Vergleich und Nutzung von konventionellen und innovativen Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen

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1 Vergleich und Nutzung von konventionellen und innovativen Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen Eisenbahnwesen Seminar TU Berlin Vincent Goetsch

2 Bauingenieur (B.Eng, HTW Berlin) Verkehrsingenieur (M.Sc., TU Berlin) : Lehrbeauftragter für Grundlagen der Straßenkonstruktion an der HTW Berlin : Planungsingenieur bei der DB ProjektBau GmbH (Leipzig, Berlin) Seit 05 / 2016: Referent im AG Grundsätze Betrieblicher Infrastrukturplanung bei der DB Netz AG (Frankfurt am Main) Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 2

3 Agenda I. Instrumente des Lärmschutzes auf europäischer und deutscher Ebene II. Konventionelle und innovative Lärmschutztechniken an Schienenwegen III. Vergleich anhand eines fiktiven Berechnungsbeispiels IV. Fazit Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 3

4 Europäische Ebene Die Umgebungslärmrichtlinie 2002: Einführung der UL RL Schutz der EU Bürger durch die Erstellung von Lärmkarten und darauf aufbauenden Lärmaktionsplänen Einführung in zwei Stufen, Revisionierung der Ergebnisse alle 5 Jahre Beteiligung der Bürger wird vorgeschrieben 2005: Überführung der Richtlinie in 47 a f des BImSchG 2006: 34. BImSchV, Vorläufige Berechnungsvorschrift VBUSch Seit 2015: Durchführung der Lärmkartierung & Lärmaktionsplanung für Schienenwege durch das EBA Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 4

5 Europäische Ebene Vergleich der Ergebnisse Positives Beispiel: u.a. Dänemark: miljoegis.mim.dk/spatialmap?&profile=noise Deutschland im Mittelfeld, Unterschiede je nach Verkehrsträger und Bundesland (Bsp. Link EBA: laermkartierung1.eisenbahnbundesamt.de/mb3/app.php/application/eba ) Schlusslicht u.a. Portugal: Lärmkarte für Europa (Grobübersicht): noise.eionet.europa.eu Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 5

6 Europäische Ebene Vergleich der Ergebnisse fehlende Grenzwertvorgaben und Berechnungsvorschrift durch die EU in der UL RL verhindern Vergleichbarkeit der Ergebnisse bis dato Künftig für die einheitliche Berechnung vorgesehen: CNOSSOS EU Ungleiche Ergebnisse bei der Lärmkartierung, Aktionspläne bedingt wirkungsvoll finanzielle Mittel und rechtliche Handhabe zur Durchführung von Maßnahmen durch die Ersteller von Aktionsplänen sind beschränkt Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 6

7 Deutsche Ebene BImSchG / 16.BImSchV Gesetz gibt vor, dass Beurteilungspegel gerechnet werden müssen Differenzierung zw. Lärmvorsorge und Lärmsanierung, jedoch gleiches Berechnungsverfahren Seit 2016: 150 Mio. / Jahr für Lärmsanierung an Schienenwegen Grenzwerte Lärmvorsorge in db (A) Grenzwerte Lärmsanierung in db (A) (Absenkung um 3 db in 2016) Tag Nacht Tag Nacht (6:00 22:00 h) (22:00 6:00 h) (6:00 22:00 h) (22:00 6:00 h) Krankenhäuser / Schulen Reine Wohngebiete Kern, Dorf und Mischgebiete Gewerbegebiete Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 7

8 Deutsche Ebene BImSchG / 16.BImSchV / Lärmsanierung Für Schienenwege gilt seit die neue Schall 03 (2014) Anerkennung von innovativen Maßnahmen (SSA, SSD, nssw, SSE, HSG ) punktuelle Lärmemissionen an Rangierbahnhöfen, Brücken oder in Bögen neu geregelt Für neu einzuleitende Planfeststellungsverfahren wurde der Schienenbonus (5 db) zur Berechnung des Beurteilungspegels für Eisenbahnen zum abgeschafft Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 8

9 Zwischenfazit Auf europäischer Ebene keine einheitliche Berechnung der Lärmbelastung und keine Festlegung von Grenzwerten Erfolge der Umgebungslärmrichtlinie nur bedingt messbar Auf deutscher Ebene vorläufige Berechnungsvorschrift für die Erstellung von Lärmkarten (nach UL RL) aber keine Festlegungen für die Aufstellung und Umsetzung von Lärmaktionsplänen (Sache der Länder/Bundesländer/Gemeinden) Keine Übereinstimmung der Ergebnisse aus den Berechnungsverfahren nach VBUSch / Schall 03 (2014) Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 9

