ДИРЕКТИВА 2015-996-ЕС установяване на общи методи за оценка на шума в съответствие с Директива 2002-49-ЕО на Европей

Директива 2015/996/ЕС относно установяване на общи методи за оценка на шума в съответствие с Директива 2002/49/ЕО на Европейския парламент и на Съвета 1.7.2015 Официален вестник на Европейския съюз L 168/1 ДИРЕКТИВА (ЕС) 2015/996 НА КОМИСИЯТА от 19 май 2015 година за установяване на общи методи за оценка на шума в съответствие с Директива 2002/49/ЕО на Европейския парламент и на Съвета (текст от значение за ЕИП) ЕВРОПЕЙСКАТА КОМИСИЯ, като взе предвид Договора за функционирането на Европейския съюз, като взе предвид Директива 2002/49/ЕО на Европейския парламент и на Съвета от 25 юни 2002 година относно оценката и управлението на шума в околната среда ( 1 ) , и по-специално член 6, параграф 2 от нея, като има предвид, че: (1) Съгласно член 1 от директивата нейната цел е да определи общ подход за приоритетно избягване, предотвратяване или намаляване на вредните въздействия, включително дискомфорта, породен от излагането на въздействие на шум в околната среда. За тази цел държавите членки следва да определят излагането на въздействие на шум в околната среда чрез картографиране на шума посредством методи за оценка, които са общи за държавите членки; да гарантират, че информацията за шума в околната среда и неговите вредни въздействия ще бъде предоставена на обществеността и да приемат планове за действие въз основа на резултатите от картографирането на шума, с цел предотвратяване и намаляване на шума в околната среда, когато е възможно, и особено когато нивата на излагане на въздействие могат да предизвикат вредно въздействие върху здравето на човека, и за да се запази качеството на шума в околната среда, когато то е добро. (2) Според член 5 от Директива 2002/49/ЕО държавите членки прилагат показателите за шум (L den и L night ), посочени в приложение I, за изготвянето и преразглеждането на стратегическите карти на шума в съответствие с член 7. (3) Според член 6 от Директива 2002/49/ЕО стойностите на показателите (L den и L night ) се определят чрез методите за оценка, определени в приложение II към директивата. (4) Според член 6 от Директива 2002/49/ЕО Комисията определя общи методи за оценка за определяне на показателите L den и L night чрез преразглеждане на приложение II. (5) Според член 7 от Директива 2002/49/ЕО, държавите членки гарантират, че не по-късно от 30 юни 2007 г. и 30 юни 2012 г. са изготвени стратегически карти на шума и след това те се преразглеждат, а при необходимост и актуализират, поне на всеки пет години. (6) Директива 2002/49/ЕО предвижда плановете за действие да се основават на стратегически карти на шума. Стратегическите карти на шума ще бъдат изготвяни с общите методи за оценка, когато тези методи бъдат приети от държавите членки. Същевременно държавите членки могат да ползват други методи за разработване на мерки в отговор на приоритети, набелязани чрез общите методи, както и за оценка на други национални мерки за предотвратяване и намаляване на шума в околната среда. (7) През 2008 г. Комисията започна разработването на общата методологична рамка за оценка на шума чрез проекта „Общи методи за оценка на шума в Европейския съюз“ („CNOSSOS-EU“), ръководен от Съвместния изследователски център. Проектът бе осъществен в тясно сътрудничество с комитета по член 18 от Директива 2000/14/ЕО на Европейския парламент и на Съвета ( 2 ) , и с други експерти от държавите членки. Резултатите от него бяха публикувани в доклад на JRC относно CNOSSOS-EU ( 3 ) . (8) В приложението към настоящата директива на Комисията се описват общите методи за оценка. От държавите членки се изисква да използват тези методи, считано от 31 декември 2018 г. нататък. (9) Методите за оценка, предвидени в приложението към настоящата директива, следва съгласно член 2, параграф 1 от нея да бъдат приети най-късно до 31 декември 2018 г., като до тази дата държавите членки могат, съгласно член 6, параграф 2 от Директива 2002/49/ЕО, да продължат да използват съществуващите и вече приети на национално равнище методи за оценка. (10) Съгласно член 12 от Директива 2002/49/ЕО Комисията адаптира приложение II към техническия и научния напредък. (11) Освен адаптирането към научния и техническия напредък съгласно член 12 от Директива 2002/49/ЕО, Комисията полага усилия да изменя приложението въз основа на опита на държавите членки. (12) Общите методи за оценка трябва също да се използват за целите на други законодателни актове на ЕС, когато същите се позовават на приложение II към Директива 2002/49/ЕО. (13) Мерките, предвидени в настоящата директива са в съответствие със становището на комитета, създаден съгласно член 13 от Директива 2002/49/ЕО, ПРИЕ НАСТОЯЩАТА ДИРЕКТИВА: Член 1 Приложение II към Директива 2002/49/ЕО се заменя с текста от приложението към настоящата директива. Член 2 1. Държавите членки въвеждат в сила законовите, подзаконовите и административните разпоредби, необходими, за да се съобразят с настоящата директива, най-късно до 31 декември 2018 г. Те незабавно съобщават на Комисията текста на тези разпоредби. Когато държавите членки приемат тези разпоредби, в тях се съдържа позоваване на настоящата директива или то се извършва при официалното им публикуване. Условията и редът на позоваване се определят от държавите членки. 2. Държавите членки съобщават на Комисията текста на основните разпоредби от националното законодателство, които те приемат в областта, уредена с настоящата директива. Член 3 Настоящата директива влиза в сила в деня след деня на публикуването ѝ в Официален вестник на Европейския съюз . Член 4 Адресати на настоящата директива са държавите членки. Съставено в Брюксел на 19 май 2015 година. За Комисията, от името на председателя, Karmenu VELLA Член на Комисията ( 1 ) ОВ L 189, 18.7.2002 г., стр. 12 . ( 2 ) Директива 2000/14/ЕО на Европейския парламент и на Съвета от 8 май 2000 година за сближаване на законодателствата на държавите членки във връзка с шумовите емисии на съоръжения, предназначени за употреба извън сградите ( ОВ L 162, 3.7.2000 г., стр. 1 ). ( 3 ) Общи методи за оценка на шума в Европейския съюз (CNOSSOS-EU) — Референтен доклад на JRC, EUR 25379 EN. Люксембург: Publications Office of the European Union (Служба за публикации на Европейския съюз), 2012, — ISBN 978-92-79-25281-5 ПРИЛОЖЕНИЕ МЕТОДИ ЗА ОЦЕНКА НА ПОКАЗАТЕЛИТЕ ЗА ШУМ (Посочени в член 6 от Директива 2002/49/ЕО) 1. ВЪВЕДЕНИЕ Стойностите на L den и L night се определят в оценяваните точки чрез изчисляване съгласно метода, посочен в глава 2, и данните, описани в глава 3. Измерванията могат да бъдат извършени съгласно глава 4. 2. ОБЩИ МЕТОДИ ЗА ОЦЕНКА НА ШУМА 2.1. Общи разпоредби — шум от пътното движение, железопътния трафик и промишлени източници 2.1.1. Определения за показатели, честотен обхват и лента Изчисленията на шума са определени за честотния обхват от 63 Hz до 8 kHz. Резултатите за честотната лента се дават за съответния честотен интервал. Изчисленията се извършват в октавни ленти за шума от пътното движение, железопътния трафик и промишлени източници освен за звуковата мощност на шума от железопътни източници, за която се използват терцоктавни ленти. Въз основа на тези резултати в октавни ленти за шума от пътното движение, железопътния трафик и промишлени източници чрез сумиране за всички честоти се изчислява А-претегленото осреднено ниво на звуковото налягане за дълъг период от време, отнасящо се за дневните, вечерните и нощните периоди, както е определено в приложение I и посочено в член 5 от Директива 2002/49/ЕО: (2.1.1) където: A i означава претеглената по скала А корекция съгласно IEC 61672-1 i = индекс на честотната лента T е времевият период, съответстващ на ден, вечер или нощ. Параметри на шума: L p Моментно ниво на звуковото налягане [dB] (re. 2 10 – 5 Pa) L Aeq,LT Общо ниво на звуковото налягане за дълъг период от време L Aeq , дължащо се на всички източници, вкл. фиктивни, в точка R [dB] (re. 2 10 – 5 Pa) L W In situ ниво на звуковата мощност на точков източник (подвижен или неподвижен) [dB] (re. 10 – 12 W) L W,i,dir Насочено in situ ниво на звуковата мощност за честотната лента с индекс i [dB] (re. 10 – 12 W) L W' Средно in situ ниво на звуковата мощност за метър от линейния източник [dB/m] (re. 10 – 12 W) Други физически параметри: p Средноквадратична (r.m.s.) стойност на моментното звуково налягане [Pa] p 0 Опорно звуково налягане = 2 10 – 5 Pa [Pa] W 0 Опорна звукова мощност = 10 – 12 W [ват] 2.1.2. Рамка за качество Точност на входящите стойности Всички входящи стойности, засягащи нивото на емисиите от даден източник, се определят най-малко с точност, съответстваща на неопределеност от ± 2 dB(A) в нивото на емисиите от източника (като всички други параметри остават непроменени). Използване на стойности по подразбиране При прилагането на този метод входните данни трябва да отразяват действителната употреба. По принцип не трябва да се разчита на входящи стойности по подразбиране или на предположения. Входящи стойности по подразбиране и предположения се приемат, ако събирането на реални данни е свързано с несъразмерно големи разходи. Качество на софтуера, използван за изчисленията Трябва да се докаже, че при използвания за извършване на изчисленията софтуер се прилагат методите, описани в настоящия документ, посредством сертифициране на резултатите спрямо тези от контролни изпитвания. 2.2. Шум от пътното движение 2.2.1. Описание на източника Класификация на превозните средства Източникът на шум от пътното движение се определя чрез обединяването на шумовите емисии от отделните превозни средства, формиращи потока на движение. Тези превозни средства са групирани в пет отделни категории по отношение на характеристиките на техните шумови емисии: Категория 1 : леки моторни превозни средства (МПС) Категория 2 : средно тежки превозни средства Категория 3 : тежки превозни средства Категория 4 : двуколесни МПС Категория 5 : отворена категория За двуколесни МПС са определени два отделни подкласа — за мотопеди и по-мощни мотоциклети, тъй като те функционират в твърде различни режими на управление и техният брой обикновено се различава значително. Използват се първите четири категории, а петата категория — по избор. Тя е предвидена за нови превозни средства, които е възможно да бъдат разработени в бъдеще, чиито шумови емисии се различават в достатъчна степен, за да се наложи определянето на допълнителна категория. Тази категория може да включва например електрически или хибридни превозни средства или всякакви превозни средства, разработени в бъдеще, които се различават съществено от тези в категории 1—4. Подробности за различните класове превозни средства са дадени в таблица [2.2.а]. Таблица [2.2.а] Класове превозни средства Категория Наименование Описание Категория на превозното средство в ЕО Одобрен тип превозно средство ( 1 ) 1 Леки МПС Леки пътнически автомобили, лекотоварни автомобили ≤ 3,5 тона, SUV ( 2 ) , MPV ( 3 ) , включително ремаркета и каравани M1 и N1 2 Средно тежки превозни средства Средно тежки превозни средства, лекотоварни автомобили > 3,5 тона, автобуси, автокаравани и др. с две оси и сдвоено монтиране на гумите на задната ос M2, M3 и N2, N3 3 Тежки превозни средства Тежкотоварни автомобили, автобуси — с три или повече оси M2 и N2 с ремарке, M3 и N3 4 Двуколесни МПС 4а Дву-, три- и четириколесни мотопеди L1, L2, L6 4б Мотоциклети с кош и без кош, триколесни превозни средства и четириколки L3, L4, L5, L7 5 Отворена категория Да се определи в зависимост от бъдещите потребности Няма Брой и местоположение на еквивалентните източници на шум При този метод всяко превозно средство (категория 1, 2, 3, 4 и 5) се представлява от единичен точков източник, излъчващ равномерно в полусферата 2-π над земната повърхност. Първото отражение от пътната настилка се разглежда косвено. Както е показано на фиг. [2.2.а], този точков източник се намира на 0,05 m над пътната настилка. Фигура [2.2.а] Местоположение на еквивалентния точков източник при леки превозни средства (категория 1), тежки превозни средства (категории 2 и 3) и двуколесни превозни средства (категория 4) Еквивалентен източник (на височина 0,05 m) Еквивалентен източник (на височина 0,05 m) Еквивалентен източник (на височина 0,05 m) Пътният поток е представен чрез линеен източник. При моделирането на път с няколко ленти за движение всяка лента в идеалния случай следва да бъде представена от линеен източник, разположен в центъра на лентата. Също така е приемливо обаче да се моделира един линеен източник в средата на двупосочен път или един линеен източник за платно в крайната лента на многолентови пътища. Излъчвана звукова мощност Общи съображения Звуковата мощност на източника се определя в „полусвободното поле“, като по този начин звуковата мощност включва ефекта от отразяването от земната повърхност непосредствено под моделирания източник, когато няма пречещи предмети в непосредствената му околност освен отражението върху пътната настилка не непосредствено под моделирания източник. Поток на движение Емисията на шум от потока на движение се представя чрез линеен източник, която се характеризира със своята насочена звукова мощност на метър за честота. Тя съответства на сумата от шумовите емисии на отделните превозни средства в потока на движение, като се взема предвид времето на пребиваване на превозните средства в разглежданата пътна отсечка. За представянето на отделното превозно средство в потока се налага прилагането на модел за потока на движението. Ако се приеме постоянен поток на движение от Q m превозни средства за час от категория m със средна скорост v m (в km/h), насочената звукова мощност за метър в честотната лента i на линейния източник L W′, eq,line,i,m се определя от: (2.2.1) където L W,i,m е насочената звукова мощност на отделното превозно средство. L W′,m се изразява в dB (re. 10 – 12 W/m). Тези нива на звуковата мощност се изчисляват за всяка октавна лента i от 125 Hz до 4 kHz. Данните за потока на движение Q m се изразяват като средна годишна стойност за час, за период от време (ден-вечер-нощ), за клас превозни средства и за линеен източник. За всички категории се използват входни данни за потока на движението, извлечени от преброяването на трафика или от моделирането му. Скоростта v m е представителна скорост за категорията превозни средства: в повечето случаи тя е по-ниската стойност от максималната разрешена скорост за участъка от пътя и максималната разрешена скорост за категорията превозни средства. Ако не се разполага с данни от измервания на място, се използва максималната разрешена скорост за категорията превозни средства. Отделно превозно средство Приема се, че в потока на движение всички превозни средства от категория m се движат с една и съща скорост, т.е. v m — средната скорост на потока от превозни средства от категорията. Пътно превозно средство се моделира с набор от математически уравнения, представящи двата основни източника на шум: 1. шум от търкаляне, породен от взаимодействието между гумите и пътя; 2. шум от задвижване, който се получава от двигателя, изпускателната или други системи на превозното средство. Аеродинамичният шум е включен в шума от търкалянето. За леки, средно тежки и тежки МПС (категории 1, 2 и 3), общата звукова мощност съответства на енергийната сума на шума от търкалянето и шума от задвижването. Така общото ниво на звуковата мощност за линейните източници m = 1, 2 или 3 се определя от: (2.2.2) където L WR,i,m е нивото на звуковата мощност за шума от търкалянето и L WP,i,m е нивото на звуковата мощност за шума от задвижването. Това е валидно за всички диапазони на скоростта. За скорости под 20 km/h нивото на звуковата мощност е същото, както за определеното от формулата за v m = 20 km/h. За двуколесни превозни средства (категория 4) се разглежда само шумът от задвижването: L W,i,m = 4 ( v m = 4 ) = L WP,i,m = 4 ( v m = 4 ) (2.2.3) Това е валидно за всички диапазони на скоростта. За скорости под 20 km/h нивото на звуковата мощност е същото, както за определеното от формулата за v m = 20 km/h. 2.2.2. Референтни условия Уравненията и коефициентите за източниците са валидни за следните референтни условия: — постоянна скорост на превозните средства — равен път — температура на въздуха τ ref = 20 °C — виртуална референтна пътна настилка, състояща се от средно плътен асфалтобетон 0/11 и природен асфалтов мастик 0/11 на възраст между 2 и 7 години и в представително състояние на поддържане — суха пътна настилка — гуми без шипове. 2.2.3. Шум от търкаляне Общо уравнение Нивото на звуковата мощност за шума от търкаляне в честотната лента i за превозно средство от клас m = 1,2 или 3 се определя като: (2.2.4) Коефициентите A R,i,m и B R,i,m се дават в октавни ленти за всяка категория превозни средства и за референтна скорост v ref = 70 km/h. ΔL WR,i,m съответства на сумата на корекционните коефициенти, които се прилагат за емисията на шум от търкаляне за конкретни условия по отношение на пътя и превозното средство, отклоняващи се от референтните условия: ΔL WR,i,m = ΔL WR,road,i,m + ΔL studdedtyres,i,m + ΔL WR,acc,i,m + ΔL W,temp (2.2.5) С ΔL WR,road,i,m се отчита въздействието върху шума от търкаляне на пътна настилка с акустични свойства, които се различават от тези на виртуалната референтна настилка, определена в глава 2.2.2. Това включва въздействието както върху разпространението, така и върху генерирането на шум. ΔL studded tyres,i,m е корекционен коефициент, с който се отчита по-силният шум от търкаляне на леки превозни средства, оборудвани с гуми с шипове. С ΔL WR,acc,i,m се отчита въздействието на кръстовище със светофари или кръгово кръстовище върху шума от търкаляне. То включва въздействието на изменението на скоростта върху шума. ΔL W,temp е корекционен член за средна температура τ , която е различна от референтната температура τ ref = 20 °C. Корекция за гуми с шипове При ситуации, когато значителен брой леки превозни средства в потока на движение използват гуми с шипове в продължение на няколко месеца всяка година, се взема предвид съответното въздействие върху шума от търкаляне. За всяко превозно средство от категория m = 1, оборудвано с гуми с шипове, зависещото от скоростта увеличение на емисиите на шум от търкаляне се оценява чрез: Δ stud,i ( v ) = a i + b i × lg(50/70) for v < 50 km/h (2.2.6) a i + b i × lg( v /70) for 50 ≤ v ≤ 90 km/h a i + b i × lg(90/70) for v > 90 km/h където коефициентите a i и b i се дават за всяка октавна лента. Увеличението на емисиите на шум от търкаляне се прилага само съобразно дела на леките превозни средства с гуми с шипове и за ограничен период от време T s (в месеци) през годината. Ако Q stud,ratio е средният процент на оборудвани с гуми с шипове леки превозни средства в общото количество за час през периода T s (в месеци), тогава годишният среден дял p s на оборудвани с гуми с шипове леки превозни средства се изразява чрез: (2.2.7) Произтичащата от това корекция, която трябва да бъде приложена за емисиите на шума от търкаляне, поради използването на гуми с шипове за превозни средства от категория m = 1 в честотната лента i е: (2.2.8) За превозни средства от всички други категории не се прилага корекция. ΔL studdedtyres,i,m ≠ 1 = 0 (2.2.9) Въздействие на температурата на въздуха върху корекцията за шума от търкаляне Температурата на въздуха влияе на емисиите на шум при търкаляне; нивото на звуковата мощност за шума от търкаляне намалява, когато температурата на въздуха се повишава. Това въздействие е отчетено в корекцията за пътната настилка. Корекциите за пътната настилка обикновено се оценяват при температура на въздуха τ ref = 20 °C. В случай на различна средногодишна температура на въздуха °C шумът от пътната настилка се коригира със: ΔL W,temp,m ( τ ) = K m × ( τ ref – τ ) (2.2.10) Корекционният член е положителен (т.е. шумът се увеличава) за температури под 20 °C и отрицателен (т.е. шумът намалява) за по-високи температури. Коефициентът K зависи от пътната настилка и характеристиките на гумите и като цяло показва известна зависимост от честотата. За всякакви пътни настилки се прилага общ коефициент K m = 1 = 0,08 dB/°C за леки превозни средства (категория 1) и K m = 2 = K m = 3 = 0,04 dB/°C за тежки превозни средства (категории 2 и 3). Корекционният коефициент се прилага еднакво за всички октавни ленти от 63 до 8 000 Hz. 2.2.4. Шум от задвижването Общо уравнение Шумът от задвижването включва всички шумови емисии от двигателя, изпускателната система, зъбните предавки, системата за засмукване на въздух и др. Нивото на звуковата мощност за шума от задвижването в честотната лента i за превозно средство от клас m се определя като: (2.2.11) Коефициентите A P,i,m и B P,i,m се дават в октавни ленти за всяка категория превозни средства и за референтна скорост v ref = 70 km/h. ΔL WP,i,m съответства на сумата на корекционните коефициенти, които се прилагат за емисията на шум от задвижването за конкретни условия за управление на превозното средство или регионални условия, отклоняващи се от референтните: ΔL WP,i,m = ΔL WP,road,i,m + ΔL WP,grad,i,m + ΔL WP,acc,i,m (2.2.12) С ΔL WP,road,i,m се отчита въздействието на поглъщането от пътната настилка върху шума от задвижване. Изчисляването се извършва съгласно глава 2.2.6. С ΔL WP,acc,i,m и ΔL WP,grad,i,m се отчита въздействието на наклона на пътя и на ускоряването и забавянето на превозното средство на пресечки. Те се изчисляват съответно съгласно глави 2.2.4 и 2.2.5. Въздействие на наклона на пътя Наклонът на пътя въздейства по два начина върху емисията на шум от превозното средство: първо, той влияе върху скоростта на превозното средство и с това — върху емисията на шум от търкалянето и задвижването на превозното средство; второ, той влияе както върху натоварването на двигателя, така и върху скоростта на двигателя чрез избора на скорост и с това — върху емисията на шум от задвижването на превозното средство. В настоящия раздел се разглежда само въздействието върху шума от задвижването, като се приема постоянна скорост. Въздействието на наклона на пътя върху шума от задвижването се отчита с корекционния член ΔL WP,grad , m , който е функция на наклона s (в %), скоростта на превозното средство v m (в km/h) и класа на превозното средство m . В случай на двупосочен поток на движение е необходимо потокът да се раздели на два компонента и да се коригира наполовина за изкачване и наполовина за спускане. Корекционният член се прилага еднакво за всички октавни ленти: За m = 1 ΔL WP,grad,i,m = 1 ( v m ) = for s < – 6 % (2.2.13) 0 for – 6 % ≤ s ≤ 2 % for s > 2 % За m = 2 ΔL WP,grad,i,m = 2 ( v m ) = for s < – 4 % (2.2.14) 0 for – 4 % ≤ s ≤ 0 % for s > 0 % За m = 3 ΔL WP,grad,i,m = 3 ( v m ) = for s < – 4 % (2.2.15) 0 for – 4 % ≤ s ≤ 0 % for s > 0 % За m = 4 ΔL WP,grad,i,m = 4 = 0 (2.2.16) Корекцията ΔL WP,grad,m включва по подразбиране въздействието на наклона върху скоростта. 2.2.5. Въздействие на ускоряването и забавянето на превозните средства За въздействието на ускоряването и забавянето на превозните средства преди и след пресечки със светофари и кръгови кръстовища се прилага корекция, както е описано по-долу. Корекционните членове за шума от търкалянето, ΔL WR,acc,m,k , и шума от задвижването, ΔL WP,acc,m,k , са линейни функции на разстоянието x (в m) от точковия източник до най-близкото пресичане на съответния линеен източник с друг линеен източник. Те се прилагат еднакво за всички октавни ленти: (2.2.17) (2.2.18) Коефициентите C R,m,k и C P,m,k зависят от вида на кръстовището k ( k = 1 за пресечка със светофари; k = 2 за кръгово кръстовище) и се дават за всяка категория превозни средства. Корекцията включва въздействието на промяната на скоростта при приближаване до или отдалечаване от пресечка или кръгово кръстовище. Да се има предвид, че за разстояние |x| ≥ 100 m, ΔL WR,acc,m,k = ΔL WP,acc,m,k = 0. 