Im Auftrag des Eisenbahn-Bundesamtes und unter Leitung der Disy Informationssysteme GmbH führt das Konsortium der Firmen Disy, Pöyry und SoundPLAN bis Mitte 2017 die strategische Umgebungslärmkartierung durch. Bis zu diesem Zeitpunkt muss gemäß EU-Richtlinie die dritte Runde der strategischen Umgebungslärmkartierung nicht nur für die Hauptschienenwege der Bundesrepublik Deutschland, sondern auch EU-weit für alle Hauptverkehrsträger abgeschlossen sein. Das Großprojekt beinhaltet nicht nur die Lärmberechnung, sondern auch ein komplexes Datenmanagement zur Prüfung, Bereinigung und Homogenisierung einer riesigen Datenmenge als Basis für die Berechnung der Lärmausbereitung. Die in diesem Projekt entstehenden bundesweiten Lärmkarten sind Grundlage der Lärmaktionsplanung.

„Komplexer geht es kaum“, sagt Disy-Projektleiter Markus Beck über das Großprojekt, für das er seit November 2015 verantwortlich ist. Auftraggeber ist das Eisenbahn-Bundesamt (EBA), das die Aufsicht über 38.000 Kilometer Schienenwege in ganz Deutschland hat, auf denen jährlich über 2 Milliarden Fahrgäste befördert und über 300 Millionen Tonnen Güter transportiert werden. Auftragsgegenstand ist die strategische Kartierung des dabei entstehenden Lärms. „Die Zahlen zeigen die Dimension des Projekts. Und wir sind stolz, zum dritten Mal in Folge eine europaweite Ausschreibung im Zusammenhang mit der strategischen Lärmkartierung nach der EU-Umgebungslärmrichtlinie in der Zuständigkeit des EBA gewonnen zu haben.“

Heterogene Ausgangsdaten erfordern komplexes Datenmanagement
Eine besondere Herausforderung liegt in der schier unvorstellbar großen und heterogenen Datenmenge, die verarbeitet werden muss. „Das sind zum einen Daten zur Eisenbahninfrastruktur, wie Gleisanlagen, Bahnhöfe, Schallschutzwände und Fahrplandaten der Deutschen Bahn, zum anderen aber auch Gebäude-, Gelände- und Landschaftsmodelle, Nutzungsinformationen und Einwohnerdaten aus Beständen verschiedener Bundesbehörden wie dem Bundesamt für Kartographie und Geodäsie, dem Statistischen Bundesamt, dem Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe sowie aus den einzelnen Ländern“, erklärt Markus Beck. Diese Daten stammen nicht nur aus verschiedenen Quellen, sondern sie liegen auch in unterschiedlichen Formaten, Qualitäten und räumlichen Darstellungen vor. Diese müssen miteinander in Beziehung gebracht und gegeneinander verifiziert werden, damit am Ende die Lärmkarten berechnet werden können.

Bewährtes Konsortium beim Thema Umgebungslärm
Die Disy Informationssysteme GmbH hat bereits bei Vorgängerprojekten des EBA gezeigt, dass das Unternehmen neben der fachlichen Expertise zur Lösungskonzeption und Datenaufbereitung auch über die nötigen Kompetenzen verfügt, die Gesamtumsetzung der strategischen Lärmkartierung innerhalb eines bewährten Konsortiums mit den drei Partnern Disy, Pöyry und SoundPLAN zu koordinieren. Die Prüfung der Eingangsdaten wurde zum größten Teil vom Projektpartner Pöyry Deutschland GmbH übernommen, einem Consulting- und Engineering-Unternehmen mit großem Erfahrungsschatz im Bereich Verkehrsinfrastrukturplanung, das seit 2007 in allen Stufen der strategischen Lärmkartierung in unterschiedlichen Rollen mitgewirkt hat. Aufbauend auf den ausgewerteten Fahrplandaten und den konsolidierten Hauptfahrgleisen erzeugt Pöyry algorithmisch die sogenannte „akustische Schiene”, ein 4D-Geometrieobjekt, das alle schallrelevanten Parameter vereint. Auf Basis dieser und weiterer Bahndaten, des digitalen Geländemodells und der Gebäude- und Einwohnerdaten führt Pöyry die Qualitätssicherung der schalltechnischen Ausbreitungsrechnungen durch.

