Lärm und Erschütterungen im Mittelrheintal I4 Barbara Hakenberg & Tibor Benarik Allgemeines Das Weltkulturerbe Mittelrheintal zeichnet sich durch das es prägende enge Rheintal aus. Neben dem Verkehr auf Straße und Wasser leiden seine Bewohner unter dem Lärm von gleich zwei Zugstrecken auf der links- und rechtsrheinischen Seite. Dabei erzeugen vor allem Güterzüge, welche den europäischen Nord- Südverkehr bedienen, einen beträchtlichen Lärmpegel und Erschütterungen. Diese werden mit zunehmender Verlagerung von Gütern auf die Schiene und der Einbindung des Gotthardt-Basistunnels in das europäische Schienennetz (voraussichtlich 2017) noch weiter zunehmen. Am 25. Februar 2010 vereinbarten die Umwelt- und Verkehrsminister der Länder Rheinland-Pfalz und Hessen das 10-Punkte-Programm Leises Rheintal mit dem Ziel, die Lebenssituation der Bevölkerung im Mittelrheintal zu verbessern. Unter anderem ist ein Lärmmonitoring mit Dauermessstationen vorgesehen. Bereits am 9. April 2010 konnte die Messstation des Hessischen Landesamtes für Umwelt und Geologie in Rüdesheim-Assmannshausen in Betrieb genommen werden. Bei einem Pressetermin am 26. Mai 2010 mit der damaligen Staatsministerin Lautenschläger und dem Präsidenten unseres Hauses, Herrn Dr. Schmid, wurde die Dauermessstation offiziell eingeweiht und der Öffentlichkeit und Presse vorgestellt. Abb. 1: Enges Mittelrheintal. 83
Jahresbericht 2010 Lärm Die Messstation besteht aus einem geeichten Freifeldmikrofon und einer Dauermesseinheit, welche die technische Umgebung für einen 2-kanaligen geeichten Messverstärker bereitstellt. Per WLAN werden die Daten übertragen, und die Station kann ohne Unterbrechung der Messung gewartet werden. Das Mikrofon befindet sich ca. 6,20 m seitlich der Mitte des Gleises der Strecke Koblenz - Wiesbaden und ca. 5,50 m über dem Gleisbett. Der Standort gewährleistet eine Aufzeichnung der Pegel ohne relevante Fremdgeräusche, welche die Messung beeinflussen könnte und stellt die Schallbelastung einer Bebauung entlang der Bahnstrecke dar. Die Auswertung erfolgt anschließend in Wiesbaden im Hessischen Landesamt für Umwelt und Geologie. Der äquivalente Dauerschallpegel wird über den Nachtzeitraum von 22 bis 6 Uhr (8 Stunden) errechnet. Dabei wird weder das Gleis (Fahrtrichtung) noch die Zugart berücksichtigt, da die Gleise sehr dicht nebeander liegen und nachts vor allem Güterzüge verkehren. Als Grundlage der Auswertung dient die DIN 45642 Messung von Verkehrsgeräuschen vom Juni 2004. Vom 10. April bis 31. Oktober 2010 wurden die Schallpegel in Assmannshausen gemessen und für zwei Messzeiträume ausgewertet. Der erste Zeitraum begann am 10. April und endete am 3. Juli 2010, der zweite dauerte vom 16. August bis zum 31. Oktober 2010. In der Zeit vom 3. Juli bis 15. August 2010 ließ die Deutsche Bahn Gleisbauarbeiten durchführen und schränkte deswegen den Zugverkehr ein. Berechnet wurden der äquivalente Dauerschallpegel für den Nachtzeitraum, der maximale Vorbeifahrpegel und die Anzahl der Züge im Zeitraum von 22 bis 6 Uhr. Unterschiedlich zu bewerten waren die Nächte an Werktagen und am Wochenende. Beispielhaft werden Ergebnisse des zweiten Messzeitraumes dargestellt. 140 120 Anzahl der Züge 100 80 60 40 20 0 16.8.10 30.8.10 13.9.10 27.9.10 11.10.10 25.10.10 08.11.10 Abb. 3: Anzahl der Zugbewegungen pro Nacht (22 6 Uhr). Abb. 2: Messstation. Während sich am Wochenende durchschnittlich 20 Zugbewegungen pro Nacht ergaben, waren es an Werktagen 75. Dabei fiel auf, dass vor den oben genannten Gleisbauarbeiten 73 und danach 78 Zugbewegungen pro Nacht an Werktagen stattfanden. Dies bedeutete für die Anwohner ca. alle 6,5 Minuten eine Störung der Nachtruhe. Im September wurden in einer Nacht sogar 122 Zugbewegungen registriert. Im Mittel wurde alle vier Minuten eine Zugfahrt in der Nacht angezeigt. 84
