Reduzierung der Reifen- und Fahrbahngeräusche Bundesanstalt für Straßenwesen Dr.-Ing. Klaus-Peter Glaeser

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1 Projekt Leiser Straßenverkehr Reduzierung der Reifen- und Fahrbahngeräusche Bundesanstalt für Straßenwesen Dr.-Ing. Klaus-Peter Glaeser

2 L E I S E R S T R A S S E N V E R K E H R E I N P R O J E K T D E R R E I F E N-, F A H R Z E U G- U N D S T R A S S E N B A U- I N D U S T R I E L E I T U N G : B A S T F I N A N Z I E R U N G : B M B F / B M V B W Z U S A M M E N A R B E I T : L E I S E R V E R K E H R

3 L E I S E R P R O J E K T P A R T N E R P R O J E K T G R U P P E B A S T C L A R I A N T G M B H C O N T I N E N T A L A G D E U T S C H E A S P H A L T G M B H E U R O V I A S E R V I C ES G M B H F E D E R A L M O G U L S O L L I N G E R H Ü T T E G M B H F O R S C H U N G S I N S T I T U T D E R Z E M E N T I N D U S T R I E G E B R Ü D E R V O N D E R W E T T E R N G M B H G Ü T E G E M E I N S C H A F T B E T O N S T R A S S E N E V H E I D E L R B E R G E R Z E M E N T A G M Ü L L E R B B M G M B H S T R A B A G ( S D T ) A G T U H A M B U R G T U H A N N O V E R V O L K S W A G E N AG W I R T G E N G M B H S T R A S S E N V E R K E H R L E I S E R S T R A S S E N V E R K E H R

4 Z I E L E E N T W I C K L U N G U N D E P R O B U N G V O N L E I S E R E N R E I F E N - F A H R B A H N - K O M B I N A T I O N E N

5 M E T H O D I K 3 / 3 L E I S E P K W - R E I F E N F Ü R L E I S E P K W O P T I M I E R E N D E R K O M P O N E N T E N R E I F E N F Ü R F A H R B A H N D E C K E N S P L I T T - M A S T I X - A S P H A L T B E T O N M I T J U T E T U C H T E X T U R E R F O R S C H E N D E R 5 / 5 E R F O R S C H E N D E R T H E O R E T I S C H E N G R U N D L A G E N P H Y S I K A L I S C H E S M O D E L L S T A T I S T I S C H E S M O D E L L

6 S T R U K T U R 3 / 3 MESSAUFGABEN BEWERTUNG REIFEN Pkw-Reifen FAHRZEUG Radhaus STRASSE Asphalt-Bauweisen STRASSE Beton-Bauweisen BRÜCKE Fahrbahn-Übergänge 5 / 5 MODELLIERUNG MESSVERFAHREN

7 Continental Glattreifen Continental SportContact CH90 R E I F E N U N D R A D H A U S Continental EcoContact CP N E U E L E I S E P K W - R E I F E N ENTWICKLUNG UND ERPROBUNG VON LÄRMTECHNISCH OPTIMALEN KOMBINATIONEN: REIFEN - SPLITT-MASTIX-DECKE UND REIFEN - BETON-DECKE-MIT-JUTETUCHTEXTUR OPTIMIERUNG DES MATERIALS, PROFILS, UNTERBAUS Continental Glattreifen R U N D E R N E U E R T E R E I F E N Continental Längsrillenreifen Continental Continental Continental PARAMETERSTUDIE SportContact ÜBER DIE LÄRMMINDERUNGS- EcoContact CP Längsrillenreifen POTENZIALE BEI DER CH90 RUNDERNEUERUNG VON GEBRAUCHTEN REIFEN P K W - R A D H A U S ENTWICKLUNG, ERPROBUNG UND BAU EINES ABGEKAPSELTEN PKW-RADHAUSES

8 S T R A S S E A S P H A L T - B A U W E I S E N L E I S E R E D E C K E N A U S S M A 3 / 3 GGF. OPTIMIERUNG DES EINBAU- UND VERDICHTUNGS- PARAMETERSTUDIE ÜBER ENTSTEHUNGSURSACHEN VON MEGA-TEXTUR VORGANGES L E I S E R E D E C K E N A U S G A BAU VON LÄRMTECHNISCH OPTIMIERTEN DECKEN AUS GUSSASPHALT 0/??? = - 3 db(a) OPTIMIERUNG DES GRÖSSTKORNS, DES ZUSCHLAGS UND DER ABSTREUTECHNIK L E I S E R E D E C K E N A U S O P A ENTWICKLUNG UND ERPROBUNG EINER FÜR LKW LÄRMTECHNISCH OPTIMIERTEN DECKE AUS OFFENPORIGEM ASPHALT OPTIMIERUNG DER EINBAUDICKE UND DES AUFBAUS

