Im Rahmen des Konjunkturpaketes II standen 2009 und 2010 Finanzmittel des Bundes und der Länder für Lärmschutzmaßnahmen an kommunalen Straßen zur Verfügung, die unter anderem für den Einbau lärmarmer Fahrbahnbeläge verwendet wurden. Dadurch ist eine Vielzahl neuer Fahrbahnbeläge entstanden, bzw. es sind altbewährte Fahrbahnbelagstypen wieder in das Bewusstsein gerückt. Problematisch ist aber bis heute, dass es keinen einzigen Fahrbahnbelag gibt, der innerorts eine offizielle Pegelminderung in Form eines negativen DStrO-Wertes aufweist. Alle Beläge sind somit derzeit im Sinne der 16. BImSchV als nicht lärmmindernd einzustufen.

Ein Problem bei der Anwendung der RLS-90 besteht in der Handhabung der Korrekturwerte für unterschiedliche Straßenoberflächen, den DStrO-Werten. Zukünftig soll durch Einführung eines Referenzverfahrens die Einführung von DStrO-Werten erleichtert werden. Eine wesentliche Voraussetzung hierfür ist die Überarbeitung des Verfahrens zur Messung der Geräuschemission von Straßenoberflächen, GEStrO. Die DStrO-Werte sollen künftig von Fahrzeugart und Geschwindigkeit abhängig sein.

Nicht ganz vergessen werden soll, dass es auch noch andere Maßnahmen zur Minderung des Lärms innerhalb von Ortschaften gibt. Zu nennen wären hier Strategien der Verkehrsvermeidung oder Verlagerung (z. B. zahlungspflichtige Innenstadtbereiche) bzw. der Verstetigung und Verlangsamung des Verkehrsflusses. Durch eine entsprechende Straßenraumgestaltung ist hier noch einiges Potenzial vorhanden.

Der Fachvortrag zur Veranstaltung ist im Volltext verfügbar. Das PDF enthält alle Bilder und Formeln.

1 Einleitung

Im Rahmen des Konjunkturpaketes II beteiligt sich der Bund u. a. mit Finanzhilfen an der Lärmsanierung kommunaler Straßen. Grundlage für die Förderung war das am 2. März 2009 verabschiedete „Gesetz zur Umsetzung von Zukunftsinvestitionen der Kommunen und Länder“ (Zukunftsinvestitionsgesetz – ZuInvG) [1]. Darin wurden Investitionen im Bereich der kommunalen Straßen ausdrücklich auf Maßnahmen des Lärmschutzes beschränkt. Nach diesem Gesetz musste die Lärmsituation in jedem Einzelfall verbessert werden und diese Verbesserung möglichst konkret dargelegt werden.

Die Lärmbekämpfung im innerörtlichen Bereich ist überwiegend beschränkt auf den Bau von lärmmindernden Straßenoberflächen. Das Errichten von Lärmschutzwänden ist oft auf Grund der beengten örtlichen Verhältnisse nicht möglich. Lärmmindernde Straßenoberflächen sind nach den „Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen“ – RLS-90 [2, 3] solche mit einem negativen Korrekturwert D_StrO. Als lärmarm bezeichnet man Straßenoberflächen mit einer Lärmminderung von mindestens 2 dB(A) [4].

Tabelle 1: Korrektur D_StrO für unterschiedliche Straßenoberflächen RLS-90 [2, 3]

Nach den RLS-90, Tabelle 4, und den sich auf die Richtlinien beziehenden „Allgemeinen Rundschreiben Straßenbau“ (ARS) des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS), gelten derzeit die in der Tabelle 1 aufgelisteten Korrekturwerte D_StrO für unterschiedliche Straßenoberflächen.

Aus dieser Zusammenstellung wird ersichtlich, dass es derzeit noch keine Straßenoberflächen gibt, denen eine lärmmindernde Wirkung bei innerorts üblichen Geschwindigkeiten zugewiesen ist.

