Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen, 41/2003

Støjemission fra motorsportskøretøjer, asfaltbane

Indholdsfortegnelse

Forord

Sammenfatning og konklusioner

Summary and conclusions

1 Støjemission fra motorsportskøretøjer
   1.1 MÅLEOBJEKT
   1.2 MÅLEMETODE
   1.3 MÅLEUDSTYR
   1.4 DRIFTSFORHOLD UNDER MÅLINGERNE
   1.5 METEOROLOGISKE FORHOLD
   1.6 MÅLERESULTATER
   1.7 UBESTEMTHED

2 Sammenligning mellem deklarationsmetode og oprindeligt benyttet målemetode

3 Sammenligning mellem deklarations- og kontrolmetode
   3.1 Kommentarer til målingerne

4 Sammenligning med tidligere målinger

5 REFERENCER

Appendix
   A.1 Saxo Cup
   A.2 Klasse N 0 – 1600ccm
   A.3 Klasse N > 1600ccm
   A.4 Historisk klasse 1
   A.5 Historisk klasse 2
   A.6 DTC
   A.7 Formel Ford 1800 –2000ccm
   A.8 Formel Renault
   A.9 Superbike
   A.10 RR 125 – 250ccm racer
   A.11 RR 125ccm standard
   A.12 RR Enthusiast, Supermotard
   A.13 RR Rookie 1 samt 250 –400ccm standard
   A.14 RR Rookie 2
   A.15 RR 80ccm standard

Forord

Motorsportens Akustiklaboratorium ved Viggo Lemche har målt kildestyrken for en række af motorsportskøretøjer, herunder flere typer, hvor der ikke foreligger tidligere målinger. Målingerne omfatter de racerkøretøjer, som blev benyttet under afvikling af Danmarks Mesterskab (DM) afdelingen i Road Racing på Vandel den 5. maj 2002, og de køretøjer, der deltog i DM løbene på Jyllands Ringen den 29. september 2002.

Målingerne er udført for Danmarks Motor Union (DMU) og Dansk Automobil Sports Union (DASU), og er her bearbejdet og offentliggjort til brug for Miljøstyrelsen ved ajourføring af de generelle data for støjudsendelse fra motorsportskøretøjer i motorsportsvejledningen [1]. Måledata indgår desuden i styrelsens vurdering af de foreslåede nye målemetoder til støjudsendelse fra motorsportskøretøjer [2].

Sammenfatning og konklusioner

Der er målt støjemission for Road Racing motorcykler under en afdeling af DM på Vandel den 5. maj 2002, hvorunder alle relevante klasser blev målt. Desuden blev der målt på fire 80ccm maskiner. Tillige blev støjemissionen målt for racerbiler, som kører på asfaltbaner, under en afdeling af DM på Jyllands Ringen søndag d. 29 september 2002.

Det A-vægtede immissionsrelevante lydeffektniveau, bestemt ved brug af den foreslåede deklarationsmetode [2], er for Road Racing maskinerne:

128 dB for Superbike
129 dB for 125/250ccm racer
123 dB for 125ccm standard
130 dB for entusiast/supermotard
125 dB for Rookie I og 250-400ccm standard
126 dB for Rookie II, samt
107 dB for 80ccm standard (kun fire køretøjer).

Det A-vægtede immissionsrelevante lydeffektniveau for racerbilerne, bestemt med den samme målemetode, er:

122 dB for Saxo cup
119 dB for Gruppe N under 1600ccm
118 dB for Gruppe N over 1600ccm
121 dB for Historiske biler klasse 1
122 dB for Historiske biler klasse 2
129 dB for DTC
127 dB for Formel Ford, samt
128 dB for Formel Renault.

Alle angivelser er i dB med reference til 1 pW. Den estimerede ubestemthed ved brug af deklarationsmetoden er 3 dB.

Summary and conclusions

Noise emissions from Road Racing motor cycles have been measured during a session of the National Championship at Vandel on 5^th May 2002. Vehicles from all participating classes were measured. In addition the noise emissions were measured for race sports cars during a session of the National Championship at Jyllands Ringen on 29^th September 2002.

The A-weighted immission relevant sound power level, determined by use of the proposed declaration method [2] is for the Road Racing vehicles:

128 dB for Superbike
129 dB for 125/250ccm racer
123 dB for 125ccm standard
130 dB for entusiast/supermotard
125 dB for Rookie I and 250-400ccm standard
126 dB for Rookie II, and
107 dB for 80ccm standard (four vehicles only).