2.2.6. Въздействие на вида на пътната настилка Общи принципи За пътни настилки с акустични характеристики, различни от тези на референтната настилка, се прилага спектрален корекционен член както за шума от търкалянето, така и за шума от задвижването. Корекционният член за въздействието на пътната настилка върху емисията на шум от търкалянето се дава от: (2.2.19) където α i,m е спектралната корекция в dB при референтната скорост v ref за категория m (1, 2 или 3) и спектралната лента i , β m е въздействието на скоростта върху шума от търкалянето за категория m (1, 2 или 3) и е еднакво за всички честотни ленти. Корекционният член за въздействието на пътната настилка върху емисията на шум от задвижването се дава от: ΔL WP,road,i,m = min{ α i,m ;0} (2.2.20) Поглъщащите настилки намаляват шума от задвижването, а непоглъщащите настилки не го увеличават. Въздействие на възрастта върху шумовите свойства на пътната настилка Шумовите характеристики на пътните настилки се различават в зависимост от възрастта и равнището на поддръжка, като съществува тенденция за увеличаване на шума с течение на времето. При този метод параметрите на пътната настилка са получени така, че да са представителни за акустичните показатели на вида пътна настилка осреднено за нейния представителен експлоатационен срок при правилна поддръжка. 2.3. Шум от железопътния трафик 2.3.1. Описание на източника Класификация на возилата Определение за возило и влак За целите на настоящия метод за изчисляване на шума като возило се определя всяка единична железопътна съставна единица на влак (обикновено локомотив, самоходен пътнически вагон, теглен пътнически вагон или товарен вагон), която може да бъде придвижена самостоятелно и отделена от останалата част на влака. Могат да възникнат някои специфични обстоятелства за съставни единици на влака, които са част от неразделен комплект — например ползват обща талига. За целите на настоящия метод за изчисляване всички тези съставни единици са групирани в едно возило. За целите на настоящия метод за изчисляване влакът се състои от поредица от скачени возила. В таблица [2.3.а] се определя общ език за описване на типовете возила, включени в базата данни за източници. Тя представя съответните дескриптори, които трябва да се използват за пълно класифициране на возилата. Тези дескриптори съответстват на характеристиките на возилото, които влияят на акустичната насочена звукова мощност за метър дължина от моделирания еквивалентен линеен източник. Броят на возилата за всеки тип се определя за всеки от участъците на релсовия път за всеки от периодите от време, които да се използват при изчисляване на шума. Той се изразява като среден брой возила за час, който се получава чрез разделяне на общия брой возила, движещи се през определен период от време, с продължителността в часове на този период от време (напр. 24 возила за 4 часа означава 6 возила на час). Използват се всички типове возила, движещи се по всеки участък на релсовия път. Таблица [2.3.а] Класификация и дескриптори за железопътни возила Цифра 1 2 3 4 Дескриптор Тип возило Брой оси за возило Тип спирачки Мярка за колелата Обяснение за дескриптора Буква, описваща типа Действителният брой на осите Буква, описваща типа на спирачките Буква, описваща вида на мярката за намаляване на шума Възможни дескриптори h високоскоростно возило (> 200 km/h) 1 c чугунен спирателен блок n без мярка m самоходни пътнически вагони 2 k спирателен блок — композитен или от синтерован метал d шумозаглушители p теглени пътнически вагони 3 n безбандажни, като дискови, барабанни, магнитни s екрани c градски трамвай или леко метро самоходен и несамоходен пътнически вагон 4 o други d дизелов локомотив и т.н. e електрически локомотив a всяко товарно возило с общо предназначение o други (напр. возила за поддръжка и т.н.) Класификация на релсовите пътища и опорната конструкция Съществуващите релсови пътища може да се различават, тъй като има няколко елемента, които допринасят за и характеризират техните акустични свойства. Видовете релсови пътища, използвани при този метод, са посочени в таблица [2.3.б] по-долу. Някои от елементите оказват голямо влияние върху акустичните свойства, докато други имат само второстепенно въздействие. Общо взето, най-важните елементи, влияещи върху емисията на шум от железопътния трафик, са: грапавостта на релсовите глави, твърдостта на релсовите подложки, основата на релсовия път, релсовите съединения (настави) и радиусът на кривината на коловоза. Като алтернативен вариант могат да бъдат определени общите свойства на релсовия път и в този случай грапавостта на релсовите глави и степента на затихване на коловоза съгласно ISO 3095 са двата съществени параметъра по отношение на акустиката плюс радиусът на кривата на коловоза. Като участък на релсовия път се определя част от единичен коловоз на железопътна линия, гара или депо, в която не се променят физическите свойства и основните компоненти на релсовия път. В таблица [2.3.б] се определя общ език за описване на видовете релсови пътища, включени в базата данни за източници. Таблица [2.3.б] Цифра 1 2 3 4 5 6 Дескриптор Основа на релсовия път Грапавост на релсовите глави Тип на релсовите подложки Допълнителни мерки Релсови настави Кривина Обяснение за дескриптора Тип на основата на релсовия път Показател за грапавост Представлява указание за „акустичната“ твърдост Буква, описваща акустичното устройство Наличие на настави и отстояние между тях Посочва радиуса на кривата в m Разрешени кодови обозначения B Баласт E Добре поддържани и много гладки S Меки (150—250 MN/m) N Няма N Няма N Прав релсов път S Релсов път с релси върху бетонна плоча M Нормално поддържани M Средно твърди (250 до 800 MN/m) D Релсов гасител S Единичен настав или стрелка L Малка (1 000 —500 m) L Мост с баластова призма N Неподдържани добре H Твърди (800—1 000 MN/m) B Ниска преграда D Два настава или стрелки на 100 m M Средна (по-малко от 500 m и повече от 300 м) N Мост без баластова призма B Не се поддържат и са в лошо състояние A Абсорбираща подложка върху релсов път с релси върху бетонна плоча M Повече от два настава или стрелки на 100 m H Голяма (по-малко от 300 m) T Вграден релсов път E Вградена релса O Друга O Други Брой и местоположение на еквивалентните източници на шум Фигура [2.3.а] Местоположение на еквивалентните източници на шум Различните еквивалентни линейни източници на шум са разположени на различна височина в центъра на релсовия път. Всички височини са спрямо равнината, която е допирателна към двете горни повърхности на двете релси. Еквивалентните източници включват различни физически източници (индекс p). Тези физически източници се разделят в различни категории в зависимост от механизма за генериране на шум и са: 1) шум от търкаляне (включително не само от вибрациите на релсата, основата на релсовия път и колелата, а също така и шумът от надстройката на товарните возила, ако има такава); 2) шум от задвижване; 3) аеродинамичен шум; 4) шум от удряне (при кръстовини, стрелки и разклонения); 5) шум от скърцане и 6) шум, дължащ се допълнителни въздействия, като например на мостове и виадукти. 1) Грапавостта на колелата и релсовите глави поражда шума при търкаляне по три пътя на предаване към излъчващите повърхности (релси, колела и надстройка). Това се определя за h = 0,5 m (излъчващи повърхности A), за да представлява причиненият шум от релсовия път, включително въздействието на повърхността на релсовия път и особено релсов път с релси върху бетонна плоча (в съответствие с частта за разпространението), от колелата и от надстройката (при товарни влакове). 2) Височината на еквивалентните източници за шума от задвижване варира между 0,5 m (източник A) и 4,0 m (източник B) в зависимост от физическото местоположение на съответния компонент. Източници като зъбни предавки и електродвигатели често ще бъдат на ос на височина 0,5 m (източник A). Жалузите и отворите за охлаждане могат да бъдат на различна височина. Изпускателните тръби на возилата с дизелов двигател често са на височината на покрива от 4,0 m (източник B). Други тягови източници, като например вентилатори или блокове на дизелов двигател, могат да бъдат на височина 0,5 m (източник A) или 4,0 m (източник B). Ако точната височина на източника е между височините съгласно модела, звуковата енергия се разпределя пропорционално за най-близките съседни височини на източника. По тази причина по метода са предвидени две височини на източниците — на 0,5 m (източник A) и 4,0 m (източник B), и еквивалентната на звукова мощност, свързана с всяка от тях, се разпределя между двете в зависимост от специфичната конфигурация на източниците върху типа влакова съставна единица. 3) Аеродинамичните шумови ефекти са свързани с източника на височина 0,5 m (представляващ екраниращите съоръжения, източник А) и източника на височина 4,0 m (представляващ всички апарати над покрива и пантографа, източник B). Известно е, че изборът на 4,0 m за въздействието на пантографа представлява опростен модел и следва внимателно да се обмисли, ако целта е да се избере подходяща височина на бариерата срещу шума. 4) Шумът от удряне се свързва с източника на височина 0,5 m (източник A). 5) Шумът от скърцането се свързва с източника на височина 0,5 m (източник A). 6) Шумът от преминаване през мостове се свързва с източника на височина 0,5 m (източник A). 2.3.2. Емисия на шум Общи уравнения Отделно возило Моделът за шума от железопътния трафик по аналогия с шума от пътното движение описва чрез набор от емисии на шум за всяко возило (L W,0 ) емисията на шум от конкретна комбинация от тип возила и тип релсов път, която отговаря на редица изисквания, описани в класификацията на возилата и релсовите пътища. Поток на движение Емисията на шум от потока на движение по всеки релсов път се представя чрез набор от 2 линейни източника, които се характеризират със своята насочена звукова мощност за метър и за честотна лента. Тя съответства на сумата на шумовите емисии от отделните возила, преминаващи в рамките на потока на движение, като в специфичния случай с неподвижни возила се взема предвид времето на присъствие на возилата в разглеждания железопътен участък. Излъчената от всички возила, които преминават през всеки участък от релсов път от типа (j), насочена звукова мощност за метър и за честотна лента се определя: — за всяка честотна лента (i), — за всяка зададена височина (h) на източниците (за източници на 0,5 m h = 1, а за 4,0 m h = 2), и представлява сумата на емисиите от всички превозни средства, движещи се по конкретния железопътен участък с индекс j. Тези емисии са: — от всички видове возила (t) — при техните различни скорости (s) — при конкретните работни състояния (постоянна скорост) (c) — за всеки тип физически източник на шум (търкалящи се, удрящи се, скърцащи, задвижващи, пораждащи аеродинамични и допълнителни ефекти, като например шум от преминаване през мостове) (p). За изчисляване на насочената звукова мощност за метър (входна величина за частта за разпространението), дължаща се на средната комбинация от трафик по железопътния участък с индекс j, се прилага следното уравнение: (2.3.1) където T ref = контролен период от време, за който се разглежда средният трафик X = общ брой на съществуващите комбинации от i, t, s, c и p за всеки железопътен участък с индекс j t = показател за типа на возилата по железопътния участък с индекс j s = показател за скоростта на влаковете: тези показатели са толкова на брой, колкото са различните средни скорости на влаковете по железопътния участък с индекс j c = показател за работното състояние: 1 (за постоянна скорост), 2 (празен ход) p = показател за типа на физическите източници: 1 (шум от търкаляне и удряне), 2 (скърцане в завои), 3 (шум от задвижването), 4 (аеродинамичен шум), 5 (допълнителни ефекти) L W′,eq,line,x = насочената звукова мощност с индекс x за метър за линеен източник за една комбинация от t, s, c, p по всеки железопътен участък с индекс j Ако се приеме постоянен поток от Q возила за час със средна скорост v , средно във всеки един момент еквивалентният брой возила за единица дължина на железопътния участък ще бъде Q / v . Шумовата емисия от потока от возила, изчислена като насочена звукова мощност за метър L W′,eq,line (изразена в dB/m (при re. 10 – 12 W), се определя от: (за c =1) (2.3.2) където — Q е средният брой возила от типа t за час по железопътния участък с индекс j , s е средната скорост на влаковете, а c е показателят за работното състояние — v е скоростта на возилата от типа t по железопътния участък с индекс j и s е средната скорост на влаковете — L W,0,dir е нивото на насочената звукова мощност на конкретния шум (от търкаляне, удряне, скърцане, спирачки, задвижване, аеродинамичен и други ефекти) от единично возило по направленията ψ и φ, определени спрямо посоката на движение на возилото (виж фигура [2.3.б]). В случай на неподвижен източник, като например по време на работа на празен ход, се приема, че возилото ще остане през цялото време T idle на едно място в рамките на железопътен участък с дължина L . Следователно при T ref като контролен период от време, за който се оценява шумът (напр. 12 часа, 4 часа, 8 часа), насочената звукова мощност за единица дължина от този железопътен участък се определя от: (за c=2) (2.3.4) По принцип, насочената звукова мощност се получава за всеки конкретен източник като: L W,0,dir,i ( ψ,φ ) = L W,0,i + ΔL W,dir,vert,i + ΔL W,dir,hor,i (2.3.5) където — ΔL W,dir,vert,i е коригиращата (безразмерна) функция на ψ за вертикална насоченост (фигура [2.3.б]) — ΔL W,dir,hor,i е коригиращата (безразмерна) функция на φ за хоризонтална насоченост (фигура 2.3.б). И където L W,0,dir,i(ψ,φ) , след като бъде изведена в ленти с широчина 1/3 октава, се изразява в октавни ленти чрез енергийно сумиране на всяка принадлежаща лента с широчина 1/3 октава към съответната октавна лента. Фигура [2.3.б] Геометрично определяне Хоризонтална равнина Возило (еквивалентен точков източник) Посока на движение Посока на емисията За целите на изчисленията силата на източника тогава изрично се изразява като насочена звукова мощност за 1 m дължина на релсовия път L W′,tot,dir,i , за да се отчете насочеността на източниците в тяхното вертикално и хоризонтално направление посредством допълнителни корекции. Няколко L W,0,dir,i ( ψ,φ ) се вземат предвид за всяка комбинация от возило, коловоз, скорост и работно състояние: — за честотна лента с широчина 1/3 октава ( i ) — за всеки железопътен участък ( j ) — височина ( h ) на източниците (за източници на 0,5 m h = 1, а за 4,0 m h = 2) — насоченост ( d ) на източника Набор от L W,0,dir,i ( ψ,φ ) се взема предвид за всяка комбинация от возило, коловоз, скорост и работно състояние, всеки железопътен участък, височините, отговарящи на h = 1 и h = 2, и насочеността. Шум от търкаляне Приносът на возилото и релсовия път за шума от търкаляне се разделя на четири съществени елемента: грапавостта на колелата, грапавостта на релсите, функцията на возилото за предаване към колелата и към надстройката (возилото), и функцията за предаване към коловоза. Грапавостта на колелата и релсите предизвиква вибрации в точката за контакт между колелото и релсата, а предавателните функции са две емпирични или моделирани функции, които представляват всички сложни явления на механични вибрации и генериране на звук върху повърхностите на колелото, релсата, траверсата и основата на релсовия път. Това разделение съответства на факта, че наличието на грапавина върху релсата може да предизвика вибрации на релсата, но също и на колелото, и обратно. Ако един от тези четири параметъра не се вземе предвид, би се загубила връзката, установена с класификацията на релсовите пътища и влакове. Грапавост на колелата и релсите Шумът от търкаляне се възбужда главно от грапавостта на колелата и релсите във вълновия обхват 5—500 mm. Определяне Нивото на грапавост L r се определя като умноженият по 10 десетичен логаритъм от квадрата на средноквадратичната стойност r 2 на грапавостта на работната повърхност на дадена релса или колело по посока на движението (надлъжно ниво), измерена в μm за определена дължина на релсата или за целия диаметър на колелото, разделен с квадрата на еталонната стойност : dB (2.3.6) Където r 0 = 1 μm r = средноквадратична стойност (r.m.s.) на разликата във вертикалното отместване спрямо средното ниво Нивото на грапавост L r обикновено се получава като спектър за дължина на вълната λ и трябва да бъде преобразувано в честотен спектър f = v/λ , където f е централната честота на дадена лента с широчина 1/3 октава в Hz, λ е дължината на вълната в m и v е скоростта на влака в km/h. Спектърът на грапавостта е функция от честотните отклонения по протежение на честотната ос за различни скорости. В общия случай след преобразуването на честотния спектър посредством скоростта е необходимо да се получат нови спектрални стойности за лентата с широчина 1/3 октава чрез усредняване между две съответстващи ленти с широчина 1/3 октава във вълновата област. За определяне на общия ефективен честотен спектър на грапавостта, отговарящ на подходящата скорост на влака, се усредняват енергийно и пропорционално двете съответстващи ленти с широчина 1/3 октава, определени във вълновата област. Нивото на грапавост на релсата (грапавост от страна на релсовия път) за лентата с индекс i от вълнови числа се определя като L r,TR,i По аналогия нивото на грапавост на колелото (грапавост от страна на возилото) за лентата с индекс i от вълнови числа се определя като L r,VEH,i Общото ефективно ниво на грапавост за лентата с индекс i от вълнови числа ( L R,tot,i ) се определя като енергийна сума от нивата на грапавост на релсата и колелото плюс филтъра A3 ( λ ) за контакта, за да се вземе предвид филтриращият ефект от контактния участък между релсата и колелото, и е в dB: (2.3.7) където е изразено като функция от лентата с индекс i от вълнови числа, отговаряща на дължината λ на вълната. Филтърът за контакт зависи от типа на колелото и релсата, както и от товара. При метода се използва общата ефективна грапавост за железопътния участък с индекс j и за всеки тип возило с индекс t при съответната му скорост v . Предавателна функция на возилото, коловоза и надстройката Определени са три независими предавателни функции, L H,TR,i L H,VEH,i и L H,VEH,SUP,i : първата е за всеки железопътен участък с индекс j , а другите две — за всеки тип возило с индекс t . Те дават връзката на общото ефективно ниво на грапавост със звуковата мощност съответно на коловоза, колелата и надстройката. Приносът на надстройката се отчита само за товарни вагони, т.е. само за возила от тип „a“. Следователно приносът на коловоза и возилото за шума от търкаляне е описан напълно от тези предавателни функции на пренос и от общото ефективно ниво на грапавост. Когато даден влак работи на празен ход, шумът от търкаляне отпада. За звуковата мощност за возило шумът от търкаляне се изчислява на височината на осите, като входни величини са общото ефективно ниво на грапавост L R,TOT,i като функция от скоростта на возилото v , предавателните функции L H,TR,i , L H,VEH,i и L H,VEH,SUP,i на коловоза, возилото и надстройката, и общия брой N a на осите: за h = 1: L W,0,TR,i = L R,TOT,i + L H,TR,i + 10 × lg( N a ) dB (2.3.8) L W,0,VEH,i = L R,TOT,i + L H,VEH,i + 10 × lg( N a ) dB (2.3.9) L W,0,VEHSUP,i = L R,TOT,i + L H,VEHSUP,i + 10 × lg( N a ) dB (2.3.10) където N a е броят на осите за возило от тип с индекс t . Фигура [2.3.в] Схема на използването на различни определения за грапавостта и предавателната функция Звукова мощност на емисиите от траверсите и баласта/плочата Lw,0,tr Филтър за контакта Cf Предавателна функция на возилото за емисиите от надстройката Hsup Предавателна функция на коловоза за емисиите от траверсите и баласта/плочата Htr Звукова мощност на емисиите от колелата и талигата Lw,0,veh Предавателна функция на возилото за емисиите от колелата и талигата Hveh Скорост на влака v Грапавост на колелата rveh Звукова мощност на емисиите от надстройката Lw,0,sup Обща ефективна грапавост Грапавост на релсите rtr За определяне на общата ефективна грапавост и оттам на звуковата мощност на возилата се използва минимална скорост (тази скорост не засяга изчисляването на потока от возила) от 50 km/h (30 km/h само за трамваи и леко метро), за да се компенсират евентуални грешки, въведени от опростяването на определението за шума от търкаляне, определението за шума от спирачките и определението за шума от удряне при кръстовини и стрелки. Шум от удряне (при кръстовини, стрелки и разклонения) Шумът от удряне може да бъде причинен от кръстовини, стрелки и релсови настави или специфични точки. Той може да варира по сила и да превишава шума от търкаляне. Шумът от удряне се взема предвид за наставени коловози. Избягва се моделирането за шума от удряне, дължащ се на стрелки, кръстовини и настави в железопътни участъци със скорост под 50 km/h (30 km/h само за трамваи и леко метро), тъй като минималната скорост от 50 km/h (30 km/h само за трамваи и леко метро) се използва за включване на повече въздействия съгласно описанието в главата за шума от търкаляне. Моделирането на шума от удряне се избягва и за работно състояние c = 2 (празен ход). Шумът от удряне се включва в члена за шума от търкаляне чрез (енергийно) добавяне на допълнително фиктивно ниво на ударна грапавост към общото ефективно ниво на грапавост по всеки конкретен железопътен участък с индекс j , където има такъв шум. В този случай вместо L R,TOT,i се използва нова величина L R,TOT+IMPACT,i и тогава уравнението става: dB (2.3.11) L R,IMPACT,i е спектър от лента с широчина 1/3 октава (като функция от честотата). За получаването на този честотен спектър, даден спектър се задава като функция от дължината на вълната λ и се преобразува в изисквания спектър като функция от честотата, като се използва връзката λ = v/f , където f е централната честота на лентата с широчина 1/3 октава в Hz и v е скоростта на возило с индекс s от тип с индекс t в km/h. Шумът от удряне зависи от сериозността и броя на ударите за единица дължина или от гъстотата на наставите, така че при наличието на многобройни удари нивото на ударна грапавост, което трябва да се използва в уравнението по-горе, се изчислява, както следва: dB (2.3.12) където L R,IMPACT–SINGLE,i е нивото на ударна грапавост, зададено за единичен удар, и n l е гъстотата на наставите. По подразбиране нивото на ударната грапавина се дава за гъстота на наставите n l = 0,01 m – 1 , т.е. един настав на всеки 100 m релсов път. В случаи на различен брой на наставите се прави приблизително изчисление чрез коригиране на гъстотата на наставите n l . Следва да се отбележи, че при моделирането на разположението и сегментирането на релсовия път трябва да се вземе предвид гъстотата на релсовите настави, т.