Ein Problem bei der Anwendung der RLS-90 besteht nämlich in der Handhabung der Korrekturwerte für unterschiedliche Straßenoberflächen, den D_StrO-Werten. Einmal festgeschrieben sind sie Bestandteil auch der 16. BImSchV (Bundesimmissionsschutzverordnung) und damit nicht ohne gesetzgeberischen Aufwand zu ändern. Es ist geplant, dass zukünftig ein Referenzverfahren eingeführt wird, welches diese Schwierigkeit vermeidet. Neben der Tabelle 4 der RLS-90 wird ein Verweis auf eine Tabelle mit D_StrO-Werten diskutiert, die nach Fahrzeugart und Geschwindigkeitsbereich differenziert aktuelle Korrekturwerte vorhält. Eine wesentliche Voraussetzung hierfür ist die Überarbeitung des Verfahrens zur Messung der Geräuschemission von Straßenoberflächen, GEStrO.

Die Geräuschemission einer überarbeiteten RLS-90 soll als längenbezogender Schallleistungspegel formuliert und damit kompatibel zu den modernen Richtlinien Schall 03 (Entwurf aus 2006) und NMPB 2008 sein. Die Frage, wie zukünftig die spektrale Zusammensetzung der Geräuschemission berücksichtigt werden soll, ist noch offen.

2 Das Fahrzeug

Am wirksamsten ist der Lärmschutz direkt an der Quelle. Wenn kein Schall emittiert wird, braucht das Geräusch auf dem Weg zum Immissionsort nicht gemindert zu werden und kann somit auch zu keiner Lärmbelästigung führen. Dies gilt insbesondere im innerörtlichen Bereich, da hier eine Abschirmung in den meisten Fällen nicht möglich ist.

Für die Schallemission von Fahrzeugen sind für niedrige Geschwindigkeiten die Geräusche vom Antrieb (z. B. Motor, Lufteinlass und Auspuff) verantwortlich. Hier wird vor allem durch neuartige Antriebskonzepte (Hybrid-, Elektro-, Brennstoffzellen- oder Wasserstoff-Fahrzeug) noch eine wesentliche Geräuschreduzierung erreicht.

Am Rande erwähnt sei die Problematik, dass blinde und sehbehinderte Personen einer zusätzlichen Gefährdung ausgesetzt sind, wenn die herannahenden Fahrzeuge nicht mehr wie bisher gewohnt gehört werden können. Es laufen Untersuchungen ab welcher Geschwindigkeit und bei welchen Verkehrsszenarien hier Probleme auftreten. In diesem Zusammenhang wird auch über ein künstliches über Lautsprecher abgestrahltes Geräusch nachgedacht. Die Fahrzeugentwickler haben da schon viel Phantasie gezeigt. Hier ist in Zukunft eine Reglung erforderlich, um nicht die (überwiegend) gewollt leisen Fahrzeuge wieder über die Gebühr laut werden zu lassen.

Für den konventionellen Antrieb (Benzin- oder Dieselmotor) wurde seit 1980 bis heute eine Geräuschemissionsreduktion bei Pkw von 8 dB(A) und bei schweren Lkw (> 150 kW Leistung) von 9 dB(A) festgeschrieben (siehe Bild 2 nach [10]).

Schon heute liegt die Spannweite der Emissionspegel für „normal“ Pkw (80 km/h) bei 66 bis 71 dB(A), d. h. um bis zu 8 dB(A) unter den Grenzwerten. Mit neuartigen Antriebskonzepten sind noch einmal deutlich über 10 dB(A) Geräuschminderung im unteren Geschwindigkeitsbereich möglich.

Bild 1: Grenzwerte für Lärmemission bei Fahrzeugtypprüfung nach [10]

Für die mittleren Vorbeifahrtpegel von frei rollenden Pkw kann diese Geräuschreduktion aber leider nicht bestätigt werden (siehe Bild 3 aus [11]). Zwar sinkt der maximale Vorbeifahrtpegel vor allen im niedrigen Geschwindigkeitsbereich bis ca. 40 km/h im Laufe der Jahre ab. Das kann auf geräuschärmere Motoren zurückgeführt werden und auf die gestiegene Motorleistung. Der maximale Vorbeifahrtpegel bei frei rollenden Pkw nimmt aber seit 1985 bei höheren Geschwindigkeiten wieder deutlich zu und liegt bei 120 km/h in den Jahren 1992 und 2001 um ca. 1 dB(A) über dem Wert von 1985.

