Direttiva 2002/49/CE del Parlamento europeo e del Consiglio del 25 giugno 2002 relativa alla determinazione e alla gestione del rumore ambientale

dove

Ai è la correzione mediante la ponderazione A secondo la norma CEI 61672-1

i è l'indice della banda di frequenza

e T è il periodo, che può essere diurno, serale o notturno.

Parametri del rumore:

Altri parametri fisici:

Precisione dei valori di immissione

Tutti i valori di immissione che incidono sul livello di emissione di una sorgente devono essere determinati con almeno una precisione corrispondente a un'incertezza pari a ± 2dB(A) nel livello di emissione della sorgente (lasciando invariati tutti gli altri parametri).

Utilizzo dei valori predefiniti

Nell'applicazione del metodo, i dati immessi devono riflettere l'utilizzo effettivo. In generale, non bisogna ricorrere a ipotesi o valori di immissione predefiniti. È consentito ricorrere a ipotesi e valori di immissione predefiniti se la raccolta di dati reali comporta costi sproporzionatamente elevati.

Qualità del software utilizzato per i calcoli

Il software utilizzato per eseguire i calcoli deve essere conforme ai metodi descritti nel presente documento e tale conformità va dimostrata mediante la certificazione dei risultati con procedure di collaudo.

Classificazione dei veicoli

Per determinare la sorgente di rumore del traffico veicolare è necessario combinare l'emissione di rumore di ogni singolo veicolo che forma il flusso di traffico. Tali veicoli sono raggruppati in cinque categorie distinte in base alle loro caratteristiche di emissione di rumore:

Numero e posizione delle sorgenti sonore equivalenti

In questo modello ogni veicolo (categoria 1, 2, 3, 4 e 5) è rappresentato da una singola sorgente puntiforme con irraggiamento uniforme. La prima riflessione sulla superficie stradale è trattata in modo implicito. Come illustrato nella figura 2.2.a, questa sorgente puntiforme si trova a 0,05 m al di sopra della superficie stradale.

Il flusso del traffico è rappresentato da una linea sorgente. Nella modellizzazione di una strada a più corsie, idealmente ogni corsia dovrebbe essere rappresentata da una linea sorgente posta al centro di ciascuna corsia. Tuttavia è accettabile anche modellizzare una linea sorgente al centro di una strada a doppio senso di marcia o una linea sorgente per carreggiata nella corsia esterna delle strade a più corsie.

Emissione di potenza sonora

velocità costante del veicolo

rettilineo

temperatura dell'aria τref = 20 °C

manto stradale di riferimento virtuale, costituito da una media di conglomerato bituminoso denso 0/11 e di asfalto splittmastix 0/11, di 2-7 anni, in uno stato di manutenzione rappresentativo

fondo stradale asciutto

pneumatici non chiodati.

Equazione generale

Il livello di potenza sonora del rumore di rotolamento nella banda di frequenza i per un veicolo della classe m = 1, 2 o 3 è definito nel seguente modo:

ΔLWR,road,i,m tiene conto dell'effetto sul rumore di rotolamento di un manto stradale con proprietà acustiche diverse da quelle della superficie di riferimento virtuale di cui al capitolo 2.2.2. Esso comprende l'effetto sia sulla propagazione che sulla generazione. ΔLstudded tyres,i,m è un coefficiente di correzione che tiene conto del rumore di rotolamento più elevato dei veicoli leggeri con pneumatici chiodati. ΔLWR,acc,i,m tiene conto dell'effetto di un incrocio con semafori o di una rotonda sul rumore di rotolamento. Comprende l'effetto della variazione della velocità sul rumore. ΔLW,temp è un termine di correzione per una temperatura media τ diversa dalla temperatura di riferimento τref = 20 °C.

Correzione per l'utilizzo di pneumatici chiodati

Nei casi in cui un numero significativo di veicoli leggeri del flusso di traffico utilizzi ogni anno pneumatici chiodati per diversi mesi, è necessario tenere conto dell'effetto indotto sul rumore di rotolamento. Per ogni veicolo della categoria m = 1 su cui sono montati pneumatici chiodati si utilizza la seguente equazione per calcolare l'aumento del rumore di rotolamento dipendente dalla velocità:

Correzione dovuta all'effetto della temperatura dell'aria sul rumore di rotolamento

La temperatura dell'aria influisce sull'emissione del rumore di rotolamento; il livello della potenza sonora del rotolamento diminuisce con l'aumentare della temperatura dell'aria. La correzione dovuta al manto stradale tiene conto di questo effetto. Le correzioni dovute al manto stradale sono generalmente valutate a una temperatura dell'aria di τref = 20 °C. Se la temperatura media annuale dell'aria è diversa, il rumore associato al manto stradale deve essere corretto applicando la seguente formula:

Il termine di correzione è positivo (ossia, il rumore aumenta) per le temperature inferiori a 20 °C e negativo (ossia, il rumore diminuisce) per le temperature più alte. Il coefficiente K dipende dal manto stradale e dalle caratteristiche degli pneumatici e in genere presenta una certa dipendenza dalla frequenza. Per tutti i manti stradali bisogna applicare un coefficiente generico Km = 1 = 0,08 dB/°C per i veicoli leggeri (categoria 1) e Km = 2 = Km = 3 = 0,04 dB/°C per i veicoli pesanti (categorie 2 e 3). Il coefficiente di correzione deve essere applicato allo stesso modo su tutte le bande d'ottava da 63 a 8000 Hz.

Equazione generale

Al rumore da propulsione contribuiscono tutte le emissioni generate da motore, scappamento, cambio, presa d'aria, ecc. Il livello di potenza sonora del rumore da propulsione nella banda di frequenza i per un veicolo della classe m è definito nel seguente modo:

ΔLWP,road,i,m rappresenta l'effetto del manto stradale dovuto all'assorbimento sul rumore da propulsione. Il calcolo deve essere eseguito come indicato al punto 2.2.6. ΔLWP,acc,i,m e ΔLWP,grad,i,m rappresentano l'effetto della pendenza della strada e dell'accelerazione e della decelerazione dei veicoli agli incroci. Devono essere calcolati come descritto rispettivamente ai punti 2.2.4 e 2.2.5.

Effetto della pendenza della strada

La pendenza della strada ha due effetti sull'emissione di rumore del veicolo: in primo luogo, incide sulla velocità del veicolo e, di conseguenza, sul suo rumore di rotolamento e da propulsione; in secondo luogo, incide sul carico del motore e sul regime del motore attraverso la scelta della marcia e quindi sul rumore da propulsione emesso dal veicolo. In questa sezione viene preso in considerazione solo l'effetto sul rumore da propulsione, ipotizzando una velocità costante. L'effetto della pendenza della strada sul rumore da propulsione è preso in considerazione mediante un termine di correzione ΔLWP,grad,m che è una funzione dell'inclinazione s (in %), della velocità del veicolo vm (in km/h) e della classe del veicolo m. Nel caso di un flusso di traffico bidirezionale, è necessario dividere il flusso in due componenti e correggerne una metà per la salita e l'altra metà per la discesa. Il termine di correzione è attribuito allo stesso modo a tutte le bande d'ottava:

La correzione ΔLWP,grad,m comprende implicitamente l'effetto dell'inclinazione sulla velocità.

Principi generali

Per i manti stradali con proprietà acustiche diverse da quelle del manto di riferimento, è necessario applicare un termine di correzione spettrale sia per il rumore di rotolamento sia per il rumore da propulsione. Il termine di correzione per l'effetto del manto stradale da applicare al rumore di rotolamento è il seguente:

I manti stradali assorbenti riducono il rumore da propulsione e quelli non assorbenti non lo aumentano.

Effetto dell'età sulle proprietà acustiche del manto stradale

Le proprietà acustiche dei manti stradali variano in base all'età e al livello di manutenzione e il rumore tende a diventare più forte con il passare del tempo. Nel presente metodo, i parametri relativi al manto stradale sono stabiliti in modo da essere rappresentativi delle prestazioni acustiche del tipo di manto stradale, considerando valori medi calcolati in base al suo ciclo di vita rappresentativo e ipotizzando una manutenzione adeguata.

Classificazione dei veicoli

Classificazione dei binari e della struttura di supporto

I binari esistenti possono differire a causa di numerosi elementi che contribuiscono a determinare le loro proprietà acustiche. I tipi di binari utilizzati nel presente metodo sono elencati nella tabella [2.3.b] qui di seguito. Alcuni elementi incidono in larga misura sulle proprietà acustiche, mentre altri hanno solo effetti secondari. In generale, gli elementi che influiscono maggiormente sul rumore ferroviario sono i seguenti: rugosità del fungo della rotaia, rigidità delle solette, base del binario, giunti di rotaia e raggio di curvatura del binario. In alternativa, è possibile definire le proprietà generali del binario, nel qual caso i due parametri acustici essenziali sono la rugosità del fungo della rotaia e il track decay rate (tasso di decadimento) secondo la norma ISO 3095, oltre al raggio di curvatura del binario. Un tratto di binario è definito come una parte di un singolo binario, su una linea ferroviaria, in una stazione o in un deposito ferroviario, sul quale le proprietà fisiche e i componenti di base non cambiano. La tabella [2.3.b] definisce un linguaggio comune per descrivere i tipi di binario che figurano nella banca dati delle sorgenti.

Numero e posizione delle sorgenti di rumore equivalenti

1. 1) Il rumore di rotolamento è causato dalla rugosità delle ruote e dei funghi della rotaia, attraverso tre vie di trasmissione alle superfici emittenti (rotaie, ruote e sovrastruttura). A tale rumore è attribuito il valore h = 0,5 m (superfici emittenti A) per rappresentare il contributo al rumore apportato dal binario, compresi gli effetti della superficie dei binari, soprattutto di quelli posati su traversa in cemento (conformemente alla parte di propagazione), dalle ruote e dalla sovrastruttura del veicolo (nei treni merci).

2. 2) Le altezze delle sorgenti equivalenti per il rumore di trazione vanno da 0,5 m (sorgente A) a 4,0 m (sorgente B), in base alla posizione fisica del componente interessato. Le sorgenti quali le trasmissioni a ingranaggi e i motori elettrici si trovano spesso a un'altezza all'asse di 0,5 m (sorgente A). Le feritoie di ventilazione e le uscite dell'aria di raffreddamento possono trovarsi a varie altezze; gli scappamenti dei motori sui veicoli a diesel si trovano spesso a un'altezza del tetto di 4,0 m (sorgente B). Le altre sorgenti di rumore di trazione come i ventilatori o i blocchi motore diesel possono trovarsi a un'altezza di 0,5 m (sorgente A) o di 4,0 m (sorgente B). Se l'altezza esatta della sorgente è intermedia rispetto alle altezze prese come modello, l'energia sonora è distribuita in modo proporzionale sulle altezze delle sorgenti adiacenti più vicine. Per questa ragione, il metodo prevede due altezze per le sorgenti: 0,5 m (sorgente A) e 4,0 m (sorgente B); la potenza sonora equivalente associata a ciascuna di esse è distribuita tra le due altezze in base alla configurazione specifica delle sorgenti sul tipo di unità.

3. 3) Gli effetti del rumore aerodinamico sono associati alla sorgente a 0,5 m (che rappresenta le protezioni e gli schermi, sorgente A) e alla sorgente a 4,0 m (che include nella modellizzazione tutte le attrezzature presenti sul tetto e il pantografo, sorgente B). La scelta di un'altezza di 4,0 m per gli effetti associati al pantografo rappresenta notoriamente un modello semplice e deve essere valutata con cautela se ci si prefigge l'obiettivo di scegliere un'altezza appropriata per la barriera antirumore.

