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1 Anwendungsbereich und Zielsetzung

Mit der "Vorläufigen Berechnungsmethode für den Umgebungslärm an Flugplätzen (VBUF)" können die Lärmindizes L_DEN (Tag-Abend-Nacht-Lärmindex) und L_Night (Nacht-Lärmindex) der 34. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über die Lärmkartierung - 34. BImSchV) für den Flugverkehr berechnet werden, die für die Kartierung von Umgebungslärm nach § 47c des Bundes-Immissionsschutzgesetzes benötigt werden.

Die VBUF gilt nicht für Schallberechnungen nach dem Gesetz zum Schutz gegen Fluglärm (Fluglärmgesetz) und dem Luftverkehrsgesetz.

Die VBUF ist angelehnt an die Bestimmungen zur Ermittlung von Lärmschutzbereichen an zivilen Flugplätzen (Anleitung zur Berechnung (AzB) und Datenerfassungssystem (DES)), wurde jedoch an die Erfordernisse der Anhänge I und II der Richtlinie 2002/49/EG angepasst. Dies beinhaltet die ausschließliche Berücksichtigung von A-bewerteten äquivalenten Dauerschallpegeln ohne Beurteilungszu- oder -abschläge, die Berücksichtigung eines für die Lärmemission ausschlaggebenden und hinsichtlich der Witterungsbedingungen durchschnittlichen Jahres sowie die Lage der Ermittlungspunkte für die Immissionspegel.

Die VBUF besteht aus zwei Teilen, und zwar dem "Datenerfassungssystem ( VBUF-DES)" und der "Anleitung zur Berechnung (VBUF-AzB)".

Wesentliche Anpassungen der AzB an die Erfordernisse der Richtlinie sind insbesondere die Einführung der Berechnungsgleichungen für die Lärmindizes L_DEN und L_Night sowie die Aktualisierung der akustischen und flugbetrieblichen Daten (Datensätze) der zivilen Flugzeugklassen. Sofern im Einzelfall an den zivilen Flugplätzen Flugbewegungen militärischer Luftfahrzeuge zu berücksichtigen sind, sind die diesbezüglichen Regelungen der AzB anzuwenden.

Die VBUF ist bis zur verbindlichen Einführung eines harmonisierten Berechnungsverfahrens gemäß Artikel 5 Abs. 1 Satz 2 der Richtlinie 2002/49/EG anzuwenden.

2 Berechnungsvorschrift der EG-Richtlinie zur Erstellung von Lärmkarten an Flugplätzen

Der Tag-Abend-Nacht-Lärmindex (Day-Evening-Night) L_DEN in Dezibel (dB) ist wie folgt definiert:

Hierbei gilt:

Der Lärmindex L_DEN bzw. L_Night für den Flugverkehr wird in einem beliebigen Punkt in der Umgebung eines Flugplatzes (Immissionsort) aus dem höchsten Schallpegel des Geräusches und der Geräuschdauer für jeden Vorbeiflug eines Luftfahrzeuges ermittelt. Dabei wird als Beurteilungszeit der durchschnittliche Tag des Ist-Jahres (vorausgegangenes Kalenderjahr) zugrunde gelegt. Tagflüge in der Zeit von 06.00 bis 18.00 Uhr, Abendflüge (18.00 bis 22.00 Uhr) und Nachtflüge (22.00 bis 06.00 Uhr) werden unterschiedlich bewertet.

Die Lärmindizes L_DEN und L_Night werden gemäß dem Berechnungsalgorithmus der VBUF-AzB nach folgenden Gleichungen ermittelt:

mit

g_i = 1,0 für Tagflüge

g_i = 3,16 für Abendflüge

g_i = 10 für Nachtflüge

und

wobei

3 Beschreibung des Berechnungsverfahrens

Das Berechnungsverfahren geht von der Modellvorstellung aus, dass die in der Richtlinie vorgeschriebenen Lärmindizes L_DEN und L_Night in einem beliebigen Punkt in der Umgebung eines Flugplatzes (Immissionsort) aus dem höchsten Schallpegel des Geräusches und der Geräuschdauer für jeden Vorbeiflug eines Luftfahrzeuges zu ermitteln sind. Der höchste Schallpegel und die Dauer des Geräusches werden von einer Vielzahl von Größen beeinflusst.

Um eindeutige und reproduzierbare Ergebnisse zu gewährleisten, werden in dieser Anleitung das Berechnungsverfahren festgelegt und Einflussgrößen standardisiert.

Für die Berechnung der Lärmindizes L_DEN und L_Night wird die Modellvorstellung zugrunde gelegt, dass höchster Schallpegel L und Geräuschdauer t nur von den für das jeweilige Luftfahrzeug charakteristischen flug- und schalltechnischen Daten sowie von der Entfernung s, dem Höhenwinkel a und der Bogenlänge a abhängen.

