Das Projekt untersucht die akustische Leistungsfähigkeit von geknickten und gebogenen Lärmschutzwänden (Lsw), die zur Abschirmung von Wohngebieten vor Straßenverkehrslärm eingesetzt werden. Durch die Kombination von dreidimensionalen Finite-Elemente-Simulationen mit analytischer Modellierung zielt die Studie darauf ab, neue Berechnungsmodule bereitzustellen, die in die überarbeiteten „Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen – RLS“ aufgenommen werden können. Die Forschung konzentriert sich darauf, wie geometrische Parameter wie Knicklänge und Krümmung zusammen mit Variationen der Oberflächenimpedanz die Einfügungsdämpfung einer Lärmschutzwand im Fernfeld auf der der Quelle gegenüberliegenden Seite beeinflussen.
Im Simulationsteil wurde eine realistische Linienschallquelle, die eine Straße darstellt, in eine Reihe von Punktquellen diskretisiert. Der Energiebeitrag jeder Punktquelle wurde summiert, um das Gesamtschallfeld am Standort des Empfängers zu erhalten. Das dreidimensionale Modell wurde dann auf eine 2½-dimensionale analytische Beschreibung reduziert, indem frequenzabhängige Regressionskurven an die numerischen Ergebnisse angepasst wurden. Die Regressionsanalyse wurde für Oktavband-Mittenfrequenzen im Bereich von 250 Hz bis 4 kHz und für Knicklängen von 0,5 m, 1,0 m, 1,5 m und 2,0 m durchgeführt. Der Bestimmungskoeffizient (R²) variierte stark mit der Frequenz und der Knicklänge. Für die kleinste Knicklänge von 0,5 m betrug R² nur 38 % bei 500 Hz und 44 % bei 250 Hz, was auf eine schlechte Anpassung hinweist. Im Gegensatz dazu lagen die R²-Werte für Knicklängen von 1,5 m und 2,0 m in allen Oktavbändern über 96 %, was eine sehr gute Übereinstimmung zwischen dem Regressionsmodell und den FEM-Daten zeigt. Bei 1 kHz erreichte die Regression 97 % für einen 1,0 m Knick, während bei 2 kHz die Anpassung 99 % für einen 2,0 m Knick erreichte. Für das höchste Oktavband (4 kHz) ergab die Regression ebenfalls R²-Werte über 99 %, obwohl die vorhergesagte zusätzliche Dämpfung für sehr kleine Knicklängen leicht negativ wurde, was eine leichte Übervorhersage des Modells in diesem Bereich widerspiegelt. Nachdem die Daten gefiltert wurden, um Ausreißer auszuschließen und sich auf die einflussreichsten Eingabeparameter zu konzentrieren, verbesserte sich die Vorhersagegenauigkeit insgesamt deutlich. Die R²-Werte lagen in allen Fällen über 92 %, mit Ausnahme des 250-Hz-Bandes mit einem 0,5 m langen Knick, bei dem die Auswirkung des Knicks vernachlässigbar ist, da das Straßenverkehrsspektrum bei dieser Frequenz schwach ist.
Die Studie untersuchte auch die Auswirkungen der Oberflächenimpedanz. Die Hinzufügung einer absorbierenden Verkleidung am oberen Rand des Schirms erhöhte die Einfügungsdämpfung, insbesondere für die höheren Oktavbänder. Die Ergebnisse bestätigen, dass eine Kombination aus Krümmung, Knicklänge und selektiver Absorption die akustische Abschirmung einer Lärmschutzwand im Vergleich zu einer herkömmlichen geraden, starren Wand erheblich verbessern kann. Die Forschung bietet daher eine quantitative Grundlage für die Gestaltung von geknickten oder gebogenen Wänden, die die Leistungsanforderungen der aktualisierten RLS-Richtlinien erfüllen.
Das Projekt wird von einem Forschungsteam in Zusammenarbeit mit dem deutschen Bundesamt für Verkehr (BASt) durchgeführt. Die BASt finanziert die Arbeit und stellt den gesetzlichen Rahmen zur Verfügung, den die neuen Modelle unterstützen sollen. Das Forschungsteam ist verantwortlich für die numerischen Simulationen, die Datenanalyse und die Ableitung der analytischen Ausdrücke. Das Projekt erstreckt sich über mehrere Jahre, in denen das Team das Simulationsmodell iterativ verfeinerte, umfangreiche Regressionsanalysen durchführte und die Ergebnisse anhand der vorhandenen Literatur zu Einfügungsdämpfung und Reflexion von Lärmschutzwänden validierte. Das Ergebnis ist eine Reihe von analytischen Formeln, die direkt in der 2½-dimensionalen Berechnungsmethode des RLS angewendet werden können. Dadurch können Praktiker die akustische Leistung von geknickten und gebogenen Lärmschutzwänden mit höherer Genauigkeit und Zuverlässigkeit bewerten.