Załącznik 9. Protokół z badań modelowych Do badań modelowych wykorzystano: program komputerowy: IMMI Premium v.6.3.1 firmy Wölfel, nr licencji S72/552 (Załącznik 10), metodę obliczeń - krajową niemiecką metodę obliczania hałasu kolejowego Schall 03. 1.1 METODYKA BADAŃ I OCENY Do oceny oddziaływania hałasu linii kolejowej zastosowano metodę obliczeniowo-pomiarową. Zasadniczym problem przy opracowywaniu oceny oddziaływania hałasu linii kolejowej jest brak krajowej metody obliczeniowej. Dla metody obliczeniowej hałasu kolejowego SRM II, która jest zalecana do stosowania przez Europejską Dyrektywę Hałasową przy realizacji strategicznych map akustycznych, także nie ma bazy emisyjnych wskaźników hałasu odpowiedniej dla warunków krajowych. Krajowe metody obliczeniowe opracowane w poszczególnych państwach UE dostosowane są do lokalnego taboru, a wyniki oceny otrzymywane przy wykorzystaniu tych metod dla takich samych sytuacji i warunków ruchu różnią się w istotny sposób. W związku z tym do opracowania niniejszej oceny zastosowano metodykę pomiarowoobliczeniową, w której wykorzystano model obliczeniowy Schall 03, odpowiednio skalibrowany dla stanu istniejącego. Proces kalibracji polegał na dostrojeniu poziomu emisji hałasu kolejowego, określonego dla punktu referencyjnego zlokalizowanego w odległości d = 25 m od linii kolejowej na wysokości h = 4,0 m nad poziomem terenu, dla pory dnia ( AeqD,ref ) i pory nocy ( AeqN,ref ). Dla sytuacji istniejącej poziom hałasu kolejowego w punkcie referencyjnym ustalono dla typowych (reprezentatywnych) sytuacji wynikających z istniejącej infrastruktury i warunków ruchu na podstawie dostępnych wyników pomiarów hałasu wykonanych na tej linii na odcinku Wrocław - Poznań. Przy określaniu poziomu ekspozycyjnego AE dla stanu projektowanego brano pod uwagę zmiany przewidywanego poziomu emisji hałasu wynikające z poprawy stanu technicznego torowiska, zmiany prędkości i natężenia ruchu. Uwzględniono także zmianę geometrii modernizowanego układu torowego. Przewidywane zmiany poziomu hałasu w punkcie referencyjnym oszacowano na podstawie analizy porównawczej wyników pomiarów dla zmodernizowanych i niezmodernizowanych odcinków linii E30, danych literaturowych oraz typowych poprawek wynikających z modeli obliczeniowych hałasu kolejowego. Ekwiwalentny poziom hałasu dla pory dnia AeqD, ref oraz pory nocy AeqN, ref obliczono na podstawie wyznaczonych średnich wartości AE dla trzech kategorii pociągów: dalekobieżnych, lokalnych i towarowych, oszacowanego AE oraz podanego w projekcie natężenia ruchu. Do oceny hałasu przyjęto liczbę pociągów wg projektu. W ocenie uwzględniono także wpływ ukształtowania rzeźby terenu, np. wzniesienia lub opadania terenu, wzgórza, itp. Do oceny hałasu przyjęto liczbę pociągów na rozpatrywanym odcinku linii E59 otrzymaną od projektantów. W modelu przyjęto następujące klasy pociągów dla stanu istniejącego: pociągi dalekobieżne (pospieszne, IC, Ex), pociągi lokalne (osobowe), pociągi towarowe. Dla stanu prognozowanego przyjęto: pociągi kwalifikowane: Pociągi IC, Ex, pociągi dalekobieżne: Pociągi MW, Pociągi PR, pociągli lokalne:
