NIROS Simulation. Bericht EDDF-10. Flughafen Frankfurt

Transkript

1 NIROS Simulation Bericht EDDF-10 Vergleich verschiedener Transitions nördlich des Flughafens für Anflüge über KERAX auf die Piste 07L DFS Deutsche Flugsicherung GmbH OA/L

2 Impressum Erstellt von: Sascha Wichmann OA/L Geprüft von: Stefan Tischendorf OA/D Datum: Anzahl Seiten: 15 Version: 1.0 DFS Deutsche Flugsicherung GmbH Lage- und Informationszentrum OA/L Am DFS- Campus Langen Dieses Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwendung außerhalb der Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung der DFS Deutsche Flugsicherung GmbH unzulässig und wird zivil- und strafrechtlich verfolgt. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. DFS Deutsche Flugsicherung GmbH 2014 ii

3 Zusammenfassung Zielstellung der vorliegenden Untersuchung war die derzeit veröffentlichte nördliche Transition (Transition to Final Approach) bei Betriebsrichtung 07 mit alternativen Routenführungen nach Anhebung der Transition von 8000ft auf 9000ft aus Fluglärmgesichtspunkten miteinander zu vergleichen. Insgesamt wurden neun Simulationen für Anflüge von KERAX über die nördliche Transition auf die Piste 07L durchgeführt. Bei einem Schwellpegel (L den ) von 45 db(a) ergaben sich praktisch keine Unterschiede, sowohl zwischen den alternativen Routenverläufen als auch beim Vergleich zwischen dem Ist-Zustand vor Anhebung der Flughöhen auf 9000ft beim Wegpunkt DF 439 und nach der Anhebung der Flughöhen. Für den relevanten Teil der Transition, i.e. zwischen den Punkten DF 437 und DF 439, ergaben sich Pegel deutlich unter dem festgelegten Schwellpegel. Eine Schallimmissionsberechnung der Anflüge vom Clearance Limit PSA erfolgte nicht, da der Verkehr bei Ostbetrieb im Wesentlichen über die südliche Transition geführt wird. Insgesamt wurden weniger als 1% der Anflüge (37 Flugbewegungen) über PSA bei Ostbetrieb über den relevanten Teil der nördlichen Transition während der verkehrsreichsten sechs Monate des Jahres 2013 (Mai bis Oktober) geführt. iii

4 Abkürzungen / Glossar AIP Aeronautical Information Publication (Luftfahrthandbuch) ANP Aircraft Noise- and Performancedatabase ATKIS Amtliches Topographisch-Kartographisches Informationssystem BKG Bundesamt für Kartografie und Geodäsie DGM Digitales Gelände Modell DLM Digitales Landschaftsmodell DME distance measuring equipment (Entfernungsmessgerät) L den Tag-Abend-Nacht-Pegel (eine Variante des L eq ) L eq Dauerschallpegel Äquivalent LuftVG Luftverkehrsgesetz NIROS Noise Impact Reduction and Optimisation System RWY Runway (Startbahn) SID standard instrument departure route (Standard-Instrumentenabflugstrecke) SRTM Shuttle Radar Topography Mission Transition Transition to final Approach, Verfahrensabschnitt zwischen Clearance Limit und Endanflug (Übergang zum Endanflug) VOR very high frequency omnidirectional radio range (UKW Funkfeuer) 1

5 Inhalt 1 Zielsetzung Gesetzliche Rahmenbedingungen 3 2 Untersuchungsgegenstand Flughafen/ Untersuchungsgebiet Routendefinition 4 3 Methodik Modellbeschreibung Modellversion Datengrundlage 7 4 Parametrisierung Routendefinition innerhalb NIROS Belegungszahlen 8 5 Ergebnisse 10 6 Quellen 11 7 Anhang 12 2