Hier macht sich der Einfluss der Reifen deutlich bemerkbar.

Bild 3: Mittlerer maximaler Vorbeifahrtpegel frei rollender und beschleunigter Pkw in den Jahren 1978 bis 2001 nach [11]

3 Der Reifen

Bei höheren Geschwindigkeiten (für Pkw über 30 bis 45 km/h, für Lkw ab 45 bis 50 km/h) wird die Geräuschentwicklung durch den Reifen zur dominanten Geräuschquelle [12]. Insbesondere bei konstanter Geschwindigkeit liegen die Geschwindigkeiten ab denen das Rollgeräusch über das Antriebsgeräusch dominiert deutlich niedriger. Nach den Angaben des Österreichischen Umweltbundesamtes liegen die Geschwindigkeiten für moderne Pkw bei 15 bis 25 km/h und bei modernen Lkw bei 30 bis 35 km/h (siehe Tabelle 2 nach [12]).

Tabelle 2: Grenzwerte für Lärmemission bei Fahrzeugtypprüfung nach [12]

Das von einem Reifen ausgehende Geräusch wird stark von dessen mechanischen und konstruktiven Eigenschaften bestimmt; es steigt z. B. mit der Reifenhärte deutlich an. Auch eine höhere Reifenbreite führt tendenziell zu einer Erhöhung der Reifen-Fahrbahn-Geräusche (siehe Bild 4 nach [13]). Die vorherrschende Tendenz zur Verwendung breiter Reifen führt zu einer deutlichen Erhöhung der Reifengeräusche. Weiterhin ist eine günstige Profilgestaltung von großer Bedeutung. In der Mitte des Reifens, wo kein Drainagevermögen nötig ist, sind Längsprofilierungen günstig. Um tonale Anteile im Geräusch zu vermeiden, werden allgemein unregelmäßige Profilteilungen verwendet.

Bild 4: Entwicklung der Grenzwerte für die Geräuschemission von Pkw-Reifen nach der Reifengeräuschrichtlinie 2001/43/EC [13]

Voraussetzung für die Möglichkeit, einen lärmarmen Reifen zu kaufen, ist eine entsprechende Kennzeichnung. Nach der Richtlinie 2001/43/EG [14] ist die Angabe der gemessenen Schallemission auf dem Reifen jedoch nicht nötig. Um die bereits vorhandenen Minderungspotenziale im Hinblick auf Lärm und Kraftstoffverbrauch dennoch nutzen zu können wurde in Deutschland das Umweltzeichen Blauer Engel für lärmarme und kraftstoffsparende Pkw-Reifen erarbeitet. Seit Oktober 1999 gibt es einen ersten Reifenhersteller, der eines seiner Produkte mit dem Blauen Engel auszeichnet. Da mit dem Blauen Engel jedoch keine Vorteile oder Anreize verbunden sind, hat er bei der Reifenindustrie kaum Beachtung gefunden. Es gibt für Kunden nach wie vor zu wenig Information, um beim Kauf neuer Pkw-Reifen ein lärmarmes Produkt auszuwählen.

Ab dem 1. November 2012 ist eine Kennzeichnung für Kraftfahrzeugreifen mit einem Reifenlabel vorgeschrieben. Hersteller von Reifen für Pkw sowie leichte und schwere Nutzfahrzeuge müssen den Kraftstoffverbrauch, die Nasshaftung und die Geräuschklassifizierung des Produktes anhand eines Aufklebers oder eines Etiketts angeben [15]. Diese Informationen müssen ebenfalls im technischen Werbematerial aufgeführt werden. Das Reifenlabel wird eine Klassifizierung beginnend mit der besten (grüne Kategorie „A“) bis zur schlechtesten Leistung (rote Kategorie „G“) verwenden [16].

