Institut für Land- und Seeverkehr Fachgebiet ... · PDF fileInstitut für Land- und Seeverkehr Fachgebiet Schienenfahrzeuge Prof. Dr.-Ing. Markus Hecht 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014

Institut für Land- und Seeverkehr Fachgebiet Schienenfahrzeuge

Prof. Dr.-Ing. Markus Hecht

1 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014

Entstehung und

Zusammensetzung des Lärm beim Schienenverkehr;

Lärmreduzierungsmöglichkeiten Prof. Dr.-Ing. Markus Hecht

TU - Berlin / FG Schienenfahrzeuge Salzufer 17-19 / Sekr. SG 14, D-10587 Berlin

www.schienenfzg.tu-berlin.de

[email protected]




Gliederung 1. Ist-Situation an Brennpunkten, z.B. Rhein 2. Überempfindlichkeit oder Mehrbelastung? 3.  Maßnahmen zur Lärmminderung

4.  Handlungsempfehlung




EBA Lärmkarte http://laermkartierung.eisenbahn-bundesamt.de/




Betroffene durch Verkehrslärm in der Nacht >50 dB(A) in D: von Luftfahrt lernen!

Quelle: Umweltbundesamt Lärmbilanz 2010 4,2 Mio 3,8 Mio 0,26 Mio




Forderung WHO

Laeq 42 dB(A) nachts Kompromiss: 55 dB(A) Problem: über 85 dB(A) treten heute auf

http://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0017/43316/E92845.pdf




Entwicklungen bezüglich Güterzugslärm z.B. am Rhein von 1960 - heute

Geschwindigkeitserhöhung von 65 auf 100 km/h +4 dB Übergang von Schiene S49 auf UIC 60 +2 dB Übergang von Pappelholz- auf Plastezwischenlagen +1 dB Übergang von Gleit- auf Rollenlager +2 dB Übergang von Lenkachsen auf Starrachse +1,5 dB Übergang von Niet- und Schraubaufbauten zu Schweißkonstruktionen +2 dB Einführung Monoblockglockenrad statt bereiftes Rad +2 dB Konzentration durch weniger Rangierbahnhöfe u.ä. +4 dB Summe: 11,5 dB

∑ Δ=Δi

L0,1ges

i10logL 10




Ergebnis:

Die Lärmbelastung am Rhein hat in den letzten

50 Jahren mindestens um ca

11,5 dB zugenommen,

ob zudem die Empfindlichkeit der Bürger

zunahm, ist ein nichttechnisches Problem




Protest gegen Güterzuglärm 5.12.13 vor DB Zentrale Potsdamer Platz Berlin

http://www.bino-schiene.org/ ?p=679




Relevante Grenzwerte TSI Noise (2006) bei 80 km/h in 7,5 m Abstand ab Gleismitte

Lok Vorbeifahrt LpAeq <= 85 dB(A) Neue Güterwagen mit einer durchschnittlichen Radsatzzahl pro Längeneinheit(apl) über 0,15 1/m bis zu 0,275 1/m

LpAeq <= 83 dB(A)




sonRAIL Emissionsdaten (15000 Messungen) Fahrzeug und Gleis, CH 2009




Problem: Lokomotiven mit GG sind heute 3 bis 5 dB(A) Leiser als GG-Güterwagen, TSI Noise kehrt das um! Loks müssten leiser sein als Wagen, auch wegen der wesentlichen höheren Laufleistung der Loks




Die TSI Abnahmewerte beinhalten Fahrzeug- und Gleislärm. Zugunsten des Fahrzeuges ist eine Höchstrauigkeit (links) und eine Mindestdämpfung (rechts) für das Gleis definiert

2

6 6

0,8 0,8 0,8

3 3

0,2 0,2

2

0,50,5

0,1

1

10

80 100

125

160

200

250

315

400

500

630

800

1000

1250

1600

2000

2500

3150

4000

5000

Frequency (Hz)

TDR

(dB

/M)

TSI+ vertical TDR

TSI+ lateral TDR

Mindestdämpfung (TSI Noise 2006), die so auf modernen Gleisen nicht mehr vorhanden ist




Lärmsanierungsziel der Bundesregierung seit 2010: Lärmhalbierung bis 2020, wird im Koalitionsvertrag der aktuellen Regierung fortgeschrieben soll weitgehend nur durch Maßnahmen am Güterwagen erfolgen







2 Kritikpunkte: 1. heutige Ziele lösen Problem viel zu wenig 2. Vor allem Wagenhalter sind betroffen, Loks und Gleis sind fast nicht einbezogen




Demozug Bingen 1.10.2012

Foto Pro Rheintal




„Lärmschutz im Schienenverkehr“ BMVBS 2013




Problem leiseste heutige Lok, im Demozug und generell: Vorbeifahrgrenzwerte nach TSI Noise Lokomotive 85 dB (A) soll = ist Güterwagen 83 dB(A) soll, ist meist 78 bis 82 dB(A) Zudem Lok führt bei Anwohnern nahe am Gleis zu sehr plötzlichem Pegelanstieg und damit sehr großer Störwirkung Forderung Loklärm TSI -7 dB(A) = 78 dB(A) Grenzwert




