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Maskierungen des Kommunikationsschalls beeinträchtigen zwangsläufig alle Leistungen, für die akustische Informationen bedeutsam sind, insbesondere Gespräche und Lernprozesse. Lärm kann aber auch solche Leistungen stören, deren Ausführung von akustischen Signalen unabhängig ist, weil er einen Teil der Verarbeitungskapazität bindet (Energieressourcen-Modell) und/oder direkt mit kognitiven Prozessen, z. B. des Kurzzeitgedächtnisses interferiert (prozessorientiertes Modell). Darüber hinaus kann Lärm von der Arbeitsaufgabe ablenken (Orientierungsreaktion) und durch lärmbedingte Schlafstörungen leistungsrelevante Konzentrationsstörungen verursachen.

Abb. 1: Lärmwirkungsforschung im Leisen Verkehr

Die Reduktion der Pegel und der Impulshaltigkeit der von den einzelnen Verkehrsmitteln emittierten Geräusche sind selbstverständliche Ziele der technisch orientierten Aktivitäten des Forschungsverbundes. Dies reicht allein jedoch nicht aus, da das Ausmaß der Reaktion von weiteren akustischen Parametern, vor allem den Frequenzspektren und der zeitlichen Struktur sowie der Quelle der Geräusche bestimmt ist, weiterhin von der sowohl im Verlauf des Tages als auch der Nacht systematisch variierenden Lärmempfindlichkeit. Demzufolge ist der energieäquivalente Dauerschallpegel zur Beurteilung und zur Prognose von Lärmwirkungen nur begrenzt geeignet, insbesondere hinsichtlich der kombinierten Einwirkung von Geräuschen verschiedener Verkehrsträger.

Orientiert am aktuellen Kenntnisstand und dem Bedarf der Bereiche Gemeinsame Verfahren und Methoden, Reduzierte Reifen-Fahrbahn-Geräusche und Leise Züge und Trassen konzentriert sich die Lärmwirkungsforschung im Wesentlichen auf zunächst 4 Ziele, die interdisziplinär in miteinander vernetzten Einzelaufgaben verfolgt werden.

Technische Maßnahmen der Lärmminderung bewirken in der Regel zwar mehr oder weniger deutliche Senkungen A-bewerteter Schallpegel, gleichzeitig aber Änderungen der Frequenzspektren, weil hohe Frequenzanteile weit stärker als tiefe gedämmt werden. Da die Reduktion der Lärmwirkung aber oft deutlich geringer ausfällt, als es der Minderung der A-bewerteten Pegel entspricht, ist auf ein besonders hohes Störpotential der tiefen Frequenzen zu schließen. Tatsächlich ergeben sich bei sorgfältiger Durchsicht der Literatur zahlreiche Hinweise darauf, dass tiefe Frequenzen lästiger sind und selbst im Tiefschlaf stärkere Wirkungen hervorrufen als Geräusche, in denen höhere Frequenzanteile vorherrschen. Deshalb wird z. B. in den 1999 von der WHO publizierten Richtlinien empfohlen, die Immissionsgrenzen für Geräusche mit vorwiegend tiefen Frequenzen weiter abzusenken. Es besteht also Grund zur Annahme, dass die gezielte Dämmung tiefer Frequenzen zur deutlichen Entlastung auf mehreren Wirkungsebenen führt.

Ein zentrales Ziel der Lärmwirkungsforschung ist daher die Eingrenzung der besonders störenden Frequenzen aktueller Geräuschbilder (Originalgeräusche) mit den bewährten Methoden der Psychoakustik.  Unter Berücksichtigung der technischen Umsetzbarkeit werden mit Hilfe geeigneter Simulationsverfahren deutlich angenehmere Geräusche erzeugt und deren Interferenz mit der sprachlichen Kommunikation, der kognitiven Leistung  und des Schlafs mit der Reaktion auf die Originalgeräusche verglichen. Aus den Ergebnissen resultieren konstruktive Hinweise für den Bau von Straßen- und Schienenfahrzeugen sowie für die Entwicklung und Auswahl passiver Schallschutzmaßnahmen.

Lärmempfindlichkeit im Verlauf des Tages. Mit den tagesperiodisch variierenden Aktivitäten des Menschen ändert sich dessen Empfindlichkeit gegenüber der Einwirkung von Umweltgeräuschen. Der im nordamerikanischen Raum verwendete DNL (day-night level) berücksichtigt dies durch einen Zuschlag von 10 dB(A) für die Nacht, der DENL (day-evening-night level) darüber hinaus durch einen Zuschlag von 5 dB(A) für die Abendstunden. Diese normativen Setzungen lassen sich jedoch weder bezüglich der Höhe noch der exakten Zeiten auf den europäischen Raum übertragen.

Lärmempfindlichkeit während des Schlafverlaufs. Abgeleitet aus Untersuchungen, in denen Verkehrslärm während der ganzen Nacht einwirkte, ist mit einer bis zum Morgen hin zunehmenden Störbarkeit des Schlafs zu rechnen. Diese Annahme ist zwar plausibel, der aktuelle Kenntnisstand erlaubt derzeit jedoch keine definitiven Empfehlungen zur Einführung einer temporären Verkehrsruhe. Dies ist erst auf der Basis spezieller Untersuchungen mit unterschiedlichen zeitlichen Expositionsmustern möglich.

