Technische Lärmminderung Grenzen und Möglichkeiten

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1 Technische Lärmminderung Grenzen und Möglichkeiten Prof. Dr.-Ing. Markus Hecht TU - / FG Schienenfahrzeuge Salzufer / Sekr. SG 14, D schienenfzg.tu-berlin.de markus.hecht@tu-berlin.de 1

2 Schienenverkehr ein System mit starker Vernetzung (Quelle: Dubbel, 22. Auflage, Springer Verlag, Bild 1, S. Q51) 2

3 Schienengüterverkehr Vorteile: geringer Energieverbrauch Zeroemission schon heute möglich geringer Landverbrauch im Transport Nachteile: sehr große Lärmemission (+ 25 db) sehr starre Strukturen schwierige Kommunikation 3

4 CO 2 Emission Anteil Verkehr > 25 % stark wachsend (1990 = 100) EU 27 Quelle: EU energy and transport in figures, Statisches Handbuch

5 Entwicklung des BIP, der Bevölkerung, verkehrsbezogener Treibhausgasemissionen sowie des Güter- u. Personenverkehrsaufkommens in der EU-27 seit 1995 (1995 = 100) Quelle: EU energy and transport in figures, Statisches Handbuch

6 CO 2 Emission Güterverkehr in g/tkm LKW (Flotte) LKW 40t Binnenschiff Schiene Deutschland Schiene Schweiz 6

7 60 Marktanteil Schienengüterverkehr 50 53, ,1 40,5 41,9 42, ,8 17,1 0 EU 25 Deutschland Schweiz Russland Australien USA China 7

8 8

9 Entwicklung Güterzugslärm 1959 bis 2009 ΔL i Geschwindigkeitserhöhung von 65 auf 100 km/h Übergang von Schiene S49 auf UIC 60 Übergang von Pappelholz- auf Plastezwischenlagen Übergang von Gleit- auf Rollenlager Übergang von Lenkachsen auf Starrachse Übergang von Niet- und Schraubaufbauten zu Schweißkonstruktionen Einführung Monoblockglockenrad statt bereiftes Rad Änderung Betriebskonzept mit Umwegfahrten z.b. Abschaffung EUROP-POOL +4 db +2 db +1 db +2 db +2,5 db +2 db +2 db +4 db Summe: ΔL ges = 10log i 10 0,1 Δ L i 12 db 9

10 Rauheit Radfahrfläche Einfluss Bremssystem Einflussbereich: 7 12 db, (SNCF 3 db) Radlaufflächen im Vergleich: links: mit GG-Klötzen, mitte: Kunststoffklötze, rechts: scheibengebremst ΔLL i Quellen: Bahntech 4/97, S. 4, Glatte Räder auf glatten Schienen,, und Leben mit Lärm, M. Kloepfer et al.,, Band 28, Springer-Verlag, 2006, S

11 Ergebnisse: SNCF präsentiert am UIC / Paris durch J.F. Codier Conclusion 1. Replacement of cast iron brake blocks by composite blocks: Max noise reduction: - 11 db(a) 2. Wheel tread defect influence on the noise emission of composite braked wagons: Max noise increase: + 8 db(a) 3. Traffic noise increase due to wheel tread defects: Depends on the type and incidence of wheel tread defects in service. Track mounted detectors for the running gear protection will give statistical informations about tread defects and allow realistic simulations of the traffic noise increase. 11

12 Fahrflächenfehler: Ausbröckelung + Flachstellen Flachstellen Ursachen: Quelle: Bericht 11/00 Phase 1: Entgleisungsversuche 1. Bremsblockierung 2. Hemmschuhbremsung Problem:Einfluss im Mittel 8 db Quelle: Lexikon der Eisenbahn, S. 409, trans press-verlag, 8. Ausg.,

13 Altfahrzeuge auf TSI Norm bringen: Wird gemacht bei Güterwagen: Schweiz ist fast fertig, Deutschland: fängt gerade an (Leiser Rhein), Frankreich: bis jetzt ist gar nichts passiert, Österreich hat wegen SchLV (Schienenfahrzeug-Lärmzulässigkeitsverordnung seit 1993) bereits mehr leise Triebfahrzeuge 13