4. 4) Il rumore d'impatto è associato alla sorgente a 0,5 m (sorgente A).

5. 5) Il rumore da stridio è associato alla sorgente a 0,5 m (sorgente A).

6. 6) Il rumore dei ponti è associato alla sorgente a 0,5 m (sorgente A).

Equazioni generali

Rumore di rotolamento

Il contributo del veicolo e il contributo del binario al rumore di rotolamento sono suddivisi in quattro elementi essenziali: rugosità della ruota, rugosità della rotaia, funzione di trasferimento del veicolo alle ruote e alla sovrastruttura (cassa del veicolo) e funzione di trasferimento del binario. La rugosità della ruota e la rugosità della rotaia sono la causa dell'eccitazione della vibrazione nel punto di contatto tra la rotaia e la ruota; le funzioni di trasferimento sono due funzioni empiriche o modellizzate che rappresentano l'intero fenomeno complesso della vibrazione meccanica e della generazione del suono sulle superfici della ruota, del binario, della traversa e della sottostruttura del binario. Tale suddivisione corrisponde a ciò che avviene nella realtà, ossia al fatto che la rugosità di un binario può provocare la vibrazione del binario ma anche quella della ruota e viceversa. L'esclusione di uno di questi quattro parametri impedirebbe di separare la classificazione dei binari da quella dei treni.

Rugosità della ruota e del binario

Il rumore di rotolamento è provocato principalmente dalla rugosità del binario e della ruota nell'intervallo di lunghezze d'onda compreso tra 5 e 500 mm.

Funzione di trasferimento del veicolo, del binario e della sovrastruttura

Si definiscono tre funzioni di trasferimento indipendenti dalla velocità, LH,TR,i LH,VEH,i e LH,VEH,SUP,i: la prima per ogni tratto di binario j-esimo e le altre due per ogni tipo di veicolo t-esimo. Tali funzioni mettono in relazione il livello di rugosità effettiva totale con la potenza sonora rispettivamente del binario, delle ruote e della sovrastruttura. Si tiene conto del contributo della sovrastruttura solo per i carri merci e quindi unicamente per il tipo di veicolo «o». Per quanto riguarda il rumore di rotolamento, pertanto, i contributi del binario e del veicolo sono descritti in modo completo da tali funzioni di trasferimento e dal livello di rugosità effettiva totale. Con la marcia al minimo è necessario escludere il rumore di rotolamento. Per quanto riguarda la potenza sonora per veicolo, il rumore di rotolamento è calcolato all'altezza all'asse utilizzando come dati di immissione il livello di rugosità effettiva totale LR,TOT,i come funzione della velocità del veicolo v, le funzioni di trasferimento del binario, del veicolo e della sovrastruttura LH,TR,i, LH,VEH,i e LH,VEH,SUP,i e il numero totale di assi Na: per h = 1:

È necessario utilizzare una velocità minima di 50 km/h (30 km/h solo per i tram e la metropolitana leggera) per determinare la rugosità effettiva totale e quindi la potenza sonora dei veicoli (tale velocità non influisce sul calcolo del flusso di traffico) per compensare l'errore potenziale introdotto dalla semplificazione della definizione del rumore di rotolamento, dalla definizione del rumore di frenata e dalla definizione del rumore d'impatto dovuto a incroci e scambi.

Rumore d'impatto (dovuto a incroci, scambi e giunti)

Il rumore d'impatto può essere causato da incroci, scambi e giunti di rotaia o punti specifici. La sua intensità può variare ed essere superiore a quella del rumore di rotolamento. Il rumore d'impatto deve essere preso in considerazione per i binari giuntati. La modellizzazione va evitata per il rumore d'impatto dovuto a scambi, incroci e giunti nei tratti di binario con una velocità inferiore a 50 km/h (30 km/h solo per i tram e la metropolitana leggera), dato che si utilizza la velocità minima di 50 km/h (30 km/h solo per i tram e la metropolitana leggera) per includere ulteriori effetti secondo la descrizione fornita nel capitolo sul rumore di rotolamento. La modellizzazione del rumore d'impatto deve essere evitata anche nelle condizioni di circolazione c = 2 (marcia al minimo). Il rumore d'impatto è incluso nel termine relativo al rumore di rotolamento aggiungendo (in termini energetici) un livello di rugosità d'impatto fittizio supplementare al livello di rugosità effettiva totale su ciascun tratto di binario j-esimo interessato da tale rumore. In tal caso è necessario utilizzare un nuovo LR,TOT + IMPACT,i al posto di LR,TOT,i, ottenendo quindi la seguente equazione:

dove LR,IMPACT–SINGLE,i è il livello di rugosità dell'impatto corrispondente a un singolo impatto e nl è la densità dei giunti. Il livello di rugosità dell'impatto predefinito corrisponde a una densità dei giunti nl = 0,01 m – 1, ossia un giunto ogni 100 m di binario. Nelle situazioni in cui il numero di giunti è diverso, è necessario procedere a un'approssimazione regolando la densità dei giunti nl. Va notato che nella modellizzazione della disposizione e della segmentazione dei binari occorre tenere conto della densità dei giunti della rotaia; in altre parole, potrebbe essere necessario considerare un segmento sorgente distinto per un tratto ferroviario con più giunti. Il valore LW,0 del contributo di binario, ruota/carrello e sovrastruttura sono incrementati per mezzo di LR,IMPACT,i in misura corrispondente a +/– 50 m prima e dopo il giunto della rotaia. In presenza di una serie di giunti, tale incremento è esteso a un valore compreso tra – 50 m prima del primo giunto e + 50 m dopo l'ultimo giunto. L'applicabilità di questi spettri di potenza sonora generalmente deve essere verificata sul posto. Per i binari giuntati bisogna utilizzare per nl un valore predefinito pari a 0,01.

Stridio

Lo stridio in curva è una sorgente di rumore speciale che riguarda unicamente le curve ed è pertanto circoscritto. Lo stridio in curva dipende generalmente dalla curvatura, dalle condizioni di attrito, dalla velocità del treno, dalla geometria e dalla dinamica binario-ruota. Poiché può essere significativo, è necessaria una descrizione adeguata. Nei punti in cui si produce stridio in curva, generalmente le curve e il cuore degli scambi ferroviari, occorre aggiungere alla potenza della sorgente adeguati spettri di potenza del rumore in eccesso. Il rumore in eccesso può essere specifico per ogni tipo di materiale rotabile, dal momento che alcuni tipi di ruote e di carrelli potrebbero essere molto meno soggetti allo stridio rispetto ad altri. Ove disponibili, è possibile usare misure del rumore in eccesso che tengano sufficientemente conto della natura stocastica dello stridio. Se non sono disponibili misure adeguate può essere adottato un approccio semplice, secondo il quale il rumore da stridio deve essere considerato aggiungendo agli spettri di potenza sonora del rumore di rotolamento per tutte le frequenze i valori di eccesso elencati di seguito.

dove ltrack è la lunghezza del binario lungo la curva e R è il raggio della curva. L’applicabilità di questi spettri di potenza sonora o valori di eccesso deve generalmente essere verificata sul posto, soprattutto per i tram e per i punti nei quali le curve o i cuori degli scambi sono oggetto di interventi contro lo stridio.

Rumore di trazione

Sebbene il rumore di trazione sia generalmente specifico per ciascuna condizione di transito particolare (velocità costante, decelerazione, accelerazione e marcia al minimo), le uniche due condizioni modellizzate sono la velocità costante (valida anche quando il treno decelera o quando accelera) e la marcia al minimo. L'intensità della sorgente modellizzata corrisponde unicamente alle condizioni di carico massimo, il che fa sì che la quantità LW,0,const,i sia uguale alla quantità LW,0,idling,i. Inoltre, LW,0,idling,i corrisponde al contributo di tutte le sorgenti fisiche di un dato veicolo attribuibili a una determinata altezza, come descritto al punto 2.3.1. LW,0,idling,i è espresso come sorgente di rumore statica in posizione di «minimo», per la durata della marcia al minimo, e deve essere utilizzato nella modellizzazione come sorgente puntiforme fissa, come spiegato nel capitolo successivo sul rumore industriale. Deve essere preso in considerazione solo se la durata della marcia al minimo è superiore a 0,5 ore. Queste quantità possono essere ottenute effettuando misurazioni per tutte le sorgenti in ciascuna condizione di transito oppure è possibile caratterizzare individualmente le sorgenti parziali, determinando la loro dipendenza dai parametri e la loro forza relativa. A tal fine, si possono effettuare misurazioni su un veicolo fermo, variando la velocità dell'albero dell'equipaggiamento di trazione, conformemente alla norma ISO 3095:2005. Se necessario, bisogna caratterizzare più sorgenti di rumore di trazione che potrebbero non dipendere in tutti i casi direttamente dalla velocità del treno:

Dal momento che ognuna di queste sorgenti può avere un comportamento diverso a seconda della condizione di funzionamento, il rumore di trazione deve essere specificato di conseguenza. L'intensità della sorgente è ottenuta mediante misurazioni effettuate in condizioni controllate. In generale, le locomotive tendono a presentare maggiori variazioni del carico, dato che il numero di veicoli trainati e quindi la potenza generata possono variare in misura significativa, mentre i treni a composizione bloccata come le unità a motore elettrico (EMU), le unità a motore diesel (DMU) e i treni ad alta velocità hanno un carico meglio definito. La potenza sonora della sorgente non è attribuita a priori in base all'altezza della fonte; la scelta dipende dal rumore specifico e dal veicolo valutato. La modellizzazione deve essere effettuata per la sorgente A (h = 1) e la sorgente B (h = 2).

Rumore aerodinamico

Il rumore aerodinamico è pertinente solo a velocità elevate, superiori a 200 km/h, e pertanto è opportuno verificare in primo luogo se sia effettivamente necessario ai fini dell'applicazione. Se la rugosità del rumore di rotolamento e le funzioni di trasferimento sono noti, può essere estrapolato a velocità superiori ed è possibile effettuare un confronto con i dati relativi all'alta velocità disponibili al fine di verificare se il rumore aerodinamico produce livelli acustici più elevati. Se la velocità dei treni su una rete è superiore a 200 km/h, ma non va oltre i 250 km/h, in alcuni casi potrebbe non essere necessario includere il rumore aerodinamico, a seconda della progettazione del veicolo. Il contributo del rumore aerodinamico è calcolato in funzione della velocità:

Direttività della sorgente

La direttività orizzontale ΔLW,dir,hor,i, espressa in dB, è data sul piano orizzontale e può essere considerata per impostazione predefinita un dipolo per il rotolamento, l'impatto (giunti di rotaia, ecc.), lo stridio, la frenata, le ventole e gli effetti aerodinamici, calcolato per ogni banda di frequenza i-esima con la seguente formula:

ΔLW,dir,ver,i = 0 per qualsiasi altro punto La direttività ΔLdir,ver,i non è considerata per la sorgente B (h = 2) per gli altri effetti, in quanto per queste sorgenti in questa posizione è ipotizzata l'omnidirezionalità.

Correzione per l’emissione strutturale (ponti e viadotti)

Se il tratto di binario si trova su un ponte, è necessario prendere in considerazione il rumore aggiuntivo generato dalla vibrazione del ponte conseguente all’eccitazione causata dalla presenza del treno. Il rumore provocato dal ponte è modellizzato come una sorgente aggiuntiva la cui potenza sonora per veicolo è data da

dove LH,bridge,i è la funzione di trasferimento del ponte. Il rumore provocato dal ponte LW,0,bridge,i rappresenta solo il suono irradiato dalla struttura del ponte. Il rumore di rotolamento di un veicolo sul ponte è calcolato secondo le funzioni da (2.3.8) a (2.3.10), scegliendo la funzione di trasferimento del binario che corrisponde al sistema di binari presente sul ponte. Le barriere ai lati del ponte non sono generalmente prese in considerazione.

