Mezi akusticky tvrdé, tj. vysoce reflexní povrchy země, patří mimo jiné beton a voda. Metodika izofon, která se zde popisuje, platí pro podmínky měkkého povrchu. Zvuk Energie přenášená vzduchem prostřednictvím (podélného) vlnění, které je vnímáno sluchem. Útlum zvuku Snižování intenzity zvuku se vzdáleností po dráze šíření. K příčinám leteckého hluku patří mimo jiné sférické šíření vln, pohlcování zvuku ve vzduchu a → boční útlum Expozice zvuku Míra celkové imise akustické energie za určité časové období Hladina expozice zvuku, L AE (Zkratka SEL) Metodika měření standardizovaná v normě ISO 1996-1 nebo ISO 3891 = hladina expozice zvuku při jednotlivé zvukové události vážená funkcí A, vyjádřená za 1 vteřinu Akustická intenzita Síla imise zvuku v určitém bodě – v souvislosti s akustickou energií (a označuje se prostřednictvím měřených hladin akustického tlaku). Hladina akustického tlaku Míra akustické energie vyjádřená v decibelech. Přijímaný zvuk se měří bez "frekvenčního vážení "nebo s "frekvenčním vážením "; hladiny naměřené s vážením jsou často nazývány → hladiny hluku Délka úseku/letu Vzdálenost prvního letiště určení odlétajícího letadla; je považována za ukazatel hmotnosti letadla. Zahájení rozjezdu, SOR Bod na vzletové a přistávací dráze, ze kterého odlétající letadlo zahajuje vzlet. Rovněž se označuje jako "uvolnění brzd ". Pravá vzdušná rychlost Skutečná rychlost letadla oproti vzduchu (= traťová rychlost za bezvětří) Vážená ekvivalentní hladina akustického tlaku, L eq,W Modifikovaná verze L eq , při které je hluku, k němuž dochází v různou denní dobu (obvykle ve dne, večer a v noci), přiřazována různá váha.

Symboly

d Nejkratší vzdálenost od bodu pozorování k segmentu dráhy letu d p Kolmá vzdálenost od bodu pozorování k dráze letu (šikmá vzdálenost) d l Vzdálenost v měřítku F n Skutečný čistý tah jednoho motoru F n /δ Upravený čistý tah jednoho motoru h Nadmořská výška letadla (nad střední hladinou moře) L Hladina hlukové události (stupnice neurčena) L(t) Hladina akustického tlaku v čase t (stupnice neurčena) L A , L A (t) Hladina akustického tlaku A (v čase t ) – měřená na pomalé stupnici zvukoměru L AE (SEL) Hladina expozice zvuku L Amax Maximální hodnota L A (t) během hlukové události L E Hladina expozice zvuku jednotlivé události L E∞ Hladina expozice zvuku jednotlivé události určená z databáze NPD L EPN Efektivně vnímaná hladina hluku L eq Ekvivalentní hladina akustického tlaku L max Maximální hodnota L(t) během hlukové události L max,seg Maximální hladina vzniklá v segmentu  Kolmá vzdálenost od bodu pozorování k průmětu dráhy na zemský povrch lg Dekadický logaritmus N Počet segmentů nebo dílčích segmentů NAT Počet událostí s L max přesahujícím stanovenou prahovou hodnotu P Parametr výkonu v proměnné hluk-výkon-vzdálenost L(P,d) P seg Parametr výkonu odpovídající konkrétnímu segmentu q Vzdálenost od počátku segmentu do bodu největšího přiblížení R Poloměr zatáčky S Směrodatná odchylka s Vzdálenost podél průmětu dráhy na zemský povrch s RWY Délka vzletové a přistávací dráhy t Čas t e Efektivní doba trvání jednotlivé zvukové události t Referenční čas pro integrovanou hladinu akustického tlaku V Traťová rychlost V seg Ekvivalentní traťová rychlost v segmentu V ref Referenční traťová rychlost, pro kterou jsou definovány údaje NPD x,y,z Místní souřadnice x′,y′,z′ Souřadnice letadla X ARP ,Y ARP ,Z ARP Poloha vztažného bodu letiště v zeměpisných souřadnicích z Výška letadla nad zemským povrchem/vztažným bodem letiště α Parametr používaný pro výpočet korekce konečného segmentu Δ F β Výškový úhel letadla k zemskému povrchu ε Úhel příčného náklonu letadla γ Úhel stoupání/klesání φ Úhel sklonu (parametr boční směrovosti) λ Celková délka segmentu ψ Úhel mezi směrem pohybu letadla a směrem k pozorovateli ξ Kurz letadla, měřený ve směru hodinových ručiček od magnetického severu Λ(β,) Boční útlum vzduch-země Λ(β) Dálkový boční útlum vzduch-země Γ() Faktor vzdálenosti bočního útlumu Δ Změna kvantitativní hodnoty nebo úprava (jak je uvedeno v textu) Δ F Úprava konečného segmentu Δ I Úprava o zastavění motoru Δ i Vážení za i -tou denní dobu, v dB Δ rev Reverzní tah Δ SOR Úprava zahájení rozjezdu Δ V Úprava trvání (rychlosti)

