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Maßnahmen an der Schiene zur Reduzierung der eisenbahnverkehrsbedingten Lärmemission

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

Der Schienenfahrweg ist neben dem Rad der zweite wichtige Ansatzpunkt für Maßnahmen zur Senkung des Rollgeräusches (siehe [Stat474]). Dabei reduziert nicht nur eine geeignete Infrastrukturinstandhaltung die im Rahmen von Zugfahrten entstehenden Schallemissionen. Bereits beim Bau des Schienenfahrwegs kann durch Maßnahmen in den Bereichen Schienenbefestigung und -dämpfung der spätere Lärmbelastungsgrad beeinflusst werden. Höhere Baukosten bremsen bislang jedoch die Realisierung. Unterschiedliche Kombinationen verschiedener gleisseitiger Maßnahmen sowie ergänzender Veränderungen an Radsätzen wurden im EU-Projekt "Silent Track" untersucht. Um zukünftig teure Nachbesserungen und lange Entwicklungszeiten für neue Fahrwegtypen weitestgehend zu vermeiden, widmete sich das Verbundprojekt SIMTool einer Entwicklung von Simulationstools zur Prognose des Rollgeräusches von Schienenfahrzeugen. Ein im Zeitraum zwischen 2007 und 2010 durchgeführtes Projekt namens "LZarG - Leiser Zug auf realem Gleis" betrachtet das Problem des Schienenlärms ebenfalls summativ. Verschiedene schallreduzierende Maßnahmen an Oberbau, Rad und Schiene wurden hierbei kumuliert, um eine additive Reduzierung der Dezibel-Zahl zu erreichen. [DBAG08l; FlVo08]

Schwingungsdämpfer

Durch elastische Elemente am Gleis - beispielsweise den Einsatz von Zwischenlagen - kann eine Schwingungsdämpfung des Gleises erzielt werden. Allerdings resultiert aus dem physikalischen Verhalten der Zwischenlagen ein Zielkonflikt. Während harte Zwischenlagen zu einer Senkung des Luftschallpegels führen, lässt sich durch den Einbau weicher Zwischenlagen der Körperschall und gleichzeitig die Beanspruchung des Gleises sowie die Riffelbildung reduzieren [Sieg99, S. 11; KnKl02, S. 49]. Eine weitere Bauform in dieser Maßnahmenkategorie sind dynamische Schwingungsdämpfer, die an beiden Seiten des Schienenstegs befestigt werden. Sie bestehen aus Elastomer und Stahl und können den von der Schiene abgestrahlten Lärm in Abhängigkeit von der Schienenbauform im Bestfall um 5 bis 7 Dezibel reduzieren. Neue Systeme sind sowohl für die Neuverlegung als auch für die Nachrüstung von Schienensträngen geeignet [EI06]. Aktuell werden auf der Rheintalstrecke Schienenstegdämpfer eingesetzt. Sie sollen dort eine Reduzierung des Lärmpegels um 1,5 bis 4 Dezibel(A) bewirken. [EI09]

Elbtalbahn_Kurort_Rathen_Schienenstegdaempfer_norbert_kaiser_cc_by-sa.jpgAbb. 1: Schienenstegdämpfer [Norbert Kaiser unter CC BY-SA-3.0-Lizenz]
Schotteroberbau-Verschäumung

Eine neuartige Form zur Lärmreduzierung am konventionellen Oberbau stellt die Verklebungstechnik dar. Hierbei wird der Schotteroberbau mit Polyurethanschaum verklebt. Dies führt zu einer Senkung des Luftschalls um 4 Dezibel(A). Die Körperschallabstrahlung wird um bis zu 40 Prozent reduziert. Das System ist zurzeit auf der Referenzstrecke Hamburg - Hannover in Uelzen im Einsatz. [FrPa10]