Pociągi R, turystyczne, pociągi towarowe: Pociągi TE, Pociągi TP, Pociągi TM, TN, T Pociągi TKM, służbowe, lokomotywy luzem. 1.1.1 OKREŚENIE EKSPOZYCYJNYCH POZIOMÓW HAŁASU AE Stan istniejący Do celów oceny klimatu akustycznego dla stanu istniejącego wykorzystano wyniki pomiarów poziomu hałasu wykonane na odcinku linii E59 Wrocław - Poznań na terenie województw dolnośląskiego i wielkopolskiego. Dla miasta Wrocławia przyjęto wyniki pomiarów na podstawie Mapy Akustycznej Wrocławia. Wyniki pomiarów w postaci średnich wartości poziomu ekspozycyjnego AE dla poszczególnych klas pociągów zestawiono w głównej części opracowania. Wartość średnia tych wyników posłużyła do kalibracji modelu obliczeniowego dla stanu istniejącego. Tabela 1. Średni ekspozycyjny poziom dźwięku od poszczególnych klas pociągów dla stanu po istniejący; d = 25 m h o = 4 m nad terenem Dalekobieżne okalne Towarowe AE [db] śr AE [db] śr AE [db] śr 99,3 78 93,9 79 97,2 57 Stan projektowany Dla stanu projektowanego prędkości pociągów na całej długości analizowanego odcinka wynosić będą 100-160 km/h (pasażerskie) i 60-120 km/h (towarowe). Natężenie ruchu również ulegnie zmianie i ogólnie będzie większe w porównaniu ze stanem istniejącym i po modernizacji. Dla stanu po modernizacji emisja hałasu obniży się w wyniku modernizacji torowiska oraz szlifowania szyn. Dla stanu po modernizacji w obliczeniach przyjęto następujące poprawki: Modernizacja torowiska Stan i rodzaj torowiska bardzo silnie wpływają na generację hałasu kolejowego. W celu obniżenia hałasu kolejowego powinno się stosować tory bezstykowe, ze sprężystym mocowaniem szyn do podkładów, a szyna powinna być ułożona na podkładce elastycznej. Redukcja hałasu kolejowego, w wyniku modernizacji torowiska zależy od prędkości ruchu, ale zwykle jest większa niż 5 db. W obliczeniach przyjęto poprawkę - 4 db. Szlifowanie szyn Przy hamowaniu, koła pociągu oraz szyny ulegają zniekształceniom. Nierówności na szynach powodują znaczny wzrost hałasu. Aby obniżyć ten hałas wymagane jest cykliczne szlifowanie szyn. Otrzymany w ten sposób spadek poziomu hałasu może osiągną, w zależności od prędkości ruchu, ok. 4 db. W obliczeniach przyjęto poprawkę - 3 db. Wyznaczone wartości pozimów ekspozycyjnych dla stanu istniejącego dla poszczególnych klas pociągów zostały unormowane do docelowych prędkości ruchu. Przewidywane zmiany poziomu hałasu w punkcie referencyjnym oszacowano na podstawie typowych poprawek wynikających z modeli obliczeniowych hałasu kolejowego. Przyjęto poprawki wg metody SRM II. Wartość AE dla pociągów kwalifikowanych (IC/Ex) przyjęto wg SRM II (C08) z korekcja +3 db, biorąc pod uwagę duży rozrzut wyników obliczeń otrzymanych wg metody SRM II, metody niemieckiej Schall 03 i metody nordyckiej (3 10 db).
Wyznaczone poziomy ekspozycyjne dla stanu projektowanego zestawiono w tabeli 2. Tabela 2. Ekspozycyjny poziom dźwięku od poszczególnych klas pociągów dla stanu po modernizacji; d = 25 m h o = 4 m nad terenem Przyjęt e do Wg pomiarów Unormowane oblicze Klasa Typ ń popraw ka na prędko ść popraw ka na modern izację popraw ka na szlifow anie AE [db] śr AE [db] śr AE [db] Kwalifikowane IC, EX 94,0 160-94,0 160 - - 94,0 Dalekobieżne MW 99,3 78 4,9 104,2 140 4 3 97,2 PR 99,3 78 6,3 105,6 160 4 3 98,6 okalne R, turystyczne 93,9 79 3,3 97,2 120 4 3 90,2 Towarowe TE 97,2 57 5,8 103,0 120 4 3 96,0 TP 97,2 57 4,1 101,3 100 4 3 94,3 TM,TN,T 97,2 57 2,2 99,4 80 4 3 92,4 TKM, pozostale 97,2 57 0 97,2 60 4 3 90,2 1.1.2 NIEPEWNOŚĆ WYNIKÓW OBICZEŃ Niepewność wyników obliczeń wynika z niepewności oszacowania poziomu emisji hałasu w punkcie referencyjnym, AeqD,ref i AeqN,ref oraz niepewności oszacowania tłumienia hałasu podczas propagacji. Na niepewność oszacowania poziomu emisji