Schalltechnische Untersuchungen an der BAB A 9 bei · PDF fileStand: 06.2006 Schalltechnische Untersuchungen an der BAB A 9 bei Eching / Garching vor und nach dem Einbau eines zweischichtigen

Stand: 06.2006

Schalltechnische Untersuchungen an der BAB A 9 bei Eching / Garching vor und nach dem Einbau eines zweischichtigen offenporigen Asphalts

1 Aufgabenstellung

Die Bundesautobahn A 9 (BAB A 9) Nürnberg – München wurde im Bereich der Anschlussstelle Eching und dem Autobahnkreuz München Nord im Zeitraum von Juli 2004 – Dez. 2005 auf einer Länge von 9,17 km (BAB-km 513,830 bis 523,000) von bislang 6 auf 8 Fahrstreifen erweitert. Im Zuge des Ausbaus wurde ein zweischichtiger, offenporiger Asphalt (2 OPA) eingebaut. Dieser soll über einen Zeitraum von mehr als 8 Jahren eine Pegelminderung von mindestens 5 dB(A) gegen-über der Referenzstraßenoberfläche „nicht geriffelte Gussasphalte“ gemäß RLS-90 (Tabelle 4, Zeile 1) bewirken.

Dem Bayerischen Landesamt für Umwelt (LfU) obliegt, durch wiederholte Schallpegelmessungen zu prüfen, ob die geforderte Minderungswirkung gegeben ist und anhält (Planfeststellungsbe-schluss der Regierung von Oberbayern vom 24. März 2004 in Nr. 4.5.1). Hierzu sind Messungen nach der statistischen Vorbeifahrtmethode („Statistical-Pass-By“ – SPB-Methode) gemäß DIN EN ISO 11819-1 erforderlich. Im vorliegenden Bericht werden die Ergebnisse der akustischen Abnah-memessungen nach dem Einbau des 2OPA dokumentiert sowie mit dem Wert für die Referenz-straßenoberfläche und den Messungen vor dem Umbau verglichen.

2 Beschreibung der Messbedingungen

2.1 Messablauf

Die akustische Abnahme des 2OPA in Fahrtrichtung (FR) Nürnberg fand am 25./26. Okt 2005 in der Nähe von Eching statt, in FR München wurden die Messungen am 08./09. Nov 2005 bei Garching durchgeführt. Aufgrund der hohen Verkehrsdichte (ca. 125.000 Kfz/24 h, Verkehrszählung 2000) konnten die für die Messung notwendigen Einzelvorbeifahrten nur in den Nachtstunden von 22:00 – 05:00 Uhr erfasst werden. Die Vorbeifahrgeräusche der Kfz wurden mittels der Auswerte- und Analysesoftware „Akustisches Messsystem Symphonie dB 32“ sowie mit Schallpegelmessern der Klasse 1 (B&K, Typ 2231 und 2236) und 4-Kanal Dat-Rekordern (TEAC, Typ RD-125D) aufgezeichnet und im Labor ausgewertet.

Die DIN ISO 11819-1 gibt einen Mikrofonabstand von 7,5 m zur Mitte des nächstgelegenen Fahr-streifens und eine Mikrofonhöhe von 1,2 m über der Fahrbahnoberkante vor (MP 1a). In gleicher Entfernung, aber in einer Höhe von 5 m und von MP 1a zwei Meter entfernt wurde zusätzlich ein Mikrofon postiert (MP 1b). Ein weiterer Messpunkt (MP 2) befand sich in 25 m Entfernung von der Mitte der gesamten Richtungsfahrbahn und in einer Höhe von 5 m über der Fahrbahnoberfläche. Die Messdaten vom MP 1b und 2 wurden für spätere Auswertungen abgespeichert. Sie werden in diesem Messbericht nicht weiter betrachtet. Abbildung 1 skizziert die Lage von MP 1a, 1b und 2.