The A-weighted immission relevant sound power level for the race sports cars, measured by the same method, is:

122 dB for Saxo cup
119 dB for Group N under 1600 ccm
118 dB for Group N over 1600 ccm
121 dB for Historical cars class 1
122 dB for Historical cars class 2
129 dB for DTC
127 dB for Formula Ford, and
128 dB for Formula Renault.

All values are given in dB with reference to 1 pW. The estimated measurement uncertainty by use of the declaration method is 3 dB.

1 Støjemission fra motorsportskøretøjer

1.1 MÅLEOBJEKT
1.2 MÅLEMETODE
1.3 MÅLEUDSTYR
1.4 DRIFTSFORHOLD UNDER MÅLINGERNE
1.5 METEOROLOGISKE FORHOLD
1.6 MÅLERESULTATER
1.7 UBESTEMTHED

1.1 MÅLEOBJEKT

Der er målt på 6 forskellige klasser, som blev afviklet under DM i Road Racing på Vandel den 5. maj 2002. Desuden blev der målt på et mindre antal 80ccm. maskiner, som anvendes af unge begyndere. De forskellige motorcykel klasser opdeles efter to kriterier, dels motorstørrelse dels tuningsgrad. Standardmaskiner skal stort set være uændrede i forhold til, hvad man kan købe og køre med på gaden. Derimod er der mulighed for at tune på forskellig måde i de såkaldte racerklasser. Superbike er betegnelsen på køretøjer med et meget stort slagvolumen, 600 – 1000ccm. Der findes ikke mange sådanne maskiner i Danmark, og der deltog kun en enkelt med meget stort slagvolumen i løbet. Der er ingen begrænsning på motorstørrelsen i klassen Entusiast. Rookie klasserne er forbeholdt begyndere, og her kan man reelt deltage med en motorcykel efter eget valg. Ved det aktuelle løb blev klassen Rookie 1 kørt sammen med 250 – 400ccm standard.

Desuden blev der målt på alle 8 klasser, som kørte i asfaltbaneløbene for biler på Jyllands Ringen den 29. september 2002. Her kørte såvel standard biler i forskellig tuningsgrad som deciderede formelbiler (med fritliggende hjul). Saxo cup biler er en mærkeklasse, hvor alle køretøjer er meget nær ens. Gruppe N er for biler med begrænset tuning, og der køres i to klasser afhængigt af motorens slagvolumen (over og under 1600ccm). Historiske biler opdeles efter alder og ikke efter ydelse.

Målingerne omfatter dels deklarationsmåling efter metoden i [2], hvor støjen fra alle køretøjer i de pågældende løb indgår, dels måling af de maksimale A-vægtede støjniveauer under forbikørsel af et repræsentativt antal køretøjer i det omfang, det var muligt.

1.2 MÅLEMETODE

Målingerne blev i første række gennemført som forbikørselsmålinger efter deklarationsmetoden i [2]. Desuden blev målingerne analyseret i 1/3-oktavbånd og behandlet efter den oprindelige målemetode [3], hvilket var muligt, fordi begge målesteder svarede til det dengang benyttede.

Målingerne på Vandel blev gennemført over de 15 omgange, køretøjerne kørte på banen. Der blev målt på 30 – 465 passager. Målepunktet var 7,5 m fra køresporet, idet de første 2,5 m var asfalt og de sidste 5 m forløb over græs. Mikrofonen var anbragt 160 cm over græsset, og der blev anvendt 10 m forlængerledninger til lydmåleren. Støjen blev registreret på en B&K 2260, som var sat op til direkte at måle de ønskede parametre. Instrumentet blev kalibreret før og efter målingerne. Køretøjernes hastighed blev målt med stopur mens de kørte på en opmålt 50 m lang strækning.

Målepladsen på Jyllands Ringen var kort efter det meget skarpe sving, som indleder den lange, bløde venstrebue, der fører til langsiden. Her kørte køretøjerne med fuld effekt i andet eller tredje gear. Støjen blev målt med en mindsteafstand af 6 m, hvoraf den ene meter var over asfalt og de 5 meter var over jord, mikrofonen var anbragt 150 cm over terrænet.

Der er målt 32-63 passager af køretøjerne afhængig af klasse.

