Wissenschaftliche Beiträge

Der 2.Entwurf für die VDI-Richtlinie 3722-2 zur Summation von Verkehrsgeräuschen von Straßenfahr-, Schienenfahr- und Flugzeugen enthält viele Argumente, die den hier beschriebenen einfachen mathematischen Anforderungen nicht genügen (siehe unten). Daher wird hier ein vereinfachtes VDI-3722-2-Verfahren angegeben, das es zuläßt, für zwei Untersuchungsgebiete die Tages-Lästigkeit und die Nacht-Aufweckwahrscheinlichkeit bezüglich dieser drei Geräuschquellen miteinander zu vergleichen. Damit ist es möglich, dasjenige Gebiet zu bestimmen, das als "HotSpot" bevorzugt lärmsaniert werden sollte.

In dem 2. Entwurf für die VDI-Richtlinie 3722-2 werden
- zur Beschreibung der Lästigkeit am Tag Parabeln (erst bei Straßenverkehrslärm mit einem Jahresmittelungspegel von 98 dB werden 100% der Anwohner "sehr belästigt") und
- zur Beschreibung der Aufweckwahrscheinlichkeit bei Nacht Geraden (erst bei 175 dB werden alle Schlafenden geweckt, bei 200 dB sogar 118% aller Schlafenden!)
verwendet,  anstelle mathematischer Funktionen, die einerseits die Lästigkeit am Tag und andererseits die Aufweckwahrscheinlichkeit während der Nacht besser beschreiben.

In dieser Arbeit werden Möglichkeiten zur Berücksichtigung der großen Unterschiede zwischen realen und nach der Schall 03 berechneten Vorbeifahrpegeln von Güterzügen vorgestellt. Neben der Bewertung der Mittelwerte durch die Schall 03 werden dazu die Vorbeifahrpegel jedes einzelnen Güterzuges betrachtet. Eine Grundidee dazu findet sich bereits im Fluglärmgesetz: dort wird die Anzahl von Flugzeugen festgelegt, deren Schallpegel
während der Nacht einen festgelegten Grenzpegel überschreitet. Auch der nächtliche (Schienen-) Güterverkehr bedarf einer Begrenzung der Maximalzahl sehr lauter Züge, da wenige laute Güterzüge den gleichen mittleren Stundenpegel haben wie viele leise Güterzüge, obwohl insbesondere während der Nachtstunden diese beiden
Situationen zu unterschiedlichen Schlafbedingungen führen. Da sich diese Betrachtung direkt auf den Straßenverkehrslärm übertragen läßt, wird eine Summation verschiedener Verkehrslärmarten möglich.

In der Lärmwirkungsforschung der letzten 40 Jahre werden Forschungsergebnisse publiziert., bei denen die Auswertverfahren einer kritischen mathematischen Überprüfung bedürfen. Dies gilt insbesondere, wenn die Ergebnisse von den verwendeten mathematischen Auswertverfahren abhängen. In dieser Arbeit wird die mathematische Beschreibung der Lästigkeit von Verkehrslärm untersucht. Dazu wird in der Lärmwirkungsforschung meist nach einer Graden oder Parabel gesucht, deren Summe der Abstandsquadrate zwischen Kurve und Messpunkten minimal ist. 
Hier werden diese Beschreibungen der Lärmwirkungsforscher mit der Beschreibung durch Arcustangens-Kurven verglichen. An zwei Beispielen wird gezeigt, dass diese Beschreibung zusätzliche Anforderungen erfüllt. Zur Bestimmung eines möglichen Lästigkeitsunterschiedes zwischen gemitteltem Schienenverkehrslärm und gemitteltem Straßenverkehrslärm  zeigt sich, dass Straßenverkehrslärm von 65 dB(A) während des Abends so lästig wirkt wie Schienenverkehrslärm von 57 dB(A) (Schienenmalus von 8 d B(A)), während der Nacht jedoch wie Schienenverkehrslärm von 67 dB(A) (Schienenbonus 2 d B(A)) - im Unterschied zu der Beschreibung durch Geraden und Parabeln.

