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Mess- und Berechnungsunsicherheit von - ETH E

1. 0ecceeeseeeeeeeeeeeeeaees 134 7 7 Ungel ste Probleme und offene Fragen u0222000000000000nennnnonnnnnennnnnne nennen nnnnnnenn 135 EIErATUVETZEIENNIS euere ua 137 Glossar der wichtigsten Begtiffe 2 u 143 ADKUTZUNGEN ses 147 lateinische Symbole saires a a a a 151 GhIECHISCNES VmMDOlE sarane N a A 154 EE ES e e nen ne u EE E EE EEA ie een ee 155 FIJULENVELZEI EHI S ea E ee einen 157 POS MOTI SZC IC MAIS Aa ee r ea 163 DANK sie 165 LEDC SIAUM ses erinnerte 167 DIOGO aan a a Gch ee 169 PATA ANG aaitintus Maniatet wiinh de toant E olde amnnia ia E E a A E A 1 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen X Dissertation Thomann Inhalt Aufbau und Struktur der Arbeit Die vorliegende Arbeit gliedert sich in folgende vier Teile e Vorspann e Hauptteil e Nachspann e Anhang Vorspann Hauptteil mit Nachspann und Anhang sind jeweils separat nummeriert In s mtlichen Be richtteilen werden englische Ausdr cke sowie Variablen kursiv geschrieben Nachfolgend wird ein kurzer berblick ber die verschiedenen Berichtteile gegeben damit sich der Leser besser orientieren kann Vorspann Der Vorspann enth lt die Kurzfassung in deutscher und englischer Sprache das Inhaltsverzeichnis des Hauptteils sowie den vorliegenden berblick f r den Leser Hauptteil Der Hauptteil umfasst sieben Kapitel Kapitel 1 dient dazu sich mit dem Thema Flugl rm vertraut zu machen
2. Anhand der in Fig 4 25 dargestellten Streuungen l sst sich folgender funktionaler Zusammenhang zwischen der abgewickelten Flugdistanz A und der Standardunsicherheit in der seitlichen Distanz resp in der H he herstellen Eq 4 27 u 4 15 7 e0194 f r A gt 0 sonst u A 0 u 4 6 5 e0284 f r A gt 0 sonst u 4 0 h h Es sind noch die Unsicherheiten wegen der Positionsbestimmung durchs Radar zu ber cksichtigen so dass f r Prognoseberechnungen unter Benutzung von idealisierten Flugstrecken Eq 4 14 und Eq 4 16 wie folgt zu erg nzen sind p2 212 h2 217 es ge e a fur A gt 0 sonst u 1 U T mit u2 2 u2 15 7 e 9 f r A gt 0 sonst u A u l 4 a u2 A u 6 5 e2064 f r A gt 0 sonst u A u h h h h und u 133m u 27m Die Datenpunkte der beiden Teilbilder in Fig 4 25 werden erzeugt indem aus Radardaten pro Weglangenklasse Klassenbreite 1000 Meter ein Mittelwert der Positionskoordinaten X Y und Z und f r jede dieser Koordinaten der mittlere Fehler SE SDAN bestimmt wird Die SE Werte der X und Y Koordinaten werden pro Wegl ngenklasse quadriert und anschliessend addiert Die positive Quadratwurzel der jeweiligen Summen wird als Sch tzung des mittleren Fehlers der seitlichen Distanz ur unter Verwendung von idealisierten Flugstrecken benutzt Die ur werden in Funktion der Wegl nge grafisch dargestellt Teilbild links Ebenso wird mit den SE Werten der Z Koordinate verfa
3. Error Bars show Mean 2 0 SE Bars show SD dLmax Error Bars show Mean 2 0 SE Bars show SD Anzahl Werte Pegeldifferenzen je Azimutklasse getrennt nach den Flughafen Zurich und Genf und nach den Leistungsstufen LAP SVG und SFT Il Mittelwerte der Ereignispegeldifferenzen je Azimutklasse getrennt f r die Leistungsstufen LAP SVG und SFT Die grauen S ulen zeigen die Standardabweichung und die Fehlerbalken den zweifachen Standardfehler des Mittelwerts Ill Mittelwerte der Maximalpegeldifferenzen je Azimutklasse getrennt f r die Leistungsstufen LAP SVG und SFT Die grauen S ulen zeigen die Standardabweichung und die Fehlerbalken den zweifachen Standardfehler des Mittelwerts Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 127 Dissertation Thomann Anhang A23 A23 6 Pegeldifferenzen der Einzelfl ge in Abh ngigkeit der Temperatur Statistik der Pegeldifferenzen von Einzelereignissen Berechnung minus Messung in Funktion der Temperatur Klassenbreite 5 C Daten gefiltert filter _1 LAP SVG SFT EB GVA Wi ZRH AO 000 ep teen ae ee ents een JOGO i Der Bars show N of values D 3 2 8 S Sy ca alten I EN LIE NN n D D E ee Ouse rep n ne gt 30 T oe oe Sa ee Ze Sa a
4. HS257 B707F B7272 TU54M C650 B7673 B7672 B727A TU34A DC930 I B737A TU54B LR30 BA11 A3302 m 0 20 40 60 80 A 117 Anhang A22 C Diagramme Starts Genf 2000 amp 2003 Forts Anhang A22 2 schwarz En z l schwarz 9 weiss 9 ALAE tu weise Bew YVar YVar 5 10 15 20 40 60 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 118 Dissertation Thomann Anhang A23 A23 Pegeldifferenzen in Abh ngigkeit verschiedener Gr ssen A23 1 Pegeldifferenzen der Einzelfl ge pro Anlage Ort und Jahr Beispiele A Boeing 737 300 B73S Automatische Messungen an Monitoringstationen 300 301 289 274 267 307 336 421 387 433 295 351 399 279 239 323 321 184 110 156 228 201 304 561 263 246 261 422 182 141 146 O N TIANI o lolo O olo NINNIN 6 Q Q O N 7 N olojo OoOO NIN x SD 0 4 0 5 dB 2001 2001 2001 2001 2001 2001 2000 2001 2001 2000 2001 05AN 05AF 05B 10AN 10AF 10B D 6N 6F A GVA 2000 C ZRH 2000 2001 B 2001 7N 2001 TF 2000 E x SD 0 9 1 3 dB 2001 2001 2001 20
5. n s n s ns n s n s ns Ans n s n s D328 2 ie n s n s n s n s n s ns s n s n s n s n s n s DA20 ii n s n s n s n s n s n s i i n s n s n s n s DA90 n s n s n s n s n s n s DC10 n s n s n s n s n s n s DC3 n s n s n s S n s n s n s DC930 n s n s kkk kk kk ee DH8 ve ns n s n s n s n s ns a n s n s n s n s FK10 n s n s n s n s n s n s ns n s n s n s n s n s n s n s FK50 i n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s FK70 n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s HS257 ns ns n s n s ns n s i n s n s LR30 kkk kkk kkk kkk kkk kkk Kk Kk kkk kkk kkk kkk kkk kkk kkk kkk LR50 n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s MD11 n s n s n s n s n s ns n s n s ns n s i n s MD80 n s n s ns n s n s ns n s 4 n s n s n s n s MD83 n s n s n s n s n s n s ns n s n s n s n s n s n s n s MD87 n s n s n s n s n s ns n s n s ns n s n s n s RJ100 n s n s
6. 10 C 0 C 10 C 20 C 30 C 3 0 dB 2 0 dB 1 0 dB 0 0 dB 1 0 dB 2 0 dB 3 0 dB ETS 10 C 0 C 10 C 20 C 30 C 3 0 dB 2 0 dB 1 0 dB 0 0 dB 1 0 dB 2 0 dB 3 0 dB 10 C 0 10 C 20 C 30 C Lufttemperatur Dargestellt sind die Mittelwerte der Differenzen k sa f r Lae minus ksa f r La max Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann Anhang A13 30 40 50 60 70 80 90 100 A 57 Anhang A14 A14 Richtwirkung ausgew hlter Flugzeugtypen A14 1 Rotationssymmetrie rot A320 LAP A320 ae MD11 Sn MD83 Sn RJ100 SB20 ee DD SOD S DSL SDD SD 1 5 1 9 2 1 3 7 0 1 0 9 1 6 i 2 5 4 4 1 9 i 5 7 0 2 7 e 1 6 1 9 1 9 3 7 0 3 0 9 5 9 1 6 0 3 2 5 3 8 1 9 20 1 8 1 9 1 4 3 7 1 0 0 9 6 2 1 6 0 5 2 5 2 4 1 9 30 1 7 1 8 1 2 2 1 1 5 1 9 5 8 1 2 0 5 2 0 1 1 2 6 40 1 3 1 5 1 2 1 7 1 4 1 2 5 0 1 5 0 4 1 8 0 7 2 1 50 0 6 1 5 1 1 1 7 0 9 1 2 4 2 1 5 0 4 1 8 1 0 2 1 60 0 0 1 9 0 6 1 3 0 5 1 6 3 8 1 4 0 6 1 8 1 6 2 4 70 0 2 1 9 0 1 1 3 0 0 1 6 3 1 1 4 0 8 1 8 1 6 2 4 80 0 1 1 9 0 2 1 8 0 7 1 7 1 7 0 9 0 4 1 6 1 1 2 1 90 0 8 1 9 0 8 1 8 1 7 1 7 0 3 0 9 0 5 1 6 0 3 2 1 100 1 2 1 9 1 3 1 8 2 2 Met 1 9 0 9 1 4 1 6 0 5 2 1 110 0 8 2 2 0 8 1 8 1 9 1 3 2 6 1 2 1 8 1 9 1 0 1 5 120 0 5 2 2 0 6 1
7. Eq 5 5 TERN E I Ae OE gilt f r korrigierte Mittelungspegel u entspricht der Unsicherheit eines korrigierten Messpegels welcher an einem beliebigen Ort von einer automatischen Anlage ermittelt wird u l sst sich durch mehrmaliges Messen nicht verringern 5 2 3 Komponenten der Messunsicherheit beim Vergleich mit Berechnungen Beim Vergleich von Messungen und Berechnungen ist neben den im vorangegangenen Kapitel auf gef hrten Unsicherheitskomponenten zus tzlich der Einfluss der Messumgebung location zu be r cksichtigen Dies wird mit der Korrektur koc bewerkstelligt Diese weist ebenfalls zufallsbedingte Unsicherheiten auf welche mit Upc bezeichnet werden Koc und Uc werden wie folgt angewendet Eq 5 6 BR Slas oe En ER gilt f r korrigierte Maximal und Ereignispegel Eq 5 7 TEEN rate ae ey sel gilt f r korrigierte Maximal und Ereignispegel Eq 5 8 Cones mess Keak t Kona t Kmiss T ioe gilt f r korrigierte Mittelungspegel Eq 5 9 TEREE NT E E es E E gilt f r korrigierte Mittelungspegel Wenn gemessene mit berechneten Pegeln verglichen werden sind die Messpegel gem ss Eq 5 6 und Eq 5 8 zu korrigieren Die Unsicherheiten der korrigierten Messpegel lassen sich in diesem Fall unter Anwendung von Eq 5 7 und Eq 5 9 bestimmen Sie gelten f r einen beliebigen Ort k nnen aber durch mehrmaliges Messen nicht reduziert werden 5 2 4 Erg nzung Die diskutierten Korrekturen und Unsicherheitskomponenten ber cksichtig
8. 1600 Hz 2000 Hz 2500 Hz 3150 Hz 4000 Hz 5000 Hz S 0 1 L io Schallistungspegel 137 1 dB 138 8 dB 139 8 dB 141 2 dB 141 5 dB 139 9 dB 139 2 dB 138 4 dB 138 6 dB 138 3 dB 138 6 dB 138 3 dB 138 5 dB 138 7 dB 136 8 dB 134 9 dB 134 6 dB 134 8 dB 134 9 dB 135 0 dB 137 2 dB 138 0 dB 136 1 dB 135 0 dB 151 9 dB 92 4 dB 99 4 dB 105 2 dB 111 0 dB 115 3 dB 117 4 dB 120 1 dB 122 3 dB 125 2 dB 127 4 dB 130 0 dB 131 7 dB 133 7 dB 135 5 dB 134 9 dB 134 1 dB 134 6 dB 135 4 dB 135 9 dB 136 2 dB 138 5 dB 139 2 dB 137 1 dB 135 5 dB Intensitatsanteil Anhang A9 A Bewertung am Beispiel eines Schallleistungsspektrums Te Eee 24 Lua 10 e i 1 147 1 dB i Terzband Nummer fm Terzbandmittenfrequenzen in Hertz internationale Normfrequenzen f r Terzb nder A Abschw chung bei der A Bewertung 103 Ly linearer Schallleistungspegel Lwa A bewerteter Schallleistungspegel Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 31 Dissertation Thomann A10 Hi Koeffizienten ausgew hlter Flugzeugtypen 1 039E 00 1 298E 02 3 133E 03 1 498E 07 1 057E 00 1 390E 02 2 886E 03 1 457E 07 1 039E 00 1 299E 02 3 481E 03 1 635E 07 1 043E 00 1 398E 02 2 861E 03 1 347E 07 1 090E 00 1 360E 02 3 173E 03 1 915E 07 1 057E 0
9. 165 267 126 133 Q O N 2000 5 x SD 0 6 0 8 dB 239 208 291 289 216 267 176 287 319 409 412 448 252 363 365 298 194 309 285 294 159 589 214 233 254 38 116 8995 bua Q Q O O N N 1 6 6 0 dB _ x SD 4 0 dB 4 1 0 0 7 dB 20dB oO 0 0 dB Cc 2 0 dB S ar 4 0 dB 3 3 3 1 1 2 13 6 0 dB 2001 2001 2001 2001 2001 2001 2000 2001 2001 2000 2001 2000 2000 2001 2001 2001 2000 05AN O5AF 05B 10AN 10AF 10B D 6N 6F A C B 7N 7F E GVA ZRH Z X SD 1 2 1 1 dB p 0 je War dB 4 4 30 3 2 2 19 2001 2001 2001 2001 2001 2001 2000 2001 2001 2000 2001 2000 2000 2001 2001 2001 2000 O5AN OSAF 05B 10AN 10AF 10B D 6F A C B 7N TF E GVA ZRH Die Saulen entsprechen den mittleren Pegeldifferenzen die Fehlerbalken den kombinierten Standardunsicherheiten die Zahlen der Anzahl Werten und die horizontalen Linien dem Mittelwert und der Standardunsicherheit ohne Klassenbildung eingerahmt sind die Mittelwerte und Standardabweichungen der ortsspezifischen mittleren Pegeldifferenzen Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 122 Dissertation Thomann Anhang A23 Anhang A23 1 Forts E Saab 2000 SB20 Automatische Messungen an Monit
10. 4 465E 02 1 501E 01 8 360E 04 6 756E 07 1 920E 02 3 396E 00 2 146E 03 3 291E 07 1 376E 01 1 016E 01 4 661E 03 2 439E 07 SVG Start mit mittlerem Abfluggewicht ATOM s 85 MTOM 2 672E 02 3 129E 00 1 031E 03 1 147E 07 1 348E 02 1 761E 00 4 348E 04 1 687E 08 1 052E 01 2 948E 00 2 391E 03 4 037E 07 1 168E 01 1 193E 01 4 253E 04 2 933E 08 Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann 1 874E 01 1 428E 00 3 613E 04 4 767E 07 7 518E 02 9 868E 00 1 353E 03 5 033E 08 3 741E 01 1 577E 00 1 169E 03 2 599E 07 4 903E 05 3 624E 00 2 077E 03 4 453E 07 1 159E 01 4 807E 00 1 430E 03 1 394E 07 A 34 Anhang A11 A11 Normspektren ausgew hlter Flugzeugtypen A11 1 Zahlenwerte f r Landung A Spektrum des Ereignispegels f r berflug in H he von 305 m f r standardatmosph rische Bedingungen 15 C 70 A bewertet 2 9 6 249 7 7 13 32 34 3 2 2 31 35 8 2 1 11 42 3 0 6 2 43 8 2 2 9 33 4 10 3 6 278 53 14 40 423 2 7 32 1438 2 1 12 50 0 1 6 2 529 2 2 9 40 9 1 3 6 329 40 17 50 1465 18 32 484 30 12 55 1 1 8 2 56 3 1 8 9 46 3 1 4 6 37 1 38 18 63 51 9 25 32 52 7 23 12 56 7 3 6 2 59 8 2 5 9 50 9 2 7 6 412 28 18 80 57 5 27 30 56 3 38 12 62 1 1 0 2 64 1 2 1 9 199 3 1 4 6 537 2 7 20 100 59 0 24 30 586 48 12 65 3 0 6 2 66 0 2 6 9 58 6 1 9 6 68 8 36 20 125 61 1 15 31 61 7 1 9
11. Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 54 Dissertation Thomann Modellunsicherheit Die Berucksichtigung des azimutalen Abstrahlwinkels kann hingegen im Landeanflug von Bedeu tung sein Wegen des Instrumentenlandesystems ILS treten in den letzten 20 Kilometern vor Auf setzen auf der Piste kaum seitliche Abweichungen bezuglich des Gleitpfads auf so dass die Flug zeuge bei einem beliebigen Empfangspunkt praktisch immer unter demselben Winkel gesehen wer den Unter diesen Voraussetzungen k nnen sich gegen ber der Rotationssymmetrie systematische Abweichungen ergeben wie Fig 4 3 zeigt Kugelsymmetrie sph Rotationssymmetrie rot sph minus rot Mean 0 2 dB SD 0 5 dB Fig 4 2 Vergleich zwischen Kugelrichtcharakteristik und Rotationssymmetrie unter Verwendung von 100 zuf llig ausgew hlten realen Flugbahnen von startenden A320 Farbgradienten und gepunktete Niveaulinien zeigen die Pegeldifferenzen der Simulation mit Kugelsym metrie minus der Simulation mit Rotationssymmetrie Fig 4 3 Lac Footprints einer landenden A320 unter Verwendung einer rotationssymmetrischen Richtcharakteristik ausgezogene Linie und einer dreidimensionalen Richtcharakteristik gestrichelte Linie die Farbkonturen zeigen die Differenzen der beiden Footprints 3di minus rot die r tliche Einf rbung zeigt an dass der Lae mit rotationssymmetrischer Richtcharakteristik leiser ist das he
12. Um die frequenzabh ngige Empfindlichkeit des Geh rs zu ber cksichtigen werden die gemessnen Schalldrucksignale mit dem genormten A Filter bewertet Dies wird durch den Index A beim entspre chenden Symbol angedeutet Mit dem Spektrum wird die Verteilung der Schallleistung auf verschiedene Frequenzbereiche be schrieben Vorliegend wird von Terzbandspektren ausgegangen welche der relativen Bandbreite ei ner drittel Oktave entsprechen Falls ein Terzbandspektrum vorliegt kann die A Bewertung rechne risch ber cksichtigt werden indem die entsprechende D mpfung des A Filters f r die Terzbandmit tenfrequenz verwendet wird Die gesamte Schallleistung ergibt sich durch Summation ber alle Terz b nder Mit Pegeln ausgedr ckt ist dies n n Ly toig Sr resp Lya 10 44 Sorten L fm unbewerteter linearer Terzbandpegel mit Mittenfrequenz fm Am A Bewertung f r entsprechende Terzband Frequenz 103 Die Tabelle in Anhang AQ zeigt am Beispiel einer startenden A320 die nicht bewerteten linearen Schallleistungspegel sowie die anhand der A Filterkurve bewerteten Schallleistungspegel f r die Terz bandmittenfrequenzen von 25 Hz bis 5 kHz A2 3 Schalldruckpegel Slow Maximal und Ereignispegel Mikrofone verm gen in der Regel weder Schallintensit t noch Schallleistung zu messen Sie erfassen den Schalldruck p im logarithmischen Massstab ausgedr ckt als Schalldruckpegel L Nach interna tionaler Praxis wird auch hier mit der Fr
13. u Standardunsicherheit Berechnungsvorschrift vgl Anhang A21 1 Wie der Tab 6 3 entnommen werden kann liegen die berechneten Ereignispegel im Mittel f r Starts 0 4 dB und f r Landungen 0 6 dB ber den an Monitoringstationen gemessenen Ereignispegeln Da bei werden in Genf die automatischen Messungen um rund ein Dezibel in Z rich um rund ein halbes Dezibel bersch tzt Vergleicht man jedoch die begleiteten Messungen so werden diese mehrheitlich durch die Berechnungen untersch tzt Die Gr nde daf r sind nicht gekl rt Die Unterschiede zwischen den begleiteten und automatischen Messungen einerseits und den Landungen und Starts anderer Die Box deckt den Bereich ab in welchem sich 50 der Werte befinden Die Fehlerbalken umfassen 90 der Werte Der Boden der Box entspricht der 25 der Deckel der 75 Marke Die Mittellinie markiert den Median Das Stern Symbol zeigt die Extremwerte das Kreis Symbol die Ausreisser Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 117 Dissertation Thomann Vergleich zwischen Berechnung und Messung seits liegen jedoch innerhalb der ausgewiesenen Standardunsicherheiten so dass sie im statistischen Sinne nicht signifikant sind resp sich durch die Mess und Berechnungsunsicherheit erklaren lassen In Fig 6 6 sind mittels Kreis und Stern Symbolen diejenigen Flugzeugtypen ausgewiesen welche sich ausserhalb des Bereichs befinden der 90 der Werte abdeckt Die
14. 0 1 Berechnungsvorschrift 1 u 1 Uas gt SD a SD Zahlenwerte siehe Anhang A15 1 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 66 Dissertation Thomann Anhang A15 A15 3 Motorisierung A Landung Typ RC Triebwerkbezeichnungen yP In Klammern die Gewichtung auf der Basis der Bewegungen von 2001 bis 2003 V2500A 0 02 IAE_V2527 0 01 IAE_V2500 0 01 CFMI_CFM56 0 06 CFM56 5B4 0 01 CFM56 5B4 0 01 CFM56 5B 0 7 CFM56 5 A1 0 CFM56 5A 0 18 CFM56 5 0 CFM_56 5A1 0 V2533 A5 0 V2533A 0 01 V2530A 0 03 V2500A 0 IAE_V2533 0 03 CFMI_CFM56 0 03 CFM56 5B3 0 03 CFM56 5B 0 86 TFE731 3 0 57 TFE731 2 0 01 TFE731 1 0 03 TFE731 0 07 TFE_731 3B 0 02 TFE_731 0 01 JT15D 5 0 01 GA_TFE731 0 28 0 01 PWC_PW119C 0 PWC_PW119B 0 13 PW120A 0 64 PW120 0 12 PW119B 0 05 PW119A 0 PW_119B 0 05 TAYMK620 1 0 05 TAY650 0 4 TAY620 0 06 TAY _650 15 0 02 Tay_620 15 0 RR_Tay_650 0 14 RR_Tay_620 0 23 0 08 PWC_PW125B 0 01 PW127B 0 PW 125B 0 PW125B 0 38 PW_127 B 0 01 PW_125B_6B 0 15 PW_125B 0 25 PW_125 5_6 0 03 PW_125 5 0 18 AE2100A 1 D30 3 0 15 D 30 2 0 1 D30 2 0 75 NK8 2U 0 18 KU_NK 8 2U 0 82 B Start Typ RC Triebwerkbezeichnungen Yp In Klammern die Gewichtung auf der Basis der Bewegungen von 2001 bis 2003 V2527 A5 0 V2527A 0 V2500 A1 0 V2500A 0 02 V2500 0 IAE_V2527 0 02 IA
15. 0 6 0 9 0 7 0 6 0 0 2 8 100 0 100 0 3 2 6 3 2 2 4 1 5 0 1 10 1 100 0 In den obigen Tabellen grau markiert sind die Temperatur Feuchte Kombinationen welche in Zurich und Genf nicht vorkommen eingerahmt und fett hervorgehoben ist der Wert fur standardatmospharische Bedingungen Wechsel von Tag zu Nacht und umgekehrt wurde anhand der Sonnenauf gangs und Sonnenuntergangszeiten ermittelt vgl Anhang A4 1 A 80 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann Anhang A18 A18 6 Wetterbedingungen w hrend der Messkampagnen A Lufttemperatur Feuchte und Luftdruck Angaben MeteoSchweiz MCH Datum Temperatur C Relative Feuchte Absolute Feuchte g m3 Statischer Luftdruck hPa Mean SD Range Mean SD Range Mean SD Range Mean SD Range 25 7 2000 20 3 23 72 67 8 121 396 11 7 0 5 18 9446 0 3 1 2 26 7 2000 20 0 1 4 60 65 8 7 2 298 113 0 5 15 9468 06 23 27 3 2001 5 5 1 2 4 4 76 1 3 2 11 5 5 3 0 2 0 7 961 2 0 3 0 9 28 3 2001 8 4 2 2 8 0 75 7 7 5 29 9 6 4 0 3 0 9 959 1 0 8 2 9 17 4 2001 10 3 1 4 4 6 47 1 7 0 22 0 4 5 0 3 0 8 967 1 1 0 2 9 18 4 2001 9 0 1 6 4 7 53 0 10 0 26 5 4 6 0 4 1 2 961 6 0 7 2 3 Stundenwerte der Stationen Geneve Cointrin STN31 Z rich Kloten STN32 und Z rich STN 44 mit berechneten Gr ssen aus Einzelflugsimulation verarbeitet Die Angaben beziehen s
16. 19 21 21 22 24 24 25 31 32 157 Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig 3 13 3 14 3 15 3 16 3 17 3 18 3 19 3 20 4 3 4 4 4 5 Figuren und Tabellenverzeichnis Einfluss von Temperaturgradienten auf die Schallausbreitung labile Schich tung links f hrt zu hinderlichen Inversionen rechts zu f rderlichen Ausbrei tungsbedingungen Einfluss des Windes auf die Schallausbreitung Gegenwind f hrt zur Ausbil dung von Schattenzonen mit einer deutlichen Pegelminderung Mitwind be wirkt dass Hindernisse berstiegen werden mit einer deutlichen Pegeler h hung auf der R ckseite des Hindernisses Eigene Mikrofone schwarze Pfeile am Standort der NMT Messmikrofone weisse Pfeile Auftretensh ufigkeit von f rderlichen F hinderlichen H sowie unbestimmten U Ausbreitungsbedingungen S ulengrafik links und prozentuale Anteile der Windgeschwindigkeit in Schallausbreitungsrichtung positive Werte bezeichnen Mitwindsituationen negative Werte Gegenwindsituationen f r Messstandorte in Z rich und Genf weitere Erl uterungen siehe Text Auftretensh ufigkeiten der relativen Feuchte und der Temperatur tags und nachts Temperatur relative und absolute Feuchte Identifikation und Ausscheiden von Ausreissern nach dem Chauvenetschen Kriterium am Beispiel der A320 Die schwarzen Punkte zeigen die ausgeschie denen Ereigni
17. 32 1 3 22 16 Lac Lamax und Theta beziehen sich auf einen Vorbeiflug in einer Hohe von 1000 ft 305 m mit einer Geschwindigkeit v 160 kt 82 3 m s bei Standardatmosphare 15 C 70 relF k A Keine Angaben verfugbar Legende zu A3 1 A8 2 und A8 3 C Pegelver nderung bei Leistungsreduktion nach dem Start Cutback bzw nach dem Aufsetzen bei der Lan dung Dy Richtwirkungskorrektur fur A bewerteten Schallleistungspegel dB vgl Anhang A14 Seite A 59 Eimas A bewerteter Maximalpegel bei einem Vorbeiflug in Referenzdistanz Lae A bewerteter Ereignispegel Energiepegel bei einem geradlinigen Vorbeiflug in 305 m Hohe mit konstanter Geschwindigkeit v 160 kt Eya A bewerteter Schallleistungspegel N Anzahl gemessener Einzelereignisse SD Standardabweichung Standard Deviation der Differenzen zwischen den auf 305 Metern normierten gemesse nen und mittels Hik Koeffizienten berechneten A bewerteten Einzelereignispegeln SD ist eine Angabe zur G te des Fits vgl Anhang A14 Theta Emissionswinkel bez glich Flugrichtung beim Maximalpegel Typ RC Akustischer Referenztyp Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 29 Dissertation Thomann A9 by 10 Dargestellt ist das Oo einer A320 beim Start 25 Hz 31 5 Hz 40 Hz 50 Hz 63 Hz 80 Hz 100 Hz 125 Hz 160 Hz 200 Hz 250 Hz 315 Hz 400 Hz 500 Hz 630 Hz 800 Hz 1000 Hz 1250 Hz
18. 95 Oktober 1996 Isermann U amp R Schmid 1999 Bewertung und Berechnung von Flugl rm Deutsches Zentrum f r Luft und Raumfahrt DLR Institut f r Stromungsmechanik Abteilung Mess verfahren und Str mungsanalysen FE Nr L 2 96 50144 96 Juli 1999 Isermann U 1982 Einfluss der physikalischen und flugbetrieblichen Bedingungen auf die Flugl rmimmissionen am Boden Max Planck Institut f r Str mungsforschung Bericht 11 1982 G ttingen Oktober 1982 ISSN 0436 1199 Isermann U 1988 Berechnung der Flugl rmimmissionen in der Umgebung von Verkehrs flugh fen mit Hilfe eines Simulationsverfahrens MPI f r Str mungsforschung Bericht 7 1988 G ttingen Februar 1988 Isermann U et al 1998 Zur Gew hrung eines Bonus bei der Festlegung der Landeent gelte auf der Basis von Messungen durch Flugl rm berwachungsanlagen Untersuchung im Auftrag der Flughafen Frankfurt Main AG Deutsches Zentrum f r Luft und Raumfahrt DLR Institut f r Str mungsmechanik Gottingen Juni 1998 ISO 3891 1978 Acoustics Procedure for describing aircraft noise heard on the ground Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 139 Dissertation Thomann 96 97 98 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 79 76 77 Literatur ISO 9613 1 1993 Acoustics Attenuation of sound during prop
19. A4 1 Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 39 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze 3 7 7 Aufbereiten Zusammenf hren und Selektion der verf gbaren Daten Die punktgenauen Simulationen werden zwecks Analyse verschiedener Einflussgr ssen mit Flugbe triebsdaten akustischen Messdaten und Klimadaten erg nzt Als Zuordnungsschl ssel dienen Datum und Uhrzeit Nicht jedem Messwert steht ein berechneter Wert zur Seite da nicht s mtliche Flugbah nen eines Jahres einbezogen werden sondern nur eine statistische Auswahl zur Berechnung einer Gesamtbelastung benutzt wird Nur jedem zehnten Messwert kann ein berechneter Wert zugeordnet werden Von diesen werden dann nur diejenigen Messereignisse verwendet welche die Flugh fen als brauchbar deklarieren und die einem bestimmten Flugzeugtyp eindeutig zugeordnet werden k nnen Insgesamt k nnen etwas mehr als 220 000 Wertepaare simulierter und gemessener Einzelereignisse ausgewertet werden vgl Kapitel 6 3 und Anhang A21 3 8 Statistische Werkzeuge zur Datenauswertung 3 8 1 Vorbemerkung Der wahre Wert einer Messgr sse ist unbekannt Es existieren jedoch zwei Sch tzungen daf r die Berechnung und die Messung Es kann nicht im Voraus gesagt werden ob die Berechnung oder die Messung den wahren Wert besser reproduziert Dies l sst sich erst beurteilen wenn man die einzel nen Einflussgr ssen und ihre Wirkungen aufs End Resulta
20. CL65 1 0 1 7 FK10 D328 FK50 DA20 3 8 2 0 FK70 DA90 2 3 1 2 HS257 2 f DC10 2 3 1 6 LR35 i DC3 1 9 MD11 f DC930 7 4 4 4 MD80 FK10 MD83 FK50 MD87 i FK70 1 3 0 9 RJ100 f HS257 3 0 3 6 SA316 LR30 1 7 1 4 SB20 LR50 1 1 1 4 SF34 l i MD11 0 1 2 0 TU34A MD80 0 2 0 6 TU54B MD83 2 1 0 4 TU54M MD87 3 1 1 8 RJ100 0 9 2 1 SA316 1 8 SB20 SF34 2 9 3 3 TU34A TU54B TU54M 0 8 1 7 YK42 3 5 3 8 Legende An die Flotte in Genf und Z rich angepasster Wert er Nur Ueng Vgl Anh nge A10 4 und A11 ji Weder Uas NOCH Ueng SD2 Streuung in den Differenzen gemittelter Einzelpegel differenzen SD Streuung in den Differenzen normierter Ereignispegel Die Rechenvorschrift und ein Rechenbeispiel sind auf der n chsten Seite zu finden Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 65 Dissertation Thomann Anhang A15 A15 2 Berechnungsbeispiel zur Ermittlung von Uas Auf 305 Meter normierte Einzelereignispegel aus Monito Berechnete minus gemessene Ereignispegel ringmessungen in Zurich von 2001 bis 2003 Zurich 2001 bis 2003 alle Monitoringstationen ASEL 305 dB Bewegungsanteil Wichtung Landung blaue S ulen 0 0 0 0 0 0 Ref 69 0 1 7 0 Start rote S ulen Start rote S ulen TYP10 SEL305 ASEL ASEL TYP10 Ref 0 0 0 0 l 0 0 0 0
21. Mean SD P W Sign u Anzahl Werte 1 9 1 2 1 3 1 7 1 1 1 6 2 3 1 6 2 3 1 5 0 6 1 9 2 3 1 5 1 7 3 1 3 7 2 2 2 8 3 5 1 2 1 4 1 5 1 6 1 8 1 4 4 7 1 7 1 5 1 2 1 4 1 6 2 3 1 2 2 7 2 5 Mean SD N 32 175 362 218 202 31 14 Mittelwert der Ereignispegeldifferenzen Berechnung minus Messung Standardabweichung der Pegeldifferenzen Berechnung minus Messung Wahscheinlichkeitswert der zweiseitigen t Verteilung vgl Anhang A5 Vertr glichkeit der Daten mit der Nullhypothese vgl Anhang A5 Standardunsicherheit vgl Anhang A21 1 lar2 2 2 _ fop2 2 2 U SEF Uzc j Umeas TSP U 4 SE Use j Umeas Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann Anhang A21 Begleitete Messsungen Genf amp Zurich 2000 und 2001 RZ _ Gewichtet _ 1 0 94 n s n s 1 2 0 67 ns gt a n s 1 2 0 77 ns 0 7 06 ns 1 0 0 19 ns 0 7 00 ns 28 0 97 ns 2 7 09 ns 36 0 72 ns 1 4 03 ns 3 3 065 ns 1 1 0 1 ns 1 2 0 91 ns 1 0 08 ns 15 056 ns 0 9 03 ns 1 2 0 84 ns 0 8 0 7 ns 41 0 78 ns 1 3 04 ns 21 067 as 14 05 ns 1 7 065 ns 0 9 0 3 ns 1 3 0 25 ns 1 1 0 1 ns 1 1 0 6 ns 109 0 0 x 2 7 050 ns 17 02 ns 3 3 064 Us 2 2 04 ns 16 0 56 ns 0 9 0 3 ns 36 0 78 ns 14 04 Ans 36 0 36 ns 21 0 1 Ans 2 9 2 2 6 1 1 5 49 0 94 ns 18 08 Ans 1
22. Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 131 Dissertation Thomann Anhang A24 A24 Profile fur Testsimulation Landung A320 A H henprofil 3000 2500 glide path 2000 open descent E 1500 level flight 1000 on glide path 500 0 35 000 30 000 25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 y t m 55 000 50 000 45 000 40 000 B Geschwindigkeitsprofil 140 0 A Aufsetzpunkt 120 100 80 60 40 20 0 v t m s 45 000 30 000 25 000 y t m 55 000 50 000 40 000 35 000 20 000 15 000 10 000 5 000 C Fahren der Auftriebshilfen und des Fahrwerks Stufenweises Fahren der Auftriebshilfen flaps slats conf t Fahrwerk ausfahr Fahrwerk und Auftriebshilfen eingefahren gear down clean configuration en 55 000 10 000 5 000 50 000 45 000 40 000 35 000 30 000 25 000 y t m 20 000 15 000 D Schubverlauf als Verhaltnis der effektiven Rotorendrehzahl N7 zur maximalen Drehzahl 70 60 50 40 N1 t 30 20 10 0 T T 50 000 45 000 35 000 30 000 25 000 10 000 55 000 40 000 20 000 15 000 5 000 y t m Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann A 133 A25 Kartografische Darstellungen A Tagesbelastung Genf 2003 Leqi und k u
23. Modell Pegel L Programm Schalldruck p Schallimmission Schallintensitat Glossar der wichtigsten Begriffe Energetischer Fussabdruck eines definierten Flugzeugtyps auf einer vorgegebenen Flugbahn als Kurven gleicher Pegelwerte dargestellt Es werden zwei Arten von Footprints unterschieden A Fussabdruck eines einzelnen Flugereignisses B Fussabdruck einer zuf llig ausgew hlten Zahl von Einzelereignissen wobei die individuellen Belastungen energe tisch addiert Superposition und auf Eins normiert werden Ausmass der bereinstimmung zwischen dem Messergebnis und einem wahren Wert der Messgr sse Genauigkeit ist ein qualitativer Begriff und kann direkt aufs Messergebnis angewendet werden Wetterbedingungen welche die Schallausbreitung nicht beg nstigen Solche Bedingungen treten bei Gegenwind oder labiler Temperatur schichtung auf und k nnen im Vergleich zu neutralen Verh ltnissen zu einer zus tzlichen Abschw chung des Schalls auf dem Ausbreitungsweg und damit zu niedrigeren Immissionen f hren 45 Unerw nschter Schall resp unerw nschtes meist lautes Ger usch L rm ist ein berwiegend psychologischer Begriff L rm kann zu einer Reihe von St rungen f hren bei Andauern auch zu Sch digungen des Geh rs Pegelangabe f r eine l ngere Zeitperiode berechnet als Pegel der mittle ren Schallintensit t w hrend der Messzeit Weil die Mittelwertbildung ber die Schallintensi
24. Typ begleiteten Messungen RC Mean SD N A109K A310 A319 A320 A321 AS332 AT42 B727 B737 B73F B73S B73V B7473 B7474 B757 B767 BA11 BE30 C550 C650 CL65 D328 DA20 DA90 DC10 DC930 DH8 FK10 FK50 FK70 HS257 LR35 MD11 MD80 MD83 MD87 RJ100 SB20 SF34 TU34A TUS4B TU54M 2 9 0 7 1 1 0 8 1 4 1 8 0 2 0 4 0 3 2 9 1 2 4 1 1 5 5 4 0 8 2 6 3 4 2 5 5 6 5 6 2 7 3 5 0 4 0 9 1 1 1 2 1 1 0 1 1 1 1 0 1 4 0 8 0 4 1 2 1 0 2 4 0 2 0 2 1 8 3 2 1 6 1 3 3 0 3 9 1 1 1 2 1 7 0 6 1 2 2 1 1 0 1 3 1 5 0 9 0 9 amp 27 36 co Oo WoO O 11 14 10 12 N O O 13 13 14 0 9 24 359 Anzahl Werte Mittelwert der Ereignispegeldifferenzen Berechnung minus Messung Standardabweichung der Pegeldifferenzen Berechnung minus Messung Wahscheinlichkeitswert der zweiseitigen t Verteilung vgl Anhang A5 Vertr glichkeit der Daten mit der Nullhypothese vgl Anhang A5 Standardunsicherheit vgl Anhang A21 1 lar2 2 2 _ fop2 2 2 U SEF U5 Umeas TSP U 4 SE Use j Umeas 1 1 1 9 2 1 1 5 3 1 1 8 1 0 1 6 1 3 1 4 2 0 5 3 3 6 2 3 1 1 2 0 2 5 2 3 1 7 4 1 1 1 1 3 3 2 1 8 3 1 2 0 0 8 0 8 1 9 A Landung Begleitete Messungen Genf 2001 Ungewichtet Gewichtet u P W Sign u P W Sign 0 12 0 72 0 59 0 58 0 69 0 41 0 82 0 81 0 84 0 17 0
25. ber die Vertrauensw rdigkeit Konfidenz der Messung fehlen meist aus Unkenntnis ber die n heren Zusammenh nge oder aus Unkenntnis ber die Wirkung verschiedener Einflussgr ssen Im Falle der Berechnung einer Flugl rmbelastung beispielsweise l uft ein Vorgang ab welcher in den Punkten eines Gitters Resultate liefert Der Berechnungsvorgang beruht auf der Nachbildung der Schallerzeugung und Schallfortpflanzung mittels eines vereinfachten mathematischen Modells der Wirklichkeit das bekannte oder vermutete Einfl sse ausblendet und unbekannte Einfl sse vernach lassigt Die Ungenauigkeit der Berechnung hat unter anderem ihre Ursache in der Imperfektion des Modells aber auch in den Unsicherheiten der Eingangsdaten Hier allerdings liefert jede Wiederho lung das gleiche Resultat solange nicht die Eingabedaten variiert werden Anhand detaillierter Analy Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 5 Dissertation Thomann Ziele und Abgrenzung der Arbeit sen der verschiedenen Einflussfaktoren lasst sich auch die Berechnungsungenauigkeit mit Hilfe von Konfidenzintervallen und zugehorigem Konfidenzniveau quantifizieren Wie einleitend bereits aufgezeigt dient die Belastung als indirektes Mass fur die Storung welche nach dem Umweltschutzgesetz 110 reduziert werden muss Es sind daher gesetzliche Grenzen der Belas tung definiert welche beh rdliche Eingriffe ausl sen Solche Massnahmen treffen Mensch
26. fahren zu ihrer Ermittlung wird in Anhang A13 2 kurz erklart Fig 4 12 zeigt das Ergebnis Auf eine separate Behandlung der sechs im Detail untersuchten Flugzeugtypen wird der Einfachheit halber verzichtet Aus den verfugbaren Daten werden deshalb jeweils zwei fur samtliche Flugzeugtypen gul tige Funktionsgleichungen bestimmt und nachfolgend angewendet Sie sind in Fig 4 12 unterhalb der Grafiken angegeben 4 4 5 Unsicherheitsbeitrage der Zusatzdampfung Die Zusatzdampfung wird in einer FLULA Berechnung mittels einer empirischen Formel ber cksichtigt vgl Kapitel 3 4 10 Eq 3 11 Durch die partielle Ableitung dieser Funktion erh lt man die in Eq 4 12 aufgef hrten Sensitivitatskoeffizienten Cagq r und Caga h Cr Eq 4 19 Caga r ei 80 08 a Dar B 6 n si i zZ 2 Cr E20 oae er oh r wobei Ay 1 D 2 a 2 e r Eq 4 19 und Eq 4 20 ber cksichtigen nur diejenigen Unsicherheitsbeitr ge welche sich wegen der Unsicherheit in der Distanz und H henbestimmung ergeben Dar ber hinaus sollten im Zusammen hang mit der Zusatzd mpfung auch die Unsicherheiten wegen unterschiedlicher Ausbreitungsbedin gungen untersucht und quantifiziert werden Wie gut die empirische Funktion Aasa diese abzubilden vermag l sst sich nicht analytisch bestimmen sondern nur anhand von Messungen berpr fen Fig 4 13 zeigt die Mittelwerte der Differenzen von berechneten und gemessenen Einzelereignissen in Funktion des H he
27. mit ro 1m f r Oj 1 0 30 mit 0 lt O lt 180 f r r1 r 300 m mit 300 m lt r lt 4500 m Mittelwert im Polarwinkelbereich zwischen 60 und 120 f r verschiedene Distanzen Asn alt F Aumale dB f r 6 44 0 30 mit 60 s 6 lt 120 Unsicherheit im Polarwinkelbereich zwischen 60 und 120 f r verschiedene Distanzen G U atm r 2 n Amale 0 A hamal 0 1 Azim a r Y dB f r Oj 1 0 30 mit 60 lt O lt 120 Luftd mpfungskoeffizienten f r A Pegel St tzwerte f r verschiedene Distanzen und Polarwinkel alls F449 7 i 1 La rj 0 20 Ig r La tj 14 20 Ig r 1 dB m f r O4 O 30 mit O s O lt 180 f r F1 r 300 m mit 300 m lt r lt 4500 m Mittelwert im Polarwinkelbereich zwischen 60 und 120 f r verschiedene Distanzen F Dalit f0 dB m f r Oj 1 0 30 mit 60 lt 6 lt 120 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 40 Dissertation Thomann Anhang A12 A12 2 Forts A bewertete Schallleistungspegel Lwa Definition b 10 dB Fo mit P 10 W Schallleistung pro diskretem Oberflachenelement in Referenzdistanz n Pa gt Py gt Sltret 9 1a 9js Fret W j 1 f r rar 305 m f r O4 O 5 mit 0 lt O lt 180 Gr sse des Oberfl chenelements S rrer9 S r 0i MTh sin 6 Ag A m mit
28. n s DA 27 om m N Anzahl Werte Mean Mittelwert der Ereignispegeldifferenzen Berechnung minus Messung SD Standardabweichung der Pegeldifferenzen Berechnung minus Messung P W Wahscheinlichkeitswert der zweiseitigen t Verteilung vgl Anhang A5 Sign Vertr glichkeit der Daten mit der Nullhypothese vgl Anhang A5 U Standardunsicherheit vgl Anhang A21 1 U SE Use U sas TCSP U SE U5 j Use mit uZ eas 0 74 dB Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 108 Dissertation Thomann HS A3103 A319 A320 A321 A3302 A340 AS33 AT42 B707F B7272 B727 B737 B73F B73S B73V B7473 B7474 B7572 B7672 B7673 BA11 BE20 C550 C650 CL65 D328 DA20 DA90 DC10 DC3 DC93 DH8 FK10 FK50 FK70 HS25 LR30 LR50 MD11 MD80 MD83 MD87 RJ100 SB20 SF34 TU34 TU54 TU54 YK42 N Mean SD P W Sign u He 0 3 1 0 0 4 1 3 2 9 0 9 1 8 3 2 4 9 0 1 0 9 0 3 0 6 1 0 0 7 2 6 2 3 8 0 0 5 2 1 1 7 2 4 3 4 0 4 0 6 0 4 4 6 5 0 1 0 1 0 0 6 1 4 6 4 0 5 0 2 1 1 0 5 0 5 0 7 2 2 2 0 4 0 6 2 1 8 B Start Forts Anhang A21 5 Monitoringmessungen Genf 2000 und 2003 Monitoringmessungen Z rich 2000 bis 2003 1 3 1 1 2 8 3 5 3 3 2 1 3 2 3 3 3 0 1 2 1 6 1 2 4 0 1 9 1 8 1 3 1 2 6 6 3 3 1 9 1 7 3 6 3 3 2 8 2 2 2 4 6 0 5 0 1 2 3 6 1 5 3 6 1 9 2 4 1 4 1 0 1 6 2 7 1 7 1 9
29. 1 dB Die statis tischen Angaben beziehen sich auf zuf llig ausgew hlte Gitterpunkte mit Pegelwerten zwischen 57 und 65 dB N 4551 4 8 2 Topografie b a pn Die Topografie wird in der Simulation benutzt um ohne Topografie minus ografie iTo die effektive Distanz zwischen Quelle und Emp f nger bestimmen zu k nnen Es wird ein digi tales H henmodell eingesetzt mit einer Aufl sung von 25 Metern Nebenstehende Darstellung zeigt die Wirkung der Topografie am Beispiel von Z rich Die ausgezogenen Linien zeigen die Simulation unter Ber cksichtigung der Topografie die ge strichelten diejenige ohne Topografie Die kolo rierten Gebiete zeigen die Unterbewertung im Mittelungspegel wenn die Gel ndestrukturen nicht berucksichtigt werden Sie sind deckungs gleich mit den Gelandeerhebungen Im Falle von Zurich treten innerhalb der gesetz lich relevanten Belastungen 57 dB und h her maximale Pegeldifferenzen von 2 dB auf wobei r umlich stark differenziert werden muss Mean 0 2 dB Max 0 0 dB l SD 0 3 dB Min 2 0 dB Die Topografie darf somit in Belastungsberech nungen nicht vernachl ssigt werden da dies zu systematischen Fehlern f hrt Fig 4 28 Einfluss der Topografie 4 8 3 Nat rliche Hindernisse Wie in 4 8 2 beschrieben dient das digitale H henmodell in der Berechnung mit FLULA2 einzig dazu die effektiven Distanzen zwischen Quelle und Empf nger zu bestimmen FLULA2 kann daraus keine Gel
30. 125 125 126 162 Figuren und Tabellenverzeichnis Tabellenverzeichnis Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab Tab 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 5 1 5 3 5 4 5 9 5 6 5 8 5 9 5 10 6 1 6 2 Kriterien bei der Messung von Einzelereignis und Maximalpegeln am Beispiel von Z rich Pegelwerte Lagedaten und Expositionszeiten aus Einzelflugsimulationen Erweiterungsfaktoren zur Berechnung eines bestimmten Konfidenzniveaus Null und Alternativhypothese beim Vergleich berechneter und gemessener Pe gel Die Signifikanz Klassen nach der Sternchen Konvention Pegeldifferenzen zweier benachbarter Grenzwerte Vorschlag f r Grenzunsicherheiten Standardunsicherheiten wegen Typenzuordnung und wegen unterschiedlicher Motorisierung Statistische Auswertung der typenspezifischen Werte in den Tabellen in Anhang A16 Ereignispegel f r ausgew hlte Flugzeugtypen unter Verwendung unterschiedli cher Modelle f r die Richtwirkung Ereignispegel f r ausgew hlte Flugzeugtypen ohne und mit Ber cksichtigung der Schalllaufzeit unter Verwendung einer rotationssymmetrischen Richtcha rakteristik Gesamtunsicherheit der Quellenbeschreibung in der Modellrechnung Mittelungspegel und dessen erweiterte Unsicherheit f r ausgew hlte Mess
31. 2005 IMMPAC ein Verfahren und Programm zur Berechnung und Darstel lung von Flugl rmimmissionen Belp 6 M rz 2005 unver ffentlichter Bericht LRV Luftreinhalte Verordnung vom 16 Dezember 1985 SR 814 318 142 1 LSV L rmschutzverordnung vom 15 Dezember 1986 SR 814 41 Stand 12 September 2006 Matschat K amp E A M ller 1979 Effektivpegel und Ger uschdauer bei Flugzeugvorbeifl gen In Festschrift zum 100 j hrigen Bestehen der Forschungs und Versuchsanstalt Wien Wien Mai 1979 Matschat K amp E A M ller 1981 Vergleich nationaler und internationaler Flugl rmbewer tungsverfahren Aufstellung von N herungsbeziehungen zwischen den Bewertungsmassen Deutsches Zentrum f r Luft und Raumfahrt DLR Max Planck Institut f r Str mungsfor schung G ttingen Forschungsbericht 82025 im Auftrag des Umweltbundesamt November 1981 Miedema H M E amp H Vos 1998 Exposure response relationships for transportation noise Journal of the Acoustical Society of America 104 6 3432 3445 1998 Miedema H M E amp G M Oudshorn Annoyance from Transportation Noise Relationships with Exposure Metrics DNL and DENL and their Confidence Intervals NATO CCMS 1994 Effects of Topography on Propagation of Noise in the Vicinity of Air fields Report Number 200 June 1994 unveroffentlichter Bericht NATO CCMS 2001 Narvik Measurements Aircraft Noise Propagation over varying ter rain unveroffentli
32. 25 B73V 146 2 93 2 860 98 01 1 8 18 07 14 16 1 6 11 1 9 22 1 9 B7473 155 8 101 7 941 99 00 1418 3 05 kA 09 kA 01 KA 57 KA B7474 151 8 98 3 90 7 98 001 116 6 04 29 12 A 05 1 4 3 4 1 8 B7572 148 1 95 3 865 103 1 2 20 11 01 1 3 01 A5 09 1 8 1 0 21 B7672 153 3 99 3 923 99 0 2 28 8 04 kA 01 KA 09 KA 35 KA B7673 153 3 99 7 915 103 00 28 8 04 kA 01 KA 09 KA 3 5 kA BA11 163 3 1049 95 4 108 26 35 5 00 kA 1 8 KA 06 KA 04 KA BE20 134 8 828 765 81 00 24 3 13 26 24 3 1 20 1 6 4 8 2 0 C550 141 1 884 803 1122 00 49 6 35 36 0 5 0 24 5 3 38 67 C650 146 4 936 858 120 00 28 3 43 2 7 0 8 29 26 3 2 37 3 1 CL65 1382 85 2 766 106 00 19 12 01 1 9 0 1 1 6 13 1 7 0 2 2 1 D328 1338 815 746 83 00 19 3 09 21 22 28 0 8 1 2 51 1 4 DA20 1421 88 7 814 106 o0 22 3 24 24 06 1 9 25 1 9 09 2 4 DA90 146 5 93 1 86 2 102 0 0 20 1 28 1 0 16 1 5 26 1 2 08 1 4 DC10 154 7 101 3 93 2 102 00 19 6 02 kA 03 KA 07 KA 24 KA DC3 142 7 90 9 823 72 o0ol 9 2 1 9 2 3 06 2 0 1 3 1 7 3 2 16 DC930 157 6 105 14 972 1277 06 17 4 63 3 16 16 24 1 1 47 1 9 DH8 1343 822 762 86 00 16 KA 00 KA 31 KA 1 0 KA 6 5 kA FK10 kA 95 4 882 108 24 23 11 kA kA KA KA kA KA kA O
33. 3 3 sind die Abweichungen gegen ber einem Kugelstrahler dargestellt Sie lassen sich als Pegelkorrekturen in Abh ngigkeit des Polarwinkels ausdr cken Die den Grafi ken zugrunde liegenden Korrekturwerte sind in Anhang A14 1 tabelliert Der Kugelstrah ler ist als schwarz gepunktete Linie eingezeichnet Liegen die roten resp blauen Kurven beispielsweise ausserhalb dieser Linie ist in diesem Bereich die Abstrahlung des Flug zeugs ausgepr gter als im Falle eines reinen Kugelstrahlers und die Pegelkorrekturen haben ein positives Vorzeichen Da bei der Rotationssymmetrie die Beschreibung der Richtwirkung auf den Polarwinkel beschr nkt ist bleibt die Schallabstrahlung in lateraler resp azimutaler Richtung unber cksichtigt Die Society of Automotiv Engineers SAE hat bereits Anfang der 80er Jahre erkannt dass dieser Effekt vor allem in gr sseren Distanzen von Bedeutung sein kann Sie hat diese Erkenntnisse in der AIR 1751 94 be nutzt um die so genannte lateral attenuation zu formulieren Unter diesem Begriff sind sowohl Effekte des Montageorts der Triebwerke als auch Ausbreitungseffekte in Bodenn he zu verstehen vgl Kapi tel 3 4 9 Das von der SAE publizierte Verfahren wird im Integrated Noise Model INM der amerikanischen Luft fahrtbeh rde FAA angewendet Im Laufe der letzten 20 Jahre stellte man in diversen Untersuchungen fest dass die sich aus der lateral attenuation ergebenden seitlichen D mpfungen vor allem bei Flug zeugen mit
34. 5 3 0 97 1 3 0 88 ns DC93 44 25 648 14 0 00 1 2 0 00 i 56 1 2 6 1 7 0 02 1 5 0 0 a DH8 41 40 593 41 0 31 as 15 0 01 y 5 6 1 7 7 41 0 23 ns 1 7 0 0 FK10 1 0 1 9 671 14 0 47 ns 1 2 0 38 ns FK50 3 1 1 9 1061 1 0 0 00 z 1 0 0 00 2 7 0 6 6 1 1 0 06 ns 1 0 0 0 ns 5 N FK70 1 6 2 5 1008 1 3 0 22 Ans 1 0 0 09 ns 3 5 12 21 1 3 0 01 i 09 00 HS25 1 3 23 654 32 069 ns 1 4 036 ns 04 21 143 32 090 as 1 5 0 7 ns LR35 0 5 23 410 18 0 77 ns 1 2 0 66 Ans 0 9 1 0 8 1 8 0 65 ns 1 2 0 5 ns MD11 0 3 1 8 1411 1 3 0 83 ns 1 0 0 76 ns MD80 0 3 24 1242 29 09 ns 0 8 0 76 ns 0 2 1 3 3 131 0 96 ns 1 4 0 9 ns MD83 1 5 2 2 1213 1 5 0 30 Ans 1 2 0 19 n s MD87 1 4 23 1169 1 8 0 41 ns 1 0 0 43 ms 1 1 15 6 120 060 ns 1 4 04 ns RJ100 0 5 2 1 10 0 8 0 57 ns 0 8 055 ns 1 2 09 13 08 0 18 ms 0 8 0 1 ns SB20 0 6 2 4 800 0 8 042 ns 0 8 042 ns 1 1 09 14 0 8 0 17 ns 0 8 0 1 ns SF34 25 2 5 70 1 9 0 21 ns 0 9 0 01 TU34 29 19 100 1 6 0 07 ns 1 3 0 03 TU54 4 6 3 12 5 0 0 38 ns 2 7 0 12 n s TU54 1 0 3 0 0 75 ns 2 2 0 67 ns 0628 m N Anzahl Werte Mean Mittelwert der Ereignispegeldifferenzen Berechnung minus Messung SD Standardabweichung der Pegeldifferenzen Berechnung minus Messung P W Wahscheinlichkeitswert der zweiseitigen t Verteilung vgl Anhang A5 Sign Vertr
35. 5 7 werden der Vollstandigkeit halber sowohl die Testresultate unter Verwendung der unkorri gierten als auch diejenigen unter Verwendung der korrigierten Stationswerte aufgefuhrt Vor der Kor rektur sind nur die Abweichungen an NMT10 nicht signifikant n s Nach der Korrektur sind sie dort schwach signifikant An NMT6 und NMT7 sind die Abweichungen nach der Korrektur dagegen nicht signifikant Anhand der vorliegenden Testresultate kann davon ausgegangen werden dass die Mikrofone an den Stationen 6 7 und 10 innerhalb der Ger tetoleranz messen Somit sind keine Korrekturen wegen of fensichtlicher Fehlmessungen n tig Ohne n here Pr fung gilt diese Annahme auch f r die restli chen Stationen in Z rich und Genf Ausgenommen davon ist NMT05 da dort die festgestellten Abweichungen sowohl vor als auch nach der Korrektur h chst signifikant sind Das Mikrofon von NMTO5 misst somit systematisch zu hohe Ereignispegel Ob dies generell so ist oder ob es nur w hrend der Messkampagne vom April 2000 der Fall war kann anhand der vorliegenden Daten nicht entschieden werden Beim Vergleich mit be rechneten Mittelungspegeln wird deshalb f r NMTO5 eine Pegelkorrektur kins von 1 0 dB angenom men Anmerkung Die f r die Anlage in Genf verantwortliche Person best tigte technische M ngel bei der automatischen Messung an der Station Nr 05 die aber mit der Erneuerung der gesamten Anlage Ende 2002 beho ben sind Somit gilt die aufgef hrte Ko
36. 59 62 64 66 66 67 68 69 70 70 71 71 13 74 159 Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig 4 21 4 22 4 23 4 24 4 25 4 26 4 27 4 28 4 29 4 30 5 2 5 3 5 4 5 6 5 7 Figuren und Tabellenverzeichnis Anteile der Ausbreitung schwarze S ulen und der Quelle rote S ulen an der kombinierten Varianz des Tagesmittelungspegels von realen Belastungszu standen an ausgew hlten Messstandorten in Genf GVA und Zurich ZRH die obere Grafik zeigt die Varianzanteile unter Verwendung der ungewichteten die untere Grafik diejenigen unter Verwendung der gewichteten Quellenun sicherheiten Radaraufzeichnungen von Abfl gen der A320 auf Piste 16 im Jahr 2003 graue Linien und Modellierung der Flugbahnstreuung mittels Aufteilung in Unter strecken rote Linien mit Angabe der prozentualen Belegung dieser Unter strecken 11 Eine Flugbahn bestehend aus einer Flugspur sowie einem mittleren H hen und Geschwindigkeitsprofil 31 drei Flugspuren und ein mittleres Profil 51 f nf Flugspuren und ein Profil Modellierung der Flugbahnstreuung Verteilung der Flugbewegungen auf drei resp f nf Flugstrecken nach verschiedenen Methoden n entspricht der ge mass AzB mit der Korridorbreite normierten L ngenkoordinate senkrecht zur Flugstrecke es gilt 0 5 lt 7 lt 0 5 55 Wirkung der Flugbahns
37. 9999999999999 O9 OD OD FN 5 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 35 Dissertation Thomann Anhang A11 A11 2 Zahlenwerte beim Start ohne Unterscheidung nach Abfluggewicht A Spektrum des Ereignispegels f r berflug in H he von 305 m f r standardatmosph rische Bedingungen 15 C 70 A bewertet 1 oS 3 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 00 B Uberflug in 305 Metern H he Spektrum des Maximalpegels f r standardatmospharische Bedingungen 15 C 70 A bewertet f er 1 oe 5 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 00 La A bewerteter Pegel im Frequenzband i SD Standard Deviation dB N Anzahl Werte Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 36 Dissertation Thomann Anhang A11 A11 3 Grafische Darstellung am Beispiel dreier Flugzeugtypen po A Landung B Start i p e s m m m Punkte und Fehlerbalken zeigen Pegelwerte pro Terzband fur Lae rot und La max blau die Fehlerbalken entsprechen 2 SE Restliche Linien Energieanteile je Terzband f r Lae rot ausgezogen und La max blau gestrichelt Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 37
38. Anforderungen an eine Messung jedoch ungleich h her als auf der gr nen Wiese Neben den ger te bedingten Unsicherheiten beeinflussen hier Bebauung und Fremdger usche die Genauigkeit der Messung In der Regel sind diese Effekte standortspezifisch Deshalb ist es auch praktisch unm glich eine allgemein g ltige Aussage ber die Standardunsicherheit von Monitoringmessungen zu machen Bei den vorliegend untersuchten Stationen bewegt sich diese je nach Fragestellung zwischen 0 6 und 0 9 dB Automatische Messungen m ssen den Spagat machen zwischen der Anforderung einer sauberen Trennung von Fluglarm und Fremdger uschen sowie dem Anspruch so viele Fluglarmereignisse wie m glich zu erfassen damit ein m glichst vollst ndiges Bild ber die Flugl rmsituation gezeichnet werden kann Mittels fester oder auch variabler Messschwellen wird versucht Flugl rm von Fremd larm zu trennen Dies f hrt jedoch dazu dass automatische Messungen tendenziell zu tiefe Einzeler eignis und Mittelungspegel ausweisen Dieser Effekt sollte korrigiert werden bevor Messungen mit Berechnungen verglichen werden Aber auch hier h ngen die Korrekturen stark von den rtlichen Gegebenheiten ab Sie k nnen je nach Standort knapp 1 0 dB betragen Im Falle der untersuchten zehn Stationen sind es im Mittel 0 6 dB Die Korrekturen sind jedoch mit relativ hohen Unsicherheiten behaftet so dass beispielsweise beim Vergleich von gemessenen und berechneten Mittelungspegeln d
39. JN Die Werte fur SD und N sind getrennt fur Starts und Landungen in Anhang A8 aufgef hrt Die sich daraus ergebenden Standardunsicherheiten usour sind in Anhang A16 fur jeden akustischen Referenz typ tabelliert Sie betragen im Mittel 1 0 dB unabh ngig davon ob es sich um Starts oder Landungen handelt Der gr sste Wert liegt bei 2 9 dB der kleinste bei 0 3 dB Wie oben beschrieben ergeben sich die Quellenunsicherheiten aus dem Vergleich mit Messungen Messungen weisen ebenfalls Unsicherheiten auf welche bei der Bestimmung von Usour Zu ber cksich tigen sind Wie in Kapitel 5 noch gezeigt wird kann im vorliegenden Fall der begleiteten Quellenver messung von einer Messunsicherheit in der Gr ssenordnung von 0 5 dB ausgegangen werden Da durch werden die Quellenunsicherheiten gem ss Eq 4 6 je nach Hohe von Usou um 0 1 bis 0 3 dB erh ht was in den Tabellen in Anhang A8 jedoch nicht ber cksichtigt ist Eq 4 6 u 4 3 3 Unsicherheit wegen Typenzuordnung und wegen unterschiedlicher Motorisierung Anhang A7 zeigt die Zuordnungen einzelner Flugzeugmuster zu Typengruppen getrennt nach Starts und Landungen Je nach Referenzflugzeug ergeben sich zwischen einer und sechzehn Zuordnungen Gem ss Konzept sollte das Referenzflugzeug die akustischen Eigenschaften der zugeordneten Typen abbilden Wie gut dies gelingt wird anhand von Messungen berpr ft Es werden Einzelereignispegel von Monitoringmessungen auf eine vorgegebene Distanz normier
40. Liegen die H henwinkel dar ber wird die Bodenzusatz d mpfung auf Null gesetzt Im Gegensatz zur Zusatzd mpfung Aaa werden bei der Luftd mpfung Azim wegen der spektralen Eigenschaften von Flugzeugen verschiedene Flugzeugtypen unterschieden Analysen zeigen dass in azimutaler Richtung nur geringe Verschiebungen im Spektrum bestehen Dagegen sind die spektralen Unterschiede in den Polarwinkelsegmenten recht gross da das Triebwerk nach vorne wegen des Fans eher im hohen nach hinten dagegen wegen des Jetstrahls eher im tiefen Frequenzbereich ab strahlt Entsprechend unterschiedlich fallen denn auch die ber den Polarwinkel 0 ermittelten atmos ph rischen D mpfungen aus vgl Fig 3 8 Luftd mpfungen f r A Pegel in dB Luftd mpfungskoeffizienten f r A Pegel in dB km Start A320 Landung A320 Start A320 Landung A320 Fig 3 8 Luftd mpfungen und Luftd mpfungskoeffizienten f r A bewertete Pegel in Abh ngigkeit des Polarwinkels und der Distanz in Metern am Beispiel des Airbus A320 berechnet aus den H Koeffizienten des FLULA2 Quellendatensatzes Vereinfachend wird nachfolgend jedoch eine reine Distanzabhangigkeit angenommen Fig 3 9 zeigt am Beispiel des A320 den resultierenden Verlauf wobei in den beiden Grafiken links die Luft d mpfung und in beiden Grafiken rechts die Luftd mpfungskoeffizienten in Funktion der Distanz dar gestellt sind Die fett ausgezogenen Linien entsprechen
41. Wing Prop kennt und keine Unterscheidung in Start und Landung macht Zu dem fehlt eine Differenzierung nach dem Polarwinkel Untersuchungen an der Empa 61 zeigen dass je nach Polarwinkel auch bei identischer Triebwerkskonstellation und vor allem bei Starts und Landungen erhebliche Unterschiede in der seitli chen Richtwirkung bestehen Bei der A320 beispielsweise Diagramm B von Fig 3 4 betragen die Zusatzpegel seitlich zum Rumpf beim Start zwischen 0 0 und 3 4 dB bei der Landung dagegen zwi schen 3 4 und 0 0 dB Das Mittel der von der Empa gefundenen Richtwirkungskorrekturen entspricht dagegen relativ gut den von der SAE vorgeschlagenen Zusatzpegeln f r Flugzeuge mit den Triebwer ken unter den Fl geln Wing und A320 Mean in Diagramm B von Fig 3 4 Dennoch stellt der Installationseffekt f r wing mounted aircraft eine zu grobe Vereinfachung der Rea lit t dar denn beispielsweise bei der A310 der A320 und der RJ100 welche alle die Triebwerke unter den Fl geln haben treten markante Differenzen in der azimutalen Richtwirkung auf vgl dazu die Grafiken im Anhang A14 3 F r wing mounted aircraft sind deshalb die von der SAE vorgeschlagenen Zusatzpegel in Azimutwinkelbereichen zwischen 20 und 50 viel zu schwach F r Flugzeuge mit den Triebwerken am Heck besteht dagegen eine befriedigende bereinstimmung Diagramm C von Fig 3 4 Wing A320 L A320 S A320 Mean 4 0 2 0 gt 0 0
42. Zurich Mittelwerte der Jahre 1998 bis 2003 Ort A Bedingungen Prozentuale Anteile der Windgeschwindigkeit in Schallausbreitungsrichtung 10 8 6 AU 2 OM 2 4 67 87 107 Stundenwerte MCH mit berechneten Gr ssen aus Einzelflugsimulation verarbeitet Die Angaben beziehen sich auf Situationen wo sowohl ein gemessener als auch ein berechneter Pegelwert zur Verf gung steht Es k nnen gegen ber dem Mittel aller Stundenwerte geringf gige Abweichungen auftreten Klassierung der Ausbreitungsbedingungen in f rderlich F hinderlich H und unbestimmt U anhand der Beobachtung der Windgeschwindigkeit der Windrichtung des Sonnenstandes und des Bew lkungsgrades vgl Anhang A4 1 kk Die Windgeschwindigkeitskomponente in Schallausbreitungsrichtung resp in Gegenrichtung wird aus den Stunden werten der Windgeschwindigkeit Angaben MCH der Windrichtung und der Richtung des Schalleinfalls berechnet vgl Anhang A4 2 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 78 Dissertation Thomann A18 4 Ganglinien von Temperatur und Feuchte Genf und Z rich Anhang A18 aF g m3 T C relF A 30 0 100 fi T 90 25 0 HN i r f F vs j r n i wt gi i R 4 4 R 9 er l N 20 0 er M hri AL a irn ji vada l 70 y u ify il ral Wr En If de TAk le Mit I yay hl i la yll di N 1 5 et a ee nr ee a ek ead w
43. ar lt lt Distanz zwischen Quelle und Empf nger Meter Distanz zwischen Quelle und Empf nger Meter 60 120 60 120 SF34 Distanz zwischen Quelle und Empfanger Meter Distanz zwischen Quelle und Empfanger Meter Atmospharische D mpfung dB a Sn on cts x Ss S x N N Y J k vss h AN AN N N N x vn N sos vo 4 Esl y k oo os x Ae s Ne a o A NSSS o Nne va 0 Be QA k N ON vy owe ok hae iC mney are Woe een 5 wa awaa Aw e o w ta n iaa or ve N vy Zur f aw vun 5 ir taj ia PE E va yon Ea 8 pe wa TE EAR 3 PE i wR 1 uxon non i ee one i en on u Yoran n i en A 1 1 oa Voy vo Yow van 1 oa Yow us 1 14 1 Atmospharische D mpfung dB Luftd mpfung f r A Pegel und verschiedene Polarwinkelbereiche gestrichelte Linien resp Mittelwert und Standardabwei chung f r Polarwinkelbereich von 60 bis 120 fett ausgezogene Linien Die dargestellten D mpfungen gelten f r Standard bedingungen mit einer isothermen Atmosph re von 15 C und 70 relF Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 45 Dissertation Thomann Anhang A12 Anhang A12 5 Forts Verlauf unter Verwendung der Hik Koeff Parametrisierter Verlauf vgl Anhang A12 3 SVG SFT LAP SVG SFT LAP A320 At
44. dass massgebende Belastungsgrenzwerte berschritten sind oder ihre berschreitung zu erwarten ist Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 46 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze vorgegeben Sie wird mit Ugrenz bezeichnet und definiert sich ber den halben Abstand zweier benach barter Grenzwerte Wie aus Tab 3 6 ersichtlich betragen die Differenzen in den Grenzwerten je nach Empfindlichkeitsstufe und Schwellenwerte zwischen 2 und 10 dB Entsprechend w rde Ugrenz ZWi schen 1 und 5 dB schwanken Tab 3 6 Pegeldifferenzen zweier benachbarter Grenzwerte ALr benachbarter Belastungsgrenz ALr benachbarter Belastungsgrenz ALr benachbarter Belastungsgrenz werte f r die Zeit von 06 bis 22 Uhr werte f r die Zeit von 22 bis 23 Uhr werte f r die Zeit von 23 bis 06 Uhr PWSIGW IGWSAW ES PWeIGW IGWaAW PWsIGW IGWaAW 2 dB 5 dB 2 dB 2 dB 3 dB 5 dB 5 dB 3 dB 5 dB 5 dB 5 dB 5 dB 5 dB 5 dB 5 dB 5 dB Aus Gr nden der Praktikabilit t soll f r jeden zu beurteilenden Zeitabschnitt eine einheitliche Grenz unsicherheit gelten unabh ngig von Empfindlichkeitsstufen und Schwellenwerten indem pro Zeitab schnitt das Minimum in den Abst nden zweier benachbarter Grenzwerte bestimmt und durch 2 geteilt wird Die Empfindlichkeitsstufe bleibt dabei unber cksichtigt da sich in den durch Flugl rm vorbe lasteten Gebieten keine Zonen der ES befinden und auch nicht zu
45. n s n s B73V n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s B7473 xx ns n s xx see see ee B7474 n s n s n s n s n s n s B757 n s n s n s n s n s n s n s n s gt n s n s B767 n s n s n s n s er n s n s n s n s n s n s n s ae n s n s n s BA11 er x n s n s n s n s n s n s Fr i i n s n s n s n s BE30 nee n s n s n s n s n s ns ss n s n s n s n s n s n s C550 xxx ns ns see see fee see fee see see see see C650 n s n s n s n s n s n s CL65 ss n s n s ns dns n s ns n s n s ms n s n s n s D328 r n s n s 2 i n s n s i n s n s j n s n s DA20 a 2 j n s n s n s n s n s gt j i n s n s n s n s DA90 ss n s n s n s lt n s n s n s n s n s ji n s n s DC10 n s n s n s n s n s n s n s n s DC930 see see ee see ee see see see see see see DH8 see ms ns x ns ns see xx x see see FK10 n s n s n s n s n s n s FK50 see see see ee see x x n s see see ee see xx x n s FK70 see n s ns see ee fee xx n s see fee x HS257 n s n s n s n s n s n s n s n s
46. ndeschnitte berechnen Diese w ren aber n tig um den Einfluss von Hindernissen bestimmen zu k nnen Grunds tzlich bewirken Hindernisse eine deutliche D mpfung auf der der Quelle abgewand ten Seite sofern die Sichtverbindung zwischen Quelle und Empf nger unterbrochen ist Im Falle von Z rich und Genf existieren praktisch keine solchen Gebiete so dass in der Modellrechnung allf llige Unsicherheiten wegen fehlender Hindernisd mpfung vernachl ssigt werden k nnen Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 84 Dissertation Thomann Modellunsicherheit 4 8 4 Maschengitterweiten Wie in Kapitel 3 5 6 beschrieben wird zwecks 800 minus 100 flachendeckender Darstellung der Larmbelastun gen das betrachtete Gebiet mit einem Gitternetz berzogen In den Gitterpunkten werden die zur Ermittlung der Gesamtbelastung massgebenden Pegelwerte berechnet Durch Interpolation der gitterpunktbezogenen Werte ergeben sich die Kurven gleicher Belastungsh he Ob Lage und Verlauf der Kurven von der Maschenweite des Gitternetzes abh ngen soll nachfolgend aufge zeigt werden Es werden Simulationen mit Ma schengitterweiten von 100 250 und 500 Metern gemacht Nebenstehende Grafik zeigt die Belas tungskurven mit Abst nden von 100 Metern aus gezogen und diejenige mit Abst nden von 500 Metern gestrichelt In den Kurvenverl ufen ist rein visuell kein Unterschied feststellbar Die git terbezogenen Diffe
47. nge auf dem Ausbreitungsweg des Schalls Oft sind Emission und Ausbreitung integraler Bestandteil des zur Berechnung von Belastun gen verwendeten Datensatzes H Koeffizienten bei FLULA2 63 86 Noise Power Distance Tables bei INM 78 94 Diese Verschmelzung hat historische Gr nde Grunds tzlich l sst sich aber jedes Berechnungsverfahren auf denselben Modellansatz zur ckf hren Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 15 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze 3 4 2 Genereller Modellansatz Die rechnerische Behandlung von Schallausbreitungsproblemen basiert typischerweise auf einer Formel mit einer Schallleistung als Quellenwert einer Korrektur fur die Richtwirkung und verschiede nen Dampfungstermen Eq 3 3 Lp Ly D gt A i L bezeichnet den Schalldruckpegel beim Empf nger Lw den ungerichteten Schallleistungspegel der Quelle und D die Korrektur f r die Richtwirkung der Quelle Die Summe der A steht f r die Abschw chungen auf dem Ausbreitungsweg Die D mpfungsterme A h ngen unter anderem von der Distanz r ab welche der Schall von der Quelle zum Empf nger zurucklegt Die ISO 9613 2 57 listet verschie dene Dampfungsterme auf Fur Fluglarmberechnungen relevant sind e Geometrische Dampfung Agi e Atmospharische Dampfung Aatm e Zusatzdampfung Aaaa Nachfolgend werden die einzelnen Elemente der Ausbreitungsberechnung beschrieben Begonnen wird jedo
48. r die Wirkung solcher Effekte ist die Richtung des Schalleinfalls W hrend eines ein zelnen Vorbeiflugs ndert sich diese jedoch kontinuierlich Mit Ausnahme des Endanflugbereichs f chern sich die Flugbahnen innerhalb eines Flugkorridors zus tzlich auf so dass die Schalleinfalls richtungen von Flugereignis zu Flugereignis ebenfalls betr chtlich variieren Um lokale Effekte in der N he des Empfangspunktes ber cksichtigen zu k nnen m ssten deshalb zuerst f r einen ganz spezifischen Empfangspunkt Detailuntersuchungen zur Variation in der Schalleinfallsrichtung unternommen und danach mit grossem Rechenaufwand die f r bestimmte Ein fallswinkel geltenden Zusatzeffekte bestimmt werden Eine solche Berechnung w rde aber nur f r den spezifisch gew hlten Punkt gelten Sie ist nicht repr sentativ f r ein ganzes Gebiet Da Flugl rmberechnungen in der Regel fl chendeckende G ltigkeit haben sollten ist unklar wie klein r umige lokale Effekte in Berechnungen auf praktikable Art und Weise ber cksichtigt werden k nn ten Sie sind jedoch integraler Bestandteil von Messungen vgl Kapitel 3 3 6 was den Vergleich zwi schen einer berechneten und gemessenen L rmbelastung je nach Messstandort erheblich erschwert 3 6 10 Konsequenzen f r die Bestimmung der Berechnungsunsicherheit Teil 3 Die nachfolgenden Bemerkungen erg nzen die Zusammenstellung von Kapitel 3 5 8 Der Einfluss des Wetters auf die Flugeigenschaften wird dank der Ve
49. r die eingestrahlte Schallenergie eines einzelnen Vorbei resp berfluges Wenn es um die Unsicherheit von berechneten oder gemessenen L rmbelastungen geht ist also die Unsicherheit der Ereignispegel resp die Unsicherheit ihrer energetischen Summe massgebend Die Unsicherheit der Maximalpegel ist in der vorliegenden Arbeit von untergeordneter Bedeutung und wird nur am Rande betrachtet Weitere Details zu den akustischen Basisgr ssen k nnen im Anhang A2 nachgele sen werden 3 3 Akustische Messungen bei Flugpl tzen und Flugh fen 3 3 1 Vorbemerkung Man muss unterscheiden zwischen automatischen Messungen an fixen Monitoringstationen und be gleiteten Messungen an ausgew hlten Standorten Begleitete Messungen erfolgen unter wohl definierten und kontrollierten Bedingungen Die Messmik rofone k nnen so positioniert werden dass Fremdeinfl sse wie Bodeninterferenzen Reflexionen und Umgebungsger usche praktisch ausgeschlossen werden k nnen Vogelstimmen Windger usche oder technische Larmquellen lassen sich durch direktes Abh ren der Aufnahmen erkennen und im Labor manuell ausblenden Bei begleiteten Messungen l sst sich jedes L rmereignis dank direkter Augenbeobachtungen identifi zieren und einem bestimmten Flugzeugtyp zuordnen Begleitete Messungen sind jedoch wegen ihres grossen personellen sowie materiellen Aufwands zeitlich begrenzt so dass sie nur stichprobenartig den Flugl rm erfassen k nnen Sie eignen sich jedoch zur Un
50. so erh lt man die Projektion der Windgeschwindigkeit in Aus breitungsrichtung Entsprechend gelten folgende Berechnungsvorschriften zur Ermittlung der Windge schwindigkeitskomponente vp Vp Vw Cw Ep _ W 1 Ad u Ad w W cos g sin dy sing sin g w P 1 cos p cos p Cp 7 25 m2n ema ema P cos g sin p sing p sing gt W Vektor in Windrichtung W steht f r wind P Vektor in Schallausbreitungsrichtung P steht f r progagation vw Windgeschwindigkeit in Windrichtung gem ss Angaben MCH m s Vp Projektion der Windgeschwindigkeit in Ausbreitungsrichtung des Schalls m s gt Vp Vw cos yw COS p sin dw sind gt Vp Vy cosl p g y Vw cos y Gegenwindsituation mit ve lt 0 und Mitwindsituation mit vp gt O fur i Ay 90 od Tao fo A the 90 P Pp Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 14 Dissertation Thomann Anhang A4 A4 3 Absolute Feuchte in Abh ngigkeit von Temperatur und relativer Feuchte Die nachfolgenden Ausf hrungen stammen aus 60 Darin wird die relative Feuchte re F definiert als Verh ltnis des aktuellen Dampfdrucks e zum S ttigungsdampfdruck Uber Wasser e bei einer be stimmten Lufttemperatur T relF ee e T relF relative Feuchte e Dampfdruck des Wassers hPa ew S ttigungsdampfdruck des Wassers hPa Als Einheit ergibt sich 1 Liegt
51. und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann 14 37 42 43 43 47 47 53 54 56 60 15 89 89 90 94 96 101 102 103 105 106 111 113 163 Figuren und Tabellenverzeichnis Tab 6 3 Statistische Auswertung der Einzelpegeldifferenzen Berechnung minus Mes sung unter Verwendung samtlicher Messungen Auszug aus den Tabellen von Anhang A21 3 117 Tab 6 4 bersicht der Resultate des t Tests auf signifikante Abweichungen 118 Tab 6 5 Mittlere Ereignispegeldifferenzen Berechnung minus Messung stationsweise ohne Unterscheidung in einzelne Flugzeugtypen und Jahre die Anzahl Werte k nnen der Tab 6 2 entnommen werden Angaben in dB 120 Tab 6 6 Korrektur des mittleren Lae zur Ber cksichtigung der realen Temperatur Feuchte Verhaltnisse im Jahresmittel 124 Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 164 Dissertation Thomann Dank Es ist mir ein Bedurfnis all den Freunden Kollegen und Bekannten zu danken die mich wahrend der letzten Jahre begleitet haben und meine immerwahrenden Beteuerungen dass ich kurz vor dem Ab schluss stehe mit stoischer Gelassenheit entgegen genommen haben Namentlich erwahnen mochte ich e Willy A Schmid der es mir erm glichte diese Arbeit zu schreiben und der den Glauben an mich nie verlor Ihm w nsche ich f r die bevorstehende Pension alles Gute e Robert
52. 0 1 8 1 8 2 3 1 7 B7473 152 1 97 4 894 109 00 20 6 09 2 0 05 2 2 18 2 2 26 1 9 B7474 144 4 91 1 808 97 00115 2 00 1 2 1 2 1 2 1 3 1 6 3 2 1 9 B757 140 8 87 2 773 101 00 22 8 00 1 3 1 0 2 0 0 6 26 3 0 2 8 B767 141 5 87 7 72 105 00 18 7 03 1 3 20 14 0 9 1 9 3 1 23 BA11 145 6 91 9 828 62 00 34 3 17 kA 1 3 kA 04 kA 0 1 Ka BE30 129 9 77 4 684 82 00 37 2 11 4 0 03 3 5 1 7 4 1 25 4 6 C550 1288 753 659 96 00 24 8 02 23 02 25 01 2 3 1 4 26 C650 k A 802 715 98 00 29 0 kA kA kA KA kA KA KA kA CL65 133 8 80 8 70 8 68 00 19 10 09 1 7 0 6 1 9 1 1 1 5 1 8 1 9 D328 137 3 83 7 744 66 00 26 5 12 2 0 0 7 2 0 1 1 2 3 34 3 1 DA20 139 8 83 9 776 108 0 0 14 1 42 0 8 05 1 0 34 an os 1 7 DA90 133 8 79 8 71 6 100 0 0 3 1 2 0 6 26 05 29 08 3 1 1 4 3 2 DC10 146 5 924 829 104 00 24 7 07 kA 1 0 KA 0 0 KA 23 KA DC930 146 3 91 3 83 3 110 00 25 7 01 2 2 0 7 26 21 24 03 3 0 DH8 134 0 79 0 69 7 65 00 1416 2 13 1 1 0 4 1 2 1 4 0 9 3 6 1 6 FK10 kA 82 3 725 106 0 0 2 1 6 kA kA kA kA KA KA KA kA FK50 139 6 85 1 76 7 93 00 20 11 00 kA 07 KA 0 0 KA 1 4 kA FK70 1326 798 698 95 00119 9 05 1 7 05 1 6 0 3 2 0 1 4 1 9 HS2
53. 0 2dB 0 3dB 0 22dB 0 5dB 0 3dB 0 5dB 0 2dB 403dB 403dB 0 3 dB moO u gt Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 96 Dissertation Thomann Messunsicherheit 5 6 Unvollst ndige Erfassung aller Fluglarmereignisse 5 6 1 Beschreibung Wie in Kapitel 5 4 diskutiert bewirken Messschwellen die unvollstandige Erfassung einzelner Flugl rmereignisse was den Ereignispegel reduziert Dar ber hinaus k nnen Vorbei oder berfl ge deren Maximalpegel unter der Messschwelle liegen gar nicht erkannt werden Fig 5 6 illustriert die sen Sachverhalt am Beispiel von NMT7 in Z rich Die schwarze fette Kurve im Teilbild links zeigt die H ufigkeitsverteilung der gemessenen Maximalpegel Sie ist unvollst ndig und bricht beim Schwel lenpegel Ls ab Dass unterhalb der Messschwelle sehr wohl noch Flugl rmereignisse auftreten zeigt die feine rote Linie Sie entspricht der Maximalpegelh ufigkeitsverteilung der anhand von Radarauf zeichnungen simulierten Einzelfl ge Es werden aber nicht nur die Verteilungen der Maximalpegel sondern auch diejenigen der Ereignispegel abgeschnitten wie dem mittleren Teilbild in Fig 5 6 entnommen werden kann Fig 5 6 Pegelh ufigkeiten an NMT7 in Z rich f rs Jahr 2003 Links H ufigkeitsverteilungen gemessener meas und berechneter calc Maximalpegel Mitte Haufigkeitsverteilung gemessener Maximal und Ereignispegel Rechts
54. 04 2001 m I sm Ihm 8 I 1 8 I 9 I _ Wea sD Wea sD Wea SD Wea sD NMTO5 A Mes D 158 we D 165 Mes D wee D 165 Lu 15 9 0 re al cea e 2 m O5AF 163 17 158 13 165 14 8 165 132 2 4 lo 0 To erz tal ess 42 ore a 7 eo 100 05AN A 163 17 158 13 164 4 74 8 161 132 92 514 9 O 0 N o eos ms esa 143 oro HERI s en w n a O 05B A 215 23 207 17 164 45 6 322 22 9 16 42 5 0 0 BARRIERE A NMT10 A 517 24 20 153 13 16 14 139 14 93 13 1 0 0 pee ae aml ae ann 12 tale 10AF A 517 25 20 152 13 16 1 139 14 94 13 1 0 0 SN ser ae s23 ca res us s Leo 8 100 im 10AN A 517 24 502 20 153 13 16 1 139 14 93 14 73 4 0 0 O bles se s as ren us ss fe Leo 8 10010 10B A 333 26 324 23 158 12 27 2 139 15 BEREZIERFAFTE Iren 2m Legende zu Anhang A18 7 H he des Flugzeugs ber Pistenniveau bei bei Detektion des Maximalpegels vgl Anhang A3 7 K rzeste Distanz zwischen Flugzeug und Empf nger vgl Anhang A3 2 Distanz zwischen Flugzeug und Empf nger bei Detektion des Maximalpegels vgl Anhang A3 2 Elevations oder H henwinkel vgl Anhang A3 7 Querneigung des Flugzeugs Bank vgl Anhang A3 5 Longitudinaler Abstrahlwinkel vgl Anhang A3 3 Winkel des Schalleinfalls bei Detektion des Maximlpegels 0 in Ostrichtung vgl Anhang A4 2 se ON Pny Lateraler Abs
55. 0484 relF 17 1 T _ _ ex 235 T Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 15 Dissertation Thomann Anhang A4 Die Anwendung der Berechnungsvorschrift liefert folgende Zahlenwerte in g m T 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 45 relF 40 100 35 90 80 30 70 25 60 4 20 50 45 40 30 10 20 10 O 0 SSS 10 5 0 5 10 15 20 25 30 35 TC Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 16 Dissertation Thomann Anhang A4 A4 4 Formulierung der Korrekturen fur normal verteilte Pegel Die nachfolgenden Beschreibungen stammen aus 54 Es gilt die Annahme dass die Pegel normal verteilt sind Die Pegelverteilungsfunktion hat somit folgende Form 25385 w L eo Dabei ist o die Standardabweichung und T der Erwartungswert arithmetischer Mittelwert der Verteilung Sie berechnen sich wie folgt N b YL i 1 Sha i 1 Bei der Mittelung von Pegelwerten wird jedoch in der Regel die logarithmische Mittelung verwendet we L k lg 104 N k ist der quivalenzparameter Wird Energie quivalenz angenommen so ist k gleich 10 und die loga rithmische Mittelung wird dann als energetische Mittelung bezeichnet Liegt die gesamte Verteilung vor so h ngen arithmetischer Mittelwert und logarithmischer Mittel
56. 09 MD11 1 519E 01 1 228E 01 1 498E 03 1 104E 07 9 712E 01 1 832E 00 5 203E 03 6 465E 08 LAP Landung vollst ndig konfiguriert 5 614E 03 4 366E 00 3 216E 04 6 056E 08 1 673E 01 1 015E 01 8 595E 03 7 581E 07 4 257E 02 2 123E 00 3 125E 03 2 36E 07 8 814E 02 2 641E 01 1 933E 02 1 689E 06 4 150E 02 5 322E 00 1 176E 03 1 489E 07 6 877E 01 2 181E 00 3 085E 03 6 270E 08 5 190E 02 1 293E 00 3 097E 03 2 968E 07 1 160E 01 2 383E 01 1 148E 02 9 636E 07 SVG Start mit mittlerem Abfluggewicht ATOM s 85 MTOM 2 120E 02 5 832E 00 3 053E 04 1 268E 08 1 408E 02 6 940E 00 1 259E 04 1 119E 07 6 780E 02 2 370E 01 3 429E 04 3 012E 08 1 270E 01 7 517E 00 2 318E 03 2 493E 07 Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann 7 980E 02 2 548E 01 2 699E 03 2 939E 07 1 104E 01 9 405E 00 1 784E 03 1 230E 07 1 223E 01 1 527E 01 2 068E 03 2 352E 07 A 33 Anhang A10 Anhang A10 Forts MD83 LAP Landung vollstandig konfiguriert 1 039E 00 1 300E 02 2 485E 03 6 787E 00 7 131E 04 8 342E 08 SVG Start mit mittlerem Abfluggewicht ATOM s 85 MTOM 1 282E 01 1 034E 01 3 505E 04 1 200E 09 2 169E 01 3 371E 01 3 618E 04 1 865E 08 8 502E 02 1 202E 01 3 852E 04 3 853E 08 1 854E 01 2 437E 01 7 852E 04 4 313E 08 2 897E 03 1 441E
57. 1 06 0 0004 1 0885 MD11 SFT 1 11 0 57 0 0003 1 0668 MD80 SFT 0 66 0 42 0 0003 1 0531 MD83 SFT 1 36 0 85 0 0003 1 0518 Berechnungsvorschrift 2 coeff F a fp rv coeff 750 m dB j Typenzahler uj Unsicherheit des Typs j r Distanz zwischen Quelle und Empf nger bei Auftreten des Maximalpegels as 2 2 2 C1 Uge WUsour t Yeng Uas _ 2 2 2 C2 Uac VUsour Yeng Uas Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 74 Dissertation Thomann Anhang A18 A13 Verf gbare Messungen A18 1 Geografische Lage der Messstandorte A Z rich NMT4 NMT5 Meteostation a F16 pe NMT9 E16 auptradar C98 rt 7 A sle NMT8 ckupradar OXA 6 F Eo S Fa Tad aa we NMT6 ee B98 a A98 N 2 A Er A B C NMT7 128 S a 5 Y16 anes Z16 S AE Meteostation Ts O Ben p ll ____________LLLLLLLLLLLLLLILLLIII I gt _ 13 km Legende siehe nachste Seite A 75 Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann 17 km Anhang A18 B Genf NMT11 NMT13 a NMT10ref R A NMT10 z NMT09 P4 NMT14
58. 1 dB 0 1 dB 0 6 dB 0 0 dB 1 0 dB 0 3 dB 0 0 dB 0 2 dB 0 1 dB 0 7 dB 0 0 dB 0 1 dB 0 7 dB 0 0 dB 0 3 dB 0 1 dB 0 8 dB 0 0 dB 0 1 dB 0 9 dB 0 0 dB 0 3 dB 0 1 dB 0 7 dB 0 0 dB 0 2 dB 0 9 dB ky k2 Werden gemessene mit berechneten Pegeln verglichen so muss bei den Gesamtkorrekturen k und k zus tzlich die Standortkorrektur koc ber cksichtigt werden vgl Eq 5 6 und Eq 5 8 Sie betr gt fur die ausgew hlten Messstandorte 0 dB so dass die in Tab 5 9 und in Fig 5 11 aufgef hrten Korrektu ren f r den Lac und den Lyeg beim Vergleich von Messung und Berechnung ohne Anpassungen ange wendet werden k nnen k Kinstr T K set K conta vgl Eq 9 2 kz K instr Ksi T K conta T K miss vgl Eq 9 3 DLAE mLeq vidd ul E instr E set E conta miss W loc LO Fig 5 11 Korrekturen zur Kompensation systematischer Effekte Erlauterungen siehe Text 9 8 3 Wie der Tab 5 10 entnommen werden kann bewegt sich die Standardunsicherheit gemessener Ereignis und Mittelungspegel je nach Standort zwischen 0 6 und 0 8 dB u f r Lae und uz f r Lye Dabei tr gt die Unsicherheit Ujns im Mittel rund 67 zur kombinierten Fehlervarianz bei vgl Fig 5 12 Diagramm links Standardunsicherheiten wegen zufallsbedingter Schwankungen der Messergebnisse Werden bei Ereignis und Mittelungspegeln zus tzlich die Unsicherheit der Messumgebung ber ck sichtigt u3 f r La
59. 12 684 0 3 2 68 9 24 9 62 9 1 0 6 615 27 20 160 64 7 16 32 639 20 12 710 0 3 2 714 1 9 9 167 7 1 7 6 593 14 20 200 1692 18 32 669 19 12 726 0 4 2 1739 2 3 9 70 4 2 2 6 70 5 3 1 20 250 704 1 7 32 68 7 20 12 745 0 2 2 750 1 7 9 73 0 2 4 6 65 3 15 20 315 171 5 1 9 32 711 20 12 763 0 4 2 76 2 1 5 9 75 0 2 2 6 68 9 18 20 400 73 7 22 32 733 16 12 79 0 0 9 2 777 1 2 9 751 1 9 6 68 5 17 20 500 76 0 24 32 745 16 12 80 3 0 7 2 78 7 1 2 9 752 15 6 68 9 1 7 20 630 76 4 2 0 32 76 7 1 7 12 80 7 0 7 2 795 1 2 9 76 0 1 5 6 70 1 2 1 20 800 76 5 2 0 32 782 18 12 80 9 0 0 2 80 7 1 4 9 76 4 1 8 6 715 22 20 1000 76 5 15 32 77 1 1 8 12 81 4 0 0 2 81 8 1 6 9 76 4 2 0 6 72 6 20 20 1250 75 9 1 7 32 77 1 18 12 81 6 0 2 2 811 1 2 9 76 1 2 0 6 73 5 20 20 1600 74 3 16 32 76 2 2 1 12 81 7 0 9 2 815 1 5 9 75 8 2 6 6 740 20 20 2000 73 9 2 3 32 768 32 12 81 0 0 0 2 81 6 2 0 9 74 8 2 8 6 73 9 19 20 2500 71 5 2 00 32 784 54 12 80 2 0 4 2 814 2 0 9 73 7 3 3 6 73 1 1 8 20 3150 69 7 35 32 721 35 12 794 0 4 2 793 1 9 9 73 7 3 9 6 71 3 1 8 20 4000 67 2 24 32 696 39 12 770 0 1 2 772 2 0 9 717 25 6 68 1 1 8 20 5000 64 4 29 32 674 55 12 71 8 1 5 2 731 2 3 9 167 0 4 3 6 635 1 9 20 B berflug in 305 Metern H he Spektrum des Maximalpegels f r standardatmosph rische Bedingungen 15 C 70 A bewertet oo oo oo WO WO oO OO OO OO OO OO ao O O O O O O
60. 2 0 4 0 Azimut Fus MD83 S 30 0 30 60 Azimut Prop Saab 2000 S aa xe a Q O s a Lu A D amp z Lu D 5 N Lu Erus 0 10 19 fa cos sin 9 c cos sin e sin 24 cos 24 Em e 30 0 30 60 90 Azimut Epr op 0 dB L Landung vollst ndig konfiguriert a 0 1225 b 0 3290 c 0 0039 d 0 0620 e 0 8786 P 90 S Start mit voller Leistung S Start mit reduzierter Leistung Fig 3 4 Installationseffekte nach SAE AIR 5662 A im Vergleich zur azimutalen Richtwirkung im Bereich des Maximalpegels f r verschiedene Flugzeugtypen mit unterschiedlichem An trieb und Montageort der Triebwerke B C D Fus Triebwerke am Rumpf montiert Wing Triebwerke unter den Fl geln montiert Prop Turbopropmotoren Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 19 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze 3 4 6 Modellierung der Leistungssetzung Mit Leistungssetzung ist streng genommen die H he des Triebwerkschubs gemeint Er wird meist als Verh ltnis der effektiven zur maximalen Rotorendrehzahl ausgedr ckt NT Je h her diese Verhalt niszahl ist desto mehr Schub produzieren die Triebwerke Beim Start werden je nach Abfluggewicht Pistenl nge und klimatischen Bedingungen zwischen 85 bis 100 des maximalen Schu
61. 23 FK70 0 4 CL70 0 2 WW 24 0 SBR1 0 S601 0 01 L329B 0 L329A 0 L329 0 HS257 0 9 BA10 0 01 ASTRA 0 04 LR60 0 19 LR55 0 08 LR45 0 26 LR36 0 LR35 0 13 LR31 0 23 J328 0 06 GALX 0 04 MD11 1 YK42 0 04 MD82 0 61 MD81 0 34 MD80 0 01 AN72 0 MD83 1 MD87 1 RJ85 0 23 RJ70 0 RJ100 0 69 BA46 0 07 S365 0 3 EC120 0 SB20 1 SW2 0 SF34 0 1 MU2 0 02 L410 0 E121 0 04 E120 0 61 DC3 0 2 D228 0 BA32 0 BA31 0 01 TU34A 1 TU54B 1 TU54M 1 Typ RC Akustischer Referenztyp siehe Anhang A8 1 Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 25 Dissertation Thomann Anhang A7 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann A7 2 Start Typ RC Zugeordnete Typen In Klammern die Gewichtung auf der Basis der Bewegungen von 2001 bis 2003 A109K A109K 0 84 A109 0 16 A3103 B7773 0 02 B7772 0 49 A3103 0 23 A3102 0 05 A30B 0 1 A3006 0 11 A319 MD90 0 A319 1 A320 A320 1 A321 A321 1 A3302 A3303 0 A3302 1 A340 DC872 0 02 DC870 0 02 A3403 0 82 A3402 0 15 A3406 A3406 1 AS332 S332 0 1 AS332 0 62 SWA4 0 SW3 0 01 FK27 0 17 ATP 0 AT722 0 14 AT721 0 01 AT425 0 42 AT423 0 24 AN26 0 AT42 AN24 0 B7O7F B707F 1 B7272 B 2AH 0 53 B7272 0 36 B7271 0 1 B727A IL76T 0 5 IL76M 0 1 B727A 0 28
62. 3 3 3 9 2 1 1 6 4 2 0 69 0 59 0 84 0 39 0 90 0 71 0 38 0 68 0 58 0 34 0 10 0 96 0 57 0 84 0 87 0 61 0 70 0 04 0 06 0 23 0 87 0 29 0 31 0 50 0 30 0 89 0 77 0 87 0 45 0 32 0 44 0 77 0 68 0 69 0 00 0 85 0 88 0 27 0 74 0 85 0 66 0 25 0 54 0 30 0 01 0 27 0 83 n s n s n n n n n n s n s n s n s n s n s SS oe SS SS SSS 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 jee _ Seem ee ee eee ee n M ee n xw m nn 2 n gt gt wn u n x Se S N J n NTN NTN NN TN DN EEE 2 J o n n n wT Tir S yN n i 0 9 0 9 2 7 1 1 1 1 1 5 2 2 2 9 1 5 1 0 1 1 0 9 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 3 3 2 1 1 8 1 0 1 3 1 6 2 1 1 1 1 9 1 3 1 9 1 0 1 0 1 1 1 4 1 2 2 0 0 9 0 9 1 0 1 1 0 8 0 8 1 0 2 7 2 1 1 6 1 9 0 57 0 39 0 76 0 26 0 90 0 25 0 01 0 57 0 43 0 28 0 00 0 95 0 41 0 78 0 51 0 33 0 48 0 02 0 04 0 02 0 80 0 24 0 09 0 07 0 03 0 85 0 56 0 80 0 00 0 01 0 35 0 28 0 57 0 31 0 00 0 82 0 81 0 21 0 59 0 64 0 38 0 01 0 05 0 14 0 01 0 27 0 64 ae Uac Gewichtete Uac P W Sig P W Sig n s 1 7 0 2 1 2 1 9 0 5 2 1 1 0 0 8 0 7 4 4 2 8 1 1 0 7 1 7 1 0 0 2 1 3 1 4 3 2 3 5 14 1 0 3 1 4 1 8 0 3 2 0 3 6 0 5 3 1 2 0 3 0 1 7 1 6 0 9 1 5 3 8 T
63. 4 1 4 1 0 1 6 2 7 1 7 1 9 3 3 3 9 2 1 1 6 4 2 0 56 0 69 0 73 0 32 0 90 0 70 0 50 0 53 0 70 0 37 0 37 0 38 0 84 0 49 0 96 0 87 0 60 0 65 0 04 0 05 0 22 0 89 0 80 0 30 0 51 0 53 0 29 0 88 0 70 0 86 0 51 0 45 0 42 0 97 0 56 0 54 0 00 0 79 0 87 0 27 0 74 0 89 0 68 0 31 0 57 0 27 0 01 0 35 0 82 B Start Forts Anhang A21 3 Monitoringmessungen Genf amp Z rich 2000 bis 2003 a Gewichtet P W Sig P W Sig n s u 2 gt 2 u N N Nn Hn DD DN yw S S ee S S S N u 2 NNN NN NN NN NNN NN mT mm gt n So 2S ee mn Nn Nn Hn Hn Hn DD DD DD MN nn 2 he 0 9 0 9 2 8 1 1 1 2 1 1 1 5 2 2 2 9 1 5 1 0 1 1 0 9 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 3 3 1 6 2 1 1 8 1 0 1 3 1 6 2 1 1 1 1 9 1 3 1 9 1 0 1 0 1 1 1 4 1 2 2 0 0 9 0 9 1 0 1 1 0 8 0 8 1 0 2 7 2 1 1 6 1 9 0 41 0 54 0 60 0 20 0 89 0 23 0 44 0 06 0 59 0 20 0 31 0 07 0 82 0 33 0 95 0 52 0 32 0 40 0 02 0 03 0 01 0 83 0 69 0 25 0 28 0 09 0 03 0 84 0 43 0 77 0 00 0 05 0 33 0 89 0 43 0 12 0 00 0 75 0 79 0 21 0 60 0 74 0 41 0 02 0 07 0 11 0 01 0 35 0 63 ie 0 1 0 5 0 4 1 3 0 1 1 4 1 5 0 1 0 9 0 2 1 2 0 9 0 8 1 6 2 0 1 8 1 6 0 9 1 0 3 6 0 6 0 9 0 4 0 0 0 2 0 2 1 7 7 5 2 4 0 8 1 2 0 2 1 0 1 1 2 4 3 0 3 7 1 6 3 2 7 2 9 184237 2 1 0 84 1 3 0 74 0 2 N
64. 40 1 5 1 5 0 8 1 8 0 8 1 4 1 6 1 8 1 2 1 2 0 1 1 8 50 1 5 1 4 0 2 1 8 0 2 1 5 0 9 1 8 0 5 1 1 0 5 1 8 60 0 8 0 9 0 2 1 4 0 5 1 0 0 0 1 4 0 1 0 7 0 6 1 4 70 0 1 0 2 0 4 1 4 0 9 0 6 0 5 1 4 0 6 0 1 0 2 1 4 80 0 3 0 2 0 4 1 4 0 9 0 9 0 5 1 4 1 1 0 9 0 8 1 4 90 1 9 1 0 0 0 1 4 0 8 1 7 0 2 1 4 1 9 1 8 1 9 1 4 100 3 0 1 6 0 4 1 4 0 9 2 4 0 9 1 4 2 4 2 1 2 6 1 4 110 1 9 1 0 0 4 1 4 1 5 1 8 0 9 1 4 2 1 1 4 2 3 1 4 120 0 5 0 7 0 6 1 4 2 8 0 2 0 2 1 4 0 8 0 1 0 9 1 4 130 2 3 2 3 2 6 1 5 4 3 2 8 2 1 1 5 0 6 1 4 1 4 1 5 140 2 6 3 2 4 9 1 5 5 8 5 2 4 5 1 5 1 9 3 1 4 2 1 5 150 2 9 4 1 6 9 1 5 7 8 7 5 7 5 1 5 4 7 6 0 7 7 1 5 160 4 8 6 0 8 4 2 9 10 4 10 5 11 0 2 9 9 8 10 6 11 7 2 9 170 8 0 8 4 9 4 2 9 13 7 13 9 14 4 2 9 14 8 14 9 15 0 2 9 180 9 9 9 9 9 9 2 9 15 8 15 8 15 8 2 9 16 0 16 0 16 0 2 9 MD83 SVG RJ100 SVG SB20 SVG Legende LAP Dy SD SD SFT SVG Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 12 6 8 6 6 4 5 3 5 1 4 2 2 7 1 6 1 2 0 2 1 7 3 7 4 1 3 1 2 3 1 2 3 8 11 4 9 2 12 6 9 3 1 1 6 5 5 6 4 8 4 0 2 9 1 2 0 7 2 2 2 8 2 9 3 1 2 5 0 6 6 4 9 2 Grafische Darstellungen siehe nachfolgende Seiten Landung Konfiguration im Endanflugbereich Richtwirkungskorrektur fur A bewerteten Schallleistungspegel dB Standar
65. 6 0 2 3 5 0 6 3 5 0 740 0 002 FK70 0 8 0 1 1 1 0 8 1 3 0 682 0 006 HS257 1 1 0 5 3 3 1 2 3 5 0 589 0 018 LR30 0 9 0 4 1 6 1 0 1 8 0 479 0 051 LR50 1 9 0 3 1 2 1 9 2 3 0 556 0 024 MD 11 0 6 0 0 1 1 0 6 1 2 0 833 0 001 MD80 0 4 0 3 0 4 0 5 0 6 0 894 0 001 MD83 0 9 0 0 1 2 0 9 1 5 0 895 0 001 MD87 0 8 0 0 2 4 0 8 2 6 0 871 0 001 RJ100 0 3 0 1 1 5 0 4 1 5 0 719 0 005 SA316 0 5 1 1 1 8 1 2 1 9 0 878 0 001 SB20 0 4 0 0 1 6 0 4 1 7 0 717 0 003 SF34 0 6 0 5 3 1 0 8 3 2 0 901 0 001 TU34A 2 6 0 3 2 7 2 6 3 8 0 879 0 002 TU54B 1 9 0 0 0 0 1 9 1 9 0 619 0 015 TU54M 0 2 A 5 F i 0 668 0 008 YK42 0 1 0 697 0 010 Be 1 1 0 1 0 3 1 6 1 2 2 3 0 766 0 005 2 8 0 3 2 7 3 5 6 5 0 901 0 051 Legende siehe Anhang A16 4 Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 70 Dissertation Thomann A16 3 Start mit hohem Abfluggewicht ATOW gt 85 MTOW A3103 A320 a 0 0 1 0 a 2 A321 0 5 0 0 0 7 0 5 0 9 A3302 2 6 0 0 0 8 2 6 2 7 A340 0 7 0 2 3 4 0 7 3 4 B737A 0 9 0 1 2 6 0 9 2 B73F 0 5 0 2 0 7 0 5 0 8 B73S 0 8 0 2 1 1 0 8 1 4 B7473 0 8 0 1 3 9 0 8 4 0 B7474 0 5 0 0 1 6 0 5 1 7 B7673 0 6 0 0 0 4 0 6 0 7 DC10 0 8 0 1 1 9 0 8 2 1 DC930 0 9 0 7 5 9 1 1 6 0 MD 11 0 5 0 0 1 1 0 5 1 2 Mean 0 8 0 0 0 2 1 4 1 8 0 8 2 0 SD 0 5 0 5 1 5 Max 2 6 2 6 6 0 A16 4 Start Typ RC Usour Ueng Mean 1 0 so os o 2 8 Gewichtet Ungewichtet Typ RC Usour 0 2 1 1 __ Gewichtet _ Y Uas 0 3 0 4 2 7 0 0 Leg
66. 78 us 1 3 040 ns B7474 0 9 19 15 2 1 067 ns 14 050 ns B7572 0 1 1 5 36 1 7 0 95 ns 109 0 91 ns 3 5 3 1 9 20 0 12 ns 13 0 0 i B7672 16 1 5 20 1 3 0 25 ns 1 1 0 19 ns B7673 1 8 1 6 42 1 0 0 08 ns 0 9 0 05 Ans 47 0 6 3 1 3 0 07 ns 1 3 0 0 ns BA11 BE20 3 4 2 4 10 2 7 0 23 ns 17 007 ns 0 8 2 1 6 2 7 0 78 was 1 7 06 ns C550 0 1 2 2 12 3 3 0 97 ns 2 2 095 ns 3 0 4 1 15 134 0 40 ns 2 3 02 ns C650 CL65 1 3 19 51 16 0 42 ns 09 0417 ns 0 6 24 52 1 6 0 72 ns 0 9 05 ns D328 5 7 2 5 2 40 0 39 ns 2 2 0 24 ns 0 5 23 18 36 0 89 ns 1 4 0 7 ns DA20 3 6 3 5 6 3 6 0 36 ns 21 041 ns DA90 0 6 1 2 9 2 2 DC10 DC3 DC93 0 9 1 6 1 1 5 DH8 0 4 12 12 49 0 94 ns 1 8 0 8 ns FK10 00 1 4 14 1 2 0 99 ns 1 0 0 98 ns FK50 02 1 6 19 3 6 0 95 ns 09 0 82 ns 0 6 1 3 6 0 9 FK70 0 0 1 0 16 14 0 99 ns 1 00 0 99 ns 03 1 9 27 1 5 086 ns 1 0 08 ns HS25 1 7 19 10 3 6 0 65 ns 15 0 28 ns 1 7 2 0 6 3 7 066 us 16 0 3 ns LR30 6 3 0 8 4 20 0 05 ns 14 0 02 7 85 0 8 5 2 0 0 01 14 00 LR50 24 4 7 6 3 1 048 ns 2 8 043 ns MD11 0 8 1 7 178 1 2 051 ns 0 7 0 22 Ans MD80 1 2 1 5 35 0 9 0 22 us 108 0 416 Ans MD83 0 1 1 1 50 15 0 97 ns 0 8 095 Ans 2 5 0 2 3 16 0 26 ns 1 1 041 ns MD87 0 2 1 2 27 2 7 094 ns 1 0 085 ns 2 1 08 18 2 7 0 44 ns 10 0 0 j RJ100 1 0 1 6 19 16 054 ns 0 7 0416 m
67. 99 us 1 1 09 ns 1 7 073 ns 0 8 04 ns 19 0 44 ns 0 8 0 0 ns 33 065 ns 1 0 041 ns 40 0 13 ns 29 0 0 23 0 31 ns 2 3 03 ns 1 6 0 60 ns 1 P on 42 0 25 ns 2 8 144625 2 1 0 89 1 3 0 81 39612 2 3 0 70 ns R oe n s 3416 a 7725 1 9 8729 2 0 8789 1 8 8082 2 6 1606 3 0 1510 0 9 8 3 8 343 4 0 91 4 0 159 2 1 5922 2 1 7236 2 0 5840 2 7 3235 3 1 2966 2 0 5303 2 1 2578 2 3 5758 6 3 334 3 6 2273 2 9 1162 3 1 2885 38 m 3 4 803 3 1 2324 2 7 99 2 5 265 4 1 707 5 1 534 2 2 3319 2 6 880 2 4 3608 3 3 2908 3 4 1544 3 1 1300 2 1 6967 2 3 4933 2 3 8914 2 2 4453 2 3 7022 3 0 2040 2 9 1220 40 171 2 7 25 2 8 1729 2 7 1297 Anzahl Werte Mittelwert der Ereignispegeldifferenzen Berechnung minus Messung Standardabweichung der Pegeldifferenzen Berechnung minus Messung Wahscheinlichkeitswert der zweiseitigen t Verteilung vgl Anhang A5 Vertr glichkeit der Daten mit der Nullhypothese vgl Anhang A5 Standardunsicherheit vgl Anhang A21 1 lar2 2 2 _ fop2 2 2 U SEF Uzc j Umeas TSP U 4 SE Use j Umeas Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann mit u sas 0 74 dBy A 109 Anhang A21 A21 6 Ereignispegeldifferenzen in Z rich und Genf unter Verwendung von Mean P W Sign Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann
68. A 18 Dissertation Thomann Anhang A4 A4 5 Fehlerintegral Error function Die Korrekturen K o p k und S p sind Funktionen des Fehlerintegrals erf error function Dieses hat folgende Form Z erf z fet dt va g Die zur Berechnung von S p notwendige Komplementarfunktion erfc z l sst sich durch das normale Fehlerintegral erf z wie folgt ausdr cken Z Aa t erfe z fe 2 dt ten Ver 22 V2 Das Fehlerintegral kann nicht analytisch ausgewertet werden Es ist jedoch in den g ngigen mathe matischen Nachschlagewerken tabelliert Zur analytischen Berechnung existiert eine Polynomn he rung welche in 54 gegeben ist F r die Umkehrfunktionen erf resp erfc welche zur Berechnungen der Korrekturen K o p k und S p ben tigt werden existieren dagegen keine Polynomn herungen Sie werden im vorliegenden Fall numerisch mit Hilfe des Softwarepakets Mathematica berechnet und f r verschiedene z Werte in Form von Look Up Tables abgespeichert Bei der Berechnunge der Korrekturen K o p k und S p werden dann die ben tigten Werte einfach aus diesen Tabellen ausgelesen Nachfolgende Figur zeigt eine grafische Darstellung der tabellerisch verf gbaren Werte erf z erf 1 Z erfc z erfc 1 Z 2 0 2 0 2 0 1 0 0 0 1 0 2 0 Z Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 19 Dissertation Thomann Anhang A5 A5 Wert
69. Auf grund dieser Befunde wird die Unsicherheit wegen unterschiedlicher Ausbreitungsbedingungen bei Anwendung der FLULA2 Zusatzd mpfung auf pauschal 1 dB festgelegt Sie wird mit Uaag bezeichnet 4 4 6 Gesamtunsicherheit in der Modellierung der Schallausbreitungsvorg nge Aufgrund der Ausf hrungen in den Kapiteln 4 4 4 und 4 4 5 muss die Funktionsgleichung Eq 4 12 zur Berechnung der Unsicherheit in der Ausbreitungsrechnung wie folgt erg nzt werden Eq 4 21 us r h u2 r h u2 olr geo mit Ugeo r h ca r Catm r Ca ur Caga h Un j Ue Ustm r Usd wobei Uamr Usper r Uiga r Derjenige Beitrag welcher sich wegen der Unsicherheit in der Distanz und H henbestimmung ergibt wird mit Ugeo geo geometric bezeichnet Er berechnet sich aus den Sensitivit tskoeffizienten Caiv Catm und Caga sowie den Unsicherheiten u und up Die analytische Bestimmung dieser Gr ssen kann in den Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 68 Dissertation Thomann Modellunsicherheit Kapiteln 4 4 2 bis 4 4 5 nachgeschlagen werden Die Unsicherheitsbeitrage wegen der Winkelab hangigkeit des Quellenspektrums Uspek und wegen der Nichtber cksichtigung der realatmospharischen Bedingungen usa werden in Kapitel 4 4 4 hergeleitet und in Eq 4 21 ZU Uam kombiniert Die Unsicher heit der Zusatzdampfung Uaa wird pauschal mit 1 dB eingesetzt vgl Kapitel 4 4 5 Da sich sowohl Uatm als a