Dolní indexy

1, 2 Dolní indexy označující počáteční a koncové hodnoty intervalu nebo segmentu E Expozice i Sčítací index typu/kategorie letadla j Sčítací index průmětu dráhy/části dráhy na zemský povrch k Sčítací index segmentu max Maximum ref Referenční hodnota seg Specifická hodnota segmentu SOR Týkající se zahájení rozjezdu TO Vzlet

Přesnost vstupních hodnot

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).

Používání standardních hodnot

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.

Kvalita softwaru používaného k výpočtům

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.

Obrázek 2.7.a

Postup tvorby izofon

Definice geometrie dráhy letu, profilů rychlosti a tahu

Následné zpracování; exportdat

Výpočet izofon

Součet letů

Výpočet hluku pro jednotlivý let

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 [Pozn:

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 [Pozn:

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, kterou obsahuje dodatek I, zahrnuje většinu existujících typů letadel. V případě typů nebo variant letadel, pro které údaje v současnosti nejsou uvedeny, lze použít údaje pro jiné, obvykle obdobné letadlo, které uvedeny jsou.

Databáze údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel obsahuje standardní "procedurální kroky "s cílem umožnit vytváření profilů letu alespoň pro jeden společný postup pro zmírnění hluku při odletu. Novější záznamy v databázi zahrnují dva různé postupy pro zmírnění hluku letadla při odletu.

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

Obecné údaje o letišti

• 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).

Údaje o vzletové a přistávací dráze

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 [Pozn:

  Posunuté prahy lze zohlednit vymezením dalších drah.

  ] .

Údaje o průmětu dráhy na zemský povrch

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.

Údaje o letovém provozu

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 .

Topografické údaje

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).

Referenční podmínky

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 ).

Referenční podmínky pro údaje NPD

1) Atmosférický tlak 101,325 kPa ( 1013,25 mb) 2) Pohlcování zvuku ve vzduchu Míry útlumu uvedené v tabulce D-1 dodatku D 3) Srážky žádné 4) Rychlost větru menší než 8 m/s (15 uzlů) 5) Traťová rychlost 160 uzlů 6) Místní terén plochý, měkký povrch bez velkých staveb nebo jiných odrazivých objektů do vzdálenosti několika kilometrů od průmětů drah letadel na zemský povrch.

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 [Pozn:

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.

Referenční podmínky pro údaje o aerodynamice a motorech letadla

1) výška vzletové a přistávací dráhy střední hladina moře; 2) teplota vzduchu 15 °C; 3) vzletová celková hmotnost tak, jak je určena jako funkce délky letu v databázi údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel; 4) přistávací celková hmotnost 90 procent maximální přistávací celkové hmotnosti; 5) motory dodávající tah všechny.

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.

Radarové údaje

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 [Pozn:

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 [Pozn:

Obvykle se měří jako nadmořská výška nad střední hladinou moře (tj. je vztažena k 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.

Procedurální kroky

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

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 [Pozn:

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 ).

] .

Obrázek 2.7.b

Místní souřadnicový systém ( x,y,z ) a pevná souřadnice průmětu dráhy na zemský povrch s

Průmět dráhy na zemský povrch

Vzlotevá a přistávací dráha

SOdlet

SPřiblížení

Nominální zemský povrch (x, y, z)

(počátek: vztažný bod letiště ARP)

Pevný souřadnicový systém průmětu dráhy na zemský povrch

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 .

