Universität Karlsruhe Funktionsintegrierte … Dateien/10... · Schienenfahrweg. Schall: Emissionen und Immissionen Emissionsbereich Immissionsbereich Luftsc hallau sbreitu ng Körperschallausbreitung

Universitätsprofessor Dr.-Ing. Eberhard HohneckerLeiter des Lehrstuhls / der Abteilung Eisenbahnwesen 1832 - 2007

175 Jahre EisenbahnwesenUniversität Karlsruhe

[email protected]://eisenbahn.ise.kit.edu

FunktionsintegrierteFunktionsintegrierte SchallschutzmaßnahmenSchallschutzmaßnahmen

amamSchienenfahrwegSchienenfahrweg

Schall: Emissionen und Immissionen

EmissionsbereichImmissionsbereich

Luftschall

ausbreitu

ng

Körperschallausbreitung

Primärer Luftschall

Sekundärer Luftschall



Schallquellen (Vollbahn)

Antriebs-Geräusche(v ≤ 50 km/h)

AbgasanlageMotorGetriebe

Aggregat-Geräusche(v ≤ 50 km/h)

VentilatorenKlimaanlagen Dach Klimaanlagen Unterflur

StromabnehmerfußStromabnehmerwippeKlimaanlageDrehgestell

Aerodynamische Geräusche(v ≥ 200 km/h)

Rollgeräusch(v ≥ 50 ≤ 250 km/h)

Teil-SchallquelleSchallquellenartSchienenrauheitRadrauheitFz-Körperschallabstrahlung

Quellen: Möhler+Partner / Abteilung Eisenbahnwesen, KIT



Schotteroberbau

Schall 03:Holzschwelle versus Spannbetonschwelle + 2 dB



Feste Fahrbahn

Schall 03: FF + 5 dB



±10 dB = Verdoppelung/ Halbierung der subjektiven Wahrnehmung

3 dB Wahrnehmbarkeit

Neubau: 54 dB* Kern-, Dorf- + Mischgebiete

* Immissionsgrenzwert Nacht (22-6 Uhr)

16. BImSch V [dB(A)]

Schallpegel [dB (A)]

Bestand: 62 dB* Kern-, Dorf- + Mischgebiete

Neubau: 49 dB* reine + allg. Wohngebiete

Bestand: 60 dB* reine + allg. Wohngebiete

Universitätsprofessor Dr.-Ing. Eberhard HohneckerLeiter des Lehrstuhls / der Abteilung Eisenbahnwesen - 1 1 1 1 1 1 1 1

Jahre Eisenbahnwesen111Universität Karlsruhe

Bahnlärm IST

Bahnlärm SOLLBahnlärm SOLL



DB-Schienennetz36 000 km

Lärmkarte



Schall 03 (Ermittlung von Prognosewerten im Schienenverkehr)• Mittelungspegel incl. Schienenbonus

- tatsächliche Schalldruckwerte (Spitzenpegel) werden nicht berücksichtigt

• Schienenbonus z.B. in D 5 dB(A) – auch für Magnetbahn ≤ 300 km/h Koalitionsvertrag sieht Abschaffung vor !!!

in A 5 dB(A)in CH bis 15 dB(A)in F 3 dB(A)in GB 2-3 dB(A) abhängig vom Bebauungsplanin NL 7 dBin SWE 5 dB – Schienenlärm wird

- zumind. in den Bereichen 50-60 dB -als größere Belästigung vs Straßenlärm aufgenommen

in Japan Schienenlärm wird aufgrund hoher Zugzahlen als größere Belästigung vs Straßenlärm aufgenommen

• Pauschales Bonus-Malus-Systembei Fahrbahnsystemen, Brückentypen, Lärmreduktionseinrichtungen.

Schienenverkehrs-Lärm



Humanmedizinische Einflüsse• 120 dB Schmerzgrenze• 90 dB beginnende Hörschäden• 60 dB Stressreaktionen im Schlaf

• Weitere Reaktionen- Konzentrationsprobleme- erhöhtes Schlaganfallrisiko (bis 172%)- erhöhtes Herzinfarktrisiko (doppelt so hoch)- deutlich erhöhtes Leukämie und Brustkrebsrisiko.

