Akustik | Acoustics - Luftschall an Schienenverkehrswegen...3 TU Berlin_WS2012/13: Schienenverkehr_LS Rüdiger G. Wettschureck 5 Luftschall an Schienenverkehrswegen: Grundlagen –

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TU Berlin_WS2012/13: Schienenverkehr_LS Rüdiger G. Wettschureck 1

Luftschall an Schienenverkehrswegen: Grundlagen – Schallemissionen - Schallimmissionen

Luftschall an SchienenverkehrswegenLuftschall an SchienenverkehrswegenGastbeitrag im Rahmen der Vorlesung Technische Akustik I

Am Institut für Strömungsmechanik und Technische Akustik der TU Berlinvon

Dr.-Ing. habil. Rüdiger G. Wettschureck Beratender Ingenieur für Technische Akustik

Email: [email protected]: http://www.wettschureck-acoustics.eu

Grundlagen dieses Beitrags: Wettschureck R G, Hauck G, Diehl R J, Willenbrink L, „Geräusche und Erschütterungen aus dem Schienenverkehr“, Kapitel 17 in „Taschenbuch der Technischen Akustik“, von G. Müller und M. Möser (Hrg), Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, London et al., 3. Auflage, Dezember 2003

Weitere Quellen werden gegebenenfalls auf den jeweiligen Folien angegeben!



� Grundlagen: akustische & eisenbahntechnische Begriffe - Definitionen� Fahrzeuge: Triebfahrzeuge - Reisezugwagen - Güterwagen - Magnetbahn� Fahrweg

� Oberbau/Gleis: Schotteroberbau - Feste Fahrbahn - Einflussgrößen � Brücken: Typen - Bauarten - Charakteristika - Schallminderungsmaßnahmen� Spezielle Verfahren

� Besonders überwachtes Gleis (BüG): Pflege des Fahrflächenzustandes� Track Decay Rate (TDR): Ermittlung der Dämpfung in Gleislängsrichtung

� Großflächige Bahnanlagen: Rangierbahnhöfe - Umschlagbahnhöfe� Schallschutzmaßnahmen

� Aktive, d.h. quellnahe: Schallschutzwände – Schallschutzwälle � Passive: Schallschutzfenster

� Berechnung von Schallimmissionen� Schall 03: Vergleich Ausgabe 1990 („alt“) mit Entwurf 2006 („neu“) � Weitere Rechenverfahren, z.B. TWINS, sonRAIL, SIMTool Rollgeräusch,

� Zusammenfassung � Ausblick

Inhaltsangabe

Gastbeitrag im Rahmen der Vorlesung Technische Akustik I Von Dr.-Ing. habil. Rüdiger G. Wettschureck Thema: "LUFTSCHALL AN SCHIENENVERKEHRSWEGEN" Technische Universität Berlin, 14. Februar 2013

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Allgemeine GrundlagenAkustische und eisenbahntechnische

Begriffe - Definitionen



Rauhigkeiten an Rad- und Schienenlaufflächen sind Ursache für die Entstehung des RollgeräuschsRollgeräuschs

Beim Rollvorgang werden auch SchwingungenSchwingungenangeregt, die über den Fahrweg in den Untergrund eingeleitet werden und sich im Boden ausbreiten

An der Schnittstelle Boden/FundamentBoden/Fundament findet eine Übertragung auf benachbarte Gebäude statt, wodurch diese ihrerseits zu Schwingungen angeregt werden KKöörperschallrperschall

Bei entsprechender Größenordnung können diese Bauteilschwingungen von Menschen als spürbare ErschütterungenErschütterungen wahrgenommen werden

Schwingende Gebäudeteile, vorzugsweise Decken und Wände, strahlen Schwingungen auch in die umgebende Luft ab und können dann als soge-nannter SekundärSekundär--LuftschallLuftschall hörbar werden

Primär-/Sekundär-Immissionen an Schienenverkehrswegen

Bildquelle: „TWINS“ - Track WheelInteraction Noise Software

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PrimärluftschallPrimärluftschall

SekundärSekundär--LuftschallLuftschall

Schwingungs-Einleitung

Luftschall

Körperschall

Primär-/Sekundär-Immissionen an Schienenverkehrswegen

ErschütterungenErschütterungen

8m8m--MesspunktMesspunkt



Schallemissionen: Schallquellen - Einflussgrößen

Die SchallemissionenSchallemissionen von Schienenfahrzeugen werden im wesentlichen bestimmt durch:

Das Rollgeräusch 50 v 350 km/h

Maschinengeräusche v 60 km/h

Aerodynamische Geräusche v 350 km/h

Das RollgerRollgerääuschusch wird hauptsächlich beeinflusst durch Die Fahrgeschwindigkeit und die Länge eines Zuges

Die Bremsbauart (Klotz-, Scheibenbremse), welche die Rauhigkeit der Radlauffläche beeinflusst

Besonderheiten am Fahrzeug (z.B. Radbremsscheiben)

Den Fahrflächenzustand (Rauhigkeit von Rad und Schiene)

Die Fahrbahnart ( Schotteroberbau oder „Feste Fahrbahn“)

Besonderheiten am Fahrweg (z.B. Brücken, Bahnübergänge etc.)

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Luftschall – Schall-Emission / -Immission - Körperschall

Unter Schallemission verstehen wir Schall, der von einer Schallquelle erzeugt und abgestrahlt wird

Als Schallimmission bezeichnen wir Schall, der auf einen Immissionsort auftrifft, wie z.B. das Fenster eines Gebäudes,

Im Gegensatz zu Luftschall sprechen wir von Körperschall, wenn die Schallausbreitung in festen Körpern stattfindet,

Dabei unterscheidet man meist nicht konsequent zwischen den Begriffen Körperschall und Erschütterungen

Bei L. Cremer & M. Heckl ist zum Begriff Körperschall folgendes zu lesen:

ZITAT: "..... Man bezeichnet das Gebiet der Physik, das sich mit der Er"..... Man bezeichnet das Gebiet der Physik, das sich mit der Erzeugung, zeugung, Übertragung und Abstrahlung von Übertragung und Abstrahlung von -- meist sehr kleinen meist sehr kleinen -- zeitlich wechselnden zeitlich wechselnden Bewegungen und Kräften in festen Körpern beschäftigt, als Bewegungen und Kräften in festen Körpern beschäftigt, als Körperschall;Körperschall;

Dabei drückt die Bezeichnung "Schall" bereits aus, dass das HaupDabei drückt die Bezeichnung "Schall" bereits aus, dass das Hauptaugenmerk bei taugenmerk bei den höheren Frequenzen liegt den höheren Frequenzen liegt -- also etwa im Bereich von 16also etwa im Bereich von 16 Hz bis 16 kHz; Hz bis 16 kHz;

Schwingungen und Wellen bei tieferen Frequenzen fallen meist in Schwingungen und Wellen bei tieferen Frequenzen fallen meist in das Gebiet der das Gebiet der mechanischen Schwingungen mechanischen Schwingungen (Anm.: Erschütterungen)(Anm.: Erschütterungen) oder der Erdbebenwellen“oder der Erdbebenwellen“



SchalldruckSchalldruckpegel pegel LLpp

In der Akustik rechnet man nicht mit dem Schalldruck p selbst, sondern mit einem logarithmischen Maß, dem Schalldruckpegel Lp in dB

Der Schalldruckpegel - kurz Schallpegel Schallpegel Lp - ist wie folgt definiert:

010

2

010 lg20lg10

p

p

p

pLp

Der Bezugsschalldruck ist p 0 = 2·10-5 N/m² = 20 Pa

Messgrößen - Rechengrößen - Schalldruckpegel

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Messgrößen - Rechengrößen - A-Schalldruckpegel

AA--bewerteter Schalldruckpegel bewerteter Schalldruckpegel AA--SchallpegelSchallpegel

In der Praxis der Lärmbekämpfung hat sich international der A-bewertete Schallpegel durchgesetzt

Man nennt diesen Pegel auch A-Schallpegel LA bzw. Schallpegel in dB(A)

Mit dem A-Schallpegel wird die frequenzabhängige Empfind-lichkeit des menschlichen Ohres grob angenähert

Der A-Schallpegel wird mit einem Schallpegelmesser bzw. mit geeigneten Geräten gemessen, in denen ein spezielles Filter mit genormtem Frequenzgang enthalten ist

Der Frequenzgang dieses Filters folgt der Bewertungskurve A nach DIN-IEC 651 (jetzt DIN EN 61672-1, Ausgabe 2003-10)