е. може да се наложи част с повече настави от железопътен участък да се приеме за отделен сегмент като източник на шум. L W,0 за приноса на коловоза, колелата/талигата и надстройката се увеличават посредством L R,IMPACT,i за +/– 50 m преди и след мястото на релсовия настав. В случай на поредица от настави обхватът на увеличението се разширява от – 50 m преди първия настав до +50 m след последния настав. Приложимостта на тези спектри на звукова мощност обикновено се проверява на място. За наставени коловози по подразбиране се използва n l стойност от 0,01. Скърцане Скърцането в завои е специален източник, който е от значение само за завои и следователно е локализиран. Необходимо е подходящо описание, тъй като той може да бъде значителен. Скърцането в завои по принцип зависи от кривината, условията на триене и скоростта на влака, както и от геометрията и динамиката на системата колело—релса. Нивото на емисиите, което трябва да се използва, се определя за криви с радиус R, по-малък или равен на 500 m, както и за по-остри криви и разклонения на точки с радиус под 300 m. Емисията на шум следва да бъде специфична за всеки вид подвижен състав, като при някои типове колела и талиги скърцането може да се проявява значително по-малко, отколкото при други. Приложимостта на тези спектри на звукова мощност обикновено се проверява на място, особено за трамваи. Опростено, шумът от скърцане се отчита, като се добавят 8 dB за R < 300 m и 5 dB за 300 m < R < 500 m към спектрите на звукова мощност при шума от търкаляне за всички честоти. Приносът на скърцането за шума се взема предвид по железопътни участъци, при които радиусът е в горепосочените граници за най-малко 50 m дължина на релсовия път. Шум от задвижването Въпреки че шумът от задвижването като цяло е специфичен за всяко характерно работно състояние измежду постоянна скорост, забавяне, ускоряване и празен ход, моделирани са само две състояния — постоянна скорост (този модел е валиден и когато влакът забавя скоростта си или се ускорява) и празен ход. Моделираната сила на източника съответства само на състоянията на максимално натоварване, в резултат на което се получават величините L W,0,const,i = L W,0,idling,i · L W,0,idling,i също така съответства на приноса на всички физически източници на дадено возило, които могат да бъдат отнесени към определена височина, както е описано в 2.3.1. L W,0,idling,i се изразява като източник на статичен шум по време на състоянието на работа на празен ход и се моделира като стационарен точков източник, както е описано в следващата глава за шума от промишлени източници. Тя се взема предвид само ако влаковете работят на празен ход повече от 0,5 часа. Тези величини могат да бъдат получени или от измервания на всички източници във всяко работно състояние, или е възможно частичните източници да бъдат характеризирани поотделно, като се определят зависимостта и относителните предимства на техните параметри. Това може да бъде направено посредством измервания на неподвижно возило, като се променят оборотите на вала на тяговото оборудване съгласно ISO 3095:2005. Доколкото това е от значение, трябва да се характеризират няколко източника на шум от задвижването, като е възможно не всички от тях да са пряко зависими от скоростта на влака: — шум от силовото предаване, като например дизелови двигатели (включващи всмукателен, изпускателен и двигателен блок), зъбни предавки и електрически генератори, който зависи главно от оборотите на двигателя (в минута — rpm), и от електрически източници като преобразуватели, който може да зависи предимно от товара; — шум от вентилатори и охладителни системи, който зависи от оборотите на вентилатора; в някои случаи вентилаторите може да са пряко свързани към силовото предаване; — непостоянни източници, като например компресори, вентили и други, с характерно времетраене на действие и съответно коригиране на работния цикъл за емисията на шум. Тъй като всеки от тези източници може да бъде с различно поведение във всяко работно състояние, за шума от задвижването трябва да бъдат зададени съответни спецификации. Силата на източника се получава от измервания при контролирани условия. Общо взето, за локомотивите натоварването се движи в по-широки граници в зависимост от броя на теглените возила, така че и отдаваната мощност може да варира значително, докато за влакове с фиксиран състав, като например електрически мотрисни влакове ЕМВ), дизелови мотрисни влакове (ДМВ) и високоскоростни влакове, товарът е по-точно определен. Не съществува отнасяне a priori на звуковата мощност на източника към височината му, а се прави избор в зависимост от конкретния шум и возило, които се оценяват. Тя се моделира като отдавана от източник A (h = 1) и от източник B (h = 2). Аеродинамичен шум Аеродинамичният шум е от значение само при високи скорости над 200 km/h и поради това най-напред следва да се провери дали действително е необходимо да се взема предвид. Ако са известни грапавостта и предавателните функции за определяне на шума от търкаляне, той може да се екстраполира за по-високи скорости и да се направи сравнение с наличните данни за високи скорости, за да провери дали аеродинамичният шум генерира по-високи нива. Ако скоростта на влаковете в дадена мрежа е над 200 km/h, но е ограничена до 250 km/h, в някои случаи може да не е необходимо да се взема предвид аеродинамичния шум — в зависимост от конструкцията на возилата. Частта на аеродинамичния шум се дава като функция от скоростта: dB За h = 1 (2.3.13) dB За h = 2 (2.3.14) където: v 0 е скоростта, при която аеродинамичният шум преобладава; тя е фиксирана на 300 km/h L W,0,1,i е опорна звукова мощност, определена от две или повече измервателни точки, за източници, чиято височина е известна — например първата талига L W,0,2,i е опорна звукова мощност, определена от две или повече измервателни точки, за източници, чиято височина е известна — например височината на спускане на пантографа α 1,i е коефициент, определен от две или повече измервателни точки, за източници, чиято височина е известна — например първата талига α 2,i е коефициент, определен от две или повече измервателни точки, за източници, чиято височина е известна — например височината на спускане на пантографа. Насоченост на източника Хоризонталната насоченост ΔL W,dir,hor,i в dB се дава в хоризонталната равнина и по подразбиране може да се приеме, че представлява дипол за ефектите при търкаляне, удряне (в релсови настави и др.), скърцане, спиране и вентилатори, както и за аеродинамични ефекти; тя се определя за всяка честотна лента с индекс i от: ΔL W,dir,hor,i = 10 × lg(0,01 + 0,99 · sin 2 φ ) (2.3.15) Вертикалната насоченост ΔL W,dir,ver,i в dB се дава във вертикалната равнина за източник A (h = 1), като функция от централната честота f c,i на всяка честотна лента с индекс i , и за – π/2 < ψ < π/2 от: (2.3.16) За източник B (h = 2) за аеродинамичния ефект: ΔL W,dir,ver,i = 10 × lg(cos 2 ψ ) за ψ < 0 (2.3.17) ΔL W,dir,ver,i = 0 иначе Насочеността ΔL dir,ver,i не се взема предвид за източник B (h = 2) за други ефекти, тъй като се приема, че източникът с това местоположение действа във всички посоки. 2.3.3. Допълнителни ефекти Корекция за излъчване от структури (мостове и виадукти) В случаите, когато железопътният участък минава по мост, е необходимо да се вземе предвид допълнителният шум, генериран от вибрирането на моста в резултат на възбуждането, причинено от влака. Тъй като моделирането на емисията от моста като допълнителен източник не е проста задача поради сложните форми на мостовете, шумът от търкалянето се завишава, така че да се отчете шумът от моста. Завишението се моделира изключително чрез добавяне на фиксирано увеличение на нивото на звуковата мощност на шума за всяка трета октавна лента. Звуковата мощност само на шума се изменя, като се взема предвид корекцията и се използва новата L W,0,rolling–and–bridge,i вместо L W,0,rolling-only,i : L W,0,rolling–and–bridge,i = L W,0,rolling–only,i + C bridge dB (2.3.18) където C bridge е константа в зависимост от типа на моста, а L W,0,rolling–only,i е звуковата мощност на шума от търкаляне по дадения мост, която зависи само от свойствата на возилото и релсовия път. Корекция за други източници на шум, свързани с железопътния транспорт Възможни са различни източници на шум като депа, товаро-разтоварни зони, гари, звънци, гарови високоговорители и т.н., които се свързват с железопътния шум. Тези източници трябва да се третират като промишлени източници на шум (стационарни източници на шум) и, ако е уместно, да бъдат моделирани съгласно следващата глава за шума от промишлени източници. 2.4. Шум от промишлени източници 2.4.1. Описание на източниците Класификация на видовете източници (точка, линия, зона) Промишлените източници са с много разнообразни размери. Те могат да бъдат големи промишлени съоръжения, както и малки концентрирани източници като малки инструменти или производствени машини, използвани в заводите. Поради това е необходимо да се използва подходящ метод за моделиране на оценявания източник. В зависимост от размерите и начина на разполагане на няколко единични източника върху дадена площ, всички които принадлежат към един и същ промишлен обект, те могат да бъдат моделирани като точкови, линейни или зонови източници. На практика, изчисленията на шумовия ефект се основават винаги на точкови източници, но няколко точкови източника могат да се използват за представяне на реален сложен източник, който се простира главно по една линия или в рамките на определена площ. Брой и местоположение на еквивалентните източници на шум Реалните източници на звук се моделират посредством еквивалентни източници на звук, представяни чрез един или повече точкови източници, така че общата звукова мощност на реалния източник да съответства на сумата от отделните звукови мощности, определени за различните точкови източници. За определяне на броя на използваните точкови източници се прилагат следните общи правила: — линейни или зонови източници, чийто най-голям размер е по-малък от 1/2 от разстоянието между източника и приемника, могат да бъдат моделирани като единични точкови източници; — източници, чийто най-голям размер превишава 1/2 от разстоянието между източника и приемника, следва да бъдат моделирани като поредица от некохерентни точкови източници по линия или като поредица от некохерентни точкови източници в рамките на определена площ, така че за всеки от тези източници да е изпълнено условието за 1/2. Разпределението в рамките на определена площ може да включва вертикално разпределение на точкови източници; — за източници, чийто най-големи размери по височина са над 2 m, или са в близост до повърхността, следва да се обърне особено внимание на височината им. Удвояването на броя на еквивалентните източници, преразпределяйки ги само в компонентата z, не може да доведе до значително по-добър резултат за съответния реален източник; — за който и да е реален източник удвояването на броя на еквивалентните източници в рамките на площта, заемана от реалния източник (във всички посоки), не може да доведе до значително по-добър резултат. Местоположението на еквивалентните източници на звук не може да бъде постоянно поради големия брой възможни конфигурации на даден промишлен обект. По правило се прилагат най-добрите практики. Излъчвана звукова мощност Общи положения За изчисляване на разпространението на звука при методите, които трябва да бъдат използвани за картографиране на шума, се използва следният пълен набор от входни данни: — спектър на нивата на излъчваната звукова мощност в октавни ленти; — работно време (дневно, вечерта, през нощта, средно за годината); — местоположение (координати x , y ) и надморска височина ( z ) на източника на шум; — вид на източника (точков, линеен, зонов); — размери и ориентация; — условия за действие на източника; — насоченост на източника. Звуковата мощност на точкови, линейни и зонови източници трябва да бъде определена като: — за точков източник — звуковата мощност L W и насочеността като функция на триизмерната координатна система ( x , y , z ); — могат да бъдат определени два вида линейни източници: — линейни източници, представляващи транспортни ленти, тръбопроводи и др. — звуковата мощност за метър дължина L W′ и насочеността като функция на оста на линейния източник спрямо правоъгълната координатна система; — линейни източници, представляващи движещи се превозни средства, всяко от които със звукова мощност L W′ и насоченост като функция на оста на линейния източник спрямо правоъгълната координатна система— звуковата мощност за метър дължина L W′ в зависимост от скоростта и броя на превозните средства, пътуващи по тази линия през деня, вечерно време и през нощта. Корекцията за работното време, която се добавя към звуковата мощност на източника, за да се определи коригираната звукова мощност, използвана за изчисленията за всеки период от време, C W в dB, се изчислява, както следва: (2.4.1) където: V скорост на превозното средство [km/h]; n брой на превозните средства, преминали през периода [-]; l обща дължина на източника [m]; — за зонов източник — звуковата мощност за квадратен метър L W/m2 , без насоченост (може да е хоризонтален или вертикален). Работното време е съществена входна величина за изчисляване на нивата на шума. Работното време се дава за дневния, вечерния и нощния период, а ако във връзка с разпространението се използват различни метеорологични класове, определени по време на всеки дневен, вечерен и нощен период, тогава се дава по-подробна разбивка на работното време по подпериоди, съответстващи на разпределението на метеорологичните класове. Тази информация се основава на средната годишна стойност. Корекцията за работното време, която се добавя към звуковата мощност на източника, за да се определи коригираната звукова мощност, използвана за изчисленията за всеки период от време, C W в dB, се изчислява, както следва: (2.4.2) където: T е времето в часове на действие на източника за определен период въз основа на годишно осредненото положение; T ref е контролният период от време в часове (напр. дневният период е 12 часа, вечерният е 4 часа, а нощният — 8 часа). За доминиращите източници корекцията за средното годишно работно време се изчислява с не повече от 0,5 dB допустимо отклонение, за да се постигне приемлива точност (това се равнява на по-малко от 10 % неопределеност при определянето на периода на действие на източника). Насоченост на източника Насочеността на източника е тясно свързана с местоположението на еквивалентния звуков източник в съседство до близки повърхности. Тъй като при метода за изчисляване на разпространението се отчита отражението от близката повърхност, както и поглъщането на звука от нея, необходимо е внимателно да се вземе предвид местоположението на близките повърхности. По принцип винаги се разграничават следните два случая: — звуковата мощност и насочеността на даден източник е определена и посочена спрямо определен реален източник, когато той е в свободно поле (като се изключва ефектът от терена). Това е в съответствие с определенията, отнасящи се за разпространението, ако се приеме, че няма близка повърхност на по-малко от 0,01 m от източника и повърхностите на разстояние 0,01 m или повече са включени в изчисляването на разпространението; — звуковата мощност и насочеността на даден източник е определена и посочена спрямо определен реален източник, когато той е поставен на определено място и следователно източникът действително е „еквивалентен“ по звукова мощност и насоченост, тъй като включва моделирането на въздействието на близките повърхности. Това е определено в „полусвободното поле“ съгласно определенията, отнасящи се за разпространението. В този случай моделираните близки повърхности се изключват от изчисляването на разпространението. Насочеността се изразява при изчисляването като фактора Δ L W,dir,xyz ( x, y, z ), който трябва да бъде добавен към звуковата мощност, за да се получи действителната насочена звукова мощност на еталонен източник на звук, възприемана чрез разпространението на звука в дадената посока. Факторът може да се даде като функция от вектора на посоката, определен от ( x , y , z ) с . Тази насоченост може да бъде изразена и посредством други координатни системи — например ъглови. 2.5. Изчисляване на разпространението на шума от автомобилни, железопътни и промишлени източници 2.5.1. Обхват и приложимост на метода В настоящия документ се описва метод за изчисляване на затихването на шума при неговото разпространение на открито. Когато характеристиките на източника са известни, по този метод се предвижда еквивалентното продължително ниво на звуковото налягане в изчислителна точка, отговаряща на два определени вида атмосферни условия: — условия за разпространение с пречупване в низходяща посока (положителен вертикален градиент на ефективната скорост на звука) от източника към приемника); — еднородни атмосферни условия (нулев вертикален градиент на ефективната скорост на звука) за целия район на разпространение. Методът за изчисляване, описан в настоящия документ, се прилага за промишлени инфраструктури и инфраструктури на сухопътния транспорт. Следователно той се отнася по-специално за пътни и железопътни инфраструктури. Въздушният транспорт е включен в обхвата на метода само за шума, получаван по време на наземни операции, като се изключват излитането и кацането. Промишлени инфраструктури, които излъчват импулсни или силни тонални шумове, както е описано в ISO 1996-2: 2007, не попадат в обхвата на този метод. Методът за изчисляване не дава резултати в условия за разпространение с пречупване във възходяща посока (отрицателен вертикален градиент на ефективната скорост на звука), но тези условия се представят приблизително чрез еднородни условия, когато се изчислява L den . За изчисляване на затихването, дължащо се на поглъщането във въздуха в случая с транспортната инфраструктура, се изчисляват условията по отношение на температурата и влажността съгласно ISO 9613-1:1996. Методът дава резултати за октавна лента — от 63 Hz до 8 000 Hz. Изчисленията се извършват за всяка от централните честоти. Частичните покрития и прегради с наклон (при моделирането) над 15° спрямо вертикалата, са извън обхвата на този метод за изчисляване. Единично екраниращо съоръжение се изчислява като единично пречупване, а две или повече екраниращи съоръжения, разположени на една линия, са разглеждат като набор от последователни единични пречупвания по процедурата, описана по-нататък. 2.5.2. Използвани определения Всички разстояния, височини, размери и надморски височини, използвани в настоящия документ, са изразени в метри (m). С MN е означено разстоянието в 3 измерения (3D) между точките M и N , измерено по права линия, свързваща тези точки. С M̂N е означена дължината на кривата между точките M и N при благоприятни условия. Обикновено реалната височина се измерва вертикално в посока, перпендикулярна на хоризонталната равнина. Относителната височина на точките спрямо местната земна повърхност е означена с h, а абсолютната височина на точките и на земната повърхност се означава с буквата H. С цел да се вземе предвид действителният земен релеф по пътя на разпространение, се въвежда понятието „еквивалентна височина“, която се означава с буквата z. С нея се заменя действителната височина в уравненията за влиянието на земната повърхност. Нивото на звуково налягане, означено с главната буква L , се изразява в децибели (dB) за честотна лента, когато индексът A е изпуснат. Нивото на звуково налягане в децибели dB(A) е претеглено по скалата A. Сумата от нивата на звуково налягане, дължащи се на взаимно некохерентни източници, се означава със знака ⊕ в съответствие със следното определение: (2.5.1) 2.5.3. Геометрични съображения Сегментиране на източника Реалните източници се описват от набор от точкови източници, а в случай на железопътен трафик или пътно движение — от некохерентни линейни източници. При метода за изчисляване на разпространението се приема, че линейните или зоновите източници са били разделени преди това с цел да бъдат представени чрез поредица от еквивалентни точкови източници. Това може да е направено чрез предварителна обработка на данните за източниците или може да бъде извършено в рамките на проучвателния компонент (pathfinder) на изчислителния софтуер. Средствата за извършване на това не са предмет на настоящата методика. Пътища на разпространение Методът функционира за геометричен модел, състоящ се от набор от свързани повърхности — земни и на препятствия. Разгръща се вертикален път на разпространение по една или повече вертикални равнини спрямо хоризонталната равнина. За траектории, включително отражения от вертикални повърхности, които не са перпендикулярни на равнината на падане, впоследствие се разглежда друга вертикална равнина, включително отразената част от пътя на разпространение. В тези случаи, когато се използват повече вертикални равнини за описване на цялата траектория от източника до приемника, вертикалните равнини след това се изравняват, подобно на разгръщане на китайски параван. Значителни височини над земната повърхност Еквивалентните височини се получават от средната равнина за земната повърхност между източника и приемника. Така действителната земна повърхност се замества с фиктивна равнина, представляваща средния профил на земната повърхност. Фигура 2.5.а Еквивалентни височини спрямо земната повърхност 1 : Действителен релеф 2 : Средна равнина Еквивалентна височина на дадена точка е нейната височина перпендикулярно спрямо средната равнина за земната повърхност. Следователно могат да бъдат определени височината z s на еквивалентния източник и височината z r на еквивалентния приемник. Разстоянието между източника и приемника, проектирано върху средната равнина за земната повърхност, е означено с d p . Ако еквивалентната височина на дадена точка стане отрицателна, т.е. ако точката се намира под средната равнина за земната повърхност, за височината се запазва нулева стойност и тогава еквивалентната точка съвпада с възможната си проекция върху тази равнина. Изчисляване на средната равнина за земната повърхност В равнината на пътя на разпространение топографията (включително терена, могили, насипи и други изкуствено създадени препятствия, сгради и т.н.) може да бъде описана чрез подреден набор от дискретни точки ( x k , H k ); k є {1,…, n }. Този набор от точки определя начупена линия или, еквивалентно, поредица от прави сегменти H k = a k x + b k , x є [ x k , x k + 1 ]; k є {1,…. n }, където: a k = ( H k + 1 – H k )/( x k + 1 – x k ) (2.5.2) b k = ( H k · x k + 1 – H k + 1 · x k )/( x k + 1 – x k ) Средната равнина за земната повърхност е представена от правата линия Z = ax + b ; x є [ x 1 , x n ], която е пригодена към начупената линия посредством приближение по метода на най-малките квадрати. Уравнението за средната равнина за земната повърхност може да бъде разработено по аналитичен път. Използва се: (2.5.3) Коефициентите на правата линия се получават от: (2.5.4) Където сегментите с x k + 1 = x k се пренебрегват, когато се изчислява уравнение 2.5.3. Отражения от фасадите на сгради и други вертикални препятствия Частта в шума от отражения се взема предвид чрез въвеждането на фиктивни източници, както е описано по-нататък. 2.5.4. Модел за разпространението на звука За даден приемник R изчисленията са направени съгласно следните стъпки: 1) по всеки път на разпространение: — изчисляване на затихването при благоприятни условия; — изчисляване на затихването при еднородни условия; — изчисляване на нивото на звуковото налягане за дълъг период от време за всеки път на разпространение; 2) сумиране на нивата на звуковото налягане за дълъг период от време за всички пътища на разпространение, които засягат конкретен приемник, което позволява да се изчисли общото ниво на звуковото налягане в изчислителната точка. Следва да се отбележи, че от метеорологичните условия се влияят само затихванията, дължащи се на земната повърхност ( A ground ) и пречупването ( A dif ). 2.5.5. Процес на изчисляване За точков източник S на насочена звукова мощност L w,0,dir и за дадена честотна лента еквивалентното продължително ниво на звуковото налягане в изчислителната точка R при дадени атмосферни условия се получава съгласно уравненията, посочени по-долу. Ниво на звуковото налягане при благоприятни условия (LF) за път на разпространение (S,R) L F = L W,0,dir – A F (2.5.5) Членът A F представлява общото затихване по пътя на разпространение при благоприятни условия и се състои от: L F = A div + A atm + A boundary,F (2.5.6) където: A div е затихването, дължащо се на геометричната разходимост; A atm е затихването, дължащо се на поглъщането във въздуха; A boundary,F е затихването, дължащо се на границата на средата на разпространение при благоприятни условия. То може да съдържа следните членове: A ground,F представляващ затихването, дължащо се на земната повърхност при благоприятни условия; A dif,F представляващ затихването, дължащо се на дифракцията при благоприятни условия. За даден пътя на разпространение и честотна лента са възможни следните два сценария: — или A ground,F се изчислява без дифракция ( A dif,F = 0 dB) и A boundary,F = A ground,F ; — или се изчислява A dif,F . Влиянието на земната повърхност се взема предвид в самото уравнение за A dif,F ( A ground,F = 0 dB). Следователно се получава A boundary,F = A dif,F . Ниво на звуковото налягане при еднородни условия (L H ) за път на разпространение (S,R) Процедурата напълно съвпада с тази при благоприятни условия, представена в предишния раздел. L H = L W,0,dir – A H (2.5.7) Членът A H представлява общото затихване по пътя на разпространение при еднородни условия и се състои от: A H = A div + A atm + A boundary,H (2.5.8) където: A div е затихването, дължащо се на геометричната разходимост; Α atm е затихването, дължащо се на поглъщането във въздуха; A boundary,H е затихването, дължащо се на границата на средата на разпространение при еднородни условия. То може да съдържа следните членове: Α ground,H представляващ затихването, дължащо се на земната повърхност при еднородни условия; A dif,H представляващ затихването, дължащо се на дифракцията при еднородни условия. За даден пътя на разпространение и честотна лента са възможни следните два сценария: — или Α ground,H ( A dif,H = 0 dB) се изчислява без дифракция и A boundary,H = Α ground,H ; — или се изчислява A dif,H ( Α ground,H = 0 dB). Влиянието на земната повърхност се взема предвид в самото уравнение за A dif,H . Следователно се получава A boundary,H = A dif,H Статистически подход в рамките на градски райони за път на разпространение (S,R) В рамките на градски райони е разрешен и статистически подход за изчисляване на разпространението на звука зад първия ред от сгради, при условие че такъв метод е надлежно документиран, включително с подходяща информация относно качеството на метода. Този метод може да замени изчисляването на A boundary,H и A boundary,F чрез приближение за общото затихване за прекия път на разпространение и всички отражения. Изчисляването се основава на средната гъстота на сградите и средната височина на всички сгради в района. Ниво на звуковото налягане за дълъг период от време за даден път на разпространение (S,R) Звуковото налягане „за дълъг период от време“ по даден път на разпространение, считано от даден точков източник, се получава от логаритмичната сума от претеглените стойности на звуковата енергия при еднородни условия и звуковата енергия при благоприятни условия. Тези нива на звуковото налягане се претеглят със средния процент на срещане p на благоприятните условия в посоката на пътя на разпространение ( S,R ): (2.5.9) NB: Стойностите на p за срещането са изразени в проценти. Така например, ако стойността на процента на срещане е 82 %, в уравнението (2.5.9) p = 0,82. Ниво на звуковото налягане за дълъг период от време в точка R за всички пътища на разпространение Общото ниво на звуково налягане за дълъг период от време при приемника за дадена честотна лента се получава чрез енергийно сумиране на съставките за всички N пътища на разпространение, като се включат всички видове: (2.5.10) където: n е индексът на пътищата между S и R . По-нататък се описва отчитането на отраженията посредством фиктивни източници. Приема се, че за отразен от вертикално препятствие път на разпространение процентът на срещане на благоприятни условия е същият, както за прекия път. Ако S ′ е фиктивният източник за S , тогава се приема, че процентът на срещане p ′ за пътя на разпространение ( S ′, R ) е равен на процента на срещане p за пътя на разпространение ( S i , R ). Ниво на звуковото налягане за дълъг период от време в точка R в децибели, претеглено по скалата A (dBA) Общото ниво на звуковото налягане в децибели, претеглено по скалата А (dbA), се получава чрез сумиране на нивата във всяка честотна лента: (2.5.11) където i е индексът на честотния обхват. AWC е корекцията за претегляне по скалата A съгласно международния стандарт IEC 61672-1:2003. Това ниво L Aeq,LT представлява окончателният резултат, т.