10 2. Konventionelle und innovative Lärmschutztechniken an Schienenwegen Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 10

11 Konventionelle Lärmschutztechniken Lärmschutzwände (LSW) aus Alu von 1 5 m Höhe ü. SO stellen Standardlösung dar Höhere Wände benötigen UiG Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 11

12 Konventionelle Lärmschutztechniken LSW ohne generelle Zulassung: Transparente Wände Wände aus Holz Grüne Lärmschutzwände Lärmschutzwälle SSW aus Holz, Bildquelle: schallschutz.ch/index.php?menuid=43, Grüne Lärmschutzwand, Bildquelle: Lärmschutzwall, Bildquelle: Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 12

13 Konventionelle Lärmschutztechniken Gabionenwände Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 13

14 Konventionelle Lärmschutztechniken Absorber auf Fester Fahrbahn Besonders überwachtes Gleis (BüG, bzw. HSG = High Speed Grinding) Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 14

15 Innovative Lärmschutztechniken Niedrige Schallschutzwände Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 15

16 Innovative Lärmschutztechniken Niedrige Schallschutzwände Gabionenbauweise Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 16

17 Innovative Lärmschutztechniken Bewegliche niedrige Schallschutzwände Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 17

18 Innovative Lärmschutztechniken Schienenstegdämpfer Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 18

19 Innovative Lärmschutztechniken Schienenstegabschirmung Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 19

20 Innovative Lärmschutztechniken Punktuell einsetzbare Lärmminderungstechniken Schienenschmieranlagen (Reduktion des Kurvenquietschens) Leise Gleisbremsen in Rangierbahnhöfen Maßnahmen zur Brückenentdröhnung (elastische Lagerung, Unterschottermatten) Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 20

21 Zwischenfazit Bessere Einfügung von innovativen Lärmschutzmaßnahmen in das Landschaftsbild Punktuell einsetzbare Techniken zur Lärmreduktion sowie Innovationen werden gesetzlich anerkannt Zulassung und Anwendererklärung notwendig, um Innovationen generell planbar zu machen Sehr unterschiedliche Bauweisen der nssw/ssd/ssa in Erprobung, einige Modelle bereits mit allgemeiner Zulassung z.t. beschränkte Nutzungsmöglichkeiten (u.a. bei Mehrgleisigkeit, Strecken mit LÜ Transporten, HGV Strecken) Instandhaltungserschwernisse (Gleisdurcharbeitung) Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 21

22 3. Vergleich anhand eines fiktiven Berechnungsbeispiels Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 22

23 Vorgehensweise und Varianten Modellierung eines 3D Modells mit Autodesk AutoCAD 2014 und dem Softwareaufsatz ProVI Version 5.3 (Trassierungssoftware der Fa. Obermayer Planen + Beraten GmbH) Schalltechnische Berechnung mit CadnaA Version durch Einlesen des 3D Modells und (Software der Fa. Datakustik GmbH) Modellierung der Schallschirme in insg. 8 Varianten (LSW von 1 bis 6 m Höhe, nssw in 55 und 74 cm Höhe) Betrachtung der Wirkung von SSD / SSA / BüG im Einzelnen Betrachtung der Kombination der LSW/nSSW mit SSD/SSA und BüG insg. 22 Varianten berechnet Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 23

24 Rahmenbedingungen / Annahmen Bebauung befindet sich gespiegelt zur Hauptachse der Gleise in jeweils 25 m (bzw. 20 m, 30 m) Entfernung zur äußeren Gleisachse Zweigleisige Trassierung als unendliche Gerade in 4 Höhenbeziehungen (Troglage, Einschnitt, geländegleich, Dammlage) zur Bebauung Trassierung / Oberbau ist für bis 200 km/h ausgelegt Stark vereinfachtes Betriebsprogramm (27 gemischte Güterzüge mit unterschiedlichen Bremsarten, 30 Nahverkehrszüge über den Tag verteilt, siehe Bild) Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 24

25 Fall 1: Lage der Gleise geländegleich (H Gra = 0 m, Haus in 25 m Entfernung) N Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 25

26 Fall 1: Freie Schallausbreitung N S = Immissionspunkt in 25 m Entfernung zur äußeren Gleisachse Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 26

27 Fall 1: 3 m Hohe LSW N S = Immissionspunkt in 25 m Entfernung zur äußeren Gleisachse Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 27

28 Fall 1: 74 cm nssw + SSD + BüG N S = Immissionspunkt in 25 m Entfernung zur äußeren Gleisachse Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 28

