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6 Berechnung des Mittelungspegels

Zur Berechnung des Mittelungspegels werden die Gleise bzw. Bereiche in Teilstücke k zerlegt. Die Teilstücklänge l_k ist gemäß (8) zu wählen:

Darin ist

s_k der Abstand des Immissionsortes vom Mittelpunkt der Teilstrecke k

Anmerkung: Es ist nicht erforderlich, l_k kleiner als 0,01 · s_k zu wählen, weil die Genauigkeit dadurch nicht mehr verbessert wird. Die Beiträge von Teilstücken mit s_k > 5000 m können vernachlässigt werden.

Emissionsort ist der Mittelpunkt des jeweiligen Teilstücks. Für L_{m, E, RS} liegt der Emissionsort auf Schienenoberkante (SO), für L_{m, E, Ae} in Höhe von 4,5 m über SO.

Über die Länge der Teilstücke müssen L_{m, E, RS, k} , L_{m, E, Ae, k} und die einzelnen Einflussgrüßen nach Kap. 7 annähernd konstant sein.

Für die Ausarbeitung von Lärmkarten schreibt die Richtlinie 2002/49/EG /5/ eine Höhe des Ermittlungspunktes (Immissionsort) von 4,0 ± 0,2 m über dem Boden vor. Da die Lärmindizes aus den Mittelungspegeln nach (1) berechnet werden, gilt diese Höhenangabe für die Mittelungspegel ebenfalls.

Für jedes Teilstück k ist L_{eq, Rs, k} und L_{eq, Ae, k} zu berechnen:

Darin sind

L_{m, E, Rs, k} der Emissionspegel aufgrund des Rad-Schiene-Geräusches nach (2),

L_{m, E, Ae, k} der Emissionspegel aufgrund des aerodynamischen Geräusches nach (3),

l_k die Teilstücklänge,

die Pegeldifferenz durch Richtwirkung,

δ _k der Winkel am Emissionsort zwischen s_k und der Gleisachse (s. Bild 1),

die Pegeldifferenz durch Abstand,

s_k der Abstand des Immissionsortes vom Mittelpunkt des Teilstücks,

die Pegeldifferenz durch Luftabsorption,

die Pegeldifferenz durch Boden- und Meteorologiedämpfung,

h_m die mittlere Höhe der Verbindungslinie Emissionsort-Immissionsort über Gelände und für jedes Teilstück zu verwenden,

die Pegeldifferenz durch den Einfluss der Witterungsbedingungen,

C₀ = 2 für den Tag, C₀ = 1 für den Abend, C₀ = 0 für die Nacht,

h_s = die Höhe des Emissionsortes über Gelände,

H = die Höhe des Immissionsortes (4 m über Gelände),

d_p = der Abstand des Immissionsortes vom Mittelpunkt des Teilstücks, projiziert auf die horizontale Bodenebene (s. Bild 1),

D_{korr, k} die Summe der nach Kap. 7 "Einflüsse auf dem Ausbreitungsweg" anzusetzenden Pegeldifferenzen.

Anmerkung 1: Die Formeln für Ausbreitung und Abschirmung sind an VDI 2714 /10/ und VDI 2720 /11/ angelehnt.

Anmerkung 2: Die ersten 3 Terme der Gl. (9) und (10) können als Schallleistungspegel der Teilstrecke k (Punktschallquelle) interpretiert werden.

Anmerkung 3: Die Schienenoberkante ist wegen des 0,5 m hohen Schotterbettes 0,6 m über Gelände anzunehmen.

Anmerkung 4: Die zweite Schallquellenhöhe von h = 4,5 m über SO für aerodynamische Geräusche ist bei Geschwindigkeiten v > 200 km/h anzusetzen. Die in den Bildern 1 bis 7 dargestellten geometrischen Parameter sind dann entsprechend auch für die 2. Quellhöhe anzuwenden.

Anmerkung 5: δ k ist als räumlicher Winkel zwischen Gleisachse und s_k anzusetzen (s. Bild 1). Bei Kurven ist der Winkel δ auf die Tangente an die Gleisachse im Emissionsort zu beziehen. Im nahezu ebenen Gelände ist es ausreichend, h_m als arithmetischen Mittelwert der Höhen des Emissionsortes und des Immissionsortes über Gelände zu bestimmen.

