Straßenverkehrslärm

Physikalische Grundlagen

Schall entsteht entweder direkt durch Luftverwirbelungen oder das Auftreffen von verwirbelter Luft auf Oberflächen (Aeroakustik) oder indirekt über Körperschall in schwingungserregten Körpern, deren Oberflächen den Schall in die Umgebung abstrahlen.

Druckschwankungen in der Luft, welche etwa durch Straßenverkehrslärm entstehen, werden vom menschlichen Ohr wahrgenommen. Um dabei die Stärke des Schalls angeben zu können, wird der so genannte Schalldruckpegel in der Einheit dB(A) ermittelt. So bewegt sich der durch Straßenverkehr erzeugte Schalldruckpegel im Bereich von 60 bis 90 dB(A).[1]

Der Schalldruckpegel ist jedoch kein Maß, das die Wahrnehmung von Schallereignissen beschreibt. Beispielsweise werden Geräusche von Schienenfahrzeugen bei gleichem mittlerem Schalldruckpegel von den Anwohnern deutlich leiser wahrgenommen, als Geräusche von Pkw oder Lkw. Daher sind auch psychoakustische Zusammenhänge bei der Beurteilung von Straßenverkehrslärm zu berücksichtigen.

Kennwerte

Für Verständnis und Beurteilung von Straßenverkehrslärm ist die Kenntnis von Regeln zur Berechnung von Schalldruckpegeln unverzichtbar. Der Schalldruckpegel wird logarithmisch angeben, es sind daher besondere Berechungsregeln zu beachten. Folgende Kennwerte der Schallwahrnehmung lassen sich feststellen:[2]

• Eine Verdoppelung der Schallquelle bewirkt eine Erhöhung des Schalldruckpegels um 3 dB(A). Das bedeutet, sollte sich etwa die Verkehrsstärke verdoppeln, führt das zu einer Schalldruckpegelerhöhung von 3 dB(A).
• Rechenbeispiel: 50dB(A) + 50dB(A) = 53dB(A)

• Um eine Lautstärkeverdoppelung oder Lautstärkehalbierung hervorzurufen muss der Schalldruckpegel um etwa 10 dB(A) erhöht oder gesenkt werden.

• Wird der Abstand zur Schallquelle verdoppelt, hat dies eine Schalldruckpegelverringerung von 6 dB(A) zur Folge. Umgekehrt gilt, dass bei einer Halbierung des Abstandes zur Schallquelle mit einer Erhöhung um 6 dB(A) zu rechnen ist. Dies gilt für Punktschallquellen, wie z. B. einzelne Fahrzeuge. Viel befahrene Straßen können dagegen als Linienschallquellen angesehen werden; hier ergibt sich bei Halbierung oder Verdoppelung des Abstands eine Pegeldifferenz von 3 bzw −3 dB(A).

• Bei zunehmenden Abständen zur Schallquelle haben Witterungseinflüsse wie Wind oder Temperaturverteilung große Auswirkungen auf den Schalldruckpegel. So kann dieser bei einem Abstand von 200 m um bis zu 20 dB(A) schwanken.

• Wird die Geschwindigkeitsbegrenzung von 70 km/h auf 100 km/h angehoben, ergibt sich bei reinem Pkw-Verkehr eine Schalldruckpegelerhöhung von 4 dB(A). Wird die Geschwindigkeit gar auf 120 km/h angehoben beträgt die Erhöhung 6 dB(A). Diese Pegeldifferenzen verringern sich jedoch mit zunehmendem Lkw-Anteil.

• Reiner Lkw-Verkehr bewirkt bei 100 km/h zulässiger Höchstgeschwindigkeit eine Schalldruckpegelerhöhung um ca. 10 dB(A) gegenüber reinem Pkw-Verkehr. Dieser Wert ist jedoch geschwindigkeitsabhängig.

Entstehungsmechanismen

Antriebsgeräusche

Durch Verbrennungsdrücke, Druckschwankungen im Ansaug- und Abgassystem und mechanische Kräfte im Ventil- und Kurbeltrieb wird Luftschall erzeugt, der ins Fahrzeuginnere und nach außen abgestrahlt wird. Dieser Geräuschanteil dominiert bei niedrigen Geschwindigkeiten und hoher Motorleistung, wie zum Beispiel im Stadtverkehr beim Anfahren oder auf Steigungsstrecken.

