Was wird unter dem Begriff der Schienenrauheit verstanden, warum ist sie für die Schallemissionen von Bedeutung und wie beeinflussen Radrauheiten diese Bedeutung?
Schienenrauheit bezeichnet die mikroskopischen Unebenheiten auf der Oberfläche der Schiene, die durch Verschleiß, Korrosion oder ungleichmäßigen Abrieb entstehen.
Diese Unebenheiten bilden gemeinsam mit der Radrauheit die zentrale Anregungsgröße (effektive Gesamtrauheit, energetische Summe) für die Schwingungsanregung und das daraus resultierende Rollgeräusch.
Wie hoch ist das Minderungspotential der Schallemissionen von Güterzügen durch die Umrüstung von Grauguß-Bremssohlen auf leise Bremssohlen in etwa?
Es wird eine A-Bewertete Rollgräuschminderung von bis zu ~8–10 dB erreicht. (10dB entsprechen einer subjektiven Halbierung der Lautstärke)
Da sich die Schallemissionen energetisch addieren, wird das volle Minderungspotenzial erst bei sehr hohen Umrüstungsgraden auf der Strecke spürbar (Fluch der Akustik).
Wie ist Straßenverkehrslärm definiert?
Lärm von Fahrzeugen auf öffentlichen Straßen (bei sachgemäßem Betrieb)
Zählen Sie drei Beispiele von Schallemissionen auf, die zwar Fahrzeugen zugeordnet werden können, jedoch nicht zum Straßenverkehrslärm gehören.
Geräusche von Fahrzeugen auf privatem Gelände
Geräusche von Fahrzeugen auf Betriebsgeländen
Lautes Hupen
Erklären Sie den Unterschied zwischen aktiven und passiven Lärmschutzmaßnahmen und nennen sie jeweils zwei Elemente!
Aktiver Lärmschutz = Maßnahmen am/ in der Nähe des Emissionsortes
Lärmschutzwände
Lärmschutzwälle
Unterschottermatten
Passiver Lärmschutz = Maßnahmen am Immissionsort
Lärmschutzfenster
Lärmschutzgründen
Lärmschutzfassaden
Welche vier Schallquellen an motorisierten Fahrzeugen können unterschieden werden?
Strömungsgeräusch
Motorengeräusch
Rollgeräusch
Auspuffgeräusch
Was ist die Cross-over Geschwindigkeit und in welchem Geschwindigkeitsbereich liegt diese bei modernen LKWs und PKWs (konstante Fahrgeschwindigkeit)?
Crossover-Geschwindigkeit = Grenze bei der das Rollgeräusch dem Motorengeräusch überwiegt
Moderner PKW: 15-25km/h
Moderner LKW: 30-35km/h
Erklären Sie Zielkonflikte bei der Reifenentwicklung von KFZ.
Mehrere Ziele sollen gleichzeitig verfolgt werden doch die Verbesserung eines Zieles führt oft zu einer Verschlechterung eines anderen Zieles.
4 Entwicklungsziele der Reifenentwicklung:
Geringer Verschleiß
Geringe Geräusche
Geringes Aquaplanning/ guter Nassgriff
Hoher Komfort
Konkretes Beispiel eines Zielkonflikts in Bezug auf das Rollgeräusch:
Die Verringerung des Voids um 1% ergibt eine Verbesserung des Vorbeifahrgeräuschs um 2,5%. Dies führt wiederum zu einer Verschlechterung des Aquaplannings lateral um 4%.
Erklären Sie, warum eine Umrüstung der Bremssohlen bei Klotzbremsen an Güterzügen von Grauguß- auf Verbundsohlen (K oder LL) Schallemissionen mindert.
Beim bremsen entsteht durch den Grauguß-Klotz ein welliges Muster auf dem Rad (Rauigkeit). Die K- oder Kunststoffsohle glättet das Rad beim bremsen (glattes Rad = weniger Geräusch).
In welchen Größenordnungen liegt die erzielbare Emissionsminderung bei Umrüstung aller Güterfahrzeuge eines Zuges?
A-Bewertung: Rollgeräuschminderung bis zu 8-10dB
(10dB = subjektive Halbierung der Lautstärke)
Warum ist es für die Schallminderung essentiell, einen hohen Anteil an Fahrzeugen mit K oder LL Sohlen innerhalb eines Zugverbandes anzustreben?
Wegen dem "Fluch der Akkustik” - kein linearer Effekt
Nennen Sie zwei Vor- und Nachteile von offenporigen Asphaltbelägen.
Vorteile:
geringe Lärmemissionen
Direkte Wasserableitung (keine Sprühfahne, kein Aquaplanning)
Nachteile:
geringere Lebensdauer (max. 10 Jahre im Gegensatz zu 15 Jahren bei dichten Belägen)
Verstopfen der Poren bei geringen Geschwindigkeiten
Winterdienst
Erklären Sie den Begriff der Schienenabklingrate (Beschreibung, Bedeutung, Einheit, englische Bezeichnung und qualitativer Zusammenhang zu Schallemissionen).
Die track decay rate (TDR) misst in dB/m die Schwingungsdämpfung der Schiene über die Distanz.
Die Norm EN ISO 3095:2013 schreibt für offizielle Fahrzeug-Emissionsmessungen zwingend ausreichend hohe Abklingraten des Prüfgleises vor.
