E - Umweltwirkungen, Modellierung

Question 1

Definition Lärm

Answer 1

• Lärm ist Schall, der stört.
• “unerwünschter Hörschall; Hörschall, der zu Störungen, Belästigungen, Beeinträchtigungen oder Schäden führen kann”
• Lärm hat immer eine subjektive Komponente
• Notwendig für Verständnis und Beschreibung sind naturwissenschaftliche Kenntnisse sowie Wissen zur Wahrnehmung von Schall.

Question 2

Schall

Answer 2

• physikalischer Begriff für mechanische Schwingungen in einem elastischen Medium
• Quelle für Lärm
• Schalldruck p (in Pa)
  Wechseldruck, durch Schallwelle erzeugt
• Schallenergie W (Joule J)
  in einem Schallfeld oder einem Schallereignis enthaltene Energie. Angegeben als (Schallenergie)Pegel in logarithmischer Größe (dB)
• Schallleistung P (Watt W)
  bezeichnet die pro Zeiteinheit von einer Schallquelle abgegebene Schallenergie, aus dem Schalldruck und der Fläche berechnet, angegeben in logarithmischer Größe als Schallleistungspegel.
• Schallintensität I (in W/m²)
  Schallenergie, die in der Sekunde senkrecht durch eine Fläche von 1 m² strömt

Question 3

Ruhe

Answer 3

Angenehmer Schall, die Abwesenheit von Schall existiert praktisch nicht

Question 4

Ton

Answer 4

reines Sinussignal, eine Frequenz

Question 5

Klang

Answer 5

Einzeltöne im ganzzahligen Verhältnis zu einer Grundfrequenz

Question 6

Geräusch

Answer 6

regellos schwankendes Schalldrucksignal mit nahezu lückenlosem Spektrum

Question 7

Wichtige Lärmwirkungen

Answer 7

• Belästigung, Produktivitätsverluste
• Gesundheitliche Folgen, Herzkreislauferkrankungen
• Reduktion der Aufenthaltsqualität, erfassbar in Immobilienpreisen

Question 8

Einflussfaktoren für die Lärmbelästigung

Answer 8

• Charakteristika Lärmemission
  
  • Schalldruck, -energie, -leistung, -intensität
  • Dauer
  • Häufigkeit
  • Tageszeit
  • Schallfrequenz
    ​
• Persönliche Situation der Betroffenen
  
  • Gesundheit (psychisch, physisch)
  • Aktuell ausgeübte Aktivität
  • Gewöhnung
  • Einstellung zur Schallquelle

Question 9

Grundprinzipien zur Berechnung des Schallpegels

Answer 9

• Die Hörschwelle eines gesunden Menschen mittleren Alters dient als Bezugswert.
• Der Schallpegel L wird als dekadischer Logarithmus der Quotienten aus physikalischer Einheit und Bezugsgröße bereichnet.
• Energiegrößen verhalten sich proportional zur Energie,
  z. B. Schalleistung, Schallintensität
• Der berechnete Schallpegel L ist dimensionslos. Er wird in Bel angegeben.
• Physikalisch ausgedrückt ist der Schallpegel ein logarithmisches Maß für das Verhältnis zwischen dem gemessenen Schalldruck und einem Bezugsschalldruck.

Question 10

Motivation zur Berechnung des Schallpegels

Answer 10

Physikalische Einheiten des Schalls sind unpraktisch für die Berechnung, Messung und Bewertung von Lärm, weil:

• die Werte eine hohe Spannweite haben
• das menschliche Ohr sensitiv für relative, nicht für absolute Druckänderungen ist

Question 11

Subjektive Wahrnehmung von Pegeländerungen

Answer 11

Wahrnehmung von Pegeländerungen:

1 dB: kaum wahrnehmbar

3 dB: deutlich wahrnehmbar

10 dB: Wahrnehmung als doppelt/halb so laut wie Vergleichspegel

Question 12

Typische Lärmpegel

Answer 12

Extreme Ruhe:
0 - 20 dB

Normale Unterhaltung:
40 - 55 dB

PKW-Verkehr:
70 - 85 dB

LKW-Verkehr:
80 - 90 dB

Diskotheken:
90 - 105 dB

ab ca. 120 dB –> Gehörschäden

Question 13

Grundprinzipien der Lärmminderung

Answer 13

• Die Reduktion von Verkehrsmengen hat höchste Priorität, für deutliche Lärmminderung ist große Reduzierung erforderlich:
  
  • • 50% Verkehrsmenge = minus 3 dB
      ​
• Einbeziehung von Belangen des Lärmschutzes in frühen Planungsphasen
• Schwerverkehr als Hauptquelle im Fokus von Maßnahmen
• Große Potenziale in der Technologie sowie der Planung
• Regulatorische Maßnahmen wie Grenzwerte oder Labelling von Reifen
• Nutzung von Synergien durch Integration von Maßnahmen der Lärmminderung mit Maßnahmen aus anderen Bereichen
  z.B. Infrastrukturmanagment
• Schutz ruhiger Gebiete
• Lernen von guten Beispielen