29 Fall 1: Freie Schallausbreitung Haus Süd Bahnkörper (zweigleisig) = Immissionspunkt in 25 m Entfernung zur äußeren Gleisachse und 3,5 m Höhe Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 29

30 Fall 1: 3 m Hohe LSW Pegelerhöhungen LSW Haus Süd Bahnkörper (zweigleisig) = Immissionspunkt in 25 m Entfernung zur äußeren Gleisachse und 3,5 m Höhe Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 30

31 Fall 1: 74 cm nssw + SSD + BüG Pegelerhöhung nssw Haus Süd Bahnkörper (zweigleisig) = Immissionspunkt in 25 m Entfernung zur äußeren Gleisachse und 3,5 m Höhe Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 31

32 Fall 2: Gleise in Dammlage (H Gra = +7 m, Böschungsneigung 1:1,7, Haus in 25 m Entfernung) N Böschung 1:1,7 1:1, Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 32

33 Fall 2: Freie Schallausbreitung Haus Süd Bahnkörper (zweigleisig, Damm) = Immissionspunkt in 25 m Entfernung zur äußeren Gleisachse und 3,5 m Höhe Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 33

34 Fall 2: 3 m Hohe LSW Pegelerhöhungen LSW Haus Süd Bahnkörper (zweigleisig) = Immissionspunkt in 25 m Entfernung zur äußeren Gleisachse und 3,5 m Höhe Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 34

35 Fall 2: 74 cm nssw + SSD + BüG Pegelerhöhung nssw Haus Süd Bahnkörper (zweigleisig) = Immissionspunkt in 25 m Entfernung zur äußeren Gleisachse und 3,5 m Höhe Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 35

36 Fall 3: Gleise im Einschnitt (H Gra = 7 m, Böschungsneigung 1:1,7, Haus in 25 m Entfernung) N Böschung 1:1, Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 36

37 Fall 3: Freie Schallausbreitung Haus Nord Haus Süd Bahnkörper (zweigleisig, Einschnitt) = Immissionspunkt in 25 m Entfernung zur äußeren Gleisachse und 3,5 m Höhe Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 37

38 Fall 3: 3 m Hohe LSW Haus Nord Haus Süd Bahnkörper (zweigleisig, Einschnitt) = Immissionspunkt in 25 m Entfernung zur äußeren Gleisachse und 3,5 m Höhe Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 38

39 Fall 3: 74 cm nssw + SSD + BüG Haus Nord Haus Süd Bahnkörper (zweigleisig, Einschnitt) = Immissionspunkt in 25 m Entfernung zur äußeren Gleisachse und 3,5 m Höhe Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 39

40 Fall 4: Gleise in Troglage (H Gra = 7 m, Haus in 25 m Entfernung) N Böschung 1:1, Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 40

41 Fall 4: Freie Schallausbreitung Haus Nord Haus Süd Bahnkörper (zweigleisig, im Trog) = Immissionspunkt in 25 m Entfernung zur äußeren Gleisachse und 3,5 m Höhe Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 41

42 Fall 4: 3 m LSW auf der Oberkante des Trogs Haus Nord Haus Süd Bahnkörper (zweigleisig, im Trog) = Immissionspunkt in 25 m Entfernung zur äußeren Gleisachse und 3,5 m Höhe Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 42

43 3D Visualisierung der Ergebnisse mit CadnaA Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 43

44 Ermittelte Pegelminderungen Variantennummer Variantenbezeichnung / Minderungswirkung in db (Dezibel) in 25 m Entfernung & 3,5 m Höhe nach Schall 03 (2014) (Genauigkeit +/ 0,2 db) Bestandsfall BüG SSD SSD+BüG SSA BüG+SSA 1 m LSW 2 m LSW 3 m LSW 6 m LSW nssw 74 cm nssw 74 cm + BüG + SSD Fall 1: Geländegleich 67,2 2,0 2,4 4,3 1,6 2,8 4,7 9,5 12,1 17,8 4,8 8,8 3,7 Fall 2: Damm (+ 7 m) 61,8 2,0 2,4 3,5 1,5 2,7 6,1 8,3 10,8 12,6 6,1 9,5 5,1 Fall 3: Einschnitt ( 7 m) 67,5 2,0 2,3 4,2 1,5 2,8 0,0 1,8 6,3 15,8 0,3 4,6 0,1 nssw 55 cm Fall 4: Trog ( 7 m) 51,7 2,0 2,1 3,8 1,3 2,6 1,6 2,3 2,9 3, Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 44