Barbara Hakenberg & Tibor Benarik Lärm und Erschütterungen im Mittelrheintal maximaler Vorbeifahrpegel / db(a) 110 105 100 95 Der maximale Vorbeifahrpegel L max überschritt in den Nächten von Werktagen immer die 100 db(a), im Durchschnitt ergaben sich 102 db(a). Der höchste gemessene maximale Vorbeifahrpegel wurde mit 105,9 db(a) ermittelt. Zur Veranschaulichung lassen sich diese Werte mit einem Presslufthammer vergleichen, welcher einen ähnlich hohen Schall pegel erzeugen würde. äquivalenter Dauerschallpegel / db(a) 90 16.8.10 30.8.10 13.9.10 27.9.10 11.10.10 25.10.10 08.11.10 Abb. 4: Pegelzeitverlauf des max. Vorbeifahrtpegels in der Nacht (22 6 Uhr). 100 80 60 Der äquivalente Dauerschallpegel L Aeq bewegte sich an Werktagen zwischen 77 und 82 db(a) und am Wochenende zwischen 61 und 76 db(a). Nach der 16. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immisionsschutzgesetzes (16.BImSchV) liegen die Immissionsgrenzwerte für Schienenverkehrslärm nachts bei 49 db(a) in Wohngebieten und 54 db(a) in Mischgebieten. Diese Werte gelten zwar für die Beurteilungspegel beim Bau oder der wesentlichen Änderung von Schienenwegen, zeigen aber die Diskrepanz zu den gemessenen Pegeln. 40 Absinken der Werte am Wochenende 16.8.10 30.8.10 13.9.10 27.9.10 11.10.10 25.10.10 08.11.10 Abb. 5: Pegelzeitverlauf des äquivalenten Dauerschallpegels in der Nacht (22 6 Uhr). Erschütterungen Neben der Lärmbelastung sind die Anwohner im Umfeld der Mittelrheintalbahn auch Erschütterungen ausgesetzt. Von Erschütterungen spricht man im Immissionsschutz bei störenden Schwingungen fester Körper im Frequenzbereich von 1Hz bis 80 Hz. Erschütterungen können in Abhängigkeit der Frequenzzusammensetzung und der Schwingungsamplitude zu schädlichen Umwelteinwirkungen führen. Bereits bei Schwingungen die gerade spürbar sind, kann es bereits zu Belästigungen kommen. Da diese Belästigungen vom subjektiven persönlichen Empfinden des Einzelnen abhängig sind, wird für die Beurteilung die DIN 4150 Erschütterungen im Bauwesen herangezogen. Im Wesentlichen unterscheidet die DIN 4150 zwischen Einwirkungen auf Menschen in Gebäuden und Einwirkungen auf bauliche Anlagen. Beurteilt werden Schwinggeschwindigkeiten die auf das Bauwerk einwirken. Die Beurteilung der Einwirkungen auf bauliche Anlagen erfolgt anhand der maximalen Schwinggeschwindigkeit. Sollen die Einwirkungen auf den Menschen beurteilt werden, so sind KB-bewertete Schwingstärken heranzuziehen. Die KB Bewertung ist eine frequenzabhängige Bewertungskurve, die an das menschliche Empfinden, ähnlich der A Bewertung beim Lärm, angepasst ist. Die Beurteilungsgrößen sind die maximale bewertete Schwingstärke KBF max und die Beurteilungs- 85