е. претегленото по скалата A ниво на звуковото налягане в изчислителната точка за конкретен контролен интервал от време (напр. ден, вечер или нощ, или по-кратък период през деня, вечерта или нощта). 2.5.6. Изчисляване на разпространението на шума от автомобилни, железопътни и промишлени източници Геометрична разходимост Затихването, дължащо се на геометричната разходимост A div , съответства на намаление в нивото на звуковото налягане поради разстоянието на разпространение. За точков източник на звук в свободно поле затихването в dB се дава от: A div = 20 × lg( d ) + 11 (2.5.12) където d е прякото косо разстояние в три измерения между източника и приемника. Поглъщане във въздуха Затихването, дължащо се на поглъщането във въздуха A atm по време на разпространението на разстояние d, се дава в dB от уравнението: A atm = α atm · d /1 000 (2.5.13) където: d където d е прякото косо разстояние в три измерения между източника и приемника в m; α atm е коефициентът на затихване във въздуха, изразен в dB/km при обявената централна честота за всяка честотна лента, съгласно ISO 9613-1. Стойностите на коефициента α atm се дават за температура 15 °C, относителна влажност 70 % и атмосферно налягане 101 325 Pa. Те се изчисляват с точните централни честоти на честотната лента. Тези стойности са в съответствие с ISO 9613-1. Ако се разполага с метеорологични данни, се използва тяхната осреднена стойност за дълъг период от време. Влияние на земната повърхност Затихването поради влиянието на земната повърхност е резултат главно от интерференцията между отразения звук и звука, който се разпространява пряко от източника към приемника. То е физически свързано с поглъщането на звука от земната повърхност, над която се разпространява звуковата вълна. То значително зависи обаче и от атмосферните условия по време на разпространението, тъй като изкривяването на линията на звука променя височината на пътя на разпространение над земната повърхност и съответно усилва или отслабва влиянието на земната повърхност и земята, разположена близо до източника. В случай че препятствие по пътя между източника и приемника въздейства на разпространението, влиянието на земната повърхност се изчислява поотделно от страната на източника и на приемника. В този случай с z s и z r се означава местоположението на еквивалентния източник и/или приемник, както е посочено по-нататък, където се описва изчисляването на дифракцията A dif . Акустични характеристики на земната повърхност Свойствата на земната повърхност за поглъщане на звука са свързани главно с нейната порьозност. Сбитата земна повърхност обикновено е отразяваща, а порестата — поглъщаща. За оперативните нужди на изчисляването поглъщането на звука от дадена земна повърхност се представя от безразмерен коефициент G със стойност между 0 и 1. G не зависи от честотата. В таблица 2.5.а се дават стойностите на G за земна повърхност на открито. По принцип, средната стойност на коефициента G за даден път на разпространение приема стойности между 0 и 1. Таблица 2.5.а Стойности на G за различни видове земна повърхност Описание Вид (kPa·s/m 2 ) Стойност на G Много мека (сняг или мъхеста) A 12,5 1 Мека горска повърхност (къса, гъста растителна покривка подобна на пирен или дебел мъх) B 31,5 1 Несбита, рохкава повърхност (торф, трева, ронлива почва) C 80 1 Нормална несбита повърхност (горска, пасище) D 200 1 Сбита повърхност и насипана с дребен чакъл (утъпкани тревни площи, паркови площи) E 500 0,7 Сбита плътна повърхност (чакълест път, автомобилен паркинг) F 2 000 0,3 Твърди повърхности (в повечето случаи — обикновен асфалт, бетон) G 20 000 0 Много твърди и плътни повърхности (плътен асфалт, бетон, вода) H 200 000 0 G path се определя като дял на наличната поглъщаща повърхност за целия обхванат път на разпространение. Когато източникът и приемникът са наблизо, така че d p ≤ 30( z s + z r ), може да се пренебрегне разликата по вид между земната повърхност в близост до източника и земната повърхност в близост до приемника. Следователно за съобразяване с тази забележка коефициентът за земната повърхност G path се коригира накрая, както следва: G′ path = if d p ≤ 30 ( z s + z r ) (2.5.14) G path otherwise където G s е коефициентът за земната повърхност в района на източника. G s = 0 за пътни рампи ( 4 ) и релсов път върху бетонна плоча. G s = 1 за баластов релсов път. Няма общ отговор по въпроса за промишлени източници и инсталации. G може да е свързан със съпротивлението на потока. Фигура 2.5.б Определяне на коефициента G path за земната повърхност по пътя на разпространение Път G=0 Паркинг G=0 Култивирани поля G=1 Градини G=1 В следващите два подраздела относно изчисленията при еднородни и благоприятни условия се въвеждат общите Ḡ w и Ḡ m означения за поглъщането от земната повърхност. В таблица 2.5.б се дава съответствието между тези означения и променливите G path и G′ path . Таблица 2.5.б Съответствие между Ḡ w и Ḡ m и (G path , G′ path ) Еднородни условия Благоприятни условия A ground Δ ground(S,O) Δ ground(O,R) A g round Δ ground(S,O) Δ ground(O,R) Ḡ w G′ path G path Ḡ m G′ path G path G′ path G path Изчисления при еднородни условия Затихването поради влиянието на земната повърхност при еднородни условия се изчислява съгласно следните уравнения: ако G path ≠ 0 (2.5.15) където: fm е обявената централна честота за разглежданата честотна лента, в Hz, c е скоростта на звука във въздуха, приета за равна на 340 m/s, а C f се определя от: (2.5.16) където стойностите на w се дават от уравнението по-долу: (2.5.17) Ḡ w може да е равен на G path или G ′ path в зависимост от това дали влиянието на земната повърхност е изчислено със или без дифракцията и според естеството на земната повърхност под източника (реален източник или дифракционен). Това е определено в следващите подраздели и обобщено в таблица 2.5.б. (2.5.18) долната граница на A ground,H . За даден път на разпространение ( S i , R ) при еднородни условия без дифракция: Ḡ w = G′ path Ḡ m = G′ path С дифракция: от раздела относно дифракцията се вземат определенията за Ḡ w и Ḡ m . ако G path = 0: A ground,H = – 3 dB С члена – 3(1 – Ḡ m ) се взема предвид фактът, че когато източникът и приемникът са на голямо разстояние един от друг, първият обект, от който се отразява източникът, вече не се намира върху рампата, а направо върху земната повърхност. Изчисления при благоприятни условия Влиянието на земната повърхност при благоприятни условия се изчислява съгласно уравнението за A ground,H , но със следните изменения: ако G path ≠ 0 а) В уравнението A ground,H , височините z s и z r се заменят съответно с z s + δ z s + δ z T и z r + δ z r + δ z T , където (2.5.19) a o =2 × 10 – 4 m – 1 е реципрочната стойност на радиуса на кривата б) Долната граница на A ground,F зависи от геометрията на пътя на разпространение: (2.5.20) ако G path = 0 A ground,F, =A ground,F,min С корекциите за височината δ z s и δ z r се отчита изкривяването на линията на звука. С δ z T се отчита влиянието на турбуленцията. Ḡ m може да е равен също така на G path или G ′ path в зависимост от това дали влиянието на земната повърхност е изчислено със или без дифракцията и според естеството на земната повърхност под източника (реален източник или дифракционен). Това е определено в следващите подраздели. За даден път на разпространение ( S i , R ) при благоприятни условия без дифракция: Ḡ w = G path в уравнение (2.5.17) ; Ḡ m = G′ path . С дифракция: от следващия раздел се вземат определенията за Ḡ w и Ḡ m . Дифракция Като общо правило, дифракцията се изследва в горната част на всяко препятствие, разположено по пътя на разпространение. Ако пътят преминава „достатъчно високо“ над причиняващия дифракция ръб, може да се зададе A dif = 0 и да се изчисли за пряка видимост, по-специално чрез оценка за A ground . На практика, разликата в пътя δ се сравнява със стойността - λ /20 за всяка централна честота на честотна лента. Ако дадено препятствие не причинява дифракция, като това се определя например по критерия на Рейли (Rayleigh), тогава не е необходимо да се изчислява A dif за разглежданата честотна лента. С други думи в този случай A dif = 0. В противен случай A dif се изчислява съгласно описанието в остатъка от настоящата част. Това правило се прилага както при еднородни, така и при благоприятни условия, както за единична, така и за многократна дифракция. Когато за дадена честотна лента се прави изчисление съгласно процедурата, описана в настоящия раздел, A ground се задава като равно на 0 dB при изчисляването на общото затихване. Влиянието на земната повърхност се взема предвид пряко в общото уравнение за изчисляване на дифракцията. Предложените тук уравнения се използват за изчисляване на дифракцията при тънки екраниращи съоръжения, дебели екраниращи съоръжения, сгради и земни насипи (естествени или изкуствени), както и от ръбовете на диги, изкопи и виадукти. Когато по пътя на разпространение са налице няколко дифракционни препятствия, те се третират като многократна дифракция по процедурата, описана в следващия раздел относно изчисляването на разликата в пътя. Процедурите, представени тук, се използват за изчисляване на затихванията както при еднородни, така и при благоприятни условия. Изкривяването на линията на звука се взема предвид при изчисляването на разликата в пътя и за изчисляване на влиянието на земната повърхност преди и след дифракция. Общи принципи Фигура 2.5.в онагледява общия метод за изчисляване на затихването, дължащо се на дифракция. Този метод е основан на разделянето на пътя на разпространение на две части: път „от страната на източника“, т.е. между източника и точката на дифракция, и път „от страната на приемника“, т.е. между точката на дифракция и приемника. Изчисляват се следните величини: — влиянието на земната повърхност от страната на източника, Δ ground(S,O) — влиянието на земната повърхност от страната на приемника, Δ ground(O,R) — и три дифракции: — между източника S и приемника R : Δ dif(S,R) — между фиктивния източник S ′ и R : Δ dif(S′,R) — между S и фиктивния приемник R ′: Δ dif(S,R′) . Фигура 2.5.в Геометрия за изчисляване на затихването, дължащо се на дифракция 1 : от страната на източника 2 : от страната на приемника където: S е източникът; R е приемникът; S′ е фиктивният източник спрямо средната равнина за земната повърхност от страната на източника; R′ е фиктивният приемник спрямо средната равнина за земната повърхност; O е точката на дифракция от страната на приемника; z s е еквивалентната височина на източника S спрямо средната равнина за земната повърхност от страната на източника; z o,s е еквивалентната височина на точката на дифракция O спрямо средната равнина за земната повърхност от страната на източника; z r е еквивалентната височина на приемника R спрямо средната равнина за земната повърхност от страната на приемника; z o,r е еквивалентната височина на точката на дифракция O спрямо средната равнина за земната повърхност от страната на приемника. Неравността на земната повърхност между източника и точката на дифракция, както и между точката на дифракция и приемника, е взета предвид чрез еквивалентните височини, изчислени спрямо средната равнина за земната повърхност — най-напред от страната на източника и след това от страната на приемника (т.е. за две средни равнини за земната повърхност), съгласно метода, описан в подраздела относно значителните височини над земната повърхност. Чиста дифракция Чистата дифракция, т.е. без влиянието на земната повърхност, се дава от: Δ dif = if (2.5.21) 0 otherwise където: C h = 1 (2.5.22) λ е дължината на вълната при обявената централна честота на разглежданата честотна лента; δ е разликата в пътя между пречупения път и прекия път (виж следващия подраздел относно изчисляването на разликата в пътя); C ″ е коефициент, който се използва, за да се вземат предвид многократни дифракции: C ″ = 1 за единична дифракция. За многократна дифракция, ако e е общото разстояние по протежение на пътя на разпространение, O1 до O2 + O2 до O3 + O3 до O4 от „метода на гумената лента“ (виж фигури 2.5.г и 2.5.е) и ако e превишава 0,3 m (в противен случай C ″ = 1), този коефициент се определя от: (2.5.23) Стойностите на Δ dif са ограничени: — ако Δ dif < 0: Δ dif = 0 dB — ако Δ dif > 25: Δ dif = 25 dB за дифракция от хоризонтален ръб и само по члена Δ dif , който фигурира в изчислението за A dif . Тази горна граница не се прилага в членовете Δ dif , които участват в изчисляването на Δ ground , или за дифракция от вертикален ръб (странична дифракция) в случай на картографиране на шума от промишлени източници. Изчисляване на разликата в пътя Разликата в пътя δ се изчислява във вертикална равнина, съдържаща източника и приемника. Това е приближение във връзка с принципа на Ферма. Приближението остава приложимо тук (линейни източници). Разликата в пътя δ се изчислява, както е показано в следващите фигури, в зависимост от конкретната ситуация. Еднородни условия Фигура 2.5.г Изчисляване на разликата в пътя при еднородни условия O , O 1 и O 2 точките на дифракция Забележка: За всяка конфигурация се дава израз за δ. Благоприятни условия Фигура 2.5.д Изчисляване на разликата в пътя при благоприятни условия (единична дифракция) 3ти случай 1ви случай 2ри случай При благоприятни условия се счита, че трите изкривени линии на звука SO , OR и SR са с един същ радиус на кривината Γ, определен от: Γ = max(1 000,8 d ) (2.5.24) Дължината на кривата на линията на звука MN се означава с M̂N при благоприятни условия. Тази дължина е равна на: (2.5.25) По принцип, следва да се разгледат три сценария при изчисляването на разликата в пътя при благоприятни условия δ F (виж фигура 2.5.д). На практика са достатъчни две уравнения: — Ако правата линия SR на звука е закрита от препятствие (1ви и 2ри случаи на фигура 2.5.д): (2.5.26) — Ако правата линия SR на звука не е закрита от препятствие (3ти случай на фигура 2.5.д): (2.5.27) където A е пресечната точка на правата линия SR на звука и удължението на дифракционното препятствие. За многократните дифракции при благоприятни условия: — се определя изпъкналата обвивка, дефинирана от различните ръбове, които могат да причинят дифракция; — изключват се причиняващите дифракция ръбове, които не са на границата на изпъкналата обвивка; — изчислява се δ F въз основа на дължината на изкривената линия на звука, като пречупеният път се разбива на множество извити сегменти, доколкото е необходимо (виж фигура 2.5.е) (2.5.28) Фигура 2.5.е Пример за изчисляване на разликата в пътя при благоприятни условия в случай на многократни дифракции В сценария, представен на фигура 2.5.е, разликата в пътя е: (2.5.29) Изчисляване на затихването A dif Дължащото се на дифракция затихване се изчислява съгласно следните общи уравнения, като се взема предвид влиянието на земната повърхност от страната на източника и от страната на приемника: (2.5.30) където: — Δ dif (S,R) е дължащото се на дифракцията затихване между източника S и приемника R ; — Δ ground(S,O) е затихването, дължащо се на влиянието на земната повърхност от страната на източника, претеглено с дифракцията от страната на източника; като се приема, че O=O 1 в случай на многократни дифракции, както на фигура 2.5.е — Δ ground(O,R) е затихването, дължащо се на влиянието на земната повърхност от страната на приемника, претеглено с дифракцията от страната на приемника (виж следващия подраздел относно изчисляването на члена Δ ground(O,R) ). Изчисляване на члена Δ ground(S,O) (2.5.31) където: — A ground(S,O) е затихването, дължащо се на влиянието на земната повърхност, между източника S и точката на дифракция O . Този член се изчислява, както е указано в предходните подраздели относно изчисления при еднородни и при благоприятни условия, със следните хипотези: z r = z o,s ; — G path се изчислява между S и O; — при еднородни условия: Ḡ w = G ′ path в уравнение (2.5.17), Ḡ m = G ′ path в уравнение (2.5.18) ; — при благоприятни условия: Ḡ w = G path в уравнение (2.5.17), Ḡ m = G ′ path в уравнение (2.5.20); — Δ dif(S′,R) е дължащото се на дифракцията затихване между фиктивния източник S′ и приемника R , изчислено за чиста дифракция както в предходния подраздел; — Δ dif(S,R) е дължащото се на дифракцията затихване между източника S и приемника R, изчислено както в подраздел VI.4.4.б. Изчисляване на члена Δ ground(O,R) (2.5.32) където: — A ground (O,R) е затихването, дължащо се на влиянието на земната повърхност, между точката на дифракция O и приемника R . Този член се изчислява, както е указано в предходните подраздели относно изчисления при еднородни и при благоприятни условия, със следните хипотези: z s = z o,r — G path се изчислява между O и R. Тук не е необходимо да се взема предвид корекцията G ′ path , тъй като разглежданият източник е точката на дифракция. Следователно G path действително трябва да се използва при изчисляването на влиянието на земната повърхност, включително за члена за долна граница в уравнението, който става – 3(1 – G path ). — При еднородни условия Ḡ w = G path в уравнение (2.5.17) и Ḡ m = G path в уравнение (2.5.18); — При благоприятни условия Ḡ w = G path в уравнение (2.5.17) и Ḡ m = G path в уравнение (2.5.20); — Δ dif(S,R′) е дължащото се на дифракцията затихване между източника S и фиктивния приемник R ′, изчислено за чиста дифракция както в предходния подраздел; — Δ dif(S,R) е дължащото се на дифракцията затихване между S и R , изчислено за чиста дифракция както в предходния подраздел. Сценарии с вертикален ръб Уравнение (2.5.21) може да се използва за изчисляване на дифракции от вертикални ръбове (странични дифракции) в случай на шум от промишлени източници. В такъв случай се приема, че A dif = Δ dif(S,R) и се запазва членът A ground . В допълнение се изчисляват A atm и A ground от общата дължина на пътя на разпространение. A div пак се изчислява от прякото разстояние d . Уравнения (2.5.8) и (2.5.6) стават съответно: (2.5.33) (2.5.34) Δ dif се използва при еднородни условия в уравнение (2.5.34). Отражения от вертикални препятствия Затихване поради поглъщане Отраженията от вертикални препятствия се отчитат посредством фиктивни източници. Следователно по този начин се третират отражения от фасади на сгради и шумозащитни бариери. Дадено препятствие се счита за вертикално, ако неговият наклон спрямо вертикалата е по-малък от 15 °. Не се вземат предвид обекти, чийто наклон спрямо вертикалата е равен на 15 ° или по-голям. Препятствията, поне едно от измеренията на които е по-малко от 0,5 m, не се вземат под внимание при изчисляване на отражението освен за специални конфигурации ( 5 ) . Следва да се отбележи, че тук не се разглеждат отраженията от земната повърхност. Те са взети под внимание при изчисляването на затихването, дължащо се на гранична повърхност (земна повърхност, дифракция). Ако L WS е нивото на звукова мощност на източник S и α r е коефициентът на поглъщане от повърхността на източника съгласно EN 1793-1:2013, тогава нивото на звукова мощност на фиктивния източник S′ е равно на: L WS′ = L WS + 10 · lg(1 – α r ) = L WS + A refl (2.5.35) където 0 ≤ α r < 1 Описаните по-горе затихвания по пътя на разпространение след това се прилагат за този път (фиктивен източник, приемник), както за пряк път. Фигура 2.5.ж Огледално отражение от препятствие, отчитано по метода на фиктивния източник (S: източник, S′: фиктивен източник, R: приемник) Затихване поради обратна дифракция Съгласно изследванията на геометрията на пътищата на разпространение, по време на отражение от вертикално препятствие (стена на преграда, сграда) позицията на линията на звука спрямо горния ръб на това препятствие определя дали ще бъде отразена по-голяма или по-малко значима част от енергията. Тази загуба на акустична енергия вследствие на отражението по линията на звука се нарича затихване поради обратна дифракция. В случай на евентуални многократни отражения между две вертикални стени се взема предвид поне първото. В случай на канавка (виж например фигура 2.5.з), затихването поради обратна дифракция се прилага за всяко отражение от подпорните стени. Фигура 2.5.з Линия на звука, отразена 4 пъти в канавка: действително сечение (горе), разгънато сечение (долу) В това изображение звукът достига до приемника, като „последователно преминава през“ подпорните стени на канавката, които следователно могат да бъдат оприличени на отвори. Когато се изчислява разпространението през отвор, звуковото поле при приемника представлява сумата от прякото поле и полето, пречупено от ръбовете на отвора. Това пречупено поле осигурява непрекъснатост на прехода между свободното пространство и сивата зона. Когато линията на звука доближи ръба на отвора, прякото поле затихва. Изчислението е същото като за затихването от преграда в свободното пространство. Разликата в пътя δ ′, свързана с всяка обратна дифракция, е противоположна на разликата в пътя между S и R , отнесена към всеки горен ръб O , в изглед съгласно разгънато сечение (виж фигура 2.5.и). δ′ = – (SO + OR – SR) (2.5.36) Фигура 2.5.и Разликата в пътя за второто отражение Знакът „минус“ в уравнението ( 2.5.36 ) означава, че тук приемникът се счита за намиращ се в свободното пространство. Затихването поради обратна дифракция Δ retrodif се получава от уравнението ( 2.5.37 ), което е сходно на уравнението ( 2.5.21 ) с преработени означения. Δ retrodif = if (2.5.37) 0 иначе Това затихване се прилага към прекия звук всеки път, когато той „премине през“ (т.е. се отрази от) стена или сграда. Следователно нивото на звуковата мощност на фиктивния източник S ′ става: L W′ = L W + 10 × lg(1 – α r ) – Δ retrodif (2.5.38) При сложни конфигурации на разпространение, са възможни дифракции между отраженията или между приемника и отраженията. В този случай обратната дифракция от стените се изчислява чрез отчитане на пътя между източника и първата точка на дифракция R′ (считана следователно за приемник в уравнение ( 2.5.36 ). Този принцип е онагледен на фигура 2.5.й. Фигура 2.5.й Разликата в пътя при наличието на дифракция: действително сечение (горе), разгънато сечение (долу) В случай на многократни отражения се добавят отраженията, дължащи се на всяко единично отражение. 