Lärmminderung an der Quelle Massnahmen am Rollmaterial

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Edwina Schmitt
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1 Lärmminderung an der Quelle Massnahmen am Rollmaterial Herbsttagung SGA Winterthur Dr. Christian Czolbe

2 Überblick Das Rad-Schiene System Schallquellen und Schallanteile Lärmminderung am Rollmaterial Lärmminderung am Gleis Ausblick Seite 2

3 Wer macht hier eigentlich den Lärm? Schiene oder Fahrzeug Schienenfahrzeug Seite 3

Akustisches Referenzgleis für Typentests Referenzgleis für akustische

keine Schienenstösse - Eingleisige Strecke - Umgebung für freie

75m seitlich - niedrige Schienenrauheit - hohe Schienendämpfung

4 Akustisches Referenzgleis für Typentests Referenzgleis für akustische Messungen stellt Anforderungen: - Streckenabschnitt, Gerade, Steigung, keine Schienenstösse - Eingleisige Strecke - Umgebung für freie Schallausbreitung 25m bzw. 75m seitlich - niedrige Schienenrauheit - hohe Schienendämpfung Abklingrate, Track Decay Rate Schienerauheit Track Decay Rate Rauheitspegel in db ref. 1µm TDR in db/m TDRz TDRy Wellenlänge in cm Terzfrequenz in Hz Seite 4

5 Rad-Schiene-System Rad-Schiene System Funktion ist grundlegende Bedingung für Schienenverkehr Rollvorgang führt zu Schallemission Abhängig von: - Eigenschaften Gleis - Eigenschaften Rad Seite 5

6 Rollkomponenten Y25 Drehgestell für Güterwagen Seite 6

7 Rollkomponenten - Systemfehler! Y25 Drehgestell für Güterwagen üblicher Achsabstand DG: 1.8m üblicher Schwellenabstand: 0.6m Verhältnis 1/3 führt zu hoher dynamischer Anregung. Seite 7

8 Schallquellen und Schallanteile bei Schienenfahrzeugen

9 Schienenfahrzeuglärm je Betriebsart / E-Motor Stand Anfahrt/Bremse Fahrt Quelle: TU Berlin, Schienenfahrzeuge Seite 9

10 Dominante Geräuschquellen über der Geschwindigkeit Antriebsgeräusche dominant bis 60 km/h Rollgeräusche dominant km/h Aerodynamische Geräusche dominant ab 250 km/h + 3 db + 9 db + 18 db bei Geschwindigkeitsverdoppelung Notiz: In der TSI Noise CR wird die Normierung der Geschwindigkeit im konventionellen Verkehr bis 190 km/h mit der Formel L 80 = L mess - 30 log (v mess /v 80 ) L A in db(a) L a = K a + 10 log (v/v Ref ) L r = K r + 30 log (v/v Ref ) L ae = K ae + 60 log (v/v Ref ) durchgeführt. CH v in km/h Seite 10

11 Das Rollgeräusch: Ursache und Wirkung Ursache: Abstrahlung durch: Rauheiten der Laufflächen Rad, Schiene und Schwellen Schiene Rad Quelle: M. Dittrich TNO Seite 11

12 Anteile im Rollgeräusch Rad hochfrequent Schienen mittlere Frequenzen Schwelle tieffrequent Quelle: D. Thompson Seite 12

00 31.50 25.00 20.00 16.00 12.50 10.00 8.

13 Rad- und Schienenrauheiten Seite Terzpegel Schienenrauheit, db Re 1µm Wellenlänge, [cm] Raue Schiene Durchschnitt Glatte Schiene TSI-Noise

14 Rollgeräusch Modell Quelle: sonrail Dokumentation Seite 14

15 Eisenbahnlärm Einflussparameter Bremssystem Fahrgeschwindigkeit Luftschallanteil Rad Bremssohle Rauheit Rad Dämpfung Rad Abstrahlverhalten Rad Luftschallanteil Schiene Reflexion / Absorption Topografie Summenrauheit Abstrahlverhalten Schiene Luftschall Rauheit Schiene Dämpfung Schiene Abschirmung Kopplung Schwelle Luftdämpfung Abstrahlverhalten Schwelle Immissionspunkt Luftschallanteil Schwelle Zuglänge / Verkehrsmenge 15 Seite 15