Reifen-Fahrbahn-Geräusche

Durch die Rauigkeit der Fahrbahn und das Reifenprofil werden die Profilstollen und die Karkasse in Schwingungen versetzt und strahlen Luftschall ab. Außerdem wird Luft im Reifenlatsch im Einlauf verdrängt und im Auslauf wieder angesaugt. Hierdurch entstehen aerodynamische Geräusche (sog. Airpumping). Reifen-Fahrbahn-Geräusche sind über einen weiten Geschwindigkeitsbereich (ab etwa 30–50 km/h, je nach Gangwahl) dominant. Besonders stark treten sie auf Natursteinpflaster mit rauer Oberfläche und breiten Fugen sowie bei Lkw in Erscheinung. Bei Pkw hat die Einführung von Radialreifen (Stahlgürtelreifen), die haltbarer und sicherer, aber auch deutlich lauter sind als Diagonalreifen, seit den fünfziger Jahren das Geräuschniveau drastisch erhöht, in geringerem Maße auch der immer stärker werdende Trend zu Breitreifen.

Aerodynamische Geräusche

Bei hohen Geschwindigkeiten entstehen an der Karosserie und an Anbauteilen lärmerzeugende Luftwirbel. Ihre Untersuchung erfolgt in aeroakustischen Windkanälen.

Sonstige Geräusche

Akustische Signale, wie Hupen, Klingeln, Sirenen und ähnliche sind notwendig, um die Verkehrssicherheit zu gewährleisten. Sie lassen sich deshalb nicht vollständig vermeiden. Des Weiteren werden Geräusche durch Audio-Wiedergabesysteme oder durch das Zuschlagen von Türen und Hauben verursacht.

Einflussfaktoren

• Fahrbahnoberfläche (Kopfsteinpflaster, Flüsterasphalt)
• Reifenprofil, Reifenaufbau, Reifendruck, Reifenbreite
• Fahrgeschwindigkeit (die Schallintensität des Reifen-Fahrbahn-Geräusches steigt mit der 3. bis 4. Potenz der Geschwindigkeit, die des aerodynamischen Geräuschs mit ca. der 6. Potenz)
• Art der Fahrzeuge (Lkw, Pkw, Motorrad)
• Aufbau des Antriebsstranges (Motorisierung mit Otto- oder Dieselmotor, Turbolader, Sonderausrüstungen)
• Menge der Fahrzeuge (Verkehrsstärke)
• Fahrleistung und Alter der Fahrzeuge (Verschleiß, Korrosion)
• Radlast
• Karosserieform (Aeroakustik)
• Fahrweise
• Schallreflektierende Straßenrandbebauung (akustischer Trog, stehende Wellen, Vegetation)
• Bodenaufbau (Bodenschwingungen, Körperschallleitung in die Gebäude)

Für schalltechnische Prognosen (Planung neuer Straßen sowie Lärmschutzmaßnahmen) lässt sich der von einer Straße abgestrahlte Lärm (sog. Emissionspegel) auf der Basis einiger der oben genannten Parameter (insbesondere Verkehrsdichte, Lkw-Anteil, zul. Höchstgeschwindigkeit, Fahrbahnoberfläche) berechnen. In Deutschland wird dazu die „Richtlinie für den Lärmschutz an Straßen RLS-90“ herangezogen. Mittels einer Berechnung der Schallausbreitung, in die z. B. auch der Abstand des Immissionsortes von der Schallquelle eingeht, lässt sich so der Immissionspegel an den nächstgelegenenen Gebäuden bestimmen. Mit Hilfe spezieller Computerprogramme können auch umfangreiche Lärmkarten erstellt und die Wirksamkeit verschiedener Lärmschutzvarianten überprüft werden.

Gesetzliche Vorschriften

Bei der Erzeugung von Verkehrslärm lassen sich drei direkt oder indirekt beteiligte Verursachergruppen nennen:

• die Kraftfahrzeughersteller,
• die Kraftfahrzeugbetreiber und
• die Verkehrsplaner.

