CH437836A - Fluglärmüberwachungsanlage - Google Patents

Description

  
 



  Fluglärmüberwachungsanlage
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lärmüberwachungsanlage für Flughäfen. Die Lärmbelästigung in der Umgebung von Flughäfen hat in neuerer Zeit derart zugenommen, dass immer mehr die Forderung nach   Üb er-    wachung und Beseitigung derartiger Lärmbelästigungen erhoben wird.



   Es sind zu dieserm Zwecke bereits Versuche unternommen worden, durch Messungen in den Bereichen der Flugschneisen den Fluglärm zu erfassen und zu überwachen. Es wurden etwa unter den Flugwegen oder in ihrer unmittelbaren Nähe, z. B. noch im Flughafenbereich, Messtellen eingerichtet, mit denen das Einhalten bestimmter Lärmpegel kontrolliert werden soll. Weiter wurde vorgeschlagen, Fluggeräusche, die an mehreren solchen Aussenmesstellen aufgenommen werden sollen, zu einer Zentrale zu übertragen, wo diese Geräusche entweder auf Tonband aufgenommen oder das   tJberschrei-    ten eines bestimmten Lärmpegels angezeigt werden soll.



   Alle diese bekannten Anlagen sind entweder mangelhaft oder sie berücksichtigen nicht genügend die Eigenart des Fluglärms und die Schwierigkeiten seiner Verminderung: Werden die Messtellen nämlich unter die Flugwege bzw. in ihre unmittelbare Nähe gelegt, so besteht für die Piloten die Möglichkeit, durch kurzzeitige auf die Lage der Messtelle abgestimmte Manöver - etwa vorübergehendes Drosseln der Triebwerke - die Messungen zu beeinflussen, ohne dass eine wesentliche Verminderung des Fluglärms erreicht wird. Das Aufnehmen der Geräusche an den Messtellen mit anschliessender Übertragung des Originalgeräusches zu einer Zentrale erfordert ausserdem hochwertige und damit teure Leitungssysteme. Es kommt hinzu, dass derart aufwendige Installationen ein eventuell nötig werdendes Versetzen der Messtellen erschweren.



   Wird ausserdem allein das   Ober- oder    Unterschreiten eines bestimmten Pegels angezeigt und zum Kriterium der Bewertung gemacht, so ist einmal die Gefahr gegeben, dass kurzzeitige   Geräuscherhöhungen,    z. B. des Fluggeräusches durch Windböen oder kurzzeitige Fremdgeräusche, die Fluglärmmessung entwerten können; zum anderen sind diese Entweder-Oder-Messungen zu ungenau.



   Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Fluglärmüberwachungsanlage, welche diese Nachteile vermeidet.



   Die erfindungsgemässe   Fluglärmüberwachungsanla-    ge für Flughäfen, mit mehreren im Flughafenbereich angeordneten Schallpegelmessstellen sowie einer diesen Messtellen gemeinsamen   Überwachungszentrale,    ist gekennzeichnet durch jeder einzelnen Messtelle zugeordnete Messwertwandler, durch welche die Pegelmesswerte in der Messtelle in Digital- oder Analogwerte umgewandelt werden.



   In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Anlage wird nicht nur das Überschreiten oder Nichtüberschreiten eines einzigen Pegelmesswertes festgestellt, sondern mittels einer Klassiereinrichtung mit sinnvoller Pegelabstufung der Lärmpegel über einen weiteren Bereich bewertet.



   Bei der erfindungsgemässen Fluglärmüberwachungsanlage können aufwendige Kabelverbindungen zwischen den Messtellen und der Zentrale zur Übertragung des Originalgeräusches vermieden werden, da bereits an der Messtelle die ermittelten Geräuschpegel in eine geeignete analoge oder digitale Form gebracht werden, welche durch gewöhnliche Leitungen, wie Post- Fernmeldeleitungen, oder durch einfache drahtlose Übertragungsstrecken ohne Beeinträchtigung des Informationsgehaltes übertragen werden können.