Zur Erinnerung die „Kurven gleicher Lautstärke“

Hörschwelle: 0 phon

Infraschall

Ultraschall

Die aufgespannte Fläche nennt man die menschliche Hörfläche

Schmerzschwelle: 120 Schmerzschwelle: 120 phonphon

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Messgrößen - Rechengrößen - A-Bewertung

Durch die FrequenzFrequenz--bewertungskurvebewertungskurve A A wer-den die Kurven gleicher Lautstärke für reine Töne grob nachgebildet

Damit wird eine Eigen-schaft des Gehörs bei der Messung und Berechnung von Schallimmissionen berücksichtigtberücksichtigt durch die Schalle mit tiefen

Frequenzen bei gleicher bei gleicher Schallstärke Schallstärke leiser wahrge-nommen werden als solche mit mittleren und hohen Frequenzen

A-Bewertungskurve



Beispiele für typische Schallpegel in dB(A)(In jeweils „typischer“ Entfernung vom Ohr des Beobachters)

Flugzeugstart 140 Niethammer 130 Schmerzgrenze Schmerzgrenze 120120 Presslufthammer 110 Diskothek 100 Absterben von Gehörzellen Absterben von Gehörzellen 9090

(wichtiger Grenzwert im Arbeitsschutz)(wichtiger Grenzwert im Arbeitsschutz) Störung des Störung des vegetatvegetat. Nervensystems. Nervensystems 80 80

(z.B. Straßenlärm)(z.B. Straßenlärm) Einzelner vorbeifahrender PKW 70 Zimmerlautstärke 60 Normale Unterhaltung 50 Leise Radiomusik 40 Flüstern 30

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Definitionen - Mittelungspegel

Mittelungspegel Mittelungspegel LLmm

Das ist der Pegel des üüber die Messzeit ber die Messzeit T zeitlich gemittelten Schalldruckquadrates p 2 nach folgender Gleichung:

Papmitdtp

tp

TL

T

m 20)(1

lg10 0

020

2

10

Für Lm verwendet man im internationalen Sprachgebrauch meist den Begriff energieäquivalenter Dauerschallpegel Leq

Lm bzw. Leq sind üblicherweise A-bewertete Pegel

In die Höhe von Lm gehen Stärke und Dauer jedes Schall-ereignisses während des Zeitraums ein, über den gemittelt wird



Definitionen - Vorbeifahrpegel - Transit exposure level „TEL“

Bei Schienenverkehrsgeräuschen sind vor allem gebräuchlich:

Der Vorbeifahrpegel Vorbeifahrpegel LLTTpp, das ist der Mittelungspegel für die Zeit

der Vorbeifahrt Tp eines Zuges,

Der Mittelungspegel für ein Ereignis pro Stunde LLm,1hm,1h

Nach neuerer Normung wird der „„VorbeifahrtexpositionspegelVorbeifahrtexpositionspegel““ TEL nach DIN EN ISO 3095, Ausgabe 2005EN ISO 3095, Ausgabe 2005--11,11, bevorzugt

TELTEL = = TTransit ransit EExposurexposure LLevelevel

Nach der DIN EN ISO 3095DIN EN ISO 3095 unterscheidet man zwischen der Vorbeifahrzeit Tp und der Messzeit Tm wie folgt

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Pegelzeitverlauf einer Zugvorbeifahrt aus DIN EN ISO 3095EN ISO 3095

TTpp = = TT22 -- TT1 1 == VorbeifahrzeitVorbeifahrzeit TTmm = Messzeit = Messzeit

TT22

Tp

TT11

TTmm

-- 10 dB10 dB -- 10 dB10 dB




Mit den soeben definierten Größen Vorbeifahrzeit Tp und Messzeit Tm

ergibt sich:

Vorbeifahrpegel Vorbeifahrpegel LLTTpp

dt

p

tp

TL

T

TPTp

2

1

20

2

10

)(1lg10

Transit exposure level Transit exposure level -- TEL TEL

dt

p

tp

TTEL

mT

p 020

2

10)(1

lg10

p0 = 20 Pa ist der international genormte Bezugsschalldruck

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Definitionen - Emissionspegel - Beurteilungspegel Emissionspegel Emissionspegel LLm,Em,E

Mittelungspegel für den betrachtenden Zeitraum Gemessen in 25 m Abstand von der Gleisachse In einer Höhe von 3,5 m über Schienenoberkante (SO) Bei Zugrundelegung freier Schallausbreitung

Beurteilungspegel Beurteilungspegel LLrr

Lr dient zur Kennzeichnung der auf ein Gebiet oder einen Punkt eines Gebietes einwirkenden Schallimmissionen

Lr enthält auch fahrweg- und fahrzeugtypische Besonderheiten, sowie Ausbreitungsdämpfungen und Korrekturgrößen zur Berücksichtigung von Wirkungsunterschieden, wie z.B. den Schienenbonus*)

*) Aktuelle Information zum Schienenbonus (Stand 14.02.2013):Pressemeldung des Deutschen Bundestags, Ausschuss für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, vom 19.11.2012 - „Schienenbonus wird abgeschafft“http://www.bundestag.de/presse/hib/2012_11/2012_526/02.html

Entwurf eines 11. Gesetzes zur Änderung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes, Deutscher Bundestag, Drucksache 17/10771 vom 25.09.2012, http://www.fdp-fraktion.de/files/253/1710771.pdf



Schienenfahrzeuge

Aktuelle Anmerkung:

Die nächsten drei Folien basieren auf älteren Ergebnissen zur Geräuschemission von Schienenfahrzeugen, anhand derer u.a. der Einfluss der Bremsbauart auf die Fahr-geräusche verdeutlicht wird.

Neueste Ergebnisse sind in dem folgenden, brandaktuellen Beitrag zusammengestellt:

Lutzenberger S, Gutmann Ch, „Geräuschemissionen europäischer Schienenfahrzeuge, Ermittlung des Stands der Technik“, Lärmbekämpfung Bd. 8 (2013) Nr. 1, 6 -23.

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Schalldruckpegel in dB(A)Fahrzeug/Baureihe

Bremsbauart v[km/h] 75 80 85 90 95 100

ICEICE401/801...804401/801...804

ScheibenbremseScheibenbremseRadabsorber MittelwagenRadabsorber Mittelwagen

280280

E-Lok103, 111, 120

Grauguss-Klotzbremseund E-Bremse

160

E-Lok101

Scheibenbremse 220

EE--LokLok145, 152145, 152

RadscheibenbremseRadscheibenbremse 120120

E-Lok141, 150, 143

Grauguss-Klotzbremse 110

E-Triebwagen420, 423, 472

Radscheibenbremse 120

Bereiche mittlerer Vorbeifahrpegel von E-Triebfahrzeugen der DB, 25 m seitlich (3,5 m über SO) freier Strecken bei jeweils fahrzeugtypischer Geschwindigkeit, auf Schienenfahrflächen mit einer Riffeltiefe Schienenfahrflächen mit einer Riffeltiefe 2020 mm

Typische Vorbeifahrpegel von Triebfahrzeugen der DB



A-bewertete Vorbeifahrpegel HGV-ZügenGemessen jeweils 25 m seitlich des Fahrweges

11 TransrapidTransrapid 07 07 (D)(D)

1 1

2 Talgo-Pendular (E)

33 TGVTGV--Atlantique Atlantique (F)(F)

44 TGV Lyon TGV Lyon (F)(F)

5 IC/EC-Züge (D)

66 ICEICE 11 (D)(D)

77 X 2000 X 2000 (SE)(SE)

88 Shinkansen Shinkansen (JP)(JP)

2

3344

5566

7788

Quelle:http://www.japanrail.com/JR_shinkansen.html

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Schalldruckpegel in dB(A)Fahrzeug/Baureihe

Bremsbauart v[km/h] 75 80 85 90 95 100

ReisezugwagenBm

Grauguss-Klotzbremse 120

ReisezugwagenReisezugwagenAvmAvm, , BpmBpm

ScheibenbremseScheibenbremse 200200

Radscheibenbremse 140

Güterwagen Grauguss-Klotzbremse 100

Scheibenbremse oderScheibenbremse oder 100100

ReisezugwagenBx

KompositKomposit--KlotzbremseKlotzbremseGüterwagenGüterwagen

Vorbeifahrpegel von Reisezug- und Güterwagen

Bereiche mittlerer Vorbeifahrpegel von Reisezug- und Güterwagen, 25 m seitlich (3,5 m über SO) freier Strecken bei jeweils fahrzeugtypischer Geschwindigkeit, auf Schienenfahrflächen mit einer Riffeltiefe Schienenfahrflächen mit einer Riffeltiefe 2020 mm