Bild 1: Zur Definition des Winkels δ _k

Der Gesamtmittelungspegel an einem Immissionsort ergibt sich aus den Mittelungspegeln L_{eq, RS, k} und L_{eq, Ae, k} aller Teilstücke und Bereiche k durch energetische Addition nach (17):

(17)

Anmerkung: Die Berechnung von L_{eq, ges} erfolgt getrennt für Tag, Abend und Nacht.

7 Einflüsse auf dem Ausbreitungsweg

Die Summe der nach Kap. 7.1 bis 7.7 berechneten D_e , D_B , D_G , D_{R, 1} , und D_{R, 2} ist als D_{Korr, k} in (9) und (10) einzusetzen.

7.1 Abschirmung

Die Pegeldifferenz D_{e, k} einer Abschirmung ist für jedes Teilstück k nach (18) zu berechnen:

mit Z_k > - 0,033.

Darin sind

D_{BM, k} die Pegelminderung durch Boden- und Meteorologiedämpfung nach (14),

der Schirmwert, d. h. der Umweg über das Hindernis (s. Bild 2) mit

a_{Q, k} Abstand Emissionsort - Hindernisoberkante,

a_{A, k} Abstand Hindemisoberkante - Immissionsort,

s_k Abstand Emissionsort - Immissionsort.

Wenn das Hindernis die Sichtverbindungslinie zwischen Emissionsort und Immissionsort nicht überragt, ist z mit negativem Vorzeichen zu versehen;

K_{W, k} Witterungskorrektur nach (20)

(20)

Für z < 0 ist K = 1 zu setzen.

Anmerkung: K_{w, k} kann auch auf der Basis der natürlichen Zahl e berechnet werden:

(20a)

Geht die direkte Verbindungslinie Emissionsort - Immissionsort nicht durch das Hindernis hindurch, kann trotzdem ein Schirmwert z bestimmt werden. Der Zahlenwert ist dann mit dem Vorzeichen "Minus" zu versehen. Schirmwerte z bis - 0,033 ergeben noch eine Pegelminderung durch das Hindernis.

Anmerkung 1: Für die Wirkung von Abschirmungen ist der Umweg über das Hindernis gegenüber der direkten Verbindungslinie Emissionsort - Immissionsort maßgebend. Die Differenz beider wird Schirmwert genannt und errechnet sich nach (19).

Anmerkung 2: Sind keine Abschirmungen vorhanden, ist D_e = 0 zu setzen.

Anmerkung 3: Bei Brücken ist zu beachten, dass die von der Brückenkonstruktion selbst stammende Abstrahlung durch eine Schallschutzwand über SO nicht verringert wird.

Bild 2: Größen zur Berechnung des Schirmwertes an einer Schallschutzwand

7.2 Abschirmwirkung bei Mehrfachbeugung

Bei Gebäuden, Schallschutzwällen und Dämmen wird der Schirmwert nach (21) berechnet:

a_{B, k} ist der Abstand zwischen den beeinflussenden Hinderniskanten (s. auch Bild 3). Für die Berechnung der Witterungskorrektur K_W nach (20) wird a_{B, k} zum größeren der beiden Abstände a_{Q, k} bzw. a_{A, k} addiert. Die Pegeldifferenz D_{e ,k} wird nach (18) berechnet.

Bild 3: Größen zur Berechnung des Schirmwertes an einem Schallschutzwall

7.3 Strecken in Dammlage

Bei Strecken auf Dämmen ist für Immissionsorte, die tiefer liegen als SO, ggf. die pegelmindernde Wirkung der Dammkante nach Kap. 7.1 zu berücksichtigen (s. Bild 4).

Bild 4: Größen zur Berechnung des Schirmwertes an einem Damm

7.4 Einschnitte

Für Einschnitte ist D_{e, k} nach Kap. 7.1 zu berechnen (s. Bild 5).