Correzione per altre sorgenti di rumore correlate alle ferrovie

Possono essere presenti varie sorgenti di rumore associate al rumore ferroviario: depositi, zone di carico/scarico, stazioni, avvisi sonori, altoparlanti e così via. Tali sorgenti devono essere considerate sorgenti di rumore industriale (sorgenti di rumore fisse) e devono essere modellizzate, se necessario, seguendo le indicazioni fornite nel seguente capitolo sul rumore industriale.

Classificazione dei tipi di sorgente (puntiforme, lineare, areale)

Le sorgenti di rumore industriale possono avere le dimensioni più varie. Possono essere grandi impianti industriali oppure piccole sorgenti concentrate come utensili o macchine di dimensioni ridotte utilizzati in fabbrica. È pertanto necessario utilizzare una tecnica di modellizzazione appropriata per la sorgente specifica valutata. A seconda delle dimensioni e del modo in cui più sorgenti singole, tutte appartenenti allo stesso sito industriale, si estendono su un'area, esse possono essere modellizzate come sorgenti puntiformi, lineari o areali. In pratica, per calcolare l'effetto del rumore si utilizzano sempre sorgenti puntiformi, ma è possibile utilizzare più sorgenti puntiformi per rappresentare una sorgente veramente complessa, che solitamente si estende lungo una linea o occupa una superficie.

Numero e posizione delle sorgenti sonore equivalenti

Le sorgenti sonore reali sono modellizzate mediante sorgenti sonore equivalenti rappresentate da una o più sorgenti puntuali, in modo che la potenza sonora totale della sorgente reale corrisponda alla somma delle singole potenze sonore attribuite alle differenti sorgenti puntuali. Le regole generali da applicare per definire il numero di sorgenti puntuali da utilizzare sono le seguenti:

La posizione delle sorgenti sonore equivalenti non può essere fissa, dato il numero elevato di configurazioni che un sito industriale può avere. Solitamente si applicano le migliori pratiche.

Emissione di potenza sonora

Direttività della sorgente

La direttività della sorgente dipende fortemente dalla posizione della sorgente sonora equivalente in relazione alle superfici vicine. Poiché il metodo di propagazione tiene conto della riflessione della superficie vicina e del suo assorbimento acustico, è necessario considerare attentamente la posizione delle superfici vicine. In generale, si effettua sempre una distinzione tra i due casi riportati di seguito:

La direttività deve essere espressa nel calcolo come un fattore ΔLW,dir,xyz (x, y, z) da aggiungere alla potenza sonora per ottenere la giusta potenza sonora direzionale di una sorgente sonora di riferimento, quale osservata dalla propagazione sonora nella direzione data. Tale fattore può essere dato in funzione del vettore di direzione definito da (x,y,z) con x^2y^2z^21. Questa direttività può essere espressa anche mediante altri sistemi di coordinate, come i sistemi di coordinate angolari.

condizioni di propagazione per rifrazione verso il basso (gradiente verticale positivo della velocità effettiva del suono) dalla sorgente al ricettore;

condizioni atmosferiche omogenee (gradiente verticale nullo della velocità effettiva del suono) su tutta l'area di propagazione.

Segmentazione delle sorgenti

Le sorgenti reali sono descritte attraverso una serie di sorgenti puntiformi o, nel caso del traffico ferroviario o veicolare, attraverso linee sorgente incoerenti. Il metodo di propagazione presuppone che le sorgenti lineari o areali siano state in precedenza scomposte per essere rappresentate come una serie di sorgenti puntiformi equivalenti. Tale scomposizione può aver luogo al momento della preelaborazione dei dati relativi alle sorgenti o nel componente di individuazione del percorso (pathfinder) del software di calcolo. Il modo in cui tale operazione viene eseguita non rientra nell'ambito di applicazione della metodologia descritta nel presente allegato.

Percorsi di propagazione

Il metodo utilizza un modello geometrico costituito da una serie di superfici del suolo e degli ostacoli collegate. Viene definito un percorso di propagazione verticale su uno o più piani verticali rispetto al piano orizzontale. Per le traiettorie che includono riflessioni su superfici verticali non ortogonali al piano di incidenza, viene successivamente considerato un altro piano di incidenza che include la parte riflessa del percorso di propagazione. In questi casi, quando si utilizzano più piani verticali per descrivere l'intera traiettoria dalla sorgente al ricettore, i piani verticali vengono appiattiti, come un paravento cinese pieghevole.

Altezze significative rispetto al suolo

Le altezze equivalenti sono ottenute a partire dal piano medio del suolo tra la sorgente e il ricettore. Il suolo reale è sostituito da un piano fittizio che rappresenta il profilo medio del terreno.

L'altezza equivalente di un punto è la sua altezza ortogonale in relazione al piano medio del suolo. È possibile quindi definire l'altezza equivalente della sorgente zs e l'altezza equivalente del ricettore zr. La distanza tra la sorgente e il ricettore in proiezione al di sopra del piano medio del suolo è indicata con dp. Se l'altezza equivalente di un punto diventa negativa, ossia se il punto si trova al di sotto del piano medio del suolo, l'altezza viene considerata nulla e il punto equivalente è quindi identico alla sua eventuale immagine.

Calcolo del piano medio

Sul piano del percorso, la topografia (compresi il terreno, le collinette, i terrapieni e altri ostacoli artificiali, gli edifici, ecc.) può essere descritta mediante una serie ordinata di punti discreti (xk, Hk); k є {1,…,n}. Questa serie di punti definisce una polilinea o, il che è lo stesso, una sequenza di segmenti diritti Hk = akx + bk, x є [xk, xk + 1]; k є {1,…n}, dove:

Dove i segmenti con xk + 1 = xk sono ignorati al momento della valutazione dell'equazione 2.5.3.

Riflessioni dovute alle facciate degli edifici e ad altri ostacoli verticali

Il contributo delle riflessioni è preso in considerazione introducendo sorgenti immagine nel modo indicato di seguito.

Livello sonoro in condizioni favorevoli (LF) per un percorso (S,R)

Livello sonoro in condizioni omogenee (LH) per un percorso (S,R)

La procedura è esattamente identica a quella descritta per le condizioni favorevoli nella sezione precedente.

Approccio statistico nelle aree urbane per un percorso (S,R)

Nelle aree urbane è consentito anche un approccio statistico al calcolo della propagazione sonora dietro la prima fila di edifici, a condizione che il metodo utilizzato sia debitamente documentato, anche con informazioni pertinenti sulla qualità del metodo. Tale metodo può sostituire il calcolo di Aboundary,H e Aboundary,F con un'approssimazione dell'attenuazione totale per il percorso diretto e tutte le riflessioni. Il calcolo si basa sulla densità media degli edifici e l'altezza media di tutti gli edifici presenti nell'area.

Livello sonoro a lungo termine per un percorso (S,R)

Il livello sonoro «a lungo termine» lungo un percorso che inizia da una data sorgente puntiforme è ottenuto dalla somma logaritmica dell'energia sonora ponderata in condizioni omogenee e dell'energia sonora in condizioni favorevoli. Questi livelli sonori sono ponderati in base all'occorrenza media p delle condizioni favorevoli nella direzione del percorso (S,R):

NB: i valori dell'occorrenza per p sono espressi in percentuale. Di conseguenza, se il valore dell'occorrenza è pari all'82 %, nell'equazione (2.5.9) p sarà uguale a 0,82.

Livello sonoro a lungo termine nel punto R per tutti i percorsi

Il livello sonoro a lungo termine totale presso il ricettore per una banda di frequenza si ottiene sommando, in termini energetici, i contributi di tutti i percorsi N, tutti i tipi inclusi:

dove n è l'indice dei percorsi tra S e R. Di seguito viene descritto come tenere conto delle riflessioni mediante il ricorso a sorgenti immagine. La percentuale di occorrenze delle condizioni favorevoli nel caso di un percorso riflesso su un ostacolo verticale è ritenuta identica all'occorrenza del percorso diretto. Se S' è la sorgente immagine di S, l'occorrenza p' del percorso (S',R) è ritenuta uguale all'occorrenza p del percorso (Si,R).

Livello sonoro a lungo termine nel punto R in decibel A (dBA)

Il livello sonoro totale in decibel A (dBA) si ottiene sommando i livelli in ciascuna banda di frequenza:

Questo livello LAeq,LT è il risultato finale, ossia il livello di pressione sonora ponderata A a lungo termine nel punto ricettore in un determinato intervallo di tempo di riferimento (ad esempio, giorno, sera o notte o un periodo più breve del giorno, della sera o della notte).

Divergenza geometrica

L'attenuazione dovuta alla divergenza geometrica, Adiv, corrisponde a una riduzione del livello sonoro imputabile alla distanza di propagazione. Per una sorgente sonora puntiforme in campo libero, l'attenuazione in dB è data da:

dove d è la distanza inclinata diretta in 3D tra la sorgente e il ricettore.

Assorbimento atmosferico

L'attenuazione dovuta all'assorbimento atmosferico Aatm, espressa in dB, durante la propagazione su una distanza d è data dalla seguente equazione:

I valori del coefficiente αatm sono dati per una temperatura di 15 °C, un'umidità relativa del 70 % e una pressione atmosferica di 101325 Pa. Essi sono calcolati con le frequenze centrali esatte della banda di frequenza e sono conformi alla norma ISO 9613-1. Se sono disponibili i dati meteorologici, è necessario utilizzare la media meteorologica a lungo termine.

Effetto suolo

L'attenuazione dovuta all'effetto suolo è principalmente il risultato dell'interferenza tra il suono riflesso e il suono propagato direttamente dalla sorgente al ricettore. Essa è collegata direttamente all'assorbimento acustico del suolo al di sopra del quale si propaga l'onda sonora. Tuttavia, dipende anche in larga misura dalle condizioni atmosferiche presenti durante la propagazione, poiché la curvatura dei raggi modifica l'altezza del percorso al di sopra del suolo, rendendo più o meno significativi l'effetto suolo e la zona situata in prossimità della sorgente. Se la propagazione tra la sorgente e il ricettore è influenzata dalla presenza di ostacoli nel piano di propagazione, l'effetto suolo va calcolato separatamente per la sorgente e il ricettore. In questo caso, zs e zr fanno riferimento alla posizione della sorgente equivalente e/o del ricettore, come indicato più avanti nella descrizione del calcolo della diffrazione Adif.

Caratterizzazione acustica del suolo

Le proprietà di assorbimento acustico del suolo sono legate soprattutto alla sua porosità. Un suolo compatto è generalmente riflettente, mentre un suolo poroso è assorbente. Per esigenze operative di calcolo, l'assorbimento acustico di un suolo è rappresentato da un coefficiente adimensionale G, compreso tra 0 e 1. G è indipendente dalla frequenza. Nella tabella 2.5.a sono riportati i valori di G per il suolo in ambiente esterno. In generale, la media del coefficiente G su un percorso varia da 0 a 1.

Calcoli in condizioni omogenee

L'attenuazione dovuta all'effetto suolo in condizioni omogenee è calcolato con le seguenti equazioni: se Gpath ≠ 0

In presenza di diffrazione, fare riferimento alla sezione sulla diffrazione per le definizioni di Gw e Gm. se Gpath = 0: Aground,H = – 3 dB Il termine – 3(1 – Gm) tiene conto del fatto che, quando la sorgente e il ricettore sono lontani, la prima riflessione sul lato della sorgente non è più sulla piattaforma ma sul terreno naturale.

