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Lärmminderung bei Schienenfahrzeugen durch Maßnahmen am Rad

Erstellt am: 27.06.2003 | Stand des Wissens: 01.11.2018
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TU Dresden, Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik, Prof. Dr.-Ing. Regine Gerike

Als Ansatzpunkt für Maßnahmen zur Schallemissionsminderung am Fahrzeug stellt das Rad eine wichtige Größe dar (Stat474). Insbesondere können zwei Strategien der Lärmbekämpfung identifiziert werden:
  • Reduktion der Schallabstrahlungen des Rades durch geeignete Dämpfer
  • Veränderungen der Radform (schalloptimierte Räder)

Radschallabsorber
 
Ein rollendes Rad wird durch ständige elastische Verformung zu Eigenschwingungen angeregt, die Schallabstrahlungen zur Folge haben. So genannte Radabsorber dämpfen diese Eigenschwingungen. In verschiedenen Studien konnten Schallpegelsenkungen im Bereich von 4 bis 8 Dezibel(A) ermittelt werden. [HeRu00, S. 13; Veng99, S. 341] Bei den Versuchen im Rahmen des Projekts "Low Noise Train" konnten, bei gleichzeitiger Anwendung der K-Sohle, mit Radschallabsorbern Pegelreduktionen von lediglich unter 2 Dezibel erzielt werden. [BaPr09, S. 622]

Radabsorber bestehen aus Stapeln von festen, schweren Metallplatten, welche durch elastische, leichte Elastomerschichten voneinander getrennt werden. Abbildung 1 zeigt beispielhaft Radschallabsorber der Firma "Schrey und Veit". Das Grundprinzip ist die Umwandlung von Schwingungsenergie in Wärmeenergie, deren Resultat eine Dämpfung des Rades darstellt. Besonders das Kurvenquietschen kann durch optimal eingestellte Radabsorber deutlich verringert werden. Negative Auswirkungen ergeben sich aus der ungefederten Radsatzmasse, welche sich unter Verwendung von Radabsorbern um etwa 20 Prozent erhöht.
Radschallabsorber.jpgAbb. 1: Rad BA 308 ausgerüstet mit Radschallabsorbernd des Typs Vicon-Rasa [TU Berlin, Fachgebiet Schienenfahrwege und Bahnbetrieb]

Bei Wagen mit Klotzbremsen sind Radabsorber nur bedingt einsetzbar. Die im Rahmen von Bremsvorgängen hervorgerufene Raderwärmung kann das Absorptionsmaterial beschädigen. [HeRu00, S. 13] Für den Einsatz zusammen mit sogenannten Komposit-Bremssohlen wurden daher besondere Schallabsorber entwickelt, die mit einer zusätzlichen, temperaturbeständigen Isolierung ausgestattet sind [VeVe07].