Bild 5: Größen zur Berechnung des Schirmwertes an einer geneigten Böschung

7.5 Gebäude

Die Abschirmung durch Gebäude wird nach Abschnitt 7.2 berechnet (s. Bild 6). Zur möglichen Pegelerhöhung auf der gegenüberliegenden Seite durch Reflexion siehe Abschnitt 7.7.

Bild 6: Größen zur Berechnung des Schirmwertes an Gebäuden

7.6 Gehölz

Die durch dichten Wald mit bleibender Unterholzausbildung verursachte Pegeldifferenz DG kann wie folgt berücksichtigt werden:

Darin ist S_{G ,k} die Projektion in die Horizontalebene derjenigen Weglängen, die der gekrümmte Schallstrahl mit r = 5 km auf dem Weg Emissionsort - Immissionsort durch Gehölz zurücklegt (s. Bild 7).

Anmerkung: Spürbare Pegelminderungen werden meist erst bei längeren Schallausbreitungswegen durch Gehölz erreicht. Angaben in der Literatur über die Wirkung verschiedener Gehölzarten und -anordnungen streuen stark. Die Pegelminderung durch Bodenabsorption bei Schallausbreitung über niedrig bewachsenen Bodenflächen wird nicht berücksichtigt.

Bild 7: Schallausbreitung durch Gehölz

7.7 Reflexionen

Durch einfache Reflexionen an nicht schallabsorbierenden Stützmauern, Hausfassaden oder anderen Flächen kann der Beurteilungspegel auf der gegenüberliegenden Seite erhöht werden. Reflexionen an nicht schallabsorbierenden Flächen sind zu berücksichtigen, wenn die

Höhe hR der reflektierenden Fläche der Bedingung h_R > 0,3 (a_R)^1/2 genügt, wobei a_R der Abstand zwischen Emissionsort und Reflektor ist und zwischen Reflektor und Immissionsort keine Abschirmung vorhanden ist. Zur Berücksichtigung der Reflexion wird die Schiene an der reflektierenden Fläche gespiegelt. Das Verfahren zur Berücksichtigung von Spiegelschallquellen aufgrund einfacher Reflexion ist in VDI 2714 /10/, Kapitel 7.1 beschrieben.

Die Schallemissionen L_{m, E, RS, k} und L_{m, E, Ae, k} der Spiegelschallquelle sind dabei gegenüber der Originalschallquetle um den Wert D_{R, 1, k} zu korrigieren.

Tabelle 5: Korrektur D_{R, 1} zur Berücksichtigung
der Absorptionseigenschaften von reflektierenden Flächen

Wenn ein Teilstück zwischen beidseitigen parallelen reflektierenden Stützmauern oder weitgehend geschlossenen Häuserzeilen (Lückenanteil < 30%) verläuft, sind zusätzlich zur ersten Reflexion die Mittelungspegel L_{eq, Rs, k} und L_{eq, Ae, k} in diesem Bereich aufgrund von Mehrfachreflexionen um den Wert D_{R, 2, k} zu erhöhen, der nach (23) berechnet wird:

Darin sind

h die mittlere Gebäudehöhe
w der mittlere Abstand zwischen den Häuserzeilen bzw. Stützmauern.

Bei der Ermittlung der Mittelungspegel an einer Fassade ist nur der einfallende Schall und nicht der an dieser Fassade reflektierte Schall zu berücksichtigen

Anmerkung: D_{R, 2, k} findet hauptsächlich für den Nahverkehr in Stadtstraßen Anwendung.

8 Personenbahnhöfe

Die Emissionspegel von Zug- und Rangierfahrten in Personenbahnhöfen werden vereinfachend nach Kap. 5 wie für die freie Strecke berechnet. Abschirmungen durch Bahnsteigkanten u. ä. sind nicht zu berücksichtigen; ebenso nicht die Emissionen von Karrenfahrten, Lautsprecheransagen u. ä.

Dabei ist anzusetzen

• die außerhalb des Personenbahnhofs zulässige Streckengeschwindigkeit bzw. für Züge, die diese nicht fahren dürfen; die jeweilige zulässige Fahrgeschwindigkeit,
• bei Rangierfahrten jedoch 35 km/h.