6 1 Zielsetzung Aufgrund der mittelfristig steigenden Passagierzahlen im Luftverkehr und dem damit verbundenen höheren Verkehrsaufkommen, ist die Belastung der Bevölkerung durch Fluglärm in steigendem Maße von Bedeutung. Die DFS Deutsche Flugsicherung GmbH hat es sich zur Aufgabe gemacht, den von ihr kontrollierten Luftraum so sicher wie möglich zu machen. Unmittelbar nachstehende Ziele sind, einen möglichst flüssigen Verkehr zu ermöglichen und Umweltbelange zu berücksichtigen. Vor diesem Hintergrund soll die für den Main in der AIP veröffentlichte nördliche Transition (Transition to Final Approach) bei Betriebsrichtung 07 mit alternativen Routenverläufen verglichen werden. Als zugrunde liegender Dauerschallpegel soll hierbei der L den verwendet werden. 1.1 Gesetzliche Rahmenbedingungen Die DFS Deutsche Flugsicherung GmbH ist als Bestandteil der Luftverkehrsverwaltung ebenso wie die Luftfahrtbehörden verpflichtet, bei der Wahrnehmung der jeweiligen Aufgaben Umweltgesichtspunkte wie Fluglärm zu berücksichtigen. Flugplatzunternehmer, Luftfahrzeughalter und Luftfahrzeugführer sind verpflichtet, beim Betrieb von Luftfahrzeugen in der Luft und am Boden vermeidbare Geräusche zu verhindern und die Ausbreitung unvermeidbarer Geräusche auf ein Mindestmaß zu beschränken, wenn dies erforderlich ist, um die Bevölkerung vor Gefahren, erheblichen Nachteilen und erheblichen Belästigungen durch Lärm zu schützen. Auf die Nachtruhe der Bevölkerung ist in besonderem Maße Rücksicht zu nehmen, gemäß 29b Absatz 1 Luftverkehrsgesetz (LuftVG). Des Weiteren ist die DFS Deutsche Flugsicherung GmbH nach LuftVG 29b Absatz 2 in ihrem Zuständigkeitsbereich dazu verpflichtet, ( ) auf den Schutz der Bevölkerung vor unzumutbarem Fluglärm hinzuwirken. 3

7 2 Untersuchungsgegenstand 2.1 Flughafen/ Untersuchungsgebiet Das für die Simulation der Fluglärmbelastung betrachtete Gebiet umfasst eine Fläche von km² (160x160km) wobei der betrachtete Flughafen im Zentrum der quadratischen Fläche liegt. Im Folgenden sind einige bedeutende Ortschaften, die insbesondere von möglichen Änderung der Transition betroffen sind, genannt: Frankfurt am Main Bad Vilbel Bruchköbel Maintal Schöneck Langen-Bergheim 2.2 Routendefinition Die für die Simulation zugrunde liegenden Abflugrouten wurden vom für die Verfahrensplanung zuständigen Fachbereich bereitgestellt. Der Verlauf der zu simulierenden Transition ist in Abbildung 1 bis Abbildung 4 dargestellt. Weiterhin ist der Verlauf der derzeitig im Luftfahrthandbuch (AIP) veröffentlichten nördlichen Transition (Transition to Final Approach) bei Betriebsrichtung 07 im Anhang zu finden. 4

8 NIROS Simulation, Bericht EDDF-10 Abbildung 1: Darstellung des relavanten Teils der alternativen nördlichen Transitions bei OstBetrieb mit einem Abstand von 3NM zur südlichen Transition: KERAX 07L 3NM DF439 (a), 3NM DF08 (b), 3NM DF506(c) und 3NM DF504(d). Abbildung 2: Topografische Karte mit dem Verlauf der alternativen nördlichen Transitions mit einem Abstand von 3NM zur südlichen Transition über dem Stadtgebiet Frankfurt am Main und Umgebung bei Ost-Betrieb 5

9 NIROS Simulation, Bericht EDDF-10 Abbildung 3: Darstellung des relavanten Teils der alternativen nördlichen Transitions bei OstBetrieb mit einem Abstand von 4NM zur südlichen Transition: KERAX 07L 4NM DF439 (a), 4NM DF514 (b) und 4NM DF512(c). Abbildung 4: Topografische Karte mit dem Verlauf der alternativen nördlichen Transitions mit einem Abstand von 4NM zur südlichen Transition über dem Stadtgebiet Frankfurt am Main und Umgebung bei Ost-Betrieb 6