Radform

Reisezug- und Güterwagen sind mit bis zu acht Rädern ausgestattet. Durch den Rad-Schiene-Kontakt zu Schall abstrahlenden Schwingungen angeregt, stellen sie eine große Geräuschemissionsfläche dar. Angesichts der Tatsache, dass sich die Anzahl der Räder zumeist nicht reduzieren lässt - beispielsweise wegen der begrenzten Radsatzlast - sind geräuscharme Radformen ein wichtiges Forschungsfeld [ScBe03, S. 42]. Bereits Anfang der 1990er Jahre konnte durch Radformoptimierung ein Potenzial zur Lärmsenkung von 6 Dezibel(A) identifiziert werden. Die Entwicklungen konzentrierte sich dabei jedoch zunächst auf Räder von Reisezugwagen [HeRu00, S. 17]
Im Rahmen des EU-Projekts "Silent Freight" wurden darüber hinaus verschiedene Gestaltungsoptionen für Räder von Güterwagen untersucht [RaVi04, S. 479 f.]. Allerdings ist die schalltechnisch optimierte Form der Räder meist konträr zu der Form, die nach Betriebsfestigkeit erforderlich ist. Klotzgebremste Räder erfordern zum Beispiel einen elastisch ausgebildeten Radscheibenverlauf, hingegen schalltechnisch optimierte Räder gerade Radscheibenformen. [FeMu11, S. 50]
Ansprechpartner
TU Dresden, Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik, Prof. Dr.-Ing. Regine Gerike
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Schallvermeidung im Schienenverkehr (Stand des Wissens: 01.11.2018)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?312910
Literatur
[BaPr09] Barth, Markus, Dipl.-Ing., Presle, Gerard, Dr. Projekt Low Noise Train - Ergebnisse und Ausblick, veröffentlicht in ETR, Ausgabe/Auflage 11/2009, DVV Media Group GmbH / Hamburg, 2009/11, ISBN/ISSN 0013-2845
[FeMu11] Fehndrich, M., Murawa, F. Dämpfung der Laufgeräusche bei Eisenbahnrädern , veröffentlicht in EI - der Eisenbahningenieur, Ausgabe/Auflage 10, DVV Media Group GmbH | Hamburg, 2011/10, ISBN/ISSN 0013-2810
[HeRu00] Henninge, K., Dipl.-Ing., Dobeschinsky, Harry, Dr.-Ing., Heimerl, Gerhard, em. Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h., Rückert, Ulrich, Dipl.-Ing. Wirtschaftliche Beurteilung von LNT-Schallschutzkombinationsmaßnahmen an Fahrzeug und Fahrweg für das Netz der DB AG, 2000
[RaVi04] Raison, Dipl.-Ing. Jaques , Viet, Dipl.-Ing. Jean-Jaques , Müller, Dipl.-Ing. Roland Die Paarung Rad/Verbundstoffbremse - Reduzierung des Rollgeräusches, veröffentlicht in ZEVrail Glasers Annalen, Ausgabe/Auflage 10, Georg Siemens Verlag, 2004, ISBN/ISSN 1618-8330
[ScBe03] Beier, Manfred, Dr. rer. nat., Grütz, Hans-Peter, Dipl.-Ing., Jäger, Klaus, Dipl.-Ing., Kock, Gerdy, Dipl.-Ing., Onnich, Johannes, Dipl.-Ing., Schulte-Werning, Burkhard, Dr.-Ing., Strube, Roger, Dipl.-Ing. Auf dem Weg zur leisen Bahn: Das DB-Innovationsprogramm zur Lärmminderung im Schienenverkehr, veröffentlicht in Eisenbahntechnische Rundschau, Ausgabe/Auflage 1/2, 2003, ISBN/ISSN 0013-2845
[Veng99] Venghaus, Helmut, Dipl.-Phys. Lärmminderung an schienengebundenen Fahrzeugen durch Einsatz von Radabsorbern, veröffentlicht in Verkehr und Technik, Ausgabe/Auflage 8, Erich Schmidt Verlag GmbH & CO Genthiner Strasse 30G 10785 Berlin, 1999, ISBN/ISSN 0340-4536
[VeVe07] Veit, Günther, Venghaus, Helmut Radschallabsorber für Güterwagen, veröffentlicht in Eisenbahningenieur, Ausgabe/Auflage 03/2007, DVV Media Group GmbH, Hamburg , 2007/03, ISBN/ISSN 0013-2810
Weiterführende Literatur
[DePi06] Demilly, Francois, Pignerol, Christian Reducing Wheelset Noise Levels On Modern Trains, veröffentlicht in IRJ International Railway Journal, Headley Brothers Ltd, Kent, 2006/04, ISBN/ISSN 0744-5326
[Stat474] Wiemers, Marc, Dipl.-Ing. Schätzung der Bauteilrelevanz bezüglich der Luftschallabstrahlung bei der Vorbeifahrt eines Güterwagens, 2005
Glossar
Radsatzlast Die Radsatzlast (auch Achslast) beschreibt den Anteil der Fahrzeuggesamtmasse in Tonnen, der vom Fahrzeug über eine Achse auf den Schienenfahrweg aufgebracht wird.
Klotzbremse Die Klotzbremse ist aufgrund ihres einfachen Aufbaus und ihrer Wirtschaftlichkeit die am häufigsten verwendete Reibungsbremse bei Eisenbahnwagen im Schienengüterverkehr. Als Reibfläche wird die Radlauffläche genutzt. Die Sohle des Bremsklotzes besteht dabei entweder aus Grauguss oder moderneren Verbundstoffen (K- oder LL-Sohle).
dB(A) Messgröße des A-bewerteten Schalldruckpegels zur Bestimmung von Geräuschpegeln. Die dB-Skala ist logarithmisch aufgebaut, d. h. eine Verdoppelung der Lärmintensität führt zu einer Erhöhung um 3 dB. Das menschliche Ohr empfindet eine Erhöhung um 10 dB als Verdoppelung der Lautstärke. Hierzu ist eine Schallintensitätsverzehnfachung erforderlich. Der Zusatz "(A)" gibt an, dass dem betreffenden Messergebnis die standardisierte A-Berwertungskurve zugrunde liegt. Sie berücksichtigt einen nichtlinearen frequenz- und pegelabhängigen Zusammenhang zwischen subjektiv wahrgenommenem Läutstärkepegel und vorliegendem Schalldruckpegel. So empfindet das menschliche Gehör bspw. mittlere Frequenzen im Vergleich zu niedrigen Frequenzgängen als wesentlich lauter, weshalb die Einheit dB(A) entsprechende Tonhöhen stärker gewichtet. Ein gesundes Ohr kann bereits einen Schalldruck von 0 dB (A) wahrnehmen (Hörschwelle), bei Werten über 120 dB (A) wird die Geräuschbelastung unerträglich laut (Schmerzgrenze). Eine Langzeiteinwirkung von über 85 dB(A) zieht u. U. dauerhafte Gehörschäden nach sich.
Komposit-Bremssohle
Die Komposit-Bremssohle (K-Sohle) ist eine Verbundstoff-Bremssohle und der zentrale Bestandteil der bei Eisenbahngüterwagen verwendeten Klotzbremse. Sie ist im Vergleich zur technologisch veralteten Grauguss-Bremssohle deutlich leiser und stellt eine Alternative zur vergleichbaren LL-Bremssohle (LL-Sohle) dar.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?49349

Gedruckt am Dienstag, 26. Januar 2021 04:06:00