Bild 5: EU-Reifenlabel nach [15]

4 Reifen-Fahrbahn-Geräusche

Es können zwei Entstehungsmechanismen des Reifen-Fahrbahn-Geräusches unterschieden werden. Zum einen die Schallabstrahlung aufgrund von Reifenschwingungen, zum anderen strömungsakustische Vorgänge [17].

Durch zeitlich variierende Kräfte im Kontaktbereich Reifen/Fahrbahn, die durch Inhomogenitäten des Reifens, durch das Reifenprofil, durch die Textur der Fahrbahn, durch tangentiale Kräfte im Kontaktbereich („Stick-Slip“) oder durch adhäsive Kräfte („Stick-Snap“) entstehen, kommt es zur Abstrahlung von Körperschall im unteren Frequenzbereich bis zu einer Frequenz von ca. 1 kHz (s. Bild 6).

Bild 6: Anregungsmechanismen für Reifenschwingungen [17]

Bild 7: Strömungsakustische Geräuschentstehungsmechanismen [17]

Werden in der Kontaktzone Reifen/Fahrbahn Hohlräume eingeschlossen, so kann die Luft nach Überrollen des Reifens plötzlich mit einem Zischen entweichen. Ebenso erzeugt aber auch schon die reine Variation des Luftvolumens zwischen den Profilblöcken ein hochfrequentes Geräusch. Aber auch schon durch die Verformung der Lauffläche des Reifens beim Überrollen von Rauhigkeitsspitzen erzeugt ein Geräusch. Alle diese Geräusche sind hochfrequent (oberhalb ca. 1 kHz). Die im Bild 7 dargestellten Mechanismen werden häufig – etwas unscharf – „Air-pumping“ genannt.

5 Die Fahrbahn

Im Rahmen des Forschungsprojektes FE 77.488 „Verfahren zur Klassifizierung der Geräuschemission von Innerortsstraßen“ [18] wurden mit dem Backing-Board an 25 Straßenquerschnitten Messungen an innerörtlich gewöhnlich vorkommenden Straßenbelägen aus Asphaltbeton, Spittmastixasphalt, Beton- und Kopfsteinpflaster vorgenommen. Aufgrund der zum Teil geringen Verkehrsstärke konnte nicht überall das Verfahren der Statistischen Vorbeifahrt [19] angewandt werden. Für einen Relativvergleich wurde dann das Verfahren der Kontrollierten Vorbeifahrt in Anlehnung an die GEStrO-92 [20, 21] durchgeführt.

Im Ergebnis zeigt diese Untersuchung, dass Straßen mit einer Oberfläche aus Asphaltbeton bei innerorts üblichen Geschwindigkeiten um ca. 2 dB(A) geringere Emissionspegel aufweisen als Straßen mit Oberflächen aus Splittmastixaspalt (s. Tabelle 2). Die Ursache hierfür ist in den Entstehungsmechanismen des Reifen-Fahrbahn-Geräuschs zu suchen. Auf einer wenig texturierten Straßenoberfläche, wie sie beim Bau von Deckschichten aus Asphaltbeton entsteht, wird der Reifen weniger zu Schwingungen angeregt, die dadurch bedingte tiefer frequente Schallabstrahlung ist daher gering. Bei höheren Geschwindigkeiten, wie sie auf Außerortsstraßen vorherrschen, mindern Straßenoberflächen aus Splittmastixasphalt aufgrund ihrer rauen Oberflächen das sogenannte Air-Pumping.

Eigene Messungen an Straßenoberflächen aus Dünnschicht im Heißeinbau (DSH) und dem sogenannten „Düsseldorfer Asphalt“ erweitern die Palette der potenziell lärmmindernden Beläge.