Anmerkung 1:Messungen /12/ haben ergeben, dass hiernach bei kleineren Bahnhöfen, in denen die meisten Züge durchfahren, ein geringfügig zu hoher, in großen Bahnhöfen, in denen die meisten Züge halten, ein bis zu 5 dB(A) höherer Emissionspegel berechnet wird. In den gemessenen Mittelungspegeln nach /12/ sind bahnhofspezifische Geräusche, wie Türenschlagen, Karrenfahrten, Lautsprecheransagen, Anfahrgeräusche von Diesellok, Bremsgeräusche usw., ferner bahnhofspezifische Abschirmungen wie Bahnsteigkanten, Bahnsteigdächer usw. bereits enthalten.

Anmerkung 2: Die Fahrgeschwindigkeit bei Rangierfahrten wird zur Berücksichtigung des Anfahrpegels der Dieselrangierlok und evtl. pegelerhöhender Fahrflächenfehler der in den Abstellgleisen verlegten Schienen mit 35 km/h statt mit 25 km/h angesetzt.

9 Quellenverzeichnis

/1/ Vierunddreißigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über die Lärmkartierung - 34. BImSchV), vom 6. März 2006

/2/ Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG), Gesetz zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge, September 2002 in der Fassung der Bekanntmachung vom 24. Juni 2005

/3/ Sechzehnte Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verkehrslärmschutzverordnüng - 16. BImSchV), vom 12. Juni 1990

/4/ INFORMATION Deutsche Bundesbahn Bundesbahn-Zentralamt München - AKUSTIK 03, Richtlinie zur Berechnung der Schallimmissionen von Schienenwegen, Schall 03, Ausgabe 1990

/5/ Richtlinie 2002/49/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 25. Juni 2002 über die Bewertung und Bekämpfung von Umgebungslärm (EU Umgebungslärmrichtlinie)

/6/ M. Klemenz und B. Barsikow: Abschirmwirkung von Schallschutzwänden bei Hochgeschwindigkeitszügen; Bericht 4, Arbeitspaket 3: Modellrechnungen und Vorschläge zur Modifikation der Schall 03. Umweltbundesamt, Forschungsvorhaben 296 55 215, Dezember 1998

/7/ ISO 1996-2: 1998, Beuth-Verlag GmbH, 10772 Berlin

/8/ DIN EN 61672-1:2003 Elektroakustik - Schallpegelmesser, Teil 1: Anforderungen

/9/ DIN 45641, Bl. 1, Mittelung von Schallpegeln, Juni 1990

/10/ VDI 2714, Schallausbreitung im Freien, Januar 1988

/11/ VDI 2720, Bl. 1, Schallschutz durch Abschirmung im Freien, März 1997

/12/ Studie über die Schallemissionen von Bahnhöfen im Vergleich mit der freien Strecke (Bahnhofstudie 2); Forschungsvorhaben im Auftrag des Bundesministers für Verkehr und des Bundesbahn-Zentralamtes München, Müller-BBM GmbH, Planegg, 17.01.1986

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1 Anwendungsbereich und Zielsetzung

Mit der "Vorläufigen Berechnungsmethode für den Umgebungslärm an Straßen (VBUS)" können die Lärmindizes L_DEN (Tag-Abend-Nacht-Lärmindex) und L_Night (Nacht-Lärmindex) der 34. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über die Lärmkartierung - 34. BImSchV) für den Straßenverkehr berechnet werden, die für die Kartierung von Umgebungslärm nach § 47c des Bundes-Immissionsschutzgesetzes benötigt werden.

Die VBUS gilt nicht für Schallberechnungen nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz (Verkehrslärmschutzverordnung - 16. BImSchV).

Die VBUS ist angelehnt an die "Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen (RLS-90)", wurde jedoch an die Erfordernisse der Anhänge I und II der Richtlinie 2002/49/EG angepasst. Dies beinhaltet die ausschließliche Berücksichtigung von A-bewerteten äquivalenten Dauerschallpegeln ohne Beurteilungszu- oder -abschläge, die Berücksichtigung eines für die Lärmemission ausschlaggebenden und hinsichtlich der Witterungsbedingungen durchschnittlichen Jahres sowie die Lage der Ermittlungspunkte für die Immissionspegel.