70. B737A B737A 1 B73F B73F 0 65 B7379 0 B7378 0 35 B73S B73S 0 84 B7377 0 16 B73V B73V 0 85 B7376 0 15 B7473 B7473 0 78 B7472 0 21 A124 0 01 B7474 B7474 1 B7572 B7573 0 B7572 1 B7672 B7672 1 B7673 B7674 0 01 B7673 0 99 BA11 YK40 0 67 BA115 0 22 BA114 0 11 BE20 PAY4 0 01 PAY3 0 PA31T 0 03 DH6 0 02 C441 0 01 C212 0 BE9T 0 01 BE9L 0 13 BE30 0 05 BE20C 0 01 BE20 0 25 B350 0 09 B190 0 35 AC95 0 01 AC6T 0 01 C550 PRM1 0 MU30 0 01 C560 0 33 C551 0 01 C550 0 37 C525 0 19 C501 0 01 C500 0 05 BE40 0 03 C650 C650 1 CL65 E145 0 62 E135 0 02 CL65 0 3 CL60 0 06 C750 0 D328 D328 1 DA20 SBR1 0 09 DA20 0 63 DA10 0 28 DA90 L329B 0 L329A 0 L329 0 DA90 0 74 DA50 0 26 DC10 L1015 0 16 L1013 0 DC86H 0 05 DC103 0 69 DC101 0 05 C17 0 04 DC3 DC3 0 97 DC930 LR25 0 01 LR24 0 25 HS251 0 02 DC930 0 32 DC910 0 02 B7372 0 39 DH8 DH84 0 64 DH83 0 3 DH81 0 01 C160 0 C130 0 01 BELFA 0 AN12 0 03 FK10 FK10 1 FK50 FK50 1 FK70 GLEX 0 08 G5 0 08 G4 0 23 FK70 0 41 CL70 0 2 B7172 0 01 HS257 WW24 0 S601 0 01 HS257 0 64 F2TH 0 32 BA10 0 01 ASTRA 0 03 LR30 LR45 0 42 LR36 0 LR35 0 2 LR31 0 37 LR50 LR60 0 51 LR55 0 22 J328 0 16 GALX 0 11 MD11 MD11 0 99 B74S 0 01 MD80 MD82 0 64 MD81 0 36 MD80 0 01 MD83 MD83 1 B727J 0 MD37 MD87 0 99 G3 0
71. Beurteilung von Grenzwertuberschreitungen die Berechnungs oder Messunsicherheiten geeignet zu berucksichtigen sind kann weder Mathematik noch Wissenschaft Antworten liefern Es obliegt den richterlichen Instanzen eine einheitliche und allgemein akzeptierte Regelung zu finden Grundsatzlich bieten sich folgende drei Moglichkeiten an 1 Die Unsicherheit wird nicht ber cksichtigt und es gilt der berechnete oder gemessene Wert 2 Liegt der Grenzwert innerhalb des Unsicherheitsbereichs so gilt er als berschritten 3 Liegt der Grenzwert innerhalb des Unsicherheitsbereichs so gilt er als unterschritten blicherweise werden zur Beurteilung von Grenzwert berschreitungen die berechneten Belastungs werte ohne Unsicherheitsbereiche verwendet Vorgehensvorschlag 1 Dies funktioniert jedoch nur dann wenn immer dasselbe Berechnungsverfahren zur Anwendung kommt Berechnungsverfahren k nnen aber bei demselben Flugbetriebsszenario unterschiedliche Pegelwerte liefern Dabei ist nicht ausgeschlossen dass das eine Verfahren einen Belastungswert ber dem Grenzwert das andere aber einen entsprechenden Wert darunter ausgibt Je nach Gutd nken und Erwartungshaltung ge gen ber dem Resultat wird man das eine oder andere Verfahren w hlen Bei Entsch digungsfragen beispielsweise wird der L rmverursacher dasjenige Verfahren mit den tie feren Pegelwerten favorisieren der L rmbetroffene eher dasjenige mit den h heren Pegelwerten Ein Bauherr wird eben
72. ERBEN des Mittelwerts AL j 7 calc j meas zer l 2 2 UT U calc Umeas Standardfehler des Mittelwerts m ums n Lie ji l l PET i j Modellunsicherheit 2 2 2 Ucaic j U us ae ee Uac j z j Messunsicherheit begleiteter U eas U sr 0 54 dB U eas U sr 0 54 dB Messungen Messunsicherheit 2 2 2 _ 2 2 22552 2 Monitoringmessungen Umeas j Uinstr loc 0 74 dB Umeas Yinstr Uloc Mit N Se 10 i 1 N Anzahl Werte SD Standardabweichung SE Standard Error der Pegeldifferenzen u Standardunsicherheit Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 102 Dissertation Thomann Anhang A21 A21 2 Test der Pegeldifferenzen auf Normalverteilung ausgew hltes Beispiel H ufigkeit differenzen mit eingezeichneter Normalverteilungskurve H ufigkeiten der Ereignispegel H ufigkeit Q N vr dp dB OW u v _ Q O D Ce Oo O x LU Erwarteter Normalwert Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann A320 Starts Mean 0 457 Std Dev 1 9119 N 10 929 15 0 10 0 5 0 00 50 10 0 15 0 dsel_sim_mon Histogramm von typrc_id A320 Mean 0 457 Std Dev 1 9119 N 10 929 15 0 10 0 5 0 0 0 dsel_sim_mon Q Q Diagramm von dsel_sim_mon von typrc_id A320 5 0 5 Beobachteter We
73. Ermittlung eines Jahresmittelungspegels aus Messungen Die Berechnung des Jahresmittelungspegels erfolgt nach dem in Anhang A2 4 beschriebenen Verfah ren Die dazu benotigten Ereignispegel werden im Falle von Zurich nach den in Tab 3 1 formulierten Kriterien bestimmt und unter Anwendung nachfolgender Formel energetisch aufsummiert Eq 3 2 ae Zur 10 d Zone 10 de 10 S108 Kr i i i T Betrachtungszeit in Sekunden vgl Tabelle in Anhang A2 4 Kr Zeitkorrektur in dB vgl Tabelle in Anhang A2 4 to Bezugszeit von einer Sekunde In der Regel ist bei automatischen Stationen keine Mittelung ber alle Tage eines Jahres m glich denn die Messanlage kann in den seltensten F llen kontinuierlich betrieben werden Periodische Wartungsarbeiten technische Pannen oder l rmintensive Aktivit ten in der Umgebung der Messmik rofone f hren zu Unterbrechungen oder Ausf llen der Messung Die Mittelung erfolgt deshalb nur ber die Anzahl Betriebstage unter Ber cksichtigung der gemessenen Pegelwerte w hrend dieser Tage Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 14 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze Die Betriebstage ergeben sich aus der Gesamtzahl der Tage eines Jahres minus den von den Flug hafen deklarierten Ausfalltagen Die massgeblichen Betriebstage zur Bestimmung des Jahresmitte lungspegels sind am Beispiel der Jahre 2000 bis 2003 stationsweise getrennt fur Zurich und Genf
74. F H U Fig 6 12 Mittlere Ereignispegeldifferenzen in Abh ngigkeit der Ausbreitungsbedingungen und in Abh ngigkeit der Windgeschwindigkeit in Ausbreitungsrichtung am Beispiel der A320 N 10 118 die Rhomben zeigen die Mittelwerte je Klasse die Fehlerbalken die kombi nierte Standardunsicherheit ohne Berechnungsunsicherheit und die horizontalen Linien den Mittelwert und die Standardunsicherheit ohne Klassenbildung Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 126 Dissertation Thomann Vergleich zwischen Berechnung und Messung 6 5 Fazit zum Vergleich zwischen Berechnung und Messung In der Regel bestehen keine signifikanten Abweichungen zwischen berechneten und gemessenen Pegeln Beim Vergleich zwischen gemessenen und berechneten Mittelungspegeln ist jedoch eine vorg ngige Korrektur der Messpegel notwendig Damit werden systematische Effekte wegen Fremd ger uschen und unvollst ndiger Erfassung der Flugl rmereignisse kompensiert Nach der Korrektur verbleiben je nach Standort Differenzen in der Gr ssenordnung von 1 bis 2 dB Diese ortsspezifischen Abweichungen liegen zwar im Bereich der erweiterten Mess und Berech nungsunsicherheit Der Vergleich berechneter und gemessener Einzelereignispegel zeigt jedoch dass die Abweichungen sich aus der geometrischen Situation ergeben unter welcher die Flugzeuge von einem bestimmten Messort aus gesehen werden Dabei erweisen sich die laterale resp azimutale Sc
75. Fig 3 5 zeigt einen grafischen Vergleich der in diesen Fachnormen enthaltenen Luftdam pfungskoeffizienten Die zugehorigen Zahlenwerte finden sich in Anhang A12 1 Sie gelten fur Stan dardbedingungen 15 C 70 relative Feuchte und Luftdruck von 1013 25 hPa AzB und ISO9613 1 dB km SAE ARP 866A und ISO 9613 1 dB km D mpfung AzB minus ISO D mpfung SAE minus ISO 3 0 10 0 10 0 3 0 8 0 0 4 8 0 2 0 0 4 1 0 6 0 7 6 0 7 0 0 4 0 4 0 1 0 7 1 0 2 0 0 2 0 2 0 0 0 3 0 0 3 0 M Fig 3 5 Verschiedene Datens tze zur Berechnung der frequenzabh ngigen Luftd mpfung f r Standardbedingungen 15 C amp 70 relF und ihre Unterschiede Die Luftd mpfung ist generell f r hohe Frequenzen stark f r tiefe Frequenzen schwach Die ISO 9613 1 weist tendenziell tiefere Luftd mpfungskoeffizienten auf als die beiden anderen Normen wo bei die AzB und die SAE ARP 866A bez glich Frequenzgang praktisch identisch sind Im f r Flugl rm interessierenden Frequenzbereich von 100 bis 3000 Hz resultieren Abweichungen in den Luftd m pfungskoeffizienten von maximal 1 5 dB pro Kilometer Wie sich diese auf einen A bewerteten Pegel auswirken zeigt Fig 3 6 in Funktion der Distanz Bei einem mittleren Lande resp Startspektrum eines Airbus A320 betragen die Abweichungen im A Pegel unter 0 5 dB Grunds tzlich ergibt die An wendung der ISO Luftd
76. Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 57 Dissertation Thomann Modellunsicherheit Integrationszeit kurzer wird Die Geschwindigkeit beeinflusst aber auch die Vorwartsabstrahlung als Funktion der Machzahl und des Abstrahlwinkels Dieser Effekt wird hier jedoch vernachl ssigt Die zur Berechnung des zeitlichen Pegelverlaufs massgebenden Geschwindigkeiten ergeben sich im Falle von FLULA2 aus den Radaraufzeichnungen Die Positionsbestimmung durch das Radar und damit die Geschwindigkeiten sind selbst mit Unsicherheiten behaftet vgl Kapitel 4 4 2 welche sich auf den zeitlichen Pegelverlauf und damit auf die Bestimmung des Ereignispegels auswirken Durch partielle Ableitung der Formel zur Berechnung des Ereignispegels vgl Anhang A2 3 l sst sich seine Unsicherheit als Funktion der Geschwindigkeit wie folgt ausdr cken 10 u OL Eq 4 7 u v 4lc2 u2 u 434 4 ober AE i Lae V Y v In 10 V Poe ee ey t gt mit Lye 10 Ig FAO at und dt 25 lo lo V 1 Eine Unsicherheit von 10 in der Geschwindig keit f hrt somit zu einer Standardunsicherheit im Ereignispegel von 0 4 dB Die Unsicherheiten in der Geschwindigkeitsbestimmung d rften aber in der Regel unter diesen zehn Prozent liegen so dass ihr Einfluss auf den Ereignispegel vernach l ssigt werden kann Eine Ausnahme bildet die Startphase auf der Piste Hier sind wegen feh lender Daten Unsicherheiten in der Gr ssenord nung von 20 Prozent nicht ausz
77. Form von Leq Werten f r die Tages und Nachtstunden Sie werden den offiziellen Jahresberichten der beiden Flugh fen entnommen oder lassen sich direkt aus den Messdaten unter Verwendung von Eq 3 2 berechnen Die Messdaten er strecken sich im Falle von Z rich ber die sechs Jahre von 1998 bis 2003 Im Falle von Genf sind Messdaten der Jahre 2000 und 2003 verf gbar Zwecks Analyse verschiedener Einflussfaktoren werden die Daten von insgesamt 14 Stationen verar beitet Die Stationen sind zwischen 0 5 und 1 6 Kilometer von den Hauptflugachsen entfernt Die Flugh hen betragen bei den Landungen im Mittel zwischen 100 und 200 Meter Bei den Starts sind es zwischen 350 und 1200 Meter Die Elevationswinkel betragen in der Regel ber 20 Grad und gehen bis zu 80 Grad was praktisch senkrechter Uberflug bedeutet Nur von drei Stationen aus sind lan dende und startende Flugzeuge unter einem Elevationswinkel von weniger als 15 Grad beobachtbar Nimmt man alle Stationen zusammen decken die Messungen praktisch den gesamten Bereich der seitlichen Schalllabstrahlung ab Die exakte geografische Lage der Messstandorte ist im Anhang A18 1 dargestellt Die geometrische Situation kann dem Anhang A18 7 entnommen werden Zurich NMT1 bis NMT9 Genf NMTO3 05 06 10 und 11 Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 35 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze 3 7 3 Eigene akustische Messungen begleite
78. Hofmann der noch w hrend seiner aktiven T tigkeit als Leiter der Abteilung Akustik und L rmbek mpfung an der Empa mich ermunterte eine Doktorarbeit zu schreiben Robert war mir w hrend der letzten zehn Jahre ein immerw hrender Gespr chspartner Er opferte sehr viel seiner raren Zeit als Pension r indem wir uns bei ihm zu Hause oder an der ETH trafen und uns dar ber unterhielten wie unsicher die Unsicherheit ist e Meine Chefs an der Empa Kurt Eggenschwiler und Xaver Edelmann die mich immer und jederzeit unterst tzten und mir alle m glichen Freir ume liessen die Arbeit zu vollenden e Umbert Pocecco von AIG der mich und meine Kollegen w hrend der Messungen im April 2001 tatkr ftig unterst tzt hat e Caspar Vassalli von Unique f r die detaillierten Ausf hrungen zur Problematik des Monitorings und f r die Geduld bei der Beantwortung der immer wieder gleichen Fragen e Martin Bissegger und Rainer Schmid f r die aufmunternden Worte und die Bereitschaft die Arbeit zu lesen e Ruedi B tikofer der sich durch die ersten Entw rfe k mpfte den Finger auf die wunden Punkte legte jeden falschen Verweis entdeckte und schonungslos widersinnige Erkl rungen und haar straubende Behauptungen aufdeckte e Ehemalige und heutige Arbeitskollegen die mich bei den umfangreichen Messkampagnen im Juli 2000 und M rz 2001 unterst tzt haben namentlich erw hnen m chte ich Allan Rosenheck und Robert Hofmann die sich trotz Pensionierung
79. In Kapitel 2 sind die Zielsetzungen der vorliegenden Arbeit formuliert Am Ende von Kapitel 2 wird der Stand des Wissens aufgearbeitet Die nachfolgenden Kapitel 3 bis 6 bilden den Kern der Arbeit Im Kapitel 3 wird aufgezeigt wie Flugl rm gemessen und berechnet wird und von welchen Faktoren die Messungen resp die Berechnungen abh ngen Es werden die verf gbaren Daten und die zu ihrer Auswertung verwendeten statistischen Werkzeuge beschrieben Ein Konzept wird formu liert welches eine Beurteilung von Flugl rmbelastungen unter Einbezug der Berechnungsunsicher heiten erm glicht Kapitel 3 bildet damit die Grundlage der nachfolgenden Kapitel 4 5 und 6 Diese besch ftigen sich mit der Modellunsicherheit der Messunsicherheit und dem Vergleich berechneter und gemessener Pegelwerte In Kapitel 7 werden die wichtigsten Erkenntnisse zusammengefasst so dass die alleinige Lekt re dieses Kapitels ausreichen sollte um sich einen berblick ber die Ergeb nisse der vorliegenden Arbeit zu verschaffen Nachspann Der Nachspann enth lt die restlichen Verzeichnisse welche sich in Figuren Tabellen Abk rzungs und Literaturverzeichnis gliedern Im Nachspann sind zudem ein Glossar der wichtigsten Begriffe so wie der Dank und der Lebenslauf des Autors gegeben Anhang Dem Nachspann schliesst sich das Inhaltsverzeichnis des Anhangs an Der Anhang selbst gliedert sich in 25 Teile Die ersten f nf Teile bilden den rechtlichen sowie mathematischen Anha
80. Konsequenzen A 124 Dissertation Thomann Anhang A23 JS 0 Z ueay moys sJeg 10113 JS 0 Z uesy moys sieg 10413 sonen JO N Mous sieg as mous sieg dS mous sieg E cva E ZRH SFT i Too oo9z Coo o0pZ 00 00ZZ 2000002 00 0081 00 0091 00 00r1 2000021 00 0001 00 008 00 009 00 00r 00 002 5000092 00 00r2 r Coooozz 2000002 00 0081 00 0091 00 00r1 00 0021 00 0001 00 008 00 009 00 007 00 002 SFT SFT 00 0 00 0 SVG 00 0092 00 00r2 00 0022 00 0002 00 0081 00 0091 00 00r1 00 0021 00 0001 00 008 00 009 00 00r 00 007 Z00009 Coo oopZ 4 Coooozz 00 0002 4 00 0081 4 F00 0091 Ri 00 00r1 00 00z1 00 0001 00 008 00 009 00 007 00 007 SVG SVG 00 0 a 00 0 H he ber Piste Klassenbreite 100m Daten gefiltert filter_ 1 LAP c 00 0092 5 E00 0092 E E 2 500 0072 ee Joa 00 0022 oo a a a a oo 00 0002 PT era a 200 008 fF a E E ln voor 200 008 o w a a a a a E 88 Co0 00rl a E00 0071 S EE Egoroort 00 00Z1 Pb 2 200 0021 Far 00 0001 a 90 0001 50 000 00 008 222 500 008 ln E00 008 00 009 00 009 mc 00 007 o 00 007 nE 00 007 00 007 He 00O 00 0 LAP LAP Statisti
81. Kontamination h ngt dabei vom Grundger uschpegelabstand GGPA ab Je h her jener ist desto geringer ist die Verunreinigung resp Kontamination Dies wird anhand von Fig 5 4 verdeutlicht Die Grafik zeigt die zeitlichen Pegelverl ufe eines ann hernd konstanten Hintergrund 2 Die Standardunsicherheit wird aus der Standardabweichung der Korrekturwerte von Anhang A19 2 und der Differenz der in den Zeilen C D und E gegebenen Werte berechnet pro Standort erh lt man somit zwei Werte die zuerst quadriert und dann addiert werden von der resultierenden Summe wird anschliessend die positive Quadratwurzel gezogen Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 94 Dissertation Thomann Messunsicherheit gerausches Les blau und des effektiven Fluglarmgerausches Lac rot Gemessen wird jedoch die energetische Summe der beiden Ger usche Sie entspricht in der Grafik der schwarzen Kurve Lmeas Je n her nun der momentane Flugl rmpegel dem Pegel des Hintergrundger usches kommt umso mehr wird die Messung verf lscht Ist der Grundger uschpegelabstand jedoch gen gend hoch so bestehen praktisch keine Unterschiede zwischen den Pegeln des gemessenen und des unverf lsch ten Flugl rmger usches Die Differenz dieser beiden Gr ssen gibt somit direkt die H he der Konta mination in Dezibel an Eq 5 16 cona Laas Le Die schwarz gepunktete Linie in Fig 5 4 zeigt den zeitlichen Verlauf von conta Angabe au
82. L rmereignis In Z rich wird die Mindestzeit ty als untere Zeitgrenze UZ bezeichnet Sie betr gt je nach Station zwischen 5 und 10 Sekunden Kann das L rmereignis einer Flugspur oder einem Flugplan zugeordnet werden so mutiert es zum Flugl rmer eignis Das Flugl rmereignis dauert so lange bis der L die Messschwelle nachfolgend als Schwel lenpegel Ls bezeichnet unterschreitet Gem ss DIN 45 643 wird ein L rmereignis erst dann abgeschlossen wenn der Pegel eine bestimmte Zeit unterhalb des Schwellenpegels bleibt Die entsprechende Zeitspanne wird als Horchzeit t be zeichnet Wird w hrend der Horchzeit der Schwellenpegel wieder berschritten so wird das entspre chende Ger usch dem vorausgegangenen Flugl rmereignis zugeordnet Dies bedeutet dass bei zwei kurz aufeinander folgenden berfl gen das zweite L rmereignis ins erste integriert wird und als Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 12 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze eigenstandiges Larmereignis verloren geht Die Messanlage des Flughafens Zurich verwendet des halb keine Horchzeit sondern eine obere Zeitgrenze OZ Bei Erreichen der oberen Zeitgrenze wird das Larmereignis abgebrochen und unmittelbar ein neues L rmereignis gebildet mit UZ 0 falls der Ly den Schwellenpegel nicht unterschreitet Die obere Zeitgrenze betragt je nach Station 50 70 oder 90 Sekunden vgl Anhang A18 2 Die Schwellenpegel
83. MD 80 81 82 McDonnell Douglas MD 83 DC 9 83 McDonnell Douglas MD 87 DC 9 87 BAe Avro RJ 100 146 RJ100 Aerospatiale SA 316 Alouette III Saab 2000 Saab 340 SF340A B Tupolev Tu 134A 3 Tupolev Tu 154B B 2 Tupolev Tu 154M Yakowlev Yak 42 142 FLGS Kurzel fur Art der Motorisierung H Helikopter J Jet P Propeller T Turboprop und Montageort des Triebwerks Bei JT9D 7R4E E1 CFM56 5B5 2 CFM56 5B4 2 CFM56 5B1 2 CF6 80E1 RR Trent 772 PW4168 CFM56 5C2 PW120 PW124B JT3D 3 JT8D 9 JT8D 15 JT8D 15 JT8D 17 CFM56 3C 1 CFM56 3B1 CFM56 3B1 JT9D 7R4G2 PW4056 RB211 535E4 CF6 80A1 A2 JT9D 7R4D D1 PW4060 RR SPEY 512 PT6 A21 JT15D 1A JT15D 1B JT15D 4 TFE 731 4 CF34 3 CF34 3A1 CF34 3B1 PW119B TFE 731 5 TFE 731 5 CF6 50 R2100 JT8D 9 RR TAY 620 15 PW125 RR TAY 620 15 TFE 731 3 5 PW4462 PW4462 CF6 80 JT8D 217C JT8D 219 JT8D 209 ALFS502R 5 ALF507 1F GMA 2100A CT7 9B D 30 3 NK 8 2 D 30 KU D 36 H J2F J2F J2F J2F J2F J4F J4F T2 J4F J3H J3H J2F J2F J2F J2F J4F J4F J4F J2F J2F J2F J2F J2H T2 J2H J2H J2H T2 J2H J3H J3 P2 J2H T2 J2H J2H J2H T2 J2H J2H J2H J2H J2H J2H J2H J2H J4F H T2 T2 J2H J3H J3H J3H spiel J2H 2 Jettriebwerke am Heck J2F 2 Jettriebwerke unter den Fl geln RC Abk rzung fur Richtcharakteristik RC2001_01 bezeichnet den Quellendatensatz welcher von 2001 bis 2004 in Gebrauch war RC2005_01
84. Marc Wunderli am damaligen Institut f r Orts Regional und Landesplanung ORL unter Prof Dr Willy A Schmid Noch w hrend meiner Schulzeit und in den ersten Studienjahren arbeitete ich in den Ferien als Hilfs monteur bei einer Elektroinstallationsfirma Dort konnte ich handwerkliche Erfahrungen sammeln Ich durfte bei Hausinstallationen Elektroplanungsarbeiten Devisierungen und im Tableaubau mithelfen Ab 1992 war ich jeweils an einem Tag pro Woche als Sachbearbeiter in einer Firma besch ftigt die sich im fachm nnischen R ckbau und in der Entsorgung von PCB verseuchten Transformatoren und Einrichtungen einen Namen gemacht hat Nach Abschluss des Studiums bot mir Robert Hofmann eine Stelle an der Empa in D bendorf an Im M rz 1994 trat ich an der damaligen Abteilung f r Akustik und L rmbek mpfung eine Teilzeitstelle 80 als wissenschaftlicher Mitarbeiter an Die restlichen 20 arbeitete ich in einem Ingenieurb ro f r Abfallentsorgung und Abfallbewirtschaftung Dort durfte ich an der Kostenberechnung und der Planung einer Inertstoffdeponie mitarbeiten Mitte 1995 gab ich diese Arbeitsstelle auf und arbeitete nun zu 100 an die Empa wo ich mich anf nglich mit Industrie und Eisenbahnl rmprojekten sowie mit einer Methodik zur Schallleistungsmessung von technischen Maschinen und Ger ten besch ftigte Zusehends wurde der Flugl rm zu meinem Hauptarbeitsgebiet Der Ausl ser war eine umfangreiche Umweltvertr glichkeitspr fung UVP im
85. Meteostation NMTO2 NMT07 NMT12 NMTO8 05 W Radar NMT04 NMTOS amp NMTO6 12 km Legende A Eigene Messstandorte Noise Monitoring Terminals automatische Messstandorte m Radar Meteostation An und Abflugrouten 23 Pistennummer Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 76 Dissertation Thomann 9 km A18 2 Messstandorte und Messgerateeinstellungen A Automatische Stationen in Genf Angaben AIG on Koon Vkeord Keer Wears Amis LTeg 1 Naoht Les Tao Lu Nacht NMTO1 NMTO2 NMT03 NMT04 NMTOS NMTO6 NMTO7 NMT08 NMT09 NMT10 NMT11 NMT12 NMT13 NMT14 497 358 496 277 495 826 494 976 494 593 494 901 495 076 491 989 501 038 501 622 498 257 498 913 120 835 121 269 119 186 120 295 118 907 118 534 121 092 120 076 124 423 126 081 120 838 125 315 497 352 496 277 495 820 495 043 494 570 494 901 495 076 491 989 500 260 501 042 501 602 498 252 498 913 498 349 120 857 121 269 119 196 120 288 118 868 118 534 121 092 120 076 124 242 124 414 126 071 120 845 125 315 123 046 NM BM MB BND ND N amp B ND ae 68 68 68 68 68 68 68 68 68 68 68 ar 60 60 60 60 60 60 60 60 Ta SEO Sed 69 7 57 9 58 2 60 7 55 6 55 4 56 3 55 6 55 8 55 6 59 2 55 7 Anhang A18 Keine Angaben verf gbar Alte Standortkoordinaten g ltig bis Ende 2002 Bis 30
86. Modellierung des Flugbetriebs ber cksichtigt werden indem je nach Windsituation unterschiedliche An und Abflug richtungen benutzt werden Temperatur und Windgradienten bleiben nicht zuletzt wegen fehlender Daten unber cksichtigt Anhand von Berechnungen k nnen Prognosen ber die Flugl rmentwicklung erstellt oder die Auswir kungen neuer Pisten oder neuer An und Abflugrouten untersucht werden Flugl rmprognosen sind jedoch auf Eingabedaten angewiesen deren Verf gbarkeit nicht immer gegeben ist 3 5 8 Konsequenzen fur die Bestimmung der Berechnungsunsicherheit Teil 2 Entscheidend fur die Qualitat der Berechnung ist neben der Integritat des akustischen Modells vor allem die sachgerechte Aufbereitung der Eingabedaten Sogar wenn das akustische Modell perfekt ware so gilt bei Fluglarmberechnungen in ganz besonderem Masse dass das Ergebnis nur so gut ist wie die Eingabedaten Neben den Eingabedaten beeinflussen naturlich die im akustischen Modell benutzten Ansatze zur Beschreibung der Schallentstehung und der Schallausbreitung das Berech nungsergebnis Die wichtigsten Einflussfaktoren bei der Vorbereitung und Durchf hrung von Flug larmberechnungen sind e Unsicherheiten in der Identifizierung einzelner Flugzeugtypen e Unsicherheiten in den akustischen Zuordnungen wegen unterschiedlicher Motorisierung e Unsicherheiten in den akustischen Substitutionen wegen fehlender Quellendaten e Unsicherheiten ber die Leistungssetzung im Lan
87. Neugruppierung ist die H he der Emissionspegel im Sinne eines auf eine vorgegebene Distanz nor mierten Immissionspegels Eine Zusammenfassung zu Gruppen von Flugzeugen mit gleichen oder hnlich hohen Emissionspegeln l sst sich mittels Analyse geeigneter Messungen an Monitoringstatio nen erreichen Eine wichtige Voraussetzung daf r ist jedoch die Verf gbarkeit von Radar und Wet terdaten zwecks Korrektur der geometrischen und atmosph rischen D mpfung bei der Umrechnung auf die Normierungsdistanz 7 4 3 Separierung in verschiedene Triebwerkstypen Flugzeuge desselben Baumusters k nnen mit verschiedenen Triebwerktypen ausger stet sein Es h ngt vom Besteller resp Benutzer ab ob beispielsweise ein Airbus A320 mit Triebwerken des Typs CFM56 oder V2500 best ckt ist Eine Fluggesellschaft wird darauf achten dass ihre Flotte aus Grun den des Unterhalts diesbez glich uniform ist Bei der Swiss als Home Carrier in Z rich dominieren deshalb beim A320 die Triebwerke des Typs CFM56 Die in FLULA2 verf gbaren Quellendaten sind darauf ausgelegt Falls jedoch in Zukunft dieser Flugzeugtyp haupts chlich mit Triebwerken neuester Generation best ckt sein w rde wird unter Umst nden systematisch falsch gerechnet Dasselbe gilt nat rlich auch f r Flugh fen wo Flugzeuge mit Triebwerken dominieren die sich von denjenigen im Quellendatensatz unterscheiden Unter der Annahme dass sich die Richtwirkung kaum ver ndert egal ob ein Triebwerk des
88. Pegel Zeit Verlaufs oder bildlich mit Integration der Kurve umschrieben Bei modernen Monitoringsystemen werden oft die Ein Sekunden Mittelungspegel Leg 1s Kontinuier lich abgespeichert Um Verwechslungen zu vermeiden wird der Ein Sekunden Mittelungspegel nachfolgend mit La bezeichnet Maximalpegel und Ereignispegel berechnen sich aus den L wie folgt 2 i 1 n tia 2 o Po Lasmax MAX La Der maximale Zeitbereich ber den integriert resp aufsummiert wird h ngt bei automatischen Mes sungen von den Einstellungsparametern wie Messschwelle und Horchzeit ab Die Integrationszeit soll jedoch mindestens den Bereich von t o erfassen Mit t o wird diejenige Dauer bezeichnet w hrend welcher der Pegel gr sser war als Lasma minus 10 dB so genannte 10dB Down Time Bez glich Funktionsweise der Messung siehe Kapitel 3 3 A2 4 Mittelungs und Beurteilungspegel Aus den verschiedenen Lye von Einzelmessungen berechnet sich durch energetische Summation und durch die Ausdehnung auf die Betrachtungszeit T der energie quivalente Dauerschallpegel Leg rere ae yore 10 d yore 10 de 10 d S108 K i i i T Betrachtungszeit in Sekunden vgl Tabelle auf der n chsten Seite Der energie quivalente Dauerschallpegel Lae misst die gesamte w hrend einer definierten Betrach tungszeit T registrierte Schallintensit t und verteilt mittelt diese ber die Betrachtungszeit Die Flug l rmbelastung w hrend des Tages wird ber die P
89. Pegeldifferenzen der ent sprechenden Typen werden denn auch in den meisten Fallen unter Anwendung des f Tests als signi fikant angesehen Tab 6 4 fasst die Resultate des Tests zusammen Tab 6 4 Ubersicht der Resultate des t Tests auf signifikante Abweichungen Landung Start Begleitete Messung Automatische Messungen Begleitete Messung Automatische Messungen ungewichtet gewichtet ungewichtet gewichtet ungewichtet gewichtet ungewichtet gewichtet 25 von 28 23 von 28 40 von 42 33 von 42 38 von 39 36 von 39 45 von 49 40 von 49 Typen 89 Typen 82 Typen 95 Typen 79 Typen 97 Typen 92 Typen 92 Typen 82 C550 DC930 DA20 B7672 B7672 B7673 DC930 DH8 TU34A B7673 B7673 BA11 DA20 FK70 DH8 SB20 BA11 DH8 Er FK70 D0 SF34 B7473 LR30 TU54B Es FK50 TU54B FK50 C550 LR30 Unter Einbezug der Mess und Berechnungsunsicherheit sind die mittleren Pegeldifferenzen nur bei wenigen Typen als signifikant einzustufen W rde allein der Standard Error d h die Standardabwei chung des Mittelwerts zur Ermittlung der Testgr sse verwendet so m sste man die Differenzen we gen der hohen Anzahl an verf gbaren Werten in den meisten F llen als sehr stark signifikant beurtei len Bereits die Ber cksichtigung der Messunsicherheit ndert jedoch dieses Bild Wird zus tzlich die Modellunsicherheit einbezogen so ergeben sich die in Tab 6 4 aufgef hrten Testresultate Sie entsprechen der Spalte D in
90. Standardabweichung mit 0 4 dB in einer Distanz von 1000 Meter sind es 1 2 dB Die Streuungen resp Standardabweichungen nehmen somit mit der Distanz zu das heisst die Abwei chungen und damit auch die Unsicherheit wegen Nichtber cksichtigung von realatmosph rischen Bedingungen scheinen distanzabh ngig zu sein Anzahl verwendete Vorbeiflugspektren Lisa entspricht hier dem Pegel f r Standardbedingungen Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 50 Dissertation Thomann Anhang A13 Anhang A13 2 Forts A k sa in dB f r A320 bei der Landung A1 Mittelwert aus 10 berfl gen A2 Standardabweichung aus 10 berfl gen ua 60 70 0 90 100 50 60 70 90 90 10 100 m 300 m 500 m 1000 m 2000 m 5000 m Die Werte der Tabelle links entsprechen den Abweichungen im Maximal pegel gegen ber Standardbedingungen f r unterschiedliche Distanzen Mittels dieser Werte l sst sich ein beliebiger Maximalpegel auf real atmosph rische Bedingungen umrechnen Grau hinterlegt sind die Temperatur Feuchte Kombinationen welche in den Aufzeichnungen der Wetterstationen in Z rich und Genf nicht auftreten vgl Anhang A18 5 Umrahmt ist der Korrekturwert bei standard atmosph rischen Bedingungen gem ss Definition ist er gleich Null Grafische Darstellungen siehe bern chste Seite Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 51 Dissertation Thomann Anh
91. Start A320 In den oberen zwei Teilbildern sind die Niveaus der energetisch gemittelten Ereignispegel unter Verwendung einer kugelformigen und einer rotations symmetrischen Richtcharakteristik dargestellt Das untere Teilbild zeigt die Differenzen der beiden Si mulationsrechnungen Kugel minus Rotationssymmetrie Auffallig sind die rote Zone hinter dem Startpunkt und der blaue Fleck im inneren Kurvenradius Dort treten die Maxima resp Minima der Differenzen auf Wie Fig 4 2 zeigt kann im Kurvenflug sowie im Bereich des Startpunkts auf die Richtwirkung mit Rotationssymmetrie nicht verzichtet werden Im Geradeausflug ist sie dagegen fur die Bestimmung des Ereignispegels kaum von Bedeutung Hingegen k nnen im geradlinigen Vorbeiflug je nach Flug zeugtyp und Lage des Empfangspunkts zwischen dreidimensionalen und rotationssymmetrischen Richtcharakteristiken lokal Abweichungen auftreten Allf llige systematische Effekte beschr nken sich jedoch auf bestimmte Azimutwinkelbereiche was in Fig 4 3 an der l ngsgerichteten F rbung sicht bar wird Die dreidimensionale Richtwirkung ist haupts chlich f r Einzelfallbetrachtungen und bei Lan dungen relevant In der Simulation von Startszenarien kann sie vernachl ssigt werden da wegen der Flugbahnstreuung meist ein breiter Azimutwinkelbereich abgedeckt wird so dass sich allf llige syste matische Effekte aufheben 17 Mit Azimut wird der Abstrahlwinkel bezeichnet vgl Anhang A3 1
92. T 1 3 0 7 1 0 0 5 0 0 0 6 1 4 1 5 6 2 4 3 R 2 2 1 9 1 7 1 7 1 6 2 5 1 6 3 0 1 8 3 6 3 9 3 7 1 9 1 9 1 9 3 0 1 4 1 8 1 8 2 0 8 5 3 1 3 3 0 2 4 2 8 3 4 3 3 2 5 1 3 3 5 3 4 1 9 2 0 2 5 3 8 3 4 3 4 2 1 2 2 2 2 2 3 2 2 2 5 2 5 5 8 0 8 A i Mean SD N 1179 2110 2200 1593 857 141 T13 Anhang A21 ae Uac Gewichtete Uac 1 2 0 27 n s 1 3 0 88 n s E i e 1 3 0 36 ns 0 9 0 1 ns 1 1 0 10 ns 109 0 0 t 2 8 0 87 ns 2 8 08 ns 3 6 056 ns 1 2 0 0 ns 1 4 0 50 ns 1 2 04 ns 3 3 0 81 ns 1 1 04 Ans 23 0 79 ns 1 8 0 7 ns 3 2 0 17 ns 2 2 00 ns 3 3 0 40 ns 29 0 3 ns 3 0 071 ns 14 04 ns 1 2 055 ns 1 0 04 ns 1 6 0 30 ns 1 2 041 ns 1 2 0 41 ns 0 9 0 2 ns 4 1 0 96 ns 1 4 08 ns 1 9 0 51 ns 1 0 0 2 ns 1 8 0 44 ns 10 041 ns 1 4 0 02 12 00 1 3 0 01 a 12 00 et 72 0 09 ns I45 0 0 26 0 89 ns 1 6 08 ns 3 3 0 68 ns 2 1 05 ns 2 0 0 35 ns 1 8 03 ns 1 7 085 ns 1 0 07 ns 36 057 as 1 3 041 ns 3 3 0 28 as 16 0 0 i 28 0 87 ns 2 1 08 ns 22 0 17 ns 11 00 25 046 ns 1 6 0 2 ns 6 0 0 62 ns 1 3 0 0 5 0 0 73 ns 1 9 03 ns 1 3 0 20 ns 1 0 0 1 ns 36 0 81 as 1 0 0 3 ns 15 0 33 as 11 041 ns 36 0 28 uns 14 00 19 0 00 112 00 24 059 ns 20 05 ns 14 0 61 ns 0 9 04 ns 1 0 0 29 ns 0 9 02 Ans 16 0 7 as 11 06 ns 27 0
93. Typs mit verschiedenen Triebwerken benutzt In der Tabelle von Anhang A6 sind die Referenzflugzeuge ihre genaue Bezeichnung und die Motorisierung Triebwerktyp Antriebsart und Montageort der Trieb werke angegeben Die Eckwerte der FLULA2 Quellendaten welche in Anhang A8 gegeben sind beziehen sich auf einen geradlinigen Vorbeiflug mit einer konstanten Geschwindigkeit von 160 Knoten in einer H he von 1000 Fuss Die angegebenen Standardunsicherheiten SD entsprechen der Streuung gemessener und be rechneter Einzelereignispegel Die gemessenen Pegel stammen aus der Quellenvermessung welche zur Bestimmung der Hip Koeffizienten verwendet wurden Die berechneten Pegel ergeben sich unter Verwendung dieser H Koeffizienten Dabei werden pro Flugzeugtyp die in der Ausgleichsrechnung zur Erzeugung der Hj Koeffizienten verwendeten Fl ge durchgerechnet aus dem simulierten Zeitli chen Pegelverlauf ein Ereignispegel berechnet und mit dem aus den zugeh rigen Messwerten ermit telten Ereignispegel verglichen Die Streuung der Differenzen zwischen berechneten und gemessenen Ereignispegeln entspricht dem SD in Anhang A8 In der vorliegenden Arbeit wird dieser zur Beschrei bung der Quellenunsicherheit Usour Sour source verwendet Da es sich um empirische Standard abweichungen handelt reduziert sich die Unsicherheit des Mittelwerts entsprechend der Anzahl der zur Verf gung stehenden Messereignisse Somit gilt f r die Quellenunsicherheit sD sour
94. Typs A oder des Typs B am Flugzeug h ngt muss in solchen F llen nur die H he der Emissionspegel angepasst werden Dies l sst sich mittels geeigneter Messungen an Moni toringstationen bewerkstelligen wobei auch hier Radar und Wetterdaten verf gbar sein m ssen um die Messpegel auf eine Normdistanz umrechnen zu k nnen 7 4 4 Kalibrierung der Quellendaten mittels Monitoringmessungen Damit Monitoringmessungen zur Optimierung von Quellendaten oder auch zur Separierung in ver schiedene Triebwerkstypen verwendet werden k nnen m ssen die standortbezogenen Unsicher heiten der Messungen gering sein und Radar sowie Wetterdaten zur Verf gung stehen Eine Kalibrie rung der Quellendaten mit Hilfe der Messdaten bestehender Monitoringanlagen hat den Vorteil dass die bereinstimmung zwischen Berechnung und Messung erheblich verbessert werden kann Nachteilig wirkt sich dagegen aus dass allf llige bestehende systematische Fehler bei den Monito ringdaten unerkannt bleiben und in das Berechnungsverfahren einfliessen Deshalb m ssen die Messstationen welche zur Kalibrierung herangezogen werden sorgf ltig ausgew hlt werden Das Vergleichen berpr fen und Kalibrieren von Berechnungen mit Messungen an automatischen Stationen macht nur dann Sinn wenn die Monitoringmessungen praktisch unbeeinflusst sind von Fremdger uschen Dies ist dann der Fall wenn der maximale Pegel eines Vorbeiflugs mindestens 13 bis 15 dB lauter ist als das mittlere Um
95. W Plinke R Weiber 2000 Multivariate Analysemethoden eine anwendungsorientierte Einf hrung 9 berarbeitete und erweiterte Auflage Berlin Springer 2000 ISBN 3 540 67146 3 Basner M et al 2005 Die Umsetzung der DLR Studie in einer l rmmedizinischen Beurtei lung fur ein Nachtschutzkonzept Zeitschrift f r L armbek mpfung Jahrgang 52 Nr 4 Sprin ger VDI Verlag Basner M et al 2004 Nachtflugl rmwirkungen Bd 1 Zusammenfassung Deutsches Zentrum f r Luft und Raumfahrt DLR FB2004 07 D K ln Brink M et al 2005 Larmstudie 2000 Zusammenfassung ETH Z rich Zentrum fur Organisations und Arbeitswissenschaften ZOA Fachbereich Umweltergonomie Novem ber 2005 B hl A amp P Z fel 2002 SPSS 11 Einf hrung in die moderne Datenanalyse unter Win dows 8 berarbeitete und erweiterte Auflage Pearson Studium ISBN 3 8273 7037 X Bundesministerium des Inneren 1975 Anleitung zur Berechnung von Larmschutzbereichen an zivilen und milit rischen Flugh fen nach dem Gesetz zum Schutz gegen Flugl rm vom 30 3 1971 AzB GMBI 26 Ausg A Nr 8 162 227 Bonn 10 Marz 1975 Bundesministerium des Innern 1975 Datenerfassungssystem DES f r die Ermittlung von L rmschutzbereichen an zivilen Flugpl tzen nach dem Gesetz zum Schutz gegen Flugl rm vom 30 M rz 1971 DES GMBI 26 Ausgabe A Nr 8 S 127 144 10 M rz 1975 Bundesministerium des Innern 1975 Datenerfassungssystem f r die Ermi
96. Zeit Verlauf eines theoretischen Larmereignisses Immissionsspektren A bewertet 305m des Maximalpegels fett und des Ereignispegels fein f r Flugzeuge mit Jettriebwerken rot und Flugzeuge mit Turbopropmotoren schwarz getrennt nach Start und Landung Rotationssymmetrische Richtwirkung beim Start mit voller Leistung rot ausgezogene Linien und im Endanflug blau gestrichelte Linien f r verschie dene Flugzeugtypen in Abh ngigkeit des Polarwinkels 6 die Pfeile zeigen die Flugrichtung an Installationseffekte nach SAE AIR 5662 A im Vergleich zur azimutalen Richtwirkung im Bereich des Maximalpegels fur verschiedene Flugzeugtypen mit unterschiedlichem Antrieb und Montageort der Triebwerke B C D Fus Triebwerke am Rumpf montiert Wing Triebwerke unter den Fl geln montiert Prop Turbopropmotoren Verschiedene Datens tze zur Berechnung der frequenzabhangigen Luft dampfung f r Standardbedingungen 15 C amp 70 relF und ihre Unterschiede Pegeldifferenzen in Funktion der Distanz bei Verwendungen unterschiedlicher Normen zur Beschreibung der Luftd mpfung am Beispiel eines mittleren Lan despektrums blau gestrichelt resp Startspektrums rot ausgezogen der A320 die Angaben gelten f r Standardbedingungen 15 C 70 relF ein po sitives Vorzeichen bedeutet dass der Pegel bei Anwendung der ISO1913 1 um den entsprechenden Wert h her ist die verwendeten A bewerteten Spektren sind in den Anh ngen A11 1 und A11 2 zu
97. Zusammenhang mit den Ausbauvorhaben beim Flughafen Z rich Im Rahmen dieses Projekts wurden erstmalig Fragen bez glich der Unsicherheit von Flug larmberechnungen laut Im Laufe des Jahres 1997 konkretisierte Robert Hofmann diese Fragestel lung 1998 immatrikulierte ich an der ETH als Doktorand unter Prof Willy A Schmid blieb jedoch an der Empa angestellt Die folgenden Jahre waren gepragt von diversen Fluglarmprojekten mit teilweise hochexplosivem politischem Zundstoff so dass nur sp rlich Zeit zur Verf gung stand um die Doktorarbeit voranzutrei ben Zudem ubernahm ich 1999 die Leitung der Gruppe Fluglarm die sich bis 2002 zu einem stattli chen Team von sechs Personen ausweitete Immerhin kam ich noch dazu dank der Mithilfe meiner Arbeitskollegen in den Jahren 2000 und 2001 Messungen in Z rich und Genf durchzuf hren Nach anf nglichem Effort bei der Datenauswertung ging jedoch das Vorhaben Dissertation im Alltagsge sch ft unter und brauchte Ende 2004 intensive Wiederbelebungsversuche durch Robert Hofmann und Willy Schmid Anfang 2007 konnte ich die definitive Arbeit vorlegen Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 167 Dissertation Thomann Epilog Es waren diverse Vereinfachungen und Annahmen notig damit der steinige Weg zur Besimmung der Unsicherheiten einigermassen begehbar wurde Dem Autor ist sehr wohl bewusst dass verschiedene Ansatze diskutabel sind und ausgebaut oder verfeine
98. and humidity for use in evaluation aircraft flyover noise Aerospace Recommended Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 141 Dissertation Thomann Literatur Practice ARP 866 Society of Automotive Engineers SAE 400 Commonwealth Drive War rendale PA 15096 0001 USA 98 Sch fer P 1978 Vergleichende Analyse von Larmbewertungs Verfahren Institut f r Ergo nomie der Technischen Universitat Munchen im Auftrage des Umweltbundesamtes Berlin Juli 1978 99 schmid R 1999 Physikalische Modellierung der Richtcharakteristik der Schallabstrahlung von Nebenstromtriebwerken Deutsches Zentrum fur Luft und Raumfahrt Institut f r Stro mungsmechanik G ttingen November 1999 100 SN EN 60651 1994 Schallpegelmesser DIN EN 60651 1994 101 SN EN 60804 1994 Integrierende mittelwertbildende Schallpegelmesser 102 SN EN 60942 2003 Elektroakustik Schallkalibratoren IEC 60942 2003 103 SN EN 61672 1 2003 Elektroakustik Schallpegelmesser Teil 1 Anforderungen IEC 61672 1 2002 104 SN ENV 13005 2000 Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen Englischer Originaltitel GUM Guide to the expression of uncertainty in measurement 105 Stahel W A 1995 Statistische Datenanalyse eine Einf hrung f r Naturwissenschaftler Vieweg 3 durchgesehene Auflage Februar 2000 ISBN 3 528 26653 8 106 Taylor J R 1988 Fehleranalyse Eine Einf hrung in die
99. bereit erkl rten mitzuhelfen e Stefan Pluss f r das Implementieren der Formel zur Berechnung des mittleren Fehlers beim Lae und das Ausprogrammieren der Fehlerintegrale zur Berechnung der Korrekturfunktionen wegen unvollst ndiger Pegelverteilungen e Kurt Heutschi und Walter Krebs f r die wertvollen Tipps und klugen Ideen bei der Behandlung diverser einfacher aber auch komplizierter Probleme die sich im Laufe der Arbeit ergaben e Erwin Hack der sich ber die mathematische Korrektheit meiner Formelorgien Gedanken machte und mir das Konzept des GUM einbl ute e Ullrich Isermann und Bernd Scholl die sich als Korreferenten zur Verf gung stellten und bereit waren die Arbeit zu lesen und zu beurteilen vor allem Ullrich Isermann sei gedankt f r seine fachtechnisch wertvollen Hinweise zur Korrektur des Schlussentwurfs e Stefan Niggli der die gesamte Arbeit bez glich Orthographie und Grammatik berpr ft hat Folgenden Institutionen bin ich sehr zu Dank verpflichtet da ohne deren Unterst tzung die Bearbei tung des Themas im vorliegenden Umfang gar nicht m glich gewesen w re e Die Empa die die Arbeit gr sstenteils finanzierte und die Infrastruktur sowie die technische Aus r stung f r Messungen zur Verf gung stellte und das BAZL das die Arbeit finanziell unterst tzte e AIG Unique Skyguide und MeteoSchweiz welche die notwendigen Grunddaten kostenlos bereit stellten Einen besonderen Dank geb hrt Robert Hofm
100. bezeichnet den bezuglich Typenbezeichnung und Typenzuordnung bereinigten Quellenda tensatz Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann RC2001_ 01 DEP A109K A109K A310 A3103 A319 A319 A320 A320 A321 A321 B767 A3302 B767 A340 B767 A3406 AS332 AS332 AT42 AT42 DC10 B707F B727 B7272 B727 B727A B737 B737A B73F B73F B73S B73S B73V B73V B7473 B7473 B7474 B7474 B7474 MD11 B757 B7572 B767 B7672 B767 B7673 B767 A3103 BA11 BA11 BE30 BE20 C550 C550 C650 C650 CL65 CL65 D328 D328 DA20 DA20 DA90 DA90 DC10 DC10 SF34 DC3 DC930 DC930 DH8 DH8 CL65 CL65 DA90 HS257 FK10 FK10 FK50 FK50 FK70 FK70 HS257 HS257 DC930 DC930 LR35 LR30 LR35 LR50 MD11 MD11 MD80 MD80 MD83 MD83 MD87 MD87 RJ100 RJ100 SA316 SA316 SB20 SB20 SF34 SF34 TU34A TU34A TU54B TU54B TU54M TU54M MD80 YK42 Anhang A6 RC2005 01 A109K A3103 A319 A320 A321 A3302 A3403 A3406 AS332 AT42 B707F B7272 B727A B737A B73F B73S B73V B7473 B7474 B74SP B7572 B7672 B7673 B7772 BA11 BE20 C550 C650 CL65 D328 DA20 DA90 DC10 DC3 DC930 DH8 E145 F2TH FK10 FK50 FK70 HS257 LR25 LR35 LR55 MD11 MD80 MD83 MD87 RJ100 SA316 SB20 SF34 TU34A TUS4B TUS4M YK42 A 23 Anhang A7 A7 Liste der akustischen Zuordnungen Typengruppen A7 1 Landung Tvo RC Zugeordnete Typen yP In Klammern die Gewichtung auf der Basis der Bewegungen von 2001 bis 2003 A10
101. cherheiten sowie die Vorschriften zur Pr fung der Signifikanz der Abweichungen gegeben Tab 6 1 Pr fung auf Signifikanz der Abweichungen zwischen Berechnung und Messung mittels eines Zwei Sigma Kriteriums Z rich a o uric Genf NMT1 NMTS NMT6 NMT7 NMT8 NMTOS NMTO5 NMTO6 NMT10 NMT11 messwerte Original Fig 6 1 2000 n s n s n s n s n s n s n s n s n s 2001 n s n s n s n s n s orrigierte Fig 6 2 2002 n s n s n s n s n s 2003 n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s nicht signifikant signifikant Messwerte K An drei von f nf Stationen in Z rich liegen die Abweichungen ohne Korrektur der Messwerte immer innerhalb der ausgewiesenen Standardunsicherheiten Hier liefern Berechnung und Messung im oben definierten Sinne gleichwertige Resultate das heisst die Berechnung weicht nicht signifikant von der Messung ab In Genf scheint die Berechnung dagegen signifikant zu hoch zu sein Abgesehen von NMT05 liegen die Berechnungen zwischen 1 und 3 dB ber den Messungen Von NMTO5 wissen wir jedoch dass sie zumindest w hrend der Kontrollmessung vom April 2000 systematisch ein Dezibel zu laut gemessen hat vgl Kapitel 5 7 2 Wird dies ber cksichtigt ist auch f r diese Station die Berechnung mehr als ein Dezibel lauter als die Messung Korrigiert man jedoch nicht nur diesen sondern s mtliche systematischen Effekte die in Kapitel 5 bes
102. den unvermeidlichen Unsicherheiten im Vordergrund Es muss Klarheit dar ber bestehen mit welchem Konfidenzniveau die Unsicherheiten von Belastungsrechnungen anzugeben sind ob die Unsicher heiten als Vorhaltemasse zu verwenden sind wie vorzugehen ist wenn unterschiedliche Berech nungsverfahren auch unterschiedliche Ergebnisse liefern und ob eine Grenzunsicherheit im Sinne einer noch zu tolerierenden Unsicherheit definiert werden soll Die Akustik muss sich zuk nftig mit dem Einfluss von Konfigurations und Schub nderungen auf den richtungsabh ngigen Emissionspegel besch ftigen Daneben sollte sie sich vertiefter mit den Proble men bei der Schallausbreitung in Bodenn he und ber gr ssere Distanzen annehmen damit die heute eingesetzten empirischen Ans tze zur Beschreibung der Bodenzusatzd mpfung einer kritischen berpr fung unterzogen werden k nnen In diesem Zusammenhang sollten auch die Schallimmissio nen aus dem Betrieb der Flugzeuge auf dem Flughafenvorfeld und den Rollwegen sowie Immissionen von Testl ufen und Hilfsaggregaten APU untersucht werden Dieser so genannte Bodenl rm wird in der vorliegenden Arbeit ausgeklammert da die Berechnung des Flugl rms erst ab dem Startpunkt auf der Piste beginnt und bei einem weit entfernten r umlichen Punkt in der Luft endet vgl Kapitel 1 6 Beim Bodenl rm handelt es sich um rtlich begrenzte und um bodennahe Schallquellen Dabei ist die Schallausbreitung stark abh ngig von lokalen
103. den An und Abflugkorridoren wie sie in den offiziellen Publikationen zur Flugf hrung festgehalten sind Meist werden pro Route meh rere Flugspuren definiert um eine r umliche Streuung zu modellieren Die Vertikalprofile werden f r jeden Flugzeugtyp wegen allf lliger Unterschiede in den flugtechnischen Eigenschaften separat anhand unterschiedlicher Quellen Technical Manuals Pilotenbefragung alte Radaraufzeichnun gen erhoben e Bewegungsdaten Bewegungsdaten stammen je nach Situation aus digitalen Aufzeichnungen aus so genannten Be wegungslisten aus Erhebungen oder aus Prognosen ber den Flugbetrieb Falls Bewegungslisten verf gbar sind werden die Bewegungsdaten aus diesen extrahiert Bewegungslisten f hren jede einzelne Flugbewegung auf mit Angaben wie Start und Landezeit Flugzeugtyp Flugroute Abflug gewicht Fluggesellschaft etc Anhand von Bewegungslisten lassen sich die f r die Flugl rmbe rechnungen notwendigen Bewegungsstatistiken berechnen Bewegungsstatistiken entsprechen ei ner Kreuztabelle mit den Flugzeugtypen in den Zeilenk pfen und den Flugrouten in den Spalten k pfen In den Feldern steht die Anzahl der Bewegungen je Typ und Route Die Bewegungssta tistik gibt somit Auskunft ber Flottenzusammensetzung Mengenger st sowie Routen und Pisten belegung e Emissionsdaten Darunter sind die H he der Schallleistungspegel der am Flugbetrieb beteiligten Flugzeuge und ev Angaben zu deren Richtwirkung zu ve
104. den Tabellen von Anhang A21 4 Dort sind auch die Ergebnisse der zus tzlichen Tests ohne Ber cksichtigung von Umeas FESP Ucar ZU finden on Notati Tab 3 5 n s Die Ergebnisse des Signifikanztests bedeuten jedoch nicht dass die festgestellten Differenzen nicht erheblich w ren Sie sagen nur aus dass sie sich mittels der identifizierten Unsicherheitskomponen ten erkl ren lassen In der Regel dominieren die Unsicherheiten in der Quellenbeschreibung welche in den Diagrammen von Fig 6 4 und Fig 6 5 mit Uac bezeichnet werden Der Rest wird meist durch die Messunsicherheit Umeas erkl rt Die Unsicherheit in der Ausbreitungsrechnung u sowie der Stan dard Error SE sind nur dann von Bedeutung wenn wenige Messwerte vorliegen was bei den Monito ringstationen selten der Fall ist bei den begleiteten Messungen dagegen eher vorkommt Die Unsicherheit in der Quellenbeschreibung tr gt im Mittel ber alle Typen gesehen bei den Landun gen 74 bei den Starts 83 zur erkl rten Varianz bei Werden die gewichteten Unsicherheiten in der Quellenbeschreibung verwendet so sind es im Mittel 54 resp 59 Wie den Erl uterungen in Ka pitel 4 3 8 entnommen werden kann wird die gewichtete Unsicherheit durch die Unsicherheit des Quellenwerts die ungewichtete dagegen durch die Unsicherheit wegen der Typenzuordnung und wegen der unterschiedlichen Motorisierung bestimmt 6 3 3 Fazit Die mittleren Differenzen zwischen den gemessenen und bere
105. der Luft in Flugh hen von mehreren hundert Metern b Immissionen in Flughafenn he verursacht durch Flugzeuge am Boden oder durch Flugzeuge in geringen Flugh hen typischerweise unter 100 Metern Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 34 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze Der erste ist der weitaus haufigste Fall Hier spielen Temperatur und Windgradienten im Jahresmittel eine vernachlassigbare Rolle Im zweiten Fall dagegen muss auch im Jahresmittel von einem wesent lichen Wettereinfluss ausgegangen werden Dabei k nnen lokal grosse Unterschiede auftreten je nachdem ob bers Jahr gesehen bestimmte Windrichtungen dominieren oder ob die Immissionen sich auf Tagesperioden beschr nken in denen bestimmte Temperaturschichtungen vorherrschen Beispielsweise ber oder Vorbeifl ge nur in den Abendstunden oder nachts wo Inversionslagen die Regel sind Beim zweiten Fall wird versucht die Ausbreitungsph nomene im Jahresmittel mit Hilfe der in Kapitel 3 4 9 erl uterten Zusatzd mpfung zu beschreiben Wie gut dies gelingt l sst sich nur anhand von akustischen Messungen absch tzen die f r verschiedene meteorologischen Bedingungen gelten Neben akustischen Aufzeichnungen m ssen deshalb auch Wetterdaten zur Verf gung stehen um eine Aussage ber den Einfluss und die Bedeutung einzelner Wetterparameter auf die akustische Modellrechnung machen zu k nnen 3 1 Verf gbar
106. der Pegeldifferenzen zeigen in Abhangigkeit von Elevation und Azimut einen auffalli gen Verlauf mit einem Minimum bei B 45 resp 45 Er hat seinen Ursprung in der lateralen resp azimutalen Schallabstrahlung die in FLULA2 nicht abgebildet werden kann ber alle Flugzeugtypen gesehen kann der Einfluss der azimutalen Richtwirkung je nach Messstandort im Lae zwischen 1 und 1 5 dB ausmachen Damit werden die in Anhang A14 gegebenen und in 61 publizierten dreidimen sionalen Richtwirkungskorrekturen mittels unabh ngiger Messungen best tigt 6 4 4 Pegeldifferenzen in Abh ngigkeit klimatischer Gr ssen Eine Berechnung mit FLULA2 bezieht sich auf standardatmosph rische Bedingungen mit einer Tem peratur von 15 C und einer relativen Feuchte von 70 In Kapitel 4 4 4 wurde der Einfluss dieser Ver einfachung bereits diskutiert indem f r die Modellberechnung eine Unsicherheit bestimmt wurde wel che sich wegen der Nichtber cksichtigung der realatmosph rischen Bedingungen ergibt Die Ab sch tzung dieser Unsicherheit erfolgte mittels sechs verschiedener Flugzeugtypen f r die unter An wendung von ISO9613 1 56 Korrekturwerte in Abh ngigkeit der Distanz der Temperatur und der relativen Feuchte berechnet wurden vgl Anhang A13 2 Diese Korrekturwerte lassen sich nun auf jeden berechneten Pegelwert der sechs Flugzeugtypen anwenden sofern f r die entsprechenden Flugl rmereignisse Angaben zur aktuellen Temperatur und relativen Feuchte e
107. der Piste sondern erst in einer H he von 20 bis 30 Metern ber Grund Zudem treten im Grundriss zuf llige Abweichungen bez glich der Pistenachse auf Das Radar liefert nur alle vier Sekunden einen St tzwert f r die Simulation werden jedoch Raumpunkte in einem Zeitintervall von einer Sekunde ben tigt Zur Kor rektur des horizontalen und vertikalen Versatzes wird ein spezieller Extrapolationsalgorithmus an gewendet und die Geschwindigkeit auf der Piste wird mit Hilfe eines empirischen Modells berech net 31 Zur Erg nzung der Raumpunkte wird eine Spline Funktion eingesetzt vgl Kapitel 3 5 6 Auf diese Weise werden f r s mtliche in der Bewegungsstatistik aufgef hrten Typen Routen Kom binationen maximal 100 zuf llig ausgew hlte Radarflugbahnen aufbereitet In der Regel werden auf diese Weise zwischen 10 und 15 Prozent der vom Radar aufgezeichneten Fl ge f r die Simu lation verwendet Flugbahnen aus Flugspuren und mittleren H hen sowie Geschwindigkeitsprofilen Die in Form von Kurven auf einer Landkarte vorliegenden Flugrouten werden mit Hilfe eines Geografischen Infor mationssystems GIS von Hand digitalisiert Sie bilden die mittleren Spuren der Flugrouten und werden zwecks Modellierung der horizontalen Streuung durch mehrere seitlich versetzte Spuren erg nzt Oft werden pro Route drei Spuren definiert eine Mittelspur eine linke und eine rechte Spur Liegen keine detaillierten Informationen ber die Verteilung der Flugbewegun
108. die Messergebnisse der Monitoringstationen zu berpr fen Mit Hilfe von Messungen in einer H he von 1 2 und 10 Metern ber weichem Untergrund Grasboden konnte gezeigt werden wie tieffrequente Komponenten des Spektrums mit der Mikrofonh he variie ren Dabei ist der Einfluss der Mikrofonh he auf den A bewerteten Pegel klein f r direkte berfl ge und f r moderne Flugzeuge mit hohem Nebenstromverh ltnis der Triebwerke Bei grosser seitlicher Entfernung und entsprechend geringen Schalleinfallswinkeln resp H henwin keln sowie bei Spektren die von tiefen Frequenzen dominiert werden beispielsweise Flugzeuge mit Turboprop Motoren messen Mikrofone in einer H he von 1 2 Metern dagegen tendenziell tiefere Pegel als Mikrofone auf 10 Metern Die Untersuchung zu den Mikrofonh hen wurde in 12 publiziert Z rich NMT6 Genf NMT05 Fig 3 15 Eigene Mikrofone schwarze Pfeile am Standort der NM T Messmikrofone weisse Pfeile Mit der berpr fung der Monitoringmessungen wurden zwei Ziele verfolgt Einerseits sollte mit Hilfe von eigenen begleiteten Messungen am Standort des Monitoringmikrofons der Einfluss der Messum gebung aufs Messresultat untersucht werden Andererseits sollte gepr ft werden ob sich die Lang Die geografische Lage dieser Messstandorte sowie die mittlere Position der Flugzeuge bezogen auf die Messstandorte kann den Anh ngen A18 1 und A18 7 entnommen werden Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbel
109. ee E 25 ow LAP SVG SFT x o N 5 S nt D D P zo T T T T a og oe g g bo o E ee 8 eo pS 6 eb g g v 5 Du TEMPKL5 TEMPKL5 TEMPKL5 Anzahl Werte Pegeldifferenzen je Temperatur getrennt nach den Flughafen Zurich und Genf und nach den Leistungsstufen LAP SVG und SFT Il Mittelwerte der Ereignispegeldifferenzen je Temperatur getrennt f r die Leistungsstufen LAP SVG und SFT Die grauen S ulen zeigen die Standardabweichung und die Fehlerbalken den zweifachen Standardfehler des Mittelwerts Ill Mittelwerte der Maximalpegeldifferenzen je Temperatur getrennt f r die Leistungsstufen LAP SVG und SFT Die grauen S ulen zeigen die Standardabweichung und die Fehlerbalken den zweifachen Standardfehler des Mittelwerts Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 128 Dissertation Thomann Anhang A23 A23 7 Pegeldifferenzen der Einzelfluge in Abhangigkeit der relativen Feuchte Statistik der Pegeldifferenzen von Einzelereignissen Berechnung minus Messung in Funktion der relativen Luftfeuchtigkeit Klassenbreite 10 Daten gefiltert filter_ 1 LAP J cva 50 m a RR ACR Wi ZRH 40 000 7m 30 000 gorrrrrrrrrrrrnrnnrr n A S 5 Z z 2 n 2 Mm Lu Yn oO N 2 5 S 3 0 a u e a 2 N AOT rae rea da Sa En s ciidaaian aimaiaea tai 5 I I I I I I I I I I I I I I I I
110. einbezogenen Messstationen null und K onts betr gt je nach Standort zwischen minus 0 07 und minus 0 23 dB Im Mittel sind es minus 0 15 dB Da Kconta trotz dieses geringen Wertes tendenziell zu hoch an gesetzt ist vgl Kapitel 5 5 3 wird der Einfachheit halber bei den automatischen Messungen auf eine vorg ngige Korrektur der Messpegel verzichtet Somit entf llt bei der Bildung der Messunsicherheit Umeas neben der Komponente Uset auch die Komponente Uconta ES verbleiben Ust und Upc was im Falle der automatischen Messungen eine Messunsicherheit Umeas von rund 0 7 dB ergibt Sie gilt f r s mtliche Messpegel unabh ngig vom Standort W rden neben Unst UNd Upc AUCH Uconta Per ck sichtigt w rde die Messunsicherheit anstelle von pauschal 0 74 dB je nach Standort zwischen 0 76 und 0 88 dB betragen Die Modellunsicherheit u berechnet sich nach Eq 4 4 auf Seite 50 des Hauptteils welche die beiden Unsicherheits komponenten Uac und uag enth lt Wie in Kapitel 4 6 gezeigt re duziert sich u mit der Anzahl Einzelfluge so dass bei der Bil dung der Modellunsicherheit in der Regel Uac dominiert Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann A 101 Anhang A21 Formeln Auswertungsart Gr ssen 7a Ref Statistische Mittelwert der Pegeldifferenzen Ne L meas j t 2 2 2 UT SE Ucaic t Umeas tandardunsicherheit Sta dardu sicherhe ee TEN
111. f hrt das in der Regel zu einer berbewertung der Unsicherheiten Erweiterte kombinierte Standardunsicherheit Mit Hilfe der kombinierten Unsicherheit u l sst sich eine Angabe ber den Wertebereich machen worin sich die ermittelte Gr sse hier der Mittelwert mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit p befin det Sind die Werte welche zur Mittelwertbildung benutzt werden normal verteilt so deckt die Stan dardunsicherheit 68 Prozent der Werte des gesamten Wertebereichs ab Man redet dann vom 68 Vertrauensintervall Oft werden h here Vertrauenswahrscheinlichkeiten gefordert 95 oder gar 99 Der zugeh rige Unsicherheitswert wird als erweiterte Unsicherheit expanded uncertainty be zeichnet Als Variable wird zwecks Unterscheidung gegen ber der Standardunsicherheit ein grosses U verwendet Die erweiterte Unsicherheit berechnet sich durch Multiplikation der kombinierten Unsi cherheit u mit dem Erweiterungsfaktor coverage factor kp Eq 3 18 Up k U Zur Berechnung einer bestimmten Wahrscheinlichkeit p auch als Vertrauens Signifikanz oder Kon fidenzniveau bezeichnet gelten fur normal verteilte Werte mit einer Stichprobenanzahl von mehr als 30 die Erweiterungsfaktoren gem ss Tab 3 3 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 41 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze Tab 3 3 Erweiterungsfaktoren zur Berechnung eines bestimmten Konfidenzniveaus 3 8 3 Verg
112. finden Zusatzd mpfung in dB f r verschiedene H henwinkel in Abh ngigkeit der Distanz zwischen Quelle und Empf nger bei der AzB werden die D mpfungen f r verschiedene Typengruppen rot sowie ein Mittelwert schwarz angege ben die Grafik der SAE AIR 5662 zeigt die D mpfung ohne Installationseffekt schwarz und mit Installationseffekt f r Triebwerke die am Heck montiert sind Fus 0 Fus 6 Fus 12 Luftdampfungen und Luftd mpfungskoeffizienten fur A bewertete Pegel in Abh ngigkeit des Polarwinkels und der Distanz in Metern am Beispiel des Airbus A320 berechnet aus den H Koeffizienten des FLULA2 Quellendaten Satzes Mittelwerte und Standardabweichungen der Luftd mpfung resp der Luft dampfungskoeffizienten f r A bewertete Pegel in Abh ngigkeit der Distanz in Metern am Beispiel der A320 die Mittelwerte beziehen sich auf einen Winkel bereich von 60 bis 120 Parametrisierter Verlauf der Luftd mpfung und des Luftd mpfungskoeffizienten f r A Pegel in Funktion der Distanz in Metern Luftdampfung nach ISO9613 1 in Abh ngigkeit von Temperatur und relativer Feuchte bei einer Frequenz von 1000 Hz Vergleich zwischen Bodeneffekt und Boden Zusatzd mpfung am Beispiel eines idealisierten Flugl rmereignisses geradliniger berflug A320 in 305 Metern mit einer Geschwindigkeit von 160 Knoten Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann 10 13 17 18
113. folgende Rechenvorschrift zur Bestimmung der Unsicherheit der Messausr stung Eq 5 10 Ups fU Sim Udy sIm sound level meter cal calibration Wichtige Quellen zur Quantifizierung der beiden Unsicherheitskomponenten Usm und Uca Sind Normen oder Herstellerspezifikationen Diese machen aber in den seltensten F llen Angaben zur Standard messunsicherheit sondern enthalten je nach G teklasse der verwendeten Messger te unterschiedli che Messtoleranzen Toleranzen werden auch als Fehlergrenzen G bezeichnet Die DIN 1319 19 definiert dabei Fehlergrenzen als vereinbarte H chstbetr ge f r Abweichungen der Ausgabe von Messger ten Dabei soll der durch die Fehlergrenzen festgelegte Bereich erheblich gr sser sein als die Zufallskomponente der Messunsicherheit eines Einzelwerts Fehlergrenzen umfassen auch festge stellte systematische Abweichungen Deshalb lassen sich die aus Fehlergrenzen abgeleiteten Stan dardunsicherheiten durch mehrmaliges Messen nicht verringern 5 3 2 _ Umrechnung von Fehlergrenzen in Standardunsicherheiten Kennt man die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion so lassen sich Toleranzen resp Fehlergrenzen in eine Standardunsicherheit umrechnen Nachfolgende Tabelle zeigt die entsprechenden Berechnungs vorschriften f r drei g ngige Verteilungsfunktionen Tab 5 1 Umrechnung von Fehlergrenzen in Standardunsicherheiten Symbol Art der Verteilung Interpretation Berechnungsvorschrift Rechteckverteilung Alle Werte
114. g ngigen Flug larmberechnungsverfahren ist in 30 zu finden 1 5 Messtechnische Ermittlung von Flugl rm Viele Flugh fen betreiben eine Messanlage mit fixen Mikrofonstandorten sog Noise Monitoring Ter minals NMT In einigen L ndern wird eine L rmmessanlage sogar gesetzlich gefordert Die akusti sche Messung ist gekoppelt mit der Flugsicherung Jene stellt fest wo und wann wie viele Flugbe wegungen auftreten Diese Informationen dienen unter anderem als Grundlage f r die Flugl rmbe rechnung Die Noise Monitoring Terminals sind in der Regel rund um den Flughafen verteilt Ihre An zahl kann von Flughafen zu Flughafen stark variieren 29 Die Flughafen Z rich AG beispielsweise betreibt seit 2004 zehn feste und zwei mobile Anlagen Die Festlegung der Messstandorte ist h ufig ein Kompromiss zwischen Messtechnik und Politik Messmikrofone werden grunds tzlich da aufge stellt wo die Leute wohnen Dort k nnen jedoch die Umgebungsger usche so hoch sein wie die Pe gel der leisesten Flugzeuge Trotzdem sind die automatischen Messstellen der Flugh fen usserst wertvolle Quellen akustischer Langzeitmessungen 1 6 Geltungsbereich von Fluglarmberechnungen und messungen Die DIN 45 643 Messung und Beurteilung von Flugger uschen 20 formuliert klare Kriterien um den an und abschwellenden Pegelverlauf eines Vorbeiflugs als Flugl rmereignis zu identifizieren und um andere Larmquellen inklusive Bodenl rm auszuschliessen Flugl rm
115. geschaffen werden Einen hnlichen Zweck verfolgt das Bauverbot bei ber schreiten der Immissionsgrenzwerte Alarmwert berschreitungen signalisieren dagegen die Dringlich keit von Sanierungsmassnahmen welche sich jedoch im Falle von konzessionierten Fluganlagen im Einbau von Schallschutzfenstern ersch pfen 1 Die Wirkung von Belastungsgrenzwerten wird in Anhang A1 1 kurz erl utert Gebiete der Landwirtschaftszone werden zu Bauland Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 3 Dissertation Thomann Ziele und Abgrenzung der Arbeit 2 Ziele und Abgrenzung der Arbeit 2 1 Problemstellung und Motivation Wie das Kapitel 1 zeigt ist das Thema Fluglarm vielschichtig und interdisziplinar Physiker und Inge nieure werden angehalten geeignete Modelle zur rechnerischen Ermittlung der Fluglarmbelastung zu entwickeln Messtechniker mussen Gerate und Methoden bereitstellen die in urbanen Gebieten eine automatische Detektion einzelner Fluglarmereignisse erm glichen L rmwirkungsforscher sollen an hand rechnerisch oder messtechnisch ermittelter Belastungswerte eine Beziehung zum Grad der Be lastigung oder St rung herstellen Daraus leitet dann der Gesetzgeber Belastungsgrenzwerte ab bei deren berschreitung verschiedene Massnahmen zu ergreifen sind Ihre Umsetzung wird von Beh r den und Juristen eingeleitet und kontrolliert Raumplaner Beh rden und Flughafenbetreiber orientie ren sich bei der Nutz
116. in Anhang A19 9 aufgefuhrt Tabelle A In der Regel konnen die Stationen wahrend mehr als 300 Tagen im Jahr betrieben werden 3 3 6 Vor und Nachteile von akustischen Messungen Grunds tzlich bilden akustische Messungen die Realit t am besten ab da sie nicht wie Berechnungen auf vereinfachende Modelle zur Beschreibung der komplizierten Ph nomene bei der Schallentstehung und Schallausbreitung angewiesen sind Akustische Messungen gelten aber immer nur f r den Standort der Messmikrofone Mit Ausnahme von begleiteten Messungen lassen sie sich wegen der standortbezogenen Messbedingungen kaum oder berhaupt nicht auf die n here Umgebung ubertra gen Somit sind Messungen ungeeignet f r eine Aussage zur fl chendeckenden L rmbelastung Zu dem kann die Flugl rmbelastung durch Messungen nur dann punktuell richtig ausgewiesen werden wenn der Grossteil der L rmereignisse erfasst und wenn jedes L rmereignis einwandfrei einem be liebigen Flugzeug zugeordnet werden kann Messschwellen bewirken dass je nach Lage und Stand ort einer Messanlage die Flugl rmereignisse nur unvollst ndig erfasst werden Entsprechende Mes sungen verm gen das Jahresmittel nicht korrekt abzubilden Daneben beeinflusst die H he der Mess schwelle den Mittelungspegel Dadurch geht die Vergleichbarkeit von L rmwerten welche mit ver schiedenen Messschwellen gewonnen werden verloren Dies muss vor allem beim Vergleich von Messungen mit Berechnungen ber cksichtigt wer
117. in Skandinavien sim Kurzel fur Schallpegelmesser sound level meter spek spektral sph Kugelrichtcharakteristik SPSS Softwarepaket zur statistischen Analyse von Daten spt Schallausbreitungszeit sound propagation time STN Stationsnummer Nummer der Meteostationen von MeteoSchweiz MCH Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 149 Dissertation Thomann Abkurzungen und Symbole SVG Start mit mittlerer Leistung tot total U umbestimmte Ausbreitungsbedingungen vgl Anhang A4 1 UK England United Kingdom USA Vereinigte Staaten von Amerika United States of America UZ untere Zeitgrenze in Sekunden entspricht der Mindestzeit ty WG Arbeitsgruppe working group Wing Flugzeuge mit den Triebwerken unter den Fl geln wing mounted Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 150 Dissertation Thomann Abkurzungen und Symbole Lateinische Symbole Index f r A Bewertung vgl Anhang A9 A a Irrtumswahrscheinlichkeit Signifikanzniveau der standardisierten Teststatisik von Student vgl Anhang A5 Aada Zusatzd mpfung additional attenuation dB A atm Atmosph rische D mpfung atmospheric absorption dB Adiv Geometrische D mpfung geometrical divergence dB A Abschw chungsterm auf dem Ausbreitungsweg des Schalls dB b Korridorbreite in Metern C Pegelkorrekturen fur Leistungssetzung corrections dB C Schallgeschwindigkeit m s oder
118. mit Schalllaufzeit ohne minus mit die Fehlerbalken entsprechen dem zweifachen SE Die mittleren Pegeldifferenzen wegen nicht berucksichtigter Schalllaufzeit sind pro Typ getrennt f r Start und Landung in Anhang A13 1 angegeben Dabei zeigt sich dass Propellerflugzeuge in der Standardberechnung ohne Ber cksichtigung der Schalllaufzeit sowohl beim Start als auch bei der Landung tendenziell berbewertet werden SB20 als Beispiel in Fig 4 5 Die Abweichungen betragen zwischen 0 1 bis 0 3 dB je nach Flugzeugtyp und Flugzustand Jetflugzeuge lterer Bauart mit den Triebwerken am Heck werden beim Start dagegen mit bis zu 0 5 dB unterbewertet DC930 in den Diagrammen von A13 1 oder MD83 in Fig 4 5 Moderne Jetflugzeuge mit weniger ausgepr gter Richtwirkung A320 zeigen zwar die deutlichste Abh ngigkeit in Funktion der Distanz im Mittel sind hier die Abweichungen wegen nicht berucksichtigter Schalllaufzeit dagegen praktisch null Bei den in Anhang A13 1 ausgewiesenen Pegeldifferenzen handelt es sich um systematische Effekte die beim Vergleich zwischen gemessenen und berechneten Einzelereignispegel zu ber cksichtigen sind Die entsprechenden Pegelkorrekturen werden mit ks spt sound propagation time bezeichnet und entsprechen den in Anhang A13 1 dargestellten Werten mit umgekehrten Vorzeichen Uber alle Typen gesehen heben sich die Korrekturen praktisch auf Bei den Landungen bleibt im Mittel eine Korrektur von 0 1 dB brig Im Falle von St
119. mit St rke und Spektrum berechnen liesse In der Praxis behilft man sich damit dass die Quellendaten typenspezifisch f r verschiedene Leistungsstufen angeboten wer den In INM sind dies Tabellen sog Noise Power Distance Tables NPDT die in Funktion der Distanz distance und der Leistungssetzung power die Ereignispegel noise ausgeben Pro Typ sind meh rere Tabellen f r unterschiedliche Leistungsstufen vorhanden aus denen je nach Leistungssetzung der Immissionspegel interpoliert wird FLULA2 dagegen bietet f r 16 verschiedene Flugzeugtypen zwei unterschiedliche Richtcharakteristi ken an welche f r maximalen resp reduzierten Startschub ausgelegt sind vgl Tabellen in Anhang A8 Die Unterscheidung erfolgt nach dem Abfluggewicht Die Start Richtcharakteristiken f r die restli chen Flugzeuge repr sentieren die Leistungsstufen welche w hrend der Quellenvermessung gesetzt wurden 63 Die Landerichtcharakteristiken entsprechen der Konfiguration im Endanflug wo Fahrwerk und Auftriebshilfen vollst ndig ausgefahren sind und der Schub bei etwa 50 des maximalen Ro torspeedverh ltnisses liegt Die Landerichtcharakteristiken werden dabei unver ndert im gesamten Anflugbereich angewendet so dass nderungen im Schub w hrend des Anflugs nicht ber cksichtigt werden Die Leistungsreduktion nach dem Start cut back wird dagegen mittels einer Pegelkorrektur ber cksichtigt ohne jedoch die Form der Richtcharakteristik zu ver ndern 3 4 7 _
120. mit welchem Vertrauen ange nommen werden kann dass der wahre Wert innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt Man spricht dabei von Konfidenzniveau und Konfidenzintervall Neben der Frage der Aussage Unsicherheit von den in Katastern dargestellten Belastungskurven m ssen sich Gerichte somit auch mit der Frage befassen auf welchem Konfidenzniveau die Unsi cherheiten beruhen m ssen resp welche Irrtumswahrscheinlichkeiten noch zul ssig sind um eine Beurteilung im Rahmen der gesetzlichen Vorschriften vornehmen zu k nnen Die Beantwortung dieser Frage kann nicht Aufgabe der Akustiker sein sie ist im Kontext der richterlichen aber auch der be h rdlichen Praxis zu sehen Die Aufgabe der Akustiker besteht dagegen darin Aussagen ber die Ge nauigkeit resp Unsicherheit von gemessenen und berechneten Belastungen zu machen Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 130 Dissertation Thomann Diskussion und Schlussfolgerungen In der Physik aber auch in den Ingenieurwissenschaften ist es selbstverst ndlich dass zu jeder be rechneten oder gemessenen Grosse eine Angabe uber deren Unsicherheit gemacht wird In der Akustik fehlt dieses Verst ndnis gr sstenteils In den seltensten F llen werden Angaben zur Unsi cherheit von akustischen Messungen und Berechnungen gemacht Ohne diese ist das erhaltene Er gebnis aber wenig aussagekr ftig denn die Zuverl ssigkeit einer L rmbeurteilung h ngt von der Ge nau
121. mn ar 0 5 10 15 20 C550 BE30 DHE FK70 109K MD37 AS332 DA90 CL65 B73V DC10 LR35 A310 B737 B767 B7474 SB20 l MD80 l B73S FK10 MD11 B757 A320 A321 B73F RJ100 A319 D328 HS257 AT42 TU54M C650 SF34_ MD83 FK50 4 TUS4A TUS4B B7473 B727 L DA20 b bc930 EK BA11 M 0 10 20 30 40 A 115 Anhang A22 A22 2 Start A Daten en Z rich 2000 bis 2003 Genf 2000 amp 2003 i A3103 0 1 0 0 1 2 0 0 A319 7 3 1 0 6 4 1 0 A320 13 9 5 3 9 8 3 2 A321 6 6 2 1 4 5 1 1 A3302 4 7 20 61 1 1 1 2 A340 0 1 0 0 0 0 0 0 AS332 0 0 0 0 AT42 1 0 0 0 3 0 0 0 B707F 0 0 0 0 0 0 0 0 B7272 0 0 0 0 0 3 4 8 B727A 0 0 0 0 0 3 5 18 B737A 0 0 0 0 0 2 2 2 B73F 2 2 0 1 4 4 1 2 B73S 4 3 1 1 12 14 16 28 B73V 2 1 0 0 4 3 0 0 B7473 0 4 15 1 0 0 0 0 B7474 1 5 5 2 0 0 0 0 B7572 1 1 0 0 2 2 0 0 B7672 0 1 0 0 0 1 0 0 B7673 1 4 1 2 0 2 0 0 BA11 0 1 1 1 0 1 0 1 BE20 2 0 0 0 C550 2 1 0 0 4 2 1 2 C650 0 0 0 0 0 0 0 0 CL65 12 2 0 0 12 2 0 0 D328 1 0 0 0 2 0 0 0 DA20 0 0 0 0 1 0 0 0 DA9O 0 0 0 0 2 1 1 2 DC10 0 0 0 0 0 0 0 0 DC3 0 0 0 0 0 0 0 0 DC930 0 1 1 0 0 5 39 6 DH8 0 0 0 0 1 0 0 0
122. n s 5 n s n s n s n s ns s ae n s SB20 kkk n s n s kkk kkk n s n s kkk kkk kkk kkk kkk kkk SF34 i n s n s u n s n s ax n s n s n s TU34A n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s TU 54B kkk kkk Kk Kk kkk kkk kk Kk TU54M 2 n s n s n s n s n s i n s n s i n s n s n s YK42 n s n s n s ij i n s n s n s n s n s i n s n s Ungewichtet u adie Gewichtet SE Ucalc Uac Umeas Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 107 Dissertation Thomann Anhang A21 A21 5 Ereignispegeldifferenzen in Zurich und Genf unter Verwendung von automatischen Messungen A Landung Monitoringmessungen Zurich 2000 bis 2003 Monitoringmessungen Genf 2000 und 2003 Ungewichtet Gewichtet Mean SD N _Ivean SD N a _ Gewichiet u P W Sig u P W Sig P W Sig zu Sig A109 12 29 4 a 0 56 n s n s A310 0 1 1 7 516 1 0 0 94 ns 1 0 094 Ms 0 0 2 0 54 1 0 0 97 ns i n s A319 0 3 2 1 870 19 088 ms 109 076 ns 12 24 51 19 050 ns 109 0 1 ns A320 05 20 913 21 081 ns 08 054 ns 08 24 485 2 1 070 ns 0 9 03 ns A321 0 1 1 7 963 15 094 ns 1 0 0 91 as 10 2 3 53 1 5 0 50 ns 10 02 ns AS33 0 5 24 46 14 072 ns 1 1 06 ns AT42 08 29 ne 129 077 ns 1 3 053 ns 17 30 352 29 0
123. r ein Belastungsjahr 2003 und f r die zwei Zeitabschnitte von 06 bis 22 Uhr und 22 bis 23 Uhr fl chendeckend berechnet und kartografisch dargestellt Ausgehend von der Unsicher heit dieser realen Belastungszust nde wird die Unsicherheit von Prognosen abgesch tzt Dabei wird untersucht wie genau die Flugbahnstreuung neuer oder ge nderter An und Abflugrouten modelliert und eine zuk nftige Flotte beschrieben werden kann und wie sich allf llige Unsicherheiten in den Be wegungszahlen auf den Mittelungspegel auswirken 2 3 3 Unsicherheit der Messung Kapitel 5 besch ftigt sich mit der Unsicherheit von akustischen Messungen Zur Bestimmung der Messunsicherheit werden Normen konsultiert welche Vorgaben bez glich der Toleranzen von Mess ger ten enthalten Es werden Simulationen gemacht um systematische Effekte zu quantifizieren wel che durch die Einstellung der Messger te und durch Fremdger usche verursacht werden Zudem werden eigene Messungen am Standort der automatischen Messstellen analysiert um Anhaltspunkte ber den Einfluss der Messumgebung zu erhalten 2 3 4 Vergleich zwischen Berechnung und Messung In Kapitel 6 werden Berechnungen mit Messungen verglichen Beim Vergleich der Jahresmittelwerte wird untersucht ob unter Einbezug der Modell und Messunsicherheiten die Differenzen zwischen Berechnung und Messung signifikant sind oder nicht Es werden die gemessenen Jahresmittelwerte ausgew hlter Monitoringpunkte in Z rich und
124. sowie der Ereignispegel Las bei einem geradlinigen Vorbeiflug in einer Entfernung von 305 Meter mit einer Geschwindigkeit von 160 Knoten 82 3 m s fur verschie dene Flugzeugtypen getrennt nach Start und Landung tabelliert siehe auch 63 Das Modell FLULA2 ber cksichtigt die Leistungssetzung beim Start indem unterschiedliche Richtcha rakteristiken verwendet werden Die Ermittlung der Leistungssetzung und damit die Wahl der Richt charakteristik geschehen dabei ber das Verh ltnis des aktuellen zum maximalen Abfluggewicht Schub nderungen werden dagegen durch Pegelkorrekturen bewerkstelligt unter Beibehaltung der Form der Richtcharakteristik Zurzeit ber cksichtigt das Modell nur die Leistungs nderung beim ber gang von take off power auf climb power was dem cut back entspricht Die entsprechenden Pegel korrekturen sind abh ngig vom Flugzeugtyp und k nnen mehrere Dezibel betragen vgl Anhang A8 Da die spektralen Eigenschaften der Quelle resp die Winkelabh ngigkeit des Spektrums nach vorne wegen fan noise eher hohe Frequenzanteile nach hinten wegen jet noise eher tiefe Frequenzanteile in den 32 Hi Koeffizienten verpackt sind ist eine direkte Umrechnung auf Temperatur Feuchte Kom binationen die von den Standardbedingungen abweichen nicht m glich Jedoch lassen sich A be werteten Luftd mpfungskoeffizienten Schallleistungen und Richtwirkungskorrekturen aus den Hie Koeffizienten extrahieren so dass sich Eq 3 9 in Analogie zu E
125. statistische Auswertung der Einzelpegeldifferenzen sowie die Resultate des Tests Tab 5 8 nah minus fern Anlage Ort Mean SD N SE P W Sign NMTOS 0 0 0 3 120 0 03 0 104 n s 0 0 0 8 125 0 08 0 514 n s NMT6 NMT7 SD Standard Deviation N Anzahl Werte SE Standard Error P W Wahrscheinlichkeitswert Sign Signifikanz Bei den beiden Stationen in Genf NMT05 amp NMT10 sind die ermittelten Abweichungen nicht signifi kant so dass keine systematischen Effekte aufgrund kleinraumiger Unterschiede in der Messumge bung zu erwarten sind Bei den Stationen in Z rich dagegen messen die zwei zus tzlichen Mikrofone signifikant unterschiedliche Pegel Der Grund daf r sind Reflexionen an der Dachoberflache Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 103 Dissertation Thomann Messunsicherheit Am Standort von NMT6 treten Reflexionen bei beiden Mikrofonen auf da berfl ge sowohl links als auch rechts des Dachgiebels erfolgen Die Lage der Flugzeuge bez glich der Mikrofone scheint je doch tendenziell so zu sein dass im Mittel eine leichte jedoch signifikante Erh hung des gemessenen Pegels auftritt Ob dies nur w hrend der Messkampagne der Fall war oder generell gilt kann anhand des vorliegenden Datenmaterials nicht entschieden werden Deshalb wird auf eine Korrektur des Messpegels wegen kleinr umiger Effekte verzichtet Im Gegensatz zu NMT6 ist bei NMT7 nur das entfernte Mi
126. u instr E u ac E u att OSE DH8 DH8 C550 C550 BE30 BE30 FK70 FK70 Ml MD87 MD87 A109K A109K SB20 SB20 LR35 LR35 AS332 AS332 B7474 B7474 DA90 DA90 B73V B73V CL65 CL65 MD 11 MD 11 MD80 MD80 DC10 DC10 A320 A320 A310 j A310 B767 B767 B73S B73S A319 A319 A321 A321 RJ100 RJ100 B73F B73F B737 B737 TU54M TU54M l B757 B757 FK10 FK10 A AT42 AT42 C650 C650 HS257 HS 257 MD83 MD83 D328 D328 SF34 E E E E 1 T as T zu R y Eg T T H T F H Te F T F i F E B SF34 TU34A TU34A FK50 FK50 T B7473 B7473 B727 B727 DA20 DA20 DC930 TU54B BA11 DC930 TU54B BA11 rm 0 20 40 60 80 100 20 40 60 80 100 Fig 6 4 Statistische Auswertung von Ereignispegeldifferenzen landender Flugzeuge getrennt nach automatischen und begleiteten Messungen Erlauterungen siehe Text Daten siehe Anhang A21 3 Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 115 Dissertation Thomann Vergleich zwischen Berechnung und Messung Monitoringmessungen Starts Begleitete Messungen Starts m E u meas Bu ac E u att E u instr Bu ac Gu att OSE DH8 DH8 D
127. ufen und Hilfsaggregaten APU Da es sich beim Bodenl rm um rtlich be grenzte und um bodennahe Schallquellen handelt ist die Schallausbrei tung stark abh ngig von lokalen Gegebenheiten wie Abschirmungen durch Geb ude und die Topographie sowie von stark ver nderlichen Ausbreitungsbedingungen je nach Wetterlage Diese kleinraumigen Strukturen sind in den grossfl chigen Fluglarmberechnungsprogrammen nicht in diesem Detaillierungsgrad enthalten Bodenlarm muss deshalb mit denselben Instrumenten erfasst werden wie beispielsweise Industrie oder Strassenl rm Der zehnte Teil eines Bel Ein Bel ist definiert als der dekadische Loga rithmus des Verh ltnisses zweier gleichartiger Gr en Gr sse die nicht Messgr sse ist jedoch das Messergebnis beeinflusst 104 Vereinbarte H chstbetr ge f r Abweichungen der Ausgabe von Messger ten 19 H ufigkeit pro Zeiteinheit Im Bereich des H rens die H ufigkeit mit der eine vollst ndige Schwingung pro Sekunde auftritt Einheit Hertz Hz Vgl auch Anhang A2 2 Wetterbedingungen welche die Schallausbreitung beg nstigen Solche Bedingungen treten bei Mitwind oder Temperaturinversionen stabile Schichtung auf und k nnen im Vergleich zu neutralen Verh ltnissen zu h heren Immissionen f hren 45 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 143 Dissertation Thomann Footprint Genauigkeit Hinderlich Larm Mittelungspegel L eg
128. und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 9 Dissertation Thomann Ziele und Abgrenzung der Arbeit 35 Kilometers Q Q O1 NO NO Q GO Fig 2 1 Ergebnis der von der Arbeitsgruppe Model 1 der CEAP Untergruppe der ICAO f r einen modellhaften Flughafen durchgef hrten Vergleichsberechnungen mit verschiede nen l nderspezifischen Berechnungsverfahren f r Flugl rm oben die mit den Program men berechneten 55 dB Niveaulinien f r Starts unten die dazugeh rigen Flugspuren Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 10 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze 3 Grundlagen und methodische Ansatze 3 1 Uberblick Das vorliegende Kapitel 3 liefert einen Uberblick der verwendeten Grundlagen und beschreibt die me thodischen Ansatze Es bildet die Basis fur die nachfolgenden Kapitel 4 5 und 6 Zu Beginn werden die akustischen Zielgrossen fur die Unsicherheitsbetrachtung definiert und die Funktio
129. und wird 79 NPD Noise Power Distance NPDT Noise Power Distance Table OZ obere Zeitgrenze in Sekunden PC Personal Computer POL Polarwinkel prog Prognose prognosis Prop Flugzeuge mit Propellerantrieb PW Planungswert P W Mass der Vertr glichkeit der Daten mit der Nullhypothese Ho vgl Anhang A5 QFE Luftdruck am Boden in hPa question field elevation QNH Nach Standardatmosphare auf Meeresniveau reduzierter Luftdruck in hPa question nor mal height Rayl Veraltete Einheit zur Bezeichnung des spezifischen Str mungswiderstands des Bodens Schallkennimpedanz 1 Rayl enspricht 10 Pa s m RC Richtcharakteristik relF relative Feuchte in Prozenten Verhaltnis des aktuellen Dampfdrucks e zum Sattigungs dampfdruck ber Wasser e bei einer bestimmten Lufttemperatur T vgl Anhang A4 3 rot rotationssymmetrische Richtcharakteristik die Richtwirkung wird mittels des Polarwinkels 0 beschrieben Definition siehe Anhang A3 3 SAE Society of Automative Engineers SEL Sound Exposure Level oder Single Event Level in dB alte Bezeichnung f r Lye set individuelle Messger teeinstellungen setting setup SF Schwelle Fix gleich bedeutdend mit Schwellenpegel Ls SFT Start mit maximaler Leistung Sign Signifikanz Klasse bei der Beurteilung signifikanter Abweichungen unter Verwendung der integrierten Teststatistik von Student Notation nach der Sternchen Konvention vgl An hang Ad SINTEF Grosste und unabhangige Forschungsorganisation
130. verwendet eine verfeinerte Interpolation Zuerst wird ber alle Gitterpunkte eine zweidimensionale B Spline Fla che gelegt Die B Spline Funktionen haben die Eigenschaft durch die St tzstellen des Gitternetzes zu gehen ohne dort Knicke zu erzeugen Mit Hilfe der B Splines wird ein verfeinertes Gitterraster be rechnet welches eine geringere Maschenweite aufweist als das urspr ngliche Gitter In diesem ver feinerten Raster erfolgt nun die Bestimmung der Niveaulinien durch lineare Interpolation zwischen den neuen Gitterpunkten 3 5 7 Vor und Nachteile von Flugl rmberechnungen Berechnung ist nicht gleich Berechnung Je nach verwendetem Berechnungsverfahren und je nach Anwender k nnen sich erhebliche Unterschiede in den resultierenden Belastungen ergeben was der Akzeptanz von Modellrechnungen nicht gerade f rderlich ist Unabh ngig vom Verfahren liefern Berechnungen den alleinigen Beitrag des Flugl rms Es m ssen keine Fremdger usche beachtet werden Berechnungen erm glichen zudem fl chendeckende Dar stellungen der Flugl rmbelastung Die Belastungskurven sind jedoch keine punktgenauen Angaben sondern Interpolationen in einem regelm ssigen Bodenraster Es wird die Belastungssituation auf der gr nen Wiese ausgewiesen frei von irgendwelchen lokalen Einfl ssen und die Berechnungen gelten immer f r Standardbedingungen in einer isothermen wind stillen Atmosph re Lokale und saisonale Wetterlagen k nnen nur durch sachgerechte
131. verzichtet werden kann wird in den statistischen Auswertungen jeweils der P Wert P W aufgef hrt Er kann mittels Statistikprogrammen SPSS MS EXCEL direkt berechnet werden Der P Wert dient als Mass der Vertr glichkeit der Daten mit der Nullhypothese Ist er kleiner oder gleich 0 05 was einer Eintretenswahrscheinlichkeit der Nullhypothese von 5 entspricht so wird sie verworfen Neben dem P Wert wird zus tzlich die Signifikanz Sign der Abweichungen mittels vier Klassen angegeben Nachfolgende Tabelle zeigt die Bedeutung der verwendeten Notationen 105 Tab 3 5 Die Signifikanz Klassen nach der Sternchen Konvention interpretation P W gt 0 05 nicht signifikant n s 0 05 gt P W gt 0 01 schwach signifikant 0 01 gt P W gt 0 001 stark signifikant 0 001 gt P W sehr stark signifikant 3 8 6 Identifikation von Ausreissern Ausreisser sind anormale Werte innerhalb des Wertebereichs Sie werden mit Hilfe des Chauvenet schen Kriteriums identifiziert und ausgeschieden Wenn eine der Pegeldifferenzen vom Mittelwert aller Pegeldifferenzen so weit abweicht dass sie verd chtig aussieht so wird gem ss 106 folgende Test gr sse ermittelt Al eid AL Eq 3 27 te ee AL Die Berechnung von tera erfolgt typenspezifisch und gibt die Anzahl Standardabweichungen an um welche die verd chtige Pegeldifferenz von der mittleren Pegeldifferenz abweicht Aus der Tabelle der t Verteilung Anhang A5 wird der Wahrscheinlichkeitsw
132. von kleinraumigen Effekten dient die Versuchsanordnung aber auch zur Aufdeckung allfalliger Fehlmessungen Falls einzelne Mikrofone ausserhalb der Ger tetoleranz messen und oder Reflexio nen den Messpegel systematisch erh hen l sst sich dies mittels Korrekturen ausgleichen F r Falschmessungen wird die Korrektur kinst f r den Einfluss der Messumgebung Koc verwendet Beide sind nur g ltig f r den spezifischen Messstandort f r welchen sie bestimmt werden Eine bertragung auf andere Standorte ist problematisch Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 101 Dissertation Thomann Messunsicherheit 5 7 2 _ Korrekturen wegen Eichfehler der Mikrofone Durch den Vergleich der begleiteten mit den automatischen Messungen sollen m gliche Fehlmessun gen von Monitoringstationen aufgedeckt werden Es werden die Messergebnisse des Stationsmikro fons mit denjenigen des unmittelbar daneben montierten Mikrofons verglichen in Fig 5 10 mit nah bezeichnet Dabei werden f r jedes erfasste L rmereignis die Einzelereignispegeldifferenzen ermit telt Diese werden anschliessend statistisch ausgewertet indem ein arithmetischer Mittelwert Mean eine Standardabweichung der Stichprobe SD und eine Standardunsicherheit des Mittelwerts SE berechnet werden Die entsprechenden Werte k nnen der Tabelle zu Fig 5 10 entnommen werden nah ts ien NMT minus nah Mean SD N SE NMTOS 1 0 0 8 116 0 08 NMT10 0
133. 0 2001 2001 2001 2000 B 7N LE E 0 4 0 9 dB 2001 2001 2001 2001 OSAN OSAF 05B 10AN GVA 2001 10AF 2001 10B 2000 D 2001 6N 2001 6F 2000 2001 A 2000 C ZRH 2000 2001 2001 2001 2000 B 7N 7F E Fig 6 8 Einzelereignispegeldifferenzen fur A320 getrennt nach Starts und Landungen pro An lage Ort und Jahr die Saulen entsprechen den mittleren Pegeldifferenzen die Fehler balken den kombinierten Standardunsicherheiten die Zahlen der Anzahl Werte und die horizontalen Linien dem Mittelwert und der Standardunsicherheit ohne Unterscheidung nach Ort und Jahr eingerahmt sind die Mittelwerte sowie Standardabweichungen der orts und jahresspezifischen Mittelwerte weitere Beispiele sind in Anhang A23 1 gege ben Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann 121 Vergleich zwischen Berechnung und Messung Bei einigen Typen weisen die mittleren Pegeldifferenzen zwischen den Messorten eine Standardab weichung von 2 bis 4 dB auf CL65 RJ100 und SB20 was sich mittels der kombinierten Standardun sicherheit nicht mehr erklaren lasst Diese erheblichen Streuungen kommen hauptsachlich dadurch zustande dass an einigen Standorten fur den entsprechenden Typ nur eine geringe Anzahl an Mes sungen zur Verf gung steht In diesen F llen sind die erhaltenen Mittelwerte nicht repr sentativ und die zwischen de
134. 0 1 469E 02 2 779E 03 1 460E 07 3 014E 02 4 936E 00 3 473E 05 6 295E 09 A320 LAP Landung vollstandig konfiguriert 7 813E 02 8 90E 01 1 679E 04 5 587E 08 1 179E 02 1 953E 01 1 211E 03 1 094E 07 6 723E 02 1 036E 00 1 028E 03 5 046E 08 6 024E 02 9 023E 00 8 632E 04 4 901E 08 Anhang A10 1 039E 00 1 298E 02 3 133E 03 1 498E 07 3 014E 02 4 936E 00 3 473E 05 6 295E 09 SVG Start mit mittlerem Abfluggewicht ATOM s 85 MTOM 8 279E 03 3 315E 00 7 099E 04 3 197E 08 2 167E 03 7 354E 00 4 975E 04 1 747E 08 6 644E 02 5 827E 01 1 250E 03 2 917E 08 1 932E 02 3 117E 01 2 688E 04 6 091E 08 B73S 5 279E 02 5 682E 01 4 44 7E 03 4 401E 07 2 355E 01 3 210E 01 2 684E 03 5 181E 07 LAP Landung vollst ndig konfiguriert 7 679E 02 1 335E 00 2 016E 04 9 605E 08 1 545E 02 2 313E 01 2 538E 03 1 045E 07 3 459E 02 2 542E 00 1 019E 03 1 038E 07 5 000E 02 8 538E 00 9 145E 04 2 50E 09 3 911E 03 6 242E 00 3 664E 03 4 250E 07 2 776E 01 1 163E 01 2 876E 03 4 706E 07 1 039E 00 1 299E 02 3 481E 03 1 635E 07 2 167E 03 354E 00 4 975E 04 1 747E 08 SVG Start mit mittlerem Abfluggewicht ATOM s 85 MTOM 2 657E 02 3 754E 00 4 176E 04 3 798E 08 8 952E 02 5 903E 00 9 374E 04 8 320E 08 1 047E 02 9 004E 00 1 403E 03 6 704E 10 2 866E 01 1 079E 01 2 55 7E 03 2 087E
