Ziel der vorliegenden Untersuchungen war die messtechnische Bestimmung der spektralen horizontalen und vertikalen Richtcharakteristik sowie der Schallleistung von Fahrzeugen verschiedenen Typs während der Vorbeifahrt mit Hilfe eines Mikrofonarray-Messsystems. Diese Informationen sind wesentlich für die Schallausbreitung sowie die Wirksamkeit von Schallschutzmaßnahmen. Neben der gesamten Schallabstrahlung sollte der spektrale Gehalt des emittierten Schalls ermittelt werden. Grundlage des angewendeten Messverfahrens ist die Ausnutzung der steuerbaren Richtwirkungseigenschaft eines Mikrofonarrays. Durch Fokussierung des Mikrofonarrays auf das zu untersuchende Fahrzeug während der Vorbeifahrt können Störquellen ausgeblendet werden. Die ermittelten Schalldruckkartierungen ermöglichen die Berechnung der Richtcharakteristik und eine Abschätzung der Schallleistung des Fahrzeugs. Die Richtcharakteristik des eingesetzten Mikrofonarrays wurde im Hinblick auf die Lokalisation des vorbeifahrenden Fahrzeugs optimiert. Da für die Untersuchungen ausschließlich die Quelllokalisation in horizontaler beziehungsweise vertikaler Richtung notwendig ist, wurde ein Linienarray gewählt. Gegenüber einem zweidimensionalen Mikrofonarray erhöhen sich bei gleicher Mikrofonanzahl die örtliche Auflösung und die Nebenkeulenunterdrückung. Unter Einsatz des optimierten Linienarrays erfolgten Messungen im fließenden Verkehr bei kontrollierter Vorbeifahrt eines Pkw, eines Kleintransporters und eines Lkw mit ausgewählten Geschwindigkeiten. Die horizontale Richtcharakteristik wurde durch Lokalisation des vorbeifahrenden Fahrzeugs zu verschiedenen Zeitpunkten bestimmt. Durch wiederholte Vorbeifahrt bei gleicher Geschwindigkeit mit variierter Höhe des vertikal positionierten Mikrofonarrays konnte die mittlere vertikale Richtcharakteristik ermittelt werden. Für die Abschätzung der Schallleistung wurde das Hüllflächen-Verfahren an die näherungsweise Schallleistungsbestimmung bewegter Quellen mit Mikrofonarray angepasst.

Ziel des Forschungsvorhabens FE 02.272/2006/LRB "Bestimmung der Einfügungsdämpfung an verkürzten Lärmschutzwänden" war die Entwicklung und Erprobung eines neuartigen kostengünstigen Messverfahrens zur In-situ-Bestimmung der spektralen Einfügungsdämpfung einer Lärmschutzwand (Lsw). Das bisher eingesetzte Einzelmikrofon-Verfahren erfordert eine semi-infinite Lsw (ca. 200 m Länge). Damit sind erhebliche Kosten sowie gegebenenfalls Beeinträchtigungen des laufenden Verkehrs verbunden. Die Messung mit einem Mikrofonarray-Messsystem soll die Ermittlung der Einfügungsdämpfung an einer stark verkürzten Wand ermöglichen (ca. 20 m Länge). Durch die erhebliche Verringerung der notwendigen Mindestlänge der zu untersuchenden Testwand können die Baukosten um ein Vielfaches gesenkt werden.

Gegenstand des Vorhabens ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Messung und Beurteilung der akustischen Wirksamkeit insbesondere von nicht klassifizierten Lärmschutzwandaufsätzen. Die dabei abgeleitete Methode ermöglicht es zukünftig, auf der Basis einer möglichst einfachen Messung im Nahbereich des Aufsatzes, die akustische Wirkung der Anordnung an beliebigen, repräsentativen Immissionsorten im Fernbereich zu beurteilen. Die erzielten Ergebnisse können für eine reproduzierbare Einordnung der Aufsätze herangezogen werden und stehen somit – bis zur Überarbeitung des aktuell geltenden Regelwerks – als zusätzliches Werkzeug für Einzelfallbetrachtungen als Ergänzung zur Schallimmissionsprognose nach den „Richtlinien für Lärmschutz an Straßen – RLS-19“ zur Verfügung. Darüber hinaus werden innerhalb des Vorhabens möglichst effektive, allgemeingültige Randbedingungen für eine Eignung von Lärmschutzwänden mit Aufsätzen bezüglich der Standfestigkeit und der Verkehrssicherheit unter Berücksichtigung der geltenden „Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für die Ausführung von Lärmschutzwänden an Straßen – ZTV Lsw 2022“ festgelegt. Der Fokus beider Teilziele liegt ins-besondere auf der Nachrüstung von bestehenden Lärmschutzwänden mit Aufsätzen. Zur Ermittlung des aktuellen Stands der Technik wird im ersten Schritt eine zweckmäßige Literaturstudie zusammengefasst, um die Bandbreite existierender Methoden aufzeigen, die es ermöglichen, die akustische Wirksamkeit von Aufsätzen im Nah- und Fernbereich von Lärmschutzwänden zu bewerten. Anschließend erfolgt die Erarbeitung eines Konzepts zur Ableitung der Wirkung von Aufsätzen im Fernbereich aus Messungen im Nahbereich. Dazu werden insbesondere numerische Simulationen an Lärmschutzwänden mit unterschiedlichen Aufsätzen unter Einsatz der Finite Element Method (FEM) durchgeführt. Der dritte Teil behandelt die Durchführung und Auswertung von akustischen Messungen an Lärmschutzwänden ohne/mit Aufsatz. Dabei wird das zuvor erstellte Konzept erprobt, um die akustische Wirksamkeit von Aufsätzen von Lärmschutzwänden im Fernbereich anhand von Messergebnissen im Nahbereich ermitteln zu können. Anschließend erfolgen statische Untersuchungen für Lärmschutzwände mit Aufsätzen mit dem Ziel, die relevanten Abschnitte der geltenden ZTV Lsw 2022 entsprechend der An-wendung von Aufsätzen auf Lärmschutzwänden zu ergänzen. Um verallgemeinerte Aussagen treffen zu können, werden u. a. Variantenrechnungen für Lärmschutzwände mit Aufsätzen verschiedener Masse und geometrischer Ausdehnung (insbesondere Überkragweite) durchgeführt. Abschließend wird anhand des Abgleichs von numerischen Simulationen und messtechnischen Untersuchungen ein Vorschlag für eine Berechnungsvorschrift zur Berücksichtigung von Lärmschutzwänden mit Aufsätzen innerhalb der Schallausbreitungsberechnung an beliebigen Immissionsorten (im Abstand von mehreren zehn Metern vom Schallschirm) entwickelt. Die Berechnungsvorschrift bezieht sich dabei auf Teilergebnisse standardisierter Nahbereichsmessungen an Aufsätzen (im Abstand von wenigen Metern vom Schallschirm). Der Fokus liegt insbesondere auf der Allgemeingültigkeit. Die Berechnungsvorschrift kann für beliebige Aufsätze angewendet werden, die vorab ausschließlich durch standardisierte Nahbereichsmessungen zu charakterisieren sind.