Güterwagen-Drehgestell mit KlotzbremseTyp Y 27Csi, geschweißte Ausführung

Quelle: http://www.drehgestelle.de/6/Y25_ba27.html (Stand: 14.02.2013)

Bremsklötze Bremsklötze

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Rauigkeit der Radlaufflächen von GüterwagenEinfluss der Bremsbauart

Quelle: Mather M „Geräuschquellen im Verkehr und ihre Bedeutung: Schienenverkehr“http://www.fv-leiserverkehr.de/pdf-dokumenten/Seminar_Verkehrslaerm/5-Mather.pdf (Stand: 14.02.2013)

RauheRauhe Radlauffläche: Radlauffläche: GraugussGrauguss--KlotzbremseKlotzbremse

Glatte Radlauffläche: Glatte Radlauffläche: KompositKomposit--KlotzbremseKlotzbremse



Quelle: DB Welt, Ausgabe Januar 2011, Seite 14: Technik/Dienstleistungen

Kompaktbremse:• „K-Sohlen“• einseitig drückend• gewichtsparend

Kompaktbremse:Kompaktbremse:• „K-Sohlen“• einseitig drückend• gewichtsparend

Schallabsorber an der Innenseite der Laufräder

Schallabsorber Schallabsorber an der Innenseite der Laufräder

Projekt „LLeiser ZZug aauf rrealem GGleis“ -- „„L Zar GL Zar G““

„Leises“ Güterwagendrehgestell„Leises“ Güterwagendrehgestell„Leises“ Güterwagendrehgestell

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Fahrweg Fahrweg OberbauOberbau



Fahrweg des Schienenverkehrs Der Fahrweg besteht aus Gleisen, Weichen und Kreuzungen Der konstruktive Aufbau ist gegliedert in Oberbau - Unterbau - Untergrund Wir unterscheiden die Oberbauarten SchotteroberbauSchotteroberbau und Feste FahrbahnFeste Fahrbahn Als Untergrund kann ein Erdbauwerk oder ein Kunstbauwerk dienen Folgende Tabelle beschreibt beispielhaft den Aufbau auf einem Erdbauwerk

[von Schienenoberkante (SO) nach unten, in Richtung Untergrund, gesehen]

Quelle: Regelwerk Ril 820.0101A02 „Grundlagen des Oberbaus“, DB Netz AG, Ausgabe 01.01.2007

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Schotteroberbau – Querschnitt (Prinzipskizze, unmaßstäblich)

Quelle / URL: http://www.ohu-iffezheim.de/?id=Seite323 (Stand: 14.02.2013)

Hauptaufgaben der SchutzschichtenSchutzschichten innerhalb der Gesamtkonstruktion sind:

Gleisrost Gleisrost

Schotterbett Schotterbett

PSS:PSS: Seitliches Ableiten von OberflOberfläächenwasserchenwasser aus dem Schotterbett und Sicherung der Standfestigkeit Standfestigkeit

FSS: FSS: Kapillarbrechende, frostbeständige Schicht zum Erreichen einer ausreichenden FrostschutztiefeFrostschutztiefe sowie zur Verhinderung des Aufsteigens von WasserVerhinderung des Aufsteigens von Wasser

Erdbauwerk (verdichtetes Erdbauwerk (verdichtetes PlanumPlanum))

PSS: PSS: Planumsschutzschicht Planumsschutzschicht

FSS: Frostschutzschicht FSS: Frostschutzschicht



Feste Fahrbahn (FF) – Querschnitt (Beispiel)

Informationen zur Festen Fahrbahn siehe z.B.: URL http://www.fiebigs.com/ (Stand: 14.02.2013)

Schotterlose Oberbauform Schwelle/Tragplatte „starr“ verbunden Gleiselastizität durch elastische Zwi-

schenplatte in der Schienenbefestigung Höhere Schallemission

Höchste Anforderung an den Untergrund Hydraulisch gebundene Tragschicht

Aufwändige Montage und hohe Investition Niedriger UnterhaltungsaufwandNiedriger Unterhaltungsaufwand Wiederherstellung im Havariefall aufwändig

Charakteristika aller Bauarten der FF im Vergleich mit Schotteroberbau:

Schwelle Schwelle

Tragplatte (Betontrog)Tragplatte (Betontrog)

HGT HGT -- Hydraulisch gebundene Tragschicht Hydraulisch gebundene Tragschicht

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Feste Fahrbahn - „System Bögl“

ICE-Neubaustrecke Nürnberg-Ingolstadt

Quelle: http://www.max-boegl.de/boeglnet/web/show.jsp?nodeId=1000097&lang=de (Stand: 14.02.2013)

Foto: Max Foto: Max Bögl Bögl GmbHGmbHFoto: Max Foto: Max Bögl Bögl GmbHGmbH



Schotteroberbau, Bauart W60 B70NBS Würzburg-Hannover

Literatur zur Bezeichnung von Oberbauarten siehe z.B.: Fiedler J, Grundlagen der Bahntechnik, Verlag Werner, Düsseldorf, 1991

Bildquelle:Bildquelle: http://http://wwwwww..vosslohvossloh--fasteningfastening--systems.desystems.de

Feste Fahrbahn, „System Bögl“NBS Nürnberg-Ingolstadt

Literatur: Darr E, Fiebig W, Feste Fahrbahn, Konstruktion und Bauarten für Eisenbahn und Straßenbahn, VDEI-Schriftenreihe, 2. Auflage, 2006

Foto: Max Foto: Max Bögl Bögl GmbHGmbH

Schotteroberbau – Feste FahrbahnBeispiele aus Betriebsgleisen des Hochgeschwindigkeitsverkehrs der DB AG

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Schienentyp geringgering

Schienenfahrfläche sehr groß (Riffelbildung)sehr groß (Riffelbildung)

Schienenbefestigung

a) Bei Schotteroberbau eher geringeher gering (wenn die Elastizität wie üblich hauptsächlich vom Schotterbett erbracht wird)

b) Bei Fester Fahrbahn erheblicherheblich

Schwellentyp eher gering (abhängig von der Struktur und der Masse der Schwelle)

Schotterbettqualität geringgering

Einfluss von Oberbauelementen auf den Vorbeifahrpegel



Schallentstehung im Rad/Schiene-Kontaktbereich

Geschwindigkeitserregung Geschwindigkeitserregung infolge geometrischer Formabweichungen

bei Rad und Schiene, z.B.

Verriffelung von Rad und SchieneVerriffelung von Rad und Schiene

ParametrischeParametrische Erregung Erregung infolge örtlich wechselnder Einsenkung der

Schienenfahrfläche aufgrund von örtlich bzw. zeitlich wechselnder Steifigkeit, z.B.

SchwellenSchwellen--/Achsabstandsfrequenz/Achsabstandsfrequenz

Massenkrafterregung Massenkrafterregung Schwingungsanregung durch Unwuchten

des drehenden Rades, z.B.

Raddrehfrequenz u. deren HarmonischeRaddrehfrequenz u. deren HarmonischeBildquelle: „TWINS“ - Track Wheel Interaction Noise Software

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Einfluss von Schienenriffeln auf den Vorbeifahrpegel

Zunahme des Vorbeifahrpegelsauf verriffeltem Gleis im Vergleich

mit riffelfreiem Gleis in Abhängigkeit von der Riffeltiefe

Reisezüge mit ScheibenbremseReisezüge mit Scheibenbremse

Reisezüge + Güterzüge Reisezüge + Güterzüge mit Graugussmit Grauguss--KlotzbremseKlotzbremse



Geschwindigkeitserregung infolge von Schienenriffeln Reisezugwagen mit unterschiedlichen BremsbauartenReisezugwagen mit unterschiedlichen Bremsbauarten

Zuggeschwindigkeit: v = 140 km/h

GraugussGrauguss--Klotzbremse:Klotzbremse:

o. Riffeln 102 dB(A)

m. Riffeln 101 dB(A)

Scheibenbremse:Scheibenbremse:

o. Riffeln 92,5 dB(A)

m. Riffeln 105 dB(A)

50

60

70

80

90

100

16 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 16k

Frequenz [Hz]

Ter

z-Sc

hall

druc

kpeg

el [

dB]

Riffelwellenlänge 15,6 7,8 3,9 1,95 0,97 [cm]