10 3 Methodik 3.1 Modellbeschreibung Grundlage für die Abschätzung der Belastung der Bevölkerung durch Fluglärm ist die Berechnung eines äquivalenten Dauerschallpegels. Die Ermittlung der Dauerschallpegel erfolgt in NIROS nach der in ECAC.Doc 29 beschriebenen Rechenvorschrift mit in Abschnitt 4 festgelegten Randbedingungen. Dabei wird das Untersuchungsgebiet gleichmäßig in rechteckige Rasterzellen mit definierter Kantenlänge aufgeteilt und für jede Rasterzelle ein Dauerschallpegel berechnet. Die Ermittlung des Gütewertes für das Untersuchungsgebiet erfolgt über die Berechnung der Lautheit, eine an das menschliche Gehör angepasste Skala, aus den Dauerschallpegeln. Durch Wichtung der Lautheitswerte mit der Bevölkerungsdichte und anschließender Integration erhält man letztendlich den Gütewert 1. Eine ausführliche Beschreibung zu dieser Vorgehensweise ist in [1] zu finden. 3.2 Modellversion Die Simulation wurde mit NIROS in der Version unter Windows 7 durchgeführt. 3.3 Datengrundlage Datengrundlage für die Berechnung der Bevölkerungszahlen sind zum einen Siedlungsgebiete und zum anderen Bevölkerungszahlen mit dazugehörigen Grenzen der Erhebungsgebiete (Statistische Bezirke bzw. Gemeinden). Die Siedlungsgebiete wurden aus den ATKIS-Daten Basis-DLM (Stand ) gewonnen. Die Daten wurden vom Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG) zur Verfügung gestellt. Die Daten über Bevölkerungszahlen und Erhebungsgebiete wurden von der infas GEODaten GmbH zur Verfügung gestellt (Stand ). Um die Vergleichbarkeit der Untersuchungsergebnisse zu gewährleisten wurden für alle Simulationen die gleichen Bevölkerungsdaten verwendet. Grundlage für das in NIROS berücksichtigte digitale Geländemodell (DGM) sind die SRTM3 2 Daten, was einer horizontalen Auflösung der Höhenangaben des DGM von 3 entspricht. 1 Ein hoher Gütewert deutet dabei auf eine hohe Gesamtbelastung des betrachteten Gebiets hin. Entsprechend deutet ein geringer Gütewert auf eine geringe Belastung hin. Hierbei ist anzumerken, dass eine Aussage über die Belastung des Untersuchungsgebietes durch Darstellung eines einzelnen Gütewertes nicht getroffen werden kann. Gütewerte sind Vergleichswerte. Es kann also nur eine Aussage darüber getroffen werden, welche der betrachteten Routen in einem Untersuchungsgebiet eine höhere Belastung der Bevölkerung durch Fluglärm darstellt. 2 SRTM = Shuttle Radar Topography Mission 7

11 4 Parametrisierung Im Folgenden sollen zusammenfassend die für die Simulationsläufe verwendeten Parametereinstellungen dargestellt werden. Als Dauerschallpegel wurde entsprechend der Zielstellung der L den verwendet. Dabei wurde die räumliche Auflösung auf 100m gesetzt und der untere Schwellenwert für die Schallimmission auf 45dB(A) festgelegt. 4.1 Routendefinition innerhalb NIROS Bei der Routendefinition innerhalb von NIROS wurden die Angaben von der in der DFS für die Verfahrensplanung zuständigen Fachabteilung übernommen. Um mögliche Effekte durch die Projektmaßnahmen im Rahmen von MAR (Modified Arrival Routes / modifizierte Anflugrouten) abzudecken und eine adäquate Annahme hinsichtlich der räumlichen Verteilung von Flugwegen treffen zu können, erfolgte im Vorfeld der Berechnung eine Analyse der Flugtrajektorien der sechs verkehrsreichsten Monate im Jahr 2013 (Mai bis Oktober). Hierbei ergab sich eine mittlere Flughöhe von rund 9330 ft am Wegpunkt DF 439 und ft am Wegpunkt DF 437. Unter Annahme der Anhebung des Flugverkehrs zwischen 8000 ft und 9000ft auf eine Mindesthöhe von 9000ft am Punkt DF 439 im Rahmen von MAR-Stufe 1 ergibt sich eine theoretische mittlere Anhebung um 160ft auf eine Flughöhe von 9490 ft am Punkt DF 439. Weiterhin wurde aufgrund der Flugspuranalysen ein Sigma-Wert der horizontalen Verteilung möglicher Flugpfade um die Nominallinie, i.e. der Flugpfadstreuung von 500m angenommen. Im Rahmen einer Worst-Case-Szenario-Betrachtung wurde weiterhin angenommen, dass sich zwischen den Punkten DF 437 und DF 439 alle Flüge im Level-Flug befinden. Demnach befinden sie sich in Flughöhe 9330 ft vor Anhebung der Flughöhen auf 9000 ft. Nach Anhebung der Flughöhen wurde eine Flughöhe von 9490 ft angenommen. Für den Vergleich der alternativen Routenverläufe wurde ebenfalls eine Flughöhe von 9490 ft angenommen. 4.2 Belegungszahlen Grundlage für die Ermittlung der Belegungszahlen der zu untersuchenden Transition waren die Anflüge der verkehrsreichsten sechs Monate des Jahres 2013 (Mai bis Oktober). Die Analyse der Flugbewegung ergab für den 06. Juni das höchste Verkehrsaufkommen der berücksichtigten Monate im Jahr 2013 von 158 Anflügen von KERAX über die nördliche Transition auf die Piste 07L des Flughafens Frankfurt. Für Anflüge von PSA wurden im Betrachtungszeitraum Mai bis Oktober 2013 weniger als 1% (insgesamt 37 Flugbewegungen) bei Betriebsrichtung 07 über den relevanten Teil der nördlichen Transition geführt. Aufgrund der für die Berechnung vernachlässigbaren Verkehrsbewegungen wurde der Anflugverkehr von PSA für die vorliegende Betrachtung nicht weiter berücksichtigt. Für die Schallimmissionsberechnung der Anflüge von KERAX über die nördliche Transition wurden die Verkehrszahlen vom 06. Juni 2013 verwendet. Hierbei ist anzumerken dass nicht für alle ursprünglich vorgegebenen Flugzeugtypen Daten in der ANP-Datenbank hinterlegt sind. Nicht hinterlegte Flugzeugtypen wurden durch geeignete 8