Integrationstiden var 1 1/2 til 2 minutter. Der var således tale om en samlede måling i de enkelte klasser. Hastigheden blev bestemt til 20-25 m/s, igen afhængig af klasse, ved tidtagning med stopur på en 50 m lang opmålt strækning som et gennemsnit af typisk 5 målinger.

1.3 MÅLEUDSTYR

Der blev benyttet følgende instrumenter:

Klik på billedet for at se html-versionen af: ‘‘Tabel 1‘‘

1.4 DRIFTSFORHOLD UNDER MÅLINGERNE

Målingerne på Vandel blev gennemført under DM løbene over alle de 15 omgange, køretøjerne kørte på banen i hver klasse.

Målingerne på Jyllands Ringen blev gennemført under sidste afdeling af Danmarksmesterskabet. Køretøjerne kørte først en opvarmningsomgang før den samlede start fandt sted. Herefter blev målingerne gennemført, indtil der var registreret mindst 30 passager. Den enkelte deltager har typisk passeret målepunktet to eller tre gange.

1.5 METEOROLOGISKE FORHOLD

Målingerne på Vandel blev gennemført midt på dagen den 5. maj 2002. Vejret var overskyet med ansats til finregn, og det var omkring 10° C. Der var svag til jævn vind, som bar fra køretøjerne imod mikrofonen.

Målingerne på Jyllands Ringen blev gennemført fra sidst på formiddagen til ud på eftermiddagen den 29. september 2002. Vejret var køligt med nogen sol, svag vind og temperaturer omkring eller under 15° C.

Da måleafstanden i begge måleopstillinger var under 25 m, har vejrforholdene ikke haft betydende indflydelse på måleresultaterne. Der var ikke reflekterende objekter af betydning for lydudbredelsen i nærheden af mikrofonen.

1.6 MÅLERESULTATER

Kildestyrken bestemmes som følger:

L_W = L_eq,t + 10 log(4vat) - ΔL_gd - 10 log(N), hvor

L_W er den immisionsrelevante kildestyrke pr. 1/3 eller heloktavbånd i dB re. 1pW.
L _eq,t er lydtrykniveauet pr. 1/3 eller heloktavbånd i dB re. 20 µPa.
v er hastighed i m/s.
a er den mindste afstand mellem køretøjerne og mikrofonen angivet i m.
t er integrationstiden i sekunder.
N er antallet af passager.
ΔL_gd er terrænkorrektionen som angivet i ref. [2] eller, for 1/3 oktavbåndsmålingens vedkommende, som oprindeligt anvendt ved målinger på Københavns Gokart Bane [3], da terrænet er sammenligneligt med det her anvendte. Disse korrektioner fremgår af Appendix¹.

Klik på billedet for at se html-versionen af: ‘‘Tabel 2‘‘

Kildestyrken for Road Racing cykler er ved deklarationsmetoden [2] bestemt til:

Klik på billedet for at se html-versionen af: ‘‘Tabel 3‘‘

Ved brug af den oprindelige målemetode er kildestyrken af Road Racing cyklerne bestemt til:

Klik på billedet for at se html-versionen af: ‘‘Tabel 4‘‘

Kildestyrken for racerkøretøjerne er ved deklarationsmetoden [2] bestemt til:

Klik på billedet for at se html-versionen af: ‘‘Tabel 5‘‘

Ved brug af den oprindelige målemetode er kildestyrken af racerkøretøjerne bestemt til:

Klik på billedet for at se html-versionen af: ‘‘Tabel 6‘‘

1.7 UBESTEMTHED

Ubestemtheden ved den nye deklarationsmetode metode er angivet til 3 dB jf. ref. [2], når der er målt på et tilstrækkeligt stort antal passager af flere køretøjer. Det vurderes at dette også er tilfældet for den oprindelige metode, [3].

¹ I den oprindeligt benyttede metode er formlen for kildestyrke anderledes, og derfor kan terrænkorrektionen i de to metoder ikke umiddelbart sammenlignes. Hvis formeludtrykket her benyttes sammen med terrænkorrektionen fra den oprindelige metode, skal der korrigeres med yderligere –5 dB for at opnå den korrekte værdi af kildestyrken.

2 Sammenligning mellem deklarationsmetode og oprindeligt benyttet målemetode

Måleresultaterne blev behandlet både efter den målemetode, som tidligere blev benyttet ved måling af støj fra motorsportskøretøjer, og efter forslaget til en ny, enklere metode i [2]. De to sæt af resultater er vist i tabellerne 3 til 6 i forrige kapitel. Her knyttes kommentarer og vurderinger til resultaterne.