50

60

70

80

90

100

16 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 16k

50

60

70

80

90

100

16 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 16k

50

60

70

80

90

100

16 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 16k

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Fahrgeräusche Feste Fahrbahn (FF) – SchotteroberbauLuftschall in einem Reisezugwagen bei Fahrt

auf verschiedenen Oberbauformen mit v = 200 km/h

Freie Strecke, Schotteroberbau: 64 dB(A)

Tunnel, Schotteroberbau: 71 dB(A)Tunnel, Schotteroberbau: 71 dB(A)

Tunnel, FF Tunnel, FF nicht nicht absorbierend: 81 dB(A)absorbierend: 81 dB(A)

Tunnel, FF absorbierend: 75 dB(A)Tunnel, FF absorbierend: 75 dB(A)

40

50

60

70

80

90

100

16 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

Frequenz [Hz]

Ter

z-Sc

hnel

lepe

gel [

dB]

40

50

60

70

80

90

100

16 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

40

50

60

70

80

90

100

16 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

40

50

60

70

80

90

100

16 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k



Pegeldifferenz Feste Fahrbahn - SchotteroberbauTunnelfahrt bei jeweils gleicher Geschwindigkeit von 160 - 280 km/h

Körperschall an der SchieneKörperschall an der Schiene

Luftschall im Reisezug: Feste Fahrbahn Luftschall im Reisezug: Feste Fahrbahn nichtnicht absorbierendabsorbierend

Luftschall im Reisezug: Feste Fahrbahn absorbierendLuftschall im Reisezug: Feste Fahrbahn absorbierend

-10

0

10

20

16 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8kFrequenz [Hz]

Ter

z-Pe

geld

iffe

renz

[dB

]

-10

0

10

20

16 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

-10

0

10

20

16 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

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Schienenbefestigung - Feste Fahrbahn (FF) - Beispiel Beispiel

Höhen- und seitenverstellbare Schienenbefestigung der FF

Standardtyp „System 300“ der Deutschen Bahn AG

1 Elast. Zwischenlage (Zw)11

22

2 Grundplatte (Grp)2 Grundplatte (Grp)

3 Elast. 3 Elast. Zwischenplatte (Zwp)Zwischenplatte (Zwp)

33 66

6 Betonschwelle6 Betonschwelle

4 Spannklemme (Skl)4 Spannklemme (Skl)

44



ca. 20 kN/mmca. 20 kN/mm ca. 70 kN/mmca. 70 kN/mm ca. 140 kN/mmca. 140 kN/mmSteife der Zwp:

Rad / Schiene-Resonanz: 40 - 100 Hz Kontakt-Resonanz: 300 - 800 Hz

Differenz der Schienenpegel zwischen Fester Fahrbahn mit unter-schiedlicher Steife der Zwp und dem angrenzenden Schotteroberbau

-10

0

10

20

16 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8kFrequenz [Hz]

Ter

z-Pe

geld

iffe

renz

[dB

]

-10

0

10

20

16 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

-10

0

10

20

16 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k

20



Vereinfachte Modelle zur Deutung der Überhöhungs-frequenzen des Schienenpegels der Festen Fahrbahn

Rad/Schiene-Resonanz

ca. 40 - 100 Hz

EinEin--MassenMassen--SchwingerSchwinger

Kontakt-Resonanz

ca. 300 - 800 Hz

ZweiZwei--MassenMassen--SchwingerSchwinger

mm

ss mm11ss11mm22

Quasi starrer Abschluss

ss22



Feste Fahrbahn – z.B. die Bauart „Heitkamp“ mit Schallabsorber

Foto: R. G. Wettschureck

21



Fahrweg Fahrweg BrückenBrücken



Beim Befahren von Brücken kommt zum Vorbeifahrgeräusch des Zuges infolge Schallabstrahlung der schwingenden Brückenbauteile der “Sekundärluftschall” der Brücke

Dadurch wird der spektrale Schwerpunkt des Gesamt-geräusches im Vergleich mit dem der freien Strecke nach tiefen Frequenzen hin verschoben

Dieses Geräusch wird als “Brückendröhnen” wahr-genommen und kann zu Belästigungsreaktionen bei betroffenen Anwohnern führen

Schallabstrahlung von Eisenbahnbrücken

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Charakteristik der Schallabstrahlung von EisenbahnbrückenGemessen 25 m seitlich (3,5 m über SO) bei Überfahrt von Reisezügen mit

Scheibenbremsen auf Schotteroberbau, mit v 130 km/h

StahlbetonStahlbeton--Hohlkasten: 85 dB(Hohlkasten: 85 dB(linlin), 82 dB(A) ), 82 dB(A)

StahlStahl--Hohlkasten: 97 dB(Hohlkasten: 97 dB(linlin), 87 dB(A)), 87 dB(A)

StahlStahl--Fachwerk: 89 dB(Fachwerk: 89 dB(linlin), 80 dB(A)), 80 dB(A)

Tiefe Frequenzen “Brückendröhnen”



Konstruktionsarten von Brücken Konstruktionsarten von Brücken “Stahlbrücken”“Stahlbrücken”Rangordnung von (1) “laut” Rangordnung von (1) “laut” (5) (5) ““leiseleise””

11 Hohlkastenbrücke

22 Trägerrostbrücke

33 Vollwandträgerbrücke

23



44 Stabbogenbrücke(unmaßstäblich)

55 Fachwerkbrücke

Konstruktionsarten von Brücken Konstruktionsarten von Brücken “Stahlbrücken”“Stahlbrücken”Rangordnung von (1) “laut” Rangordnung von (1) “laut” (5) (5) ““leiseleise””



Brückengeräusche - BelästigungsreaktionRangordnung der BauartRangordnung der Bauart von Brückenvon Brücken nach Studien der DB AGnach Studien der DB AG

(Zahlenangaben für L jeweils verglichen mit der freien Strecke)

Stahlbrücken o. Schotterbett, o. MaßnahmeStahlbrücken o. Schotterbett, o. Maßnahme L L +15 dB(A)+15 dB(A)

Stahlbrücken m. Schotterbett, o. MaßnahmeStahlbrücken m. Schotterbett, o. Maßnahme L L +5 dB(A)+5 dB(A)

Stahlbrücken m. Schotterbett, m. MaßnahmeStahlbrücken m. Schotterbett, m. Maßnahme L L +3 dB(A)+3 dB(A)

Stahlbetonbrücken m. Schotterbett, o. MaßnahmeStahlbetonbrücken m. Schotterbett, o. Maßnahme L L +3 dB(A)+3 dB(A)

Stahlbetonbrücken m. Schotterbett, m. Maßnahme Stahlbetonbrücken m. Schotterbett, m. Maßnahme L L 0 dB(A)0 dB(A)

Quelle: Wettschureck R G, Nowack R, „Measures for reduction of the noise emission of railway bridges“, Proceedings Workshop on Noise Emission of Steel Railway Bridges, Rotterdam, 1996

24



BrückenBrücken AusführungsbeispieleAusführungsbeispiele



- Während der Bauphase -

Beispiel einer Stahl-Hohlkastenbrücke - Seitenansicht

Neckarviadukt bei Marbach/Neckarviadukt bei Marbach/N. N. –– Str. StuttgartStr. Stuttgart--BacknangBacknang


- Nach Inbetriebnahme -

25



EBR Mittellandkanal b. Lohnde EBR Mittellandkanal b. Lohnde -- Str. HannoverStr. Hannover--WunstorfWunstorf

Stahl-Stabbogenbrücke - Seitenansicht

Foto: DB-VersA, München



Havelbrücke bei Rathenow: NBS Hannover Havelbrücke bei Rathenow: NBS Hannover -- Berlin Berlin

Stahl-Fachwerkbrücke - untenunten liegende Fahrbahnliegende Fahrbahn

Foto: W. Lieschke

26



Brücke über die Isar: MünchenBrücke über die Isar: München--Großhesselohe Großhesselohe

Verbund-Fachwerkbrücke - obenoben liegende Fahrbahnliegende Fahrbahn




NBS HannoverNBS Hannover--Würzburg, Maintalbrücke b. GemündenWürzburg, Maintalbrücke b. Gemünden

Stahlbeton-Hohlkastenbrücke – „Massivbrücke“


27



BrückenBrücken prinzipiell mprinzipiell möögliche gliche MinderungsmaßnahmenMinderungsmaßnahmen



Prinzipiell mögliche Minderungsmaßnahmen- Von der Schiene zur Brückenfahrbahn hin gesehen -

