Seminar Verkehrslärm in Ballungsräumen Straßenverkehr Geräuschquellen im Verkehr und ihre relative Bedeutung für das Gesamtgeschehen heute und morgen Von Heinz Steven Köln, 16.11.2006 1
Übersicht 1. Spezifische Geräuschemissionen verschiedener Fahrzeugkategorien, Antriebsgeräusch, Reifen/Fahrbahngeräusch 2. Geräuschemissionen im realen Verkehr, Zusammenhang zwischen Fahrgeschwindigkeit und Geräuschemission beim Einzelfahrzeug, Beitrag verschiedener Fahrzeugkategorien zum Mittelungspegel, Beiträge von Antriebs- und Rollgeräusch 3. Geräuschminderungsmaßnahmen, notwendige Minderungsziele Prioritäten, Anforderungen an zukünftige Entwicklungen 2
Spezifische Geräuschemissionen: Antriebsgeräusch 95 95 90 motorcycle, 72 kw, no load 90 heavy duty vehicle, 290 kw, no load 85 motorcycle, 72 kw, full load 85 heavy duty vehicle, 290 kw, full load 80 80 Lmax in db(a) 70 Lmax in db(a) 70 65 60 55 Höchstdrehzahlen im Stadtbetrieb bei durchschnittlicher Fahrweise 65 60 55 Höchstdrehzahl im Stadtbetrieb bei durchschnittlicher Fahrweise 50 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Leerlaufdrehzah (n - n_idle)/(s - n_idle) Nenndrehzahl 95 50 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Leerlaufdrehza (n - n_idle)/(s - n_idle) Nenndrehzahl 90 85 car, 110 kw, no load car, 110 kw, full load 80 Lmax in db(a) 70 65 60 55 Höchstdrehzahl im Stadtbetrieb bei durchschnittlicher Fahrweise 50 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Leerlaufdrehzah (n - n_idle)/(s - n_idle) Nenndrehzahl 3
Spezifische Geräuschemissionen: Rollgeräusch max coast by level in db(a), 7,5 m distance 95 90 85 80 70 65 60 55 stone mastic asphalt 0/11 hot rolled asphalt Exposed aggregate cement concrete, transversally brushed uneven pavement stones drainage asphalt 0/8, new Einfluss der Fahrbahndeckschicht bei Pkw 0 20 40 60 80 100 120 140 vehicle speed in km/h mid size car Einfluss des Reifens: Bandbreite 5 db, Rangfolge der Emissionen ist belagsabhängig 4
Spezifische Geräuschemissionen: Rollgeräusch max. coast by level in db(a), 7,5 m distance 95 90 85 80 70 65 60 55 stone mastic asphalt 0/11 hot rolled asphalt Exposed aggregate cement concrete, transversally brushed uneven pavement stones drainage asphalt 0/8, new Einfluss der Fahrbahndeckschicht bei Lkw big truck 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 vehicle speed in km/h 5
Vergleich Antriebsgeräusch und Rollgeräusch 80 max. pass by level in db(a), prop & rolling noise 70 65 60 55 50 mid size car acceleration, gear 1 acceleration, gear 2 acceleration, gear 3 acceleration, gear 4 acceleration, gear 5 rolling noise 45 0 20 40 60 80 100 120 140 vehicle speed in km/h 6
Vergleich Gesamtgeräusch und Rollgeräusch max pass by level in db(a), overall noise emission 85 80 70 65 60 55 50 acceleration, gear 1 acceleration, gear 2 acceleration, gear 3 mid size car acceleration, gear 4 acceleration, gear 5 rolling noise 0 20 40 60 80 100 120 140 vehicle speed in km/h 7
Vergleich Gesamtgeräusch und Rollgeräusch max. pass by level in db(a), overall noise 90 85 80 acceleration, gear 3 acceleration, gear 4 acceleration, gear 5 acceleration, gear 6 acceleration, gear 7 acceleration, gear 8 cruising, gear 8 rolling noise, 5 axles big truck 3 db 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 vehicle speed in km/h 8
