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Aufbau einer Datenbank zur Berechnung exemplarischer Lärmsituationen unter Einbeziehung von Geräuschemissionsdaten des Verkehrsträgers Straße und meteorologischer Daten

Establishment of a database to calculate exemplary noise situations, including noise emission data from road transport and meteorological data

  • Die gesetzliche Lärmvorsorge und auch die Lärmsanierung an Straßenverkehrswegen erfolgt in Deutschland auf Basis von berechneten Schallpegeln an schutzbedürftiger Bebauung und deren Vergleich mit Grenz- oder Auslösewerten. Verbindliche Rechenverfahren (insbesondere RLS-90 bzw. RLS-19) legen für die Berechnung eine schallausbreitungsgünstige Wetterlage zugrunde. Jedoch können Immissionspegel und somit die Intensität der Lärmbelastung auch von den momentanen Wetterbedingungen im Ausbreitungsweg abhängen. Diese meteorologischen Ausbreitungsbedingungen sind somit situationsabhängig individuell unterschiedlich und werden in diesen Rechenverfahren nicht individuell berücksichtigt. Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist es daher, den Stand der Technik und der Wissenschaft bei der Berücksichtigung der Einflüsse des Wetters auf die Schallausbreitung in Rechenverfahren zu ermitteln und darzustellen, die in den Rechenverfahren erzielten Ergebnisse durch Langzeitmessungen zu verifizieren und schließlich ein praktikables und einfaches Verfahren zur Beachtung des Einflusses der Meteorologie vorzuschlagen. Der Vorschlag nutzt als Grundlage das Berechnungsverfahren nach RLS-90 bzw. RLS-19 und ermöglicht in Einzelfällen bei Bedarf eine der Wettersituation angepasste Lärmprognose. Dafür wurden zuerst Ergebnisse einer Literaturstudie zu den verschiedenen vorhandenen Methoden der Ausbreitungsrechnung und der darin enthaltenen (oder nicht enthaltenen) Berücksichtigung von meteorologischen Randbedingungen dargestellt und systematisch miteinander verglichen. Die Auswirkungen der unterschiedlichen Methoden bei der Ausbreitungsrechnung sind unter Variation der Meteorologie in vier rechnerischen Testszenarien quantifiziert und die Ergebnisse der Vergleichsberechnungen in Diagrammen dargestellt worden. Die Testszenarien gliedern sich in drei modellierte Fälle einfacher Geometrie (gerade Straße ohne Topografie, gerade Straße mit Abschirmung und zwei sich kreuzende Straßen) und die Modellierung eines realistischen Falls. Der realistische Fall ist die Modelierung eines Untersuchungsgebiets an der Bundesautobahn 8 westlich von München, an dem Langzeitmessungen des Schalls und der meteorologischen Randbedingungen in unterschiedlichen Entfernungen durchgeführt wurden. Anhand der Langzeitmessungen wurden die Ergebnisse der Rechenverfahren zur Berücksichtigung der Meteorologie mit realen Messdaten und den zugehörigen Wetterbedingungen verglichen. Dabei wurden die Wetterbedingungen in Klassen der Windrichtung, der Windgeschwindigkeit und des Temperaturgradienten (Stabilität) unterteilt und deren Kombinationen anhand der Auswirkung auf die Schallausbreitung dargestellt. Es zeigt sich übereinstimmend, sowohl anhand fortgeschrittener Rechenmethoden als auch anhand der Messungen, dass die Windrichtung die Schallausbreitung am maßgeblichsten beeinflusst, die Windgeschwindigkeit (wiederum abhängig von der Richtung) einen geringeren Einfluss ausübt und schließlich der Temperaturgradient (Stabilität) erst bei großen Abständen und in Verbindung mit Abschirmungen relevante Einflüsse auf die Schallausbreitung ausübt. Anhand dieser Ergebnisse wurde ein Methodenvorschlag erarbeitet, mit dem man die Einflüsse von Wind und Temperaturgradient im Vergleich zum Regelfall der RLS-90/RLS-19 für spezielle Betrachtungen berücksichtigen kann. Im Einzelfall kann so eine ergänzende Hilfestellung für eine wetterkorrigierte Lärmbewertung herangezogen werden. Eine Berechnung eines Langzeitmittelungspegels ist damit zwar grundsätzlich auch möglich, der damit verbundene Aufwand im Hinblick auf die Relevanz der schallausbreitungsgünstigen Bedingungen auf den Langzeitmittelungspegel jedoch erheblich. Die Möglichkeit, bestimmte meteorologische Situationen separat zu betrachten, ist der intendierte Hauptanwendungsfall des Vorschlags. Zur Absicherung dieses Vorschlages sind aber noch weitere Validierungen in unterschiedlichen Regionen nötig. Die Ergebnisse der Langzeitmessungen und der Berechnungen in den Testszenarien wurden in einer Datenbank zusammengestellt, die nun erlaubt für das betrachtete Untersuchungsgebiet wetterkorrigierte Immissionspegel für spezifische meteorologische Situationen abzuleiten. Eine Ausweitung bzw. der Transfer auf andere Untersuchungsgebiete ist perspektivisch möglich.