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Schalltechnische Untersuchungen an der BAB A 9 bei Eching / Garching vor und nach dem Einbau eines zweischichtigen offenpori-gen Asphalts

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5 m Höhe

MP1a

1,2 m Höhe 5 m Höhe

MP1b

MP2

Zweiter Fahrstreifen

Äußerer Fahrstreifen

Standstreifen

Mittelachse der BAB A 9

Vierter Fahrstreifen

Dritter Fahrstreifen

Abb.1: Skizze für die Lage der Messpunkte

Die Geschwindigkeitsmessung erfolgte für jede Einzelvorbeifahrt mit einer Radarpistole. Jede Stunde wurde die Oberflächentemperatur der Fahrbahn und die Lufttemperatur gemessen. In ca. 20 m Entfernung von der Mitte der gesamten Richtungsfahrbahn und in einer Höhe von 10 m er-folgte die Aufzeichnung der Windrichtung und -geschwindigkeit mittels einer automatischen Dau-ermessstation. Sie registrierte auch Temperatur und Luftfeuchte in einer Höhe von einem Meter über Boden.

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2.2 Lage der Messpunkte

Abb. 2: Lageplan Messpunkt Eching und Garching mit Streckenabschnitten

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EchingMP 1-2

Abb. 3: Luftbild Messpunkte FR Nürnberg (Eching) vor dem Umbau

Garching

MP 1-2

Abb. 4: Luftbild Messpunkte FR München (Garching) vor dem Umbau

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Abb. 5: Messaufbau in Eching

Abb. 6: Messaufbau in Garching (27.10.2005)

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2.3 Art und Beschaffenheit der Deckschicht

Im Zeitraum vom 09.05.2005 bis 27.09.2005 wurde auf beiden Richtungsfahrbahnen ein 2-schich-tiger offenporiger Asphalt (2 OPA) eingebaut. Mehr als 4 Wochen später fanden die akustischen Abnahmemessungen statt. Die Oberfläche befand sich damit in einem eingefahren Zustand.

Der Fahrbahnbelag war trocken. Es hatte auch drei Tage lang vorher keine Niederschläge gege-ben.

Die DIN ISO 11 819-1 schreibt während der Messungen eine Außentemperatur von 5 bis 30 ° C vor, die Fahrbahntemperatur sollte zwischen 5 und 50 ° C betragen und die Windgeschwindigkeit sollte nicht über 5 m/s liegen.

Die Meteorologiedaten sind in Tabelle1 aufgelistet:

Tab. 1: Temperatur und Winddaten während der Messungen

Eching 25.10.05

(Mittelwerte)

Garching 08.11.05

(Mittelwerte)

Temp. Luft [° C] 15,8 1,5

Temp. Fahrbahn [° C] 13,5 3,1

mittl. Windgeschw. [m/s] 1,7 0,2

Windrichtung [°] 240 (Gegenwind) 155 (Querwind)

Die Temperaturdaten in Garching liegen unter den vorgeschriebenen Bereichen. Nach der DIN ISO 11 819-1 sind die Fahrzeuggeräuschpegel auf eine Referenzlufttemperatur von 20 ° C zur korrigie-ren. Ein geeignetes Korrekturverfahren hierfür wird derzeit entwickelt. Bis dieses vorliegt, ist eine Temperaturkorrektur nicht möglich. Die Messung in Eching erfolgte unter Referenzbedingungen.

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3 Auswertung der Messergebnisse nach der statistischen Vorbeifahrtmethode (SPB-Methode)

Für jede Einzelvorbeifahrt wird der maximale (A)-bewertete Schalldruckpegel LAFmax, die Vorbei-fahrgeschwindigkeit v und der Fahrzeugtyp registriert. Die SPB-Methode unterscheidet folgende Fahrzeugtypen und Mindestzahlen an Vorbeifahrten:

• Pkw 100 Fahrzeuge

• 2-achsige Lkw 30 Fahrzeuge

• mehrachsige Lkw 30 Fahrzeuge

Von den 2-achsigen und mehrachsigen Lkw sind grundsätzlich insgesamt mindestens 80 Fahrzeu-ge zu erfassen.

3.1 Anzahl der Vorbeifahrten und Geschwindigkeit

In Tabelle 2 sind die Anzahl der Vorbeifahrten n, der arithmetische Mittelwert vund die Standard-

abweichung σ der Geschwindigkeit für jede Fahrzeugkategorie am jeweiligen Messpunkt aufgelis-tet.

