SoundPLAN GMBH. Ingenieurbüro für Softwareentwicklung Lärmschutz Umweltplanung

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1 SoundPLAN GMBH Ingenieurbüro für Softwareentwicklung Lärmschutz Umweltplanung Kritische Betrachtung von aktuellen Berechnungen nach der Vorläufigen Richtlinie für den Schallschutz an Straßen, Ausgabe Dezember 1975 (VRSS 75) Projekt Nr.: 14 GS Datum:

2 Kritische Betrachtung von aktuellen Berechnungen nach der Vorläufigen Richtlinie für den Schallschutz an Straßen, Ausgabe Dezember 1975 (VRSS 75) Projekt Nr.: 14 GS Berichtsdatum: 13. Januar 2015 Auftraggeber: Landesbetrieb Straßen Nordrhein-Westfalen Betriebssitz Gelsenkirchen Hauptabteilung Planung Postfach Gelsenkirchen Bearbeiter: Dipl. Geogr. Jürgen Roth Etzwiesenberg Backnang Tel.: / Fax: / mail@soundplan.de

3 Proj.-Nr. 14 GS Seite 2 /10 INHALTSVERZEICHNIS 1 AUFGABENSTELLUNG URSACHENERMITTLUNG AUSWIRKUNGEN UNTERSCHIEDLICHER VERTEILUNGSFAKTOREN AUF DIE BERECHNUNGSERGEBNISSE BERECHNUNG NACH DER VRSS 75, EINFACHES VERFAHREN WELCHER ANSATZ IST RICHTIG? LITERATUR... 10

4 Proj.-Nr. 14 GS Seite 3 /10 1 Aufgabenstellung Im Zuge der Untersuchungen zur BAB A 33 im Bereich Hövelhof wurden zwei Gutachten vorgelegt, die die Zunahme des Verkehrslärms (in Dezibel) seit 1977 anhand der Vorläufigen Richtlinie für den Schallschutz an Straßen von 1975 (VRSS75) dokumentieren. Beiden Gutachten liegen die im Jahr 1977 prognostizierten Verkehrszahlen zugrunde: Kfz/24h, Schwerverkehrsanteile von 25% tags, 25% abends und 45% nachts Im Gutachten von 2010 erfolgt der Vergleich der Daten von 1977 mit den Daten von 2008: Kfz/24h, Schwerverkehrsanteile von 13,3% tags, 30,3% nachts Das Gutachten 2010 kommt zu dem Ergebnis, dass eine Zunahme gegenüber der Prognose 1977 von 1,846 db(a) zu verzeichnen ist. Im zweiten Gutachten von 2014 erfolgt der Vergleich der Daten von 1977 mit den Daten von 2013: Kfz/24, Schwerverkehrsanteile von 13,8 % in 24/h. Das Gutachten von 2014 kommt zu dem Ergebnis, dass eine Zunahme gegenüber der Prognose von 1977 von 1,44 db(a) zu verzeichnen ist. Zu Recht entsteht die Frage, wie es sein kann, dass trotz gestiegener Verkehrszahlen bei geringfügig gesunkenen Schwerverkehrsanteilen eine deutlich geringere Zunahme zu verzeichnen ist. In einem weiteren Teil soll die Frage geklärt werden, ob für Vergleichsrechnungen mit aktuelleren Verkehrszahlen das sogenannte einfache Verfahren der VRSS 75 verwendet werden kann.

