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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
markus.hecht@tu-berlin.de
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2 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
Gliederung 1. Ist-Situation an Brennpunkten, z.B. Rhein 2. Überempfindlichkeit oder Mehrbelastung? 3. Maßnahmen zur Lärmminderung
4. Handlungsempfehlung
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3 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
EBA Lärmkarte http://laermkartierung.eisenbahn-bundesamt.de/
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4 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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
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5 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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
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6 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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
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7 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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
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8 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
Protest gegen Güterzuglärm 5.12.13 vor DB Zentrale Potsdamer Platz Berlin
http://www.bino-schiene.org/ ?p=679
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9 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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)
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10 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
sonRAIL Emissionsdaten (15000 Messungen) Fahrzeug und Gleis, CH 2009
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11 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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
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12 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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
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13 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
Lärmsanierungsziel der Bundesregierung seit 2010: Lärmhalbierung bis 2020, wird im Koalitionsvertrag der aktuellen Regierung fortgeschrieben soll weitgehend nur durch Maßnahmen am Güterwagen erfolgen
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14 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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15 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
2 Kritikpunkte: 1. heutige Ziele lösen Problem viel zu wenig 2. Vor allem Wagenhalter sind betroffen, Loks und Gleis sind fast nicht einbezogen
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16 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
Demozug Bingen 1.10.2012
Foto Pro Rheintal
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17 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
„Lärmschutz im Schienenverkehr“ BMVBS 2013
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18 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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
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19 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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
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20 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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
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21 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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
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22 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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
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23 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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
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24 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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.
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25 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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
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26 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
Lärmminderung an Lokomotiven 3 Themen für TSI-7 dB(A) = 78 dB(A): Lüfter Getriebe Umrichter
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27 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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
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28 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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)
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29 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
Beispiel: BLUE TIGER / HVLE
(Quelle: Sonderdruck, ZEVrail Glasers Annalen 132 (2008) 11-12)
Forderung: auch andere Alt- und Neufahrzeuge lärmmindern
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30 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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.
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31 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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.
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32 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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
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33 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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34 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
• 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
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35 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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…...
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36 4.VPI- Symposium Hamburg 14.01.2014
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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