In getrennten gesetzlichen Vorschriften wendet sich der Gesetzgeber an jede dieser drei Gruppen.

Vorschriften für den Verkehrsplaner

Um den Bürger vor Straßenverkehrslärm zu schützen, schreibt der Gesetzgeber im Falle des Neubaus oder einer wesentlichen Änderung (z. B. weiterer Fahrstreifen) von Verkehrswegen Grenzwerte für das Einwirken von Verkehrsgeräuschen auf ein Gebiet oder einen Punkt eines Gebietes, den Immissionsort, vor. Immissionsgrenzwerte werden im Hinblick auf ein bestimmtes Schutzziel, z. B. der Vermeidung von Belästigungen oder Störung der Nachtruhe festgelegt.

Für den Verkehrsplaner bedeutet dies, dass er bereits im Vorfeld bei der Planung oder dem Ausbau von Straßen berücksichtigen muss, wie sich nach erfolgter Baumaßnahme die Geräuschbelastung für die Anwohner darstellt. Bei Überschreitung vorgegebener Immissionsgrenzwerte sind bereits in der Planungsphase entsprechende bauliche Lärmschutzmaßnahmen vorzusehen.

Die Geräuschbelastung am Immissionsort wird durch den sog. Beurteilungspegel beschrieben. Das Berechnungsverfahren zur Ermittlung des Beurteilungspegels wird immer dann angewendet, wenn ein Neubau oder eine wesentliche Änderung von Straßen geplant ist.

Zunächst werden sog. Mittelungspegel L m,T(25) (Tag, 6:00–22:00) bzw. L m,N(25) (Nacht, 22:00–6:00) ermittelt. Als Grundlage dient hier die maßgebende stündliche Verkehrsstärke M und der maßgebende Lkw–Anteil p (über 2,8 t zulässiges Gesamtgewicht) in % am Gesamtverkehr. Sofern für diese Größen keine geeigneten projektbezogenen Untersuchungsergebnisse unter Berücksichtigung der Verkehrsentwicklung im Prognosezeitraum vorliegen, werden diese aus der durchschnittlichen täglichen Verkehrstärke (DTV) bestimmt (z. B. mit Hilfe eines in den Berechnungsvorschriften enthaltenen Diagramms). Der Mittelungspegel bezieht sich dann auf einen Immissionsort in 2,25 m Höhe und 25 m Abstand von der Fahrbahnmitte. Ausgehend von diesem Mittelungspegel wird der Beurteilungspegel für einen bestimmten Immissionsort (z. B. ein Wohnhaus in der Nähe der geplanten Straße) mit folgenden Korrekturwerten ermittelt:

• DV Korrektur für von 100 km/h abweichende zulässige Höchstgeschwindigkeit
• DStrO Korrektur für unterschiedliche Straßenoberflächen
• DStg Korrektur für Steigungen und Gefälle
• Ds Pegeländerung durch unterschiedliche senkrechte Abstände s zwischen der Fahrbahn und dem maßgebenden Immissionsort
• DBM Pegeländerung durch Boden- und Meteorologiedämpfung
• DB Pegeländerungen durch topographische Gegebenheiten, bauliche Maßnahmen und Reflexionen (Lärmschutzwälle und -wände, Abschirmungen usw.)
• K Zuschlag für erhöhte Störwirkung von lichtzeichengeregelten Kreuzungen

Der berechnete Beurteilungspegel wird anschließend mit dem gültigen Grenzwert verglichen. Überschreitet er diesen, so müssen Maßnahmen zur Absenkung des Beurteilungspegels ergriffen werden.

Durch die EU-Umgebungslärmrichtlinie, umgesetzt im deutschen Bundesimmissionsschutzgesetz vom 30. Juni 2005, sind die Bundesländer verpflichtet, flächendeckend für alle Hauptverkehrsstraßen – das sind Straßen mit mehr als 3 Millionen Fahrzeugen jährlich bzw. rund 8300 Fahrzeugen täglich – und für Städte mit über 100.000 Einwohnern Lärmkarten zu erstellen. Durch Maßnahmen, welche die Korrekturwerte beeinflussen und in sogenannten Aktionsplänen veröffentlicht werden, soll eine Lärmminderung erreicht werden (z. B. Schallschutzwände oder Geschwindigkeitsbeschränkungen).