hałasu w punkcie referencyjnym, Aeq,ref składa się: niepewność wyznaczenia średniej wartości AE pociągu obliczeniowego danego rodzaju, niepewność co do rzeczywistej liczby pociągów danej klasy kursujących w porze dnia i porze nocy; zmiana natężenie ruchu o 100% powoduje zmianę poziomu emisji hałasu o Aeq = 3 db, przyjęcie do obliczeń hałasu średniej prędkości przejazdu na danym odcinku; zmiana prędkości jazdy o 20% powoduje zmianę poziomu emisji hałasu o AE = 1dB, a o 30% o AE = 1,5dB. Niepewność oszacowania tłumienia dźwięku przy propagacji w terenie wzrasta ze wzrostem odległości od źródła hałasu. Według normy ISO 9613. Tłumienie dźwięku podczas propagacji w terenie otwartym, niepewność wyniku obliczeń wynosi: 1 db dla odległości do 100 m i 3 db dla odległości z zakresu od 100 m do 1000 m. Błąd oszacowania zasięgu (d z ) oddziaływania hałasu wynikający z błędu oszacowania poziomu emisji hałasu o 1 db, wynosi: d < 150 m: 20 m, d = 250 300 m: 50 m, d = 400 500 m: 70 m. Obliczenia zasięgu oddziaływania hałasu kolejowego obarczone są znaczną niepewnością, wynikającą przede wszystkim z dużego rozrzutu wartości poziomu ekspozycyjnego AE różnych pociągów tej samej kategorii, niepewności danych wyjściowych do obliczeń oraz niepewności oszacowania zasięgu hałasu w złożonych warunkach terenowych. 1.2 DANE WYJŚCIOWE 1.2.1 SPOSÓB POZYSKANIA DANYCH WYJŚCIOWYCH Dla stanu istniejącego dane wyjściowe pozyskano na podstawie: ortofotomap terenu dla obszaru wzdłuż linii kolejowej E59 (271) na odcinku Wrocław - granica województwa dolnośląskiego, topograficznych map terenu obszar wzdłuż linii kolejowej E59 (271) na odcinku Wrocław - granica województwa dolnośląskiego w skali 1:10000, zdjęć lotniczych dla w/w obszarów, danych dotyczących obiektów położonych w pobliżu linii kolejowej na podstawie wizji lokalnej, danych przekazanych przez projektantów:
rodzaj nawierzchni, stan torowiska, warunki ruchu, innych. 1.2.2 DANE WYJŚCIOWE PRZYJĘTE DO MODEU Przyjęto następujące dane wyjściowe do modelu: numeryczny model terenu 3D utworzony na podstawie mapy terenu i zdjęć lotniczych, powierzchnia gruntu kwalifikacja rodzaju gruntu na podstawie map i zdjęć lotniczych przyjęto G = 0.7, liczba odbić N = 1, warunki meteorologiczne w obliczeniach przyjęto: temperatura 10ºC, wilgotność 70 %, kategorie budynków: mieszkalne, niemieszkalne, specjalnej ochrony przed hałasem (np. szpitale, szkoły), przeznaczone do wyburzenia, obszary specjalnej ochrony akustycznej (np. tereny rekreacyjne), wysokość budynków 2-20 m ustalono na podstawie wizji loklanej oraz zdjęć lotniczych, współczynnik pochłaniania fasad budynków α = 0.35, metoda obliczeniowa Schall 03, typ taboru : Dla stanu istniejącego: pociągi dalekobieżne (pospieszne, IC, Ex), pociągi lokalne (osobowe), pociągi towarowe. Dla stanu prognozowanego: pociągi kwalifikowane: Pociągi IC, Ex, pociągi dalekobieżne: Pociągi MW, Pociągi PR, pociągli lokalne: Pociągi R, turystyczne, pociągi towarowe: Pociągi TE, Pociągi TP, Pociągi TM, TN, T Pociągi TKM, służbowe, lokomotywy luzem. warunki ruchu przyjęto parametry podane w głównej części opracowania dla stanu istniejącego (tabela 8 w głównej części opracowania) oraz dla stanu prognozowanego (tabela 10 w głównej części opracowania) zgodnie z danymi pozyskanymi od projektantów. 1.3 WYNIKI KAIBRACJI W piewrwszym etapie prowadzone kalibracji zweryfikowano oszacowane poziomy ekspozycyjne AE dla stanu po modernizacji.