Schienenverkehrslärm hat in seiner mathematischen Beschreibung eine große Ähnlichkeit mit Flugverkehrslärm, da bei beiden Lärmarten der Unterschied zwischen einem Mittelungspegel (wie dem L_day, dem L_DEN oder dem L_night) und einem Vorbeifahrpegel meist größer ist als bei Straßenverkehrslärm. Dennoch werden oft Mittelungspegel von Schienen- mit denen von Straßenverkehrslärm verglichen. - In diesem Vortrag werden verschiedene Verfahren zur Beschreibung und zum Vergleich von Daten einer Befragung zur Lästigkeit von Schienen-, Flug- und Straßenverkehrlärm bewertet. Zur Beschreibung einer Verkehrslärm-Lästigkeit wird gezeigt, dass Geraden einer linearen Regression für jede der genannten Verkehrsarten mathematisch ungeeignet sind, da dadurch der falsche Eindruck erweckt wird, dass zwischen Mittelungspegeln und Lästigkeit ein linearer Zusammenhang besteht. Es werden daher mathematisch bessere Lösungen für die Beschreibung einer Verkehrslärm-Lästigkeit angegeben. Auch die Streuung der Antworten auf Befragungen wird in der Beschreibung berücksichtigt. Dabei zeigt sich, dass nicht nur zwischen der Lästigkeit am Tag und der während der Nacht Unterschiede auftreten, sondern auch zwischen der Tageszeit von 06 bis 18 Uhr und der "lärmsensiblen" Tageszeit von 18 bis 22 Uhr. Für eine ausführlich dokumentierte Untersuchung der Lästigkeit von Straßen- und Schienenverkehrslärm während der "lärmsensiblen" Tageszeit (von 18 bis 22 Uhr) werden die zuvor eingeführten Beschreibungen demonstriert und bezüglich verschiedener Bonus- und Malus-Aussagen diskutiert.

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Die Einführung des 24-Stunden-Mittelungspegels LDEN ist nicht geeignet, um verschiedene Lärmsituationen angemessen
durch nur eine Zahl zu beschreiben.
Es werden vier Szenarien konstruiert, in denen zu verschiedenen Tages- und Nachtzeiten jeweils Güterzugvorbeifahrten stattfinden, wobei der 24-Stunden-Mittelungspegel LDEN jeweils 67 dB(A) beträgt. Die vier Szenarien unterscheiden sich durch unterschiedliche Lärmbelastungen am Tag, am Abend und in der Nacht.

Nach der gültigen Verkehrslärmschutzverordnung - 24. BImSchV - wird angegeben, wie die erforderlichen bewerteten Schalldämmmaße zu berechnen sind. U.a. werden in einer Tabelle  die Werte für die Korrektursummanden E  für Straßen- und Schienenverkehrswege angegeben .Je größer  der Korrektursummand E ist, desto höher ist das erforderliche bewertete Schalldämm-Maß. Wenn daher eine Wohnung (oder ein Zimmer) lärmsaniert werden soll, weil der Außenraum zu laut ist, dann sollte die Schalldämmung der Fenster und Wände möglichst hoch sein.
Eine vergleichende Untersuchung hat nun ergeben, dass die Außenpegel- Frequenzverteilung bei Straßen- und Schienenverkehrslärm keinen wesentlichen Unterschied aufweist. Daher muss auch das erforderliche bewertete Schalldämm-Maß für diese beiden Verkehrsarten übereinstimmen, d.h. die Korrektursummanden E für Straßen- bzw. für Schienenverkehrsgeräusche müssen gleich sein, weil sie gleichen Lärm verursachen. Während jedoch für den Straßenverkehr ein Korrektursummand in der Stadt in Höhe von 6 dB(A) berücksichtigt wird, ist der Korrektursummand für den Schienenverkehr allgemein mit 0 dB(A) angegeben.

Ein grosser Teil der Schallemissionen bei der Vorbeifahrt eines Güterzuges wird durch das Abrollen der Räder seiner Güterwagen auf einer Schiene erzeugt. Damit hängt der Vorbeifahrpegel eines Güterzuges sowohl von dem Schienenzustand als auch von dem Zustand der jeweiligen Wagenräder ab. Für die Vorhersage (oder Planung) der Lärmbelastung durch Güterzüge wird in Deutschland das Berechnungsverfahren (”Schall 03“) verwendet, das 1990 in der 16.BImSchV gesetzlich verankert wurde. Das Berechnungsverfahren erlaubt es, den ”Vorbeifahrpegel“ eines einzelnen Güterzuges an einem festen Bezugsort zu berechnen. Dieser wird jedoch zur Beurteilung des Schienenverkehrslärms nach der 16. BImSchV nicht verwendet, sondern stattdessen wird ein ”Beurteilungspegel“ berechnet, der den über ein Jahr zeitlich gemittelten Immissionspegel an diesem Bezugsort angeben soll - getrennt nach Tag und Nacht. 