12 Stellvertretertypen ersetzt. Die für die Simulation verwendeten Belegungszahlen sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1: Annahmen zu Belegungszahlen der Anflüge über KERAX auf die Piste 07L über die nördliche Transition des Flughafens Frankfurt (EDDF) Luftfahrzeugtyp (ICAO) Belegungszahlen Tag Abend Nacht A A A A A A A A B B B B B B B B77W CRJ DH8D E E MD

13 5 Ergebnisse Insgesamt wurden neun Simulationen durchgeführt. Bei einem Schwellpegel (L den ) von 45 db(a) ergaben sich praktisch keine Unterschiede, sowohl zwischen den alternativen Routenverläufen als auch beim Vergleich zwischen dem Ist-Zustand vor Anhebung der der Flughöhen auf 9000ft beim Wegpunkt DF 439 und nach der Anhebung der Flughöhen. Für den relevanten Teil der Transition, i.e. zwischen der Punkte DF 437 und DF 439, ergaben sich Pegel deutlich unter dem festgelegten Schwellpegel (siehe hierzu auch Abbildung 5). Abbildung 5: Beurteilungspegel (Lden) mit einem Schwellpegel von 45dB(A) für die bestehende Transition bei einer angenommenen Flughöhe von 9160 ft zwischen DF437 und DF439 Eine Schallimmissionsberechnung der Anflüge über PSA erfolgte nicht, da der Verkehr bei Ostbetrieb im Wesentlichen über die südliche Transition geführt wird. Insgesamt wurden weniger als 1% der Anflüge (37 Flugbewegungen) über PSA bei Ostbetrieb über den relevanten Teil der nördlichen Transition während der verkehrsreichsten sechs Monate des Jahres 2013 (Mai bis Oktober) erfasst. 10

14 6 Quellen [1] Leder, Joachim: Ein Verfahren zur Optimierung dreidimensionaler Flugtrajektorien im Hinblick auf eine minimale Fluglärmbelästigung der Bevölkerung mittels eines physiologisch geprägten Gütekriteriums, Dissertation, Universität Darmstadt (1998) [2] ECAC.CEAC Doc No. 29, Report on Standard Method of Computing Noise Contours Around Civil Airports, 3rd Edition, Vol. 1: Applications Guide (2005) [3] ECAC.CEAC Doc No. 29, Report on Standard Method of Computing Noise Contours Around Civil Airports, 3rd Edition, Vol. 2: Technical Guide (2005) 11

15 7 Anhang Im Folgenden ist der relevante Teil der aktuell in der AIP ausgewiesenen nördlichen Transition auf die Piste 07L dargestellt. 12

16