Souřadnicový systém letadla

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 ).

Obrázek 2.7.c

Pevný souřadnicový systém letadla (x′,y′,z′)

Zohlednění topografických podmínek

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 [Pozn:

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.

] .

Obrázek 2.7.d

Výška zemského povrchu podél (nalevo) a bočně (napravo) od průmětu dráhy na zemský povrch

(Nominální zemský povrch z = 0 prochází vztažným bodem letiště. O je místo pozorovatele.)

Průměty středních drah na zemský povrch

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 .

Obrázek 2.7.e

Geometrie průmětu dráhy na zemský povrch z hlediska zatáček a přímých segmentů

přímý segment

Standardní přístrojová odletová trať

segment zatáčky

přímý segment

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 [Pozn:

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).

] .

Rozptyl drah

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 .

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 m ≤ s ≤ m	(2.7.1)
  S(s) =	for s > m

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

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

Pro praktické účely se předpokládá, že S(s) je rovno nule mezi začátkem zatáčky a s = m nebo s = 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 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.

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; např. při stejném tahu a rychlosti je stoupavost letadla v zatáčkách nižší než při přímém letu. Nakonec se vytvoří trojrozměrné segmenty dráhy letu sloučením dvojrozměrných profilů letu s dvojrozměrným průmětem dráhy na zemský povrch [Pozn:

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.

] .

Průmět dráhy na zemský povrch

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 např. 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 zamezit 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 o Δξ – 2·Δξ trans stupňů se rozdělí na n sub 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 ≤ 30 stupňů. Segmentace oblouku (s výjimkou ukončujících dílčích přechodových segmentů) je znázorněna na obrázku 2.7.f [Pozn:

Celková délka segmentované dráhy, definovaná takovýmto jednoduchým způsobem, je poněkud kratší než celková délka kruhové dráhy. Následná chyba v hodnotě izofony je však zanedbatelná, pokud úhlové přírůstky jsou menší než 30°.

] .

Obrázek 2.7.f

Tvorba segmentů dráhy letu, kdy se zatáčka dělí na segmenty o délce Δs (nahoře pohled ve vodorovné rovině, dole pohled ve svislé rovině)

nové body segmentu vznoklé po segmentaci průmětu dráhy na zemský povrch

Profil letu

Průmět dráhy na zemský povrch

Profil letu

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

s , s vzdálenost podél průmětu dráhy na zemský povrch, z , z výška letadla, V , V traťová rychlost, P , P parametr výkonu motoru související s emisí hluku (odpovídající výkonu, pro který jsou definovány křivky závislosti hluk-výkon-vzdálenost) a ε , ε úhel příčného náklonu.

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. Samotné tyto kroky 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 , tj. s < s < s , 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 (tj. konstantní zrychlení [Pozn:

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 však tyto změny obvykle jsou 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.

Segmentace rozjezdu při vzletu

Při vzletu, kdy letadlo zrychluje mezi bodem uvolnění brzd (také nazývaným počátek rozjezdu ( SOR )) a bodem odpoutání, dochází na úseku až 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 Δ V , 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 V počáteční rychlost, V je rychlost při vzletu, n TO je počet segmentů vzletu a s TO je ekvivalentní vzletová vzdálenost. Pro ekvivalentní vzletovou vzdálenost s TO (viz dodatek B ), rychlost při startu V a rychlost při vzletu V 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 = m, V = 0 m/s a V = 75 m/s se získá n TO = 8 segmentů o délce v rozmezí 25 až 375 metrů (viz obrázek 2.7.g ):

Obrázek 2.7.g

Segmentace rozjezdu při vzletu (příklad s osmi segmenty)

Podobně jako je tomu u změn rychlosti, také tah letadla se v každém segmentu mění o konstantní přírůstek Δ P , 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 2.7.8) je zajistit soulad s lineárním vztahem mezi tahem a rychlostí v případě letadel s proudovými motory (rovnice B-1).