Die VBUS ist bis zur verbindlichen Einführung eines harmonisierten Berechnungsverfahrens gemäß Artikel 5 Abs. 1 Satz 2 der Richtlinie 2002/49/EG anzuwenden.

2 Begriffe, Definitionen, Abkürzungen und Symbole

In dieser Berechnungsmethode werden folgende Begriffe, Definitionen, Abkürzungen und Symbole verwendet:

Schallpegel, A-Schallpegel L

Unter dem Schallpegel L in Dezibel (dB) wird hier der Schalldruckpegel nach DIN 1320 verstanden. Der A-bewertete Schalldruckpegel LA in dB bzw. L in dB(A) - auch A-Schallpegel genannt - ist ein nach DIN EN 60651 frequenzbewerteter Schallpegel. Durch die A-Bewertung wird die frequenzabhängige Empfindlichkeit des Gehörs berücksichtigt.

Hier wird nur mit A-bewerteten Schallpegeln gerechnet und deshalb zur Vereinfachung am Symbol "L" der Index "A" fortgelassen.

Mittelungspegel L_m

Unter dem Mittelungspegel L_m in dB(A) (auch: energieäquivalenter Dauerschallpegel L_eq) wird hier der in DIN 45641 definierte zeitliche Mittelwert des A-Schallpegels verstanden:

(1)

mit

T_m Mittelungszeitraum

Tag: 12 Stunden von 06.00-18.00 Uhr

Abend: 4 Stunden von 18.00-22.00 Uhr

Nacht: 8 Stunden von 22.00-06.00 Uhr

L(t) Schallpegel in dB(A) zur Zeit t

Schallemission, Emissionspegel L_{m, E}, Emissionsort

Abstrahlung von Schall aus einer oder mehreren Schallquellen. Die Schallemission des Verkehrs auf einer Straße oder einem Fahrstreifen wird durch den Emissionspegel L_{m, E} gekennzeichnet. Das ist der Mittelungspegel in 25 m Abstand von ihrer (seiner) Achse und einer Höhe von 4 m bei freier Schallausbreitung in ebenem Gelände.

Der für die Berechnung des Emissionspegels maßgebende Emissionsort (Schallquelle) ist in 0,5 m Höhe über der Mitte der Straße oder des Fahrstreifens anzunehmen.

Tabelle 1: Erläuterungen der Abkürzungen und Symbole

Schallimmission, Immissionsort

Einwirken von Schall auf ein Gebiet oder einen Punkt eines Gebietes, den Immissionsort. Die Stärke der Schallimmission wird durch den Mittelungspegel gekennzeichnet.

Die Höhe des Immissionsortes zur Ermittlung von L_DEN ist im Fall von Berechnungen zur Ausarbeitung von Lärmkarten für die Lärmbelastung in Gebäuden und in der Nähe von Gebäuden auf 4,0 ± 0,2 m (3,8 - 4,2 m) über dem Boden festgelegt.

3 Berechnung des Mittelungspegels

Die Stärke der Schallemission von einer Straße oder einem Fahrstreifen (beschrieben durch den Emissionspegel L_{m, E}) wird nach dieser Berechnungsmethode aus der Verkehrsstärke, dem Lkw-Anteil, der zulässigen Höchstgeschwindigkeit, der Art der Straßenoberfläche und der Gradiente (Längsneigung) berechnet.

Die Höhe des Schallpegels an einem Immissionsort hängt außerdem noch vom Abstand zwischen Immissions- und Emissionsort (Schallquelle) und von der mittleren Höhe des Strahls von der Quelle zum Immissionsort über dem Boden ab. Sie kann außerdem durch Reflexionen (z.B. an Hausfronten oder Stützmauern) verstärkt oder durch Abschirmung (z.B. durch Lärmschutzwände, Wälle, Gebäude, Geländeerhebungen oder durch Tieflage der Straße) verringert werden.

Der Einfluss der Straßennässe wird nicht berücksichtigt.