Jahresbericht 2010 Beurteilungsgrößen: KB Fmax, KB FTr Anhaltswerte: A u, A o, A r KBF max A u? KBF max A o? s. E.? s. E = seltene Einwirkungen nach 6.5.1 DIN 4150-2 KB FTr ermitteln! KB FTr A r? Anforderungen der Norm sind nicht eingehalten! Anforderungen der Norm sind eingehalten! Abb. 6: Beurteilung von Schwingungsimmissionen nach DIN 4150-2. Schwingstärke KB FTr. Diese Größen werden mit den Anhaltswerten der DIN 4150-2 verglichen. Die Anhaltswerte unterscheiden sich für den Tag- und Nachtzeitraum in Abhängigkeit der Nutzung der Immissionsorte. Die Beurteilung gemäß DIN 4150-2 geschieht nach dem in Abb. 6 dargestellten Ablaufdiagramm. Die Auswirkungen von Erschütterungen sind abhängig von dem jeweiligen Gebäude; je nach Baukonstruktion und Deckenspannweiten können in benachbarten Gebäuden unterschiedliche Immissionen auftreten. Um nun festzustellen welche Einwirkungen der Bahnverkehr im Mittelrheintal auf die Nachbarschaft hat, wurden vom HLUG Messungen in den Jahren 2008 und 2010 in vier repräsentativen Wohngebäuden durchgeführt. Diese erfolgten mit einem 8 Kanaligen Messsystem, das im Wesentlichen aus 3 vertikalen und aus 5 horizontalen elektrodynamischen Schwingungsaufnehmern sowie einem Messrechner besteht. Die Messaufnehmer sind zu insgesamt 4 Messstationen zusammengefasst um an den genormten Messpositionen gleichzeitig horizontale und vertikale Schwingungsimmissionen erfassen zu können. Abb. 7: Das Messsystem Beitzer SM 9800. 86
Barbara Hakenberg & Tibor Benarik Lärm und Erschütterungen im Mittelrheintal Die Messergebnisse hinsichtlich der Einwirkungen auf Gebäude ergaben, dass die Erschütterungen durch die Bahn keine Gebäudeschäden im Sinne der DIN 4150-3 verursachen. Bei den Einwirkungen auf Menschen in Gebäuden stellt sich eine andere Situation dar, hier wurden die Anhaltswerte in drei von den vier Gebäuden deutlich überschritten, so dass die Anforderungen der Norm eingehalten wurden. Für den Bahnverkehr sieht die DIN 4150-2 vor, dass bei einzelnen Zügen der obere Anhaltswert überschritten werden darf, sofern KBF max unter 0,6 bleibt, selbst dieser Wert wurde bei zwei Gebäuden mehrmals überschritten. Die Messergebnisse und die zugehörigen Anhaltswerte für den Nachtzeitraum (22.00 Uhr bis 6.00 Uhr) sind in Tabelle 1 dargestellt. In der folgenden Grafik ist für das Objekt 3 der Verlauf der KB FTi -Werte (der höchste KB FTi -Wert entspricht den KB Fmax -Wert) für sämtliche gemessenen Zugvorbeifahrten dargestellt. Hier ist deutlich zu erkennen, dass der obere Anhaltswert A o sehr häufig überschritten wird, so dass aus hiesiger Sicht nicht mehr von einer seltenen Überschreitung ausgegangen werden kann. Dies hat zur Folge, dass der erhöhte Anforderungswert von 0,6 für einzelne Zugereignisse nicht gilt. Die durchgeführten Messungen belegen, dass der Bahnverkehr im Mittelrheintal zu erheblichen Belästigungen in der Nachbarschaft führt. Tab. 1: Zusammenfassung der Messergebnisse. Objekt Gebietsnutzung Ortslage Jahr KB Fmax A o KB FTr A r 01 MI Oestrich Winkel 2008 0,828 0,3 0,142 0,07 2010 0,792 0,3 0,145 0,07 02 MI Lorch 2008 0,264 0,3 0,055 0,07 03 MI Oestrich Winkel 2010 1,065 0,3 0,192 0,07 04 WA Rüdesheim-Assmannshausen 2010 0,482 0,2 0,058 0,05 KB FT,i [-] KB FT,i -Werte für die gemessenen Zugvorbeifahrten 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 04 06 08 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 Messung / Auswertung Nr. Anhaltswert für seltene Ereignisse bei oberirdischen Schienenstrecken oberer Anhaltswert A o unterer Anhaltswert A u CH 2: vertikal Wohnzimmer / Esszimmer 1. OG in Deckenfeldmitte Abb. 8: Darstellung der Messergebnisse für alle Zugvorbeifahrten im Objekt 3 (Wohnhaus Oestrich-Winkel, Messzeitraum: 26.5. 22.00 Uhr bis 27.5. 5.00 Uhr). 87
88 Jahresbericht 2010