Segmentace počátečního segmentu stoupání

Během počátečního segmentu stoupání se geometrie rychle mění, zejména z pohledu míst pozorovatele nacházejících se po stranách dráhy letu, kde se rychle mění úhel beta s tím, jak letadlo stoupá v tomto počátečním segmentu. Ze srovnání s výpočty velmi malých segmentů vyplývá, že v případě jediného segmentu stoupání dochází k nedostatečné aproximaci zvuku po stranách dráhy letu pro integrované systémy měření. Přesnost výpočtu se zvýší další segmentací prvního segmentu odpoutání. Délka každého segmentu a jejich počet jsou silně ovlivněny bočním útlumem. 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 počáteční segment stoupání dále segmentován 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, , , } stop

Výše uvedené výšky se použijí na základě zjištění, která výška ve výše uvedeném souboru je nejbližší koncovému bodu původního segmentu. Skutečné výšky dílčích segmentů by pak byly vypočítány pomocí vzorce:

kde z je výška na konci původního segmentu, z i je i-tý člen souboru hodnot výšky a z N je nejbližší výška vyšší než z. Tento postup vede k tomu, že změna bočního útlumu v každém dílčím segmentu zůstává konstantní a získají se přesnější izofony, avšak nikoli za cenu použití velmi krátkých segmentů.

Příklad:

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

z i ′ = 304.8 [z i /334.9] (i = 1..N)

Tedy z ′ by byla 17,2 m a z ′ by byla 37,8 m atd.

Hodnoty rychlosti a výkonu motoru ve vložených bodech se interpolují pomocí příslušných rovnic (2.7.11) a (2.7.13).

Segmentace vzdušných segmentů

Poté, co byla odvozena segmentovaná dráha letu postupem, který je popsán v oddíle 2.7.13, a provedena popsaná další segmentace, mohou být nezbytné další korekce segmentace. Tyto korekce zahrnují

• odstranění bodů dráhy letu, které jsou příliš blízko u sebe, a

• vložení dalších bodů, jestliže změny rychlosti v segmentech jsou příliš dlouhé.

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

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, tj.:

kde V je rychlost na počátku segmentu a V je rychlost na konci segmentu. Odpovídající parametry dílčích segmentů se vypočítají podobně jako v případě rozjezdu na zemi, pomocí rovnic 2.7.11 až 2.7.13.

Dojezd při přistání

Ačkoli dojezd při přistání je 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 ).

Obrázek 2.7.h

Modelování dojezdu při přistání

konec vzletové a přistávací dráhy

přírůstek hladiny hluku z reverzínho tahu

výkon motoru

rychlost letadla

bod dotyku

práh pro přistání

Letadlo dosedá na zem 300 m za prahem pro přistání (který má na průmětu dráhy přiblížení na zemský povrch souřadnici s = 0). 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 musí být provedena další segmentace tohoto segmentu, a to stejným způsobem jako v případě rozjezdu při vzletu (nebo v případě vzdušných segmentů s rychlými změnami rychlosti), pomocí rovnic 2.7.10 až 2.7.13.

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 [Pozn:

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.

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 t označuje referenční čas. Integrační interval [t ,t ] se zvolí tak, aby bylo zajištěno, že je zahrnut (téměř) veškerý významný zvuk hlukové události. Velmi často se limity t a t 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 [Pozn:

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 [Pozn:

Ačkoli pojem nekonečně dlouhé dráhy letu je pro stanovení hladiny expozice akustického tlaku hlukové události L E důležitý, má menší relevanci v případě maximální hladiny hlukové události L max , která je určována hlukem vyvolaným letadlem, když je v určité konkrétní poloze v nejbližším bodě nebo blízko nejbližšímu bodu přiblížení k pozorovateli. Pro účely modelování se má za to, že parametr vzdálenosti v rámci závislosti hluk-výkon-vzdálenost 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 ).

Obrázek 2.7.i

Interpolace v křivkách vztahů mezi hlukem, výkonem letadla a vzdáleností od letadla

Hladina hluku

Šikmá vzdálenost (logaritmická stupnice)

Výkon

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, tj. směrem dovnitř z L(d ) a L(d ) nebo směrem ven z L(d I – 1 ) a L(d I ) , kde I je celkový počet bodů závislosti hluk-výkon-vzdálenost na křivce. A tedy:

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

Impedanční korekce standardních údajů NPD vyjadřujících vztahy mezi hlukem, výkonem letadla a vzdáleností od letadla

Údaje NPD uvedené v databázi údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel jsou normalizovány na konkrétní 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 and 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 údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel, aby se zohlednily skutečné teplotní a tlakové podmínky v bodě příjmu, které jsou zpravidla odlišné od normalizovaných podmínek údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel.