Schienenbefestigung

Eine weitere Möglichkeit zur Geräuschreduzierung ist der Übergang von der derzeit üblichen diskontinuierlichen Schienenlagerung (Schwellen) auf eine kontinuierliche Lagerung. Eine im Hochgeschwindigkeitsverkehr getestete Variante, bei der gleichzeitig Schienenfuß und -steg mit Gummi ummantelt werden, weist ein Reduktionspotenzial bei der Schallabstrahlung von 5 Dezibel(A) auf. Der Mehraufwand bringt allerdings erhebliche Zusatzkosten mit sich [Sieg99, S. 48]. In diesen Mehrkosten sieht Hecht einen entscheidenden Grund für fehlende entsprechende Aktivitäten. Demnach kümmert sich die Schienen herstellende Industrie nicht ausreichend um geeignete Lärmminderungskonzepte, weil nicht davon ausgegangen wird, dass dieses Produkt letztendlich nachgefragt wird. Auf der Nachfrageseite wird das gemäß Hecht sogar öffentlich bestätigt: "Sie können sich auch nicht vorstellen, jemals leise Schienen einzubauen" [Hech02, S. 34]. Im Rahmen des BMBF-Projekts "Leiser Verkehr: Entwicklung einer lärmarmen kontinuierlichen Schienenlagerung für den Fernverkehr (LKSF)" wurde eine entsprechende Lagerung für Feste Fahrbahnen von Eisenbahnen mit dem Ziel entwickelt, die Schallemissionen um 3 bis 6 Dezibel(A) zu reduzieren [BMBF03b, S. 22 f.]. Im EU-Projekt HIPERTRACK, welches das Ziel hatte, ein innovatives Hochgeschwindigkeitsschienensystem (High Performance Railway Track) zu konzipieren, wurde unter anderem eine neu entwickelte kontinuierliche Schienenlagerung (CRS) erprobt. Die Messungen ergaben eine Lärmreduktion um 2 Dezibel(A) [Zeid05].