14 Forderung: auch andere Altfahrzeuge auf TSI Level bringen: Beispiel: BLUE TIGER / HVLE, mit BMU-Förderung Leistung 2500 kw, Anfahrzugkraft 517 kn, Vmax 120 km/h, Masse 126 t, Länge mm (Quelle: Sonderdruck, ZEVrail Glasers Annalen 132 (2008) 11-12) 14

15 Forderung: auch andere Altfahrzeuge auf TSI Level bringen: Beispiel: BLUE TIGER / HVLE (Quelle: Sonderdruck, ZEVrail Glasers Annalen 132 (2008) 11-12) 15

16 LEILA - DG 16

17 LEILA-DG - Radscheibenbremse - Gummifederung + hydraulische Dämpfung - radiale Einstellung - Rad mit geradem Steg - Akustikdesign Drehgestellrahmen 18 db zu GG-Y25 9 db zu K-Y25 weniger Erschütterungen dank Hydraulikdämpfer 17

18 Wagenanzahl für gleiche Lärmbelastung für die Anwohner. Alle anderen Parameter wie Fahrgeschwindigkeit und Abstand müssen gleich sein. Quelle: Hecht, M.; Produktiver Schienenverkehr durch innovative Güterwagen, Jahrbuch Logistik 2008, Seite

19 Gigabox Gummifeder mit integrierter hydraulischer Dämpfung 3 db Luftschall Erschütterung 19

20 h [m] über SOK Messungen an konventionellen Güterzug und an RoLa Zug, v=100 km/h Güterzug, Containertragwagen, GG-Klotz RoLa Zug A-bewertete Vorbeifahrtpegel in 7.5 m bei v=80 km/h A-bewertete Vorbeifahrtpegel pro Quellenhöhe, v=100 km/h LpAeq [db(a)] ,6 79,7 RoLa unbeladen 81,3 88,0 RoLa beladen Sgnns K-Sohle LpAeq [db(a)] Sgnns GG-Sohle ,8 81,8 71,3 73,1 66,0 unbeladen beladen 68,2 64,5 66, m m m m Quellenhöhe über SOK [m] 20

21 Rollgeräusch durch Maßnahmen am Gleis verringern: -3 db Schienendämpfer auf mehreren 100 km in Niederlanden siehe IPG-Website (Quelle: ProRail IPG Rail, ) 21

22 Dämpfung in Abhängigkeit vom Oberbautyp 22

23 Leise Schiene -15 db aber noch nicht einsetzbar ungelöste Probleme: Verbindung der Schienenstücke + Dauerfestigkeit + Versagensverhalten 23

24 Weitere Lärmminderungsmaßnahmen Maßnahme Minderungspotential db Kleine Massivräder (Rola) -6 bis -10 Radschallabsorber -1 bis -3 Radscheibenbremsen -2 bis -4 Gleiseindeckungen absorbierend -2 bis -4 Leise Gleiskonstruktionen -1 bis -7 Niedrigstschallschutzwand + Schürzen -8 bis

25 Fazit heute Nationale Umsetzung der EU-Umgebungslärm- Richtline in D nicht zielführend (insbes. Maßnahmenpläne sind völlig unzureichend) Betreiber, die Lärmminderung betreiben, drängen sich selbst aus dem Markt Das Lärmproblem wird sich nicht von allein lösen 25 db Lärmminderung sind realistisch umsetzbar 25

26 Empfehlung für morgen Anreize schaffen: Lärmabhängige Trassenpreise müssen LCC-Kostenerhöhung durch Lärmminderung überkompensieren Forschung muss über LZARG hinausgehen 2. Stufe der EU-Umgebungslärmrichtline 2013 in D nutzen! STAIRRS-Ergebnisse nutzen: Lärmminderung an der Quelle statt Lärmschutzwände / aus 2003 Strategies and Tools to Assess and Implement noise Reducing measures for Railway Systems 26