Question 14

Strategien zur Lärmminderung

Answer 14

• Engineering
  Technologie, Planung (z.B. Fahrzeug, Infrastruktur)
• Enforcement
  Ordnungsrecht (z.B. Grenzwerte, Fahrverbote)
• Economy
  Anreize, preisliche Maßnahmen
• Education
  Information, Beteiligung

Question 15

Minderungspotenziale

Answer 15

• Fahrzeuge (bis 2025) -2..3 dB (A)
• Verkehrsberuhigung 30 km/h -2..3 dB (A)
• Gleichmäßige Fahrweise -0..3 dB (A)
• Fahrverbote Schwerverkehr -1..3 dB (A)
• Reduktion Verkehrsmengen
  20% -1 dB (A), 50% -3 dB (A), 90% -10 dB (A)
• Änderung Modal Split in Richtung Umweltverbund
  -? dB(A) (Kurvenquietschen Trams)
• Straßenraumgestaltung -1..2 dB (A)
• Lärmschutzwände +3..-15 dB (A)
• Gebäude als Lärmschutz -..20 dB (A)

Question 16

Anteil Treibhausgasemissionen Verkehrssektor

Answer 16

Der Verkehrssektor gehört mit ca. einem Drittel der gesamtgesellschaftlichen Energieverbräuche bzw. Treibhausgasemissionen zu den wichtigsten Energieverbrauchern und Treibhausgasemittenten.

Question 17

Ermittlung CO₂-Emissionen auf Basis Kraftstoffverbrauch

Answer 17

Kohlenstoff C wird im Verbrennungsprozess zu Kohlendioxid CO₂ oxidiert:

C + ?O₂? = CO?₂

Eine Einheit Kohlenstoff C im Kraftstoff (Benzin, Diesel) wird bei der Oxidation zusammen mit einer Einheit Sauerstoff O₂ zu einer Einheit CO₂.

Es ergeben sich Kohlendioxidemissionen von ca. 2,4 Kilogramm CO₂ je verbranntem Liter Benzin bzw. ca. 2,6 Kilogramm CO₂ je verbranntem Liter Diesel.

Question 18

Maßnahmen zur Minderung von Luftschadstoffemissionen

Answer 18

• Verkehrsvermeidung, -verlagerung, verträgliche Abwicklung
• Senkung spezifischer Krafstoffverbrauch, Anteil Schadstoff im Kraftstoff
• Verstetigung Verkehrsfluss, Verminderung Kaltstartanteil
• Senkung Fahrtanteile mit hoher Last
  z. B. durch Geschwindigkeitsreduktion
• Fahrverbote
  z. B. für alte Fahrzeuge oder Schwerverkehr in sensiblen Gebieten
• Abgasnachbehandlungssysteme

Question 19

Wichtige Luftschadstoffe

Answer 19

• Partikel
• Stickoxide (NO_x und NO₂)
• Benzol
• Kohlenwasserstoffe (HC)
• Schwefeldioxid (SO₂)

Question 20

Wirkungen auf die menschliche Gesundheit

Humantoxizität

Answer 20

• Alle für den Menschen giftige Stoffe, beschreibt die relative toxische Wirkung (Potenz) der jeweiligen Stoffe
• Bezugsgröße ist ein Schwellwert, unterhalb dessen die Konzentration der Stoffe als unbedenklich gilt
• Konkrete Indikatoren in Ökobilanzen
• Besondere Bedeutung für Humantoxizität:
  NO₂, Partikel, Benzol, Ozon als sekundäre Emission, Emissionen aus Schwermetallen, Quecksilber oder Blei aus Herstellung und Recycling der Batterien relevant

Question 21

Eutrophierung

Answer 21

• Überdüngung von Lebensräumen (Böden, Fließgewässern, Seen, Meere) durch natürliche oder künstliche Nährstoffe
• Folge eines vermehrten Eintrags algen- und pflanzenverfügbarer Nährstoffe (vor allem Phosphor- und Stickstoffverbindungen, auch NH₃)
• Wirkungen Eutrophierung von Böden:
  Änderung Nährstoffangebot, problematisch für Pflanzen, die auf Magerstandorte angewiesen sind (werden von nährstoffliebenden (nitrophilen) Arten verdrängt)
• Hauptquelle aus Verkehr:
  Stickoxide

Question 22

Versauerung

Answer 22

• Absenkung des pH-Wertes auf ein für ein Ökosystem (terrestrisch, aquatisch) schädliches Niveau
• Operationalisierung über Säurebildungspotenzial:
  Potenzial von Stoffen, zur Versauerung beizutragen, Angabe in SO₂-Äquivalenten
• Vor allem relevant für Säurebildung:
  NO₂, SO₂
• Wirkungen:
  Nährstoffe werden in versauerten Böden schneller aufgeschlossen und ausgewaschen –> Fehlversorgung von Pflanzen mit Nährstoffen, Störung Wasserhaushalt; direkte Schäden an Pflanzen durch versauernde Schadstoffe

Question 23

Wichtige Wirkungskategorien Flächeninanspruchnahme

Answer 23

Flächeninanspruchnahme:
Wie viel Fläche wird durch verkehrliche Nutzung beansprucht?