Die Quantifizierung der tagesperiodisch variierenden Belästigung und der Reagibilität im Verlauf der Nacht bildet die Basis für Pegelzuschläge im Sinne einer wirkungsäquivalenten Bewertung verschiedener Tages- und Nachtzeiten. Sie erlaubt auf dieser Grundlage gezielte Entlastungen durch die adäquate Gestaltung von Fahr- und Flugplänen, durch die Einführung zeitlich begrenzter Fahr- und Flugverbote oder durch temporäre Geschwindigkeitsbegrenzungen.

Die Bewertung akustischer Belastungen erfolgt in der Regel durch Berechnung des energieäquivalenten Dauerschallpegels. Dass dieser nicht mit einer entsprechenden Wirkungsäquivalenz einhergeht, zeigt eine Metaanalyse, wonach Fluglärm stärker belästigt als Straßenverkehrslärm und dieser wiederum stärker als Schienenverkehrslärm, Abb. 2. Da diese Unterschiede mit der akustischen Belastung zudem größer werden, ist z. B. die Höhe des in der Bundesrepublik geltenden Schienenbonus [16. 16. BImSchV - Verkehrslärmschutzverordnung] fraglich, der an der Bahn einen um 5 dB(A) höheren äquivalenten Dauerschallpegel als an verkehrsreichen Straßen erlaubt. Ob und in welcher Höhe solche Bonus-Malus-Regelungen für Kommunikationsstörungen, kognitive Leistungen und insbesondere für den Schlaf gelten, ist bisher völlig offen.

In gezielt angelegten Untersuchungen werden die von den drei wichtigsten Verkehrsträgern (Straße, Schiene, Luft) emittierten Geräusche hinsichtlich physiologisch objektivierbarer Störungen des Schlafablaufs quantifiziert. Da die Untersuchungen zur Lästigkeit, zur Sprachverständlichkeit und zu kognitiven Leistungen sowohl mit Straßen- als auch mit Schienenverkehrsgeräuschen vorgenommen werden, lassen sich auch hier quantitative Unterschiede ermitteln, die zur wirkungsäquivalenten Beurteilung bzw. zu adäquaten Bonus-Malus-Regelungen sowie zur Installation und Dimensionierung weiterer Schallschutzmaßnahmen beitragen.

Viele Personen, insbesondere die Anrainer von Bahntrassen und Flughäfen, sind der Einwirkung von 2 bzw. sogar 3 Verkehrslärmarten ausgesetzt. Die Beurteilung beschränkt sich jedoch stets auf die dominierende bzw. hauptsächlich interessierende Lärmquelle, was zwangsläufig zur Fehleinschätzung führen muss, weil auch die anderen Geräusche verarbeitet werden müssen. Die Bewertung der Gesamtsituation ist jedoch kein triviales Problem, da die einzelnen Verkehrslärmarten bei gleicher akustischer Energie unterschiedlich starke Reaktionen hervorrufen und die Unterschiede mit zunehmendem Pegel größer werden. Darüber hinaus sind Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Geräuscharten möglich; die Gesamtreaktion lässt sich daher nicht aus der Kenntnis der Wirkung einzelner Quellen ableiten.

Im Rahmen eines komplexen laborexperimentellen Ringversuchs, an dem sich mehrere Institute beteiligen, werden die Grundlagen zur Bewertung der simultanen Einwirkung von Straßen- und Schienenverkehr erarbeitet. Das daraus zu entwickelnde Modell ist in der nachfolgenden Phase in Kooperation mit dem Bereich Gemeinsame Verfahren und Methoden im Feld zu validieren.       

Abb. 2: Lärmpegel und Belästigungsgrad

Die Durchführung der hier dargestellten Vorhaben ermöglicht einen fundierten und durch die Berücksichtigung unterschiedlicher Lärmwirkungen mehrfach abgesicherten Erkenntnisgewinn.

Aus den Untersuchungen zur Bewertung unterschiedlicher Frequenzspektren resultieren konstruktive Hinweise für den Bau von Straßen- und Schienenfahrzeugen, zumal die simulierten Geräuschbilder unter Berücksichtigung der technischen Realisierbarkeit aus den derzeit aktuellen Geräuschen abgeleitet werden. Die Ergebnisse lassen sich darüber hinaus zur Entwicklung, Verbesserung und zur Auswahl passiven Schallschutzes nutzen.

Die Quantifizierung der tagesperiodisch variierenden Belästigung und der zeitlich variierenden Störbarkeit des Schlafs bildet die Basis für eine wirkungsäquivalente Bewertung verschiedener Tages- und Nachtzeiten und ermöglicht darüber hinaus ein gezieltes Verkehrsmanagement. Zeitlich begrenzte Entlastungen der Betroffenen lassen sich durch Gestaltung von Fahr- und Flugplänen, durch Einführung temporärer u. U. selektiver Geschwindigkeitsbegrenzungen oder Fahr- und Flugverbote erzielen.

Das im Rahmen eines komplexen laborexperimentellen Ringversuchs zu erarbeitende Modell zur Bewertung kombinierter Lärmquellen (Prognose) ist der erste Schritt zur Vorhersage der Belästigung von Anwohnern stark befahrener Bahnlinien und der Anrainer von Flughäfen, die meist der Einwirkung weiterer aus anderen Quellen stammender Verkehrsgeräusche ausgesetzt sind. Das Modell ist in einer nachfolgenden Phase in Kooperation mit dem Bereich Gemeinsame Verfahren und Methoden im Feld zu validieren.

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