Die Entfernung s ist der Abstand des Luftfahrzeugs vom Immissionsort P beim Überfliegen des Punktes U, der Höhenwinkel ist der Winkel, den - beim Überfliegen des Punktes U - die geradlinige Verbindung von Luftfahrzeug und Immissionsort P mit der Bezugsebene einschließt (siehe Abbildung 1). Die Bogenlänge a ist die Entfernung zwischen dem Fußpunkt F des vom Immissionsort P auf die Flugstrecke gefällten Lotes und dem Bahnbezugspunkt P_B, gemessen längs der Flugstrecke.

Mit wachsender Entfernung s nimmt der Schallpegel L ab, die Geräuschdauer t hingegen zu. Ist der Höhenwinkel a klein, führen die schalldämpfenden Bodeneinflüsse zu einer Verminderung des Schallpegels L. Die Bedeutung der Bogenlänge σ liegt darin, dass sich die Triebwerksleistung und die Fluggeschwindigkeit längs der Flugstrecke ändern können: Bei steigender Triebwerksleistung nimmt der Schallpegel L zu, bei steigender Fluggeschwindigkeit nimmt die Geräuschdauer t ab.

Abbildung 1: Definition von s, α und σ

Die Berechnung der Lärmindizes L_DEN und L_Night erfolgt in folgenden Schritten:

1. Es wird festgestellt, welche Flugstrecken Vorbeiflüge am Immissionsort P ergeben. Ein solcher Vorbeiflug liegt vor, wenn ein Lot vom Immissionsort P auf die Flugstrecke existiert. Bei ein und derselben Flugstrecke kann dies mehrfach der Fall sein (z.B. bei einer Platzrunde).
2. Vom Immissionsort P wird auf jede vorbeiführende Flugstrecke (evtl. mehrfach) das Lot gefällt und die Entfernung vom Immissionsort P zum Fußpunkt F bestimmt. Es wird jeweils die Bogenlänge σ des Fußpunktes F berechnet. Für jedes Lot werden die nachfolgenden Schritte 3 bis 6 ausgeführt.
3. Für jede mögliche Lage des Überflugpunktes U innerhalb des Flugkorridors auf dem Lot und für jede für die Flugstrecke vorgesehene Flugzeugklasse werden Entfernung s und Höhenwinkel α bestimmt.
4. Für jede der Fallkombinationen nach Schritt 3 werden höchster Schallpegel L und Geräuschdauer t beim Vorbeiflug unter Verwendung der Flugzeugklassendaten bestimmt. Anschließend wird der Anteil A, den ein einzelner Vorbeiflug eines Luftfahrzeugs der betreffenden Flugzeugklasse zum Lärmindex L_DENbzw. L_Night beiträgt, nach folgender Gleichung berechnet:

   

   T bezeichnet die Beurteilungszeit im Sinne der 34. BImSchV, also den durchschnittlichen Tag des Ist-Jahres (das Ist-Jahr ist das vorausgegangene Kalenderjahr).

5. Jeder Anteil a wird mit der Anzahl der Luftfahrzeuge der betreffenden Flugzeugklasse multipliziert, die während der Beurteilungszeit T vorbeifliegen. Dabei wird nach Maßgabe der Richtlinie zwischen Tag-, Abend- und Nachtflügen unterschieden. Der einem bestimmten Überflugpunkt U zuzurechnende Teil der Flugbewegungen auf einer Flugstrecke ergibt sich aus der in der Berechnungsvorschrift definierten Verteilungsfunktion.
6. Die nach Schritt 5 für jede Fallkombination ermittelten Werte werden jeweils mit den durch die Richtlinie vorgeschriebenen Bewertungsfaktoren für den Tag, den Abend und die Nacht multipliziert und die Ergebnisse summiert.
7. Die Beträge, die sich nach Schritt 6 für jedes Lot ergeben, werden addiert. Aus der Summe ergeben sich die Lärmindizes L_DEN und L_Night.

4 Bezugssystem

4.1 Koordinatensystem der Landesvermessung

Die gemäß VBUF-DES erfassten Bahnbezugspunkte und Bahnrichtungen beziehen sich auf Koordinatensysteme der Landesvermessung. Sie werden in lokale Koordinatensysteme transformiert.

Die in lokalen Koordinatensystemen berechneten Lärmkonturen werden wiederum in Koordinatensysteme der Landesvermessung (R, H) übertragen.