2.6. Общи разпоредби — шум от въздухоплавателни средства (ВС) 2.6.1. Определения и символи Някои важни термини са описани тук в общия им смисъл, в който се използват в настоящия документ. Списъкът не е изчерпателен; включени са само често използвани изрази и съкращения. Други са описани непосредствено след първата им поява. Математическите символи (изброени след условията) са основните, използвани в уравненията в основния текст. За други символи, използвани на отделни места както в текста, така и в допълненията, се дава определение непосредствено след появата им. На читателя се напомня периодично, че в настоящия документ думите звук(ово налягане) и шум са взаимозаменяеми. Въпреки че думата шум има субективно значение — тя обикновено се определя като „нежелан звук“ от специалистите по акустика — в областта на контрола на шума от въздухоплавателни средства обикновено тя се разбира просто като звукова енергия, предавана от акустични вълни. Символът → означава препратки към други термини, включени в списъка. Термини AIP Сборник за аеронавигационна информация и публикация Конфигурация на въздухоплавателното средство Положение на предкрилките, задкрилките и колесника. Движение на въздухоплавателното средство Долитане, отлитане или други действия на въздухоплавателно средство, които засягат експозицията на шум около летището. Данни за шума и техническите характеристики на въздухоплавателното средство Данни, описващи акустичните и техническите характеристики на различните типове самолети, които са необходими за процеса на моделиране. Те включват → връзките между шума, тягата и разстоянието (NPD) и информация, която позволява изчисляването на тягата/мощността на двигателите като функция от → полетната конфигурация . Данните обикновено се доставят от производителя на въздухоплавателното средство, но когато това не е възможно те се получават понякога от други източници. Когато не са налице данни, разглежданото въздухоплавателно средство обикновено се представя чрез адаптиране на данните за подходящо подобно въздухоплавателно средство — този подход е известен като субституция . Абсолютна височина Височина над средното морско равнище. База данни ANP Базата данни за шума и техническите характеристики на въздухоплавателните средства, включена в допълнение И. Ниво на звуковото налягане, L A , претеглено по скалата A Основна скала за нивото на звука/шумовото налягане, използвана за измерване на шума в околната среда, включително шума от въздухоплавателните средства, на която се основават повечето показатели на контура на шума. Централна пътна линия на полетна траектория Представителна или обявена пътна линия, която определя центъра на ивица от пътни линии. Базово ниво на шумово събитие Нивото на шумово събитие, отчетено от база данни NPD. Отпускане на спирачката → Начало на разбега за излитане Коригирана ефективна тяга При определен режим на двигателите (напр. EPR или N 1 ) ефективната тяга намалява заедно с плътността на въздуха при набиране на височина от въздухоплавателното средство; коригираната ефективна тяга е стойността при морското равнище. Кумулативно ниво на звуковото налягане/шума Мярка в децибели за шума, получен за определен период от време, в точка в близост до дадено летище от движението на самолети при използване на нормални работни условия и траектории на полет. Тя се изчислява чрез събиране по някакъв начин на нивата на звуковите/шумовите събития в тази точка. Сумарна или средна стойност в децибели Понякога наричани другаде „енергийни“ или „логаритмични“ (а не аритметични) стойности. Използват се, когато е уместно да се сумират или осреднят основните количества по подобие на енергията; напр. Енергиен дял, F Отношение на звуковата енергия, получена от сегмент, към енергията, получена от безкрайна полетна траектория. Зададена двигателна тяга Стойност на → свързания с шума параметър на тягата, използван за определяне от базата данни NPD на шумовите емисии. Еквивалентно (продължително) ниво на звуковото налягане, L eq Мярка за звука през продължителен период от време. Нивото на хипотетичен постоянен звук, който за определен период от време, съдържа същата обща енергия, както действителният променлив звук. Ниво на звуковото/шумовото събитие Мярка в децибели за крайното количество звук (или шум), получено от преминаващ самолет → ниво на звукова експозиция Полетна конфигурация = → Конфигурация на въздухоплавателното средство + → Параметри на полета Параметри на полета Зададена тяга на въздухоплавателното средство, скорост, ъгъл на накланяне (крен) и тегло. Траектория на полета Траекторията на даден самолет във въздуха, определена в три измерения, обикновено спрямо началото на пробега за излитане или прага за кацане. Сегмент на траекторията на полета Част от траекторията на полета на въздухоплавателно средство, представена за целите на моделирането на шума от права линия с определена дължина. Полетна процедура Последователността от работни операции, следвана от екипажа на въздухоплавателното средство или системата за управление на полета: изразена като промени в полетната конфигурация в зависимост от разстоянието по протежение на пътната линия. Профил на полета Изменението на височината на самолета по протежение на пътната линия (понякога включва и промени в → полетната конфигурация ) — описано от набор от → профилни точки Равнина на земната повърхност (или номинална равнина на земната повърхност) Хоризонтална земна повърхност през контролната точка на летището, по която обикновено се изчисляват контурите. Наземна скорост Скоростта на въздухоплавателното средство спрямо фиксирана точка върху земната повърхност. Пътна линия Вертикалната проекция на траекторията на полета върху равнината на земната повърхност. Височина Вертикалното разстояние между въздухоплавателното средство и → равнината на земната повърхност Интегрирано ниво на звуково налягане Наричано още → ниво на звукова експозиция за единично събитие . ISA Международна стандартна атмосфера — определена от ИКАО. Определя изменението на температурата, налягането и плътността на въздуха в зависимост от височината над средното морско равнище. Използва се за нормализиране на резултатите от изчисленията на конструкцията на въздухоплавателни средства и от анализа на данните от изпитвания. Странично затихване Допълнително затихване на звука в зависимост от разстоянието, което може да се дължи, пряко или косвено, на пребиваването върху земната повърхност. Значително при ниски ъгли на превишение (на въздухоплавателното средство над равнината на земната повърхност) Максимално ниво на шума/звуковото налягане Максималното ниво на звуковото налягане, достигнато по време на дадено събитие Средно морско равнище, MSL Стандартна височина на земната повърхност над морското равнище, за която се отнася → ISA. Ефективна тяга Двигателната сила, упражнявана от двигател върху фюзелажа на самолета. Шум Шумът е определен като нежелан звук. Но чрез показатели като А-претегленото ниво на звуковото налягане ( L A ) и ниво на действително възприемания шум (EPNL) нивата на звуковото налягане ефективно се преобразуват в нива на шум. Въпреки че това води до липса на прецизност, понятията звук и шум понякога се използват в този документ като взаимозаменяеми, както на други места — особено във връзка с думата ниво . Контур на шума Линията на постоянна стойност, т.е. изолинията, на кумулативното ниво на шума от въздухоплавателни средства или на показателя за шума около летище Въздействие на шума Вредното въздействие на шума върху възприемащите го; от значение е, че за въздействието на шума се съди от неговите показатели Показател за шума Мярка за дълъг период от време или кумулативен звук, който/която е свързан(а) (т.е. счита се за показател) за въздействието на шума върху хората. Освен величината на звука с него може да се отчитат донякъде и други фактори (особено час на деня). Пример за това е нивото L DEN за ден, вечер, нощ. Ниво на шума Мярка в децибели за звука, която указва неговата сила или шумност. За шума в околната среда от въздухоплавателни средства обикновено се използват две скали: А-претегленото ниво на звуковото налягане и нивото на възприемания шум. При тези скали звукът с различна честота се претегля различно, за да се имитира човешкото възприятие. Метрика на шума Израз, използван за описване на всяка мярка за количеството на шума на мястото на приемника, независимо дали става въпрос за едно-единствено събитие или за натрупване на шум през продължителен период от време. За шума от единично събитие обикновено се използват следните две мерки: максималното ниво , достигнато по време на събитието, или неговото ниво на звукова експозиция — мярка за неговата обща звукова енергия, определена чрез интегриране по време. Връзки между шума, тягата и разстоянието (NPD) и данни за тях Нивата на шумовото събитие, представени в табличен вид като функция от разстоянието под даден самолет в постоянен хоризонтален полет при контролна скорост в референтна атмосфера, за всяка от определен брой стойности за → зададената двигателна тяга . При данните се отчита ефектът на затихване на звука поради сферичното разпространение на вълните (по закона за реципрочната квадратна стойност) и поглъщането във въздуха. Разстоянието се определя перпендикулярно на полетната траектория на самолета и оста на крилата му (т.е. вертикално под въздухоплавателното средство в полет без накланяне). Свързан с шума параметър на тягата Параметър, който описва или указва двигателната сила, породена от двигател на въздухоплавателно средство, с която емисиите на шум може да са логически свързани; обикновено за такъв се приема → коригираната ефективна тяга. Той се нарича опростено „тяга“ или „зададена тяга“ навсякъде в текста. Шумова значимост Даден сегмент от полетната траектория е „шумово значим“, ако забележимо влияе върху нивото на шума от събитието. Пренебрегването на сегменти, които не са шумово значими, води до големи икономии при компютърната обработка. Наблюдател → Приемник Процедурни стъпки Предписание за полет по определен профил — стъпките включват промени в скоростта и/или височината. Точка от профила Височина на крайната точка на сегмент от полетната траектория — във вертикалната равнина над пътната линия Приемник Лице, възприемащо шума, който пристига от даден източник; главно в точка върху земната повърхност или близо до нея Референтна атмосфера Таблично представяне на коефициентите на поглъщане на звука, използвани за стандартизиране на данните NPD (виж допълнение Г ) Контролен ден Набор от атмосферни условия, въз основа на който са стандартизирани данните за шума и техническите характеристики на въздухоплавателните средства (ANP) Референтна продължителност Номинален интервал от време, използван за стандартизиране на измерванията на нивото на звукова експозиция за единични събития; равно на 1 секунда в случай на → SEL . Референтна скорост Наземна скорост на самолета, при която са нормализирани данните за NPD → SEL SEL → Ниво на звукова експозиция Ниво на звукова експозиция за единично събитие Нивото на шума, с което би се характеризирало дадено събитие, ако цялата негова звукова енергия е сгъстена равномерно в стандартен интервал от време, известен като → референтна продължителност Мека земна повърхност Земна повърхност, която е „мека“ в акустично отношение — обикновено тревна, около повечето летища. Акустично твърдите, т.е. силно отразяващи земни повърхности, включват бетона и водата. Методиката за контура на шума, описана тук, се прилага за мека земна повърхност. Звук Енергия, предавана през въздуха чрез (надлъжно) движение на вълни, която се възприема от ухото Затихване на звука Намаляването на интензитета на звука в зависимост от изминатото разстояние по пътя на разпространение. За шума от въздухоплавателни средства причините за затихването включват сферичното разпространение на вълните, поглъщането във въздуха и → страничното затихване Звукова експозиция Мярка за общата имисия на звукова енергия през определен период от време Ниво на звукова експозиция, L AE (съкращение SEL) Показател, стандартизиран в ISO 1996-1 или ISO 3891 = A-претеглено ниво на звукова експозиция за единични събития, отнесено към 1 секунда. Интензитет на звука Силата на звуковата имисия в дадена точка — по отношение на акустичната енергия (и указана от измерените нива на звуково налягане) Ниво на звуково налягане Мярка за звуковата енергия, изразена в децибели. Възприетият звук се измерва със или без „честотно претегляне“; нивата, измерени с претегляне, често се наричат → нива на шума Дължина на етапа/полета Разстояние до първото летище за кацане на заминаващо въздухоплавателно средство; приема се за показателно за теглото на въздухоплавателното средство Начало на разбега, SOR Точката върху пистата за излитане и кацане, от която заминаващото въздухоплавателно средство започва излитането си. Нарича се също „отпускане на спирачката“. Истинска въздушна скорост Действителна скорост на въздухоплавателно средство спрямо въздуха (= земната скорост при безветрие) Претеглено еквивалентно ниво на звуковото налягане, L eq,W Изменена версия на L eq , при която се придава различна тежест на шума, възникващ през различни периоди от денонощието (обикновено ден, вечер и нощ) Символи d Най-късото разстояние от точка за наблюдение до сегмент от полетна траектория d p Перпендикулярно разстояние от точка за наблюдение до полетната траектория (косото разстояние) d λ Мащабно разстояние F n Действителна ефективна тяга за двигател F n / δ Коригирана ефективна тяга за двигател h Височина на въздухоплавателното средство (над средното морско равнище) L Ниво на шумово събитие (неопределена скала) L(t) Ниво на звуковото налягане в момента t (неопределена скала) L A , L A (t) А-претеглено ниво на звуковото налягане (в момент t ) — измерено по забавената метрична скала за нивото на звуковото налягане L AE (SEL) Ниво на звукова експозиция L Amax Максимална стойност на L A (t) по време на събитие L E Ниво на звукова експозиция за единично събитие L E∞ Ниво на звукова експозиция за единично събитие, определено от базата данни NPD L EPN Ниво на действително възприемания шум L eq Еквивалентно (продължително) ниво на звуковото налягане L max Максимална стойност на L(t) по време на събитие L max,seg Максимално ниво, генерирано от даден сегмент ℓ Перпендикулярно разстояние от дадена точка на наблюдение до пътната линия lg Десетичен логаритъм N Брой сегменти или подсегменти NAT Брой събития с L max , превишаваща определен праг P Параметър на тягата в променлива L(P,d) за NPD P seg Параметър на тягата, свързан с конкретен сегмент q Разстояние от началото на сегмент до най-близката точка на подход R Радиус на завоя S Стандартно отклонение s Разстояние по протежение на пътната линия s RWY Дължина на пистата за излитане и кацане t Час t e Действителна продължителност на единично звуково събитие t 0 Контролен период за интегрираното ниво на шума V Наземна скорост V seg Еквивалентна наземна скорост за сегмент V ref Референтна наземна скорост, за която са определени данни за NPD x,y,z Локални координати x′,y′,z′ Координати на въздухоплавателното средство X ARP ,Y ARP ,Z ARP Местоположение на контролната точка на летището в географски координати z Височина на въздухоплавателното средство над равнината на земната повърхност/контролната точка на летището α Параметър, използван за изчисляване на корекцията на ограничения сегмент Δ F β Ъгъл на издигане на въздухоплавателното средство спрямо равнината на земната повърхност ε Ъгъл на накланяне на въздухоплавателното средство γ Ъгъл на набор/снижение φ Ъгъл на отклонение (параметър за странична насоченост) λ Обща дължина на сегмента ψ Ъгъл между посоката на движение на въздухоплавателното средство и посоката към наблюдателя ξ Курсов ъгъл на въздухоплавателното средство, измерен по посока на часовниковата стрелка спрямо магнитния север Λ(β,ℓ) Странично затихване въздух-земя Λ(β) Странично затихване въздух-земя на големи разстояния Γ(ℓ) Коефициент за разстояние във връзка със страничното затихване Δ Промяна или корекция в стойността на дадено количество (както е посочено в текста) Δ F Корекция за ограничен сегмент Δ I Корекция за монтажа на двигателите Δ i Претегляне за периода с индекс i от денонощието, dB Δ rev Обратна тяга Δ SOR Корекция за началото на разбега/пробега Δ V Корекция за продължителността (скоростта) Индекси 1, 2 Индекси, означаващи началните и крайните стойности на даден интервал или сегмент E Експозиция i Сумарен индекс за тип/категория въздухоплавателно средство j Сумарен индекс за пътните линии/подлинии k Сумарен индекс за сегменти макс. Максимум ref Референтна стойност seg Специфична стойност за сегмента SOR Отнасящо се за началото на разбега за излитане TO Излитане 2.6.2. Рамка за качество Точност на входящите стойности Всички входни стойности, засягащи нивото на емисиите от даден източник, включително за местоположението на източника, се определят с точност, съответстваща най-малко на неопределеност от ± 2 dB(A) в нивото на емисиите от източника (като всички други параметри остават непроменени). Използване на стойности по подразбиране При прилагането на този метод входните данни трябва да отразяват действителната употреба. По принцип не се разчита на входни стойности по подразбиране или на допускания. По-специално за получаване на полетните траектории винаги се използват съответните радарни данни, когато те са налични и са достатъчно точни. Вместо полетните траектории да се установяват от радарни данни, е приемливо да се използват входни стойности по подразбиране и допускания, ако събирането на реални данни е свързано с несъразмерно високи разходи — например за моделиране на маршрути. Качество на софтуера, използван за изчисленията Трябва да се докаже, че при използвания за извършване на изчисленията софтуер се прилагат методите, описани в настоящия документ, посредством сертифициране на резултатите спрямо тези от контролни изпитвания. 2.7. Шум от въздухоплавателни средства 2.7.1. Цел и приложно поле на документа Използват се контурни карти за посочване на обхвата и величината на въздействие на шума от въздухоплавателни средства около летищата, което се изразява чрез стойности на определен показател или индекс за шум. Контурът е линия, по чието протежение стойността на показателя е постоянна. Стойността на показателя обединява по някакъв начин всички отделни събития на излъчване на шум от въздухоплавателни средства, настъпили през определен период от време, измерван обикновено в дни или месеци. Шумът в точки върху земната повърхност от въздухоплавателни средства, изпълняващи полети до и от летище наблизо, зависи от много фактори. Основните от тях са типът на самолетите и на тяхната силова установка; използваните от самите самолети процедури за управление на тягата, задкрилките и въздушната скорост; разстоянията от съответните точки до различните полетни траектории; и местната топография и климатични условия. Летищните дейности обикновено се отнасят за различни типове самолети, различни полетни процедури и набор от експлоатационни тегла. Контурите се получават чрез математическо изчисление на повърхности от местни стойности на показателя за шума. В настоящия документ подробно се обяснява как за една контролна точка (точка на наблюдателя) се изчисляват нивата за отделните събития на излъчване на шум от въздухоплавателни средства за всеки конкретен полет или вид на полета, които впоследствие се осредняват по някакъв начин или се обединяват , за да се получат стойностите на показателя за шума в тази точка. Необходимата повърхност от стойности на показателя се получава единствено чрез повтаряне на изчисленията, нужни за различните движения на въздухоплавателните средства — като се полагат усилия, за да се постигне максимална ефективност чрез изключване на събития, които не са „от значение за шума“ (т.е. които не допринасят значително за общия шум). Когато шумът от дейности, свързани с експлоатацията на летище, не влияе съществено за общото излагане на населението на шум от въздухоплавателни средства и свързаните с тях шумови контури, тези дейности могат да бъдат изключени. Тези дейности обхващат: вертолети, рулиране, изпробване на двигатели и използване на спомагателни силови установки. Това не означава непременно, че тяхното въздействие е незначително, така че при някои обстоятелства може да се предприеме оценяване на източниците, както е посочено в точки 2.7.21 и 2.7.22. 2.7.2. Структура на документа Процесът на създаване на шумови контури е онагледен на фигура 2.7.а . Контурите се изготвят за различни цели, които определят до голяма степен изискванията за източниците и предварителната обработка на входните данни. Контурите, които описват минало шумово въздействие, може да се изготвят въз основа на действителни записи за експлоатацията на въздухоплавателни средства — за движения, тегло, измерени чрез радар полетни траектории и т.н. За контури, използвани за целите на планирането на бъдещи нужди, се разчита повече на прогнози — за трафика, пътните линии на полети, техническите характеристики на бъдещите въздухоплавателни средства и шума от тях. Фигура 2.7.а Процес на създаване на шумови контури Изчисляване на шума за единичен полет Определение за геометрия на траекторията на полета, профили на скоростта и тягата Последваща обработка; експорт на данни Изчисляване на шумови контури Натрупване на полети Независимо от източника на полетни данни, всяко отделно движение на въздухоплавателното средство при долитане или отлитане е определено по отношение на геометрията на полетната му траектория и излъчвания от него шум, тъй като то следва тази траектория (движения, които по същество са едни и същи по отношение на шума и полетната траектория, се отчитат просто чрез умножение). Шумовите емисии зависят от характеристиките на въздухоплавателното средство — главно от тягата, създадена от неговите двигатели. Препоръчаната методика включва разделяне на полетната траектория на сегменти. В раздели 2.7.3—2.7.6 се очертават елементите на методиката и се обяснява принципът на разделяне на сегменти, на който е основана тя; че шумовото ниво на наблюдаваното събитие е съвкупност от приносите на всички „шумово значими“ сегменти на полетната траектория, всеки от които може да бъде изчислен независимо от другите. В раздели 2.7.3—2.7.6 се очертават и изискванията към входните данни за изготвянето на набор от шумови контури. Подробни спецификации за необходимите оперативни данни се дават в допълнение А . В раздели 2.7.7—2.7.13 се описва как от предварително обработените входни данни се изчисляват сегментите на полетната траектория. Това включва (прилагането на) анализ на летателните характеристики на въздухоплавателните средства, уравненията за който се разглеждат подробно в допълнение Б . Полетните траектории подлежат на значителни изменения — въздухоплавателните средства, следващи някакъв маршрут, се разпръсват по ивица от траектории вследствие на различията в атмосферните условия, теглото на въздухоплавателните средства, работните процедури, наложените ограничения от контрола на въздушното движение и др. Това се взема предвид, като всяка полетна траектория се описва статистически — като централна или „опорна“ траектория, която се придружава от набор от разпръснати траектории. Това също е обяснено в раздели 2.7.7—2.7.13 с препратки към допълнителна информация в допълнение В . В раздели 2.7.14—2.7.19 са посочени стъпките при изчисляването на нивото на шума от единично събитие — т.е. на шума, породен в точка върху земната повърхност от едно движение на въздухоплавателно средство. В допълнение Г се разглежда преизчисляването на данните за шума, тягата и разстоянието (NPD) при условия, различаващи се от референтните. В допълнение Д се обяснява акустичният диполен източник, използван в модела за определяне на звуковото излъчване от сегменти с определена дължина от полетната траектория. За целите на моделирането на връзките, описани в глави 3 и 4, са необходими освен съответните полетни траектории и подходящи данни за шума и техническите характеристики на въпросното въздухоплавателно средство. Основното изчисление се отнася до определянето в една контролна точка на нивото на шумово събитие за едно движение на въздухоплавателно средство. То трябва да се повтори за всички движения на въздухоплавателни средства за всяка точка от предписаното множество от точки, покриващо очаквания обхват на изискваните шумови контури. Във всяка точка нивата на шумово събитие се обединяват или осредняват по някакъв начин, за да се получи „кумулативното ниво“ или стойността на показателя за шума. Тази част на процеса е описана в раздели 2.7.20 и 2.7.23—2.7.25 . В раздели 2.7.26—2.7.28 се обобщават вариантите и изискванията за съответствие на шумовите контури с множествата от стойности на показателя за шума. Те съдържат указания за изготвяне на контурите и последваща обработка. 