| 1. Begriffe und
Problemstellung Die vielfältigen Anforderungen an ein Schienen-Auflager - also der Verbindungsstelle von Schwelle und Schiene - und des übrigen Fahrbahnaufbaus im komplexen Schwingungssystem Rad/Schiene werden seit über 30 Jahren intensiv erforscht. Für die unabgefederte Achsfahrmasse wie das Rad gibt es schon verschiedene technische Lösungen (z.B. luftgefederte Drehgestelle, Laufräder mit Gummieinlagen,..). Für den Fahrbahnaufbau (Untergrund, Schotter, Schwellen, Schiene) wird seit über 150 Jahren das Prinzip der periodischen Stützpunktlagerung genutzt. Hierbei muß vom Auflager die real wirksame Stützpunktlast und die sich in Abhängigkeit zur Geschwindigkeit erhöhende dynamische Belastung aufgenommen und abgetragen werden. Im Idealfall sollte die Schienenlagerung vergleichbar der eines elastisch gelagerten Balkens erfolgen. Nur so können die Stützpunktkräfte reduziert und die unterschiedlichen Steifigkeiten im Stützpunktfeld ausgeglichen werden. Da so gerade für Instandhaltungsarbeiten und eine Korrektur der Gleislage die Zugänglichkeit von Fahrbahnaufbau, Auflager und Schiene gewährleistet ist hat sich dieses Prinzip bewährt - eine Anforderung, welche besonders von Gleisbauern gestellt wird und unmittelbar einleuchtet. Die Nachteile dieses Prinzips der Schienenlagerung werden erst deutlich, wenn an diese starre Konstruktion nicht nur mechanische Sicherheitsanforderungen gestellt werden. Die heutigen Anforderungen hinsichtlich Wirtschaftlichkeit, Unterhaltung von Fahrbahnaufbau und Fahrzeugen sowie verschärfte Immissionsschutzforderungen bei gleichzeitig erhöhten Belastungen durch die mehr als verdoppelten Geschwindigkeiten können mit dieser klassischen Konstruktion nämlich nicht mehr erfüllt werden. Die starre Lagerung der Schiene ist den Belastungen aus der dynamischen Schwingungsanregung nicht mehr gewachsen. Mit den hier vorgestellten hochelastischen Schienenauflagern können bei Beibehaltung der klassischen Schienenbefestigung auf Schwellen die unerwünschten Einflüsse der Stützpunktlagerung im Schwingungssystem Rad/Schiene weitestgehend begrenzt und somit Luftschall aber auch Erschütterungen am Ort der Entstehung deutlich gedämpft werden. Auf die besonderen Vorteile dieser Konstruktion - auch gegenüber anderen elastischen Lagerungen - wird in Abschnitt 2 eingegangen. 1.1 Was ist Schienenlärm und welche Auswirkungen bestehen? Mit dem Begriff "Lärm" verbindet man gemeinhin als unangenehm empfundene Geräusche. Diese Empfindungen sind jedoch sehr subjektiv: So sind die Besucher eines Rock-Konzertes durchaus bereit, Eintrittsgeld zu bezahlen, Anwohner dagegen fühlen sich von der Veranstaltung gestört. Verkehrs- oder Schienenlärm dagegen wird von jedem als Belästigung empfunden, zumal wenn dieser laufend bzw. periodisch und sogar in den Nachtstunden auftritt und an ungestörten Schlaf nicht mehr zu denken ist. Bei Messungen von Schallpegeln werden die Druckschwankungen der Luft, welche von der Schallquelle erzeugt werden, ausgewertet. Die international einheitliche Einheit für Schalldruckpegel ist dB(A). Die Meßskala reicht von 0 dB(A) (gerade noch hörbar) bis zu 130 db(A) (Schmerzgrenze). Beispiele: Radio oder Fernseher bei Zimmerlautstärke: ca. 60 dB(A) fahrender Güterzug in 25 Meter Abstand: ca. 90 dB(A) Preßlufthammer: 100 dB(A) und mehr Da jedoch im Schienenverkehr die Schallimmissionen mit Unterbrechungen auftreten wird für Genehmigungsverfahren der sog. Beurteilungspegel - welcher auch die Anzahl und die Dauer der Schallereignisse in einem Zeitraum berücksichtigt - zugrundegelegt. Grenzwerte: Seit 1989 gelten für reine Wohngebiete ohne andere Lärmquellen folgende Grenzwerte: Autoverkehr: 59 dB(A) am Tage 49 dB(A) nachts Schienenverkehr 64 dB(A) am Tage 54 dB(A) nachts 1.2 Wie und wo entsteht Schienenlärm? Schienenlärm ist ein sehr komplexes Problem, das viele Ursachen besitzt, wie
Von den mechanischen Schwingungen, Erschütterungen und dem Rollgeräusch des vorbeifahrenden Zuges werden die einzelnen Bestandteile der Fahrbahn aber auch angrenzende Gebäude oder Brückenbauwerke zum Mitschwingen angeregt. Der hierdurch "sekundär" (also indirekt) angeregte Luftschall wird gemeinhin als Sekundärschall bezeichnet. Auf diese Weise werden selbst Schallschutzfenster unwirksam. Schienenlärm ist offensichtlich eine
Summe vieler Schallquellen: Es wird daher ein breites
Frequenzspektrum zwischen 0 - 250 Hz berührt. Durch das
Resonanzverhalten der Schienenfahrbahn oder der
angrenzenden Gebäude wurden atypische Pegelspitzen um
25, 65 und 80 Hz gemessen. |
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