4.2 Lokales Koordinatensystem

Die Lärmkonturen werden in lokalen kartesischen Koordinatensystemen (x, y) berechnet. Bezugsebene ist eine Horizontalebene in Flugplatzhöhe (Nr. 2.1.3 VBUF-DES). Es wird davon ausgegangen, dass alle Start- und Landebahnen in dieser Ebene liegen. Die positive y-Achse zeigt nach Norden, die positive x-Achse nach Osten. Richtungen werden ausgehend von der positiven y-Achse im Uhrzeigersinn angegeben.

4.3 Koordinatentransformation

Für die Umrechnung der Koordinaten der Landesvermessung in lokale Koordinaten und umgekehrt gilt:

Die Bezugsebenen beider Koordinatensysteme sind parallel, ihr Abstand ist gleich der Flugplatzhöhe. Die Koordinaten des Flugplatzbezugspunktes (Nr. 2.1.2 VBUF-DES) im Koordinatensystem der Landesvermessung und im zugehörigen lokalen Koordinatensystem werden einander gleichgesetzt.

R_B = x_B

H_B = y_B

Um kleinere Zahlenwerte zu erhalten, können von den x- und y-Werten Konstanten abgezogen werden.

Die Linie R_B = const. ist parallel der Koordinatenlinie x_B = const. Für beliebige Punkte gelten folgende Transformationsgleichungen:

R = x + dx

H = y + dy

mit

In den Gleichungen sind der Abstand der beiden Bezugsebenen, die Projektionsverzerrungen der Strecken und die Projektionsverzerrungen der Richtungen berücksichtigt.

4.4 Streckenkoordinaten

Längen auf den Flugstrecken werden durch die Bogenlängen σ und σ' (Streckenkoordinaten) ausgedrückt.

Die Bogenlänge σ wird bei Flugstrecken, die von einer Start- und Landebahn ausgehen, vom Bahnbezugspunkt P_B (Nr. 2.1.5 VBUF-DES) und bei Hubschrauberstrecken von der Hubschrauberstart- und -landestelle (Nr. 2.2.4.2, 2.2.5.2, 2.2.6.2 VBUF-DES) ausgezählt. Die Bogenlänge σ wird unabhängig von der Flugrichtung in der vom Flugplatz wegführenden Richtung positiv gezählt. σ dient zur Beschreibung streckenspezifischer Kenngrößen.

Die Bogenlänge σ' wird vom Flugzeugklassenbezugspunkt P_F aus unabhängig von der Flugrichtung in der vom Flugplatz wegführenden Richtung positiv gezählt. σ' dient zur Beschreibung flugzeugspezifischer Kenngrößen. Zwischen der Bogenlänge σ und σ' besteht die Transformationsgleichung

σ' = σ - σ_o.

σ_o ist der Wert der Bogenlänge a am Flugzeugklassenbezugspunkt P_F. Bei Flugstrecken, die von einer Start- und Landebahn ausgehen, ergeben sich die Zahlenwerte für σ_o aus Nr. 2.1.5 VBUF-DES. Bei Hubschrauberstrecken ist σ_o = 0.

5 Flugzeugklassen

Für die Berechnung wird von standardisierten Flugzeugklassen ausgegangen. Die Daten für die Flugzeugklassen werden - soweit möglich - flugplatzunabhängig festgesetzt.

5.1 Zivile Flugzeugklassen

Den zivilen Flugzeuggruppen nach VBUF-DES werden folgende Flugzeugklassen zugeordnet (Tabelle 1):

Tabelle 1: Zuordnung von zivilen Flugzeuggruppen nach VBUF-DES zu Flugzeugklassen

5.2 Weitere Flugzeugklassen

Vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit werden im Einvernehmen mit dem Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung weitere Flugzeugklassen festgesetzt, wenn es sich als notwendig erweist.

5.3 Kenngrößen der Flugzeugklassen

Dieser Abschnitt bestimmt für die einzelnen Flugzeugklassen flug- und schalltechnische Kenngrößen, die bei der Berechnung verwendet werden (Tabelle 2). Die Zahlenwerte für die Kenngrößen der Flugzeugklassen sind - zusammengefasst zu standardisierten Datensätzen - auf Datenblättern dargestellt. Drei Kenngrößen sind Funktionen der Bogenlänge σ'.

Tabelle 2: Übersicht über die Kenngrößen bei Flugzeugklassen und die zugehörigen Datensätze

5.3.1 Oktavpegel O_n

Das Schallspektrum der einzelnen Flugzeugklassen wird durch die Oktavpegel O_n bei einer Bezugsentfernung so beschrieben. Der Index n bezeichnet die Oktavmittenfrequenzen (Tabelle 3).

Tabelle 3: Oktavmittenfrequenzen

5.3.2 Richtungsfaktor R_n

Der Richtungsfaktor R_n berücksichtigt in vereinfachter Weise die Richtcharakteristik der Schallabstrahlung des Luftfahrzeugs.

