EAV-Infra - Echtzeitberechnung, Auralisation und Visualisierung von Schallausbreitung und Lärmschutzmaßnahmen für Infrastrukturprojekte

Abstract

Das Verbundvorhaben EAV-Infra entwickelte neuartige digitale Methoden, um die Lärmschutzplanung im Infrastrukturbereich effizienter, transparenter und interaktiver zu gestalten. Ziel war es, physikalische Schallausbreitungsmodelle, psychoakustische Bewertungen und audiovisuelle Darstellungen erstmals in einem gemeinsamen BIM-basierten Digitalen Zwilling zu vereinen. Das Projekt adressierte drei zentrale Anwendungsfälle:

die klassische Lärmschutzberechnung im Sinne genehmigungsfähiger Gutachten, die Auralisation, also das digitale Hörbarmachen geplanter Lärmschutzmaßnahmen in virtuellen 3D-Umgebungen sowie die Psychoakustik zur quantitativen Bewertung der subjektiv empfundenen Lästigkeit von Lärm.

Zur Umsetzung wurden acht Teilbereiche miteinander verknüpft, von akustischen Messungen und einer Schallquellendatenbank über BIM-Modellierung, Schallschutzplanung und Schallausbreitungssimulation bis hin zu Auralisation, Psychoakustik und audiovisueller Echtzeitwiedergabe. Kern der Arbeiten war der Aufbau eines Informationsmodells „Lärmschutzplanung“, das akustisch relevante Objekte und Parameter semantisch strukturiert und damit die Grundlage für den digitalen Fachdatenaustausch bildet. Ergänzend wurde eine parametrische Bauteilbibliothek für Lärmschutzelemente entwickelt, die künftig als Standardbasis für BIM-Fachmodelle dient. Die entwickelten Methoden münden in praxisnahen Demonstratoren, welche die Integration von Berechnung, Simulation, Visualisierung und Auralisation in einem konsistenten Modell zeigen. Damit lassen sich Varianten nicht nur visuell, sondern auch auditiv vergleichen. Somit lassen sich geplante Lärmschutzwand-Varianten tatsächlich anhören. Durch die Verknüpfung mit psychoakustischen Metriken wie der Railway Psychoacoustic Annoyance (RPA) wird zusätzlich eine Bewertung der subjektiven Lästigkeit ermöglicht. Es entsteht ein neuartiger, interaktiver Planungs- und Kommunikationsansatz: Lärmschutzmaßnahmen können nicht nur berechnet, sondern erlebt und nachvollzogen werden. Dies unterstützt Genehmigungsprozesse, Bürgerbeteiligung und Akzeptanzfindung erheblich. Mit EAV-Infra wurde ein interoperables, praxisnahes System geschaffen, das die Lärmschutzplanung als integralen Bestandteil digitaler Infrastrukturprozesse etabliert. Die Ergebnisse leisten einen wesentlichen Beitrag zur Digitalisierung der Umweltplanung und schaffen die Grundlage für künftige Standardisierungen und digitale Fachmodelle im Bereich Schall, Auralisation und Psychoakustik. The joint research project EAV-Infra developed innovative digital methods to make noise protection planning in the infrastructure sector more efficient, transparent, and interactive. The objective was to integrate physical sound propagation models, psychoacoustic evaluations, and audiovisual representations for the first time within a unified BIM-based digital twin. The project addressed three key application areas:

Conventional noise protection calculations in the context of approval-ready environmental assessments, Auralization, i.e., the digital rendering and playback of planned noise protection measures within virtual 3D environments, and Psychoacoustics, enabling the quantitative evaluation of the subjectively perceived annoyance of noise.

To achieve this, eight components were interconnected — ranging from acoustic measurements and a sound source database to BIM modeling, noise protection planning, and sound propagation simulation, as well as auralization, psychoacoustic analysis, and audiovisual real-time rendering. At the core of the project was the development of an “Information Model for Noise Protection Planning”, which semantically structures all acoustically relevant objects and parameters and thus forms the foundation for standardized digital data exchange. In addition, a parametric component library for noise protection elements was created, which will serve as a standard basis for future BIM domain models. The developed methods culminated in practical demonstrators that illustrate the integration of calculation, simulation, visualization, and auralization within a coherent model. This allows different design variants to be compared not only visually but also audibly — enabling planners and stakeholders to literally hear the differences between noise barrier configurations. By linking these results with psychoacoustic metrics such as Railway Psychoacoustic Annoyance (RPA), it also becomes possible to assess the subjective perception of noise annoyance. The project thus establishes a novel, interactive approach to planning and communication: noise protection measures can not only be computed but also experienced and understood. This significantly enhances approval procedures, public participation, and acceptance processes. With EAV-Infra, an interoperable and practice-oriented system has been created that integrates noise protection planning as a core component of digital infrastructure workflows. The project’s results make a substantial contribution to the digitalization of environmental and infrastructure planning and lay the foundation for future standardization and BIM domain models in the fields of acoustics, auralization, and psychoacoustics.