   Die Pegelklassen der einzelnen Messtellen können auch zusammen mit Kenndaten der Flüge, z. B. mit den Start- und Landezeiten, den Flugnummern usw. laufend registriert werden. Damit ist eine lückenlose   Überwa-     chung der   Fluglärmsituation,    die ausserdem auf einem   Tableau    oder dergleichen angezeigt werden kann, gegeben. Durch weitere Registrierung von aufsummierten   Uberschreitungszeiten    bestimmter Pegelklassen können kurz- oder langfristige Tendenzen der Fluglärmentwicklung verfolgt werden.



   Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.



   Fig. 1 zeigt anhand eines Blockschaltbildes den Aufbau einer erfindungsgemäss ausgebildeten Messtelle.



   Fig. 2 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäss ausgebildeten zentralen   Uberwachungsstelle.   



   Fig. 3 zeigt eine mögliche Klassenaufteilung des Gesamtpegelmessbereiches.



   Fig. 4 zeigt eine Mikrofoneinrichtung teilweise im Schnitt, wie sie bei einer erfindungsgemässen Fluglärm überwachungsanlage mit Vorteil Anwendung findet.



   Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch das Schallrohr der Mikrofoneinrichtung nach Fig. 2 längs der Linie   II-II.   



   Eine   Oberwachungsanlage    umfasst mehrere auf dem Anzeigetableau der Zentrale in Fig. 2 eingezeichnete Aussenmesstellen A und eine   Überwachungszentrale    Z, die sich zum Beispiel im   Flughafengebäude    befindet.



   Die Messtellen A werden so angeordnet, dass die Lärmdauer t genügend lang ist, um einerseits Fluggeräusche von anderen kurzzeitigen Geräuschen unterscheiden zu können und andererseits kurzzeitige, auf die Messtellen bezogene Manöver der Piloten ohne täuschende Wirkung, zu machen. Als Mass für die Lärmdauer wird häufig diejenige Zeit verwendet, in der der gemessene Pegel höchstens 10 db unter dem bei der Messung aufgetretenen Maximalpegel liegt. Die Messtellen werden so angeordnet, dass t grösser als 20 Sekunden liegt. In der Praxis bedeutet das, dass die Messtellen nicht in unmittelbarer Nähe der Flugwege, besonders nicht im engeren Flughafenbereich errichtet werden, sondern seitlich der Flugwege in der Nähe lärmgefährdeter Objekte, z. B.



  Siedlungen. Auf diese Weise bleibt den Piloten die Freiheit erhalten, unter Einhaltung der Sicherheitsvorschriften durch Flugverfahren ihrer Wahl der Fluglärm von den schutzwürdigen Objekten fernzuhalten.



   Jede Aussen- oder Messtelle besteht gemäss Fig. 1 aus einem Luftschallmikrofon 1, welches in einer Wetterschutzverkleidung 2 auf einem etwa 5 m hohen Rohrmast 3 angebracht ist. In der Nähe des Mastfusses befindet sich ein wettergeschützter und klimatisierter Geräteschrank 4, der die zur   Pegelmessung    und Pegelumsetzung für die Übertragung auf Postleitungen benötigten Geräte sowie die zu einer ferngesteuerten Funktionskontrolle und zur Stromversorgung erforderlichen Einrichtungen enthält. Ein   Schallpegelmessgerät    5 mit einem Mikrofonverstärker 6, einer Frequenzbewertungseinrichtung 7, einem einstellbaren Verstärker 8 sowie einem nachgeschalteten Messgleichrichter 9 verarbeitet die Mikrofonspannung und bewertet das Frequenzspektrum nach entsprechenden Bewertungskurven, z. B. Bewertungskurve A, IEC bzw. DIN 5045.