Calcolo in condizioni favorevoli

L'effetto suolo in condizioni favorevoli è calcolato con l'equazione Aground,H, a patto che vengano apportate le seguenti modifiche:

In presenza di diffrazione, vedere le definizioni riportate nella sezione successiva per Gw e Gm.

Diffrazione

Come regola generale, è necessario studiare la diffrazione nella parte superiore di ogni ostacolo situato sul percorso di propagazione. Se il percorso passa «sufficientemente in alto» al di sopra dello spigolo di diffrazione, è possibile porre Adif = 0 e calcolare una vista diretta, in particolare determinando Aground. In pratica, nel piano verticale unico che contiene sia la sorgente che il ricettore (un paravento cinese appiattito nel caso di un percorso che comprende riflessioni) sono considerate le specifiche seguenti: il raggio diretto dalla sorgente al ricettore è una linea retta in condizioni di propagazione omogenee e una linea curva (un arco il cui raggio dipende dalla lunghezza del raggio rettilineo) in condizioni di propagazione favorevoli. Se il raggio diretto non è bloccato, si cerca lo spigolo D che produce la maggiore differenza di lunghezza del percorso δ (il valore assoluto minore, poiché le differenze di lunghezza del percorso sono negative). La diffrazione è presa in considerazione se:

È questo il caso se δ è superiore a λ/4 – δ*, dove δ* è la differenza di lunghezza del percorso calcolata con lo stesso spigolo D ma relativa alla sorgente specchio S*, calcolata con il piano medio del suolo sul lato sorgente, e al ricettore specchio R*, calcolato con il piano medio del suolo sul lato ricettore. Per calcolare δ* sono presi in considerazione solo i punti S*, D e R*, ignorando eventuali altri spigoli che bloccano il percorso S* -> D -> R*. Ai fini delle considerazioni di cui sopra, la lunghezza d’onda λ è calcolata usando la frequenza centrale nominale e una velocità del suono di 340 m/s. Se sussistono le due condizioni elencate in precedenza lo spigolo D separa il lato sorgente dal lato ricettore, si calcolano due piani medi del suolo separati, e Adif è calcolato come descritto nel resto della presente sezione. In caso contrario per questo percorso non viene presa in considerazione alcuna attenuazione per diffrazione, si calcola un piano medio del suolo comune per il percorso S -> R, e Aground è calcolato senza diffrazione (Adif = 0 dB). Questa regola si applica sia in condizioni omogenee che in condizioni favorevoli. Se, per una determinata banda di frequenza, viene effettuato un calcolo secondo il procedimento di cui alla presente sezione, si pone Aground pari a 0 dB nel calcolo dell'attenuazione totale. L'effetto suolo è preso in considerazione direttamente nell'equazione generale per il calcolo della diffrazione. Le equazioni proposte nel presente documento sono utilizzate per trattare la diffrazione su schermi sottili, schermi spessi, edifici, rilevati sia naturali che artificiali e anche sugli spigoli di banchine, trincee e viadotti. In presenza di vari ostacoli che generano diffrazione sul percorso di propagazione, essi sono trattati come una diffrazione multipla applicando il procedimento descritto nella sezione sottostante dedicata al calcolo della differenza di percorso. Le procedure qui illustrate sono utilizzate per calcolare le attenuazioni sia in condizioni omogenee che favorevoli. L'effetto della curvatura dei raggi è preso in considerazione ai fini del calcolo della differenza di percorso e per calcolare gli effetti del suolo prima e dopo la diffrazione.

Principi generali

La figura 2.5.c illustra il metodo generale di calcolo dell'attenuazione dovuta a diffrazione. Il metodo si basa sulla scomposizione del percorso di propagazione in due parti: il percorso «lato sorgente», tra la sorgente e il punto di diffrazione, e il percorso «lato ricettore» tra il punto di diffrazione e il ricettore. Si calcolano i seguenti:

L'irregolarità del suolo tra la sorgente e il punto di diffrazione, e fra il punto di diffrazione e il ricettore, è presa in considerazione mediante altezze equivalenti calcolate in relazione al piano medio del suolo, lato sorgente in primis e poi lato ricettore (due piani medi del suolo), secondo il metodo descritto nella sottosezione concernente le altezze notevoli al di sopra del suolo.

Diffrazione pura

Per la diffrazione pura, senza alcun effetto suolo, l'attenuazione è data da:

Calcolo della differenza di percorso

La differenza di percorso, δ, è calcolata su un piano verticale contenente la sorgente e il ricettore. Si tratta di un'approssimazione in relazione al principio di Fermat. L'approssimazione è applicabile nei casi in appresso (linee sorgente). La differenza di percorso, δ, è calcolata come indicato nelle figure seguenti, che si basano sulle situazioni incontrate.

Condizioni omogenee

Condizioni favorevoli

Calcolo dell'attenuazione Adif

Per calcolare l'attenuazione dovuta a diffrazione, tenendo conto degli effetti del suolo sul lato sorgente e sul lato ricettore, vengono utilizzate le seguenti formule:

Calcolo del termine Δground(S,O)

Nei casi particolari nei quali la sorgente si trova al di sotto del piano medio del suolo: Δdif(S,R) = Δdif(S’,R) e Δground(S,O) = Aground(S,O)

Calcolo del termine Δground(O,R)

Nei casi particolari nei quali il ricettore si trova al di sotto del piano medio del suolo: Δdif(S,R’) = Δdif(S,R) e Δground(O,R) = Aground(O,R).

Scenari di spigoli verticali

È possibile utilizzare l’equazione (2.5.21) per calcolare le diffrazioni sugli spigoli verticali (diffrazioni laterali) in caso di rumori generati da attività industriali. Per fare ciò, si pone Adif = Δdif(S,R) e si mantiene il termine Aground. Inoltre, Aatm e Aground sono calcolati a partire dalla lunghezza totale del percorso di propagazione. Adiv continua a essere calcolato a partire dalla distanza diretta d. Le equazioni (2.5.8) e (2.5.6) diventano, rispettivamente:

Se sussistono tutte queste condizioni, sono presi in considerazione fino a due percorsi di propagazione diffranti lateralmente in aggiunta al percorso di propagazione diffranto nel piano verticale che contiene la sorgente e il ricettore. Il piano laterale è definito come il piano che è perpendicolare al piano verticale e contiene anch’esso la sorgente e il ricettore. Le zone di intersezione con il piano laterale sono costruite a partire da tutti gli ostacoli penetrati dal raggio diretto tra la sorgente e il ricettore. Nel piano laterale la connessione convessa più corta tra sorgente e ricevitore, composta da segmenti rettilinei e comprendente dette zone di intersezione, definisce gli spigoli verticali che sono presi in considerazione al momento di costruire il percorso di propagazione diffranto lateralmente. Per calcolare l’attenuazione per effetto del suolo per un percorso di propagazione diffranto lateralmente è necessario calcolare il piano medio del suolo tra la sorgente e il ricettore, tenendo conto del profilo del suolo che si trova al di sotto del percorso di propagazione lungo l’asse verticale. Se, nella proiezione su un piano orizzontale, un percorso di propagazione laterale interseca la proiezione di un edificio, se ne tiene conto nel calcolo di Gpath (generalmente con G = 0) e nel calcolo del piano medio del suolo con l’altezza verticale dell’edificio.

Riflessioni sugli ostacoli verticali

Termini

Simboli:

Indici

Precisione dei valori in entrata

Tutti i valori in entrata che incidono sul livello di emissione di una sorgente, compresa la posizione della sorgente stessa, devono essere determinati con una precisione corrispondente almeno a un'incertezza pari a ± 2dB(A) nel livello di emissione della sorgente (lasciando invariati tutti gli altri parametri).

Utilizzo di valori predefiniti

Nell'applicazione del metodo, i dati in entrata devono riflettere l'utilizzo effettivo. In generale, non bisogna ricorrere a ipotesi o valori in entrata predefiniti. In particolare, per derivare le traiettorie di volo si devono usare i dati radar ogniqualvolta esistano e siano di sufficiente qualità. Per modellizzare le rotte sono ad esempio accettabili ipotesi e valori in entrata predefiniti invece di traiettorie di volo definite a partire da dati radar, se la raccolta di dati reali implica costi eccessivamente elevati.

Qualità del software utilizzato per i calcoli

Il software utilizzato per eseguire i calcoli deve essere conforme ai metodi descritti nel presente documento e tale conformità va dimostrata mediante la certificazione dei risultati con procedure di collaudo.

Figura 2.7.a Processo di generazione delle curve isolivello

Dati aeroportuali generali

Dati sulle piste

Per ogni pista:

Dati relativi alle tracce al suolo

Le tracce al suolo degli aeromobili sono definite da una serie di coordinate a livello del piano del suolo (orizzontale). La fonte dei dati relativi alle tracce al suolo dipende dalla disponibilità di dati radar pertinenti. Qualora siano disponibili è possibile stabilire, attraverso la loro analisi statistica, una traccia centrale affidabile e sottotracce (disperse) associate e adattate. In caso contrario, le tracce centrali vengono generalmente stabilite a partire da informazioni procedurali appropriate, ricorrendo ad esempio a procedure strumentali standard di partenza contenute in pubblicazioni AIP. Tale descrizione convenzionale comprende le informazioni seguenti:

Dati sul traffico aereo

I dati sul traffico aereo comprendono

La maggior parte dei descrittori di rumore richiedono che gli eventi (cioè i movimenti degli aeromobili) siano definiti come valori medi giornalieri durante determinati periodi della giornata (per esempio: periodo diurno, serale e notturno) — cfr. sezioni da 2.7.23 a 2.7.25.

Dati topografici

Il terreno intorno alla maggior parte degli aeroporti è relativamente piatto. Tuttavia, ciò non è sempre vero e a volte può essere necessario tener conto di variazioni nell'elevazione del terreno rispetto all'elevazione di riferimento dell'aeroporto. L'effetto dell'elevazione del terreno può essere particolarmente importante in prossimità delle tracce di avvicinamento, quando l'aeromobile opera ad altitudini relativamente basse. Normalmente, i dati sull'elevazione del terreno sono forniti come un insieme di coordinate (x, y, z) per una griglia rettangolare con maglie di una determinata dimensione. Tuttavia, i parametri della griglia relativa all'elevazione saranno con tutta probabilità diversi da quelli della griglia utilizzata per il calcolo del rumore; in tal caso, è possibile ricorrere a un'interpolazione lineare per stimare le coordinate z appropriate di quest'ultima. Un'analisi esaustiva degli effetti di un suolo con nette variazioni di livello sulla propagazione del suono è materia complessa che trascende l'ambito di applicazione del presente metodo. Variazioni moderate del livello possono essere contabilizzate considerando il suolo come «pseudo-livellato», vale a dire innalzando o abbassando il livello del piano del suolo fino all'elevazione locale del suolo (rispetto al piano del suolo di riferimento) in ciascun punto ricettore (cfr. sezione 2.7.4).

Condizioni di riferimento

I dati internazionali sul rumore e sulle prestazioni degli aeromobili (ANP, aircraft noise and performance) vengono normalizzati in funzione delle condizioni di riferimento ampiamente utilizzate per gli studi sul rumore negli aeroporti (cfr. appendice D).