9 S T R A S S E B E T O N - B A U W E I S E N L E I S E R E D I C H T E D E C K E N PARAMETERSTUDIE ÜBER ENTSTEHUNGSURSACHEN VON MAKRO- UND MEGA-TEXTUR, GGF. OPTIMIERUNG DES EINBAUS ERHÖHUNG DER WIRKSAMKEIT UND STABILITÄT DER TEXTUR; OPTIMIERUNG DES WASCHBETONS L E I S E R E D E C K E N A U S O P B ENTWICKLUNG UND ERPROBUNG EINER LÄRM- TECHNISCH OPTIMIERTEN DECKE AUS OFFENPORIGEM BETON DURCH MODIFIZIERUNG DER BETONREZEPTUR ENTWICKLUNG DES EINBAUS AUF ERHÄRTETEM BETON UND ASPHALT

10 B R Ü C K E L E I S E R E F A H R B A H N Ü B E R G Ä N G E OPTIMIERUNG VON LAMELLEN-FAHRBAHNÜBERGÄNGEN ENTWICKLUNG UND ERPROBUNG VON NEUEN, GLATTEN UND DEHNFÄHIGEN FAHRBAHNÜBERGÄNGEN

11 M E S S A U F G A B E N SCHWINGUNGSMESSUNGEN TEXTURMESSUNGEN AKUSTISCHE EIGENSCHAFTEN GERÄUSCHMESSUNGEN GRIFFIGKEITSMESSUNGEN

12 S T R U K T U R 3 / 3 MESSAUFGABEN BEWERTUNG REIFEN Pkw-Reifen FAHRZEUG Radhaus STRASSE Asphalt-Bauweise STRASSE Beton-Bauweise BRÜCKE Fahrbahn-Übergänge 5 / 5 MODELLIERUNG MESSVERFAHREN

13 M O D E L L I E R U N G Parameter a) Finite-Elemente-Methode (Mechanik) b) Finite-Elemente-Methode (Fluid-Mechanik) 2 3D-Reifenmodell 5 / 3 3D-Kontaktmodell FEM a) P H Y S I K A L I S C H E S M O D E L L 54 Schwingungsmoden des OBERFLÄCHEN Reifens MIT NUMERISCHEN VERFAHREN 6 Schallentstehung 8 Schallausbreitung MODELLIERUNG DES MECHANISCHEN UND AKUSTISCHEN VERHALTENS VON ROLLENDEN REIFEN AUF FAHRBAHN- MODELL WIRD DER ENTWICKLUNG VON RUHIGEN, ANGE- NEHMEN REIFEN UND FAHRBAHNOBERFLÄCHEN DIENEN 5 1 3D-Texturmodell / Parameter 5 S 5 Volumenstrom der T Luft A T 1) I S T I S FEM C b) H E S M O D E L L 7 Schallabsorption 2) WEITERENTWICKLUNG SPERENBERG-MODELL DURCH BERÜCKSICHTIGUNG VON KONTAKTKRÄFTEN UND AKUSTISCHER IMPEDANZ MODELL WIRD DER PROGNOSE VON MITTLEREN PKW- 1) Tp 3121: "Messverfahren der akustischen Impedanz" VORBEIFAHRTPEGELN UND DER ENTWICKLUNG VON 2) Tp 3122: "Messverfahren des Strömungswiderstandes" LEISEN FAHRBAHNOBERFLÄCHEN DIENEN

14 M E S S V E R F A H R E N 5 / 5 / 5 A 5 S K U S T I S C H E I M P E D A N Z ENTWICKLUNG EINES MESSGERÄTES ZUR IN SITU ERFASSUNG DER ABSORPTION (OFFENPORIGE DECKE) ODER REFLEXION (DICHTE DECKE) EINER FAHRBAHN DIE GEMESSENEN PARAMETER WERDEN ALS EINGANGSGRÖSSEN FÜR DIE MODELLE VERWENDET T R Ö M U N G S W I D E R S T A N D ENTWICKLUNG EINES MESSGERÄTES ZUR IN SITU ERFASSUNG DER ABSORPTION UND DES EINFLUSSES DER TEXTUR AUF DIE SCHALLENTSTEHUNG (OFFEN- PORIGE DECKE) EINER FAHRBAHN DIE GEMESSENEN PARAMETER WERDEN ALS EINGANGSGRÖSSEN FÜR DIE MODELLE VERWENDET

15 A U S G E W Ä H L T E T E I L P R O J E K T E

16 T E I L P R O J E K T R A D H A U S V W Radhausschalen / erste Ergebnisse mit maximaler Absorption Rollen mit Passat B5 auf ISO-Fahrbahn ,4 db db(a) km/h 56 km/h - 0,5 db Serie mit Faservlies im Radhaus