2.7.3. Концепцията за сегментиране За всяко конкретно въздухоплавателно средство базата данни NPD съдържа основни връзки между шума, тягата и разстоянието. Те определят, за постоянен праволинеен полет с референтна скорост при определени референтни атмосферни условия и при определена полетна конфигурация, възприеманите нива на шумовото събитие — както максималното, така и интегрираното по време, пряко под въздухоплавателното средство ( 6 ) като функция от разстоянието. За целите на моделирането на шума особено важна е двигателната тяга, която се представя от свързан с шума параметър на тягата ; като такъв параметър обикновено се използва коригираната ефективна тяга . Определените от базата данни нива за основните събития се коригират, за да се отчетат: на първо място, разликата между действителните (т.е. моделираните) и референтните атмосферни условия, както и (в случая с нивата на звукова експозиция) скоростта на въздухоплавателното средство; и второ, разликата между звука, излъчван надолу и странично — за изчислителни точки, които не са точно под въздухоплавателното средство. Втората разлика се дължи на страничната насоченост (влияние на монтажа на двигателите) и страничното затихване . Така коригираните нива на шумовото събитие са валидни обаче само за общия шум от въздухоплавателното средство в постоянен хоризонтален полет. Сегментирането е процес, чрез който препоръчаният модел за шумов контур адаптира данните за NPD и страничните данни за безкрайна траектория с оглед изчисляване на шума, достигащ до приемник, от нееднородна полетна траектория, т.е. такава по протежението на която полетната конфигурация на въздухоплавателното средство се променя. За да се изчисли нивото на шумовото събитие от движението на въздухоплавателно средство, полетната траектория се представя чрез набор от последователни праволинейни сегменти, всеки от които може да се разглежда като определена част от безкрайна траектория, за която са известни NPD и страничните корекции. Максималното ниво на събитието представлява просто най-голямата от стойностите за отделните сегменти. Интегрираното по време ниво на цялото шумово събитие се изчислява, като се сумира шумът, получен от достатъчен брой сегменти, т.е. тези, които допринасят значително за общия шум от събитието. Методът за оценка на шума, с който един ограничен сегмент допринася за интегрираното ниво на събитието, е чисто емпиричен. Енергийният дял F — шумът за сегмента, изразен като част от общия шум за безкрайната траектория — се описва от сравнително прост израз, който отчита надлъжната насоченост на шума от въздухоплавателното средство и „виждането“ от приемника на сегмента. Една от причините, поради която обикновено е достатъчен прост емпиричен метод, е, че по правило най-много шум идва от най-близкия, обикновено съседен сегмент — за който най-близката точка на подход (CPA) до приемника е разположена в сегмента (не в един от неговите краища). Това означава, че е възможно оценките за шума от несъседни сегменти да бъдат все по-приблизителни, тъй като тези сегменти са все по-далече от приемника, без това да компрометира значително точността. 2.7.4. Полетни траектории: пътни линии и профили В контекста на моделирането, полетната траектория (или крива) е пълно описание на движението на въздухоплавателното средство в пространството и времето ( 7 ) . Това, заедно с двигателната тяга (или друг свързан с шума параметър на тягата), е информацията, необходима за изчисляване на излъчения шум. Пътната линия е вертикалната проекция на полетната траектория върху земната повърхност. Тя се съчетава с вертикалния профил на полета за построяване на триизмерната (3-D) траектория. За моделирането чрез сегментиране се изисква полетната траектория на всяко отделно движение на въздухоплавателното средство да бъде описана чрез последователност от съседни праволинейни сегменти. Начинът, по който се извършва сегментирането, се определя от необходимостта от компромис между точност и ефективност — необходимо е достатъчно близко приближение до действителната изкривена траектория, като същевременно се сведат до минимум изчислителната тежест и изискванията за данните. Всеки сегмент трябва да бъде определен от геометричните координати на неговите крайни точки и свързаните параметри за скоростта и двигателната тяга на въздухоплавателното средство (от които зависят звуковите емисии). Полетната траектория и двигателната тяга могат да бъдат определени по различни начини, основните от които включват: а) синтез чрез последователност от процедурни стъпки; и б) анализ на измерените данни за профила на полета. За синтез на полетната траектория (буква а) се изисква познаване на (или допускания за) пътните линии и тяхното странично разсейване, теглото на въздухоплавателното средство, скоростта, процедурите за управление на задкрилките и тягата, превишението на летището, вятъра и температурата на въздуха. Уравненията за изчисляване на профила на полета от изискваната тяга и аеродинамичните параметри са дадени в допълнение Б . Всяко уравнение съдържа коефициенти (и/или константи), които се основават на емпирични данни за всеки конкретен тип въздухоплавателни средства. Уравненията за аеродинамичните характеристики в допълнение Б позволяват разглеждане на всяка приемлива комбинация от експлоатационно тегло и полетна процедура за въздухоплавателното средство, включително експлоатация с различни стойности на брутното излетно тегло. Анализът на измерените данни (буква б), например от полетни записващи устройства, радари или друго оборудване за проследяване на въздухоплавателни средства, включва „обратен инженеринг“, т.е. процес, който е обратен на синтеза (буква а). Вместо да се определя състоянието на въздухоплавателното средство и силовата установка в краищата на сегментите от полетната траектория чрез интегриране на въздействието на двигателната и аеродинамичните сили, действащи върху фюзелажа, се изчисляват силите чрез диференциране на промените във височината и скоростта на фюзелажа. Процедурите за обработка на информация за траекторията на полета са описани в раздел 2.7.12. В краен резултат от приложеното моделиране на шума теоретично е възможно независимото представяне на всеки отделен полет; това би гарантирало точното съобразяване с пространственото разсейване на полетните траектории — което може да бъде твърде значително. Същевременно с оглед на това подготовката на данните и необходимото компютърно време за тяхната обработка да останат в разумни граници, обичайна практика е ивиците от полетни траектории да се представят чрез малък брой странично изместени „подлинии“. (Вертикалното разсейване обикновено се представя в задоволителна степен, като се отчита влиянието на изменението на теглото на въздухоплавателното средство върху вертикалните профили на полет.) 2.7.5. Шум и технически характеристики на въздухоплавателното средство Базата данни ANP, посочена в допълнение И, обхваща повечето съществуващи типове въздухоплавателни средства. Типове или варианти въздухоплавателни средства, за които понастоящем не са посочени данни, могат да бъдат представени най-добре от данни за други, обикновено подобни въздухоплавателни средства, които са посочени. Базата данни ANP включва процедурни стъпки „по подразбиране“, за да се позволи построяването на полетни профили за поне една обща процедура за намаляване на шума при отлитане. По-новите записи в базата данни се отнасят за две различни процедури за намаляване на шума при отлитане. 2.7.6. Данни за летищата и въздухоплавателните средства Специфичните за конкретния случай данни, от които се изчисляват шумовите контури в сценария за определено летище, включват посочените по-долу. Общи данни за летището — Контролна точка на летището (обикновено за установяване на местоположението на летището в подходяща географска координатна система). Контролната точка се задава като начало на местната декартова координатна система, използвана от изчислителната процедура. — Референтна абсолютна височина на летището (= височина на контролната точка на летището). Това е абсолютната височина на номиналната равнина на земната повърхност, върху която се определят шумовите контури при отсъствието на топографски корекции. — Средни метеорологични параметри в или близо до контролната точка на летището (температура, относителна влажност, средна скорост и посока на вятъра). Данни за пистите за излитане и кацане За всяка писта за излитане и кацане (ПИК): — означение на ПИК — контролна точка на ПИК (център на пистата, изразен в местни координати) — дължина, посока и среден градиент на ПИК — местоположение на началото на разбега за излитане и прага за кацане ( 8 ) . Данни за пътната линия Пътната линия на въздухоплавателно средство се описва чрез поредица от координати в (хоризонталната) равнина на земната повърхност. Изборът на източник на данни за пътната линия зависи от това дали са налични такива радарни данни. Ако те са налични, чрез статистическия им анализ се установяват надеждна централна пътна линия и подходящи свързани (разпръснати) подлинии. Ако не са, централната пътна линия обикновено се получава от подходяща процедурна информация — например като се използват стандартни процедури за излитане по прибори съгласно публикации за аеронавигационна информация. Това конвенционално описание включва следната информация: — означение на ПИК, от която пътната линия води началото си — описание на началото на пътната линия (начало на разбега за излитане, праг за кацане) — дължина на сегментите (за завои — радиус и промяна на посоката). Това е минимално необходимата информация, за да се определи основната (централна) пътна линия. Но за средните нива на шума, изчислени въз основа на предположението, че въздухоплавателното средство следва точно обявения маршрут, са възможни локализирани грешки от няколко децибели. Така че трябва да се представи страничното разсейване, във връзка с което е необходима следната допълнителна информация: — широчина на ивицата от траектории (или други статистически данни за разсейването) във всеки край на сегмент — брой пътни подлинии — разпределение на движенията, перпендикулярни на централната пътна линия. Данни за въздушното движение Данните за въздушното движение са: — обхванатият период от време и — броят на движенията (долитане или отлитане) за всеки тип въздухоплавателно средство по всяка пътна линия на полет, подразделен по: (1) час на деня, както е уместно за определени дескриптори за шума, (2) експлоатационно тегло или дължина на етапите на полета — за отлитания; (3) работни процедури, ако е необходимо. За повечето дескриптори за шума се изисква събитията (т.е. движенията на въздухоплавателните средства) да са определени като средни дневни стойности през определени периоди от денонощието (напр. ден, вечер и нощ) — вж. раздели 2.7.23—2.7.25 . Топографски данни Теренът около повечето летища е относително равен. Това обаче не винаги е така и там понякога може да се наложи да се вземат предвид промените в релефа на терена спрямо референтното превишение на летището. Влиянието на релефа на терена може да е особено важно в близост до траектории на подход, където въздухоплавателното средство лети на относително ниска височина. Данните за релефа на терена обикновено се предоставят като набор от координати ( x,y,z ) за правоъгълна мрежа с определена стъпка. Параметрите на мрежата за релефа обаче вероятно ще се различават от тези на мрежата, използвана за изчисляване на шума. Ако това е така, може да се използва линейна интерполация за изчисляване на приблизителните координати z в последната. Цялостният анализ на влиянието на силно неравен терен върху разпространение на звука е сложен и е извън обхвата на настоящия метод. Умерената неравност може да се вземе предвид, като се приеме „псевдоравна“ земна повърхност; т.е. просто да се повдигне или спусне хоризонталната равнина на земната повърхност до височината на местната земна повърхност (спрямо референтната земна повърхност) във всяка изчислителна точка (виж раздел 2.7.4). Референтни условия Международните данни за шума и техническите характеристики (ANP) на въздухоплавателните средства са нормализирани при стандартни референтни условия, които са широко използвани за проучвания на летищния шум (виж допълнение Г ). Референтни условия за данните за шума и техническите характеристики 1) Атмосферно налягане : 101,325 kPa (1 013,25 mb) 2) Поглъщане във въздуха : коефициенти на поглъщане, посочени в таблица Г-1 от допълнение Г 3) Валеж : няма 4) Скорост на вятъра : по-малко от 8 m/s (15 възела) 5) Наземна скорост : 160 възела 6) Местен терен : равен, мека земна повърхност без големи структури или други отразяващи обекти в рамките на няколко километра от пистите за въздухоплавателни средства. Стандартизираните измервания на шума от въздухоплавателни средства се извършват на 1,2 m над земната повърхност. Не е необходимо обаче специално да се отчита това, тъй като за целите на моделирането може да се приеме, че нивото на шумовите събития е относително независимо от височината на приемника ( 9 ) . Сравнението на изчислените и измерените нива на шума в летищата показва, че данните от базата NPD могат да се приемат за приложими, когато средните условия в близост до повърхността са: — температурата на въздуха е под 30 °C; — произведението на температурата на въздуха (в °C) и относителната влажност (в %) е по-голямо от 500; — скоростта на вятъра е по-малко от 8 метра в секунда (15 възела). Счита се, че на тези условия отговарят повечето от големите летища в света. В допълнение Г се дава метод за извеждане от данните от базата NPD на средните местни условия, които не попадат в нейния обхват, но в крайни случаи се препоръчва обръщане към съответните производители на самолети за консултация. Референтни условия за данните за аеродинамичните характеристики и двигателите на самолети 1) Превишение на ПИК : средното морско равнище 2) Температура на въздуха : 15 °C 3) Брутно излетно тегло : съгласно определеното като функция от дължината на етапа на полета в базата данни ANP 4) Брутно тегло при кацане : 90 процента от максималното брутно тегло при кацане 5) Двигатели, доставящи тяга : всички Въпреки че данните за аеродинамиката и двигателите в ANP се основават на тези условия, те могат да бъдат използвани като таблични за отклоняващи се от референтните стойности превишения на ПИК и средни температури на въздуха в държави, които са страни в Европейската конференция за гражданска авиация (ЕКГА), без това да повлияе значително върху точността на изчислените контури на кумулативното средно ниво на шума (виж допълнение Б ). Базата данни ANP представя в табличен вид данни за аеродинамичните характеристики в зависимост от брутното тегло при излитане и кацане, посочено в позиции 3 и 4 по-горе. Въпреки че за изчисляването на кумулативния шум не е необходимо коригиране на самите данни за аеродинамичните характеристики за други стойности на брутното тегло, изчисляването на профила на полета при излитане и набора на височина, като се използват процедурите, описани в допълнение Б , трябва да се основава на подходящо експлоатационно брутно излетно тегло. 2.7.7. Описание на траекторията на полета Във връзка с модела на шума се изисква всяко отделно движение на въздухоплавателното средство да се опише с неговата триизмерна полетна траектория и с променящата се двигателна тяга и скорост по нейното протежение. По правило едно моделирано движение представлява част от общия трафик на летището — например брой на (предполагаемите) идентични движения на въздухоплавателни средства от същия тип, със същото тегло и по същата работна процедура по единична пътна линия. Тази пътна линия може да бъде сама по себе си една от няколкото разсеяни „подлинии“, използвани за моделиране на ивицата от действителни пътни линии по определен маршрут. Всички те — ивиците от пътни линии, вертикалните профили и работните параметри на въздухоплавателните средства — се определят от входните данни за сценария — в съчетание с данните за въздухоплавателните средства от базата данни ANP. Данните за шума, тягата и разстоянието (от базата данни ANP) определят шума от въздухоплавателни средства, преминаващи по идеализирани хоризонтални полетни траектории с безкрайна дължина при постоянна скорост и тяга. С цел адаптиране на тези данни за полетни траектории в района на терминала, които се характеризират с чести промени на тягата и скоростта, всяка траектория се разделя на праволинейни сегменти с определена дължина; след това техните приноси за шума се сумират в местоположението на наблюдателя, т.е. в контролната точка. 2.7.8. Връзки между траекторията и конфигурацията на полета Триизмерната полетна траектория на движението на въздухоплавателното средство определя геометричните аспекти на излъчването и разпространението на звук между въздухоплавателното средство и наблюдателя. За конкретно тегло на въздухоплавателното средство и при конкретни атмосферни условия траекторията на полета се определя изцяло от последователността от изменения в тягата, задкрилките и височината, които се осъществяват от пилота (или от автоматична система за управление на полета) с цел да се следва маршрутът и да се поддържа височината и скоростта, посочени от органа за контрол на въздушното движение (КВД) — в съответствие със стандартните работни процедури на оператора на въздухоплавателното средство. Тези инструкции и действия разделят траекторията на полета на отделни фази, които представляват естествени сегменти. В хоризонталната равнина те включват праволинейни участъци, определени като разстояние до следващия завой, и завои, определени от радиуса и промяната на курсовия ъгъл. Във вертикалната равнина сегментите се определят от времето и/или разстоянието, необходими за постигане на нужните промени в скоростта на движение напред и/или височината при определен режим за тягата и положение на задкрилките. Съответните вертикални координати често се наричат профилни точки . За моделирането на шума се получава информация за полетната траектория или чрез синтез от набор от процедурни стъпки (т.е. тези, следвани от пилота), или чрез анализ на радарни данни — физически измервания на действителната траектория на полета. Независимо от използвания метод както хоризонталната, така и вертикалната форма на полетната траектория се свеждат до сегментирани форми. Нейната хоризонтална форма (т.е. нейната двуизмерна проекция върху земната повърхност) представлява пътната линия, определена от входящия или изходящия маршрут. Нейната вертикална форма, определена от профилните точки, и свързаните с тях параметри на полета — скорост, ъгъл на накланяне и зададена тяга, заедно определят профила на полета , който зависи от полетната процедура , предписвана обикновено от производителя на въздухоплавателното средство и/или оператора. Траекторията на полета се построява чрез сливане на двуизмерния профил на полета с двуизмерната пътна линия, за да се образува последователност от триизмерни сегменти на траекторията. Следва да се припомни, че за даден набор от процедурни стъпки профилът зависи от пътната линия; например при една и съща тяга и скорост на въздухоплавателното средство скороподемността му е по-малка в завои, отколкото в праволинеен полет. Въпреки че в настоящото ръководство се обяснява как да се вземе предвид тази зависимост, трябва да се признае, че това обикновено е свързано с много голямо увеличение на изчисленията и ползвателите могат да предпочетат да приемат, че за целите на моделирането на шума профилът на полета и пътната линия могат да се разглеждат като независими; т.е. че профилът за набор на височина не се влияе от завои. Важно е обаче да се определят промените в ъгъла на накланяне, необходими за завои, тъй като това е от голямо значение за насочеността на звуковите емисии. Шумът, получени от даден сегмент от траекторията на полета, зависи от геометрията на сегмента спрямо наблюдателя и от полетната конфигурация на въздухоплавателното средство. Те обаче са взаимосвързани — промяна в едната причинява промяна в другата и е необходимо да се гарантира, че във всички точки по траекторията конфигурацията на въздухоплавателното средство съответства на движението му по нея. При синтеза на траекторията на полета, т.е. когато тя се построява от набор от „процедурни стъпки“, които описват направения от пилота избор относно двигателната тяга, ъгъла на задкрилките, и ускорението/вертикалната скорост, трябва да се изчисли движението. При анализа на траекторията на полета се касае за обратния случай: трябва да се установи зададената двигателна тяга въз основа на наблюдаваното движение на самолета — определено от радарни данни или понякога при специални проучвания — от данни от полетни записващи устройства на въздухоплавателното средство (макар че в последния случай двигателната тяга обикновено е част от данните). И в двата случая при изчисляването на шума трябва да бъдат взети предвид координатите и параметрите на полета в крайните точки на всички сегменти. Допълнение Б съдържа уравнения за връзката между силите, действащи върху въздухоплавателното средство, и движението му и се обяснява как се решават те, за да определят свойствата на сегментите, от които се състои полетната траектория. Различните видове сегменти (и разделите от допълнение Б , където се разглеждат те) са разбег за излитане (Б5), набор на височина при постоянна скорост (Б6), намаляване на тягата (Б7), набор на височина с ускорение и прибиране на задкрилките (Б8), набор на височина след прибиране на задкрилките (Б9), снижаване и отрицателно ускорение (Б10) и финален подход за кацане (Б11). Неизбежно практическото моделиране включва различни степени на опростяване — изискването за това зависи от естеството на приложението, значението на резултатите и наличните ресурси. Общо опростяващо допускане дори при най-прецизните приложения е, че когато се взема предвид разсейването на пътните линии се приема, че полетните профили и конфигурации по всички пътни подлинии са същите като тези за централната пътна линия. Тъй като трябва да се използват най-малко 6 пътни подлинии (виж раздел 2.7.11), това силно намалява изчисленията за сметка на пределно малко влошаване на точността. 2.7.9. Източници на данни за траекторията на полета Радарни данни Въпреки че от полетните записващи устройства на въздухоплавателните средства могат да се получат данни с много високо качество, това е трудно осъществимо за целите на моделирането на шума и радарните данни се считат за най-лесно достъпния източник на информация за действителната траектория на полетите при летищата ( 10 ) . Понеже обикновено са на разположение данни от системи за мониторинг на шума на летищата и полетните траектории, сега те все повече се използват за целите на моделирането на шума. Вторичният обзорен радар представя траекторията на полета на дадено въздухоплавателно средство като последователност от координати за местоположението на интервали, равни на периода на завъртане на радарната антена — обикновено около 4 секунди. Местоположението на въздухоплавателното средство над земната повърхност се определя в полярни координати — разстояние и азимут — въз основа на отразения радарен сигнал (въпреки че системата за наблюдение обикновено преобразува тези координати в декартови); височината му ( 11 ) се измерва от собствения висотомер на самолета и се предава на компютъра за КВД чрез задействан от радара транспондер. На този метод обаче са присъщи значителни грешки в определянето на местоположението, дължащи се на радиосмущения и на ограничената разделителна способност за данни (макар че това не е от значение за предвиденото му използване за целите на контрола на въздушното движение). Поради това, ако е нужна траекторията на полета за конкретно движение на въздухоплавателно средство, данните трябва да се филтрират, като се използва подходящ метод за изглаждаща крива. За целите на моделирането на шума обичайното изискване обаче е статистически да се опише ивица от полетни траектории; например за всички движения по даден маршрут, или само за тези на въздухоплавателни средства от определен тип. Тук измервателните грешки, свързани със съответните статистически данни, могат да се сведат до незначителни чрез процесите на усредняване. Процедурни стъпки В много случаи не е възможно полетни траектории да се моделират въз основа на радарни данни, понеже необходимите ресурси не са налице или защото сценарият е за бъдещ момент, за който няма съответни радарни данни. При липса на радарни данни или когато използването им е неподходящо, полетните траектории трябва да се определят въз основа на материали с оперативни насоки — например инструкциите, давани на екипажите на въздухоплавателни средства чрез сборници за аеронавигационна информация и публикация (AIP) и ръководства за работа — наричани тук процедурни стъпки . При необходимост се искат съвети от органите за контрол на въздушното движение и операторите на въздухоплавателни средства относно тълкуването на тези материали. 