Tabelle 2: Potenziale der Lärmminderungen D_L für innerörtliche Straßenoberflächen aus [4]

6 Ausblick

Ein größer aufgelegtes Messprogramm nach dem Vorbild der Schweiz [27] zur Klassifizierung dieser neuen lärmmindernden Beläge erscheint zukünftig in Deutschland erforderlich zu sein.

Es besteht akuter Handlungsbedarf zur Festlegung der akustischen Eigenschaften von Straßenoberflächen im innerorts üblichen Geschwindigkeitsbereich. Geeignete Messverfahren zur Bestimmung der Minderungspegel stehen bereits zur Verfügung. An Verfahren zur Bewertung und Klassifizierung von Straßenoberflächen wird derzeit gearbeitet. Dazu wurde, ausgehend von Aktivitäten nach der Beendigung der EU-Projekte Silvia [28, 29, 30] und Silence [31, 32], eine Arbeitsgruppe zur Klassifizierung der Geräuschemission von Straßenoberflächen gebildet, die Arbeitsgruppe die zukünftig im Rahmen der CEN-Normung ein harmonisiertes Europäisches Verfahren erarbeiten soll.

Literaturverzeichnis

1. Gesetz zur Umsetzung von Zukunftsinvestitionen der Kommunen und Länder (Zukunftsinvestitionsgesetz – ZuInvG) vom 2.3.2009, BGBl. I S. 416, 428
2. Bundesminister für Verkehr: Allgemeines Rundschreiben Straßenbau Nr. 8/1990 vom 10. 1990 – StB 11/14.86.22-01/25 Va 90
3. Bundesminister für Verkehr – Abteilung Straßenbau: Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen – RLS-90, FGSV Verlag, Ausgabe 1990, Berichtigter Nachdruck Februar 1992
4. Bartolomaeus, W.: Lärmmindernde Straßenoberflächen innerorts – eine Bestandsaufnahme, Lärmbekämpfung 6/2009, S. 250-252, Springer/VDI-Verlag
5. Bundesminister für Verkehr: Allgemeines Rundschreiben Straßenbau Nr. 14/1991 vom 25. 1991 – StB 11/26.86.22-01/27 Va 91
6. Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen: Allgemeines Rundschreiben Straßenbau Nr. 5/2002 vom 26. 3. 2002 – S 13/14.86.22-11/57 Va 01 I
7. Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung: Allgemeines Rundschreiben Straßenbau Nr. 5/2006 vom 17. 2. 2006 – S 13/7144.2/01
8. Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung: Allgemeines Rundschreiben Straßenbau Nr. 3/2009 vom 31. 3. 2009 – S 13/7144.2/02-09 / 1005908
9. Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung: Allgemeines Rundschreiben Straßenbau Nr. 22/2010 vom 4. 9. 2010 – StB 13/7144.2/02-01 / 1261717
10. Council Directive 92/97/EEC amending Directive 70/157/EEC on the approximation of the laws of the Member States relating to the permissible sound level and the exhaust system of motor vehicles. Official Journal of the European Communities, L371/1, 19^th December 1992
11. Steven, : Ermittlung der Geräuschemission von Kfz im Straßenverkehr, UBA-Bericht FE 20054135, Februar 2005
12. Umweltbundesamt Österreich: umweltbundesamt.at/umweltschutz/laerm/forschung/reifenlaerm/
13. Council Directive 2001/43/EC of the European Parliament and of the Council of 27^th June 2001 amending Council Directive 92/23/EC relating to tyres for motor vehicles and their trailers and to their fitting. Official Journal of the European Communities, L211, 4^th August 2001
14. Council Directive 2001/43/EC of the European Parliament and of the Council of 27th June 2001 amending Council Directive 92/23/EC relating to tyres for motor vehicles and their trailers and to their fitting. Official Journal of the European Communities, L211, 4th August 2001