Zwischenzeitlich gibt es neuere Messergebnisse von Güterzug-Schallemissionen. Diese werden hier vorgestellt und mit statistischen Verfahren bewertet. Ziel dieser Bewertung ist die Bestimmung eines Grenzpegels für Güterzüge,

In dieser Untersuchung geht es um die gesundheitliche Beeinträchtigung durch nächtlichen Güterverkehr.
Ein Ergebnis der Untersuchung ist: Der Mittelungspegel L_night ist nicht geeignet, die ”Qualität“ des Schlafes bei (nächtlichem) transientem Verkehrslärm zu beschreiben. Der Schlaf wird am stärksten gestört durch die Vorbeifahrpegel von Güterzügen in Abhängigkeit von der Pausenstruktur.

Bisher wurde  weder ein allgemeingültiges Mittelungsverfahren für die verschiedenen Radrauigkeiten der einzelnen Räder eines Schienenfahrzeugs noch für die verschiedenen Rauigkeiten der beiden Schienen eines Gleises gefunden. Es wird in dieser Untersuchung gezeigt, dass die arithmetische Mittelung  zu einer höheren Belastung der Anwohner führt als die energetische Mittelung.

Die Emissionen von Brücken werden durch ihren „Brückenzuschlag" beschrieben. Hier geht es um einen Vergleich und den Hinweis auf ein Problem.

In der Schall 03 wird der Brückenzuschlag für alle Fahrzeugarten und für alle Brückentypen einheitlich festgeschrieben – obwohl bekannt ist, dass jede Brücke ihren eigenen Brückenzuschlag erfordert Weder der arithmetische Mittelwert noch die Summe aus Mittelwert und Standardabweichung  aller Brückenzuschläge beschreiben die (physikalisch messbare) Lärmsituation an einer einzelnen Brücke. Hier geht es um eine Definition des Brückenzuschlags für Neubau- und für bestehende Strecken.

Es wird gezeigt, dass die zur Zeit gültige Beschreibung der Schallemission von Güterzügen nicht geeignet ist, um daraus ableiten zu können, ob ein Schlafender geweckt wird. Notwendig ist, dass neben den bisher angegebenen Parametern zur Beschreibung der Güterzug-Emissionen wie Anzahl der Güterzüge pro Nacht, Vorbeifahrpegel der Güterwagen und Vorbeifahrdauer zusätzlich eine Bewertung der Pausenstruktur angegeben wird.

An vielen neu gebauten Strecken sind im Rahmen von Planfeststellungsverfahren die Lärmbelastungen berechnet worden. Auf dieser Grundlage wurde entschieden, ob der vorgesehene Schienenverkehrslärm bei "durchschnittlich gutem Schienenzustand" innerhalb der örtlich vorgeschriebenen Grenzwerte bleibt oder ob – wegen Überschreitung dieser Grenzwerte – Lärmschutzwände gebaut werden müssen. Eine Auswertung von Messprotokollen zeigt, dass  es Streckenabschnitte gibt, bei denen Überschreitungen von mehr als 10 dB(A) auftreten. Die Überprüfung eines Gleises auf Einhaltung der Grenzwerte erfordert die Kenntnis verschiedener Daten:

Zwischen der Lärmentwicklung durch Schienenverkehr und dem Schienenzustand der Gleise besteht ein enger Zusammenhang. Um die Schallemissonen vorbeifahrender Züge berechnen zu können, wird nach der 16.BImSchV ein durchschnittlich guter Schienenzustand vorausgesetzt: Für Gleise in diesem Zustand bilden die berechneten Schallemissionen eine obere Grenze der realen Schallemissionen. Wenn die Gleise jedoch stärker verriffeln, so überschreiten die Schallemissionen die berechneten Grenzen. Sie müssen dann geschliffen werden. Hier werden die theoretischen Grundlagen für eine Gleispflege nach der 16.BImSchV entwickelt und – im Anhang A - an einem Beispiel demonstriert. Im Anhang B wird zur Begründung des hier verwendeten Maximalpegels gezeigt, daß der Mittelungspegel keine juristische Aussage zum Schienenzustand zuläßt.

Diese Untersuchung enthält u.a. auch einen kurzen historischen Überblick zur Geschichte der Schallbewertung