16 Eisenbahnlärm Einflussparameter Bremssystem Fahrgeschwindigkeit Luftschallanteil Rad Bremssohle Rauheit Rad Dämpfung Rad Abstrahlverhalten Rad Luftschallanteil Schiene Reflexion / Absorption Topografie Summenrauheit Abstrahlverhalten Schiene Luftschall Rauheit Schiene Dämpfung Schiene Abschirmung Definiert durch Infrastruktur Kopplung Schwelle Abstrahlverhalten Schwelle Luftschallanteil Schwelle Zuglänge / Verkehrsmenge Luftdämpfung Immissionspunkt 16 Seite 16

17 Eisenbahnlärm Einflussparameter Bremssystem Fahrgeschwindigkeit Luftschallanteil Rad Bremssohle Rauheit Rad Dämpfung Rad Abstrahlverhalten Rad Luftschallanteil Schiene Reflexion / Absorption Topografie Summenrauheit Abstrahlverhalten Schiene Luftschall Rauheit Schiene Dämpfung Schiene Abschirmung Definiert durch Rollmaterial Kopplung Schwelle Abstrahlverhalten Schwelle Luftschallanteil Schwelle Zuglänge / Verkehrsmenge Luftdämpfung Immissionspunkt 17 Seite 17

18 Eisenbahnlärm Einflussparameter Bremssystem Fahrgeschwindigkeit Luftschallanteil Rad Definiert durch Ausbreitung Bremssohle Rauheit Rad Dämpfung Rad Abstrahlverhalten Rad Luftschallanteil Schiene Reflexion / Absorption Topografie Summenrauheit Abstrahlverhalten Schiene Luftschall Rauheit Schiene Dämpfung Schiene Abschirmung Kopplung Schwelle Luftdämpfung Abstrahlverhalten Schwelle Immissionspunkt Definiert durch Betrieb Luftschallanteil Schwelle Zuglänge / Verkehrsmenge 18 Seite 18

19 Lärmminderung an der Quelle Rollmaterial

der Bremsart auf den Aussenschall: 7-10 db Pegelminderung je nach

20 Lärmminderung am Rollmaterial durch glatte Laufflächen Umrüstung der GG-Klotz Bremsanlagen K-Klotz, LL-Klotz, Sinter oder Scheibenbremsen Einflussbereich der Bremsart auf den Aussenschall: 7-10 db Pegelminderung je nach Schienenrauheit GG-Klotz K-Klotz Scheibenbremse Quelle: M. Hecht Quelle: TU Berlin Seite 20

21 Glatte Laufflächen Wagen mit GG-Klotzbremse Wagen mit Scheibenbremse 10 db Pegelreduktion Quelle: D. Thompson Seite 21

Lärmsanierung älterer Triebfahrzeuge Umrüstung K-Sohle Studie BAFU 2009 - Umrüstung GG-Sohle auf K-Sohle

22 Lärmsanierung älterer Triebfahrzeuge Umrüstung K-Sohle Studie BAFU Umrüstung GG-Sohle auf K-Sohle - Radtausch erforderlich - Thermische Probleme - Grundsätzlich machbar, jedoch mit hohem Aufwand Seite 22

23 Lärmminderungsmechanismen Dämmung Schalldämmung Dämpfung Absorption P t P f P a P i P r Isolation Entdröhnung Luftschall- Körperschall- f 0 = 1 2π c m Quelle: M. Möser Seite 23

24 Radschallabsorber - Radschalldämpfer Eigentlich Radschalldämpfer RSD Da die Strukturdämpfung des Rades erhöht wird. 2-3 db Pegelminderung BVV Rad für Re450 mit Dämpfungsring Quelle: S&V GmbH LEILA DG Radscheibenbremsen erhöhen Dämpfung Quelle: STARDAMP Seite 24

25 Schalloptimiertes Rad ca Problem: - Für Klotzbremsen ungeeignet, da hohe thermische Last - Empfindlicher Quelle: M. Hecht TU Berlin Seite 25

26 Low Noise Train Projekt 1996 Seite 26

27 Low Noise Train Projekt 2002 Seite 27

28 Abschirmung Schallschürzen am Fahrzeug Vollbahn: S-Bahn Berlin 2004 Drehgestell Tram: Artic Tram Helsinki 2013 Drehgestell 4 x Schallschürze mit Absorber oben 4 x obere Gummilippen 2 x Schallschürze mit Absorber unten Seite 28