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

kde:

Δ Impedance impedanční korekce na skutečné atmosférické podmínky v bodě příjmu (v dB) ρ · c akustická impedance (newton-sekunda/m ) vzduchu v bodě příjmu (impedance vzduchu při referenčních atmosférických podmínkách údajů NPD v databázi údajů o hlučnosti a charakteristikách letadel je 409,81).

Impedance ρ·c se vypočte takto:

δ p/po , poměr mezi tlakem vzduchu okolního prostředí v nadmořské výšce pozorovatele a standardním tlakem vzduchu na střední hladině moře: po = 101.325 kPa (nebo 1013,25 mb) θ (T + 273,15)/(T + 273,15), poměr mezi teplotou vzduchu v nadmořské výšce pozorovatele a standardní teplotou vzduchu na střední hladině moře: T = 15,0 °C

Korekce o akustickou impedanci je obvykle menší než několik málo desetin jednoho dB. Zejména by mělo být připomenuto, že za standardních atmosférických podmínek ( po = 101,325 kPa a T = 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.

Hladina hlukové události v segmentu Lseg

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:

Δ V Korekce doby trvání : údaje NPD se vztahují k referenční letové rychlosti. Toto koriguje hladiny expozice pro nereferenční rychlosti. (Nepoužívá se pro L max,seg .) Δ I (φ) Vliv instalace : popisuje rozdíl v boční směrovosti v důsledku odstínění, lomu a odrazu zvuku vyvolaného drakem letadla, motory a poli toků okolního prostředí. Λ(β,) Boční útlum: je významný pro šíření zvuku při malých úhlech k povrchu země, zohledňuje interakci mezi přímými a odraženými zvukovými vlnami (účinek povrchu země) a vlivy atmosférických rozdílů (vyvolaných především zemským povrchem), které lomí zvukové vlny během jejich cesty k pozorovateli bočním směrem od dráhy letu. Δ F Úprava konečného segmentu (podíl hluku): zohledňuje konečnou délku segmentu, která evidentně přispívá menší expozicí hluku než nekonečná délka. Používá se pouze pro měření expozice.

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:

Δ′ F Zvláštní forma úpravy segmentu Δ SOR Korekce na směrovost: zohledňuje výraznou směrovost hluku z proudových motorů za segmentem rozjezdu nebo dojezdu.

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

V níže uvedených oddílech je popsán výpočet hladin hluku segmentu.

Hladina hlukové události L při jednom pohybu letadla

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.

Geometrické parametry

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 S S při směru letu z S do S . V těchto diagramech

O je místo pozorování S , S jsou počátek a konec segmentu S p je bod největšího kolmého přiblížení k pozorovateli v daném segmentu nebo v jeho prodloužení d , d jsou vzdálenosti mezi počátkem a koncem segmentu a pozorovatelem d s je nejkratší vzdálenost mezi pozorovatelem a segmentem d p je kolmá vzdálenost mezi pozorovatelem a prodlouženým segmentem ( minimální šikmá vzdálenost ) λ je délka segmentu dráhy letu q je vzdálenost od S do S p (je negativní, pokud se pozorovatel nachází za segmentem)

Obrázek 2.7.j

Geometrie segmentu dráhy letu, je-li pozorovatel za segmentem

Obrázek 2.7.k

Geometrie segmentu dráhy letu, je-li pozorovatel vedle segmentu

Obrázek 2.7.l

Geometrie segmentu dráhy letu, je-li pozorovatel před segmentem

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.

Výkon P segmentu

Údaje v rámci závislosti hluk-výkon-vzdálenost uvedené v tabulkách popisují hluk letadla při rovnoměrném přímém letu po nekonečné dráze letu, tj. 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 lineárně se vzdáleností z P na počátku segmentu na P 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, tj.

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

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 [Pozn:

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.