17 T E I L P R O J E K T R A D H A U S V W Radhausschalen / Prinzipversuche für Radhausabdeckungen

18 T E I L P R O J E K T R A D H A U S V W Aussengeräusch-Prüfstand links Pegel db(a) Serie Abdeckung Schuh maximale Absorpt ion Linear (Serie) Linear (Abdeckung) Linear (Schuh) Linear (maximale A bsorpt ion) km/h

19 T E I L P R O J E K T R A D H A U S V W 1 Pegeldifferenz durch Radhausmaßnahmen Pegeldifferenz zur Serie Serie max Absorption Radhaus abgedeckt " Schuh" Linear (Radhaus abgedeckt) Linear (max Absorption) Geschwindigkeit Linear (" Schuh" )

20 T E I L P R O J E K T N E U R E I F E N (Continental) Fahrbahngeräusche oder Reifengeräusche? Nur durch den Kontakt des Reifens mit der Fahrbahn entstehen Geräusche =>Reifen-Fahrbahngeräusche

21 A U S G E W Ä H L T E T E I L P R O J E K T E Einflussparameter auf Reifen-Fahrbahngeräusche Auswahl: Betriebsbedingungen Last und Fülldruck des Reifens Geschwindigkeit Reifen Profil Unterbau Laufstreifenmischung Bodendruckverteilung Fahrbahn Belag, Textur Absorption Farbe Fahrzeug Geometrie des Radhauses Absorption im Radhaus und am Unterboden Rad- und Radhausverkleidungen

22 Reifenoptimierung - Profil steiler Rillenwinkel in der Reifenmitte schmale Querrillen breite umlaufende Rillen 6 Profilvarianten Entlüftungsrillen Lamellen Schulterblöcke versetzt Anzahl Profilblöcke Entkopplungsrille Weicheres Profil Glattreifen

23 Reifenoptimierung - Fahrbahnbeläge 5 Fahrbahnbeläge (Testgelände Sperenberg) Split Mastix Asphalt 08 Betondecke Gußasphalt abgestreut 2/3 scharfes Korn Offenporiger Asphalt (Twin lay) ISO Conti

24 Grenzwerte der Reifengeräuschrichtlinie A m t s b l a t t d e r E uropä i s c h e n G e m e i n s c h a f t e n L 211 / 2 5 RICHTLINIE 2001/43/EG DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTES UND DES RATES Reifen für Pkw (Klasse C1) Grenzwerte in db(a) Reifenklasse Nennbreite in mm A B ( 1 ) C ( 1 ) ( 2 ) C1a (*) 71 (*) 70 C1b > 145 bis (*) 72 (*) 71 C1c > 165 bis (*) 73 (*) 72 C1d > 185 bis (**) 74 (**) 74 C1e > (***) 75 (***) 75 (*) Die Grenzwerte in Spalte A gelten bis zum 30. Juni 2007; Die Grenzwerte in Spalte B gelten ab dem 1. Juli (**) Die Grenzwerte in Spalte A gelten bis zum 30. Juni 2008: Die Grenzwerte in Spalte B gelten ab dem 1. Juli (***) Die Grenzwerte in Spalte A gelten bis zum 30. Juni 2009: Die Grenzwerte in Spalte B gelten ab dem 1. Juli ( 1 ) Nur als Hinweis dienende Zahlen. Die endgültigen Zahlen hängen ab vor der Änderung der Richtlinie im Anschluss an den gemäß Artikel 3 Absatz 2 der Richtlinie 2001/43/EG erforderlichen Bericht. ( 2 ) Die Grenzwerte in Spalte C werden sich aus der Änderung der Richtlinie im Anschluss an den gemäß Artikel 3 Absatz 2 der Richtlinie 2001/43/EG erforderlichen Bericht ergeben. Bei verstärkten Reifen (oder Extra- Load- Reifen) werden die Grenzwerte um 1 db(a) erhöht. Bei Reifen der Verwendungsart spezial werden die Grenzwerte um 2 db(a) erhöht.

25 Geräusche runderneuerter Reifen

26 Testgelände Sperenberg 4,8 m über Grund 1,2 m über Grund

27 Versuchsaufbau der RW TÜV Geräuschmessungen 1. Messreihe Vorbeifahrt im Leerlauf Mikrofon 8 Fahrten pro Messreihe Geschwindigkeit km/h ISO-Belag AB 08 Mikrofone (Höhe 1,2 m; Abstand 7,5 m) Prüfreifen alte asse neue asse Slick 2. Messreihe 3. Messreihe