Der Mittelungspegel von Verkehrsgeräuschen wird getrennt für Tag, Abend und Nacht berechnet:

• L_Day für die Zeit von 6.00 bis 18.00 Uhr,
• L_Evening für die Zeit von 18.00 bis 22.00 Uhr und
• L_Night für die Zeit von 22.00 bis 6.00 Uhr.

Der Berechnung werden über alle Tage des Jahres gemittelte durchschnittliche tägliche Verkehrsstärken (DTV) und Lkw-Anteile p zugrunde gelegt.

Unterschiede in den meteorologischen Ausbreitungsbedingungen am Tag, abends und in der Nacht werden mit einer zusätzlichen Korrektur D_met berücksichtigt.

Tag-Abend-Nacht-Index L_DEN

Der Tag-Abend-Nacht-Index (Day-Evening-Night) L_DEN in Dezibel (dB) ist wie folgt definiert:

(2)

Hierbei gilt:

• L_Day ist der A-bewertete äquivalente Dauerschallpegel gemäß ISO 1996-2: 1987, wobei der Mittelungszeitraum ein Jahr beträgt und die Bestimmungen an allen Kalendertagen am Tag erfolgen;
• L_Evening ist der A-bewertete äquivalente Dauerschallpegel gemäß ISO 1996-2: 1987, wobei der Mittelungszeitraum ein Jahr beträgt und die Bestimmungen an allen Kalendertagen am Abend erfolgen;
• L_Night ist der A-bewertete äquivalente Dauerschallpegel gemäß ISO 1996-2: 1987, wobei der Mittelungszeitraum ein Jahr beträgt und die Bestimmungen an allen Kalendertagen in der Nacht erfolgen.

Ein Jahr ist das für die Lärmemission ausschlaggebende und ein hinsichtlich der Witterungsbedingungen durchschnittliches Jahr.

Ein Vergleich von Messwerten mit den nach dieser Berechnungsmethode berechneten Werten ist nicht ohne weiteres möglich.

In allen Gleichungen in dieser Berechnungsmethode sind Längen in m, Geschwindigkeiten in km/h, Pegel und Pegeldifferenzen in dB(A) einzusetzen.

Mittelungspegel und Lärmindizes sind auf 0,1 dB(A) zu runden.

3.1 Immissionspegel von mehreren Quellen

Befindet sich ein Immissionsort im Einwirkungsbereich von mehr als einer Quelle, so sind für alle Quellen j (auch Spiegelschallquellen - siehe Abschnitt 3.11) die Mittelungspegel Lm"j zu berechnen und daraus der Gesamtmittelungspegel nach der Gleichung

(3)

zu bestimmen.

3.2 Mittelungspegel einer Straße

Zur Berechnung des Mittelungspegels einer mehrstreifigen Straße wird je eine Schallquelle in 0,5 m Höhe über den Mitten der beiden äußeren Fahrstreifen angenommen (Abbildung 1). Für diese werden die Mittelungspegel getrennt berechnet und energetisch zum Mittelungspegel L_m an der Straße

zusammengefasst, mit

L_{m, n} Mittelungspegel des nahen äußeren Fahrstreifens

L_{m, f} Mittelungspegel des fernen äußeren Fahrstreifens.

Bei einstreifigen Straßen fallen ferner und naher Fahrstreifen zusammen.

3.3 Mittelungspegel eines Fahrstreifens

Zur Berechnung des Mittelungspegels L_m eines Fahrstreifens wird dieser in annähernd gerade Teilstücke i unterteilt. Die Teilstücke sind so zu wählen, dass über die Länge jedes einzelnen die Emission und die Ausbreitungsbedingungen annähernd konstant sind. Der Emissionsort wird in der Mitte des Teilstücks in 0,5 m Höhe über dem Fahrstreifen angenommen. Die Länge l_i eines Teilstückes darf höchstens 0,5 ⋅ s_i sein, wobei s der Abstand des Immissionsortes vom Emissionsort ist. Für jedes Teilstück i ist der Mittelungspegel L_{m, i} getrennt nach Abschnitt 3.4 zu berechnen. Diese Pegel sind energetisch zum Mittelungspegel zusammenzufassen:

(5)

3.4 Mittelungspegel eines Teilstücks

Der Mittelungspegel L_{m, i} eines Teilstücks ist

mit

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