135. 0 100 p 60 40 20 0 20 40 60 80 100 p Fig 4 27 Ver nderung in der Unsicherheit des Mittelungspegels links und Ver nderung im Mitte lungspegel rechts in Abh ngigkeit der relativen Unsicherheit in den Bewegungszahlen p Die fette schwarze Linie im linken Teilbild entspricht den energetischen Verh ltnissen in Genf und Z rich f r das Jahr 2003 unter Ber cksichtigung der typenspezifischen Unsi cherheiten 4 7 6 Schlussfolgerung bez glich Prognoseunsicherheit Mittels idealisierter Flugstrecken l sst sich die Flugbahnstreuung sehr gut abbilden In den meisten F llen reicht es wenn in den Flugkorridor drei Flugstrecken gelegt sowie ein mittleres H hen und Geschwindigkeitsprofil verwendet werden Im Vergleich zu einer vollst ndigen Simulation unter Ver wendung von Radardaten verbleibt eine Standardunsicherheit von 0 7 dB Die Unsicherheit wegen prognostizierter Flugbewegungszahlen kann mit etwa 0 5 dB abgeschatzt werden Bez glich der Unsi cherheit in der Flotte und in der Leistungssetzung wird angenommen dass diese durch die typenspe zifischen Modellunsicherheiten abgedeckt sind Wie aus Tab 4 5 ersichtlich bewegt sich die durchs Modell gegebene Standardunsicherheit in den Tagesbelastungen zwischen 0 3 und 0 6 dB diejenige der Nachtbelastungen zwischen 0 5 und 0 8 dB Berucksichtigt man nun die oben spezifizierten Unsi cherheiten der Flugbahnstreuung und der Flugbewegungszahlen so ergeben sich f r Prognose
136. 0 Der Modellansatz von FLULA2 Pietrzko hat Mitte der 80er Jahre an der Empa mit einem unkonventionellen Modellansatz Neuland betreten 86 Mit Ausnahme der Boden und Hindernisdampfung werden samtliche akustischen Eigenschaften einer Quelle mit Hilfe von 32 Koeffizienten beschrieben Im Anhang A10 sind exempla risch die Koeffizienten fur sechs verschiedene Flugzeugtypen abgebildet Sie stammen aus Messun gen im realen Flugverkehr 63 Das zugeh rige akustische Modell wird in 107 beschrieben und hat folgende Struktur 7 Eq 3 9 La r 0 A 20 Ig r Hi2 H i3 r H r cos 0 f r r lt S Fgrenz i 0 r L r 0 L ee 20 d 0 00 rer f r r gt Fgrenz grenz 0 bezeichnet den Polarwinkel und r den Abstand zwischen Quelle und Empf nger Wie Lobsiger in 65 feststellt divergiert das Modell bei gr sseren Abst nden wegen des zu A proportionalen Terms Dies ist auch einer der Gr nde warum die Quelle ausserhalb der Grenzdistanz von 4500 Metern nicht mehr ge ndert wird Zus tzlich werden die Luftd mpfungswerte ab dieser Distanz f r alle Flugzeugty pen fest mit 1 dB pro Kilometer angenommen Durch Einsetzen der H Koeffizienten in Eq 3 9 l sst sich fur jeden beliebigen Abstand r und Abstrahlwinkel 8 direkt der A bewertete Momentanpegel berechnen Die Werte gelten f r Standardbe dingungen 15 C 70 relF In Anhang A8 sind der Maximalpegel L4 max der Emissionswinkel bez g lich Flugrichtung beim Maximalpegel
137. 0 004 0 007 0 018 0 072 0 007 0 015 0 019 0 101 0 001 A 69 Anhang A16 A16 2 Start mit mittlerem Abfluggewicht ATOM lt 85 MTOM ee ee eng as eng as A109K 0 1 0 9 0 881 0 001 A3103 on 0 2 1 1 i 0 833 0 002 A319 0 4 0 0 1 0 0 4 1 1 0 740 0 004 A320 0 4 0 0 1 0 0 4 1 1 0 735 0 005 A321 0 5 0 0 0 7 0 5 0 9 0 753 0 004 A3302 2 6 0 0 0 8 2 6 2 7 0 752 0 003 A340 1 0 0 2 3 4 1 0 3 5 0 851 0 002 A3406 1 6 1 6 1 6 0 740 0 005 AS332 0 5 0 1 0 9 0 5 1 0 0 888 0 001 AT42 0 8 0 2 3 1 0 8 3 2 0 858 0 001 B707F 1 2 0 2 1 5 1 2 1 9 0 734 0 005 B7272 2 0 0 6 2 4 2 0 3 1 0 734 0 005 B727A 2 8 0 5 1 5 2 8 3 2 0 867 0 002 B737A 1 1 0 1 2 6 1 1 2 8 0 896 0 001 B73F 0 6 0 2 0 7 0 6 0 9 0 809 0 002 B73S 0 9 0 2 1 1 1 0 1 5 0 869 0 001 B73V 0 4 0 1 0 9 0 4 1 0 0 782 0 002 B7473 1 1 0 1 3 9 1 1 4 0 0 758 0 003 B7474 0 7 0 0 1 6 0 7 1 8 0 756 0 003 B7572 0 6 0 0 1 4 0 6 1 6 0 744 0 005 B7672 1 0 0 0 0 6 1 0 1 2 0 811 0 002 B7673 1 0 0 0 0 4 1 0 1 1 0 811 0 002 BA11 1 6 2 7 6 3 3 2 6 5 0 813 0 004 BE20 1 4 0 1 2 0 1 4 2 5 0 699 0 003 C550 2 0 0 1 2 5 2 0 3 2 0 712 0 005 C650 1 6 0 0 0 9 1 6 1 8 0 667 0 008 CL65 0 5 0 6 1 4 0 8 1 5 0 767 0 003 D328 1 1 0 1 3 4 1 1 3 5 0 867 0 001 DA20 1 3 0 4 2 9 1 3 3 2 0 631 0 011 DA90 2 0 0 4 1 8 2 0 2 7 0 722 0 006 DC10 0 8 0 1 1 9 0 8 2 1 0 766 0 004 DC3 1 3 0 1 1 9 1 3 2 3 0 738 0 003 DC930 0 9 0 7 5 9 1 1 6 0 0 688 0 007 DH8 1 6 0 5 3 9 1 7 3 9 0 858 0 001 FK10 0 7 0 0 0 7 0 7 1 0 0 682 0 006 FK50 0
138. 01 2001 2001 2000 2001 2001 2000 2001 O5AN OSAF 05B 10AN 10AF 10B D 6N 6F A GVA Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann 2000 C ZRH 2000 2001 B 2001 7N 2001 TF 2000 E A 119 Anhang A23 Anhang A23 1 Forts B Canadair Regional Jet CRJ 200 CL65 Automatische Messungen an Monitoringstationen x SD 2 1 2 1 dB 275 365 364 391 f 136 191 201 224 iL Nr Q Q O O N N 1 6 6 0 dB xX SD 4 0 dB 4 0 8 0 5 dB 20dB oO 0 0 dB Cc 2 0 dB S ar 4 0 dB 8 9 8 7 6 7 45 6 0 dB 2001 2001 2001 2001 2001 2001 2000 2001 2001 2000 2001 2000 2000 2001 2001 2001 2000 05AN O5AF 05B 10AN 10AF 10B D 6N 6F A C B 7N 7F E GVA ZRH Z x SD 1 7 2 4 dB p 0 je War dB 8 1 12 1 3 Tr 2001 2001 2001 2001 2001 2001 2000 2001 2001 2000 2001 2000 2000 2001 2001 2001 2000 O5AN OSAF 05B 10AN 10AF 10B D 6F A C B 7N TF E GVA ZRH Die S ulen entsprechen den mittleren Pegeldifferenzen die Fehlerbalken den kombinierten Standardunsicherh
139. 01 G2 0 RJ100 RJ85 0 23 RJ70 0 RJ100 0 69 BA46 0 07 SA316 S365 0 3 EC120 0 45 SB20 SB20 1 SF34 SW2 0 SF34 0 13 MU2 0 03 L410 0 E121 0 06 E120 0 78 TU34A TU34A 1 TU54B TU54B 1 TU54M TU54M 0 31 IL62M 0 02 DC94H 0 42 DC93H 0 07 B73AH 0 1 B722H 0 06 YK42 YK42 0 97 AN74 0 01 AN72 0 01 Typ RC Akustischer Referenztyp siehe Anhang A8 2 A 26 Anhang A8 A8 Eckwerte der Quellendaten in FLULA2 A8 1 Landung Lac Lame Theta C SD N 60 90 115 f 135 A109K 134 0 818 730 86 00 25 24 09 kA 07 KA 02 Ka 15 KA A310 141 9 882 784 100 00 20 11 0 2 2 2 0 9 20 0 6 2 2 27 1 7 A319 138 2 85 5 77 5 96 00 1 7 12 04 1 9 1 2 1 7 03 1 7 35 1 7 A320 138 5 85 7 774 97 00 19 32 00 1 9 08 1 9 0 2 2 2 31 1 8 A321 139 9 868 785 98 00 19 10 04 1 7 07 1 7 03 2 2 3 8 1 6 AS332 137 3 85 3 763 82 00 26 30 13 kA 0 5 kA 11 KA 21 kA AT42 136 9 828 741 93 00 15 2 1 1 1 5 04 14 05 1 6 34 1 9 B727 146 1 924 843 111 00 46 7 11 kA 0 4 KA 20 KA 04 kA B737 141 4 87 9 78 106 00 30 7 0 2 2 2 20 28 0 6 3 0 28 3 5 B73F 140 0 868 79 2 102 00119 10 1 3 1 7 06 1 9 11 1 5 3 0 2 1 B73S 138 9 85 8 782 103 00 19 12 11 1 6 06 1 8 15 1 6 23 1 5 B73V 138 1 51 77 6 106 00 20 17 1 0 1 7 03 2
140. 07 k 1 1 035E 00 9 200E 03 3 274E 02 8 114E 02 1 811E 01 2 394E 01 1 824E 01 1 885E 01 k 2 1 450E 02 1 067E 01 5 623E 00 2 701E 01 1 303E 01 4 817E 01 1 548E 01 3 446E 01 k 3 3 389E 03 4 790E 04 2 51E 04 4 050E 05 1 120E 03 1 234E 03 1 935E 03 1 711E 03 k 4 1 703E 07 2 967E 08 3 979E 09 1 517E 08 1 362E 07 2 2 78E 07 1 795E 07 2 588E 07 RJ100 LAP Landung vollstandig konfiguriert 1 086E 00 1 288E 02 3 722E 03 2 219E 07 4 56E 02 8 912E 00 1 753E 05 3 533E 08 1 010E 01 2 937E 00 1 721E 04 8 898E 09 2 953E 01 4 166E 01 4 014E 04 1 320E 10 4 990E 01 9 471E 00 2 834E 03 8 079E 09 6 309E 01 6 102E 01 2 739E 03 1 136E 07 4 063E 01 8 809E 00 1 992E 03 1 510E 08 4 805E 01 3 497E 01 2 370E 03 1 069E 07 SVG Start mit mittlerem Abfluggewicht ATOM s 85 MTOM 1 070E 00 1 351E 02 3 185E 03 1 831E 07 1 077E 00 1 241E 02 2 991E 03 2 143E 07 1 052E 00 1 262E 02 1 797E 03 1 181E 07 2 755E 02 4 281E 00 3 981E 04 7 118E 08 2 102E 02 005E 01 3 475E 04 2 029E 08 1 689E 02 1 034E 00 1 271E 03 1 044E 07 1 208E 01 1 448E 01 2 101E 03 3 029E 09 SB20 4 614E 03 7 449E 02 2 242E 03 3 774E 07 4 704E 01 2 472E 00 8 394E 05 2 799E 07 LAP Landung vollst ndig konfiguriert 7 792E 02 8 050E 00 2 309E 03 4 520E 08 9 205E 03 1 656E 01 1 365E 03 2 471E 07 1 840E 01 1 704E 01 6 551E 03 2 960E 07
141. 1 a Keine Messwerte verf gbar Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 95 Dissertation Thomann Anhang A19 A19 10 Haufigkeitsverteilungen A Zurich LAE LA max A oo 1 20 DO 2 Oo 02 OO 19 OOo nn 1000 FD GO O Zu LAE LA max Q QO On oO DO 1 02 a 92 oO WwW QOVOOoo on 000 DOO k u u LAE LAmax O O Q Q O O co oa nn OG WO L O O O O NKO ODD OO _ zu NMT7 LAE LA max LAE LA max 10 12 9 Er 10 7 an 6 5 0 4 a 4 o 2 En 1 0 0 oO oO DD oO 1 12 9 QO Q Q L O O O NnN0 000 O0 OO 100 105 110 115 1 110 115 NMT8 LAE LA max Q QO on Q Q QO Q oO WO omo ON 000909 OO T Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 96 Dissertation Thomann Anhang A19 B Genf 2000 2003 NMT03 NMTOS NMTO6 LAE LA max LAE LA max on O2 on 09010 O0 Ww OOOoOOoOoNN 90 00 0 oO N NMT10 LAE LA max LAE LAma OMuNOoOWONOWMO O0 12 Doom 900 Oo NMT11 LAE LA max Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 97 Dissertation Thomann Anhang A19 A19 11 Weitere Kennzahlen A Messung 2000 bis 2003 oa Mean 8 6 9 9 9 3 10 1 10 0 SD 1 2 1 2 1 5 1 3 1 6 8 4 14 95 1 3 10 9 1 4 98 1 5 N 50 927 30 102 11 535 8 5
142. 1 333 1 740 2 110 2 567 2 898 18 0 127 0 257 0 9 0 534 0688 0862 1 067 1 330 1 734 2 101 2 552 2 878 19 0 127 0 57 0 391 0 533 0 688 0 861 1 066 1 328 1 729 2 093 2 539 2 861 20 0 127 0 257 0 391 0 533 0 687 0 860 1 064 1 325 1 725 2 086 2 528 2 845 21 0 127 0 257 0 391 0 532 0 686 0 859 1 063 1 323 1 721 2 080 2 518 2 831 22 0 127 0 256 0 390 0 532 0686 0 858 1 061 1 321 1 717 2 074 2 508 2 819 23 0 127 0 256 0 390 0 532 0685 0858 1 060 1 319 1 714 2 069 2 500 2 807 24 0 127 0 256 0 390 0 531 0 685 0 857 1 059 1 318 1 711 2 064 2 492 2 97 25 0 127 0 256 0 390 0 531 0 684 0 856 1 058 1 316 1 708 2 060 2 485 2 787 26 0 127 0 256 0 390 0 531 0 684 0 856 1 058 1 315 1 706 2 056 2 479 2 779 27 0 127 0 256 0 389 0 531 0 684 0 855 1 057 1 314 1 703 2 052 2 473 2 771 28 0 127 0 256 0 389 0 530 0683 0 855 1 056 1 313 1 701 2 048 2 467 2 163 29 0 127 0 56 0 389 0 530 0683 0854 1 055 1 311 1 699 2 045 2 462 2 756 30 0 127 0 256 0 389 0 30 0683 0854 1 055 1 310 1 697 2 042 2 457 2 50 0 126 0 253 0 38 0525 0 67 0842 1 037 1 282 1 646 1 962 2 330 2 581 Ho Nullhypothese Ha Alternativhypothese t Testgr sse t a m Wert der standardisierten Teststatistik mit Freiheitsgrad m und der Irrtumswahrscheinlichkeit a m Anzahl Freiheitsgrade aus theoretischen Gr nden verwendet man f r m N 1 zur Spezifikation der Verteilung 105 a Signifikanz Niveau Irrtums Wahrscheinlichkeit P W Mass der Vertraglichkeit der Daten mit der Nullhypothese bei ein
143. 100 102 105 106 110 110 112 115 116 117 119 121 161 Fig 6 10 Fig 6 11 Fig 6 12 Figuren und Tabellenverzeichnis Fehlerbalken die kombinierte Standardunsicherheit ohne Berechnungsunsi cherheit und die horizontalen Linien den Mittelwert und die Standardunsicher heit ohne Klassenbildung Jahresgang der absoluten Feuchte aF und der mittleren Ereignispegeldifferen zen mit und ohne Berucksichtigung der realatmospharischen Bedingungen bei der Berechnung dargestellt sind nur die Airbus Flugzeuge des Typs A320 N 10 118 Mittlere Ereignispegeldifferenzen in Abh ngigkeit der Temperatur und der Feuchte am Beispiel der A320 N 10 118 Die Rhomben und Kreise zeigen die Mittelwerte je Temperatur resp je Feuchteklasse die Fehlerbalken die kombinierte Standardunsicherheit ohne Berechnungsunsicherheit und die hori zontalen Linien den Mittelwert und die Standardunsicherheit ohne Klassenbil dung Mittlere Ereignispegeldifferenzen in Abh ngigkeit der Ausbreitungsbedingun gen und in Abh ngigkeit der Windgeschwindigkeit in Ausbreitungsrichtung am Beispiel der A320 N 10 118 die Rhomben zeigen die Mittelwerte je Klasse die Fehlerbalken die kombinierte Standardunsicherheit ohne Berechnungsun sicherheit und die horizontalen Linien den Mittelwert und die Standardunsi cherheit ohne Klassenbildung Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann 123
144. 17 1126 1106 1206 1476 1606 209 227 2118 2364 B Z rich 2003 NMT7 Start Piste 16 Routen E16 amp F16 En Lir dB N p SDdB o dB 665 2659 699 1739 3415 4282 83 99 478 558 845 1126 510 1206 1392 1606 173 227 2314 2364 C Genf 2003 NMT05 Start Piste 23 D23 En L dB N p SDdB o dB 82 74 66 71 61 77 68 74 70 69 D Genf 2003 NMT05 Landung Piste 05 A05 En Lir dB N p SDdB a dB Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 92 Dissertation Thomann Anhang A19 A19 8 Test der Messpegel auf Normalverteilung ausgewahltes Beispiel Zurich 2003 NMT6 Departure 16 D16 grau und Haufigkeiten der Ereignispegel mangenta Haufigkeiten der Maximalpegel Haufigkeit Q N ve U U OW dp amp ab v Cc D O O 2 prar pan OQ x LU Erwarteter Normalwert Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann Airbus A320 Histogramm von TYP_RC A320 Mean 88 6593 Std Dev 1 67538 N 2 420 Q Q Diagramm von SEL M von TYP_RC A320 90 Beobachteter Wert Lillefors Test Statistik max Abweichung df Anzahl Freiheitsgrade Signifikanz a 0 043 2420 0 000 Genf 2003 NMT05 Departure 23 D23 800 Histogramm von TYP_RC A320 Mean 85 1433 Std Dev 1 66218 0 N 2 364 70 00 7
145. 2 0 99 ns 10 09 ns 36 0 95 ns 09 08 ns 14 0 91 ns 10 08 ns 36 0 64 ns 14 0 2 Ans 2 0 0 01 13 0 0 3 1 048 uns 28 04 ns 1 2 051 as 0 7 02 ns 0 9 0 22 ns 0 8 0 1 ns 15 0 90 ns 0 8 08 ns 2 7 0 72 ns 1 0 0 3 ns 16 0 49 ns 0 7 041 ns 1 8 0 18 As 07 OO 3 3 0 43 as 11 00 ns 41 0 43 ns 3 0 0 3 ns 1 7 0 37 2 1 7 i 4 2 0 50 2 0 2480 1 8 0 93 1 1 xa A 105 Anhang A21 A21 4 Signifikante Abweichungen unter Verwendung s mtlicher Messungen A Landung Ungewichtet Gewichtet e _ u er u u A109K TE s a s z S m s TE s a s s m s A310 n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s ig n s n s A319 n s n s n s i n s n s ns n s n s n s n s n s n s A320 n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s A321 n s n s n s er n s n s ns n s n s n s ii n s n s n s AS332 n s n s n s n s n s n s n s n s AT42 n s n s n s n s n s n s ns n s n s n s n s n s n s n s B727 kkk kkk n s n s kkk kkk n s B737 n s n s n s n s n s ns n s n s n s n s n s n s B73F n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s B73S n s n s n s i n s n s n s 7 n s n s n s n s
146. 2 1 Akustische Einwirkung auf einen Empfangspunkt Das instrumentelle Ergebnis kann durch weitere objektive Gr ssen erg nzt sein Wo eine Schallimmission besteht existiert eine gt Belastung Produkt aus Schalldruck und Teilchengeschwindigkeit Die Schallintensi tat dr ckt den Energietransport durch Schallwellen aus Sie ist die pri m re Beschreibungsgr sse des Schalls und hat die Einheit Watt pro Quadratmeter Wim traditionellerweise wird die Schallintensitat auf ei Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 144 Dissertation Thomann Schallleistung P Schallpegel St rung Spektrum Superposition Unsicherheit Unbestimmt Verfahren Validierung Zuverl ssigkeit Glossar der wichtigsten Begriffe ner logarithmischen Skala in Dezibel angegeben Siehe auch Anhang A2 1 Schallintensit t multipliziert mit einer Fl che Gesamtenergie die in alle Richtungen von der Quelle abgegeben wird Siehe auch Anhang A2 1 Akustische Messgr sse dargestellt auf einer logarithmischen Skala Pri m re Gr sse ist das Schalldruckquadrat bzw die Intensit t im Instru ment integriert ber eine Zeitkonstante slow S oder fast F unter Verwendung eines Frequenzfilters welches die Empfindlichkeit des Ge hors grob nachahmt A Bewertung Siehe auch Anhang A2 3 disturbance Begriff zur Bezeichnung einer Reaktion von Personen auf L rm welche sich aus dem Verhalte
147. 2 1 8 111 0 17 NMT6 0 5 0 4 84 0 04 NMT7 0 7 0 6 66 0 07 Fig 5 10 Messeinrichtung und Resultate des Vergleichs von manuell erhobenen Messungen mit automatischen Messungen dargestellt sind die statistischen Auswertungen der Einzeler eignispegeldifferenzen AL Angaben in dB Ob die in Fig 5 10 ausgewiesenen Abweichungen signifikant sind oder nicht wird mit dem t Test ge pr ft vgl Kapitel 3 8 5 Tab 5 7 zeigt die Resultate des Tests Da bei den begleiteten Messungen keine Schwellen angewendet werden sind die automatischen Messungen zu korrigieren bevor auf Signifikanz der Abweichung getestet wird Die dazu notwendigen Korrekturen und ihre Unsicherheiten sind in der Tab 5 4 zu finden Tab 5 7 Test auf signifikante Abweichungen zwischen begleiteten und automatischen Messun gen das Signifikanzniveau betr gt 5 Unkorrigierte Stationswerte NMT minus nah Anlage Ort NMTO5 1 0 dB 0 1 dB 0 00 Genf NMT10 0 2 dB 0 2 dB 0 15 n s NMT6 0 5dB 0 0dB NMT7 0 7 dB 0 1dB Z rich Korrigierte Stationswerte NMT minus nah Anlage Ort Kset Uset er NMTO5 0 1dB 0 0dB 1 1dB 0 1dB 0 00 gt en NMT10 03dB 0A1dB 05dB 0 2dB 0 01 A NMT6 05dB 03dB 0 0dB 0 3dB uric NMT7 0 5dB 0 1dB 0 2dB 0 2dB lu FSE P W Wahrscheinlichkeitswert Sign Signifikanz vgl Anhang A5 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 102 Dissertation Thomann Messunsicherheit In Tab
148. 20 1496 1 5 0 77 ns 1 0 065 ns 0 8 1 4 423 1 5 058 ns 09 03 ns AS33 0 5 2 4 16 1 4 0 72 ns 1 1 0 66 ns AT42 1 1 3 0 1070 29 0 70 ns 1 3 0 40 ns 14 0 8 3 3 1 069 ns 1 7 04 ns B727 3 6 24 489 20 0 08 ns 2 0 0 06 Ans B737 0 7 23 627 15 0 64 ns 1 3 060 Ans 1 8 0 4 3 1 8 0 41 ns 1 6 0 3 ns B73F 06 1 8 1300 1 1 057 ws 1 0 052 ns 02 12 27 1 0 082 ns 0 9 07 ns B73S 0 1 1 9 1327 1 7 0 94 ns 1 0 0 89 ns 0 4 1 0 36 1 6 0 81 ns 09 06 ns B73V 0 4 2 0 1270 0 9 0 68 ns 0 9 068 ns 0 3 2 4 9 1 3 0 84 ns 1 3 0 8 ns B7473 3 3 2 2 1056 4 0 0 40 ns 1 1 0 00 i B7474 0 5 1 7 1386 1 3 0 2 ns 1 3 0 72 ns B757 10 1 7 1253 1 3 045 ns 1 1 0 36 ns 2 9 0 2 3 14 0 17 ns 1 2 0 1 ns B767 0 1 20 1469 18 0 97 ns 1 0 0 94 Ans 12 0 2 3 20 0 61 ns 14 04 ns BA11 65 38 310 52 0 21 ns 2 1 0 00 4 1 1 8 3 5 3 052 ns 25 02 Ans BE30 3 0 2 8 72 35 040 us 27 028 ms 1 5 32 11 36 0 70 ns 29 0 6 ns n n CL65 0 3 2 3 102 1 2 0 77 was 10 074 ns 0 8 13 45 1 1 046 ns 109 0 3 ns D328 19 24 730 18 028 ns 1 4 0418 ns 26 30 10 20 023 ns 1 7 0 1 ns DA20 3 7 2 5 583 20 0 06 ns 1 7 0 03 3 34 39 7 25 0 22 ns 23 041 ns DASO 0 5 26 648 23 0 85 Ans 2 3 085 ns 25 1 1 12 2 3 0 30 ns 2 3 03 ns n DC10 0 2 3 4 560
149. 23 Dissertation Thomann Anhang A23 A23 2 Pegeldifferenzen der Einzelfluge in Abhangigkeit der Distanz Statistik der Pegeldifferenzen von Einzelereignissen Berechnung minus Messung in Funktion der Distanz Klassenbreite 300m Daten gefiltert filter _1 LAP H cva 75 000 Zn en a te ke ER a a E ZRH 50 000 on ye ee ee p 2 gt EEEE OE O E ENNE FE ES DENE ER BE BIETER IAOEE ONENE IAN EE ONEI ae EEE E O Z z fe at N 2 T I I I I I 4 ooooo0 Mm S590900 SAROHAa nD aannnmyryv dsel Frrar Rars shnw Maan N SF Bars show SD dLmax Error Bars show Mean 2 0 SE Bars show SD DISTKL300 DISTKL300 DISTKL300 Anzahl Werte Pegeldifferenzen je Distanzklasse getrennt nach den Flughafen Zurich und Genf und nach den Leistungsstufen LAP SVG und SFT II Mittelwerte der Ereignispegeldifferenzen je Distanzklasse getrennt f r die Leistungsstufen LAP SVG und SFT Die grauen S ulen zeigen die Standardabweichung und die Fehlerbalken den zweifachen Standardfehler des Mittelwerts Ill Mittelwerte der Maximalpegeldifferenzen je Distanzklasse getrennt f r die Leistungsstufen LAP SVG und SFT Die grauen S ulen zeigen die Standardabweichung und die Fehlerbalken den zweifachen Standardfehler des Mittelwerts Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre
150. 24 41 647 31 375 21 264 27 770 5 736 11 150 17 947 14 986 12 868 12 409 SD N 52 544 31 585 10 612 7 649 41 628 31 801 22 689 31 400 6 453 SD Mean SD 7 6 8 6 9 314 677 6 7 11 9 N 50 927 30 008 11 535 8 524 41 647 31 375 21 261 27 770 5 736 Mean SD 22 9 228783 29 15 52 620 31 595 12 826 9 921 45 889 31 861 22 721 31 416 6 468 11 150 17 947 14 986 12 868 12 409 314 677 on ES SPA d JMS dB a a 0 9 1 7 1 0 1 5 1 6 1 2 1 4 2 4 52 620 31 595 12 826 9 921 45 889 31 861 22 721 31 416 6 468 a 5 8 5 5 8 6 4 7 52 544 31 585 10 612 7 649 41 628 31 801 22 689 31 400 6 453 10 943 17 584 14 654 12 472 12 019 7 52 620 5 31 595 8 12 826 5 9 921 5 45 889 8 31 861 6 22 721 4 31 416 7 6 468 11 150 17 947 14 986 12 868 12 409 13 8 13 8 11 5 6 17 38 52 620 31 595 12 826 9 921 45 889 31 861 22 721 31 416 6 468 2 10 11 12 13 12 11 19 17 52 620 31 595 12 826 9 921 45 889 31 861 22 721 31 416 6 468 11 150 17 947 14 986 12 868 12 409 10 9 2 0 C Mittelwerte der Pegeldifferenzen 314677 18 7 AL maxs dB Ei as men 298 240 314 677 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann 304033 27 15 GGPA dM
151. 280 47 15 160 47 101 7 46 28 8 9 NMT9 A 538 34 531 32 101 21 7 2 261 9 D 1231 780 1168 686 716 401 39 17 206 92 C Messungen in Z rich vom 26 27 07 2000 rm I sm hm e o o o a ee ee pe ee nmre 571 192 500 188 495 123 er an 173 62 98 15 0n 3 14 a o ea 263 633 256 523 125 ea 18 161 an 96 m 13 09 2 18 8 onos asa 1081 are 698 156 44 ey 184 62 o7 am 34 6n 5 14 c ojos 548 1051 633 679 153 54 25 147 Wo 98 12 2 30 4 05 han tore cara f 1051 een Tre time 48 cs Terr m 7 235 a Pe ops aan 1285 438 4070 085 59 04 48 67 D Messungen in Z rich vom 27 28 03 2001 Ca rae To ee e ee a Se eS on p 450 114 as am ass en m o 139 ol eo 7 19 14 2 6 or p aso am Mas mr ass 08 75 o 138 ool or 7 19 14 a a p 470 19 464 416 452 Go 7a 10 143 98 6 19 16 23 6 e pnn 618 1090 786 e2 661 53 ey 117 68 99 7 8 eo 21 0 TNT D 1219 660 1205 964 638 06 33 12 or 36 99 7 31 2 2 m o2 360 1205 954 e38 6 33 12 or er 99 7 31 ea 24 FD 1219 60 1205 54 638 06 97 36 Legende siehe nachste Seite Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 82 Dissertation Thomann Anhang A18 A18 7 Forts E Messungen in Genf vom 17 18
152. 3 096 ns 1 3 0 84 ns 00 43 159 5 3 1 00 ns 1 3 0 9 ns DC93 46 24 388 1 4 0 00 141 3 000 41 26 260 14 000 13 00 DH8 47 42 393 4 1 025 ns 1 5 0 00 3 0 3 3 200 41 047 ns 15 0 0 ns FK10 12 16 495 1 4 0 39 ans 1 2 0 30 ns 05 23 176 1 4 0 74 ns 1 2 06 ns FK50 3 3 1 6 678 1 0 0 00 110 000 28 24 383 10 001 10 00 FK70 18 23 626 1 3 0 19 ns 1 0 0 07 ms 1 5 27 382 1 3 0 28 ns 1 0 041 ns HS25 12 20 420 32 0 71 ns 1 4 0 41 ns 15 28 234 32 064 ns 14 0 3 ns LR35 0 8 20 250 18 0 63 ns 1 2 047 ns 00 26 160 1 8 0 99 ns 1 2 09 ns MD11 0 3 1 8 1350 1 3 0 80 ns 1 0 073 ns 06 1 7 61 14 0 66 ns 1 0 05 Ans MD80 0 7 22 762 29 082 ns 08 043 ns 04 2 6 480 29 090 ns 09 06 ns MD83 12 20 791 15 0 44 ns 12 0 32 uns 22 24 422 1 5 0 14 ns 1 2 00 ns MD87 1 8 1 8 729 1 8 0 32 ns 1 0 0 07 ns 0 9 29 440 1 8 060 ns 1 0 03 ns RJ100 0 22 20 723 08 0 85 ns 0 8 0 84 ns 11 22 371109 020 ns 0 8 0 1 ns SB20 1 0 2 1 569 0 8 0 22 ns 0 8 022 ms 0 2 27 231 08 081 ns 0 8 0 8 ns SF34 26 2 5 499 2 0 0 19 ns 0 9 0 00 s 22 24 206 2 0 0 27 ns 0 9 0 0 a TU34 2 9 1 9 94 1 6 0 07 ns 1 3 0 03 29 1 5 6 1 8 0 16 ns 1 5 0 1 ns TU54 5 0 3 9 5 0 0 35 us 28 0411 ns 7 h f 3 5 6 0 61 n s S A j n s TU54 0 8 3 0 0 78 ns 2 2 070 ns 3 0 0 56 ns
153. 3 51 0 61 0 0002 1 0939 FK70 SVG 1 33 0 77 0 0003 1 0901 HS257 SVG 3 51 1 20 0 0005 1 1618 LR30 SVG 1 79 0 98 0 0005 1 3080 LR50 SVG 2 27 1 91 0 0005 1 1912 MD11 SVG 1 20 0 57 0 0003 1 0668 MD80 SVG 0 59 0 42 0 0003 1 0531 MD83 SVG 1 51 0 85 0 0003 1 0518 MD87 SVG 2 56 0 82 0 0003 1 0544 RJ100 SVG 1 53 0 35 0 0004 1 0754 SA316 SVG 1 91 1 18 0 0003 1 0683 SB20 SVG 1 68 0 45 0 0003 1 0881 SF34 SVG 3 20 0 67 0 0003 1 0534 TU34A SVG 3 73 2 63 I0 0005 0 9949 TU54B SVG 1 86 1 86 0 0005 1 1492 TU54M SVG 1 89 1 40 0 0004 1 0998 YK42 SVG 4 07 1 80 0 0007 1 1094 Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann A 73 Anhang A17 Anhang A17 Forts A3103 SFT 1 31 0 88 0 0003 1 0562 Legende A320 SFT 1 10 0 36 0 0004 1 0671 A321 SFT 0 82 0 52 0 0005 1 0580 LAP Konfiguration im Endanflugbereich A3302 SFT 2 71 2 60 0 0003 1 0720 SFT Start mit hohem Startgewicht ATOM gt 85 A340 SFT 3 45 1 00 0 0004 1 0340 MTOM BTO ae 2 00 u SVG Start mit mittlerem Startgewicht ATOM lt B73F SFT 1 09 0 61 0 0003 1 0529 85 MTOM B73S SFT 1 26 0 98 0 0004 1 0389 PERF Performance Bezeichnung fur Leistungs B7473 SFT 3 91 1 06 0 0004 1 0641 setzung B7474 SFT 1 78 0 65 0 0003 1 0685 B7673 SFT 0 66 1 00 0 0004 1 0489 Typ RC akustischer Referenztyp DC10 SFT 2 09 0 79 0 0004 1 0565 DC930 SFT 5 98
154. 4 23 zeigen diesen Sachverhalt Zum Vergleich und als Referenz ist zus tzlich Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 77 Dissertation Thomann Modellunsicherheit diejenige Verteilung aufgefuhrt welche sich ergibt wenn die Gewichtsfaktoren auf der Grundlage von Radardaten berechnet werden Das Verfahren wie Gewichtsfaktoren aus Radardaten berechnet wer den konnen wird in 31 beschrieben Die entsprechenden Werte sind in Fig 4 22 gegeben Drei Flugstrecken und ein Profil Code 31 Funf Flugstrecken und ein Profil Code 51 FLULA lt 16 68 16 zB zB 21 58 21 6 26 37 26 6 Radar i 23 63 14 7 39 29 19 6 0 00 0 25 0 50 n Fig 4 23 Modellierung der Flugbahnstreuung Verteilung der Flugbewegungen auf drei resp f nf Flugstrecken nach verschiedenen Methoden n entspricht der gem ss AzB mit der Korri dorbreite normierten L ngenkoordinate senkrecht zur Flugstrecke es gilt 0 5 lt 7 lt 0 5 51 Werden drei Flugstrecken eingesetzt so sind die sich ergebenden Verteilungen sehr hnlich Fig 4 23 Teilbild links Ab f nf Unterstrecken zeigt sich dagegen bei den Gewichtsfaktoren aus den Radardaten eine deutliche Asymmetrie welche f r Kurvenfluge typisch ist Diese asymmetrische Verteilung der Flugbewegungen l sst sich mittels einer Verteilungsfunktion wie sie in der AzB ver wendet wird nur befri
155. 5 00 80 00 85 00 90 00 95 00 SEL M H ufigkeit Q Q Diagramm von SEL M von TYP_RC A320 Erwarteter Normalwert 80 90 Beobachteter Wert Lillefors Test Statistik max Abweichung df Anzahl Freiheitsgrade Signifikanz a Erh lt man eine Irrtumswahrscheinlichkeit a kleiner 0 05 so weicht die gegebene Verteilung signifikant von der Normalverteilung ab 5 A 93 Anhang A19 A19 9 Korrektur des Mittelungspegels in Abhangigkeit der Erfassungsrate A Betriebstage der Anlagen Betriebstage BT 2000 2001 2002 2003 B Prozentsatz der erfassten Fluglarmereignisse nicht korrigiert N N 2000 2001 2002 2003 C Prozentsatz der erfassten Flugl rmereignisse korrigiert d BT N N 2000 2001 2002 2003 a Keine Messwerte verfugbar D Gewahlte Routen je Start und Landerichtung zur Ermittlung der Pegelkorrekturen Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 94 Dissertation Thomann Anhang A19 E Mittelungspegel aus Messdaten L von 06 bis 22 Uhr dB Ange on 2000 2001 2002 2003 F Mittelungspegel der nicht erfassten Flugl rmereignisse L pcg miss Yon 06 bis 22 Uhr dB 2001 2002 2003 G Mittelungspegel unter Ber cksichtigung aller Flugl rmereignisse 2000 2001 2002 2003 ZRH H Korrekturen unter Ber cksichtigung der Hauptstart und Landerichtungen 2000 2001 2002 2003 SD 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
156. 5 10 eine rechnerisch ermittelte Unsicherheit der Messausr stung U ns von 0 54 dB was etwa den Erfahrungswerten der Eidgen ssichen Materialpr fungs und Forschungsanstalt Empa entspricht Beim Mikrofon nehmen die Unsicherheit in der Pegellinearit t und die Unsicherheit in der richtungs abh ngigen Empfindlichkeit bei hohen Frequenzen stark zu Bei Messungen an den Monitoringstand orten liefern aber die Frequenzen ber 2 kHz keinen wesentlichen Beitrag mehr zum A bewerteten Schalldruckpegel Damit k nnen die Mikrofon Faktoren 1 und 3 in der Tabelle in Anhang A19 1 vernachl ssigt werden Unter diesem Aspekt ist die oben definierte Unsicherheit der Messausr stung eine eher pessimistische Sch tzung und d rfte in Realit t etwas tiefer liegen Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 90 Dissertation Thomann Messunsicherheit 5 4 Messgerateeinstellungen 5 4 1 Beschreibung Unter Messgerateeinstellungen sind Schwellenpegel und Zeitgrenzen zu verstehen Schwellenpegel dienen hauptsachlich dazu Gerausche als potentielle Fluglarmereignisse zu erkennen und diese so gut als moglich von Fremdgerauschen abzugrenzen Zeitgrenzen werden verwendet um unterschied liche Fluglarmereignisse voneinander zu trennen Neben diesen beiden Einstellungsparametern gel ten oft zus tzliche Kriterien bei der Ermittlung des Ereignispegels denn je nach Differenz des Maxi malpegels zum Schwellenpegel nachfolgend mit
157. 56 ns 13 02 ns B727 2 5 2 1 127 2 1 022 ns 2 0 0 20 40 24 362 20 005 2 0 0 0 n s n s B737 15 20 289 115 033 ns 1 3 027 ns 0 1 2 4 338 1 5 097 ns 1 3 09 ns B73F 0 3 1 6 784 1 1 0 6 ns 1 0 0 73 ns 1 1 1 9 516 1 1 0 34 ns 10 02 Ans B73S 0 0 1 7 819 1 7 0 98 ns 1 00 0 96 uns 0 4 23 508 1 7 0 80 ns 1 0 06 ns B73V 0 5 17 77 09 056 ns 0 9 056 ns 0 1 24 493 09 0 91 ns 09 09 ns B7473 3 3 2 1 976 4 0 0 41 ns 1 1 0 00 3 8 32 80 40 034 ns 1 2 00 B7474 0 7 1 6 1063 1 3 062 ns 13 0 62 ns 0 1 19 323 1 3 0 92 ns 1 3 0 9 Ans B757 12 1 5 770 1 3 033 as 11 029 ns 0 7 19 483 1 3 0 59 ns 1 1 05 Ans B767 0 1 19 909 1 8 0 97 as 1 0 095 ns 01 2 1 560 1 8 0 96 ns 1 0 09 ns BA11 6 2 3 9 154 52 023 ns 2 2 0 00 2 6 8 36 156 5 2 0 19 ms 22 00 BE30 3 0 2 8 72 3 5 040 ns 27 02 n s C550 3 4 24 240 22 0 412 Ans 1 2 0 00 i 49 36 11 22 0 03 i 12 00 C650 10 16 343 3 3 0 77 ns 3 0 0 74 ns 21 22 83 3 3 053 ns 3 0 05 ns CL65 0 4 241 671 1 2 071 ns 10 067 ns 0 2 27 351 1 2 0 89 ns 1 0 0 8 ns D328 21 23 495 1 8 0 23 ns 14 O14 s 15 26 235 1 8 041 ns 14 0 3 ns DA20 3 5 2 3 366 2 0 0 08 ns 1 7 0 04 i 41 28 217 20 0 04 1 7 0 0 DA90 0 5 1 9 405 2 3 0 83 Ans 2 3 0 83 ns 0 4 3 4 243 2 3 0 87 ns 2 3 08 ns DC10 0 2 30 401 5
158. 57 134 2 80 7 724 103 00 23 4 0 7 2 0 04 21 13 26 0 4 2 4 LR35 131 8 81 8 729 103 00 20 5 03 1 9 01 20 1 0 2 3 0 4 1 5 MD11 144 8 91 3 81 1 103 001 118 9 04 16 1 2 1 9 04 21 24 1 7 MD80 138 1 85 2 771 109 0 0 22 34 08 16 05 1 8 20 25 0 2 2 3 MD83 139 7 86 8 789 107 00 22 6 0 7 16 00 1 8 19 2 2 0 4 3 4 MD87 136 4 83 6 75 4 108 00119 9 08 16 00 15 19 20 03 2 4 RJ100 136 0 82 4 74 7 104 6 0 18 4 05 19 05 1 8 1 6 1 5 1 4 1 7 SA316 133 9 81 8 719 1222 00 23 20 0 4 kA 0 6 kA 06 kA 23 kA sB20 132 3 795 69 7 89 00 15 28 08 1 5 0 2 1 5 20 1 3 4 0 1 9 SF34 137 1 83 3 74 7 75 00 20 19 16 1 9 03 1 9 1 3 1 7 3 6 2 4 TU34A KA 911 825 105 0 0 1 1 1 kA KA kA KA KA KA kA kA TU54B 150 7 95 6 877 101 0 0 20 1 142 AA 08 1 7 15 25 0 1 1 8 TU54M 1455 90 7 82 0 101 0 0 2 1 1 0 3 1 7 0 1 26 05 214 1 1 GA Lac Lamax und Theta beziehen sich auf einen Vorbeiflug in einer H he von 1000 ft 305 m mit einer Geschwindigkeit v 160 kt 82 3 m s bei Standardatmosphare 15 C 70 relF k A Keine Angaben verfugbar Legende siehe Seite A 29 Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 2 Dissertation Thomann Anhang A8 A8 2 Start mit mittlerem Abfluggewicht AT
159. 6 Empirische Zusatzdampfungen ohne Installationseffekt Grundgleichung Aaaa 1 S A 2 INM Noisemap SAE AIR 5662 FLULA AzB IMMPAC INM Noisemap SAE AIR 5662 FLULA amp AzB IMMPAC Korrekturfaktor 1000 m 2000 m 3000 m 30 Seitlicher Abstand m H henwinkel A Verschiedene Verfahren sin g ECAC DOC 29 R f r 0 lt 8 lt 50 sonst A Z 0 SAE AIR 5662 T wenn S gt Sgrenz dann T s D ks beschreibt die Bodenart f r u Grasboden gilt kg 0 5 fur 0 lt 6 lt 60 sonst A 0 wenns gt s dannI s D grenz fur 2 lt B lt 45 sonst A Z 0 Noisemap wenns gt s dann I s grenz fur 0 lt 8 lt 15 sonst A fZ 0 FLULA2 eer 14 E sinB 1 any s sin15 cos p B Koeffizienten Grenzwinkel und Grenzdistanzen 7 640 7 640 0 00175 26 96 1 089 1 089 0 00274 0 023 9 720 0 142 66 7 10 100 78 15 090 15 090 0 00274 0 066 9 900 0 130 78 15 090 15 090 0 00274 l 0 468 107 10 145 9 9 0 00134 Der Koeffizient D entspricht gerade der maximalen D mpfung bei Boden Boden Schallausbreitung Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 47 Dissertation Thomann Anhang A12 Legende zu Anhang A12 6 B r amp AP T s kk Hohenwinkel Elevationswinkel effektive Distanz zwischen Quelle und Empfanger seitlicher Abs
160. 61 0 52 0 70 0 03 0 46 0 23 0 22 0 30 0 02 0 23 0 06 0 01 0 90 0 65 0 96 0 60 0 18 0 17 0 63 1 0 0 9 0 7 0 9 1 7 1 6 0 9 0 9 1 3 1 2 1 4 2 5 2 9 1 2 0 9 1 7 2 3 2 3 1 5 1 7 1 0 0 9 1 5 1 2 1 4 1 4 0 8 0 8 1 1 0 11 0 46 0 13 0 39 0 49 0 38 0 79 0 65 0 84 0 13 0 48 0 25 0 62 0 00 0 38 0 16 0 19 0 30 0 01 0 02 0 05 0 00 0 79 0 50 0 91 0 45 0 16 0 17 0 42 0 54 dB A 110 Anhang A21 B Start Forts Anhang A21 6 Begleitete Messungen Zurich 2000 und 2001 Begleitete Messungen Genf 2001 ne Er A3103 0 5 0 75 n s 0 66 ns 1 7 1 4 9 io 0 30 n s n s A319 0 6 c 158 gt 0 60 ns gt 0 35 ns 0 7 1 4 17 1 3 0 61 ns Ke 3 n s A320 0 3 13 304 12 0 82 ns 0 7 071 ws 08 11 58 1 2 0 51 ns 07 02 ns A321 13 1 7 203 10 0 19 ns 0 7 006 ns 13 12 15 1 1 026 ns 0 8 041 ns A3302 0 1 1 1 196 28 0 96 ns 2 7 0 96 ns 0 6 0 7 6 28 0 83 ns 28 08 ns A340 14 1 6 7 3 6 0 72 ns 14 0 37 ns AS33 AT42 1 3 2 5 25 3 3 069 ns 1 1 0 24 ns 2 3 1 4 6 33 051 ns 1 1 041 ns B707F B7272 B727 B737 B73F 0 1 1 7 58 1 2 094 ns 11 0 94 us 02 13 28 1 1 0 82 ns 09 0 7 ns B73S 06 24 106 15 066 ns 09 047 ns 14 19 50 1 6 0 39 ns 11 02 ns B73V 0 1 1 4 44 1 2 0 95 ns 0 8 09 ms 10 14 18 1 2 043 ns 0 8 02 ns B7473 1 2 0 6 5 4 1 0
161. 64 The horizontal propagation of sound from a jet engine close to the ground at Radlett JSV 1 1964 p 1 13 Parkin P H amp W E Scholes 1965 The horizontal propagation of sound from a jet engine close to the ground at Hatfield JSV 2 1965 p 353 374 Pietrzko S amp R Butikofer 2002 FLULA the Swiss Aircraft Noise Prediction Program Pro ceedings in Acoutics 2002 Annual Conference of the Australian Acoustical Society Ade laide Australia November 2002 Pietrzko S amp R F Hofmann 1996 Mathematical Modelling of Aircraft Noise Based on Identified Directivity Patterns Proceedings of AIAA 96 1768 second AIAA CEAS Aeronau tics Conference Mai 1996 State College PA USA Pietrzko S E Eichenberger S Pluss 1992 Aircraft Noise Simulation with Statistical Modelling of Flight Path Dispersion Proceedings of 6 international FASE Congress 1992 Zurich July 1992 Pietrzko S J amp R F Hofmann 1988 Prediction of A Weighted Aircraft Noise Based on Measured Directivity Patterns Journal of Applied Acoustics 23 pp 29 44 1988 Powell C A 2003 Relationship between Aircraft Noise Contour Area and Noise Levels at Certification Points NASA TM 2003 212649 September 2003 Probst W amp U Donner 2002 Die Unsicherheit des Beurteilungspegels bei der Immissionsprognose Zeitschrift f r L rmbek mpfung Vol 49 Nr 3 Mai 2002 Rackl G G Miller Y Guo K Yamamoto 2005 Airframe Noise Studies Re
162. 7 Cremezi C 2001 Etude de la propagation du son dans l atmosph re Application au bruit des avions en phase d approche et de d collage Acoustique Nantes Academie de Nantes 133 2001 Daigle G A et al 1979 Some Comments on the Literature of Propagation Near Bounda ries of Finite Acoustical Impedance J Acoust Soc Am 66 3 918 919 1979 DIN 1319 1996 Grundlagen der Messtechnik Teil 3 Auswertung von Messungen einer einzelnen Messgr sse Messunsicherheit Ersatz fur Ausgabe 1983 08 Mai 1996 Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 137 Dissertation Thomann 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Literatur DIN 45 643 1984 Messung und Beurteilung von Flugzeugger uschen Teil 1 Mess und Kenngr ssen Teil 2 Fluglarmuberwachungsanlagen im Sinne von 19 a Luftverkehrsgesetz Teil 3 Ermittlung des Beurteilungspegels fur Fluglarmimmissionen Beuth Verlag Berlin 1984 DIN 45 645 1996 Ermittlung von Beurteilungspegeln aus Messungen Teil 1 Gerauschim missionen in der Nachbarschaft Beuth Verlag Berlin 1996 DIN 45 684 1 2004 Ermittlung von Flugzeugger uschimmissionen an Landepl tzen Teil 1 Berechnungsverfahren Entwurf 2004 DIN 45 684 2 2001 Ermittlung von Flugzeugger uschimmissionen an Landepl tzen Teil 2 Messverfahren Entwurf 2001 ECAC DOC 29 199
163. 7 Report on Standard Method of Computing Noise Contours around Civil Airports European Civil Aviation Conference ECAC 1 Edition 1986 2 Edition 1997 ECAC DOC 29R 2004 Methodology for Computing Noise Contours around Civil Airports Volume 1 Applications Guide European Civil Aviation Conference ECAC Proposal by AIRMOD Technical Subgroup Draft Version 6 0 revised 12 May 2004 ECAC DOC 29R 2004 Methodology for Computing Noise Contours around Civil Airports Volume 2 Technical Guide European Civil Aviation Conference ECAC Proposal by AIR MOD Technical Subgroup Draft Version 6 0 revised 12 May 2004 Empa 2003 Datenerhebungssystem fur Militarflugplatze DES MIL Version 2 0 Eidgenossische Materialprufungs und Forschungsanstalt Empa Abteilung Akustik Bericht Nr 740 192 2 20 Juni 2003 Empa 2003 Ermittlung des Fluglarms bei Militarflugplatzen FLB MIL Version 1 0 Eidgenossische Materialprufungs und Forschungsanstalt Empa Abteilung Akustik Bericht Nr 850 138 1 12 August 2003 Empa 2003 Gutachten Fluglarmmonitoring Flughafen Frankfurt Main AP2 Akustik Eidge nossische Materialprufungs und Forschungsanstalt Empa Abteilung Akustik Bericht Nr 422 293 513 2105 23 Juni 2003 Empa 2004 bersicht ber Flugl rmberechnungsverfahren Situationsanalyse und Standortbestimmung im Rahmen der vom BUWAL zur erlassenden Empfehlung f r Flug l rmberechnungsverfahren LSV Art 38 Abs 2
164. 75 1 3472 1 3472 1 3082 1 2489 1 6621 1 2788 1 3952 1 2749 1 2679 1 2901 1 2838 1 2901 1 2551 1 3048 1 3015 1 3079 1 3171 1 2525 1 2521 1 2527 1 2686 1 2315 1 3286 1 4686 1 2627 Type R PERF cu CH wf a A109K 1 02 0 44 0 0003 1 0587 A3103 Aa 1 41 0 88 0 0003 1 0562 A319 SVG 1 09 0 42 0 0004 1 0671 A320 SVG 1 07 0 36 0 0004 1 0671 A321 SVG 0 88 0 52 0 0005 1 0580 A3302 SVG 2 11 2 60 0 0003 1 0720 A340 SVG 3 52 1 00 0 0004 1 0340 A3406 SVG 1 58 1 58 0 0005 1 0632 AS332 SVG 1 03 0 71 0 0003 1 0664 AT42 SVG 3 16 0 81 0 0002 1 0741 B707F SVG 1 87 1 19 0 0004 1 0679 B7272 SVG 3 10 2 09 0 0004 1 0679 B727A SVG 3 18 2 84 0 0004 1 0206 B737A SVG 2 81 1 13 0 0004 1 0300 B 73F SVG 0 88 0 61 0 0003 1 0529 B73S SVG 1 48 0 98 0 0004 1 0389 B73V SVG 0 97 0 47 0 0003 1 0666 B7473 SVG 4 03 1 06 0 0004 1 0641 B7474 SVG 1 76 0 65 0 0003 1 0685 B7572 SVG 1 56 0 60 0 0005 1 0616 B7672 SVG 1 19 1 00 0 0004 1 0489 B7673 SVG 1 09 1 00 0 0004 1 0489 BA11 SVG 6 54 3 22 0 0006 1 0120 BE20 SVG 2 46 1 39 0 0002 1 0943 C550 SVG 3 20 2 00 0 0003 1 0802 C650 SVG 1 85 1 62 0 0004 1 0988 CL65 SVG 1 46 0 68 0 0003 1 0699 D328 SVG 3 55 1 10 0 0003 1 0495 DA20 SVG 3 16 1 36 0 0004 1 1160 DA9O SVG 2 67 2 05 0 0004 1 0731 DC10 SVG 2 09 0 79 0 0004 1 0565 DC3 SVG 2 29 1 34 0 0003 1 0833 DC930 SVG 5 99 1 06 0 0004 1 0885 DH8 SVG 4 85 1 74 0 0002 1 0741 FK10 SVG 0 98 0 69 0 0003 1 0901 FK50 SVG
165. 7A V2527 A5 V2500 V2500A V2500 A1 V2527A V2527 A5 Die Triebwerksbezeichnungen wurden aus den vorhandenen Datens tzen unbesehen und unkorrigiert bernommen Es ist wahrscheinlich dass einige Bezeichnungen fur ein und denselben Triebwerkstyp stehen Auf die vorliegende grobe Abschatzung durfte sich jedoch das Vernachlassigen der eindeutigen Triebwerksidentifikation kaum auswirken da in den meisten Fallen ein oder zwei Triebwerkstypen dominieren Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 68 Dissertation Thomann A16 Komponenten der Modellunsicherheit A16 1 Landung Gewichtet Ungewichtet Typ RC Usour gt 0 1 0 9 Mean 1 0 Fl 2 9 Legende siehe Anhang A16 4 Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann 1 0 1 9 0 6 1 2 5 2 0 3 E 667 0 565 0 644 0 640 0 579 0 844 0 637 0 537 0 613 0 684 0 716 0 808 0 630 0 634 0 575 0 506 0 668 0 781 0 531 0 531 0 547 0 729 0 423 0 636 0 437 0 655 0 672 0 575 0 634 0 575 0 724 0 578 0 583 0 602 0 581 0 735 0 755 0 869 0 691 0 736 0 613 0 414 0 685 0 634 0 102 0 869 0 414 Anhang A16 0 004 0 016 0 005 0 006 0 010 0 001 0 010 0 031 0 018 0 005 0 004 0 002 0 014 0 007 0 012 0 028 0 015 0 002 0 026 0 026 0 016 0 004 0 101 0 008 0 050 0 009 0 007 0 010 0 010 0 010 0 004 0 015 0 014 0 015 0 017 0 004 0 003 0 001
166. 8 0 8 1 3 2 8 1 2 1 5 1 9 1 6 1 5 130 2 2 1 8 2 4 1 8 0 9 1 5 3 0 1 5 0 6 2 1 2 1 1 7 140 3 9 1 8 4 4 1 8 3 1 1 5 2 5 1 5 1 2 2 1 4 2 1 7 150 5 0 1 8 6 9 1 8 6 2 1 5 0 1 1 5 3 9 2 1 5 8 1 7 160 5 4 1 8 9 9 1 8 9 9 1 5 5 0 1 5 1 2 2 1 7 0 1 7 170 5 4 1 8 12 5 1 8 13 1 1 5 10 2 1 5 10 2 2 1 7 8 1 7 180 5 3 1 8 13 6 1 8 14 4 1 5 12 5 1 5 11 4 2 1 8 0 1 7 Grafische Darstellungen siehe Anhang A14 4 unten Legende LAP Landung Konfiguration im Endanflugbereich Dy Richtwirkungskorrektur fur A bewerteten Schallleistungspegel dB SD Standardabweichung Standard Deviation der Differenzen zwischen den auf 305 Metern normierten gemesse nen und mittels Hik Koeffizienten berechneten A bewerteten Einzelereignispegeln SD ist eine Angabe zur Gute des Fits SFT Start mit hohem Startgewicht ATOM gt 85 MTOM SVG Start mit mittlerem Startgewicht ATOM s 85 MTOM O Polarwinkel logitudinaler Abstrahlwinkel Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 59 Dissertation Thomann Anhang A14 A14 2 Dreidimensionale Richtwirkung 3di A320 LAP A320 SVG MD11 SVG p 0 p 30 p 60 p 0 p 30 p 60 p 0 p 30 p 60 6 9 2 4 5 5 5 5 5 5 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 10 1 9 1 9 2 0 2 4 1 4 1 5 2 3 2 4 2 1 2 0 1 9 2 4 20 1 7 1 8 1 9 2 4 0 1 0 0 0 3 2 4 1 8 1 5 0 9 2 4 30 1 5 1 6 1 5 1 8 0 6 0 7 1 5 1 8 1 6 1 3 0 1 1 8
167. 9K 0 84 A109 0 16 A3103 0 46 A3102 0 1 A30B 0 21 A3006 0 23 MD90 0 A319 1 A320 1 A321 1 S332 0 1 AS532 0 19 AS332 0 63 SW4 0 SW3 0 01 FK27 0 17 ATP 0 AT722 0 14 AT721 0 01 AT425 0 42 AT424 0 AT423 0 24 AN26 0 AN24 0 B727J 0 08 B727A 0 06 B7272 0 24 B7271 0 06 B722H 0 14 B73AH 0 2 B737A 0 38 B7372 0 41 B73F 0 65 B7379 0 B7378 0 35 B73S 0 84 B7377 0 16 B73V 0 85 B7376 0 15 B7473 0 78 B7472 0 21 A124 0 01 B74S 0 03 B7474 0 97 B7573 0 B7572 1 B7772 0 04 B7674 0 B7673 0 2 B7672 0 07 A3403 0 03 A3402 0 01 A3303 0 A3302 0 64 YK40 0 1 G3 0 6 G2 0 25 BA115 0 03 BA114 0 02 PAY4 0 01 PAY3 0 PA31T 0 03 F406 0 DH6 0 02 C441 0 01 C212 0 BE9T 0 01 BE9L 0 13 BE30 0 05 BE20C 0 01 BE20 0 25 B350 0 09 B190 0 35 AC95 0 01 AC6T 0 01 PRM1 0 MU30 0 01 C560 0 33 C551 0 01 C550 0 37 C525 0 19 C501 0 01 C500 0 05 BE40 0 03 C650 1 E145 0 62 E135 0 02 CL65 0 3 CL60 0 06 C750 0 D328 1 DA20 0 69 DA10 0 31 F2TH 0 47 DA90 0 53 L1015 0 11 IL76T 0 1 IL76M 0 02 IL62M 0 05 DC872 0 05 DC870 0 05 DC86H 0 04 DC860 0 DC103 0 47 C17 0 03 B707F 0 04 LR25 0 01 LR24 0 15 DC94H 0 53 DC93H 0 09 DC930 0 2 DC910 0 01 L382 0 DH84 0 64 DH83 0 3 DH81 0 01 DH8 0 C130 0 01 BELFA 0 AN12 0 03 FK10 1 FK50 1 GLEX 0 08 G5 0 08 G4 0
168. A20 DA20 D328 D328 AT42 SB20 AT42 SB20 SF34 SF34 A340 A340 CL65 MD80 CL65 MD80 RJ100 RJ100 A319 A319 MD87 MD87 A3302 A3302 FK50 FK50 B73V MD11 B73V MD11 B73F B73F BE20 BE20 DA90 DC3 DA90 DC3 A320 A320 MD83 MD83 B7473 LR50 B7473 LR50 N B7572 B7572 B707F B707F C550 C550 FK70 FK70 DC10 DC10 A3103 YK42 A3103 YK42 FK10 FK10 Il B7474 AS332 B7474 AS332 B73S B73S A321 A321 TU54M TU54M C650 C650 HS257 HS257 B7673 B7673 B737A B737A B7672 B7672 B7272 B7272 B727A B727A DC930 TU34A DC930 TU34A TU54B LR30 TU54B LR30 ANAONA BA11 BA11 piirete eteta 10 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 0 2 0 4 0 6 0 8 0 10 0 0 20 40 60 80 100 Fig 6 5 Statistische Auswertung von Ereignispegeldifferenzen startender Flugzeuge getrennt nach automatischen und begleiteten Messungen Erl uterungen siehe Text Daten siehe Anhang A21 3 Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 116 Dissertation Thomann Vergleich zwischen Berechnung und Messung 6 3 2 Analyse und Diskussion der Resultate Wie aus Fig 6 4 und Fig 6 5 und den Tabellen in Anhang A21 3 ersichtlich betragen die mittleren Pegeldifferenzen je nach Typ zwischen 4 1 und 8 1 dB Rund 50 der analysi
169. Ag A0 z 0 0873 180 mit m 2 72 Grosse der Intensit t 4 rf e9 pro Oberlachenelement l4 rer 0 A 490 te rer 9 As m a rer W m mit la 1071 Wim Richtwirkungskorrekturen f r A Pegel D 0 Liltrers0 Lo a lrer ye SS r mit Lo Are Ly A 11 20 d rn ze Astm A er 0 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 41 Dissertation Thomann Anhang A12 A12 3 Parameter zur Berechnung der A bewerteten Luftdampfung Die Parameter m und b liefern unter Anwendung der unterhalb der Tabelle stehenden Formel die mittlere atmosph rische D mpfung f r A Pegel im Polarwinkelbereich von 60 bis 120 f r verschiedene Distanzen Die erhaltenen D mpfungen gelten jedoch nur f r Standardbedingungen mit einer isothermen Atmosph re von 15 C und 70 relF TYP RC LAP anc n Be konfiguriert SVG Start mit ATOM lt 85 MTOM SFT Start mit ATOM gt 85 MTOM aS eS ee ee a ee 0 759 0 021 0 988 0 778 0 018 0 990 0 766 0 021 0 990 0 780 0 020 0 988 0 872 0 010 0 989 0 838 0 010 0 991 0 820 0 012 0 991 0 741 0 027 0 988 0 779 0 018 0 990 0 755 0 022 0 989 0 768 0 019 0 990 0 703 0 036 0 988 0 819 0 015 0 990 0 789 0 016 0 990 0 861 0 010 0 990 0 855 0 010 0 990 Substitutionen bei VG B707F durch B7272 FK10 durch FK70 Substitutionen bei AP C650 durch C550 FK10 durch FK70 TU34A durch B737 m Aatma P F Mess und Berechnungsunsicherheit von Fl
170. Aus diesen einzelnen Unsicherheitsbeitr gen wird mittels Simulation unter Anwendung der Fehlerfortpflanzung die Standardunsicherheit von Jahresbelastungen fl chen deckend berechnet Zu diesem Zweck wurde FLULA2 geeignet erweitert Es resultieren f r reale Be lastungszust nde in Genf und Z rich Standardunsicherheiten f r den Mittelungspegel von 0 5 dB tags und 1 0 dB nachts In Prognosen dagegen muss man wegen unsicherer Annahmen ber den Flugbe trieb mit Standardunsicherheiten beim Mittelungspegel von 0 9 resp 1 2 dB rechnen Um zu pr fen ob sich die FLULA Berechnungen signifikant von Messungen unterscheiden werden die berechneten Jahresbelastungen mit Messungen verglichen Der Signifkanztest erfolgt dabei unter Einbezug der Berechnungs und Messunsicherheiten Es zeigt sich dass die Messunsicherheit zwar vom Messstandort abh ngt jedoch hnliche Werte annimmt wie die Berechnungsunsicherheit Je nach Messstandort betragen die Standardunsicherheiten gemessener Jahresbelastungen zwischen 0 5 und 0 9 dB Bei automatischen Messanlagen treten zudem als Folge von Schwellenkriterien und wegen Fremdger uschen systematische Fehler auf welche korrigiert werden m ssen Der Vergleich zwischen berechneten und gemessenen Jahresbelastungen zeigt bei FLULA2 unter Einbezug der Berechnungs und Messunsicherheit in der Regel keine signifikanten Abweichungen Dennoch verbleiben je nach Standort Differenzen in der Gr ssenordnung von 1 bis 2 dB Werden nebe
171. B 1 0 dB 0 0 dB 0 0 dB 1 0 dB 1 0 dB 2 0 dB 2 0 dB 3 0 dB 3 0 dB a 4 0 dB 4 0 dB 5 0 dB 5 0 dB 6 0 dB 6 0 dB 10 C 0 C 10 C 20 C 30 C 10 C 0 C 10 C 20 C 30 C 10 C 20 C 10 C 20 C 3 0 dB 2 0 dB 1 0 dB 0 0 dB 1 0 dB 2 0 dB 3 0 dB 4 0 dB 5 0 dB 6 0 dB 10 C 20 C 30 C 40 C 0 C 10 20 C 30 C Lufttemperatur Lufttemperatur Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 53 Dissertation Thomann Anhang A13 Anhang A13 2 Forts D k sa in dB f r ausgew hlte Flugzeugtypen in einer berflugh he von 1000 Metern D1 Start D2 Landung typ w TEMP w 30 60 70 80 90 100 40 50 60 70 80 90 100 Die Werte der Tabelle links entsprechen den Abweichungen im Maximal pegel gegenuber Standardbedingungen fur unterschiedliche Distanzen Mittels dieser Werte lasst sich ein beliebiger Maximalpegel auf real atmospharische Bedingungen umrechnen Die angegebenen Standardabweichungen beziehen sich auf die pro Vor beiflugspektrum und Distanz ermittelten Pegelwerte Grau hinterlegt sind die Temperatur Feuchte Kombinationen welche in den Aufzeichnungen der Wetterstationen in Z rich
172. Bestimmung von Ueng allein auf den Vergleich gemessener und berechneter Ereignispe gel Es wird zuerst pro Referenzflugzeug und f r jedes der verwendeten Triebwerke der Mittelwert der Pegeldifferenzen berechnet Anschliessend wird die Differenz zum Wert desjenigen Triebwerktyps gebildet welcher am h ufigsten auftritt Die Standardabweichung der Differenzen wird dann als Mass f r die Unsicherheit Ueng angesehen Auch hier wird eine gewichtete Unsicherheit bestimmt indem die Auftretensh ufigkeit in den Jahren 2001 bis 2003 als Wichtungsfaktor verwendet wird Die entspre chenden Wichtungen sind in Anhang A15 3 zu finden Anhang A15 4 enth lt ein Rechenbeispiel Tab 4 1 zeigt den Wertebereich der Standardunsicherheiten aufgrund der Typenzuordnung resp wegen unterschiedlicher Motorisierung Es handelt sich um eine statistische Auswertung der typen spezifischen Werte in den Tabellen von Anhang A16 Angegeben sind die Mittelwerte Mean Standardabweichungen SD Maxima Max und Minima Min sowie die Anzahl N der dort aufge listeten typenspezifischen Standardunsicherheiten F r 34 resp 53 Referenzflugzeuge l sst sich eine gewichtete sowie ungewichtete Standardunsicherheit aufgrund der Typenzuordnung angeben Da die zugeordneten Typen oft unterschiedliche Triebwerke aufweisen schliessen die Uas die Unsicherheit wegen unterschiedlicher Motorisierung ein F r 9 resp 15 Referenzflugzeuge l sst sich Ueng explizit angeben Tab 4 1 Standardun
173. C Sensitivitatskoeffizient sensitivity coefficient conta Hohe der Kontamination in dB d Anzahl Tage eines Jahres D Richtwirkungskorrektur Directivity in dB dMS Abstand des Maximalpegels La max zum Schwellenpegel Ls in dB e Dampfdruck des Wassers hPa erf error function Fehlerfunktion erfc komplement re error function f Frequenz Hz P Terzbandmittenfrequenz Hz g Erdbeschleunigung in m s G Fehlergrenzen GGPA Grundger uschpegelabstand in dB h H he in Metern Ho Nullhypothese Ha Alternativhypothese j Z hler i Immissionspunkt lo Bezugsintensitat 10 Watt m ly Intensit t des Schalls Wm j Index f r Typ k Aequivalenzparameter f r Energie quivalenz ist k 10 k Korrekturen zur Ber cksichtigung systematischer Effekte K Korrekturen f r Mittelungspegel vgl Anhang A1 2 oder f r normal verteilte Pegel bei abgeschnittenen Pegelverteilungen kp Erweiterungsfaktor coverage factor zur Berechnung eines bestimmten Vertrauens oder Signifikanzniveaus p Seitliche Distanz in Metern vom Empfangspunkt zum einem Punkt senkrecht unter der Flugbahn L t A bewerteter Momentanpegel dB Laj A bewerteter Momentanpegel mit einer Integrationszeit von 1 Sekunde Ein Sekunden Mittelungspegel dB La max A bewerteter Maximalpegel dB Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 151 Dissertation Thomann Abkurzungen und Symbole t A bewerteter Einzelereignispegel in dB no
174. CL65 CL65 B73S B73S B73S E B73S B73S MD11 MD11 MD11 MD11 MD11 MD83 MD83 MD83 MD83 MD83 RJ100 RJ100 RJ100 m RJ100 RJ100 SB20 SB20 SB20 SB20 SB20 4 0 2 0 00 2 0 4 0 0 5 10 15 20 0 5 10 15 20 0 20 40 60 80 0 20 40 60 80 dB Fig 6 7 Ereignispegeldifferenzen inkl Standardunsicherheit A Bewegungsanteile B Energieanteile C sowie ungewichtete D und gewichtete Varianzanteile E fur Starts schwarze Saulen und Landungen weisse Saulen in Zurich von 2000 bis 2003 Die in Fig 6 7 dargestellten Flugzeugtypen weisen Abweichungen gegen ber Messungen von 2 2 dB bis 3 3 dB auf Diagramm A Im Mittel sind es bei den Starts 0 3 dB und bei den Landungen 0 3 dB Die Standardunsicherheiten bewegen sich zwischen 0 8 dB und 2 7 dB Fehlerbalken im Dia gramm A Die neun Flugzeugtypen machen im vorliegenden Fall 65 der Bewegungen und der Schallenergie aus Am h ufigsten treten A320 und RJ100 auf am seltensten B7473 Diagramm B Energetisch am be deutendsten sind beim Start die MD11 gefolgt von den A330 Diagramm C Bei den Landungen berwiegen die A320 gefolgt wiederum von den A330 Die A320 tragen wegen ihren hohen Energie anteils und der relativ hohen Quellenunsicherheit knapp 60 zur erkl rten Varianz des Mittelungspe gels bei Diagramm D Um die Unsicherheit von Gesamtbelastungen zu reduzieren muss somit im Bere
175. DISS ETH Nr 17433 Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen ABHANDLUNG zur Erlangung des Titels DOKTOR DER TECHNISCHEN WISSENSCHAFTEN der EIDGENOSSISCHEN TECHNISCHEN HOCHSCHULE ZURICH vorgelegt von GEORG THOMANN eidg dipl Kulturingenieur ETH Studienrichtung Umweltingenieur geboren am 25 01 1965 von Mutten GR Angenommen auf Antrag von Prof Dr Willy A Schmid Referent Prof Dr Bernd Scholl Korreferent Dr Robert Hofmann Korreferent Dr Ullrich Isermann Korreferent 2007 Zitierung Thomann Georg 2007 Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation an der ETH Z rich Nr 17433 November 2007 Citation Thomann Georg 2007 Uncertainties of measured and calculated aircraft noise and consequences in relation to noise limits PhD Thesis ETH Z rich No 17433 novembre 2007 Adresse des Autors Georg Thomann Empa Abteilung Akustik 8600 D bendorf Email georg thomann empa ch Kurzfassung Fluglarm wird heute ublicherweise mit Computerprogrammen flachendeckend berechnet In den sel tensten Fallen werden aber Angaben zur Unsicherheit von solchen Berechnungen gemacht zudem fehlen Anweisungen wie die Rechts und Vollzugspraxis mit Unsicherheiten umgehen soll Die vorlie gende Arbeit versucht diese Lucken zu schliessen Zuerst wird ein methodischer Ansatz gegeben mit dessen Hilfe die Unsicherheit von Gesamtbelastunge
176. Die sich aus der Modellierung der Schallausbreitungsvorg nge ergebenden Unsicherheiten sind dis tanzabh ngig Im Nahbereich sind sie hoch und betragen unterhalb von 300 Metern mehr als 3 dB Hier dominieren die Unsicherheiten in der Distanz und H henbestimmung durchs Radar Ab einer Entfernung von einem Kilometer werden die Unsicherheiten aufgrund meteorologischer Effekte be stimmend Die Standardunsicherheit bei der Schallausbreitung betr gt dort je nach Flugzeugtyp und Flugoperation im Falle von FLULA2 zwischen 1 5 und 2 4 dB und nimmt pro Kilometer Ausbreitungs entfernung um 0 2 bis 0 8 dB zu Diese Werte lassen sich durch Verwendung einer grossen Anzahl individueller Flugbahnen reduzieren so dass die Unsicherheit von berechneten Gesamtbelastungen zu mehr als 80 Prozent durch die Quellenunsicherheit bestimmt wird Eine Jahresbelastung setzt sich aus einer Vielzahl von berechneten Einzelflugen zusammen Jeder dieser Einzelfl ge weist je nach Flugzeugtyp und Distanz zwischen Quelle und Empf nger unter schiedliche Unsicherheiten auf Aus diesen einzelnen Unsicherheitsbeitr gen l sst sich mittels Simu lation unter Anwendung der Fehlerfortpflanzung die Standardunsicherheit von Jahresbelastungen berechnen Aus den Simulationen ergeben sich f r reale Belastungszust nde in Genf und Z rich Standardunsicherheiten des Mittelungspegels zwischen 0 5 und 1 dB Der tiefere Wert gilt f r den Tagesmittelungspegel der h here f r den Mittelungspegel in
177. Dissertation Thomann A12 Luft und Zusatzdampfung Anhang A12 A12 1 Spektrale Luftdampfungskoeffizienten f r Standardbedingungen m 800 Hz 1000 Hz 1250 Hz 1600 Hz 2000 Hz 2500 Hz 3150 Hz 4000 Hz 5000 Hz 0 02 dB km 0 03 dB km 0 04 dB km 0 07 dB km 0 10 dB km 0 17 dB km 0 25 dB km 0 38 dB km 0 57 dB km 0 82 dB km 1 12 dB km 1 50 dB km 1 93 dB km 2 36 dB km 2 83 dB km 3 40 dB km 4 08 dB km 5 02 dB km 6 58 dB km 8 78 dB km 12 16 dB km 17 63 dB km 26 61 dB km 39 76 dB km i Terzband Nummer fm Oktavband resp Terzband Mittenfrequenzen Hz ao Luftdampfungskoeffizient f r Standardbedingungen siehe unten dB km Standardbedingungen ao E SAE ARP 866 0 24 dB km 0 30 dB km 0 38 dB km 0 47 dB km 0 59 dB km 0 76 dB km 0 94 dB km 1 18 dB km 1 49 dB km 1 90 dB km 2 38 dB km 3 01 dB km 3 84 dB km 4 82 dB km 6 07 dB km 7 85 dB km 10 00 dB km 13 20 dB km 17 93 dB km 25 06 dB km 29 84 dB km Lufttemperatur von 15 C relative Feuchte von 70 und Luftdruck von 1013 25 hPa Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann A 39 Anhang A12 A12 2 Formeln zur Ermittlung verschiedener Gr ssen aus Hj Koeffizienten Basisfunktion T 0 Hx 20log r H Hig r Hig r cos 0 dB i 0 Luftdampfung fur A Pegel Stutzwerte fur verschiedene Distanzen und Polarwinkel Aatm Ao 9 La n 0 La ng 0 20 di dB
178. E_V2500 0 CFMI_CFM56 0 06 CFM56 5B4 0 03 CFM56 5B4 0 CFM56 5B 0 72 CFM56 5A3 0 CFM56 5 A1 0 01 CFM56 5A 0 13 CFM56 5 0 CFM56 0 0 V2533 A5 0 01 V2533A 0 01 V2530A 0 05 V2500A 0 IAE_V2533 0 02 CFMI_CFM56 0 02 CFM56 5B3 0 02 CFM56 5B 0 87 CFM_56 5B3 0 JT3D 3HU 0 17 JT3D 3B 0 17 JT3D 3 0 67 PW_JT8D 17 0 01 PW_JT8D 15 0 03 JT8D 17 0 13 JT8D 15A 0 02 JT8D 15 0 82 PW4060 0 01 PW4056 0 02 PW4052 0 PW_PW4056 0 JT9D 7R4D 0 18 GE_CF6 80C 0 14 GE_CF6 80A 0 CF6 80C2B6 0 01 CF6 80C2B4 0 4 CF6 80C2B 0 02 CF6 80C2 0 02 CF6 80A 0 18 CF6 50C2R 0 TFE731 5 0 TFE731 3 0 56 TFE731 2 0 01 TFE731 1 0 03 TFE731 0 1 TFE_731 3B 0 02 TFE_731 0 01 JT15D 5 0 02 GA_TFE731 0 25 PWC_PW119C 0 PWC_PW119B 0 11 PW120A 0 67 PW120 0 08 PW119B 0 03 PW119A 0 PW_119B_6B 0 01 PW_119B 0 06 0 02 TAYMK620 1 0 07 TAY650 0 28 TAY620 0 06 TAY_650 15 0 04 Tay_620 15 0 02 RR_Tay_650 0 25 RR_Tay_620 0 15 TFE731 3 0 PWC_PW125B 0 01 PW127B 0 01 PW 125B 0 PW125B 0 4 PW_127 B 0 PW_125B_6B 0 14 PW_125B 0 25 PW_125 5_6 0 03 PW_125 5 0 16 AN_AE2100A 0 AE2100A 1 D30 3 0 19 D 30 2 0 06 D30 2 0 74 KU_NK 8 2U 1 Die Triebwerksbezeichnungen wurden aus den vorhandenen Datens tzen unbesehen und unkorrigiert bernommen Es ist wahrscheinlich dass einige Bezeichnungen f r ein und denselben Triebwerkstyp stehen Mess un
179. Eidgen ssische Materialpr fungs und For schungsanstalt Empa Abteilung Akustik Bericht Nr 433 411 1 513 2216 22 Dezember 2004 Empa 2005 RIANNA Research into Improving Aircraft Noise Nuisance Assessment Using radar data for aircraft noise calculations Untersuchung im Auftrage der Eurocontrol unver ffentlicht Eidgen ssische Materialpr fungs und Forschungsanstalt Empa Abtei lung Akustik Bericht Nr 436 964 513 2252 28 September 2005 Empa 2006 INM und FLULA im Vergleich Berechnungen mit INM und FLULA2 am Bei spiel des Flughafens Z rich Eidgen ssische Materialpr fungs und Forschungsanstalt Empa Abteilung Akustik Bericht Nr 840 818 513 2171 26 Januar 2006 EU Richtlinie 2002 49 EG des Europ ischen Parlaments und des Rates ber die Bewer tung und Bek mpfung von Umgebungslarm Br ssel 25 Juni 2002 ABI L 189 12 2002 Fleming G et al 2003 Engine Installation Effects of Four Civil Transportation Airplanes The Wallops Flight Facility Study Prepared for NASA Langley Research Center NASA TM 2003 212433 october 2003 Forsyth D W J Guilding J DiPardo 2003 Review of Integrated Noise Model INM Equations and Processes Prepared for NASA Langley Research Center NASA CR 2003 212414 may 2003 Gesetz zum Schutz gegen Flugl rm 30 Marz 1971 BGBI S 282 Deutschland Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 138 Dissertation Thoma
180. FK10 1 1 0 0 0 0 0 0 FK50 1 0 0 0 2 0 0 0 FK70 1 1 0 0 2 1 0 0 HS257 1 1 0 0 2 1 1 1 LR30 0 0 0 0 2 2 1 1 LR50 0 0 0 0 0 0 0 0 MD11 3 18 23 11 0 1 0 0 MD80 1 2 0 0 1 4 0 1 MD83 3 11 13 10 1 4 2 2 MD87 2 4 6 2 2 7 15 6 RJ100 14 5 3 1 7 3 1 0 SB20 11 1 0 0 6 1 0 0 SF34 1 0 0 0 1 0 0 0 TU34A 0 0 0 0 0 1 0 0 TU54B 0 0 0 0 0 0 0 0 TU54M 0 1 0 0 1 6 3 12 YK42 0 0 0 0 0 0 0 0 lt N lj j Bew E En i Var Var M Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 116 Dissertation Thomann B Diagramme Starts Zurich 2000 bis 2003 Forts Anhang A22 2 Anhang A22 schwarz En schwarz 9 weiss 9 ALAE tu weiss Bew YVar YVar DC3 DA90 LRSO DC10 B7572 B73S YK42 FK10 A321 B7474 HS257 B707F B7272 TU54M C650 B7673 B7672 B727A TU34A M Dc930 amp B737A TU54B LR30 I BA11 M 0 5 10 15 20 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann DH8 DA20 AT42 D328 SB20 SF34 CL65 A340 MD80 FK50 RJ100 M A319 MD87 WE B73V B73F MD11 A320 DC3 DA90 LR50 C550 MD83 Mumm A3103 FK70 B7473 Pm DC10 B7572 B73S YK42 FK10 A321 B7474
181. Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 81 Dissertation Thomann Anhang A18 A18 7 Geometrische Situation A Automatische Stationen in Genf 2000 und ar Tor a NMT03 JA 651 22 641 18 98 15 1 129 9 9 1 0 D 795 86 769 79 465 132 8 142 13 10 9 4 NMTO5 2 160 22 152 17 160 16 10 148 134 94 18 8 10 0 623 154 602 147 617 153 8 186 6 101 10 5 10 9 NMTO6 494 29 481 26 159 17 i 2 125 11 98 11 72 2 O 0 NMT10 r 514 29 500 26 158 16 7 2 143 12 98 11 72 2 O 0 NMT11 A 407 32 395 29 242 18 35 3 302 14 53 3 B Automatische Stationen in Z rich 1998 bis 2003 rm sm hm B 8 amp e e e ee e Le Ne NMT2 D 929 241 897 218 562 226 35 9 256 20 101 9 56 O 1 3 NMT3 a 606 103 598 99 56 15 4 2 25 7 7 86 2 1 1 er 945 532 897 473 350 234 24 14 2 15 29 61 NMT4 A 774 75 757 74 285 26 a 2 218 100 6 68 4 o m ea Pe ee eee NMT5 A 577 229 563 230 234 23 5 31 97 11 64 6 1 2 wer tala att a a ee 335 NMT6 a 185 30 178 26 162 21 10 158 0 I 97 14 16 an 2 2 e o sor crn aa cosy aeo MB ro 09 0 o Put D i148 ate 1121 aot 688 069 41 18 124 70 102 12 36 19 10 NMT8 D 1640 306 1590 293 1157
182. Gegebenheiten wie Abschirmungen durch Geb ude und die Topographie sowie von den Ausbreitungsbedingungen je nach Wetterlage Diese kleinraumi gen Effekte sind in den grossfl chigen Flugl rmberechnungsprogrammen nicht enthalten Es ist eine Definitionsfrage ob der durch den Betrieb von Flugzeugen am Boden verursachte L rm zu demjeni gen gez hlt werden soll welcher von startenden und landenden Flugzeugen stammt Unabh ngig davon fehlen Untersuchungen die den Einfluss des Bodenl rms auf den Verlauf der in L rmkatastern gezeigten Belastungskurven zeigen Die vorliegende Arbeit weist schon im Titel darauf hin dass Mess und Berechnungsunsicherheiten bedeutende Konsequenzen haben Die Arbeit beschr nkt sich auf die Quantifizierung der Unsicher heiten und auf die Aspekte welche beim Umgang mit Unsicherheiten im Zusammenhang mit der Be urteilung von Flugl rmbelastungen zu beachten sind Konsequenzen k nnen aber auch im Sinne von raumplanerischen juristischen oder konomischen Folgen der Berechnungsunsicherheiten verstan den werden Diese Themen sind hier weitgehend ausgeklammert Sie k nnen in zuk nftigen Arbeiten behandelt werden Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 135 Dissertation Thomann Literatur Literaturverzeichnis 1 2 3 4 9 6 7 8 9 10 11 12 13 14 19 16 17 18 19 Backhaus K B Erichson
183. Genf aus den Jahren 2000 bis 2003 den berechneten Pegelwerten gegen ber gestellt In Erg nzung dazu wird eine Vielzahl von Einzelflugsimulationen mit Einzelmessungen verglichen und statistisch ausgewertet Auch hier wird untersucht ob einzelne Flugzeugtypen systematisch zu laut oder zu leise berechnet werden Daneben sollen der Einfluss und die Wirkung verschiedener Gr ssen wie Distanz Flugh he Windrichtung Windgeschwindigkeit Temperatur Luftfeuchtigkeit und Aus breitungsbedingungen auf den simulierten Pegel analysiert werden Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 7 Dissertation Thomann Ziele und Abgrenzung der Arbeit 2 4 Stand des Wissens Die Frage wie genau eine Berechnung ist wird in der Regel durch den Vergleich mit Messungen an Monitoringstationen beantwortet Die SAE AIR 1845 von 1986 95 welche die Grundlage zum Pro gramm INM 78 ist widmet der Frage Monitor Berechnung einen f nfseitigen Anhang Bei den dort untersuchten Fallen betragen die mittleren Abweichungen an einzelnen Monitoringstandorten zwi schen 4 3 dB Berechnung zu leise bis 2 6 dB Berechnung zu laut Es wird darauf hingewiesen dass bei unkorrekter Modellierung des Flugbetriebs wie beispielsweise Fehlern in der Anzahl Flugbe wegungen Flugzeugtypen An und Abflugverfahren sowie Gewicht und Steigverm gen die Abwei chungen noch gr sser sein k nnen Mitte der 90er Jahre beschloss die ICAO Internation
184. Geometrische D mpfung Die geometrische D mpfung ist frequenzunabhangig Sie beschreibt die Abnahme der Intensit t bzw des Schalldrucks auf einer Kugeloberfl che mit zunehmendem Radius F r eine Punktquelle im Ab stand r gilt 2 Eq 3 5 Ayfr ng 1 20 den ro 1m 3 4 8 Atmospharische D mpfung Bei der Schallausbreitung in der Atmosphare wird ein Teil der Schallenergie in Warme umgewandelt Dabei wird der Schallwelle pro Distanzeinheit ein konstanter Prozentsatz an Energie entzogen Im dB Massstab entspricht diese Gesetzm ssigkeit einer distanzproportionalen D mpfung gem ss folgen dem Ansatz Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 20 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze Eq 3 6 Asm f a f r Die atmospharische Dampfung wird durch die Parameter Lufttemperatur und Luftfeuchte beeinflusst Sie ist stark frequenzabhangig Die Luftdampfungskoeffizienten a werden deshalb fur Oktav oder Terzbandmittenfrequenzen angegeben vgl Anhang A12 1 Es existieren verschiedene Datensatze mit Koeffizienten zur Berechnung der frequenzabhangigen Luftdampfung Den umfassendsten stellt wohl die Norm ISO 9613 1 56 zur Verf gung indem eine Formel zur Berechnung der a Werte in Ab hangigkeit der Frequenz der Temperatur der relativen Feuchte und des Luftdrucks angegeben wird Daneben enthalten die AzB 6 und die SAE ARP 866A 97 frequenzabhangige Luftdampfungskoef fizienten
185. Gesetzgeber formulierten sch rfsten Schutzkriterium was in der Regel dem tiefsten Belas tungsgrenzwert entspricht da ausserhalb dieses Belastungsniveaus keine Einschr nkungen aus rechtlicher Sicht mehr zu erwarten sind In den Katastern werden neben den Belastungskurven die Zonenpl ne der betroffenen Gemeinden aufgef hrt was eine direkte Beurteilung der dargestellten Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 2 Dissertation Thomann Einleitung Belastung ermoglicht Anhand von Kartendarstellungen werden je nach Lage und Verlauf der Belas tungskurven unter Bezugnahme auf die L rmempfindlichkeit und den Erschliessungsgrad der darunter liegenden Bauzonen Schallschutzmassnahmen verf gt oder Entsch digungen bezahlt sowie die Baut tigkeit in einzelnen Gemeinden eingeschr nkt 1 8 Schutz vor Flugl rm Der Nachweis einer L rmbelastung ist nur sinnvoll im Hinblick auf Schutzziele die im politischen Ent scheidungsprozess ausgearbeitet werden Ein Ergebnis eines solchen Prozesses ist die Festlegung von Belastungsgrenzwerten um den gr sseren Teil der Bev lkerung vor berm ssigen Einwirkungen zu sch tzen Der Schutz besteht dabei teilweise aus Verboten und Einschr nkungen auf raumplaneri scher Ebene So werden in der Schweiz bei Erreichen der Planungswerte Neueinzonungen nur in Ausnahmef llen bewilligt Damit soll verhindert werden dass im Bereich einer bereits l rmigen Anlage neue Wohngebiete
186. H ufig keitsverteilung aller Ereignispegel sind dort die gemessenen Verteilungen von drei verschiedenen Flugzeugtypen eingezeichnet Die A3302 als der am h ufigsten erfasste Flugzeugtyp bestimmt die Spitze der Gesamtverteilung Die MD11 als eines der lautesten Flugzeuge gibt dagegen den Verlauf am oberen Rand der Gesamtverteilung vor Aus Fig 5 6 wird ersichtlich dass die Gesamtverteilung gemessener Pegel aus vielen einzelnen Pegelverteilungen zusammensetzt werden kann Diese k nnen unter bestimmten Voraussetzungen als normal verteilt angenommen werden Prinzipiell sollte nach Flugzeugtyp und An resp Abflugrich tung unterschieden werden In der Regel gen gt dies bereits berall dort wo verschiedene Routen in abweichenden Distanzen zum Messort beflogen werden sollte zus tzlich eine Unterscheidung nach Flugrouten erfolgen Unter Umst nden m ssen beim Start noch verschiedene Leistungsstufen be achtet werden da diese je nach Flugzeugtyp zu mehrgipfligen Verteilungen f hren k nnen In Anhang A19 8 sind zwei Beispiele gegeben Dargestellt sind die Maximal und Ereignispegel der startenden A320 an NMT6 in Z rich und NMTOS in Genf Rein visuell beurteilt liegt Normalverteilung vor Ein Anpassungstest welcher nur auf den Lae angewendet wird liefert das gegenteilige Ergeb nis Der Grund daf r liegt in der langschwanzigen Verteilung was im Quantil Quantil Diagramm am oberen und unteren Rand der Normalenlinie zu Abweichungen f hrt L s
187. H LEERE A mega esse ST Teen en E a ee En Do u a ae gt 5 z De 3 s 8888888883838 S S 8 8 S 9 SSS S fF fF fF S S oo n Mm LAP SVG SFT D a o ka pip esi N a ac ceaatin Do G An ne ae RE Slay al nel nase Mera c i i a i an een hale ae nr arm nm a u ER a Ze eles nen a iS i aa ge Se a nee So eee m or Mm Ww Lu ie x o N 3 3 9 zZ D CEO e ln seen lacs tied lll ae _ tle AN N cei Pfft nn i p ra en Bee hr er ee en E I HE mama mama mu BR Hu mama BER mE mama a 28 ses 88 a 88888 883 8 8 8 8 8 8 8 38 8 V 5 S ees esses 88 SSRS SR BER BSR o E Mm u t10KI t10KI Anzahl Werte Pegeldifferenzen je Klasse der t10 Zeit getrennt nach den Flughafen Zurich und Genf und nach den Leistungsstufen LAP SVG und SFT Il Mittelwerte der Ereignispegeldifferenzen je Klasse der t10 Zeit getrennt f r die Leistungsstufen LAP SVG und SFT Die grauen S ulen zeigen die Standardabweichung und die Fehlerbalken den zweifa chen Standardfehler des Mittelwerts Ill Mittelwerte der Maximalpegeldifferenzen je Klasse der t10 Zeit getrennt f r die Leistungsstufen LAP SVG und SFT Die grauen S ulen zeigen die Standardabweichung und die Fehlerbalken den zweifa chen Standardfehler des Mittelwerts Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 130 Dissertation Thomann Anhang A23 A23 9 Pegeldifferenzen der Einzelfluge in Abhangigkeit der Schwellenzeit Statistik der Pegeldiff
188. Haufigkeitsverteilung gemessener Ereignispegel Ein erheblicher Teil der Fluglarmereignisse kann je nach Standort der Anlage somit wegen der Mess schwellen gar nicht registriert werden Die nicht erfassten Vorbei oder berfl ge liefern zwar als ein zelne Larmereignisse relativ tiefe Pegelwerte sie fehlen aber bei der messtechnischen Bestimmung des Jahresmittelungspegels so dass dieser tendenziell zu tief ausf llt Die H he der Uber resp Un terbewertung h ngt stark von der Erkennungs resp Erfassungsrate ab Diese wiederum h ngt ab von der Distanz des Mikrofonstandortes zum An oder Abflugkorridor und von der H he der Messschwelle Als Erfassungsrate wird hier in Anlehnung an DIN 45643 20 der Prozentsatz p verstanden welcher sich aus dem Verh ltnis der gemessenen Flugl rmereignisse zur Gesamtzahl aller Vorbei resp berfl ge ergibt Es sollte jedoch nur derjenige Zeitraum in die Ermittlung von p einfliessen w hrend welcher die Anlage auch wirklich in Betrieb war Dies l sst sich mit dem Verh ltnis der Anzahl Tage eines Jahres zu den Betriebstagen der entsprechenden Anlage ber cksichtigen Damit berechnet sich der Prozentsatz p der erfassten Flugl rmereignisse wie folgt d N Eq 5 20 p 100 BT N N Anzahl der gemessenen Flugl rmereignisse die an einer bestimmten Messstelle in die Berechnung des Mittelungspegels Leg eingegangen sind Nz Gesamtzahl der an einer bestimmten Messstelle w hrend des Bezugzeitraums
189. I 0 AZI 30 AZI 60 POL 60 POL 70 POL 80 rotsym 5 0 3 0 D 2 0 F 1 0 7 1 0 N 2 0 3 0 60 90 120 150 90 0 u Das Flugzeug fliegt aus dem Bild heraus Es wer Das Flugzeug fliegt nach links Es werden die A den die A bewerteten Richtwirkungskorrekturen D in bewerteten Richtwirkungskorrekturen D in Abhan Abh nsiakei des Azi inkels o f hi aid a gigkeit des Azimutwinkels fur drei verschie gigkeit des Polarwinkels fur drei verschiedene dene Polarwinkel gezeigt 90 entspricht dem Azimliwinkel gezeigt pie ne umera k rzesten Abstand blaue Linie bei Polarwinkeln um des Flugzeugs blau 30 seitlich u Flugzeug rot 100 tritt bei den meisten Flugzeugen mit Strahl N seitlich N Flugzeug gr n DE o ge triebwerken der Maximalpegel auf rote Linie Die rot punkteten inep n die Standardunsicherheit a gepunkteten Linien zeigen die Standardunsicherheit E AENOR UNS KOE KU Sabeim der A bewerteten Richtwirkungskorrektur D beim Azimutwinkel von 30 Polarwinkel von 100 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 62 Dissertation Thomann Anhang A14 A14 4 Vergleich rotationssymmetrische und dreidimensionale Richtwirkung Polare Richtwirkung fur 30 Azimutale Richtwirkung fur 100 A320 LAP A320 SVG MD11 SVG Legende siehe nachste Seite Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastun
190. I I I I I I I I I I I I I I ns S aSaFBER BES 2 a aeaGSKBER BEES 2 AS SR DB Rr 2538 5 E LAP SVG SFT Lu n oO S A E a a 5 a 3 a G zp PT beeeeeeees ESE eass PRRSSRRERRS FE oO Lu HUMKL10 HUMKL10 HUMKL10 Anzahl Werte Pegeldifferenzen je Feuchteklasse getrennt nach den Flughafen Zurich und Genf und nach den Leistungsstufen LAP SVG und SFT Il Mittelwerte der Ereignispegeldifferenzen je Feuchteklasse getrennt f r die Leistungsstufen LAP SVG und SFT Die grauen S ulen zeigen die Standardabweichung und die Fehlerbalken den zweifachen Standardfehler des Mittelwerts Ill Mittelwerte der Maximalpegeldifferenzen je Feuchteklasse getrennt f r die Leistungsstufen LAP SVG und SFT Die grauen S ulen zeigen die Standardabweichung und die Fehlerbalken den zweifachen Standardfehler des Mittelwerts Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 129 Dissertation Thomann Anhang A23 A23 8 Pegeldifferenzen der Einzelfluge in Abhangigkeit der t10 Zeit Statistik der Pegeldifferenzen von Einzelereignissen Berechnung minus Messung in Funktion der 10dB Down Time t10 Klassenbreite 5s Daten gefiltert filter_1 LAP SVG SFT WH ZRH 00 Beeren Tr ee EAC
191. Juni 2003 feste Schwelle ab 1 Juli variable dem Umgebungsger usch angepasste Schwelle B Automatische Stationen in Z rich Angaben Unique on xko Vko U O2 Ame Tag Nacht Las Tag NMT1 682 075 256 675 70 0 62 2 54 2 NMT2 680 875 257 925 io 50 0 i 59 8 53 4 NMT3 681 900 259 350 10 0 70 0 z 65 65 58 9 53 1 NMT4 681 125 263 825 5 0 50 0 2 65 65 53 6 49 2 NMT5 679 725 262 150 5 0 50 0 60 60 53 9 48 5 NMT6 685 100 254 150 10 0 70 0 j 67 67 61 6 53 6 NMT7 686 825 252 500 10 0 70 0 i 65 65 59 9 50 4 NMT8 677 800 255 675 10 0 90 0 63 63 59 3 46 8 NMT9 686 325 257 250 10 0 70 0 65 65 59 1 51 1 Keine Angaben Energetischer Mittelwert ber 6 Jahre vgl Anhang A19 3 C o in Z rich und Genf es 22 05 1998 26 27 07 2000 27 28 03 2001 17 18 04 2001 H Mic Hohe des Mikrofons Uber reflektierenden Flache Dach m Lies OZ 684 586 685 181 686 504 685 905 687 508 685 100 685 100 686 825 686 825 494 570 494 570 494 480 501 042 501 042 501 042 Obere Zeitgrenze s 255 060 254 012 253 093 252 743 249 828 254 150 254 150 252 500 252 500 118 868 118 868 118 956 124 414 124 414 124 414 Umgebungsgerauschpegel dB vgl Anhang A19 3 sat Zurich Zurich Zurich Zurich Zurich Zurich Zurich Zurich 2000 2000 01 2000 01 2000 2000 2001 2001 2001 2001 Hohe des Mikrofons Uber Boden m Schwellenpegel Messschwelle fix dB Untere Zeitgrenze s Mess und Berec
192. KA FK50 136 3 84 1 766 86 00 19 11 06 KA 19 KA 0 7 KA 3 2 KA FK70 1446 91 5 842 110 o0 25 11 13 2 01 3 28 24 1 0 2 2 HS257 144 9 879 806 106 00 29 7 28 kA 08 KA 26 KA 08 KA LR30 148 3 90 7 825 114 00 17 4 38 kA 0 2 KA 23 KA 29 KA LR50 1a26 89 3 813 1077 00 27 2 24 kA 00 KA 22 KA 19 KA MD11 154 0 101 1 940 99 o6 16 8 05 16 17 1 7 14 4 3 1 9 5 MDso 152 9 100 3 93 3 108 1 8 1 8 19 35 14 03 16 30 6 25 5 MD83 1542 101 6 943 1077 09 17 4 38 14 03 09 2 7 A2 29 1 5 MD87 1520 94 926 1077 o0 20 6 33 1 8 06 A 31 20 19 2 2 RJ100 142 8 89 8 81 8 104 00 20 33 06 18 05 6 1 8 1 9 0 2 2 1 SA316 135 7 833 73 9 120 00 23 22 0 5 kA 0 6 kA 09 kA 20 Ka sB20 1350 82 7 743 74 00 20 20 16 24 03 2 1 1 3 1 5 3 4 1 7 SF34 1348 82 7 761 80 00 23 15 07 27 20 3 1 0 0 1 6 3 7 1 6 TU34A 163 9 110 8 1008 105 40 37 2 03 kA 1 7 kA 00 kA 03 KA TU54B 160 1 106 8 100 0 105 26 26 2 23 kA 06 kA 27 kA 1 4 kA TU54M 154 9 101 6 939 107 05 28 4 22 kA 03 kA 22 kA 09 Ka YK42 153 8 95 99 102 0 0 1 8 1 24 1 6 214 1 4 28 1 3 1 8 2 0 Legende siehe n chste Seite Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 28 Dissertation Thomann Anhang A8 A8 3 Start mi
193. Komponenten im Tieftonbereich zwischen 100 und 250 Hz Verantwortlich daf r ist der Drehklang als Produkt der Propellerdrehzahl und der Propellerblattzahl 43 Der Drehklang be steht aus einer Grundgrequenz Fundamentale und ganzzahligen Vielfachen Harmonische was sich in einem gezackten Frequenzgang zeigt Die entsprechenden Spitzen lassen sich sowohl im Start als auch Landespektrum beobachten Im Landespektrum sind sie jedoch weniger ausgepr gt vgl Anhang A11 3 Energieanteile je Terzband Abweichung gegen ber Terzbandpegel bei 1 kHz dB 10 Fig 3 2 Immissionsspektren A bewertet 305m des Maximalpegels fett und des Ereignispegels fein f r Flugzeuge mit Jettriebwerken rot und Flugzeuge mit Turbopropmotoren schwarz getrennt nach Start und Landung 3 4 5 Modellierung der Richtwirkung von Flugzeugen Das einfachste Modell einer Quelle geht von einer gleichm ssigen Abstrahlung in alle Richtungen aus Dieses Abstrahlverhalten wird Kugelrichtcharakteristik genannt schwarzer Kreis in den Grafiken von Fig 3 3 Flugzeuge sind jedoch Schallquellen mit einer mehr oder weniger starken Richtwirkung Diese wird in der Regel rotationssymmetrisch in Flugrichtung angenommen Zur Beschreibung der Ro tationssymmetrie wird oft ein trigonometrischer Ansatz gew hlt Als Argument der Winkelfunktion wird der Polarwinkel eingesetzt Wie beim Spektrum h ngt die Richtwirkung stark vo
194. Linie die Farbkonturen zeigen die Differenzen der beiden Footprints 3di minus rot die r tliche Einf rbung zeigt an dass der Las mit rotationssymmetrischer Richtcharakteris tik leiser ist das heisst Die Anwendung der dreidimensionalen Richtcharakte ristik fuhrt direkt unter dem Flugzeug zu einer Erhohung des Lae Zeitlicher Pegelverlauf eines geradlinigen Uberflugs in 305 Metern Hohe und konstanter Geschwindigkeit von 160 Knoten 83 m s fur drei verschiedene Flugzeugtypen ohne feine Linien und mit fette Linien Berucksichtigung der Schalllaufzeit Wirkung der Schalllaufzeit auf den Ereignispegel am Beispiel von drei verschie denen Flugzeugtypen getrennt nach Start und Landung Dargestellt sind die Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann 33 33 36 38 39 39 44 45 54 55 55 56 158 Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig 4 6 4 7 4 8 4 9 4 10 4 11 4 12 4 13 4 14 4 15 4 16 4 17 4 18 4 19 4 20 Figuren und Tabellenverzeichnis Mittelwerte der Ereignispegeldifferenzen von Simulationen ohne und mit Schalllaufzeit ohne minus mit die Fehlerbalken entsprechen dem zweifachen SE Einfluss der Geschwindigkeit auf den Ereignispegel Absch tzung der lokalen Pegelunterschiede wegen Konfigurations nderungen am Beisp
195. OM lt 85 MTOM in Klammern Standard Deviation SD Lc Lanes Theta C N eo or 15 135 A109K 133 5 81 2 73 0 77 0 0 23 1 7 k A 0 7 kA 15 kA 3 5 KA A3103 149 9 96 8 89 0 96 0 0 1 7 4 0 2 1 2 1 3 16 0 5 1 6 3 3 1 8 A319 146 0 93 2 84 5 96 0 3 1 5 13 0 7 1 3 0 5 1 3 0 6 1 6 4 3 1 4 A320 147 1 94 1 85 9 98 0 1 1 7 22 06 1 3 08 1 8 0 2 1 8 3 4 1 8 A321 148 9 95 8 87 8 98 0 3 1 8 12 0 4 1 4 1 0 1 8 0 7 2 0 2 6 19 A3302 152 6 99 2 91 0 101 2 4 2 5 0 0 4 KA 0 5 k A 0 7 k A 3 7 kA A340 147 2 94 3 85 0 97 0 0 1 4 2 0 7 0 4 0 1 0 4 0 9 1 2 3 5 1 9 A3406 151 1 97 8 90 1 91 0 0 1 6 k A 1 1 k A 1 5 k A 0 3 KA 5 9 KA AS332 137 0 84 5 76 3 81 0 0 2 5 28 1 7 k A 0 8 k A 18 KA 3 7 KA AT42 134 9 82 8 76 7 86 0 0 2 1 7 0 0 1 9 3 1 2 6 1 0 1 9 6 5 1 7 B7O7F k A 106 7 98 5 104 0 0 1 7 2 K A K A k A k A k A k A k A k A B7272 160 0 107 1 98 8 106 2 6 4 4 5 3 2 kA 0 7 KA 1 8 k A 3 3 k A 2 5 Ausser Theta alle Angaben in dB SD 2 1 B727A 163 3 110 4 1025 110 26 4 0 31 kA 0 7 kA 24 kA 28 kA B737A 156 9 1044 966 117 0 0 25 39 2 3 10 1 9 2 7 1 9 33 23 B73F 147 5 94 7 874 98 00 19 11 06 14 16 A 11 2 0 1 8 2 0 B73S 147 5 94 7 875 98 0 0 2 1 5 0 9 5 1 6 1 8 1 1 1 9 1 9
196. Quantifizierung haben die Unsicherheiten in der Distanz und H henbestimmung welche zu Beginn von Kapitel 4 4 abgesch tzt werden Aufbauend auf den beiden Hauptkomponenten der Modellunsicherheit wird in Kapitel 4 5 ein Modell pr sentiert mit welchem sich pro Flugzeugtyp die Unsicherheit des Ereignispegels in Abh ngigkeit der Distanz bestimmen l sst Das Modell wird benutzt um die Unsicherheit von realen Gesamtbelas tungen zu berechnen Kapitel 4 6 zeigt diese in kartografischer Form exemplarisch f r vier verschie dene Belastungszust nde in Z rich und Genf In Erg nzung dazu werden punktgenaue Unsicher heitsberechnungen f r je f nf Monitoringstandorte in Z rich und Genf gemacht Ausgehend von der Unsicherheit realer Belastungszust nde wird die Unsicherheit von Prognosen abgesch tzt Kapitel 4 7 Es wird untersucht wie genau die Flugbahnstreuung neuer oder ge nderter An und Abflugrouten modelliert und eine zuk nftige Flotte beschrieben werden kann Zudem wird gezeigt wie sich allf llige Unsicherheiten in der Leistungssetzung und in den Bewegungszahlen auf den Mittelungspegel auswirken Die bei der Quantifizierung der Unsicherheiten von realen und prognostizierten Belastungszust nden benutzte Modellunsicherheit basiert auf einer begr ndeten Auswahl von unterschiedlichen Kompo nenten Es gibt jedoch zus tzliche Gr ssen die das Berechnungsresultat beeinflussen Anhand von Simulationsrechnungen wird untersucht wie sich Variati
197. S t10 ts AL ALae ALA max Mean SD 310677 29 15 31467 Legende Grundger uschpegelabstand am Tag dB Abstand zur Messschwelle dB t10 Zeit s Schwellenzeit Differenz zwischen Ereignis und Maximalpegel Lac minus La max dB Mittelwert der Differenzen zwischen berechneten und gemessenen Ereignispegeln Berechnung minus Messung dB Mittelwert der Differenzen zwischen berechneten und gemessenen Maximalpegeln Berechnung minus Messung dB Arithmetischer Mittelwert dB Standardabweichung Standard Deviation dB Anzahl Werte A 98 Anhang A20 A20 Vergleich gemessener und berechneter Mittelungspegel A Mittelungspegel dB 2000 2001 2002 2003 2000 2001 2002 2003 2000 2001 2002 2003 set conta miss loc Kinstr Von 1 0 dB gilt nur f rs Jahr 2000 es ergeben sich folgende Korrekturen 0 3 dB im Jahr 2000 und 0 7 dB im Jahr 2003 B Standardunsicherheiten u dB Ucal U 2 U meas Uinstr Gase yl aan Ar Yu 2000 2001 2002 2003 2000 2001 2002 2003 2000 2001 2002 2003 set conta miss loc 09 09 09 09 04 04 04 04 105 05 05 05108 08 08 08 0 6 NMT6 04 05 06 05 05 05 05 05 08 08 08 08 0 6 NMT7 04 06 06 05 05 05 05 05 09 09 09 09 0 7 NMT8 03 03 03 O03 05 05 05 O58 08 08 08 08 0 6 C AL jeg 2u dB Ort Rechenvorschrift zur Pr fung der Signifikanz der Abweichungen zwischen Berechnung und Messung Wenn AL peg gt 2 u dann signifikant
198. Untersuchung von Unsicherheiten in pysikalischen Messungen VCH Verlagsgesellschaft mbH D 6940 Weinheim 1988 107 Thomann G et al 2001 FLULA2 Ein Simulationsverfahren zur Berechnung und Darstel lung der Flugl rmbelastung Technische Programmdokumentation Eidgen ssische Mate rialpr fungs und Forschungsanstalt Empa Abteilung Akustik Bericht Nr 840 143 Sep tember 2001 108 Umweltbundesamt 13 3 60 112 5 Entwurf der neuen zivilen AzB Flugzeugklassen 109 USG Kommentar zum Umweltschutzgesetz Herausgegeben von der Vereinigung f r Umweltrecht und Helen Keller 2 Auflage 1999 Schulthess Polygrafischer Verlag Z rich Autorin zu Art 38 Ursula Brunner 110 USG Umweltschutzgesetz vom 7 Oktober 1983 SR 814 01 111 Wiener F M amp D N Keast 1959 Experimental study of sound over ground JASA 31 1959 p 724 733 Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 142 Dissertation Thomann Glossar der wichtigsten Begriffe Glossar der wichtigsten Begriffe A Bewertung Ausbreitungsbedingungen Beeintrachtigung Belastigung Belastung Beurteilungspegel Bodenlarm Dezibel dB Einflussgrosse Fehlergrenzen Frequenz Forderlich Die Empfindlichkeit des menschlichen Ohres h ngt von der Fre quenz ab Tiefe und sehr hohe Tone werden weniger laut wahrgenom men als mittlere T ne Bei der Gerauschmessung wird dies ber cksich tigt indem die im Schall enthaltene
199. W gt Je hoher die Erfassungsrate ist desto geringer wird der Korrekturwert An den ausgewahlten Statio nen bewegt sich dieser in einem Bereich von 0 0 bis 0 8 dB Bei Erfassungsraten Uber 95 Prozent ist eine nachtragliche Korrektur nicht mehr notig Unterhalb einer Erfassungsrate von 40 Prozent dage gen konnen anhand der verfugbaren Daten keine Aussagen mehr bezuglich einer Korrektur des Mitte lungspegels wegen unvollst ndiger Erfassung der Vorbei resp berfl ge gemacht werden 5 7 Eichfehler der Mikrofone und Einfluss der Messumgebung 5 7 1 Beschreibung Messmikrofone sind meist auf Masten montiert welche auf Hausd chern stehen Bei der Montage der Mikrofone wird darauf geachtet dass direkte Sichtverbindung zur L rmquelle besteht Damit sollen Abschattungen verhindert werden was in den meisten F llen auch gelingt Reflexionen dagegen sind unvermeidbar Sie k nnen als spezifische Eigenschaft des Messstandorts angesehen werden wobei bereits ein kleinraumiges Verschieben der Mikrofonposition unter Umst nden das Messresultat veran dert In welchem Umfang derartige Ver nderungen auftreten wird nachfolgend untersucht Zu diesem Zweck werden bei vier verschiedenen Monitoringstationen in Genf und Z rich zwei zus tzliche Mikro fone montiert eines nahe dem Messmikrofon der Station und eines in einigen Metern Entfernung Fig 5 10 zeigt die dazu notwendige Konstruktion am Beispiel einer Station in Z rich Neben der Untersu chung
200. a Sir menie an iaa a ls i ane aac aS gg aetna een eee ener Be sea a 28 8 8 a s a a oOo Go oo a seta a 28 8 8 B S SE IlI Lu 2 5 2 Fs 3 05 00 CE E a 3 A ee eee ae Pa a BE REG Ue a si ae SE DG LOTR eT EEFE Rhgrererergrgrgrgrgy Erg ergrgrgrgrgrgry F ELEVKL5 ELEVKL5 ELEVKL5 Mm Ww Anzahl Werte Pegeldifferenzen je Elevationswinkelklasse getrennt nach den Flughafen Zurich und Genf und nach den Leistungsstufen LAP SVG und SFT II Mittelwerte der Ereignispegeldifferenzen je Elevationswinkelklasse getrennt f r die Leistungsstufen LAP SVG und SFT Die grauen S ulen zeigen die Standardabweichung und die Fehlerbalken den zweifachen Standardfehler des Mittelwerts Ill Mittelwerte der Maximalpegeldifferenzen je Elevationswinkelklasse getrennt f r die Leistungsstufen LAP SVG und SFT Die grauen S ulen zeigen die Standardabweichung und die Fehlerbalken den zweifachen Standardfehler des Mittelwerts Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 126 Dissertation Thomann Anhang A23 A23 5 Pegeldifferenzen der Einzelfluge in Abhangigkeit des Richtwirkungsazimuts Statistik der Pegeldifferenzen von Einzelereignissen Berechnung minus Messung in Funktion des Richwirkungsazimuts Klassenbreite 10 Daten gefiltert filter_1 LAP SVG SFT E cva E ZRH S0 000g Pe Bars show N of values LAP SVG SFT dsel
201. aa Ish 10 1 b r 1 1 0 4 avB 00 lo r Als Distanz r wird diejenige Entfernung zwischen Quelle und Empfanger eingesetzt in welcher der Maximalpegel auftritt Die A bewertete Ausbreitungsdampfung Azim ist gem ss Modellvorstellung somit eine Funktion der geometrischen Gr ssen r und h sowie der Fitparameter b m A B C und D Die Fitparameter werden vorliegend als Konstanten behandelt da keine Angaben zu ihrer Unsicherheit gemacht werden k n nen Die Distanz r und die Hohe h sind damit die einzigen unabh ngigen Variablen zur Bestimmung der Ausbreitungsd mpfung Die partielle Ableitung von Eq 4 11 nach r und h ergibt folgende Unsicherheitskomponenten Eq 4 12 uay r h ualr u24 A Can r u Can A un Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 61 Dissertation Thomann Modellunsicherheit Schwarz Usour Schwarz Usour Schwarz Usour Schwarz Usour Grau u as TESP Bang Grau Uas FESP Ueng Grau Uas TESP Uang Grau Uas FESP Ueng MAUI TAMIA 0 20 40 60 80 100 0 0 20 40 60 80 100 20 40 60 80 100 Fig 4 8 Varianzanteile der Un
202. agation outdoors Part 1 Calculation of the absorption of sound by the atmosphere ISO 9613 2 1996 Acoustics Attenuation of sound during propagation outdoors Part 2 General method of calculation ISO CD 20906 2005 Acoustics Unattended monitoring of aircraft sound in the vicinity of airports Feb 2005 Kotz W D 2004 Zur Frage der effektiven Schalld mmung von ge ffneten Fenstern Ein kl rendes Wort zur Schallpegeldifferenz aussen innen bei Fenstern in Kippstellung Zeit schrift f r Larmbekampfung Jahrgang 51 Seite 21 26 Springer VDI Verlag Kraus H 2004 Die Atmosph re der Erde eine Einf hrung in die Meteorologie 3 erwei terte und aktualisierte Auflage Springer Verlag GmbH ISBN 3540206566 Krebs W et al 2006 Spectral Three Dimensional Sound Directivity Models for Fixed Wind Aircraft Acta Acoustica Vol 92 2006 269 277 Krebs W R B tikofer G Thomann 2003 Modeling the Three Dimensional Sound Direc tivity Patterns of Helicopters Acta Acoustica Vol 89 2003 273 279 Krebs W R B tikofer S Pl ss G Thomann 2004 Sound source data for aircraft noise simulation Acta Acoustica 90 2004 91 100 Lobsiger E 1997 AVI88 Programm zur Berechnung und Darstellung von Flugl rmimmis sionen Hrsg B chtold AG Ingenieure Bern Lobsiger E 2003 Die Flugl rm Berechnungsverfahren von AVI88 und FLULA2 Belp 17 Mai 3003 unver ffentlichter Bericht Lobsiger E