Vorschriften für den Fahrzeugbetreiber

Vorschriften über die Verwendung von Fahrzeugen im Straßenverkehr enthält die Straßenverkehrsordnung (StVO). Hier wird der Kraftfahrzeugbetreiber, der Fahrzeugführer, angesprochen. Die StVO sieht Maßnahmen aus Gründen des Lärmschutzes vor, falls dies zum Schutz der Bevölkerung erforderlich ist. Der Maßnahmenkatalog beinhaltet z. B. Verkehrsverbote und -beschränkungen, Verkehrsumleitungen sowie Geschwindigkeitsbeschränkungen. Verkehrsverbote oder -beschränkungen für bestimmte Verkehrsarten können örtlich und zeitlich begrenzt sein. Ein Beispiel hierfür sind Nachtfahrverbote für Lkw.

Vorschriften für den Fahrzeughersteller

Straßenfahrzeuge erhalten nur dann eine Allgemeine Betriebserlaubnis (ABE) und können damit zum Straßenverkehr zugelassen werden, wenn ihre Geräuschemission bestimmte Geräuschgrenzwerte nicht überschreitet. Da Kraftfahrzeuge nicht in einheitlicher Weise zur Lärmentstehung im Straßenverkehr beitragen, werden vom Gesetzgeber für verschiedene Fahrzeugklassen unterschiedliche Emissionsgrenzwerte vorgeschrieben.

Bereits im Jahre 1937 wurden in der Straßenverkehrszulassungsordnung (StVZO) erste Vorschriften über die zulässige Geräuschentwicklung von Kraftfahrzeugen erlassen. Artikel 1 des §49 besagt, dass „Kraftfahrzeuge und ihre Anhänger so beschaffen sein müssen, dass die Geräuschentwicklung das nach dem jeweiligen Stand der Technik unvermeidliche Maß nicht übersteigt“. §49 enthielt zugleich die Richtlinie für die Geräuschmessung. Im Laufe der Zeit wurde diese Vorschrift weiterentwickelt, und mit der Richtlinie von 1966 wurde schließlich das von der ISO genormte Messverfahren der beschleunigten Vorbeifahrt, ISO R 362, übernommen.

Mit dem Vertrag zur Gründung der Europäischen Wirtschaftgemeinschaft kann die Europäische Gemeinschaft mit dem vorwiegenden Ziel der Harmonisierung des Wirtschaftsrechts und des Abbaus von Handelshemmnissen auch Vorschriften über die Beschaffenheit des Wirtschaftsgutes Kfz, u. a. auch über die zulässige Geräuschentwicklung, erlassen. Die Richtlinie des Rates vom 6. Februar 1970 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten über die Betriebserlaubnis für Kraftfahrzeuge und Kraftfahrzeuganhänger (70/156/EWG) stellt die Rahmenrichtlinie dar, aufgrund derer technische Anforderungen für die Betriebserlaubnis von Kraftwagen gestellt werden können. Von der EG wurde die Richtlinie von 1966 mit geringen Abweichungen als EG–Richtlinie 70/157/EWG übernommen. Nach einer Periode der wahlweisen Anwendung nach nationalen oder EG Vorschriften wurde die Richtlinie ab 1. Mai 1981 für neue Fahrzeugtypen bzw. ab 1. Oktober 1983 für erstmals in den Verkehr kommende Fahrzeuge zwingend in das nationale Recht übernommen. Laut §49 StVZO müssen Kraftfahrzeuge, für die Vorschriften über den zulässigen Geräuschpegel in den EG-Richtlinien 70/157 EWG, 74/151 EWG und 78/1015 EWG der Europäischen Gemeinschaft festgelegt sind, diesen Vorschriften entsprechen. Damit sind die EG–Richtlinien Bestandteil der StVZO geworden.

Die genannten Richtlinien wurden im Laufe der Zeit mehrfach überarbeitet und die darin vorgeschriebenen Grenzwerte reduziert.