Tab. 2: Anzahl n der Vorbeifahrten sowie mittlere Geschwindigkeit v und ihre Standardabweichung σ

Mess-punkt Pkw 2-achsige Lkw mehrachsige Lkw

n v

[km/h] σ

[km/h] n v

[km/h] σ

[km/h] n v

[km/h] σ

[km/h]

MP Eching

130 122,3 19,5 46 86,2 5,6 130 86,7 2,9

MP Garching

151 128,9 22,8 42 85,7 5,4 108 86,7 3,1

Für alle Fahrzeugkategorien wurde die vorgeschriebene Mindestzahl an Vorbeifahrten überschrit-ten.

3.2 Vorbeifahrtpegel

In Abhängigkeit von der Geschwindigkeit v [km/h] wurde der gemessene maximale (A)-bewertete Schalldruckpegel LAFmax in ein Diagramm aufgetragen. Für die im Folgenden betrachtete Regres-sion gilt der Zusammenhang:

)]A(dB[vlogbaL maxAF +=

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Die Diagramme 1 und 2 zeigen die gemessenen LAFmax -Werte in Abhängigkeit von der Ge-schwindigkeit v für den Messpunkt 1a in Eching und Garching.

Diagramm 1: MP Eching (FR. Nürnberg); Pkw; 2-achsige Lkw; mehrachsige Lkw; Regressionskurve für LAFmax

über v mit 95% Vertrauensbereich (r = Korrelationskoeffizient)

Diagramm 2: MP Garching (FR. München); Pkw; 2-achsige Lkw; mehrachsige Lkw; Regressionskurve für LAFmax

über v mit 95% Vertrauensbereich (r = Korrelationskoeffizient)

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In der DIN ISO 11 819-1 sind je nach Art der Straße drei Geschwindigkeitsklassen mit jeweils einer Referenzgeschwindigkeit für die drei Fahrzeugkategorien aufgeführt. Die BAB A 9 ist in die Geschwindigkeitsklasse „Hoch“ mit den in der Tabelle 3 dargestellten Referenzgeschwindig-keiten v0 und den dazugehörigen Bewertungsfaktoren Wx einzustufen.

Tab. 3: Referenzgeschwindigkeiten v0 und Bewertungsfaktoren Wx für die drei Fahrzeugkategorien; Ge-schwindigkeitsklasse „Hoch“

Fahrzeugkategorie x Referenzgeschwindigkei-ten

vx [km/h]

Bewertungsfaktoren Wx

Pkw 1 110 0,7

2-achsige Lkw 2a 85 0,075

mehrachsige Lkw 2b 85 0,225

Mit der obigen Formel und den Konstanten a und b aus den Diagrammen wird für jede Fahr-zeugkategorie bei der jeweiligen Referenzgeschwindigkeit der Fahrzeuggeräuschpegel Lveh berechnet. In der Tabelle 4 sind die Werte für beide Messpunkte aufgelistet.

[dB(A)]vlogba)(vLL xxxxAFmaxxveh +==

Tab. 4: Lveh [dB(A)] für die drei Fahrzeugkategorien an den MP Eching und Garching

Pkw 2-achsige Lkw

mehrachsige Lkw

vx (km/h) 110 85 85

MP Eching

)]A(dB[Lxveh 74,4 77,4 79,2

MP Garching

)]A(dB[Lxveh 73,3 79,0 81,3

Um bei einer gemischten Verkehrszusammensetzung den Einfluss der Straßenoberfläche auf das Verkehrsgeräusch durch eine einzige Pegelangabe zu beschreiben, wird entsprechend der DIN ISO 11819-1 der statistische Vorbeifahrtindex (SPBI) gebildet:

SPBI = 10 lg [W1 x 100,1*Lveh1 + W2a(v1/v2a) x 100,1*Lveh2a + W2b(v1/v2b) x 100,1*Lveh2b].

Für die MP Eching und Garching ergeben sich Werte von 76,9 bzw. 77,9 dB(A).

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4 Vergleich der Messergebnisse mit der Referenzstraßen-oberfläche

In den Diagrammen 3 und 4 sind die Messergebnisse der beiden Messpunkte Eching und Gar-ching für Pkw mit den Daten der Referenzstraßenoberfläche gemäß RLS-90 1 für die Geschwin-digkeiten 110 und 120 km/h dargestellt. In ihnen ist auch der seit 1999 gültige Referenzwert der

Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) ( )( )h/km120LBAStAFmax eingetragen.