Korekce doby trvání ΔV (pouze pro hladiny expozice LE)

Tato korekce [Pozn:

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 i rychlost v rámci segmentu mění (traťová rychlost se mění z V na V ) a je nezbytné definovat ekvivalentní rychlost segmentu V seg , přičemž je nutno pamatovat na to, že tento segment je nakloněný vůči zemskému povrchu; tj.

kde V je ekvivalentní traťová rychlost segmentu (pro informaci viz rovnice B-22, která vyjadřuje V z hlediska kalibrované vzdušné rychlosti V c ) a

Pro vzdušné segmenty se má za to, že V je traťová rychlost v bodě největšího přiblížení S – interpolovaná mezi hodnotami koncového bodu segmentu, přičemž se předpokládá, že se mění lineárně s časem, tj. je-li pozorovatel vedle segmentu.

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

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

Geometrie šíření zvuku

Na obrázku 2.7.l 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.

Obrázek 2.7.m

Úhly letadlo-pozorovatel v rovině normálové k dráze letu

Linia zemského povrchu

úhel sklonu

úhel příčného náklonu

výškový úhel

Rovina křídel

• Výškový úhel β (mezi 0 a 90°) mezi dráhou přímého šíření zvuku a vodorovnou linií zemského povrchu [Pozn:

  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).

Korekce na instalaci motoru ΔI

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.

Obrázek 2.7.n

Boční směrovost vlivů instalace motorů

5 dB

Proudová s motory na trupu

Proudová s motory na křídlech

φ

Vrtulová (bez úpravy)

Rovina křídel

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.

Boční útlum Λ(β,) (nekonečná dráha letu)

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 [Pozn:

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 [Pozn:

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.

Obrázek 2.7.o

Změny bočního útlumu Λ(β,) s výškovým úhlem a vzdáleností

Boční útlum konečného segmentu

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 OS S 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 S S – letadlo stoupá v úhlu γ – avšak úvahy jsou velmi obdobné jako u příletu. Zbytek "skutečné "dráhy letu ukázán není; stačí uvést, že S S 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 [Pozn:

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 OS S se shoduje s obrázkem 2.7.k , geometrie pro výpočet korekce segmentu Δ F .

Obrázek 2.7.p

Pozorovatel vedle segmentu

Pro vypočtení bočního útlumu pomocí rovnice 2.7.40 (kde β je měřeno ve svislé rovině) se definuje ekvivalentní vodorovná dráha letu ve svislé rovině prostřednictvím S S 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 /) ( zůstává beze změny). V tomto případě, kdy je pozorovatel vedle segmentu, je boční útlum Λ( β ,) stejný pro systém měření L E i L max .

Obrázek 2.7.q 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 OS S 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.

Obrázek 2.7.q

Pozorovatel za segmentem

γ = úhel stoupání

ε = úhel příčného náklonu

β = úhel výšky pro LE = tan– 1 (h/)

β1 = úhel výšky pro Lmax = sin– 1 (z1/d1)

φ = úhel sklonu = β – ε

Vodorovná rovina

Rovina křídel

Segment latové dráhy

Ekvivalentní vodorovná dráha

Prodloužený segment

Rovina křídel

Vodorovná rovina

Průmět dráhy na zemskýpovrch

Jelikož pro účely modelování se má za to, že boční směrovost (vliv instalace motoru) 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, tj. φ = β p – ε , kde β p je úhel S p OC .

Pro systémy měření maximálních hladin akustického tlaku se má za to, že parametr vzdálenosti v rámci závislosti hluk-výkon-vzdálenost je nejkratší vzdálenost k segmentu, tj. d = d . Pro systémy měření hladiny expozice hluku je to nejkratší vzdálenost d p od O do S p na prodloužené dráze letu; tj. hladina interpolovaná z tabulky údajů NPD je L E∞ ( P , 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,)l) dána rovnicí 2.7.40 s β = β = sin – 1 ( z /d ) a kde β a d jsou definovány trojúhelníkem OC S ve svislé rovině prostřednictvím O a S .

Při výpočtu bočního útlumu pouze pro vzdušné segmenty a systémy měření hladiny expozice hluku zůstává  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 S ′ , ve výšce h nad povrchem, kde h je rovna délce RS 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 S , 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 (/ d ). Ačkoli by se tato transformace mohla jevit jako dosti složitá, je třeba poznamenat, že geometrie hlavního zdroje (definovaná prostřednictvím d , d 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 P . 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.