15. Legislative Entschließung des Europäischen Parlaments vom 25. November 2009 zu dem Gemeinsamen Standpunkt des Rates im Hinblick auf den Erlass der Verordnung des Europäischen Parlaments und des Rates über die Kennzeichnung von Reifen in Bezug auf die Kraftstoffeffizienz und andere wesentliche Parameter (14639/6/2009 – C7-0287/2009 – 2008/0221(COD))
16. http://de.wikipedia.org/wiki/Reifenlabel
17. Kropp, : Reifen-Fahrbahngeräusch, Modellierung als ein Weg zum Verständnis, DAGA’05, München 2005
18. Gutbier, M ; Schierz, H.: Verfahren zur Klassifizierung der Geräuschemission von Innerortsstraßen, Forschung Straßenbau und Straßenverkehrstechnik, Heft 1024, März 2010
19. DIN EN ISO 11819-1: Messung des Einflusses von Straßenoberflächen auf Verkehrsgeräusche – Teil 1: Statistisches Vorbeifahrtverfahren, Mai 2002
20. Bundesminister für Verkehr: Allgemeines Rundschreiben Straßenbau Nr. 16/1992 vom 16. 1992 – StB 11/14.86.22-11/41 Va 92
21. Bundesminister für Verkehr – Abteilung Straßenbau: Verfahren zur Messung der Geräuschemission von Straßenoberflächen – GEStrO-92, VkBl.-Verlag, Ausgabe 1992
22. Bartolomaeus, W.; Becker, R.: Messung der Statistischen Vorbeifahrt von Pkw auf der Merklinger Hauptstraße an SMA 0/8 LA, Messbericht V3-SPB_A2007.13 (unveröffentlicht), Bergisch Gladbach 2009
23. Bartolomaeus, W.; Becker, R.: Messung der Statistischen Vorbeifahrt von Pkw auf der B 56 bei Düren an SMA 0/8 LA, Messbericht V3-SPB_A2008.01 (unveröffentlicht), Bergisch Gladbach 2008
24. Bartolomaeus, W.; Becker, R.: Messung der Statistischen Vorbeifahrt von Pkw auf der Karolinenstraße in Berlin-Reinickendorf an DSH 0/5, Messbericht V3-SPB_A2008.05 (unveröffentlicht), Bergisch Gladbach 2009
25. Bartolomaeus, W.; Becker, R.: Messung der Statistischen Vorbeifahrt von Pkw auf der Zeltingerstraße in Berlin-Reinickendorf an DSH 0/5, Messbericht V3-SPB_A2008.06 (unveröffentlicht), Bergisch Gladbach 2009
26. Bartolomaeus, W.; Löffler, : Messung der Statistischen Vorbeifahrt von Pkw auf dem Kennedydamm in Düsseldorf an LOA 5 D, Messbericht V3-SPB_A2009.06 (unveröffentlicht), Bergisch Gladbach 2009
27. Angst, ; Beltzung, F.; Bosshardt, D.; Grolimund, H.-J.; Pestalozzi, H.: „Lärmarme Strassenbeläge innerorts – Jahresbericht 2008“, DU-1004-D, Bundesamt für Umwelt BAFU, 2009 (www.bafu.admin.ch/publikationen/publikation/01019/index.html?lang=de)
28. Bartolomaeus, W.: Das europäische Projekt SILVIA – Straßenoberflächen für den nachhaltigen Lärmschutz, Straße und Autobahn, August 2006, S. 472–475
29. Descornet, G.; Eijbersen, ; Ejsmont, J.; Haberl, J.; Hamet, J.-F.; Mioduszewski, P.; Nilsson, R.; Padmos, C.; Pucher, E.; Roovers, M. S; Sandberg, U.; Sliwa, N.; Veisten, K.; van Vliet, WJ.; Watts, G.: Guidance Manual for the Implementation of Low-Noise Road Surfaces, FEHRL, Brüssel 2006
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31. Glaeser, -P.; Saemann, E.-U.: SILENCE – Ein Projekt der Europäischen Kommission zur Minderung des Verkehrslärms in städtischen Gebieten, Straße und Autobahn 2007, S. 477–481
32. Bartolomaeus, : Noise Classification Methods for Urban Surfaces – Classification Methodology, Final Report, 2008