Schienenverkehrs-Lärm



Frequenzspektrum

0 16 32 64 125 250 500 1k 2k 4k 8k 16k 32k

Hörbares Frequenzspektrum

Tief frequenter Körperschall~ 0 - 100 Hz Bereich erhöhter menschlicher

(physiologischer) Empfindlichkeit ~ 1 - 4 kHz

Frequenzspektrum in Hertz (Hz)– Oktavbänder– Feinunterteilung in 1/3 Oktavbänder



Zusc

hlag

Abs

chla

g

Bereich erhöhter Empfindlichkeit

physikalischer (unbewerteter) Pegel

Luftschall-Bewertungskurven physiologischer vs. physikalischer Schallpegel

A-Bewertungskurve



Hauptziele• Reduzierung des Schienenlärms

– Luftschall ≥ 10 dB (mehr als Halbierung)– Körperschall ≥ 35 dBv (≈ Reduktion auf 1/100 vs. SchO)

• ökologische Maßnahmen – Staubabsorber (Luftfilter)– Wasserrückhaltung

• wirtschaftliches Gleissystem– standardisierte Einbauelemente– schneller Baufortschritt.



FiL-

Rail

LN B

ridge

FiL-

Rail

Diffu

sor

FiL-

Rail

MSW

FiL-

Rail

ERS

ERS-

Brid

geTr

ack

SLEP

-Brid

ge

Gesamtübersicht*

FiL-

Rail

EcoT

rack

FiL-

Rail

Dete

ctio

nEW

S Tr

ansp

ort

ERS-

EcoT

rack

SchO

-Eco

Trac

k

SchO

-Diff

usor

ERS-

Diffu

sor

SchO

-MSW

ERS-

MSW

Self-

Mon

itorin

gÜb

erw

achu

ngsp

orta

lFi

L-Ra

il En

ergy

ERS-

Low W

ear

ERS-

Low

Gro

und Bo

rn V

ibra

tion



FiL-Rail ERS(Embbeded Rail System)



FiL-Rail ERS vorgefertigtes Gleissystem Gitterträger



alle Schienenprofile

elastische Zwischenlageerhält Elastizität

Korkgemischkontinuierlich-elastische Lagerung in vertikaler und horizontaler Richtung

RohrZusatzeffekt:⇒ spart Korkgemisch⇒ Kabelkanal

Beton

Details ERS Oberbau FiL-Rail ERS

zugelassene Höchstgeschwindigkeit 330 km/h

FF-Bauart FiL-Rail ERS Teststrecke Waghäusel



FiL-Rail ERS - Teststrecke Waghäusel

1. Güterzug auf SchO 2. Güterzug auf FF-ERS

Frequency spectrum of ballast trackand of Infundo track

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

20

31,5 50 80 125

200

315

500

800

1250

2000

3150

5000

8000

Hz

Leq [dB](schotter) Zug 4Leq [dB](Infundo)Zug 4.1

SchO

FF-ERS



0

20

40

60

80

100

120

20 25 31,5

40 50 63 80 100

125

160

200

250

315

400

500

630

800

1000

1250

1600

2000

2500

3150

4000

5000

6300

8000

10000

12500

16000

20000

Scha

lldru

ck [d

B (A

)]

Güterzug auf ERS Güterzug auf Schotteroberbau

DB Teststrecke Waghäusel

~1 400 Hz

Frequenz [Hz]

Bereich erhöhter menschlicher Empfindlichkeit ~ 1 - 4 kHz

Δ max 8 dB(A)



FiL-Rail MSW(Mini-Schallschutz-Wand)

3050

760

380

1860 1) 1860 1)

2500 1)

2200 1) 2200 1)

1700 1) 1700 1)

1600 1) 1600 1)

1275 1) 1275 1)

4900

3900

1200

380

SOK

bei Signalen zwischen Streckengleisenund zwischen durchgehenden Hauptgleisen

Regellichtraumbei Oberleitung

[Maße in mm]

2)

3)

2)

3)

bei durchgehenden Hauptgleisenund bei anderen Hauptgleisen

für Reisezüge

bei übrigen Gleisen

MSW-PositionMSW Höhe: max. 38 cm über SO

Lichtraum-profil



2,00 m

3,80 m 4,00 m

Höheherkömmliche Lärmschutzwand: 2 m üSO



≤ 0,38 m

≤ 0,85 m

4,00 m

Höhe MSW: ≤ 0,38 m üSOHöhe MSW: ≤ 0,38 m üSO



2,00 m

≤ 0,38 m

≤ 0,85 m

3,80 m 4,00 m

Vergleich:herkömmliche LSW versus MSWVergleich:herkömmliche LSW versus MSW



MSW

Zugkörper

Schallstrahl zum Empfänger

primärer Schall-BrennpunktGegenschall

MSW-Innenfläche:Schall-reflektierend/Schall-absorbierend

Rol

lger

äusc

h-Sc

hallq

uelle

n



Schallmessung Rheinstetten 12.-14.03.07Hochflur 584 Richtung KA

20

30

40

50

60

70

80

25 40 63 100

160

250

400

630

1000

1600

2500

4000

6300

10000

16000

Frequenz [Hz]