Grundsätzlich kommen die gleichen und bewährten Maßnahmen in Frage wie in Tunnelstrecken

Dies sind vor allem folgende (siehe ausführliche Behandlung im RahmenTA II im Sommersemester, Gast-VL „Körperschall an Schienenverkehrswegen“„Körperschall an Schienenverkehrswegen“):

Der Einbau elastischer Schienenbefestigungenelastischer Schienenbefestigungen

Der Einbau elastischer Schwellenlager “besohlte Schwellen”“besohlte Schwellen”

Der Einbau elastischer „Gleisbettmatten“ zwischen Schotterbett und Brückenfahrbahn UnterschottermattenUnterschottermatten

Die elastische Lagerung der Gleistragplatte (als Schottertrog oder als schotterlose Feste Fahrbahn) MasseMasse--FederFeder--SystemSystem

28



Prinzipien der Körperschalldämmung am OberbauBeispiele für erfolgreiche Maßnahmen, speziell an Brücken

Elastische Schienenbefestigungen

Einzel-Schienenlager:z.B. System „Ioarg 336“ zur „akustischen Sanierung“ von Stahlbrücken ohne Schotterbett(siehe auch URL: http://www.vossloh-fastening-systems.com/de/produkte_2010/feste_fahrbahn/336_336sd/336_336sd.html (Stand: 14.02.2013)

Abstimmfrequenz f0 25 Hz

Zw

Zwp

Elastisch eingebettete Schiene:z.B. System „EDILON“, häufig eingesetzt in den Niederlanden auf Stahl-Hubbrücken (siehe auch URL http://www.urbantrack.eu/images/site/publications/FinalConference/presentations/16_EDILON_Urban%20Slab%20Track%20System.pdf (Stand: 14.02.2013)

Abstimmfrequenz f0 30 Hz

Zwischenplatte Zwischenplatte ZwpZwp



Weitere Minderungsmaßnahmen

Bei Stahlbrücken - hauptsächlich bei schotterlosen Konstruk-tionstypen - sind außerdem folgende Maßnahmen möglich:

SandwichSandwich--BeschichtungBeschichtung der Blechkonstruktion

Nachträglicher SchottereinbauSchottereinbau in den Schwellenfächern

Sekundäre Schallschutzmaßnahmen

Dazu zählen - wie beim Straßenverkehr - hauptsächlich:

Schallschutzwände und -wälle aktiver Schallschutz 1)

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1) Die Bezeichnung “aktiv” hat sich beim Schienenverkehr für quellnahe Sekundärmaßnahmen eingebürgert

Schallschutzfenster passiver Schallschutz

Hierzu später mehr unter SchallschutzmaßnahmenSchallschutzmaßnahmen

29



Fahrweg Fahrweg „„BBüüGG““

-- Besonders überwachtes Gleis Besonders überwachtes Gleis --



Die Pegelzunahme infolge von Verriffelung der Schienenfahrflächen kann durch SSchleifen behoben werden;

Diese Erkenntnis bzw. diese übliche Praxis führte zur Entwicklung des Verfahrens Besonders Besonders üüberwachtes Gleis berwachtes Gleis –– „„BBüüGG““

Das Verfahren BüG kann im Rahmen von Planfeststellungsverfahren mit einem Pegelabschlag von 3 dB(A) in Ansatz gebracht werden,

Voraussetzung dafür ist allerdings, dass

Im betroffenen Streckenabschnitt die „akustische Qualität“ des Gleises überwacht wird und

Gegebenenfalls durch spezielle Schleifverfahren wiederhergestellt wird.

RZ ScheibenbremseRZ Scheibenbremse

RZ+GZ KlotzbremseRZ+GZ Klotzbremse

Besonders überwachtes Gleis –– „„BüG“Zur Erinnerung: Pegelzunahme durch Verriffelung - Einfluss der Bremsbauart

30



Das BüG wurde im Jahr 1998 durch das Eisenbahn-Bundesamt (EBA) für den Bereich der DB AG zugelassen und ist seither Teil der 16. BImSchV *)

Besonders überwachtes Gleis - “BüG”

*) Siehe z.B. Deutscher Bundestag, Drucksache 16/6868 vom 29.10.2007: Antwort der Bundes-regierung auf eine kleine Anfrage, siehe URL http://dipbt.bundestag.de/dip21/btd/16/068/1606868.pdf(Stand: 14.02.2013)

Der Zulassung des BüG gingen langjährige Versuche voraus, mit denen folgenden Ziele verfolgt wurden:

Optimierung von Schleifverfahren zur „akustischen Pflege“ der Fahrflächen

Entwicklung eines Schallmesswagens zur Überwachung der „akustischen Qualität“ von Gleisen, speziell von solchen mit BüG-Zulassung.

Folgende Schleifverfahren sind beim BüG zugelassen:

Schleifen mit rotierenden Schleifscheiben u. anschließendes Bandschleifen,

Fräsen bzw. Hobeln der Schienen und anschließendes Schleifen mit oszillierenden Rutschersteinen.



Gleis- und Weichenschleifmaschine GWM 550Oszillierend arbeitendes Schleifaggregat

Gesamtansicht Detailansicht: Schleifaggregat

Quelle / URL: Hartleben D, Internat. Bahnlärm Kongress 2010, Boppardhttp://www.ibk2010.de/bilder/schweerbauhartleben.pdf (Stand: 14.02.2013)

Detail: Schleifstein

31



Fahrweg Fahrweg „„TDRTDR““

-- Track Track Decay Decay Rate Rate --



TDR – Track Decay RateMaß für das Abklingen der Schienenschwingungen in Gleislängsrichtung

Quelle / URL: http://www.fsv.at/publikationen/getfsvaktuell.aspx?ID=0e2baa4a-2d7f-44c5-8931-494d5e83f1b3 (Stand: 14.02.2013)

32



TDR-Messung nach DIN EN 15461, 2008

Quelle 1: sonRail-Dokumentation: http://www.empa.ch/plugin/template/empa/*/102455 (Stand: 14.02.2013)Quelle 2: Kalivoda M T, Track decay rate of different railway noise test sites, ForumAcusticum, Budapest, 2005

Positionsraster der AnregepunkteAnregepunkte bei festem Messpunkt der festem Messpunkt der ImpulsantwortImpulsantwort

Aufnehmerpositionen am Schienenquerschnitt

Messung Impulsantwort



Quelle / URL: http://www.silence-ip.org/site/fileadmin/SP_J/Rail_Seminar_January_2008/Speakers_presentations/Benton_Asmussen_Jo

nes.pdf (Stand: 14.02.2013)

33



Großflächige BahnanlagenGroßflächige BahnanlagenRangierRangier-- und Umschlagbahnhöfeund Umschlagbahnhöfe



Rangierbahnhöfe (Rbf) sind eigenständige Zugbildungsanlagen mit großer flächenhafter Ausdehnung,

In Rbf treten andere Schallquellen auf als beim üblichen Schienenverkehr

Die akustische Kennzeichnung der Schallquellen erfolgt durch denA-bewerteten Emissionspegel Lm,25,1

D.h. der Mittelungspegel für 1 Stunde, betrachtet in 25 m Abstand zur Schallquelle, bei einem Ereignis pro Stunde

Auf die wichtigsten Schallquellen wird noch eingegangen.

Rbf bestehen im wesentlichen aus den Teil-Anlagen:

EinfahrgruppeEinfahrgruppe zur Aufnahme der ankommenden Züge,

AblaufanlageAblaufanlage bzw. dem Ablaufberg,

RichtungsgruppeRichtungsgruppe zum Sortieren und Sammeln der Wagen und

AusfahrgruppeAusfahrgruppe zur Aufnahme der fertigzustellenden Züge

Rangierbahnhöfe

34



Einseitiger Rangierbahnhof europäischer Bauart

Schallemittierende Vorgänge finden hauptsächlich in der Ablaufanlageund in der Richtungsgruppe statt,

Dies sind insbesondere Auflaufstöße, Hemmschuhaufläufe, Durchfahren von Gleisbremsen, Kurvenquietschen

EinfahrgruppeEinfahrgruppe RichtungsgruppeRichtungsgruppe AusfahrgruppeAusfahrgruppeAblaufbergAblaufberg

Bildquelle / URL: http://de.wikipedia.org/wiki/Rangierbahnhof (Stand: 14.02.2013)



Rangierbahnhöfe – BalkengleisbremseEinseitige Richtungsgleisbremse mit segmentierten Verschleißleisten.