5 Proj.-Nr. 14 GS Seite 4 /10 2 Ursachenermittlung Zunächst wurde untersucht, ob bei der Anwendung der Formeln ein Rechenfehler vorliegt. Nach ausführlicher Prüfung sind Rechenfehler oder Fehler in den Formeln auszuschließen. In der Analyse wurde ebenfalls festgestellt, dass die Ergebnisse aus den Formeln keinen ungewöhnlichen Verlauf oder gar einen Knick in den Ergebniskurven aufzeigen. Die Ermittlung der Ursache muss damit auf die Eingangsparameter der Formeln konzentriert werden. Für den Vergleich der Daten von 1977 mit neueren Daten werden die stündlichen Verkehrsstärken benötigt, getrennt nach drei Zeitbereichen. In den VRSS 75 sind folgende Zeitbereiche definiert: Tag 6:00 bis 19:00 Uhr Abend 19:00 bis 22:00 Uhr Nacht 22:00 bis 6:00 Uhr Danach ist der Tag mit 13 Stunden, der Abend mit drei Stunden und die Nacht mit 8 Stunden definiert. Ab 1981 traten die RLS-81 in Kraft, die im Folgenden durch die RLS-90 (1990) überarbeitet wurden. Beide Richtlinien beinhalten nur zwei Zeiträume: Tag 6:00 bis 22:00 Uhr (= 16 Stunden) Nacht 22:00 bis 6:00 Uhr (= 8 Stunden) Spätestens mit der Einführung der RICHTLINIE 2002/49/EG des europäischen Parlamentes und des Rates vom 25. Juni 2002 über die Bewertung und Bekämpfung von Umgebungslärm (EU-Richtlinie) und deren Umsetzung in Deutsches Recht wurde es erforderlich, die Verkehrsdaten wieder über drei Zeitbereiche zu dokumentieren: Tag 6:00 bis 18:00 Uhr (= 12 Stunden) Abend 18:00 bis 22:00 Uhr (= 4 Stunden) Nacht 2:00 bis 6:00 Uhr (= 8 Stunden) Zu beachten ist, dass sowohl Tag- und Abendzeitraum mit der VRSS75 nicht identisch sind, bzw. um jeweils eine Stunde abweichen. Im Jahr 2005 veröffentlichte die Bundesanstalt für Straßenwesen (bast) den Bericht Straßenverkehrszählung 2005, Methodik, in dem unter anderem die Ableitung von stündlichen Verkehrsstärken und die Berechnung von Schwerverkehrsanteilen für die verschiedenen Zeitbereiche (Tag 6:00 bis 18:00 Uhr, Abend 18:00 bis 22:00 Uhr, Nacht 22:00 bis 6:00 Uhr) beschrieben werden. Der Verteilungsschlüssel (Faktoren) richtete sich nach dem Stand der Erkenntnisse bis zum Jahr 2005.

6 Proj.-Nr. 14 GS Seite 5 /10 Die Faktoren für die Aufteilung in stündliche Verkehrswerte im Vergleich: VRSS 75 bast 2005 Stündliche Verkehrsstärken Zeitbereich Stündliche Verkehrsstärken Zeitbereich M t = 0,06 * DTV Uhr M t = 0,06324 * DTV Uhr M a = 0,03 * DTV Uhr M a = 0,04102 * DTV Uhr M n = 0,014 * DTV Uhr M n = 0,00969 * DTV Uhr Die Berechnungen im Gutachten von 2010 erfolgten ausschließlich mit der Verteilung der stündlichen Verkehrsstärken nach den VRSS 75. Im Gutachten von 2014 wurden die stündlichen Verkehrszahlen für 2013 nach der Methode bast 2005 verwendet.

7 Proj.-Nr. 14 GS Seite 6 /10 3 Auswirkungen unterschiedlicher Verteilungsfaktoren auf die Berechnungsergebnisse Für die Berechnungen des L DTV für 2013 stehen folgende Eingabeparameter zur Verfügung: DTV (= Anzahl Kfz/24h) und DTV SV (=Schwerverkehrsanteil 24/h). Der Schwerverkehrsanteil wird meist auch als Prozentanteil vom Gesamtverkehr dargestellt. Erhebungsjahr DTV DTV SV 2013 (Zählung) * Kfz/24h Lkw/24h (= 13,8 %) *1 = Verkehrszählung des Ministeriums für Bauen und Verkehr des Landes NRW. Hrsg. Ministerium für Bauen und Verkehr des Landes NRW, Düsseldorf, Referat II A3 für das Jahr Die Berechnungsmethode der VRSS 75 verlangt, dass der Gesamtverkehr (DTV) in stündliche Werte umgerechnet wird, getrennt nach Tag, Abend und Nacht. Nimmt man den DTV der Verkehrszählung von 2013 mit Kfz/24h, ergeben sich nach der Verteilung nach VRSS 75 folgende maßgeblichen stündlichen Verkehrsmengen: M t = * 0,06 = 2307Kfz/h (Zeitbereich Tag, 13 Stunden) M a = * 0,03 = 1153 Kfz/h (Zeitbereich Abend, 3 Stunden) M n = * 0,014 = 538 Kfz/h (Zeitbereich Nacht, 8 Stunden) Nach der Verteilung bast 2005 ergeben sich folgende maßgeblichen stündlichen Verkehrsmengen: M t = * 0,06324 = 2216 Kfz/h (Zeitbereich Tag, 12 Stunden) M a = * 0,04102 = 1577 Kfz/h (Zeitbereich Abend, 4 Stunden) M n = * 0,00969 = 373 Kfz/h (Zeitbereich Nacht, 8 Stunden) Unter Verwendung der absoluten Zahl der Schwerverkehrsanteile von Kfz/24 werden nach bast 2005 folgende Schwerverkehrsanteile ermittelt: Tag (pt) = 12,7%, Nacht (pn) = 26,8% Abend (pa) = 11,2%.