Ved brug af den ny deklarationsmetoden fås i alle tilfælde en lavere kildestyrke end med den oprindeligt benyttede metode. For de enkelte kategorier af motorcykler er resultaterne mellem 1,1 og 1,8 dB lavere, og for racerkøretøjerne er resultaterne mellem 1,5 og 2,7 dB lavere. Den gennemsnitlige afvigelse for alle målingerne er 1,9 dB.

Der er også forskelle mellem kildestyrkens spektrale sammensætning, bestemt på de to måder. Her er det gennemgående billede, at der ikke er væsentlige forskelle mellem de to metoder hverken for de enkelte klasser eller mellem motorcykler og racerkøretøjer, når man ser på de højeste frekvensbånd. Derimod er der forholdsvis store forskelle mellem de to metoder for de enkelte klasser i oktavbåndene 63 Hz – 500 Hz. I gennemsnit er afvigelsen mellem deklarationsmetoden og den oprindeligt benyttede metode på de enkelte oktavbånd som anført herunder.

Klik på billedet for at se html-versionen af: ‘‘Tabel 7‘‘

De herved konstaterede forskelle kan benyttes ved en evt. justering af terrænkorrektionen ΔL_gd i deklarationsmetoden [2]. Terrænkorrektionen i [2] blev fastlagt ud fra en række foreliggende data om kildestyrken af motorsportskøretøjer, og ved at inddrage de nye data kan korrektionen fastlægges med en større sikkerhed. Det bør dog indgå i vurderingerne, at der ikke ved de aktuelle målinger er foretaget en selvstændig behandling af terrænkorrektionerne, som i [3], men derimod en tillempning af de tidligere bestemte korrektioner.

3 Sammenligning mellem deklarations- og kontrolmetode

3.1 Kommentarer til målingerne

Ud over forslaget til målemetode til deklarationsmålinger er der i ref. [2] angivet en kontrolmetode, hvor kildestyrken af det enkelte køretøj kan måles til kontrolformål og sammenlignes med den typiske værdi for klassen som helhed. Målingen går ud på, at maksimalværdien af det A-vægtede støjniveau korrigeres for måleafstand og terrænvirkning, og at der herved findes et overslagsmæssigt mål for kildestyrken.

L_WA = L_pAmaxF + 20 log a + ΔL_gm hvor

L_WAer den A-vægtede kildestyrke,
L_pAmaxF er det maksimale A-vægtede lydtrykniveau, målt med tidskonstant fast (F) under forbikørsel,
a er mindsteafstanden i meter mellem mikrofon og kørespor, og
ΔL_gm er en sammensat størrelse, som indeholder korrektion for terræn og geometri.

For måling på asfaltbane omgivet af græs er der i [2] angivet en størrelse af ΔL_gm på 9,4 dB. Terrænkorrektionen er baseret på et forholdsvis begrænset antal målinger i [2].

Ved flere af målingerne her blev der registreret maksimalværdier af støjniveauet under forbikørsel af individuelle køretøjer, og det er interessant at se sammenhængen mellem deklarations- og kontrolmetoden for at udbygge erfaringen med denne metode. Det skal dog præciseres, at deklarationsmålingen er en måling, som giver middelværdien af alle de aktuelle køretøjer, mens kontrolmålingen går på det enkelte køretøj.

Klik på billedet for at se html-versionen af: ‘‘Tabel 8‘‘

3.1 Kommentarer til målingerne

Det gennemgående billede er, at der er en god sammenhæng mellem deklarations- og kontrolmetoden. I gennemsnit giver kontrolmålingen 0,8 dB lavere kildestyrke end deklarationsmålingen. Det kunne derfor overvejes at justere terrænkorrektionen Lgm til en større værdi end 9,4 dB. Med de aktuelle måleresultater burde terrænkorrektionen være 10,2 dB. I denne sammenhæng indgår dog også overvejelser om evt. at justere terrænkorrektionen i deklarationsmetoden, ΔL_gd, jf. afsnit 2.

Det skal dog bemærkes, at der ikke har været målt på alle maskiner med kontrolmetoden, fordi man kun kan måle en deltager, som kører med en afstand på mindst 10 m til andre.