203. al Civil Aviation Organisation in ihrer Unter gruppe CAEP Committee on Aviation Environmental Protection ihre Empfehlung zur Berechnung von Flugl rm 48 einer Revision zu unterziehen In diesem Zusammenhang sollten verschiedene l nderspezifische Berechnungsverfahren miteinander verglichen werden Dazu wurde die internatio nale Arbeitsgruppe Model 1 unter dem Engl nder John Ollerhead ins Leben gerufen Sie bestand aus Vertretern von mehreren europ ischen L ndern darunter auch der Schweiz den USA und von Japan Nach dem Sammeln der Dokumentationen zu den verwendeten l nderspezifischen Program men wurde ein Modellflughafen definiert und von den Teilnehmern berechnet Fig 2 1 zeigt oben die mit diversen Programmen berechneten 55 dB Niveaulinien f r Starts und unten die dazugeh rigen Flugspuren Leider erwies sich dieser Vergleich als wenig aussagekr ftig Obwohl 19 Flugzeugtypen berechnet wurden wurde das Ergebnis dominiert von nur zwei Flugzeugen B747 f r Starts nach Westen und Norden B727 f r Starts nach Osten Es folgte die Berechnung f r einzelne Abfl ge Abgesehen vom verwendeten Modell ergaben sich immer noch Unterschiede weil einzelne Teilnehmer das vom INM vorgeschlagene Steigprofil verwendeten w hrend andere das in der Aufgabenstellung definierte Profil bernahmen Erst nach der Berechnung mit exakt denselben Flugprofilen traten die Unterschiede in den Modellans tzen hervor Sie wurden lokalisiert in der unterschi
204. als Vor haltemass mit einem Konfidenzniveau von 95 verwendet werden so erh ht sich die Fl che inner halb der Belastungsgrenzwerte am Tag um rund 20 Prozent in der Nacht dagegen um mehr als 40 Prozent Bei einem Konfidenzniveau von 68 sind es noch 10 resp 20 Prozent Dies hat Konsequen zen f r die raumplanerische Entwicklung der Gemeinden und f r die finanziellen Aufwendungen beim Schallschutz 7 4 M glichkeiten zur Verringerung der Unsicherheiten 7 4 1 Vorbemerkung Obwohl die Minimierung der Mess resp Berechnungsunsicherheit kein zentrales Anliegen der vorlie genden Arbeit ist werden nachfolgend einige Ans tze vorgestellt wie die Unsicherheiten reduziert werden k nnten Auch wenn alle diese Ans tze verfolgt und umgesetzt werden wird eine Berechnung nie genauer sein als die ihr zugrunde liegenden Messungen deren Standardunsicherheit rund 0 5 dB betr gt Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 132 Dissertation Thomann Diskussion und Schlussfolgerungen 7 4 22 Optimierung der Typenzuordnung Die Typenzuordnung ist eine wichtige Unsicherheitskomponente der Modellrechnung Die Unsicher heit in der Typenzuordnung l sst sich drastisch reduzieren wenn die Zuordnungen periodisch ber pr ft und n tigenfalls angepasst werden Voraussetzung daf r ist die Kenntnis ber die akustischen Eigenschaften der zugeordneten Typen und die Verf gbarkeit von Messdaten Entscheidend bei einer
205. analysiert Dazu werden dieselben Pegelwerte verwendet wie in Kapitel 6 3 1 beschrieben Die untersuchten Einflussgr ssen werden nachfolgend als unabh ngige Variablen bezeichnet Die Analyse erfolgt in Klassen dieser un abh ngigen Variablen Pro Klasse werden der arithmetische Mittelwert Mean sowie die kombinierte Standardunsicherheit u bestimmt und in Funktion der unabh ngigen Variablen grafisch dargestellt Bei der Ermittlung der Standardunsicherheit wird mit Ausnahme der typenspezifischen Betrachtungen von Kapitel 6 4 2 auf eine Ber cksichtigung der Berechnungsunsicherheit Ucar verzichtet und nur der Standard Error der Pegeldifferenzen SDAN und die Messunsicherheit Umeas verwendet Abweichungen die ausserhalb dieser reduzierten Standardunsicherheit liegen sind somit mit einer hohen Wahrscheinlichkeit durch das akustische Modell verursacht Die nachfolgende Untersuchung beschr nkt sich auf wichtige geometrische Modellparameter wie Distanz Flugh he Elevation und seitliche Schallabstrahlung Zus tzlich werden die Ereignispegeldif ferenzen in Beziehung zur Temperatur zur Feuchte und zu den Ausbreitungsbedingungen gesetzt Zuerst folgt jedoch eine ortsspezifische Betrachtung indem pro Messort und Jahr die Ereignispegel differenzen ermittelt und miteinander verglichen werden 6 4 2 Ortsspezifische Betrachtungen Die mittleren Ereignispegeldifferenzen k nnen sich von Messort zu Messort erheblich unterscheiden Wie aus Tab 6 5
206. ang A13 Anhang A13 2 Forts B K sa in dB f r A320 beim Start B1 Mittelwert aus 11 berfl gen B2 Standardabweichung aus 11 berfl gen vee 10 50 60 70 80 0 os Distanz 40 50 60 70 90 90 100 100 m 100 m 300 m 300 m 500 m 500 m 1000 m 1000 m 2000 m 2000 m 5000 m 5000 m Die Werte der Tabelle links entsprechen den Abweichungen im Maximal pegel gegen ber Standardbedingungen f r unterschiedliche Distanzen Mittels dieser Werte l sst sich ein beliebiger Maximalpegel auf real atmosph rische Bedingungen umrechnen Die angegebenen Standardabweichungen beziehen sich auf die pro Vor beiflugspektrum und Distanz ermittelten Pegelwerte Grau hinterlegt sind die Temperatur Feuchte Kombinationen welche in den Aufzeichnungen der Wetterstationen in Z rich und Genf nicht auftreten vgl Anhang A18 5 Umrahmt ist der Korrekturwert bei standard atmosph rischen Bedingungen gem ss Definition ist er gleich Null Grafische Darstellungen siehe n chste Seite Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 52 Dissertation Thomann Anhang A13 Anhang A13 2 Forts C k sa in dB f r A320 in unterschiedlichen berflugh hen C1 Start C2 Landung 100 m 10 C 20 C 30 C 500 m 3 0 dB 3 0 dB 2 0 dB 2 0 dB 1 0 d
207. ann und meiner Frau Corina sowie meinen Jungs Niculin und Gianin die w hrend Jahren H hen und Tiefen mit mir teilten fast alle Ausfl chte akzeptierten meine schlechten Launen ertru gen wenn es nicht so lief wie ich gerade wollte und an mich glaubten auch dann wenn ich vor lauter B ume den Wald nicht mehr sah Ihnen sei diese Arbeit gewidmet Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 165 Dissertation Thomann Lebenslauf Ich wurde am 25 Januar 1965 in Thusis GR geboren als Sohn von Anton Thomann und Ingrid Tho mann geb Schaffler Vom August 1972 bis Juni 1978 besuchte ich die Primarschule in Scharans GR Anschliessend wechselte ich fur ein Jahr an die Sekundarschule in Sils i D Mitte 1979 trat ich in die Kantonsschule Chur ein die ich im Jahre 1986 mit der Matura abschloss Nach der Rekrutenschule begann ich im Sp therbst 1986 mit dem Studium der Elektrotechnik an der ETH Z rich Nach vier Semestern und einem einj hrigen Unterbruch wegen Unteroffiziers und Offi ziersschule wechselte ich Ende 1989 an die damalige Abteilung VIII f r Vermessungs und Kultur technik Nach dem zweisemestrigen Grundstudium nahm ich die junge Studienrichtung des Umweltin genieurs in Angriff Anfang 1994 schloss ich das Studium mit dem eidgen ssischen Diplom ab Der Titel meiner Diplomarbeit lautete Methodik zur Pr fung der Umweltvertr glichkeit von Grossprojekten Ich schrieb die Arbeit zusammen mit Jean
208. anpegels zwischen 0 6 und 3 1 dB f r einen Emp fangspunkt direkt unterhalb der Flugbahn gr ne resp graue Linien Der Ereignispegel als energeti sche Summe der Momentanpegel erh ht sich dabei bei weichem Untergrund um 2 dB bei hartem dagegen um 3 dB Bei Immissionsmodellen wie beispielsweise FLULA2 deren Quellenwerte direkt auf Messungen basieren ist der mittlere Bodeneffekt implizit im Quellenwert enthalten so dass der reine Bodeneffekt bei Flugl armberechnungen unbedeutend ist und vernachl ssigt werden kann Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 31 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze Erlauterung zur nebenstehenden Abbildung A add weich hart Die rote Kurve entspricht dem zeitlichen Pegel verlauf eines simulierten Fluglarmereignisses l Die schwarze Linie zeigt die in FLULA2 verwen 3 0 4 85 dete Zusatzd mpfung Eq 3 11 Im vorliegen 80 den Beispiel verschwindet sie in Distanzen un 75 terhalb von ca 1500 Metern Der Bodeneffekt 1 0 Pg 70 grune resp graue Linie schwankt dagegen je i nach Distanz und Bodenbeschaffenheit zwi 4 0 90 2 0 gt 0 0 E 65 schen 0 6 und 3 1 dB W hrend der harte Un 1 0 p 60 tergrund Str mungswiderstand von 10 000 20 99 Rayl im dargestellten Ausschnitt zu einem NY 50 praktisch konstanten Bodeneffekt fuhrt nimmt 3 0 45 jener bei weichem Untergrund 300 Rayl mit 40 40 zun
209. anz A109K A310 A319 A320 A321 AS332 AT42 B727 B737 B73F B73S B73V B7473 B7474 B757 B767 BA11 BE30 C550 C650 CL65 D328 DA20 DA90 DC10 DC930 DH8 FK10 FK50 FK70 HS257 LR35 MD11 MD80 MD83 MD87 RJ100 SA316 SB20 SF34 TU34A TU54B TU54M LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP LAP 1 05 0 66 2 32 2 03 1 34 0 96 2 84 1 90 1 32 0 77 1 54 0 53 3 88 1 10 1 09 1 62 5 08 3 43 2 11 3 17 0 94 1 60 1 76 2 23 5 20 1 21 4 02 1 24 0 75 1 08 3 10 1 61 1 14 2 79 1 34 1 57 0 37 1 92 0 28 1 80 1 38 4 84 2 87 0 51 0 61 0 49 0 39 0 62 0 53 1 09 1 75 1 15 0 62 0 64 0 49 0 83 1 06 0 78 0 70 1 97 2 64 0 86 2 86 0 66 1 16 1 47 2 20 0 97 0 97 1 29 0 86 0 59 0 65 1 15 0 91 0 60 0 40 0 90 0 64 0 28 1 19 0 28 0 47 1 08 2 39 2 10 0 0002 0 0004 0 0003 0 0003 0 0003 0 0002 0 0004 0 0005 0 0006 0 0003 0 0003 0 0003 0 0005 0 0003 0 0003 0 0004 0 0008 0 0003 0 0004 0 0004 0 0003 0 0004 0 0006 0 0003 0 0004 0 0004 0 0004 0 0003 0 0004 0 0003 0 0003 0 0004 0 0004 0 0004 0 0004 0 0003 0 0003 0 0003 0 0003 0 0006 0 0006 0 0004 0 0004 1 2752 1 3103 1 2774 1 2778 1 2906 1 2646 1 2837 1 3857 1 3286 1 2683 1 2619 1 2484 1 3025 1 2790 1 2961 1 3450 1 3161 1 25
210. arts sind es 0 1 dB Somit ist der Effekt der Schalllaufzeit bei der Berechnung von Flugbetriebsszenarien vernachl ssigbar Dies gilt jedoch nur f r Szenarien mit heterogener Flottenzusammensetzung Besteht die Flotte aus wenigen Typen was bei Belas tungsberechnungen f r Milit rflugpl tze unter Umst nden der Fall sein kann so muss man im Mit telungspegel von systematischen Abweichungen in der Gr ssenordnung von 0 3 dB ausgehen Vergleichssimulationen f r Z rich und Genf zeigen jedoch dass die Standardberechnung gegen ber einer Berechnung welche die Schalllaufzeit ber cksichtigt sowohl in der Tages als auch in der Nachtzeit keine Differenzen aufweist Folglich m ssen sich die pro Flugzeugtyp ermittelten Pegelkor rekturen ks in der Berechnung einer Jahresbelastung gegenseitig aufheben so dass das Nichtbe r cksichtigen der Schalllaufzeit bei der Bestimmung der Unsicherheit von Gesamtbelastungen keine Rolle spielt und vernachl ssigt werden kann 4 3 6 Einfluss der Geschwindigkeit auf den Ereignispegel Die Wirkung der Schalllaufzeit h ngt stark von der Geschwindigkeit des Flugzeugs ab Unabh ngig davon beeinflusst die Geschwindigkeit den zeitlichen Pegelverlauf Je h her die Geschwindigkeit desto steiler sind Pegelanstieg und abfall im zeitlichen Verlauf Bei gleich bleibendem Maximalpegel wird somit der Ereignispegel mit zunehmender Geschwindigkeit kleiner da die Expositionszeit resp Mess und Berechnungsunsicherheit von
211. as Messergebnis direkt beeinflussenden Unsicherheitskomponenten Zu den Faktoren die eine Einzelmessung direkt beeinflussen geh ren Messausr stung Messger teeinstellungen und Fremdger usche Wird aus Messungen ein Mittelungspegel bestimmt so kommt die unvollst ndige Erfassung aller Flugl rmereignisse als weiterer Faktor hinzu Sofern die verwendeten Mikrofone und Kalibratoren innerhalb der Ger tetoleranz sind treten keine systematischen Abweichungen auf Die Messausr stung instrumentation liefert dann eine rein sto chastisch bedingte Zufallskomponente welche nachfolgend mit Unst bezeichnet wird Bei begleiteten Messungen entspricht Unst direkt der Messunsicherheit Umeas da dank der gut kontrollierten Messbe dingungen zus tzliche Einflussfaktoren praktisch ausgeschlossen werden k nnen Es gilt Eq 9 1 U meas Uinstr Eq 5 1 gilt nur fur begleitete Messungen Fur automatische Messungen gilt die Gleichung nicht denn verschiedene Massnahmen mussen getroffen werden um die Pegel von einzelnen Fluglarmereig nissen einigermassen sauber erfassen resp von anderen L rmereignissen unterscheiden zu k nnen Messschwellen und Zeitgrenzen sind solche Massnahmen vgl Kapitel 3 3 Je nach H he dieser Einstellungsparameter ist aber die Erfassung der einzelnen Flugl rmereignisse unvollst ndig oder gar Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 87 Dissertation Thomann Messunsicherheit nicht m
212. astungen und ihre Konsequenzen 36 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze zeitmessungen an den Monitoringstationen zur Validierung von Berechnungen eignen Dazu wurden in Genf und Zurich jeweils an zwei Monitoringstationen zwei eigene Mikrofone platziert eines unmit telbar neben dem Mikrofon der Station und eines in einer Entfernung von zwei bis drei Metern Fig 3 15 zeigt die Versuchsanordnung 3 7 4 Belastungsrechnungen von Flugbetriebszenarien Jahresbelastungen Die Jahresbelastungen sind von der Empa im Auftrage der Flugh fen Genf AIG und Z rich Unique berechnet worden Sie liegen als Beurteilungspegel nach Schweizer Gesetzgebung vor Der Beur teilungspegel ist im Falle der Landesflugh fen identisch mit dem Mittelungspegel wenn keine Klein luftfahrzeuge ber cksichtigt werden Die zugeh rigen Berechnungsvorschriften sind in Anhang A1 und Anhang A2 gegeben Die Jahresbelastungen sind als Gitterpunktwerte in Abst nden von 250 Metern verf gbar Damit die berechneten Mittelungspegel mit den aus Messungen stammenden verglichen werden k nnen m s sen sie auf den Standort der Messanlage umgerechnet werden Dies geschieht durch lineare Interpo lation der Gitterpunktwerte welche den einzelnen Stationen am n chsten liegen Die interpolierten Werte von sechs Jahresbelastungen vier f r Z rich zwei f r Genf werden exemp larisch an jeweils f nf Messstandorten in Z rich und Genf analysiert Nur die Tagesbelas
213. astungen und ihre Konsequenzen A 85 Dissertation Thomann Anhang A19 A19 2 Wirkung der Messschwelle A Berechnete Mittelungspegel von 06 bis 22 Uhr Mean amp SD 2000 2003 2000 2003 am a T u set B Berechnete Mittelungspegel von 22 bis 23 Uhr Mean amp SD 2000 2003 2000 2003 z a Kise u set 41 8 46 3 39 6 41 2 67 3 61 0 59 8 48 8 39 8 38 1 42 1 C Berechnete Mittelungspegel von 23 bis 24 Uhr Mean amp SD 2000 2003 2000 2003 a ze k set u set Leg Mittelungspegel ohne Ber cksichtigung der Messschwellen L amp Qse Mittelungspegel unter Ber cksichtigung der Messschwellen gem ss Anhang A18 2 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 86 Dissertation Thomann Anhang A19 A19 3 Abschatzen des Grundgerauschpegels am Beispiel von Z rich Vergleich von Gesamt und Flugl rm an den Monitoringstationen Tag von 06 bis 22 Uhr Nacht von 22 bis 06 Uhr Le Atot Leq ac Logs Le Atot Leq ac Liss Ort Jahr NMT5 1998 60 2 59 1 53 7 49 8 38 2 49 5 1999 60 5 59 3 54 3 51 4 38 6 21 2 2000 61 3 60 4 54 2 52 5 50 9 47 5 2001 61 1 60 1 54 2 52 0 50 3 47 1 2002 60 5 59 5 53 6 51 5 48 5 48 5 2003 59 6 58 5 53 1 51 9 50 1 47 2 NMT6 1998 70 3 69 3 63 4 52 8 43 3 gt 28 1999 69 7 68 8 62 4 54 0 47 6 32 9 2000 69 9 69 6 58 0 54 8 45 8 54 2 2001 69 4 68 5 62 1 54 3 44 9 53 8 2002 68 7 67 6 62 2 55 0 45 9 54 4 2003 67 4 66 1 61 5 54 9 48 0 53 9 Leg tot Mitt
214. atur und Feuchte werden die Pegeldifferenzen zus tzlich in Abh ngigkeit der Windgeschwindigkeit in Ausbreitungsrichtung und in Abh ngigkeit der von Heutschi 45 definierten Ausbreitungsbedingungen dargestellt vgl Kapitel 3 7 6 Bei diesen wird zwischen Tag und Nacht unterschieden wobei die astronomischen Sonnenaufgangs und Sonnenuntergangszeiten verwendet werden um zwischen Tag und Nacht zu trennen vgl Anhang A4 1 Die Windgeschwindigkeiten in Ausbreitungsrichtung berechnen sich unter Anwendung der in Anhang A4 2 gegebenen Vorschriften F r die vorliegende Analyse der Pegeldifferenzen werden die Windgeschwindigkeiten in Klassen von 2 m s unterteilt Die Ausbreitungsbedingungen zeigen sowohl tags als auch nachts eine geringe Wirkung vgl Grafik links von Fig 6 12 Somit k nnen Wind und Temperaturgradienten beim Flugl rm vernachl ssigt werden Ausgenommen davon sind Situationen mit schleifendem Schalleinfall geringe Flugh hen und grosse Distanzen die in Kapitel 6 4 3 diskutiert wurden Auch beim Wind zeigt sich nur ein geringer Einfluss wobei sowohl bei zunehmendem Gegen als auch bei zunehmendem Mitwind die Messpegel bezogen auf die berechneten Pegel lauter werden so dass die Pegeldifferenzen sinken Der Grund f r dieses symmetrische Verhalten ist unklar Ausbreitungsbedingungen tags und nachts Windgeschwindigkeit in Ausbreitungsrichtung Gegenwind _ Mitwind Day Night Day Night Night
215. au auf was in der Simulation ber cksichtigt wird Die Unsicherheit in der Leis tungssetzung wegen fehlenden Angaben zum Abfluggewicht beschr nkt sich somit auf die ersten f nf bis sechs Flugkilometer sofern in der Prognose die H hen und Geschwindigkeitsprofile einigermas sen realistisch abgebildet werden k nnen Eine Quantifizierung der Unsicherheit ist jedoch kaum m glich da die Gr ssenordnung stark von den Annahmen ber die zuk nftigen Flugverfahren ab h ngt Eine Unsicherheitsabsch tzung muss deshalb fallweise erfolgen Unter Umst nden wird sie bereits durch die typenspezifischen Unsicherheiten abgedeckt und kann deshalb vernachl ssigt wer den 4 7 5 Unsicherheit in der Anzahl Flugbewegungen Prognosen beruhen auf Sch tzungen ber das zu erwartende Verkehrsaufkommen in einem be stimmten Stichjahr Dabei handelt es sich in der Regel um eine Gesamtmenge der zu erwartenden Anzahl Flugbewegungen Diese Zahl ist mit einer bestimmten Unsicherheit behaftet die nachfolgend mit Uy bezeichnet wird Wird uy durch die Anzahl Flugbewegungen N dividiert so erh lt man die rela tive Unsicherheit p Sie gibt an mit welchen prozentualen Abweichungen in den prognostizierten Be wegungszahlen gerechnet werden muss U Eq 4 29 e q p N Die globalen Angaben zum Verkehrsaufkommen werden auf die Flotte bertragen indem allen am Prognoseflugverkehr teilnehmenden Flugzeugtypen eine Bewegungszahl zugeordnet wird Es wird nun angenommen dass
216. aus Bereichen mit niedrigen H hen winkeln stammen Diese sind entsprechend ged mpft und reduzieren den resultierenden Ereignis pegel obwohl der Maximalpegel ausserhalb des H henwinkelbereichs von 0 bis 15 liegt Bei einem generellen Ausschalten der Zusatzd mpfung liefern dagegen auch Emissionspunkte mit schleifendem Schalleinfall keine reduzierten Beitr ge zum Ereignispegel so dass die weissen Rhomben leicht ber den schwarzen liegen m ssen Der Vergleich mit den Messungen zeigt die Wirkung aber auch das Erfordernis der Zusatzd mpfung Ohne Zusatzd mpfung w rde die Berechnung massiv zu laut ausfallen weisse Rhomben Die in FLULA2 implementierte Formel scheint jedoch bei ann hernd horizontalem Schalleinfall G 0 etwas zu stark zu d mpfen Grunds tzlich zeigt die Formel aber den gew nschten Effekt indem sie die im Jahresmittel vorherrschenden hinderlichen Ausbreitungsbedingungen bei schleifendem Schalleinfall linkes Teilbild in Fig 4 13 als auch in Distanzen bis rund 3000 Meter rechtes Teilbild mit befriedi gendem Resultat nachbildet Anhand der vorliegenden Daten l sst sich aber nicht entscheiden ob die festgestellten Abweichungen zwischen Berechnung und Messung bei geringen H henwinkeln systematisch sind oder nicht Sie streuen in einem Hohenwinkelbereich von 0 bis 15 mit rund 0 8 dB Dar ber betr gt die Streuung nur noch 0 3 dB Zudem l sst sich keine oder eine nur geringe Distanzabh ngigkeit feststellen
217. ausgezogene Linien Die dargestellten Dampfungskoeffizienten gelten fur Standardbedingungen mit einer isothermen Atmosphare von 15 C und 70 relF Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 43 Dissertation Thomann Anhang A12 Anhang A12 4 Forts Verlauf unter Verwendung der Hik Koeff Parametrisierter Verlauf x b m r LAP SFT SVG LAP SFT SVG on o A320 oO Luftdampfungskoeffizienten dB km Luftdampfungskoeffizienten dB krr aN oO Distanz zwischen Quelle und Empf nger Meter j 7 Distanz zwischen Quelle und Empfanger Meter LAP SFT SVG LAP SFT SVG on Oo MD83 o Luftd mpfungskoeffizienten dB km aN oO E a m Ko Cc Br Oo N fa O Ea N D Cc gt ue Q E 10 ae Ya gt e Distanz zwischen Quelle und Empf nger Meter A Distanz zwischen Quelle und Empf nger Meter AP SFT SVG LAP SFT SVG N oO D oO l oO oO SF34 ow oO N oO Luftdampfungskoeffizienten dB km Luftdampfungskoeffizienten dB krr aN oO oO i oO Oo 0 Distanz zwischen Quelle und Empfanger Meter i i 7 Distanz zwischen Quelle und Empfanger Meter 1 1 1 1 1 en ia ps a iN si Mint N ae ss z se vt Sas
218. automated stations after having accounted for systematic deviations due to trigger levels and envi ronmental noise contamination The comparison between yearly aircraft noise calculated with FLULA2 and the noise measured at monitoring microphones shows on the average no significant deviation Nevertheless depending on the specific site there remain differences in the order of 1 to 2 dB If noise calculation programs other than FLULA2 are used to assess legally relevant noise impacts it is proposed to add the uncertainty of the calculation to the calculated value as tolerance factor in ger man called Vorhaltemass Further only noise calculation programs should be used which are vali dated which have no systematic deviations compared to measurements and which have calculation uncertainties below a predefined limit value The predefined limit value is derived from the legal limits They amount to 1 5 dB for daytime and 2 5 dB for night time The present work shows that under certain conditions it is possible to remain below the limits of 1 5 dB and 2 5 dB with a confidence level above 90 It is now up to administrative and legal bodies to set up rules on how to account for uncertainties of calculations in evaluating noise situations close to relevant limit values The concept of uncertainty as tolerance factors and the coverage factor to be used need to be discussed The present work provides the basic information for guidance on how to hand
219. be rechnungen folgende erweiterten Unsicherheiten Tag Upg 1 8 bis 2 1 dB Nacht Uprog 2 0 bis 2 3 dB Rechenbeispiel mit Erweiterungsfaktor coverage factor k 2 und p 95 U 1 8 k V0 37 0 77 0 57 prog 0 5 dB wegen Idealisierung und 0 5 dB wegen Unsicherheit der Flugbahnstreuung innerhalb des Flugkorridors Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 83 Dissertation Thomann Modellunsicherheit 4 8 Weitere relevante Modellparameter und deren Einfluss 4 8 1 bersicht Neben den diskutierten Einflussgr ssen gibt es weitere Komponenten die das Resultat einer Modell berechnung beeinflussen k nnen Es sind dies e Topografie e nat rliche Hindernisse e Maschengitterweiten e Anzahl Einzelfl ge in der Simulation Nachfolgend wird eine Art Sensitivit tsbetrachtung durchgef hrt Es werden Simulationen mit und ohne Topografie Simulationen unter Verwendung von unterschiedlichen Maschengitterweiten sowie Simulationen mit einer unterschiedlichen Anzahl von ausgew hlten Einzelfl gen gemacht und mitein ander verglichen Als Grundlage des Vergleichs dient der Tagesmittelungspegel in Z rich f rs Jahr 2000 In den nachfolgenden Grafiken sind jeweils die Mittelungspegel zweier unterschiedlicher Be rechnungen auf dem Niveau von 57 60 und 65 dB dargestellt Die Farbgradienten zeigen die Diffe renzen dieser Belastungsrechnungen Die Farbskala geht von blau 1 dB bis rot
220. beginnt somit bei Abfl gen beim Startpunkt auf der Piste und endet bei einem weit entfernten r umlichen Punkt in der Luft der keinen Beitrag mehr zur massgeblichen L rmbelastung leistet Was massgebend ist sagt dabei in der Regel der Gesetzgeber Die European Civil Aviation Conference ECAC grenzt in der Anleitung zur Berechnung von Flugl rm den Begriff folgendermassen ab 26 Es existieren eine grosse Zahl von Aktivit ten auf Flugh fen die zwar L rm erzeugen jedoch vom Berechnungsverfahren ausgeschlos sen werden Diese Aktivit ten betreffen Triebwerkspr fungen engine testing den Gebrauch von Hilfsaggregaten auxiliary power units APU sowie die Bewegungen auf dem Flugplatzvorfeld und auf den Rollwegen taxiing Es ist unwahrscheinlich dass in der Realit t diese Effekte einen Einfluss auf die L rmkonturen in Regionen ausserhalb des Flughafenareals haben Damit schliesst die ECAC bei der Ermittlung der Fluglarmbelastung den vom Flugbetrieb am Boden erzeugten L rm explizit aus 1 7 Darstellung und Beurteilung von Flugl rmbelastungen Fluglarmbelastungen werden in Form von Flugl rmkarten oder Larmbelastungskatastern LBK fest gehalten Bei beiden handelt es sich um kartografische Darstellungen welche die r umliche Ausdeh nung der nach definierten Regeln berechneten L rmbelastung zeigen Es werden jeweils die Kurven gleicher Belastungsniveaus gezeigt Das tiefste dargestellte Belastungsniveau richtet sich meist nach dem vom
221. beschriebenen Muster ist sehr aufw ndig und kom plex und wird wegen der beschr nkten Verf gbarkeit von geeignetem Datenmaterial nur f r wissen schaftliche Zwecke eingesetzt Praxisorientierte Berechnungsverfahren benutzen dagegen zur Er mittlung von Flugl rmbelastungen vereinfachte Modelle zur Beschreibung des Flugzeugs als Schall quelle Eine m gliche Darstellungsform ist dabei die akustische Punktquelle mit Richtwirkung nde rungen in der Leistungssetzung lassen sich in diesem Modellansatz durch Pegelkorrekturen bewerk stelligen Grundgleichung Eq 3 3 l sst sich somit wie folgt erg nzen Eq 3 4 L f 0 9 r Ly f D 9 9 C gt Aj r Mit f wird die Frequenzabhangigkeit und mit 0 sowie die Winkelabh ngigkeit des Schalldruckpegels ausgedruckt D steht auch hier fur Korrekturen wegen der Richtwirkung C fur Korrekturen wegen un terschiedlicher Leistungssetzung Vereinfachend wird angenommen dass der Schallleistungspegel Ly winkelunabhangig die Richtwirkungskorrektur D dagegen frequenzunabhangig ist A steht f r attenuation das englische Wort fur Dampfung Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 16 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze 3 4 4 Normierte Immissionsspektren von Flugzeugen Die von einem Flugzeug abgestrahlte und am Immissionsort eingestrahlte Energie verteilt sich auf ver schiedene Frequenzen resp Frequenzb nder Meist wird der Frequenzbereich
222. bestimmten Messstelle kein L rmereignis haben oder ob die hohen Spitzenpegel den richtigen Flugbewegungen resp Flugzeugen zugeordnet werden Derartige Kontrollen sind im Zusammenhang mit der Bestim mung des Mittelungspegels Leg sehr wichtig Denn beim Leg ist entscheidend dass erfasste laute L rmereignisse als Flugl rmereignisse erkannt werden sofern diese von einer Flugoperation verur sacht sind und dass laute Flugzeuge auch ein L rmereignis generieren sofern das Flugzeug die Messstelle im n heren Umfeld berrfliegt 3 3 3 Messung eines Einzelereignisses Die DIN 45 643 20 beschreibt im Teil 2 die Anforderungen an Flugl rm berwachungsanlagen Die Systeme in Z rich und Genf lehnen sich an diese seit 1974 g ltige normative Vorschrift an Erfasst werden in der Regel A bewertete 1 Sekunden Mittelungspegel nachfolgend mit La bezeichnet Ab gespeichert werden unter anderem Ereignispegel Lace und Maximalpegel Lasmax Als Dauer zur Be stimmung des Lae gilt in der Regel die Zeitspanne w hrend welcher sich der La uber der Mess schwelle befindet Sie wird als Schwellenzeit ts bezeichnet Im Gegensatz dazu wird in der DIN als Ereignisdauer die Zeitspanne verwendet w hrend welcher der La weniger als 10 dB unter dem Las max liegt Sie wird mit f bezeichnet vgl Anhang A2 3 Ein Flugereignis wird durch eine Start resp Landemeldung definiert Sobald der L die Messschwelle f r eine Mindestzeit t berschreitet bildet sich ein
223. breitung resp den resultierenden Pegel am Empfangsort Nachfolgend werden diese Effekte und ihre Bedeutung kurz diskutiert 3 6 2 Einfluss des Wetters auf das Flugzeug als Schallquelle Das Wetter resp die Windverhaltnisse sind massgebend fur die raumliche Verteilung der Flugzeuge Die Windgeschwindigkeit verandert zudem die Position des Flugzeugs im Raum sowie die Flugge schwindigkeit relativ zum Boden Ebenfalls einen Einfluss auf die Geometrie der Flugbahn hat die Temperatur Je nach Temperatur ver ndert sich das Steigverm gen des Flugzeugs Bei hohen Tem peraturen muss zudem als Folge der kleineren Luftdichte eine h here Triebwerksleistung gew hlt werden so dass der Spielraum hinsichtlich reduzierter Triebwerksleistung flex take off bei Starts und bei nicht voll beladenen Flugzeugen eingeschr nkt wird Die Flugzeuge werden damit in der ersten Phase des Starts eher mit erh htem Schub und somit ohne die bei reduzierter Leistung m gliche L rmminderung starten bis dann in einigen hundert Metern Flugh he die Leistung auf climb power reduziert wird Durch die Verwendung von Radaraufzeichnungen real geflogener Flugwege k nnen die oben ange f hrten geometrischen Effekte wie Abflugrichtung und Positionsverschiebung unter Windeinfluss direkt ber cksichtigt werden Die je nach Wetter unterschiedlichen Steigprofile werden durch Radardaten ebenfalls gr sstenteils korrekt abgebildet Wegen der luftdruckbasierten H henmessung des Transponder
224. bs ben tigt Hier bestimmen die Triebwerksger usche die H he des gerichteten Schallleistungspegels sowie dessen Spektrum Umstr mungsger usche k nnen ver nachl ssigt werden Meist wird der Schub in einer bergangsh he zwischen 400 und 500 Metern auf ein Rotorspeedverh ltnis von rund 85 reduziert so genannter cut back und die Auftriebshilfen werden stufenweise eingefahren Das Fahrwerk wird bereits kurze Zeit nach dem Abheben eingezo gen Beim Start dominieren Triebwerksger usche Beim Landen spielen Triebwerksger usche ebenfalls eine wichtige Rolle da w hrend des Anflugs der Schub zur Stabilisierung des Flugzustands immer wieder kurzzeitig hochgefahren wird Im Endanflugbereich ab ca 10 Kilometer vor Aufsetzpunkt liegt das Rotorspeedverh ltnis konstant bei rund 50 vorher meist deutlich darunter so dass beim Lan den auch Umstr mungsger usche wichtig werden Umstr mungsger usche h ngen von der Ge schwindigkeit und der Konfiguration des Flugzeugs ab Im Endanflug sind die Flugzeuge vollst ndig konfiguriert das heisst Auftriebshilfen und Fahrwerk sind bis zum Anschlag ausgefahren Die Ge schwindigkeit ist jedoch relativ niedrig und betr gt je nach Flugzeugtyp und Ort zwischen 60 und 80 mis Obwohl Triebwerksleistung Fluggeschwindigkeit und Konfiguration Lage von Fahrwerk Klappen und Spoiler entscheidend sind f r die H he der Emission sind keine Daten verf gbar mit deren Hilfe sich pro Flugzeugtyp die Quellenform
225. ch mit dem Quellenteil indem das Flugzeug als Schallquelle kurz charakterisiert wird Da Flugzeuge ein Schallleistungsspektrum aufweisen welches von der Abstrahlrichtung sowie vom Schub abh ngt werden nach ein paar einf hrenden Bemerkungen zum Flugzeug als Schallquelle die Richtwirkung und die Leistungssetzung separat diskutiert 3 4 3 Das Flugzeug als Schallquelle nderungen der Triebwerksleistung oder nderungen in der Stellung der Klappen der Spoiler oder des Fahrwerks beeinflussen die Schallleistung und damit auch das Frequenzspektrum und die Richt wirkung eines Flugzeugs Verantwortlich daf r sind haupts chlich Triebwerksger usche engine noise die sich mit dem Schubniveau der Triebwerke ver ndern sowie aerodynamische Ger usche airframe noise die von der Geschwindigkeit des Flugzeugs abh ngen Um diese Effekte korrekt modellieren zu k nnen schl gt Isermann eine Separation in vier Teilschallquellen vor 53 Jetstrahl und Fan als engine noise Komponenten sowie Auftriebshilfen und Fahrwerk als airframe noise Kom ponenten Jet und Fanlarm sind jeweils eine Funktion der Frequenz der Abstrahlrichtung und des Schubs Die aerodynamischen Gerausche hangen von der Geschwindigkeit und ebenfalls von der Frequenz und der Abstrahlrichtung ab Jetstrahl Fan Auftriebshilfen und Fahrwerk weisen nach die sem Modellansatz ein eigenes Schallleistungsspektrum mit separater Richtwirkung auf Die Teilschallquellenmodellierung nach dem oben
226. chen Fluggeschwindigkeitsvektor v und Horizontalebene A3 6 Geschwindigkeit v Die in der Simulation verwendeten Flugbahnen bestehen aus einer Abfolge von diskreten Raum punkten Der Abstand zwischen den einzelnen Punkten entspricht der Wegl nge welche das Flug zeug in einer Sekunde zur cklegt Jeder Flugbahnpunkt enth lt somit implizit die Momentange schwindigkeit wenn man den vorangegangenen Flugbahnpunkt ber cksichtigt F r den Flugbahn punkt n berechnet sich die Geschwindigkeit wie folgt t In 1s Vi Vn A3 7 Elevation Beta entspricht dem Winkel zwischen dem Distanzvektor r welcher vom Flugbahnpunkt t zum Immis sionspunkt zeigt und der Horizontalebene durch den Immissionspunkt Damit ist er identisch mit dem Winkel zwischen den beiden Vektoren die senkrecht auf r resp der Horizontalebene stehen Der Elevationswinkel 6 l sst sich aber auch einfach aus der Distanz r und der Flugh he h berechnen Da bei entspricht die Flugh he der z Komponente des Flugbahnpunktes sin m eine arcsin Zr wobei h t Iimz Imz ber cksichtigt Topografie nm nm Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 11 Dissertation Thomann Anhang A4 A4 Berechnungsvorschriften zus tzlich verwendeter Gr ssen A4 1 Ausbreitungsbedingungen Heutschi gibt in 45 folgendes Rezept an wie sich die Ausbreitungssituation anhand der Windge schwindigkeit der Wind
227. cherheit k 2 des Mittelwerts unter Ber cksichtigung der gewichteten Quellenstandardunsicherheiten Wie Fig 4 21 zeigt werden am Tag die Unsicherheiten von Gesamtbelastungen zu mehr als 80 von der Unsicherheit in der Beschreibung des Flugzeugs als akustische Schallquelle bestimmt Dies gilt je doch nur bei Anwendung der ungewichteten Quellenunsicherheiten oberes Diagramm von Fig 4 21 Werden die gewichteten Quellenunsicherheiten verwendet so gewinnt die Unsicherheit in der Aus breitungsrechnung an Bedeutung Sie kann je nach Station bis zu 70 der Fehlervarianz betragen Die Lage der Monitoringstandorte ist aus den Karten in Anhang A18 1 ersichtlich Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 75 Dissertation Thomann Modellunsicherheit ol NMT05 NMTO6 NMT10 NMT11 NMT1 NMTS NMT6 a NMT8 NMTOS NMTO6 NMT10 NMT11 NMT1 NMTS NMT6 NMT7 NMT8 Fig 4 21 Anteile der Ausbreitung schwarze S ulen und der Quelle rote S ulen an der kombinierten Varianz des Tagesmittelungspegels von realen Belastungszust nden an ausgew hlten Messstandorten in Genf GVA und Z rich ZRH die obere Grafik zeigt die Varianzanteile unter Verwendung der ungewichteten die untere Grafik diejenigen unter Verwendung der gewichteten Quellenunsicherheiten 4 7 Unsicherheit von Prognoseberechnungen 4 7 1 Vorbemerkung In Prognoseberechnungen sollt
228. cherheitskomponenten co Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 106 Dissertation Thomann Messunsicherheit 5 9 Fazit zur Messunsicherheit Die Messunsicherheit wird durch die verwendeten Messgerate sowie durch lokale Einflussfaktoren bestimmt Je nach Standort dominieren die lokalen Effekte Dabei gilt es zu unterscheiden zwischen Messungen die manuell durchgefuhrt und begleitet werden und Messungen die automatisch erfol gen Begleitete Messungen sind sehr gut kontrolliert Am Messort befindet sich ein Akustiker oder Mess ingenieur welcher die Messung berwacht Zudem wird das Mikrofon meist auf Masten die auf der gr nen Wiese stehen in zehn Metern H he montiert Dank dieser sehr gut kontrollierten Messbedin gungen k nnen deshalb bei begleiteten Messungen lokale Einflussfaktoren wie Fremdger usche oder Reflexionen an Geb uden verhindert oder ausgeblendet werden so dass Verf lschungen der Mes sung praktisch ausgeschlossen sind Somit sind keine Korrekturen wegen systematischer Effekte notwendig Was bleibt ist die Messunsicherheit der verwendeten Ger te Sie betr gt rund 0 5 dB Im Gegensatz dazu m ssen automatische Messanlagen ohne direkte Kontrolle durch einen Messin genieur auskommen Zudem sind die Standorte aus messtechnischer Sicht oft nicht ideal Messmik rofone werden meist dort aufgestellt wo Menschen wohnen In Wohngebieten sind die technischen
229. chneten Ereignispegeln sind teilweise erheblich Es gibt Flugzeugtypen die im Vergleich zu Messungen stark bersch tzt werden und sol che die stark untersch tzt werden Im Mittel ber alle Flugzeugtypen und Flugoperationen gesehen resultiert jedoch eine Differenz von 0 5 dB Die festgestellten Abweichungen lassen sich mehrheitlich auf die Beschreibung der Quelle im Berechnungsmodell zur ckf hren Darunter ist nicht nur der Quellenwert per se sondern haupts chlich die Zusammenfassung einzelner Flugzeugtypen zu einem akustischen Referenztyp zu verstehen Will man nun explizit bei einem bestimmten Flugzeugtyp eine Verbesserung erreichen im Sinne einer verbesserten bereinstimmung mit gemessenen Werten so gilt es einerseits den Emissionspegel zu Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 118 Dissertation Thomann Vergleich zwischen Berechnung und Messung justieren und andererseits die Typenzuordnung zu berdenken Dies l sst sich anhand von geeigne ten Messungen erreichen Will man jedoch die Abweichungen oder aber die Unsicherheit von Ge samtbelastungen reduzieren so sollte man bei denjenigen Flugzeugtypen ansetzen welche den hochsten Energiebeitrag liefern und am meisten zur erklarten Varianz beitragen Wie dabei vorzuge hen ist soll anhand nachfolgender Fig 6 7 erl utert werden A320 A320 A320 A3302 A3302 A3302 A3302 A3302 B7473 B7473 B7473 B7473 B7473 CL65 CL65 CL65
230. chnungen In Fig 4 19 und Fig 4 20 werden Belastungsberechnungen f r Z rich und Genf gezeigt die neben den Kurven gleicher Mittelungspegel zus tzlich ihre Unsicherheitsbereiche enthalten Sie werden un ter Anwendung des in Kapitel 4 5 2 beschriebenen Vorgehens berechnet In den Karten sind nur die Niveaulinien dargestellt welche einem Belastungsgrenzwert nach Schweizer Recht entsprechen vgl dazu Anhang A1 Die rot ausgezogenen Linien markieren den usseren Rand die rot gepunkteten Linien den inneren Rand der Unsicherheitsbereiche Die Linien zeigen die erweiterten Unsicherheiten gem ss Eq 3 18 Es werden die ungewichteten Unsicherheiten mit einem Erweiterungsfaktor k von 2 angewendet was einem Konfidenzniveau von 95 entspricht Die ussere rot ausgezogene Linie der Unsicherheitsbe reiche entsprechen den Belastungswerten wenn die Unsicherheiten wie in Kaptitel 3 9 2 vorgeschla gen als Vorhaltemass verwendet werden Als Erg nzung zu Fig 4 19 und Fig 4 20 werden im An hang A25 die Kurven gleicher Unsicherheiten kartografisch dargestellt Wegen der nach Schweizer Gesetzgebung tageszeitlich unterschiedlichen Berechnungs und Beur teilungsvorschriften werden die Unsicherheiten getrennt f r die Tagesbelastung von 06 bis 22 Uhr und exemplarisch f r die erste Nachtstunde von 22 bis 23 Uhr ausgewiesen Die Kartendarstellungen zei gen dass die erweiterten Unsicherheiten sowohl am Tag als auch in der Nacht die in Kapitel 3 9 3 gemach
231. chrieben sind so be wegen sich die Pegeldifferenzen mit Ausnahme von NMTO3 innerhalb der doppelten Standardunsi cherheit Der Mittelwert der Pegeldifferenzen ber alle Stationen und Jahre betr gt nach erfolgter Korrektur 0 2 dB Die Standardabweichung der korrigierten Pegelwerte reduziert sich dabei leicht im Vergleich zur Standardabweichung der unkorrigierten Im Gegensatz zu Genf fallen die Korrekturen in Z rich etwas zu stark aus Auff llig sind die Pegeldifferenzen bei NMT7 und NMT8 NMT6 welche dieselben Ab fl ge erfasst wie NMT7 zeigt eine vergleichbare Tendenz jedoch weniger ausgepr gt hnlich verh lt es sich bei NMT1 welche im Bereich desselben Abflugkorridors liegt wie NMT8 vgl dazu die Karten darstellungen in Anhang A18 1 Sowohl bei NMT1 wie auch bei NMT8 werden die Pegeldifferenzen von Jahr zu Jahr negativer Das heisst die gemessenen Mittelungspegel sind zunehmend h her im Vergleich zu den berechneten Das Jahr 2003 durchbricht diesen Trend Dort liegen die berechneten Pegel ber den gemessenen Die Ursachen daf r sind nicht gekl rt Sie werden hier auch nicht n her untersucht da sie nach dem oben definierten Zwei Sigma Kriterium nicht signifikant sind Vieles deutet aber darauf hin dass das Problem nicht bei der Messung sondern bei der Berechnung zu suchen ist Es gibt denn auch Hin weise dass wegen fehlender Angaben zum aktuellen Abfluggewicht in der Simulation die Leistungs setzung nicht korrekt ber cksic
232. chrift und die Belastungsgrenzwerte eine Einheit bilden W rde man beispielsweise in der Schweiz vom reinen Leg auf den gewichteten Leg in Form des Laen als gesetzliches Larmmass wechseln so m ssten auch die Grenzwerte neu f r Lge formuliert und unter Umst nden die Befragungsb gen der L rmwirkungsforscher neu ausgewertet werden Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 1 Dissertation Thomann Einleitung 1 4 Rechnerische Ermittlung von Fluglarm Gem ss Gesetz ist der Flugl rm in den meisten europ ischen Staaten rechnerisch zu ermitteln 36 68 Der Grund daf r liegt haupts chlich in seiner grossen Fl chenwirkung H ufig sind mehrere hun dert Quadratkilometer von Flugl rmbelastungen betroffen die sich mittels punktueller Messungen fla chendeckend nicht mehr erfassen lassen Deshalb wird die L rmbelastung weltweit in der Regel be rechnet wobei h ufig das Integrated Noise Model INM der amerikanischen Luftfahrtbeh rde FAA verwendet wird 39 78 In der Schweiz wird f r die Ermittlung des Flugl rms bei Landesflugh fen und Milit rflugpl tzen das differenziertere an der Empa entwickelte Simulationsprogramm FLULA2 eingesetzt 107 Die L rmbelastung von Regionalflugpl tzen und Flugfeldern wird mit dem PC Pro gramm IMMPAC ehem AVI88 berechnet 64 66 welches vom Bundesamt fur Zivilluftfahrt BAZL Ende der 80er Jahre in Auftrag gegeben wurde Eine bersicht und ein Vergleich der
233. chter Bericht Oliva C 1998 Belastungen der Bev lkerung durch Flug und Strassenlarm Eine Larmstu die am Beispiel der Flugh fen Genf und Z rich Duncker amp Humblot Berlin 1998 Ollerhead J B D P Rhodes et al 1999 The UK Civil Aircraft Noise Contour Model ANCON Improvements in Version 2 R amp D Report 9842 National Air Traffic Services June 1999 Ollerhead J B 1992 The CAA Aircraft Noise Contour Model ANCON Version 1 DORA Report 9120 Civil Aviation Authority 1992 Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 140 Dissertation Thomann 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 Literatur Olmstead J R G G Fleming J M Gulding et al 2002 Integrated Noise Model INM Ver sion 6 0 Technical Manual Federal Aviation Administration FAA Department of Tranpor tation Report No FAA AEE 02 01 January 2002 Olsen H K H Liasj I L N Gran ien 1995 Topography influence on aircraft noise propagation as implemented in the norwegian prediction model NORTIM SINTEF DELAB Report STF40 A95038 Trondheim April 1995 Page J A 2002 Simulation of Rotorcraft Noise including the Effects of Topography Ameri can Helicopter Society Aerodynamics Acoustics Technical Specialists Meeting San Fran cisco CA January 2002 Parkin P H amp W E Scholes 19
234. d Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 67 Dissertation Thomann Anhang A15 A15 4 Berechnungsbeispiel zur Ermittlung der Unsicherheit wegen unterschiedlicher Motorisierung Ueng Berechnete minus gemessene Ereignispegel Z rich 2001 bis 2003 alle Monitoringstationen Landung A320 Start A320 8 0 600 BTFETTTITITIL l CFM56 5 V2500A I CFMI_CFM56 J CFM56 5B4 I V2500 A1 CFM56 5 CFM56 5B4 CFMs6 5B __ W CFMI CFM56 _ CFM56 5B LE 1 CFM56 5A CFM 56 5A1 CFM56 5B4 CFM56 5 A1 CFM56 5B4 IAE V2527 IAE V2500 CFM56 5A3 CFM56 5A ZI IAE_V2527 0 CFM56 5 A1 V2527 A5 IAE V2500 Wichtung V2500A U CFMI_CFM56 _ CFM56 5B4 0 CFM56 5B CC C CFM56 5A a I Wichtung CFM56 5B EI CFM56 5A __ CFM 56 5A1 CFMI CFM56 CFM56 5B4 CFM56 5 A1 CFM56 5B4 IAE V2527 IAE V2500 CFM56 5 CFM56 5A3 IAE_V2527 CFM56 5 A1 V2500 A1 CFM56 5 CFM56 5B4 V2527 A5 IAE V2500 Start rote S ulen 3 9 3 2 0 0 0 3 5 0 0 0 CFM 56 5A1 0 9 CFM56 CFM56 5 6 4 CFM56 5A 2 9 CFM56 5 A1 3 1 CFM56 5 A1 CFM56 5A3 CFM56 5A3 Ref CFM56 5B 0 0 Ref CFM56 5B CFM56 5B4 3 3 CFM56 5B4 CFM56 5B4 2 6 CFM56 5B4 CFMI_CFM56 1 5 CFMI_CFM56 IAE_V2500 5 1 IAE_V2500 IAE_V2527 4 1 IAE_V2527 CFM_56 5A1 CFM56 i CFM56 5 f 0 CFM56 5A V2500 V2500A V2500 A1 V252
235. d b sind f r verschiedene Flugzeugtypen in Anhang A12 3 getrennt nach Start und Landung tabelliert Die Anh nge A12 4 und A12 5 zeigen weitere gra fische Darstellungen zur distanzabh ngigen A bewerteten Luftd mpfung Luftd mpfung f r A Pegel in dB Luftd mpfungskoeffizient f r A Pegel in dB km Start A320 Landung A320 Start A320 Landung A320 Fig 3 10 Parametrisierter Verlauf der Luftd mpfung und des Luftdampfungskoeffizienten f r A Pegel in Funktion der Distanz in Metern 3 4 11 Konsequenzen fur die Bestimmung der Berechnungsunsicherheit Teil 1 Jede Komponente des akustischen Modells gemass Eq 3 4 resp Eq 3 10 tragt zur Berechnungsun sicherheit bei Wie aus den vorangegangenen Kapiteln ersichtlich liefern die einzelnen Komponenten je nach Berechnungsverfahren unterschiedliche Werte was zu Differenzen in den Belastungsrech nungen fuhren kann Um zu entscheiden ob diese Abweichungen systematisch oder rein zufallig sind mussten die Modellunsicherheiten samtlicher Berechnungsverfahren bestimmt werden was den Rahmen der vorliegenden Arbeit sprengen wurde Die Ermittlung der Modellunsicherheit erfolgt des halb am ausgew hlten Beispiel von FLULA2 3 9 Zur Funktionsweise der Flugl rmberechnung mit FLULA2 3 5 1 _ Vorbemerkung Eine Flugl rmberechnung umfasst im Wesentlichen folgende Arbeitsschritte 1 Aufbereitung der Eingabedaten 2 Akustische Basissimulation 3 Be
236. d in Anhang A2 zu finden Da die einzelnen Flugbahnpositionen bei der Berechnung des zeitlichen Pegelverlaufs vom Empf nger unterschiedlich weit entfernt sind weisen die von verschiedenen Positionen ausgesende ten Schallwellen unterschiedliche Zeitverz gerungen auf Dieser Effekt wird in einer Standardsimula tion vernachl ssigt Beim sel_sim wird er jedoch ber cksichtigt so dass der Einfluss der unterschied lichen Schalllaufzeiten propagation time bei der Ermittlung des Ereignispegels abgesch tzt werden kann Kapitel 4 3 5 In der Einzelflugsimulation lassen sich aber auch Ereignispegel unter Ber ck sichtigung verschiedener Schwellenwerte berechnen sel_t10_sim sel_ts_sim Damit soll deren Wirkung analysiert und die von Monitoringstationen gelieferten Messwerte reproduziert werden 3 7 6 Wetterdaten Die Wetterdaten stammen von MeteoSchweiz MCH Es werden die Aufzeichnungen der Stationen Geneve Cointrin Z rich Kloten und Z rich verwendet Folgende Klimadaten sind verf gbar Lufttem peratur T C relative Luftfeuchtigkeit relF Luftdruck auf Stationsh he QFE hPa Global strahlung Wh m Sonnenscheindauer in Minuten Windrichtung Windgeschwindigkeit m s horizontale Sichtweite km und Grad der Bew lkung in Achteln der Himmelsbedeckung Bei Temperatur Feuchte Windrichtung und geschwindigkeit handelt es sich um Stundenmittelwerte die in einer H he von vier Metern ber dem Boden gemessen wer
237. dB Kriterium F lle 1 amp 2 so m ssen zur Berechnung von Kset Eq 5 12 und Eq 5 13 kombiniert werden Fig 5 3 Kset lt AL e in Abh ngigkeit der Differenz von Maximal und Schwellenpegel dMS Eq 5 14 k 2 5 exp 0 17 dMS f r 4dB lt dMS lt 10dB k et 2 5 exp 0 17 dMS 0 3 In dMS 0 6 f r 10 dB lt dMS lt 100dB Der Verlauf von kse gem ss Eq 5 14 entspricht der schwarz ausgezogenen Linie in Fig 5 3 Der G ltigkeitsbereich von Eq 5 14 wird auf dMS Werte zwischen 4 dB und 100 dB beschr nkt da rein rechnerisch kse in Eq 5 13 mit WS gegen unendlich geht In der Praxis kann ein solcher Fall wohl ausgeschlossen werden Die vorliegende Absch tzung von kse geht davon aus dass der untere Teil des Pegelverlaufs also die niedrigen Pegel richtig modelliert wird Da es sich dabei meist um Pegel werte handelt f r welche die Berechnung wegen der grossen Ausbreitungsentfernungen sehr unsi cher ist hat kset selbst eine Unsicherheit die jedoch vorliegend nicht n her untersucht wird 5 4 3 Wirkung der Messgerateeinstellungen auf den Mittelungspegel Die Wirkung der Messger teeinstellungen auf den Mittelungspegel wird ebenfalls anhand von Simula tionen abgesch tzt indem f r den Standort der Monitoringstationen zwei unterschiedliche Mittelungs pegel berechnet werden Die Differenz dieser beiden Pegelwerte liefert direkt einen Schatzwert fur die Korrektur des Mittelungspegels wegen unvollst ndiger Erfassung indiv
238. dMS bezeichnet werden beispielsweise in Z rich unterschiedliche Integrationszeiten verwendet vgl Tab 3 1 auf Seite 14 Messger teeinstellungen f hren zu einer unvollst ndigen Erfassung des Flugl rmereignisses und damit zu einer Unterbewertung des Ereignispegels Lae Die H he dieser Unterbewertung h ngt mass gebend davon ab wie deutlich sich das Larmereignis vom Schwellenpegel Ls abhebt Dabei sind fol gende drei F lle zu unterscheiden 1 Der Maximalpegel La max liegt oberhalb des um 4 dB erh hten Schwellenpegels Ls die Messung des Ereignispegels Lae erfolgt in der Zeitspanne ts w hrend welcher der Momentanpegel La den Schwellenpegel berschreitet 2 Die Differenz dMS zwischen Maximalpegel und Schwellenpegel ist gr sser als 10 dB die Mes sung des Ereignispegels Lae erfolgt in der Zeitspanne f w hrend welcher der Momentanpegel La den Maximalpegel um nicht mehr als 10 dB unterschreitet 3 Der Maximalpegel La max Ist gr sser oder gleich dem Schwellenpegel Ls und kleiner gleich dem um 4 dB erh hten Schwellenpegel Ls Dans Ls 4dB Fig 5 1 Fallunterscheidung wegen Schwellenkriterien bei der Messung von Maximal und Ereignispegeln Fall 1 kommt in Genf zur Anwendung In Zurich gelten die F lle 1 und 2 Der dritte Fall ist hier nicht von Bedeutung denn die Messung liefert dort keinen Ereignispegel Es wird nur ein Maximalpegel gemessen Die Messger teeinstellung verhindert i
239. da sich die verwendeten Quellendaten auf den vollkonfigurierten Endanflug bezie hen Zur Berechnung der in Fig 4 7 dargestellten Footprints kommt ein einfaches empirisches Modell zur Anwendung welches mittels Korrekturen die Richtwirkung und die Konfigurations nderungen ber ck sichtigt Die Richtwirkungskorrekturen leiten sich aus den Daten von FLULA2 ab vgl Anhang A12 2 und Anhang A14 1 Der verwendete Modellansatz zur Bestimmung der Konfigurationskorrekturen basiert auf den Erkenntnissen des Deutschen Zentrums f r Luft und Raumfahrt ber den Geschwin digkeits und Schubeinfluss auf den Schallleistungspegel 40 Die physikalischen Zusammenh nge werden in der vorliegenden Berechnung teilweise stark vereinfacht so dass die in Fig 4 7 dargestell ten Pegelwerte mit Bedacht anzuwenden sind Die angegebenen Streuungen d rften jedoch in ihrer Gr ssenordnung den im Lye zu erwartenden Pegelschwankungen entsprechen wenn anstelle der Standardberechnung dereinst Berechnungen unter Ber cksichtigung von Konfigurations nderungen m glich sind Um jedoch die Wirkung von Konfigurations nderungen auf den Leg absch tzen zu k nnen ben tigt man f r jeden am Flugverkehr teilnehmenden Flugzeugtyp Angaben zum Geschwindigkeits und Schubeinfluss auf den Schallleistungspegel Zurzeit sind derartige Informationen nur f r die A320 greifbar Zudem wird f r eine analog zu Fig 4 7 dargestellte Berechnung die Kenntnis ber die Ge schwindigkeit den Sc
240. dabei die Unsicherheit u in den Bewegungszahlen f r alle Flugzeugtypen gilt Damit l sst sich Eq 4 24 wie folgt umschreiben 2 Eq 4 30 T Us Uprog mit Un Un p Nix Ld 4 Nix 49 thas DIN 100 rb Aci k j 2 E 2 2 EI oe EI oh k j k j Der Einfluss von uy auf die Unsicherheit des Mittelungspegels h ngt stark von den typenspezifischen Unsicherheiten u ab welche energetisch gewichtet in der Komponente Umog zusammengefasst sind Im linken Teilbild in Fig 4 27 sind die Ver nderungen in der Unsicherheit des Mittelungspegels f r verschiedene Umog in Abh ngigkeit der relativen Unsicherheit der Bewegungszahlen angegeben Die Kurvenverl ufe berechnen sich durch stufenweises Erh hen der typenspezifischen Unsicherheiten uj um jeweils 1 dB von O bis 5 dB was die angegebenen Umoa Zwischen 0 0 und 1 4 dB ergibt Jk folgt u og is 64 18 9 p Geht man beispielsweise davon aus dass berechnete Tagesbelastungen in Z rich und Genf unter Verwendung von Radar und detaillierten Verkehrsdaten eine Modellunsicherheit Umog von rund 0 6 dB aufweisen und die Unsicherheit in den Bewegungszahlen 100 betr gt so verdoppelt sich die Un sicherheit des Mittelungspegel von 0 6 auf 1 2 dB vgl fett ausgezogene Linie im Teilbild links in Fig 4 27 Realistisch sind jedoch Unsicherheiten in den Bewegungszahlen zwischen 10 und 20 Prozent was die Unsicherheit im Mittelungspegel um maximal 0 1 dB erh ht und somit vernachl ssigt wer
241. dabweichung Standard Deviation der Differenzen zwischen den auf 305 Metern normierten gemesse nen und mittels Hik Koeffizienten berechneten A bewerteten Einzelereignispegeln SD ist eine Angabe zur Gute des Fits Streuung der auf 305 Meter normierten und auf Freifeldbedingungen umgerechneten Messwerte innerhalb eines vorgegebenen Winkelsegments 61 Start mit hohem Startgewicht ATOM gt 85 MTOM Start mit mittlerem Startgewicht ATOM lt 85 MTOM Polarwinkel logitudinaler Abstrahlwinkel Azimutaler Abstrahlwinkel A 60 Dissertation Thomann Anhang A14 A14 3 Grafiken zu dreidimensionaler Richtwirkung L ngsschnitt Vertikalschnitt Polare Richtwirkung f r drei verschiedene Azimutale Richtwirkung f r drei verschiedene 9 AZI 0 AZI 30 AZI 60 POL 90 POL 100 POL 110 rotsym 5 0 4 0 PTR A lt m en ae lt fa oO Q Q a 2 0 3 0 90 60 30 0 30 60 90 8 p AZIF0 AZI 30 AZI 60 A320 SVG AZI F0 AZI 30 AZI 60 MD11 SVG 60 90 120 150 8 Das Flugzeug fliegt aus dem Bild heraus Es wer den die A bewerteten Richtwirkungskorrekturen D in Abh ngigkeit des Azimutwinkels f r drei verschie dene Polarwinkel 8 gezeigt 90 entspricht dem k rzesten Abstand bla
242. dardabwei chung gleich gesetzt 37 und reduziert sich f r den Mittelwert gem ss nachfolgender Definition mit der zunehmenden Anzahl von Beobachtungen Eq 3 15 ee AMES JN JN SE ist der Standard Error Er bezeichnet in der vorliegenden Arbeit die Standardabweichung des Mit telwerts und berechnet sich aus der Standardabweichung Standard Deviation SD und der Anzahl Beobachtungen N Dabei entspricht SD der positiven Wurzel der Varianz VAR Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 40 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze Standardunsicherheiten des Typs B Meist enthalten die Messgrossen Unsicherheitskomponenten die nicht direkt aus der statistischen Analyse von Messreihen erschlossen werden konnen Sie lassen sich nur auf analytischem Wege durch Modell berlegungen bestimmen Man spricht dann von der Standardunsicherheit des Typs B Die Standardunsicherheit des Typs B ergibt sich gem ss GUM 104 aus Beitr gen die durch Beur teilung aller einschl gigen Informationen ber die Variabilit t der betreffenden Messgr sse gewonnen werden k nnen oder die durch systematische Effekte bedingt sind Gr nicher 37 liefert folgende Liste von Informationen welche Beitr ge zur Standardunsicherheit des Typs B liefern k nnen e Ergebnisse fr herer Messungen e Kenntnisse ber das Verhalten und die Eigenschaften der verwendeten Messinstrumente e Herstellerspezifikationen inklusi
243. deanflug beim Start und Steigflug e Unsicherheiten in der Modellierung der Flugwege gilt haupts chlich bei Flugwegbeschreibungen ohne Radardaten e Unsicherheit in der Modellierung der Schallquelle Schallleistung und richtungsabh ngige Schallab strahlung e Unsicherheit in der Beschreibung der atmosph rischen D mpfung bei wechselnden Temperatur und Feuchte Verh ltnissen e Unsicherheit der empirischen Zusatzd mpfung resp Unsicherheiten bei schleifendem Schalleinfall ber gr ssere Distanzen e Unsicherheiten bei Abschattung durch grossr umige Gel ndestrukturen e Unsicherheit wegen interpolierter Werte zwischen den berechneten Gitterpunkten Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 29 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze 3 6 Im akustischen Modell zur Fluglarmberechnung nicht berucksichtigte Einflussgrossen und ihre Bedeutung 3 6 1 Vorbemerkung Bei den im akustischen Modell nicht ber cksichtigten Gr ssen handelt es sich haupts chlich um Witterungseinfl sse Dabei wirkt sich der Zustand der Atmosph re einerseits direkt auf das Flugzeug als Schallquelle aus Andererseits sind die Schallausbreitungspfade und die D mpfung des Schalls abh ngig von den Temperatur Feuchte und Windverh ltnissen Neben diesen rein witterungsab h ngigen Faktoren beeinflussen grossraumige Gelandestrukturen kleinraumige Strukturen beim Empf nger sowie der Boden die Schallaus
244. dem Mittelwert der D mpfungen im Winkelbe reich von 60 bis 120 Grad die gepunkteten Seitenlinien markieren den Streubereich im Sinne einer Standardabweichung Die beiden Grafiken rechts von Fig 3 9 zeigen das von Lobsiger bem ngelte unphysikalische Verhalten beim Grenzabstand von 4500 Metern siehe oben und 65 Luftd mpfung f r A Pegel in dB Luftd mpfungskoeffizient f r A Pegel in dB km Start A320 Landung A320 Start A320 Landung A320 Fig 3 9 Mittelwerte und Standardabweichungen der Luftd mpfung resp der Luftd mpfungskoeffi zienten f r A bewertete Pegel in Abh ngigkeit der Distanz in Metern am Beispiel der A320 die Mittelwerte beziehen sich auf einen Winkelbereich von 60 bis 120 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 24 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze Die mittlere atmospharische Dampfung fur den A Pegel lasst sich in sehr guter Naherung mittels einer Potenzfunktion der folgenden Form beschreiben vgl auch 66 Eq 3 12 Arima b r Die erste Ableitung nach der Distanz r ergibt den Luftd mpfungskoeffizienten f r A Pegel in dB pro Meter Eq 3 13 Aama amp a b mr Die Diagramme von Fig 3 10 zeigen die A bewerteten Luftd mpfungen resp die Luftd mpfungs koeffizienten in Funktion der Distanz unter Verwendung der in Eq 3 12 und Eq 3 13 gegebenen Berechnungsformeln Die Koeffizienten m un
245. den 3 3 7 Konsequenzen f r die Bestimmung der Messunsicherheit Messungen k nnen durch folgende Faktoren beeinflusst oder gar verf lscht werden Mikrofone messen ausserhalb der Ger tetoleranz das heisst sie messen wegen nicht erkannter Defekte oder wegen nicht erfolgter Kalibration systematisch falsch e Messschwellen verhindern eine vollst ndige Erfassung eines einzelnen Fluglarmereignisses was sich auf die H he des gemessenen Ereignispegels Las auswirkt e Messschwellen verhindern die vollst ndige Erfassung s mtlicher Flugl rmereignisse die an einer bestimmten Messstelle w hrend eines vorgegebenen Betrachtungszeitraums stattgefunden ha ben Die unvollst ndige Erfassung der Flugl rmereignisse bewirkt eine Unterbewertung des Mit telungspegels und l sst sich anhand von schiefen Maximalpegelverteilungen zeigen vgl Anhang A19 10 e Wartungsarbeiten Defekte oder Pannen verhindern eine gen gend lange Messung zur Bestim mung von Jahresmittelungspegeln e _ Fremdger usche erh hen den gemessenen Pegel Lokale Einfl sse wie Abschirmungen durch Geb ude Reflexionen an D chern und H userfassa den oder an harten Bodenbel gen bewirken sowohl Pegelerh hungen als auch Pegelminderun gen 3 4 Akustische Modelle zur Flugl rmberechnung 3 4 1 _ Vorbemerkung Die g ngigen Modelle zur Fluglarmberechnung benutzen unterschiedliche Ans tze zur Beschreibung des Flugzeugs als Schallquelle und zur Beschreibung der Vorg
246. den Der Luftdruck ist ein Momen tanwert Sonnenscheindauer und Globalstrahlung sind ber eine Stunde aufsummierte Werte Sicht weite und Bew lkung ergeben sich durch Augenbeobachtungen Bew lkungsgrad Windgeschwindigkeit und Windrichtung werden benutzt um die Ausbreitungssitua tion zu bestimmen Es werden drei Kategorien unterschieden F rderliche hinderliche und unbe stimmte Ausbreitungsbedingungen Anhang A4 1 zeigt das Verfahren wie aus den verf gbaren Klima daten aus den Angaben ber den Sonnenstand sowie anhand der Windgeschwindigkeit in Schallaus breitungsrichtung die Ausbreitungsbedingungen bestimmt werden Der Sonnenstand ergibt sich dabei aus den astronomischen Sonnenaufgangs und Sonnenuntergangszeiten vgl Grafik in Anhang A4 1 Zur Ermittlung der Windgeschwindigkeit in Ausbreitungsrichtung wird die Richtung des Schalleinfalls ben tigt Die entsprechenden Informationen stammen aus der Einzelflugsimulation rf_out 8 von Tab 3 2 Wie daraus unter Einbezug der globalen Windrichtung und Windgeschwindigkeit die Wind geschwindigkeitskomponenten in Ausbreitungsrichtung positive Werte resp Gegenrichtung nega tive Werte bestimmt werden zeigt Anhang A4 2 Wie den Grafiken von Fig 3 16 entnommen werden kann sind mit Ausnahme von NMT4 in Z rich an allen Messstationen hinderliche Ausbreitungsbedingungen vorherrschend H Die Windgeschwindig keiten zeigen ausser bei NMT9 rote gestrichelte Linie in der Grafik rechts
247. den kann 3 Um eine bez glich Schallenergie korrekte Gewichtung zu erreichen wird eine hypothetische Flotte aus 21 Flugzeugen generiert Quellenst rke und Bewegungen sind so gew hlt dass die Anzahl der resultierenden Pegel normal verteilt ist Zus tzlich werden die realen energetischen Verh ltnisse in Genf und Z rich im Jahr 2003 ber cksichtigt rote Kurven Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 82 Dissertation Thomann Modellunsicherheit Die Unsicherheiten in den Bewegungszahlen beeinflussen jedoch nicht nur die Unsicherheit des Mitte lungspegels Sie wirken sich auch auf den Mittelungspegel selbst aus Unter Verwendung der relati ven Unsicherheiten lassen sich Korrekturen berechnen die direkt auf den Mittelungspegel anwendbar sind Eq 4 31 ky 10 Ig Ntuy 10 Ig N p N mit p Eq 4 31 gilt jedoch nur unter der Annahme einer unver nderten Flotte und unver nderten Pisten sowie Routenbelegungen Das Teilbild rechts in Fig 4 27 zeigt die Wirkung der prozentualen nde rung in den Bewegungszahlen Daraus ist ersichtlich dass eine Ver nderung von 15 eine Erh hung des Mittelungspegels um 0 6 dB resp eine Reduktion um 0 7 dB bewirkt ULeg f r verschiedene Umod Abweichungen im Leg unter Anwendung von Eq 4 30 unter Anwendung von Eq 4 31 3 0 dB 2 0 dB an 1 0 dB Do 0 0 dB 1 0 dB Le BE 2 0 dB 0 0 dB al 3 0 dB 0 20 40 60 8
248. den Simulationen realer Fl ge herangezogen vgl Tab 3 2 in Kapitel 3 7 5 Dabei entspricht sel_t10_sim demjenigen Ereignispegel welcher nur den Bereich der t Zeit abdeckt Fall 2 resp blassrot eingef rbter Bereich in den Diagrammen von Fig 5 1 sel_ts_sim dagegen bezeich net den Ereignispegel ber der Schwellenzeit t Fall 1 resp blassrote und gelbe Bereiche im mittleren Diagramm von Fig 5 1 Als Referenz dient derjenige Pegel welcher die vollst ndige Integration abbildet Er wird mit sel_sim bezeichnet gr ne rote und gelbe Bereiche Anhand dieser drei Gr ssen wird die Wirkung von Messger teeinstellungen auf den gemessenen Ereignispegel abgesch tzt indem f r jeden Einzelflug die Differenz zwischen dem schwellenunab h ngigen und dem schwellenbezogenen Lae berechnet wird Dabei bezeichnet Lae den schwellenunabh ngigen Wert sel_sim und je nach Fragestellung Lae die schwellenbezogenen Werte sel_t10_sim und sel_ts_sim Die entsprechenden Ereignispegeldiffe renzen werden nun f r s mtliche verf gbaren Einzelfl ge an den Monitoringpunkten der Flugh fen Genf und Z rich f r die Jahre 2000 bis 2003 ermittelt und in Abh ngigkeit der Differenz von berech netem Maximalpegel und standortbezogenem Schwellenpegel grafisch dargestellt Fig 5 2 zeigt die Mittelwerte dieser Ereignispegeldifferenzen je dMS Klasse von einem dB Die gr nen Vierecke im Diagramm links illustrieren die Unterbewertung des Ereignispegels wen
249. den Triebwerken unter den Fl geln tendenziell zu hoch sind 35 38 42 50 Dies bewog die SAE im Jahre 2005 zu einer Revision der AIR 1751 Sie schl gt vor einen Installationsef fekt in Funktion des seitlichen Abstrahlwinkels einzuf hren AIR 5662 96 Die SAE AIR 5662 unterscheidet nach Flugzeugen mit Propellerantrieb und Flugzeugen mit Jetan trieb Bei Propellerflugzeugen tritt kein Installationseffekt auf Fig 3 4 A Ep 0 Bei Jetflugzeugen h ngt der Installationseffekt dagegen vom Montageort der Triebwerke ab Es wird nach Flugzeugen mit den Triebwerken unter den Fl geln Wing und solchen mit den Triebwerken am Rumpf Fus un terschieden Die Formeln zur Berechnung des Installationseffekts sind in der linken Spalte von Fig 3 4 aufgef hrt Die sich ergebenden Korrekturen Eeng Sind als Zusatzpegel in Funktion des Azimutwin kels ausgestaltet Die Engine Korrekturen sind Bestandteil der Funktion zur Berechnung der lateral attenuation vgl dazu auch Kapitel 3 4 9 Das von der SAE vorgeschlagene Modell zur Ber cksichtigung des Installationseffekts liefert bei fu selage mounted aircraft Zusatzpegel zwischen 3 0 und 0 0 dB und bei wing mounted aircraft Zusatz Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 18 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze pegel zwischen 1 5 und 0 4 dB Es handelt sich um ein einfaches Modell welches nur drei Richtwir kungskategorien Fus
250. der Nachtzeit In Prognosen dagegen muss von einer Standardunsicherheit zwischen 0 9 und 1 2 dB ausgegangen werden da hier zwei zus tzliche Unsicherheitskomponenten zu ber cksichtigen sind die Unsicherheit in der Flugbahn streuung und die Unsicherheit in der Festlegung der Flugbewegungszahlen Die ermittelte Standardunsicherheit von Gesamtbelastungen umfasst sechs bis acht quantifizierbare Unsicherheitskomponenten Daneben lassen sich vier zus tzliche Komponenten identifizieren deren Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 129 Dissertation Thomann Diskussion und Schlussfolgerungen Einfluss auf die Gesamtunsicherheit nicht vollstandig geklart ist Quellenseitig handelt es sich um die Richtwirkung in azimutaler Richtung und um Anderung der Konfiguration Stellung der Auftriebshilfen und des Fahrwerks Auf Seite der Ausbreitung ist es die Bodenzusatzdampfung und die Luftdam pfung in Distanzen ber 4 5 km wo FLULA2 einen pauschalen Luftdampfungskoeffizient von 1 dB km benutzt Diese zus tzlichen jedoch bei der Bestimmung der Modellunsicherheit nicht ber cksichtigten Ein flussgr ssen k nnen unter Umst nden zu systematischen Fehlern in der Berechnung f hren Allf llige systematische Effekte lassen sich am besten erkennen wenn die Berechnungen mit unabh ngigen Referenzwerten verglichen werden Als Referenzwerte bieten sich Messungen an Dabei muss be achtet werden dass Messungen ebenfalls mi
251. der gemessene Flugl rmpegel immer auch einen Anteil des Grundger uschpegels L es enth lt Die H he dieser Kontamination h ngt dabei stark vom Grundger uschpegelabstand GGPA ab der hier als Differenz zwischen Maximalpe gel Las max und Grundgerauschpegel Les definiert ist Je h her der Grundger uschpegelabstand ist desto geringer ist die Kontamination Beispielsweise bei dem in Fig 3 1 dargestellten GGPA von 40 dB Lasmax 90 0 dB Lys 50 0 dB betr gt die Kontamination 0 0004 dB und ist somit vernachl ssigbar Wird der GGPA jedoch auf 10 dB reduziert so wird der Spitzenpegel rund 0 5 dB zu hoch gemessen Bei einem GGPA von 4 dB betr gt die Er h hung des Spitzenpegels gar 2 2 dB Zur Bestimmung der Kontamination durch Fremdger usche muss man aber den Grundger uschpegel kennen Dieser wird zwar gemessen in der Regel aber nicht publiziert Publiziert werden dagegen der Gesamtl rmpegel Leg und der Flugl rmpegel Leg Aus diesen beiden Werten l sst sich ein mittle rer Grundger uschpegel berechnen indem der Flugl rmpegel energetisch vom Gesamtl rmpegel abgezogen wird Anhang A19 3 zeigt die Resultate einer solchen Berechnung am Beispiel der Messstationen von Z rich Diese Vorgehensweise bersch tzt jedoch den Grundger uschpegel denn die Randzonen der Pegel Zeit Verl ufe gr ne S ulen in Fig 3 1 werden wegen der Messschwellen so zum Grundger usch gez hlt obwohl sie Bestandteil des Flugzeugger usches sind 3 3 9
252. die Unsicherheit der routenspe zifischen Ausbreitungsd mpfung Uat jk Eq 4 25 u In einer zweiten Stufe wird nun der Varianzanteil der Quelle dazu gez hlt worauf man die in Eq 4 24 benutzte Standardunsicherheit des mittleren Ereignispegels erh lt Eq 4 26 uy JO SU 4 6 Unsicherheit von realen Belastungszustanden 4 6 1 Darstellungsformen Bei der Quantifizierung der Unsicherheiten von Gesamtbelastungen muss unterschieden werden zwi schen realen Betriebsszenarien und Prognosen ber zuk nftige Betriebszust nde In der Schweiz muss man zus tzlich zwischen Tages und Nachtbelastungen unterscheiden Unabh ngig vom Be triebsszenario und von der Tageszeit werden die Unsicherheiten wie folgt dargestellt e Als Karten auf denen f r ausgew hlte Belastungsniveaus die Bereiche der erweiterten Unsicher heit im Sinne eines 95 Vertrauensintervalls eingezeichnet sind e Als punktgenaue Berechnungen f r die Standorte ausgew hlter Monitoringstationen Kartendarstellungen der Unsicherheiten lassen sich sowohl f r reale als auch prognostizierte Betriebs szenarien erstellen Mit Hilfe der Karten soll aufgezeigt werden ob die in Kapitel 3 9 gemachte Vor gabe wonach bei der Beurteilung von Grenzwert berschreitungen die erweiterte Unsicherheit weniger als 2 5 dB betragen soll auch wirklich eingehalten werden kann Deshalb werden auf den Karten nur diejenigen Belastungsniveaus dargestellt welche einem Belastungsgrenzwert nach Schweiz
253. die eigentlichen Standardunsicherheiten der Messung werden exemplarisch fur je funf Moni toringstationen in Genf und Zurich ausgewiesen Dabei muss unterschieden werden ob Korrekturen resp Unsicherheiten von gemessenen Einzelereignispegeln Las oder von gemessenen Mittelungspe geln Lyeg anzugeben sind Gem ss dem in Kapitel 5 2 vorgeschlagenen Konzept sind bei Ereignispe geln die Komponenten instrumentation instr setting se und contamination conta ZU ber cksichtigen Bei Mittelungspegeln kommt noch die Komponente missing miss hinzu Werden die Messungen mit Berechnungen verglichen muss zusatzlich die Messumgebung einbezogen werden was mittels der Komponente location oc geschieht 5 8 2 Korrekturen wegen systematischer Effekte Tab 5 9 zeigt eine Zusammenstellung der Pegelkorrekturen zur Kompensation systematischer Ef fekte Die Zahlenwerte sind in Fig 5 11 grafisch dargestellt wobei im Diagramm links s mtliche identifizierten Korrekturwerte einzeln und pro Messstation abgebildet sind Das Diagramm rechts zeigt die Summe der Korrekturen f r den Lae weisse S ulen und diejenige f r den Lye schwarze S ulen Die Korrekturen f r den Laes sind in Tab 5 9 mit k diejenigen f r den Lae mit kz bezeichnet Aus Tab 5 9 und Fig 5 11 wird ersichtlich dass ein gemessener Ereignispegel nur geringf gig korri giert werden muss sofern das verwendete Mikrofon richtig misst denn die Unterbewertung wegen der Messger teeinstellunge
254. dienen dazu ein Ger usch als potentielles Flugl rmereignis zu erkennen und Grundger usche zu eliminieren Gem ss DIN 45 643 sollte der Schwellenwert Ls mindestens 3 dB ber dem Grundgerauschpegel L s liegen In Zurich sind es je nach Messstation im Mittel zwischen 3 und 11 dB in Genf zwischen 5 und 7 dB vgl Anhang A19 11 Tabelle A GGPA minus dMS Z rich verwendet fixe Schwellenpegel Ls die sich von Station zu Station unterscheiden Zur Nachtzeit wer den bei einzelnen Messstellen die Schwellenpegel abgesenkt In Genf erfolgt seit Mitte 2003 eine dynamische Steuerung der Messschwellen Je nach H he des Grundger uschpegels werden keine festen sondern variable Schwellen verwendet Dies bedingt eine kontinuierliche berwachung und Bestimmung des Grundger uschpegels Fig 3 1 zeigt die wichtigsten Einstellungsparameter setup am Beispiel eines theoretischen Flugl rm ereignisses mit einem Maximalpegel von 90 dB und einem konstanten Pegelanstieg resp Pegelabfall von 2 dB pro Sekunde Die S ulen stellen den Ein Sekunden Mittelungspegel La dar Der gemessene Ereignispegel entspricht in der Grafik der energetischen Summe aller La beginnend bei 15 und en dend bei 45 Sekunden Die dazu notwendige Berechnungsvorschrift lautet n Eq 3 1 Lag 10 Ig gt 110 i 1 Lai A bewerteter Momentanpegel mit einer Integrationszeit von 1 Sekunde Ein Sekunden Mittelungspegel 98 Legende sm 4 E E 7 Lasmax Maximalpegel A bewertet mit d
255. differenzen ohne Korrektur der Messwerte Die zugeh rigen kombinierten Standardunsicherheiten berechnen sich aus den ungewichteten ortsspezifischen Modellunsicherhei ten U in Tab 4 5 auf Seite 75 und der Unsicherheit der Messkette Ujnsir Fig 6 2 dagegen zeigt die Pegeldifferenzen unter vorg ngiger Korrektur der Messwerte Es werden die Korrekturen k in Tab 5 9 auf Seite 105 verwendet Die zugeh rigen kombinierten Standardunsi cherheiten berechnen sich aus den ungewichteten ortsspezifischen Modellunsicherheiten U in Tab 4 5 sowie aus der Messunsicherheit welche in Tab 5 10 auf Seite 106 mit u bezeichnet wird Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 109 Dissertation Thomann Vergleich zwischen Berechnung und Messung Zurich 06 bis 22 Uhr Genf 06 bis 22 Uhr 2000 2001 m 2002 m 2003 2000 m 2003 Fig 6 1 Vergleich von Berechnungen und nicht korrigierten Messungen an ausgew hlten Monito ringstationen in Z rich und Genf Die S ulen zeigen die Differenzen Berechnung mi nus Messung der Tagesmittelungspegel 06 bis 22 Uhr die Fehlerbalken die kombi nierten Standardunsicherheiten der ausgewiesenen Pegeldifferenzen 2000 2001 m 2002 m 2003 gf ity TRA Fig 6 2 Vergleich von Berechnungen und korrigierten Messungen an ausgew hlten Monitoring stationen in Z rich und Genf Die S ulen zeigen die Differenzen Berec
256. disku tiert Die sich daraus ergebende Hinderniswirkung ist vor allem bei bodengebunden L rmquellen Eisenbahn und Strasse von herausragender Bedeutung Hier wird auch mittels Schallschutzw nden oder w llen aktiv versucht den Ausbreitungsweg des Schalls zu unterbrechen Dabei resultieren Einf gungsd mpfungen von typischerweise 12 dB Der Effekt kann jedoch durch Witterungseinfl sse abgeschw cht sein vgl Fig 3 14 K nstliche Hindernisse zur Unterbrechung des Schallausbrei tungswegs haben beim Flugl rm jedoch keine Bedeutung da sich die Quelle in der Regel in der Luft befindet und der Direktschall dominiert H gelkuppen stellen dagegen nat rliche Hindernisse dar welche die direkte Sichtverbindung zwi schen Larmquelle und Empfangspunkt unterbrechen was zu einer deutlichen Pegelminderung auf der zur Quelle abgewandten Seite f hren kann Beim Flugl rm trifft dies jedoch h chst selten zu da sich die Flugzeuge meist in Flugh hen befinden wo direkte Sichtverbindung zum Empf nger besteht Zu dem werden Fluganlagen in Gebieten gebaut wo An und Abfl ge nicht durch gr ssere Gel ndeerhe bungen behindert werden Deshalb entstehen auch im Endanflugbereich oder kurz nach dem Start wo sich die Flugzeuge nur in geringen H hen befinden oft nur kurzzeitige Abschirmungen 3 6 8 Reflexionen an Felsw nden und Echos in Bergt lern Ausgedehnte Felsw nde k nnen in rtlich begrenzten Gebieten zu h rbaren Reflexionen f hren In der R
257. duziert was als cut back bezeichnet wird Dabei ist die H he dieser Reduktion abh ngig von der beim Start gesetzten Leistung Die unterschiedliche Leis tungssetzung wird in der Simulation bei rund einem Drittel der Flugzeugtypen mittels einer Richtcha rakteristik f r full power in FLULA2 mit SFT bezeichnet und einer Richtcharakteristik f r derated power SVG modelliert Der Cut Back wird mittels pauschaler Pegelkorrekturen die sich aus Messun gen ableiten lassen ber cksichtigt Angaben zu deren Unsicherheit fehlen Es wird vereinfachend angenommen dass Variationen der Leistungssetzung w hrend des Starts in den Unsicherheitskom ponenten Usour UNd Uas FESP Ueng enthalten sind Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 58 Dissertation Thomann Modellunsicherheit Simulationen des Deutschen Zentrums fur Luft und Raumfahrt DLR und Untersuchungen der NASA weisen jedoch darauf hin dass gerade das Fahren der Klappen und des Fahrwerks verbunden mit kurzzeitigen Anpassungen beim Schub ausserhalb des Endanflugbereichs lokal zu Veranderungen im Ereignispegel von mehreren Dezibel fuhren kann 44 47 89 Fig 4 7 illustriert diesen Sachver halt Es wird eine Simulation unter Berucksichtigung der Konfigurationsanderungen im Landeanflug mit einer FLULA Standardberechnung verglichen In Fig 4 7 ist ein Anflugverfahren dargestellt welches als ow drag low power LDLP bezeichnet wird Es umfasst mehre
258. e Daten zur Analyse von Messungen und Berechnungen 3 7 1 Vorbemerkung Unabh ngige Daten werden gebraucht um die Berechnungen zu berpr fen resp zu validieren und um systematische Effekte sowohl in den Messungen als auch in den Berechnungen zu erkennen Mittels der Daten wird untersucht ob sich unter Ber cksichtigung der Mess und Modellunsicherheiten allf llige Abweichungen zwischen Messung und Berechnung erkl ren lassen Es wird aber auch ge zeigt wie sich verschiedene Faktoren wie Temperatur Feuchte Windgeschwindigkeit Richtwirkung etc auf die Pegeldifferenzen auswirken Solche und hnliche Abh ngigkeiten geben dann Hinweise zur Verbesserung des Modells oder liefern Begr ndungen f r auftretende systematische Abweichun gen F r entsprechende Analysen stehen folgende Daten zur Verf gung e Akustische Messungen an Monitoringstationen automatische Messungen e Eigene akustische Messungen begleitete und direkt kontrollierte Messungen e Belastungsrechnungen von Flugbetriebszenarien Jahresbelastungen e Punktgenaue Simulationen ausgew hlter Einzelfl ge Einzelflugsimulationen e Wetterdaten 3 7 2 Akustische Messungen an den Monitoringstationen automatische Messungen Es stehen rund 3 5 Millionen akustische Messungen von identifizierten Einzelflugen zur Verf gung Sie stammen von den automatischen Messstationen der Flugh fen Z rich und Genf Neben den Ein zelwerten existieren pro Messstation auch Summenpegel in
259. e bei bodennaher Schallausbreitung die laterale resp azimutale Schallabstrahlung und die Modellierung der Leistungssetzung als die wichtigsten Einflussfaktoren Die letzten zwei glei chen sich in Jahresmittelbetrachtungen unter bestimmten Voraussetzungen aus 7 2 Umgang mit Unsicherheiten Seit fast zwanzig Jahren verlangt die Larmschutzverordnung in der Schweiz bei larmigen Aussenanla gen die Erstellung von Larmbelastungskatastern Seit 2000 gilt dies auch fur zivile Flughafen wie Genf und Zurich Die EU hat inzwischen nachgezogen und verlangt ebenfalls dass Larm in Karten darge stellt und Aktionsplane erstellt werden 33 Diese Karten haben grosse planerische und rechtliche Auswirkungen In der Schweiz sind die Karten selbst nicht rekursf hig die daraus abgeleiteten Mass nahmen k nnen aber vor Gericht angefochten werden Deshalb ist es von Interesse zu wissen wie genau die Gebietsgrenzen in Katastern festgelegt resp wie vertrauensw rdig die dargestellten Be lastungskurven sind Die qualitativen Begriffe Genauigkeit und Vertrauen lassen sich bekanntlich mittels statistischer Me thoden durch einen quantitativen Wert beschreiben der als Standardunsicherheit bezeichnet wird Mit dem Begriff der Unsicherheit will man zum Ausdruck bringen dass das Ergebnis selbst unsicher und nur eine Sch tzung f r die wahre aber unbekannte Belastung ist Unter bestimmten Voraussetzungen l sst sich mit Hilfe der Unsicherheit eine Aussage dar ber machen
260. e coeff h ngt von der Unsicherheit in der Distanzmes sung durchs Radar und von der Unsicherheit in der H henmessung ab Sie wird approximativ mit 750 m dB festgelegt 1000 2000 3000 4000 0 1000 2000 3000 4000 0 1000 2000 3000 4000 m m m Fig 4 15 Unsicherheitskomponenten der Ausbreitungsd mpfung in Funktion der Distanz Eq 4 22 ist eine vereinfachte Schreibweise von Eq 4 21 und soll prim r die Berechnung der Unsicherheit von Gesamtbelastungen erleichtern Sie l sst sich durch die Quellenunsicherheit erwei tern indem ein neuer Summand eingef hrt wird Somit kann man die Gesamtunsicherheit des Ereig nispegels f r jedes Referenzflugzeug wie folgt beschreiben 2 coeff Eq 4 23 ur r Ce us I c er p r q Die Konstante C ist in Anhang A17 tabelliert Dort werden zwei Konstanten aufgef hrt C7 f r ungewichtete und C2 f r gewichtete Quellenunsicherheiten Letztere ber cksichtigt die Auftretens h ufigkeit zugeordneter Flugzeug und Triebwerktypen vgl Kapitel 4 3 3 und Kapitel 4 3 8 Weiss man nichts ber die Zusammensetzung der Flugzeugflotte so muss C7 in Eq 4 23 eingesetzt wer den Die Ber cksichtigung der Quellenunsicherheit hebt die Kurve der distanzabh ngigen Ausbrei tungsunsicherheit an Fig 4 16 zeigt diesen Zusammenhang 1000 2000 3000 4000 1000 2000 3000 4000 1000 2000 3000 4000 m m m Fig 4 16 Modell der typenspe
261. e definierte bergangsh he beim Start wird der Pegel reduziert Damit wird die Leistungsreduktion beim bergang von take off power auf climb power simuliert Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 27 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze Die Aneinanderreihung aller am Empfangspunkt berechneten Pegel ergibt schliesslich den zeitlichen Pegelverlauf Da die Verweildauer der Quelle in jeder Flugbahnposition genau eine Sekunde betr gt entspricht jeder Momentanpegel einem Ein Sekunden Mittelungspegel sofern man die Retardierung durch die Laufzeit vernachl ssigt Die Ermittlung des Pegel Zeit Verlaufs ist somit identisch mit dem Verfahren welches bei einer akustischen Messung angewendet wird vgl Kapitel 3 3 3 Die oben beschriebene Berechnung wird f r jede Flugroute und jeden darauf verkehrenden Flug zeugtyp ausgef hrt Je nachdem in welcher Form die Flugbahnen vorliegen gelangen folgende zwei Konzepte zur Anwendung e Einzelflugsimulation In der Einzelflugsimulation werden die aus Radardaten generierten individuellen Flugbahnen ein zeln durchgerechnet Jede dieser Flugbahnen durchl uft dabei die oben skizzierte Simulations sequenz Auf diese Weise wird f r s mtliche ausgew hlten Einzelfl ge der akustische Fussab druck footprint berechnet Die Footprints werden anschliessend energetisch gemittelt Man er h lt auf diese Weise die normierte Belastungsmatrix eines be
262. e der integrierten t Verteilung von Student SES AL SD Teststatistik t u SE US Useas SE gt u AL calc meas N AL Bei t lt t a m wird Ho angenommen ansonsten gilt Ha a 0 90 a 0 80 a 0 70 a 0 60 a 0 50 a 0 40 a 0 30 a 0 20 1 0 158 0 325 0 510 0 727 1 000 1 376 1 963 3 078 6 314 12 706 31 821 63 656 2 0 142 0 289 0445 0617 0 816 1 061 1 386 1 886 2 920 4 303 6 965 9 925 3 0 137 0 277 0 424 0 58 0 765 0 978 1 250 1 638 2 353 3 182 4 541 5 841 4 0 134 0 271 0 414 0 569 0 741 0 941 1 190 1 533 2 132 2 176 3 747 4 604 5 0 132 0 267 0 408 0 59 0 27 0920 1 156 1 476 2 015 2373 3 365 4 032 6 0 131 0 265 0404 0 53 0 718 0 906 1 134 1 440 1 943 2 447 3 143 3 707 7 0 130 0 263 0402 0549 0 711 0 896 1 119 1 415 1 895 2 369 2 998 3 499 8 0 130 0 262 0 399 0 46 0 706 0 889 1 108 1 397 1 860 2 306 2 896 3 355 9 0 129 0 261 0 398 0 543 0 703 0 8838 1 100 1 383 1 833 2 262 2 821 3 250 10 0 129 0 260 0 97 0 542 0 700 0 79 1 093 1 372 1 812 2 228 2 764 3 169 11 0 129 0 260 0 296 0 540 0 97 0 87 1 088 1 363 1 796 2 201 2 718 3 106 12 0 128 0 259 0 95 0 39 0695 0873 1 083 1 356 1 782 2 179 2 681 3 055 13 0 128 0 259 0394 0538 0694 0 870 1 079 1 350 1 771 2 160 2 650 3 012 14 0 128 0 258 0393 0537 0692 0868 1 076 1 345 1 761 2 145 2 624 2 977 15 0 128 0 258 0 393 0 536 0 691 0 866 1 074 1 341 1 753 2 1931 2 602 2 947 16 0 128 0 258 0 9 0 535 0690 0 865 1 071 1 337 1 746 2 120 2 583 2 921 17 0 128 0 257 0 29 0 534 0689 0863 1 069
263. e p 60 i PA in u ul i A Ont LL wit a T 1 50 5 FH h 1 a a vy f Par w a w toO 10 0 f Av 7 1 wv yn Vim wf hy P 40 be z a Yu N a via v Nas J wet i 50 pe rn wp vu i bes u 30 LEBT ae 20 00 9 7 ar a 10 5 0 0 365 Tage e Einzelflugsimulation MCH B 30 C 2 25 C 4 2 o 20 C REES ENTER RENTE T a REITEN EEE S Q o o 15 C N t Oi dea 6s Caen bead etmek ee he eek en a a eka eos ee a 5 10 C 4 D SS 5 C 5 ee septa SINE E EENE E N AE g4 0 C 5 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Nummer des Monats im Jahr e Einzelflugsimulation MCH C 30 C 2 25 C 4 De ee er eee ener ee Aan ae Geeks ae teak ES ene die ea Q THEAS EOE E E E een E T ES E O EA WESER S ER ae E iD 2 15 C _ e _g ee loaned eeu kecee a a 10 E 10 C 7 go bn 3 Dr E 5 C 2 Be 4 0 C 5 C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Tagesstunde A Jahresganglinien der Temperatur der relativen und absoluten Feuchte Tagesmittelwerte der Jahre 2000 bis 2003 B Monatsganglinien der Temperatur Mittelwerte und Standardabweichung je Monat in den Jahren 2000 bis 2003 C Tagesganglinien der Temperatur Mittelwerte und Standardabweichung je Tagesstunde der Jahre 2000 bis 2003 In B und C sind zus tzliche die Ganglinien eingezeichnet welche der statistischen Auswahl der Flugbahnen f r die Einzelflugsimulation entsprec
264. e und u f r L eg was beim Vergleich mit berechneten Werten notwendig ist so er gibt sich eine Standardunsicherheit zwischen 0 8 und 0 9 dB Die Standardunsicherheit des Mitte lungspegels ist jeweils praktisch identisch mit demjenigen des Ereignispegels weil Umiss sehr gering ist und im Falle der untersuchten Stationen keinen Einfluss auf die Gesamtunsicherheit hat Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 105 Dissertation Thomann Messunsicherheit Die Unsicherheitskomponenten User Uconta Uloc UNA Umiss Varlieren von Messstandort zu Messstandort Bei jedem der vorliegend untersuchten Stationen tragen sie immer mehr als 50 zur kombinierten Fehlervarianz bei vgl Diagramm rechts von Fig 5 12 Im Mittel sind es 58 Somit sind die Unsicherheiten der verwendeten Pegelkorrekturen ein wesentlicher Faktor bei der Bestimmung der Messunsicherheit Tab 5 10 Komponenten der Messunsicherheit f r ausgew hlte Messstationen in Genf und Z rich gerundete Werte Kompo NMT1 NMTS NMT6 NMT7 NMT8 NMT03 NMTOS NMTO6 NMT10 NMT11 nenten Uinstr Uset Uconta Umiss u loc U y Unst Uset Usonta vgl Eq 5 4 U2 y Uinstr Ft User Uconta T TATA vgl Eq 5 5 U3 y Vina ji TR Usonta Une vgl Eq 5 7 U4 y Us str Uset T Messe Umiss T Une vgl Eq 5 9 E instr E set M conta E instr E set E conta W loc miss WQ co co FE 2 2 2 z Z Z Fig 5 12 Varianzanteile der Messunsi
265. eau von 95 darf die Standardunsicherheit der berechneten Pegel je nach Tageszeit 0 75 dB resp 1 25 dB nicht bersteigen wenn die vorgeschlagenen Grenzunsicherheiten von 1 5 dB und 2 5 dB gelten sollen Diese Standardunsicherheiten lassen sich bei realen Belastungs berechnungen mit FLULA2 einhalten bei Prognosen dagegen nicht Prognosen erf llen die Vorgaben nur wenn das Konfidenzniveau auf etwa 90 reduziert wird Wie oben anget nt und in Kapitel 3 9 3 gezeigt lassen sich Grenzunsicherheiten aus dem Schema rechtsg ltiger Belastungsgrenzwerte ableiten Bei der Festlegung des Konfidenzniveaus dagegen spielen politische sowie juristische berlegungen eine Rolle Was bez glich Irrtumswahrscheinlichkeit noch tolerierbar ist sollte juristisch begr ndet und auf politischer Ebene entschieden werden Die Grenzunsicherheiten sollten aber auf einem Konfidenzniveau beruhen welches von den verwendeten Berechnungsverfahren eingehalten werden kann vgl obiges Beispiel Wie die vorliegende Arbeit zeigt ist dies bei Anwendung von FLULA2 auf einem Konfidenzniveau zwischen 90 und 95 m g lich was einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5 bis 10 entspricht ber die Notwendigkeit von Grenzunsicherheiten kann man geteilter Meinung sein Mit deren Festle gung werden aber Qualit tsstandards sowie Toleranzgrenzen gesetzt Einerseits d rfen die verwen deten Berechnungsverfahren die Grenzunsicherheiten auf einem vorgegebenen Konfidenzniveau nicht berschr