Sch

allp

egel

[dB

]

mit M SW v=57,6 km/hohne MSW v=62,8 km/h

~Δ 5 dB

(= MSWreflekt )



MSW Entwicklung in 4 Schritten1. schallreflektierende MSW (MSWreflekt )

(Status quo, Reduktion ≥ 5 dB)

2. schallabsorbierende MSW-Oberfläche(voraussichtliche Reduktion ≥ 7 dB)

3. aktiv schallabsorbierende MSW-Oberfläche(voraussichtliche Reduktion: ≤ 10 dB)

4. aktive schallabsorbierende MSW+ (MSW Gesamthöhe: < 20 cm; erwartete Reduktion: > 10 dB).



FiL-Rail Noise-Diffusor

Quelle: LiaporSchallabsorber

10 Gleiskörper12 Schienenschwelle13 Unterbau

14 Schiene16 Lärmschutzeinrichtung17 Hohlkörper

60 Lärmschutzwand



18 Unterteil19 Oberteil20 Befestigungslaschen21 Boden25 Schalleintrittsöffnungen

26 Außenfläche 31 Absorberanordnung33 poröse Deckschicht35 wasserundurchlässige Membran40 Schwingungsmembran

41 Seitenwand45 Resonanzabsorber46 Trennwand47 Kammer65 Aktor

Schematische Darstellung

Noise-DiffusorOption: Helmholtz-Resonatoren, Vibration-Membranen,

poröse Elemente



FiL-Rail LN BridgeSLEP-Bridge

ERS-BridgeTrack



Anlagenbestand Eisenbahnbrücken in Deutschland (Quelle DB)

8841

5240

1322

638

7174

8294

Gewölbe SpannbetonStahl StahlbetonVerbund Walzträger in Beton

Summe: 31.509



Brückenbestand und Bauweise im Netz der DB (Quelle: DB)

Summenkurvedes Brückenbestandsim Netz der DB



SLEP-Bridge

Fil-Rail LN Bridge

(Standard Low Emission Prefabricated Bridge)



Platte – SLEP-Bridge

GrundplatteL ≤ 10 m

Kragplatte

Lichtraumprofil



SLEP-Brigde Ziele• geringere Lärmemission• niedrigere Konstruktionshöhe (∆h ≤ 40 cm)• Standardisierung von Planung und Bau• modularer Aufbau• schnelle Errichtung• geringere Kosten.



ZusammenfassungKombination der Elemente • FiL-Rail ERS • FiL-Rail MSW• FiL-Rail Noise Diffusor• FiL-Rail LN-Bridge

» führt zu • Reduktion des Schienenlärms• standardisierten ökonomischen Lösungen.



FiL-

Rail

LN B

ridge

FiL-

Rail

Diffu

sor

FiL-

Rail

MSW

FiL-

Rail

ERS

ERS-

Brid

geTr

ack

SLEP

-Brid

ge

Gesamtübersicht*

FiL-

Rail

EcoT

rack

FiL-

Rail

Dete

ctio

nEW

S Tr

ansp

ort

ERS-

EcoT

rack

SchO

-Eco

Trac

k

SchO

-Diff

usor

ERS-

Diffu

sor

SchO

-MSW

ERS-

MSW

Self-

Mon

itorin

gÜb

erw

achu

ngsp

orta

lFi

L-Ra

il En

ergy

ERS-

Low W

ear

ERS-

Low

Gro

und Bo

rn V

ibra

tion



Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Folie 1 Schall: Emissionen und ImmissionenSchallquellen (Vollbahn)Folie 4SchotteroberbauFolie 6Folie 7Folie 8Folie 9Folie 10Folie 11Frequenzspektrum Folie 13Folie 14HauptzieleFolie 16Folie 17Folie 18Folie 19FF-Bauart FiL-Rail ERS Teststrecke WaghäuselFolie 21Folie 22Folie 23Folie 24Folie 25Folie 26Folie 27Folie 28Folie 29Folie 30Folie 31Folie 32Folie 33Folie 34Folie 35Folie 36Folie 37Folie 38Folie 39Folie 40Folie 41

Documents

Universität Karlsruhe Funktionsintegrierte … Dateien/10... · Schienenfahrweg. Schall: Emissionen und Immissionen Emissionsbereich Immissionsbereich Luftsc hallau sbreitu ng Körperschallausbreitung