Dati radar

Sebbene i registratori dei dati di volo degli aeromobili possano fornire dati di qualità elevata, è difficile ottenerli a fini di modellizzazione del rumore; è quindi opportuno considerare i dati radar come la fonte più facilmente accessibile per derivare informazioni sulle effettive traiettorie di volo negli aeroporti¹². Dato che questi dati sono normalmente disponibili grazie ai sistemi di monitoraggio delle traiettorie di volo e del rumore degli aeromobili, essi vengono ormai utilizzati sempre più spesso ai fini della modellizzazione del rumore. I radar di sorveglianza secondari presentano la traiettoria di volo di un aeromobile sotto forma di sequenza di coordinate di punti a intervalli equivalenti al periodo di rotazione del radar, in genere circa 4 secondi. La posizione dell'aeromobile rispetto al suolo è determinata in coordinate polari — distanza angolare e azimut — provenienti dal segnale radar riflesso (benché il sistema di monitoraggio le trasformi normalmente in coordinate cartesiane); la sua altezza¹³ è misurata dall'altimetro del velivolo stesso e trasmessa al computer ATC (per il controllo del traffico aereo) mediante un trasponder attivato dal radar. Tuttavia, a causa di interferenze radioelettriche e di una risoluzione limitata dei dati, si registrano errori di posizione inerenti significativi (anche se privi di conseguenze per il controllo del traffico aereo). Pertanto, se è richiesta la traiettoria di volo di uno specifico movimento dell'aeromobile, è necessario affinare i dati ricorrendo a un'interpolazione appropriata della curva. Tuttavia, ai fini della modellizzazione del rumore, di solito viene richiesta una descrizione statistica di una fascia di traiettorie di volo; ad esempio, per tutti gli spostamenti su una rotta o soltanto per quelli di un tipo specifico di aeromobile. Qui, gli errori di misurazione associati alle statistiche corrispondenti possono essere resi minimi grazie ai processi di calcolo dei valori medi.

Fasi della procedura

In molti casi non è possibile modellizzare le traiettorie di volo sulla base dei dati radar, perché non sono disponibili le risorse necessarie oppure perché si tratta di uno scenario futuro per il quale non esistono dati radar pertinenti. In assenza di dati radar, o quando il loro uso non è appropriato, è necessario stimare le traiettorie di volo sulla base degli orientamenti operativi, ad esempio le istruzioni impartite al personale di volo attraverso le AIP o i manuali operativi dell'aeromobile — denominati in questa sede fasi della procedura. Ove necessario, è opportuno chiedere consiglio sull'interpretazione di questi materiali alle autorità di controllo del traffico aereo e agli operatori aerei.

Il sistema locale delle coordinate

Il sistema locale delle coordinate (x,y,z) è un sistema cartesiano la cui origine (0,0,0) è il punto di riferimento dell'aeroporto (XARP,YARP,ZARP), dove ZARP rappresenta l'altitudine di riferimento dell'aeroporto e z = 0 definisce il piano nominale del suolo sul quale vengono generalmente calcolate le curve isolivello. La rotta dell'aeromobile, ξ, sull'asse xy, è misurata in senso orario dal nord magnetico (cfr. figura 2.7.b). Tutti i punti di osservazione, la griglia di calcolo di base e i punti delle curve isolivello sono espressi secondo le coordinate locali¹⁴.

Il sistema della coordinata fissa della traccia al suolo

Si tratta della coordinata specifica per ciascuna traccia al suolo e rappresenta la distanza s misurata lungo la traccia nella direzione di volo. Per le tracce in partenza, s viene misurata dall'inizio del rullaggio; per quelle in avvicinamento, viene misurata dalla soglia pista: per questa ragione, s ha valore negativo nelle zone

I parametri operativi di volo, quali l'altezza, la velocità e il regime del motore sono espressi come funzioni di s.

Il sistema di coordinate dell'aeromobile

Il sistema di coordinate cartesiane fisse dell'aeromobile (x′,y′,z′) trova origine nella posizione reale dell'aeromobile. Il sistema degli assi è definito dall'angolo di salita, γ, dalla direzione di volo, ξ, e dall'angolo di inclinazione laterale, ε (cfr. figura 2.7.c).

Prendere in considerazione la topografia

Nei casi in cui è necessario prendere in considerazione la topografia (cfr. sezione 2.7.6), la coordinata dell'altezza dell'aeromobile, z, deve essere sostituita da z′ = z – zo (dove zo è la coordinata z del punto di osservazione O) nella stima della distanza di propagazione d. La figura 2.7.d illustra la geometria tra aeromobile e punto di osservazione. Andare alle sezioni da 2.7.14 a 2.7.19¹⁵ per le definizioni di d e .

Tracce centrali

La traccia centrale definisce il centro della fascia di tracce seguite da un aeromobile che utilizza un particolare itinerario. Ai fini della modellizzazione del rumore degli aeromobili la traccia centrale è definita sulla base (i) dei dati operativi obbligatori quali le istruzioni date ai piloti nelle pubblicazioni AIP, oppure (ii) dell'analisi statistica dei dati radar come illustrato nella sezione 2.7.9 (quando essi siano disponibili e adeguati alle necessità dello studio di modellizzazione). È di solito abbastanza semplice definire la traccia a partire dalle istruzioni operative, tenendo conto che queste ultime raccomandano una sequenza di tratte che possono essere anche tratti rettilinei (definiti da lunghezza e rotta), oppure archi circolari (definiti da rateo di virata e cambio di rotta); cfr. illustrazione alla figura 2.7.e.

Profilo di volo

I parametri che descrivono ciascun segmento di profilo di volo all’inizio (suffisso 1) e alla fine (suffisso 2) del segmento sono:

NB: si presuppone che z e ε varino in modo lineare con la distanza e che V e P invece varino in modo lineare con il tempo (vale a dire accelerazione costante²⁰). Quando si mettono a confronto i segmenti di profilo di volo con i dati radar (analisi della traiettoria di volo), tutte le distanze, le altezze, le velocità e gli angoli di inclinazione laterale all’estremità sono ricavati direttamente dai dati; solo i regimi del motore devono essere calcolati utilizzando le equazioni relative alle prestazioni. Poiché anche le coordinate della traccia al suolo e del profilo di volo possono essere adeguatamente confrontate, si tratta in genere di un processo piuttosto semplice.

Rullaggio a terra in fase di decollo

In fase di decollo, quando un aeromobile accelera tra il punto di rilascio dei freni (altrimenti detto «inizio del rullaggio», SOR) e il punto di decollo, la velocità cambia in modo considerevole su una distanza compresa tra 1500 m e 2500 m, passando da 0 m/s a circa 80 e 100 m/s. Il rullaggio in fase di decollo è quindi suddiviso in segmenti di lunghezza variabile, lungo i quali la velocità dell’aeromobile varia con un incremento specifico ΔV non superiore a 10 m/s (circa 20 kt). Benché durante il rullaggio in fase di decollo l’accelerazione subisca variazioni, in questo contesto è adeguato presupporre che essa rimanga costante. In questo caso, nella fase di decollo, V1 è la velocità iniziale, V2 è la velocità di decollo, nTO è il numero di segmenti di decollo e sTO è la distanza di decollo equivalente. Per una distanza di decollo equivalente sTO (cfr. appendice B) e una velocità di decollo V1 e una velocità di decollo VTO, il numero nTO di segmenti per il rullaggio a terra è:

In tal caso, nella fase di decollo, V1 è la velocità iniziale Vinit, V2 è la velocità di decollo VTO, n è il numero di segmenti di decollo nTO, s è la distanza di decollo equivalente sTO e sk è la lunghezza sTO,k del segmento k (1 [simbolo] k [simbolo] n).

Rullaggio a terra dopo l’atterraggio

Benché il rullaggio a terra dopo l’atterraggio costituisca il processo inverso rispetto al rullaggio a terra in fase di decollo, particolare attenzione deve essere prestata ai seguenti aspetti:

Diversamente dalla distanza di rullaggio in fase di decollo, che è ricavata dai parametri di prestazione dell’aeromobile, la distanza di arresto sstop (vale a dire la distanza tra il punto di contatto con la pista e il punto in cui l’aeromobile lascia la pista) non è esclusivamente specifica all’aeromobile. Per quanto la distanza minima di arresto possa essere stimata sulla base della massa e delle prestazioni dell’aeromobile (e dell’inversione di spinta disponibile), la distanza di arresto effettiva dipende anche dall’ubicazione delle piste di rullaggio, dalla situazione del traffico e dai regolamenti specifici dell’aeroporto in materia di inversione di spinta. L’uso dell’inversione di spinta non costituisce una procedura standard: è utilizzata esclusivamente quando la decelerazione necessaria non può essere ottenuta utilizzando i freni ruota. (L’inversione di spinta può essere estremamente fastidiosa in quanto un rapido cambiamento del regime del motore dal regime minimo a quello di inversione produce un rumore forte e improvviso.) Tuttavia, poiché la maggior parte delle piste è utilizzata sia per il decollo che per l’atterraggio, l’inversione di spinta produce un effetto molto ridotto sulle curve isolivello, in quanto l’energia sonora totale generata in prossimità della pista è dominata dal rumore prodotto dalle operazioni di decollo. Il contributo dell’inversione di spinta alle curve isolivello può essere significativo soltanto quando l’uso di una pista è limitato alle operazioni di atterraggio. Dal punto di vista fisico il rumore prodotto dall’inversione di spinta è un processo molto complesso ma, dato il suo impatto relativamente ridotto sulle curve isolivello, può essere modellizzato in modo semplice, tenendo conto del rapido cambiamento del regime del motore mediante un’adeguata segmentazione. È chiaro che la modellizzazione del rullaggio a terra dopo l’atterraggio è meno semplice della modellizzazione del rumore prodotto durante il rullaggio in fase di decollo. Per un uso generale, quando non siano disponibili informazioni dettagliate, si raccomandano le seguenti ipotesi di modellizzazione semplificate (cfr. figura 2.7.h.1). L’aeromobile attraversa la soglia pista (la cui coordinata è s = 0 lungo la traccia di avvicinamento a terra) a un’altitudine di 50 piedi, quindi continua a seguire il sentiero di discesa fino a toccare la pista. Con un sentiero di discesa inclinato di 3°, il punto di contatto è 291 m oltre la soglia pista (come illustrato nella figura 2.7.h.1). L’aeromobile è quindi decelerato su una distanza di arresto sstop — i cui valori specifici relativi all’aeromobile figurano nella base di dati ANP — a partire dalla velocità dell’avvicinamento finale Vfinal fino a 15 m/s. A causa delle rapide variazioni di velocità all’interno di questo segmento, esso dovrebbe essere diviso in sottosegmenti nella stessa maniera applicata al rullaggio a terra in fase di decollo (o ai segmenti corrispondenti a fasi di volo contraddistinti da rapide variazioni di velocità), utilizzando l’equazione generalizzata 2.7.13 (poiché la velocità di rullaggio (taxi-in) è diversa da 0). Il regime del motore passa dal regime di avvicinamento finale al momento del contatto a un regime di inversione di spinta Prev su una distanza di 0,1•sstop, quindi diminuisce al 10 % del regime massimo disponibile sul rimanente 90 % della distanza di arresto. Fino al termine della pista (a s = -sRWY) la velocità dell’aeromobile rimane costante. Le curve NPD per l’inversione di spinta non sono al momento incluse nella base di dati ANP e pertanto, al fine di modellizzare questo effetto, è necessario basarsi sulle curve convenzionali. Di norma l’effetto del regime di inversione di spinta Prev è pari a circa il 20 % del pieno regime; pertanto si raccomanda di utilizzare questo valore in assenza di informazioni operative. Tuttavia, poiché a un dato regime l’inversione di spinta tende a generare un rumore significativamente superiore a quello della spinta propulsiva, una ponderazione ΔL viene applicata al livello dell’evento derivato dai dati NPD, che aumenta da 0 a un valore ΔLrev (5 dB è il valore raccomandato in via provvisoria²¹) per 0,1•sstop, e che diminuisce quindi in modo lineare fino a 0 sulla distanza di arresto rimanente.

