AGQUALITÄT im Fachbereich Mathematik der Universität Hannover Welfengarten1, 30167 Hannover

Schallemissionen von Hochgeschwindigkeitszügen.

"Stand der Technik" und 16.BImSchV.

  1. Für Reisezug-Geschwindigkeiten zwischen250 km/h und 300 km/h entspricht die Berechnung des Beurteilungspegelsnach der 16.BImSchV nicht mehr dem "Stand der Technik".

    2. Beweis: sieheAnhang A
     
  2. Nach dem "Stand der Technik" des französischenHochgeschwindigkeitszuges TGV erhöht sich der Beurteilungspegelum 38 dB(A) bei Erhöhung der Geschwindigkeit um eine Dekade(Stand 1992). Das bedeutet, daß bei einer Erhöhung der Geschwindigkeitvon 100 km/h auf 300 km/h der Schallpegel um 18 dB(A)steigt.

    3. Beweis: sieheAnhang B
     
  3. Nach der 16.BImSchV (Stand 1990)beträgt für Züge aller Zuggattungen die Erhöhung 20dB(A)pro Dekade. Das bedeutet, daß bei einer Erhöhung der Geschwindigkeitvon 100 km/h auf 300 km/h der Schallpegel um 9 dB(A)steigt. Nach dem o.g. "Stand der Technik" von 1992 beträgt diese Erhöhungfür Züge mit Geschwindigkeiten zwischen 250 km/h und 300km/hjedoch 38 dB(A).
Bei einer Reisezug-Geschwindigkeit von 300 km/h ergibt sich:         Beweis: sieheAnhang C

Anhang A:
Für Reisezug-Geschwindigkeiten zwischen 250 km/h und 300 km/h entspricht die Berechnungdes Beurteilungspegels nach der 16.BImSchV nicht mehr dem "Standder Technik".

"Stand der Technik" ist die Anforderung an Hochgeschwindigkeits-Reisezüge vom Typ TGV. Für diesen Zug wurde im Jahr 1992 ein Lastenheft erstellt (document technique TGV PBKI 1992) mit den Anforderungen

  1. bei 250 km/h : maximale Emission in 25 m seitlichem Abstand: V1= 93 dB(A)
  2. bei 300 km/h : maximale Emission in 25 m seitlichem Abstand: V2= 96 dB(A)
(Quelle: Geräuschemissionen von Schienenfahrzeugen, Müller-BBM, UBA-Vorhaben Nr. 105 05 806/7 vom 31.03.1999, Seite 41)

Die Differenz der Emissionen bei 250 km/h (93 dB(A)) und bei 300 km/h (96 dB(A)) beträgt für den TGV daher 3 dB(A), d.h. bei einem Hochgeschwindigkeits-Reisezugerhöht sich der Beurteilungspegel um 3 dB(A), wenn der Zugseine Geschwindigkeit von 250 km/h  auf 300 km/h erhöht.

Nach der 16.BImSchV wird die Differenz von Emissionen bei verschiedenen Geschwindigkeiten mit Hilfe des Korrekturpegels Dl,vbimsch ermittelt, wobei

Dl,vbimsch  = (10  .  log10 ( l. v 2) - 60 ) dB(A)
Für  v = 250 km/h  ist daher
Dl,250bimsch  = (10  .  log10 ( l. 250 2) - 60 ) dB(A)
oder
Dl,250bimsch  = (10  .  log10 ( l ) +  20  . log10 ( 250 ) - 60 )dB(A)
und entsprechend für v = 300 km/h
Dl,300bimsch  = (10  .  log10 ( l. 300 2) - 60 ) dB(A)
oder
Dl,300bimsch  = (10  .  log10 ( l ) +  20  . log10 ( 300 ) - 60 )dB(A)
Damit beträgt die Erhöhung der Schallemission bei Erhöhung der Geschwindigkeit von 250 km/h auf 300 km/h nach der16. BImSchV  1.6 dB(A) :
Dl,300bimsch  -  Dl,250 bimsch=  ( 20  .  log10(300 )  -   20  .  log 10(250 ) ) dB(A)  = 1.6 dB(A)
Die nach der 16.BImSchV berechnete Differenz der Korrekturpegelbeträgt daher 1.6 dB(A), obwohl diese Differenz nach dem "Standder Technik" (des TGV ) 3.0 dB(A) betragen sollte.

Bild 1 stellt für eine Dekade vonGeschwindigkeiten (von 50 km/h bis 500 km/h) für zweiverschiedene Zuglängen die Abhängigkeit von der Geschwindigkeitdar, wie sie in der 16.BImSchV beschrieben wird. - Es ist erkennbar,daß die Normierung für einen Zug der Länge 100 mund der Reisegeschwindigkeit 100 km/h vorgenommen wird: In diesemFall ist der Korrekturpegel D100,100 bimsch =0 .