266. ede kommen Der Vergleich zwi schen gemessenen und berechneten Werten ist dabei wichtig um systematische Effekte zu erkennen und damit die Grenzen resp die Anwendungsbereiche des einen oder anderen Verfahrens aufzuzei gen Daraus sollen Empfehlungen bez glich Verbesserungen in den Berechnungsmodellen oder Messverfahren abgeleitet werden Sind die Berechnungsunsicherheiten inkl allf lliger systematischer Effekte quantifiziert soll eine Karte der Unsicherheiten erstellt werden Anhand dieser lassen sich die m glichen Auswirkungen und Konsequenzen der Berechnungsunsicherheiten auf den Grundbesitz sowie die Orts und Regionalplanung erkennen Dabei soll die Frage diskutiert werden wie gross die Berechnungsunsicherheiten sein d rfen damit eine gesetzeskonforme Beurteilung der L rmbelastung berhaupt noch m glich ist Zudem sollen Vorschl ge erarbeitet werden wie beispielsweise Pla nungsbeh rden oder Gerichte die Unsicherheiten in ihren Entscheiden ber cksichtigen k nnen Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 6 Dissertation Thomann Ziele und Abgrenzung der Arbeit 2 3 Systemabgrenzung 2 3 1 Definition Unsicherheit Als Unsicherheit wird in Ubereinstimmung mit dem Guide of the Expression of Uncertainty in Measure ment GUM 104 ein dem Ergebnis zugeordneter Parameter verstanden der die Streuung der Werte kennzeichnet die vernunftigerweise der Messgr sse zugeordnet werden k nnen Dieser b
267. edigend mittels des FLULA2 Ansatzes berhaupt nicht abbilden vgl Teilbild rechts Nun stellt sich aber die Frage welchen Einfluss eine unterschiedliche Anzahl Flugstrecken und eine abweichende Gewichtung der Unterstrecken auf den resultierenden Ereignispegel haben Zuerst gilt es jedoch zu kl ren ob reale Flugbahnstreuungen mittels idealisierter Flugbahnen berhaupt abgebil det werden k nnen Dazu werden mehrere Vergleichssimulationen durchgef hrt in denen die Anzahl der Flugspuren und die Anzahl der H henprofile je Flugspur variieren und mit einer Referenzbelas tung verglichen werden Als Referenz dient die Simulation unter Verwendung s mtlicher Flugbahnen w hrend eines Jahres Fig 4 24 enth lt die wichtigsten Resultate der Vergleichssimulationen Die Niveaulinien schwarz entsprechen der Referenzbelastung Die Konturen rot gepunktete Linien resp Farbgradienten zei gen die Abweichungen unter Verwendung der in den Grafiken von Fig 4 22 dargestellten idealisierten Flugspuren und aufgef hrten prozentualen Anteile Die statistischen Angaben beziehen sich auf Git terpunkte mit Pegelwerten gr sser oder gleich 80 dB wobei die Maschenweiten 100 Meter betragen Im Mittel ist die Abweichung zwischen idealisiertem Verfahren und Einzelflugsimulation null Die Streuung der Pegeldifferenzen betragt an den Gitterpunkten innerhalb der 80 dB Kurve rund 0 5 dB unabh ngig davon ob eine drei oder f nf Flugbahnen verwendet werden Gerade i
268. edlichen Quellenst rke in den un terschiedlichen Ans tzen f r die Luftd mpfung der seitlichen D mpfung und in der Modellierung der Leistungsreduktion nach dem ersten Steigflug Die Behandlung dieser Themen erwies sich aus politischen Gr nden als schwierig so dass die CAEP ihre Aktivit ten in diesem Bereich einstellte Die europ ischen Mitglieder von Model 1 f hrten die Arbeiten unter dem europ ischen Fl gel der ICAO der ECAC European Civil Aviation Conference fort indem die Revision der Berechnungsanleitung DOC 29 24 dem Schwesterdokument zum Circu lar 205 48 in Angriff genommen wurde Die Erfahrungen aus den Modellvergleichen f hrten dazu dass zus tzlich zur aufdatierten Modellbeschreibung Volume 2 26 eine neue umfangreiche Benutzeranleitung entstand Volume 1 25 Die Kernbotschaft dieses Application Guide ist dass auch das ideale Programm falsche Ergebnisse liefert wenn die Eingabedaten in Bezug auf Flugwege Leistungsannahmen Flugzeugtypen etc falsch sind Es ist geplant in einem dritten Band Volume 3 die Validierung von Modellen anhand von Messungen zu beschreiben Die Arbeiten dazu sind aus verschiedenen Gr nden ins Stocken geraten Im Rahmen der beschriebenen Modellvergleiche untersuchte die Empa die Abweichungen zwischen FLULA2 und INM 6 0 f r diverse Situationen mit den genau gleichen Eingabedaten 32 Es zeigte sich dass FLULA2 aus den folgenden Gr nden tendenziell ein bis zwei Dezibel lauter
269. efundener Formeln beschrieben die teilweise auf Messungen von Parkin amp Scholes sowie Wiener amp Keast zur ckgehen 81 82 111 Sie haben folgende Grundstruktur Eq 3 Aaaa SP A Z T s wobei S Frin Dabei ist s die k rzeste Distanz slant distance zwischen Larmquelle und Empfangspunkt Der Faktor A beschreibt den abnehmenden Einfluss der Zusatzd mpfung mit zunehmendem H henwinkel s entspricht der maximalen D mpfung welche bei Hohenwinkeln von 0 auftritt Fig 3 7 zeigt das Produkt dieser beiden Komponenten in Abh ngigkeit des H henwinkels und der seitlichen Distanz f r vier verschiedene Berechnungsverfahren Die zugeh rigen Berechnungsvorschriften sind in Anhang A12 6 gegeben Dort werden in Erg nzung zu Fig 3 7 zus tzlich die Verfahren IMMPAC und INM 6 0 aufgef hrt AzB 6 FLULA2 107 Noisemap 78 SAE AIR 5662 96 6 Fus 12 12 Fig 3 Zusatzdampfung in dB fur verschiedene Hohenwinkel in Abhangigkeit der Distanz zwi schen Quelle und Empfanger bei der AZB werden die Dampfungen fur verschiedene Ty pengruppen rot sowie ein Mittelwert schwarz angegeben die Grafik der SAE AIR 5662 zeigt die D mpfung ohne Installationseffekt schwarz und mit Installationseffekt fur Triebwerke die am Heck montiert sind Fus 0 Fus 6 Fus 12 Wie bereits in Kapitel 3 4 5 erwahnt wird in der SAE AIR 5662 der Installationseffekt zur s
270. egel ist aber der durch Reflexionen erzeugte Pegel wegen dem l ngeren Ausbreitungsweg und wegen der unvollst ndigen Reflexion wesentlich tiefer als der Pegel des Direktschalls Die Reflexio Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 33 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze nen k nnen zwar vor Ort gut h rbar sein der resultierende Pegel wird aber praktisch ausschliesslich vom erheblich lauteren Direktschall bestimmt Dasselbe gilt f r Echos In Talkesseln tritt gerade bei Starts oftmals diffuses Echo auf welches ber Minuten anh lt und auch ber diese Zeit h rbar bleibt Auch hier ist der durch Echos resultierende Pegel wesentlich tiefer als der Pegel eines direkten berflugs Reflexionen und Echos lassen sich im Prinzip wie Fremdger usche behandeln Je n her ihr Pegel dem des Direktschalls kommt desto h her ist die Kontamination vgl Kapitel 5 5 Theoretisch wa ren Pegelerh hungen von mehreren Dezibel m glich In Realit t werden sie sich aber bei wenigen Zehntel Dezibel bewegen 3 6 9 _ Kleinr umige Effekte beim Empf nger Flugl rmprogramme berechnen den Empfangspegel auf der gr nen Wiese Reale Empfangspunkte befinden sich jedoch in berbauten Gebieten wo kleinr umige Effekte beim Empf nger wie Abschir mungen durch Geb ude Reflexionen an D chern an H userfassaden oder an harten Bodenbel gen den Immissionspegel stark beeinflussen Massgebend f
271. egen der Nichtber cksichtigung der realatmosph rischen Bedingungen ergibt Wirkung der Zusatzd mpfung in Abh ngigkeit des H henwinkels und der Distanz r bei Detektion des Maximalpegels die Rhomben zeigen die Mittel werte der Pegeldifferenzen Berechnung minus Messung mit und ohne FLULA Zusatzd mpfung die Fehlerbalken entsprechen dem Standard Error SE SE SDAN N ist die Anzahl Werte Absolute Unsicherheit in der Modellierung der Schallausbreitungsvorg nge und Varianzanteile der Hauptunsicherheitskomponenten am Beispiel der A320 beim Start Unsicherheitskomponenten der Ausbreitungsd mpfung in Funktion der Distanz Modell der typenspezifischen Unsicherheit in Funktion der Distanz Wirkung der Unsicherheit im Quellenteil rote gestrichelte Linien und im Aus breitungsteil schwarze fein ausgezogene Linien auf die Gesamtunsicherheit der Modellrechnung u Anteile der Quelle rote gestrichelte Linien und der Ausbreitung schwarze fein ausgezogene Linien an der kombinierten Varianz Flughafen Z rich Tages und Nachtbelastung inklusive des erweiterten Unsicherheitsbereichs k 2 p 95 unter Verwendung der ungewichteten Quellenunsicherheiten Flughafen Genf Tages und Nachtbelastung inklusive des erweiterten Unsicherheitsbereichs k 2 p 95 unter Verwendung der ungewichteten Quellenunsicherheiten Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann 57 58
272. ehmender Distanz ab Die Maxima im Bo deneffekt bilden sich sowohl bei weichem als an en auch bei hartem Bodenbelag erst nach Errei Seitliche Distanz m chen des Pegelmaximums aus Fig 3 12 Vergleich zwischen Bodeneffekt und Boden Zusatzd mpfung am Beispiel eines idealisierten Flugl rmereignisses geradliniger Uberflug A320 in 305 Metern mit einer Geschwindigkeit von 160 Knoten 3 6 6 Wind und Temperaturgradienten Wind und Temperaturgradienten in der Atmosph re ergeben unterschiedliche Schallgeschwindigkei ten in Funktion der H he was zu gekr mmten Schallausbreitungspfaden f hrt vgl Fig 3 13 und Fig 3 14 In 29 wird eine Einsch tzung der Wirkung von Temperaturgradienten auf die Schallausbrei tung gegeben Es werden folgende Feststellungen gemacht e Tags ber nimmt die Schallausbreitungsgeschwindigkeit bei direkter Sonneneinstrahlung mit zunehmender H he ab so dass hinderliche Ausbreitungsbedingungen entstehen vgl Fig 3 13 Grafik links Bei bodennahen Quellen k nnen sich ab Abst nden von einigen hundert Metern Schattenzonen ausbilden f r welche die Immissionspegel im Vergleich zur neutralen Schichtung eine zus tzliche D mpfung von 20 dB A und mehr erfahren Mit zunehmender Quellenh he ver gr ssert sich die Entfernung ab der eine Schattenzone entsteht So ist bei einer Quellenh he von 100 Metern der Empf nger erst ab einem Abstand von rund einem Kilometer im Schallschatten Bei ein
273. eid kann nicht durch den Akustiker sondern er muss im Kontext der richterlichen aber auch beh rdlichen Praxis gef llt werden Bei der Festlegung des Konfidenzniveaus spielen aber auch technische Belange eine Rolle denn die Grenzunsicherhei ten sollten auf dem vorgegeben Konfidenzniveau von den verwendeten Berechnungsverfahren auch eingehalten werden k nnen Die zugeh rigen Grenzwertschemata sind in Anhang A1 zu finden Die Prozentangaben beziehen sich auf die Werte in Tab 3 3 wo die Erweiterungsfaktoren mit den zugeh rigen Konfidenzniveaus angegeben sind Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 47 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze Bevor Erweiterungsfaktor und Grenzunsicherheiten festgelegt werden muss deshalb gepruft werden ob die Berechnungsverfahren uberhaupt in der Lage sind die geforderten Werte einzuhalten Dazu wird die Berechnungsunsicherheit resp Modellunsicherheit Ucar ben tigt welche im nachfolgenden Hauptkapitel 4 bestimmt wird Dabei ist nicht auszuschliessen dass verschiedene Berechnungsver fahren sehr hnliche Modellunsicherheiten aufweisen jedoch unterschiedliche Mittelungspegel liefern Wenn mehrere Verfahren zur Beurteilung von Grenzwert berschreitungen eingesetzt werden muss deshalb sichergestellt werden dass die auftretenden Differenzen in den Mittelungspegeln nicht sys tematisch sind Dies l sst sich nur mittels unabh ngiger Refer
274. eignispegel TT Zahl PI 3 1416 L ngenkoordinate auf der Senkrechten zur Flugstrecke in Metern p Dichte des Mediums kg m O Standardabweichung der Grundgesamtheit p Lateraler azimutaler Abstrahlwinkel Grad vgl Anhang A3 1 Pp Schallausbreitungsrichtung m Totzeit in Sekunden Zeitspanne w hrend welcher bei der Messung ein Ger usch weder zum Flugl rm noch zum Hintergrundger usch gez hlt wird Q Temperatur der Luft in Kelvin Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 154 Dissertation Thomann Abkurzungen und Symbole Andere Symbole D Energetische Addition zu Korrigierter Wert u gemittelter Wert 7 gewichteter Wert Ji Normalverteilung Dreieckverteilung Rechteckverteilung Bi Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 155 Dissertation Thomann Figuren und Tabellenverzeichnis Figurenverzeichnis Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig 2 1 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 3 10 3 11 3 12 Ergebnis der von der Arbeitsgruppe Model 1 der CEAP Untergruppe der ICAO f r einen modellhaften Flughafen durchgef hrten Vergleichsberechnun gen mit verschiedenen l nderspezifischen Berechnungsverfahren f r Flugl rm oben die mit den Programmen berechneten 55 dB Niveaulinien f r Starts un ten die dazugeh rigen Flugspuren Pegel
275. eil der erfassten Flugl rm ereignisse weisse S ulen Gr ssenachse links und Energieanteil schwarze S ulen Gr ssenachse rechts die zugeh rigen Werte sind in Anhang A19 7 gegeben 5 6 3 Korrektur des Mittelungspegels in Abh ngigkeit der Erfassungsrate In Abh ngigkeit der Erfassungsraten wird ein Korrekturwert berechnet welcher die fehlenden Flug larmereignisse im Mittelungspegel kompensiert Der Korrekturwert wird mit Kmiss bezeichnet Er ergibt sich aus den verf gbaren Messwerten indem daraus ein Mittelungspegel ermittelt wird welcher nicht nur die erfassten sondern s mtliche Flugbewegungen ber cksichtigt Dabei wird unter Anwendung des im vorangegangenen Kapitel 5 6 2 beschriebenen Korrekturverfahrens pro Typ und An resp Ab flugrichtung die fehlende Schallenergie bestimmt und zu einem Mittelungspegel der nicht erfassten Flugl rmereignisse aufsummiert m n a Eq 9 22 Eaim 10 an bs 1 p 1 00 hass 10 de je 1 j I Index fur An und Abflugrichtung j Index f r Typ to Bezugszeit von einer Sekunde F Betrachtungszeit in Sekunden vgl Tabelle in Anhang A2 4 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 100 Dissertation Thomann Messunsicherheit Addiert man diesen Pegelwert energetisch zum gemessenen so erh lt man eine Sch tzung fur den tats chlichen Mittelungspegel Der gesuchte Korrekturwert kmiss ergibt sich dann aus der Differenz des tats chlich
276. eine symmetrische Ver teilung und bewegen sich zwischen 4 m s Ausbreitungsbedingungen Windgeschwindigkeiten in Ausbreitungsrichtung Mitwind Fig 3 16 Auftretensh ufigkeit von f rderlichen F hinderlichen H sowie unbestimmten U Ausbreitungsbedingungen S ulengrafik links und prozentuale Anteile der Windge schwindigkeit in Schallausbreitungsrichtung positive Werte bezeichnen Mitwindsituatio nen negative Werte Gegenwindsituationen f r Messstandorte in Z rich und Genf wei tere Erl uterungen siehe Text Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 38 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze In den Anh ngen A18 3 bis A18 6 sind die mittleren Wetterbedingungen in Genf und Z rich fur die Jahre 1998 bis 2003 sowie die Wetterbedingungen wahrend der Messkampagnen wieder gegeben Die Jahresmittelwerte in Genf und Zurich entsprechen beinahe Standardbedingungen denn das Jah resmittel der Lufttemperatur bewegt sich zwischen 9 5 und 11 8 C dasjenige der relativen Feuchte zwischen 68 und 79 Prozent Uber das Jahr gesehen schwanken Temperatur und Feuchte jedoch stark Fig 3 17 zeigt die Auftretenshaufigkeiten von Feuchte und Temperatur fur die Jahre 2000 bis 2003 getrennt fur Tag und Nacht Die zugeh rigen Zahlenwerte sind in Anhang A18 5 gegeben Daraus ist ersichtlich dass sich die Temperaturen in der Regel zwischen 0 C und 20 C die
277. eit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 4 Dissertation Thomann Anhang A2 A2 Berechnungsvorschriften akustischer Gr ssen A2 1 Schallintensit t und Schallleistung Die Schallintensit t ist eine grundlegende Gr sse in der Akustik und ist definiert als das Produkt von Schalldruck p und Schallschnelle v Die Intensit t beschreibt die in der Schallwelle enthaltene Leis tung pro Fl cheneinheit und hat die Einheit Watt pro Quadratmeter F r eine ebene fortschreitende Welle l sst sich die Intensit t auch durch p oder v alleine ausdr cken ja psi v p c p c p Dichte des Mediums kg m c Schallgeschwindigkeit im Medium m s F r den Intensitatspegel L wird die Intensit t bezogen auf Ip 10 W m 1 Picowatt m L 10 di Ip Da der Schalldruckpegel L auf po 20 uPa bezogen wird ergibt sich die folgende Beziehung zwi schen den Pegeln von Schalldruck L und Schallintensit t L pP p p p L 10 lg 10 Ig 10 Igl 10 lg L L i A Pi p p p C lo _ po Bezugsschalldruck 2 10 Pa 20 uPa Io Bezugsintensitat 10 W m 1 Picowatt m Der Pegel L ist die Impedanzanpassung Er h ngt von der Impedanz p c und somit in geringem Masse von Druck und Temperatur ab F r normale atmosph rische Bedingungen ist oc 408 Ns m Somit wird Lz 10 l9 400 408 0 086 dB In der Praxis wird die Impedanzanpassung meistens ver nachl ssigt und es wi
278. eiten die Zahlen der Anzahl Werte und die horizontalen Linien dem Mittelwert und der Standardunsicherheit ohne Klassenbildung eingerahmt sind die Mittelwerte und Standardabweichungen der ortsspezifischen mittleren Pegeldifferenzen Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 120 Dissertation Thomann Anhang A23 Anhang A23 1 Forts C McDonnell Douglas MD 11 MD11 Automatische Messungen an Monitoringstationen x SD 0 1 1 6 dB o 2 2 E 2 22 211 x SD 0 5 0 9 dB 283 277 217 Begleitete Messungen an ausgew hlten Standorten O E Keine Messungen 49 x SD 0 7 0 7 dB t S N 2001 2001 2000 2001 2000 2000 2001 2001 2001 2000 6N 6F A C B 7N TF E ZRH Die S ulen entsprechen den mittleren Pegeldifferenzen die Fehlerbalken den kombinierten Standardunsicherheiten die Zahlen der Anzahl Werten und die horizontalen Linien dem Mittelwert und der Standardunsicherheit ohne Klassenbildung eingerahmt sind die Mittelwerte und Standardabweichungen der ortsspezifischen mittleren Pegeldifferenzen Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 121 Dissertation Thomann Anhang A23 Anhang A23 1 Forts D BAe Avro RJ 100 RJ100 Automatische Messungen an Monitoringstationen XLS 0 8 2 9 dB
279. eiten was klare Anforderungen an die Qualit t der Verfahren stellt Andererseits wird mittels der Grenzunsicherheiten deklariert was aus Sicht des Gesetzgebers bez glich Unsicherheiten noch tolerierbar ist und was nicht Die Festlegung von Grenzunsicherheiten sagt noch nichts dar ber aus wie Unsicherheiten bei der Beurteilung von Belastungsberechnungen einzubinden sind Dazu bieten sich grunds tzlich zwei M g lichkeiten an Der berechnete Belastungswert wird ohne Ber cksichtigung der Unsicherheit zur Beur teilung von Grenzwert berschreitungen verwendet oder aber die Unsicherheit wird im Sinne eines Vorhaltemasses zum berechneten Wert addiert Erst dann erfolgt die Beurteilung vgl Kapitel 3 9 2 Der erste Vorgehensvorschlag entspricht der heutigen Praxis Der zweite sollte dann angewendet werden wenn unterschiedliche Computerprogramme zur Berechnung und Beurteilung von Flugl rm belastungen eingesetzt werden Die Erfahrung zeigt n mlich dass verschiedene Berechnungsverfah ren auch verschiedene Pegelwerte mit unterschiedlicher Standardunsicherheit liefern Addiert man im Sinne des Vorhaltemasses die Unsicherheiten zum Belastungswert werden sich unter den Voraus setzungen dass vorgegebene Grenzunsicherheiten einzuhalten sind und keine systematischen Ab weichungen in den Berechnungsverfahren bestehen die Unterschiede in den verschiedenen Belas tungsrechnungen ausgleichen Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen u
280. eitlichen D mpfung gez hlt Eq 3 7 ist somit wie folgt zu erg nzen Eq 3 8 Aaaa S 2 0 MP T S Eeng P mit eng Fus Wing oder Prop vgl Fig 3 4 Die aus Eq 3 8 resultierenden Dampfungen sind fur Flugzeuge welche die Triebwerke am Heck mon tiert haben in der Grafik ganz rechts von Fig 3 7 fur verschiedene Hohenwinkel 6 eingezeichnet Fus 0 Fus 6 Fus 12 Gem ss Fig 3 7 sind je nach Ansatz schon ab Distanzen von einem Kilometer und flachem Schalleinfall D mpfungen zwischen 6 und 14 dB zu erwarten Damit wird die Zusatz d mpfung zu einem der wesentlichsten Einflussfaktoren bei der Berechnung von Flugl rm Verein fachend sind folgende Effekte f r die Zusatzd mpfung verantwortlich e Gekrummte Schallausbreitungspfade mit Ausbildung von Schattenzonen aufgrund von Wind und Temperaturgradienten e berlagerung von direktem und reflektiertem Schall mit Interferenzeffekten in Abh ngigkeit der Bodenbeschaffenheit e Abschirmung der Triebwerke durch den Rumpf in Abh ngigkeit des Montageorts In Anhang A3 1 ist eine Skizze zu finden in welcher der H henwinkel eingezeichnet ist Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 22 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze Der letzte Punkt wurde als Installationseffekt bereits in Kapitel 3 4 5 erlautert Die im ersten und zwei ten Punkt aufgefuhrten Effekte werden in den Kapiteln 3 6 5 und 3 6 6 behandelt 3 4 1
281. elche von Kleinluftfahrzeugen vgl Fussnote verursacht wird getrennt zu berechnen und zu beurteilen Die Vorschriften zur Berechnung der Beurteilungspegels Lr Lr und Lr sowie die massgeblichen Belastungs grenzwerte in Lr Lr und Lr sind in Anhang A1 zu finden Wie in Kapitel 1 2 des Hauptteils erl utert dient der Mittelungspegel L in fast allen L ndern als Basismass f r die Berechnung und Beurteilung von L rmbelastungen Er wird entweder direkt ange wendet oder mit Korrekturen versehen Lr Leg IK i Der Beurteilungspegel Lr engl rating level wird in der Schweiz als gesetzliches Larmmass verwen det Er ist im Gegensatz zum Lye kein physikalisches Mass sondern ein Mass f r die Larmstorung denn mittels der Korrekturen soll die besondere Storwirkung eines Gerausches resp einer Larmart berucksichtigt werden Entsprechend unterschiedlich fallen dann auch die Korrekturen aus beispiels weise fur Strassen Eisenbahn Flug oder Industrie und Gewerbelarm Beim Fluglarm betragt die Korrektur null wenn es sich um Anlagen fur den Betrieb von Grossflugzeugen handelt Der Mitte lungspegel welcher durch den Betrieb von Kleinluftfahrzeugen verursacht wird erh lt dagegen einen Malus in Abh ngigkeit der j hrlichen Flugbewegungszahl Die Vorschriften zur Berechnung der Beur teilungspegel nach Schweizer Recht sind in Anhang A1 zu finden Unter dem Begriff Grossflugzeuge werden Flugzeuge mit einem h chstzul ssigen Abf
282. elle und durch die Modellierung der Schallausbreitungsvor gange bestimmt Bei der Beschreibung der Quelle ist massgebend wie genau die Emissionspegel der einzelnen am Flugverkehr beteiligten Flugzeugtypen reproduziert werden konnen Dabei gilt es zu unterscheiden ob fur einen bestimmten Flugzeugtyp detaillierte Emissionsdaten zur Verfugung stehen oder nicht Im Falle von FLULA2 sind f r rund 50 verschiedene Flugzeugtypen derartige Daten verf gbar Sie dienen in einer Belastungsberechnung als akustische Referenzquellen Je nach Referenztyp betr gt die Unsi cherheit des Quellenwerts bei FLULA2 zwischen 0 3 und 2 9 dB im Mittel ist sie 1 dB Diejenigen Flugzeugtypen f r welche keine akustischen Emissionsdaten bestehen werden nach Massgabe akustischer Kriterien einem der 50 Referenztypen zugeordnet Somit ist bei der Beschrei bung des Flugzeugs als Schallquelle zus tzlich die Unsicherheit in der Typenzuordnung von Bedeu tung Dazu z hlt auch die Unsicherheit wegen unterschiedlicher Triebwerkstypen Beide Unsicher heitskomponenten betragen im Falle von FLULA2 je nach akustischem Referenztyp zwischen 0 und 5 dB Im Mittel sind es 2 dB Durch Optimieren der Typenzuordnung resp durch Separieren in verschie dene Triebwerkstypen l sst sich dieser Wert halbieren Somit haben Unsicherheit des Quellenwerts und Unsicherheit der Typenzuordnung dieselbe Gr ssenordnung was eine quellenseitige Standard unsicherheit im Mittel von etwa 1 4 dB ergibt
283. elungspegel des Gesamtlarms Legac Mittelungspegel der Fluglarmereignisse Lies Grundger uschpegel der Flugl rm wird energetisch vom Gesamtl rm abgezogen Lag 10 igl 00 1Lediot _ 409 tHedac Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 87 Dissertation Thomann Anhang A19 A19 4 Kontamination durch Grundgerausch in Abh ngigkeit des Grundger uschpegelabstands GGPA berlegungen Lmeas Lac Lres energetische Addition conta Lmeas Lac normale Subtraktion GGPA Lac Lies normale Subtraktion gt conta f GGPA La Lies Lac Berechnungsvorschriften fur Maximalpegel Limes 10 Ig 10 t 109 thes 0 1 L 0 1 Lros cont 10 g t Qo te 4 109 1Eres 10 ig 10 10 400 1 conta ayax 10 Ig 1 1 02 1 Lac Les 10 i Ig 1 4 Q0 1 GGPA Berechnungsvorschriften fur Ereignispegel 400 thae 4 400 th aE res 400 Lacies conta 10 4 2 er 10 Ig rer Mit Laces Lres ode und Lae LA max AL 0 Ly 0 t hres gt conta 10 lg jei 10 1g TE 10701 max q40 0 1AL 109 1 EAmax AL f5 gt conta ag 10 o ee 10 d En mit x 10 Legende energetische Addition ac Aircraft conta Kontamination GGPA Grundger uschpegelabstand dB meas Messung t Integrationszeit resp Ger uschdauer in Sekunden to Bezugszeit von einer Sekunde AL Differenz zwischen Ereignis und Maximalpegel dB k Anpassungsfaktor zu Bestimmung d
284. em Signifikanz Niveau von a 0 05 wird die Vertraglichkeit der Daten mit der Nullhypothese in der vorliegenden Arbeit mittels folgender P Wert Konvention beschrieben P W gt 0 05 nicht signifikant 0 05 gt P W gt 0 01 schwach signifikant 0 01 gt P W gt 0 001 stark signifikant 0 001 gt P W sehr stark signifikant Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 21 Dissertation Thomann A6 Liste der akustischen Referenzflugzeuge Bezeichnung Agusta A109K2 Airbus A310 300 Airbus A319 Airbus A320 Airbus A321 Airbus A330 200 Airbus A340 300 Airbus A340 600 Aerospatiale AS 332 SA 332 Super Puma ATR42 all series Boeing 707F Boeing 727 200 Boeing 727 200 Advanced Boeing 737 200 Advanced Boeing 737 400 Boeing 737 300 Boeing 737 500 Boeing 747 300 Boeing 747 400 Boeing 747SP Boeing 757 200 Boeing 767 200 Boeing 767 300 Boeing 777 200 BAC 111 200 400 500 One Eleven Beech Super King Air 200 Cessna 550 Citation II Cessna 650 Citation III VI VII Canadair Regional Jet CRJ 200 CL 65 Dornier Do 328 Fairchild Dornier 328 Dassault Falcon 20 Mystere Dassault Falcon 90 McDonnell Douglas DC 10 Douglas DC 3 Dakota McDonnell Douglas DC 9 30 De Havilland Canada DHC 8 Dash 8 Embraer ERJ 145 Dassault Falcon 2000 Fokker 100 Fokker 50 Fokker 70 Hawker Siddeley HS 125 700 800 Learjet 25 Learjet 35 Learjet 55 McDonnell Douglas MD 11 MD 11F McDonnell Douglas
285. em aus dem gemessenen Teil der Verteilung berechneten logarithmischen Mittelwert herstellen indem dieser wie folgt korrigiert wird Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 17 Dissertation Thomann Anhang A4 L Lmeas K P k Die Korrektur ist eine Funktion der Standardabweichung o des Prozentsatzes p an erfassten Flug larmereignissen sowie des bei der Berechnung des gemittelten Pegels benutzten Aquivalenzparame ters k Kan k n 3 1 er y In10 o mit y erf 1 2p 1 2p J2 k F r k 10 gilt y erf 1 2p 0 1628 0 Darin bezeichnet erf das normale Fehlerintegral vgl nachfolgenden Anhang A4 5 und erf ist die Umkehrfunktion des Fehlerintegrals Nachfolgende Figur zeigt in der rechten Grafik die Korrekturwerte K zur Berechnung des energeti schen Mittelwerts f r verschiedene Standardabweichungen einer vollst ndigen Verteilung Jene berechnen sich aus den gemessenen Standardabweichungen und den Korrekturwerten S Sowohl K als auch S h ngen ab vom Prozentsatz p an erfassten Flugl rmereignissen 4 0 dB 15 0 dB 3 5 dB 12 0 dB O 3 0 dB N 9 0 dB o 4 2 5 dB N N 0 3 6 0dB 2 0 dB g 1 5 dB 3 0 dB 21 1 0 dB I I I I 0 0 dB 0 20 40 60 80 100 20 40 60 80 100 P p Logarithmischer Mittelwert mit Aquivalenzparameter 10 Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen
286. em noch zu definierenden Konfidenzniveau eingehalten werden falls die Berechnungsverfahren zur Ermitt lung und Beurteilung von gesetzlich relevanten Flugl rmbelastungen eingesetzt werden e Die Festlegung des einzuhaltenden Konfidenzniveaus sollte sich an den technischen Moglichkei ten orientieren was k nnen Berechnungsverfahren bez glich Berechnungsunsicherheit ber haupt leisten sowie juristisch begr ndet werden welche Irrtumswahrscheinlichkeiten sind aus rechtlichen berlegungen noch tolerierbar e Kommen mehrere Berechnungsverfahren zur Anwendung sind die Berechnungsunsicherheiten unter Einhaltung der Grenzunsicherheiten und des Konfidenzniveaus als Vorhaltemass zum be rechneten Belastungswert zu addieren erst der auf diese Weise erh hte Belastungswert wird zur Beurteilung der L rmbelastung verwendet 7 3 Konsequenzen am Beispiel der Orts und Raumplanung Den Anwendern von Larmbelastungskatastern und Fluglarmkarten muss klar werden dass sie Re sultate mit statistisch beschriebener Unsicherheit vor sich haben Das heisst sie m ssen sich bei der Beurteilung und bei der Ausl sung von Massnahmen f r einen bestimmten Konfidenzbereich ent scheiden Anhand der vorliegenden Untersuchungen l sst sich erstmals die Breite dieses Bereichs f r Berechnungen mittels FLULA2 auf den Flugh fen Z rich und Genf in kartografischer Form zeigen vgl Fig 4 19 Fig 4 20 resp Anhang A25 Falls die rechnerisch ermittelten Unsicherheiten
287. en Tab 4 4 Gesamtunsicherheit der Quellenbeschreibung in der Modellrechnung Landung Start Anhang A16 1 Anhang A16 4 Y Mean 1 0 dB 1 9 dB Mean 1 1 dB 2 2 dB SD 0 6 dB 1 2 dB SD 0 7dB 1 3 dB Max 2 9 dB 5 2 dB Max 3 2 dB 6 5 dB Min 0 3 dB 0 3 dB Min 0 4 dB 0 6 dB Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 60 Dissertation Thomann Modellunsicherheit Die gewichtete Unsicherheit wird haupts chlich durch die Unsicherheit des Quellenwerts Ugour die ungewichtete dagegen von den Unsicherheiten wegen Typenzuordnung und wegen unterschiedlicher Motorisierung bestimmt Die Diagramme in Fig 4 8 visualisieren diesen Sachverhalt Dort sind die prozentualen Anteile der Fehlervarianzen f r jedes Referenzflugzeug getrennt nach Start und Lan dung dargestellt Bei den gewichteten Unsicherheiten dominieren die schwarzen S ulen Usour bei den ungewichteten die grauen Uas FESP Ueng Anhand der Varianzanteile l sst sich entscheiden wo resp bei welchem Referenzflugzeug angesetzt werden muss Quellenwert Typenzuordnung oder Triebwerkunterscheidung um die Unsicherheit in der Modellierung des Flugzeugs als Schallquelle zu reduzieren 4 4 Unsicherheit in der Modellierung der Schallausbreitungsvorg nge 4 4 1 bersicht In der Berechnung mit FLULA2 sind folgende D mpfungen relevant vgl auch Kapitel 3 4 2 Geometrische D mpfung Aai atmosph rische D mpfung Aam und Zusatzdampfung Aa
288. en vgl Tabelle in Anhang A2 4 Bezugszeit von einer Sekunde Faktor welcher die Anzahl Bewegungen im Betrachtungszeitraum ber cksichtigt Index f r einen bestimmten Flugzeugtyp Index f r Route SaR N bezeichnet die Anzahl j hrlicher Flugbewegungen eines bestimmten Flugzeugtyps auf einer vor gegebenen Route Sie stehen in den Feldern der f r die Berechnung der Gesamtbelastung notwendi gen Bewegungsstatistiken 3 5 6 Berechnen von Belastungskurven Die Belastung durch Flugl rm wird normalerweise nicht f r einen spezifischen Empfangsort berech net sondern f r ganze Gebiete in Form von Isolinien kartografisch dargestellt Zur Berechnung dieser fl chendeckenden L rmbelastung wird das betrachtete Gebiet mit einem gleichm ssigen Gitternetz berzogen In s mtlichen Gitterpunkten wird anschliessend die L rmbelastung ermittelt Durch Inter polation der gitterpunktbezogenen Pegel entstehen die Kurven gleicher Belastungsh he so genannte Niveaulinien Grunds tzlich ist die Maschenweite des verwendeten Gitternetzes frei w hlbar Als Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 28 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze Kompromiss zwischen Grosse des berechneten Kartenausschnitts und der Anzahl zu berechnender Gitterpunkte ergeben sich typischerweise Maschengitterweiten von 100 bis 250 Meter Es gibt verschiedene Strategien zur Berechnung der Niveaulinien Das Programm FLULA2
289. en A 27 A9 A Bewertung am Beispiel eines SchallleistUNnGSSPeKtrUMS ccccecseeeeseececeeeeeeeeeeesaeees A 31 A10 Hi Koeffizienten ausgew hlter Flugzeugtypen ccc cceeeeeceeeeeeeeeeeeeeeaeeeeeeaeeeeeseeeeesaeeeeeeas A 33 A11 Normspektren ausgew hlter Flugzeugtypen cceccccseececeeeeceeeeeeeeeeeeeueeeaeeesaaeeesaneeeseneeeas A 35 A12 Eureiund ZuSatZdampmunG essuie terete ae tater Babe alle ene A 39 A13 Pegelkorrekturen f r Ereignispegel ccccecccccsseeceeeeeceeeaeeeeeeeeeseeeseeseeesaeeeeeaaaeeeesaaeeeesaeeees A 49 A14 Richtwirkung ausgew hlter Flugzeugtypen cece cceececeeeeeceeeeeeeeeeeseueessaeeeseaeeeseueeseneeesaaees A 59 A15 Streuung des Pegels innerhalb derselben Typengruppe cccceeecccseeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeaeeeeeas A 65 A16 Komponenten der Modellunsicherheit 0240000000000000000000000nnnonnnn ann na nnnn nennen A 69 A17 Parameter zur Berechnung der Modellunsicherheit in Funktion der Distanz A 73 A18 Verugbare Messungen Deere le sia A 75 A19 Komponenten der Messunsicherheit 220222000440000000000 00000 Bnnnonnnnnnnn nennen nennen A 85 A20 Vergleich gemessener und berechneter Mittelungspegel uu 4u0044400nnnne nennen A 99 A21 Vergleiche berechneter und gemessener Einzelereignisse 0444s0B4ene nennen nen A 101 A22 Bewegungs Energie und VarianZa
290. en Grundgesamtheit sind Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 113 Dissertation Thomann Vergleich zwischen Berechnung und Messung Zu jedem gemessenen Einzelereignis wird in FLULA2 unter Verwendung der realen Radarflugbahn der Lag berechnet Dabei ber cksichtigt die Simulation die individuellen Schwellenpegel resp Messge r teeinstellungen gem ss Tab 3 1 auf Seite 14 Aus den berechneten Einzelereignispegeldifferenzen werden unter Verwendung von Eq 3 22 und Eq 3 23 pro Flugzeugtyp Mittelwerte Varianzen resp Standardabweichungen bestimmt Die entsprechenden Werte sind in den Anh ngen A21 3 A21 5 und A21 6 in insgesamt sechs Tabel len abgelegt Neben den rein statistischen Gr ssen wie arithmetischer Mittelwert Mean Standardabweichung SD und Anzahl Werte N sind dort auch die kombinierten Standardunsicher heiten der Pegeldifferenzen u der Wahrscheinlichkeitswert der zweiseitigen Verteilung P W und die Signifikanz Klassen Sign gem ss der Sternchen Konvention in Tab 3 5 zu finden Das Vorgehen bei der Berechnung der Pegeldifferenzen und Standardunsicherheiten ist in Anhang A21 1 im Detail beschrieben Zur besseren bersicht sind dort zus tzlich die verwendeten Formeln tabellarisch zusammengestellt Die Diagramme auf den n chsten beiden Seiten zeigen die Resultate der typenspezifischen Auswertungen wobei Fig 6 4 sich auf die Landungen und Fig 6 5 auf die Starts bez
291. en ber cksichtigt werden Es gilt Eq 3 25 UT JE Beg lines Im nachfolgenden Kapitel wird der Signifikanzbegriff naher erlautert Es wird gezeigt wie unter An wendung von Eq 3 25 signifikante Abweichungen erkannt werden konnen 3 8 5 Test auf signifikante Abweichungen Die Teststatistik geht von der Nullhypothese H aus wonach festgestellte Abweichungen als rein zu f llig einzustufen sind und pr ft dann wie gross die Wahrscheinlichkeit ist dass Ho zutrifft Ist diese Wahrscheinlichkeit unter einem bestimmten Vertrauens oder Signifikanzniveau confidence level wird Ho verworfen und die Alternativhypothese H akzeptiert Nachfolgende Tabelle zeigt die in der vorliegenden Arbeit formulierten Hypothesen zur Pr fung der verschiedenen Pegeldifferenzen Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 42 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze Tab 3 4 Null und Alternativhypothese beim Vergleich berechneter und gemessener Pegel Vergleich von Messungen Vergleich von Berechnung und Messung Vergleich von Berechnungen Die auftretenden Abweichungen zwi Die Abweichungen zwischen berechneten Die auftretenden Abweichungen schen den eigenen Messungen und und gemessenen Pegeln sind zufallsbe zwischen den berechneten Pegeln den Messungen an den Monito dingt sie sind auf die Modellunsicherheit sind zufallsbedingt ringstationen sind zufallsbedingt oder die Messunsicherheit zur ck
292. en einen Effekt nicht n m lich den des groben Messfehlers Damit ist gemeint dass die Messger te falsch kalibriert oder defekt sind oder einfach nicht richtig messen Dies l sst sich nur aufdecken indem am Standort des Mess mikrofons mit mehreren unabh ngigen Messausr stungen simultan gearbeitet wird vgl Kapitel 5 7 Wenn man nun Berechnungen mit Messungen vergleicht sollte gepr ft werden ob die verwendeten Messger te innerhalb der Ger tetoleranz liegen Ist dies nicht der Fall m ssen s mtliche Messpegel zus tzlich korrigiert werden Dies wird mit dem Korrekturwert Kinst gemacht Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 88 Dissertation Thomann Messunsicherheit 5 3 Messausrustung 5 3 1 Beschreibung Es wird davon ausgegangen dass die verwendete Ausrustung innerhalb der nachfolgend beschriebe nen Geratetoleranz misst so dass systematische Abweichungen wegen Fehlern in der Kalibration oder wegen defekter Mikrofone ausgeschlossen werden konnen Nachfolgend werden deshalb nur die durch die Messausrustung bedingten zufalligen Schwankungen des Pegels diskutiert Zur Messausrustung gehort die elektrische Messkette mit dem Schallpegelmesser als wichtigstes Element Ebenfalls zur Messausrustung zahlen Gerate welche zur Kalibration der Schallpegelmesser verwendet werden Beschrankt man sich bei der Bestimmung der Unsicherheit der Messausrustung auf diese beiden Ger te so ergibt sich
293. en in ihren Eigentumsverh ltnissen und sind daher rekursf hig Beh rden und Gerichte k nnen deshalb die Un genauigkeiten von Belastungswerten nicht ignorieren sondern m ssen Regeln schaffen wie damit rechtlich umzugehen ist Damit stellt sich die Frage der Zuverl ssigkeit von Entscheiden welche auf der Basis unsicherer Werte gef llt werden m ssen In der Technik bezeichnet Zuverl ssigkeit die hohe Wahrscheinlichkeit mit der eine wichtige Anlage oder ein Verfahren in einem bestimmten Zeitintervall den ihr zugedachten Zweck erf llt Dazu muss allerdings zuvor definiert sein welches Verhalten als Versagen gewertet wird Der Begriff der Zuver l ssigkeit l sst sich auch auf das Entscheidungsverfahren in der Larmbekampfung anwenden Erwar tet wird ein Verfahren das mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit richtig entscheidet und in diesem Sinne zuverl ssig arbeitet Die Wahrscheinlichkeit eines Fehlentscheides soll klein gehalten werden Weil allerdings die massgebenden Gr ssen unausweichlich ungenau sind ist v llige Entscheidungssicher heit unerreichbar Es obliegt Gerichten und Beh rden durch Angabe von Toleranzbereichen festzulegen was in einer bestimmten Sachlage als Fehlentscheid und damit als Versagen des Verfahrens zu definieren ist Zus tzlich muss definiert werden mit welcher Wahrscheinlichkeit ein solches Versagen in Kauf ge nommen werden soll Die Grundlage dazu liefert die Angabe des Konfidenzintervalls und des Konfi de
294. en neben den rein modellbedingten Unsicherheiten zus tzlich folgende Unsicherheitskomponenten ber cksichtigen e Unsicherheit in Lage und Verlauf neuer oder ge nderter Flugrouten e Unsicherheit in der prognostizierten Flugzeugflotte e Unsicherheit in den zuk nftigen Flugverfahren e Unsicherheit in der Anzahl Flugbewegungen Die Einfl sse dieser vier Komponenten auf die Unsicherheit des Mittelungspegels werden nachfolgend diskutiert Die Unsicherheit in der prognostizierten Flugzeugflotte und die Unsicherheit in den zuk nfti gen Flugverfahren werden anhand von Erfahrungswerten abgesch tzt Die Unsicherheit in der Anzahl Flugbewegungen wird dagegen analytisch bestimmt Die Unsicherheit in der Modellierung von neuen oder ge nderten Flugbahnen wird mittels Radaraufzeichnungen untersucht indem verschiedene Si mulationen gemacht und miteinander verglichen werden Die Simulationen verwenden Radardaten oder idealisierte Flugbahnen Damit soll aufgezeigt werden wie gut reale Flugbahnstreuungen mittels idealisierter Flugbahnen abgebildet werden k nnen und mit welchen Abweichungen gerechnet werden muss wenn anstelle von Radardaten idealisierte Flugbahnen verwendet werden Zudem wird die Streuung von Flugbahnen innerhalb eines Flugkorridors untersucht um absch tzen zu k nnen wie gross die Abweichungen zu einer hypthetischen Mittelspur in Abh ngigkeit der Flugstrecke sind Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Kon
295. en stammen vom Radar Das in der zivilen Fliegerei eingesetzte Radarsystem misst die Schr gdistanz und den Winkel bez glich Nordrichtung in der Horizontalebene Dabei ist die Abstandsmessung genauer als die Winkelmessung Die Flugh he wird aus den von den Flugzeugen bermittelten Transpondersignalen bernommen siehe unten Die Radarspezialisten der Skyguide geben f r die in Z rich und Genf eingesetzten Radarsysteme folgende Toleranzen an 230 Meter f r laterale Abweichung 46 Meter f r Abweichungen in der H he Nimmt man Rechteckverteilung an das heisst alle Werte treten innerhalb eines vorgegebenen Tole ranzbereichs berall gleich h ufig auf so ergeben sich folgende Standardunsicherheiten f r die seitli che Distanz resp f r die H he N An ori Aus diesen beiden Unsicherheitskomponenten l sst sich die Unsicherheit der Distanz u unter Anwen dung des Satzes von Pythagoras und des Gauss schen Fehlerfortpflanzungsgesetzes wie folgt be rechnen 22h WERE Eq 4 14 eu h us U eu h u u Ss resp gt r r r Eq 4 13 Das Teilbild links in Fig 4 9 zeigt die entsprechenden Werte f r verschiedene H hen h in Abh ngig keit der seitlichen Distanz Das Maximum von u betr gt 133 Meter und ist somit identisch mit uy In geringen H hen wird dieses Maximum rasch erreicht Die relative Unsicherheit Quotient von u und r nimmt jedoch mit zunehmender H he und zunehmender seitlicher Distanz rasch ab vgl Tei
296. en zum gemessenen Mittelungspegel 1 QP th Aeq meas 10 Aca miss Eq 9 23 Kniss AL peg L Aeq meas gt L neg meas 10 Ig 1 mit ee 10 igl 0 t Acamiss 4 4q Eaeg meas Der gemessen Mittelungspegel Lacg meas Wird unter Anwendung von Eq 3 2 auf Seite 14 bestimmt Tab 5 6 zeigt die mittels Eq 5 23 berechneten Pegeldifferenzen resp Korrekturwerte am Beispiel von je vier Monitoringstationen in Genf und Zurich Zeile D Die zugeh rigen Mittelungspegel sind in An hang A19 9 gegeben Tabellen E F und G Die in Tab 5 6 aufgelisteten Korrekturwerte entsprechen den mittleren Pegeldifferenzen der Tabelle H in Anhang A19 9 Die zugeh rigen Unsicherheiten Umiss werden dabei den Standardunsicherheiten dieser Mittelwerte gleichgesetzt Zus tzlich gibt Tab 5 6 den Prozentsatz p der erfassten Flug larmereignisse an die unter Anwendung von Eq 5 20 berechnet wurden Auch hier handelt es sich um Mittelwerte Die zugeh rigen Einzelwerte sind ebenfalls in Anhang A19 9 tabelliert Tabelle C Tab 5 6 Einfluss der Erfassungsrate auf den Mittelungspegel Korrektur und deren Unsicherheit f r ausgew hlte Monitoringstationen in Zurich und Genf Ort NMT1 NMT5 NMT6 NMT7 NMT8 NMTOS NMTOS5 NMTO6 NMT10 NMT11 94 93 91 56 51 50 70 61 59 57 1 2 2 3 2 1 8 3 8 12 00dB 0A1dB 00dB 03dB 04dB 0 7dB 0 6dB 07dB 0 8dB 0 7dB 0 0 dB 0 00dB 0 00dB 0 0dB 0 1dB 0 2dB 0 00dB 0 0dB 4 01dB 0 1dB moO Ww
297. end durch moderne und l rmg nstigere Modelle ersetzt Die in FLULA2 verf gbaren Quellendaten verm gen zurzeit die aktuellen Flugzeugflotten in Z rich und Genf in gen gender Genauigkeit abzu bilden Damit dies so bleibt m ssen die Quellendaten periodisch berpr ft eventuell angepasst oder erg nzt werden Das Hauptaugenmerk in Bezug auf Verbesserungen liegt im Zusammenhang mit gesetzlich relevanten Berechnungen somit beim Unterhalt und bei der Pflege der Quellendaten F r wissenschaftliche Anwendungen gehen die Anforderungen ber eine Berechnung des Jahres mittelungspegels hinaus F r die Forschung auf dem Gebiet des Flugl rms wird in Zukunft der Einsatz von Simulationsprogrammen notwendig werden die Konfigurations nderungen wie das Ein und Ausfahren der Auftriebshilfen und des Fahrwerks sowie die nderungen in der Leistung der Trieb werke im An und Abflug kontinuierlich abbilden k nnen Heutige Fluglarmmodelle wie beispielsweise FLULA2 oder INM sind nicht in der Lage solche Berechnungen durchzuf hren was entsprechende Anpassungen und Verbesserungen in den Modellen oder Neuentwicklungen erfordert 7 6 Grenzen der Anwendbarkeit von Berechnungen und Messungen Eine fl chendeckende Erfassung der Flugl rmbelastung ist nur mittels Berechnungen m glich Be rechnungen mit FLULA2 sollten aber nicht ber Distanzen zwischen Quelle und Empf nger von mehr als 4 5 Kilometern gemacht werden Ab dieser Entfernung werden pauschale Luftd m
298. ende zu A16 1 A16 2 A16 3 und A16 4 Ueng 1 6 1 1 3 5 0 0 1 1 2 2 3 2 6 5 0 4 rage 847 0 753 0 771 0 752 0 681 0 905 0 805 0 827 0 742 0 796 0 794 0 766 0 735 0 841 0 801 0 066 0 918 0 681 0 774 0 090 0 918 0 479 u O Anhang A16 O M B 0 002 0 004 0 004 0 003 0 007 0 001 0 003 0 002 0 005 0 003 0 003 0 004 0 005 0 002 0 003 0 002 0 007 0 001 B 0 005 0 007 0 051 0 001 Typ RC Akustischer Referenztyp u Gewichteter Unsicherheitswert resp an die Flotte in Genf und Z rich angepasster Wert Mittelwert ber drei Jahre Usour Unsicherheit des Quellenwerts berechnet aus SD und N von Anhang A8 Uas Unsicherheit der Typenzuordnung vgl Anhang A15 Ueng Unsicherheit wegen unterschiedlicher Motorisierung vgl Anhang A15 Uac Unsicherheit in der akustischen Beschreibung des Flugzeugtyps Uspek Unsicherheit in der A bewerteten Luftfampfung bei Standardatmosphare welche sich wegen des winkelabhangigen Spektrums der Quelle ergeben B erechnungsvorschriften SD Usour N SD und N aus Anhang A8 2 2 2 Uac 4Usour Yeng Uas en 2 2 2 Uac 4Usour t Ueng Yas Uspek B Gi r Distanz zwischen Quelle und Empf nger bei Auftreten des Maximalpegels Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann A 71 Anhang A17 A17 Parameter zur Berechnung der Modellunsicherheit in Funktion der Dist
299. enennne nennen 107 6 Vergleich zwischen Berechnung und Messung u04 4440444s00nennnnnennennnnn nenne nnenne nennen 109 O berblicke eine Be aa ee eier 109 6 2 Vergleich berechneter und gemessener Mittelungspegel uu0444s0044nsnnnn nennen 109 6 3 Vergleich berechneter und gemessener Einzelereignispegel ccccccceseeeeeeeeeeeeeseeeeseees 113 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen IX Dissertation Thomann Inhalt 6 4 Analyse verschiedener E InflUSSQrOSSEN cccccseeecceeeeeeeeeeeeeceeeeeesaeeeeeeaeeeeeseeeeeesaaeeeesaaeeees 120 6 5 Fazit zum Vergleich zwischen Berechnung und M SSUNG cccseceeseeeeeeeeeeeeeeeeseeeeeeeeeees 127 T Diskussion Und Schl ssfolgerungen 2 emn ie a een 129 7 1 Die wichtigsten Erkenntnisse bez glich Berechnungs und Messunsicherheiten 129 7 2 Umgang mit Unsicherheiten ccccccccsscccssscecesececeseceneueceseseeceaeessaseessaseeseaeeessuesenseeessesens 130 7 3 Konsequenzen am Beispiel der Orts und Raumplanung cccseececeeceeeeeceeeeeeeseeeeseeeeens 132 7 4 M glichkeiten zur Verringerung der Unsicherheiten ccccceeceeeeeeeeeeeeeeeeeeseeeeeseeseneeeeees 132 7 9 Notwendigkeit der Verbesserung von FLULA2 uusssseesssnennsnnenennnnnennnnenne nenne nnnne nennen ern 134 7 6 Grenzen der Anwendbarkeit von Berechnungen und MeSSUNGE N
300. enzen von Messort zu Messort l sst sich somit hinreichend durch diese reduzierte Standardunsicherheit erkl ren Total Dies wird durch die typenspezifische Betrachtung nur teilweise best tigt vgl Fig 6 8 und Anhang A23 1 Damit die Berechnungen im statistischen Sinne nicht signifikant von den Messungen abwei chen m ssen die S ulen welche den ortsspezifischen mittleren Pegeldifferenzen entsprechen inner halb des durch die horizontalen Linien markierten Streubereichs liegen In der Regel braucht es Mess und Berechnungsunsicherheit damit dies der Fall ist Beim Vergleich mit Messungen an automatischen Stationen wird eine Messunsicherheit von 0 74 dB beim Vergleich mit den begleiteten Messungen an ausgew hlten Standorten eine Messunsicherheit von 0 54 dB eingesetzt Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 120 Dissertation Thomann Vergleich zwischen Berechnung und Messung Automatische Messungen an Monitoringstationen X SD 0 2 1 4 dB Tr 2 2 2 ALAE SE Uneas Ual 314 328 237 280 195 311 411 489 480 522 x SD 0 6 1 0 dB 316 396 430 18610929 XS 1 2 0 3 dB AT 2 2 2 AL ae SE Uinstr U calc 37 2001 2001 2001 2001 05AN OSAF 05B 10AN 2001 10AF 2001 10B 2000 D 2001 6N 2001 6F x SD 2000 2001 A 2000 C 200
301. enzwerte entscheiden Den Vergleich eines berechneten Werts mit einem Referenzwert um den Nachweis zu erbringen dass keine systematischen Effekte vorliegen nennt man Validierung In einer Validierung wird gepr ft ob ein Berechnungsverfahren f r die vorgesehene Anwendung taugt Vorliegend wird davon ausge gangen dass Berechnungsverfahren prim r zur Ermittlung der Jahresmittelungspegel eingesetzt wer den Dabei d rfen diese gegen ber einem Referenzpegel nicht systematisch abweichen Gem ss Eq 3 29 bedeutet dies dass die Berechnungsunsicherheit Ucaic Kleiner sein muss als Ugrenz Als Referenzwert f r die Validierung lassen sich akustische Messungen verwenden Dabei muss je doch beachtet werden dass Messungen ebenfalls mit Unsicherheiten behaftet sind Jene werden in Kapitel 5 ermittelt Unter Einbezug der Mess und Modellunsicherheit l sst sich unter Anwendung der in Kapitel 3 8 beschriebenen statistischen Werkzeuge entscheiden ob die Abweichungen zwischen Berechnung und Messung signifikant sind oder nicht Trifft dies zu so sollte das Verfahren nicht zur Beurteilung von Grenzwert berschreitungen angewendet oder die Berechnungen m ssen geeignet korrigiert werden Treten jedoch keine signifikanten Abweichungen auf und ist gleichzeitig Ucar Kleiner Ugrenz SO Kann das Verfahren f r den vorgesehenen Zweck eingesetzt werden Es sollte jedoch angegeben werden bei welchem Erweiterungsfaktor resp bei welchem Konfidenzniveau die Grenzunsic
302. eproduziert und mit Hilfe von Monitoringdaten die Ausbreitungsmodelle berpr ft werden sollen Leider macht HMMH keine Angaben oder Hinweise wie sich die festgestell ten Abweichungen auf berechnete Gesamtbelastungen auswirken Der Vergleich zwischen Messungen und Berechnung zwecks Validierung von Berechnungsprogram men ist vor allem in England und Norwegen institutionalisiert Die dort verwendeten Programme AN CON 76 77 resp NORTIM 79 entsprechen in ihrer Grundstruktur dem INM Sie sind jedoch den Bed rfnissen der einzelnen L nder angepasst Zudem sind die akustischen Datens tze anhand von Monitoringmessungen nicht nur validiert sondern sie stammen zum Teil auch aus der Auswertung von Monitoringdaten 38 92 Somit werden die Monitoringmessungen als beste Sch tzung f r den wahren Pegelwert angesehen In wieweit dabei Messunsicherheiten ber cksichtigt werden geht aus der Literatur nicht hervor Im Normenentwurf ISO DIS 20 906 58 findet sich f r Monitoringmessungen eine Absch tzung der Unsicherheiten nach der Vorgehensweise des GUM 104 Allerdings ist hier die Fragestellung einge grenzt auf das Problem welche Unsicherheit die reale Messung in Bezug zum wahren Immissions wert hat d h Schallemission Schallausbreitung und lokale Reflexionen erzeugen einen Immissions pegel den es mit gegebener Unsicherheit zu erfassen gilt Die Unsicherheit wird einerseits beeinflusst von der Stabilit t des Schallpegelmessers den Ei
303. equenzbewertung durch das A Bewertungsfilter der gehorrich tige Eindruck ber cksichtigt Zus tzlich wird mit der Zeitkonstante slow Mittelungszeit von einer Sekunde der zeitliche Verlauf des Pegels gegl ttet Der resultierende Momentanpegel wird als Las der maximale Pegel als Lasma bezeichnet Daal Las t 10 Ig E LASmax MAX Las t 0 mit dem zeitlich gegl tteten Effektivwert p t f P e et AlTgz T 1 Sekunde f r slow p t Momentaner Schalldruck Pa Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 6 Dissertation Thomann Anhang A2 Wenn der Verlauf des Pegels Las uber die Zeit aufgezeichnet wird so nimmt er w hrend eines Vor beiflugs zu und wieder ab Schallpegelmesser mit digitaler Signalverarbeitung erlauben den Verlauf der Intensitat direkt Zu integrieren was die Schallenergie eines einzelnen Ereignisses liefert Interna tional gebrauchlich ist die Beschreibung der Schallenergie eines Einzelereignisses mit dem Sound Exposure Level SEL der auch mit Lae bezeichnet wird 2 E ron 1 f Pa ae 10 1 foore ar x 10 aa fo Po fo fot ho to Bezugszeit von 1 Sekunde pa t A bewerteter Schallpegel Pa t A bewertete Intensit t W m Hinweis Oft wird bei der Diskussion des Pegel Zeit Verlaufs L s t eines Flugl rmereignisses vom zugehori gen Lae gesprochen Dieser berechnet sich nach obigen Formeln Im Text wird dies jeweils mit ener getischer Integration des
304. er Zeitkonstante slow gemessen 90 85 Las Grund resp Hintergrund ger uschpegel 80 j Ve ee nn nenn Ls Schwellenpegel feste Messschwelle tio Zeitspanne w hrend der der 75 momentane Schalldruckpegel um nicht mehr als 10 dB unter dem 70 Schalldruckpegelmaximum liegt Mindestzeit w hrend welcher der 65 i Momentanpegel den Schwellenpe gel Ls berschreiten muss damit 60 4 m das Ereignis als L rmereignis gilt Schwellenzeit Gesamtzeit des 55 gemessenen L rmereignisses S Bf Untere Zeitgrenze Totzeit Zeitspanne w hrend wel cher das Ger usch weder zum Flugl rm noch zum Hintergrundge r usch gez hlt wird 45 7 40 rT TT TT TP td TTT TT TT Pt Td o o Oo fo Anteil zur messtechnischen Bestim oo m Lo co i mung des Flugl rms Bei der Messung des Fluglarms meist vernachlassigter Anteil Bei der Messung des Flugl rms immer vernachl ssigter Anteil Anteil des Hintergrundger usches Fig 3 1 Pegel Zeit Verlauf eines theoretischen L rmereignisses In Fig 3 1 ist gut ersichtlich dass sich der Lae eines Flugl rmereignisses aus den gr nen gelben und blassroten S ulen resp Pegelwerten zusammensetzt Eine begleitete Messung vermag dank indivi dueller Kontrolle diesen Lae recht gut zu erfassen Die automatische Messung dagegen beschr nkt sich wegen der anlagenspezifischen Einstellungen immer nur auf Teile des gesamten L rmerei
305. er H he von 200 Metern sind es zwei Kilometer bei 500 Metern rund vier Kilometer e Wahrend der Nacht k hlt sich bei klarem Himmel der Boden schneller ab als die oberen Luftschich ten so dass sich bei m ssigem Wind positive Temperaturgradienten und damit f rderliche Ausbrei tungsbedingungen ausbilden vgl Fig 3 13 Grafik rechts Die Inversionsschichten sind typisch zwischen einigen zehn und einigen hundert Metern m chtig F r bodennahe Quellen f hrt die Aus breitungskr mmung gegen den Boden hin zu einem m glichen bersteigen von Hindernissen Da durch k nnen im Vergleich zur neutralen Schichtung Immissionspegelerh hungen von 10 dB A und mehr auftreten Da die Inversionsschichten nur eine relativ geringe Ausdehnung haben kehrt sich in h heren Luftschichten der Temperaturgradient um so dass sich oberhalb der Inversions schicht Schallschattenzonen ausbilden Auch hier vergr ssert sich die Distanz ab welcher eine Schattenzone entsteht mit zunehmender Quellenh he Analog zu den beschriebenen Temperatureffekten k nnen f rderliche und hinderliche Ausbreitungs bedingungen auch durch Windgeschwindigkeitsgradienten verursacht werden Sobald jedoch das Flugzeug in der Luft ist und freie Sicht von der Quelle zum Empf nger besteht beeinflusst ein Mitwind den Immissionspegel nur unbedeutend da der Schall sowohl bei gerader als auch bei gekr mmter Ausbreitung gleichermassen ungehindert beim Empf nger eintrifft Bei Gegenwind tritt da
306. er Kontamination beim Ereignispegel Anmerkungen zum Ereignispegel Die Kontamination eines Ereignispegels h ngt gem ss obiger Berechnungsvorschrift von der Diffe renz AL zwischen Ereignis und Maximalpegel sowie der Ger uschdauer t ab AL ist aber selbst eine Funktion der Ger uschdauer t und l sst sich wie folgt berechnen 69 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 88 Dissertation Thomann Anhang A19 AL Lag Lana 10 19 10 19 12 to 24 Setzt man nun AL gem ss obiger Definition in die Funktionsgleichung f r contaxe ein so erh lt man conta ayax Wenn man nun aber f r AL einen fixen Wert von beispielsweise 10 dB einsetzt was den mittleren Pegeldifferenzen an den Messstationen in Z rich und in Genf entspricht vgl Anhang A19 11 Tabelle A und als Gerauschdauer t verschiedene f o Zeiten benutzt so resultieren die oran gen Kurven im linken Teilbild der nachfolgenden Figur Theoretische berlegungen Datenauswertung conta dB conta dB 7 0 7 0 6 0 6 0 5 0 5 0 4 0 s 4 0 3 0 oes t 3 0 2 0 Aers 2 0 1 0 WN 1 0 0 0 0 0 10 15 20 25 30 10 15 20 25 30 GGPA dB GGPA dB Formeln zur Berechnung siehe vorangegangene Seite lg conta conta dB GGPA Lama conta in dB f r AL 10 dB eo t 15s t 20s t 25s t 30s t 35s CONDOR WBN OO CONDOR ONSON Die Integ
307. er Recht entsprechen Anhand punktgenauer Berechnungen wird die zweite Vorgabe gepr ft Dabei wird untersucht ob die Abweichungen zwischen Berechnungen und Messungen unter Ber cksichtigung der Berechnungs und Messunsicherheiten im statistischen Sinne signifikant sind oder nicht und ob sich Berechnungen zur Beurteilung von Grenzwert berschreitungen grunds tzlich eignen Deshalb m ssen an den Mess standorten neben den berechneten Belastungswerten auch ihre Unsicherheiten bekannt sein Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 72 Dissertation Thomann Modellunsicherheit Zurich 2003 06 bis 22 Uhr Legien Kyu Z rich 2003 22 bis 23 Uhr Leqin Kyu Fig 4 19 Flughafen Zurich Tages und Nachtbelastung inklusive des erweiterten Unsicherheitsbe reichs k 2 p 95 unter Verwendung der ungewichteten Quellenunsicherheiten Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 73 Dissertation Thomann Modellunsicherheit Genf 2003 06 bis 22 Uhr Legien kyu Genf 2003 22 bis 23 Uhr Leqin kp U Fig 4 20 Flughafen Genf Tages und Nachtbelastung inklusive des erweiterten Unsicherheitsbe reichs k 2 p 95 unter Verwendung der ungewichteten Quellenunsicherheiten Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 74 Dissertation Thomann Modellunsicherheit 4 6 2 Kartografische Darstellungen und punktgenaue Bere
308. ereich ber schreitet jedoch zwei dar ber liegende Grenzwerte Grunds tzlich unterscheiden sich diese neuen F lle nicht von B und C denn auch dort kann nicht eindeutig gesagt werden ob ein Grenzwert unter oder berschritten ist Bei E1 E2 und E3 kommt jedoch erschwerend hinzu dass nicht klar ist um welchen Grenzwert es sich eigentlich handelt Im Falle von E1 ist mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit der Alarmwert berschritten oder aber der Im missionsgrenzwert unterschritten Bei E2 und E3 sind gleichzeitig eine berschreitung des Immis sionsgrenzwerts und eine Unterschreitung des Planungswerts wahrscheinlich Die Beh rden stehen nun vor dem Problem zu entscheiden ob im Fall E1 die Anlage saniert werden muss oder nicht und ob in den F llen E2 und E3 eingezont und gebaut werden darf oder nicht Unter den gegebenen Umst nden ist jeder Entscheid m glich resp aus wissenschaftlichen berlegungen l sst sich kein eindeutiger Entscheid f llen Berechnungen oder Messungen die einen derart grossen Entscheidungsspielraum aufweisen sind im Grunde genommen nicht viel wert Deshalb werden als Arbeitshypothese nachfolgend die F lle E1 E2 und E3 ausgeschlossen was in Fig 3 20 mit einem roten Punkt Verbotstafel angedeutet wird Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 45 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze 3 9 2 Losungsvarianten Bezuglich der Frage wie bei der
309. erenzen von Einzelereignissen Berechnung minus Messung in Funktion der Schwellenzeit tg Klassenbreite 5s Daten gefiltert filter_ 1 a SFT Mcva 30 000 Mer Tee a ee aN Prope MT OT ZRH QO O00 Sissies isch cree cia tenn aecan a tener ame a ae nese aan wera net g 10 000 re Nee he ee men O Z z 2 8822888828823382 5 SOs E ee 8 2 8 82 3 a LAP SVG SFT ll Lu 09 oO E N c aS a G zy So 2 5 Oo Mm Ww LAP SVG IlI Lu op x o 2 Cc AS a G zo TYPTOTIITIITTrrrrrrrrrrrrrvrrvrrrrivrer eo ee 2 5 tgaKl tgaKl tgaKl Anzahl Werte Pegeldifferenzen je Klasse der Schwellenzeit t getrennt nach den Flughafen Z rich und Genf und nach den Leistungsstufen LAP SVG und SFT II Mittelwerte der Ereignispegeldifferenzen je Klasse der Schwellenzeit ty getrennt f r die Leistungsstu fen LAP SVG und SFT Die grauen S ulen zeigen die Standardabweichung und die Fehlerbalken den zweifachen Standardfehler des Mittelwerts Ill Mittelwerte der Maximalpegeldifferenzen je Klasse der Schwellenzeit tg getrennt f r die Leistungsstu fen LAP SVG und SFT Die grauen S ulen zeigen die Standardabweichung und die Fehlerbalken den zweifachen Standardfehler des Mittelwerts
310. erheiten in den Bewegungszahlen ab Sie ist nur f r Prognosen relevant und kann bei realen Betriebsszenarien weggelassen werden U steht fur die Unsicherheit des mittleren Ereignispegels f r einen bestimmten Typ auf einer vorge gebenen Route Je mehr reale Radarflugbahnen nun in die Berechnung des typen und routenspezifi schen Ereignispegels einfliessen umso geringer wird die Unsicherheit in der Ausbreitungsrechnung Entsprechend wird sich auch die Unsicherheit der mittleren Ereignispegel reduzieren Sie kann jedoch nicht kleiner werden als die Quellenunsicherheit Die Bestimmung von Uj muss deshalb zweistufig erfolgen In einer ersten Stufe muss f r jedes Refe renzflugzeug auf einer beliebigen Route die mittlere Unsicherheit in der Ausbreitungsdampfung Uattjk bestimmt werden Dabei wird zuerst f r jede ausgew hlte Flugbahn Uau unter Anwendung von Eq 4 22 berechnet Zu deren Bestimmung wird in Eq 4 22 die Distanz eingesetzt bei welcher der Maximalpegel auftritt Anschliessend werden s mtliche flugbahnbezogenen Unsicherheiten entspre chend der Energie des Einzelflugs nach dem Prinzip von Eq 4 24 wie folgt gewichtet n gt una r 4 go tAE i I 3 p 1 Qo AE ini i Eq 4 25 liefert den Anteil der Ausbreitung an der Gesamtvarianz einer Belastungsmatrix Dabei spielt es keine Rolle ob mit idealisierten Flugbahnen oder Radardaten gearbeitet wird Je mehr Flugbahnen pro Typ und Route in die Berechnung einfliessen umso geringer wird
311. eriode von 06 bis 22 Uhr erfasst Da mit dem Leq jeweils die Belastung im Jahresmittel ausgedr ckt wird betr gt die Betrachtungszeit 365 mal 16 Stun den resp 21 024 000 Sekunden Der zugh rige Belastungswert wird als 16 Stunden Mittelungspegels Leqie6n bezeichnet In der Nacht erfolgt die Erfassung der Belastung f r jede Stunde einzeln Da von einer Nachtflugsperre in den Stunden von 24 bis 05 Uhr ausgegangen wird muss nur die erste zweite und letzte Stunde in der Zeitperiode von 22 bis 06 Uhr als 1 Stunden Mittelungspegel Leqg erfasst werden Dabei werden allf llige Bewegungen in der Zeit von 24 bis 05 Uhr Notfallfl ge oder Verspa tungen zur zweiten Nachtstunde gezahlt Nachfolgende Tabelle zeigt die in der Schweiz massgebli Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 7 Dissertation Thomann Anhang A2 chen Zeitabschnitte f r welche im Falle von Flughafen mit Grossflugzeugen Belastungsrechnungen durchgefuhrt werden mussen Zeitabschnitt Belastungsmass Betrachtungszeit T f r ein Zeitperiode Beurteilungsmass Normaljahr mit 365 Tagen Erste Nachtstunde 22 bis 23 Uhr 1 314 000 Sekunden 61 2 dB Bezeichnung Zweite Nachtstunde 23 bis 05 Uhr 1 314 000 Sekunden 61 2 dB Letzte Nachtstunde 05 bis 06 Uhr 1 314 000 Sekunden 61 2 dB Anmerkung zu obiger Tabelle Gem ss L rmschutzverordnung LSV Anhang 5 68 ist in der Schweiz die Belastung des Gesamtbetriebs und die Belastung w
312. ersehen Nachfolgende Tabellen zeigen die Anzahl der verf gbaren und ausgewerteten Ereignispegeldifferen zen Rund drei Viertel entfallen auf die Messstandorte in Z rich 84 Prozent sind Starts In Abwei chung zu den Erl uterungen in Kapitel 3 7 2 werden jedoch nicht 14 automatische Messstationen in die Analyse einbezogen sondern nur 13 NMTOS5 wird wegen der systematisch zu hohen Messpegel ausgeschieden Ebenfalls nicht ber cksichtigt werden Messungen die nach dem Chauvenetschen Kriterium als Ausreisser identifiziert werden vgl Kapitel 3 8 6 Etwa ein Prozent der Ereignisse sind davon betroffen Tab 6 2 Anzahl verf gbare Ereignispegeldifferenzen Pro Anlage Flug Automatische Messungen Begleitete Messungen operation Total Landung 11 992 23 047 35 039 359 0 359 35 398 Start 39 612 144 625 184 237 431 2 049 2 480 186 717 Pro Station nur automatische Messungen Total NMTO3 NMTO6 NMT10 NMT11 NMT1 NMT2 NMT3 NMT4 NMT5 NMT6 NMT7 NMT8 NMT9 Landung 947 2 753 4012 4 280 1191 402 20 947 91 416 35 039 Start 10 236 12 314 8 876 8 186 39 073 20 547 5 199 2 361 15 216 23 853 15 821 20 671 1 884 184 237 Total 11 183 15 067 12 888 12 466 39 073 20 547 6 390 2 763 36 163 23 944 15 821 20 671 2 300 219 276 33 Es interessiert ob die einzelnen Flugzeugtypen im Mittel ber alle Stationen und Jahre gesehen korrekt simuliert werden Dabei wird davon ausgegangen dass die ortsspezifischen Messungen Stichproben derselb
313. ersichtlich bewegen sie sich zwischen 2 5 dB und 2 3 dB was einem Wertebe reich Range von 4 8 dB entspricht Im Total reduziert sich der Range auf 2 1 dB von 1 1 dB bis 1 0 dB Bildet man nun die Standardabweichung der pro Messort berechneten Mittelwerte erh lt man eine Sch tzung f r die im Mittel zu erwartende Streuung zwischen berechneten und gemessenen Pegeln an unterschiedlichen Messstandorten Sie betr gt im Falle der 13 in Tab 6 5 aufgef hrten Stationen 0 6 dB ohne nach Landungen und Starts zu unterscheiden SD in Spalte ganz rechts in Tab 6 5 Tab 6 5 Mittlere Ereignispegeldifferenzen Berechnung minus Messung stationsweise ohne Unterscheidung in einzelne Flugzeugtypen und Jahre die Anzahl Werte k nnen der Tab 6 2 entnommen werden Angaben in dB Genf Z rich pugo Cm Total x80 ration NMTO3 NMTO6 NMT10 NMT11 NMT1 NMT2 NMT3 NMT4 NMT5 NMT6 NMT7 NMT8 NMT9 Landung 14 1 6 0 5 2 5 0 9 0 04 1 5 04 2 3 0 5 0 5 0 6 Start 1 2 0 7 0 5 1 1 0 1 0 3 0 9 0 1 0 9 0 6 0 9 0 1 0 7 0 4 0 5 0 6 1 1 1 0 0 5 0 9 01 03 10 03 07 06 09 01 04 0 4 0 4 0 6 Da die Anzahl der auswertbaren Pegeldifferenzen f r jede Messstation relativ hoch ist vgl Tab 6 2 liegt der Standard Error an allen Stationen unter 0 2 dB Die kombinierte Standardunsicherheit wird daher durch die Messunsicherheit dominiert und betr gt ohne Ber cksichtigung der Berechnungsun sicherheit zwischen 0 7 und 0 8 dB Die Streuung der mittleren Pegeldiffer
314. ert daf r bestimmt dass eine legitime Pegeldifferenz vom Mittelwert um tera abweicht Durch Multiplikation mit der Anzahl N aller Pegeldiffe Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 43 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze renzen erh lt man die Anzahl derjenigen Werte die mindestens so schlecht sind wie ALyerg Wenn nun jene Zahl kleiner ist als 0 5 so erfullt der verdachtige Wert das Chauvenetsche Kriterium nicht und wird verworfen Eq 3 28 N P ausserhalb tyerg SD lt 0 9 Nachfolgende Abbildungen zeigen die Wirkung des Chauvenetschen Kriteriums am Beispiel des Flug zeugtyps A320 Es werden haupts chlich Werte ausgeschieden welche aus Distanzen ber 2000 Metern und oder von startenden Flugzeugen auf der Piste stammen faa ED Oo D D D O O D D A A Cc Cc D ep ep V D O 70 80 90 Berechnete Pegel dB Fig 3 19 Identifikation und Ausscheiden von Ausreissern nach dem Chauvenetschen Kriterium am Beispiel der A320 Die schwarzen Punkte zeigen die ausgeschiedenen Ereignisse AL im rechten Teilbild bedeutet berechneter minus gemessener Pegel 3 9 Grenzwert berschreitungen unter Ber cksichtigung von Unsicherheiten 3 9 1 Grundproblematik Anhand von berechneten Belastungen wird entschieden ob Grenzwerte unterschritten erreicht oder bersch
315. erten Flugzeugtypen liegen in einem Bereich von 2 dB knapp 90 in einem Bereich von 5 dB Die Boxplots von Fig 6 6 zeigen diesen Sachverhalt Daraus ist auch erkennbar dass die begleiteten Messungen tendenziell tiefere Pegeldifferenzen liefern als die automatischen Messungen denn der Median vgl Fussnote Nr 35 liegt bei den weissen Boxen immer unterhalb der zugehorigen roten Boxen welche die Monito ringmessungen reprasentieren Dieser Befund wird durch die statistische Auswertung samtlicher Pe geldifferenzen best tigt vgl Tab 6 3 AL aE dB alle 13 20 nur regnen A11 x LR30 LR30 TU34A Wo Sse ee O yk2 Fig 6 6 Gruppierter Boxplot der mittleren Pegeldifferenzen getrennt nach Landungen und Starts Die roten Boxen beziehen sich auf die automatischen die weissen auf die beglei teten Messungen n entspricht der Anzahl analysierter Flugzeugtypen Tab 6 3 Statistische Auswertung der Einzelpegeldifferenzen Berechnung minus Messung unter Verwendung s mtlicher Messungen Auszug aus den Tabellen von Anhang A21 3 Anlage Begleitete Messungen Automatische Messungen Begleitete Messungen Automatische Messungen AL AE u u AL AE u u ALAE u u ALAE u Genf 0 9dB 1 9dB 1 1dB 0 9dB 2 0dB 1 2dB 0 1dB 2 1dB 1 1dqB 09dB 23dB 1 3 dB 0 AdB 2 1dB 1 2 dB 0 2 dB 1 7dB 1 1 dB I oae 0 9 dB 1 9dB 1 1dB 0 6 dB 2 1dB 1 2 dB 0 2 dB 1 8 dB 1 1 dB
316. ervarianz auf die Messunsicherheit und ein Drittel auf die Modellunsicherheit zur ckzuf hren Benutzt man dagegen korrigierte Messwerte so werden im Mittel rund 60 der Fehlervarianzen durch die Korrekturen und nur noch 10 durch die Modellunsicherheit erkl rt Nicht korrigierte Messwerte gem ss Fig 6 1 Korrigierte Messwerte gem ss Fig 6 2 instr B calc03 O corr W instr O calc03 DD N O FE Ve tee oO gt 5 5 SSE z zz zz Fig 6 3 Fehlervarianzen beim Vergleich von berechneten und gemessenen Mittelungspegeln am Beispiel der Belastungsberechnung 2003 f r den Zeitabschnitt von 06 bis 22 Uhr Die schwarzen S ulen entsprechen dem Anteil der Messkette instr an der kombinierten Va rianz die grauen S ulen calc03 demjenigen der Berechnung und die weissen S ulen corr beziehen sich auf den Varianzanteil der Korrekturen 6 2 3 Fazit In der Regel bestehen keine signifikanten Abweichungen zwischen den mit FLULA2 berechneten und aus Messungen an Monitoringstationen bestimmten Mittelungspegeln Es zeigt sich jedoch dass eine vorg ngige Korrektur der gemessenen Mittelungspegel sinnvoll und notwendig ist Sie sollte standort bezogen erfolgen Durch die Korrektur reduzieren sich die Differenzen zwischen Berechnung und Messung im Mittel um rund 0 5 dB auf 0 2 dB Die Streuung der Mittelungspegeldifferenzen betr gt zwischen den Messorten 0 8 dB Nach der Korrektur der gemessene
317. erwarten ist dass solche entste hen Es ergeben sich gem ss Tab 3 7 Grenzunsicherheiten von 1 5 dB und 2 5 dB Tab 3 7 Vorschlag f r Grenzunsicherheiten 06 bis 22 Uhr 1 5 dB 22 bis 23 Uhr 2 5 dB 23 bis 06 Uhr 1 5 dB Als Mindestanforderung m ssen die Berechnungsverfahren somit die Grenzunsicherheiten gem ss obiger Tabelle bei der Beurteilung von Grenzwert berschreitungen einhalten Es kommt folgende Vorschrift zur Anwendung Eq 3 29 Usare lt Ugrenz mit Ucar Kp Ucaic Die Bedeutung des Erweiterungsfaktors k wurde in Kapitel 3 8 2 erlautert Seine Festlegung sollte aufgrund technischer berlegungen aber auch aus dem Blickwinkel der beh rdlichen und gerichtli chen Praxis erfolgen vgl Kapitel 3 9 4 3 9 4 Voraussetzungen und Konsequenzen Die H he des Erweiterungsfaktors h ngt stark von den Genauigkeitsanforderungen ab die man an Berechnungsverfahren stellt Bei einer gegebenen Grenzunsicherheit und einem Erweiterungsfaktor von 1 darf die Berechnungs resp Modellunsicherheit doppelt so gross sein wie bei einem Faktor von 2 Umgekehrt kann beim Erweiterungsfaktor von 2 angenommen werden dass in rund 95 der F lle die angestrebte Grenzunsicherheit eingehalten wird Beim Erweiterungsfaktor von 1 betr gt die Wahr scheinlichkeit des Einhaltens dagegen nur 68 Mit dem Erweiterungsfaktor wird eigentlich festgelegt auf welchem Konfidenzniveau eine Berechnung die Grenzunsicherheiten einhalten muss Dieser Entsch
318. es Siedlungsdrucks zur Folge hat Nutzungskonflikte sind vorprogrammiert Daher wird weltweit versucht eine bez glich Bev lkerungsstruktur und Larmwirkung optimale Larmverteilung zu erreichen ohne dabei die Entwicklungs und Wachstumsm glichkeiten der Flugh fen zu beeintr chtigen 1 2 Belastung durch Flugl rm und Belastungsmasse f r Flugl rm Unter Belastung wird die durch physikalische Messung oder Berechnung ermittelte Einwirkung des Schalls auf einen geografischen Ort verstanden Sie wird als Pegel in Dezibel dB angegeben und ber eine bestimmte Expositionszeit gemittelt Meist wird sie als Schallbelastung pro Tag im Jahres mittel verstanden Oft werden die nach physikalischen Grunds tzen ermittelten Pegel noch mit Kor rekturen und Gewichtungen versehen Es gibt daher eine grosse Zahl von unterschiedlichen Belas tungsmassen f r Flugl rm Die meisten sind untereinander stark korreliert lassen sich also einiger massen ineinander umrechnen Sch fer hat im Auftrage des Umweltbundesamtes 1978 mehrere Dutzend Belastungs und Bewertungsverfahren zusammengetragen und beschrieben 93 Matschat und M ller haben 1981 N herungsbeziehungen zwischen verschiedenen Bewertungsmassen be stimmt 70 Heute ist der Mittelungspegel Leg das weltweit h ufigste Belastungsmass f r Flugl rm Durchgesetzt hat er sich wegen seiner einfachen Mess und Berechenbarkeit vgl Kapitel 3 und An hang A2 Er kombiniert den Schallpegel die Dauer und die H u
319. es an einer automati schen Station gemessenen L rmereignisses erweiterte Standardunsicherheit expanded uncertainty u Standardunsicherheit uncertainty Uc Kombinierte Standardunsicherheit combined uncertainty U Auf das Vertrauensniveau p erweiterte Standardunsicherheit V Fluggeschwindigkeit ground speed m s VAR Varianz w Verteilungsfunktion Bew Bewegungsanteil En Energieanteil AN1 Rotorspeedverh ltnis Var Varianzanteil Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 153 Dissertation Thomann Abkurzungen und Symbole Griechische Symbole a Luftdampfungsbeiwert nach ISO 9613 1 dB km vgl Anhang A12 Ao Luftdampfungsbeiwert fur Standardatmsophare ISA nach ISO 9613 1 B Elevations oder H henwinkel Grad vgl Anhang A3 1 E Komponente der Boden Boden Schallausbreitung entspricht der Zusatzd mpfung Aada bei Elevationswinkeln von 0 A Korrektur f r A Bewertung AL Differenz zwischen zwei Pegeln in dB E Querneigung in Grad 0 Abstrahlwinkel in Langsrichtung Polarwinkel in Grad A Abgewickelte Flugdistanz Weglange in Kilometern vom Startpunkt resp Aufsetzpunkt gemessen A Komponente der Luft Boden Schallausbreitung beschreibt den abnehmenden Einfluss der Zusatzdampfung Aaga bei zunehmendem Hohenwinkel n L ngenkoordinate welche mit der Korridorbreite normiert wird und senkrecht zur Flug strecke steht K Anpassungsfaktor zur Bestimmung der Kontamination beim Er
320. eschlagen wird wird aber auch ein Beitrag zum Vorsorgeprinzip geleistet Denn die Unsicherheit sagt ja aus dass einerseits der um sie erh hte Belastungswert mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit eintreten kann Andererseits kann er je nach gew hltem Vertrauensniveau auch dar ber liegen Bei der einfachen Standardunsicherheit mit einem Vertrauensniveau von 68 betr gt die Wahrscheinlich keit dass dieser Fall eintritt immerhin 16 Bei der um einen Faktor zwei erweiterten Standardun sicherheit mit einem Vertrauensniveau von 95 sind es dagegen nur noch 2 5 Wenn Vorgehensvorschlag 2 sowohl dem Vorsorge als auch dem Verursacherprinzip gen gt so muss folglich Vorgehensvorschlag 3 diesen beiden Grundprinzipien widersprechen Dieser sollte des halb ebenfalls verworfen werden Es wird deshalb vorgeschlagen Vorgehensvorschlag 2 anzuwen den wo der Grenzwert als berschritten gilt wenn er innerhalb des Unsicherheitsbereichs liegt 3 9 3 M gliche Umsetzung des Losungsvorschlags Bei der Beurteilung von Grenzwert berschreitungen wird die Unsicherheit zum berechneten Wert addiert Erst dieser erh hte Wert wird dann mit den massgeblichen Grenzwerten verglichen Um den Fall E von Kapitel 3 9 1 ausschliessen zu k nnen wird jedoch eine maximal zul ssige Unsicherheit 12 Gem ss LSV Art 36 Abs 1 werden die Vollzugsbeh rden den Anlagebetreiber dazu verpflichten die Aussenl rm immissionen zu ermitteln wenn sie Grund zur Annahme haben
321. eschrei bende Parameter entspricht in der vorliegenden Arbeit der einfachen Standardabweichung Zum Testen von signifikanten Abweichungen beispielsweise zwischen Berechnung und Messung wird die zweifache Standardabweichung verwendet im Sinne eines 95 Konfidenzintervalls Die Grundbegriffe und verwendeten statistischen Werkzeuge werden in Kapitel 3 8 erl utert Die im statistischen Sinne quantifizierbaren Unsicherheiten entsprechen somit der Streuung des berechneten oder gemessenen Pegels um seinen wahren Wert Da sowohl Messungen als auch Berechnungen nur Sch tzungen f r diesen wahren Wert sind welcher a priori unbekannt ist m ssen die Unsicherheit von Berechnungen und die Unsicherheit von Messungen bestimmt werden 2 3 2 Unsicherheit der Berechnung In Kapitel 4 werden die wichtigsten Unsicherheitskomponenten des akustischen Modells quantifiziert Sie werden nachfolgend mit dem Begriff Modellunsicherheit umschrieben Die Modellunsicherheit wird am Beispiel des in der Schweiz eingesetzten Berechnungsprogramms FLULA2 ermittelt indem ver schiedene seiner Modellkomponenten analysiert werden Das Programm wurde Ende der 80er Jahre entwickelt und ist in 86 und 107 dokumentiert Es dient haupts chlich zur Berechnung der Jahres belastungen nach den gesetzlichen Anforderungen 63 110 Im Vordergrund steht somit die Ermitt lung der Unsicherheit berechneter Jahresbelastungen Sie werden exemplarisch f r zwei Flugh fen Genf und Z rich f
322. essener Einzelereignispegel 6 3 1 Durchgef hrte Untersuchungen Es werden berechnete und gemessene Ereignispegel von Einzelfl gen miteinander verglichen indem der gemessene Pegel vom berechneten abgezogen wird vgl Eq 3 21 auf Seite 42 Die Pegel differenzen werden anschliessend statistisch ausgewertet Die Auswertung erfolgt typenspezifisch und getrennt nach Starts und Landungen Insgesamt 49 Typen werden analysiert Es wird nicht nach ein zelnen Messorten und Jahren unterschieden Eine entsprechende Analyse erfolgt in Kapitel 6 4 2 Es wird jedoch unterschieden nach automatischen Messungen an Monitoringstationen und nach be gleiteten Messungen an ausgew hlten Standorten Die Lage der verschiedenen Messorte ist aus den Karten in Anhang A18 1 ersichtlich Die verf gbaren Messdaten wurden bereits in den Kapiteln 3 7 2 und 3 7 3 n her erl utert Im Falle der automatischen Messungen werden nur diejenigen Pegelwerte verwendet welche von den Flug h fen als brauchbar deklariert und einem bestimmten Flugzeugtyp eindeutig zugeordnet werden kon nen Knapp 220 000 von 225 000 Einzelmessungen k nnen vorliegend statistisch ausgewertet wer den Bei den 5000 nicht verwendeten Ereignissen handelt es sich um s mtliche Messungen an Aus falltagen sowie um Messungen welche durch Windger usche beeintr chtigt sind oder die mehreren Ereignissen zugeordnet werden k nnen Sie sind in den Datens tzen mit dem Vermerk wind resp multiple v
323. essungen mit automatischen Messungen dargestellt sind die statistischen Auswertungen der Einzelereignispegeldifferenzen AL Angaben in dB Korrekturen zur Kompensation systematischer Effekte Erl uterungen siehe Text Varianzanteile der Messunsicherheitskomponenten Vergleich von Berechnungen und nicht korrigierten Messungen an ausgew hl ten Monitoringstationen in Z rich und Genf Die S ulen zeigen die Differenzen Berechnung minus Messung der Tagesmittelungspegel 06 bis 22 Uhr die Fehlerbalken die kombinierten Standardunsicherheiten der ausgewiesenen Pegeldifferenzen Vergleich von Berechnungen und korrigierten Messungen an ausgew hlten Monitoringstationen in Z rich und Genf Die S ulen zeigen die Differenzen Be rechnung minus Messung der Tagesmittelungspegel 06 bis 22 Uhr die Fehlerbalken die kombinierten Standardunsicherheiten der ausgewiesenen Pegeldifferenzen Fehlervarianzen beim Vergleich von berechneten und gemessenen Mittelungspegeln am Beispiel der Belastungsberechnung 2003 f r den Zeitab schnitt von 06 bis 22 Uhr Die schwarzen S ulen entsprechen dem Anteil der Messkette instr an der kombinierten Varianz die grauen S ulen calc03 demjenigen der Berechnung und die weissen S ulen corr beziehen sich auf den Varianzanteil der Korrekturen Statistische Auswertung von Ereignispegeldifferenzen landender Flugzeuge getrennt nach automatischen und begleiteten Messungen Erl uterungen siehe Text Daten sie
324. esultate der Simulationsrechnungen sind im rechten Teilbild von Fig 5 5 dargestellt wo pro Gerauschpegelabstandsklasse von 1 dB ein Mittelwert der Pegeldifferenzen gem ss Eq 5 16 be stimmt wird Die schwarze Linie zeigt die H he der Kontamination beim Maximalpegel die orange diejenige beim Ereignispegel in Funktion des Grundger uschpegelabstands Die grauen S ulen ent sprechen der Anzahl verf gbarer Werte Die Simulationen best tigen nur teilweise die theoretische Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 95 Dissertation Thomann Messunsicherheit Kurve des linken Teilbilds Wie die Simulation zeigt untersch tzt Eq 5 18 die Kontamination des Ereignispegels Um die Kontamination des Ereignispegels in Funktion des Grundgerauschpegelab stands besser abbilden zu k nnen wird die orange Kurve parametrisiert was folgende Funktions gleichung ergibt Eq 5 19 conta ye 4 6 expl 0 2 GGPA N m LA max e LAE 35 000 30 000 25 000 20 000 M O Cc O O 15 000 cae 10 000 e oo 5 000 ride Ku DP a a rb a u u u 0 10 15 20 25 30 o o o 2 Q R Q _ GGPA dB GGPA dB conta dB Anzahl Werte Fig 5 5 Fremdgerauscheinfluss auf gemessene Maximalpegel schwarz und Ereignispegel orange Beim Ereignispegel wird nur der Ausschnitt des zeitlichen Pegelverlaufs be rucksichtigt welcher nicht mehr als 10 dB unterhalb des Pegelmax
325. f der rech ten Skala Wird in Eq 5 16 das Vorzeichen gewechselt erh lt man direkt den Pegelwert mit wel chem eine reale Messung zu korrigieren ist wenn sie mit einer Berechnung verglichen wird Somit gilt f r die Korrektur Kconta Zur Ber cksichtigung der Kontamination durch Fremdgerausche Eq 5 17 K conta CONta 5 5 2 Wirkung von Fremdger uschen auf Maximal und Ereignispegel Die im vorangegangenen Kapitel 5 5 1 gemachten Annahmen sind in Anhang A19 4 formalistisch umgesetzt Die dort gegebenen drei Grundgleichungen gelten sowohl f r Momentanpegel als auch f r Maximalpegel und zeitintegrierte Gr ssen wie Ereignis resp Mittelungspegel Durch Umformen und Zusammenf hren der Gleichungen erh lt man direkt die Rechenvorschrift zur Bestimmung der Kon tamination conta in Funktion des Grundger uschpegelabstands Eq 5 18 conta 10 Ig 1 10 76974 mit GGPA Lamax Lres Eq 5 18 gilt in erster Linie fur Maximalpegel Die Gleichung lasst sich aber auch auf den Ereignispe gel anwenden wenn angenommen wird dass das Hintergrundgerausch wahrend eines Fluglarmer eignisses konstant bleibt und sich der Ereignispegel mit Hilfe des Maximalpegels ausdrucken lasst Details siehe Anhang A19 4 Im linken Teilbild von Fig 5 5 ist Eq 5 18 grafisch umgesetzt Die schwarze Kurve zeigt die Hohe der Kontamination eines gemessenen Pegels in Funktion des Grund gerauschpegelabstands Der Einfluss von Fremdgerauschen lasst sich aber auch mi
326. falls auf die Anwendung des f r sein Vorhaben g nstigen Verfahrens mit den tiefe ren Pegelwerten pochen Vorgehensvorschlag 1 ist deshalb berall dort wo unterschiedliche Berech nungsverfahren angewendet werden zur Beurteilung von Grenzwert berschreitungen wenig praktika bel und sollte verworfen werden Oft werden bei der Beurteilung von Grenzwert berschreitungen Sicherheitsmarchen eingebaut oder Vorhaltemasse benutzt bertragen auf die Akustik sind darunter Pegelwerte unbestimmter H he zu verstehen die zum berechneten Wert geschlagen werden Als Vorhaltemass bietet sich die Standard unsicherheit oder ein Mehrfaches davon an Damit ist das Konzept des Vorhaltemasses gleichbedeu tend mit dem Vorgehensvorschlag 2 Hier wirkt sich die Unsicherheit im Prinzip gegen denjenigen Partner aus der den Nachweis f r die Einhaltung der Grenzwerte erbringen muss Gem ss Vorgehensvorschlag 2 tr gt in der Regel der Larmverursacher die Folgen allfalliger Unsi cherheiten in der Ermittlung der Belastung was als konform mit dem Verursacherprinzip gem ss Um weltschutzgesetz 110 ausgelegt werden k nnte Der L rmverursacher wird zudem ein Interesse daran haben die Unsicherheiten so niedrig wie m glich zu halten was die wissenschaftliche For schung in diesem Bereich f rdert und sich positiv auf die Qualit t von Berechnungen oder Messungen auswirkt Indem bei der Beurteilung von Grenzwert berschreitungen die Unsicherheit zum berechneten Wert g
327. ffizienten von 1 dB km benutzt Der Einfluss von Richtwirkung und Konfiguration ist zwar teilweise in der Quellenunsicherheit enthal ten In Einzelfallbetrachtungen reicht dies jedoch nicht aus um lokal auftretende Unterschiede zu er kl ren In Jahresmittelbetrachtungen werden sie sich jedoch gr sstenteils aufheben Dies gilt nicht f r die Bodenzusatzd mpfung Die verf gbaren Modelle zur Berechnung der Zusatzd mpfung liefern bei kleinen H henwinkeln und in Distanzen ab einem Kilometer sehr unterschiedliche D mpfungswerte die sich mit der in der vorliegenden Arbeit quantifizierten Standardunsicherheit von 1 dB nicht erkl ren lassen Dazu br uchte es zus tzliche Untersuchungen Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 86 Dissertation Thomann Messunsicherheit 5 Messunsicherheit 5 1 berblick In Kapitel 3 3 7 sind die Faktoren aufgelistet welche die Messungen beeinflussen Sie bilden die Un sicherheitskomponenten der Messung Es sind dies e Messausrustung e Messgerateeinstellungen e _Fremdger usche e Unvollst ndige Erfassung aller Fluglarmereignisse e Messumgebung Nachfolgend werden diese Unsicherheitskomponenten n her untersucht Dabei bewirken die meisten Komponenten systematische Ver nderungen des Messergebnisses Diese lassen sich mittels geeig neter Korrekturen kompensieren Neben systematischen Effekten f hren die aufgef hrten Unsicher heitskomponen
328. figkeit der L rmereignisse zu einer einzigen Zahl und wird von internationalen Arbeitsgruppen als Basismass zur Beurteilung von Flug L rmbelastungen empfohlen 33 Wie alle Belastungsmasse bleibt aber der Leg ein grobes Instrument zur Bestimmung von Bel stigung und St rung da diese nicht nur durch akustische Mittel werte sondern durch zahlreiche nicht akustische Faktoren beeinflusst wird 1 3 Bel stigung durch Flugl rm Die Bel stigung annoyance ist eine der wichtigsten L rmwirkungen Sie h ngt neben der Belastung auch von der Tageszeit der Aktivit t der Betroffenen ihrer Einstellung zur Larmquelle sowie von so zialen und psychischen Faktoren ab Die L rmwirkungsforschung versucht durch Befragung der Be v lkerung und der gleichzeitigen Ermittlung der L rmbelastung am Wohnort der Befragten herauszu finden welche Beziehung zwischen einem Fluglarmmass und dem Grad der Bel stigung oder St rung besteht 3 4 71 75 Wegen der individuell sehr unterschiedlichen Reaktionen gelingt dies nur unvollst ndig Nur etwa ein Viertel bis ein Drittel der beobachteten Varianz l sst sich durch die akusti sche Belastung erkl ren Trotzdem sind entsprechende Studien die einzigen Anhaltspunkte um ge eignete Schutzkriterien zu formulieren so auch in der Schweiz Ende der 90er Jahre bei der Formulie rung der Belastungsgrenzwerte f r Landesflugh fen 15 Das Vorgehen ist etabliert Es bewirkt dass das Fluglarmmass die Berechnungsvors
329. g 4 1 dargestellt sind A320 MD83 Saab 2000 SB20 Fig 4 1 Zeitlicher Pegelverlauf eines geradlinigen Uberflugs in einer H he von 1000 ft 305 m und konstanter Geschwindigkeit von 160 Knoten 83 m s f r ausgew hlte Flugzeugtypen unter Verwendung verschiedener Modelle f r die Richtwirkung Kugelrichtcharakteristik sph und Rotationssymmetrie rot die Simulation des zeitlichen Pegelverlaufs benutzt die in Anhang A14 aufgef hrten Richtwirkungskorrekturen und erfolgt unter Ber cksichti gung s mtlicher Dampfungseffekte jedoch ohne Dopplereffekt die Asymmetrie bei der Kugelrichtcharakteristik sph ergibt sich wegen der unterschiedlichen Luftd mpfung in Funktion des Abstrahlwinkels Tab 4 2 Ereignispegel f r ausgew hlte Flugzeugtypen unter Verwendung unterschiedlicher Mo delle f r die Richtwirkung Rotationssymmetrie 94 1 dB 101 6 dB 82 4 dB Keaen ew om e Wenn anstelle einer rotationssymmetrischen eine kugelformige Richtcharakteristik verwendet wird ver ndert sich zwar die Form des zeitlichen Pegelverlaufs Energieinhalt und damit Ereignispegel bleiben dagegen praktisch unver ndert sph minus rot in Tab 4 2 Dies gilt jedoch nur fur den Geradeausflug In der Umgebung von gekrummten Flugstrecken treten haufig Fokussierungseffekte auf was aus Fig 4 2 ersichtlich wird Die Figur zeigt die Resultate einer Simulation von 100 zufallig ausgew hlten Radarflugbahnen