Die Datensätze (1) und (2) können auch abschnittsweise als Funktion der Bogenlänge festgelegt werden. In diesem Fall wird nach Nr. 7.8 der VBUF-AzB verfahren.

5.3.3 Flugzeugklassenbezugspunkt P_F

Der Flugzeugklassenbezugspunkt P_F stellt den Koordinatenursprung der Bogenlänge σ' dar. P_F ist bei Abflug der Startpunkt, bei Anflug nach VBUF-DES die Landeschwelle und bei Hubschraubern die Hubschrauberstart- und -landestelle. Die Lage des Flugzeugklassenbezugspunktes P_F gegenüber dem Bahnbezugspunkt ergibt sich aus Nr. 2.1.5 VBUF-DES.

5.3.4 Zusatzpegel Z (σ')

Der Zusatzpegel beschreibt die Pegeländerung bei Änderung des Flugzustandes als Funktion der Bogenlänge σ'.

5.3.5 Fluggeschwindigkeit V (σ')

Die Fluggeschwindigkeit V (σ') wird zur Berechnung der Geräuschdauer t benötigt.

5.3.6 Flughöhe H (σ')

In der VBUF-AzB - Datensatz (6) - ist die Flughöhe H (σ') über der Bezugsebene in Abhängigkeit von der Bogenlänge σ' dargestellt. Die Flughöhe H (σ') bei Anflügen und bei Platzrunden lässt sich nicht für alle Flugzeugklassen flugplatzunabhängig oder - bei demselben Flugplatz - flugstreckenunabhängig festsetzen.

5.4 Daten der Flugzeugklassen

Durch die Datensätze (4), (5) und (6) werden der Zusatzpegel Z, die Fluggeschwindigkeit V und die Flughöhe H als stückweise lineare Funktion der Bogenlänge σ' erklärt. Die Zahlenwerte in der Spalte σ' definieren die Knickstellen dieser Funktionen. Die Werte, welche die Funktionen an einer Knickstelle σ' annehmen, sind in der betreffenden Zeile angegeben. Ein Strich in einer solchen Zeile bedeutet, dass diese Stelle σ' für die betreffenden Funktionen nicht Knickstelle ist. Zwischen zwei benachbarten Knickstellen haben die Funktionen einen konstanten Anstieg. Für Werte der Bogenlänge σ', die kleiner sind als der erste Zahlenwert σ', sind die Funktionen konstant und haben die in der ersten Zeile stehenden Werte. Für Werte der Bogenlänge σ', die größer sind als der letzte Zahlenwert in der Spalte σ', sind die Anstiege der drei Funktionen in der letzten Zeile der Tabelle angegeben.

Flugzeugklasse P 1.0 - Ab

Datenblatt

s_o = 300 m

(3) P_F: Startpunkt

X= h_o / 0,079 + 100

h_o Flughöhe nach Nr. 2.2.1.4 bzw. Nr. 2.2.3.5 VBUF-DES

Flugzeugklasse P 1.0 - An

Datenblatt

s_o = 300 m

(3) P_F: Landeschwelle

X = h_o · cot w - 50

h_o Flughöhe nach Nr. 2.2.2.6 bzw. Nr. 2.2.3.5 VBUF-DES

w Gleitwinkel nach Nr. 2.2.2.3 bzw. Nr. 2.2.3.6 VBUF-DES

Flugzeugklasse P 1.1 - Ab

Datenblatt

s_o = 300 m

(3) P_F: Startpunkt

X = h_g / 0,079 + 200

h_o Flughöhe nach Nr. 2.2.1.4 bzw. Nr. 2.2.3.5 VBUF-DES

Flugzeugklasse P 1.1 - An

Datenblatt

s_o = 300 m

(3) P_F: Landeschwelle

X = h_o · cot w - 150

h_o Flughöhe nach Nr. 2.2.2.6 bzw. Nr. 2.2.3.5 VBUF-DES

w Gleitwinkel nach Nr. 2.2.2.3 bzw. Nr. 2.2.3.6 VBUF-DES

Flugzeugklasse P 1.2 - Ab

Datenblatt

s_o = 300 m

(3) P_F: Startpunkt

x = h_schlepp / 0,079 + 400

h_o Flughöhe nach Nr. 2.2.1.4 bzw. Nr. 2.2.3.5 VBUF-DES

Flugzeugklasse P 1.2 - An

Datenblatt

s_o = 300 m

(3) P_F: Landeschwelle

X=h_o · cot w - 150

h_o Flughöhe nach Nr. 2.2.2.6 bzw. Nr. 2.2.3.5 VBUF-DES

w Gleitwinkel nach Nr. 2.2.2.3 bzw. Nr. 2.2.3.6 VBUF-DES

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