45 Veränderung der Belastungspegel Betrachtung der Berechnungsergebnisse im Detail Lage der Gleise zur Bebauung entsprechend Fall 1: Geländegleich Variantennummer Variantenbezeichnung / Minderungswirkung in db in 25 m Entfernung nach Schall 03 (2014) (Genauigkeit +/ 0,2) Bestandsfall 1 m LSW 3 m LSW nssw 74 cm nssw 74 cm + BüG + SSD nssw 55 cm Gleislage / Immissionsort Nord/ Süd Nord Süd Nord Süd Nord Süd Nord Süd Nord Süd 25 m / 3,5 m Höhe 67,2 4,7 0,3 12,1 0,4 4,8 0,3 8,8 4,0 3,7 0,6 25 m / 6,3 m Höhe 68,0 1,5 0,3 11,1 0,5 2,2 0,2 6,5 4,0 1,9 0,2 25 m / 9,1 m Höhe 68,0 0,3 0,2 7,8 0,5 1,6 0,2 5,8 4,0 0,5 0,2 Mittelwert über alle Höhen 67,7 2,2 0,3 10,3 0,5 2,9 0,2 7,0 4,0 2,0 0,3 Anmerkung: Negative Werte entsprechen einer Erhöhung des Belastungspegels Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 45

46 Wirkung innovativer Maßnahmen im Vergleich aktiver Lärmschutz an Schienenwegen erforderliche Lärmminderung: erforderliche Lärmminderung: erforderliche Lärmminderung: erforderliche Lärmminderung: erforderliche Lärmminderung: 1 bis max. 3 db (A) 4 bis 6 db (A) bis ca. 8 db (A) bis 9,5 db (A) mehr als 9,5 db (A) SSA, SSD, BüG/HSG Kombination SSD+BüG/HSG oder nssw / LSW als Einzelmaßnahme Kombination nssw+ssd oder nssw+büg/hsg (in Dammlage) oder LSW als Einzelmaßnahme Kombination nssw+ssa+büg/hsg (in Dammlage) oder LSW als Einzelmaßnahme klassische LSW (min. 2m Höhe ü. SO), ggf. in Kombination mit BüG/HSG und SSA Achtung: Zusätzlich technologische Einschränkungen auf Grund der Streckeneigenschaften, Topografie, Entfernung der LSW zum Gleis und des Betriebsprogramms (sowie Rollmaterial) möglich! Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 46

47 Kostenvergleich aus Schlussbericht KP II Kostenvergleich nach gemessenen Untersuchungsergebnissen der DB Netz AG im Rahmen des Konjunkturprogramm II (Bericht aus 2012) Quelle: fahrweg.dbnetze.com/fahrwegde/medien/veroeffentlichungen/themenartikel/ /themenartikel juli 2012.html?start= Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 47

48 Kostenvergleich auf Grundlage der Ergebnisse aus der Beispielrechnung Ergänzt um konventionelle Schallschutzmaßnahmen (Preise aus Ril A02, Stand: 05/2015) Werte für nssw und SSD/SSA aus KP II übernommen (nur bedingt repräsentativ für die Techniken, zudem hier ohne IH Erschwernisse betrachtet) Wert für HSG (BüG) entspricht hier einer einmaligen Anwendung jährlich Jahreskosten pro db u. km (Erstellungskosten) SSA SSD HSG (BüG) nssw 55 cm nssw 74 cm 2 m begrünte LSW 2 m Gabionenwand 2 m LSW 3 m LSW 4 m LSW 6 m LSW 5 m LSW Lärmminderung in db (A) nach Beispieluntersuchung Schall 03 (2014) Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 48

49 4. Fazit Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 49

50 Durch Schall 03 (2014) & Abschaffung Schienenbonus werden innovative Schallschutzmaßnahmen rechnerisch anerkannt steigende Komplexität beim Berechnungsverfahren und Mehraufwand beim Infrastrukturbetreiber ggf. müssen noch höhere Wände als bisher geplant werden Weiterhin fehlende Kongruenz zur europäischen Berechnungsvorschrift Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 50

51 Innovative Schallschutzmaßnahmen können die klassischen Schallschutzwände nicht vollständig ersetzen, da die Wirkung weitaus geringer ist Erweiterung des Lärmschutzportfolios sinnvoll, da Techniken an kritischen Orten Nutzen finden könnten Potential zur Flächen und Materialeinsparung, sowie bessere Einfügung ins Landschaftsbild alle gleisnahen Techniken führen zu deutlichen Erschwernissen bei der Instandhaltung die Erstellungskosten müssen ggü. den im KP II durchgeführten Projekten gesenkt werden Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 51

52 Danke für die Aufmerksamkeit Herzlichen Dank für die Unterstützung an DataKustik GmbH, DB Engineering & Consulting GmbH sowie die Kollegen der DB Netz AG