Erfolg der Lärmschutz-Anstrengungen sichtbar machen

Das Lärm-Monitoring soll den Erfolg der Aktivitäten der Bundesregierung für den Lärmschutz an der Quelle belegen. Die Messstationen wurden so im Schienennetz positioniert, dass sie mehr als zwei Drittel des in Deutschland verkehrenden Güterzugverkehrs erfassen.

Messen oder berechnen?

Schallpegel können örtlich gemessen oder rechnerisch ermittelt werden. Um die Entwicklung des Schienenverkehrslärms in Deutschland zu dokumentieren, wird mit dem Lärm-Monitoring der Lärm an 19 Messstationen gemessen. Insbesondere die Veränderung über lange Zeiträume soll so dokumentiert werden.
Grundlage für die Lärmvorsorge und Lärmsanierung an Schienenwegen ist jedoch stets die Berechnung von Schallkenngrößen. Das ist erforderlich, um zukünftige Geräuschbelastungen flächenhaft prognostizieren zu können und daraufhin gegebenenfalls Lärmschutzmaßnahmen zu ergreifen.
Was kann das Lärm-Monitoring leisten?

Das Lärm-Monitoring wird Schallemissionen über einen längeren Zeitraum erfassen und die gewonnenen Daten statistisch auswerten. Damit können Aussagen zur zeitlichen Entwicklung der Schallemissionen gemacht werden – also ob der Schienenverkehr z. B. durch die Umrüstung der Güterwagen auf leise Bremssohlen tatsächlich leiser geworden ist.
Aussagen zu Schallemissionen einzelner Wagen im Zugverbund sind hingegen nur eingeschränkt möglich, da sich die Schallfelder von benachbarten Fahrzeugen überlagern. Die Zulassungswerte einzelner Fahrzeuge können deshalb nicht zuverlässig überprüft werden.
Das Lärm-Monitoring ermöglicht unter anderem die Überprüfung, ob das am 20. Juli 2017 erlassene Gesetz zum Verbot des Betriebs lauter Güterwagen (Schienenlärmschutzgesetz) den erwarteten Effekt bringen wird – eine deutliche Reduktion der Schallemissionen des Schienenverkehrs.
Auswahl der Standorte

Die Standorte der Messstationen wurden auf Basis einer Auswertung der Verkehrsströme ermittelt, so dass ein hoher Anteil insbesondere des Güterverkehrs erfasst wird. Güterzüge sind zurzeit die dominante Lärmquelle im Schienenverkehr.
Die Messungen sollen nicht von der Umgebung beeinflusst werden. Insbesondere dürfen sie nicht von Reflektionen an Flächen in der Umgebung gestört werden. Genauso sollen keine Hintergrundgeräusche die Messungen beeinträchtigen. Deshalb stehen die Messstationen grundsätzlich nicht neben Gebäuden oder in lärmintensiven Umgebungen.
Die Art des Infrastrukturaufbaus beeinflusst die Entstehung und Ausbreitung des Schalls. Deshalb wurden Standorte gewählt, die einen Standardoberbau aufweisen (i. d. R. Schiene E60, Betonschwelle B70 und Schotter) und auf einem geraden Streckenabschnitt liegen, in dem keine Lärmschutzmaßnahmen vorgenommen wurden.
Technischer Aufbau der Messstationen

Damit das Lärm-Monitoring dauerhaft valide und möglichst vergleichbare Messergebnisse liefert, müssen alle Messstationen identisch aufgebaut sein: Sie weisen die gleiche Technik und Auswerteroutine auf. Sie erfassen die Schallereignisse in vergleichbarer Umgebung und dem gleichen Abstand zum Gleis.
Die wichtigsten Komponenten sind Mikrofone der Klasse 1, Achszähler und eine Steuerungseinheit mit Mobilfunkverbindung.
Der Achszähler erfasst jede Achsüberfahrt des Zuges. Aus seinen Signalen wird die Zugvorbeifahrt mit Zeitpunkt, Vorbeifahrtdauer sowie Geschwindigkeit und Länge des Zuges erfasst.
Die Mikrofone sind in je 7,5 Meter Entfernung zur Gleismitte in 1,2 Meter Höhe über Schienenoberkante montiert. Die Mikrofone sind so angeordnet, dass sie über das nahe Gleis hinweg die Schallemissionen eines Zuges auf dem entfernten Gleis messen. Schalldruck und Signale der Achszähler werden an die Steuerungseinheit gesendet. Diese berechnet hieraus die Kenngrößen (z. B. Maximal-, Vorbeifahrt- und Mittelungspegel oder Zuglänge, -geschwindigkeit und -kategorie) und übermittelt sie an einen zentralen Server. Dort werden die Daten aller Messstationen gespeichert.
Darstellung der Messergebnisse

Für jede Messstation wird der Echtzeitpegel, die Kenngrößen zu den einzelnen Zugvorbeifahrten sowie der Mittelungspegel dargestellt. Zu diesen Messdaten gelangen Sie über die Übersichtskarte oder die Standortliste.

