Ausgangslage und Problemstellung

Die Lärmsanierung von stark frequentierten Strassen erfolgt häufig unter Einbezug von Schallschutzwänden. Durch Unterbrechung der direkten Sichtverbindung von der Quelle zum Empfangspunkt kann eine deutliche Reduktion der Schallimmissionen erreicht werden. Die Höhe der Quelle über Boden stellt offensichtlich einen sehr bedeutenden Einflussparameter dar. Die bisher übliche Berechnung der Hinderniswirkung bei Strassenverkehrslärm (StL-86) wird in Zukunft durch einen neuen, breit abgestützten Ansatz gemäss der internationalen Norm ISO 9613-2 ersetzt werden. Dieser Ansatz ist allgemein und für beliebige Quellen formuliert, gibt also insbesondere keine Hilfestellung betreffend der einzusetzenden Quellenhöhe von Strassenverkehrslärm. Dieses fehlende Wissen wurde in diesem Projekt, das von der Kommission für Forschung im Strassenwesen des UVEK mitfinanziert wird, erschlossen.

Möglichkeiten zur Bestimmung der Quellenhöhe

Es sind verschiedene Methoden zur Bestimmung der repräsentativen Quellenhöhe von Strassenverkehrslärm denkbar. Sie lassen sich in direkte und indirekte Methoden unterteilen. Die direkten Methoden untersuchen unmittelbar die Quelle mit richtungs- bzw. ortssensitiven Sensoren. Dazu kommen Mikrophonarrays mit entsprechenden Beamforming-Algorithmen, akustische Holographie, oder Richtmikrophonsets in Frage. Die indirekten Methoden beobachten dagegen nicht die Quelle direkt sondern nützen einen Schallausbreitungseffekt aus der möglichst sensitiv hinsichtlich der Quellenhöhe ist. Hierbei bietet sich insbesondere die Messung hinter einem Hindernis oder eine Messung knapp über Boden mit Auswertung der Bodeninterferenzen an.

Lösungsansatz

Für die hier beschriebene Untersuchung wurde als Verfahren die Messung von Strassenverkehrslärm hinter einem Hindernis gewählt, da die dabei entstehende Information in direktem Zusammenhang mit der zentralen Frage der Berechnung der Hinderniswirkung steht. Dabei stellte sich vorgängig die Aufgabe, eine Geometrie zu finden, die möglichst sensitiv auf die gesuchte Grösse der Quellenhöhe reagiert. Das bedeutet, dass sich eine kleine Änderung der Quellenhöhe in einem möglichst grossen Pegelunterschied am Mikrophon manifestieren soll. Unter Berücksichtigung von weiteren Faktoren wie realistische Hindernishöhen und handhabbare Abstände ergibt sich ein günstiges Layout für einen Abstand Strasse-Wand von 6 m, eine Wandhöhe von 2 m, einen Abstand Wand-Empfänger von 3 m und eine Empfängerhöhe von 2 m.

Ergebnisse

In 5 verschiedenen Situationen mit unterschiedlichen Belägen und verschiedenen Fahrzeuggeschwindigkeiten wurde die Hinderniswirkung von insgesamt 300 Fahrzeugen gemessen. Durch den Vergleich der gemessenen Hinderniswirkung mit den Ergebnissen einer rechnerischen Ermittlung konnte jeweils eine äquivalente Quellenhöhe für optimale Übereinstimmung gefunden werden.

Im Mittel resultiert für Personenwagen eine Quellenhöhe von 40 cm, für Lastwagen liegt der Wert bei 50 cm. Diese Werte sind deutlich geringer als die bisher in der Schweiz verwendete Höhe von 80 cm. Dieser Umstand ist plausibel, da sich die Fahrzeugemissionen in den letzten 10 Jahren mehr und mehr vom Antriebsgeräusch zum Rollgeräusch verlagert haben. Die Reduktion der Quellenhöhe um 30 bis 40 cm entspricht einer rechnerischen Vergrösserung der Hinderniswirkung von typisch rund 1 dB und ist damit für zukünftige Berechnungen relevant. Wenn in einem künftigen Modell zur Berechnung von Strassenlärmimmissionen die ISO 9613-2 Hindernisformel verwendet wird, sollten gleichzeitig diese neuen Quellenhöhen zu Grunde gelegt werden.