Belastung der Bevölkerung durch Straßenverkehrslärm

In der 16. Verkehrslärmschutzverordnung sind Immissionsgrenzwerte festgelegt, die zum Schutz der Bevölkerung beim Neubau oder wesentlichen Ausbau von Straßen nicht überschritten werden dürfen (derzeit in Wohngebieten 49 dB(A) in den Nachtstunden und 59 dB(A) tagsüber). Berechnet man für diese Grenzwerte die Breite der Korridore, in denen für mittelstark befahrene Autobahnen und Bundesstraßen in Deutschland diese Grenzwerte überschritten werden nach den Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen (RLS–90), so ergibt sich für ebenes Gelände mit niveaugleicher Straße und einer mittleren Schallausbreitungshöhe von 2,25 m:

• Autobahnen, tags: 740 m
• Autobahnen, nachts: 1360 m
• Bundesstraßen, tags: 120 m
• Bundesstraßen, nachts: 175 m

Schon der Vergleich dieser Angaben mit der Realität zeigt, dass ein großer Anteil der Anwohner von Fernstraßen mit einer Lärmbelastung oberhalb der gesetzlichen Grenzwerte leben muss. Insgesamt waren nach Angaben des Umweltbundesamtes 1999 etwa 30 % der Gesamtbevölkerung in Deutschland Beurteilungspegeln oberhalb des Grenzwertes nach der 16. BImSchG und etwa 50 % Pegeln oberhalb des Orientierungswertes nach DIN 18005 (der auf etwas niedrigere Pegel festgelegt ist) ausgesetzt.

Die Höhe dieser Pegel ist zwar nicht geeignet, bleibende Hörschäden hervorzurufen, Mittelungspegel oberhalb von 60 dB(A) (tagsüber) führen jedoch nach Erkenntnissen unter anderem des Umweltbundesamtes in Berlin und der Weltgesundheitsorganisation zu einer merklichen, oberhalb von 65 dB(A) sogar zu einer erheblichen Erhöhung des Herzinfarktrisikos.

Minderung von Straßenverkehrslärm

Maßnahmen am Emissionsort

Quelle der Lärmbelastung (so genannter Emissionsort) ist die Straße in Verbindung mit dem Verkehr, der auf ihr abgewickelt wird. Bauliche Maßnahmen, wie beispielsweise der Einbau von offenporige Asphaltschichten (landläufig auch Flüsterasphalt genannt), zählen zum aktiven Lärmschutz. Zur Minderung des Schalldruckpegels können jedoch auch Geschwindigkeitsbeschränkungen oder Fahrverbote für bestimmt Fahrzeuggruppen eingerichtet werden. (Auf etwa 80 % der Autobahnen in stadtnahem Gebiet bestehen bereits Tempolimits zwischen 60 und 120 km/h.) Pegelsenkend wirkt auch eine Reduzierung der Verkehrsstärke. Eine Halbierung der Verkehrsmenge führt dabei zu einer Reduzierung des Schalldruckpegels um 3 dB(A). Diese Reduzierung liegt gerade im Bereich der Wahrnehmungsschwelle des menschlichen Ohrs. Erst eine Reduzierung der Verkehrsmenge auf ein Zehntel führt zu einem Rückgang des Schalldruckpegels um 10 dB(A) und damit zu einer Halbierung der Lautheit.

Verhaltensbezogene Einflussmöglichkeiten sind die Vermeidung hoher Motordrehzahlen und Kavalierstarts sowie übermäßiger Lautstärke von Audio-Wiedergabesystemen.

Weitere Möglichkeiten der Lärmminderung liegen im Einsatz gekapselter, leiserer Motoren, aeroakustisch optimierter Fahrzeuge und vor allem aufeinander abgestimmter Reifen-Fahrbahn-Kombinationen. Diese Thematik wird während der Fahrzeugentwicklung im Rahmen des Sachgebietes Fahrzeugakustik bearbeitet.

Maßnahmen am Ausbreitungsweg

Zur Minderung der Schallausbreitung gibt es eine Vielzahl von baulichen Möglichkeiten, welche ebenfalls dem aktiven Lärmschutz zugerechnet werden (nicht zu verwechseln mit dem Begriff „aktive Geräuschbekämpfung“ in der technischen Akustik, der üblicherweise mit Antischall-Maßnahmen verbunden wird).