   Die Ausgangsspannung des Schallpegelmessers 5 steuert einen besonderen   Pegelwandler    10, z. B. einen Pegelfrequenzwandler, der für jeden gemessenen Lautstärkewert eine proportionale Tonfrequenz erzeugt. Die messwertäquivalenten Frequenzen können über einen Verstärker 11 entweder auf eine gewöhnliche Postleitung 12 gegeben oder bei Bedarf einer   Hochfrequenzübertragungsstrecke    aufmoduliert werden. Diese Umsetzung der Pegelwerte in Frequenzwerte stellt sicher, dass die Eigenschaften des Übertragungssystems keinen wesentlich störenden Einfluss auf die Informationsübertragung ausüben können.



   Die Ansprechempfindlichkeit ist in einem weiten Bereich stetig einstellbar. Damit lässt sich der Richtwertpegel den örtlichen Verhältnissen individuell anpassen.



   Die Zentrale enthält gemäss Fig. 2 für jeden von den einzelnen Messtellen A kommenden Informationskanal 12 einen Wandler 20, z. B. einen Frequenz-Gleichstrom Wandler und ein Klassiergerät 21, in welchem die in Gleichstromwerte zurückgewandelten jeweils empfangenen Lautstärkewerte mit mehreren z. B. fünf Pegelwerten verglichen und dadurch klassiert werden.



   Die Klassierung kann auch unmittelbar in der Messtelle A vorgenommen und es können nur die Klassenwerte bzw. ihnen äquivalente Grössen zur Zentrale übertragen werden.



   Ein Beispiel für eine mögliche Stufung der Klassierung ist in Fig. 3 gezeigt. Das Klassiergerät 21 schliesst nach Massgabe der auftretenden Klassenwerte bestimmte Kontakte, die beispielsweise an einem zentralen Kon  trollpunkt    22 sowohl ein zentrales Registriergerät 23, z. B. einen Digitaldrucker, als auch verschiedene den einzelnen Messtellen zugeordnete Signallampen 24 ansteuern. Erreicht der Pegel einer Messtelle beispielsweise die Klasse III, so wird in der dieser Messtelle zugeordneten Spalte des Druckers 23 die Ziffer III gedruckt und eine ihr entsprechende farbige Signallampe leuchtet auf.



  Bei einer Überschreitung des Richtwertpegels wird zudem ein Zählwert 25 für die   Überschreitungsdauer    gesteuert und es kann eine akustische Signaleinrichtung 26 ausgelöst werden. Dieses Signal und die Lampe der höchsten Klasse V müssen jeweils von Hand zurückgestellt werden, damit Überschreitungsinformationen gespeichert bleiben, die zudem beispielsweise in roter Farbe gedruckt werden.



   Die Lärmdauerzähler 25 werden ebenfalls von Hand zurückgestellt, so dass   Oberschreitungssummen    über beliebige Zeiträume zu erhalten sind.



   Ein Zeitimpulsgeber 27 steuert die Informationsausgabe der Anlage so, dass ein Ausdrucken der Pegelwerte nur dann stattfindet, wenn ein Impuls dieses Gebers, z. B. ein Sekundenimpuls, mit dem Auftreten der Klasse II oder einer höheren Klasse von mindestens einer Messtelle A zusammentrifft. In diesem Fall werden die Pegelklassen aller Messtellen zusammen mit der Uhrzeit (Stunden, Minuten, Sekunden) auf einer Zeile gedruckt.



   Neben den Lärmdaten werden Daten der Flugbewegungen über eine Einrichtung 28 registriert. Es kann z. B. die Flugnummer, der die zu erwartenden Pegelwerte zuzuordnen sind, von Hand oder automatisch in einen Speicher 28 eingegeben werden. Zum Startzeitpunkt eines Flugzeuges erfolgt nach manueller oder automatischer Auslösung des Ausdrucken der Flugnummer und der zugehörigen Uhrzeit in dem Drucker 23.