GesamtansichtGesamtansicht

Detail mit einem eingezwängten Detail mit einem eingezwängten

GüterwagenradGüterwagenrad

35



Emissionspegel Lm,25,1 von Rbf-Geräuschen in dB(A) nach AKUSTIK 04AKUSTIK 04

Akustik 04: Richtlinie für schalltechnische Untersuchungen bei der Planung von Rangier- und Umschlagbahnhöfen. Information Akustik 04 der Deutschen Bundesbahn, Ausgabe 1990



Umschlagbahnhöfe

Umschlagbahnhöfe (Umschlagbahnhöfe (UbfUbf)) sind flächenhafte Bahnanlagen zur Horizontal-und Vertikalverladung von Ladungsgütern,

In In UbfUbf werden Güter werden Güter nicht abgesendet oder empfangen, ,

Vielmehr werden Güter auf Vielmehr werden Güter auf dem Transportwegdem Transportweg zwischen Bahn und einem zwischen Bahn und einem anderen Verkehrsmittel, wie anderen Verkehrsmittel, wie SchiffSchiff oder oder LKWLKW, , umgeladen,

Ubf nennt man beim „kombinierten Verkehr“ i.d.R. Containerterminal

Zu den wesentlichen Schallquellen eines Ubf zählen neben den Rangier-fahrten (siehe auch Rangierbahnhöfe)

Containerkräne

Mobile Umschlaggeräte (Seitenlader) und

Vorrichtungen zur Horizontalverladung im Zusammenhang mit der "Rollenden Landstraße"

In der folgenden Tabelle sind die Emissionspegel Lm,25,1 der wichtigsten Schallquellen von Umschlagbahnhöfen aufgelistet

36



Emissionspegel von Ubf-Geräuschen in dB(A) nach AKUSTIK 04AKUSTIK 04

Akustik 04: Richtlinie für schalltechnische Untersuchungen bei der Planung von Rangier- und Umschlagbahnhöfen. Information Akustik 04 der Deutschen Bundesbahn, Ausgabe 1990



Umschlagbahnhof Köln-Eifeltor

Bilduelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Umschlagbahnhof_K%C3%B6ln-Eifeltor (Stand:14.02.13)

37



SchallschutzmaßnahmenSchallschutzmaßnahmen



Schallschutzwände und Schallschutzwälle

Wichtigste Elemente des aktiven Schallschutzes an Schienenverkehrswegen und Bahnanlagen sind Schallschutzwände und Schallschutzwälle;

Schallschutzwände (SSW) können z.B. aus Beton, Kunststoff, Aluminium, aus Ziegelsteinen, aus Holz und aus Mischprodukten bestehen;

SSW mit einer Schirmwirkung von bis zu 15 dB(A) müssen Mindestwerte des Schalldämm-Maßes der SSW aufweisen;

Bei allen SSW sind folgende Mindestwerte des Schallabsorptionsgradesder Wandseite einzuhalten, die dem Gleis (der Schallquelle) zugewandt ist:

Frequenz [Hz] 100 125 250 500 1000 2000 4000

Schalldämmaß R [B] 10 12 18 24 30 35 35

Schallabsorptionsgrad s 0,2 0,3 0,5 0,8 0,9 0,9 0,8

Verfahren zur Prüfung der genannten Anforderungen findet man in: DB-RiL800.2001 „Lärmschutzanlagen an Eisenbahnstrecken“, Januar 2000

38



Abgewinkelte Schallschutzwand

Bei einer oben abgeknickten SSW kann die Beugungskante bei gleichem Wandabstand näher an das Gleis herangebracht und damit die erzielbare Pegelminderung vergrößert werden;

Die der Schallquelle zugewandte Seite der SSW ist absorbierend zu gestalten;

Durch eine akustische Optimierung der Beugungskante kann die Wirkung der SSW, bei gleichbleibender Höhe, weiter verbessert werden;

Zu dieser Thematik wurde am ISTA ein Forschungsvorhaben durchgeführt;

Über die Ergebnisse wurde in diversen Publikationen berichtet (falls Interesse besteht, bitte am Institut nachfragen)

Hierbei sind vorgeschriebene Mindestmaße einzuhalten (siehe Bild)



Abgewinkelte Schallschutzwand – Transparente AusführungTransparente Ausführung

Quelle: Tschada P, Innovativer Lärmschutz an Bahnstrecken, EI – Eisenbahningenieur 62 (2011), H. 1, 12-14

39



Ermittlung der Schirmwirkung einer Schallschutzwand Die Pegelminderung L durch eine SSW hängt vom Schirmwert z und von

der Überstandslänge ab, sie ergibt sich vereinfacht nach folgender Beziehung:

zL 603lg10

Der Schirmwert z wird wie folgt berechnet:

][msaaz AQ

Dazu folgendes Bild, mit: EO = Emissionsort und IO = Immissionsort

z kennzeichnet somit den Umweg des Schallstrahls über die Beugungskante

Direkter SchallstrahlDirekter Schallstrahl

ohne SSWohne SSW

SSWSSW

Schallstrahl Schallstrahl üüber die ber die Beugungskante der SSWBeugungskante der SSW



Ermittlung der Schirmwirkung eines Schallschutzwalls

Schallschutzwälle haben zwei Beugungskanten, sind aber prizipiell wie Schallschutzwände zu berechnen

][msaaaz ABQ

Der Schirmwert z eines Schallschutzwalls wird wie folgt bestimmt:

Dichter Pflanzenbewuchs an der Böschung eines Schallschutzwalls begünstigt die Geräuschminderung durch Absorption

Wenn Bäume über die Beugungskante hinausragen, können Reflexionen an Blättern und Ästen die Abschirmwirkung verringern

Direkter SchallstrahlDirekter Schallstrahl

ohne SSWohne SSW

Schallstrahl Schallstrahl üüber beeinber beein--flussendeflussende Hinderniskanten Hinderniskanten

40



Stehen dem Bau von Schallschutzwänden technische oder räumliche Gründe entgegen, so sind Schallschutzfenster vorzusehen,

Dies trifft auch zu, wenn beim Neubau oder der wesentlichen Änderung von Schienenwegen die nach der 16. BImSchV festgelegten Immissionsgrenzwerte nicht durch aktive Schallschutzmaßnahmen alleine eingehalten werden können,

Als Alternative zu Schallschutzfenstern kann in besonderen Fällen eine akustische Verbesserung anderer Umfassungsbauteile zur Anwendung kommen,

Bei der Dimensionierung von Schallschutzfenstern sind u.a. auch die Besonderheiten des Schienenverkehrs nach § 43 des BImSchGzu beachten.

Passive Schallschutzmaßnahmen - Schallschutzfenster



Die Besonderheiten sind: Geringere Störwirkung des

Schienenverkehrslärms (SVL) gegenüber dem Straßenverkehrs-lärm (StVL) Schienenbonus *)

Passive Schallschutzmaßnahmen - Schallschutzfenster

LLStraStraßßee, a, a = 70 dB(A)= 70 dB(A)

LLschieneschiene, a, a = 70 dB(A)= 70 dB(A)

Fenster_SchalldFenster_Schalldäämmmm--MaMaßß

LLStraStraßßee, i, i = 40 dB(A)= 40 dB(A)

LLschieneschiene, i, i = 34 dB(A)= 34 dB(A)

*) Siehe z.B.: Pressemeldung des Deutscher Bundestags, Ausschuss für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, vom 19.11.2012 - „Schienenbonus wird abgeschafft“

URL http://www.bundestag.de/presse/hib/2012_11/2012_526/02.html (Stand: 14.02.2013)

Bessere Dämmwirkung von Fenstern bei SVL gegenüber StVLbei gleichem Schalldämm-Maß

Diese höhere Dämmwirkung liegt an Unterschieden zwischen den Spektren von SVL und StVL

41



Berechnung der Schallimmission an Schienenverkehrswegen

Richtlinie „Schall 03“Richtlinie „Schall 03“

Vergleich Ausgabe 1990 („alt“)

mit

Entwurf 2006 („neu“)



Hinweis in der Anlage 2 auf die „Akustik 04“ (Rbf und Ubf)

Rechtliche Stellung der Schall 03

Bundesimmissionsschutzgesetz Hinweis im § 43

Verkehrslärmschutzverordnung – 16. BImSchV

Im Normalfall: Berechnung nach Schall 03

Anlage 2: Vereinfachtes Berechnungsverfahren (lange, gerade Strecke)

16. BImSchV, § 3: Der Beurteilungspegel für Schienenwege ist nach Anlage 2 dieser Verordnung zu berechnen

42



Schall 03 „Alt“:Schall 03 „Alt“: Definition des Grundwerts

Der Grundwert Grundwert war bisher Ausgangspunkt für Prognosen der Schallimmission nach der Richtlinie Schall 03 „Alt“Schall 03 „Alt“

Der Grundwert ist der Emissionspegel Lm,E eines Zuges

mit einer Länge von l = 100 m,

mit einer Geschwindigkeit von v = 100 km/h,

der zu 100 % aus Fahrzeugen mit Scheibenbremsen besteht,

bei Fahrt auf Schotteroberbau mit Holzschwellen,

bei durchschnittlichem Zustand der Schienenfahrflächen,

bezogen auf den Zeitraum einer Stunde.