Segmentazione dei segmenti di salita iniziale e di avvicinamento finale

La geometria segmento-ricettore subisce rapidi cambiamenti lungo i segmenti corrispondenti a fasi di volo di salita iniziale e di avvicinamento finale, in particolare in relazione a punti di osservazione al lato della traccia di volo, in cui anche l’angolo di elevazione (angolo beta) cambia rapidamente via via che l’aeromobile percorre questi segmenti iniziali/finali. I confronti con i calcoli relativi a segmenti molto piccoli indicano che, usando un singolo segmento corrispondente a una fase di volo di salita o di avvicinamento (o un numero limitato di tali segmenti) al di sotto di una data altezza (in relazione alla pista), si ottiene per le metriche integrate un’approssimazione del rumore molto poco accurata ai lati della traccia di volo. Ciò è dovuto al fatto che a ciascun segmento viene applicato un solo adeguamento di attenuazione laterale, corrispondente a un solo valore specifico per segmento dell’angolo di elevazione, mentre il rapido cambiamento di questo parametro produce variazioni significative dell’effetto di attenuazione laterale lungo ciascun segmento. La precisione dei calcoli migliora grazie alla sottosegmentazione dei segmenti corrispondenti alle fasi di volo di salita iniziale e di avvicinamento finale. Il numero e la lunghezza dei sottosegmenti determina la granularità della variazione dell’attenuazione laterale che sarà considerata. Registrando l’espressione dell’attenuazione laterale totale per gli aeromobili con propulsori montati nella fusoliera, si può constatare che per una variazione limitata dell’attenuazione laterale pari a 1,5 dB per sottosegmento, i segmenti corrispondenti a fasi di volo di salita e avvicinamento situati a meno di 1289,6 m (4231 ft) di altezza al di sopra della pista dovrebbero essere divisi in sottosegmenti basati sulla serie di valori di altezza indicati di seguito:

(si noti che in questo caso k = 1 poiché si tratta di un segmento di salita iniziale) Quindi z1 sarà pari a 17,2 m e z2 sarà pari a 37,8 m, ecc.

Segmentazione dei segmenti corrispondenti a fasi di volo

Nel caso dei segmenti corrispondenti a fasi di volo, laddove si registri una significativa variazione di velocità lungo un segmento, quest’ultimo viene suddiviso con le stesse modalità adottate nel caso del rullaggio a terra, vale a dire:

dove V1 e V2 sono rispettivamente le velocità all’inizio e alla fine del segmento. I corrispondenti parametri del sottosegmento sono calcolati in modo analogo a quelli del rullaggio a terra in fase di decollo, usando le equazioni da 2.7.9 a 2.7.11.

Traccia al suolo

Una traccia al suolo, sia essa una traccia centrale o una sottotraccia dispersa, è definita da una serie di coordinate (x,y) sul piano del suolo (ottenute ad esempio dalle informazioni radar) o da una sequenza di comandi della guida vettoriale che descrivono segmenti rettilinei e archi circolari (virate di raggio r definito e cambio di rotta Δξ). Ai fini di modellizzazione della segmentazione un arco è rappresentato da una sequenza di segmenti rettilinei fissati a sottoarchi. Benché tali segmenti non figurino esplicitamente nei segmenti di traccia al suolo, l’inclinazione laterale di un aeromobile durante le virate ne influenza la definizione. L’appendice B4 illustra le modalità per calcolare gli angoli di inclinazione laterale durante una virata uniforme ma è ovvio che tali angoli non sono in realtà applicati o rimossi istantaneamente. Non vi è alcuna prescrizione su come gestire le transizioni tra volo rettilineo e virata o tra una virata e un’altra immediatamente sequenziale. Di norma i dettagli, la cui valutazione è lasciata all’utilizzatore (cfr. punto 2.7.11), hanno con ogni probabilità un effetto trascurabile sulle curve isolivello finali; la cosa essenziale è invece evitare brusche discontinuità alla fine delle virate, cosa che può essere conseguita facilmente, ad esempio inserendo brevi segmenti di transizione durante i quali l’angolo di inclinazione laterale varia in modo lineare con la distanza. Solo nel caso particolare in cui è probabile che una virata specifica abbia un effetto dominante sulle curve isolivello finali sarà necessario definire in modo più realistico le dinamiche della transizione, mettere in relazione l’angolo di inclinazione laterale a un particolare tipo di aeromobile e adottare adeguate velocità di rollio. In questo contesto è sufficiente indicare che i sottoarchi finali Δξtrans di ogni virata sono conformi ai requisiti di variazione dell’angolo di inclinazione laterale. Il resto dell’arco con il cambiamento di traiettoria di Δξ - 2·Δξtrans gradi è diviso in nsub sottoarchi sulla base della seguente formula:

Adeguamenti della segmentazione dei segmenti corrispondenti a fasi di volo

Una volta che i segmenti della traiettoria di volo tridimensionale sono stati derivati secondo la procedura descritta al punto 2.7.13, potrebbero essere necessari ulteriori adeguamenti della segmentazione per rimuovere i punti della traiettoria di volo troppo vicini tra loro. Quando punti adiacenti si trovano a una distanza pari o inferiore a 10 metri l’uno dall’altro, e non vi è variazione delle relative velocità e spinta, uno dei punti dovrebbe essere eliminato.

dove t0 indica un tempo di riferimento. L'intervallo di integrazione [t1,t2] è scelto al fine di garantire che siano presi in conto (quasi) tutti i suoni significativi prodotti nell'evento. Molto spesso i limiti t1 e t2 sono scelti per coprire il periodo in cui il livello L(t) è uguale o inferiore a 10 dB di Lmax. questo periodo è noto come tempo «con diminuzione limitata a 10 dB» («10-dB down»). I livelli di esposizione al suono (rumore) repertoriati nella banca dati ANP sono valori «con diminuzione limitata a 10-dB»²¹.

Ai fini della modellizzazione delle curve isolivello degli aeromobili, la principale applicazione dell'equazione 2.7.17 è la metrica standard Sound Exposure Level (livello di esposizione al suono) LAE (acronimo SEL):

Se, a qualsiasi regime del motore, di e di+1 sono distanze per le quali sono repertoriati dati sul rumore, il livello di rumore L(d) per una distanza intermedia d, compresa tra di e di+1, è dato da:

Utilizzando le equazioni (2.7.19) e (2.7.20), si può ottenere un livello di rumore L(P,d) per qualsiasi regime del motore P e qualsiasi distanza d che figurano all’interno della base di dati NPD.

Per distanze d non comprese nella base di dati NPD viene utilizzata l’equazione 2.7.20 per estrapolare dai due ultimi valori, vale a dire da L(d1) e L(d2) per distanze minori di quelle contemplate o da L(dI-1) e L(dI) per distanze maggiori, dove I è il numero totale di punti NPD sulla curva. Pertanto:

distanze minori

distanze maggiori

Poiché, a brevi distanze d, i livelli di rumore tendono a crescere molto rapidamente di pari passo con la diminuzione della distanza di propagazione, si raccomanda di imporre per d un limite inferiore (30 metri), vale a dire d = max(d, 30 m).

Adeguamento dei dati standard NPD in funzione dell’impedenza

I dati NPD contenuti nella base di dati ANP sono normalizzati in funzione di condizioni atmosferiche di riferimento (temperatura di 25 °C e pressione di 101,325 kPa). Prima di utilizzare il metodo di interpolazione/estrapolazione sopra descritto, è necessario applicare ai dati NPD standard un adeguamento in funzione dell’impedenza acustica.

L’impedenza acustica è collegata alla propagazione di onde sonore in un mezzo acustico e viene definita come il prodotto della densità dell’aria per la velocità del suono. Per una data intensità sonora (potenza per unità di superficie) percepita a una distanza specifica dalla fonte, la pressione sonora associata (utilizzata per definire le metriche SEL e LAmax) dipende dall’impedenza acustica dell’aria nel punto di misurazione. È una funzione della temperatura e della pressione atmosferica (e, indirettamente, dell’altitudine). Vi è pertanto la necessità di adeguare i dati standard NPD della base di dati ANP per tenere conto delle effettive condizioni di temperatura e pressione al punto ricettore, che sono generalmente differenti dalle condizioni normalizzate dei dati ANP.

L’adeguamento in funzione dell’impedenza da applicare ai livelli standard NPD è espresso come segue:

dove:

L’impedenza ρ·c è calcolata come segue:

Livello di un evento associato a un segmento Lseg

I valori del segmento sono determinati applicando adeguamenti ai valori del livello di riferimento (traiettoria infinita) ricavati dai dati NPD. Il livello massimo di rumore di un segmento di traiettoria di volo Lmax,seg può essere espresso generalmente come

Il trattamento specifico del rullaggio a terra è descritto nella sezione 2.7.19 La sezione che segue descrive il calcolo dei livelli di rumore del segmento.

Livello di rumore dell'evento L del movimento di un aeromobile

Il livello massimo Lmax è semplicemente il più elevato dei valori del segmento Lmax,seg (cfr. le equazioni 2.7.25 e 2.7.27)

La somma viene effettuata fase per fase per tutti i segmenti della traiettoria di volo. La parte rimanente del presente capitolo prende in esame la determinazione dei livelli di rumore associati ai segmenti Lmax,seg e LE,seg.

Parametri geometrici

Le figure da 2.7.j a 2.7.l mostrano le geometrie fonte-ricettore quando il punto di osservazione O è a) dietro, b) lungo e c) davanti al segmento S1S2 dove la direzione del volo è da S1 a S2. Nei diagrammi

Il segmento della traiettoria di volo è rappresentato da una linea continua in grassetto. La linea tratteggiata rappresenta l'estensione della traiettoria di volo che si estende all'infinito in entrambe le direzioni. Nel caso dei segmenti corrispondenti a fasi di volo, dove la metrica dell'evento è un livello di esposizione LE, il parametro NPD della distanza d è la distanza dp che intercorre tra Sp e il punto di osservazione, detta distanza obliqua minima [ovvero la distanza perpendicolare dal punto di osservazione al segmento o alla sua estensione, in altri termini alla traiettoria di volo infinita (ipotetica) di cui il segmento è considerato parte]. Tuttavia, per metriche del livello di esposizione in cui i punti di osservazione si trovino dietro i segmenti di terra durante il rullaggio in fase di decollo e per i punti di osservazione che si trovano davanti ai segmenti di terra durante il rullaggio successivo all'atterraggio, il parametro NPD della distanza d diventa la distanza ds, la distanza più breve tra il punto di osservazione e il segmento (ovvero la stessa distanza utilizzata per le metriche del livello massimo). Per le metriche del livello massimo il parametro NPD della distanza d è ds, la distanza più breve tra il punto di osservazione e il segmento.

Regime P del segmento

I dati NPD descrivono il rumore prodotto da un aeromobile in volo rettilineo costante su una traiettoria di volo infinita, vale a dire a regime del motore P costante. La metodologia raccomandata suddivide le effettive traiettorie di volo, lungo le quali si registrano variazioni di velocità e direzione, in un numero di segmenti finiti, ciascuno dei quali è considerato parte di una traiettoria di volo uniforme e infinita per la quale sono utilizzabili i dati NPD. Tuttavia la metodologia contempla variazioni di regime lungo un segmento che si producono in modo quadratico in rapporto alla distanza, da P1 all’inizio del segmento a P2 alla fine dello stesso. È pertanto necessario definire un valore equivalente stabile P per il segmento, che viene assunto come il valore registrato nel punto del segmento più vicino al punto di osservazione. Se il punto di osservazione si trova lungo il segmento (figura 2.7.k) tale valore è ottenuto per interpolazione, come rappresentato dall’equazione 2.7.8, tra i valori finali, vale a dire:

Se il punto di osservazione si trova davanti o dietro al segmento, tale valore è quello all’estremità più vicina, P1 o P2.

