Vergleich und Nutzung von konventionellen und innovativen Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen Eisenbahnwesen Seminar TU Berlin Vincent Goetsch 09.01.2017
Bauingenieur (B.Eng, HTW Berlin) Verkehrsingenieur (M.Sc., TU Berlin) 2012 2015: Lehrbeauftragter für Grundlagen der Straßenkonstruktion an der HTW Berlin 2014 2016: 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) 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 2
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 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 3
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 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 4
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: www.apambiente.pt/index.php?ref=16&subref=86&sub2ref= 531 Lärmkarte für Europa (Grobübersicht): noise.eionet.europa.eu 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 5
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 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 6
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 57 47 67 57 Reine Wohngebiete 59 49 67 57 Kern, Dorf und Mischgebiete 64 54 69 59 Gewerbegebiete 69 59 72 62 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 7
Deutsche Ebene BImSchG / 16.BImSchV / Lärmsanierung Für Schienenwege gilt seit 01.01.2015 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 01.01.2015 abgeschafft 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 8
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) 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 9
2. Konventionelle und innovative Lärmschutztechniken an Schienenwegen 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 10
Konventionelle Lärmschutztechniken Lärmschutzwände (LSW) aus Alu von 1 5 m Höhe ü. SO stellen Standardlösung dar Höhere Wände benötigen UiG 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 11
Konventionelle Lärmschutztechniken LSW ohne generelle Zulassung: Transparente Wände Wände aus Holz Grüne Lärmschutzwände Lärmschutzwälle SSW aus Holz, Bildquelle: http://www.sichtschutz schallschutz.ch/index.php?menuid=43, Grüne Lärmschutzwand, Bildquelle: http://www.hahnkunststoffe.de/laermschutzwand, Lärmschutzwall, Bildquelle: http://www.neumarkt.de/de/rathausaktuelles/artikel/neumarkt_speist_mit_neuer_photovoltaik_laermschutzanlage_erstmals_strom_ins_netz_ein.html 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 12
Konventionelle Lärmschutztechniken Gabionenwände 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 13
Konventionelle Lärmschutztechniken Absorber auf Fester Fahrbahn Besonders überwachtes Gleis (BüG, bzw. HSG = High Speed Grinding) 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 14
Innovative Lärmschutztechniken Niedrige Schallschutzwände 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 15
Innovative Lärmschutztechniken Niedrige Schallschutzwände Gabionenbauweise 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 16
Innovative Lärmschutztechniken Bewegliche niedrige Schallschutzwände 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 17
Innovative Lärmschutztechniken Schienenstegdämpfer 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 18
Innovative Lärmschutztechniken Schienenstegabschirmung 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 19
Innovative Lärmschutztechniken Punktuell einsetzbare Lärmminderungstechniken Schienenschmieranlagen (Reduktion des Kurvenquietschens) Leise Gleisbremsen in Rangierbahnhöfen Maßnahmen zur Brückenentdröhnung (elastische Lagerung, Unterschottermatten) 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 20
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) 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 21
3. Vergleich anhand eines fiktiven Berechnungsbeispiels 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 22
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 4.5.151 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 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 23
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) 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 24
Fall 1: Lage der Gleise geländegleich (H Gra = 0 m, Haus in 25 m Entfernung) N 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 25
Fall 1: Freie Schallausbreitung N S = Immissionspunkt in 25 m Entfernung zur äußeren Gleisachse 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 26
Fall 1: 3 m Hohe LSW N S = Immissionspunkt in 25 m Entfernung zur äußeren Gleisachse 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 27
Fall 1: 74 cm nssw + SSD + BüG N S = Immissionspunkt in 25 m Entfernung zur äußeren Gleisachse 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 28
Fall 1: Freie Schallausbreitung Haus Süd Bahnkörper (zweigleisig) = Immissionspunkt in 25 m Entfernung zur äußeren Gleisachse und 3,5 m Höhe 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 29
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 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 30
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 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 31
Fall 2: Gleise in Dammlage (H Gra = +7 m, Böschungsneigung 1:1,7, Haus in 25 m Entfernung) N Böschung 1:1,7 1:1,7 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 32
Fall 2: Freie Schallausbreitung Haus Süd Bahnkörper (zweigleisig, Damm) = Immissionspunkt in 25 m Entfernung zur äußeren Gleisachse und 3,5 m Höhe 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 33
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 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 34
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 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 35
Fall 3: Gleise im Einschnitt (H Gra = 7 m, Böschungsneigung 1:1,7, Haus in 25 m Entfernung) N Böschung 1:1,7 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 36
Fall 3: Freie Schallausbreitung Haus Nord Haus Süd Bahnkörper (zweigleisig, Einschnitt) = Immissionspunkt in 25 m Entfernung zur äußeren Gleisachse und 3,5 m Höhe 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 37
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 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 38
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 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 39
Fall 4: Gleise in Troglage (H Gra = 7 m, Haus in 25 m Entfernung) N Böschung 1:1,7 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 40
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 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 41
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 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 42
3D Visualisierung der Ergebnisse mit CadnaA 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 43
Ermittelte Pegelminderungen Variantennummer 0 1 2 3 4 5 6 7 10 13 14 16 19 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 3,4 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 44
Veränderung der Belastungspegel Betrachtung der Berechnungsergebnisse im Detail Lage der Gleise zur Bebauung entsprechend Fall 1: Geländegleich Variantennummer 0 6 10 14 16 19 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 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 45
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! 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 46
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/3084230/themenartikel juli 2012.html?start=12 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 47
Kostenvergleich auf Grundlage der Ergebnisse aus der Beispielrechnung Ergänzt um konventionelle Schallschutzmaßnahmen (Preise aus Ril 808.0210A02, 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) 14.000 12.000 10.000 8.000 6.000 4.000 2.000 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 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Lärmminderung in db (A) nach Beispieluntersuchung Schall 03 (2014) 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 48
4. Fazit 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 49
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 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 50
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 09.01.2017 Lärmschutzmaßnahmen an Schienenwegen 51
Danke für die Aufmerksamkeit Herzlichen Dank für die Unterstützung an DataKustik GmbH, DB Engineering & Consulting GmbH sowie die Kollegen der DB Netz AG