Auszug aus EN 3095/2005, Anhang D (Lärmeinfluss Gleis) Tabelle D.1-Parameter mit maßgeblichen Einfluss auf das Gleisgeräusch

Parameter Wert des Parameters, der zum

kleinsten erzeugten Geräuschpegel

Wert des Parameters, der zum größten erzeugten

Geräuschpegel

Pegeldifferenz, die sich aus dem Unterschied der Einflüsse zwischen den Werten des Parameters für den kleinsten und für den größten erzeugten

Geräuschpegel ergibt [dB]

Schientenyp UIC 54 E1 UIC 60 E1 0,7 /

Statische Steifigkeit der Schienenzwischenlage 5000 MN/m 100 MN/m 5,9 /

Verlustfaktor der Schienenzwischenlage 0,5 0,1 2,6 /

Schwellentyp „Bi-Block“ Holz 3,1 /

Schwellenabstand 0,4 m 0,8 m 1.2 -

Schottersteifigkeit 100 MN/m 30MN/m 0,2 -

Schotterverlustfaktor 2,0 0,5 0,2 -

Radversatz 0 m 0,01 m 0,2 -

Schienenversatz 0 m 0,01 m 1,3 -

Radrauheit glattester Fall rauester Fall 8,5 -

Rauheit von Schienen, die frei von Unebenheiten sind glattester Fall rauester Fall 0,7 bis 3,9 /

Zuggeschwindigkeit 80 km/h 160 km/h 9,4 -

Achslast 25 t 10 t 1,1 -

Lufttemperatur 10º C 30º C 0,2 -

/ = nutzbar in Summe 10,5 dB - = nicht nutzbar oder bereits genutzt




Hauptproblem Rollgeräusch

Abstrahlung Rad

Schiene Schwelle

Quelle: Hecht, M.; Güterverkehrslärm, ein Thema mit vielen Einflussgrößen, ETR, 04-2012, S. 30-34

NOI TSI beinhaltet alle 3 Quellen für Güterwagen




rot gesamt blau Schiene und Schwelle grün Rad

40

45

50

55

60

65

70

75

1001251602002503154005006308001000125016002000250031504000500063008000

Terzfrequenz [Hz]

Terz

pege

l [dB

(A)]

in 7

.5 m

zur

G

leis

mitt

e

L_pA_roll L_pA_0.5m L_pA_0m

Schalldruckanteile für einen K-klotzgebremsten Güterwagen mit den Anteilen von Schiene (UIC 60) und Schwelle(Beton Monoblock) (Gleis) und Rad (Ba004, ∅ 920 mm) Fahrgeschwindigkeit 80 km/h Quelle: Hecht, M.; Güterverkehrslärm, ein Thema mit vielen Einflussgrößen, ETR, 04-2012, S. 30-34




logarithmische Addition von Einzelquellen Li

∑=i

L0,1ges

i10log10L

Bedeutet: Laut und laut ist laut Laut und leise bleibt laut Nur leise und leise ergibt leise




3 Scenarien Lärmminderung Fahrzeug Gleis

Anteil Fahrzeug 70%, Gleis 30% -5 dB Anteil Fahrzeug 50%, Gleis 50% -3 dB Anteil Fahrzeug 30%, Gleis 70% -1 dB

Annahme Fahrzeuglärm werde um -10 dB(A) reduziert, Gleislärm bleibe gleich, das führt im Gesamtlärm zu




Lärmquelle Schiene und Schwelle muss neu berücksichtigt werden, Die allgemein übliche Praxis (EU Maschinenricht- linie), dass laute Bauteile akustisch definiert werden, muss im Gleisbau auch endlich angewendet werden. Es kann nicht sein, dass keine Möglichkeit und keine Kompetenz zur Lärmjustage im Gleisbau angewendet wird. Der Bauauftrag kann nicht den bloßen Einbau beigestellten Materials umfassen.