29 Lüftungsgitter - Absorberjalousien BlueTiger Diesellokomotive 15 D in db f in Hz 77 db(a) 70 db(a) Quelle: C.Czolbe, M.Hecht TU Berlin Seite 29

30 Entdröhnung von Stahlstrukturen Vollbahn: S-Bahn Berlin Drehgestell Motorschwingungen Quelle: C. Czolbe, M. Hecht TU Berlin Reduktion der Schallabstrahlung um 6 db Seite 30

31 Fahrzeug Transferfunktionen Quelle: sonrail TU Berlin Seite 31

32 Kurven- und Bremsenquietschen Kurvengeräusche Erhöhte Schallpegel in engen Gleisbögen < 300m Radius Kurvenkreischen, Kurvenquietschen + 15 db Vermeidung Radialeinstellung der Achsen Losräder (bei Trams) Schmierung (Gleis, oder fahrzeugfest) Optimierung des Rad-Schiene-Kontakts Bremsenquietschen Materialpaarung Bremssystem (Klotzbremse, Scheibenbremse, dynamische Bremse) Seite 32

33 Lärmminderung an der Quelle am Gleis

34 Niedrige Lärmschutzwände 10 Lärmminderung in db Im Ausbreitungsweg - Gleiche Wirkung wie 5 reguläre LSW 3m Norwegen Rieder Seite 34

Schienenschallabsorber - SSA Lärmminderung in

Globale Wirkung Nachweis im KP II in D 2012

35 Schienenschallabsorber - SSA Lärmminderung in db Funktionsweise: Einhausung der Schiene - Abschirmung - Absorption Vorteil: - Unabhängig von Schienendämpfung - Globale Wirkung Nachweis im KP II in D 2012 Aktuell 80 km Einbau im Rheintal Quelle: SEKISUI Seite 35

Schienenstegdämpfer - SSD Lärmminderung in db 10 10 5 5 0 0 100.

unterdrückt Wirkung ist: - Abhängig von Zwischenlage 1-3 db - Abhängig von Fahrzeugart 1-6 db TDR (db/m) 10.0 1.

36 Schienenstegdämpfer - SSD Lärmminderung in db Dämpfungszuwachs lateral 6-10 db Funktionsweise: Dämpfung der Schiene - laterale und vertikale Schwingungen werden unterdrückt Wirkung ist: - Abhängig von Zwischenlage 1-3 db - Abhängig von Fahrzeugart 1-6 db TDR (db/m) TDRy 2010 TDRy 2010 TDRy 2010 TDRy 2010 TDRy 2010 TSI Y Bis 2014 wurden etwa 500km SSD In Europa verbaut Frequency (Hz) Seite 36

Kombinierte Wirkung von RSD und SSD Wirkung von Schienenstegdämpfern allein: 1-2.

37 Kombinierte Wirkung von RSD und SSD Wirkung von Schienenstegdämpfern allein: db Wirkung von Radscheibenabsorbern allein: db Kombinierte Wirkung RSD + SSD: 3-6 db (PROSE 2010, STARDAMP 2013) Quelle: W.Behr DB Seite 37

Ausblick Lärmarmes Fahrzeugdesign - niedrige Transferfunktionen Optimierte Räder (klein, Radscheibenbremse, Dämpfung) Abschirmung (Verkleidung, Drehgestell-Schürzen ) Reduktion höherer

38 Ausblick Lärmarmes Fahrzeugdesign - niedrige Transferfunktionen Optimierte Räder (klein, Radscheibenbremse, Dämpfung) Abschirmung (Verkleidung, Drehgestell-Schürzen ) Reduktion höherer Schallquellen (Lüfter, Pantograph ) Vermeidung von Kurvengeräuschen und Bremsenquietschen (radial einstellende Fahrwerke, Gleisschmieranlagen ) Kombination von Massnahmen LEILA Josef Meyer AG Seite 38

Projects on Track PROSE AG Winterthur, Schweiz Tel. +41 52 262 74 00 www.prose.ch PROSE Berlin GmbH Berlin, Deutschland Tel.

39 Projects on Track PROSE AG Winterthur, Schweiz Tel PROSE Berlin GmbH Berlin, Deutschland Tel PROSE München GmbH München, Deutschland Tel

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