Modell zur Echtzeit-Lärmbelastungsvorhersage für ein Lotsenunterstützungssystem

Temme, Marco-Michael

Die stetig wachsende Zahl an Flugzeugen und Flugbewegungen an den grossen internationalen Verkehrsflughäfen führen in deren Umgebung zu einer wachsenden Lärmbelästigung. In den letzten dreißig Jahren ermöglichten viele technische Fortschritte, in Form von Lärmreduzierungen an der Quelle, operationellen Maßnahmen bei Starts- und Landungen und administrativen Vorgaben eine deutliche Reduzierung des Fluglärms. Ein Anflugplanungssystem, das am Institut für Flugführung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Braunschweig entwickelt wurde, unterstützt Fluglotsen bei der Abwicklung des ankommenden Flugverkehrs. Unter Berücksichtigung unterschiedlicher Randbedingungen, zu denen Sicherheitsabstände, Ankunftszeiten und Landebahnzuweisungen gehören, berechnet das Planungssystem für alle Flugzeuge konfliktfreie Anflugtrajektorien. Dabei existieren üblicherweise mehrere gültige Trajektorien, die die vorgegebenen Randbedingungen erfüllen. Dieser Umstand wurde genutzt, um ein bevölkerungsabhängiges Fluglärmkriterium in die Planung zu integrieren. In dieser Arbeit wurde ein Echtzeit-Lärmabschätzungsalgorithmus entwickelt, der es dem System ermöglicht, alle geplanten Anflugtrajektorien hinsichtlich des zu erwartenden Fluglärms zu bewerten. Dazu wurden international verwendete Lärmberechnungsverfahren an die besonderen Anforderungen der 4D-Trajektorien des Anflugplanungssystems 4D-Planer angepasst und für eine deutlich schnellere Berechnung vereinfacht. Trotzdem werden die atmosphärischen und meteorologischen Bedingungen, eine Bevölkerungsverteilung und die Topographie der Erdoberfläche bei den Berechnungen berücksichtigt. Das Bewertungsergebnis ist jeweils eine bevölkerungsabhängige Flugroutenbelastungskennzahl für alle geplanten Anflugtrajektorien. Auf diese Weise ist es möglich, für alle ankommenden Flugzeuge die hinsichtlich der Fluglärmbelastung am besten bewertete Trajektorie auszuwählen und dem Lotsen für den Landeanflug vorzuschlagen.

The growing number of aircraft and flights at major international airports leads to increasing noise complaints in the vicinity of these airports. During the last 30 years many technological innovations like noise reduction at the source, operational measures for arrivals and departures, and regulatory measures made a reduction of air traffic noise possible. An arrival planning system developed by the Institute of Flight Guidance, German Aerospace Center (DLR) in Braunschweig, assists the air traffic controller in organizing the multitude of arrivals. Taking various constraints into account, e.g. separation criteria, target times, and runway allocation, the planning system calculates conflict-free trajectories for all arriving aircraft. Usually, there exist more than one trajectory, which complies with all constraints mentioned. Thus, it is proposed to add a population depending noise criterion to the planning function. In this work a real-time noise calculation algorithm was developed which enables the system to rate planned approach trajectories in terms of noise dispersion. For this purpose, international standard aircraft noise calculation rules were adapted to special demands on 4D trajectories of the arrival planning system 4D-Planner and simplified for significant faster calculations. Additionally, atmospheric and meteorological conditions, population distribution and earth topography were taken into account. The result is a population depending flight path exposure index for each trajectory planned for an approaching aircraft. This way, it is possible to choose the best-rated trajectory in terms of noise for every aircraft and suggest it to the controller.

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Temme, Marco-Michael: Modell zur Echtzeit-Lärmbelastungsvorhersage für ein Lotsenunterstützungssystem. 2005.

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