Versiegelung:
In welchem Maße ist der Boden der in Anspruch genommenen Fläche von der Atmosphäre abgeschlossen, bspw. durch Bedeckung mit Asphalt oder Verdichtung des Bodens?

Trennwirkung:
Welche trennenden Wirkungen haben Verkehrswege für wen?

Zerschneidung:
In welchem Maß ist ein Gebiet zerschnitten durch Verkehrswege?

Question 24

Einflussgrößen der Verkehrsnachfrage

Answer 24

• Bevölkerungsstruktur und soziodemografische Faktoren:
  z.B. Bevölkerungszahl, Altersstruktur, Haushaltsgrößen, Verkehrsmittelverfügbarkeit
• Siedlungsstruktur und Wohnlage:
  Entfernung Wohung - Arbeit, Wohnung - Schule, Wohung - Einkaufen, etc.
• Verkehrsangebot, Verkehrsmittelgeschwindigkeit (Tür - Tür), Beförderungskosten
• Wirtschaftsstruktur:
  z.B. Wirtschaftssektoren, Standorte, Erwerbstätigkeit
• Gesellschaftliches Wertsystem, verkehrspolitische Einflüsse
• Telekommunikation
  Substitution, Induktion, Raumverteilung

Question 25

Typische Anwendungen für Verkehrsplanungsmodelle

Answer 25

Verkehrsanalyse:
Modellierung von Verkehrsbelastungen und daraus resultierenden Wirkungen im Status quo

Verkehrsprognose:
ex-ante Modellierung von Verkehrsbelastungen und daraus resultierenden Wirkungen für die zu untersuchenden Planfälle

Evaluation von Maßnahmen:
Beurteilung der Effektivität und Wirtschaftlichkeit von Maßnahmen im Voraus (ex-ante) und im Nachgang zur Umsetzung von Maßnahmen (ex- post)

Question 26

Modellstufen der Verkehrsnachfragemodellierung

Answer 26

• Verkehrserzeugungsmodelle
• Verkehrszielwahl- oder Verkehrsverteilungsmodelle
• Verkehrsmittelwahl- oder Verkehrsaufteilungsmodelle
• Routenwahl- oder Umlegungsmodelle

Question 27

Verkehrserzeugungsmodelle

Answer 27

Verkehrserzeugungsmodelle bestimmen die Zahl der
Ortsveränderungen, die von den Bewohnern des
Untersuchungsgebietes in einem Zeitraum durchgeführt werden.

Ergebnis dieses Teilmodells sind die erzeugten und angezogenen
Ortsveränderungen ggf. unterschieden nach Wegezweck für jede
Verkehrszelle i.

Produzierter Verkehr an der Quellzelle i:
q_i

Angezogener Verkehr an der Zielzelle j:
z_j

Question 28

Verkehrszielwahl- oder Verkehrsverteilungsmodelle

Answer 28

Verkehrszielwahl- oder Verkehrsverteilungsmodelle ermitteln die
Quellen i und die Ziele j der Ortsveränderungen und somit die
Verkehrsströme f_ij zwischen den Verkehrszellen.

Ortsveränderung von Zelle i nach Zelle j:
f_ij

Question 29

Verkehrsmittelwahl- oder Verkehrsaufteilungsmodelle

Answer 29

Verkehrsmittelwahl- oder Verkehrsaufteilungsmodelle bilden die Wahl des Verkehrsmittels m für die einzelnen Ortsveränderungen nach.

Ortsveränderung von Zelle i nach Zelle j mit Modus m:
f_ijm

Question 30

Routenwahl- oder Umlegungsmodelle

Answer 30

Routenwahl- oder Umlegungsmodelle ermitteln die Routen r im Verkehrsnetz und verteilen die Nachfrage auf die Routen und damit auf die Netzelemente (Strecken, Knoten) s im Verkehrsnetz.

Ortsveränderung von Zelle i nach Zelle j mit Modus m auf Route r:
f_ijmr

Question 31

Vier-Stufen-Algorithmus

Answer 31

• Erzeugung
• Zielwahl
• Verkehrsmittelwahl
• Routenwahl

Question 32

Belastungsplan

Answer 32

Am Ende der Modellkette der Verkehrsnachfragemodellierung sind die elementaren Verkehrsströme fijmr bekannt. Werden die elementaren Verkehrsströme, deren Routen r ein bestimmtes Netzelement s enthalten, aggregiert, so erhält man die Verkehrsstärke (Verkehrsbelastung) qs dieses Netzelementes für alle Verkehrsmodi.

Das Ergebnis wird dann häufig als Belastungsplan dargestellt. Die Strichbreite repräsentiert dabei die Verkehrsbelastung der einzelnen Strecken, angegeben in Kfz pro Tag.