Zu den bekanntesten dieser Maßnahmen zählt die Errichtung einer Lärmschutzwand oder eines Lärmschutzwalles. Letzterer benötigt wesentlich mehr Grundfläche, als die Wand, bietet aber Möglichkeiten zur Bepflanzung. Lärmschutzwände wirken vor allem dadurch, dass sie den direkten Schallausbreitungsweg zum Empfänger unterbrechen, wodurch der kürzeste Schallweg über die Oberkante führt. Eine erhöhte Schattenbildung wie bei Licht kann nur bei hohen Frequenzen erreicht werden, die Wellenlängen liegen bei niedrigen Frequenzen in der Größenordnung der Wandhöhe, wodurch Beugungseffekte auftreten. Direkt hinter einer hohen Lärmschutzwand ist der Straßenlärm nicht nur leiser, sondern auch deutlich tieffrequenter. Aus demselben Grund ist die Errichtung von niedrigen Lärmschutzwänden (z. B. nur direkt vor einem Haus) sinnlos, da die Beugung den Effekt zunichte macht. Lärmschutzwände mit absorbierenden Oberflächen verhindern zusätzlich die Schallreflexion auf die andere Straßenseite. Der Aufbau von Lärmschutzwänden ist vielfältig. Ein österreichisches Unternehmen hat z. B. eine gekrümmte Teileinhausung mit Absorberkörper aus dem nachwachsenden Rohstoff Holz (gebunden mit Zement) vorgestellt. Ein allgemeines Problem von Lärmschutzwänden ist jedoch, dass die zusätzliche Schutzwirkung mit jedem Meter Höhe abnimmt und dass sie meist als optisch störend empfunden werden.

Eine Verbindung beider Systeme (so genannte Wall/Wandkombination) ist an vielen Stellen zu finden. Baulich weit aufwändiger ist das Absenken der Fahrbahn unter das Geländeniveau (Straßentieflage). In diesem Fall sind große Erdmassen zu bewegen sowie ist mit einem höheren Flächenverbrauch zu rechnen. Die weitestgehenden Lösungen sind die Errichtung einer Einhausung oder eines Straßentunnels. Neben den enorm hohen Baukosten ist hierbei häufig eine dauerhafte Grundwasserhaltung erforderlich.

Um einen Großteil der lärmbelasteten Bevölkerung zu entlasten, bietet sich weiterhin die Verwendung von offenporigen Straßenbelägen an. Für einen Bauabschnitt der Bundesstraße 17 bei Augsburg konnte durch eine derartige Maßnahme z. B. eine Reduzierung des Anteils der Anwohner mit erhöhtem Herzinfarktrisiko von 11 % auf 1 % gegenüber herkömmlichem Asphaltbeton erreicht werden.

Maßnahmen am Immissionsort

Am weit wenigsten befriedigend sind Maßnahmen zur Lärmminderung am Immissionsort. Dieses Vorgehen wird auch als passiver Lärmschutz bezeichnet. In diesem Fall wird der Einbau von Schallschutzfenstern oder die zusätzliche Schalldämmung von Gebäudewänden ausgeführt, die Maßnahmen sind jedoch weit weniger effektiv, als die oben genannte aktive Lärmminderung.

Die Lärmwirkungen umfassen insbesondere an innerstädtischen Hauptverkehrsstraßen auch soziologisch und ökonomisch relevante Deklassierungsprozesse, die unter dem Schlagwort Lärmghetto subsumiert werden. Die Straßenlärmbekämpfung ist daher auch eine Frage der sozialen Gerechtigkeit.

Einzelnachweise

1. ↑ Batran, Bläsi, Eichner: Fachwissen Bau, 8. Auflage, Handwerk und Technik Verlag, 2002, ISBN 3-582-03503-4, Seite 204

2. ↑ Wolfgang Pietzsch: Straßenplaung, Werner Verlag, ISBN 3-8041-2949-8, Seite 226 ff.

Literatur

Allgemein

Stephan Marks: Es ist zu laut! Ein Sachbuch über Lärm und Stille, Fischer Verlag, 1999, ISBN 3596139937

Richtlinien

Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen (RLS 90)

16. BImSchV