   Der Zeitimpulsgeber 27 erzeugt weiterhin einen Impuls, der besondere Lärmsummenzähler 29, z. B. jede volle Stunde, veranlasst, die in diesem Zeitraum aufgelaufenen Überschreitungswerte auszudrucken. Die   Zählwerke    laufen parallel zu denen der Überschreitungszähler 25 und bewerten die Zeitdauer einer Überschreitung in Sekunden, das heisst, sie werden während der Dauer einer Überschreitung jede Sekunde um einen Schritt weitergeschaltet. Die Gesamtdauer von   Richt-     wertpegelüberschreitungen pro Stunde und Messtelle werden so erfasst.



   Bei jeder Messtelle A ist gemäss Fig. 1 eine Prüfschallquelle 30 untergebracht. Ein über einen Steuergenerator 31 erzeugter Impuls der Zentrale Z schaltet über einen Empfänger 32 alle Prüfschaltquellen aller Messtellen kurzzeitig an einen Eichgenerator 33 an. Dies kann automatisch in bestimmten Zeiträumen oder von Hand zu beliebigen Zeiten erfolgen. Damit findet eine selbsttätige Funktions- und Pegelprüfung der gesamten Anlage statt, deren Ergebnis automatisch registriert und angezeigt wird.



   Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung hat sich als besonders vorteilhaft als Mikrofoneinrichtung eine Anordnung gezeigt, wie sie in Fig. 4 und 5 dargestellt ist.



  Diese Mikrofoneinrichtung gewährleistet, dass die Schalleintrittsöffnung frei von Regen und Schnee und anderen Witterungseinflüssen bleibt und damit die eigentliche Mikrofoneinrichtung wettergeschützt ist.



   Die in Fig. 4 und 5 gezeigte Mikrofoneinrichtung besteht aus einem   schaliführenden    Schallrohr 101 aus Metall od. dgl., dessen Innendurchmesser etwa 10-20 mm und dessen Gesamtlänge etwa 1 000 mm beträgt.



  Am oberen Ende dieses Schallrohres 101 ist ein Schutzkopf 102 aufgesetzt. Dieser Schutzkopf besteht aus einem ringförmigen Wulstkörper 103, welcher die Schalleintrittsöffnung des Rohres 101 umgibt. Auf diesem Wulstkörper 103 ist mittels geeigneter Stützen 102 ein pilzförmiger Abschlusskörper 105 aufgesetzt. Die sich gegenüberliegenden Flächen 106 und 107 dieser beiden Körper sind dabei derart geformt, dass die Querschnittfläche des sich zwischen den beiden Körpern ausbildenden Ringspaltes 110 beginnend mit der von der Bohrung des Wulstkörpers gebildeten Kreis querschnittsfläche 108 nach einem exponentiellen Gesetz bis zum Austrittsquerschnitt 111 des Ringspaltes zunimmt. Die Innenfläche
107 des Abschlusskörpers 105 läuft in der Mitte in einer Spitze aus, die konzentrisch zu der Bohrung des Wulstkörpers 103 etwas in diesen hinein ragt.

   Der Schutzkopf wirkt dadurch nach Art eines an sich bekannten gefalteten Exponentialtrichters. Der maximale Aussendurchmesser des Schutzkopfes 102 richtet sich nach dem gewünschten Frequenzverlauf der Mikrofoneinrichtung.



  Bekanntlich wird der Frequenzverlauf von derartigen gefalteten Exponentialtrichtern in den unteren Frequenzbereichen durch die Grösse der Trichteraustrittsfläche
111 bestimmt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Aussendurchmesser des pilzförmigen Abschlusskörpers 105 etwa 60 mm.



   Die beiden Körper 103 und 105 sind vorzugsweise aus Metall als Drehteile gefertigt. Zur Vereinfachung der Herstellung der Körper weisen die sich gegenüberliegenden Querschnittsflächen 106 und 107 kreisförmigen
Querschnitt auf. Der Randbereich 112 des Wulstkörpers ist derart abgerundet und geformt, dass eine von oben in Richtung des Pfeiles 113 einfallende Schallwelle an die sem Randbereich reflektiert und in das Innere des Exponentialtrichters 110 geleitet wird. Dadurch ist die Gewähr gegeben, dass das Mikrofon auch von oben einfal lende Schallwellen ungestört aufnehmen kann.