2.7.10. Координатни системи Местната координатна система Местната координатна система ( x,y,z ) е декартова с начало (0,0,0) в контролната точка на летището ( X ARP ,Y ARP ,Z ARP ), където Z ARP е референтната абсолютна височина на летището и z = 0 определя номиналната равнина на земната повърхност, върху която обикновено се изчисляват шумовите контури. Курсовият ъгъл на въздухоплавателното средство ξ в равнината xy се измерва по посока на часовниковата стрелка спрямо магнитния север (виж фигура 2.7.б ). Всички местоположения на наблюдатели (т.е. контролни точки), базовата изчислителна мрежа и точките от шумовите контури се изразяват в локални координати ( 12 ) . Фигура 2.7.б Локална координатна система ( x,y,z ) и координата s , отнасяща се за пътните линии Номинална равнина на земната повърхност (x, y, z) (Начало: контролната точка на летището (ARP) sОтлитане Пътна линия sПодход Писта Система от координати, отнасящи се за пътните линии Тези координати са специфични за всяка пътна линия и представляват разстоянието s , измерено по протежение на пътната линия в посоката на полета. За пътните линии за излитане s се измерва от началото на разбега за излитане, а за пътните линии за подход — от прага за кацане. Така s става отрицателно в зони — зад началото на разбега за излитане — за излитане и — преди пресичането на прага за кацане на пистата — за подход. Оперативните параметри на полета като височина, скорост и зададена тяга се изразяват като функции на s . Координатна система на въздухоплавателното средство Свързаната с въздухоплавателното средство декартова координатна система ( x′,y′,z′ ) е с начало настоящото му местоположение. Системата от оси се определя от ъгъла на набор γ, посоката на полета ξ и ъгъла на накланяне ε (виж фигура 2.7.в ). Фигура 2.7.в Координатна система ( x′,y′,z′ ), свързана с въздухоплавателното средство Отчитане на топографията В случаите, когато трябва да бъде взета под внимание топологията (виж раздел 2.7.6), координатата z за височината на въздухоплавателното средство трябва да бъде заменена от z′ = z – z o (където z o е координатата z на местоположението O на наблюдателя), когато се определя приблизително разстоянието d. Геометрията между въздухоплавателното средство и наблюдателя е показана на фигура 2.7.г . За определения на d и ℓ виж раздели 2.7.14—2.7.19 ( 13 ) . Фигура 2.7.г Височина на земната повърхност по протежение (вляво) и напречно (вдясно) на пътна линия (Номиналната равнина на земната повърхност z = 0 преминава през контролната точка на летището. O е местоположението на наблюдателя, т.е. контролната точка) 2.7.11. Пътни линии Централни пътни линии Централната пътна линия определя центъра на ивицата от пътни линии, следвани от въздухоплавателното средство, използващо определен маршрут. За целите на моделирането на шума от въздухоплавателни средства тя е определена или: i) от предписания за експлоатацията, като например инструкциите, давани на пилотите в AIP; или ii) чрез статистически анализ на радарни данни, както е обяснено в раздел 2.7.9 — когато се разполага с такива това и уместно за нуждите на изследването с цел моделиране. Построяването на пътната линия въз основа на инструкциите за експлоатация обикновено е сравнително просто, тъй като те предписват последователност от участъци, които са или праволинейни — определени от дължината и курсовия ъгъл, или кръгови дъги, определени от скоростта на завиване и промяната в курсовия ъгъл; виж фигура 2.7.д за илюстрация. Фигура 2.7.д Геометрия на пътната линия, изразена като последователност от завои и праволинейни сегменти стандартна процедура за излитане по прибори праволинеен сегмент сегмент със завой праволинеен сегмент Получаването на централната пътна линия от радарни данни е по-сложно, тъй като първо — завоите в действителност се извършват с променлива скорост, второ — тази линия се размива от разсейването на данните. Както бе посочено, все още не са разработени формализирани процедури и обичайна практика е сегментите — праволинейни или изкривени, да се привеждат в съответствие със средните позиции, изчислени въз основа на радарните данни за сечения по протежение на маршрута през определени интервали от време. В бъдеще вероятно ще бъдат разработени компютърни алгоритми за изпълнението на тази задача, но понастоящем моделиращият решава как да използва наличните данни, за да се извлече максимална полза от тях. От съществено значение е, че скоростта и радиусът на завиване на въздухоплавателното средство определят ъгъла на накланянето му и, както ще се покаже в раздел 2.7.19, несиметричността на излъчването на шум около траекторията на полета, както и местоположението на самата траектория на полета определят шума върху земна повърхност. Теоретично, плавният преход от праволинеен полет към завой с фиксиран радиус би изисквал незабавното накланяне под определен ъгъл ε, което е физически невъзможно. В действителност е нужно известно време, докато ъгълът на накланяне достигне стойността, необходима за поддържане на определената скорост и радиус r на завоя, през което време този радиус намалява от безкраен до r . За целите на моделирането може да се пренебрегне преходът до определената стойност на радиуса и да се приеме, че ъгълът на накланяне се увеличава постоянно от нула (или друга начална стойност) до ε в началото на завоя и до следващата стойност на ε в края на завоя ( 14 ) . Разсейване на пътните линии Когато това е възможно, определенията за страничното разсейване и представителните пътни подлинии се основават на вече натрупания опит от проучваното летище; обикновено чрез анализ на извадки от радарните данни. Първата стъпка е данните да се групират по маршрути. Пътните линии за отлитане се характеризират със значително странично разсейване, което трябва да бъде взето под внимание с оглед на точно моделиране. Маршрутите на долитане обикновено се сливат в много тясна ивица около траекторията на финалния подход и обикновено е достатъчно всички долитания да бъдат представени с една единствена пътна линия. Ако ивицата от пътни линии за долитане обаче е широка в рамките на района на шумовите контури, може да се наложи тя да бъде представена от пътни подлинии по същия начин както за маршрутите за отлитане. Обичайна практика е данните за единичен маршрут да се третират като извадка от единична статистическа съвкупност; т.е. да бъдат представлявани от една централна пътна линия и един набор от разпръснати подлинии. Ако при инспекцията се констатира обаче, че данните за различните категории въздухоплавателни средства или операции се различават значително (напр. ако големите и малките въздухоплавателни средства съществено се различават по радиуси на завоите), може да бъде желателно по-нататъшно подразделяне на данните по различни ивици. За всяка ивица се определя страничното разсейване на пътните линии като функция от разстоянието от началната точка; след това движенията се разпределят между централната пътна линия и подходящ брой разпръснати подлинии въз основа на статистическите данни за разпределението. Тъй като обикновено е неблагоразумно да се пренебрегват последиците от разсейването на пътните линии, при липса на измервателни данни за ивицата се определя номинално странично разпространение по протежение и перпендикулярно на централната пътна линия чрез конвенционална функция на разпределение. Изчислените стойности на показателите за шума не зависят особено от точната форма на страничното разпределение: нормалното разпределение (на Гаус) предоставя адекватно описание на много ивици от пътни линии, измерени с радар. Обикновено се използва дискретно приближение от 7 точки (т.е. представящи страничното разсейване на 6 пътни подлинии, разположени на еднакво разстояние една от друга около централната пътна линия). Разстоянието между пътните подлинии зависи от стандартното отклонение на функцията за страничното разсейване. За нормално разпределени пътни линии със стандартно отклонение S , 98,8 % линиите са разположени в коридор с граници, намиращи се на ± 2,5 × S . Таблица 2.7.а дава разстоянията между 6-те пътни подлинии и процента на общите движения, отнасящи се за всяка от тях. В допълнение В се дават стойностите за други номера на пътните подлинии. Таблица 2.7.а Проценти на движенията за нормална функция на разпределение със стандартно отклонение S за 7 пътни подлинии на полет (централната пътна линия е подлиния 1). Номер на пътната подлиния Местоположение на пътната подлиния Процент на движенията по пътната подлиния 7 -2,14× S 3 % 5 -1,43× S 11 % 3 -0,71× S 22 % 1 0 28 % 2 0,71× S 22 % 4 1,43× S 11 % 6 2,14× S 3 % Стандартното отклонение S е функция от координатата s по протежение на централната пътна линия. То може да бъде посочено — заедно с описанието на централната пътна линия — в информационния лист за пътната линия на полета, показан в допълнение А3 . При липсата на показатели за стандартното отклонение — например от радарни данни, описващи сравними пътни линии — се препоръчват следните стойности: За пътни линии, включващи завои на по-малко от 45 градуса: S(s) = 0,055 · s – 150 for 2 700 m ≤ s ≤ 30 000 m (2.7.1) S(s) = 1 500 for s > 30 000 m За пътни линии, включващи завои на повече от 45 градуса: S(s) = 0,128 · s – 420 for 3 300 m ≤ s ≤ 15 000 m (2.7.2) S(s) = 1 500 m for s > 15 000 m По практически причини S(s) се приема за нула между началото на разбега за излитане и s = 2 700 m или s = 3 300 m, в зависимост от големината на завоя. Маршрути, включващи повече от един завой, се третират съгласно уравнение (2.7.2). За долитания страничното разсейване може да бъде пренебрегнато в рамките на 6 000 m от опирането, т.е. кацането на ВС върху пистата. 2.7.12. Профили на полетите Профилът на полета представлява описание на движението на въздухоплавателното средство във вертикалната равнина над пътната линия по отношение на неговото местоположение, скорост, ъгъл на накланяне и зададена двигателна тяга. Една от най-важните задачи, пред които е изправен ползвателят на модела, е определянето на полетния профил на въздухоплавателното средство така, че то в достатъчна степен да отговаря на изискванията на приложението за моделиране — да е ефикасно и да не отнема твърде много време и ресурси. Естествено, за да се постигне висока степен на точност, профилите трябва да отразяват прецизно представляваните от тях операции на въздухоплавателните средства. За целта са необходими надеждни данни за атмосферните условия, типовете и вариантите въздухоплавателни средства, експлоатационните тегла и работните процедури — измененията в режима за тягата и положението на задкрилките, както и компромисите между промените във височината и скоростта — всички те подходящо осреднени за периода(ите), представляващ(и) интерес. Често такава подробна информация не е налице, но това не е непременно пречка; дори ако е, моделиращият трябва да направи преценка, за да балансира точността и детайлността на входящата информация с нуждите за получаване на шумови контури и с тяхното използване. Синтезът на полетни профили от „процедурни стъпки“, получени от базата данни ANP или от операторите на въздухоплавателни средства, е описан в раздел 2.7.13 и допълнение Б . В резултат от този процес — обикновено единственият, до който може да прибегне моделиращият, когато не разполага с радарни данни — се получават както геометрията на траекторията на полета, така и съответните изменения в скоростта и тягата. Обикновено би могло да се приеме, че всички (подобни) въздухоплавателни средства следват профила на централната пътна линия в ивица от пътни линии независимо дали им е определена тази линия или разпръсната подлиния. Освен базата данни ANP, която предоставя информация по подразбиране относно процедурните стъпки, операторите на въздухоплавателни средства са най-добрият източник на надеждна информация — например за използваните от тях процедури и за обичайните експлоатационни тегла. За отделните полети полетното записващо устройство (FDR) на въздухоплавателното средство е източникът смятан за „златен стандарт“, от който може да се получи цялата важна информация. Но дори когато тези данни са на разположение, предварителната им обработка е сложна задача. Ето защо, както и в съответствие с необходимостта от икономии при моделирането, обичайното практическо решение е да се направят информирани допускания за средното тегло и основните работни процедури. Трябва да се внимава преди приемането на процедурни стъпки по подразбиране, предвидени в базата данни ANP (приемани обикновено, когато действителните процедури не са известни). Това са стандартизирани процедури, които са широко използвани, но е възможно да не се използват от операторите в конкретни случаи. Основен фактор е определянето на тягата при излитане (и понякога при набор на височина), което може да зависи до известна степен от преобладаващите обстоятелства. По-специално, обичайна практика е нивото на тягата да се намалява по време на излитане (спрямо максималната възможна) с цел удължаване на експлоатационния срок на двигателя. В допълнение Б се дават насоки относно представянето на обичайната практика; така в общия случай се получават по-реалистични контури, отколкото ако се приеме, че тягата е максимална. При все това, ако например пистите за излитане и кацане са къси и/или средните температури на въздуха са високи, допускането за пълна тяга вероятно е по-реалистично. При моделирането на действителни сценарии подобрена точност може да бъде постигната чрез използване на радарни данни в допълнение или замяна на тази обявена информация. Полетните профили могат да бъдат определени въз основа на радарни данни по подобен начин както страничните централни пътни линии, но само след разделяне на трафика по типове и варианти въздухоплавателни средства, а понякога — по тегло или дължина на етапите на полета (но не по разсейване) — за получаване за всяка подгрупа на среден профил за височината и скоростта спрямо изминатото наземно разстояние. Отново при последващото обединяване с пътните линии този единичен профил обикновено се отнася за централната пътна линия и подлиниите по същия начин. Като се познава теглото на въздухоплавателното средство, може да се изчислят измененията на скоростта и двигателната тяга чрез поетапно решаване на уравненията за движението. Преди това е полезно да се извърши предварителна обработка на данните, за да се сведе до минимум влиянието на радарните грешки, които могат да направят оценките на ускорението ненадеждни. Първата стъпка във всеки случай е да се определи наново профилът чрез съответстващи праволинейни сегменти, за да се представят съответните етапи на полета; като всеки сегмент се класифицира по подходящ начин; напр. като разбег за излитане, набор на височина или снижаване при постоянна скорост, намаляване на тягата, ускорение или отрицателно ускорение със или без промяна на положението на задкрилките. Теглото на въздухоплавателното средство и състоянието на атмосферата също са необходими входни данни. В раздел 2.7.11 се изяснява, че е необходима специална разпоредба, за да се вземе предвид страничното разсейване на пътните линии на полети около номиналните или централните маршрутизации. Извадките от радарни данни се характеризират със сходно разсейване на полетните трасета във вертикалната равнина. При все това не е обичайна практика вертикалното разсейване да се моделира като независима променлива; то възниква главно поради разлики в теглото на въздухоплавателните средства и работните процедури, които са взети предвид при предварителната обработка на входните данни за трафика. 2.7.13. Построяване на сегменти на траекторията на полета Всяка полетна траектория се определя от набор от координати (възли) на сегменти и полетни параметри. Започва се с определянето на координатите на сегментите на пътната линия. После се изчислява профилът на полета, като се има предвид, че за даден набор от процедурни стъпки профилът зависи от пътната линия; например при една и съща тяга и скорост на въздухоплавателното средство скороподемността му е по-малка в завои, отколкото в праволинеен полет. Накрая се построяват сегментите на триизмерната полетна траектория чрез сливане на двуизмерния профил на полета с двуизмерната пътна линия ( 15 ) . Пътна линия Една пътна линия — била тя централна или разпръсната подлиния, се определя от поредица от координати ( x,y ) в равнината на земната повърхност (напр. от радарни данни) или от последователност от команди за векториране, описващи праволинейни сегменти и кръгови дъги (завои с определен радиус r и промяна в курсовия ъгъл Δξ). За моделиране на сегментите дъгата се представя чрез последователност от праволинейни сегменти, съответстващи на елементи на дъгата. Накланянето на въздухоплавателното средство при завои влияе върху определянето на сегментите на пътната линия, въпреки че не се проявява пряко. В допълнение Б4 се обяснява как да се изчислят ъглите на накланяне по време на постоянен завой, но, разбира се, те не се прилагат в действителност или се махат незабавно. Не е предписано как да се разглеждат преходите между праволинеен полет и завой или между завой и незабавно следващ го друг завой. По правило, подробностите, за които ползвателите имат свобода на действие (виж раздел 2.7.11), вероятно оказват незначително въздействие върху окончателните контури; главното изискване е да се избягват остри прекъсвания в краищата на завоя и това може да бъде постигнато например просто чрез вмъкване на кратки преходни сегменти, по чието протежение ъгълът на накланяне се променя линейно в зависимост от разстоянието. Само в специалния случай, когато конкретен завой вероятно ще окаже доминиращо влияние върху окончателните контури, ще е необходимо динамиката на прехода да се моделира по-реалистично, да се отчете връзката на ъгъла на накланяне с конкретни типове въздухоплавателни средства и да се приемат подходящи скорости на завъртане. Тук е достатъчно да се отбележи, че крайните елементи на дъгата Δξ trans за всеки завой се определят от изискванията за промяна на ъгъла на накланяне. Останалата част на дъгата с промяна в курсовия ъгъл Δξ — 2 Δξ trans градуса се разделя на n sub елемента съгласно уравнението: n sub = int(1 + ( Δξ – 2 · Δξ trans )/30) (2.7.3) където int( x ) е функция, която връща частта от x , представляваща цяло число. Тогава промяната в курсовия ъгъл Δξ sub за всеки елемент на дъгата се изчислява като Δξ sub = ( Δξ – 2 · Δξ trans )/ n sub (2.7.4) където n sub трябва да е достатъчно голямо, за да се гарантира, че Δξ sub ≤ 30 градуса. Сегментирането на дъга (като се изключват крайните преходни подсегменти) е онагледено на фигура 2.7.е ( 16 ) . Фигура 2.7.е Построяване на сегменти на траекторията на полета чрез разделяне на завой на сегменти с дължина Δ s (горен изглед — в хоризонтална равнина, долен изглед — във вертикална равнина) Текст на изображението Нови точки на сегменти от сегментирането на пътната линия Пътна линия Профил на полета Профил на полета Параметрите, които описват всеки сегмент на полетния профил в началото (индекс 1) и в края на сегмента (индекс 2), са: s 1 , s 2 разстояние по протежение на пътната линия, z 1 , z 2 височина на самолета, V 1 , V 2 наземна скорост, P 1 , P 2 свързан с шума параметър на тягата (съответстващ на този, за който са определени кривите за NPD), и ε 1 , ε 2 ъгъл на накланяне. С цел получаване на профила на полета от набор от процедурни стъпки ( синтез на полетната траектория ), сегментите се построяват последователно, така че да се постигнат изискваните условия в крайните точки. Параметрите на крайната точка за всеки сегмент стават параметри на началната точка за следващия сегмент. При всяко изчисляване на сегмент са известни параметрите му в началото; изискваните условия в края са определени от процедурната стъпка. Самите стъпки се определят или по подразбиране от базата данни ANP, или от ползвателя (например от ръководства за летателна експлоатация на въздухоплавателни средства). Крайните условия обикновено се отнасят за височината и скоростта; задачата за получаване на профила се състои в определянето на разстоянието по пътната линия за постигането на тези условия. Неопределените параметри се определят посредством изчисленията за летателните характеристики, описани в допълнение Б . Ако пътната линия е права, точките от профила и свързаните с тях параметри на полета могат да бъдат определени независимо от пътната линия (ъгълът на накланяне винаги е равен на нула). Пътните линии обаче рядко се прави; те обикновено включват завои, които трябва да се вземат предвид за постигането най-добри резултати, когато се определя двуизмерния профил на полета, така че се налага разделяне на профила на сегменти във възлите на пътната линия за вмъкване на промени в ъгъла на накланяне. По правило дължината на следващия сегмент първоначално е неизвестна и тя се изчислява временно, като се приема, че няма промяна в ъгъла на накланяне. Ако впоследствие се установи, че временният сегмент обхваща един или няколко възела на пътната линия, първият от които на разстояние s , т.е. s 1 < s < s 2 , сегментът се съкращава на s , като параметрите там се изчисляват чрез интерполация (виж по-долу). Те стават параметри на крайната точка на текущия сегмент и параметри на началната точка на нов сегмент — за който се запазват същите целеви крайни условия. Ако временният сегмент не се прекъсва от възел на пътната линия, този сегмент се потвърждава. Ако трябва да се пренебрегне влиянието на завоите върху профила на полета, се възприема решението за праволинеен полет с един единствен сегмент, въпреки че данните за ъгъла на накланяне се съхраняват за последващо използване. Независимо дали влиянието на завоите е напълно моделирано, всяка триизмерна полетна траектория се получава чрез обединяването на нейните двуизмерни полетен профил и пътна линия. Резултатът е последователност от набори от координати ( x,y,z ), всеки от които представлява или възел на сегментираната пътна линия, или възел на полетния профил, или и двете, като точките от профила се придружават от съответните стойности за височината z , наземната скорост V , ъгъла на накланяне ε и двигателната тяга P . За точка от пътната линия ( x,y ), която се намира между крайните точки на сегмент от профила на полета, полетните параметри се интерполират, както следва: z = z 1 + f · (z 2 – z 1 ) (2.7.5) (2.7.6) ε = ε 1 + f · (ε 2 – ε 1 ) (2.7.7) (2.7.8) където: f = (s – s 1 )/(s 2 – s 1 ) (2.7.9) трябва да се отбележи, че докато за z и ε се приема линейно изменение в зависимост от разстоянието, за V и P се приема линейно изменение в зависимост от времето (т.