Probleme: 1. Grenzwerte für Schienen und Schwellen fehlen völlig, obwohl bis zu 70% des Lärms

von Schiene und Schwelle kommt 2. Bisheriges Warten auf EU hilft nicht, da Gleislärm kein Interoperabilitätsproblem ist, (Radlärm schon) 3. EU verlangt Eigeninitiative der Länder beim Gleislärm, da kein Interoparabilitätsproblem




Lärmminderung an Lokomotiven 3 Themen für TSI-7 dB(A) = 78 dB(A): Lüfter Getriebe Umrichter




Beispiel Lüfterlärmminderung

ohne Schalldämpfer

mit Schalldämpfer -3 dB(A) Gesamtlärm

Hecht, M.; Zogg, H. ; Lärmdesign moderner Triebfahrzeuge am Beispiel der Lok 2000-Familie, Anwendung von Telemetrie, Intensitäts- und Arraymesstechnik, ZEV+DET Glas. Ann.119 (1995) Nr. 9/10, S. 463 bis 474




Beispiel Retrofit mit Lüfterschall-dämpfern+ Maschinenraumkapselung

Beispiel: BLUE TIGER / HVLE, mit BMU-Förderung Leistung 2500 kW, Anfahrzugkraft 517 kN, Vmax 120 km/h, Masse

126 t, Länge 23410 mm, 4 Loks bewährt seit 2008

(Quelle: Sonderdruck, ZEVrail Glasers Annalen 132 (2008) 478-484)




Beispiel: BLUE TIGER / HVLE

(Quelle: Sonderdruck, ZEVrail Glasers Annalen 132 (2008) 11-12)

Forderung: auch andere Alt- und Neufahrzeuge lärmmindern




Koalitionsvertrag 27.11.13 Seite 41/1 Den Schienenlärm wollen wir bis 2020 deutschlandweit halbieren. Ab diesem Zeitpunkt sollen laute Güterwagen das deutsche Schienennetz nicht mehr befahren dürfen. Die Bezuschussung für die Umrüstung auf lärmmindernde Bremsen setzen wir fort. Den Stand der Umrüstung werden wir 2016 evaluieren. Sollte bis zu diesem Zeitpunkt nicht mindestens die Hälfte der in Deutschland verkehrenden Güterwagen umgerüstet sein, werden wir noch in dieser Wahlperiode ordnungsrechtliche Maßnahmen auf stark befahrenen Güterstrecken umsetzen – z. B. Nachtfahrverbote für nicht umgerüstete Güterwagen.




Koalitionsvertrag 27.11.13 Seite 41/2 Wir ergreifen zudem auf europäischer Ebene die Initiative für ein ab dem Jahr 2020 zu erlassendes EU-weites Einsatzverbot für laute Güterwagen sowie für ein EU-Programm zur Förderung der Umrüstung lauter Güterwagen. Das lärmabhängige Trassenpreissystem werden wir durch eine stärkere Spreizung der Trassenpreise wirksamer gestalten. Wir werden rechtlich klarstellen, dass die in der vergangenen Legislaturperiode für Schienenneubaustrecken um 5 dB(A) verschärften Lärmgrenzwerte auch für umfassende Streckenertüchtigungen im Bestandsnetz, die neue Planfeststellungsverfahren erforderlich machen, gelten.




Probleme mit Koalitionsvertrag 1.  Ziele sind zu schwach: (5 dB(A) statt 25 dB(A) )

2.  Fokus nur auf Güterwagen, Loks und Gleise fehlen völlig. Das ist nicht nur ungerecht, sondern auch zielschädigend

3. Nur Abschaffung des Lärmbonus hilft nicht, die

Verkehrslärmschutzverordnung 16. BImSchV muss von Maßnahmenförderung am Ausbreitungs- weg zu Quellenlärmminderung umgebaut werden







•  Leicht –  höhere Zuladung –  weniger Eigenmasse

•  Laufstark –  Verringerung von Ausfall- und

Stillstandszeiten, –  Erhöhung der jährlichen

Laufleistungen

•  Logistikfähig –  Integration in Supply Chains –  hohe Bedienqualität

•  LCC-orientiert –  Schnelle Amortisation von

Investitionen –  Einsparungen bei Betrieb und

Instandhaltung

Leise

Leicht Lauf-stark

Logistik- fähig

LCC- orientiert

Wirtschaft-lichkeit

Umwelt- und Klimaschutz

Inno

vativ

er E

isen

bahn

güte

rwag

en 2

030

•  leise –  signifikante Senkung der

Lärmemissionen




Es gibt die leise Bahn, die 55 dB(A) einhalten muss, auch in D: RWE Kohlenbahn

Viele Unterschiede: rechtlich keine Eisenbahnfahrzeuge, sondern bewegte Bergbaumaschinen Leistung ca 150% rechte Rheinseite, 35 t Achslast, alle Räder mit Radschall- Absorber, ∅ 850-770 mm (geht wegen UIC 510 nicht), nur K-Sohlen, alle Maschinenräume gekapselt und über Schalldämpfer belüftet, leise Getriebe, auch großer Kostendruck…...




Handlungsempfehlungen

1. Ziel auf 55 dB(A) auslegen 2. Lärmminderung an der Quelle weiterverfolgen, aber mit einbinden: Loklärm + Gleislärm 4. Ziel muss Laeq max 55 dB(A) am Gleisrand in 8 Jahren sein (2024), d.h. -25 dB(A) ist möglich!!!

Ganz konkret mit Bundesregierung, DB Netz und EVUs effiziente zeitnahe Lösungen erarbeiten

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