Do tego celu wykorzystano wyniki pomiarów wykonanych dla podobnych, już zmodernizowanych odcinków, dla których prędkości pociągów wynoszą 120 km/h (pasażerskie) i 80-100 km/h (towarowe). Do oceny przyjęto wyniki pomiarów wykonanych przez aboratorium Badawcze Akustyki Politechniki Wrocławskiej w punktach zlokalizowanych na szlaku poza obrębem stacji dla linii E-30 Wrocław - Opole: w okolicach przystanku Zębice, przy ul. Paderewskiego w Oławie. Na tych odcinkach torowisko jest o konstrukcji jak przewidywana dla rozpatrywanego odcinka linii E59, porusza się także taki sam tabor. Można zatem przyjąć, że wartości poziomu AE po zmodernizowaniu odcinka Wrocław - granica woj. dolnośląskiego będą takie same przy podobnych prędkościach ruchu. Ustalone wartości AE dla obliczeniowego pociągu podano w tabeli 3. Tabela 3. Zmierzony ekspozycyjny poziom dźwięku od poszczególnych klas pociągów dla stanu po modernizacji; d = 25 m h o = 4 m nad terenem p. Wykonawca PWr PWr Średnia Oława Prędkość okalizacja Zębice d=25m ul.paderwskiego Klasa AE [db] AE [db] AE [db] śr 1 okalny 94,3 92,4 93,5 100 2 Dalekobieżny 98,5 99,1 98,8 120 3 Kwalifikowany (IC/Ex) 97,5 99,1 98,4 120 4 Towarowy 95,7 96,8 96,3 80 Powyższe wyniki unormowano do docelowych prędkości ruchu na analizowanym odcinku linii kolejowej oraz zestawiono z oszacowanymi wyniki z tabeli 2. Tabela 4. Porównanie zmierzonego i oszacowanego poziomu ekspozycyjnego dla stanu po modernizacji; d = 25 m h o = 4 m nad terenem p. Klasa Wg pomiarów Wg oszacowania Zmierzone Unormowane (tabela 2) Różnica AE śr AE śr [db] [db] AE [db] śr AE [db] 1 okalny 93,5 100 92,1 120 90,2 120 1,9 2 Dalekobieżny 98,8 120 98,7 160 98,6 160 0,1 3 Kwalifikowany (IC/Ex) 98,4 120 94,3 160 94,0 160 0,3 4 Towarowy 96,3 80 93,3 80 92,4 80 0,9 Kalibrację modelu obliczeniowego przeprowadzono na podstawie porównania wyników pomiarów i obliczeń wskaźnika AeqD oraz AeqN dla stanu istniejącego i prognozowanego. Wartości wskaźników AeqD oraz AeqN obliczono na podstawie ekspozycyjnych poziomów dźwięku wyznaczonych dla pojedynczych zdarzeń akustycznych wszystkich klas pociągów. Kalibrowano model źródła hałasu (model emisji) i model propagacji hałasu na podstawie poziomów ekspozycyjnych oraz obliczeń w punktach pomiarowych poprzez dobór: wartości parametrów G i, poprawek dla poszczególnych kategorii pociągów dostępnych w przyjętej metodzie obliczeniowej. Kalibracji dla stanu istniejącego dokonano dla aktualnych warunków ruchu według średniego natężenia ruchu kolejowego. Dla stanu prognozowanego kalibracja przeprowadzona była na podstawie prognozy ruchu na odcinku kolejowym.
Poniżej w tabeli 5 i 6 zamieszczono wyniki porównania zmierzonych i obliczonych wskaźników hałasu w punktach pomiarowych po dokonanej kalibracji modelu hałasu kolejowego. Tabela 5. Wyniki kalibracji modelu hałasu kolejowego dla stanu istniejącego h d Aeq,D [db] Aeq,N [db] p. Pora dnia (6.00 22.00) Pora nocy (22.00 6.00) [m] [m] Pomiar Obliczenia Różnica Pomiar Obliczenia Różnica 1 4 25 69,2 66,4-2,8 64,3 67,1 2,8 Tabela 6. Wyniki kalibracji modelu hałasu kolejowego dla stanu po modernizacji h d Aeq,D [db] Aeq,N [db] p. Pora dnia (6.00 22.00) Pora nocy (22.00 6.00) [m] [m] Pomiar Obliczenia Różnica Pomiar Obliczenia Różnica 1 4 25 68,2 68,5 0,3 66,6 66,2-0,4