Ferner ist erkennbar, daß die betrachtete Differenz unabhängig von der Zuglänge ist.

Anhang B:
Nach dem "Stand der Technik" desfranzösischen Hochgeschwindigkeitszuges TGV erhöht sich der Beurteilungspegelum 38 dB(A) bei Erhöhung der Geschwindigkeit um eine Dekade (Stand1992). Das bedeutet, daß bei einer Erhöhung der Geschwindigkeitvon 100 km/h auf 300 km/h der Schallpegel um 18 dB(A) steigt.

Bild 2 zeigt für die Dekade von 50km/h bis 500 km/h den Verlauf des Korrekturpegels Dl,v ,der hier dem "Stand der Technik" so angepaßt ist, daß die Differenz der der Emissionen bei 250 km/h und bei 300 km/h genau 3 dB(A)beträgt – wie dies in dem Lastenheft für den TGV beschriebenwird.

Dazu wurde der Ansatz

Dl,vtgv  =  (10  .  log10 ( l . v a) - g  ) dB(A)
mit den Konstanten a und g gewählt.Da
Dl,300tgv  -  Dl,250 tgv= 3 dB(A)
gelten soll, ergibt sich
10  . a  . [ log10 ( 300 ) -  log10( 200 ) ] =  3 dB(A)
und damit
a = 3.79 .

Ferner wird  Dl,vtgv  so normiert, daß bei  v = 100 km/h  und bei  l = 100 m  gilt

D100,100bimsch = D100,100 tgv=0.
Daraus ergibt sich
g = 95.8 .
Dann ist
Dl,vtgv = ( 10  .  log10 ( l . v 3.79) - 95.8 ) dB(A)

Für diesen Korrekturpegel erhöht sich der Beurteilungspegelwährend einer Geschwindigkeitsdekade (z.B. von 50 km/h bis500 km/h) um 38 dB(A):

10  .  log10 ( l . 500 3.79) - 10  .  log10 ( l . 503.79)  =  38 dB(A)
Entsprechend erhöht sich dieser Korrekturpegel beim Anstieg der Geschwindigkeit von 100 km/h auf 300 km/h um 18 dB(A):
10  .  log10 ( l . 300 3.79) - 10  .  log10 ( l . 1003.79)  =  18 dB(A)
Auch Bild 2 stellt für eine Dekade von Geschwindigkeiten (von 50 km/h bis 500 km/h) für zweiverschiedene Zuglängen die Abhängigkeit von der Geschwindigkeitdar. Es wird hier der "Stand der Technik" für Hochgeschwindigkeitszügeberücksichtigt. - Es ist erkennbar, daß die Normierung füreinen Zug der Länge 100 m und der Reisegeschwindigkeit 100km/hvorgenommen wird: In diesem Fall ist der Korrekturpegel D100,100tgv =0.
Ferner ist erkennbar, daß die betrachtete Differenz unabhängig von der Zuglänge ist.

Anhang C:
Nach der 16.BImSchV (Stand1990) beträgt für Züge aller Zuggattungen die Erhöhung20 dB(A) pro Dekade. Das bedeutet, daß bei einer Erhöhungder Geschwindigkeit von 100 km/h auf 300 km/h der Schallpegelum 9 dB(A) steigt. Nach dem o.g. "Stand der Technik" von 1992 beträgt diese Erhöhung für Züge mit Geschwindigkeiten zwischen 250 km/hund 300 km/h jedoch 38 dB(A). Bei einer Reisezug-Geschwindigkeit von 300 km/h ergibt sich:

Bild 3 zeigt für den Geschwindigkeitsbereich von 250 km/h bis 300 km/h den Vergleich zwischen den Berechnungen nach der 16.BImSchV und Berechnungen nach dem "Stand der TGV-Technik".
Es ist
Dl,vbimsch  = ( 10 .  log10 ( l . v2.00 )- 60.0 ) dB(A)
und
Dl,vtgv  = ( 10 . log10 ( l . v3.79 ) - 95.8 ) dB(A)
Damit ergibt sich für  v = 250 km/h  die Differenz
Dl,250tgv -Dl,250bimsch =( (37.9-20)  .  log10 (250 ) - 95.8 + 60 ) dB(A) = 7 dB(A)

Entsprechend ergibt sich für  v = 300 km/h  die Differenz

Dl,300tgv -Dl,300bimsch =( (37.9-20)  .  log10 (300 ) - 95.8 + 60 ) dB(A) = 9 dB(A)

tgv1.jpg
Bild 1: 16. BImSchV
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tgv2.jpg
Bild 2: Lastenheft des TGV
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tgv3.jpg
Bild 3: Vergleich
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Stand: 11/2000

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