8 Proj.-Nr. 14 GS Seite 7 /10 Die Prozentwerte fließen in die Berechnungen des L DTV mit ein: (1) Mit Verteilung bast 2005 L Am,t = 38+10*lg*(2216*(1+0,065*12,7)) = 74,07 db(a) L Am,n = 38+10*lg*(373*(1+0,065*26,8)) = 68,10 db(a) L Am,e = 38+10*lg*(1577*(1+0,065*11,2)) = 72,35 db(a) L DTV =10*lg [(1/3(10 0,1 * LAm,t +3*10 0,1 * LAm,e +10*10 0,1 * LAm,n )] = 76,74 db(a) (entspricht dem Ergebnis aus dem Gutachten vom 24. September 2014) (1a) Mit Verteilung bast 2005, Tag korrigiert (1) L Am,t = 38+10*lg*(2431*(1+0,065*13,1)) = 74,07 db(a) L Am,n = 38+10*lg*(373*(1+0,065*26,8)) = 68,10 db(a) L Am,e = 38+10*lg*(1577*(1+0,065*11,2)) = 72,35 db(a) L DTV =10*lg [(1/3(10 0,1 * LAm,t +3*10 0,1 * LAm,e +10*10 0,1 * LAm,n )] = 76,83 db(a) (1) In den Formeln der bast 2005 wird M t für den 16-Stundenwert (= Tag nach den RLS-90) verwendet. Genauer sind hier die Werte für M d für den 12-Stundenwert und P d für den Anteil des Schwerlastverkehrs (d= day nach EU- Richtline) (2) Mit Verteilung VRSS 75: L Am,t = 38+10*lg*(2307*(1+0,065*12,7)) = 74,24 db(a) L Am,n = 38+10*lg*(538*(1+0,065*26,8)) = 71,00 db(a) L Am,e = 38+10*lg*(1153*(1+0,065*11,2)) = 72,35 db(a) L DTV =10*lg [(1/3(10 0,1 * LAm,t +3*10 0,1 * LAm,e +10*10 0,1 * LAm,n )] = 77,20 db(a) In der folgenden Tabelle werden diese Ergebnisse mit der Prognose von 1977 verglichen: Jahr Verteilungsmethode / Berechnung L DTV db(a) Differenz db(a) 1977 Prognose nach VRSS 75 75,30 (-) 2013 bast 2005 (1) 76,74 1, bast 2005 korr. (1a) 76,83 1, VRSS 75 77,20 1,9 Anmerkung: Wie bereits oben beschrieben, stimmen die drei Zeitbereiche der VRSS 75 mit den Zeitbereichen der bast 2005 nicht exakt überein. Durch Umrechnung lassen sich die

9 Proj.-Nr. 14 GS Seite 8 /10 Schwerverkehrsanteile korrigieren (eine Tagstunde weniger, eine Nachtstunde mehr). Damit erhöhen sich die Ergebnisse mit den korrigierten Werten nach bast 2005 um 0,15 db(a), und reduzieren sich nach VRSS 75 um 0,14 db(a). Die Differenzen stellen sich wie folgt dar: bast 2005 korr. (1a) = 1,68 db(a) VRSS 75 = 1,76 db(a) 4 Berechnung nach der VRSS 75, einfaches Verfahren Nach Seite 16 der VRSS75 wird der L DTV für Autobahnen nach folgender Formel berechnet ( einfaches Verfahren ): L DTV, BAB = 33, lg DTV (Formeln 7a, Seite 16) Für die Konstante von 33 db(a) für Autobahnen werden folgende Daten angesetzt: Tabelle 1: Standardisierte Parameter für Bundesautobahnen VRSS 75 Zeitbereich Stündl. Verkehrsstärke SV-Anteil tagsüber (6-19 Uhr) M t = 0,06 * DTV p t = 25% abends (19-22 Uhr) M a = 0,03 * DTV P a = 25% nachts (22-6 Uhr) M n = 0,014 * DTV P n = 45% sonn- u. feiertags M s = 0,06 * DTV P s = 25% Geschwindigkeiten: v Pkw / v Lkw 110 / 80 km/h. Das einfache Verfahren beinhaltet neben den pauschalierten Annahmen für die stündlichen Verkehrsstärken auch pauschale Schwerverkehrsanteile. Wird nach dem einfachen Verfahren der L DTV, BAB aus Verkehrsdaten oder Verkehrsprognosen (nach 1979) berechnet, so werden die pauschalen Schwerverkehrsanteile verwendet - 25% tags, 25% abends und 45% nachts - selbst wenn detailliertere und damit wesentlich genauere Ergebnisse für die Verkehrsverteilung vorliegen. Daher ergeben Vergleichsrechnungen zwischen den Prognosezahlen von 1977 und Prognosen oder Verkehrszahlen nach 1977 mit dem einfachen Verfahren falsche Ergebnisse.