330. gate auxiliary power units ARP Aerospace Recommended Practice Empfehlungen der SAE bekommen dieses K rzel wenn deren Inhalte sich mit Luft oder Raumfahrt besch ftigen as Zurodnung assigned atm atmosph risch atmospheric ATOM aktuelle Startmasse actual take off mass att D mpfungen auf dem Ausbreitungsweg des Schalls aftenuation AVI88 siehe IMMPAC AW Alarmwert vgl Anhang A1 AzB Anleitung zur Berechnung von L rmschutzbereichen an zivilen und milit rischen Flugh fen nach dem Gesetz zum Schutz gegen Flugl rm Deutschland AZI Azimut BAFU Bundesamt f r Umwelt ehemals Bundesamt fur Umwelt Wald und Landschaft BUWAL BAZL Bundesamt f r Zivilluftfahrt BBM Firma M ller BBM GmbH Planegg bei M nchen BGE Bundesgerichtentscheid BLW Betriebe der Luftwaffe ehemals Bundesamt f r die Betriebe der Luftwaffe BABLW BPR Nebenstromverh ltnis by pass ratio BT Betriebstage CAA Civil Aviation Authority Luftfahrtbeh rde von England CAEP Committee on Aviation Environmental Protection Kommission der ICAO cal Kalibration calibration calc Berechnung calculation conf Konfiguration configuration conta Verunreinigung durch Fremdger usche contamination corr korrigiert oder Korrektur dB Dezibel DEP Start departure Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 147 Dissertation Thomann Abkurzungen und Symbole DES Datenerfassungssysteme fur die Ermittlung von Larmsch
331. gebungsger usch vgl Kapitel 5 5 Die Messmikrofone soll ten so positioniert sein dass Reflexionen an Hausd chern oder Geb udestrukturen praktisch ausge schlossen werden k nnen Die Entfernung zwischen den Flugzeugen und einer Messstation sollte 1000 Meter nicht berschreiten Im Landeanflug sind zwischen 500 und 700 Meter ideal Bei Starts sind je nach Flugzeugtyp resp H he des Maximalpegels auch 1500 Meter m glich 7 4 5 Gezielte Analyse kritischer und Einbau neuer Modellparameter Als kritische Modellparameter gelten die Hinderniswirkung die azimutale Richtwirkung die Bodenzu satzdampfung und die Leistungssetzung Die ersten beiden werden in FLULA2 nicht ber cksichtigt Sie sind jedoch nur unter speziellen geometrischen Verh ltnissen von Bedeutung f hren dann aber zu systematischen Fehlern Dies wird in der vorliegenden Arbeit mittels der ungewichteten Unsicherheitskomponenten u ber cksichtigt Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 133 Dissertation Thomann Diskussion und Schlussfolgerungen Die Hinderniswirkung lasst sich als neuen Modellparameter einbauen und die azimutale Richtwirkung mittels Pegelkorrekturen berucksichtigen Beide Massnahmen konnen lokal zwar die Unsicherheit von Fluglarmberechnungen reduzieren auf Gesamtbelastungen haben sie nur einen geringen Einfluss Anders sieht dies bei der Bodenzusatzdampfung und bei der Leistungssetzung aus Diese werden in eine
332. gegen ein Wetterbedingungen welche die Schallausbreitung nicht beg nstigen Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 32 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze Schallschatten auf wobei die Verh ltnisse zwischen Quellenh he und Abstand zur Schattenzone mit dem oben beschriebenen Fall der labilen Schichtung vergleichbar sind Negative Temperaturgradienten labile atmosph rische Positive Temperaturgradienten Inversion mit f rderlichen Schichtung mit hinderlichen Schallausbreitungsbedingungen Schallausbreitungsbedingungen Fig 3 13 Einfluss von Temperaturgradienten auf die Schallausbreitung labile Schichtung links f hrt zu hinderlichen Inversionen rechts zu f rderlichen Ausbreitungsbedingungen Gegenwind mit hinderlichen Ausbreitungsbedingungen Gegenwind Mitwind Mitwind mit f rderlichen Ausbreitungsbedingungen Pi T a Fig 3 14 Einfluss des Windes auf die Schallausbreitung Gegenwind f hrt zur Ausbildung von Schattenzonen mit einer deutlichen Pegelminderung Mitwind bewirkt dass Hindernisse berstiegen werden mit einer deutlichen Pegelerh hung auf der R ckseite des Hinder nisses 3 6 7 Hinderniswirkung resp Abschattung wegen grosser Gelandestrukturen Fur die Modellierung der Schallausbreitung ber variablem Gel nde mit lokalen Abschirmungen wer den verschiedene Ans tze verwendet In 43 und 45 werden einige davon beschrieben und
333. gen auf diese drei Spuren vor wird eine Verteilung im Verh ltnis 1 6 2 3 1 6 angenommen Wegen des grossen Vorverarbeitungsaufwandes werden idealisierte Spuren nur f r die Gesamtheit aller Flugbewegun gen auf einer Flugroute erarbeitet Die Erfassung der H hen und Geschwindigkeitsprofile dagegen erfolgt typenspezifisch wobei f r jede Typen Routen Kombination nur ein Vertikalprofil erfasst wird Die Flugbahnen ergeben sich durch Kombination der Spuren mit den Profilen Eine Spline Funktion erzeugt die f r die Simulation notwendigen Raumpunktabst nde e Erstellen der Bewegungsstatistiken Die Bewegungsstatistiken zeigen die Routenbelegung der akustischen Referenztypen F r jede zu berechnende Belastung werden jeweils zwei Bewegungsstatistiken erstellt Eine f r Starts und eine f r Landungen 3 5 4 Akustische Basissimulation In der Simulation werden die Flugbahnen mittels diskreter Punkte beschrieben die perlenschnurartig im dreidimensionalen Raum angeordnet sind Die Abst nde zwischen den Flugbahnpunkten entspre chen dabei dem Flugweg welcher ein Flugzeug in einer Sekunde zur cklegt In jeden Flugbahnpunkt wird nun die Quelle mit Richtwirkung gesetzt und f r einen beliebigen Empfangspunkt der zugeh rige Momentanpegel La berechnet indem jeweils Distanz und Abstrahlwinkel in Eq 3 9 eingesetzt wer den Unterschreitet der H henwinkel 15 wird die Zusatzd mpfung gem ss Eq 3 11 ber cksichtigt berschreitet das Flugzeug ein
334. gen und ihre Konsequenzen A 63 Dissertation Thomann Anhang A14 Anhang A14 4 Forts MD83 SVG RJ100 SVG SB20 SVG Richtwirkung longitudinal linke Spalte und azimutal rechte Spalte fur konstanten Azimutwinkel von 30 resp kon stanten Polarwinkel von 100 schwarz und fett ausgezogene Linien zeigen Rotationssymmetrie rot und fett die 3D Richtwirkung die fein ausgezogenen Linien in der entsprechenden Farbe zeigen jeweils den Streubereich SD grau und fett hervorgehoben ist die Nulllinie Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 64 Dissertation Thomann Anhang A15 A15 Streuung des Pegels innerhalb derselben Typengruppe A15 1 Unsicherheit in der Typenzuordnung A Landung B Start Typ A109K 0 9 0 9 0 1 0 1 A109K 3 9 3 9 0 5 0 5 A310 A3103 1 2 1 0 1 1 A319 A319 0 6 1 4 A320 A320 A321 A321 AS332 i A3302 1 3 0 2 AT42 i A340 3 3 3 5 B727 A3406 B737 AS332 0 4 1 4 B73F AT42 4 4 1 7 B73S i B7O7F B73V A j i B7272 2 4 2 4 B7473 i i B727A 1 6 1 4 B7474 i B737A B757 B73F 0 7 0 7 B767 i B73S 1 2 1 1 BA1 1 i i B73V 0 9 0 8 BE30 B7473 2 2 5 6 C550 B7474 1 6 C650 B7572 0 3 2 6 CL65 f B7672 D328 B7673 0 8 0 1 DA20 f BA11 5 2 TO DA90 i i i BE20 2 0 DC10 f i C550 2 7 2 2 DC930 C650 DH8
335. genschaften des Mikrophons und der Kalibrierung und anderseits von der Frage wie gut das Flugereignis vom Umgebungsl rm getrennt erfasst werden kann Der Normenentwurf liefert ein Rezept zur Berechnung der Messunsicherheit Der sich daraus ergebende Wert von knapp 1 5 dB im Sinne einer Standardunsicherheit ist in dieser H he anzuzwei feln Eine Standardunsicherheit von 1 5 dB f hrt n mlich dazu dass praktisch jede Abweichung zwi schen Messung und Berechnung in der Gr ssenordnung von 3 dB als nicht signifikant deklariert wer den m sste bei Annahme eines Konfidenzintervalls von 95 Es f llt auf dass bei den statistischen Analysen von HMMH INM von der CAA ANCON oder von SINTEF NORTIM jeweils nur die Standardunsicherheiten zur Deklaration von signifikanten Abwei chungen zwischen Messung und Berechnung verwendet werden Angaben zur effektiven Modellun sicherheit werden keine gemacht Eine Analyse der Modellunsicherheit wurde zwar von Kevin Restrick im Auftrage von EUROCONTROL am Beispiel von INM durchgef hrt 91 Er unterzieht dabei s mtli che Funktionsgleichungen einer Fehleranalyse nach dem Gauss schen Fehlerfortpflanzungsgesetz indem er jede Funktion nach den einzelnen unabh ngigen Variabeln ableitet und die relativen Unsi cherheiten sch tzt Er versucht auch Aussagen ber die gegenseitigen Abh ngigkeiten Korrelatio nen einzelner Einflussfaktoren zu machen die Umsetzung auf Gesamtbelastungen fehlt jedoch auch hier D
336. gg Ihre Summe ergibt die gesamte Abschw chung des Schalls auf dem Ausbreitungsweg von der Quelle zum Empf nger Eq 4 8 Aat alls B Aai r Aam all Aaaa i A Mit r wird die Distanz zwischen Quelle und Empf nger bezeichnet ist der H henwinkel Beide Gr s sen lassen sich als Funktion der Hohe h und der seitlichen Distanz f ausdr cken h h Eq 4 9 r V0 h und sin r p2 h2 Da die Frequenzspektra von Ereignis und Maximalpegel praktisch identisch sind vgl Kapitel 3 4 4 wird vereinfachend angenommen dass die A bewertete Luftdampfung Aatma sowohl f r den Maximal als auch f r den Ereignispegel gilt Hingegen darf die in Kapitel 3 4 7 gegebene Vorschrift zur Berech nung der geometrischen D mpfung nicht auf den Ereignispegel angewendet werden da eine sich auf einer Linie im Raum bewegende Punktquelle hinsichtlich ihrer Ereignisenergie als inkoh rent strah lende Linienquelle aufgefasst werden kann Dabei ergibt sich eine Abstandsabhangigkeit die rein geometrisch nicht mehr einer Pegelabnahme von 6 dB sondern einer Pegelabnahme um 3 dB pro Abstandsverdopplung entspricht Das Abstandsgesetz fur den L lautet daher Eq 4 10 A r 10 1 mit rp 1m 0 Unter Anwendung von Eq 3 11 Eq 3 12 und Eq 4 10 l sst sich die Abschw chung des Schalls auf dem Ausbreitungsweg von der Quelle zum Empf nger f r einen Ereignispegel wie folgt absch tzen Eq 4 11 Aap alr h Agy 7 Aan al A
337. glichkeit der Daten mit der Nullhypothese vgl Anhang A5 u Standardunsicherheit vgl Anhang A21 1 2 u SE Uso Umeas resp u SE U Un Uns Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 104 Dissertation Thomann HS A3103 A319 A320 A321 A3302 A340 AS33 AT42 B707F B7272 B727 B737 B73F B73S B73V B7473 B7474 B7572 B7672 B7673 BA11 BE20 C550 C650 CL65 D328 DA20 DA90 DC10 DC3 DC93 DH8 FK10 FK50 FK70 HS25 LR30 LR50 MD11 MD80 MD83 MD87 RJ100 SB20 SF34 TU34 TU54 TU54 YK42 i 0 5 1 1 0 4 1 4 1 0 2 1 0 8 2 8 3 0 2 6 0 2 1 1 0 1 0 6 1 0 0 8 2 7 2 4 8 1 0 3 0 9 2 0 1 1 2 3 3 5 0 4 0 9 0 4 4 0 3 1 0 0 1 0 9 2 2 7 0 0 6 0 2 1 1 0 5 0 4 0 7 1 9 1 9 4 3 6 1 gt 4595 a 9835 1 9 10929 2 0 10382 1 8 8939 2 6 1747 1 6 6 3 1 2492 1 2 12 3 9 584 3 9 196 4 2 405 2 1 8151 2 1 9484 2 1 7717 2 7 3321 3 0 3164 2 0 6452 2 1 3114 2 3 6363 6 4 342 3 1 236 3 7 3594 2 9 1499 3 0 4108 3 4 1135 3 4 2185 3 2 3853 2 8 1093 2 5 273 3 9 1104 4 8 860 2 2 3533 2 5 1681 25 5122 3 7 4285 3 4 2626 3 2 1661 2 1 7221 2 3 6087 2 3 9982 2 2 6076 2 3 8995 2 8 3164 2 8 1597 4 4 200 2 7 27 2 8 2502 2 7 1308 1 z 1 3 1 3 1 1 2 8 3 5 1 4 3 3 2 1 3 2 3 3 3 0 1 2 1 6 1 2 4 0 1 9 1 8 1 3 1 2 6 6 2 6 3 3 1 9 1 7 3 6 3 3 2 8 2 2 2 4 6 0 5 0 1 2 3 6 1 5 3 6 1 9 2
338. gnis Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 13 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze ses Je nach Differenz zwischen Maximal und Schwellenpegel wird der gemessene Pegel aus den blassroten und oder gelben S ulen gebildet Die Randzonen des gesamten Ereignisses gr ne S u len bleiben hingegen bei automatischen Messungen unber cksichtigt Tab 3 1 zeigt die Kriterien bei der Messung von Einzelereignis und Maximalpegeln im Falle von Z rich bersteigt der Maximalpegel Lasmax den Schwellenpegel Ls um mehr als 10 dB so wird der Er eignispegel ber die t Zeit gebildet Liegt der Maximalpegel zwischen 4 und 10 dB ber der Mess schwelle so wird als Integrationszeit die Schwellenzeit ts benutzt Bei Maximalpegeln von O bis 4 dB ber der Schwelle werden keine Ereignispegel gebildet sondern nur die Maximalpegel abgespeichert Tab 3 1 Kriterien bei der Messung von Einzelereignis und Maximalpegeln am Beispiel von Z rich Bezugszeit f r Lac Ausgegebene Messgr ssen Lasmax Ls 2 10 dB Lac Las max 4 dB lt Las max _ Ls lt 10dB Las Las max 0 lt Las max _ Ls lt 4dB Las max 3 3 4 Fremdgerausche Fremdgerausche verursachen haupts chlich in urbanen Gebieten einen sich im Laufe des Tages ver ndernden Grundger uschpegel unbekannter H he welcher von Messstandort zu Messstandort stark variieren kann Fremdger usche bewirken eine Pegelerh hung da
339. gsvorg nge usu222400nnennee nennen 61 4 5 Modell zur Beschreibung der typenspezifischen Unsicherheiten 00022200222202220o 69 4 6 Unsicherheit von realen Belastungszust nden 02424444444sRnnnn nenne nenne nenne nenne nnenne nennen 72 4 7 Unsicherheit von Prognoseberechnungen cccscccsssecceeseeceeececeueeeceueeesaseeeseeeseeeessueteneneeens 76 4 8 Weitere relevante Modellparameter und deren Einfluss 200222002200022000nnnennnn nennen 84 4 9 Fazit zur Modellunsicherheit 2u0222000000000000000000n0nennn nenne neuen nnnnnnnnnnnnnnnnnenennnnnennenenn 86 5 MessunsicherNei GES a e a a a a een 87 Bilis berblick Jane eat a A 87 5 2 Konzept zur Bestimmung der Messunsicherheit cccccseececseeeeceeeeeeeeeeeaeeeesaaeesseeeesaeeeesees 87 Did MESSAUSTUSLTUNG unseren ee nenne 89 5 4 Messgerateeinstellungen areas 91 9 95 BIEMAGSLAUSCHE rs leere ee an een A ET EEE DENE 94 5 6 Unvollst ndige Erfassung aller Flugl rmereignisse 2 244000444000Bnennnn nennen nnennn nennen 97 5 7 Eichfehler der Mikrofone und Einfluss der Messumgebung 422400022400Bnennne nennen 101 5 8 Gesamtunsicherheit von Messungen an Monitoringstationen uus 4224000nennne nennen 104 9 9 Fazit zur Messunsicherheit 2 200000000000000000000nnnnnnnnnnnnnnnnn neuen nnnnnnnnnnnnnnnnn
340. h Uberschritten In solchen Fallen ist nicht ganz klar wie die Be lastungssituation zu beurteilen ist was in Fig 3 20 mit einem orangen Dreieck Warntafel signali siert wird Fallunterscheidung bei einem Grenzwert Fallunterscheidung bei mehreren Grenzwerten Fig 3 20 Fallunterscheidungen beim Vergleich von rechnerisch oder messtechnisch ermittelten Werten mit Grenzwerten Die Vierecke Dreiecke und Kreise entsprechen den berechne ten resp gemessenen Werten die Fehlerbalken zeigen den Unsicherheitsbereich Meist ist nicht nur ein Grenzwert sondern gleichzeitig sind mehrere Grenzwerte zu beachten Wie den Erl uterungen von Anhang A1 entnommen werden kann kennt die schweizerische Gesetzgebung drei unterschiedliche Schwellenwerte Planungswert PW Immissionsgrenzwert IGW und Alarmwert AW Je nachdem welcher dieser Werte berschritten ist hat dies teilweise unterschiedliche Konse quenzen f r den L rmverursacher f r den Landbesitzer oder f r den Geb udeeigent mer Da sich Planungs Immissionsgrenz und Alarmwerte in ihrer H he unterscheiden sind in Erg nzung zu den oben skizzierten vier F llen zus tzlich folgende drei F lle denkbar vgl Grafik rechts von Fig 3 20 E1 amp E2 Der Belastungswert liegt zwischen zwei Grenzwerten wobei der Unsicherheitsbereich den unteren Grenzwert unterschreitet und den oberen berschreitet E3 Der Belastungswert liegt unterhalb s mtlicher Grenzwerte der Unsicherheitsb
341. h von 10 bis 35 Grad Celsius und 30 bis 100 relativer Feuchte bei der Landung mit 1 5 dB und beim Start mit 1 2 dB vgl Anhang A13 2 Tabelle F Die im Anhang aufgef hrten Pegeldifferenzen lassen sich direkt als Korrekturen kis bei Simulationen von einzelnen Ereignissen anwenden um den f r realatmosph rische Bedingungen geltenden Pegel n herungsweise zu bestimmen Voraussetzung daf r ist jedoch die Kenntnis der aktuellen Temperatu ren und Feuchten Bei der Berechnung von Jahresmittelungspegeln ist jedoch eine Korrektur nicht Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 66 Dissertation Thomann Modellunsicherheit moglich da nicht fur alle Flugzeugtypen entsprechende Anpassungswerte zur Verfugung stehen Deshalb wird darauf verzichtet 2 5 dB 2 0dB 1 5dB 1 0dB 0 5 dB Z 0 0 dB 1000 2000 3000 4000 0 1000 2000 3000 4000 5000 Distanz m Distanz m Ujga r 0 170 77 gli 0 005 1 Fig 4 12 Beitrag an die Unsicherheit der A bewerteten Luftdampfung der sich wegen der Nichtbe rucksichtigung der realatmospharischen Bedingungen ergibt Aus den ermittelten Pegeldifferenzen lasst sich aber die Unsicherheit abschatzen die sich wegen der Nichtber cksichtigung der realatmospharischen Bedingungen ergibt Sie wird mit u s bezeichnet Sie ist wie Uspex distanzabh ngig und berechnet sich aus den Streuungen der Pegeldifferenzen Das Ver
342. hallabstrahlung die Effekte bei bodennaher Schallausbreitung und die Modellierung der Leistungs setzung als die wichtigsten Einflussfaktoren Die Leistungssetzung wird hier als geometrischer Effekt behandelt weil in der Simulation mit FLULA2 f r jedes Flugzeug die Leistungsreduktion in einer H he von 1500 Fuss rund 460 Meter erfolgt Die azimutale Schallabstrahlung und die bodennahe Schallausbreitung sind haupts chlich dann von Bedeutung wenn sich von einem beliebigen Immissionsort aus gesehen der Flugverkehr immer unter ann hernd denselben Elevationswinkeln abspielt Dabei l sst sich die azimutale Schallabstrahlung unter Verwendung von dreidimensionalen Richtwirkungen oder mittels Korrekturen in Funktion des Azimutwinkels kompensieren Die bodennahe Schallausbreitung dagegen wird mittels einer empirisch gefunden Formel ber cksichtigt welche die reale Situation allzu sehr vereinfacht Eine generelle Schw che der Berechnung ist die Modellierung der Leistungssetzung Das Modell kennt nur drei Leistungsstufen Landung und Start mit reduzierter sowie voller Leistung Je nach Typ k nnen dadurch beim Start in Flugh hen bis 500 Meter otsspezifisch systematische Abweichungen gegen ber Messungen auftreten welche sich jedoch uber alle Typen gesehen ann hernd ausglei chen Die Ausbreitungsd mpfungen in Distanzen und H hen von 500 bis rund 3000 Meter hat man dagegen im Griff Hier zeigt sich dass die Ausbreitungsbedingungen vernachl s
343. halls Ihre Unsicherheiten werden mit Uac resp Uan bezeichnet ac aircraft att attenuation Wendet man das Gauss sche Fehlerfortpflanzungsgesetz an und geht davon aus dass Lwa und Aata unkorreliert sind so l sst sich die Unsicherheit des Schalldruckpegels aus den Fehlervarianzen der beiden Komponenten wie folgt berechnen Eq 4 4 uf r B Us Use Fr 2 Nachfolgend wird unter Uac die Unsicherheit in der Modellierung des Flugzeugs als akustische Quelle und unter Uan die Unsicherheit in der Modellierung der Schallausbreitungsvorg nge verstanden Eq 4 4 gilt f r den Maximalpegel Wie Matschat und M ller 69 gezeigt haben l sst sich dieser mittels der f o Zeit in einen Ereignispegel umrechnen vgl AL in Anhang A19 4 so dass die Unsicherheit des Ereignispegels durch diejenige des Maximalpegels angen hert werden kann Somit gilt Eq 4 4 auch fur den Lye Da aber die t o Zeit selbst eine Funktion der k rzesten Distanz der Geschwindigkeit und der spektralen Eigenschaften des Flugzeugs ist siehe 69 sind diese Gr ssen bez glich ihres Einflusses auf die Unsicherheit des Lye zu untersuchen und wenn n tig zu ber cksichtigen Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 50 Dissertation Thomann Modellunsicherheit 4 3 Unsicherheit in der Modellierung des Flugzeugs als Schallquelle 4 3 1 Vorbemerkung und bersicht Wie in Kapitel 3 4 gezeigt l sst sich das Flugzeug als Schallquelle mi
344. he Anhang A21 3 Statistische Auswertung von Ereignispegeldifferenzen startender Flugzeuge getrennt nach automatischen und begleiteten Messungen Erl uterungen siehe Text Daten siehe Anhang A21 3 Gruppierter Boxplot der mittleren Pegeldifferenzen getrennt nach Landungen und Starts Die roten Boxen beziehen sich auf die automatischen die weissen auf die begleiteten Messungen n entspricht der Anzahl analysierter Flugzeug typen Ereignispegeldifferenzen inkl Standardunsicherheit A Bewegungsanteile B Energieanteile C sowie ungewichtete D und gewichtete Varianzanteile E f r Starts schwarze S ulen und Landungen weisse S ulen in Z rich von 2000 bis 2003 Einzelereignispegeldifferenzen f r A320 getrennt nach Starts und Landungen pro Anlage Ort und Jahr die S ulen entsprechen den mittleren Pegeldifferen zen die Fehlerbalken den kombinierten Standardunsicherheiten die Zahlen der Anzahl Werte und die horizontalen Linien dem Mittelwert und der Stan dardunsicherheit ohne Unterscheidung nach Ort und Jahr eingerahmt sind die Mittelwerte sowie Standardabweichungen der orts und jahresspezifischen Mittelwerte weitere Beispiele sind in Anhang A23 1 gegeben Mittlere Ereignispegeldifferenzen in Abh ngigkeit verschiedener geometrischer Gr ssen Die Rhomben zeigen die mittleren Pegeldifferenzen pro Klasse die Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann 99
345. heit des Mittelungspegels m ssen somit die Unsicherheiten s mtlicher Ereignispegel bekannt sein Da sich ein Ereignispegel aus der energetischen Summe von Momentan pegeln berechnet vgl Kapitel 3 3 3 resp Anhang A2 3 l sst sich seine Unsicherheit theoretisch auch aus den Unsicherheiten der einzelnen Momentanpegel nach dem oben gezeigten Ansatz bestimmen Da sich die Momentanpegel in ihrer zeitlichen Abfolge auf unbekannte Art und Weise gegenseitig beeinflussen d rfen die Kovarianzen nicht mehr vernachl ssigt werden Diese sind so wohl analytisch als auch empirisch nicht bestimmbar deshalb wird zur Absch tzung der Unsicherheit von Ereignispegeln ein vereinfachter Ansatz gew hlt 4 2 2 Vereinfachter Ansatz zur Bestimmung der Modellunsicherheit Gem ss Kapitel 3 4 werden zur rechnerischen Behandlung von Schallausbreitungsvorg ngen ein Schallleistungspegel Korrekturen f r Richtwirkung und Leistungssetzung und eine Summe von D mpfungstermen ben tigt Geht man nun von einer idealen Punktquelle aus die in s mtliche Rich tungen gleichm ssig abstrahlt und die Energie in einem einzigen Frequenzband vereinigt so l sst sich Eq 3 4 erheblich vereinfachen und der A bewertete Schalldruckpegel berechnet sich f r belie bige Distanzen r und H henwinkel wie folgt Eq 4 3 Loa E Lwa Aat a r B Lwa ist der A bewertete Schallleistungspegel der Quelle und Aan a r 6 die Summe aller Dampfungs terme auf dem Ausbreitungsweg des Sc
346. heit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 90 Dissertation Thomann Anhang A19 A19 6 Anzahl gemessener und Gesamtzahl der Fluglarmereignisse in Genf A N1 Anzahl der gemessenen Fluglarmereignisse je Lande und Startrichtung Flugoperation amp Pistennummer Jahr D23 A05 D05 A23 NMTO3 2000 22 602 3 468 en 18 228 3 312 NMT05 2000 28990 15121 NMTO6 2000 24 052 7 241 0 NMT10 2000 0 0 11 325 24 760 2003 59 22 17163 20 752 NMT11 2000 10117 30 199 2003 16 987 27 616 B N2 Gesamtzahl der Bewegungen je Lande und Startrichtung Jahr Flugoperation amp Pistennummer pes A05 D05 A23 2000 49 307 23 861 23 139 58 569 2003 43 081 37278 36 055 43 543 C N N2 Erfassungsraten je Lande und Startrichtung Ort Yale Flugoperation amp Pistennummer D23 A05 D05 A23 NMTO3 2000 46 15 0 0 2003 42 9 0 0 NMTO5 2000 59 63 0 0 2003 63 52 0 0 NMTO6 2000 49 30 0 0 NMT10 2000 0 0 49 42 NMT11 2000 0 0 44 52 Fett hervorgehoben sind diejenigen Flugoperationen mit einem Energieanteil ber 5 A Approach Landung D Departure Start Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 91 Dissertation Thomann Anhang A19 A19 7 Typenspezifische Korrekturen wegen unvollst ndig gemessener Pegelverteilungen Auswahl A Z rich 2003 NMT6 Start Piste 16 Routen E16 amp F16 En Lye dB N p SDdB a aB 2420 2659 1596 1739 3908 4282 85 99 499 558 10
347. hen rote Linien Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann A 79 Anhang A18 A18 5 Relevante Temperatur Feuchte Kombinationen H ufigkeit des Auftretens 10 20 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 2 0 3 0 0 10 20 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 3 0 5 0 0 0 0 0 0 10 20 0 0 Genf und Zurich 2000 bis 2003 A Tag und Nacht Relative Luftfeuchtigkeit 30 40 50 60 0 0 0 1 0 7 1 6 2 4 2 3 3 0 1 3 0 0 1 9 5 5 8 7 B Tag 11 6 70 0 0 0 1 0 6 1 8 3 0 3 2 2 9 0 3 15 2 Relative Luftfeuchtigkeit 30 40 50 60 0 0 0 1 0 6 1 8 2 9 3 2 4 2 2 0 0 0 3 2 9 0 13 0 C Nacht 14 8 70 0 0 0 4 1 5 2 8 3 4 3 5 0 4 16 0 Relative Luftfeuchtigkeit 30 40 50 60 0 0 0 2 0 9 1 5 1 8 15 1 7 0 6 0 2 1 3 3 8 8 1 70 0 0 0 1 0 7 2 1 3 3 3 0 2 4 0 2 14 7 80 0 0 0 1 0 8 3 2 5 2 5 0 5 0 2 1 0 0 21 5 80 19 0 80 0 0 0 1 1 1 4 0 6 4 5 4 5 3 2 1 0 0 24 4 90 28 6 90 0 1 0 8 3 0 5 4 5 9 5 4 1 1 21 6 90 0 0 0 5 2 0 6 7 11 2 9 1 6 6 1 2 37 3 100 0 2 1 6 2 1 1 6 1 0 0 1 6 6 100 0 100 0 1
348. herheiten gerade noch eingehalten werden Ist dagegen Ucar gr sser oder gleich Ugrenz SO ist anzugeben unter welchen Umst nden u die Bedingung von Eq 3 29 erf llt Zudem sollte das Berechnungsresultat nur unter Vorbehalten zur Beurteilung von Grenzwert berschreitungen benutzt werden sofern nicht eindeutig gesagt werden kann dass berschreitung resp Unterschreitung vorliegt F lle A und D von Fig 3 20 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 48 Dissertation Thomann Modellunsicherheit 4 Modellunsicherheit 4 1 Uberblick Die Unsicherheit von Fluglarmberechnungen wird hauptsachlich durch folgende vier Faktoren be stimmt vgl Kapitel 3 4 11 3 5 8 und 3 6 10 e Unsicherheiten in der Modellierung des Flugzeugs als Schallquelle e _ Unsicherheiten in der Modellierung der Schallausbreitungsvorg nge e _ Unsicherheiten in den Flugbahnen e Unsicherheiten in der Beschreibung des Flugbetriebs Nachfolgend werden diese vier Unsicherheitskomponenten untersucht und diskutiert Zuerst wird im nachfolgenden Kapitel 4 2 das Konzept zur Bestimmung der Modellunsicherheit gegeben Es wird erkl rt wie sich unter Anwendung des Gauss schen Fehlerfortpflanzungsgesetzes die Unsicherheit von Gesamtbelastungen berechnen l sst Voraussetzung daf r ist die Verf gbarkeit von typenspezifi schen Unsicherheitskomponenten welche sich auf den Ereignispegel beziehen Es wird angenommen dass bei der Be
349. hnung minus Messung der Tagesmittelungspegel 06 bis 22 Uhr die Fehlerbalken die kombinierten Standardunsicherheiten der ausgewiesenen Pegeldifferenzen 6 2 2 Diskussion der Resultate Wie in Kapitel 5 aufgezeigt werden wegen der Schwellenkriterien die Messungen an den Monito ringstationen tiefer ausfallen als die Berechnungen Betrachtet man die Pegeldifferenzen in Fig 6 1 so wird dies best tigt Im Mittel ber alle Stationen und ausgewerteten Jahre liegen die berechneten Pegel 0 8 dB ber den Messpegeln Die Standardabweichung der Pegeldifferenzen betr gt 0 9 dB Im Anhang A18 1 sind zwei Karten zu finden in denen die Lage der Monitoringstationen und Pisten von Z rich und Genf eingezeichnet sind Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 110 Dissertation Thomann Vergleich zwischen Berechnung und Messung Wegen der geringen Zahl an Freiheitsgraden lasst sich die Signifikanz der ausgewiesenen Differen zen nicht mittels des in Kapitel 3 8 5 vorgeschlagenen f Tests pr fen Es wird vereinfachend ein Zwei Sigma Kriterium angewendet indem Abweichungen als signifikant deklariert werden wenn ihr Betrag gr sser ist als das Zweifache der ausgewiesenen Standardunsicherheit Tab 6 1 zeigt die Resultate dieses vereinfachten Tests Die zugeh rigen Werte sind im Anhang A20 Tabelle C aufge f hrt Dort sind auch die Vorschriften zur Berechnung der Pegeldifferenzen und der Standardunsi
350. hnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann A 77 Anhang A18 A18 3 Wetterdaten im Jahresmittel A Lufttemperatur Feuchte und Luftdruck Angaben MeteoSchweiz MCH A1 Genf ae Temperatur C Relative Feuchte Absolute Feuchte g m3 Statischer Luftdruck hPa Mean SD Range Mean SD Range Mean SD Range Mean SD Range 11 8 7 4 43 5 70 6 15 0 76 4 7 6 2 7 15 8 969 0 7 9 50 6 11 1 7 6 39 4 13 8 16 9 78 1 7 8 3 1 15 1 968 8 7 1 51 3 11 6 7 2 433 739 172 87 7 8 28 146 968 7 68 464 11 8 94 468 684 19 0 884 74 3 1 155 969 7 67 52 7 116 80 468 717 17 3 888 76 29 163 9691 72 55 3 A2 Z rich TA Temperatur C Relative Feuchte Absolute Feuchte g m3 Statischer Luftdruck hPa Mean SD Range Mean SD Range Mean SD Range Mean SD Range 9 6 7 8 9 5 7 8 10 4 7 2 9 6 7 9 10 2 7 4 10 1 9 7 9 9 8 0 514 75 3 1 166 Aus Stundenwerten der Stationen Gen ve Cointrin STN31 Z rich Kloten STN32 und Zurich STN 44 Mean Arithmetischer Mittelwert SD Standardabweichung Range Wertebereich Spanne vom minimalen zum maximalen Wert B Ausbreitungsbedingungen und Windgeschwindigkeit in Schallausbreitungsrichtung B1 Genf Mittelwerte der Jahre 2000 bis 2003 Prozentuale Anteile der Windgeschwindigkeit in Schallausbreitungsrichtung 10 EEE SAY BONE 0 2k Ak B 8e 10 11 61 12 52 13 63 19 63 8 50 B2
351. hren Teilbild rechts Durch die Datenpunkte des linken und rechten Teilbilds wird jeweils eine Exponentialfunktion gelegt schwarze Linien resp Eq 4 27 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 80 Dissertation Thomann Modellunsicherheit In Fig 4 26 sind die erganzten Hohen und Distanzunsicherheiten dargestellt Die Berucksichtigung der Flugbahnstreuung in Funktion der abgewickelten Flugdistanz bewirkt demnach einen sprunghaf ten Anstieg der Distanzunsicherheit in Weglangen ab 20 Kilometern Hier befinden sich jedoch die Flugzeuge meist in Flughohen uber einem Kilometer so dass sich die Unsicherheit in der Ausbrei tungsrechnung im Mittel um nur 0 5 dB erh ht Da die Flugh hen mit wachsender Flugdistanz eben falls zunehmen bleibt der Wert von 0 5 dB praktisch konstant Somit kann in Prognosen bis zu Weg langen von 30 Kilometern von einer Erhohung in der Unsicherheit der Ausbreitungsrechnung von rund 0 5 dB ausgegangen werden sofern anstelle von Radardaten idealisierte Flugbahnen verwendet wer den Ab Wegl ngen von 40 Kilometern dagegen muss man mit einer Zunahme der Unsicherheit in der Gr ssenordnung von 2 dB rechnen Unsicherheit der seitlichen Distanz in Unsicherheit der H he in Funktion der Funktion der Wegl nge Wegl nge Streuung bez glich mittlerer Flugbahn Okm 10km 20km 30km Okm 10 km 20 km 30 km Fig 4 26 Unsicherheit in der seitlichen Distanz
352. htigt wird Hier bestehen zudem Schw chen im Modell welches nur drei Leistungsstufen kennt vgl Kapitel 3 4 6 und Kapitel 4 3 7 Zudem liegen NMT7 und NMT8 im Bereich von Kurvenfl gen was die Ermittlung der effektiven Erfas sungsraten erschwert Gerade bei Kurvenfl gen kann ein gut steigendes Flugzeug derart fr h abdre Die zweifache Standardabweichung entspricht unter der Annahme dass die Pegeldifferenzen normal verteilt sind einem 95 Vertrauensintervall Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 111 Dissertation Thomann Vergleich zwischen Berechnung und Messung hen dass es gar nie in den Bereich der Messstation gelangt Die ausgewiesenen Korrekturen zwecks Kompensationen fehlender resp nicht erfasster Fluglarmereignisse sind in diesen Fallen tendenziell zu hoch Dieses Problem besteht in Genf weniger denn s mtliche untersuchten Stationen liegen dort im Bereich des geradlinigen An resp Abflugs so dass die landenden resp startenden Flugzeuge an den Stationen vorbeifliegen m ssen Das Korrigieren erkannter systematischer Effekte ist unter Umst nden ein heikles Unterfangen denn die Korrekturen sind h ufig selbst mit grossen Unsicherheiten behaftet Anhand von Fig 6 3 soll dies illustriert werden Vergleicht man Berechnungen mit Messungen indem die Differenzen ohne vorgan gige Korrektur der Messwerte gebildet werden so sind beim Mittelungspegel zwei Drittel der erkl rten Fehl
353. hub sowie die Stellung der Klappen und des Fahrwerks zu jedem Zeitpunkt w h rend des Anflugs vorausgesetzt In der Regel sind solche Daten f r ein ganzes Flugbetriebsszenario nicht verf gbar 4 3 8 Gesamtunsicherheit in der Modellierung des Flugzeugs als akustische Quelle Richtwirkung Retardierung Geschwindigkeit und nderungen in der Konfiguration beeinflussen den Ereignispegel was in Einzelf llen zu systematischen Abweichungen in der Modellberechnung f hrt In der Berechnung von Gesamtbelastungen heben sich diese Effekte jedoch gr sstenteils auf oder sind unbedeutend Sie werden deshalb in der Quantifizierung der Unsicherheit der akustischen Quelle vernachl ssigt Die Modellunsicherheit Uac l sst sich somit f r jeden Flugzeugtyp nach dem in Kapitel 4 3 1 gegebenen Ansatz beschreiben Gem ss Eq 4 5 sind dazu zwei resp drei Komponenten notwendig Die Unsicherheit des Quellenwerts Usour und die Unsicherheit wegen Typenzuordnung Uas oder wegen unterschiedlicher Motorisierung Ueng Die letzten zwei lassen sich noch anhand der Auf tretensh ufigkeit zugeordneter Flugzeug und verwendeter Triebwerktypen gewichten so dass sie sich erheblich reduzieren Tab 4 4 zeigt den Wertebereich der gewichteten und ungewichteten Quellenunsicherheiten Dargestellt sind die Mittelwerte Mean Standardabweichungen SD Maxima Max und Minima Min sowie die Anzahl N der in den Tabellen von Anhang A16 aufgelisteten typenspezifischen Standardunsicherheit
354. ich auf Situationen wo sowohl ein gemessener als auch ein berechneter Pegelwert zur Verf gung steht Mean Arithmetischer Mittelwert SD Standardabweichung Range Wertebereich Spanne vom minimalen zum maximalen Wert B Ausbreitungsbedingungen und Windgeschwindigkeit in Schallausbreitungsrichtung Datum Ort A Bedingungen Prozentuale Anteile der Windgeschw in Schallausbreitungsrichtung 6 V s 4 2 s 0 2 4 6 h 25 7 2000 D 26 7 2000 27 3 2001 NMT6 F N A B NMT7 F N 28 3 2001 NMT6 F N A B NMT7 F N 17 4 2001 NMTOS AF AN 05B NMT10 AF AN 10B 18 4 2001 NMTOS AF AN 05B NMT10 AF AN 10B Stundenwerte MCH mit berechneten Gr ssen aus Einzelflugsimulation verarbeitet Die Angaben beziehen sich auf Situationen wo sowohl ein gemessener als auch ein berechneter Pegelwert zur Verf gung steht Es k nnen gegen ber dem Mittel aller Stundenwerte in der betrachteten Zeitperiode geringf gige Abweichungen auftreten Klassierung der Ausbreitungsbedingungen in f rderlich F und hinderlich H anhand der Beobachtung der Windgeschwindigkeit der Windrichtung des Sonnenstandes und des Bewolkungsgrades vgl Anhang A4 1 kk Die Windgeschwindigkeitskomponente in Schallausbreitungsrichtung resp in Gegenrichtung wird aus den Stundenwer ten der Windgeschwindigkeit Angaben MCH der Windrichtung und der Richtung des Schalleinfalls berechnet vgl An hang A4 2 Mess und Berechnungsunsicherheit von
355. ich der Landungen zuerst bei den A320 angesetzt werden indem beispielsweise nach Triebwerktypen unterschieden wird Im Bereich der Starts sind dagegen Verbesserungen bei den A330 am wirkungsvollsten denn sie tragen bei Anwendung der gewichteten Quellenunsicherheiten mehr als 60 zur erkl rten Varianz bei Diagramm E Der Grund daf r liegt im hohen Energieanteil verbunden mit einer hohen Quellen unsicherheit von 2 7 dB Generell ist die Reduktion der Unsicherheit von Gesamtbelastungen ein komplexes Zusammenspiel zwischen Bewegungszahlen Energieanteilen und Modellunsicherheiten Je nachdem wie sich die Flotte zusammensetzt und wie das Mengenger st aussieht wird der eine oder andere Typ an Bedeutung gewinnen und die Gesamtunsicherheit dominieren Am wirkungsvollsten und effizientesten ist es folglich wenn diejenigen Flugzeugtypen welche den Hauptenergieanteil an der Gesamtbelas tung liefern so genau wie nur m glich simuliert werden Bei diesen sind in erster Priorit t systemati sche Effekte zu vermeiden Anzahl Bewegungen pro Typ Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 119 Dissertation Thomann Vergleich zwischen Berechnung und Messung 6 4 Analyse verschiedener Einflussgrossen 6 4 1 Durchgefuhrte Untersuchungen Um allf llige systematische Effekte aufzudecken werden die Differenzen zwischen berechneten und gemessenen Einzelereignispegeln bez glich verschiedener Einflussgr ssen
356. ichen sich die Effekte im Jahresmittel aus welche sich durch den temperaturab h ngigen H henfehler ergeben so dass dieser auf die Unsicherheit von Gesamtbelastungen nur einen vernachl ssigbaren Einfluss hat und weggelassen werden darf 4 4 3 Unsicherheitsbeitrag der geometrischen D mpfung Der Beitrag der geometrischen D mpfung beschr nkt sich auf den in Eq 4 12 aufgef hrten Sensitivi t tskoeffizienten Cgi Er berechnet sich aus der partiellen Ableitung von Aay gem ss Eq 4 11 _Agy __ 10 _424 1__434 r rn or Jp wobei Ay r 10 d 1m Eq 4 16 Cg r 19 Aus Sicherheitsgr nden muss dies so sein denn trotz sich ndernden lokalen Druckverh ltnissen sollte f r alle Flugzeuge dieselbe Flugh he flight level gelten Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 64 Dissertation Thomann Modellunsicherheit 4 4 4 Unsicherheitsbeitrage der atmospharischen Dampfung Wie in Kapitel 3 4 10 gezeigt lasst sich die A bewertete Luftdampfung mittels einer Potenzfunktion beschreiben Eq 3 12 auf Seite 25 Die partielle Ableitung dieser Funktion liefert den in Eq 4 12 aufgef hrten Sensitivit tskoeffizienten Cam OA Eq 4 17 Cam r Le m b r r wobei Aymalr b r Die Parameter m und b sind typenspezifisch und in Anhang A12 3 tabelliert Sie gelten nur fur Standardbedingungen isotherme Atmosphare mit 15 C und 70 relF und liefern eingesetzt in Eq 3 12 eine mittlere A be
357. icherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann DH8 C550 MD87 FK70 SB20 B7474 MD80 B73V A320 DA90 CL65 l MD11 A319 DC10 B73S B767 A310 A321 RJ100 B73F TU54M AT42 C650 MD83 B757 HS257 FK10 B737 D328 B727 sF34 M TU34A B7473 MEE FK50 M DA20 DC930 M TU54B BA11 I 0 5 10 15 20 DH8 C550 MD87 FK70 SB20 LR35 B7474 MD80 B73V A320 DA90 CL65 MD11 A319 DC10 B73S B767 A310 A321 RJ100 B73F TU54M AT42 C650 MD83 B757 HS257 i FK10 B737 D328 B727 SF34 TU34A B7473 WE FK50 DA20 DC930 TU54B BA11 0 20 40 60 A 114 C Diagramme Landungen Genf 2000 amp 2003 Forts Anhang A22 1 Anhang A22 schwarz En schwarz 9 weiss 9 ALAE tu weiss hb aw YVar YVar Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann C550 ig ii BE30 DH8 m IF FK70 A109K L MD87 AS332 DA90 F CL65 B73V DC10 ig LR35 A310 l B737 l B767 B7474 SB20 MD80 B73S C FK10 MD11 B757 A320 A321 B73F RJ100 l A319 E D328 HS257 ge AT42 TU54M C650 2 SF34 MD83 a FK50 TU34A TU54B B7473 i B727 J a m DA20 DC930 BA11 m
358. idueller Einzelereignispegel Eq 5 15 Kset AL peg L Aeq u eat Lae Mittelungspegel welcher sich aus Ereignispegeln zusammensetzt die dem vollst ndigen zeitlichen Pegelverlauf entsprechen LaAeq set Mittelungspegel der sich aus Ereignispegeln zusammensetzt welche die Messger teeinstellungen ber cksichtigen Tab 5 4 zeigt in Zeile C die Pegelkorrekturen die sich aus den ortsspezifischen Simulationen erge ben Dargestellt sind die arithmetischen Mittelwerte s mtlicher in Anhang A19 2 gegebenen Korrektur werte Die Mittelung erfolgt pro Ort ber zwei Jahre und drei Zeitabschnitte In Erg nzung zu den nach Eq 5 15 berechneten Werten werden in Tab 5 4 zus tzlich Werte aufge f hrt die sich aus der Anwendung von Eq 5 14 resp Eq 5 13 ergeben Zeilen D und E Dabei gilt f r die Messstationen in Genf Eq 5 13 f r diejenigen in Zurich Eq 5 14 In die Gleichungen werden dMS Werte eingesetzt die dem Mittelwert der Differenzen aus den gemessenen Maximalpegeln und den ortsspezifischen Schwellenpegeln entsprechen Sie sind in Zeile B von Tab 5 4 aufgef hrt und in Anhang A19 11 tabelliert Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 93 Dissertation Thomann Messunsicherheit Als Sch tzwert f r die Korrektur kse des Mittelungspegels wegen unvollst ndiger Erfassung der Ein zelereignispegel wird der Mittelwert der Zeilen C D und E verwendet Er bewegt sich bei den aus gew hlten Stando
359. ie Messunsicherheit zur H lfte von der Unsicherheit der Korrekturen bestimmt wird Deshalb sollte in einer Validierung wo mittels Mes sungen gepr ft wird ob Berechnungen den an sie gestellten Anforderungen gen gen unbedingt Glei ches mit Gleichem verglichen werden Damit ist gemeint dass einerseits in den Simulationsrechnun gen die Messgerateeinstellungen zu ber cksichtigen sind Andererseits sollten nur Messungen ver wendet werden welche als einwandfrei deklariert werden und deren Maximalpegel mehr als 15 dB ber dem Grundger uschpegel liegt Werden Messungen von automatischen Anlagen zur Validierung herangezogen sollten nur Stationen benutzt werden die Erfassungsraten von ber 80 aufweisen Ideal ist eine Erfassungsrate von mehr als 90 Auf diese Weise kann einerseits das nachtr gliche Korrigieren umgangen werden andererseits entfallen die Unsicherheiten der Korrekturen bei der Be stimmung der Messunsicherheit Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 107 Dissertation Thomann Vergleich zwischen Berechnung und Messung 6 Vergleich zwischen Berechnung und Messung 6 1 Uberblick Durch den Vergleich zwischen Berechnung und Messung wird die Validierung der Berechnung ange strebt Dabei wird gepruft ob die Berechnung fur die vorgesehene Anwendung taugt oder ob die Be rechnung die in sie gesteckten Anforderungen erfullt Je nachdem konnen die Anforderungen recht unterschiedlich sein We
360. iedene Polarwinkel und Distanzen in Eq 3 9 eingesetzt werden Aus den erhaltenen Pegel werten wird pro Distanz im Winkelbereich von 60 bis 120 Grad ein energetischer Mittelwert gebildet Aus diesem l sst sich direkt ein dB Wert f r die A bewertete Luftd mpfung berechnen Die dazu notwendigen Berechnungsvorschriften sind in Anhang A12 2 gegeben Ein potenzieller Fit durch die pro Distanz gewonnenen A bewerteten Luftd mpfungswerte liefert die Parameter m und b Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 65 Dissertation Thomann Modellunsicherheit A320 MD83 Saab 2000 SB20 SVG SFT LAP SVG SFT LAP 50 3 50 3 0 50 4 40 lt gt 7 40 2 40 0 2 0 30 N 30 30 i o 20 Te 20 20 1 a 1 0 650000009 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 820 i 10 o o o o 0000000000 10 0 5 T T 0 T T T T 0 0 0 I T T T 0 2000 3000 4000 5000 1000 2000 3000 4000 5000 0 1000 2000 3000 4000 5000 Distanz m Distanz m Distanz m Fig 4 10 Absolute Unsicherheiten in dB ausgezogene Linien Achsenbeschriftung links und rela tive Unsicherheiten Linien mit Punkten Achsenbeschriftung rechts in der atmosphari schen Dampfung wegen des winkelabhangigen Spektrums am Beispiel von drei unter schiedlichen Flugzeugtypen fur zwei bzw drei Flugzustande LAP Landung SVG resp SFT Start mit reduzierter und maximaler Leistungs
361. ieht Die zugeh rigen Daten befinden sich in Anhang A21 3 In Fig 6 4 und Fig 6 5 wird nach automatischen und begleiteten Messungen unterschieden Dabei zeigt jeweils ein Diagramm die mittleren Pegeldifferenzen graue S ulen und kombinierten Standard unsicherheiten Fehlerbalken Anhand der S ulen des zweiten Diagramms ist ersichtlich in welchem Masse die einbezogenen Unsicherheitskomponenten SE Umeas Uac Und Uau Zur kombinierten Stan dardunsicherheit beitragen Zwecks besserer bersicht sind die Flugzeugtypen aufsteigend nach den mittleren Pegeldifferenzen der automatischen Messungen geordnet Den Darstellungen liegen die ungewichteten typenspezifischen Unsicherheiten Uac zugrunde welche die H ufigkeit des Auftretens bei der Zuordnung einzelner Flugzeug oder Triebwerktypen zum akusti schen Referenztyp nicht ber cksichtigen Zudem wird in den Darstellungen nicht nach Z rich und Genf unterschieden Eine entsprechende Aufschl sselung findet sich jedoch in den Anh ngen A21 5 und A21 6 vgl auch Fussnote Nr 34 Die zugeh rigen Grafiken sind in Anhang A22 gegeben Ob die ausgewiesenen Differenzen als rein zuf llig einzustufen oder systematisch sind wird mittels des in Kapitel 3 8 5 beschriebenen t Tests gepr ft Voraussetzung daf r ist dass die Eingangsgr s sen normal verteilt sind Wie die Diagramme und Grafiken in Anhang A21 2 zeigen kann von einer ann hernden Normalverteilung der Pegeldifferenzen ausgegangen werden Be
362. iel einer A320 beim Landeanflug rote Farben im Bild rechts bedeuten positives Vorzeichen blaue Farben negatives Vorzeichen d h berall dort wo rote F rbung besteht ist der Lae unter Ber cksichtigung von Konfigurations nderung lauter als die Standardrichtcharakteristik im Teilbild rechts ist die Gr ssenordnung der Streuung in den Pegeldifferenzen f r die beiden Anflug phasen on glide path und level flight angegeben Varianzanteile der Unsicherheitskomponenten zur Beschreibung des Flug zeugs als Schallquelle Unsicherheit in der Distanz Die linke Grafik gibt die absolute die rechte Grafik die relative Unsicherheit der Distanz f r verschiedene H hen als Funktion der seitlichen Distanz fan Absolute Unsicherheiten in dB ausgezogene Linien Achsenbeschriftung links und relative Unsicherheiten Linien mit Punkten Achsenbeschriftung rechts in der atmosph rischen D mpfung wegen des winkelabh ngigen Spektrums am Beispiel von drei unterschiedlichen Flugzeugtypen f r zwei bzw drei Flugzu stande LAP Landung SVG resp SFT Start mit reduzierter und maximaler Leistungssetzung Auswirkung der Luftd mpfung f r verschiedene Temperatur Feuchte Kombinationen auf den A Pegel Die Kurven beschreiben die Differenz der atmosph rischen D mpfung bez glich der Standardatmosph re 15 C 70 relF in einer Distanz zwischen Quelle und Empf nger von 2000 Metern Beitrag an die Unsicherheit der A bewerteten Luftd mpfung der sich w
363. ies versuchen Probst amp Donner 88 indem sie eine Methode angeben wie Unsicherheiten von allgemeinen akustischen Immissionsprognosen berechnet werden k nnen Es fehlt ihnen jedoch an detailliertem Datenmaterial zur Bestimmung der Unsicherheit bei der Schallausbreitung so dass sie diesbez glich einen vereinfachten Ansatz w hlen m ssen Mit der Schallausbreitung in der Atmosph re besch ftigt sich Cremezi in ihrer Dissertation 17 Mit Unterst tzung von Airbus bei der Berechnung der exakten Schallemission versucht sie mittels kontrol lierten Messungen und entsprechenden aufw ndigen Schallausbreitungsberechnungen in innomoge ner Atmosph re den Einfluss von Turbulenzen Luftabsorption in verschieden kalten Luftschichten und Schallbeugung zu bestimmen Besonders bei eher bodennahen Ausbreitungen ber mehr als zwei Kilometer findet sie dabei Schwankungen von 5 bis 10 dB zwischen Messung und Modellrech nung Trotz der zitierten Untersuchungen die berechnete und gemessene Pegel oder die Resultate ver schiedener Modelle miteinander vergleichen oder sich mit Mess oder Modellunsicherheit oder ganz allgemein mit der Unsicherheit bei Immissionsprognosen besch ftigen liegen bis anhin keine Arbeiten vor welche all diese methodischen Ans tze verkn pfen und unter Einbezug von Messdaten und Mo dellrechnungen Angaben zur Unsicherheit von Gesamtbelastungen machen resp diese r umlich dar stellen Die vorliegende Arbeit setzt hier an Mess
364. igkeit oder eben der Unsicherheit ab mit welcher die L rmbelastung ermittelt wird Dabei sollte Klarheit bestehen ber das Vertrauen welches einer Messung oder Berechnung entgegengebracht werden muss Reicht ein Konfidenzniveau von 68 braucht es 80 oder gar 95 Je h her das Konfidenzniveau ist umso geringer ist auch die Wahrscheinlichkeit sich zu irren Neben dem Konfidenzniveau resp der Irrtumswahrscheinlichkeit sollte auch Klarheit uber die Gr sse der gerade noch tolerierbaren Berechnungs oder Messunsicherheit bestehen Je gr sser die Unsi cherheit einer Berechnung ist umso unglaubw rdiger ist sie und umso schwieriger wird der Entscheid ob Belastungsgrenzwerte unterschritten oder berschritten sind Es wird deshalb vorgeschlagen die gerade noch tolerierbare Unsicherheit als Grenzunsicherheit festzulegen Die Grenzunsicherheiten lassen sich aus den Differenzen zwischen den Planungs Immissionsgrenz und Alarmwerten des Umweltschutzgesetzes ableiten Sie betragen 1 5 dB und 2 5 dB je nach Tages und Nachtzeit vgl Kapitel 3 9 3 Wenn verschiedene Berechnungsverfahren zur planungs und umweltrechtlichen Beurteilungen von L rmbelastungen herangezogen werden sollte sichergestellt sein dass sie die Grenzunsicherheiten nicht berschreiten Auf welchem Konfidenzniveau dies zu geschehen hat bleibt vorerst noch offen und sollte sich am technisch Machbaren orientieren Nachfolgendes Beispiel soll dies verdeutlichen Bei einem Konfidenzniv
365. im t Test wird ein Signifikanzniveau von 5 gew hlt Wenn nun der Betrag der Testgr sse welche sich gem ss Eq 3 26 aus dem Mittelwert und der Standardunsicherheit der Pegeldifferenzen berech net kleiner oder gleich dem Wert der standardisierten Teststatistik ist so wird die Nullhypothese Ho angenommen sonst gilt die Alternativhypothese H4 Null und Alternativhypothese sind in Tab 3 4 auf Seite 43 ausformuliert Bei Annahme der Nullhypo these kann man davon ausgehen dass die Abweichungen zwischen berechneten und gemessenen Pegeln mit einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5 durch die quantifizierten Modell und Messunsi cherheiten erkl rt werden k nnen Wird die Nullhypothese Hy jedoch verworfen so liegen mit einer hohen Wahrscheinlichkeit zus tzliche nicht erkannte systematische Effekte vor Jeder Anhang enth lt zwei Tabellen eine f r Landungen und eine f r Starts Anhang A21 3 zeigt die statistische Datenanalyse ohne Unterteilung in Z rich und Genf jedoch getrennt nach automatischen und begleiteten Messungen Die restlichen beiden Anh nge unterscheiden Z rich und Genf wobei Anhang A21 5 die Analyse der automatischen Anhang A21 6 diejenige der begleiteten Messungen zeigt Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 114 Dissertation Thomann Vergleich zwischen Berechnung und Messung Monitoringmessungen Landungen Begleitete Messungen Landungen m E u meas E u ac E u att E
366. imums liegt 5 5 3 Wirkung von Fremdgerauschen auf den Mittelungspegel Die Wirkung der Fremdgerausche auf den Mittelungspegel wird fur ausgewahlte Monitoringstationen in Zurich und in Genf unter Anwendung von Eq 5 19 geschatzt Die dazu notwendigen Grund gerauschpegelabstande GGPA sind nachfolgend tabelliert Es handelt sich um Mittelwerte der an den Monitoringstationen in den Jahren 2000 bis 2003 registrierten Messwerte vgl Anhang A19 11 Wie Tab 5 5 zeigt sind die Korrekturen ziemlich gering Sie bewegen sich bei den ausgew hlten Standor ten zwischen 0 1 und 0 2 dB Die Standardunsicherheit der Korrekturen Uconta Nimmt dagegen Werte von bis zu 0 5 dB an Da sie wesentlich gr sser ist als die Korrektur selbst sollte fallweise entschie den werden ob eine nachtr gliche Korrektur des Mittelungspegels wegen Fremdger uscheinfluss angebracht ist oder nicht zumal die berechneten Pegelkorrekturen wegen der berbewertung des Grundger uschpegels sowieso schon zu hoch ausfallen Tab 5 5 Einfluss von Fremdger uschen auf den Mittelungspegel Korrekturwerte und deren Unsi cherheit f r ausgew hlte Messstationen in Genf und Z rich inkl Eingabeparameter NMT1 NMT5 NMT6 NMT7 NMT8 NMT0O3 NMTO5 NMTO6 NMT10 NMT11 GGPA 18 dB 16 dB 21 dB 16 dB 16 dB 17 dB 23 dB 19 dB 18 dB 18 dB conta 0 1dB 0 2dB 0 1 dB 0 2dB 02dB 0 2dB 0 0 dB 0 1 dB 0 1dB 0 1dB Keonta 0 1dB 0 2dB 0 1dB 0 2dB 0 2dB 02dB 0 1dB 0 1dB 0 1dB 0 1 dB Uconta
367. in Terzen unterteilt Jede Terz wird in der Regel bewertet indem der entsprechende Terzbandpegel mit einem Zu oder Abschlag versehen wird Ublich ist die Bewertung nach der A Filterkurve Damit soll der Frequenz gang des menschlichen Geh rs welches nicht f r alle Frequenzen gleich empfindlich ist nachgebildet werden 103 Die Tabelle in Anhang A9 zeigt am Beispiel einer startenden A320 die anhand der A Filterkurve bewerteten Schallleistungspegel f r die Terzbandmittenfrequenzen von 25 Hz bis 5 kHz Die gesamte Schallenergie ausgedr ckt als Pegel ergibt sich dann durch Summation ber alle Terz b nder Die entsprechenden Berechnungsformeln werden in Anhang A2 2 gegeben Immissionsseitig gemessene und auf 305 Meter normierte Startspektren von Flugzeugen haben un abh ngig von der Antriebsart ihren Hauptenergieanteil in den Frequenzb ndern unterhalb von 1000 Hz die Landespektren dagegen dar ber Wie aus Fig 3 2 ersichtlich bestehen nur geringe Unter schiede in den Spektren der Ereignis und Maximalpegel Hingegen bestehen im spektralen Verlauf sichtbare Unterschiede zwischen den Antriebsarten Das Spektrum von Flugzeugen mit Jetantrieb zeigt f r Starts und Landungen einen gegl tteten Verlauf ohne auff llige tonale Komponenten Das Maximum liegt bei Starts im Frequenzbereich zwischen 500 und 1000 Hz bei Landungen etwas da r ber zwischen 1 und 2 kHz A bewertet 305 Meter Flugzeuge mit Propellerantrieb haben dagegen markante tonale
368. in einem betrachteten Luftteilchen S ttigung in Bezug auf Wasser vor also e e dann gilt relF e e 1 100 107 100 Unter Verwendung der Magnus Formel zur Berechnung des Sattigungsdampfdrucks des Wassers l sst sich obige Gleichung wie folgt umschrei ben relF ne 1 6 1078 exp Eei 235 T e Dampfdruck des Wassers hPa T Temperatur der Luft C Die relative Feuchte ist kein absolutes Mass f r den Wasserdampfgehalt der Luft sondern nur ein Mass f r den Grad der S ttigung Der Wasserdampfgehalt der Luft l sst sich durch die absolute Feuchte aF ausdr cken Die absolute Feuchte ist nur eine andere Bezeichnung f r die Dichte des Wasserdampfes pv Ihre Einheit im Sl System ist kg m Die absolute Feuchte ist durch die Gasglei chung fur den Wasserdampf mit dem Dampfdruck e wie folgt verbunden arF p eo R 9 aF absolute Feuchte kg m e Dampfdruck des Wassers hPa Rv spezifische Gaskonstante f r Wasserdampf 2 Temperatur der Luft in Kelvin T Temperatur der Luft C v vapour Setzt man f r R 462 J kg K und 4 273 T in obige Gleichung ein so erh lt man oF ssh Fa 2 ie N 213 aF absolute Feuchte g m e Dampfdruck des Wassers hPa T Temperatur der Luft C Durch Zusammenf hren der Gleichungen 1 und 2 ergibt sich folgende Vorschrift zur Berechnung der absoluten Feuchte in Abh ngigkeit der relativen Feuchte in Prozent und der Lufttemperatur in Grad Celsius ar 0
369. ion Thomann Anhang A13 A13 Pegelkorrekturen fur Ereignispegel A13 1 Pegelkorrekturen wegen Retardation A Landung B Start ida 89 3737 bibidiiidiiacccc 2769 7 2205 284313 0 6 Y 2 T Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 49 Dissertation Thomann Anhang A13 A13 2 Pegelkorrekturen zur Umrechnung auf realatmospharische Bedingungen Kurzbeschreibung des Vorgehens Der Einfluss der meteorologischen Parameter Luftfeuchtigkeit und Temperatur auf den Maximal und Ereignispegel wird exemplarisch fur sechs Flugzeuge unterschiedlicher Grosse und unterschiedlicher Motorisierung untersucht A320 B73S B7474 MD11 MD83 SF34 F r jedes dieser sechs Flugzeuge wird eine unterschiedliche Anzahl von Vorbeiflugspektren siehe untenstehende Tabelle auf 18 ver schiedene Distanzen resp berlflugh hen umgerechnet In Tabelle F sind die verwendeten H hen aufgef hrt Es werden sowohl Maximal als auch die Ereignispegelspektren verwendet Aus den umgerechneten Terzbandpegeln wird ein A bewerteter Summenpegel gebildet Bei der Um rechnung werden 80 verschiedene Temperatur Feuchte Kombinationen ber cksichtigt beginnend bei 10 C amp 30 relF und endend bei 35 C amp 100 relF Dazu werden die in der Norm 1ISO9613 1 56 gegebenen frequenz und distanzabh ngigen Luftd mpfungsbeiwerte verwendet Die resultierende
370. is dominated by un certainties in knowing the exact aircraft position this uncertainty amounts to more than 3 dB At dis tances greater than one kilometre meteorological effects become dominant Depending on the opera tion departure landing and on the aircraft type the uncertainty of propagation at one kilometre range from 1 5 to 2 4 dB and increases by 0 2 to 0 8 dB with each additional kilometre The average noise impact over a year results from the combination of many single flights Each single flight has its own uncertainties depending on aircraft type and distance between aircraft and receiver Using the laws of error propagation and simulation programs the overall uncertainty can be estimated For this purpose the program FLULA2 was extended For scenarios of recent years at the airports of Geneva and Zurich a standard uncertainty of the Laeg ranges from 0 5 dB for daytime to 1 0 dB for the night time For predictions the uncertainty of the assumptions for a future scenario will increase the overall uncertainty of calculations to 0 9 to 1 2 dB To check if there is a significant deviation between calculated and measured yearly noise impacts the comparison must include the uncertainties due to both i e calculation and measurement The mea surement uncertainty depends on the specific location and is of the same order of magnitude as the uncertainty of calculations namely between 0 5 and 0 9 dB However these figures only derive from
371. iss nicht welche Flugzeugtypen in welcher Anzahl den einzelnen Referenzflugzeugen zugeordnet werden d rfen zur Absch tzung der Unsicher heit von berechneten Belastungsprognosen nur die ungewichteten C 1 Werte eingesetzt werden 4 7 4 Unsicherheit in den zuk nftigen Flugverfahren Wie bereits mehrfach beschrieben stehen f r einige Flugzeugtypen zur Modellierung der Leistungs setzung zwei unterschiedliche Richtcharakteristiken zur Verf gung Eine Richtcharakteristik f r hohe und eine f r mittlere Startleistung Die Einteilung in hohe und mittlere Startleistung erfolgt mittels des Verh ltnisses von effektivem zu maximalem Abfluggewicht Bei Prognoseberechnungen sind jedoch keine Angaben zu den effektiven Abfluggewichten verf gbar In der Regel behilft man sich damit dass 24 Eq 4 28 eingesetzt in Eq 4 21 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 81 Dissertation Thomann Modellunsicherheit beispielsweise Langstreckenflugzeuge auf den langen Pisten meist ein hohes Abfluggewicht haben und deshalb mit hoher Leistung starten m ssen Die Leistungssetzung wirkt sich bei heute blichen Flugverfahren nur bis Flugdistanzen zwischen 5 und 6 Kilometern aus denn in diesen Distanzen wird eine Flugh he von ca 450 Metern erreicht wo meist eine Reduktion der Schubleistung cut back erfolgt Danach weist derselbe Flugzeugtyp unabh ngig von der gesetzten Startleistung praktisch ein identisches Schubnive
372. isst Die Anwendung der dreidimensionalen Richt charakteristik f hrt direkt unter dem Flugzeug zu einer Erh hung des Lye Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 55 Dissertation Thomann Modellunsicherheit Die zurzeit im dreidimensionalen Modell verfugbaren Lande und Startrichtcharakteristiken lassen keine gesicherte Aussage zu dass die Vernachlassigung der seitlichen Richtwirkung zu systemati schen Fehlern bei der Ermittlung des Ereignispegels f hrt Es gibt zwar Hinweise dass sich bei schleifendem Schalleinfall der Ereignispegel reduziert und bei vertikalem berflug erh ht Diese d rf ten sich jedoch im Falle von Gesamtbelastungen dort aufheben wo Starts und Landungen sich h ufig berlagern und wegen der Flugbahnstreuung ein breiter Azimutwinkelbereich abgedeckt wird Allf l lige weitere Unsicherheiten aufgrund der Richtwirkung d rften durch Usour UNd Uas FESP Ueng abgedeckt sein 4 3 5 Einfluss der Schallausbreitungszeit auf den Ereignispegel Da die einzelnen Flugbahnpositionen zur Berechnung des zeitlichen Pegelverlaufs vom Empf nger unterschiedlich weit entfernt sind weisen die von verschiedenen Positionen ausgesendeten Schall wellen unterschiedliche Zeitverz gerungen Retardierung auf Dieser Effekt wird in einer Standardsi mulation vernachl ssigt Mit Hilfe verschiedener Simulationen wird nachfolgend untersucht welchen Einfluss die Nichtber cksichtigung der Schalllaufzeit a
373. ist als INM FLULA2 berechnet die Schallenergie vom ganzen berflug INM aber nur bis 10 dB unter den Maxi malpegeln INM verwendet eine h here Luftd mpfung und eine gr ssere seitliche D mpfung so ge nannte lateral attenuation Und schliesslich ber cksichtigt FLULA2 durch den Einbezug seitlicher Messpunkte zur Bestimmung der Quellencharakteristiken die verst rkte seitliche Schallabstrahlung w hrend die Daten von INM auf dem senkrecht ber den Messpunkt hinweg fliegenden Fl gen beru hen Der letzte Punkt d rfte einer der Hauptgr nde sein warum die Quellendaten von FLULA2 tendenziell lauter sind als in INM In den USA unterzog das Ingenieurb ro HMMH Harris Miller Miller amp Hanson 1999 das Programm INM einer Genauigkeitspr fung indem Berechnungen unter Verwendung von Radardaten mit Monito ringmessungen verglichen wurden 42 Der Vergleich ist statistisch sauber ausgef hrt und umfasst diverse Flugzeugtypen und Distanzen Die Schlussfolgerungen liefern keine neuen Erkenntnisse sie Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 8 Dissertation Thomann Ziele und Abgrenzung der Arbeit bestatigen bereits bekannte Tatsachen Es wird eine generelle Unterbewertung der INM Berechnun gen im Vergleich zu Messungen konstatiert wobei grosse Unterschiede zwischen einzelnen Flug zeugtypen zu verzeichnen sind HMMH gibt auch die Empfehlung ab dass zur berpr fung von INM die Zertifizierungsmessungen r
374. k 2 Aufl Sprin ger Verlag Berlin Heidelberg New York ISBN 3 540 54473 9 Henkel C amp U Isermann 2004 Rechenprogramm SIMUL Benutzerhandbuch und Befehlsreferenz Version 1 DLR Institut f r Str mungstechnik und Aerodynamik G ttingen 2004 Heutschi K 2003 Skript Akustik 1 Institut f r Signal und Informationsverarbeitung Eidge n ssische Technische Hochschule Hrsg Empa Abteilung Akustik D bendorf August 2003 Hofmann R 1997 L rm und L rmbek mpfung in der Schweiz Vorlesungsskript Eidgen ssische Technische Hochschule Studiengang Umweltingenieurwissenschaften Hrsg Empa Abteilung Akustik D bendorf 1 Auflage 1997 2 Auflage 2000 Huemer R G R K nig H Friehmelt U Isermann O Boguhn 2004 The Influence of Modern Noise Simulation Tools on the Design of Future Noise Abatement Approach Proce dures AIAA 2004 ICAO 1988 Recommended Method for Computing Noise Contours around Airports International Civil Aviation Organization ICAO Circular 205 AN 1 25 Montreal Canada ICAO Environmental Protection Annex 16 to the convention of international civil aviation Volume l Aircraft Noise International Civil Aviation Organization ICAO Montreal Canada Isermann U amp R Schmid 1996 Untersuchungen mit dem Integrated Noise Model Deutsches Zentrum fur Luft und Raumfahrt DLR Institut fur Str mungsmechanik Abtei lung Messverfahren und Str mungsanalysen FE Nr L 1 95 50135
375. k der Pegeldifferenzen von Einzelereignissen Berechnung minus Messung in Funktion der A23 3 Pegeldifferenzen der Einzelfl ge in Abh ngigkeit der H he 4 0 3 07 A 125 HEIGHTKL100 HEIGHTKL100 HEIGHTKL100 und SFT Die grauen S ulen zeigen die Standardabweichung und die Fehlerbalken den zweifachen Standardfehler des Mittelwerts und SFT Die grauen S ulen zeigen die Standardabweichung und die Fehlerbalken den zweifachen Mittelwerte der Ereignispegeldifferenzen je H henklasse getrennt f r die Leistungsstufen LAP SVG Mittelwerte der Maximalpegeldifferenzen je H henklasse getrennt f r die Leistungsstufen LAP SVG Standardfehler des Mittelwerts Anzahl Werte Pegeldifferenzen je H henklasse getrennt nach den Flugh fen Z rich und Genf und nach den Leistungsstufen LAP SVG und SFT Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann Anhang A23 A23 4 Pegeldifferenzen der Einzelfluge in Abhangigkeit des Hohenwinkels Statistik der Pegeldifferenzen von Einzelereignissen Berechnung minus Messung in Funktion der Elevation Klassenbreite 5 Daten gefiltert filter_ 1 LAP SVG SFT E cva i 30 000 a a Eee SE A ee OS ZRH Bars show N of values ll Lu io oO N I 3 Vii t z z a ca
376. krofon von Reflexionen betroffen W rde das Stationsmikrofon an jener Stelle stehen so w rde es im Mittel rund 1 6 dB zu hohe Ereignispegel messen Der Montageort ist jedoch der Flugverkehrsf hrung angepasst indem er sich ber der Dach fl che befindet wo keine Reflexionen die Messungen verfalschen Eine nachtr gliche Korrektur des Messpegels wegen kleinr umiger Effekte ist somit auch hier nicht notwendig Der Vergleich der Messungen an den zus tzlich montierten Mikrofonen zeigt jedoch auf dass je nach Flugverkehrsf hrung resp je nach Lage der Flugzeuge bez glich der Messmikrofone Pegel berh hungen von 1 bis 2 Dezibel auftreten k nnen Im Mittel sind es an den vier untersuchten Stationen 0 5 dB Dieser Wert wird nachfolgend als standortbezogene Unsicherheitskomponente u verwendet Damit sollen f r die vorliegend nicht untersuchten Stationen allf llige systematische Effekte der Mess umgebung ber cksichtigt werden da sich anhand des zur Verf gung stehenden Datenmaterials keine individuellen auf jeden Messstandort zugeschnittene Korrekturen ableiten lassen 5 8 Gesamtunsicherheit von Messungen an Monitoringstationen 5 8 1 Beschreibung Es werden die in den vorangegangenen Kapiteln einzeln diskutierten Komponenten der Messunsi cherheit zusammengefasst Die Ausfuhrungen werden unterteilt in Korrekturen wegen systematischer Effekte und Standardunsicherheiten wegen zufallsbedingter Schwankungen Sowohl die Korrekturen als auch
377. lbild links in Fig 4 9 Der in Eq 4 13 gegebene Wert f r u ist unabh ngig davon wo sich das Flugzeug im Raum befindet resp von welchem Punkt aus das Flugzeug gesehen wird u dagegen gilt nur f r den Standort des Radars In Belastungsrechnungen ist jedoch nicht die Position des Flugzeugs bez glich des Radars sondern bez glich eines beliebigen Empfangspunktes massgebend Je nach Lage des Empfangs punktes zum Radar ver ndert sich aber die Unsicherheit in der seitlichen Distanz Aus Gr nden der Praktikabilit t wird jedoch angenommen dass der in Eq 4 13 gegebene Wert f r u auf jeden beliebi gen Empfangspunkt angewendet werden darf Bildlich gesprochen entsteht dadurch um jeden Flug bahnpunkt ein Unsicherheitskreis mit dem Radius ur 2 Bez glich der Interpretation von Toleranzen sei auf Kapitel 5 3 verwiesen Dort wird beschrieben wie sich Messtoleranzen in Standardunsicherheiten umrechnen lassen unter Verwendung verschiedener Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 63 Dissertation Thomann Modellunsicherheit 80 60 4 40 20 4 h 100m DR HERE 1000 m 2000 m 3000 m 4000 m Om 1000 m 2000m 3000m 4000 m f f 0 Fig 4 9 Unsicherheit in der Distanz Die linke Grafik gibt die absolute die rechte Grafik die relati ve Unsicherheit der Distanz f r verschiedene H hen als Funktion der seitlichen Distanz a
378. le un certainty in estimates Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen V Dissertation Thomann F r Robert Corina Niculin Gianin Inhalt Inhaltsverzeichnis AUTbaU Und Str kturder Arbeit age erg XI 1 EEN a ee E E A 1 1 1 Flugl rm ein Thema mit erheblichem KonfliktpotenZial cccccseeeceeseeeeeeeeeeeeeseeeeesaeeeeeeaees 1 1 2 Belastung durch Flugl rm und Belastungsmasse f r FIUQI rM ccccseeceeeseeeeeeeaeeeeeeaeeeeeenees 1 ko Belastigung dureh FIUglanmM se ee a O A 1 1 4 Rechnerische Ermittlung von FIUGIAIM cccceccccseeeeceeeeeeeeeeeeeeeeseeeeeseeeeseeeesseueeseeeeesaeeesseeeeeas 2 1 5 Messtechnische Ermittlung von FIUQI rm ccccccccsesecessseceseseeceeeeeseseeseaseessaeeeneuessneeeeeseeeens 2 1 6 Geltungsbereich von Fluglarmberechnungen und messungen cccseeeeeeeeeeeeeeaeeeeeeaeeeeeaees 2 1 7 Darstellung und Beurteilung von Fluglarmbelastungen ccccccseeceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeseeeeeseneeeas 2 1 8 SCMUIZ vor Fluglarn ne ea u eek 3 2 Ziele und Abgrenzung der Arbeit 2 20002000020000000000000nn0nnnnnnnnnnunnnnnn neuen at aA aai 5 2 1 Problemstellung und Motivation u 444444400n0nnn nenne nnnnne nenne nenne nennen nenne nennen nenne nenne nnenn nenn 5 22r Zee anal 6 2 9 SVSlemabdienZund asiunsste ee ee 7 24 oland deS VIS SING Accuses dears ee ee eae eee 8 3 Gru
379. leich berechneter und gemessener Mittelungspegel Zum Vergleich berechneter und gemessener Mittelungspegel werden folgende Differenzen gebildet Eg 3 19 AL peg u L ped calc L Aeq meas Da angenommen werden kann dass Messung und Berechnung unkorreliert sind ergibt sich f r die Differenz der Mittelungspegel folgende Unsicherheit 2 2 Eq 3 20 UAL seq VUmeas Ucalc 3 8 4 Vergleich berechneter und gemessener Einzelwerte F r jedes Einzelereignis werden die Differenzen der berechneten und gemessenen Pegel gebildet Eq 3 21 AL L L calc ij meas ij Dabei kann L f r einen Maximal oder einen Ereignispegel stehen Der Index ist ein Z hler j steht f r einen bestimmten Flugzeugtyp Die Pegeldifferenzen lassen sich pro Flugzeugtyp statistisch auswer ten indem Mittelwerte und Standardabweichungen bestimmt werden Nj Eq 322 Alj Ay j i 1 1 X 2 AT Eq 3 23 VAR SD AL AL i 1 SD Fq 324 Se 22 Da der gemessene Pegel gemass Eq 3 21 vom berechneten abgezogen wird bedeutet ein negatives Vorzeichen in der Differenz dass die Berechnung im Mittel den Messwert unterbewertet Die statistischen Kennzahlen erlauben nun eine Aussage wie gut im Mittel die Berechnung eine Mes sung reproduzieren kann Um entscheiden zu k nnen ob die ermittelten Abweichungen signifikant sind oder nicht m ssen neben der rein statistischen Unsicherheit von Eq 3 24 noch die Unsicher heiten der Messungen resp Berechnung
380. lich der Wirksamkeit der angewendeten Korrekturen Dargestellt sind die Ereignispegeldifferenzen Berechnung minus Messung in Funktion der Tempe ratur der relativen und der absoluten Feuchte Die Klassenbreiten betragen 5 C 10 und 1 g m Im Temperaturbereich von 10 bis 15 Grad Celsius sind die Korrekturen recht gut bei h heren Tempe raturen sind sie dagegen zu schwach Dasselbe gilt f r einen Feuchtebereich von 10 bis 50 Prozent resp oberhalb von 9 g m Fig 6 11 zeigt jedoch dass sich die Pegeldifferenzen auch ohne Korrektur der Berechnung unterhalb einer Temperatur von 25 C und oberhalb einer relativen Feuchtigkeit von 50 innerhalb des Unsi cherheitsbereichs befinden welcher durch die gestrichelten Linien markiert ist Temperatur T relative Feuchte re F absolute Feuchte aF Korrigierte Werte 20 40 60 80 100 Fig 6 11 Mittlere Ereignispegeldifferenzen in Abh ngigkeit der Temperatur und der Feuchte am Beispiel der A320 N 10 118 Die Rhomben und Kreise zeigen die Mittelwerte je Tempe ratur resp je Feuchteklasse die Fehlerbalken die kombinierte Standardunsicherheit ohne Berechnungsunsicherheit und die horizontalen Linien den Mittelwert und die Stan dardunsicherheit ohne Klassenbildung Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 125 Dissertation Thomann Vergleich zwischen Berechnung und Messung In Erg nzung zu Temper
381. ligung nur in Ausnahmef llen Eingezonte nicht erschlossene Bauparzellen Bauverbot faktisch Neueinzonungen nur in Ausnahmef llen landwirtschaftliche EEDENIHISENENSJENIEIE Bauten nur in Ausnahmef llen Eingezonte nicht erschlossene Bauparzellen Baubewilligung nur in Ausnahmef llen Landwirtschaftsgebiete geh ren gem ss LSV Art 43c in die Empfindlichkeitsstufe III Grenzwert berschreitungen haben neben Sanierungsmassnahmen weitreichende Konsequenzen im Bereich der Nutzungsplanung So darf bei berschrittenem Immissionsgrenzwert auf eingezontem erschlossenem und baureifem Land nur unter Ausnahmebewilligungen gebaut werden LSV Art 31 Bei nicht erschlossenem Bauland gelten als Voraussetzung f r die Erteilung einer Baubewilligung die sch rferen Planungswerte LSV Art 30 F r Neueinzonungen d rfen ebenfalls die Planungswerte nicht berschritten sein LSV Art 29 Folglich muss bei Grenzwert berschreitungen der Grundeigent mer mit einem Bauverbot oder in letzter Konsequenz mit einer Auszonung seines Baulandes rechnen Solche und hnliche Massnah men entsprechen einer Beschr nkung oder Enteignung des Eigentumsrechts Sie k nnen unter be stimmten Voraussetzungen entsch digungspflichtig sein Zus tzlich k nnen Grenzwert berschreitun gen eine Weiter Entwicklung der Gemeinden im Sinne einer Ausdehnung der Bauzonen verhin dern da Neueinzonungen je nach H he der Flugl rmbelastung nicht mehr m glich sind Me
382. ll 4 00 2 00 0 00 01 01 2000 01 07 2000 31 12 2000 01 07 2001 31 12 2001 Uhrzeit Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 13 Dissertation Thomann Anhang A4 A4 2 Windgeschwindigkeitskomponente in Schallausbreitungsrichtung Zur Berechnung der Windgeschwindigkeitskomponente in Schallausbreitungsrichtung werden Anga ben zu den allgemeinen Windverhaltnissen wie Windrichtung und Windgeschwindigkeit sowie Anga ben zur Richtung des einfallenden Schalls benotigt Windrichtung und Windgeschwindigkeit sind als Stundenwerte in einer Hohe von vier Metern uber Boden verfugbar Die Daten stammen von Meteo Schweiz MCH gibt dabei die Windrichtung im geografischen Rechtssystem an 0 in Nordrichtung Drehrichtung im Uhrzeigersinn Der Vektor der Windrichtung zeigt vom Entstehungsort zum Empfan ger Der Vektor gibt damit die Richtung an aus welcher der Wind blast Die Schallausbreitungsrich tung dagegen wird mittels Simulation im mathematischen Linkssystem ausgegeben 0 in Ostrichtung Drehrichtung im Gegenuhrzeigersinn wobei der Vektor vom Empfanger E zur Quelle Q zeigt Nach folgende Grafik gibt einen berblick der geometrischen Situation sowie der Winkelverh ltnisse Geometrische Situation Winkelverh ltnisse f r identisches Bezugs system Multipliziert man das Skalarprodukt der Einheitsvektoren in Wind und Schallausbreitungsrichtung mit dem Betrag der Windgeschwindigkeit
383. llstandigen Frequenzspektrums gepruft werden Dampfung in dB pro 100 Meter in Abhangigkeit von Abweichung der Dampfung in dB pro 100 Meter gegenuber Temperatur und relativer Feuchte Standardbedingungen 15 C 70 relF 10 C 0 C 10 C 20 C 30 C Fig 3 11 Luftdampfung nach ISO9613 1 in Abh ngigkeit von Temperatur und relativer Feuchte bei einer Frequenz von 1000 Hz 3 6 5 Bodeneffekt Bodeneffekt darf nicht mit der Bodenzusatzd mpfung verwechselt werden die in Kapitel 3 4 9 behan delt wurde und dort als Zusatzd mpfung Aaaa bezeichnet wird In der Regel setzt sich das Empf ngersignal aus dem Direktschall und der Reflexion am Boden zu sammen Diese beiden Anteile interferieren wobei sie sich je nach Frequenz verst rken oder ab schw chen k nnen Diese Interferenzwirkung wird als Bodeneffekt bezeichnet 45 Die Wirkung des Bodeneffekts h ngt dabei ab vom Einfallswinkel der Schallwelle von der Beschaf fenheit des Bodens vom Frequenzspektrum beim Empf nger von der Distanz und von der H he des Empfangspunktes ber dem Boden Der eigentliche Bodeneffekt kann sowohl zu einer Verst rkung als auch zu einer D mpfung des Pegels beim Empf nger f hren Nachfolgende Abbildung zeigt diesen Sachverhalt Bei einem geradlinigen berflug in einer H he von 305 Metern und einer Geschwindigkeit von 160 Knoten bewirkt der Bodeneffekt je nach Distanz und Bodenbeschaffenheit eine Erh hung des Moment
384. lsten und effizientesten ist es folglich wenn diejenigen Flugzeugtypen welche den Hauptenergieanteil an der Gesamtbelastung liefern so genau wie nur m glich simuliert werden Dies ist in Z rich und Genf zurzeit der Fall wie die typenspezifischen Auswertungen der Einzelereignispegel zeigen Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 127 Dissertation Thomann Diskussion und Schlussfolgerungen T Diskussion und Schlussfolgerungen 7 1 Die wichtigsten Erkenntnisse bezuglich Berechnungs und Messunsicherheiten Sowohl in der Schweiz als auch weltweit wird der Fluglarm rechnerisch ermittelt Berechnet werden in der Regel die gesetzlich relevanten Larmbelastungen Sie werden meist als flachendeckende Belas tungskarten dargestellt indem die Belastungen als Kurven gleicher Pegelwerte abgebildet werden Angaben uber die Unsicherheit der berechneten und dargestellten Belastungskurven fehlen in der Regel Grundvoraussetzung fur die rechnerische Ermittlung von Fluglarmbelastungen ist die Verf gbarkeit von geeigneten Computerprogrammen Diese bestehen aus Modellen welche die Realitat vereinfa chend abbilden Es werden Grundannahmen getroffen um die komplizierten physikalischen Phano mene bei der Schallentstehung und der Schallausbreitung uberschaubar und letztlich mathematisch beschreibbar zu machen Die Unsicherheit von Belastungsberechnungen wird entsprechend durch die Modellierung des Flugzeugs als Schallqu
385. luggewicht von mehr als 8 618 kg 19 000 Ib verstanden Kleinluftfahrzeuge sind somit Flugzeuge mit einem h chstzul ssigen Abfluggeweicht kleiner gleich 8 618 kg Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 8 Dissertation Thomann Anhang A3 A3 Berechnungsvorschriften geometrischer Gr ssen A3 1 Skizzen zu den geometrischen Verh ltnissen Flugbahn flight path H he height Flugspur ground track Seitliche Distanz d sideline distance Z Bahnachsenvektor Vektor in Flugbahnrichtung gleichlaufend mit der Flugbahnrichtung im Flugbahnpunkt t positiv im Sinne fortschreitender Flugbahn y Vektor in der Horizontalebene rechtwinklig zur Bahnachse positive Richtung zeigt nach links Steuerbord bei normaler Fluglage x Vektor rechtwinklig zu den Vektoren z und y r Vektor vom Flugzeugschwerpunkt Flugbahnpunkt t zum Immissionspunkt t Seitliche Distanz Distanz in der Horizontalebene vom Empfangspunkt zum Fusspunkt der Senkrechten zur Flugbahn 8 Polarwinkel Winkel zwischen den Vektoren r und z p Azimut Winkel zwischen Vertikalebene und Ebene die durch die Vektoren z und r aufgespannt wird B Elevation oder Hohenwinkel Winkel zwischen dem Vektor r und der Horizontalebene durch den Immissionspunkt unter der Annahme dass es keinen Anstellwinkel und auch keinen Gierwinkel gibt sondern dass die Langsachse des Flugzeuges immer in Richtung des Flugbahnvektors wei
386. lungspegel in ge n gender Genauigkeit abbilden zu k nnen Dies h ngt vor allem damit zusammen dass jede Route mit dreissig bis vierzig verschiedenen Flug zeugtypen belegt ist und dadurch schon ber 100 oa a BEER es 4 Einzelfl ge minus 100 Einzelfl ge j Typ und Route Fig 4 30 Anzahl Einzelfl ge in Simulation individuelle Flugbahnen simuliert werden was zur Beschreibung der Flugbahnstreuung v llig ausreicht Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 85 Dissertation Thomann Modellunsicherheit 4 9 Fazit zur Modellunsicherheit Die Unsicherheit von Belastungsberechnungen wird hauptsachlich durch folgende zwei Komponenten beeinflusst Unsicherheit in der Beschreibung des Flugzeugs als Schallquelle und Unsicherheit in der Modellierung der Schallausbreitungsvorgange Ihre Bedeutung ist von Flugzeugtyp zu Flugzeugtyp verschieden deshalb muss fur jedes Referenzflugzeug getrennt fur die Flugzustande Start und Lan dung eine Quellenunsicherheit und eine Unsicherheit in der Ausbreitungsdampfung bestimmt werden Die Quellenunsicherheit wird dabei dominiert von der Unsicherheit in der Typenzuordnung und von der Unsicherheit wegen unterschiedlicher Motorisierung Im Mittel uber alle Flugzeugtypen gesehen betragt sie 2 dB Durch Optimierung der Typenzuordnung resp durch Separierung in verschiedene Triebwerkstypen lasst sie sich praktisch halbieren Die Unsicherheit der Ausbreitungsda
387. m Falle 3 dass reale Fluglarmereignisse erkannt und akustisch erfasst werden Das Fehlen der entsprechenden Ereignispegel wirkt sich allein auf den Mittelungspegel aus vgl Kapitel 5 6 Vorliegend geht es aber um die unvollst ndige Erfassung erkannter Flugl rmereignisse und deren Einfluss auf den Ereignispegel Wie bereits in Kapitel 3 3 3 diskutiert bleiben in der messtechnischen Bestimmung des Ereignispegels generell diejenigen Teile des zeitlichen Pegelverlaufs unberucksichtigt welche unterhalb des Schwel lenpegels Ls liegen gr ne Randzonen in den Diagrammen von Fig 5 1 Sie sind umso bedeutender je geringer die Differenz zwischen Maximal und Schwellenpegel und je flacher der Pegelanstieg resp Pegelabfall ist Zus tzliche Messkriterien dagegen werden umso wichtiger je gr sser die Differenz zwischen Maximal und Schwellenpegel ist Im obigen zweiten Fall beispielsweise wo zur Bestim mung des Ereignispegels nur der blassrot eingef rbte Bereich ber cksichtigt wird fallen neben den gr nen Randzonen auch noch die gelben Teile des zeitlichen Pegelverlaufs weg Nachfolgend werden diese Effekte einzeln diskutiert und quantifiziert Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 91 Dissertation Thomann Messunsicherheit 5 4 2 Wirkung der Messgerateeinstellungen auf den Ereignispegel Als Ersatz f r die nicht verf gbaren Zeitreihen aus Messungen werden die im berfluss vorhandenen Zeitreihen aus
388. m Kurvenflug zeigt sich jedoch die Wirkung mehrerer Flugbahnen Bei Anwendung nur einer Flugbahn Code 11 kann definitionsgemass keine Flugbahnstreuung modelliert werden Es wechseln sich deshalb Gebiete mit Unter resp Uberbewertung stetig ab Drei und mehr Flugbahnen zeigen dagegen in praktisch allen Regionen eine gute Ubereinstimmung mit der vollstandigen Simulation Ausnahmen diesbezuglich bilden der aussere Korridorrand der Be reich unmittelbar nach dem Abheben von der Piste sowie Gebiete in Flugdistanzen von mehr als 20 Kilometern wo die Flugzeuge teilweise individuelle Flugpfade w hlen vgl dazu auch die Radarauf zeichnungen der Starts ab Piste 16 in Fig 4 22 80 dB im Ereignispegel entsprechen etwa 40 dB im Tagesmittlungspegel Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 78 Dissertation Thomann Modellunsicherheit 11 minus fSFS 31 minus fSFS 11 minus fSFS 31 minus fSFS 51 minus fSFS 130 minus fSFS Fig 4 24 Wirkung der Flugbahnstreuung am Beispiel Start A320 auf Piste 16 in Zurich im Jahre 2003 Route F16 als Referenz wird die Simulation aller 1786 Einzelfl ge verwendet fSFS full Single Flight Simulation 11 Eine Flugbahn bestehend aus einer Flugspur sowie einem mittleren H hen und Geschwindigkeitsprofil 31 Drei Flugbahnen bestehend aus drei verschiedenen Flugspuren jedoch nur einem mittleren H hen und Geschwindigkeitsprofil 51 F nf Flugbahnen bestehe
389. messenen Standardabweichungen SD Standardabweichung Standard Deviation SE Standardabweichung des Mittelwerts Standard Error SE SDAN SEL Sound Exposure Level T Betrachtungszeit in Sekunden T Periode am Tag von 06 bis 22 Uhr Tageszeit T Temperatur in Grad Celsius t Zeit in Sekunden t Flugbahnpunkt T Totzeit Zeitspanne wahrend welcher ein Gerausch weder zum Fluglarm noch zum Hintergrundger usch gez hlt wird t a m Wert der standardisierten Teststatistik von Student vgl Anhang A5 bei einem vorgegebenen Signifikanzniveau a und m Freiheitsgraden tio t10 Zeit in Sekunden Zeitspanne w hrend welcher der momentane Schalldruckpegel um nicht mehr als 10 dB unter dem Schalldruckpegelmaximum liegt Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 152 Dissertation Thomann Abkurzungen und Symbole ty Horchzeit in Sekunden bleibt der Momentanpegel langer als die Horchzeit unterhalb der des Schwellenpegels Ls so wird die Pegelspeicherung unterbrochen Wird dagegen wah rend der Horchzeit der Schwellenwert wieder uberschritten so wird das Ereignis dem vo rausgegangenen Fluglarmereignis Zugeordnet tm Mindestzeit in Sekunden w hrend welcher der Momentanpegel den Schwellenpegel Ls berschreiten muss damit das Ereignis als Larmereignis gilt ts Schwellenzeit in Sekunden Zeitspanne w hrend welcher der 1 Sekunden Mittelungspe gel ber dem Schwellenpegel Ls lag entspricht der Gesamtzeit ein
390. mit der eigentlichen Be schreibung der akustischen Vorg nge zu tun haben Es handelt sich dabei um Unsicherheiten in der Beschreibung der Flugbahnstreuung sowie um die Unsicherheit in der Festlegung der Flugbewe gungszahlen Die Berechnung der Unsicherheitsbereiche zeigt dass im Falle von realen Gesamtbelastungen so wohl in Z rich als auch in Genf die in Kapitel 3 9 3 vorgeschlagenen Grenzunsicherheiten von 1 5 dB tags und 2 5 dB nachts auf einem Konfidenzniveau von 95 eingehalten werden k nnen Prognose berechnungen erf llen dagegen diese Vorgabe nur auf einem Konfidenzniveau von 90 Das angewendete Modell zur Bestimmung der fl chendeckenden Berechnungsunsicherheit umfasst allein die quantifizierbaren Unsicherheitskomponenten Im Vergleich mit Messungen wird sich zeigen ob diese ausreichen um allf llige Abweichungen zu erkl ren Ist dies nicht der Fall muss die Modell unsicherheit erweitert werden was Konfidenzniveaus verringert mit welchen die Grenzunsicherheiten eingehalten werden k nnen Im Modell FLULA2 lassen sich vier Komponenten identifizieren deren Einfluss auf die Gesamtunsi cherheit nicht vollst ndig gekl rt ist Quellenseitig handelt es sich um die Richtwirkung in azimutaler Richtung und um nderung der Konfiguration Stellung der Auftriebshilfen und des Fahrwerks Auf Seite der Ausbreitung sind es die Bodenzusatzd mpfung und die Luftd mpfung in Distanzen ber 4 5 km wo FLULA2 einen pauschalen Luftd mpfungskoe
391. mit k 2 und p 95 Anhang A25 B Nachtbelastung Genf 2003 1 Nachtstunde Leq n und k u mit k 2 und 1 IR Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann p 9 1 4 S 9 er I ie pe A 135 Anhang A25 C Tagesbelastung Z rich 2003 Leq sn und k u mit k 2 und p 95 36 ioe oe ee ee oe es ee a eat RER EEE s r e ete EE hd aoe EAN E ERRATAS EEIT eee PRAA 7 Ti ge ar we ER FE u D ER Ne ese rere tet 2 N 1 EEK IE 21 5 id 2 La se RE FA gt ee fe Te tas Sie PE RS Noe arc er A gt ae A 1 EA FUN te 7 re 13 AAN Sez teeter ere u te etes b N D LS A ve Pee Se 2 4 Pied si te Rope a 7 oe s 5 eure Sere 45 ids Wee ae KD SET RC gt ER Ed pio in Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 136 Dissertation Thomann
392. mospharische Dampfung dB A Atmospharische Dampfung dB A Distanz zwischen Quelle und Empfanger Meter ee Distanz zwischen Quelle und Empfanger Meter L SVG SFT LAP SVG SFT LAP MD83 pen z 3 m gt ko D ta 5 2 3 E oO 70 Q Q ne lt O O 7 N 5 i E Qa oy Pel no e O z _ lt lt Distanz zwischen Quelle und Empf nger Meter 7 is Distanz zwischen Quelle und Empfanger Meter L SVG SFT LAP SVG SFT LAP SF34 Q oO i y lt Distanz zwischen Quelle und Empf nger Meter i Distanz zwischen Quelle und Empf nger Meter Atmosph rische D mpfung dB A N Y 5 gt i gt v N x art x A E gt E y bA W x Ta un x k x mek Nan S x x oJ VAY A a as fi gr eo w 4 x au ae s 1 ol ow ae x X x hd LAY ah n x AN eA Ne Saf 1 1 x a R x x ey u amp ee vun x a e AN x 7 A Li bi x x 3 1 x x A a A 1 1 1 Ey x x Li 4 i 7 x x x x Li Atmosph rische D mpfung dB A Die dargestellten D mpfungen gelten f r Standardbedingungen isothermen Atmosph re von 15 C und 70 relF Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 46 Dissertation Thomann Anhang A12 A12
393. mpfung ist im Gegensatz zur Quellenunsicherheit distanzabhan gig Im Nahbereich ist sie sehr hoch und betr gt unterhalb von 300 Metern mehr als 3 dB da hier die Unsicherheiten in der Distanz und H henbestimmung durchs Radar dominieren Ab einer Entfernung von einem Kilometer werden die Unsicherheiten wegen meteorologischer Effekte bestimmend Die Standardunsicherheit der Ausbreitungsd mpfung betr gt dort je nach Flugzeugtyp und Flugoperation zwischen 1 5 und 2 4 dB und nimmt pro Kilometer um 0 2 bis 0 8 dB zu Die Unsicherheit in der Ausbreitungsd mpfung l sst sich durch Verwendung einer grossen Anzahl individueller Flugbahnen reduzieren so dass sie von berechneten Gesamtbelastungen zu mehr als 80 Prozent von der Quellenunsicherheit bestimmt wird Die effektive H he der Unsicherheit im Mitte lungspegel ist jedoch ein komplexes Zusammenspiel von Anzahl Flugbewegungen Flottenzusam mensetzung und Modellunsicherheit der beteiligten Flugzeuge und l sst sich nur mit Hilfe von Simula tionen berechnen Diese ergeben f r reale Belastungszust nde in Genf und Z rich Standardunsicher heiten des Mittelungspegels zwischen 0 5 und 1 dB Der tiefere Wert gilt f r den Tagesmittelungspe gel der h here f r den Mittelungspegel in der Nachtzeit In Prognosen dagegen muss von einer Stan dardunsicherheit zwischen 0 9 und 1 2 dB ausgegangen werden da hier zwei zus tzliche Unsicher heitskomponenten ber cksichtigt werden m ssen welche nur bedingt etwas
394. mpfungskoeffizienten etwas h here Pegel als die Anwendung der Koeffi zienten der AzB resp der SAE ARP 866A IS09613 1 minus AzB ISO 9613 1 minus SAE ARP 866A 1000 2000 3000 4000 5000 1000 2000 3000 4000 5000 Distanz m Distanz m Fig 3 6 Pegeldifferenzen in Funktion der Distanz bei Verwendungen unterschiedlicher Normen zur Beschreibung der Luftd mpfung am Beispiel eines mittleren Landespektrums blau gestrichelt resp Startspektrums rot ausgezogen der A320 die Angaben gelten f r Standardbedingungen 15 C 70 relF ein positives Vorzeichen bedeutet dass der Pe gel bei Anwendung der IS01913 1 um den entsprechenden Wert h her ist die verwen deten A bewerteten Spektren sind in den Anh ngen A11 1 und A11 2 zu finden Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 21 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze 3 4 9 Zusatzdampfung Unter Zusatzdampfung werden vorliegend alle Effekte zusammengefasst die nicht mittels der Quel lenbeschreibung und durch die geometrische sowie atmospharische Dampfung abgedeckt sind und welche den Immissionspegel wesentlich beeinflussen Hauptsachlich handelt es sich dabei um Dampfungsphanomene die bei bodennaher Schallausbreitung ber gr ssere Distanzen auftreten In den Modellen zur Flugl rmberechnung spricht man auch von Bodenzusatzd mpfung oder seitlicher D mpfung Die Zusatzd mpfung wird mittels empirisch g