28 Ergebnisse runderneuerter PKW Reifen Vergleich der Messungen : alte asse alte asse und vs. und Slick neue asse Vergleich der Messungen : neue asse neue asse und vs. und Slick alte asse Passat, Conti ECO, A, alte Passat, Conti ECO, B, alte Passat, Good Year, A, alte Passat, MXV, A, alte Passat, MXV, B, alte Passat, Conti ECO, A, neue Passat, Conti ECO, B, neue Passat, Good Year, A, neue Passat, Good Year, B, neue Passat, MXV, A, neue Passat, XV, B, neue

29 Ergebnisse runderneuerter PKW Reifen 76 Geräuschemissionen runderneuerter Reifen Reifengröße 175/70 R13 Versuchsfahrzeug VW Golf Vorbeirollpegel [db(a)] XT1, neue, A MXT, alte, A XT1, neue, B Good Year GT70, alte, B Good Year GT2, alte, A MXT, alte, B Conti CT22, alte, A Conti ECO, neue, A Conti ECO, neue, B Conti CT22, alte, B

30 Ergebnisse runderneuerter PKW Reifen Einfluss der Gummimischung auf die Geräuschemission Reifengröße 175/70 R13 Versuchsfahrzeug VW Golf A & B = unterschiedliche Gummimischungen Prüfreifen fehlt Prüfreifen fehlt A B A B A B A B A B 69 XT1, neue XT1, neue Good Year GT2, alte Good Year GT2, alte Good Year GT70, alte Good Year GT70, alte MXT, alte MXT, alte Conti CT22, alte Conti CT22, alte Conti ECO, neue Conti ECO, neue

31 Ergebnisse runderneuerter PKW Reifen Einfluss des Reifenalters auf die Geräuschemission Reifengröße 175/70 R13 Versuchsfahrzeug VW Golf MXT, A XT1, A Good Year GT2, A Good Year GT70, A Conti CT22, A Conti ECO, A Good Year GT70, B Good Year GT2, B MXT, B XT1, B Conti CT22, B Conti ECO, B

32 Vergleich mit Neureifen 76 Geräuschemissionen runderneuerter Reifen Versuchsfahrzeug VW Passat Reifengröße 195/65 R15 Versuchsstrecke ISO Good Year ETG, A alte Conti ECO CP, A alte MXV 3A, A alte Good Year ETG, B neue MXV 3A, B alte Conti ECO CP, B alte Good Year ETG, A neue MXV 3A, A neue Conti ECO CP, A neue MXV 3A, B neue Conti ECO CP, B neue 4 Basisreifen Orig, R 20; ISO Yoko, R 41.ISO Mich, R 40, ISO Orig, R 1,ISO

33 Einfluss Gummimischung Einfluss der Gummimischung auf die Geräuschemission Reifengröße 195/65 R15 Versuchsfahrzeug VW Passat A & B = unterschiedliche Gummimischungen A A B A B A B A B A B Good Year ETG, alte Good Year ETG, alte Conti ECO CP, alte Conti ECO CP, alte MXV 3A, alte MXV 3A, alte Good Year ETG, neue Good Year ETG, neue MXV 3A, neue MXV 3A, neue Conti ECO CP, neue Conti ECO CP, neue

34 Einfluss Reifenalter Einfluss des Reifenalters auf die Geräuschemission 76 Reifengröße 195/65 R15 Versuchsfahrzeug VW Passat Good Year ETG, A Good Year ETG, A Conti Conti ECO CP, ECO CP, A A MXV 3A, A MXV 3A, A Good Year ETG, B Good Year ETG, B MXV 3A, B MXV 3A, B Conti Conti ECO CP, ECO CP, B B

35 Zusammenstellung aller Versuchsergebnisse Geräuschemissionen unterschiedlicher Reifen Straßenbelag ISO Reifenart: Slick 205/55 R16 Fz: VW Passat Reifenart: 195/65 R15 runderneuert Fz: VW Passat Reifenart: 175/70 R13 runderneuert Fz: VW Golf Basisreifen Passat Reifenart: 205/55 R16, Techn. Profil, mit/ohne Lamellen Reifenneukonstruktionen für "LEISTRA" Fz: VW Passat

36 Weitere Versuchsplanung in Leiser Straßenverkehr Geräuschemissionen runderneuerter LKW Reifen Produktion: Fa. Ihle bis Ende 4/ Reifengrößen 3 Ausgangskarkassen 2 Profile Versuche: 5-6/2003 Bericht: 7/2003

37 L E I S E R S T R A S S E N V E R K E H R Danke für Ihre Aufmerksamkeit Dank an meine Kollegen: Fr. Krieger, Fr. Weck, Fr. Sliwa, Hr. Ripke, Hr. Dr. Ullrich, Hr.Bartolomaeus, Hr. Dr. Hemmert-Halswick von der BASt Hr. Schmidt Continental AG Hr. Ziehme Volkswagen AG Hr. Bachurski und Hr. Steven RW TÜV Hr. Drechsler BRV