Höhere Abklingraten dämpfen Schwingungen schneller, verkleinern die schallabstrahlende Fläche und senken somit die Schallemissionen der Schiene.
Zählen Sie wesentliche Anregungsmechanismen für die Schallentstehung bei der Reifen-Fahrbahn Interaktion auf und beschreiben Sie einen dieser Anregungsmechanismen genauer.
Mechanische Schwingungen:
Radiale & tangentiale Schwingungen
Gürtelschwingungen und Seitenwandschwingungen
Stick slip
Stick snap
Aerodynamische Schwingungen:
Hohraumschwingungen
Airpumping: Luft kommt in das Profil des Reifenes, wird komprimiert und entlassen
Nennen Sie drei Lärmschutzmaßnahmen, die den Oberbau von Eisenbahnstrecken betreffen.
Schienenschleifen
Dynamische Schienenlagerung
Elastische Unterschottmatten
Erklären Sie die Folgen der Einführung der technischen Spezifikation für die Interoperabilität-Lärm für den Schienengüterverkehr (TSI-Noise).
Reduktion der Lärmbelästigung: TSI-Noise legt Grenzwerte für die Lärmemissionen von Güterwagen fest
Neu gebaute Güterwagen mussten ab 2006 leise sein (idR mit K-Sohlen)
Modernisierung des Wagenparks
Lösung: Schienenschleifen - Reduktion der Schienenrauhigkeit auf deutlich unter TSI-Limit
Wie hoch in etwa sind die Potentiale im Straßenverkehr durch Variation der Eigenschaften von Reifen und durch Variation der Eigenschaften von Straßendeckschichten die Schallemissionen beeinflussen?
Minderungspotential Reifen:
Profil & Geometrie bis zu 4 dB
Luftdruck bis zu 3 dB
Radlast bis zu 6 dB (LKW) und 2,5 dB (PKW)
Minderungspotential Straßendeckschichten:
ausgehend von Gussasphalt bis zu -5,5 dB Korrekturfaktor
Welche Gründe erschweren es, im Güterverkehr moderne, emissionsarme Drehgestelle mit radialer Einstellbarkeit und Scheibenbremsen durchzusetzen?
Kostendruck
Nachteile bei der Einsehbarkeit (Sichtkontrolle von Bremsen, Heißläuferortung)
In engen Bögen treten bei Schienenfahrzeugen neben dem Rollgeräusch und den Traktionsgeräuschen häufig zusätzliche Bogengeräusche auf. Eine Form solcher Geräusche stellt das Kurvenquietschen dar, welche durch den lateralen Stick-Slip Effekt hervorgerufen wird.
Was passiert bei diesem Effekt und wodurch entsteht die zusätzliche Schallemission?
Haftgleiteffekt am Schienenkopf: rasches, ruckweises Quergleiten am Schienenkopf
Schwingungsanregung der Radscheibe (Eigenfrequenz)
Ursache ist ein Wechsel zwischen Haftung und Gleitung bei Kontakt zwischen Rad und Schiene
Welches Rad innerhalb eines Drehgestells oder eines 2-Achtzigen Wagens ist vor allem betroffen?
Das vorlaufende bogeninnere Rad
Welche akustischen Eigenschaften sind besonders charakteristisch für Kurvenquietschen?
tonale, sehr laute Emissionskomponenten
Höhere Fundamentalfrequenzen
Neben dem Kurvenquietschen tritt in engen Bögen häufig auch eine andere Form von Bogengeräuschen auf. Wie nennt man diese Form des Bogengeräusches, wodurch entsteht sie und wodurch zeichnet sie sich akustisch aus?
Spurkranzlauf entsteht durch Kontakt zwischen Schienenkopfkante und Spurkranz
höhere Fundamentalfrequenzen
Breitbandiger und limitierender
Geräuscharten im Schienenverkehr:
Die Gesamtschallemissionen von Zügen werden in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit von verschiedenen Fahrgeräuschen dominiert.
Welche Fahrgeräusche sind hier relevant?
Geben Sie groß Geschwindigkeitsbereiche an, in denen diese Fahrgeräusche jeweils überwiegen.
Nennen Sie für jedes dieser Fahrgeräusche jeweils ein typisches Beispiel aus dem Streckennetz, wo es dominiert.
Rollgeräusch (30-50 km/h): auf freier Strecke dominant
Antriebsgeräusch (50-200 km/h): im Bahnhofsbereich dominierend
Aerodynamische Geräusche (>200 km/h): Hochgeschwindigkeitsstrecken
Flachstellen oder ähnliche Defekte an den Radlaufflächen können zusätzliche Schallemissionen verursachen.
Wie entstehen diese Emissionen und welche akustische Eigenschaft ist charakteristisch?
Emissionen entstehen durch Schwingungsanregung aufgrund von Rad-Schienen-Kontakt.
periodisch auftretend
Impulsartige Geräusche
Tieffrequenter Charakter
Warum haben derartige Laufflächendefekte in den letzen Jahren an Bedeutung gewonnen?
Wechsel von Klotzbremsen auf leise Sohlen: Rollgeräusche wurden minimiert, wodurch Emissionen bemerkbar wurden, die vorher durch die Rollgeräusche kaschiert wurden.
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