395. n Wie bereits erw hnt kommen die H henangaben vom Flugzeug selbst Der Transponder ruft bei je dem Radarkontakt den H henmesser ab und bermittelt die entsprechenden Angaben ans Radar ber 7000 Fuss ca 2150 Meter wird dabei die abgefragte Flugh he bez glich Standardatmosph re 1013 25 hPa angegeben Unterhalb dieser Grenze wird auf effektive Druckh he umgestellt damit der Abstand zu nat rlichen Hindernissen richtig angezeigt wird Die Umrechnung erfolgt nach folgen der Formel Eq 4 15 h h 8 32 Ap Ah 8 32 Ap h bezuglich aktuellem Luftdruck korrigierte Hohe in Metern h H henangabe bez glich Standardatmosphare in Metern Ap 1013 25 hPa p Druckdifferenz zwischen aktuellem Luftdruck und Standardatmosph re hPa F r H hen ber 2 Kilometer wird bei der Aufbereitung der Radardaten obige Korrektur angewendet so dass s mtliche in der Simulation verwendeten Flugbahnen diesbez glich keine systematischen Fehler aufweisen Neben dem Luftdruck werden die H henangaben aber zus tzlich durch die Tempe ratur beeinflusst Dieser Effekt wird weder im Flugzeug noch in der Aufbereitung der Radardaten be r cksichtigt Grunds tzlich l sst sich der Temperatureffekt analog zur Druckkorrektur kompensieren Da f r eine einwandfreie Korrektur jedoch nicht nur die Temperatur auf der Erdoberfl che sondern das gesamte H henprofil der Temperatur bekannt sein m sste wird eine Korrektur in der Regel nicht gemacht Zudem gle
396. n Pegel werden jeweils mit dem Pegel f r Standardatmosph re 15 C 70 relF verglichen indem die Differenz zu jenem wie folgt gebildet wird L r Lisafr F r jede Distanz resp H he und jede Temperatur Feuchte Kombination werden die aus den einzel nen Vorbeiflugspektren erhaltenen Pegeldifferenzen gemittelt Zudem wird eine Standardabweichung der Pegeldifferenzen gebildet Die nachfolgenden Tabellen A und B zeigen diese Werte exemplarisch f r den Airbus A320 f r sechs ausgew hlte berflugh hen getrennt nach Starts und Landungen Ta belle D enth lt die Werte der restlichen Flugzeugtypen beschr nkt sich jedoch auf eine berflugh he von 1000 Metern Die aufgef hrten Mittelwerte entsprechen den Korrekturwerten die benutzt werden k nnen wenn eine Einzelflugsimulation mit FLULA2 auf realatmosph rische Bedingungen umgerechnet werden soll Sie werden mit k sa bezeichnet und k nnen sowohl auf den Maximalpegel als auch auf den Ereignispegel angewendet werden denn wie aus den Grafiken von Tabelle G entnommen werden kann unterschei den sich die Korrekturen f r Maximal und Ereignispegel unterhalb von 2000 Metern nur geringf gig Pro Distanzklasse und Typ werden die Standardabweichungen der Pegeldifferenzen gebildet Sie sind in Tabelle F zusammengestellt Beispiel Die 80 Werte welche in Tabelle A1 in einer Distanz von 100 Metern den Abweichungen im Pegel im Vergleich zu Standardbedingungen entsprechen streuen im Sinne einer
397. n denn die Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 26 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze Vorgaben bezuglich Betrachtungszeit und Flugbewegungszahlen beeinflussen die Aufbereitung der Bewegungsdaten Die technischen Anforderungen dagegen beziehen sich hauptsachlich auf die Ein gabestruktur des verwendeten akustischen Modells Lage Flugbahn und Bewegungsdaten m ssen in ein Format gebracht werden welches das akustische Modell verarbeiten kann Dabei sind folgende Arbeitsg nge notwendig e Bilden von Flugzeugklassen Flugzeuge desselben Baumusters mit gleichen oder hnlichen flugtechnischen Eigenschaften In den Bewegungslisten der Flugh fen treten einige hundert bis mehrere tausend verschiedene indi viduelle Typenbezeichnungen auf Oft werden f r denselben Typ unterschiedliche Bezeichnungen verwendet Mit Hilfe spezieller bersetzungs und Zuordnungslisten l sst sich die Anzahl der indivi duellen Typenbezeichnungen auf rund 300 reduzieren Flugzeuge mit gleichen oder hnlichen akustischen Eigenschaften Es stehen nicht f r alle unter scheidbaren Baumuster akustische Daten zur Verf gung Auf akustischer Ebene m ssen deshalb Ersatzzuordnungen vorgenommen werden Anhang A7 zeigt die f r die Simulation mit FLULA2 verwendeten akustischen Referenztypen mit ihren Zuordnungen e Berechnen der Flugbahnen Flugbahnen aus Radardaten Radaraufzeichnungen beginnen selten auf
398. n 122 Dissertation Thomann Distanz r Abstrahlwinkel o Fig 6 9 AL Ac 4 SE U2 5 Mit Umeas 0 74 dB Alle Typen Starts Landungen NMT6 Nicht geklart 1000m 2000m 3000m Landungen NMT5 amp NMT11 Starts NMT8 Flugzeuge auf der Piste 500m 1000m 1500m 2000m Bodenzusatz d mpfung bis 15 Vertikaler berflug Bodenzusatz d mpfung Vertikaler berflug 90 60 30 A320 Vergleich zwischen Berechnung und Messung Starts Landungen 500m 1000m 1500m 2000m 500m 1000m 1500m 2000m Bodenzusatz d mpfung bis 15 Vertikaler berflug 3 0 dB 2 0 dB 1 0 dB 0 0 dB 1 0 dB Zuge Bodenzusatz 3 0 dB d mpfung 4 0 dB Vertikaler berflug 90 60 30 0 30 60 90 Mittlere Ereignispegeldifferenzen in Abh ngigkeit verschiedener geometrischer Gr ssen Die Rhomben zeigen die mittleren Pegeldifferenzen pro Klasse die Fehlerbalken die kombinierte Standardunsicherheit ohne Berechnungsunsicherheit und die horizontalen Linien den Mittelwert und die Standardunsicherheit ohne Klassenbildung Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann 123 Vergleich zwischen Berechnung und Messung Die Mittelwerte
399. n FLULA2 noch andere Berechnungsverfahren angewendet sollten die Berechnungs unsicherheiten als Vorhaltemass zum berechneten Belastungswert addiert werden bevor eine L rm beurteilung nach dem Gesetz vorgenommen wird Zudem sollten zur Beurteilung nur Berechnungs verfahren eingesetzt werden die validiert sind die keine systematischen Abweichungen gegen ber Messungen zeigen und deren Berechnungsunsicherheiten vorgegebene Toleranzwerte auf einem noch zu definierenden Konfidenzniveau nicht berschreiten Die Toleranzwerte werden als Grenzun sicherheiten bezeichnet Sie betragen je nach Tageszeit 1 5 und 2 5 dB und orientieren sich an den Belastungsgrenzwerten f r Flugl rm des Schweizer Umweltschutzgesetzes Die vorliegende Arbeit zeigt dass es mit FLULA2 unter bestimmten Voraussetzungen technisch m g lich ist die Grenzunsicherheiten mit einem Konfidenzniveau von 90 einzuhalten Es obliegt nun den richterlichen und beh rdlichen Instanzen die Regeln zu definieren wie Berechnungsunsicherheiten bei der Beurteilung von gesetzlich relevanten L rmbelastungen zu ber cksichtigen sind Dabei m s sen das Konzept der Berechnungsunsicherheit als Vorhaltemass das Konzept der Grenzunsicherheit sowie die gerade noch tolerierbaren Irrtumswahrscheinlichkeiten diskutiert und festgelegt werden Die vorliegende Arbeit liefert die Grundlagen dazu Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen III Dissertation Thomann Ab
400. n Frequenzen entsprechend der A Filterkurve unterschiedlich gewichtet werden 43 amp 45 Charakterisierung des Zustands der Atmosph re hinsichtlich der Schallausbreitung in Abh ngigkeit des Bew lkungsgrads der Windge schwindigkeit der Windrichtung und des Sonnenstands werden drei Ka tegorien unterschieden f rderliche gt hinderliche und unbe stimmte Ausbreitungsbedingungen 45 Allgemeiner Begriff f r die Folge der L rmbelastung einer Bev lkerung welche die Bel stigung und die St rung umfasst annoyance Begriff f r eine besondere Wirkung des L rms auf eine Bev lkerung welche sich in einer Befragung als selbst eingestufte Reak tion erheben l sst blich ist eine 11 er Skala zur Einstufung der Reak tionsst rke mit Werten von 0 bis 10 75 Bezeichnung f r die objektiv durch Messung und Anwendung fester Re geln erfasste Einwirkung von Schall auf einen geografischen Ort Die Schallbelastung wird als gt Pegel in gt Dezibel angegeben Messgrosse der Schallimmission bzw der Belastung entstanden aus instrumentellen Resultaten und objektiven Korrekturen welche Erfahrun gen ber die besondere St rwirkung bestimmter Ger usche ber ck sichtigen Der Beurteilungspegel wird mit L bezeichnet rating level und in Dezibel ausgedr ckt vgl Anhang A2 4 Schallimmissionen aus dem Betrieb der Flugzeuge auf dem Flughafenvorfeld und den Rollwegen sowie Immissionen von Testl
401. n Messorten erhaltene Streuung nicht aussagekr ftig Dennoch bleibt die Frage bestehen warum von Messort zu Messort Streuungen in den mittleren Pe geldifferenzen in der Gr ssenordnung von 1 bis 2 dB auftreten Eine Hypothese ist dass dadurch die unterschiedlichen geometrischen Verh ltnisse abgebildet werden Die Distanzen und Flugh hen vari ieren bezogen auf einen bestimmten Immissionsort nicht gross k nnen sich aber von Messort zu Messort teilweise erheblich unterscheiden Deshalb werden nachfolgend die Pegeldifferenzen in Funktion der Distanz zwischen Quelle und Empf nger und der Flugh he untersucht 6 4 3 Pegeldifferenzen in Abh ngigkeit geometrischer Gr ssen Indem die Ereignispegeldifferenzen in Funktion der Distanz r zwischen Quelle und Empf nger und in Funktion der Flugh he h aufgetragen werden wird sichtbar ob die Ausbreitungsd mpfungen im Mo dell korrekt abgebildet werden Die Flugh he kann zudem als Indikator f r eine einigermassen reali tatsnahe Modellierung der Leistungssetzung angesehen werden In einer Flughohe von 400 bis 500 Metern erfolgt in der Regel eine Reduktion des Schubs cuf back welche sich im Messpegel nieder schl gt Treten nun beim Vergleich mit Berechnungen in diesen H hen nicht erkl rbare Abweichun gen auf so ist dies ein Indiz einer ungen genden Modellierung der Leistungsreduktion Distanz und H he sind aber auch die Basisgr ssen zur Bestimmung des H henwinkels 6 nachfol gend als Ele
402. n Mittelungspegel bewegen sich die Differenzen je nach Standort in einem Bereich Range von 1 0 bis 2 3 dB Die erweiterten Standardunsicherheiten betragen zwi schen 1 5 und 1 9 dB so dass in rund 97 der untersuchten F lle die Abweichungen als nicht signifi kant eingestuft werden k nnen Das heisst mit den verwendeten Unsicherheitskomponenten lassen sich die auftretenden Differenzen hinreichend erkl ren Damit gen gt das Berechnungsverfahren der Anforderung den Jahresmittelungspegel berechnen zu k nnen Die ausgewerteten Daten weisen nicht darauf hin dass die Berechnung systematisch falsch w re was Anpassungen im Modell oder eine nachtr gliche Korrektur der Berechnungen notwendig machen w rde Dennoch treten je nach Standort erhebliche Differenzen auf deren Ursachen nicht gekl rt sind Diese k nnen durch Vereinfachungen im akustischen Modell oder durch unerkannte Ein flusse der Messumgebung verursacht sein Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 112 Dissertation Thomann Vergleich zwischen Berechnung und Messung Um diesbez glich mehr Klarheit zu schaffen werden nachfolgend auf der Basis von Einzelflugsimu lationen verschiedene Einflussfaktoren untersucht Zuerst wird jedoch analysiert ob einzelne Flug zeugtypen signifikant von Messungen abweichen oder nicht Anschliessend wird untersucht unter welchen Bedingungen systematische Effekte auftreten 6 3 Vergleich berechneter und gem
403. n ablesen l sst Das Verhalten kann durch Befragung erfasst werden Unter Umst nden wird St rung auch im Sinne der Bel stigung verwendet 14 amp 68 Angabe zur Verteilung der in einem Ger usch vorliegenden Frequen zen Vgl auch Anhang A2 2 berlagerung von typen und routenspezifischen Belastungen gt Footprint nach den Regeln der Pegelarithmetik energetische Addition Unsicherheiten sind kontrollierbare Einfl sse auf ein Experiment Im Guide to the expression of uncertainty in measurement GUM 104 wird der Begriff Unsicherheit als ein dem Messergebnis zugeordneter Para meter definiert der die Streuung der Werte kennzeichnet die vern nfti gerweise dem Messergebnis zugeordnet werden k nnen Der Parameter kann beispielsweise eine Standardabweichung ein Vielfaches dieser Standardabweichung oder die halbe Weite eines Bereichs sein der ei nem festen Konfidenzniveau entspricht Wetterbedingungen die weder der Schallausbreitung f rderlich noch gt hinderlich sind Die entsprechenden Ausbreitungsbedingungen haben somit einen nicht klar definierbaren Einfluss auf den Schallpegel am Immissionsort 45 Das Berechnungs Verfahren ist eine Anleitung die beschreibt wie das gt Modell im Detail anzuwenden ist unter Einbezug von gemessenen und theoretischen Ausgangsgr ssen Pr fung der Tauglichkeit f r die vorgesehene Anwendung Best tigung aufgrund einer Untersuchung dass die beso
404. n der Art des Antriebs ab vgl Fig 3 3 Bei Propellerflugzeugen liegen die Maxima der Schallabstrahlung bei Polarwinkeln zwischen 70 und 80 was etwa der Propellerebene entspricht Saab 2000 in Fig 3 3 Flugzeuge mit Jettriebwerken moder ner Bauart haben die maximale Schallabstrahlung nach schr g hinten bei Polarwinkeln von typi scherweise 100 Airbus A320 Bei Flugzeugen lterer Generation MD83 und bei Milit rjets liegen die Maxima der Schallabstrahlung dagegen bei h heren Polarwinkeln Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 17 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze Wie aus Fig 3 3 ersichtlich ist die Richtwirkung bei der Landung viel weniger ausgepragt als beim Start Zudem verwischen sich die Unterschiede in den Antriebsarten Der Grund dafur liegt haupt sachlich im reduzierten Schub bei der Landung Wahrend beim Start die nach hinten gerichteten Ge rausche des Triebwerksstrahls jet noise dominieren und damit die Richtwirkung bestimmen kommen bei der Landung die nach vorne gerichteten Ger usche des Fans fan noise sowie aerodynamische Ger usche airframe noise eher zur Geltung Airbus A320 Saab 2000 Fig 3 3 Rotationssymmetrische Richtwirkung beim Start mit voller Leistung rot ausgezogene Linien und im Endanflug blau gestrichelte Linien f r verschiedene Flugzeugtypen in Abh ngigkeit des Polarwinkels 6 die Pfeile zeigen die Flugrichtung an In Fig
405. n die Rand zonen des zeitlichen Pegelverlaufs abgeschnitten werden Im Diagramm rechts zeigen die gelben Rhomben an mit welchen Abweichungen zus tzlich gerechnet werden muss wenn bei der Ermittlung des Ereignispegels nur derjenige Bereich ber cksichtigt wird in welchem die Momentanpegel im Pe gel Zeit Verlauf weniger als 10 dB vom Pegelmaximum abweichen N m gr ne Fl chen N gelbe Fl chen 20 000 15 000 10 000 Anzahl Werte Anzahl Werte 5 000 0 0 rege AH 0 0 0 nn en nn m 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 25 30 35 dMS dB dMS dB Fig 5 2 Unterbewertung des Ereignispegels in Abh ngigkeit der Differenz zwischen Maximal und Schwellenpegel dMS Die im linken Diagramm dargestellten Werte entsprechen sel_sim minus sel_ts_sim diejenigen im rechten Diagramm sel_ts_ sim minus sel_t10_sim die grauen S ulen geben die Anzahl simulierter Pegel Zeit Verl ufe je dMS Klasse an Je geringer die Differenz zwischen Maximal und Schwellenpegel desto gr sser werden die Abwei chungen wegen Nichtber cksichtigung des vollst ndigen zeitlichen Pegelverlaufs Unterschreitet dMS 4 dB so wird der Ereignispegel im Mittel um mehr als 1 5 dB zu tief gemessen Betr gt dMS dage gen ber 10 dB wird der Fehler kleiner als 0 4 dB Wird jedoch neben dem reinen Schwellenkriterium Fall 1 zus tzlich das 10dB Kriterium Fall 2 angewendet so pendelt sich der Fehler im Mittel bei 0 4 dB ein f r dAMS Wer
406. n flachendeckend abgeschatzt werden kann dann wird ein Konzept unterbreitet wie bei der gesetzlichen Beurteilung von Fluglarmbelastungen die Unsicherheiten berucksichtigt werden konnen Zur flachendeckenden Ermittlung der Berechnungsunsicherheiten wird das Fluglarmmodell FLULA2 analysiert Folgende Modellkomponenten werden als Hauptbeitrage zur Berechnungsunsicherheit identifiziert Die Modellierung des Flugzeugs als Schallquelle und die Modellierung der Schallausbrei tungsvorgange Die Standardunsicherheit des Flugzeugs als Schallquelle ist von Flugzeugtyp zu Flugzeugtyp verschieden und bewegt sich wegen der unterschiedlichen Qualitat der Datenbasis zwi schen 0 5 und 5 dB Im Mittel ist es 1 4 dB Die Standardunsicherheit in der Modellierung der Schall ausbreitungsvorg nge ist ebenfalls typenabh ngig Unterhalb von 300 Metern wird sie aber von der Unsicherheit in der exakten Bestimmung der Flugzeugposition bestimmt Sie betr gt dort mehr als 3 dB Ab einer Entfernung von einem Kilometer zwischen Quelle und Empf nger werden die meteo rologischen Effekte bestimmend Die Standardunsicherheit betr gt ab dieser Distanz je nach Flug zeugtyp und Flugoperation zwischen 1 5 und 2 4 dB sie nimmt pro Kilometer um 0 2 bis 0 8 dB zu Eine Jahresbelastung setzt sich aus einer Vielzahl von berechneten Einzelfl gen zusammen Jeder dieser Einzelfl ge weist je nach Flugzeugtyp und Distanz zwischen Quelle und Empf nger unter schiedliche Unsicherheiten auf
407. n s n s n s n s n s n s LR35 n s n s n s n s n s n s n s n s n s i n s n s n s MD11 n s n s n s n s n s n s MD80 n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s MD83 ie a n s n s ea n s n s MD87 n s n s n s n s n s n s n s n s i n s n s n s n s n s RJ100 n s n s ns n s n s ns n s n s ms n s n s n s SB20 n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s SF34 KKK kk n s n s KKK kk KKK kk TU34A kkk kkk n s kkk kkk TU54B n s n s en n s n s TU54M n s n s n s n s n s n s Ungewichtet U ISE Uoj ait ee Gewichtet 7 SE Ucaic Uac Umeas Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 106 Dissertation Thomann Anhang A21 B Start Forts Anhang A21 4 Ungewichtet Gewichtet Du _ ee u een en A3103 n S a S m S TE S a s a S a s a S a S m S Te s a S a S z S A319 n s n s ns n s n s ns n s n s ns n s n s n s A320 n s n s ns n s n s n s n s n s ms n s n s n s A321 n s n s n s n s n s n s n s i er n s A3302 ns n s n s n s n s n
408. n und die berbewertung wegen Fremdger uschen gleichen sich beinahe aus Die Werte f r k bewegen sich ohne Ber cksichtigung von NMT05 zwischen 0 0 und 0 4 dB Im Mittel betr gt k rund 0 2 dB Die Korrekturen ko f r den Mittelungspegel sind dagegen durchwegs h her als diejenigen f r den Er eignispegel Der Grund liegt in der Kompensation nicht erfasster Flugl rmereignisse Ohne Ber ck sichtigung von NMT05 bewegen sich die Korrekturen des Mittelungspegels je nach Standort zwischen 0 3 und 0 9 dB Im Mittel sind es 0 6 dB Wegen der vermuteten Messung ausserhalb der Gerate toleranz m ssen bei NMTO5 die Ereignispegel um 1 dB die Mittelungspegel um 0 3 dB nach unten korrigiert werden Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 104 Dissertation Thomann Messunsicherheit Tab 5 9 bersicht der Korrekturen zur Kompensation von systematischen Effekten an ausgew hl ten Messstationen in Genf und Z rich gerundete Werte ER nenten NMT1 NMT5 NMT6 NMT7 NMT8 NMTO3 NMTOS NMTO6 NMT1O NMT11 Kinstr Kset Keona Kmiss Kioc 0 0 dB 0 5 dB 0 1 dB 0 0 dB 0 0 dB 0 3 dB 0 4 dB 0 0 dB 0 5 dB 0 2 dB 0 1 dB 0 0 dB 0 3 dB 0 3 dB 0 0 dB 0 5 dB 0 1 dB 0 0 dB 0 0 dB 0 4 dB 0 4 dB 0 0 dB 0 5 dB 0 2 dB 0 3 dB 0 0 dB 0 3 dB 0 6 dB 0 0 dB 0 5 dB 0 2 dB 0 4 dB 0 0 dB 0 3 dB 0 7 dB 0 0 dB 0 2 dB 0 2 dB 0 7 dB 0 0 dB 0 0 dB 0 6 dB 1 0 dB 0
409. nd GGPA Hintergrund gerauschpegel L Fluglarmpegel Lac und Messpegel Lmeas Fremdgerauscheinfluss auf gemessene Maximalpegel schwarz und Ereignispegel orange Beim Ereignispegel wird nur der Ausschnitt des zeitli chen Pegelverlaufs berucksichtigt welcher nicht mehr als 10 dB unterhalb des Pegelmaximums liegt Pegelhaufigkeiten an NMT7 in Zurich furs Jahr 2003 Normalverteilungsfunktion sowie Lage des arithmetischen Mittelwerts Lo und des energetischen Mittelwerts L je nach Prozentsatz der erfassten L rmereig nisse p Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann 76 71 78 19 80 81 83 84 85 85 91 92 93 94 96 97 98 160 Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig 5 8 5 9 5 10 5 11 5 12 6 1 6 2 6 4 6 5 6 6 6 7 6 8 6 9 Figuren und Tabellenverzeichnis Zurich 2003 NMT7 Starts auf Piste 16 von 06 bis 22 Uhr Empirische und analytische H ufigkeitsverteilungen des Ereignispegels f r drei ausgew hlte Flugzeugtypen Zurich 2003 NMT7 Starts auf Piste 16 von 06 bis 22 Uhr Anteil der erfassten Flugl rmereignisse weisse S ulen Gr ssenachse links und Energieanteil schwarze S ulen Gr ssenachse rechts die zugeh rigen Werte sind in An hang A19 7 gegeben Messeinrichtung und Resultate des Vergleichs von manuell erhobenen M
410. nd Landung auf Im darauf folgen den Anhang A15 2 ist ein Berechnungsbeispiel gegeben welches das Vorgehen bei der Ermittlung von Uas Zeigt Viele der zugeordneten Typen treten nur sehr selten auf was in den Tabellen von Anhang A7 mit Hilfe eines Wichtungsfaktors in Klammern angegeben ist Er gibt die Auftretensh ufigkeit des entsprechen den Flugzeugtyps in den Jahren 2001 bis 2003 in Z rich und Genf an Diese wird ber cksichtigt in dem die Differenzen zuerst mit den in Klammern stehenden Werten gewichtet werden dann erst wer den die Standardabweichungen bestimmt Die resultierenden Werte inkl Rechenbeispiel sind eben falls in den Anh ngen A15 1 und A15 2 gegeben Die gewichteten resp die an die Flotte in Genf und Z rich angepassten Unsicherheitswerte werden zwecks Unterscheidung von den ungewichteten Werten nachfolgend mit dem Symbol versehen Zw lf Referenztypen kennen keine akustischen Zuordnungen Somit lassen sich f r diese Flugzeug typen auch keine Unsicherheitskomponenten Uas bestimmen Da aber in einer FLULA Berechnung resp im FLULA Quellendatensatz nicht nach Triebwerken unterschieden wird ergibt sich bei diesen zw lf Referenztypen eine Unsicherheit wegen unterschiedlicher Motorisierung Bei der Sch tzung von Ueng Wird gleich verfahren wie bei der Ermittlung von Uas Weil die Monitoringmessungen keine Anga ben zum Triebwerktyp enthalten muss jedoch auf den ersten Sch tzwert verzichtet werden Somit st tzt sich die
411. nd aus f nf verschiedenen Flugspuren jedoch nur einem mittleren H hen und Geschwindigkeitsprofil Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 79 Dissertation Thomann Modellunsicherheit Grunds tzlich l sst sich die Flugbahnstreuung gut mittels idealisierter Flugbahnen abbilden Es muss jedoch lokal mit Streuungen in der Gr ssenordnung von 0 5 dB gerechnet werden Die Abweichungen in der ersten Steigphase nach dem Start sind systematisch und lassen sich nur mittels einer gen genden Anzahl von individuellen Flugbahnen reduzieren Die Abweichungen am usseren Rand des Kurvenflugs liegen dagegen in der Gr ssenordnung der ermittelten Standardabweichung und k nnen vernachl ssigt werden Die Pegelabweichungen in gr sseren Flugdistanzen dagegen sind relevant und haben ihren Ursprung in einer sprunghaft ansteigenden Streuung der seitlichen Distanz und der Flugh hen bez glich des idealen Flugwegs Fig 4 25 zeigt diesen Sachverhalt in Funktion der abgewickelten Flugdistanz nachfolgend als Weg lange A bezeichnet am Beispiel von Landungen blaue Rhomben von Starts mit anschliessendem Kurvenflug gelbe Vierecke und von Geradeausstarts rote Kreise Streuung in der seitlichen Distanz Streuung in der H he 10 000 20 000 30 000 10000 20 000 30 000 A A Fig 4 25 Streuung von realen Flugbahnen bez glich einer mittleren Flugbahn in Funktion der Wegl nge A Angaben in Metern
412. nd ihre Konsequenzen 131 Dissertation Thomann Diskussion und Schlussfolgerungen Die Verwendung eines Vorhaltemasses hat einen weiteren Vorteil Die Hohe des Vorhaltemasses widerspiegelt die Genauigkeit der Berechnungsresultate Je praziser die Berechnungen sind desto geringer ist das Vorhaltemass Bei der Beurteilung von Grenzwertuberschreitungen ist dadurch gar ein iteratives Vorgehen moglich Man kann zu Beginn ein einfaches Modell wahlen welches eine hohe Unsicherheit aufweist jedoch rasch ein Resultat liefert Wenn der erhaltene Belastungswert inkl Vor haltemass unter den massgeblichen Belastungsgrenzwerten liegt ist der Sachverhalt eindeutig Es liegt keine berschreitung der Grenzwerte vor Wenn nicht muss ein pr ziseres Verfahren mit gerin gerer Unsicherheit angewendet werden Bezuglich des Umgangs mit Unsicherheiten lassen sich folgende Empfehlungen abgeben e Zur Ermittlung und Beurteilung von gesetzlich relevanten Flugl rmbelastungen sollten nur Berechnungsverfahren eingesetzt werden die validiert sind und die keine systematischen Abwei chungen gegen ber Belastungswerten zeigen die aus Messungen ermittelt wurden e Die gerade noch tolerierbaren Unsicherheiten sollten ermittelt und im Sinne von Grenzunsicher heiten festgelegt werden Ermittlung und Festlegung sollten sich an den g ltigen Belastungs grenzwerten f r Flugl rm orientieren e Die Grenzunsicherheiten sollten von den eingesetzten Berechnungsverfahren auf ein
413. nd massgebend fur die Sanierung konzessionierter ortsfester Anlagen Die Planungs Immissionsgrenz und Alarmwerte gelten nur dort wo Menschen wohnen und arbeiten Sie sind nicht in allen Gebieten gleich hoch Je nachdem in welcher Nutzungszone sich bestehende oder geplante larmempfindliche R ume befinden wird unterschiedlich viel L rm als zumutbar erach tet Da beispielsweise in reinen Wohnzonen wesentlich weniger Eigenl rm produziert wird als in Ge werbezonen ist auch die L rmempfindlichkeit in diesen Gebieten h her Die Nutzungszonen werden deshalb in vier Empfindlichkeitsstufen ES eingeteilt Auf der Basis dieser ES gelten abgestufte Grenzwerte in Industriezonen sind beispielsweise die IGW wesentlich h her als in Wohnzonen Auf der n chsten Seite werden die zur Beurteilung von Fluglarmbelastungen massgebenden Belastungs grenzwerte gezeigt Nachfolgende Tabelle gibt eine bersicht der Wirkung resp Konsequenzen von Grenzwert berschreitungen KRITERIEN GRENZWERT KONSEQUENZ WIRKUNG Personen Priorit t im Einbau von Schallschutzfenstern Bewohnte berbaute Gebiete Bauverbot faktisch Eingezonte erschlossene Bauparzellen Bauverbot faktisch Keine Neueinzonungen landwirtschaftliche Bauten oder Bau EENSIHSENANSSEDIEIE bewilligungen nur in seltenen Ausnahmef llen Personen Einbau von Schallschutzfenstern Bewohnte berbaute Gebiete Baubewilligung nur in Ausnahmef llen Eingezonte erschlossene Bauparzellen Baubewil
414. nderen Anforderungen f r einen speziellen beabsichtigten Gebrauch erf llt worden sind Validie rung schliesst die Beschreibung der Anforderungen die Bestimmung der Merkmale der Verfahren den Vergleich der Anforderungen mit den Wer ten der Merkmale des Verfahrens und eine Aussage zu ihrer G ltigkeit ein Zuverl ssigkeit ist ein qualitativer Begriff Sie sagt etwas ber die Qualit t der Schlussfolgerungen aus welche aus einem berechneten oder ge messenen Ergebnis unter Einbezug der Genauigkeit oder Unsi cherheit gezogen werden Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 145 Dissertation Thomann Abkurzungen und Symbole Abkurzungen 3di dreidimensionale Richtcharakteristik de Richtwirkung wird mittels zweier Winkel beschrieben dem Polarwinkel und dem Azimutwinkel Definitionen siehe Anhang A3 3 und Anhang A3 4 ABI Amtsblatt ac Flugzeug aircraft add zus tzlich additional ar absolute Feuchte in g m AIG Flughafen Genf Aeroport International de Geneve AIR Aerospace Information Report technische Berichte der SAE bekommen dieses K rzel wenn deren Inhalte sich mit Luft oder Raumfahrt besch ftigen Airmod Aircraft Modelling Arbeitsgruppe der ANCAT ANCAT Group of Experts on the Abatement of Nuisance caused by Air Transport Experten gruppe der ECAC ANCON Aircraft Noise Contour Model Fluglarmprogramm von England APP Landung approach APU Hilfsaggre
415. ndlagen und methodische Ans tze 2u00020s0nennnnnnnnnnennnn nennen nennen nnnnnnnn nennen nennen 11 Sl UNED Kon ae ee ee er 11 3 2 Ereignispegel als Zielgr sse der Unsicherheitsbestimmung 2002220020000enne nenn 11 3 3 Akustische Messungen bei Flugpl tzen und Flugh fen us2224000220400Rnennn nennen 11 3 4 Akustische Modelle zur Flugl armberechnung 444444400n0nnn nenne nnennennennnnnnnennnnn nennen 15 3 5 Zur Funktionsweise der Fluglarmberechnung mit FLULA2 uussssssenennennennennnnne nenne nennen 25 3 6 Im akustischen Modell zur Fluglarmberechnung nicht ber cksichtigte Einfl ssgr ssen und thie Bedeulung aan a a ducted aaddeuidiee eee 30 3 7 Verf gbare Daten zur Analyse von Messungen und Berechnungen ccccseeceeeseeeeeeaeeeees 35 3 8 Statistische Werkzeuge Zur DatenaUSWertUng ccccceeeecceeeeecaeeeeeesaeeeeesaeeseeseeeeeesaeeeesaaeees 40 3 9 Grenzwertuberschreitungen unter Ber cksichtigung von Unsicherheiten 44 4 IModell nsichernelliean ans ddr aha 49 Ais berblick nayn ee ee ee Dates 49 4 2 Konzept zur Bestimmung der Modellunsicherheit 4u0444400nenn nenne nennennnnn nennen 50 4 3 Unsicherheit in der Modellierung des Flugzeugs als Schallquelle uu0 04sn eo 51 4 4 Unsicherheit in der Modellierung der Schallausbreitun
416. nen sowie analytischer berlegungen wird gepr ft in welcher Gr ssenordnung ihr Einfluss auf den Ereignispegel ist Je nach Resultat m ssen die entsprechenden Einflussgr ssen ge eignet ber cksichtigt oder sie k nnen vernachl ssigt werden Als Basis f r einen entsprechenden Entscheid dienen die mittels Eq 4 5 quantifizierten Unsicherheiten Deshalb m ssen zuerst diese bestimmt werden Anschliessend wird die Bedeutung der Richtwirkung der Schalllaufzeit der Ge schwindigkeit und der Konfiguration auf den Ereignispegel untersucht 4 3 2 Unsicherheit im Quellenwert eines akustischen Referenztyps Die in der Simulation verwendeten Quellendaten stammen aus Messungen im realen Verkehr Sie sind in Anhang A8 tabelliert Es wird unterschieden nach 52 Flugzeugtypen beim Start und 43 bei der Landung Es handelt sich um akustische Referenzflugzeuge Bei der Erstellung der Quellendaten wurde darauf geachtet dass als Referenzflugzeug nur Typen desselben Baumusters und identischer Die H Koeffizienten werden in Kapitel 3 4 10 eingef hrt in 63 wird ihre Bedeutung im Detail beschrieben und in Anhang A10 sind einige Beispiele gegeben Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 51 Dissertation Thomann Modellunsicherheit Motorisierung verwendet wurden In Einzelfallen war dies nicht moglich da die Anzahl der gemesse nen Flugzeuge mit identischen Triebwerken zu gering war Dann wurden Flugzeuge desselben
417. ng Es wer den die Belastungsgrenzwerte nach Schweizer Recht sowie die im Hauptteil verwendeten Berech nungsvorschriften im Detail erkl rt A1 bis A5 Die folgenden 18 Anhangteile enthalten gr sstenteils Tabellen und Abbildungen A6 bis A24 welche das verf gbare und verwendete Datenmaterial doku mentieren Den Abschluss des Anhangs bilden vier Kartendarstellungen welche die Unsicherheiten berechneter Flugl rmbelastungen zeigen A25 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen XI Dissertation Thomann Einleitung 1 Einleitung 1 1 Fluglarm ein Thema mit erheblichem Konfliktpotenzial Der Fluglarm ist ein Hauptbeitrag der Flughafen zur Umweltbelastung Immer mehr Menschen werden durch Fluglarm belastigt oder in ihrer Nachtruhe gestort Davon zeugen anhaltende Proteste der Wohnbev lkerung im Einzugsgebiet von gr sseren Flugplatzen bei ge nderten An und Abflugverfah ren oder bei Vorhaben wie der Verl ngerung bestehender oder dem Bau von neuen Pisten In all die sen F llen steht der Schutz des Menschen vor l stigen oder sch dlichen Einwirkungen im Konkur renzverh ltnis zu den konomischen Zielen denn eine boomende Zivilluftfahrt ist ein wichtiger Motor der Wirtschaft Flugh fen sind Brennpunkte der internationalen Vernetzung Global t tige Firmen le gen ihren Sitz gerne in die N he von Flugh fen und schaffen dabei Arbeitspl tze was wiederum eine Erh hung der Bev lkerungszahlen und d
418. nhand normierter gemessener Einzelereignispegel werden diese Annahmen berpr ft und eine Un sicherheit der Typenzuordnung bestimmt Diese wird f r Typengruppen die unterschiedliche Flug zeuge enthalten mit Uas bezeichnet as assigned Bei Typengruppen desselben Baumusters jedoch mit unterschiedlicher Motorisierung wird eine Unsicherheit Ueng eingef hrt eng engine Da bei der Bestimmung der Unsicherheit der Quellenwerte und der Typenzuordnungen direkt auf ge messene Ereignispegel abgestellt wird ist darin auch eine gewisse Unsicherheit aufgrund von Richt wirkungs und Konfigurations nderungen enthalten denn der Ereignispegel ergibt sich aus einer Summe von Momentanpegeln die unterschiedliche Abstrahlwinkel und Konfigurationsstufen repr sentieren Die Modellunsicherheit eines jeden Flugzeugtyps wird durch folgenden Ansatz beschrieben 2 2 2 2 2 2 Eq 4 5 Uac Usour Uas resp Uac Usour t Yeng Eq 4 5 bezieht sich direkt auf den Ereignispegel Die einzelnen Komponenten sind empirisch aus Messdaten hergeleitet Es wird davon ausgegangen dass dadurch die Unsicherheit des Flugzeugs als Quelle im Modell hinreichend beschrieben werden kann Ob dies zutrifft wird anhand weiterer Einflussgr ssen untersucht Dazu geh ren Richtwirkung Schalllaufzeit Geschwindigkeit und Konfigu ration Schub Stellung der Auftriebshilfen und des Fahrwerks Diese beeinflussen auf unterschied liche Art und Weise den Ereignispegel Mittels Simulatio
419. nie in Fig 5 6 Die punktierte Linie ent spricht dem Normalverteilungsdiagramm vor die ausgezogene Linie dem Normalverteilungsdiagramm nach der Korrektur Zusatzlich sind einige Kennzahlen gegeben Die restlichen Zahlenwerte sowie weitere Beispiele sind in Anhang A19 7 zu finden Aus Fig 5 8 ist gut erkennbar dass bei niedrigen Erfassungsraten p sich die gemessenen Pegel am oberen Ende der Verteilung konzentrieren A320 Bei vollstandiger Erfassung der Uber resp Vor beifl ge dagegen hnelt die empirische Pegelverteilung stark der Normalverteilung MD11 Voraussetzung f r die Anwendbarkeit des oben beschriebenen Verfahrens ist die Kenntnis des Anteils erfasster Flugl rmereignisse sowie die Kenntnis der Standardabweichung gemessener Pegelvertei lungen Letztere ist umso zuverl ssiger je h her der Prozentsatz der erfassten Flugl rmereignisse ist Isermann gibt an dass bei einem Anteil von weniger als 40 Prozent die durch das Korrekturverfahren gewonnenen Mittelwerte vorsichtig zu interpretieren sind Da jedoch Flugzeugtypen mit geringer Er fassungsrate einen vernachl ssigbaren Anteil zur Gesamtenergie und damit zum Mittelungspegel liefern vgl Fig 5 9 werden vereinfachend keine Einschr nkungen bez glich der Anwendbarkeit des Korrekturverfahrens gemacht 100 0 80 0 60 0 40 0 Energieanteil 20 0 0 0 Fig 5 9 Z rich 2003 NMT7 Starts auf Piste 16 von 06 bis 22 Uhr Ant
420. nn 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 Literatur Granicher H 1994 Messung beendet was nun Einf hrung und Nachschlagewerk fur die Planung und Auswertung von Messungen v d f Hochschulverlag AG an der ETH Z rich Stuttgart Teubner 1994 Gran ien I L N R T Randeberg H Olsen 2002 Corrective measures for the aircraft noise models NORTIM and GMTIM 1 Development of new algorithms for ground attenua tion and engine installation effects 2 New noise data for two aircraft families SINTEF Re port STF40 A02065 Trondheim December 2002 Gulding J M J R Olmstead G G Fleming 1999 Integrated Noise Model INM Version 6 0 User s Guide Federal Aviation Administration FAA Department of Tranportation Re port No FAA AEE 99 03 September 1999 Guo Y 2005 Empirical Prediction of Aircraft Landing Gear Noise Prepared for NASA Langley Research Center NASA CR 2005 213780 July 2005 Hack E 2003 Unsicherheit von Fitparametern bei Ausgleichsrechnungen Kursunterlagen Empa Abteilung Elektronik Messtechnik Mai 2003 Harris Miller Miller amp Hanson Inc 1999 Examining INM Accuracy Using Empirical Sound Monitoring and Radar Data HMMH Report No 294520 03 prepared for NASA Langley Re search Center October 1999 Heckl M amp H A Muller Hrsg 1995 Taschenbuch der Technischen Akusti
421. nn beispielsweise Konfigurations und Schubanderungen laufend berucksich tigt werden mussen sind die Anforderungen an die Berechnung ungleich hoher als wenn nur mittlere Flugbetriebsszenarien abzubilden sind Als Primaranforderung gilt die Bestimmung des Jahresmittelungspegels Es wird somit zuerst gepr ft ob das Berechnungsverfahren geeignet ist diesen abzubilden Kapitel 6 2 Da sich der Jahresmittelungspegel aus einer Vielzahl von Einzelfl gen unterschiedlicher Flugzeugtypen zusam mensetzt wird zus tzlich gepr ft mit welcher Genauigkeit der Immissionspegel einzelner Flugzeugty pen reproduziert werden kann Kapitel 6 3 Als Referenz dienen begleitete Messungen sowie automatische Messungen an ausgew hlte Monitoringstationen Die Anforderungen sind dann erf llt wenn die Differenzen zwischen Berechnung und Messung im statistischen Sinne nicht signifikant sind Dies wird unter Anwendung der Modell und Messunsicher heiten welche in den Kapiteln 4 und 5 quantitativ ausgewiesen sind und mittels der statistischen Werkzeuge von Kapitel 3 8 getestet Je nach Befund muss entschieden werden ob und wie die Belas tungsberechnungen wegen auftretender systematischer Effekte zu korrigieren sind oder ob Anpassun gen im akustischen Modell notwendig sind Um dies zu entscheiden werden die Differenzen zwischen berechneten und gemessenen Einzeler eignispegeln in Abh ngigkeit verschiedener Einflussgr ssen analysiert Kapitel 6 4 Im Vordergrund
422. nsweise einer akustischen Messung erklart Danach werden die Grundelemente eines akustischen Modells und das Vorgehen bei der Berechnung von Gesamtbelastungen beschrieben Darauf folgt ein kurzer Exkurs ber die in akustischen Modellen nicht ber cksichtigten Einflussgr ssen und deren Bedeutung An schliessend werden die verf gbaren Daten sowie die statistischen Werkzeuge vorgestellt welche bei der Ermittlung der Modell und Messunsicherheiten sowie beim Vergleich von Berechnung und Mes sung verwendet werden Zum Schluss des vorliegenden Kapitels wird ein Konzept vorgestellt wie die Beurteilung von Grenzwert berschreitungen unter Ber cksichtigung der Berechnungsunsicherheiten erfolgen k nnte 3 2 Ereignispegel als Zielgr sse der Unsicherheitsbestimmung Wie in Kapitel 1 2 kurz erl utert dient der Leg als akustisches Basismass f r die Berechnung und Beurteilung von L rmbelastungen wobei er fallweise direkt oder mit empirischen Korrekturen ange wendet wird vgl Anhang A2 4 Im Leg wird die gesamte w hrend eines vorgegebenen Betrach tungszeitraums eingestrahlte fl chenbezogene Schallenergie erfasst und gleichm ssig ber diesen Zeitraum verteilt Die flachenbezogene Energie wird blicherweise als Intensit t in Watt pro Quadrat meter ausgedr ckt Von der ber die Zeit gemittelten Intensit t wird der Pegel berechnet In der Praxis wird der Leg aus den Einzelereignispegeln single event level Lac ermittelt Der Lye ist ein Mass f
423. nte ile uu 4s40444sRnenn nenne nenn nenne nenne nnenne nennen A 113 A23 _ Pecgeldifferenzen in Abh ngigkeit verschiedener Gr ssen u 24s0042rseennennne nennen A 119 A24 Profile f r Testsimulation Landung A32DO us2224uussnennnnnnnnnnnnnennnnnennnne nennen nennen nennen A 133 A25 Kartografische Darstellungen ccccccssscecceeseecceeseeecceuseecceseeecauececseseeseeseesssaseeessageees A 135 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 1 Dissertation Thomann Anhang A1 A1 Belastungsgrenzwerte nach Schweizer Recht A1 1 Erl uterungen Die L rmschutzverordnung LSV 68 enth lt zur Beurteilung von L rmbelastungen folgende Schwellenwerte Planungswerte PW Die Planungswerte liegen unter den Immissionsgrenzwerten Sie sind massgebend f r den Schutz vor neuen l rmigen Anlagen und f r die Aus scheidung neuer Bauzonen Neueinzonungen Die PW dienen im Sinne des Umweltschutzgesetzes USG der Vorsorge Immissionsgrenzwerte Die Immissionsgrenzwerte bezeichnen die Sch dlichkeits oder L stig IGW keitsgrenze Sie sind massgebend fur die Sanierung bestehender oder wesentlich geanderter Anlagen sowie fur Baubewilligungen in larmbelas teten Gebieten Die IGW sind die Zielgr ssen des Umweltschutzgesetzes Alarmwerte AW Die Alarmwerte liegen uber den Immissionsgrenzwerten Sie dienen zur Beurteilung der Dringlichkeit von Sanierungen Sie si
424. nthalt die IEC Norm im Gegensatz zur DIN Norm neben Fehlertoleranzen zusatzlich erweiterte Messunsicherheiten Die DIN Norm ent h lt daf r eine globale Fehlergrenze fur Schallpegelmesser Sie betr gt 0 7 dB f r Ger te der G te klasse 1 Leider unterscheiden sich die Angaben in der DIN Norm von denjenigen in der IEC Norm teilweise erheblich Je nachdem welchen Angaben man nun vertraut Fehlergrenzen DIN Fehlergrenzen IEC erweiterte Unsicherheiten IEC ergeben sich unterschiedliche Werte f r die Standardunsicherheit des von Schallpegelmessern erfassten Schalldruckpegels Verwendet man beispielsweise die erweiterten Messunsicherheiten der IEC 61672 1 so erh lt man unabh ngig von der Verteilungsfunktion eine Standardunsicherheit von knapp 0 5 dB Werden dagegen die Fehlergrenzen von Ger ten der G te klasse 1 benutzt welche sowohl in der IEC als auch in der DIN Norm zu finden sind so ergeben sich je nach Norm und Verteilungsfunktion Standardunsicherheiten zwischen 0 6 und 1 8 dB wobei die Werte der IEC Norm praktisch um einen Faktor 2 h her liegen als diejenigen der DIN Die sich aus der Analyse der Fehlertoleranzen der beiden Normen ergebenden Standardunsicher heiten sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt In Anhang A19 1 ist ein Berechnungsbei spiel f r Normalverteilung gegeben Tab 5 3 Standardunsicherheit des von Schallpegelmessern der G teklasse 1 erfassten Schalldruckpegels nach DIN EN 60651 und IEC 61672 1 f
425. nwinkels resp der Distanz r Es werden Berechnungen ohne weisse Rhomben und Berechnungen mit Zusatzd mpfung schwarze Rhomben durchgef hrt und mit Messungen ver glichen Zur Beschreibung der Zusatzd mpfung wird der in FLULA2 implementierte Ansatz gem ss Eq 3 11 verwendet Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 67 Dissertation Thomann Modellunsicherheit AL ae ohne Aadd J AL ae ohne Asy i 55 SD amp N 323 l a 829 SoP BePSeoeseSoseeetes ut N AL ac mit Azog AL AE mit Aaga co oo N ao na O oa N 6 0 9 N 6 9 12 5 1000 1500 2000 2500 3000 H henwinkel bei Detektion des Maximalpegels Distanz bei Detektion des Maximalpegels m Fig 4 13 Wirkung der Zusatzd mpfung in Abh ngigkeit des H henwinkels 6 und der Distanz r bei Detektion des Maximalpegels die Rhomben zeigen die Mittelwerte der Pegeldifferenzen Berechnung minus Messung mit und ohne FLULA Zusatzd mpfung die Fehlerbalken entsprechen dem Standard Error SE SE SDAN N ist die Anzahl Werte Das Teilbild links in Fig 4 13 zeigt nur denjenigen H henwinkelbereich wo die Zusatzd mpfung in der Modellberechnung nicht null ist 8 s15 Dar ber sollten gem ss Definition die weissen und schwar zen Rhomben deckungsgleich sein Bei Maximalpegeln ist dies auch der Fall Bei der Berechnung des Ereignispegels fliessen dagegen auch Pegelwerte ein welche
426. nzelmessungen um diesen Erwartungswert Zus tz lich dargestellt ist die Lage des energetischen resp logarithmischen Mittelwerts welcher ber dem arithmetischen liegt und sich bei Vorliegen der vollst ndigen Verteilung aus diesem berechnen l sst vgl Anhang A4 4 Falls wegen Messschwellenkriterien nur ein Teil der Pegelverteilung gemessen wird so werden nicht die tats chlichen Mittelwerte resp die tats chliche Standardabweichungen sondern die aus den ge messenen Pegeln ermittelten Gr ssen bestimmt Dabei sind die gemessenen Mittelwerte gr sser als die tats chlichen Fig 5 7 verdeutlicht dies Je kleiner der Prozentsatz der erfassten L rmereignisse ist umso mehr nach rechts verschieben sich die arithmetischen und logarithmischen Mittelwerte Die gemessenen Standardabweichungen dagegen werden mit abnehmendem Prozentsatz p kleiner Geht man nun von normal verteilten Pegeln aus so lassen sich aus den gemessenen Gr ssen die tats chlichen Gr ssen analytisch berechnen indem die gemessenen Mittelwerte und Standardabweichungen wie folgt korri giert werden Eq 5 21 Ly Lmeas ij Ki js Py wobei k 10 Die Korrektur K hangt dabei vom quivalenzparameter k vom Prozentsatz p der erfassten L rmereignisse sowie von der tats chlichen Standardabweichung o ab Diese ergibt sich direkt aus der gemessenen Standardabweichung SD und dem Korrekturfaktor S p welcher unter Kenntnis von p analytisch bestimmt werden kann Die Korrektu
427. nzniveaus durch die Berechnungsinstanz Darin liegt die Motivation f r die vorliegende Untersu chung Dies enthebt aber die Entscheidungstr ger in keiner Weise von der Verantwortung die ge nannten zus tzlichen Regeln transparent festzulegen was eine juristische und keine naturwissen schaftliche Aufgabe ist 2 2 Ziele Mit der vorliegenden Arbeit werden folgende Ziele verfolgt e Identifizieren von Einflussgr ssen und systematischen Effekten bei der Fluglarmberechnung e Quantifizieren der Unsicherheiten von berechneten Flugl rmbelastungen e Darstellen der ermittelten Berechnungsunsicherheiten in kartografischer Form e Identifizieren von Einflussgr ssen und systematischen Effekten bei der Messung des Flugl rms e Quantifizieren der Unsicherheit von gemessenen Fluglarmbelastungen e Unterbreiten von Vorschl gen zur Ber cksichtigung der Unsicherheiten bei der Beurteilung von Fluglarmbelastungen In erster Linie geht es darum die Genauigkeit von berechneten und gemessenen Fluglarmbelastun gen in Form von Unsicherheiten auszudr cken und zu quantifizieren Dabei gilt es zu untersuchen welche Elemente resp Einflussgr ssen zu den Unsicherheiten beitragen Es soll der Frage nachge gangen werden wo man am besten ansetzt um die Unsicherheiten zu verringern Zudem soll aufge zeigt werden ob im statistischen Sinne signifikante Unterschiede zwischen gemessenen und berech neten Flugl rmbelastungen bestehen und woher diese Unterschi
428. o muss die Querneigung ber cksichtigt werden Daraus folgt f r das Azimut der Richtcharakteristik bez glich eines beliebigen Immissionspunktes P nm nm A3 5 Querneigung Durchfliegt das Flugzeug eine Kurve mit dem Radius R so ist die Zentrifugalkraft mit dem Betrag mv R wirksam 53 Mittels Einstellen eines Querneigungswinkels e soll diese Zentrifugalkraft kompensiert werden Aus der Formulierung der Gleichgewichtsbedingungen im Kurvenflug ergibt sich f r den Querneigungswinkel beim Flugbahnpunkt n folgende Berechnungsvorschrift 2 2 vn arctan vn Rn g Ra 9g R Kurvenradius m v Momentangeschwindigkeit m s g Erdbeschleunigung 9 81 m s tanle Die Querneigung e wird in der Simulation als Drehung der Richtcharakteristik um den Bahnachsen vektor z interpretiert In einer Linkskurve ist sie negativ in Horizontallage null und in einer Rechtskurve positiv Die obige Rechenvorschrift gilt f r einen momentanen Kr mmungsradius im Horizontalflug Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 10 Dissertation Thomann Anhang A3 ohne Beschleunigung in Flugrichtung In der Simulation werden zur Berechnung des Querneigungs winkels sowohl Beschleunigung als auch Steigwinkel ber cksichtigt Die Berechnungsvorschrift sieht in vereinfachter Form wie folgt aus v2 2 tanle J gt araar R g cosy R g cosy y Steigwinkel Winkel zwis
429. oglich Dabei fuhren die Messschwellen zu einer systematischen Unterbewertung Fremdge rausche zu einer systematischen Uberbewertung der gemessenen Ereignis und Maximalpegel Die entsprechenden Effekte werden mittels geeigneter Korrekturen ber cksichtigt Sie werden mit kser und Kconta bezeichnet set setting conta contamination welche wie folgt angewendet werden Eq 5 2 Lees Eines F K set J K conta Der mit Tilde versehene Messpegel zeigt an dass der urspr ngliche Messpegel Lmeas korrigiert wurde Eq 5 2 gilt f r an automatischen Stationen gemessene Ereignis oder Maximalpegel Bei Mittelungspegeln ist eine zus tzliche Korrektur notwendig welche fehlende Flugl rmereignisse kom pensiert denn Messschwellen verhindern nicht nur die vollst ndige messtechnische Erfassung eines Einzelereignispegels sondern auch die hundertprozentige Erfassung des Flugbetriebs was nachfol gend mittels der Korrektur kmiss ber cksichtigt wird miss missing Fur Mittelungspegel gilt somit Eq 5 3 ee Laas K set 5 K conta I K miss Die in Eq 5 2 und Eq 5 3 aufgefuhrten Korrekturen weisen zufallsbedingte Unsicherheiten auf Sie werden mit Uset Uconta UNA Umiss Dezeichnet und sind bei der Bestimmung der Messunsicherheit zu be rucksichtigen Unter der Annahme dass samtliche Unsicherheitskomponenten unkorreliert sind lasst sich das Fehlerfortpflanzungsgesetz anwenden es gilt Eq 5 4 TE RETTEN gilt f r korrigierte Maximal und Ereignispegel
430. omann Anhang A3 A3 3 Logitudinaler Abstrahlwinkel Der Bahnachsenvektor z l sst sich als Polarachse eines Kugelkoordinatensystems interpretieren Somit sieht ein Beobachter am Immissionspunkt das Flugzeug im Flugbahnpunkt f unter dem Winkel zwischen den beiden Vektoren r und z Der Kosinus dieses Winkels ist zZ cos 4 I 1 Opm arccos Fam a al nmx Imx 7 nx Znx tax ln 1 x Fam Inmy Imy 7 thy Zn Zny thy u En y lnmz Imz 7 Enz Znz Enz u Unat z A3 4 Lateraler Abstrahlwinkel Das Azimut der Richtwirkung entspricht dem Winkel zwischen der Vertikalebene und der Ebene die durch die Vektoren z und r aufgespannt wird Dabei wird die Vertikalebene durch den Gravitations vektor g und den Bahnachsenvektor z gebildet Beide Vektoren haben ihren Anfangspunkt in t resp im Flugzeugschwerpunkt Das Azimut der Richtwirkung ist somit identisch mit dem Winkel zwischen den Vektoren nr und nz die senkrecht auf den beiden durch die Vektoren r und z resp z und g auf gespannten Ebenen stehen Der Kosinus dieses Winkels ist Mm NZ Arm NZ COSp I 4 gt pn arccos In INF Inz Nam Inz nmx Znx Mnmy Znz Inmz Zny Znx 0 ZLny Mm fnm X Zn Samy X 4ny nmz Znx Inmx Znz NZ Zun x9 Zny X 0 Z nmz Znz lnmx Zny Inmy Znx Znz 1 0 Obige Formel f r den lateralen Abstrahlwinkel gilt nur f r Flugzeuge in Horizontallage Fliegt das Flugzeug eine Kurve s
431. onen in den Eingabedaten und im Berech nungsgitter auf die Gesamtbelastung auswirken Es werden Simulationen mit und ohne Topographie Simulationen mit unterschiedlichen Flugbahngeometrien Radardaten Flugbahnen aus Spuren und Profilen sowie Simulationen mit unterschiedlichen Maschengitterweiten gemacht und miteinander verglichen Die entsprechenden Resultate werden in Kapitel 4 8 gezeigt und diskutiert Kapitel 4 9 fasst die Erkenntnisse bez glich der Modellunsicherheit zusammen Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 49 Dissertation Thomann Modellunsicherheit 4 2 Konzept zur Bestimmung der Modellunsicherheit 4 2 1 Untersuchungsgegenstand Gesucht ist die Unsicherheit des Mittelungspegels Ly Er berechnet sich gem ss Eq 3 2 aus der energetischen Summe von Einzelereignispegeln Lac Wendet man auf Eq 3 2 das Fehlerfortpflan Zungsgesetz an so gilt n n n Eq 4 1 u N cu f 2 C C U wobei c ER 2 ae q Lisa 26 i 21d k m Ykm i TER X10 i OL peg 400 TLE cC sind die Sensitivit tskoeffizienten u die Unsicherheiten und u die Kovarianzen der einzelnen Ereignispegel Man kann davon ausgehen dass die Energiebeitr ge resp die Ereignispegel der ein zelnen Flugzeuge inkoh rent und unkorreliert sind In diesem Fall k nnen die Kovarianzen weggelas sen werden und Eq 4 1 geht ber in 5 u 400 Lae f Eq 4 2 uf gt gie i Zur Ermittlung der Unsicher
432. oringstationen XS 1 8 3 9 dB 118 229 120 Xa SD 3 3 2 8 dB 96 309 413 358 395 Q O N 1 6 0 dB x SD 4 0 dB 1 1 0 5 dB 2 0 dB 4 D 0 0 dB I u _ T RE EE P _ ____ T T A eked ETE ot Me ae T TEA EEO ETN NEE E ETA TETTA TOO EEE EEE TEE T iia 7 Bra res a cease ge a E ee ec E ec aa _j 4 0 dB 4 3 3 3 1 1 3 14 6 0 dB 2001 2001 2001 2001 2001 2001 2000 2001 2001 2000 2001 2000 2000 2001 2001 2001 2000 O5AN O5AF 05B 10AN 10AF 10B D 6N 6F A C B 7N TF E GVA ZRH gt X SD 1 5 1 4 dB t 0 U 1 2 4 4 3 42 1 1 37 1 28 26 2 1 1 19 2001 2001 2001 2001 2001 2001 2000 2001 2001 2000 2001 2000 2000 2001 2001 2001 2000 O5AN OSAF 05B 10AN 10AF 10B D 6F A C B 7N 7F E GVA ZRH Die Saulen entsprechen den mittleren Pegeldifferenzen die Fehlerbalken den kombinierten Standardunsicherheiten die Zahlen der Anzahl Werten und die horizontalen Linien dem Mittelwert und der Standardunsicherheit ohne Klassenbildung eingerahmt sind die Mittelwerte und Standardabweichungen der ortsspezifischen mittleren Pegeldifferenzen Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 1
433. ottenzusammen setzung gewichtet werden vgl nachfolgende Berechnungsvorschrift Wie in Kapitel 3 5 beschrieben werden in der Simulation mittlere Ereignispegel pro Typ und Route berechnet und in Form von Belas tungsmatrizen elektronisch abgespeichert Die Ereignispegel resp ihre entlogarithmierten Werte werden dann unter Ber cksichtigung der effektiven Bewegungszahlen gewichtet und zur Gesamtbe lastung aufsummiert Die Berechnungsvorschrift ist in Eq 3 14 gegeben Wendet man das Fehlerfort pflanzungsgesetz auf diese an ergibt sich folgende Formel zur Berechnung der Standardunsicherheit des Mittelungspegels 2 2 0 1 L ar 0 1 Lac gt jg Ny 10 D M gt un 10 2 2 _ 2 2 gt k j k j Eq 4 24 Mi mod t pag gt aS a re yy Ni 400 1L yy Ni 400 baci k j k j j Index f r Typ k Index f r Route N Faktor welcher die Anzahl Bewegungen je Typ und Route ber cksichtigt Die erste Unsicherheitskomponente Umog gibt die H he der durch die Quellenbeschreibung und die Ausbreitungsvorg nge verursachten Unsicherheiten im Mittelungspegel an Sie ergibt sich aus den Der Begriff Belastungsmatrix wird in Kapitel 3 5 4 erkl rt Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 71 Dissertation Thomann Modellunsicherheit typenspezifischen Unsicherheiten u welche entsprechend ihrer energetischen Bedeutung gewichtet werden Die zweite Unsicherheitskomponente U bildet die Unsich
434. p durch den H henmesser der Flugzeuge Bei Prognosen dagegen sieht dies etwas anders aus Diese basieren teilweise auf ge nderten oder neuen An und Abflugrouten Neben dem idealen Routenverlauf m s sen deshalb zus tzlich Annahmen ber die Streuung der Flugwege um diese Ideallinie getroffen wer den In der Praxis werden dazu folgende zwei Varianten angewendet A Man legt drei Flugspuren in einen hypothetischen Abflugkorridor Dabei nimmt man an dass die Mittellinie am st rksten belegt wird Sie erh lt ein Gewicht von 68 Die restlichen Flugbewegun gen verteilen sich gleichm ssig auf die beiden Kurven seitlich der Mittellinie mit einer Gewichtung von je 16 Dieses einfache Verfahren wird beispielsweise von der Empa angewendet wenn keine Radarflugbahnen zur Verf gung stehen B Die Verteilung der Flugbewegungen quer zum Korridor wird durch eine theoretische Verteilungs funktion beschrieben Die AzB enth lt eine solche Funktion 6 51 Beide Varianten ben tigen Angaben zur Lage und zur Ausdehnung der Flugkorridore welche in Prog nosen von den Flugsicherungsspezialisten erhoben werden m ssen Beide ber cksichtigen die Flug bahnstreuung nach demselben methodischen Ansatz Der Flugkorridor wird in verschiedene Unter strecken unterteilt die ein unterschiedliches Gewicht bez glich Belegung erhalten Zwischen den Verfahren besteht dagegen der Unterschied dass die Unterstrecken verschieden gewichtet werden Die Grafiken in Fig
435. pfungskoeffi zienten verwendet die zu tief sind so dass die Belastungsrechnungen systematisch zu hoch ausfal len Analysen in Z rich und Genf zeigen dass die pauschalen Annahmen ber die Luftd mpfung kei nen Einfluss auf die gesetzlich relevanten Belastungen haben Wegen der mit der Distanz zunehmen den Unsicherheiten sollten aber keine Mittelungspegel ausgewiesen werden die 50 dB bei Tag resp 40 dB in der Nacht unterschreiten Messungen sind ungeeignet zur fl chendeckenden Erfassung der Flugl rmbelastung Sie sind aber zwecks Kontrolle von Berechnungen sehr sinnvoll und auch n tzlich Dabei gelten die in Kapitel 7 4 4 gemachten Einschr nkungen Messungen sollten zudem nur dann zur Bestimmung eines Mittelungs pegels verwendet werden wenn die Erfassungsraten mindestens 80 betragen Dies ist in Z rich und Genf dann der Fall wenn die Distanzen zwischen Flugzeug und Messstation im Mittel unterhalb von 800 Metern liegen vgl die Anh nge A18 7 A19 5 und A19 6 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 134 Dissertation Thomann Diskussion und Schlussfolgerungen T T Ungel ste Probleme und offene Fragen Es lassen sich verschiedene Problemkreise identifizieren die ungel st sind oder deren L sung noch vertiefter Untersuchungen bedarf Sie betreffen in unterschiedlichem Masse die Beh rden die Recht sprechung sowie die Akustik Bei den Beh rden und in der Rechtsprechung steht der Umgang mit
436. q 3 4 fur den A bewerteten Schalldruckpegel Lpa im Abstand r f r FLULA2 wie folgt umformulieren l sst Eq 3 10 Loa r 0 Lwa Da 0 C Aai 1 Aatma r 8 Aaaa r 7 Die A bewerteten Schallleistungspegel Lwa die Korrekturen f r die rotationssymmetrische Richtwir kung D sowie die Leistungsreduktionswerte C sind in Anhang A8 gegeben In Anhang A12 2 findet sich die mathematische Beschreibung wie aus den H Koeffizienten die Luftd mpfung f r A bewer tete Pegel Aam a die Schallleistungen Ly und die Richtwirkungskorrekturen D4 ermittelt werden Die geometrische D mpfung Aay berechnet sich nach Eq 3 5 Die Zusatzdampfung Aaaa bei bodennaher Schallausbreitung wird mittels einer von der Empa entwickelten empirischen Formel bestimmt welche ein Mix der Ans tze nach AzB und Noisemap ist vgl dazu auch Anhang A12 6 Sie lautet Bei der Erzeugung der Hi Koeffizienten werden die Luftd mpfungsbeiwerte nach ISO9613 1 56 verwendet Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 23 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze Eq 3 11 Aggg r 8 1 E sin B A B e f r B lt 15 mit sing As r 8 0 dB f r B gt 15 Die Zusatzdampfung Aaga bei bodennaher Schallausbreitung wurde bereits in Fig 3 7 f r verschie dene H henwinkel in Abh ngigkeit der Distanz zwischen Quelle und Empf nger dargestellt Sie gilt nur f r H henwinkel kleiner oder gleich 15
437. r Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 55 Dissertation Thomann Anhang A13 2 Forts F Standardabweichung der Pegelkorrekturen pro Distanzklasse Landung Alle A320 B73S B7474 MD11 MD83 SF34 100 m 0 5 dB 0 4 dB 0 5 dB 0 6 dB 0 7 dB 0 4 dB 0 7 dB 126 m 0 6 dB 0 5 dB 0 5 dB 0 7 dB 0 7 dB 0 5 dB 0 7 dB 158 m 0 7 dB 0 5 dB 0 6 dB 0 8 dB 0 8 dB 0 5 dB 0 8 dB 200 m 0 8 dB 0 6 dB 0 7 dB 0 8 dB 0 9 dB 0 5 dB 0 9 dB 251 m 0 8 dB 0 7 dB 0 8 dB 0 9 dB 1 0 dB 0 6 dB 1 0 dB 316m 0 9 dB 0 8 dB 0 9 dB 0 9 dB 1 0 dB 0 6 dB 1 1 dB 398 m 1 0 dB 0 8 dB 1 0 dB 1 0 dB 1 1 dB 0 6 dB 1 1 dB 501 m 1 0 dB 0 9 dB 1 0 dB 1 0 dB 1 1 dB 0 7 dB 1 1 dB 631m 1 1 dB 1 0 dB 1 1 dB 1 1 dB 1 2 dB 0 7 dB 1 1 dB 794 m 1 1 dB 1 1 dB 1 2 dB 1 1 dB 1 2 dB 0 8 dB 1 1 dB 1000 m 1 2 dB 1 2 dB 1 3 dB 1 2 dB 1 2 dB 0 9 dB 1 1 dB 1259 m 1 2 dB 1 3 dB 1 4 dB 1 2 dB 1 3 dB 0 9 dB 1 1 dB 1585 m 1 3 dB 1 4 dB 1 5 dB 1 3 dB 1 3 dB 1 0 dB 1 0 dB 1995 m 1 4 dB 1 5 dB 1 7 dB 1 4 dB 1 4 dB 1 2 dB 1 0 dB 2512 m 1 5 dB 1 6 dB 1 8 dB 1 5 dB 1 5 dB 1 3 dB 1 1 dB 3162 m 1 6 dB 1 7 dB 1 9 dB 1 6 dB 1 5 dB 1 5 dB 1 1 dB 3981 m 1 7 dB 1 9 dB 2 0 dB 1 8 dB 1 6 dB 1 6 dB 1 2 dB 5012 m 1 8 dB 2 0 dB 2 2 dB 1 9 dB 1 7 dB 1 8 dB 1 3 dB Alle A320 B73S B7474 MD11 MD83 Distanz Start SF34 Anhang A13 Die hier fett gedruckten Werte entsprechen den Standardabweichungen der Pegelkorrekturen welche fur die A320 in Distan
438. r Detektion und Identifikation von Flugl rmereignissen kommen zwei unterschiedliche Methoden zur Anwendung Die Radarmethode und die Zeitfenstermethode Oft sind auch Mischsysteme im Einsatz Bei der Radarmethode sucht das System eine Flugspur die sich zum Zeitpunkt des Spitzenpegels in einem definierten Raumquadranten befindet Die Zeitfenstermethode dagegen orientiert sich am Flug plan Der Flugplan gibt an auf welcher Piste zu welchem Zeitpunkt ein Flugzeug landet oder startet Anhand der Reisezeit bis zur Messstelle werden unter zu Hilfenahme von Zeitfenstern die L rm ereignisse den L rm Verursachern zugeordnet Um Detektion und Identifikation von Flugl rmereignissen zu optimieren werden oft Radar und Zeit fenstermethode kombiniert In Z rich beispielsweise erfolgt die Flugl rmverkn pfung in erster Priorit t auf der Grundlage der Radardaten Werden mehrere Flugspuren detektiert wird das L rmereignis der am n chsten vorbeif hrenden Flugspur zugeordnet In solchen F llen wird das L rmereignis mit dem Vermerk multiple versehen Entsprechend wird mit single ein Ereignis bezeichnet welches im Bereich der Messstelle nur eine Flugspur aufweist Kann das System jedoch keine Flugspur finden so wird zus tzlich die Zeitfenstermethode angewendet Im Anschluss an eine Tagesmessung erfolgt eine manuelle Kontrolle der Flugl rmzuordnungen Dabei wird unter anderem berpr ft ob es Starts von lauten Flugzeugen gibt die an einer
439. r FLULA2 Berechnung rudimentar berucksichtigt Die verwendeten Ansatze sind empirisch her geleitet Sie vereinfachen die reale Situation zu stark was der Vergleich mit Messungen zeigt Eine vertiefte Analyse zwecks Verbesserung dieser Modellans tze l sst sich nur mittels gezielter Messun gen machen welche aber mit sehr hohem personellem und materiellem Aufwand verbunden sind 7 5 Notwendigkeit der Verbesserung von FLULA2 Fast immer lasst sich unter erhohtem Aufwand eine Verfeinerung eines Modells erreichen Die Be rucksichtigung weiterer Einflussgrossen erlaubt die systematische Korrektur des ursprunglichen Mo dells Ein Teil der Berechnungsunsicherheit lasst sich somit durch Korrekturen beseitigen Die erhohte Genauigkeit muss aber in Form von Mehraufwand bezahlt werden und stosst teilweise an die Grenzen der Verf gbarkeit detaillierter Eingabe sowie Umweltdaten Wie der Vergleich mit Messungen zeigt bewegen sich heute die Abweichungen zwischen Messungen und Berechnungen im Bereich der Mess und Berechnungsunsicherheiten Das untersuchte Berech nungsverfahren FLULA2 gen gt somit den Anforderungen einen Jahresmittelungspegel abbilden zu k nnen Eine Weiterentwicklung des Modells steht f r diesen Anwendungszweck nicht im Vorder grund Erkannte M ngel wie beispielsweise die fehlende Hinderniswirkung sollten jedoch ausgebes sert werden Flugzeugflotten sind aber einem stetigen Wandel ausgesetzt Alte und laute Flugzeuge werden lau f
440. r verschiedene Verteilungs funktionen unter Verwendung der Fehlergrenzen G verschiedener Kenngr ssen om a A DIN EN 60651 alt 0 89 dB 0 66 dB 0 57 dB IEC 61672 1 neu 1 78 dB 1 26 dB 1 03 dB 5 3 5 Schatzwert f r die Messunsicherheit der technischen Ausr stung Betrachtet man die Unsicherheitskomponenten in Tab 5 2 und Tab 5 3 so stellt man fest dass die Standardunsicherheit des von Kalibratoren gelieferten Eichpegels von untergeordneter Bedeutung ist und im Alltagsbetrieb vernachl ssigt werden kann Der Vollst ndigkeit halber werden in der vorliegen den Arbeit unter Annahme einer Rechteckverteilung f r u a 0 23 dB eingesetzt Wie im vorangegangenen Kapitel 5 3 4 gezeigt l sst sich anhand der zur Verf gung stehenden Nor men die Standardunsicherheit des von Schallpegelmessern erfassten Schalldruckpegels nicht eindeu tig bestimmen Die Hauptprobleme liegen dabei in den unterschiedlichen und teils widerspr chlichen Angaben bez glich der Fehlergrenzen der im Alltagsbetrieb relevanten Kenngr ssen Zudem ist nicht klar welche Verteilungsfunktionen den angegebenen Toleranzen resp Fehlergrenzen zugrunde lie gen In der vorliegenden Arbeit wird Usm auf der Grundlage der in der Norm IEC 61672 1 angegebenen er weiterten Messunsicherheiten bestimmt u gt in Tabelle von Anhang A19 1 Man erh lt 0 49 dB Unter Ber cksichtigung von 0 23 dB f r die Unsicherheit der Kalibration Uca resultiert unter Anwendung von Eq
441. rationszeit f betr gt je nach Station im Mittel zwischen 20 bis 30 Sekunden vgl Anhang A19 11 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 89 Dissertation Thomann Anhang A19 A19 5 Anzahl gemessener und Gesamtzahl der Fluglarmereignisse in Z rich A N Anzahl der gemessenen Flugl rmereignisse je Lande und Startrichtung Flugoperation amp Pistennummer nr 96 21 6 5 392 72 717 88 264 77 728 69 978 12 20 2 423 14 13 1 364 7 13 NMT5 110 073 1 868 13 053 8 701 102 222 3 047 16 612 8 641 80 879 2 569 18 724 5 934 86 937 7 868 1 043 4 695 o oOo oo N gt 8 44 198 28 483 22 037 23 752 28 901 16 917 10 283 11 893 WIA gt WO DIN gt NO OIO O O O10 N N OJ O 00 39 696 45 457 35 640 gt O NJO gt A OOJO A co B N2 Gesamtzahl der Bewegungen je Lande und Startrichtung Flugoperation amp Pistennummer 129 233 2 232 24 301 10 757 3 003 552 58 269 88 364 115 975 3 656 27 271 10 491 5 791 4 741 32 720 100 672 100 267 5 218 27 035 8 367 6 043 2 847 27 647 95 139 107 676 12 282 5 205 6 593 11 476 3 043 28 916 81 784 C N N2 Erfassungsraten je Lande und Startrichtung Ort Jah Flugoperation amp Pistennummer z A14 D32 A16 D34 A28 D10 A34 D16 NMT5 NMT6 NMT7 Fett hervorgehoben sind diejenigen Flugoperationen mit einem Energieanteil ber 5 A Approach Landung D Departure Start Mess und Berechnungsunsicher
442. ratur und Feuchte Verhaltnisse Kalte Luft ist zwar trocken hat jedoch eine h here relative Luftfeuchtigkeit als warme denn kalte Luft ist schneller ges ttigt als warme vgl dazu Kapitel 3 7 6 und Anhang A4 3 Da die relative Luftfeuchtigkeit nur den S ttigungsgrad der Luft an Wasserdampf angibt sagt sie nichts aus ber den effektiven Wasserdampfgehalt Dieser ist jedoch verantwortlich f r den Energieverlust der Schallwel len in der Atmosph re Je h her er ist desto geringer die D mpfung Trockene Luft d mpft bei tiefen Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 30 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze Temperaturen st rker als feuchte und zwar mit zunehmender Frequenz bei 2 5 kHz rund das Zehnfa che als bei 250 Hz Bei hohen Temperaturen ist es aber gerade umgekehrt Feuchte Luft dampft starker als trockene Die Luftdampfung eliminiert somit bei Zunehmendem Schallweg die hohen Frequenzen aus dem Spektrum Fig 3 11 zeigt die entsprechenden Zusammenhange exemplarisch fur die Terzbandmitten frequenz von 1000 Hz unter Anwendung von ISO9613 1 welche die frequenz und distanzabhangige Luftdampfung in Abhangigkeit der relativen Luftfeuchtigkeit und Temperatur angibt 57 Erst bei ex trem trockener oder sehr kalter Luft treten Abweichungen gegenuber Standardbedingungen 15 C 70 relF von mehr als 1 dB auf Die effektive Wirkung auf den A Pegel sollte jedoch anhand eines vo
443. rd angenommen 2 L 10 1 Lang 2 20 1f 2 lo Po Po Wie viel Schall gesamthaft von einer Quelle abgestrahlt wird wird mit der Schallleistung beschrieben Fur die Berechnung stellt man sich eine beliebige Hullflache um die Quelle vor z B einen Quader oder eine Kugel und berechnet das Integral ber alle Intensitaten pro Flachenelement Die Intensit t ist ein Vektor in der Richtung der Teilchengeschwindigkeit v Gez hlt wird nur die Komponente senkrecht zum Fl chenelement Als Symbol wird P manchmal auch W verwendet und die Einheit ist Watt P I OF Der Schallleistungspegel Lwy ist P L 10 Ig od E Po Bezugsschallleistung 10 W 1 Picowatt Die Einheit von Pegeln ist Dezibel dB Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 5 Dissertation Thomann Anhang A2 Fur eine Punktquelle die gleichmassig in alle Richtungen abstrahlt Monopol und die sich weit weg von einer reflektierenden Oberflache befindet kann man als Hullflache eine Kugel annehmen so dass die Schallleistung durch den Schalldruck auf der Oberflache der Kugel mit Radius r ausgedruckt wer den kann 1 p r 4ar Anr Ly 10 Ig I aF 10 lg r 10 Ig h r po r r ro Bezugsdistanz 1m Somit kann der Schallleistungspegel Ly durch den Schalldruckpegel L in 1m Abstand ausgedr ckt werden Ly L ng 10 Ig 4r L rg 11 A2 2 Frequenzbewertung und Spektrum
444. re Phasen vgl Anhang A24 Profil A Nach einem horizontalen Anflug in etwa 2500 Metern H he wird rund 55 Kilometer vor dem Aufsetzpunkt das Sinken eingeleitet open des cent Hier wird das Schubniveau auf nahezu Leerlaufschub idle verringert Nach Erreichen einer Zwischenanflugh he und dem bergang in den Horizontalflug level flight ist es meist notwendig dass der Schub erh ht wird Im Bereich dieser Zwischenanflugh he werden die Landeklappen in An flugkonfiguration gebracht So wird die Fluggeschwindigkeit weiter abgebaut Je nach L nge des Hori zontalflugs ist es jedoch notwendig den Schub wieder zu erh hen damit die Geschwindigkeit nicht zu stark sinkt Verlassen wird die Zwischenanflugh he mit dem Erreichen des Gleitpfads glide path Nach Einflug auf den Gleitpfad wird das Fahrwerk ausgefahren und die endg ltige Landekonfigura tion eingenommen final approach t e r P P m 693 ag t level flight 65 70 final approach Se Le Rotationssymmetrie mit Rotationssymmetrie ohne ara Konfigurations nderungen Konfigurations nderungen g Fig 4 7 Absch tzung der lokalen Pegelunterschiede wegen Konfigurations nderungen am Bei spiel einer A320 beim Landeanflug rote Farben im Bild rechts bedeuten positives Vorzei chen blaue Farben negatives Vorzeichen d h berall dort wo rote F rbung besteht ist der Lae unter Ber cksichtigung von Konfigurations nderung lauter als die Standardricht charakteri
445. rechnen von Gesamtbelastungen 4 Berechnen von Belastungskurven Bevor auf die einzelnen Arbeitsschritte eingegangen wird folgt eine kurze Beschreibung der zur Flug larmberechnung notwendigen Basisdaten Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 25 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze 3 9 2 Basisdaten fur eine Fluglarmberechnung Zur Berechnung eines beliebigen Belastungszustands werden detaillierte Angaben zum Pistensystem zum Flugbetrieb und zu den akustischen Eigenschaften der am Flugbetrieb beteiligten Flugzeuge ben tigt Der Satz der Eingabedaten l sst sich in folgende vier Kategorien unterteilen vgl dazu auch 7 8 26 amp 27 e Lagedaten Die Lagedaten enthalten Angaben zur Lage Ausrichtung und Dimension der Pisten und Helikop terlandeplatze sowie der Startschwellen und Aufsetzpunkte ev getrennt fur verschiedene Flug zeugkategorien small medium heavy Ebenfalls zu den Lagedaten geh rt die Topographie e Flugbahndaten Die Flugbahndaten beschreiben die Lage und den Verlauf der Flugwege im dreidimensionalen Raum Sie enthalten Informationen zur Flugrichtung h he und geschwindigkeit Flugbahndaten werden direkt aus Radaraufzeichnungen generiert falls solche verf gbar sind Wo Radaraufzeich nungen fehlen werden Flugbahnen paths aus Flugspuren tracks und H hen und Geschwindig keitsprofilen profiles berechnet Dabei folgen die Flugspuren
446. relativen Feuchten zwischen 50 und 100 bewegen Am Tag betrifft dies 75 aller F lle in der Nacht sind es gar 90 Astronomischer Tag Astronomische Nacht 100 m 10 0 12 0 E 8 0 10 0 E 6 0 8 0 E 4 0 6 0 E 2 0 4 0 O 0 0 2 0 20 20 10 C 20 C 30 C 10 10 C 20 C 30 C Fig 3 17 Auftretenshaufigkeiten der relativen Feuchte und der Temperatur tags und nachts Aus der relativen Feuchte und der Temperatur l sst sich die absolute Feuchte berechnen Die ent sprechenden Berechnungsvorschriften sind in Anhang A4 3 gegeben Die absolute Feuchte bezeich net den Wasserdampfgehalt der Luft Im Grunde h ngt der Energieverlust der Schallwellen auf ihrem Weg durch die Atmosph re resp die atmosph rische D mpfung von der molaren Wasserdampfkon zentration ab Sie steht somit in direktem Zusammenhang mit der absoluten Feuchte Fig 3 18 zeigt den Zusammenhang zwischen Temperatur relativer und absoluter Feuchte sowie den Jahresgang dieser drei Klimagr ssen aF g m3 T C relF 100 90 80 70 60 W MO 50 S 40 vi 30 i ry AN erh 20 W MN 10 10 15 20 25 30 35 365 Tage T C Fig 3 18 Temperatur relative und absolute Feuchte SA Standardatmosphare 15 C 70 relF 1 Die Unterscheidung in Tag und Nacht erfolgt anhand der Sonnenaufgangs und Sonnenuntergangszeiten vgl Anhang
447. relativer Feuchte sowohl in Z rich als auch in Genf sehr nahe bei denjenigen der Standardatmosph re liegen vgl Kapitel 3 7 6 Wie gut die ermittelten Korrekturwerte die realen Temperatur und Feuchteverh ltnisse abbilden wird nachfolgend am Beispiel der A320 untersucht Dabei werden zuerst die pro Tag ermittelten Differen zen zwischen berechneten und gemessenen Ereignispegeln als Zeitreihe dargestellt wobei sowohl die Standardberechnungen als auch die korrigierten Berechnungen zur Anwendung kommen Ein Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 124 Dissertation Thomann Vergleich zwischen Berechnung und Messung Vergleich mit den in Anhang A18 4 dargestellten Ganglinien von Temperatur relativer Feuchte und absoluter Feuchte zeigt dass die Pegeldifferenzen mit dem Jahresgang der absoluten Feuchte am besten korrelieren unabh ngig davon ob die Berechnungen korrigiert sind oder nicht Dabei erweisen sich die Korrekturen nur in bescheidenem Masse als wirksam vgl rote Kreise und rote Trendlinie in Fig 6 10 absolute Feuchte Standardberechnungen o Korrigierte Berechnungen 365 Tage Fig 6 10 Jahresgang der absoluten Feuchte aF und der mittleren Ereignispegeldifferenzen mit und ohne Ber cksichtigung der realatmosph rischen Bedingungen bei der Berechnung dar gestellt sind nur die Airbus Flugzeuge des Typs A320 N 10 118 Fig 6 11 zeichnet ein etwas besseres Bild bez g
448. ren K o p k und S p sind Funktionen des Wahrscheinlichkeitsintegrals der Normalver teilung Die Werte dieses Integrals k nnen geeigneten mathematischen Tabellenwerken entnommen oder numerisch berechnet werden vgl Anhang A4 5 Die genaue Form der beiden Korrekturfunktio nen ist im Anhang A4 4 dargestellt Eq 5 21 kann sowohl auf Maximalpegel als auch Ereignispegelverteilungen angewendet werden Die Korrektur muss jedoch wegen des oben beschriebenen Einflusses einzelner Typen und Routen auf die Form der Verteilung typen und routenspezifisch erfolgen was in Eq 5 21 mit den Indizes und j angedeutet wird Je nach r umlicher Verteilung der Flugbewegungen kann unter Umst nden auf eine routenspezifische Betrachtung verzichtet werden Eine Unterscheidung in Start und Landerichtung ist dagegen zwingend Fig 5 8 Z rich 2003 NMT7 Starts auf Piste 16 von 06 bis 22 Uhr Empirische und analytische H ufigkeitsverteilungen des Ereignispegels f r drei ausgew hlte Flugzeugtypen 2 Es wird Energie quivalenz angenommen somit ist k 10 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 99 Dissertation Thomann Messunsicherheit Fig 5 8 zeigt drei ausgewertete Beispiele Es werden die im rechten Teilbild von Fig 5 6 einge zeichneten typenspezifischen Ereignispegelverteilungen dargestellt Die Saulen zeigen die Haufig keiten der realen Messpegel Sie entsprechen der roten Li
449. renzen 500 minus 100 500 minus 100 250 minus 100 resp 250 minus 100 zeigen dagegen dass Mean 0 0 dB Mean 0 0 dB ein weites Gitter von 500 Metern den Mittelungs SD 0 3 dB SD 0 1 dB pegel auf den Pisten und in Verlangerung der Max 3 0 dB Max 2 4 dB Min 2 0 dB Min 0 6dB Pisten um mehr als 1 dB unterbewertet blaue Zonen Dieser Wert l sst sich erheblich reduzie Fig 4 29 Einfluss Maschengitterweite ren indem die Gitterweite halbiert und auf 250 Meter gesetzt wird 4 8 5 Anzahl Einzelfl ge in Simulation In der Simulation mit FLULA2 werden standard massig rund 100 individuelle Flugbahnen pro Route und Flugzeugtyp verwendet Auf diese Weise werden je nach Verkehrsaufkommen zwi schen dreissig und vierzigtausend Einzelfl ge simuliert Nebenstehende Grafik vergleicht eine Simulation welche nur vier Einzelfl ge pro Typ und Route ber cksichtigt gestrichelte Linien mit _ der Standardsimulation ausgezogene Linien Es stellen sich lokal Differenzen im Mittelungspegel j in der Gr ssenordnung von 0 5 dB ein was sich im Bereich der Berechnungsunsicherheit bewegt Dabei ergibt sich im bereits diskutierten Kurven flug vgl Fig 4 24 auf Seite 79 das uneinheit lichste Bild wobei die Pegeldifferenzen auch hier gering bleiben Grunds tzlich zeigt der Vergleich dass pro Typ vier zuf llig ausgew hlte Einzel fl ge ausreichen um den Mitte
450. richtung des Bew lkungsgrads und des Sonnenstandes in die drei Kategorien f rderlich F hinderlich H und unbestimmt U unterscheiden l sst Sonne ber Horizont Ja indg in Ausbr richtung gt 2 m s Nein Ja Gegenrichtung gt 2 m s y Ja Ja v hinderlich f rderlich f rderlich hinderlich Windgeschwindigkeit Windrichtung und Bew lkungsgrad sind in den Stundenwerten von Meteo Schweiz enthalten Bei der Bew lkung handelt es sich um Augenbeobachtungen die nicht f r jede Stunde verf gbar sind Sie werden in Achtel der Himmelsbedeckung angegeben Der obige Entschei dungsbaum verlangt beim Wind die Projektion der Windgeschwindigkeit in Ausbreitungsrichtung po sitiv Werte resp Gegenrichtung negative Werte Die dazu notwendige Berechnungsvorschrift wird in Anhang A4 2 gegeben Der Sonnenstand ergibt sich aus den astronomischen Sonnenaufgangs und Sonnenuntergangszei ten Im Internet findet sich unter http www jgiesen de GeoAstro index htm ein Werkzeug mit dessen Hilfe sich f r jeden beliebigen Ort auf der Erde die entsprechenden Zeiten f r jeden Tag eines Kalen derjahres berechnen lassen Nachfolgende Grafik zeigt Sonnenaufgang Rise und Sonnenuntergang Set f r Z rich und Genf ber zwei Kalenderjahre Rise GVA Rise ZRH Set GVA Set ZRH 22 00 20 00 AC 7 TIL eee 16 00 14 00 12 00 10 00 8 00 6 00 mn m a
451. ritten werden F r den Entscheid einer Uber oder Unterschreitung wird eine klare ja nein Antwort erwartet Ohne Ber cksichtigung der Berechnungsunsicherheit kann diese Antwort problem los gegeben werden Wird hingegen die Berechnungsunsicherheit einbezogen so sind grunds tzlich folgende vier F lle zu unterscheiden vgl linke Grafik von Fig 3 20 A Der Belastungswert inkl Unsicherheitsbereich liegt klar unterhalb des Grenzwerts B Der Belastungswert liegt unterhalb des Grenzwerts und der Unsicherheitsbereich berschreitet ihn C Der Belastungswert liegt oberhalb des Grenzwerts und der Unsicherheitsbereich unterschreitet ihn D Der Belastungswert und der Unsicherheitsbereich liegen klar oberhalb des Grenzwerts Es stellt sich hier einzig die Frage wie eine Situation zu beurteilen ist wenn der ermittelte Belastungswert genau dem Grenzwert entspricht Das Bundesgericht sagt dass in einem solchen Fall der Grenzwert als berschritten gilt BGE 124 II 293 ff Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 44 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze Die Falle A und D sind unproblematisch denn es lasst sich klar entscheiden ob der Grenzwert ein gehalten ist oder nicht Die Falle B und C dagegen lassen einen entsprechenden Entscheid nicht Zu denn der Grenzwert liegt innerhalb des Unsicherheitsbereichs Mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit ist er sowohl unterschritten als auc
452. rmiert auf eine Sekunde der Lae wird manch mal auch als SEL bezeichnet Laeq A bewerteter energie quivalenter Dauerschallpegel auch Mittelungspegel genannt dB Las max A bewerteter Maximalpegel in dB mit der Zeitkonstante slow gemessen Leg Synonym fur Laeg Laen Tag Abend Nacht Pegel day evening night level in dB 33 L Schallintensit tspegel dB Lp Schalldruckpegel dB L Beurteilungspegel rating level dB Liss Grundger uschpegel dB Ls Schwellenpegel in dB entspricht der Messschwelle einer automatischen Messstation E Schallleistungspegel dB E Impedanzanpassung dB m Anzahl Freiheitsgrade der standardisierten Teststatisik von Student vgl Anhang A5 N Anzahl Beobachtungen N Anzahl der gemessenen Flugl rmereignisse die an einer bestimmten Messstelle in die Berechnung des Mittelungspegels Leg eingegangen sind N Gesamtzahl der an einer bestimmten Messstelle w hrend des Bezugzeitraums stattgefunden Vorbei bzw berfl ge p Schalldruck Pa P Schallleistung Watt p Vertrauensniveau Signifikanzniveau confidence level p t momentaner Schalldruck Pa Po Bezugsschalldruck 20 uPa Po Bezugsschallleistung 10 Watt P Schallleistung der Quelle Watt r Abstand zwischen Quelle und Empf nger in Metern lo Referenzabstand oder Bezugsdistanz von 1 Meter S K rzeste Distanz zwischen L rmquelle und Empfangspunkt slant distance S p Korrekturfaktor zur Berechnung des Sigma Werts der Grundgesamtheit aus ge
453. rrektur nur f r Messungen des Jahres 2000 Die Fehlmessun gen an NMTO5 m ssen jedoch als Ausreisser angesehen werden denn die Anlagen in Genf und Z rich werden sehr gut gewartet und periodisch berpr ft so dass Eichfehler und damit Fehlmessungen praktisch ausgeschlossen sind In Z rich beispielsweise wird die Messkette alle zwei Jahre vom Bun desamt f r Metrologie METAS kontrolliert und geeicht Mindestens zweimal j hrlich werden die Mess stellen mit einem gepr ften Pistonphon getestet und falls n tig neu kalibriert Zweimal t glich werden die Messketten mit einem Testsignal gepr ft und Abweichungen automatisch als Fehlermeldungen ausgegeben Von Fehlermeldungen betroffene Messungen werden nicht verwendet 5 7 3 Korrekturen wegen kleinraumiger Effekte bei den Mikrofonstandorten Mittels des Vergleichs der Messungen an den zus tzlich montierten Mikrofonen in Fig 5 10 mit nah und fern bezeichnet werden kleinr umige Unterschiede in der Messumgebung untersucht Auch hier werden jeweils f r jedes erfasste L rmereignis die Einzelereignispegeldifferenzen bestimmt Diese werden anschliessend statistisch ausgewertet indem ein arithmetischer Mittelwert Mean eine Standardabweichung der Stichprobe SD und eine Standardunsicherheit des Mittelwerts SE be rechnet werden Ob die mittleren Pegeldifferenzen im statistischen Sinne signifikant sind oder nicht wird anschliessend auch hier mit dem t Test gepr ft Tab 5 8 zeigt die
454. rstehen In der Regel sind die Emissionsdaten eng mit dem verwendeten akustischen Modell verbunden oder gar Bestandteil desselben Die in FLULA2 ver wendeten Quellendaten stammen gr sstenteils aus speziell daf r ausgerichteten Messkampagnen In einigen F llen sind sie aus Zulassungsmessungen der Luftfahrtbeh rden oder aus Monitoring messungen abgeleitet 107 Qualit t und Detaillierungsgrad der verwendeten Basisdaten sind sehr unterschiedlich Sie h ngen von der Aufgabenstellung und vom Anlagetyp ab Der j hrliche Flugl rmnachweis f r einen Gross flughafen beispielsweise kann in der Regel auf Radardaten und detaillierte Bewegungslisten zur ck greifen Bei Flugpl tzen und Flugfeldern der Milit r und Kleinaviatik fehlen oft entsprechende Anga ben Es m ssen Annahmen zu den Flugwegen und den Pisten sowie Routenbelegungen getroffen werden hnlich verh lt es sich bei Prognosen Hier kommt noch erschwerend dazu dass die prog nostizierten Flotten unter Umst nden aus Flugzeugen bestehen f r die noch keine Emissionsdaten existieren 3 5 3 Aufbereitung der Eingabedaten F r jede Berechnung muss auf der Grundlage der Basisdaten eine eigentliche Modellierung des Flug betriebes unternommen werden Dabei m ssen sowohl die technischen als auch gesetzlichen Anforderungen beachtet werden Bei den gesetzlichen Anforderungen geht es haupts chlich darum dass die Regeln und Vorschriften zur Ermittlung der Beurteilungspegel eingehalten werde
455. rt Lillefors Test 0 020 10 929 0 000 Statistik max Abweichung df Anzahl Freiheitsgrade Signifikanz a H ufigkeit H ufigkeit Erwarteter Normalwert Mean 0 051 Std Dev 2 2641 N 1 398 5 0 0 0 5 0 10 0 dsel_sim_mon 10 0 Histogramm von typrc_id A320 Mean 0 051 u Std Dev 2 2641 N 1 398 12 0 9 0 6 0 30 0 0 3 0 dsel_sim_mon Q Q Diagramm von dsel_sim_mon von typrc_id A320 5 0 Beobachteter Wert Lillefors Test Statistik max Abweichung df Anzahl Freiheitsgrade Signifikanz a Erh lt man eine Irrtumswahrscheinlichkeit a kleiner 0 05 so weicht die gegebene Verteilung signifikant von der Normalverteilung ab 5 A 103 Anhang A21 A21 3 Ereignispegeldifferenzen unter Verwendung s mtlicher Messungen A Landung ip Monitoringmessungen Genf amp Z rich 2000 bis 2003 Begleitete Messsungen Genf amp Zurich 2000 und 2001 Ungewichtet Gewichtet Ungewichtet Gewichtet RC Ungewichtet an Pe a Pe sol Bew Sol ae PU Sil PW Sig A109 12 2 9 4 18 0 56 ns 1 8 0 56 ns 12 000 54 16 4 23 003 12 00 3 0 0 69 ns C550 4 0 3 0 391 2 2 0 07 C650 12 18 426 33 0 72 5 N 5 N A310 0 1 1 9 1057 1 0 0 96 ns 1 0 09 ns 2 9 0 1 3 1 1 0 12 ns 1 0 0 1 ns A319 03 23 1386 19 O88 ns 09 075 ns 0 7 14 13 119 0 72 ns 0 9 04 ns A320 0 1 2 3 1398 21 0 98 ns 08 09 ns 1 1 10 37 2 1 059 ns 0 7 0 1 ns A321 04
456. rt werden konnten Zudem fehlen mit Sicherheit Komponenten die einen zusatzlichen Beitrag zur Gesamtunsicherheit leisten Dennoch durfte mit der vorliegenden Arbeit die Basis gelegt sein fur eine fundierte Diskussion Uber die von Fluglarmberech nungen und Fluglarmmessungen unvermeidlichen Unsicherheiten und ber die sich daraus ergeben den Konsequenzen bei der L rmbeurteilung nach dem Gesetz Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 169 Dissertation Thomann Anhang Anhang A1 Belastungsgrenzwerte nach Schweizer ReCHN1 ccccccsseceeeeeeeeeeseeeeeeseeeeeesseeeesseeeeeesaeeeeeeas A 3 A2 Berechnungsvorschriften akustischer GrOSSen ccccccseeeeeeceeeeeeeeeeeeaeeeeeesaeneeeeeeseeeeeeeeaas A 5 A3 Berechnungsvorschriften geometrischer Gr ssen cccceeccecseeeeeeseeeeeeeeeeeesseeeeeseeeeeesaeeeeeens A 9 A4 Berechnungsvorschriften zus tzlich verwendeter Gr ssen cccccseeeeeeeeeaeeeeeeeeeaaneeees A 13 A5 Werte der integrierten t Verteilung von Student ce cccceeeceecceeeeeecaeeeeeeeeeeeesaeeeeesaeeseeeeaees A 21 A6 Liste der akustischen ReferenZflugZeUge ccccccccsseeeeceeeeeeeeeeeeeeseeseeeseeeeeeeaeeeeesseeeesaaeeees A 23 A Liste der akustischen Zuordnungen Typengruppen 2u00444sunnennne nennen nnennnn nennen A 25 A8 Eckwerte der Quellendaten in FLULA2 2uuss202uusnennneennennnnnnennnnnnennnnennnnnnn nenne nenn
457. rten zwischen 0 1 und 0 5 dB Die Standardunsicherheit Uset der Korrekturen nimmt Werte von maximal 0 4 dB an Wegen des 10dB Kriteriums ergeben sich an den Stationen in Z rich h here Korrekturwerte als in Genf Sie bewegen sich im Bereich von 0 5 dB An den Stationen in Genf betragen die Korrekturen dagegen maximal 0 3 dB Tab 5 4 Einfluss von Schwellenkriterien auf den Mittelungspegel Korrekturen und deren Unsicherheiten f r ausgew hlte Messstationen in Genf und Z rich NMT1 NMT5 NMT6 NMT7 NMT8 NMTO3 NMTOS5 NMTO6 NMT10 NMT11 dMS 10dB 17dB A1dB 9dB 13dB 18dB 14dB 13dB 11dB 0 4 dB 0 6 dB 06dB 04AdB 0 1dB 0 1dB 0 1dB 0 2dB 0 3dB 05dB 04AdB 0 5dB 0 6dB 03dB 01dB 02dB 0 3dB 0 4AdB 0 5dB 0 5dB 0 2dB 0 1dB 0 1 dB 0 3 dB 0 2 dB 0 0 dB oO nmDO Oo U gt 5 5 Fremdger usche 5 5 1 Beschreibung Fremdger usche sind Ger usche die nichts mit dem zu messenden Ereignis zu tun haben Sie sind w hrend des gesamten Messvorgangs pr sent und bewirken eine Pegelver nderung unbekannter H he welche als akustische Verunreinigung des eigentlichen Flugl rmger usches interpretiert wer den kann L res L ac L meas 80 0 75 0 AN conta dB AGGPA x VYVVV N a A Cael Oa DAS E P Nan Fed 10 20 30 40 50 60 70 t s Fig 5 4 Zusammenhang zwischen Grundger uschpegelabstand GGPA Hintergrundger uschpe gel Les Fluglarmpegel Lac und Messpegel L eas Das Ausmass dieser
458. rts mit dem wahren Wert einer Gr sse Die Bedeutung von Genauigkeit gleicht jener von Pr zision ohne jedoch damit identisch zu sein In der Ballistik kommt dies deutlich zum Ausdruck Wenn die Abweichung der einzelnen Tref fer auf einer Scheibe vom Schwerpunkt klein der Schwerpunkt aber deutlich vom Ziel entfernt ist wird man von einem pr zisen aber ungenauen Schiessen sprechen Der Begriff der Ungenauigkeit ist somit negativ behaftet indem er systematische Abweichungen einschliesst Im vorliegenden Beispiel entstehen die systematischen Abweichungen wegen eines Fehlers in der Justierung der Zielvorrich tung Jede Messung ist grunds tzlich mit Fehlern behaftet teils als Folge nicht kontrollierter Einfl sse teils wegen Unvollkommenheit des Messsystems Die vielfach wiederholte Durchf hrung der Messung und eine sorgf ltige Analyse des Messvorgangs gestatten die quantitative Beurteilung der Messgenauig keit als Konfidenzsch tzung Diese gibt zum Messresultat als weitere Information einen Bereich an Konfidenzintervall in welchem der wahre Wert nach statistischen Grunds tzen mit vorgegebener Wahrscheinlichkeit zu suchen ist Konfidenzniveau Eine wissenschaftlich durchgef hrte Messung umfasst somit drei Zahlen den Messwert das Konfidenzniveau und das Konfidenzintervall Diese Tatsache wird allerdings bei der Ermittlung von Flugl rmbelastungen gr sstenteils unterschlagen indem in der Regel nur der Messwert selbst angegeben wird Angaben