La correzione della durata ΔV (esclusivamente livelli di esposizione LE)

Questa correzione²⁶ tiene conto di una variazione dei livelli di esposizione quando l’effettiva velocità al suolo nel segmento è differente dalla velocità di riferimento dell’aeromobile Vref a cui si riferiscono i dati NPD di base. Così come il regime del motore, anche la velocità varia lungo il segmento di traiettoria di volo (da VT1 a VT2, che sono le velocità risultanti dall’appendice B o da un profilo di volo calcolato in precedenza). Per i segmenti corrispondenti a fasi di volo, Vseg è la velocità del segmento nel punto di avvicinamento più vicino, S, ottenuta per interpolazione tra i valori alle estremità dei segmenti, ipotizzando che questa vari in modo quadratico con il tempo; vale a dire, se il punto di osservazione si trova lungo il segmento:

Geometria della propagazione del suono

La figura 2.7.m mostra la geometria di base nel piano perpendicolare alla traiettoria di volo dell'aeromobile. La linea al suolo è l'intersezione del piano perpendicolare con il piano del suolo. (Se la traiettoria di volo è livellata, la linea del suolo costituisce una vista laterale del piano del suolo) L'aeromobile è inclinato a un angolo ε misurato in senso antiorario rispetto al suo asse di rollio (ovvero con l'ala destra sollevata). L'angolo è pertanto positivo nelle virate a sinistra e negativo nelle virate a destra.

Correzione relativa all'installazione del motore ΔI

Un aeromobile in volo costituisce una complessa fonte di rumore. Le fonti sonore costituite dai motori (e dalla cellula) sono già di per sé complesse; in più, la configurazione della cellula, e in particolare l'ubicazione dei motori, influenza le caratteristiche di irradiazione del rumore in virtù dei processi di riflessione, rifrazione e dispersione causati dalle superfici solide e dai campi di flusso aerodinamici. Ne risulta una direzionalità non uniforme del suono irradiato lateralmente in relazione all'asse di rollio dell'aeromobile, chiamata in questa sede direttività laterale. Vi sono differenze significative nella direttività laterale tra aeromobili con motori montati nella parte posteriore della fusoliera e quelli con motori montati sotto le ali. Ne dà conto l'espressione riportata di seguito:

Si presuppone che ΔI (φ) sia bidimensionale, ovvero che non dipenda da nessun altro parametro — e in particolare che non subisca variazioni in relazione alla distanza longitudinale dal punto di osservazione dall'aeromobile. Ciò significa che l'angolo di elevazione β per ΔI (φ) è definito come β = tan– 1(z/). Questa ipotesi è intesa a facilitare la modellizzazione fino a quando non vi sia una comprensione migliore dei meccanismi; in realtà gli effetti dell'installazione dovrebbero essere sostanzialmente tridimensionali. Nonostante ciò un modello bidimensionale si giustifica con il fatto che i livelli sonori di un evento tendono ad essere dominati dal rumore che si propaga lateralmente dal segmento più vicino.

Attenuazione laterale Λ(β,) (traiettoria di volo infinita)

I livelli sonori degli eventi presenti nel repertorio NPD si riferiscono a un volo stabilizzato e livellato e sono basati in genere su misurazioni effettuate a 1,2 metri da un suolo soffice e piano al di sotto dell'aeromobile; il parametro della distanza è in realtà l'altezza al di sopra della superficie. Si ipotizza che qualsiasi effetto della superficie sui livelli sonori dell'evento al di sotto dell'aeromobile, che determini uno scostamento tra i livelli repertoriati e i valori registrati in campo aperto²⁶, sia inerente ai dati (ovvero alle caratteristiche della relazione tra livello e distanza). Al lato della traiettoria di volo, il parametro della distanza è la distanza obliqua minima — la lunghezza della perpendicolare tra il ricettore e la traiettoria di volo. In ogni posizione laterale il livello di rumore è generalmente inferiore al livello che si registra alla stessa distanza immediatamente al di sotto dell'aeromobile. Indipendentemente dalla direttività laterale o dagli «effetti di installazione» sopradescritti, tale differenza è dovuta a un eccesso di attenuazione laterale che fa sì che i livelli sonori diminuiscano più rapidamente con la distanza di quanto indicato dalle curve NPD. Un precedente metodo, diffusamente utilizzato, per modellizzare la propagazione laterale del rumore prodotto da un aeromobile, era stato messo a punto dalla Society of Automotive Engineers (SAE) nel documento AIR-1751; gli algoritmi descritti di seguito si basano sui miglioramenti raccomandati ora dalla SAE (nel documento AIR-5662). L'attenuazione laterale è un effetto di riflessione acustica dovuto all'interferenza tra suono irradiato direttamente e suono riflesso dalla superficie. Essa dipende dalla natura della superficie e può determinare significative riduzioni nei livelli di suono osservati ad angoli di elevazione ridotti. Essa è inoltre fortemente influenzata dalla rifrazione sonora, stabile o instabile, provocata dai gradienti del vento e della temperatura e dalla turbolenza, fattori questi che sono a loro volta attribuibili alla presenza della superficie²⁷. Il fenomeno della riflessione delle superfici è ben conosciuto e, in presenza di condizioni atmosferiche e di superficie uniformi, può essere descritto teoricamente con una certa precisione. Tuttavia, condizioni non uniformi di tipo atmosferico e di superficie — che non possono essere definite con una semplice analisi teorica — hanno una notevole incidenza sull'effetto di riflessione che tendono ad «amplificare» ad angoli di elevazione più elevati; per questi motivi la teoria è di limitata applicabilità. La SAE continua le proprie ricerche per arrivare a una migliore comprensione degli effetti delle superfici e ci si aspetta che possa pervenire alla definizione di modelli migliori. Nel frattempo, per calcolare l'attenuazione laterale si raccomanda di applicare la metodologia descritta di seguito e presentata nel documento AIR-5662. Essa si limita al caso della propagazione sonora sopra terreni soffici e piani, cosa adeguata per la grande maggioranza degli aeroporti civili. Gli adeguamenti per tenere conto degli effetti di superfici dure (o, cosa equivalente dal punto di vista acustico, dell'acqua) sono ancora in corso di sviluppo. La metodologia si basa su un corpus sostanziale di dati sperimentali sulla propagazione del suono di aeromobili con motori montati nella fusoliera e in volo rettilineo (senza virate) stabile e livellato, riportato originariamente nel documento AIR-1751. Supponendo che, per un volo livellato, l'attenuazione aria-terra dipenda dai seguenti fattori: i) l'angolo di elevazione β misurato nel piano verticale e ii) lo spostamento laterale dalla traccia al suolo dell'aeromobile , i dati sono stati analizzati al fine di ottenere una funzione empirica per l'adeguamento laterale totale ΛT(β,) (= livello dell'evento in posizione laterale meno il livello alla stessa distanza al di sotto dell'aeromobile). Poiché il termine ΛT(β,) comprendeva sia la direttività laterale sia l'attenuazione laterale, quest'ultima può essere ricavata per sottrazione. Descrivendo la direttività laterale con l'equazione 2.7.37, con i coefficienti relativi al montaggio dei motori nella fusoliera e con φ sostituito da β (adeguato per i voli privi di virate), l'attenuazione laterale diventa:

Attenuazione laterale di un segmento finito

Le equazioni da 2.7.41 a 2.7.44 descrivono l'attenuazione laterale Λ(β,) del suono che arriva al punto di osservazione da un aeromobile in volo stabilizzato lungo una traiettoria di volo infinita e livellata. Quando tali equazioni sono applicate a segmenti di traiettoria finiti e non livellati, l'attenuazione deve essere calcolata per una traiettoria livellata equivalente — in quanto il punto più vicino su una semplice estensione del segmento inclinato (che incrocia a un certo punto la superficie) non consente di ottenere un angolo di elevazione β adeguato. La determinazione dell'attenuazione laterale per segmenti finiti differisce in modo marcato per le metriche Lmax e LE. I livelli massimi di un segmento Lmax sono ricavati dai dati NPD come funzione della distanza di propagazione d dal punto più vicino sul segmento; non sono necessarie correzioni per tenere conto della dimensione del segmento. Analogamente si suppone che l'attenuazione laterale di Lmax dipenda esclusivamente dall'angolo di elevazione dello stesso punto e dalla distanza di tale punto dal suolo. Pertanto, sono richieste soltanto le coordinate di tale punto. Nel caso di LE il procedimento è più complesso. Il livello di riferimento di un evento LE(P,d), determinato a partire dai dati NPD, benché relativo a parametri di un segmento finito, si applica anche a una traiettoria di volo infinita. Il livello di esposizione determinato da un evento associato a un segmento LE,seg, è ovviamente inferiore al livello di riferimento — e tale differenza corrisponde all'entità della correzione del segmento finito definita in seguito nella sezione 2.7.19. Tale correzione, che è una funzione della geometria dei triangoli OS1S2 di cui alle figure da 2.7.j a 2.7.l, definisce in quale percentuale l'energia sonora totale di un segmento infinito ricevuta nel punto O provenga dal segmento; la stessa correzione si applica a prescindere dalla presenza o no di attenuazione laterale. L'attenuazione laterale deve essere calcolata per la traiettoria di volo infinita, ovvero in funzione dello spostamento e dell'elevazione, cosa che non avviene nel caso dei segmenti finiti. Aggiungendo le correzioni ΔV e ΔI, e sottraendo l'attenuazione laterale Λ(β,) dai livelli di riferimento NPD si ottiene il livello corretto del rumore di un evento per un volo stabilizzato e livellato equivalente su una traiettoria adiacente infinita e rettilinea. Tuttavia, gli effettivi segmenti di traiettoria di volo oggetto di modellizzazione, quelli che incidono sulle curve isolivello, sono raramente livellati; gli aeromobili sono in genere in fase di ascesa o discesa. La figura 2.7.p illustra un segmento in fase di partenza S1S2 — l'aeromobile sta salendo a un angolo γ — ma la situazione è molto simile in fase di arrivo. Il resto della traiettoria di volo «reale» non è mostrato; è sufficiente stabilire qui che S1S2 rappresenta semplicemente una parte dell'intera traiettoria (normalmente curva). In questo caso il punto di osservazione O si trova lungo il segmento e alla sinistra dello stesso. L'aeromobile è inclinato (in senso antiorario rispetto alla traiettoria di volo) a un angolo ε in relazione all'asse orizzontale laterale. L'angolo di depressione φ dal piano dell'ala, di cui l'effetto di installazione ΔI è una funzione (equazione 2.7.39), si trova nel piano perpendicolare alla traiettoria di volo in cui ε è definito. Quindi φ = β – ε dove β = tan– 1(h/) e è la distanza perpendicolare OR tra il punto di osservazione e la traccia al suolo; ovvero lo spostamento laterale del punto di osservazione³⁰. Il punto di approccio del velivolo più vicino al punto di osservazione, S, è definito dalla perpendicolare OS, di lunghezza (distanza obliqua) dp. Il triangolo OS1S2 è conforme alla figura 2.7.k (geometria per il calcolo della correzione del segmento ΔF).

Le ragioni a favore dell’uso di queste espressioni sono legate all’applicazione della funzione di direttività dell’inizio del rullaggio dietro ai segmenti di rullaggio in fase di decollo e di un’ipotesi di direttività semicircolare davanti ai segmenti di rullaggio successivo all’atterraggio.