Echtzeitpegel

Der Echtzeitpegel zeigt den zeitlichen Verlauf des AF-bewerteten Schalldruckpegels für jedes Mikrofon einzeln an. Jede zeitliche Veränderung des Schalldruckpegels ist so nachvollziehbar. Die Daten werden hierzu ohne weitere Prüfung zeitnah von der Messstation an den Server übertragen. Eine Zugvorbeifahrt, und auch auf welchem Gleis sie stattfindet, wird von den Achszählern erkannt. Im Pegelverlauf des für das Gleis korrekten Mikrofons in 7,5 Meter Entfernung wird die Zeit der Vorbeifahrt farblich gelb hinterlegt. Im Pegelverauf des anderen Mikrofons sind die Messdaten der Zugvorbeifahrt mit dem Hinweis auf das Mikrofon des korrekten Gleises ausgeblendet.
Bei einer Zugbegegnung misst keines der Mikrofone im korrekten Abstand, entsprechend werden auch hier die Daten während der Zugbegegnung ausgeblendet und zusätzlich rot hinterlegt.

Kenngrößen einzelner Zugvorbeifahrten

Jede Zugvorbeifahrt wird durch die Kenngrößen Einfahrtszeit, Gleis und Richtung beschrieben. Die Zugkategorie, die Expositionsdauer, die Zuglänge und die Geschwindigkeit charakterisieren die Zugvorbeifahrt weiter. Der Maximalpegel gibt den größten Pegelwert und der Vorbeifahrtexpositionspegel den mittleren Pegel der Zugvorbeifahrt an. Die Spalte "Gültig" informiert, ob die Kenngrößen normgerecht ermittelt werden konnten.

Mittelungspegel

In den Mittelungspegel gehen Stärke und Dauer jedes Einzelgeräusches während eines bestimmten Bezugszeitraums (z. B. eine Stunde) ein. Pegelspitzen werden durch ihre hohe Intensität entsprechend stark berücksichtigt. Für die Bestimmung des Mittelungspegels wird die Schallenergie aller Zugvorbeifahrten im Bezugszeitraum zusammen gerechnet und durch die Dauer des Bezugszeitraums geteilt. Er kann für die Zeiträume Tag (6 bis 22 Uhr), Nacht (22 bis 6 Uhr des Folgetages) sowie für 24 Stunden (6 bis 6 Uhr des Folgetages) angezeigt werden.

Eine Analyse aller Messergebnisse wird im Jahresbericht veröffentlicht.
Was sind ungültige Messungen?
Für eine korrekte Messung muss die Zugvorbeifahrt in 7,5 Meter Entfernung zum Mikrofon stattfinden. Genauso dürfen keine Fremdgeräusche die Messung beeinflussen. Ist eine der beiden Bedingungen nicht eingehalten, sind die Messungen ungültig.
- Begegnen sich zwei Züge am Standort der Messstation, ist eine normgerechte Messung nicht möglich.
- Störende Witterungsverhältnisse (z. B. Starkregen) sowie zu hohe Hintergrundgeräusche führen zu ungültigen Daten.
Ebenfalls führen Arbeiten am Gleis zu Daten, die nicht verwertbar sind. Auch ein Ausfall der Technik ist nicht zu 100% auszuschließen.

Daten, die nicht nach Norm gemessen wurden, werden verworfen und durch möglichst ähnliche, gültige Daten gemäß des Entwurfs E DIN 38452-1 ersetzt. Dadurch erhöht sich die Genauigkeit und Aussagekraft der Daten für die Langfrist-Auswertungen.
Beispiel: Die Daten eines vorbeifahrenden, langen Güterzugs sind wegen Starkregen ungültig. Werden diese Daten nun in der weiteren Bearbeitung, z. B. für die Berechnung des Mittelungspegels, ignoriert, wird dieser nur auf Basis der normgerechten Daten berechnet. Das kann zu Verzerrungen des Mittelungspegels führen – insbesondere, wenn auf der Strecke ansonsten eher leisere Züge verkehren. Werden nicht nach Norm gemessene Daten des Güterzugs aber mit ähnlichen, normgerechten Daten ersetzt, können sie in der Berechnung des Mittelungspegels berücksichtigt werden. Er bildet damit besser die realen Bedingungen ab.