Diagramm 3: Vergleich Pkw Messpunkt Eching mit Referenzbelag RLS 90 und dem Referenzwert der BASt.

Diagramm 4: Vergleich Pkw Messpunkt Garching mit Referenzbelag RLS 90 und dem Referenzwert der BASt.

1 Beckenbauer, T.; Der Referenzwert zur Ermittlung der Korrektur für Fahrbahnoberflächen DStrO nach RLS-90,

Beraterkreis 2OPA BAB A9, Abschnitt Garching, Bericht Nr. M59 987/3, 19.01.2005

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Für die Geschwindigkeit v = 120 km/h lässt sich der Korrekturwert DStrO für den 2 OPA

auf der BAB A 9 berechnen [Bezugswerte: L (120 km/h) = 85,2 dB(A) und

(120 km/h) = 83,4 dB(A)]:

BAStAFmax

90-RLSAFmaxL

Tab. 5: Korrekturwert DStrO [dB(A)] für den 2 OPA Auf der BAB A 9

Pkw AFmaxL (120 km/h) [dB (A)]

90-RLSStrOD [dB(A)] BASt

StrOD [dB(A)]

MP Eching

75,6 7,8 9,6

MP Garching

74,0 9,4 11,2

5 Vergleich der Messergebnisse mit den Messungen vor dem Umbau

Im Juni 2004 wurde vor der Umbaumaßnahme an den selben Messpunkten eine Bestandsauf-nahme durchgeführt (vgl. LfU Messbericht vom 01.03.2005). Die Diagramme 5 bis 7 zeigen den Vergleich am Messpunkt Eching für die drei Fahrzeugkategorien vor und nach dem Umbau.

Diagramm 5: MP Eching; Pkw; Vergleich 2OPA - Messung vor dem Umbau;

vRef: 110 km/h; 95 % Vertrauensbereich

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Diagramm 6: MP Eching; 2-achsige Lkw; Vergleich 2OPA - Messung vor dem Umbau;


Diagramm 7: MP Eching; mehrachsige Lkw; Vergleich 2OPA - Messung vor dem Umbau;


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Die Diagramme 8 bis 10 zeigen den Vergleich am Messpunkt Garching für die drei Fahrzeugkate-gorien vor und nach dem Umbau.

Diagramm 8: MP Garching; Pkw; Vergleich 2OPA - Messung vor dem Umbau;


Diagramm 9: MP Garching; 2-achsige Lkw; Vergleich 2OPA - Messung vor dem Umbau; vRef: 85 km/h; 95 % Vertrauensbereich

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Diagramm 10: MP Garching; mehrachsige Lkw; Vergleich 2OPA - Messung vor dem Umbau;


In den Tabellen 6 und 7 sind ergänzend die Ergebnisse der Messungen vor und nach dem Um-bau mit den Differenzen für beide Messpunkte aufgeführt.

Tab. 6: Vergleich der Messergebnisse am Messpunkt Eching vor und nach dem Umbau

MP Eching

Pkw Lveh 110 km/h

[dB (A)]

leichte Lkw Lveh 85 km/h

[dB (A)]

schwere Lkw Lveh 85 km/h

[dB (A)]

SPBI (stat. Vorbei- fahrtindex)

[dB (A)]

2004 vor Umbau

83,5 85,5 87,1 85,3

2005 2OPA

74,4 77,4 79,2 76,9

Differenz 9,1 8,1 7,9 8,4

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Tab. 7: Vergleich der Messergebnisse am Messpunkt Garching vor und nach dem Umbau

MP Garching

Pkw Lveh 110 km/h

[dB (A)]

leichte Lkw Lveh 85 km/h

[dB (A)]

schwere Lkw Lveh 85 km/h

[dB (A)]

SPBI (stat. Vorbei- fahrtindex)

[dB (A)]

2004 vor Umbau

83,4 85,6 89,3 86,4

2005 2OPA

73,3 79,0 81,3 77,9

Differenz 10,1 6,6 8,0 8,5

6 Terzspektren

Von den Maxima des unbewerteten Pegelverlaufs jeder Vorbeifahrt wurden Terzspektren aufge-nommen. Diese wurden je Fahrzeugkategorie für alle Vorbeifahrten gemittelt. Die Diagramme 11 bis 13 zeigen die Terzspektren für den MP Eching nach dem Einbau des OPA zum Vergleich mit denen vor dem Umbau.