10 Proj.-Nr. 14 GS Seite 9 /10 5 Welcher Ansatz ist richtig? Das ausführliche Berechnungsverfahren nach der VRSS 75 berücksichtigt unterschiedliche Verkehrssituationen und Schwerverkehrsanteile im Gegensatz zum einfachen Verfahren. Wie oben beschrieben, werden die ermittelten Verkehrsdaten über Faktoren auf stündliche Verkehrsstärken umgerechnet. Die bast hat 2005 in den Berichten der Bundesanstalt für Straßenwesen einen Verteilungsschlüssel veröffentlicht, der a) dem Erkenntnisstand von 2005 entspricht, b) von den Faktoren aus den VRSS 75 abweicht. Einerseits kann man die Meinung vertreten, dass für einen Vergleich mit 1977 auch die Verteilungsfaktoren von 1977 verwendet werden sollen. Andererseits kann auch berechtigt argumentiert werden, dass neuere Erkenntnisse berücksichtigt werden müssen. Letztendlich ist dies eine juristische Entscheidung. Es kann jedoch festgestellt werden, dass unabhängig vom Berechnungsansatz das Kriterium einer nicht voraussehbaren nachteiligen Wirkung (vgl. Gutachten vom September 2014) nicht erreicht wird. Selbst wenn die Verteilung nach den VRSS 75 verwendet wird, die ggf. nicht mehr dem heutigen Stand entspricht, wird mit einer Zunahme von 1,9 db(a) die Schwellendifferenz von 2,1 db(a) nicht überschritten. Weiter kann festgestellt werden, dass vergleichende Interpretationen der Ergebnisse der VRSS 75 mit neueren Berechnungsverfahren, wie den RLS-81 oder den aktuell gültigen RLS- 90, die zwei Zeitbereiche verwenden, auszuschließen sind und dass Vergleichsrechnungen mit dem einfachen Verfahren mit pauschale Annahmen, obwohl gezählte Verkehrsdaten zu Verfügung stehen, zu falschen Ergebnissen führen. Backnang, den 13. Januar 2015 Jürgen Roth

11 Proj.-Nr. 14 GS Seite 10 /10 6 Literatur [1] VRSS 75: Vorläufige Richtlinie für den Schallschutz an Straßen. Ausgabe Dezember Forschungsgesellschaft für das Straßenwesen Arbeitsausschuss Lärmschutz an Straßen Bundesanstalt für Straßenwesen Fachgruppe Verkehrsemissionen -. [2] Allgemeines Rundschreiben Straßenbau Nr. 25/1975, Bundesminister für Verkehr, StB 18/ / Vms 75 vom 19. Januar 1976) [3] RLS-90: Richtlinie für den Lärmschutz an Straßen, Ausgabe 1990 [4] Anwendung der vorläufigen Richtlinie für den Schallschutz an Straßen 1975 (VRSS 75) aus heutiger Sicht. Machbarkeitsstudie und Erstellung eines Leitfadens für die generelle Vorgehensweise zum Nachweis einer fehlgeschlagenen Prognose am Beispiel Hövelhof. Braunstein + Berndt GmbH, Backnang, März [5] Schalltechnische Berechnungen BAB A 33 im Bereich Hövelhof nach VRSS 75 und RLS- 90., Backnang, September [6] Bundesanstalt für Straßenwesen (bast), Hrsg.: Straßenverkehrszählung 2005, Methodik. Bericht zum Forschungsprojekt FE /2003. Bergisch Gladbach, März 2009