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, tj. β = β = sin – 1 ( z /d ) a

Korekce konečného segmentu Δ F (pouze pro měření hladin expozice hluku L E )

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 " OS S definovaného na obrázcích 2.7.j až 2.7.l , takže:

s

kde d λ se označuje jako "redukovaná vzdálenost "(viz dodatek E ). Je třeba upozornit, že L max (P, d p ) je maximální hladina hluku pro kolmou vzdálenost d p získaná z údajů NPD, a nikoli L max segmentu.

Doporučuje se pro Δ F použít nižší limit ve výši – 150 dB.

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

kde α = λ/d λ and Δ SOR je funkce směrovosti na počátku rozjezdu definovaná rovnicemi 2.7.51 a 2.7.52.

Důvody pro použití této konkrétní formy podílu hluku jsou dále vysvětleny v následujícím oddíle v rámci aplikační metody pro směrovost na počátku rozjezdu.

Zvláštní postupy u segmentů rozjezdu a dojezdu, včetně funkce směrovosti na počátku rozjezdu Δ SOR

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

Funkce směrovosti na počátku rozjezdu Δ SOR

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.

Obrázek 2.7.r

Geometrie letadlo-pozorovatel na zemi pro odhad korekce na směrovost

Pozorovatel

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 ( ft).

Postup v případě, kdy se body přijmu nacházejí za každým segmentem rozjezdu při vzletu a dojezdu při přistání

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 T , 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

g i Δ i

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:

i index pro typ nebo kategorii letadla, j index pro dráhu nebo dílčí dráhu letu (jsou-li definovány dílčí dráhy), k index pro segment dráhy letu

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 [Pozn:

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

T 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.

Obrázek 2.7.s

Standardní souřadnicová síť a zjemnění souřadnicové sítě

Základní souřadnicová síť (rozestup sítě ΔG)

Zjemnění souřadnicové sítě (rozestup sítě ΔG/2)

ΔG

ΔG/2

Zpřesněná izofora

Základní izofona

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:

• Definuje se prahový rozdíl pro zjemnění ΔL R pro daný ukazatel hluku..
• Vypočte se základní souřadnicová síť pro rozestup Δ G .
• Prověří se rozdíly ΔL hodnot ukazatele mezi sousedními uzly souřadnicové sítě.
• 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:

  If	ΔL ≤ ΔL R	calculate the new value	by linear interpolation from the adjacent ones.
  ΔL > ΔL R	completely anew from the basic input data.

• Kroky 1–4 se opakují, dokud všechny rozdíly nejsou menší než prahový rozdíl.
• 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.

Obrázek 2.7.t

Použití pootočené souřadnicové sítě

Průmět dráhy na zemský povrch

Izofona v pootočené mřížce

Izofona v základní mřížce

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 ):

Obrázek 2.7.u

Koncepce algoritmu postupného zobrazení

1) Najít první bod na vyhledávacím paprsku (postupně, šířku kroku snížit na polovinu)

Vyhledávací paprsek

Izofona

2) Najít další bod izofony (hledat na oblouku o poloměru r)

Krok 1 je najít první bod P 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.

Obrázek 2.7.v

Geometrické parametry definující podmínky pro algoritmus postupného zobrazení

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

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

  Φ n · max(Δ c n – 1 , Δ c 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.

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

Jelikož letecké výpočty se provádějí na souřadnicové síti s rozlišením 100 m × 100 m, v konkrétním případě leteckého hluku se hladiny musí interpolovat na základě hladin hluku v nejbližší souřadnicové síti.

Určení počtu obyvatel v budově

Počet obyvatel v obytné budově je důležitým pomocným parametrem pro odhad expozice hluku. Údaje pro tento parametr však bohužel nejsou vždy dostupné. Níže je vysvětleno, jak lze tento parametr odvodit z údajů, které jsou snáze dostupné.

V následujícím textu jsou použity tyto symboly:

BA základní plocha budovy DFS obytná podlahová plocha DUFS podlahová plocha obytné jednotky H výška budovy FSI obytná podlahová plocha na jednoho obyvatele Inh počet obyvatel NF počet podlaží V objem obytných budov

Pro výpočet počtu obyvatel se musí použít postup uvedený v případě 1 nebo postup uvedený v případě 2 podle toho, které údaje jsou dostupné.