Parallel dazu konzipiert entwickelt und implementiert Disy den Prozess der Datenaufbereitung, welcher die vielfältigen Ausgangsdaten in eine homogene, für die strategische Lärmkartierung weiterverarbeitbare Form überführt. Das Ergebnis ist das Schalltechnische Modell (StM), welches die Basis für die Lärmausbreitungsberechnung bildet. „Auch bei der Erstellung des StM gibt es einige konzeptionelle Herausforderungen zu meistern“, sagt Markus Beck. „Ziel ist es hier zum Beispiel, alle Gleise, die von Außenstehenden als zusammengehörig wahrgenommen werden, zu einem gemeinsamen Verkehrsweg zusammenzufassen – und das über automatisierte Rechenprozesse. Dafür haben wir mit der Disy Spatial Workbench ein Konzept zur datenbankgestützten Geodatenaufbereitung geschaffen, das sich auch auf andere Aufgabenstellungen übertragen lässt.“

Die eigentliche Berechnung der Lärmausbreitung erfolgt auf Grundlage des Schalltechnischen Modells (StM). Dazu stellt Disy die Datenbank mit dem StM zur Verfügung, auf dessen Basis der dritte Projektpartner – das Ingenieurbüro SoundPLAN GmbH mit Schwerpunkt im Bereich Lärmschutz – die Lärmausbreitung berechnet. Vorab führt SoundPLAN die sogenannte Trassenbereinigung durch, bei der die akustische Schiene in das aufbereitete digitale Geländemodell eingerechnet wird. Für die Lärmausbreitungsberechnung kommt die von SoundPLAN hergestellte, gleichnamige, weltweit eingesetzte Modellierungssoftware SoundPLAN zum Einsatz, welche Lösungen für alle Facetten der Schallausbreitung anbietet.

Bundesweite Lärmkarten für die Lärmaktionsplanung
Mitte 2017, wenn alle Berechnungen abgeschlossen sind, werden die Ergebnisse in Form von bundesweiten Rasterlärmkarten, Gebäudelärmkarten und diversen Tabellen von Disy final aufbereitet und an das EBA übergeben. Durch die Meldung dieser Daten an das Umweltbundesamt und nachfolgend die EU-Kommission sowie durch die Information der Öffentlichkeit mittels eines Kartendienstes kommt das EBA der gesetzlichen Verpflichtung aus der EU-Umgebungslärmrichtlinie nach, wonach alle EU-Mitgliedsstaaten eine entsprechende strategische Lärmkartierung durchführen und die Ergebnisse berichten müssen. Gleichzeitig verfügt das EBA damit über eine solide Basis für die weitergehende Lärmaktionsplanung.

Abb. 1: Gleisgeometrie, Schallschutzwände, Gebäude- und Geländemodell werden benötigt, damit der Umgebungslärm berechnet und am Ende in Lärmkarten visualisiert werden kann.   Abb. 2: Die Disy Spatial Workbench arbeitet nach dem Grundprinzip, dass die Daten so lange wie möglich in der Datenbank gehalten werden. In der Disy Spatial Workbench sind über 300 PL- und SQL-Algorithmen, Java-Code, GeoTools und viel Experten-Know-how zusammengefasst.    Abb. 3: Das Ergebnis der Lärmkartierung: die Lärmkarten mit der flächenhaften Isophonendarstellung der Lärmindizes für die Schienenwege von Eisenbahnen des Bundes. Sie sind die solide Basis für die weiteren Schritte der Lärmaktionsplanung.

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