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T. Maly, N. Ostermann, F. Biebl, H. Hoislbauer, M. Gunacker, V. Djurdjev:
"Bewertung des akustischen Einflusses von Gleisbögen für die Erstellung von Lärmkarten";
Bericht für Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie; 2015; 312 S.

Das von Schienenfahrzeugen in engen Gleisbögen erzeugte tonale oder/und breitbandig hochfrequente Kurvengeräusch stellt für die betroffenen Anrainer eine besondere Lärmbelästigung dar. In vorliegendem Projekt wurden daher Kurvengeräusche im Hinblick auf potentielle Einflussparameter und auf die Prognose der Erhöhungen von Schalldruckpegel untersucht.
Im Detail wurden durch infrastrukturseitige Messungen Schallemissionen und Schienenbeschleunigungen an repräsentativen Gleisbögen mit unterschiedlichen Radien und zum Teil mit aktiver Schienenkopfkonditionierung erfasst. Zur Auswertung der großen Anzahl an Vorbeifahrten (14213 Züge) wurde ein Algorithmus zur automatisierten Erkennung von auffälligen Geräuschkomponenten, welche durch Spurkranzanlauf (breitbandiges Kurvenkreischen) oder durch lateralen Slip-Stick-Effekt (tonales Kurvenquietschen) hervorgerufen werden, entwickelt. Darauf aufbauend wurden Einflussparameter wie Bogenradius, Geschwindigkeit und Zugkategorie näher untersucht. Auch wurden der Entstehungsort (Bogeninnen- oder -außenseite) anhand erfasster Schienenbeschleunigungen abgeschätzt, sowie zur Lokalisation innerhalb des Zugverbands ausgewählte Züge achsbezogen ausgewertet. Für eine emissionsgerechte Prognose wurden zudem frequenzabhängige Korrekturfaktoren ermittelt und exemplarische Simulationen durchgeführt.
Die Untersuchungen konnten die erwartete Zunahme sowohl von tonalen wie auch von breitbandig hochfrequenten Erhöhungen in den Emissionen mit sinkendem Bogenradius bestätigten, während sich eine Erhöhung der Häufigkeiten von Auffälligkeiten durch größere Achsabstände unterschiedlicher Zugkategorien nicht zeigte. Die Reduktion der Emissionen bei Regen konnten anhand der Daten belegt werden, wobei sich der Effekt mit zunehmender Schienentemperatur verringerte. Die Wirkung von Schienenkopfkonditionieranlagen wurde als Folge von Problemen bei der Mittelaufbringung für verschiedene Szenarien auf theoretischem Weg abgeschätzt.
Bei den erfassten Zügen traten tonale Auffälligkeiten bei höheren Fahrgeschwindigkeiten zumeist an der Bogeninnenseite auf, während für breitbandige Auffälligkeiten kein eindeutiges Verhalten abgeleitet werden konnte. Innerhalb des Zugverbands bestand hingegen eine Abhängigkeit der jeweiligen Zugkategorie. Beispielsweise konnten breitbandige Auffälligkeiten der Kategorie S4020 überwiegend im Bereich der Triebwagen und tonale Komponenten vermehrt im Bereich der Zwischenwagen beobachtet werden.
Des Weiteren wurden Korrekturfaktoren für akustisch unauffällige und akustisch auffällige Ereignisse gegenüber ONR 305011 aus den gemessenen längenbezogenen Schallleistungspegeln abgeleitet. Es hat sich gezeigt, dass die Korrekturfaktoren in einem ähnlichen Bereich liegen, wie diejenigen aus der Literatur (0 bis 8 dB), allerdings größere Streuungen aufweisen. Für Bogenradien über 300 m liegen sie unterhalb des Wertes von CNOSSOS, bei Güterzügen für die VzG-Geschwindigkeiten (zulässige Streckenhöchstgeschwindigkeit) sogar deutlich. Die ermittelten Korrekturfaktoren wurden in einem standardisierten Schallausbreitungsberechnungsverfahren implementiert und Beispielberechnungen in Form von Raster- bzw. Differenzlärmkarten durchgeführt.

For the residents exposed to railway noise, tonal and/or high frequency broadband noise emitted by railway vehicles in tight curves is crucial for noise annoyance. For this reason the following project investigated the noise emissions at track curves, its influencing parameters and the increase of the pass-by noise levels compared to the straight track.
With the use of in-situ measurements of the noise emissions and acceleration levels were carried out at representative track curves with different radius and with partially activated rail head lubrication. To analyse the vast amount of data (14213 trains), an algorithm for automatic detection of the characteristic sound components, which are generated by flange contact with the rail head (broadband flanging noise) or lateral stick-slip effect (tonal squeal noise), was developed. This information was used to evaluate the influence of specific parameters like the curve radius, the train speed and train category. Furthermore, the location (inner or outer rail of the track curve) was estimated by using the data of the acceleration signals from both rails and for the localisation within the train, selected trains where analysed on an axle level. In order to enhance the accuracy of noise mapping models frequency depended correction factors were derived and exemplary sound propagations were simulated with these factors.
As expected, the increase of tonal curve squeal and broadband flanging noise with decreasing curve radius can be confirmed. The increase of these effects with higher boogie wheelbases of different train categories however could not. The measured data showed the positive effect of rain on the likelihood of tonal and broadband noise, with a reduced effect for higher rail temperatures. Due to some problems of the application of lubricant the effect of a top of the rail friction modification system was estimated theoretically for different scenarios.
For the measured trains, tonal noise was mostly located at the inner rail of the track curve, whereas the occurrence of broadband noise could not be linked to a specific location. Within the train set the occurrence of this specific curve noise was highly dependent to the train type. For example, broadband noise occurred on trains of the category S4020 was located mainly at the area of the power unit, whereas tonal noise was mainly in the area of the centre units.
In addition, correction factors for the pass-by noise level at track curves with and without tonal and broadband noise were calculated from length related sound power levels which can be opposed to the values of the ONR 305011. It could be shown that these factors are of similar magnitudes as described in the literature (0 to 8 dB), however with greater variance. For curve radii greater than 300 m all factors are lower than the values of CNOSSOS. In the case of freight trains the factors with respect to the VzG-velocity (permissible maximum velocity of the track) are significantly lower. The correction factors were implemented in standardized sound propagation software and sample noise maps were produced.

Kurvenkreischen, Kurvenquietschen, Lärmprognose