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Universitätsprofessor Dr.-Ing. Eberhard HohneckerLeiter des Lehrstuhls / der Abteilung Eisenbahnwesen 1832 - 2007
175 Jahre EisenbahnwesenUniversität Karlsruhe
eisenbahn@ise.kit.eduhttp://eisenbahn.ise.kit.edu
FunktionsintegrierteFunktionsintegrierte SchallschutzmaßnahmenSchallschutzmaßnahmen
amamSchienenfahrwegSchienenfahrweg
Schall: Emissionen und Immissionen
EmissionsbereichImmissionsbereich
Luftschall
ausbreitu
ng
Körperschallausbreitung
Primärer Luftschall
Sekundärer Luftschall
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175 Jahre EisenbahnwesenUniversität Karlsruhe
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
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175 Jahre EisenbahnwesenUniversität Karlsruhe
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175 Jahre EisenbahnwesenUniversität Karlsruhe
Schotteroberbau
Schall 03:Holzschwelle versus Spannbetonschwelle + 2 dB
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Feste Fahrbahn
Schall 03: FF + 5 dB
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175 Jahre EisenbahnwesenUniversität Karlsruhe
±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
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175 Jahre EisenbahnwesenUniversität Karlsruhe
DB-Schienennetz36 000 km
Lärmkarte
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175 Jahre EisenbahnwesenUniversität Karlsruhe
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
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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
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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
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Zusc
hlag
Abs
chla
g
Bereich erhöhter Empfindlichkeit
physikalischer (unbewerteter) Pegel
Luftschall-Bewertungskurven physiologischer vs. physikalischer Schallpegel
A-Bewertungskurve
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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.
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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
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175 Jahre EisenbahnwesenUniversität Karlsruhe
FiL-Rail ERS(Embbeded Rail System)
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FiL-Rail ERS vorgefertigtes Gleissystem Gitterträger
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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
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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
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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)
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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
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2,00 m
3,80 m 4,00 m
Höheherkömmliche Lärmschutzwand: 2 m üSO
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≤ 0,38 m
≤ 0,85 m
4,00 m
Höhe MSW: ≤ 0,38 m üSOHöhe MSW: ≤ 0,38 m üSO
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2,00 m
≤ 0,38 m
≤ 0,85 m
3,80 m 4,00 m
Vergleich:herkömmliche LSW versus MSWVergleich:herkömmliche LSW versus MSW
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MSW
Zugkörper
Schallstrahl zum Empfänger
primärer Schall-BrennpunktGegenschall
MSW-Innenfläche:Schall-reflektierend/Schall-absorbierend
Rol
lger
äusc
h-Sc
hallq
uelle
n
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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 )
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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).
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FiL-Rail Noise-Diffusor
Quelle: LiaporSchallabsorber
10 Gleiskörper12 Schienenschwelle13 Unterbau
14 Schiene16 Lärmschutzeinrichtung17 Hohlkörper
60 Lärmschutzwand
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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
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FiL-Rail LN BridgeSLEP-Bridge
ERS-BridgeTrack
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Anlagenbestand Eisenbahnbrücken in Deutschland (Quelle DB)
8841
5240
1322
638
7174
8294
Gewölbe SpannbetonStahl StahlbetonVerbund Walzträger in Beton
Summe: 31.509
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Brückenbestand und Bauweise im Netz der DB (Quelle: DB)
Summenkurvedes Brückenbestandsim Netz der DB
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SLEP-Bridge
Fil-Rail LN Bridge
(Standard Low Emission Prefabricated Bridge)
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Platte – SLEP-Bridge
GrundplatteL ≤ 10 m
Kragplatte
Lichtraumprofil
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SLEP-Brigde Ziele• geringere Lärmemission• niedrigere Konstruktionshöhe (∆h ≤ 40 cm)• Standardisierung von Planung und Bau• modularer Aufbau• schnelle Errichtung• geringere Kosten.
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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.
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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
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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