е. постоянно ускорение ( 17 ) ). При съгласуването на сегментите на профила на полета с радарните данни ( анализ на траекторията на полета ) всички разстояния, височини, скорости и ъгли на накланяне за крайни точки се определят пряко от данните; трябва да се изчисли само режимът на тяга, като се използват уравненията за техническите характеристики. Тъй като координатите на пътната линия и на профила на полета също така могат да бъдат съчетани по подходящ начин, това обикновено не представлява особена сложност. Сегментиране на разбега за излитане За излитане въздухоплавателното средство се ускорява между точката на отпускане на спирачката (алтернативно наричана начало на разбега за излитане, SOR ) и точката на отделяне от пистата, като скоростта драстично се променя за разстояние 1 500—2 500 m — от 0 на около 80—100 m/s. Поради това разбегът за излитане се разделя на сегменти с променлива дължина, във всеки от които скоростта на въздухоплавателното средство се променя с определено увеличение Δ V от не повече от 10 m/s (около 20 възела). Макар в действителност ускорението да варира по време на разбега за излитане, приемането на ускорението за постоянно е подходящо за тази цел. В този случай за етапа на излитане V 1 е началната скорост, V 2 е скоростта на излитане, n TO е броят на сегментите на излитане и s TO е еквивалентната дължина (дистанция или разстояние) за излитане. За еквивалентната дължина за излитане s TO (виж допълнение Б ), начална скорост V 1 и скорост на излитане V 2 броят n TO на сегментите на разбега за излитане е n TO = int(1 + ( V 2 – V 1 )/10) (2.7.10) и следователно промяната на скоростта по протежение на един сегмент е ΔV = (V 2 – V 1 )/n TO (2.7.11) и времето Δt за всеки сегмент е (ако ускорението се приеме за постоянно) (2.7.12) Тогава дължината s TO,k на сегмента k (1 ≤ k ≤ n TO ) от разбега за излитане е: (2.7.13) Пример: За дължина за излитане s TO = 1 600 m, V 1 = 0 m/s и V 2 = 75 m/s, това дава n TO = 8 сегмента с дължина между 25 и 375 метра (виж фигура 2.7.ж ): Фигура 2.7.ж Сегментиране на разбега за излитане (пример за 8 сегмента) По подобие на скоростта, тягата на въздухоплавателното средство се променя по протежение на всеки сегмент с постоянно увеличение Δ P , изчислено като ΔP = (P TO – P init )/n TO (2.7.14) където P TO и P init означават съответно тягата на въздухоплавателното средство в точката на отделяне от пистата и в начало на разбега за излитане. Използването на това постоянно увеличение на тягата (вместо да се използва квадратното уравнение 2.7.8) цели съответствие с линейната зависимост между тягата и скоростта при въздухоплавателните средства с реактивен двигател (уравнение Б-1). Сегментиране на сегмента за първоначален набор на височина По време на първоначалния сегмент за набор на височина геометрията се променя бързо, особено по отношение на местоположението на наблюдателя към страната на пътната линия на полета, където ъгълът бета ще се променя бързо с набирането на височина от въздухоплавателното средство през този първоначален сегмент. Сравнението с изчисленията за много малък сегмент показва, че използването на един единствен сегмент за набора на височина има за резултат лошо приближение за шума към страната на пътната линия на полета за интегрирани показатели. Точността на изчисленията се подобрява чрез разделянето на първия сегмент за отделянето от пистата на подсегменти. Дължината на всеки сегмент и техният брой силно се влияе от страничното затихване. Като се вземе предвид изразът за общото странично затихване за въздухоплавателни средства с монтирани на фюзелажа двигатели, може да се покаже, че за ограничаване на промяната в страничното затихване от 1,5 dB за подсегмент първоначалният сегмент за набор на височина трябва да бъде разделен на подсегменти въз основа на следния набор от стойности за височината: z = {18,9, 41,5, 68,3, 102,1, 147,5, 214,9, 334,9, 609,6, 1 289,6} метра, или z = {62, 136, 224, 335, 484, 705, 1 099, 2 000, 4 231} фута Горепосочените височини се прилагат, като се установява коя височина от набора по-горе е най-близо до крайната точка на първоначалния сегмент. След това се изчисляват действителните височини на подсегментите, като се използва: z′ i = z [z i /z N ] (i = 1…N) (2.7.15) където z е височината на крайната точка на първоначалния сегмент, z i е i тия член на набора от стойности за височината и z N е най-близката горна граница до z. В резултат на този процес промяната на страничното затихване през всеки подсегмент се запазва постоянна, което дава по-точни контури, без това да е за сметка на използването на много къси сегменти. Пример: Ако височината на крайната точка на първоначалния сегмент е z = 304,8 m, тогава от набора от стойности за височината 214,9 < 304,8 < 334,9 и най-близката горна граница до z = 304,8 m е z 7 = 334,9 m. Тогава височината на крайната точка на подсегментите се изчислява съгласно: z i ′ = 304,8 [z i /334,9] (i = 1..N) Така z 1 ′ ще бъде 17,2 m, а z 2 ′ ще бъде 37,8 m и т.н. Стойностите на скоростта и двигателната тяга по вмъкнатите точки се интерполират, като се използват съответно уравнения (2.7.11) и (2.7.13). Сегментиране на сегментите за крейсерския полет След като се получи сегментираната траектория на полета съгласно процедурата, описана в точка 2.7.13, и се приложи описаното разделяне на подсегменти, може да се наложат по-нататъшни корекции на сегментирането. Те включват: — премахването на точки от полетната траектория, които са твърде близо до други, и; — вмъкването на допълнителни точки, когато промените в скоростта по протежение на сегментите са твърде големи. Когато съседни точки са на разстояние до 10 метра една от друга и когато стойностите в тях на скоростта и тягата са едни и същи, една от точките трябва да бъде премахната. Когато по протежение на даден сегмент за крейсерския полет е налице значителна промяна на скоростта, този сегмент се разделя, както за пробега след кацане, т.е. (2.7.16) където V 1 и V 2 са скоростите съответно в началото и края на сегмента. Съответните параметри на подсегмента се изчисляват по начин, подобен на този за разбега за излитане, като се използват уравнения 2.7.11—2.7.13. Пробег след кацане Въпреки че пробегът след кацане по същество е обратен на разбега за излитане, специално внимание трябва да се обърне на: — обратната тяга , която понякога се прилага за намаляване на скоростта на въздухоплавателното средство; и — излизането на самолети от пистата за излитане и кацане след намаляване на скоростта (въздухоплавателните средства, които напускат пистата, не допринасят повече за шума, тъй като шумът от рулиране се пренебрегва). За разлика от дължината на разбега за излитане, която се извежда от техническите параметри на въздухоплавателното средство, дължината на пробега след кацане s stop (т.е. разстоянието от точката на съприкосновение на въздухоплавателното средство с пистата до точката, където то я напуска) зависи не само от конкретното въздухоплавателно средство. Въпреки че минималната дължина на пробега след кацане може да бъде изчислена от масата на въздухоплавателното средство и техническите му характеристики (както и наличната обратна тяга), действителната дължина зависи също така от местоположението на пътеките за рулиране, състоянието на трафика и специфичните разпоредби на летищата относно използването на обратна тяга. Използването на обратна тяга не е стандартна процедура — тя се прилага единствено ако необходимото намаляване на скоростта не може да се постигне, като се използват спирачките на колелата. (Обратната тяга може да бъде особено смущаваща, като бързата промяна на мощността на двигателя от работа на празен ход до обратна тяга поражда внезапен силен шум.) Повечето писти се използват обаче както за излитане, така и за кацане, поради което обратната тяга оказва много малко влияние върху шумовите контури, тъй като в общата звукова енергия в близост до пистата за излитане и кацане доминира шумът, породен от операции за излитане. Обратната тяга може да влияе по-значително върху шумовите контури само когато използването на дадена пистите е ограничено до операции за кацане. От физическа гледна точка, шумът от обратната тяга е много сложен процес, но поради относително малкото му значение за шумовите контури той може да се моделира опростено — бърза промяна в мощността на двигателя, която се взема под внимание чрез подходящо сегментиране. Ясно е, че моделирането на пробега след кацане не е толкова лесен, колкото на шума при разбега за излитане. За обща употреба при моделирането се препоръчват следните опростяващи допускания, когато не се разполага с подробна информация (виж фигура 2.7.з ). Фигура 2.7.з Моделиране на пробега след кацане кацане увеличение на нивото на обратната тяга двигателна тяга скорост на ВС край на ПИК праг за кацане Самолетът влиза в съприкосновение с пистата 300 метра след прага за кацане, (който е с координатата s = 0 по протежение на пътната линия за подход). След това въздухоплавателното средство намалява скоростта си по дължината на пробега след кацане s stop — чийто стойности за конкретни въздухоплавателни средства са дадени в базата данни ANP — от скоростта за финален подход V final до 15 m/s. Тъй като в този сегмент скоростта бързо се променя, той се разделя на подсегменти по същия начин, както за разбега за излитане (или сегменти за крейсерския полет с бързи промени на скоростта), като се използват уравнения 2.7.10—2.7.13. Двигателната тяга се променя от тягата за финалния подход при съприкосновението с пистата до обратна зададена тяга P rev на разстояние 0,1 × s stop , след което се намалява на 10 % от максималната налична мощност през 90 процента от дължината на пробега след кацане. До края на пистата (при s = – s RWY ) скоростта на въздухоплавателното средство остава постоянна. Кривите NPD за обратната тяга понастоящем не са включени в базата данни ANP и поради това трябва да се разчита на конвенционалните криви за моделиране на този ефект. Обикновено мощността на обратната тяга P rev е около 20 % от зададената пълна тяга и тази стойност се препоръчва, когато не се разполага с оперативна информация. При определен режим на тягата обратната тяга обикновено поражда значително повече шум, отколкото правата тяга и се прилага увеличение ΔL към изведеното от NPD ниво на шумовото събитие, растящо от нула до стойност ΔL rev (временно се препоръчва 5 dB ( 18 ) ) по протежение на 0,1 × s stop и след това намаляващо линейно до нула по протежение на остатъка от дължината на пробега след кацане. 2.7.14. Изчисляване на шума за единично събитие В основата на процеса на моделиране, описан с пълни подробности тук, е изчисляването на нивото на шумово събитие от информацията за траекторията на полета, описана в раздели 2.7.7—2.7.13 . 2.7.15. Показатели на единично събитие Звукът, породен в местоположението на наблюдател от дадено движение на въздухоплавателно средство, се изразява като „ниво на единично звуково (или шумово) събитие“ — количество, което е показател за въздействието му върху хората. Полученият звук се измерва като шум, използвайки основна скала L(t) в децибели, която се прилага за честотно претегляне (или филтриране), за да се имитира особеност на човешкия слух. При моделирането на контурите на шума от въздухоплавателни средства от най-голямо значение е А-претегленото ниво на звуковото налягане, L A . Най-често използваният показател за представяне в сбит вид на цели събития е „нивото на звукова (или шумова) експозиция за единично събитие“, L E , който отговаря на цялата звукова енергия (или по-голямата част от нея) в събитията. Той включва интегриране по време, създаването на разпоредби за което поражда основните усложнения по моделирането чрез сегментиране (или симулация). По-просто е моделирането на алтернативния показател L max , който дава максималното моментно ниво, възникващо по време на събитието; L E обаче е основният елемент на повечето съвременни показатели за шума от въздухоплавателни средства и в бъдеще може да се очаква практическите модели да включват както L max , така и L E . И двата показателя могат да бъдат измерени в различни скали за шум; в настоящия документ се разглежда само А-претегленото ниво на звуковото налягане. Скалата обикновено се указва чрез означение, удължаващо индекса на показателя — напр. L AE , L Amax . Нивото на звукова (или шумова) експозиция за единично събитие се изразява точно като (2.7.17) където t 0 означава контролен период. Интервалът на интегриране [t 1 ,t 2 ] е избран така, че да осигури обхващането на (почти) целия значителен звук в събитието. Много често границите t 1 и t 2 са избрани да обхванат периода, за който нивото L(t) е в рамките на 10 dB от L max . Този период е известен като период на „намаление с 10 dB“ ( 10-dB down ). Стойностите за нивото на звукова (шумова) експозиция, дадени в табличен вид в базата данни ANP, са за периода на намаление с 10 dB ( 19 ) . За целите на моделирането на контурите на шума от въздухоплавателни средства основното приложение на уравнение 2.7.17 е стандартният показател „ ниво на звукова експозиция “, L AE (съкращение SEL): with t 0 = 1 second (2.7.18) Посочените по-горе уравнения за нивото на експозиция могат да бъдат използвани за определяне на нивата на събития, когато е известно цялото развитие на L(t) във времето. В рамките на препоръчаната методика за моделиране няма определение за такова развитие във времето; нивата на експозиция за събития се изчисляват, като се сумират стойностите на сегменти, т.е. нивата на частични събития, всяко от които определя приноса от единичен, ограничен сегмент от траекторията на полета. 2.7.16. Определяне на нива на събития въз основа на данни от NPD Основният източник на данни за шума от въздухоплавателни средства е международната база данни (ANP — Aircraft Noise and Performance) за шума и техническите характеристики на въздухоплавателните средства. В нея L max и L E се дават в табличен вид като функции от разстоянието на разпространение d — за конкретни типове въздухоплавателни средства, варианти, полетни конфигурации (подход, отлитане, положение на задкрилките) и зададена тяга P . Те се отнасят за постоянен полет с конкретни референтни скорости V ref по протежение на теоретично безкрайна праволинейна траектория на полета ( 20 ) . По-нататък се описва как се определят стойностите на независимите променливи P и d . При единична справка по входни стойности за P и d са необходими като изходни стойности базовите нива L max (P,d) и/или L E∞ (P,d) (приложими за безкрайна траектория на полет). Освен ако се случи в таблична форма да са дадени точните стойности за P и/или d , обикновено ще се наложи да се определи(ят) приблизително необходимото(ите) ниво(а) на шума чрез интерполация. Използва се линейна интерполация между заданията в табличен вид за тягата, докато между дадените в табличен вид разстояния се прилага логаритмична интерполация (виж фигура 2.7.и ). Фигура 2.5.и Интерполиране в криви за връзките между шума, тягата и разстоянието Ниво на шума Косо разстояние (логаритмична скала) Тяга Ако P i и P i+ 1 са стойности за двигателната тяга, за които в табличен вид са посочени данни за нивото на шума в зависимост от разстоянието, нивото на шума L(P) на дадено разстояние за междинна тяга P между P i и P i+ 1 се дава от: (2.7.19) Ако за зададена тяга d i и d i+ 1 са разстояния, за които в табличен вид са посочени данни за шума, нивото на шума L(d) за междинно разстояние d между d i и d i+ 1 се дава от (2.7.20) Чрез използване на уравнения (2.7.19) и (2.7.20) може да се получи нивото на шума за която и да е зададена тяга P и за всяко разстояние d , попадащи в обхвата на базата данни NPD. За разстояния d , които са извън обхвата на NPD, се използва уравнение 2.7.20 за екстраполиране от последните две стойности, т.е. навътре от L(d 1 ) и L(d 2 ) или навън от L(d I-1 ) и L(d I ) , където I е общият брой на точките NPD върху кривата. Следователно навътре: (2.7.21) навън: (2.7.22) Тъй като на малки разстояния d нивата на шума се увеличават много бързо при намаляване на разстоянието на разпространение, се препоръчва налагането на долна граница от 30 m за d , т.е. d = max( d , 30 m). Корекция на стандартните данни NPD с оглед на звуковото съпротивление Данните NPD, предоставяни от базата данни ANP, са нормализирани към конкретни атмосферни условия (температура 25 °C и налягане 101,325 kPa). Преди прилагането на описания по-горе метод за интерполиране/екстраполиране тези стандартни данни NPD трябва да се коригират с оглед на звуковото съпротивление. Звуковото съпротивление е свързано с разпространението на звуковите вълни в акустична среда и се определя като произведение от плътността на въздуха и скоростта на звука. За даден интензитет на звука (т.е. мощност за единица площ), възприет на определено разстояние от източника, съответното звуково налягане (използвано за определяне на показателите SEL и L Amax ) зависи от звуковото съпротивление на въздуха на мястото на измерване. То е функция от температурата и атмосферното налягане (и непряко — от абсолютната височина). Поради това е необходимо стандартните данни NPD от базата данни ANP да се коригират съобразно действителните условия по отношение на температурата и налягането в изчислителната точка, които обикновено се различават от нормализираните условия за данните от ANP. Корекцията за звуковото съпротивление, която се прилага към стандартните нива за NPD, се изразява в следното: (2.7.23) където: Δ Impedance корекция за звуковото съпротивление за действителните атмосферни условия в изчислителната точка (dB) ρ·c звуково съпротивление (в нютон-секунди/m 3 ) на въздуха в изчислителната точка (като звуковото съпротивление на въздуха е 409,81 при референтните атмосферни условия за данните NPD в базата данни ANP). Звуковото съпротивление ρ·c се изчислява, както следва: (2.7.24) δ p/p o , отношение на налягането на околния въздух на абсолютната, т.е. надморската височина, на която се намира наблюдателят, и стандартното въздушно налягане при средното морско равнище: po = 101,325 kPa (или 1 013,25 mb) θ (T + 273,15)/(T 0 + 273,15) отношение на температурата на въздуха на абсолютната височина, на която се намира наблюдателят, и стандартната температура на въздуха при средното морско равнище: T 0 = 15,0 °C Корекцията за звуковото съпротивление обикновено е по-малка от няколко десети от един децибел. По-специално следва да се отбележи, че при стандартните атмосферни условия ( p o = 101,325 kPa и T 0 = 15,0 °C), корекцията за звуковото съпротивление е по-малко от 0,1 dB (0,074 dB). Когато има обаче значително отклонение на температурата и атмосферното налягане от референтните атмосферни условия за данните NPD, корекцията може да бъде по-съществена. 2.7.17. Общи изрази Ниво на събитието за сегмент Lseg Стойностите за сегмента се определят чрез прилагане на корекции към базовите стойности (за безкрайна траектория), отчени от данните NPD. В общия случай максималното ниво на шума L max,seg от един сегмент на полетната траектория може да бъде изразено като (2.7.25) а приносът на един сегмент на полетната траектория за L E — като (2.7.26) С „членовете за корекция“ в уравненията 2.7.25 и 2.7.26 — които са описани подробно в раздел 2.7.19 — се вземат предвид следните въздействия: Δ V Корекция за продължителността: данните NPD се отнасят за референтна скорост на полет. С нея нивата на експозиция се коригират за скорости, различни от референтната. (Не се прилага към L max,seg .) Δ I (φ) Влияние на монтажа: описва изменение в страничната насоченост , дължащо се на екраниране, пречупване и отражение, причинени от фюзелажа, двигателите и околните поточни полета. Λ(β,ℓ) Странично затихване: този член е от значение при разпространението на звука под малки ъгли спрямо земната повърхност, като отчита взаимодействието между преките и отразените звукови вълни (т.е. влиянието на земната повърхност) и влиянието на нееднаквостта на атмосферните условия (причинена главно от земната повърхност), вследствие на които звуковите вълни се пречупват при тяхното движение към наблюдателя към страната на полетната траектория. Δ F Корекция за ограничен сегмент (дял в шума): отчита ограничената дължина на сегмента, който очевидно допринася по-малко за шумовата експозиция, отколкото безкраен сегмент. Прилага се само за показатели за експозицията. Ако сегментът е част от разбега за излитане или пробега след кацане и наблюдателят се намира зад разглеждания сегмент, се вземат специални мерки за представяне на ясно изразената насоченост на шума от реактивните двигатели, която се наблюдава зад готвещото се да излети въздухоплавателно средство. В резултат на тези специални мерки по-конкретно се използва различно уравнение за шума с оглед на нивото на експозиция: (2.7.27) (2.7.28) Δ′ F особена форма на корекция за сегмента Δ SOR корекция за насочеността: служи за отчитане на ясно изразената насоченост на шума от реактивните двигатели зад сегмента от разбега/пробега Конкретното третиране на сегменти от разбега/пробега е описано в раздел 2.7.19. В разделите по-долу се описва изчисляването на нивото на шум за даден сегмент. Ниво на шумово събитие L от движението на въздухоплавателни средства Максималното ниво L max е просто най-голямата от стойностите L max,seg за сегментите (виж уравнения 2.7.25 и 2.7.27 ) L max = max( L max,seg ) (2.7.29) където стойността за всеки сегмент се определя от данните NPD за въздухоплавателното средство при тяга P и разстояние d . Тези параметри и членовете за изменения Δ I (φ) и Λ(β,l) са обяснени по-долу. Нивото на експозиция L E е изчислява като сума в децибели на приносите L E,seg от всички значими за шума сегменти на траекторията на неговия полет; т.е. (2.7.30) Сумирането се извършва последователно за сегментите на траекторията на полета. В останалата част от настоящата глава се разглежда определянето на нивата на шума L max,seg и L E,seg за сегментите. 2.7.18. Параметри на сегментите на полетната траектория Тягата P и разстоянието d , за които от таблиците NPD се интерполират базовите нива L max,seg (P,d) и L E∞ (P,d) , се определят от геометричните и експлоатационните параметри, които определят сегмента. Начинът на извършване на това е обяснен по-долу с помощта на фигури за равнината, съдържаща сегмента и наблюдателя. Геометрични параметри Фигури 2.7.й до 2.7.л показват геометрията източник-приемник, когато наблюдателят O се намира а) зад, б) до и в) пред сегмента S 1 S 2 , като посоката на полета е от S 1 към S 2 . В тези диаграми O е местоположението на наблюдателя (контролната точка) S 1 , S 2 са началото и краят на сегмента S p е точката на перпендикулярно най-близкия подход до наблюдателя по протежение на сегмента или неговото удължение d 1 , d 2 са разстоянията съответно от началото и края на сегмента до наблюдателя d s е най-късото разстояние между наблюдателя и сегмента d p е перпендикулярното разстояние между наблюдателя и удължения сегмент ( минимално косо разстояние ) λ е дължината на сегмента от траекторията на полета q е разстоянието от S 1 до S p (отрицателно, ако наблюдателят се намира зад сегмента) Фигура 2.7.й Геометрия на сегмент от траекторията на полета за наблюдател зад сегмента Фигура 2.7.к Геометрия на сегмент от траекторията на полета за наблюдател до сегмента Фигура 2.7.л Геометрия на сегмент от траекторията на полета за наблюдател пред сегмента Сегментът от траекторията на полета е представен с удебелена непрекъсната линия. Прекъснатата линия представлява удължението на траекторията на полета , което се простира до безкрайност и в двете посоки. За сегменти за крейсерския полет, когато показателят за събитието е нивото на експозиция L E , параметърът за разстояние d от данните NPD е разстоянието d p между S p и наблюдателя, наречено минимално косо разстояние (т.е. перпендикулярното разстояние от наблюдателя до сегмента или до неговото удължение, или с други думи до (хипотетичната) безкрайна полетна траектория, като част от която се разглежда сегментът). Когато обаче при определянето на нивото на експозиция наблюдателят се намира зад наземни сегменти по време на разбега за излитане ролка и пред наземните сегменти по време на пробега след кацане, параметърът за разстояние d от данните NPD става разстоянието d s , т.е. най-късото разстояние от наблюдателя до сегмента (т.е. същото както за показателя за максималното ниво). За показателя за максималното ниво параметърът за разстояние d от данните NPD е разстоянието d s , т.е. най-късото разстояние от наблюдателя до сегмента. Тяга P за сегмента Представените в табличен вид данни NPD описват шума от дадено въздухоплавателно средство при постоянен праволинеен полет по безкрайна полетна траектория, т.е. при постоянна двигателна тяга P . Съгласно препоръчаната методика действителната полетна траектория, по протежението на която скоростта и посоката се изменят, се разбива на известен брой ограничени сегменти, всеки от които се приема за част от еднородна, безкрайна полетна траектория, за която са валидни данните NPD. В методиката се поставят обаче условия за промените в тягата по дължината на даден сегмент; приема се, че тя се променя линейно в зависимост от разстоянието — от P 1 в началото му до P 2 в неговия край. Следователно е необходимо да се определи еквивалентна постоянна стойност P за сегмента. Приема се, че това е стойността в точката върху сегмента