Diagramm 11: Vergleich der gemittelten Pkw-Terzspektren am MP Eching: 2OPA – vor Umbau

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Diagramm 12: Vergleich der gemittelten Terzspektren 2-achsiger Lkw am MP Eching: 2OPA – vor Umbau

Diagramm 13: Vergleich der gemittelten Terzspektren mehrachsiger Lkw am MP Eching: 2OPA – vor Umbau

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Die Diagramme 14 bis 16 zeigen die Ergebnisse für den MP Garching im Vergleich zu den Terz-spektren vor der Umbaumaßnahme.

Diagramm 14: Vergleich der gemittelten Pkw-Terzspektren am MP Garching: 2OPA – vor Umbau

Diagramm 15: Vergleich der gemittelten Terzspektren 2-achsiger Lkw am MP Garching: 2OPA – vor Umbau

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Diagramm 16: Vergleich der gemittelten Terzspektren mehrachsiger Lkw am MP Garching: 2OPA – vor Umbau

7 Zusammenfassung

Im Zuge des 8-streifigen Ausbaus der BAB A 9 im Bereich Eching - Garching und des damit ein-hergehenden Einbaus eines zweischichtigen offenporigen Asphaltes (2OPA), hat das LfU auch nach dem Umbau Schallpegelmessungen durchgeführt. Am 25. Okt. und 08. Nov. 2005 erfolgten die Messungen in beiden Fahrtrichtungen, ca. einen Monat nach dem Einbau des 2OPA.

Die ausgewerteten Messungen fanden in einem Abstand von 7,5 m und einer Messhöhe von 1,2 m zum äußeren Fahrstreifen jeweils auf trockener Fahrbahn statt. Die Temperatur- und Windver-hältnisse am Messpunkt Eching (FR Nürnberg) entsprachen den Bedingungen der DIN ISO 11 819-1, am Messpunkt Garching (FR München) wurden die vorgeschriebenen Temperaturen leicht unterschritten.

Die Fahrzeuge waren in die drei Kategorien Pkw, 2-achsige Lkw und mehrachsige Lkw zu unter-teilen. Für jede Vorbeifahrt wurde die Geschwindigkeit und der Geräuschverlauf aufgezeichnet, der Maximalpegel LAFmax bestimmt und eine Terzanalyse durchgeführt. Die geforderte Mindest-anzahl für jede Fahrzeugkategorie wurde erfüllt.

Die LAFmax für jede Fahrzeugkategorie wurden in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit grafisch dargestellt und eine Regression durchgeführt. Damit ließen sich die Fahrzeuggeräuschpegel Lveh für die drei Fahrzeugkategorien mit der Geschwindigkeitsklasse „Hoch“ für Schnellstraßen er-mitteln.

Aus den Fahrzeuggeräuschpegeln für jede Kategorie konnte der statistische Vorbeifahrtindex SPBI berechnet werden, der bei einer gemischten Verkehrszusammensetzung den Einfluss der Straßenoberfläche auf das Verkehrsgeräusch durch eine einzige Pegelangabe wiedergibt.

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Der SPBI für den Messpunkt Eching beträgt 76,9 dB(A) und für den Messpunkt Garching 77,9 dB(A). Im Vergleich zu den Messungen vor dem Umbau ergibt sich für den SPBI am Mess-punkt Eching eine Pegelminderung von 8,4 und für den Messpunkt Garching eine Minderung von 8,5 dB(A).

Der Korrekturwert DStrO des 2OPA zur Referenzstraßenoberfläche gemäß RLS-90, beträgt für Pkw am Messpunkt Eching 7,8 und am Messpunkt Garching 9,4 dB(A). Für die beiden anderen Fahrzeugkategorien liegen keine Referenzdaten vor.

Weitere Messungen sind geplant. Damit soll festgestellt werden, wie lange und in welcher Größe die Pegelminderung des 2OPA anhält.

Hubert Gail, Tel. (0821) 9071 – 5020, [email protected]

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