PŘÍPAD 1: údaje o počtu obyvatel jsou dostupné

1A

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

1B

Počet obyvatel je znám pouze pro jednotky větší než budova, např. části městských bloků, městské bloky, městské čtvrti nebo dokonce celou obec. V tomto případě se počet obyvatel 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:

PŘÍPAD 2: údaje o počtu obyvatel nejsou dostupné

V tomto případě se počet obyvatel odhadne na základě průměrné obytné podlahové plochy na jednoho obyvatele FSI. Není-li tento parametr znám, musí se použít standardní hodnota pro daný členský stát.

2A

Obytná podlahová plocha je známa na základě obytných jednotek. V tomto případě se počet obyvatel každé obytné jednotky ( dwelling ) odhadne takto:

Počet obyvatel budovy lze nyní odhadnout stejně jako v PŘÍPADĚ 1A uvedeném výše.

2B

Je známa obytná podlahová plocha celé budovy, tj. je znám součet obytných podlahových ploch všech obytných jednotek v budově ( building ). V tomto případě se počet obyvatel odhadne takto:

2C

Obytná podlahová plocha je známa pouze pro jednotky větší než budova, např. části městských bloků, městské bloky, městské čtvrti nebo dokonce celou obec.

V tomto případě se počet obyvatel budovy odhadne na základě objemu budovy, jak je popsáno v PŘÍPADĚ 1B uvedeném výše, přičemž celkový ( total ) počet obyvatel se odhadne takto:

2D

Obytná podlahová plocha není známa. V tomto případě se počet obyvatel budovy odhadne tak, jak je popsáno výše v PŘÍPADĚ 2B, přičemž obytná podlahová plocha se odhadne takto:

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.

Přidělení bodů příjmu k fasádám budov

Hodnocení expozice obyvatelstva hluku je založeno na hladinách v bodě příjmu ve 4 m nad úrovní terénu před fasádami obytných budov.

Pro výpočet počtu obyvatel se musí použít následující postup uvedený v případě 1 nebo postup uvedený v případě 2 pro zdroje hluku nacházející se na zemi. Pro letecký hluk vypočtený podle části 2.6 se všichni obyvatelé budovy připojí k nejbližšímu bodu pro výpočet hluku nacházejícímu se na souřadnicové síti.

PŘÍPAD 1

Obrázek a

Příklad umístění bodů příjmu kolem budovy podle postupu uvedeného v PŘÍPADĚ 1

• a)Segmenty delší než 5 m se rozdělí na pravidelné intervaly o největší možné délce, ale menší nebo rovné 5 m. Body příjmu se umístí doprostřed každého z těchto pravidelných intervalů.
• b)Ostatní segmenty delší než 2,5 metrů jsou představeny jedním bodem příjmu uprostřed každého segmentu.
• c)S ostatními sousedními segmenty o celkové délce větší než 5 m se zachází jako s objekty tvořenými navazujícími úsečkami obdobným způsobem, jako je způsob popsaný v písmenech a) a b).
• d)Počet obyvatel přidělený k bodu příjmu se musí zvážit délkou představené fasády tak, aby součet za všechny body příjmu představoval celkový počet obyvatel.
• e)Pouze pro budovy o velikosti podlahové plochy naznačující, že na každém poschodí se nachází jediná obytná jednotka, se pro statistiky přímo použije hladina hluku nejvíce exponované fasády a vztáhne se na počet obyvatel.

PŘÍPAD 2

Obrázek b

Příklad umístění bodů příjmu kolem budovy podle postupu uvedeného v PŘÍPADĚ 2

• 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.
• c)Počet obyvatel přidělený k bodu příjmu se musí zvážit délkou představené fasády tak, aby součet za všechny body příjmu představoval celkový počet obyvatel.
• d)Pouze pro budovy o velikosti podlahové plochy naznačující, že na každém poschodí se nachází jediná obytná jednotka, se pro statistiky přímo použije hladina hluku nejvíce exponované fasády a vztáhne se na počet obyvatel.

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.