  • The legal noise prevention and also the noise remediation at road traffic routes in Germany is based on calculated noise levels at buildings in need of protection and their comparison with limit or trigger values. Binding calculation methods (especially RLS-90 and RLS-19) are based on a weather situation with favorable sound propagation. However, immission levels and thus the intensity of the noise pollution can also depend on the current weather conditions in the propagation path. These meteorological propagation conditions are therefore individually different depending on the situation and are not individually considered in these calculation methods. Therefore, the aim of the present research project is to determine and present the state of the art and science in the consideration of the influence of weather on sound propagation in calculation methods, to verify the results obtained in the calculation methods by long-term measurements and finally to propose a practicable and simple method to consider the influence of meteorology. The proposal uses the calculation method according to RLS-90 or RLS-19 as a basis and allows in individual cases, if necessary, a noise forecast adapted to the weather situation. For this purpose, first results of a literature study on the different existing methods of propagation calculation and the consideration of meteorological boundary conditions contained (or not contained) therein were presented and systematically compared. The effects of the different methods of dispersion calculation were quantified under variation of meteorology in four computational test scenarios and the results of the comparative calculations were presented in diagrams. The test scenarios are divided into three modelled cases of simple geometry (straight road without topography, straight road with shielding and two intersecting roads) and the modelling of a realistic case. The realistic case is the modeling of a test area at the federal highway 8 west of Munich, where long- term measurements of sound and meteorological boundary conditions were performed at different distances. On the basis of the long-term measurements, the results of the computational procedures for the consideration of meteorology were compared with real measured data and the corresponding weather conditions. The weather conditions were divided into classes of wind direction, wind speed and temperature gradient (stability) and their combinations were presented according to their effect on sound propagation. It can be shown unanimously, both by means of advanced calculation methods and by measurements, that the wind direction has the most significant influence on sound propagation, the wind speed (again depending on the direction) has a smaller influence and finally the temperature gradient (stability) has a relevant influence on sound propagation only at large distances and in connection with shielding. Based on these results, a method proposal was developed, with which the influences of wind and temperature gradient can be considered for special considerations in comparison to the standard case of RLS-90/RLS-19. In individual cases, a supplementary aid for a weather-corrected noise assessment can thus be used. A calculation of a long-term average level is thus also possible in principle, but the associated effort with regard to the relevance of the sound propagation conditions to the long-term average level is considerable. The possibility to consider certain meteorological situations separately is the intended main application of the proposal. However, further validations in different regions are necessary to secure this proposal. The results of the long-term measurements and the calculations in the test scenarios were compiled in a database, which now allows to derive weather-corrected immission levels for specific meteorological situations for the considered study area. An extension or transfer to other investigation areas is possible in the future.

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Metadaten
Author:Manfred Liepert, Viktor Skowronek, Geske Eberlei, Martin Crljenkovic, Sarah Müller, Arthur Schady, Katharina Elsen
URN:urn:nbn:de:hbz:opus-bast-25345
ISBN:978-3-95606-594-1
Series (Serial Number):Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe V: Verkehrstechnik (345)
Publisher:Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG
Place of publication:Bremen
Document Type:Book
Language:German
Date of Publication (online):2021/07/26
Date of first publication:2021/07/26
Publishing institution:Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Corporative Author:Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Release Date:2021/07/26
Tag:Deutschland; Langzeitmessungen; Lärmsanierung; Lärmvorsorge
Germany; long-term measurements; noise prevention; noise remediation
Number of pages:101
Comment:
Bericht zum Forschungsprojekt 02.416
Aufbau einer Datenbank zur Berechnung exemplarischer
Lärmsituationen unter Einbeziehung von Geräuschemissionsdaten des Verkehrsträgers Straße und meteorologischer Daten

Fachbetreuung
Fabio Strigari

Referat
Umweltschutz
Institutes:Abteilung Straßenverkehrstechnik
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Licence (German):License LogoBASt

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