   Die eigentliche Mikrofonkapsel 120 ist in der Seiten wand des   Schallrohres    101 eingelassen, wobei die Mikrofonmembrane quasi ein Stück dieser Rohrwand bildet und die Ausbreitung des Schalles innerhalb des Schallrohres nicht beeinflusst. Die Mikrofonkapsel 120 kann von einer Abschirmkappe 121 umgeben sein und an der Eintrittsstelle des Mikrofons in das Rohrinnere kann gegebenenfalls ein Schutzgitter angebracht sein.



   Das Schallrohr 101 ist an seinem unteren der Schalleintrittsöffnung gegenüberliegenden Ende mit einem Keil 122 aus schallabsorbierendem Material reflexionsfrei abgeschlossen. Das eigentliche schalldämpfende Material 122 ist wie insbesondere Fig. 5 zeigt, innerhalb eines diagonal abgeschnittenen keilförmigen Rohrteils 123 eingebettet und dieses Rohrteil 123 ist mit enger Passung in das Schallrohr 101 von unten eingesteckt.



  Diese Ausbildung des Dämpfungskeils gewährleistet eine hohe mechanische Stabilität des normalerweise sehr brüchigen Dämpfungsmaterials und erlaubt ausserdem ein schnelles Austauschen des Dämpfungskeiles und eine einfache   Herstellung.   



   In der Rohrwand 101 kann entweder unmittelbar gegenüber der Mikrofonkapsel 120 oder in unmittelbarer Nähe derselben eine kleine Schallquelle beispielsweise in Form eines bei Diktiergeräten verwendeten Ohrhörers 124 angebracht sein, mit welchem eine Eichung oder Funktionskontrolle des Mikrofons durchgeführt werden kann. Durch die Anordnung der Schallquelle unmittelbar gegenüber oder in unmittelbarer Nähe der Mikrofonkapsel ist nur eine sehr kleine Leistung der Schallquelle erforderlich und es kann trotzdem ein relativ hoher Schalldruck in unmittelbarer Nähe des Mikrofons erzeugt werden welcher ausserhalb des Rohres nicht stört.



   Das Schallrohr 101 kann im Bereich der Mikrofonkapsel und des Prüflautsprechers mit einem Schutzgehäuse 125 umgeben sein,   5n    welchem zusätzliche Elemente 126 wie Verstärkerelemente, Impedanzwandler und dgl. untergebracht sein können.



   Der Ringspalt des Schaltkopfes 102 kann aussen noch mit einem feinmaschigen Gitter 127 abgeschlossen sein. Wird dieser Gitter aus einem Metallgewebe hergestellt, so kann eine elektrische Beheizung des Gitters vorgesehen werden und es werden somit Vereisungen des Eintrittsspaltes vermieden.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Fluglärmüberwachungsanlage für Flughäfen, mit mehreren im Flughafenbereich angeordneten Schallpegelmesstellen sowie einer diesen Messtellen gemeinsamen Überwachungszentrale, gekennzeichnet durch jeder einzelnen Messtelle (A) zugeordnete Messwertwandler (10), durch welche die Pegelmesswerte in der Messtelle in Digital- oder Analogwerte umgewandelt werden.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klassiereinrichtung (21) vorgesehen ist, der die Pegelmesswerte oder ihnen entsprechende, vom Messwertwandler umgewandelte Werte zugeführt werden und in welcher die jeweiligen Pegehnesswerte einer von mehreren vorbestimmten Geräuschpegelklassen zugeordnet werden.

   2. Anlage nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Klassiereinrichtung mindestens drei Klassen vorbestimmt sind, um nicht nur das Über- schreiten eines bestimmten Pegels, sondern auch die Tendenz der Geräuschentwicklung zu erfassen.