Fallbeispiel U-Bahn Berlin

Anlässlich von Sanierungsarbeiten an einem Hochbahn-Viadukt der Berliner U-Bahn-Linie 1 wurde eine neue Oberbauform getestet, deren hochelastische Schienenbefestigung unter anderem zu einer deutlichen Geräuschemissionssenkung führen sollte. Probeweise wurden zwei verschiedene Systeme eingebaut: die so genannte "Flüsterschiene" S 49 mit Teflonbeschichtung sowie das "Delta-Lager". In beiden Fällen soll eine Gummilagerung der Schiene die Übertragung von betriebsbedingten Schwingungen auf die Brückenkonstruktion verringern. Die Ergebnisse der Testphase zeigten, dass auf diese Weise der mittlere maximale Schalldruckpegel um etwa 8 Dezibel(A) abgesenkt werden konnte. Aus Gründen der besseren Instandhaltung deutet sich eine Bevorzugung des Systems "Delta-Lagerung" an [Nahv04b; KuWe02].
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
[BMBF03b] Frenzel , Jürgen, Isensee, Steffen, Dipl.-Ing. Lärmforschung im Forschungsprogramm Mobilität und Verkehr - Leiser Verkehr, Bonn, 2003/06
[DBAG08l] o. A. Forschungsprojekt für eine leise Bahn gestartet, Berlin, 2008/03/25
[EI06] o.A. Dynamische Schienendämpfung, veröffentlicht in Der Eisenbahningenieur, Ausgabe/Auflage 08, 2006/08, ISBN/ISSN 0013-2810
[EI09] o. A. Einbau von Schienenstegdämpfern, veröffentlicht in Eisenbahn-Ingenieur, Ausgabe/Auflage 09/10, DVV Media Group GmbH / Hamburg, 2009/10, ISBN/ISSN 0013-2810
[FlVo08] Fleckenstein, Martina, Vogt, Constantin Schienenverkehrslärm halbieren - das Ziel der Deutschen Bahn, veröffentlicht in Eisenbahntechnische Rundschau, Ausgabe/Auflage 12/08, DVV Media Group GmbH / Hamburg , 2008/12, ISBN/ISSN 0013-2845
[FrPa10] Frenzel, Jörg, Puppe, Matthias, Hecht, Markus, Gramowski, Christoph Verschäumter Schotteroberbau - Erfahrungen der Praxiserprobung, veröffentlicht in Eisenbahn-Ingenieur, Ausgabe/Auflage 03/10, DVV Media Group GmbH / Hamburg , 2010/03, ISBN/ISSN 0013-2810
[Hech02] Hecht, Markus, Prof. Dr.-Ing. Lärm durch Schienenverkehr, veröffentlicht in VCD Tagungsband - Anforderungen an eine neue Verkehrslärmgesetzgebung, 2002
[KnKl02] Klimpel, Thomas, Dipl.-Ing., Knothe, Klaus, Prof. Dr.-Ing. Schienenlärm: Ergebnisse aus deutschen und europäischen Forschungsvorhaben, veröffentlicht in Zeitschrift für Lärmbekämpfung, Ausgabe/Auflage 49, Springer-Verlag Heidelberg , 2002/03
[KuWe02] Uwe Kutscher, , Klaus Wette Einbau einer "Festen Fahrbahn" auf den Hochbahnviadukten der Berliner U-Bahn, veröffentlicht in Eisenbahn Ingenieur, Tetzlaff Verlag GmbH & Co. KG, 2002/04, ISBN/ISSN 0013-2810
[Nahv04b] o. A. Die "Flüsterschiene", veröffentlicht in Nahverkehrspraxis, Fachverlag Dr. H. Arnold GmbH, Dortmund, 2004/06, ISBN/ISSN 0342-9849
[Sieg99] Siegmann, Jürgen, Prof. Dr.-Ing. habil. Was kann der Fahrweg der Bahn zur Lärmreduktion beitragen?, veröffentlicht in Eisenbahningenieur, Ausgabe/Auflage 3, Tetzlaff Verlag GmbH & Co. KG, 1999, ISBN/ISSN 0013-2810
[Zeid05] Zeidler-Finsel, Amke HIPERTRACK reduziert Lärm- und Vibrations-Emissionen für Hochgeschwindigkeits-Schienennetze, 2005/02/22
Weiterführende Literatur
[OoHo03] Kimmo Oostermeijer,, Herman van den Horst,, Bert Paanakker Geräuscharme Stahlbrücken, veröffentlicht in Eisenbahn Ingenieur, Tetzlaff Verlag GmbH Co. KG, Hamburg, 2003/04, ISBN/ISSN 0013-2810
[KrWi05] Dipl.-Ing. Günter Witte, Krüger, Friedrich, Dr.-Ing. Unterschiede im akustischen Verhalten von Schwellenarten, veröffentlicht in Der Nahverkehr, Ausgabe/Auflage 5, 2005, ISBN/ISSN 0722-8287
[Stat474] Wiemers, Marc, Dipl.-Ing. Schätzung der Bauteilrelevanz bezüglich der Luftschallabstrahlung bei der Vorbeifahrt eines Güterwagens, 2005
Glossar
Hochgeschwindigkeitsverkehr Als Hochgeschwindigkeitsverkehr (HGV) werden Zugfahrten von Trieb[wagen]zügen (sog. Hochgeschwindigkeitszüge) bzw. dafür geeigneten lokbespannten Zügen mit mehr als 200 km/h Spitzengeschwindigkeit auf extra dafür [um]gebauten HGV-Strecken bezeichnet.
BMBF Bundesministerium für Bildung und Forschung
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.
Feste Fahrbahn Unter dem Begriff Feste Fahrbahnwird im allgemeinen ein Oberbau von Schienenfahrwegen verstanden, bei dem der herkömmliche Schotter durch ein anderes Material (insbesondere Beton oder Asphalt) ersetzt wird, welches im Gegensatz zum Schotter nur geringe Verformungen aufweist. Die geforderte Elastizität wird bei der FF durch Verwendung von elastischen Materialien zwischen Schiene und Schwelle und/oder unter der Schwelle (so genannte Zwischenlagen) erreicht.
Instandhaltung Im Kontext des Erhaltungsmanagements bezeichnen die Begiffe "Instandhaltung" und "bauliche Unterhaltung" bauliche Maßnahmen kleineren Umfangs zur Substanzerhaltung von Verkehrsflächen, die mit geringem Aufwand in der Regel sofort nach Auftreten eines örtlich begrenzten Schadens ausgeführt werden.

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

https://www.forschungsinformationssystem.de/?49401

Gedruckt am Donnerstag, 24. September 2020 11:21:05