Correzione del segmento finito ΔF (esclusivamente livelli di esposizione LE)

Il livello di riferimento adeguato dell’esposizione al rumore fa riferimento a un aeromobile in volo livellato, continuo, rettilineo e stabilizzato (benché con un angolo di inclinazione ε che è incompatibile con un volo rettilineo). Applicando la correzione (negativa) del segmento finito ΔF = 10•lg(F), dove F è la frazione dell’energia, si adegua ulteriormente il livello a quello che si avrebbe se l’aeromobile percorresse esclusivamente il segmento finito (o non generasse alcun rumore per il resto della traiettoria di volo infinita). Il termine «frazione dell’energia» permette di tenere conto della direttività longitudinale pronunciata del rumore emesso dall’aeromobile e dell’angolo formato dal segmento nel punto di osservazione. Benché i processi che determinano la direzionalità siano molto complessi, le ricerche hanno dimostrato che le curve isolivello risultanti sono piuttosto insensibili alle precise caratteristiche dimensionali assunte. L’espressione per ΔF riportata di seguito si basa su un modello di radiazione sonora bipolare a 90° alla quarta potenza, che si ritiene non essere influenzato dalla direttività e dall’attenuazione laterali. Nell’appendice E sono specificate in dettaglio le modalità con cui la correzione è ricavata. La frazione dell’energia F è una funzione del triangolo OS1S2 definito nelle figure da 2.7.j a 2.7.l tale che:

Trattamento specifico dei segmenti di rullaggio a terra, compresa la funzione di direttività dell'inizio del rullaggio ΔSOR

Ai segmenti di rullaggio a terra, sia in fase di decollo sia di atterraggio, sono applicati i trattamenti specifici descritti di seguito.

La funzione di direttività dell'inizio del rullaggio ΔSOR

Il rumore prodotto dagli aeromobili con motori a reazione — soprattutto quelli muniti di motori con più basso rapporto di diluzione — evidenzia una caratteristica di irradiazione a lobi nell'arco posteriore, tipica del rumore del getto di scarico. Questa caratteristica è tanto più pronunciata, quanto è più elevata la velocità del motore e ridotta la velocità dell'aeromobile. Ciò è particolarmente significativo per punti di osservazione posti dietro l'inizio del rullaggio in cui sono presenti entrambi tali condizioni. Di questo effetto tiene conto la funzione della direttività ΔSOR. La funzione ΔSOR è stata ricavata dopo diverse sedute di misurazione utilizzando microfoni adeguatamente posizionati dietro e al lato dei punti di inizio del rullaggio di aeromobili muniti di motori a reazione. La figura 2.7.r illustra la pertinente geometria. L'angolo azimutale ψ tra l'asse longitudinale dell'aeromobile e il vettore del punto di osservazione è definito da

La distanza di normalizzazione dSOR,0 è pari a 762 m (2500 piedi).

Trattamento di ricettori posti dietro ciascun segmento di rullaggio a terra in fase di decollo e atterraggio.

La funzione ΔSOR consente nella maggior parte dei casi di captare l'effetto pronunciato di direttività della porzione iniziale del rullaggio in fase di decollo in punti collocati dietro l'inizio del rullaggio (in quanto è il punto più vicino ai ricettori con il rapporto più elevato tra regime dei motori e velocità dell'aeromobile). Tuttavia, l'uso della funzione ΔSOR così stabilita è «generalizzato» a posizioni poste dietro a ciascun singolo segmento di rullaggio a terra — nelle fasi di decollo e atterraggio –, e quindi non solo dietro il punto di inizio del rullaggio (nel caso del decollo). I parametri dS e ψ sono calcolati in relazione all'inizio di ciascun singolo segmento di rullaggio a terra. Il livello dell'evento Lseg per un punto collocato dietro a un dato segmento di rullaggio a terra nelle fasi di decollo o atterraggio è calcolato in modo da essere conforme alla funzione ΔSOR: esso viene calcolato essenzialmente per il punto di riferimento ubicato al lato del punto di inizio del segmento, alla stessa distanza dS del punto effettivo, ed è ulteriormente adeguato con la funzione ΔSOR per ottenere il livello dell'evento nel punto effettivo. Ciò significa che i diversi termini di correzione nelle equazioni riportate di seguito utilizzano i parametri geometrici corrispondenti a tale punto di riferimento ubicato al lato del punto di inizio del segmento:

La somma è ottenuta per tutti gli eventi di rumore N nell'intervallo temporale T0 ai quali si applica l'indice del rumore; LE,i è il livello di esposizione al rumore di un evento isolato dell'i-esimo evento sonoro; gi è un fattore di ponderazione dipendente dal momento del giorno (di solito è definito per periodi diurni, serali e notturni). In effetti gi è un moltiplicatore associato al numero di voli effettuati in periodi specifici. La costante C può avere significati differenti (costante di normalizzazione, adeguamento stagionale, ecc.).

Utilizzando la relazione

gi10^Δi10

dove Δi è la ponderazione in decibel dell'i-esimo periodo, l'equazione 2.7.56 può essere riformulata come

i indice per il tipo o categoria di aeromobile

j indice per la traccia di volo o le traiettorie secondarie (qualora siano definite)

k indice per il segmento della traccia di volo

Molti indici del rumore — e soprattutto i livelli di suono equivalenti — comprendono nella loro definizione fattori di ponderazione in funzione del momento del giorno gi (equazioni 2.7.56 e 2.7.57).

La sommatoria può essere semplificata introducendo un «numero ponderato di operazioni»

I valori Nij rappresentano il numero di operazioni del tipo/categoria di aeromobile i sulla traccia (o sottotraiettoria) j durante, rispettivamente, i periodi diurni, serali e notturni²⁹.

Sulla base dell'equazione (2.7.57) il livello sonoro equivalente cumulativo (generico) Leq al punto di osservazione (x,y) è

Figura 2.7.s Griglia standard e perfezionamento della griglia

Un notevole miglioramento dell'efficacia dei calcoli con, di conseguenza, risultati più accurati, si ottiene utilizzando una griglia irregolare al fine di perfezionare l'interpolazione nelle cellule critiche. La tecnica, illustrata nella figura 2.7.s, prevede di restringere la maglia a livello locale lasciando inalterata la maggior parte della griglia. Si tratta di una tecnica semplice che può essere realizzata nelle seguenti fasi:

Figura 2.7.t Ricorso alla rotazione di una griglia

Figura 2.7.u Il concetto di algoritmo di tracciato

La prima tappa consiste nell'individuazione di un primo punto P1 sulla curva isolivello. A tal fine si calcolano i livelli dell'indice del rumore L in punti equidistanti lungo una «linea di ricerca» che dovrebbe intersecarsi alla curva isolivello richiesta di livello LC. Quando ciò avviene, la differenza δ = LC – L cambia di segno. In questo caso si riduce a metà l'intervallo lungo i punti di tale linea e si inverte la direzione di ricerca. Si procede in questo modo finché δ è inferiore rispetto a una soglia di accuratezza predefinita.

La seconda tappa, che viene ripetuta fino a quando la curva isolivello non sia sufficientemente ben definita, consiste nell'identificazione del punto successivo sulla curva isolivello LC — che si trova a una distanza rettilinea specifica r dal punto attuale. Facendo variare in fasi successive l'angolo di rotazione, vengono calcolati i livelli dell'indice del rumore e le differenze δ all'estremità di vettori che descrivono un arco di raggio r. Dimezzando e invertendo gli incrementi con modalità analoghe, questa volta in direzione del vettore, viene determinato il punto successivo della curva isolivello con una precisione predefinita.

Figura 2.7.v Parametri geometrici che definiscono le condizioni per l'algoritmo di tracciato

È necessario imporre determinate limitazioni per garantire che la curva isolivello sia stimata con un livello sufficiente di accuratezza (cfr. figura 2.7.v):

BA= superficie di base dell’edificio

DFS= superficie abitativa

DUFS= superficie abitativa unitaria

H= altezza dell’edificio

FSI= superficie abitativa per persona che vive in un’abitazione

Dw= numero di abitazioni

Inh= numero di persone che vivono nelle abitazioni

NF= numero di piani

V= volume degli edifici residenziali

Per calcolare il numero di abitazioni e il numero di persone che vivono nelle abitazioni, a seconda della disponibilità di dati si utilizza la procedura relativa ai casi 1 o 2 riportati di seguito.

Caso 1: sono disponibili dati sul numero di abitazioni e di persone che vivono nelle abitazioni

1A:

il numero di persone che vivono nelle abitazioni è noto o è stato stimato sulla base del numero di unità abitative. In questo caso il numero di persone che vivono nelle abitazioni per un dato edificio corrisponde alla somma del numero di persone che vivono in tutte le unità abitative dello stesso:

1B:

il numero di abitazioni o il numero di persone che vivono nelle abitazioni è noto soltanto per entità più grandi di un edificio, ad esempio le zone censuarie, gli isolati urbani, i quartieri o anche l’intero comune. In questo caso il numero di abitazioni e il numero di persone che vivono nelle abitazioni per un dato edificio è stimato sulla base del volume dello stesso:

L’indice «total» si riferisce qui all’entità presa in considerazione in ciascun caso. Il volume di un edificio è dato dal prodotto della sua superficie di base per la sua altezza:

Qualora non sia nota l’altezza di un edificio, la si può stimare sulla base del numero di piani NFbuilding, ipotizzando un’altezza media per piano pari a 3 metri:

Qualora nemmeno il numero di piani sia noto, si utilizza un valore basato sul numero di piani, rappresentativo della località o del quartiere. Il volume totale Vtotal degli edifici residenziali nell’entità presa in considerazione è calcolato come somma dei volumi di tutti gli edifici residenziali in tale entità:

(2.8.5)

Caso 2: non sono disponibili dati sul numero di persone che vivono nelle abitazioni

In questo caso il numero di persone che vivono nelle abitazioni è stimato sulla base della superficie abitativa media per persona che vive in un’abitazione (FSI). Se tale parametro non è noto, si utilizza un valore standard.

2A:

la superficie abitativa è nota sulla base del numero di unità abitative.

In questo caso il numero di persone che vivono in ciascuna unità abitativa è stimato come segue:

Ora il numero totale di persone che vivono nelle abitazioni per un dato edificio può essere stimato come nel precedente caso A1.

2B:

la superficie abitativa è nota per l’intero edificio, vale a dire che si conosce la somma delle superfici abitative di tutte le unità abitative dell’edificio.

In questo caso il numero di persone che vivono nelle abitazioni è stimato come segue:

2C:

la superficie abitativa è nota soltanto per entità più grandi di un edificio, ad esempio le zone censuarie, gli isolati urbani, i quartieri o anche l’intero comune.

In questo caso il numero di persone che vivono nelle abitazioni per un dato edificio è stimato sulla base del volume dello stesso, come descritto nel caso 1B, stimando come segue il numero totale di persone che vivono nelle abitazioni:

2D:

la superficie abitativa è ignota.

In questo caso il numero di persone che vivono nelle abitazioni per un dato edificio è stimato come descritto nel caso 2B, stimando come segue la superficie abitativa:

(2.8.9)

Il fattore 0,8 è il fattore di conversione superficie lorda → superficie abitativa. È consentito l’uso di un fattore diverso, purché sia riconosciuto come rappresentativo della zona in esame e chiaramente documentato. Se il numero di piani dell’edificio non è noto, esso può essere stimato sulla base dell’altezza dell’edificio, Hbuilding, ottenendo in genere come risultato un numero di piani non intero:

Caso 2: facciate suddivise a distanze fisse dal punto di origine del poligono

a) Le facciate sono considerate separatamente o suddivise in segmenti di 5 m a partire dal punto iniziale e il punto ricettore è posto a metà della facciata o del segmento di 5 m.

b) La sezione rimanente presenta un punto ricettore nel centro della stessa.