   3. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Werte von den Mes stellen (A) zu der Zentrale (Z) über Fernmeldeleitungen und/oder Funkstrecken erfolgt.

   4. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die in Gleichspannungswerten vorliegenden klassierten oder unklassierten Pegelmesswerte der einzelnen Messtellen in diesen Messtellen in den Pegel messwerten analoge Frequenzwerte umgewandelt werden und diese übertragenen Frequenzwerte in der Zentrale durch einen Wandler (20) wieder in Gleichspannungswerte rückgewandelt werden.

   5. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Klassenwerte selbsttätig und periodisch, insbesondere in Sekundenschritten, mittels eines allen Messtellen gemeinsamen Registriergerätes (23), insbesondere eines mehrstelligen Messwertdruckers, registriert werden.

   6. Anlage nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Registrierung nur dann erfolgt, wenn an wenigstens einer Messtelle eine vorgewählte Pegelklasse überschritten wird.

   7. Anlage nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Registrierung der Klassenwerte gleichzeitig selbsttätig die Registrierung der Uhrzeit und/ oder der Flugnummern der zu diesem Zeitpunkt startenden bzw. landenden Flugzeuge erfolgt.

   8. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten der Flugbewegungen in einem Speicher (28) eingegeben werden und zu einem bestimmten Zeitpunkt, z. B. einem Startzeitpunkt, automatisch samt Uhrzeit und den zugehörigen Lärmdaten durch den Messwertdrucker (23) registriert werden.

   9. Anlage nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klassenwerte jeder einzelnen Messtelle an einem Anzeigetableau (22), insbesondere über verschiedenfarbige Lampen, angezeigt und eine tSberschrei- tung der vorbestimmten Klassengrenzen durch eine weitere Anzeige- und/oder Registriereinrichtung (25, 29) angezeigt wird, welche gleichzeitig die Häufigkeit der Überschreitungen der Klassengrenzen an den einzelnen Messtellen innerhalb eines bestimmten Zeitraumes angibt.

   10. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Messtelle (A) eine von der Zentrale (Z) fernsteuerbare Funktionspnifeinrichtung (30, 32), insbesondere ein Prüflautsprecher, zugeordnet ist.

   11. Anlage nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinrichtung periodisch, insbe & on- dere stündlich, selbsttätig durch die Zentrale eingeschaltet wird.

   12. Anlage nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmikrofone und die Prüflautsprecher der einzelnen Messtellen auf Masten im freien Schallfeld angebracht sind.

   13. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Messtellen in Bezug auf die Flugwege so angeordnet sind, dass die Zeit t, in der der gemessene Pegel nicht mehr als 10dB unter dem Maximalwert liegt, grösser als eine bestimmte Zeit t,, insbesondere grösser als t0 = 20 sec., ist.

   14. Anlage nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Messmikrophon (120) und der Lautsprecher (124) an der Seitenwand eines senkrecht angeordneten, oben durch einen ringförmigen als Exponentialtrichter wirkenden Schlitz aufweisenden Schutzkopf (102) und unten durch Schalldämpfungsmaterial (122) reflexionsfrei abgeschlossenen Schallrohres (101) angebracht sind.

   15. Anlage nach Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzkopf (102) einen die Schallein trittsöffnung umgebenden ringförmigen Wulstkörper (103) sowie einen darauf in einem Abstand unter Bildung eines in die Schalleintrittsöffnung mündenden Ringspaltes (110) angebrachten pilzförmigen Abschlusskörper (105) aufweist, wobei die im Abstand gegenüberliegenden Flächen (106, 107) der beiden Körper derart geformt sind, dass die Ringspaltquerschnittsfläche beginnend mit der von der Bohrung des Wulstkörpers (103) gebildeten Eintrittsöffnungsfläche (108) nach einem exponentiellen Gesetz nach aussen zunimmt.