Geräuschemission im realen Verkehr 95 Ergebnisse von statistischen Vorbeifahrtmessungen an verschiedenen Straßen, 2001/2002 90 average Lmax in db(a) 85 80 70 65 60 cars LDV public transport bus HDV <= 3 axles HDV > 3 axles motorcycles mopeds 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 vehicle speed in km/h 9 Messungen in 2001/2002, RWTUEV, UBA
Geräuschemission im realen Verkehr Wichtigstes Beispiel für Ballungsräume: Städtische Hauptverkehrsstraße, 4 Fahrstreifen, Kreuzung ampelgeregelt, DTV = 40000 Kfz, 2 zul. Höchstgeschwindigkeiten: 50 km/h und 70 km/h Fahrzeugkat. 24 h Tag Abend Nacht 24 h Tag Abend Nacht Kfz 40000 26072 8768 5159 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% Pkw 35200 22219 8131 4850 88.0% 85.2% 92.7% 94.0% Leichte Nutzfahrzeuge Schwere Nutzfahrzeuge bis 3 Achsen Schwere Nutzfahrzeuge mehr als 3 Achsen 2000 1481 343 176 5.0% 5.7% 3.9% 3.4% 1798 1524 189 86 4.5% 5.8% 2.2% 1.7% 1002 849 105 48 2.5% 3.3% 1.2% 0.9% 10
Anteil am Verkehrsaufkommen Day light duty veh. 5.7% rigid trucks 5.8% trailer trucks 3.3% Evening Night cars 92.7% light duty veh. 3.9% rigid trucks 2.2% trailer trucks 1.2% cars 85.2% cars 94.0% light duty veh. 3.4% rigid trucks 1.7% trailer trucks 0.9% Berechnet mit TRANECAM/ROTRANOMO 11
Durchschnittsgeschwindigkeiten 70 average speed in km/h 65 60 55 50 45 Western Europe, speed limit 50 km/h day evening night 40 35 30 all vehicles cars light duty veh. rigid trucks trailer trucks 70 day evening night 65 average speed in km/h 60 55 50 45 Berechnet mit TRANECAM/ROTRANOMO 40 35 30 Western Europe, speed limit 70 km/h vehicles cars light duty veh. rigid trucks trailer trucks 12
Beitrag zum Mittelungspegel, tags Tempolimit 50 km/h Tempolimit 70 km/h Day Day trailer trucks 22.4% trailer trucks 33.2% cars 35.2% rigid trucks 17.2% cars 55.5% rigid trucks 24.9% light duty veh. 6.7% light duty veh. 4.9% Berechnet mit TRANECAM/ROTRANOMO 13
Beitrag zum Mittelungspegel, nachts Tempolimit 50 km/h Tempolimit 70 km/h trailer trucks 12.7% Night rigid trucks 5.7% trailer trucks 7.1% Night rigid trucks 9.5% light duty veh. 3.7% light duty veh. 5.2% cars 72.6% cars 83.6% Berechnet mit TRANECAM/ROTRANOMO 14
Anteile Antriebsgeräusch/Rollgeräusch Tempolimit 50 km/h Tempolimit 70 km/h 100% 90% 80% 70% day, propulsion day rolling night, propulsion night rolling Western Europe, speed limit 50 100% 90% 80% 70% Western Europe, speed limit 70 day, propulsion day rolling night, propulsion night rolling contribution to Leq 60% 50% 40% contribution to Leq 60% 50% 40% 30% 30% 20% 20% 10% 10% 0% all vehicles cars light duty veh. rigid trucks trailer trucks 0% vehicles cars light duty veh. rigid trucks trailer trucks Berechnet mit TRANECAM/ROTRANOMO 15
Mittelungspegel Tempolimit 50 km/h Tempolimit 70 km/h 80 speed limit 50 km/h 80 speed limit 70 km/h Leq in db(a), 10 m distance, 2 m height 70 65 60 55 day night Lden Leq in db(a), 10 m distance, 2 m height 70 65 60 55 day night Lden 50 all vehicles cars light duty veh. rigid trucks trailer trucks 50 vehicles cars light duty veh. rigid trucks trailer trucks Berechnet mit TRANECAM/ROTRANOMO 16