Der Zahlenwert des Grundwerts beträgt Der Zahlenwert des Grundwerts beträgt 51 dB(A)51 dB(A)



Schall 03 „Alt“Schall 03 „Alt“: Berechnung des Emissionspegels Lm,EAus Grundwert sowie Fahrzeug- und Fahrwegeinflüssen

RaBüBrFb

i

DDDDEm DDDDL vlDFz

511,0

10, 10lg10

DFz Einfluss der Fahrzeugart (z.B. Radabsorber u.a.)

DD Einfluss der Bremsbauart

p Anteil von Fahrzeugen mit Scheibenbremsen am Zug, inkl. Lok

pDD 04,05lg10 10

Dl Einfluss der Zuglänge

l Summe der Längen aller Züge der Zugklasse i pro Stunde

lDl 01,0lg10 10

Dv Einfluss der Geschwindigkeit

v Streckengeschwindigkeit bzw. zulässige Fahrgeschwindigkeit

vDv 01,0lg10 10

A) A) Fahrzeugeinflüsse Fahrzeugeinflüsse

43



B) B) FahrwegeinflüsseFahrwegeinflüsse

Schall 03 „Alt“Schall 03 „Alt“: Berechnung des Emissionspegels Lm,EAus Grundwert sowie Fahrzeug- und Fahrwegeinflüssen

RaBüBrFb

i

DDDDEm DDDDL vlDFz

511,0

10, 10lg10

DFb Einfluss der Fahrbahnart Schotteroberbau oder Feste Fahrbahn, ohne/mit Schallabsorber, Holz- oder Betonschwellen, Gleiskörper mit/ohne Raseneindeckung bei Straßenbahnen, Feste Fahrbahn und in Straßen eingebettete Gleise, nicht absorbierend,

DBr Einfluss von Brücken (+ 3 dB für die Gleise auf der Brücke)

DBü Einfluss von Bahnübergängen (+ 5 dB für eine Teilstücklänge entsprechend der 2-fachen Straßenbreite)

DRa Einfluss von Kurven (Berücksichtigung von QuietschgeräuschenQuietschgeräuschen) 0 dB (r 500 m); +3 dB (300 r 500 m); + 8 dB (r 300 m)



Das Wissen über die Schallemission von Schienenfahrzeugen sowie von Fahrwegen und Bahnanlagen hat sich seit der Abfassung der derzeit gültigen Schall 03/Akustik 04 im Jahr 1990 weiterentwickelt,

Somit entspricht das vorhandene Regelwerk nicht mehr in allen Punkten dem fortschrittlichen Stand der Technik,

Bei einigen Rechenalgorithmen der Schall 03 Schall 03 „„AltAlt““ können verein-fachende Vorgaben und zu pauschale Annahmen im Rahmen von Planfeststellungsverfahren u.U. zur Rechtsunsicherheit führen,

Daher war eine wissenschaftlich-technische Fortschreibung der Rechen-vorschriften in Form einer Schall 03 Schall 03 „„NeuNeu““ geboten.

Allgemeine Gründe für eine Schall 03 „Neu“Schall 03 „Neu“

*) Zusammensetzung der Gremien siehe z.B.: URL http://www.schienenlaerm.de/Schall%2003/Schall03-AG.htm (Stand: 14.02.2013)

Für die Erarbeitung wurde ein Arbeitskreis und 4 Arbeitsgruppeneingerichtet *), deren fachliche Arbeit im wesentlichen abgeschlossen ist,

Jetzt ist der Gesetzgeber aufgefordert, die Schall 03 Schall 03 „„NeuNeu““ in dasBImSchG bzw. in dessen nachgeordnete Verordnungen einzuarbeiten

44



Schall 03 „Alt“:Schall 03 „Alt“: Emissionspegel Lm,E (A-bewertete Schallpegel)

RaBüBrFbvlDFZ

Em DDDDi

DDDDL ])51(1,010[lg10,

Schall 03 „Neu“:Schall 03 „Neu“: längenbezogener Schall-Leistungspegelin Oktavbändern, je Fahrzeugeinheit u. Einzelschallquelle

a Bezugswert des längenbezogenen Schallleistungspegels bei v0 = 100 km/h in dB,

a Differenz zwischen dem Bezugswert a und dem Oktav-Pegel im Frequenzband f,nQ Anzahl der Schallquellen der Fahrzeugeinheit [nQ,0 = Bezugsanzahl],b Geschwindigkeitsfaktor,vFz Zuggeschwindigkeit in km/h [v0 = 100 km/h, Bezugsgeschwindigkeit],

c Pegelkorrekturen für Fahrbahnart und Zustand der Schienenfahrfläche,K Pegelkorrekturen für Brücken und die „Auffälligkeit“ von Geräuschen

Berechnung der Schallemission: Vergleich „Alt“ - “Neu“

K

v

v

n

nmhf

Fzmhf

Q

QFzmhfFzmhAFzmhfW cbaaL ,,

0,,

0,,,,,,,,,,, glg10 l



5 m5 m4 m4 m

0 m0 m

Schall 03 „Alt“:Schall 03 „Alt“: Quellhöhe: 0 m entspricht Schienenoberkante (SO) Rollgeräusch und alle weiteren Geräuschquellen

Schallquellen und deren Lage - Jeweils bezogen auf Schienenoberkante -

Schall 03 „Neu:Schall 03 „Neu: Quellhöhe: 0 m Rollgeräusch, Aerodynamische Geräusche (Drehgestellbereich), Geräusche tiefliegender Aggregate und Antriebe

Quellhöhe: 4 m Aerodynamische Geräusche, Aggregat-geräusche, Antriebsgeräusche, Geräusche von Aufbauten

Quellhöhe: 5 m Aerodynamische Geräusche der Stromabnehmerwippe in Arbeitsstellung (d.h. oben)

0 m0 m

45



Schall 03 „Neu“:Schall 03 „Neu“: 10 Fahrzeugkategorien:10 Fahrzeugkategorien:

FahrzeugkategorienSchall 03 „Alt“:Schall 03 „Alt“: 1 Fahrzeugkategorie:1 Fahrzeugkategorie: Intercity (IC) als Bezug; Intercity (IC) als Bezug;

Der Emissionspegel aller anderen Fahrzeuge wird jeweils durch Zuschläge oder Abschläge gebildet

a) Angetriebene Fahrzeuge:1 HGV-Triebzug (ICE 3), 2 HGV-Triebkopf (ICE 1/2),3 HGV-Triebzug mit Neigetechnik (ICE T),4 E-Triebzug und S-Bahn,5 Diesel-Triebzug, 6 E-Lok, 7 Diesel-Lok

b) Nicht angetriebene Fahrzeuge:8 HGV-Mittelwagen/-Steuerwagen (ICE 1/2), 9 Reisezugwagen,

10 Güterwagen



Immissionspegel:

Ar

rrrrL SRSRi

dBcos2lg10 2

22

0

Schall 03 Schall 03 „„NeuNeu““Rollgeräuschanteile von Rad undSchiene werden getrennt getrennt betrachtet

rR Rauigkeit des Rades

rS Rauigkeit der Schiene

cos Korrelationskoeffizient (= 0,5)

A Ausbreitungs-Dämpfungsmaß

r0 Bezugswert (r0 = 1 μm)

Schall 03 Schall 03 „„AltAlt““Rollgeräuschanteile von Rad undSchiene werden nichtnicht getrennt

Berechnung der Immissionspegel

46



Schall 03 Schall 03 „„AltAlt““ Richtlinie zur Berechnung der Schallimmissionen von Schienenwegen - Schall 03,