For målingerne på Road Racing maskiner blev der konstateret meget lille spredning mellem de enkelte maksimalværdier i flere klasser. Der var stor spredning i klassen 125-250 racer samt klassen bestående af Rookie I og 250-400 standard. For racerbilerne var der i nogle klasser tale om større spredning. Specielt i Historisk klasse 1 vare der tale om store forskelle (over 10 dB) mellem enkeltkøretøjer, hvor den højeste værdi var 102 dB (kildestyrke 128 dB), mens de øvrige biler lå enten i en gruppe med 98 – 99 dB (123,5 dB kildestyrke) eller i en gruppe på 91 – 92 dB (116,5 dB kildestyrke). Saxo cup bilerne var derimod praktisk taget helt ens, hvad man også skulle forvente.

4 Sammenligning med tidligere målinger

For Road Racing er der tre klasser i bilaget til motorsportsvejledningen, som stammer fra Emissionskatalog 1991, og som er målt igen på Vandel. Det er:

Klik på billedet for at se html-versionen af: ‘‘Tabel 9‘‘

Indenfor måleubestemtheden på 3 dB ses der ikke væsentlige afvigelser mellem de nye og de tidligere målinger. Som anført er de aktuelle målinger af Superbike et udtryk for de tilstedeværende cykler under afdelingen af DM, som næppe alle var repræsentative for klassen.

For racerkøretøjerne er der er to klasser, som blev målt til emissionskataloget i 1984 [3], og som stadig kører, Formel Ford og klasse N. Der er ingen tal i motorsportsvejledningen for disse klasser.

Klik på billedet for at se html-versionen af: ‘‘Tabel 10‘‘

De nye målinger er et par dB lavere end målingerne fra 1984, men i betragtning af ubestemtheden på 3 dB er forskellene ikke signifikante. I denne sammenhæng skal det også erindres, at deklarationsmetoden tilsyneladende giver resultater, som er et par dB lavere end den tidligere benyttede metode, jf. afsnit 2.

De generelle resultater kan tolkes således, at motorsporten har haft held med at fastholde det støjniveau, der nu engang er. Der er tale om en periode på 18 år. Det skal i øvrigt bemærkes, at de to klasser, hvor kildestøjen var størst i 1984, nemlig Formel 3 og Special Saloon, ikke længere kører mere.

5 REFERENCER

[1] Miljøstyrelsens vejledning nr. 3/1997 “Støj fra motorsportsbaner”. 2. udgave
[2] Torben Astrup, Morten Hell: “Motor Racing Vehicles, Measurement Methods.” Ingemansson Report No. D-1152-A (Udkast til arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen)
[3] Støj fra motorsportskøretøjer. Emissionskatalog 1984. Ødegaard og Danneskiold-Samsøe K/S, rapport nr. 85.120, marts 1985. (Den oprindeligt benyttede målemetode og terrænkorrektionen er beskrevet i Emissionskatalog 1982, Ødegaard og Danneskiold-Samsøe K/S, rapport nr. 82.59)

Appendix

A.1 Saxo Cup
A.2 Klasse N 0 – 1600ccm
A.3 Klasse N > 1600ccm
A.4 Historisk klasse 1
A.5 Historisk klasse 2
A.6 DTC
A.7 Formel Ford 1800 –2000ccm
A.8 Formel Renault
A.9 Superbike
A.10 RR 125 – 250ccm racer
A.11 RR 125ccm standard
A.12 RR Enthusiast, Supermotard
A.13 RR Rookie 1 samt 250 –400ccm standard
A.14 RR Rookie 2
A.15 RR 80ccm standard

I dette appendix dokumenteres målebetingelser og resultater af målingerne for hver enkelt klasse. Målingerne er analyseret både i 1/3 oktavbånd og i 1/1-oktaver, så de har kunnet behandles såvel efter den oprindeligt benyttede målemetode som deklarationsmetoden.

Alle værdier for lydtrykniveau (målt L_eq) i tabellerne er angivet i dB re. 20 μPa, mens kildestyrken, både den lineære og den A-vægtede, er angivet i dB re. 1 pW. Den A-vægtede kildestyrke pr. 1/1-oktav for den oprindeligt benyttede metode samt den totale A-vægtede kildestyrke for begge metoderne fremgår af tabellerne i rapportens afsnit 1.6.

A.1 Saxo Cup

Måleafstand: 6,0 m
Måletid: 128 sek.
Antal passager: 63
Antal forskellige køretøjer: 21
Gennemsnitlig fart: 22,2 m/s