459. rwendung von Radardaten au tomatisch ber cksichtigt Die wetterbedingten Variationen in der Triebwerksleistung werden dagegen im akustischen Modell nicht abgebildet Sie k nnen zu systematischen Effekten f hren die sich je doch bers Jahr gesehen ausmitteln Dies gilt auch f r das Vernachl ssigen der Temperaturabh n gigkeit bei der H henkorrektur der Radardaten Kleinr umige Effekte k nnen zwar zu systematischen Effekten f hren haben aber wegen der sich st ndig wechselnden Einfallsrichtung des Schalls eher zuf lligen Charakter Von den Standardbedin gungen abweichende Temperatur und Feuchte Verh ltnisse haben dagegen systematische Abwei chungen zur Folge die sich unter Umst nden korrigieren lassen Da das verwendete akustische Modell keine Gel ndeschnitte berechnet l sst sich die Hinderniswir kung nicht ber cksichtigen Dies f hrt berall dort wo die direkte Sicht zwischen dem Flugzeug und einem beliebigen Empfangspunkt durch grossr umige Gel ndestrukturen unterbrochen wird zu einer systematischen berbewertung der Berechnung Der Einfluss von Turbulenzen in der Luft l sst sich nur schwer quantifizieren Es wird angenommen dass er im Jahresmittel vernachl ssigt werden kann Beim Einfluss der Temperatur und Windgra dienten auf den Immissionspegel gilt es jedoch zwei F lle zu beachten und zu unterscheiden a Immissionen sowohl in Flughafenn he als auch in gr sseren Distanzen verursacht durch Flug zeuge in
460. s 23 12 21 16 0 16 ns 0 7 00 SB20 25 2 3 159 1 8 0 17 ns 0 7 0 00 DD 21 14 1 9 0 26 ns 0 9 0 0 gt SF34 3 0 1 2 4 3 3 0 43 ns 1 1 0 07 n s TU34 3 7 2 7 4 41 043 ns 3 0 0 31 ns TU54 TU54 1 2 3 1 8 1 9 0 55 Hee 1 9 0 55 F 2 0 1 5 6 16 0 27 ns 1 6 0 2 ns YK42 3 2 4 4 2 0 50 2 00 0 21 02 20 2 21 09 wa lit 08 ta N Anzahl Werte Mean Mittelwert der Ereignispegeldifferenzen Berechnung minus Messung SD Standardabweichung der Pegeldifferenzen Berechnung minus Messung P W Wahscheinlichkeitswert der zweiseitigen t Verteilung vgl Anhang A5 Sign Vertr glichkeit der Daten mit der Nullhypothese vgl Anhang A5 u Standardunsicherheit vgl Anhang A21 1 u SE U cj Umeas ESP U SEF j Umeas mit usas 0 54 dB Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 111 Dissertation Thomann A22 Bewegungs Energie und Varianzanteile A22 1 Landung A Daten Genf 2000 amp 2003 Typ RC J j En F M Energieanteil J 2 j Varianzanteil Var r ui Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann Anhang A22 U 2 Var J ai J A 113 B Diagramme Landungen Zurich 2000 bis 2003 Forts Anhang A22 1 Anhang A22 schwarz En e schwarz 9 weiss 9 AL ae tu weiss Bew Var Var Mess und Berechnungsuns
461. s ns n s n s n s ns n s n s n s A340 n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s AS332 n s n s n s n s n s n s n s n s AT42 en ns ns n s n s y n s i n s n s B707F n s n s n s n s n s n s B7272 ais n s n s iu n s n s B727A n s n s BE n s n s B737A n s n s ar e i n s B73F n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s n s B73S n s n s n s n s n s n s n s n s ms ns n s n s B73V di n s n s n s n s n s n s n s iii n s n s n s n s n s n s n s B7473 n s n s n s n s n s n s n s n s n s en n s n s n s B7474 n s n s n s n s n s n s ns n s n s n s n s n s n s n s B7572 n s n s n s n s n s ns n s n s n s i n s n s n s B7672 kkk kkk KKK n s n s kkk kkk kk KKK n s n s B7673 kkk Kk kkk Kk n S kkk kk kk kkk kk BA1 1 kkk kkk n s n s kkk kkk BE20 n s n s n s n s j n s n s n s n s n s n s n s 7 n s n s n s C550 n s n s n s u n s n s n s n s n s n s 5 n s n s n s C650 ae sas n s n s n s n s CL65 n s n s ns
462. s rf_out 2 H he ber Pistenniveau bei Detektion des Maximalpegels rf_out 3 Longitudinaler Abstrahlwinkel Polarwinkel bei Detektion des Maximalpegels rf_out rf_out rf_out rf_out 7 Elevation H henwinkel 6 bei Detektion des Maximalpegels 4 Minimaldistanz fmin Zwischen Quelle und Empf nger slant distance s 5 Lateraler Abstrahlwinkel Azimut bei Detektion des Maximalpegels 6 Querneigung bankangle e bei Detektion des Maximalpegels rf_out 8 Geografisches Azimut Winkel w des Schalleinfalls bei Detektion des Maximalpegels sel Simulierter Ereignispegel ohne Schwellenkriterien mit Zusatzd mpfung keine Zeitverz gerung sel obod Simulierter Ereignispegel ohne Zusatzd mpfung sel_sim Simulierter Ereignispegel unter Ber cksichtigung der Laufzeit des Schalls von der Quelle zum Empf nger sel sim_mon Simulierter Ereignispegel unter Ber cksichtigung der Messger teeinstellungen vgl Tab 3 1 sel t10_sim Simulierter Ereignispegel unter Ber cksichtigung der t10 Zeit sel ts_sim Simulierter Ereignispegel unter Ber cksichtigung der Schwellenzeit t10_sim T10 Zeit aus Simulation ts_sim Schwellenzeit aus Simulation Zeitspanne des Momentanpegels ber der Messschwelle Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 37 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze Die Berechnungsvorschriften zur Ermittlung der Distanzen H hen und Winkel sin
463. s k nnen jedoch systematische Fehler in der Bestimmung der Flugh he entstehen wenn die aktuelle Atmosph re stark von der Standardatmosph re abweicht Von diesem m glichen H henfehler einmal abgesehen verbleibt im Wesentlichen die wetterbedingte Unsicherheit der Trieb werksleistung Sie d rfte jedoch in einer Jahresmittelbetrachtung vernachl ssigbar sein 3 6 3 Turbulenzen Turbulenzen in der Luft werden durch Flugzeuge oder durch thermische Effekte verursacht Turbulen zen stellen Luftpakete dar die bez glich Dichte und Temperatur von ihrer unmittelbaren Umgebung abweichen Beim Auftreffen von Schallwellen auf diese Mediumsinhomogenitaten wird ein Teil der Schallenergie gestreut Dies kann dazu f hren dass die abschirmende Wirkung von Hindernissen reduziert wird oder dass Schallenergie in Schattenzonen gelangt Ein weiterer Effekt der Schallstreu ung manifestiert sich in einer Verflachung des Frequenzgangs beim Bodeneffekt so dass die Interfe renzmuster gegl ttet werden Turbulenzen in der Luft bewirken Pegelschwankungen im Zeitraum von mehreren Sekunden was unter Umst nden einen nicht vernachl ssigbaren Einfluss auf den Maximalpegel hat Bei der Integra tion eines berflugs mitteln sie sich jedoch zum gr ssten Teil aus Turbulenzbedingte Pegelschwan kungen k nnen somit bei der Bestimmung des Ereignispegels Lae resp beim Vergleich zwischen Messung und Berechnung vernachl ssigt werden 3 6 4 _ Wirkung wechselnder Tempe
464. sd ay ss x EN x Se ER Te Faa SL KEN Ba ir Sr kaa ia a Sige ee nn Sa 3s ss 3 i ae lt silash ie ea elie Mrd ER sedges RE un x Tisa lah ee EN R 1 1 1 1 1 1 r 1 1 1 1 1 1 1 a 1 1 1 1 1 r 1 A x i na x r x fe r a re oa S su S a FR M Su _ Bu Ris er SR bo se en 5 3 Pigs Sig sad Te Es s ER Se gt oe ae ba ERRE Sik A She Rs gt Teed ee AE ee FR a Erste Ableitung der Funktion Ama br Parameter m und b sind in Tabelle von Anhang A12 3 gegeben Die dargestellten D mpfungskoeffizienten gelten f r Standardbedingungen isothermen Atmosph re von 15 C und 70 relF Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 44 Dissertation Thomann Anhang A12 A12 5 A bewertete Luftdampfung in Funktion der Distanz LAP Landung vollstandig konfiguriert SVG Start mit ATOM s 85 MTOM 60 120 60 120 A320 Atmospharische Dampfung dB Atmospharische Dampfung dB Distanz zwischen Quelle und Empfanger Meter Distanz zwischen Quelle und Empfanger Meter 60 120 60 120 MD83 m faa T Ko oO oO Cc Cc a a E lt a E o o O Eae O o o cC cC O oO D D PR FE cC UES c a a A 7 O O E E
465. sequenzen 76 Dissertation Thomann Modellunsicherheit 4 7 2 Unsicherheit in Lage und Verlauf neuer oder ge nderter Flugrouten In der Realit t weichen Flugzeuge von einer vorgegebenen Streckenf hrung ab Werden Radarflug bahnen in die Horizontalebene projiziert so zeigt sich dies in einer Streuung der Flugbahnen um den Verlauf einer idealen Abflugstrecke Ein Beispiel daf r ist in Fig 4 22 gegeben Es handelt sich um s mtliche Abfl ge auf der Piste 16 in Z rich Route F von Airbusflugzeugen des Typs A320 w hrend eines Jahres N 1786 Man erkennt deutlich den Verlauf des Flugkorridors mit einer Ausweitung im Bereich des Kurvenflugs und anschliessender B ndelung wobei dort einzelne Fl ge stark vom idea len Flugweg abweichen Fig 4 22 Radaraufzeichnungen von Abfl gen der A320 auf Piste 16 im Jahr 2003 graue Linien und Modellierung der Flugbahnstreuung mittels Aufteilung in Unterstrecken rote Linien mit Angabe der prozentualen Belegung dieser Unterstrecken 11 Eine Flugbahn beste hend aus einer Flugspur sowie einem mittleren H hen und Geschwindigkeitsprofil 31 drei Flugspuren und ein mittleres Profil 51 f nf Flugspuren und ein Profil Reale Belastungszust nde haben den Vorteil dass durch Verwendung von Radardaten die Flugbahn streuung bestm glich abgebildet werden kann Allf llige Unsicherheiten im Mittelungspegel beschr n ken sich auf die Unsicherheiten in der Distanz und H henbestimmung durchs Radar res
466. setzung Wie aus den Darstellungen in Anhang A13 2 ersichtlich sind die Abweichungen zwischen einem unter realatmospharischen Bedingungen berechneten und einem fur Standardbedingungen geltenden Pegel distanzabh ngig Fig 4 11 zeigt diese Differenzen exemplarisch fur die A320 bei der Landung resp beim Start in einer Entfernung von 2000 Metern Die zugehorigen Werte sind in Anhang A13 2 Ta belle A1 und B1 zu finden Dabei bedeutet ein negatives Vorzeichen dass die Realatmosphare eine h here D mpfung aufweist als die Standardatmosph re somit bersch tzt die FLULA Standardbe rechnung den Pegel Landung A320 2000 m Start A320 2000 m Z Jahresmittel SS L Jahresmittel Fig 4 11 Auswirkung der Luftdampfung fur verschiedene Temperatur Feuchte Kombinationen auf den A Pegel Die Kurven beschreiben die Differenz der atmospharischen Dampfung be z glich der Standardatmosphare 15 C 70 relF in einer Distanz zwischen Quelle und Empfanger von 2000 Metern Wie Fig 4 11 demonstriert uberschatzt bei extremen Witterungsverhaltnissen unter 10 C und uber 30 C die Standardberechnung den Pegel um mehrere Dezibel bei einer Entfernung von 2000 Metern Im Jahresmittel wo Temperaturen um 10 C und relative Feuchten zwischen 70 und 80 vorherr schen vgl Anhang A18 3 betragen die Abweichungen auch in grossen Entfernungen weniger als 1 dB Die in Fig 4 11 dargestellten Abweichungen streuen im Bereic
467. sicherheiten wegen Typenzuordnung und wegen unterschiedlicher Motorisie rung Statistische Auswertung der typenspezifischen Werte in den Tabellen in Anhang A16 Mean 1 6 dB 0 2 dB 1 4 dB 0 1 dB 2 0 dB 0 3 dB 1 6 dB 0 1d SD 1 3 dB 0 2 dB 1 3 dB 0 3 dB 1 4dB 0 4dB 1 1 dB 0 1 dB Max 5 1 dB 1 1 dB 4 4dB 0 8 dB j 6 3 dB 2 7 dB 3 5 dB 0 3 dB Min 0 2 dB 0 0 dB 0 0 dB 0 0 dB in 0 4 dB 0 0 dB 0 0 dB 0 0 dB 4 3 4 Einfluss der Richtwirkung auf den Ereignispegel Nachfolgend wird untersucht ob die Annahme der Rotationssymmetrie zu systematischen Abwei chungen im Ereignispegel f hrt was mittels Korrekturen oder als Standardunsicherheiten des Typs B zu ber cksichtigen ist Wie in Kapitel 3 4 5 gezeigt stellt jedes Flugzeug eine Schallquelle mit mehr oder weniger ausgepr gter Richtwirkung dar Die Richtwirkung bestimmt dabei die Form des zeitlichen Pegelverlaufs vgl Fig 4 1 Je ausgepr gter die Richtwirkung ist desto ausgepr gter zeigt sich dabei das auftretende Pegelmaximum Gleichzeitig nimmt die charakteristische Ger uschdauer ab Entspre chend ver ndert sich der Ereignispegel Tab 4 2 zeigt die L c Werte am Beispiel dreier unterschiedli Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 53 Dissertation Thomann Modellunsicherheit cher Flugzeugtypen wenn zwei verschiedene Modelle fur die Richtwirkung verwendet werden Die Werte ergeben sich aus den zeitlichen Pegelverlaufen die in Fi
468. sicherheitskomponenten zur Beschreibung des Flugzeugs als Schallquelle Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 62 Dissertation Thomann Modellunsicherheit Fortsetzung von Eq 4 12 OA ata _ OAgiy 2 OA atm A Badd mit C lf C r c r c r att ar ar r r div ata add oA oA C h att A z add Cc h att ah Oh add Eq 4 12 bildet nur jenen Teil der Unsicherheit in der Ausbreitungsrechnung ab welcher sich aus der Unsicherheit in der Distanz und H henbestimmung ergibt Diese werden in der Funktionsgleichung mit u und u bezeichnet und nachfolgend zuerst quantifiziert Danach werden kapitelweise die einzel nen Beitr ge der geometrischen atmosph rischen und der Zusatzd mpfung diskutiert Dabei wird jeweils zu Beginn der Sensitivitatskoeffizient Cai Catm Oder Caga bestimmt damit u 4 r h berechnet wer den kann Anschliessend werden zus tzliche Faktoren untersucht welche die Unsicherheit in der Ausbreitungsrechnung beeinflussen Sie lassen sich nicht analytisch bestimmen Sie werden deshalb empirisch abgesch tzt Am Schluss werden die identifizierten und quantifizierten Unsicherheitskom ponenten zusammengef hrt und dann f r ausgew hlte Flugzeugtypen die Unsicherheit in der Model lierung der Schallausbreitungsvorg nge berechnet und dargestellt 4 4 2 Unsicherheit in der Distanz und H henbestimmung Die in Einzelflugsimulationen verwendeten Distanzangab
469. sigt werden k nnen Auch sind keine nennenswerten Unterschiede zwischen Tag und Nacht festzustellen Falls sich die Jahresmit telwerte der absoluten Feuchte zwischen 3 und 13 g m bewegen kann zudem ohne weiteres mit der internationalen Standardatmosph re ISA gerechnet werden wobei eine spektrale Ausbreitungsrech nung nicht zwingend ist Es reichen A bewertete Luftd mpfungskoeffizienten wie sie in Anhang A12 3 gegeben sind Damit sind die wichtigsten Abh ngigkeiten identifiziert FLULA2 eignet sich gut zur Berechnung von mittleren Flugbetriebsszenarien Einzelne wohl definierte Flugereignisse k nnen dagegen nur befrie digend reproduziert werden Um die festgestellten Differenzen bei den Einzelereignispegeln zu verrin gern muss man in erster Priorit t bei der Zusatzd mpfung ansetzen Unter speziellen geometrischen Verh ltnissen l sst sich ebenfalls eine Verbesserung durch die Ber cksichtigung der azimutalen Schallabstrahlung erreichen Vertiefte Kenntnisse zur Leistungssetzung sind dann von Bedeutung wenn individuelle Ereignisse mit geringer Unsicherheit zu berechnen sind Die Reduktion der Unsicherheit von Gesamtbelastungen ist dagegen ein komplexes Zusammenspiel zwischen Bewegungszahlen Energieanteilen und Modellunsicherheiten Je nachdem wie sich die Flotte zusammensetzt und wie die typenspezifischen Bewegungszahlen aussehen wird der eine oder andere Typ an Bedeutung gewinnen und die Gesamtunsicherheit dominieren Am wirkungsvol
470. sind berall gleich h ufig u G 0 58 G Trapez oder Dreieck Werte sind am Rand seltener Wahr T G 0 41 G verteilung scheinlichkeitsdichte f llt auf 0 ab 7 un N Normal oder Gauss Coverage factor k von 3 i u G 0 33 G verteilung 99 Konfidenzintervall 30 5 3 3 Standardunsicherheit des von Kalibratoren erzeugten Pegels Die SN EN 60942 102 gibt fur den Kalibrationspegel von Kalibratoren der Guteklasse 1 eine Tole ranz resp Fehlergrenze von 0 4 dB an Dies ergibt unter Anwendung der in Tab 5 1 aufgefuhrten Berechnungsvorschriften Standardunsicherheiten des Kalibrationspegels gemass nachfolgender Ta belle Tab 5 2 Standardunsicherheit des von Kalibratoren der G teklasse 1 erzeugten Pegels fur verschiedene Verteilungsfunktionen SN EN 60942 0 23 dB 0 16 dB 0 13 dB Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 89 Dissertation Thomann Messunsicherheit 5 3 4 Standardunsicherheit des von Schallpegelmessern erfassten Schalldruckpegels Es gibt zwei Normenwerke welche Angaben zu den Fehlertoleranzen von Schallpegelmessern ma chen die DIN EN 60651 100 und die IEC 61672 1 103 Die in den beiden Normen angegebenen Fehlertoleranzen beziehen sich auf verschiedene im Alltagsbetrieb relevanten Grossen wie Richtwir kungsantwort Frequenzgewichtung Pegellinearitat Einflusse von Luftdruck Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit vgl Anhang A19 1 Zu jeder dieser Kenngrossen e
471. sonst nicht signifikant Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen A 99 Dissertation Thomann Anhang A21 A21 Vergleiche berechneter und gemessener Einzelereignisse A21 1 bersicht der verwendeten Berechnungsvorschriften Erl uterungen Zur besseren bersicht sind die zur Berechnung der Pegeldiffe renzen und Standardunsicherheiten verwendeten Formeln auf der n chsten Seite tabellarisch zusammengestellt Nachfolgend werden ein paar Erl uterungen dazu gegeben Die kombinierten Standardunsicherheiten berechnen sich aus dem Standard Error SE des Mittelwerts SDAN aus der Mess unsicherheit Umeas und aus der Modellunsicherheit u a ES wird Eq 3 25 auf Seite 42 des Hauptteils angewendet Im Falle der kontrollierten Messungen wird die Messunsicherheit Umeas der Ger teunsicherheit Ujns gleich gesetzt vgl Kapitel 5 2 1 Eq 5 1 Sie betr gt gem ss Kapitel 5 3 5 etwas mehr als 0 5 dB Im Falle der automatischen Stationen dagegen ist die Messun sicherheit etwas h her siehe unten Bevor die gemessenen Pegel mit den berechneten verglichen werden sollten sie wegen der in Kapitel 5 diskutierten systematischen Effekte korrigiert werden Dabei sind die Kor rekturen k von Tab 5 9 anzuwenden Da jedoch in der Simula tion die Messschwellen ber cksichtigt sind f llt bei der Bildung der Korrekturen die Komponente kse weg Es verbleiben Kistr koc Und Keonta Die ersten beiden sind im Falle der
472. sowie die kombinierte Standardunsi cherheit bestimmt Die entsprechenden Darstellungen sind auf der n chsten Seite zu finden Die linke Spalte in Fig 6 9 zeigt die Abh ngigkeiten f r s mtliche Ereignisse unabh ngig vom Flugzeugtyp N 219 276 die rechte Spalte diejenigen f r einen ausgew hlten Flugzeugtyp Airbus A320 mit N 12 327 Es wird nicht in Starts und Landungen unterschieden Eine entsprechende Aufteilung ist jedoch in den Anh n gen A23 2 bis A23 9 zu finden Die Darstellungen in Fig 6 9 werden von den Starts dominiert denn knapp 85 der Werte beziehen sich auf Messungen startender Flugzeuge Generell bewegen sich die mittleren Pegeldifferenzen innerhalb der kombinierten Standardunsicher heiten welche mittels der horizontalen Linien in den Diagrammen in Fig 6 9 dargestellt sind Ausge nommen davon sind Distanzen und H hen bis rund 500 Meter Hier sind die Abweichungen beim A320 sehr auff llig Sie sind auf den schleifenden Schalleinfall bei der Landung und auf die Trieb werksleistung beim Start zur ckzuf hren Dies weist auf eine ungen gende Modellierung der Boden zusatzd mpfung und der Leistungssetzung resp Leistungsreduktion hin Der letztgenannte Effekt gleicht sich ber alle Typen gesehen praktisch aus Die Problematik in der Modellierung der Zusatz dampfung bleibt jedoch bestehen und zeigt sich auch bei der Elevation und beim Azimut Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenze
473. spt 93 8 dB 101 8 dB 82 0 dB spt minus spt 0 3 dB 0 2 dB 0 4 dB Je ausgepragter die Richtwirkung nach hinten ist umso grosser ist die Unterbewertung vgl Fig 4 4 MD83 Dieser Sachverhalt lasst sich anhand der Einzelflugsimulationen bestatigen Fig 4 5 zeigt die Mittelwerte der Ereignispegeldifferenzen von Simulationen ohne und mit Berucksichtigung der Schall laufzeit pro Distanzklasse von 100 Metern Dabei bedeutet ein negatives Vorzeichen dass die Stan Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 56 Dissertation Thomann Modellunsicherheit dardberechnung welche die Schalllaufzeit nicht ber cksichtigt den Pegel untersch tzt Es kann eine geringf gige Distanzabh ngigkeit festgestellt werden welche nicht gekl rt ist A320 m MD83 amp SB20 O Alle Typen A320 m MD83 amp SB20 Alle Typen 0 5 0 4 0 3 ae Soe a lee N DE Sron E Kg k k amp aya A Ay 0 0 0 1 02 0 3 0 a 2 ee 5 dLAE dB dLAE dB I I 009 50055 Oo O o 500 m 1000 m 1500 m 2000 m 500 m 1000 m 1500 m 2000 m Distanz bei Detektion des Maximalpegels Distanz bei Detektion des Maximalpegels Fig 4 5 Wirkung der Schalllaufzeit auf den Ereignispegel am Beispiel von drei verschiedenen Flugzeugtypen getrennt nach Start und Landung Dargestellt sind die Mittelwerte der Er eignispegeldifferenzen von Simulationen ohne und
474. ss und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 3 Dissertation Thomann Anhang A1 A1 2 Grenzwertschemata LSV Anhang 5 Belastungsgrenzwerte in Lr f r den Tag 06 22 Uhr z PW Lr in dB A Lr in dB A Lr in dB A 53 Il 57 III 60 IV 65 o Lr Lr 10 19 10 10 wobei Lr Leg Belastungsgrenzwerte in Lr fur den Larm von Kleinluftfahrzeugen PW Lr in dB A Lr in dB A Lr in dB A 50 Il 99 III 60 IV 65 Nk Lr Leq K wobei K 0 f r N lt 15 000 K 2007 D f r N gt 15 000 Der Beurteilungspegel Lr f r den L rm des Verkehrs von Kleinluftfahrzeugen ist die Summe des A bewerteten Mittelungspegels Leg und der Pegelkorrektur K Die Be zugsdauer betragt 12 Stunden Der Lr bezieht sich im Gegensatz zum Lr und Lr auf den Verkehr an den zwei verkehrsreichsten Wochentagen im Mittel der sechs ver kehrsreichsten Monate Die Pegelkorrektur K wird anhand der j hrlichen Flugbewe gungszahl N wie folgt berechnet Bezugliche der Rechenvorschriften vgl 28 amp 68 Belastungsgrenzwerte in Lr fur die erste 22 bis 23 Uhr die zweite 23 bis 24 Uhr und letzte Nachtstunde 05 bis 06 Uhr PW ES Lr in dB A Lr in dB A Lr in dB A 43 Il 47 50 III 50 IV 99 Die h heren Werte gelten fur die erste Nachtstunde 22 bis 23 Uhr Lr Leq Lr und Lr beziehen sich auf den Verkehr im Jahresmittel Mess und Berechnungsunsicherh
475. sse AL im rechten Teilbild bedeutet berechneter minus gemes sener Pegel Fallunterscheidungen beim Vergleich von rechnerisch oder messtechnisch ermittelten Werten mit Grenzwerten Die Vierecke Dreiecke und Kreise ent sprechen den berechneten resp gemessenen Werten die Fehlerbalken zeigen den Unsicherheitsbereich Zeitlicher Pegelverlauf eines geradlinigen berflugs in einer H he von 1000 ft 305 m und konstanter Geschwindigkeit von 160 Knoten 83 m s f r ausge w hlte Flugzeugtypen unter Verwendung verschiedener Modelle f r die Richt wirkung Kugelrichtcharakteristik sph und Rotationssymmetrie rot die Si mulation des zeitlichen Pegelverlaufs benutzt die in Anhang A14 aufgef hrten Richtwirkungskorrekturen und erfolgt unter Ber cksichtigung s mtlicher D mpfungseffekte jedoch ohne Dopplereffekt die Asymmetrie bei der Kugel richtcharakteristik sph ergibt sich wegen der unterschiedlichen Luftdampfung in Funktion des Abstrahlwinkels 0 Vergleich zwischen Kugelrichtcharakteristik und Rotationssymmetrie unter Ver wendung von 100 zufallig ausgewahlten realen Flugbahnen von startenden A320 Farbgradienten und gepunktete Niveaulinien zeigen die Pegeldifferen zen der Simulation mit Kugelsymmetrie minus der Simulation mit Rotations symmetrie Lac Footprints einer landenden A320 unter Verwendung einer rotationssymmetrischen Richtcharakteristik ausgezogene Linie und einer dreidimensionalen Richtcharakteristik gestrichelte
476. st Hinweis In der obigen Legende sowie in den nachfolgenden Beschreibungen werden Variablen die Vektoren betreffen fett und kursiv gedruck In den Formeln sind sie mit einem Pfeil gekennzeichnet Bei kursiv jedoch nicht fett gedruckten Variablen handelt es sich um Skalare A3 2 K rzeste Distanz s und Distanz des Maximalpegels r Die Distanz r entspricht der Lange des Vektors r welcher durch den Flugbahnpunkt t und den Immis sionspunkt festgelegt wird ir T limy imz 1 t Flugbahnpunkt i Immissionspunkt lnm Fam ir t Fur jeden Flugbahnpunkt t werden im Immissionspunkt die Distanz r die H he h die Abstrahlwinkel 0 und die Querneigung der Elevationswinkel 6 Schallausbreitungsrichtung Pp vgl Anhang A4 2 sowie der Momentanpegel L berechnet Bei der Distanzbestimmung wird die Topographie beruck sichtigt indem mit Hilfe eines digitalen H henmodells die geografische Lage des Emfangspunktes berechnet wird Die k rzeste Distanz ergibt sich indem bei den berechneten Distanzen das Minimum herausgelesen wird Diejenigen Parameter welche f r den Maximalpegel gelten lassen sich durch Abfrage des maximalen Momentanpegels detektieren Auf diese Weise werden r s h 6 und p ermittelt welche zur Analyse der aus der Einzelflugsimulation resultierenden Pegeldifferenzen ver wendet werden Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 9 Dissertation Th
477. st man die extremsten Beo bachtungen weg verschwindet die Langschwanzigkeit und es kann Normalverteilung angenommen werden p 100 p 90 p 10 Fig 5 7 Normalverteilungsfunktion sowie Lage des arithmetischen Mittelwerts Ly und des energetischen Mittelwerts L je nach Prozentsatz der erfassten Larmereignisse p Explorativer Datenanalyse in SPSS 12 0 5 Die gemessenen Pegelverteilungen im Jahre 2003 werden typenspezifisch an den Stationen Nr 1 5 6 7 05 und 11 mittels des Lillefors Tests einer Modifikation des Kolmogorov Smirnov Tests auf Normalverteilung gepr ft Als Teststatistik wird die gr sste Abweichung der empirischen kumulativen Verteilungsfunktion von der theoretischen verwendet 105 Es werden nur diejenigen Pegelverteilungen getestet die s mtliche Flugl rmereignisse enthalten p 100 Es handelt sich um insgesamt 88 Pegelverteilungen 31 oder 35 k nnen bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5 als normal verteilt betrachtet werden Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 98 Dissertation Thomann Messunsicherheit Die mathematische Beschreibung der Normalverteilungsfunktion ist in Anhang A4 4 gegeben Fig 5 7 zeigt im Teilbild ganz links ihre grafische Darstellung Darin sind die beiden wichtigsten Kenngr ssen der Verteilung eingezeichnet Der Erwartungswert aller Messwerte nachfolgend als arithmetischer Mittelwert bezeichnet und die Streuung o von Ei
478. standorte Angaben in dB Umrechnung von Fehlergrenzen in Standardunsicherheiten Standardunsicherheit des von Kalibratoren der G teklasse 1 erzeugten Pegels f r verschiedene Verteilungsfunktionen Standardunsicherheit des von Schallpegelmessern der Guteklasse 1 erfassten Schalldruckpegels nach DIN EN 60651 und IEC 61672 1 f r verschiedene Verteilungsfunktionen unter Verwendung der Fehlergrenzen G verschiedener Kenngr ssen Einfluss von Schwellenkriterien auf den Mittelungspegel Korrekturen und de ren Unsicherheiten f r ausgew hlte Messstationen in Genf und Z rich Einfluss von Fremdger uschen auf den Mittelungspegel Korrekturwerte und deren Unsicherheit f r ausgew hlte Messstationen in Genf und Zurich inkl Eingabeparameter Einfluss der Erfassungsrate auf den Mittelungspegel Korrektur und deren Unsicherheit f r ausgew hlte Monitoringstationen in Zurich und Genf Test auf signifikante Abweichungen zwischen begleiteten und automatischen Messungen das Signifikanzniveau betr gt 5 nah minus fern bersicht der Korrekturen zur Kompensation von systematischen Effekten an ausgew hlten Messstationen in Genf und Z rich gerundete Werte Komponenten der Messunsicherheit f r ausgew hlte Messstationen in Genf und Z rich gerundete Werte Prufung auf Signifikanz der Abweichungen zwischen Berechnung und Mes sung mittels eines Zwei Sigma Kriteriums Anzahl verf gbare Ereignispegeldifferenzen Mess
479. stattgefunden Vorbei bzw berfl ge BT Anzahl Betriebstage vgl Anhang A19 9 Tabelle A d Anzahl Tage eines Jahres Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 97 Dissertation Thomann Messunsicherheit Nachfolgend werden die Abweichungen im Jahresmittelungspegel als Funktion von p ermittelt Die Untersuchung erfolgt fur ausgew hlte Monitoringstationen in Genf und Z rich Es kommt ein von Isermann et al vorgeschlagenes Verfahren zur Anwendung 54 Es beruht auf der analytischen Korrektur unvollst ndig gemessener Pegelverteilungen Das Konzept wird im nachfolgenden Kapitel kurz erl utert Die zugeh rigen mathematischen Beschreibungen finden sich in den Anh ngen A4 4 und A4 5 5 6 2 Korrektur unvollst ndiger gemessener Pegelverteilungen Eine nachtr gliche Korrektur von unvollst ndig gemessenen Pegelverteilungen l sst sich nur dann analytisch vollziehen wenn die zugrunde liegende Verteilungsfunktion bekannt ist Gemessene Pe gelverteilungen sind h ufig zwei oder mehrgipflig vgl Abbildungen in Anhang A19 10 so dass sie sich mittels der g ngigen Verteilungsfunktionen nicht mathematisch beschreiben lassen Ausgepr gte Spitzen werden in der Regel durch unterschiedliche Routen hervorgerufen Unregelm ssigkeiten in der Verteilung dagegen sind meist durch einzelne Flugzeugtypen verursacht Im rechten Teilbild von Fig 5 6 ist dies am Beispiel von NMT7 in Z rich dargestellt Neben der
480. stehen wichtige Modellparameter wie Distanz Flugh he Elevation und seitliche Schallabstrahlung Zus tzlich wird der Einfluss verschiedener klimatischer Gr ssen wie Temperatur Feuchte und Wind untersucht Auf diese Weise k nnen Abh ngigkeiten identifiziert und wichtige von unwichtigen Einflussgr ssen getrennt werden Zudem lassen sich die Grenzen und die Anwendungsbereiche des vorliegend unter suchten Berechnungsverfahrens FLULA2 aufzeigen Daneben l sst sich entscheiden bei welchen Komponenten des akustischen Modells sinnvollerweise angesetzt wird um die festgestellten Pegel differenzen resp Modellunsicherheiten zu verringern 6 2 Vergleich berechneter und gemessener Mittelungspegel 6 2 1 Durchgef hrte Untersuchungen Berechnete und gemessene Mittelungspegel werden miteinander verglichen indem der gemessene Pegel vom berechneten abgezogen wird vgl Eq 3 19 auf Seite 42 Die entsprechenden Differenzen sind in Form von S ulen in den Grafiken auf der n chsten Seite dargestellt Die zugeh rigen Pegel werte sind im Anhang A20 zu finden Die Fehlerbalken in den nachfolgenden Diagrammen geben die Standardunsicherheiten der berech neten Differenzen an Zu ihrer Berechnung wird Eq 3 20 benutzt Die dazu ben tigten Mess und Berechnungsunsicherheiten k nnen in den Kapiteln 4 6 und 5 8 oder ebenfalls im Anhang A20 nachgeschlagen werden Dort sind zus tzlich die Vorschriften zu deren Berechnung gegeben Fig 6 1 zeigt die Pegel
481. stik im Teilbild rechts ist die Gr ssenordnung der Streuung in den Pegeldiffe renzen f r die beiden Anflugphasen on glide path und level flight angegeben Der Wechsel von Phasen mit erh htem und reduziertem Schub sowie das stufenweise Fahren der Auftriebshilfen und das Ausfahren des Fahrwerks Teilbild links in Fig 4 7 f hren im Bereich des Landeanflugs zu kurzzeitigen Belastungsspitzen Ausgenommen davon ist der Endanflugbereich Dort Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 59 Dissertation Thomann Modellunsicherheit sind wegen des ausgetrimmten Flugzustands keine Abweichungen zu einer Standardberechnung zu erwarten Ausserhalb des Endanflugbereichs k nnen dagegen erhebliche Abweichungen auftreten Die gr ssten ergeben sich in der Zwischenanflugphase level flight nderungen der Konfiguration sind jedoch sehr individuell so dass sich der Ort wo Klappen und Fahrwerk ausgefahren werden oder der Schub erh ht wird von Anflugereignis zu Anflugereignis unterscheiden kann Somit werden sich die im Einzelfall und lokal feststellbaren Pegelver nderungen im Mittel ber alle Anflugereignisse teil weise ausgleichen Somit sind in der Simulation von Gesamtbelastungen keine systematischen Ab weichungen wegen nderungen der Konfiguration im Anflugkorridor ab etwa 20 Kilometern vor Auf setzen zu erwarten In gr sseren Entfernungen hingegen d rfte die Simulation mit FLULA2 systema tisch zu hoch sein
482. stimmten Flugzeugtyps auf einer vorgegebenen Route im Jahresmittel unter bestm glicher Ber cksichtigung der vertikalen und horizontalen Streuung der Flugwege Idealisiertes Verfahren Das idealisierte Verfahren verwendet mittlere Profile und idealisierte Spuren vgl Kapitel 3 5 3 Daraus werden pro Flugzeugtyp und Route je nach Anzahl der Unterstrecken eine oder mehrere Flugbahnen berechnet Die Simulation erfolgt dann f r jede Flugbahn nach dem oben beschrie benen Muster Pro Flugbahn wird analog zur Einzelflugsimulation ein Footprint berechnet Pro Typ und Route wird ebenfalls eine Belastungsmatrix gebildet welche auf eine Bewegung nor miert ist wobei die Mittelung in der Regel nur ber drei verschiedene Footprints erfolgt Unabh ngig vom angewendeten Konzept Einzelflugsimulation idealisiertes Verfahren enthalten die Belastungsmatrizen den mittleren Ereignispegel pro Typ und Route Das Bereitstellen dieser routen und typenspezifischen Belastungsmatrizen wird Basissimulation genannt weil damit die Basis zur Berechnung von Gesamtbelastungen gelegt wird 3 5 9 Berechnen von Gesamtbelastungen Aus den typen und routenspezifischen Lae Belastungsmatrizen berechnet sich durch energetische Summation und durch die Ausdehnung auf die Betrachtungszeit 7 unter Ber cksichtigung einer mogli chen Gewichtung N nach Tageszeit der energie quivalente A bewertete Dauerschallpegel Lac wie folgt k j j k j Betrachtungszeit in Sekund
483. stimmung der Unsicherheit von Ereignispegeln derselbe Ansatz gew hlt werden kann wie bei der Bestimmung der Unsicherheit von Maximalpegeln Vereinfacht wird zwischen folgenden zwei Haupteinflussgr ssen unterschieden Die Modellierung des Flugzeugs als Schallquelle und die Modellierung der Schallausbreitungsvorg nge Diese zwei Komponenten bilden die eigentliche Modellunsicherheit Ihre Quantifizierung erfolgt gr sstenteils analytisch Vereinzelt werden geeignete Messungen zur Quantifizierung der Unsicherheitskomponenten verwendet Kapitel 4 3 diskutiert die Unsicherheitskomponenten in der Modellierung des Flugzeugs als Schall quelle Es wird unterschieden in die Unsicherheit im Quellenwert eines akustischen Referenztyps in die Unsicherheit wegen Typenzuordnung und in die Unsicherheit wegen unterschiedlicher Motorisie rung Daneben werden weitere Faktoren gepr ft und quantifiziert welche den Ereignispegel beein flussen jedoch im vereinfachten Ansatz zur Ermittlung der Modellunsicherheit fehlen Es handelt sich dabei um die Richtwirkung die Schallausbreitungszeit die Geschwindigkeit und die Konfigurations n derungen beim Flugzeug Im Kapitel 4 4 werden die Komponenten der Unsicherheit in der Modellierung der Schallausbreitungs vorg nge diskutiert Es sind dies die Unsicherheit in der geometrischen D mpfung die Unsicherheit in der atmosph rischen D mpfung und die Unsicherheit in der Zusatzd mpfung Einen wesentlichen Einfluss auf deren
484. stract Although aircraft noise around airports is determined by calculations the uncertainties of such calcu lations are very rarely specified In addition there is no guidance to courts and administrative bodies on how to handle such uncertainties in applying the legal noise limits The present thesis is focussed on closing these gaps First it provides information on methods for estimating uncertainties in all the areas covered by the noise contours and then it shows the possibilities for handling these uncertain ties in assessing noise impact at specific sites In order to estimate the various uncertainties over the entire area of interest the aircraft noise calcula tion program FLULA2 has been analysed in detail Two main components emerge Uncertainties in estimating the sound source of the aircraft under real operational conditions and uncertainties in esti mating the various effects of sound propagation The contributions of those two components to the uncertainty of a single flight depend on the reliability of the source data and on the distance between aircraft and receiver For example the data base of the program FLULA2 developed and used at Empa yields a standard uncertainty of 0 5 dB for frequently operating aircraft where a large data base is abailable This increases up to 5 dB for infrequently operating aircraft where few measurements are available For distances shorter than about 300 m the standard uncertainty of propagation
485. t Die A bewertete Luftdampfung wird unter Anwendung von Eq 3 12 ber cksichtigt Die zugeh rigen Para meter sind in Anhang A12 3 tabelliert Zur Normierung wird die k rzeste Vorbeiflugdistanz benutzt Die Distanzangaben stammen vom Radar Die normierten Pegelwerte werden pro Typ energetisch ge mittelt Die Mittelwerte werden anschliessend mit dem entsprechenden Wert des akustischen Refe renzflugzeugs verglichen indem die Differenz zwischen Referenztyp und zugeordnetem Typ gebildet wird Die Standardabweichung der Differenzen wird als erste Sch tzung f r die Unsicherheit aufgrund der Typenzuordnung angesehen Als zweite Sch tzung werden die Differenzen zwischen berechneten und gemessen Einzelereignispe geln verwendet Grunds tzlich wird gleich verfahren wie bei den normierten Monitoringmessungen d h es wird zuerst ebenfalls ein Mittelwert pro Typ und anschliessend die Differenz zum Referenzflug zeug gebildet Die Standardabweichung der Differenzen ergibt dann den zweiten Sch tzwert f r die gesuchte Unsicherheit Der Mittelwert beider Sch tzungen wird als Unsicherheit Uas verwendet An Die H Koeffizienten wurden in Kapitel 3 4 10 eingef hrt in 63 wird ihre Bedeutung im Detail beschrieben und in Anhang A10 sind einige Beispiele gegeben Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 52 Dissertation Thomann Modellunsicherheit hang A15 1 listet die entsprechenden Werte getrennt nach Start u
486. t t erfolgt und erst nachher der logarithmische Pe gel berechnet wird ist der Mittelungspegel ein spitzenbetontes Durch schnittsmass und nicht zu verwechseln mit einem Durchschnitt der Pe gel Der Mittelungspegel ist die Basisgr sse f r die meisten weltweit ver wendeten L rmbelastungsmasse Leg ist die Abk rzung f r energie aequivalenter Dauerschallpegel Der Begriff energieaequivalent gibt an dass eine Verdoppelung der Ereignisanzahl die gleiche Wirkung auf die Masszahl hat wie eine Verdopplung der Energie 3 dB Weitere Details in Anhang A2 4 Ein Modell ist ein vereinfachendes Abbild der Realit t Es ist ein Konzept wie mit bestimmten Grundannahmen komplizierte Ph nomene ber schaubar und letztlich mathematisch beschreibbar gemacht werden kon nen Bestimmte Darstellungsform akustischer Messgr ssen Die prim re Messgr sse wird mit einem Bezugswert verglichen und der Quotient auf einer logarithmischen Skala dargestellt in Anlehnung an die Funktion des Geh rs Dies gestattet einen riesigen Dynamikbereich auf einer handli chen Skala unterzubringen Ein Programm ist die Computerimplementation eines Verfahrens in einer bestimmten Programmiersprache Oft ergeben sich bei der Imple mentierung Verfeinerungen und Ab nderungen der urspr nglichen Verfahren Zeitliche nderungen des Luftdrucks mechanische Schwingungen die Frequenzanteile im H rbereich 16 Hz bis 16 kHz enthalten Siehe auch Anhang A
487. t Lobsiger entwickelt wurde und wird 66 ehemals AV188 64 INM Integrated Noise Model 78 Computerprogramm zur Berechnung von Flugl rmbelas tungen welches im Auftrage der FAA entwickelt wurde instr Messausr stung instrumentation ISA internationale Standardatmosphare International Standard Atmosphere ISO internationale Organisation zur Standardisierung von Methoden und Prozessen Interna tional Organization for Standardization LAP Landekonfiguration LBK Larmbelastungskataster LDLP spezielles Anflugverfahren low drag low power Ig 10er Logarithmus Logarithmus mit der Basis 10 In naturlicher Logarithmus Logarithmus mit der Basis e loc Messumgebung location Max maximaler Wert im Wertebereich MCH MeteoSchweiz Mean arithmetischer Mittelwert Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 148 Dissertation Thomann Abkurzungen und Symbole meas Messung measurement METAS Bundesamt fur Metrologie Min minimaler Wert im Wertebereich miss nicht erfasste Fluglarmereignisse missing mod Berechnungsmodell model MTOM hochstzulassige Startmasse maximum take off mass N1 Periode in der Nacht von 22 bis 23 Uhr erste Nachtstunde N2 Periode in der Nacht von 23 bis 05 Uhr zweite Nachtstunde N3 Periode in der Nacht von 05 bis 06 Uhr letzte Nachtstunde NMT Noise Monitoring Terminal NORTIM norwegisches Programm zur Berechnung von Flugl rm welches von SINTEF entwickelt wurde
488. t Unsicherheiten behaftet sind welche auf die verwen deten Messger te sowie auf die Messumgebung zur ckzuf hren sind Bei begleiteten Messungen k nnen lokale Einflussfaktoren wie Reflexionen und Fremdger usche vernachl ssigt werden so dass die Messunsicherheit durch die verwendeten Messger te bestimmt wird Sie betr gt f r Ger te der G teklasse 1 rund 0 5 dB Bei automatischen Messungen an Monito ringstationen treten dagegen als Folge von Schwellenkriterien systematische Fehler auf welche sich teilweise korrigieren lassen Die Korrekturen h ngen dabei von den rtlichen Gegebenheiten ab Bei zehn Stationen in Z rich und Genf betragen sie zwischen 1 0 und 0 9 dB Wie die Korrekturen sind auch die Standardunsicherheiten von automatischen Messungen ortsabh ngig Bei den untersuchten Stationen bewegen sie sich zwischen 0 6 und 0 9 dB Somit liegen die Unsicherheiten von Messungen in derselben Gr ssenordnung wie die Unsicherheiten der Berechnungen Es kann gezeigt werden dass in der Regel Messungen und Berechnungen auf einem Konfidenzni veau von 95 nicht signifikant voneinander abweichen Dennoch verbleiben je nach Standort Diffe renzen in der Gr ssenordnung von 1 bis 2 dB Diese ortsspezifischen Abweichungen liegen innerhalb der erweiterten Mess und Berechnungsunsicherheit Sie ergeben sich aus der geometrischen Situa tion unter welcher die Flugzeuge von einem bestimmten Messort aus gesehen werden Dabei erwei sen sich die Effekt
489. t hohem Abfluggewicht ATOM gt 85 MTOM in Klammern Standard Deviation SD Lee Lam Thea 00 Ar as A3103 153 9 100 7 93 7 98 4 7 1 8 4 0 4 1 4 1 8 1 6 1 3 1 6 3 1 1 4 A320 148 4 95 5 87 7 98 1 9 1 8 22 0 4 1 3 1 2 1 6 0 6 1 9 3 1 1 7 A321 150 7 97 6 90 2 99 2 7 1 7 12 0 3 1 3 1 4 13 09 1 6 2 8 1 5 A3302 K A 100 2 92 0 101 3 4 2 6 kA KA KA KA KA KA KA KA KA A340 152 3 99 1 92 1 98 3 0 1 0 2 0 6 0 5 1 8 0 7 0 8 0 6 4 1 0 9 Ausser Theta alle Angaben in dB B737A 161 4 108 7 100 9 113 3 8 2 1 5 28 13 06 14 26 1 4 25 1 9 B73F 150 2 975 905 94 314 15 11 08 1 3 24 Aa2 1 0 1 4 1 5 2 B73S 149 3 965 894 98 19 18 5 05 A 1 8 1 3 12 1 9 2 3 1 8 B7473 160 5 107 1 1004 91 40 13 3 05 14 24 0 9 0 5 1 5 5 5 1 3 B7474 158 3 1053 983 97 40 1 12 6 0 3 0 7 19 1 1 1 0 1 2 3 9 0 9 B7673 1555 1024 956 101 35 1 7 8 1 0 1 8 1 6 1 5 1 8 1 7 2 7 14 DC10 1567 103 3 952 1022 20 19 6 02 kA 03 KA 07 KA 24 KA DC930 159 0 106 3 983 117 13 1 7 4 53 4 2 12 an 26 1 7 42 17 MD11 157 7 1048 80 95 40 15 8 03 1 2 22 1 1 07 1 2 3 2 1 3 MD80 155 1 1023 956 106 39 19 19 36 1 7 08 1 8 31 1 5 20 2 2 MD83 156 4 1036 968 108 32 17 4 3 8 A23 04 1 8
490. t kennt Sobald eine Aussage ber die Einflussgr ssen gemacht werden kann l sst sich auch ein direkter Zusammenhang zwischen den be rechneten und gemessenen Werten bzw dem wahren Wert einer Messgr sse herstellen Nachfolgend werden die statistischen Konzepte vorgestellt welche beim Vergleich von gemessenen und berechneten Pegeln zur Anwendung kommen Die Grundlagen dazu stammen aus dem Guide to the expression of uncertainty in measurement der ISO GUM 104 sowie aus verschiedenen statisti schen Fachb chern die sich mit Messunsicherheiten besch ftigen 37 41 105 106 Nachfolgend wird zuerst kurz auf die Terminologie des GUM eingegangen Anschliessend wird deren Umsetzung auf akustische Gr ssen resp deren Anwendung beim Vergleich von gemessenen und berechneten Pegeln gezeigt Dabei wird in Differenzen von Mittelungspegeln AL und Differenzen von Einzelereignispegeln AL unterschieden 3 8 2 Das Konzept des GUM zur Behandlung von Unsicherheiten Der GUM unterscheidet zwei Methoden zur Ermittlung der Standardunsicherheit einer Messgr sse e Statistische Analysen von Messreihen Methode A e Analytische berlegungen Methode B Methode A liefert die Standardunsicherheit des Typs A Methode B diejenige des Typs B Durch Kom bination dieser beiden erh lt man die Gesamtunsicherheit einer Messgr sse Standardunsicherheiten des Typs A Die Standardunsicherheit des Typs A beruht auf statistischen Analysen Sie wird der Stan
491. tand von der Quelle zum Empfanger Komponente der Luft Boden Schallausbreitung beschreibt den abnehmenden Einfluss der Zusatzdampfung bei zunehmendem H henwinkel Komponente der Boden Boden Schallausbreitung entspricht der Zusatzd mpfung bei Elevationswinkeln von 0 In der AzB wird die A Pegelminderung E s aus der Differenz des A bewerteten Schallpegels bei Luft Boden Ausbreitung La s und des A bewerteten Schallpegels bei Boden Boden Ausbreitung L s gebildet Der letztere ist eine Funktion der so genannten Oktavpegelminderung B welche ihrerseits von dem Richtwirkungsfaktor R und der asymptotischen Pe gelminderung G abh ngt und je nach AzB Flugzeugtypengruppe unterschiedliche Werte annimmt Die Pegelminderung E s l sst sich mit sehr guter N herung als Exponentialfunktion ausdr cken Die entsprechenden Koeffizienten f r die AzB Typengruppen lassen sich der nachfolgenden Tabelle entnehmen Tabelle B auf der vorangegangenen Seite enth lt die Mittelwerte der Koeffizienten AzB Typen 3 2 S52 53 S 6 1 S 6 2 S 3 2 S 6 2 Typ Beispiel B7473 A320 MD83 A310 MD11 B7474 B7473 A320 MD87 A310 MD11 B7474 A 6 85 1 32 8 09 1 32 1 32 1 32 7 06 1 88 8 09 1 88 1 88 1 88 B 6 85 7 52 8 09 7 52 7 52 7 52 7 06 7 88 8 09 7 88 7 88 7 88 C 0 002 0 002 0 002 0 002 0 002 0 002 0 002 0 002 0 002 0 002 0 002 0 002 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 48 Dissertat
492. tart 4 5 Modell zur Beschreibung der typenspezifischen Unsicherheiten 4 5 1 Modell berlegungen Eq 4 21 ist wegen der vielen zu ber cksichtigenden Gr ssen komplex und nicht einfach auf Modellrechnungen anwendbar Deshalb wird ein einfacherer Ansatz zur Beschreibung der Unsicher heit in der Modellierung der Schallausbreitung gesucht Dabei ist auch die Unsicherheit des Flugzeugs als Schallquelle geeignet einzubinden damit eine geschlossene Funktion entsteht mit welcher sich eine fl chendeckende Berechnung machen resp die Unsicherheit des Ereignispegels typenspezifisch beschreiben l sst Wenn man die Gesamtunsicherheit der Ausbreitungsd mpfung in Abh ngigkeit der Distanz betrachtet Fig 4 15 so stellt man fest dass sie sich aus zwei Teilen zusammensetzt Ein zur Distanz r rezipro ker Teil und ein mit der Distanz linear zunehmender Teil Dies ergibt folgendes Modell zur Beschrei bung der Unsicherheit in der Ausbreitungsd mpfung 2 coeff Eq 4 22 nel r orrs Der erste Summand entspricht Ugeo Der zweite fasst Ustm UNd Uagg Zusammen und wird zur Beschrei bung der Unsicherheit wetterbedingter Effekte benutzt Der Index j steht fur einen bestimmten Flug Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen 69 Dissertation Thomann Modellunsicherheit zeugtyp Die Koeffizienten p und g sind somit typenspezifisch Sie sind in Anhang A17 getrennt fur Starts und Landungen tabelliert Die Konstant
493. te Vorgabe einer maximal zul ssigen Unsicherheit von 2 5 dB berall einhalten k nnen denn keine der eingezeichneten roten Bereiche berschneiden sich In der Nacht kommen sie sich jedoch teilweise sehr nahe Davon betroffen sind haupts chlich Regio nen mit wenig Flugbewegungen denn je weniger Flugzeuge ber cksichtigt werden m ssen und je h her die typenspezifischen Unsicherheiten sind umso h her f llt die Unsicherheit des Mittelungspe gels aus Zudem wird bei Immissionsorten in geringen sowie grossen Entfernungen zu den Flugbahn korridoren je nach H he der Quellenunsicherheiten die Unsicherheit in der Ausbreitungsrechnung eine entscheidende Rolle spielen Diese Effekte zeigen sich einerseits in der fl chendeckenden Darstel lung der Unsicherheiten und lassen sich andererseits anhand der punktgenauen Berechnungen an den Monitoringstandorten quantitativ belegen Gem ss der Zusammenstellung in Tab 4 5 halbiert sich die erweiterte Unsicherheit des Mittelungspegels am Tag im Vergleich zur ersten Nachtstunde beinahe Der Grund daf r ist haupts chlich die hohe Dichte an Flugbewegungen Tab 4 5 Mittelungspegel und dessen erweiterte Unsicherheit f r ausgew hlte Messstandorte Angaben in dB Z rich 2003 Genf 2003 06 bis 22 Uhr 22 bis 23 Uhr 06 bis 22 Uhr 22 bis 23 Uhr Station Station U Erweiterte Unsicherheit k 2 des Mittelwerts unter Ber cksichtigung der ungewichteten Quellenstandardunsicherheiten U Erweiterte Unsi
494. te uber 10 dB Die schwarz gestrichelten Linie in Fig 5 3 zeigt dieses Verhalten Sie entspricht der Summe der gr nen und gelben St tzwerte von Fig 5 2 Dies ist auch einer der Gr nde warum beispielsweise an den Monitoringstationen des Flughafens Z rich bei dMS Werten unter 4 dB auf eine Messung des Ereignispegels verzichtet wird Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 92 Dissertation Thomann Messunsicherheit Fur die in den Diagrammen von Fig 5 2 dargestell ten Ereignispegeldifferenzen lassen sich in Abhan gigkeit von dMS zwei geschlossene Funktionsglei chungen angeben wobei davon ausgegangen wird dass erst ab dMS Werten von 4 dB eine Messung des Ereignispegels erfolgt Eq 5 12 Al 2 5 exp 0 17 dMS WN Eq 5 13 Eq 5 12 Eq 5 13 AL 0 3 In dMS 0 6 1 82 2ccensennnn4 20 25 30 35 dMS dB Mit Hilfe obiger zwei Gleichungen l sst sich direkt derjenige Wert berechnen um welchen ein an den Monitoringstationen gemessener Ereignispegel zu korrigieren ist damit er ann hernd der vollst ndi gen Integration des zeitlichen Pegelverlaufs ent spricht Dabei sind die individuellen Messger teein stellungen zu beachten Erfolgt beispielsweise die Messung des Ereignispegels nach dem in Kapitel 5 4 1 skizzierten ersten Fall so l sst sich die Pegelkorrektur kset direkt unter Anwendung von Eq 5 12 angeben Gelten jedoch neben dem Schwel len auch das 10
495. te und direkt kontrollierte Messungen In den Jahren 1998 zwei Tage im Mai 2000 zwei Tage im Juli und 2001 je zwei Tage im M rz und April f hrte die Empa eigene begleitete Messungen durch Ein Hauptziel dieser Messungen war die Validierung von FLULA2 Die Messungen von 1998 k nnen leider wegen eines Problems bei den Radaraufzeichnungen nicht verwendet werden Der Vergleich der verbleibenden rund 2800 Einzelmessungen 359 Landungen und 2049 Starts mit simulierten Pegelwerten zeigt folgende Resultate Bei den Starts sind die Differenzen im Mittel prak tisch Null mit einer Standardabweichung von 2 1 dB vgl Anhang A21 3 Tabelle B Die Landungen werden dagegen in der Berechnung mit rund 1 dB untersch tzt Anhang A21 3 Tabelle A Die Stan dardabweichung betr gt 2 4 dB Trotz dieses erfreulichen Befundes erm glichen die eigenen Messungen nur eine teilweise Validie rung der Berechnungen denn die Messperioden von wenigen Tagen weisen systematische Wet tereinfl sse auf die das Resultat beeinflussen Zudem sind nicht alle Flugzeugtypen in gen gender Anzahl gemessen worden um eine vollst ndige Validierung durchf hren zu k nnen F r eine voll st ndige Validierung sollten noch die Monitoringmessungen erschlossen werden siehe weiter unten Die wichtigsten Resultate der Teilvalidierung wurden in 11 ver ffentlicht Die Messkampagnen von 2000 und 2001 dienten aber auch dazu den Einfluss von Mikrofonh hen zu untersuchen sowie
496. ten aber auch zu zufallsbedingten Schwankungen Die Schwierigkeit in der Bestimmung der Messunsicherheit besteht darin systematische von zuf l ligen Effekten zu trennen und beide zu quantifizieren Ein Konzept welches dieses Problem l st wird im nachfolgenden Kapitel 5 2 vorgestellt In den darauf folgenden Kapiteln 5 3 bis 5 7 werden die Komponenten der Messunsicherheit diskutiert und ihr Einfluss auf das Messergebnis quantifiziert Auf dieser Grundlage wird abschliessend in Kapitel 5 8 die Gesamtunsicherheit von Einzelmessungen angegeben und am Beispiel ausgew hlter Monitoringstationen die Korrekturen des Mittelungspegels und seine Messunsicherheit berechnet 5 2 Konzept zur Bestimmung der Messunsicherheit 5 2 1 Beschreibung Wie in Kapitel 3 3 beschrieben wird die Messung durch die Eigenschaften des Standorts beeinflusst Reflexionen sind ein Beispiel f r solche Eigenschaften Sie haben nichts mit der Messunsicherheit zu tun Wenn jedoch Messungen mit Berechnungen verglichen werden sind diese Effekte zu ber ck sichtigen da Berechnungen f r einen idealisierten Ort gelten welcher frei von irgendwelchen lokalen Einfl ssen ist Bei der Bestimmung der Unsicherheit von Messungen muss somit in Komponenten unterschieden werden die sich direkt auf das Messergebnis und damit auf die Genauigkeit der Mes sung selbst auswirken und in Komponenten die erst beim Vergleich mit berechneten Pegelwerten zu ber cksichtigen sind 5 2 2 Die d
497. tersuchung bestimmter Fragestellungen oder auch zur berpr fung der automatischen Messungen an fixen Monitoringstationen Monitoringstationen stehen in der Regel dort wo auch Menschen wohnen Die Messmikrofone sind meist auf D chern montiert die je nach Position der Flugzeuge den einfallenden Schall reflektieren und dadurch den gemessenen Pegel erh hen k nnen Umliegende H user k nnen ebenfalls zu Ref lexionen f hren oder Abschattungen bewirken In urbanen Gebieten sind hohe Umgebungs oder Fremdger usche die Regel Sie beeinflussen die Messungen in unterschiedlichem Masse Grunds tz Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 11 Dissertation Thomann Grundlagen und methodische Ansatze lich sind jedoch solche und ahnliche Einflusse eine Eigenschaft des Messstandorts und nicht a priori als Messfehler zu betrachten Sie sind jedoch zu berucksichtigen wenn verschiedene Messungen miteinander oder Berechnungen mit Messungen verglichen werden Automatische Stationen sind im Gegensatz zu begleiteten Messungen blind Damit ein gemessenes L rmereignis einer realen Flugbewegung zugeordnet werden kann sind technisch anspruchsvolle Einrichtungen notwendig Deshalb versteht man unter einem Monitoringsystem eines gr sseren Flug hafens heute eine Anlage die Flugweg Flugplan Flugl rm und Wetterdaten aufzeichnet speichert und analysiert 3 3 2 Erkennen und Erfassen von Flugl rmereignissen Zu
498. trahlwinkel vgl Anhang A3 4 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 83 Dissertation Thomann Anhang A19 A19 Komponenten der Messunsicherheit A19 1 Im Alltagsbetrieb massgebliche Unsicherheitskomponenten beim Schallpegelmesser Die vorliegende Tabelle zeigt unter der Annahme einer Normalverteilung k 3 wie sich aus den Fehler resp Toleranzgrenzen in den Geratenormen eine Standardunsicherheit abschatzen lasst DIN EN 60651 100 IEC 61672 1 103 Alle Angaben in dB Richtwirkungsantwort directional response Frequenzgewichtung frequency weightings Pegellinearitat level linearity error Einfluss Luftdruck static pressure influence Einfluss Lufttemperatur air temperature influence Einfluss Luftfeuchtigkeit humidity influence 1 Maximal zul ssige nderung der Anzeige f r Schalleinfallswinkel innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs von 30 und Frequenzen von 0 25 bis 4 kHz 2 A Bewertung f r Frequenzen von 0 16 bis 4 KHz 3 Umwandlung in Logarithmus Von IEC 61672 1 bernommener Wert G Fehlergrenze Toleranzgrenze sim Schallpegelmesser U Erweiterte Unsicherheit gem ss Annex A von 103 mit coverage factor 2 u Standardunsicherheit u Varianz Berechnungsvorschrift 2 2 ee resp u Z k 2 f r k 3 Gaussverteilung k V3 Rechteckverteilung k V6 Dreieckverteilung Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbel
499. treuung am Beispiel Start A320 auf Piste 16 in Zurich im Jahre 2003 Route F16 als Referenz wird die Simulation aller 1786 Einzel fl ge verwendet fSFS full Single Flight Simulation Streuung von realen Flugbahnen bez glich einer mittleren Flugbahn in Funk tion der Wegl nge A Angaben in Metern Unsicherheit in der seitlichen Distanz und in der H he in Funktion der Weg lange A unter Verwendung von idealisierten Flugbahnen Ver nderung in der Unsicherheit des Mittelungspegels links und Ver nderung im Mittelungspegel rechts in Abh ngigkeit der relativen Unsicherheit in den Bewegungszahlen p Die fette schwarze Linie im linken Teilbild entspricht den energetischen Verh ltnissen in Genf und Z rich f r das Jahr 2003 unter Be r cksichtigung der typenspezifischen Unsicherheiten Einfluss der Topografie Einfluss Maschengitterweite Anzahl Einzelfl ge in Simulation Fallunterscheidung wegen Schwellenkriterien bei der Messung von Maximal und Ereignispegeln Unterbewertung des Ereignispegels in Abh ngigkeit der Differenz zwischen Maximal und Schwellenpegel dMS Die im linken Diagramm dargestellten Werte entsprechen sel_sim minus sel_ts_sim diejenigen im rechten Dia gramm sel_ts_sim minus sel_t10_sim die grauen S ulen geben die Anzahl simulierter Pegel Zeit Verl ufe je dMS Klasse an Kset ALae in Abh ngigkeit der Differenz von Maximal und Schwellenpegel dMS Zusammenhang zwischen Grundgerauschpegelabsta
500. ttels Schallleistungspegel und zweier Korrekturen f r Richtwirkung und Leistungssetzung beschreiben Folglich m sste sich die Mo dellunsicherheit eines jeden Flugzeugtyps anhand der Unsicherheiten dieser drei Komponenten bestimmen lassen Wegen der gegenseitigen Abh ngigkeiten ist es jedoch nicht m glich die entspre chenden Teilunsicherheiten zu bestimmen Es wird deshalb f r jeden akustischen Referenztyp getrennt nach Start und Landung eine globale Unsicherheit angegeben Sie wird als Unsicherheit des Quellenwerts usour Sour source bezeichnet und ergibt sich aus den in 63 publizierten empirischen Standardabweichungen Diese geben an wie stark die gemessenen A bewerteten Pegel um den in der Ausgleichsrechnung ermittelten und durch die Hi Koeffizienten beschriebenen Pegel streuen Sie sind ein Mass f r die G te der Ausgleichsrechnung die aus gemessenen Werten die Koeffizienten der Richtcharakteristiken sch tzt Bei der Berechnung von Flugbetriebsszenarien repr sentieren die akustischen Referenzflugzeuge in der Regel jeweils eine ganze Typengruppe die entweder verschiedene Flugzeuge oder dasselbe Flugzeug mit unterschiedlicher Motorisierung enth lt Die Gruppierung erfolgt anhand verschiedener Kriterien So wird beispielsweise angenommen dass Flugzeuge mit hnlichen oder identischen Triebwerken und vergleichbarer Rumpfgr sse sowie Fl gelspannweiten bez glich ihrer akustischen Eigenschaften nur geringe Unterschiede aufweisen A
501. ttels Simulationen abschatzen Gemass Eq 5 16 ergibt sich der Fremdgerauscheinfluss aus der Differenz des kontaminierten Messpegels und dem Pegel des unverfalschten Fluglarmgerausches Dieser lasst sich messtechnisch nur mit grossem Aufwand bestimmen Mittels Simulationen ist er jedoch leicht zu ermitteln denn die Berechnung ist definitionsgemass frei von Fremdgerauschen Werden nun die Maximal und Ereignispegel der Einzelflugsimulation einmal ohne und einmal mit Ber cksichtigung des Grundger uschpegels berechnet so l sst sich in Funktion des Grundger usch pegelabstands die H he der Kontamination bestimmen Dabei wird beim Ereignispegel nur ber die t o Zeit integriert Als Grundgerauschpegel L es wird ein Wert eingesetzt welcher sich aus der energe tischen Differenz des gemessenen Gesamtl rms und des gemessenen Flugl rms ergibt Die entspre chenden Werte sind in Anhang A18 2 tabelliert Anhang A19 3 zeigt die Ermittlung des Grund ger uschpegels am Beispiel der Messstationen in Z rich Wie in Kapitel 3 3 4 bereits erw hnt bersch tzt diese Vorgehensweise den Grundger uschpegel denn die Randzonen der Pegel Zeit Verl ufe werden wegen der Messschwellen so zum Hintergrund ger usch gez hlt obwohl sie Bestandteil des Flugl rmger usches sind Deshalb werden die pro Sta tion ermittelten Grundger uschpegelabst nde zu niedrig ausfallen was wiederum einen zu hohen Kontaminationswert conta resp Korrekturwert Keonta ergibt Die R
502. ttlung von L rm schutzbereichen an milit rischen Flugpl tzen nach dem Gesetz zum Schutz gegen Flugl rm vom 30 M rz 1971 DES MIL GMBI 26 Ausgabe A Nr 8 S 145 161 10 M rz 1975 Bundesministerium des Innern 1984 Erg nzung der Anleitung zur Berechnung von L rm schutzbereichen an zivilen und milit rischen Flugpl tzen U 4 560 120 43 Bonn 1984 B tikofer R amp G Thomann 1998 FLULA2 Ein bew hrtes Simulationsverfahren zur Berechnung der Flugl rmbelastung In Fortschritte in der Akustik 24 Deutsche Jahresta gung f r Akustik DAGA 98 pp 32 33 Z rich 23 26 Marz 1998 Butikofer R amp G Thomann 2001 Validation of FLULA a time step model for aircraft noise calculation Proceedings of Internoise 2001 The Hague The Netherlands August 27 30 2001 Butikofer R amp G Thomann 2005 Aircraft Sound Measurements The influence of micro phone height Acta Acoustica Vol 91 907 914 March 2005 Butikofer R G Thomann S Pluss 1999 Track dispersion in aircraft noise modelling Proceedings of Forum Acousticum Berlin March 15 19 1999 BUWAL 1992 Erlauterungen zur Larmschutz Verordnung Bern Marz 1992 EDMZ Bestellnummer 319 416 d BUWAL Abteilung Larmbekampfung 1997 Belastungsgrenzwerte fur den Larm der Landesflugh fen Schriftenreihe Umwelt Nr 296 September 1997 Chessel C I 1977 Propagation of Noise Along a Finite Impedance Boundary J Acoust Soc Am 62 825 834 197
503. tungen f r die Zeit von 06 bis 22 Uhr werden verwendet Insgesamt 30 berechnete Mittelungspegel werden auf diese Weise mit gemessenen verglichen Kapitel 6 2 und Anhang A20 Zudem werden die Wirkung unterschiedlicher Gitterabst nde und die Wirkung der Anzahl simulierter Einzelfl ge am Beispiel einer ausgew hlten Jahresbelastung Z rich 2000 untersucht Kapitel 4 8 Zu diesem Zweck werden Simulationen mit Maschengitterweiten von 100 und 500 Metern resp Be rechnungen mit 4 8 32 und 100 zuf llig ausgew hlten Radarflugbahnen pro Flugzeugtyp und Flug route gemacht und miteinander verglichen 3 7 3 Punktgenaue Simulationen ausgew hlter Einzelfl ge Einzelflugsimulationen Die punktgenauen Simulationen liefern an beliebigen Immissionspunkten die zeitlichen Pegelverl ufe ausgew hlter Fl ge Daraus lassen sich unter Verwendung von Schwellenpegeln verschiedene Ereig nispegel bestimmen siehe unten Mittels Einzelflugsimulation k nnen aber auch Pegelwerte mit und ohne Zusatzd mpfung berechnet werden Daneben liefern die Einzelflugsimulationen diverse Posi tions und Lagedaten sowie Expositionszeiten Tab 3 2 gibt eine bersicht Tab 3 2 Pegelwerte Lagedaten und Expositionszeiten aus Einzelflugsimulationen Bezeichnung Bedeutung pegm_obod_sim Simulierter Maximalpegel ohne Ber cksichtigung der Zusatzd mpfung pegm_sim Simulierter Maximalpegel rf_out 1 Entfernung r zwischen Quelle und Empf nger bei Detektion des Maximalpegel
504. uch Uaga auf meteorologische Effekte beziehen werden sie in der Unsicherheit Umeteo zusam mengefasst Wie Eq 4 21 zeigt ist Standardunsicherheit der Ausbreitungsdampfung distanzabh ngig Im Nahbe reich ist sie sehr hoch und betr gt unterhalb von 300 Metern mehr als 3 dB da hier die Unsicherheiten in der Distanz und H henbestimmung durchs Radar dominieren Deren Bedeutung klingt jedoch rasch ab so dass die Unsicherheit in der Ausbreitungsd mpfung in Distanzen von 700 bis 800 Metern ein Minimum durchschreitet Anschliessend steigt sie wieder an da im Fernbereich die Unsicherheiten wegen meteorologischer Effekte bestimmend werden Die Standardunsicherheit der Ausbreitungs d mpfung betr gt in einem Kilometer Entfernung je nach Flugzeugtyp und Flugoperation zwischen 1 5 und 2 4 dB und nimmt pro Kilometer um 0 2 bis 0 8 dB zu Fig 4 14 zeigt den oben beschriebenen Sachverhalt am Beispiel der A320 beim Start Im linken Teil bild sind die absoluten Unsicherheiten in Abh ngigkeit der Distanz dargestellt Das rechte Teilbild zeigt die Varianzanteile Daraus ist ersichtlich dass Umeteo VON Uatm dominiert wird 2 2 u meteo Uatt Hania u meteo 2 2 Uadd Uatt E a T geo PA U geo ie 1000 2000 3000 4000 1000 2000 3000 4000 Distanz m Distanz m Fig 4 14 Absolute Unsicherheit in der Modellierung der Schallausbreitungsvorgange und Varianzanteile der Hauptunsicherheitskomponenten am Beispiel der A320 beim S
505. ue Linie bei Polarwinkeln um 100 tritt bei den meisten Flugzeugen mit Strahl triebwerken der Maximalpegel auf rote Linie Die rot gepunkteten Linien zeigen die Standardunsicherheit der A bewerteten Richtwirkungskorrektur D beim Polarwinkel von 100 Das Flugzeug fliegt nach links Es werden die A bewerteten Richtwirkungskorrekturen D in Abh ngig keit des Polarwinkels f r drei verschiedene Azimut winkel gezeigt Direkt senkrecht unterhalb des Flug zeugs blau 30 seitlich zum Flugzeug rot und 60 seitlich zum Flugzeug gr n Die rot gepunkteten Linien zeigen die Standardunsicherheit der A bewer teten Richtwirkungunskorrektur D beim Azimutwinkel von 30 Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 61 Dissertation Thomann Anhang A14 Anhang A14 3 Forts Langsschnitt Polare Richtwirkung fur drei verschiedene AZI 0 AZI 30 AZI 60 MD83 SVG 90 120 150 8 AZI 0 AZI 30 AZI 60 60 90 120 150 8 RJ100 SVG Vertikalschnitt Azimutale Richtwirkung f r drei verschiedene rotsym 5 0 40 3 0 2 0 1 0 0 0 1 0 2 0 3 0 90 POL 90 POL 100 POL 110 rotsym 5 0 4 0 2 0 0 0 Le 1 0 2 0 3 0 90 AZ
506. uf die Berechnung des Ereignispegels hat Die Schallgeschwindigkeit h ngt in geringem Masse von der Temperatur ab Pro Grad Celsius ver n dert sie sich um rund 0 5 m s Bei 15 C betr gt sie 339 m s Bei einem geradlinigen berflug mit kon stanter Geschwindigkeit von 83 m s bewirkt dies eine Komprimierung im Pegelanstieg und eine Aus dehnung im Pegelabfall Fig 4 4 zeigt dieses Verhalten Dabei entsprechen die feinen Linien dem Pegelverlauf ohne Zeitverz gerung Je nachdem wo das Pegelmaximum auftritt f hrt die Nichtbe r cksichtigung der Schalllaufzeit zu einer ber resp Unterbewertung des Ereignispegels Die ent sprechenden Abweichungen h ngen somit stark von der Richtwirkung und damit vom Flugzeugtyp ab wobei zwischen dem rotationssymmetrischen und dem dreidimensionalen Modell keine Unterschiede festgestellt werden k nnen A320 MD83 Saab 2000 SB20 30 20 10 O0 10 20 30 30 20 10 t s Fig 4 4 Zeitlicher Pegelverlauf eines geradlinigen Uberflugs in 305 Metern H he und konstanter Geschwindigkeit von 160 Knoten 83 m s fur drei verschiedene Flugzeugtypen ohne feine Linien und mit fette Linien Berucksichtigung der Schalllaufzeit Tab 4 3 Ereignispegel f r ausgew hlte Flugzeugtypen ohne und mit Berucksichtigung der Schalllaufzeit unter Verwendung einer rotationssymmetrischen Richtcharakteristik ohne Schalllaufzeit spt 94 1 dB 101 6 dB 82 4 dB mit Schalllaufzeit
507. ugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 42 Dissertation Thomann Anhang A12 A12 4 Luftdampfungskoeffizienten A bewertet in Funktion der Distanz LAP Landung vollst ndig konfiguriert SVG Start mit ATOM s 85 MTOM 60 120 60 120 A320 Luftdampfungskoeffizienten dB km Luftdampfungskoeffizienten dB km Distanz zwischen Quelle und Empfanger Meter Distanz zwischen Quelle und Empfanger Meter 60 120 60 120 MD83 lt B lt lt a a Tw Tw Cc Cc w Cc Cc N N O O pa a N N D D 3 3 O O Be 14 14 kej Lae Oo gt gt Distanz zwischen Quelle und Empf nger Distanz zwischen Quelle und Empf nger Meter 60 120 60 120 SF34 Distanz zwischen Quelle und Empfanger Meter Distanz zwischen Quelle und Empfanger Meter Luftdampfungskoeffizienten dB km ane eee te 4 Tt g i eee i e pe era Reset a de gt kg ei ttt gla Pi ft y as Ar j fr te F 4 Or a H oe P i WY E 0 ye cals 5 y v a N 14 0 iat wy 5 gt 6 on be rt Po 5 E Luftdampfungskoeffizienten dB km Luftdampfungskoeffizienten fur A Pegel und verschiedene Polarwinkelbereiche gestrichelte Linien resp Mittelwert und Stan dardabweichung fur Polarwinkelbereich von 60 bis 120 fett
508. und Genf nicht auftreten vgl Anhang A18 5 Umrahmt ist der Korrekturwert bei standard atmosph rischen Bedingungen gem ss Definition ist er gleich Null Grafische Darstellungen siehe n chste Seite Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen A 54 Dissertation Thomann Anhang A13 Anhang A13 2 Forts E k sa in dB f r ausgew hlte Flugzeugtypen in einer berflugh he von 1000 Metern Typ E1 Start E2 Landung B 73S 2 0 dB 0 0 dB 2 0 dB 4 0 dB 6 0 dB 8 0 dB 10 0 dB 10 C 0 C 10 C 20 C 10 C 20 C B7474 2 0 dB 0 0 dB 2 0 dB 4 0 dB 6 0 dB 8 0 dB 10 0 dB 10 C 0 C 10 C 20 C 10 C 20 C Lufttemperatur MD11 2 0 dB 0 0 dB 2 0 dB 4 0 dB 6 0 dB 8 0 dB 10 0 dB 10 C 0 C 10 C 20 C 10 C 20 C MD83 2 0 dB 0 0 dB 2 0 dB 4 0 dB 6 0 dB 8 0 dB 10 0 dB 10 C 0 C 10 C 20 C 10 C 20 C SF34 2 0 dB 0 0 dB ea 2 0 dB 4 0 dB 6 0 dB 8 0 dB 10 0 dB 10 C 0 C 10 C 20 C 30 C 10 C 20 C 30 C Lufttemperatur Lufttemperatu
509. und in der Hohe in Funktion der Weglange A unter Verwendung von idealisierten Flugbahnen 4 7 3 Unsicherheit in der prognostizierten Flotte Eines der grossten Probleme in Prognosen ist die Beschreibung einer zukunftigen Flotte Meist wer den in Bewegungsstatistiken von Prognosen Flugzeuge aufgefuhrt die sich in der Planungs oder Entwicklungsphase befinden und uber die in der Regel keine Angaben zu den akustischen Eigen schaften bestehen Man behilft sich damit dass entweder der neue Typ einem Referenzflugzeug zu geordnet oder fur inn ein neuer Quellenwert erstellt wird In beiden Fallen muss man sich Gedanken ber die Unsicherheit machen Im Falle der akustischen Zuordnung wird man unter Umst nden Uas vom Referenzflugzeug erh hen m ssen Wird dagegen anhand theoretischer berlegungen eine neue Quellenrichtcharakteristik erstellt so muss f r diese eine Quellenunsicherheit Usour und eine Un sicherheit wegen unterschiedlicher Motorisierung Ueng gesch tzt werden Wie sich diese Anpassungen auf die Unsicherheit des Mittelungspegels schliesslich auswirken h ngt aber stark davon ab wie hoch der Anteil der neuen Flugzeuge an der gesamten Schallenergie ist Aus Erfahrung ist sie meist gering Deshalb darf man annehmen dass die Unsicherheit einer prognostizierten Flotte gr sstenteils durch die typenspezifischen Unsicherheiten von Kapitel 4 5 abgedeckt ist Da in der Regel die innere Struk tur einer zuk nftigen Flotte unbekannt ist d h man we
510. ung gelten Die Varianzen dieser ersten beiden Unsicherheitskomponenten werden typenweise pro Distanz ad diert Durch die sich ergebenden Werte wird wiederum eine Potenzfunktion gelegt und man erh lt die Parameter B und M zur Berechnung derjenigen Beitr ge an die Unsicherheit der A bewerteten Luft d mpfung welche sich wegen des winkelabh ngigen Spektrums der Quelle ergeben Eq 4 18 Te a B r Die Parameter B und M sind wegen der unterschiedlichen spektralen Eigenschaften f r jeden Flug zeugtyp verschieden Sie sind in Anhang A16 zusammen mit den restlichen Komponenten der Modellunsicherheit tabelliert Fig 4 10 zeigt die absolute und relative Unsicherheit in der atmosph ri schen D mpfung exemplarisch f r drei ausgew hlte Flugzeugtypen und Flugzust nde Mittels der Parameter B und M l sst sich die Unsicherheit der A bewerteten Luftd mpfung nur f r Standardbedingungen absch tzen Die Luftd mpfung wird aber von den meteorologischen Parame tern Luftfeuchtigkeit und Temperatur beeinflusst vgl Kapitel 3 6 4 was zu systematischen Abwei chungen in der Modellrechnung f hren kann Dies wird am Beispiel von sechs verschiedenen Flug zeugtypen untersucht In den Anh ngen A13 2 sind die Resultate dieser Untersuchung dargestellt Dort findet sich auch eine Kurzbeschreibung des Vorgehens Die Parameter m und b werden mit Hilfe der Basisfunktion von FLULA2 unter Anwendung der typenspezifischen Hi Koef fizienten erzeugt indem versch
511. ungsplanung bei Baubewilligungen und beim Einbau von Schallschutzfenstern an den Belastungskurven in den Flugl rmkatastern Trotz dieser weit reichenden Konsequenzen fehlen in der Regel Angaben zur Genauigkeit der ermit telten Flugl rmbelastungen Berechnungen aber auch Messungen sind nicht genau Sie weisen eine Unsicherheit von unbekannter H he auf Zudem k nnen unterschiedliche Berechnungsverfahren f r denselben Flughafen unter identischen Betriebsbedingungen Belastungswerte liefern die mehrere Dezibel voneinander abweichen Welches Berechnungsresultat der realen Belastungssituation am n chsten kommt resp wie genau die eine oder andere Berechnung ist und wie zuverl ssig die daraus abgeleiteten Massnahmen sind kann anhand der Belastungsrechnungen alleine nicht beantwortet werden dazu braucht es vertiefte Untersuchungen ber die m glichen Einflussgr ssen Auch Mes sungen helfen hier nur bedingt weiter denn auch sie sind nur eine Sch tzung des wahren jedoch unbekannten Belastungswertes Eine ungenaue Bestimmung der Belastung verunm glicht eine zuverl ssige Beurteilung derselben was wiederum die daraus abgeleiteten Massnahmen und Entscheidungen relativiert Aber was ver steht man unter den Begriffen Ungenauigkeit Zuverl ssigkeit oder Entscheidungsunsicherheit Die vorliegende Arbeit bewegt sich im Feld dieser Begriffe Der positiv belegte Begriff der Genauigkeit beispielsweise bezeichnet den Grad der bereinstimmung eines Messwe
512. uschliessen was 10 20 30 im Ereignispegel Unsicherheiten von rund 1 dB u v bewirkt vgl nebenstehende Grafik Fig 4 6 Einfluss der Geschwindigkeit auf den Ereignispegel 4 3 7 Einfluss von Konfigurations nderungen auf den Ereignispegel Wie in den Kapiteln 3 4 6 und 3 4 10 bereits erl utert l sst sich der Einfluss von Klappen Fahrwerk und Schub auf die momentane Schallleistung und Richtwirkung mit FLULA2 nicht simulieren Die in FLULA2 verwendeten Quellendaten beschreiben den mittleren Flugzustand kurz nach dem Abheben von der Piste initial climb resp denjenigen im Bereich des Endanflugs final approach Dabei ist der Endanflug ein relativ stabiler ausgetrimmter Zustand w hrend dem das Flugzeug voll konfiguriert und der Schub praktisch konstant ist Allf llige Variationen in der Konfiguration welche sich auf den Ereig nispegel auswirken werden im final approach ca 10 Kilometer vor dem Aufsetzen auf der Piste durch die Unsicherheitskomponenten Usour UNd Uas FESP Ueng abgedeckt Beim Start k nnen die Einfl sse von Klappen und Fahrwerk wegen der Dominanz der Triebwerke vernachl ssigt werden Zudem treten w hrend der Startphase kaum Variationen im Schub auf so dass der Triebwerklarm ann hernd konstant bleibt Jedoch kann derselbe Flugzeugtyp mit unter schiedlicher Leistungssetzung starten full derated oder flex take off power Diese wird beim ber gang von take off power zu climb power re
513. utzbereichen an zivilen DES und milit rischen Flugpl tzen DES MIL Deutschland div geometrische D mpfung divergence DLR Deutsches Zentrum f r Luft und Raumfahrt EADS European Aeronautic Defence and Space Company ECAC European Civil Aviation Conference europaische Luftfahrtbehorde Empa Eidgenossische Materialprufungs und Forschungsanstalt eng Triebwerk engine ERCD Environmental Research and Consultancy Department England ES Empfindlichkeitsstufe vgl Anhang A1 EU Europ ische Union F Forderliche Ausbreitungsbedingungen vgl Anhang A4 1 FAA Federal Aviation Administration zivile Luftfahrtbehorde der USA FLGS Art der Motorisierung FLULA2 Fluglarmsimulationsprogramm der Eidgenossischen Materialprufungs und Forschungs anstalt Empa Forts Fortsetzung fSFS vollstandige Einzelflugsimulation full Single Flight Simulation Simulation unter Verwen dung samtlicher Radardaten ft feet Fuss 1 ft 0 3048 m Fus Flugzeuge mit den Triebwerken am Rumpf fuselage mounted GIS Geografisches Informationssystem GUM Guide to the expression of uncertainty in measurement 104 GW Grenzwert H Hinderliche Ausbreitungsbedingungen vgl Anhang A4 1 HMMH Harris Miller Miller amp Hanson Hz Hertz ICAO Internationale Luftfahrtbeh rde International Civil Aviation Organisation IGW Immissionsgrenzwert vgl Anhang A1 IMMPAC Ein Verfahren und Programm zur Berechnung und Darstellung von Fluglarmimmissionen welches von Erns
514. vation bezeichnet Er wird zusammen mit der Distanz zur Berechnung der Bodenzusatz d mpfung benutzt Tragt man nun die Pegeldifferenzen in Funktion des Elevationswinkels auf l sst sich die Qualit t der Funktionsgleichung zur Berechnung der Bodenzusatzd mpfung pr fen In Erg n zung dazu werden die Pegeldifferenzen in Funktion des Abstrahlwinkels nachfolgend als Azimut bezeichnet dargestellt Damit soll aufgezeigt werden welchen Einfluss die Vernachl ssigung der zweiten Kugelkoordinate bei der Beschreibung der Richtwirkung hat denn das verwendete rotations symmetrische Modell ber cksichtig nur den Polarwinkel Die laterale resp azimutale Schallabstrah lung wird im FLULA Modell vernachl ssigt Somit werden die Differenzen zwischen berechneten und gemessenen Ereignispegeln in Funktion der unabh ngigen Variablen Distanz r H he h Elevation 6 und Azimut dargestellt und analysiert Dis tanz H he Elevation und Azimut beziehen sich auf den Maximalpegel Bei der Darstellung der Ereig nispegeldifferenzen werden somit diejenigen geometrischen Gr ssen benutzt welche sich bei Detek tion des Maximalpegels ergeben Es werden nur die Messungen an den Monitoringstationen verwen det Die Analyse erfolgt in Klassen der unabh ngigen Variablen mit folgenden Breiten Distanz und H he jeweils in Klassenbreiten von 100 m Elevation in Klassenbreiten von 5 und Azimut in Klassen breiten von 10 Pro Klasse werden der arithmetische Mittelwert
515. ve Kalibrationszertifikate e Unsicherheiten die Referenzwerten aus Handb chern zuzuschreiben sind e Erkannte jedoch quantitativ nicht erfasste oder nicht erfassbare systematische Fehler e Systematische oder zufallsbedingte Unsicherheiten allfallig vorgenommener Korrekturen Kombinierte Standardunsicherheit Die nach den Methoden A und B ermittelten Standardunsicherheiten lassen sich zu einer Gesamtunsi cherheit kombinieren indem die Varianzen der einzelnen Unsicherheitskomponenten gewichtet und wie folgt addiert werden Eq 3 16 9 us gt c u wobei c I u ist die kombinierte Standardunsicherheit u sind die einzelnen nach Methode A oder B ermittelten Standardunsicherheiten c ist ein Gewichtsfaktor und wird als Sensitivit tskoeffizient sensitivity coeffi cient bezeichnet Die Sensitivit tskoeffizienten ergeben sich unter Anwendung des Gauss schen Fehlerfortpflanzungsgesetzes law of propagation of uncertainties Sie entsprechen der partiellen Ableitung Die allgemeine Formulierung des Fehlerfortpflanzungsgesetzes lautet n 2 n n OF F F Eq 3 17 AD ae 2 32 u i Zur z j TE tl i 1 i k 1l gt k u entspricht der Kovarianz und dr ckt die Korrelation zwischen den beiden Funktionen f und f aus Sind die einzelnen Beitr ge u zur kombinierten Standardunsicherheit u unkorreliert so kann der Term mit der Doppelsumme in Eq 3 17 weggelassen werden Werden die Kovarianzen generell ver nachl ssigt so
516. view and Future Direction Prepared for NASA Langley Research Center NASA CR 2005 213767 June 2005 Rasmussen K B 1984 The Effect of Terrain Profile on Sound Propagation Outdoors Danish Acoustical Institute Technical Report 111 January 1984 Restrick K 2002 Error Sensitivity Analysis of the Integrated Noise Model Im Auftrag von EUROCONTROL Experimental Center EEC ENV 2002 006 August 2002 Rhodes D P amp J B Ollerhead 2001 Aircraft Noise Model Validation Proceedings of Inter noise 2001 The Hague The Netherlands August 27 30 2001 Rotorcraft Noise Model RMN 3 0 2002 Technical Reference and User Manual Wyle Re port WR 02 05 March 2002 SAE AIR 1751 1981 Prediction Method of Lateral Attenuation of Airplane Noise During Takeoff and Landing Aerospace Information Report AIR 1751 Society of Automotive Engi neers SAE 400 Commonwealth Drive Warrendale PA 15096 0001 USA reaffirmed 1991 SAE AIR 1845 1986 Procedure for the Calculation of Aircraft Noise in the Vicinity of Air ports Aerospace Information Report AIR 1845 Society of Automotive Engineers SAE 400 Commonwealth Drive Warrendale PA 15096 0001 USA SAE AIR 5662 2005 Method for prediction lateral attenuation of airplane noise Aerospace Information Report AIR 5662 Society of Automotive Engineers SAE 400 Commonwealth Drive Warrendale PA 15096 0001 USA SAE ARP 866 1975 Standard values of atmospheric absorption as a function of tempera ture
517. wert fur normal verteilte Pegel wie folgt zusammen u 2 _ p 210 2 k F r k 10 gilt L 1 0 115 0 Falls wegen Messschwellen nur Teile der Pegelverteilungen erfasst werden so werden nicht die tat s chlichen Mittelwerte und Standardabweichungen sondern die aus den gemessenen Pegeln ermit telten Gr ssen bestimmt Dabei sind die so ermittelten arithmetischen und energetischen Mittelwerte h her als diejenigen der vollst ndigen Verteilung die Standardabweichungen dagegen Kleiner als die tats chlichen Geht man von normal verteilten Pegeln aus so lassen sich die Werte der vollst ndigen Verteilung aus den gemessenen analytisch berechnen Voraussetzung daf r ist die Kenntnis des Pro zentsatzes p an erfassten Ereignissen Dabei ergibt sich die tats chliche Standardabweichung o aus der gemessenen Standardabweichung Omeas wie folgt O O meas S p Der Faktor S ist in der linken Grafik der untenstehenden Figur dargestellt Er hangt vom Prozentsatz p der gemessenen Fluglarmereignisse ab und berechnet sich aus der Gleichung 2 2 O gem 1 Xo X exp 0 pr 3 p mit x erfe 1 p Darin bezeichnet erfc die Komplementarfunktion des normalen Fehlerintegrals vgl Anhang A4 5 und erfc ist die Umkehrfunktion von erfc Ist die tats chliche Standardabweichung der vollst ndigen Verteilung bekannt so l sst sich ein Zu sammenhang zwischen dem logarithmischen Mittelwert der vollst ndigen Verteilung und d
518. wertete Luftdampfung welche sich auf den Polarwinkelbereich zwischen 60 und 120 Grad bezieht Mit Eq 4 17 wird nur der Einfluss der atmosph rischen D mpfung behandelt welcher sich wegen der Unsicherheit in der Distanzbestimmung ergibt Zus tzliche Faktoren beeinflussen jedoch im Modell die Unsicherheit der atmosph rischen D mpfung Es sind dies e Die Eigenschaften der Quelle welche ein winkelabh ngiges Spektrum aufweist e Die spektralen Luftd mpfungsbeiwerte aus ISO9613 1 56 welche zur Ermittlung der FLULA Quellendaten H Koeffizienten verwendet wurden e Gegen ber Standardatmosphare ISA abweichende klimatische Bedingungen Die verwendete Funktion zur Berechnung der A bewerteten Luftd mpfung Azim entspricht einer mitt leren D mpfung in den Polarwinkeln von 60 bis 120 Grad Ihre Streuung Standardabweichung in nerhalb dieses Winkelbereichs wird als Sch tzung f r die Unsicherheit in der atmosph rischen D mpfung wegen der spektralen Eigenschaften der Quelle verwendet Sie ist distanzabhangig Zur Ermittlung der zweiten Unsicherheitskomponente wird eine Angabe in ISO9613 1 56 umgesetzt Die Norm gibt f r die frequenzbezogenen Luftdampfungsbeiwerte eine Standardunsicherheit von 10 an wobei keine weiteren Angaben zu den Einflussgr ssen gemacht werden Es wird deshalb vereinfachend angenommen dass diese zehn Prozent auch f r einen A bewerteten Luftd mpfungs Koeffizienten und damit f r die A bewertete Luftd mpf
519. xistieren Korrigierte und nicht korrigierte Pegel werden dann mit Messpegeln ver glichen indem jeweils die Differenz zwischen Berechnung und Messung gebildet wird Die Pegeldiffe renzen werden pro Typ statistisch ausgewertet Der Mittelwert der Pegeldifferenz welcher die Standardberechnungen enth lt wird anschliessend abgezogen vom Mittelwert der Pegeldifferenz welcher die korrigierten Berechnungen ber cksichtigt Dies ergibt direkt eine Sch tzung f r die Pegelkorrektur welche auf einen mittleren Ereignispegel anzuwenden ist um die realatmosph rischen Bedingungen im Jahresmittel zu ber cksichtigen Er wird mit kam bezeichnet und ist in Tab 6 6 f r die sechs untersuchten Flugzeugtypen aufgef hrt Tab 6 6 Korrektur des mittleren Lae zur Ber cksichtigung der realen Temperatur Feuchte Verh lt nisse im Jahresmittel Landung Start 0 2 dB 2069 0 3 dB 180 0 2 dB 2110 0 3 dB 250 0 2 dB 968 0 0 dB 361 Mean 0 3 dB 0 3 dB 0 3 dB 0 2 dB 0 1 dB 0 1 dB 0 1 dB 0 1 dB Wie aus Tab 6 6 ersichtlich bersch tzt die Standardberechnung den mittleren Ereignispegel je nach Typ und Flugoperation um 0 1 bis 0 5 dB ber alle Typen gesehen und unabh ngig von der Flugope ration sind es etwa 0 2 dB Das heisst in der Berechnung des Jahresmittelungspegels sind wegen der Nichtber cksichtigung der realatmosph rischen Bedingungen nur minimale Korrekturen n tig Dies h ngt damit zusammen dass das Jahresmittel von Temperatur und
520. zen von 100 300 500 1000 2000 und 5000 Metern in den Tabel len A1 und B1 resp fur die restlichen Flugzeugtypen in den Tabellen D1 und D2 in einer Dis tanz von 1000 Metern gegeben sind A 56 Mess und Berechnungsunsicherheit von Fluglarmbelastungen und ihre Konsequenzen Dissertation Thomann 100 m 3 0 dB 2 0 dB 1 0 dB 0 0 dB 1 0 dB 2 0 dB 3 0 dB Anhang A13 2 Forts G Vergleich der Korrekturen f r Maximal und Ereignispegel ausgew hltes Beispiel A Start A320 B Landung A320 10 C 0 C 10 C 20 C 30 C 900 m 3 0 dB 2 0 dB 1 0 dB 0 0 dB 1 0 dB 2 0 dB 3 0 dB 10 C 0 C 10 C 20 C 30 C 3 0 dB 2 0 dB 1 0 dB 0 0 dB 1 0 dB 2 0 dB 3 0 dB 10 C 0 C 10 C 20 C 30 C 3 0 dB 2 0 dB 1 0 dB 0 0 dB 1 0 dB 2 0 dB 3 0 dB AGARAN 10 C 0 C 10 C 20 C 30 C 3 0 dB 2 0 dB 1 0 dB 0 0 dB 1 0 dB 2 0 dB 3 0 dB 10 C 0 C 10 C 20 C 30 C Lufttemperatur 3 0 dB 2 0 dB 1 0 dB 0 0 dB 1 0 dB 2 0 dB 3 0 dB 10 C 0 C 10 C 20 C 30 C 3 0 dB 2 0 dB 1 0 dB 0 0 dB 1 0 dB 2 0 dB 3 0 dB 10 C 0 C 10 C 20 C 30 C 3 0 dB 2 0 dB 1 0 dB 0 0 dB 1 0 dB 2 0 dB 3 0 dB
521. zifischen Unsicherheit in Funktion der Distanz Je geringer die Quellenunsicherheit desto ausgepr gter ist die Distanzabh ngigkeit Die Grafiken von Fig 4 17 illustrieren diesen Effekt am Beispiel dreier verschiedener Flugzeugtypen bei der Landung Zus tzlich ver ndert sich je nach Flugzeugtyp und Flugzustand die Bedeutung von Quellen und Aus breitungsteil was anhand der Varianzanteile in Fig 4 18 ersichtlich wird Mess und Berechnungsunsicherheit von Flugl rmbelastungen und ihre Konsequenzen 70 Dissertation Thomann Modellunsicherheit A320 MD83 Saab 2000 SB20 1000 2000 3000 4000 1000 2000 3000 4000 1000 2000 3000 4000 Distanz m Distanz m Distanz m Fig 4 17 Wirkung der Unsicherheit im Quellenteil rote gestrichelte Linien und im Ausbreitungsteil schwarze fein ausgezogene Linien auf die Gesamtunsicherheit der Modellrechnung u Saab 2000 SB20 A 2 2 Weg Mesa uz u ac calc 1000 2000 3000 4000 1000 2000 3000 4000 1000 2000 3000 Distanz m Distanz m Distanz m Fig 4 18 Anteile der Quelle rote gestrichelte Linien und der Ausbreitung schwarze fein ausgezogene Linien an der kombinierten Varianz 4 5 2 Anwendung des Modells auf Gesamtbelastungen Die typenspezifischen Unsicherheiten lassen sich auf berechnete Gesamtbelastungen anwenden indem sie auf der Basis der Energien nach Massgabe der Bewegungszahl und der Fl
522. zu f hren resp lassen sich durch diese erkl ren Die auftretenden Abweichungen zwi Die Abweichungen zwischen berechneten Die auftretenden Abweichungen schen den eigenen Messungen und und gemessenen Pegeln lassen sich auf zwischen den berechneten Pegeln den Messungen an den Monito systematische Effekte bei der Messung sind auf unterschiedliche Modellan ringstationen sind auf die unter Reflexionen beim Messstandort s tze oder Eingabedaten zur ck schiedlichen Mikrofonstandorte oder und oder auf eine ungen gende Be zuf hren auf defekte Mikrofone zur ckzu schreibung der Schallentstehung sowie f hren der Vorg nge auf dem Ausbreitungsweg des Schalls zur ckf hren Durch den Vergleich der Mittelwerte mit ihren Standardunsicherheiten l sst sich entscheiden ob Be rechnung und Messung signifikant voneinander abweichen Eq 3 26 t1 Dabei wird t als Testgrosse bezeichnet Ihr Absolutwert wird mit den tabellierten Werten der t Vertei lung bei einem vorgegebenen Signifikanzniveau a und m Freiheitsgraden verglichen Es wird ein Sig nifikanzniveau von 5 gew hlt Die Freiheitsgrade m berechnen sich aus der Anzahl Beobachtungen N minus 1 Wenn der Betrag der Testgr sse t kleiner oder gleich t a m ist wird die Nullhypothese Ho angenommen ansonsten gilt die Alternativhypothese H4 Dabei bezeichnet t a m den Wert der stan dardisierten Teststatistik Sie ist in Anhang A5 tabelliert Damit auf die Konsultation der Tabelle

Mess- und Berechnungsunsicherheit von - ETH E

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