Schlussfolgerungen für Minderungsmaßnahmen Minderungsmaßnahmen sind notwendig für alle Fahrzeugkategorien und beide Quellen (Antriebsgeräusch, Rollgeräusch). Prioritäten für Pkw: Fahrbahndeckschichten und Reifen, Antriebsgeräusche Prioritäten für Nutzfahrzeuge einschließlich LNfz: Antriebsgeräusche, Fahrbahndeckschichten und Reifen Auf innerstädtischen Hauptverkehrsstraßen ist die Beurteilungszeit tags für niedrige Geschwindigkeiten (v_zul <= 50 km/h) von den Nutzfahrzeugen, die Beurteilungszeit nachts von Pkw dominiert. 17
Beispiel Rollgeräuschminderung durch Drainasphalt SPL 70 km/h DLtot, night DLroll, night DLtot, day DLroll, day SPL 50 km/h 0 1 2 3 4 5 6 7 AB 0/11 ersetzt durch zweilagigen DA 0/8, Berechnet mit TRANECAM/ROTRANOMO Noise reduction in db(a) 18
Minderungspotentiale verfügbarer Maßnahmen Maßnahmen an der Quelle: Leise Fahrbahndeckschichten 1 5 db, abhängig von Fahrgeschwindigkeit und Verkehrszusammensetzung, Leise Reifen, 1 2 db, erfordert weitere Herabsetzung der Geräuschgrenzwerte für Reifen, Leise Antriebskomponénten und effektive Kapselungen, 2 db, erfordert Herabsetzung der Geräuschgrenzwerte für Kfz 19
Minderungspotentiale verfügbarer Maßnahmen Traffic Management und Fahrverhalten: Tempolimit, 1 2 db, Überwachung der Einhaltung erforderlich, Verkehrsfluss-Management, 1 db Leises Fahrverhalten, z.b. Schaltanzeigen, 0 2 db, je nach Region und Verkehrszusammensetzung Zusätzliche Maßnahmen: Drehzahlbegrenzer in sensitiven Zonen (peaknoise, NL), 3 db, Überwachung der Benutzung erforderlich, Steuervorteile für leise Fahrzeuge und Reifen, 0 2 db, (erfordert geeignete Indikatoren für die Geräuschemission und Verbraucherinformation) 20
Erforderliche Minderungsziele Das Umweltbundesamt hat die Schwellwerte der Geräuschbelastung für negative Auswirkungen auf die Gesundheit mit 65 db L Aeq tags und 55 db L Aeq nachts eingestuft. Dies entspricht einem L DEN von 63 db. Um die Geräuschbelastung für die hot spots in Ballungsgebieten unter diese Schwellwerte zu bringen, sind langfristig folgende Minderungsziele notwendig: Leise Fahrbahndeckschichten: 6-10 db Leise Reifen: 3-5 db Antriebsgeräuschminderung: 3-6 db Diese Ziele lassen sich nicht ohne weitere Forschung und flankierende administrative Maßnahmen (z.b. Grenzwertsenkungen) erreichen. 21
Forschungsbedarf Fahrbahndeckschichten: Entwicklung von leisen dichten Deckschichten mit einem Minderungspotential von 6-8 db Reifen: Entwicklung von leisen Reifen mit einem Minderungspotential auf gebräuchlichen Fahrbahndeckschichten von 4-6 db Eine bessere Lösung besteht darin die Kombination Reifen/Fahrbahndeckschicht so zu optimieren, dass eine Geräuschminderung von 10-12 db erreicht wird. 22
Forschungsbedarf Antriebsgeräusch: Weitere Minderung der Emissionsbeiträge von Motor, Getriebe und Auspuffanlage. Dies kann für schwere Nutzfahrzeuge die Trennung von Motor und Getriebe und die Einführung von Wasserkühlung für das Getriebe erfordern. Fortschrittliche, hochwirksame Kapselungen 23
Notwendige administrative Maßnahmen Fahrbahndeckschichten: Geräuscheigenschaften sollten in die Spezifikationen für Deckschichten mit aufgenommen werden. Das Geräuschverhalten bestehender Deckschichten sollte ähnlich wie die Griffigkeit über die Lebensdauer der Deckschicht kontrolliert werden. Reifen/Fahrzeuge: Die Geräuschmessungen für Reifen sollten auf einer repräsentativeren Fahrbahndeckschicht durchgeführt werden. Wie bei den Schadstoffemissionen sollten für Reifen und Fahrzeuge zukünftige Grenzwertabsenkungen festgelegt werden, für deren vorzeitige Erfüllung Steuervorteile gewährt werden können. 24