Information Akustik 03 der Deutschen Bahn, Ausgabe 1990

Quellen / Literatur zur Thematik „Schall 03“

Schall 03 Schall 03 „„NeuNeu““:: Diehl R J, Kurze U J, Onnich J, „New Concepts for the Description of Railway

Noise in Germany“, Proceedings Euro-Noise´03, Neapel, 2003, Paper No.122 Onnich J, „Fortschreibung von Schall 03 und Akustik 04“, Fortschritte der Akustik,

DAGA´05, München, 2005, S. 519 – 520 Onnich J, „Die neue Schall 03“, Vortrag auf dem 9. Chemnitzer Fachseminar

Schall- Immissionsschutz, 06.-07.11.2006, Chemnitz http://www.iproplan.de/cms/images/stories/pdf/09_04.pdf

Kurze U J, Diehl R J, Onnich J, „Berücksichtigung von Rollgeräuschen in einer neuen Schall 03“, Fortschritte der Akustik, DAGA´05, München, 2005, S. 523 - 524

Möhler U, Liepert M, Kurze U J, Onnich J, „The new German prediction model for railway noise „Schall 03 2006“ – Potentials of the new calculation method for noise mitigation of planned rail traffic“, IWRN9 – 9th International Workshop on Railway Noise, München, 2007



Berechnung der Schallimmission an Schienenverkehrswegen

Weitere VerfahrenWeitere Verfahren

47



TWINSTWINS -TTrack WWheel IInteraction NNoise SSoftwareTNO Science and Industry, Delft, NiederlandeTNO Science and Industry, Delft, Niederlande

(Niederländische Organisation für Angewandte Naturwissenschftlic(Niederländische Organisation für Angewandte Naturwissenschftliche Forschung)he Forschung)

Quelle / URL: http://www.tno.nl/downloads/90552_tno_twins.pdf (Stand 14.02.2013)

„TWINS“„TWINS“



sonRAILsonRAIL - Modell zur Berechnung von SchienenverkehrslärmBAFU BAFU -- Bundesamt für Umwelt, SchweizBundesamt für Umwelt, Schweiz

Quelle / URL: http://www.sonrail.net/ (Stand: 14.02.2013)

wwwwww.EMPA..EMPA.chch

wwwwww.PROSE..PROSE.chch

wwwwww.TU.TU--BERLIN.deBERLIN.de

wwwwww.SWISSINSTITUTE..SWISSINSTITUTE.chch

wwwwww.IFV.IFV--BAHNTECHNIK.deBAHNTECHNIK.de

Projektpartner

48



Quelle / URL: http://www.fv-leiserverkehr.de/lzut.htm (Stand: 14.02.2013)

SIMToolSIMTool RollgeräuschRollgeräusch – Simulationstool RollgeräuschprognoseForschungsverbund Leiser Verkehr, BMWT / DLRForschungsverbund Leiser Verkehr, BMWT / DLR

Beteiligte Arbeitskreise



SIMToolSIMTool RollgeräuschRollgeräusch –– Simulationstool Rollgeräuschprognose

Quelle / URL: http://www.fv-leiserverkehr.de/pdf-dokumenten/12_Gros-Thebing.pdf (Stand: 14.02.2013)

49



Literaturhinweise zu TWINS - sonRAIL - SIMTool (Stand: 14.02.2013)

TWINS TWINS -- TTrack rack WWheel heel IInteraction nteraction NNoise oise SSoftwareoftware• TWINS 3.0 - TNO Science and Industry, Delft, Niederlande

http://www.tno.nl/downloads/90552_tno_twins.pdf

• Ögren M, Noise emission from railway traffic, VTI rapport 559A, 2006http://www.vti.se/sv/publikationer/pdf/bulleremission-fran-sparburen-trafik.pdf

SonRailSonRail -- http://http://wwwwww..sonrailsonrail..netnet//• Wunderli Jean M - Projektbeschreibung, Oktober 2010

http://www.empa.ch/plugin/template/empa/*/87102/---/l=1

• Sehu D, Wunderli J M, Heutschi K, Thron Th, et al. Projektdokumentation der EMPA/BAFU , Schweiz, Oktober 2010http://www.empa.ch/plugin/template/empa/*/102455

SIMToolSIMTool RollgerRollgerääusch usch -- http://http://wwwwww..fvfv--leiserverkehrleiserverkehr.de/.de/• Groß-Thebing A, Zimmer H, Symposium Dt. Verkehrsforum etc., 2004

http://www.fv-leiserverkehr.de/pdf-dokumenten/12_Gros-Thebing.pdf

• Hecht M et al. - Quiet Trains and Track, EuroNoise 2003, Neapel, 2003http://www.fv-leiserverkehr.de/pdf-dokumenten/QuTrainsTracks.pdf



Zusammenfassung – Ausblick, Teil 1 Die Mechanismen der Entstehung und Abstrahlung des Rollgeräusches

wurden intensiv untersucht und sind inzwischen weitgehend bekannt, Es existieren bewährte Simulationsmodelle zur Berechnung der

Luftschall-Emissionen/-Immissionen von Schienenwegen, In Deutschland gibt es mit der Schall 03 / Akustik 04 verbindliche Vor-

schriften zur Berechnung von Schallimmissionen aus dem Schienenverkehr, die im BundesImmissionsSchutzGesetz BImSchG verankert sind,

Entsprechende Vorschriften sind auf EU-Ebene in der Planung, Die Aktualisierung der „Schall 03 Neu“ ist im Auftrag des Bundesmini-

steriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung nach wie vor in Arbeit, Mit der Einführung der „Schall 03 Neu“ ist nach Auskunft zuständiger

Stellen in der laufenden Legislaturperiode nicht mehr zu rechnen.

Probleme bereiten nach wie vor laute GProbleme bereiten nach wie vor laute Güüterzterzüüge, nachts! ge, nachts! Lösungen der „quellnahen“ Lärmminderung liegen vor, siehe z.B.

Low Noise Train (DB, SBB, ÖBB, FS) , Silent Freight, Silent Track, EuroSABOT (Sound Attenuation by Optimized Tread brakes) LZarG - LLeiser ZZug aauf rrealem GGleis (DB AG, Industrie, Hochschulen)

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Zusammenfassung – Ausblick, Teil 2 Die Umsetzung „quellnaher“ Lärmminderung ist europaweit im Gange So vor allem der Einsatz von K-Sohlen an Güterzügen, siehe TSI Noise*)

*) TSI Noise = Technische Spezifikationen für die Interoperabilität zum Teilsystem Fahrzeuge – Lärm des konventionellen transeuropäsichen Bahnsystems, siehe URL: http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2011:099:0001:0039:de:PDF (Stand: 14.02.2013)

Hinweis auf folgende Veranstaltungen (Stand: 14.02.13)

AIAAIA--DAGA 2013 Conference on AcousticsDAGA 2013 Conference on Acoustics (39. Jahrestagung Akustik, DAGA) 18. - 21. März 2013, Meran - http://www.aia-daga.eu/index.php/de/

16. TAG GEGEN L16. TAG GEGEN LÄÄRM,RM, veranstaltet vom Arbeitsring Lärm der DEGA (ALD) 24. April 2013, Deutschland - http://www.tag-gegen-laerm.de/

DEGADEGA--AkademieAkademie--Kurs "BauakustikKurs "Bauakustik - von den Grundlagen zur Anwendung"24. - 26. April 2013, Braunschweig http://www.dega-akustik.de/aktuelles/

Information in eigener Sache: Im SS 2013 werde ich an gleicher Stelle eine Gast-VL halten zum Thema:

„„KKÖÖRPERSCHALL AN SCHIENENVERKEHRSWEGENRPERSCHALL AN SCHIENENVERKEHRSWEGEN““ Termin und Inhalt werde ich rechtzeitig auf meiner Internetseite ankündigen unter:

http://www.wettschureck-akustik.de/



Vielen Dank Vielen Dank

für Ihre Aufmerksamkeitfür Ihre Aufmerksamkeit

Dr.-Ing. habil. Rüdiger G. Wettschureck Beratender Ingenieur für Technische Akustik

D-82439 Großweil - Lkr. Garmisch-Partenkirchen

Telefon +49 (8851) 61 46 19Telefax +49 (8851) 61 46 20

mailto:[email protected]://www.wettschureck-acoustics.eu/

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Akustik | Acoustics - Luftschall an Schienenverkehrswegen...3 TU Berlin_WS2012/13: Schienenverkehr_LS Rüdiger G. Wettschureck 5 Luftschall an Schienenverkehrswegen: Grundlagen –