Durch die EU-Richtlinie 2002/49/EG zur Bewertung und Bekämpfung von Umgebungslärm sind alle EU-Mitgliedsstaaten dazu angehalten, Lärmkarten und Lärmaktionspläne zu erstellen und zu veröffentlichen. Ähnliche Entwicklungen finden auch in Nicht-EU Staaten statt.
Das gemeinsame Ziel ist die Gewährleistung des hohen Gesundheits- und Umweltschutzniveaus und in weiterer Folge die Emissionsreduktion von Lärm und der Erschütterungen u.a. auch in Eisenbahnsystemen. Durch fahrzeugseitige Verbesserungsmaßnahmen rücken zunehmend auch Fahrbahnteilsysteme wie die „Weiche“ in den Fokus.
Über das Projekt
Interaktion Fahrzeug – Fahrweg
Durch die dynamische Interaktion von Fahrzeug und Fahrweg wird Energie in das schwingungsfähige System Bahn eingebracht. Die daraus resultierenden Schwingungen breiten sich als Luftschall (Lärm) und Körperschall (Erschütterungen) aus.
Die Reduktion der Emissionen entlang des Ausbreitungsweges, z.B. durch Lärmschutzwände, sind im Allgemeinen weniger effizient als Maßnahmen direkt an der Lärm- bzw. Erschütterungsquelle.
Relevante Lärm- und Erschütterungsquellen
Obwohl in der Vergangenheit einige Anstrengungen zur Verbesserung des Eisenbahnsystems unternommen wurden, ist oftmals immer noch nicht klar, welches die relevanten Quellen in Kombination mit den Ausbreitungswegen sind. Außerdem sind Maßnahmen zur Lärmreduzierung unter Umständen negativ für die Erschütterungsemissionen und umgekehrt.
Zur Klärung welches die relevanten Quellen bezüglich Lärm und Erschütterung sind und zur Entwicklung geeigneter Verbesserungsmaßnahmen, wurde im Rahmen des Comet K2 Digital Mobility Programms das Projekt „Lärm- und erschütterungsarme Weiche“ gestartet.
Dabei arbeitet VIRTUAL VEHICLE in einem Konsortium eng mit Infrastrukturbetreibern und Herstellern zusammen. Die Projektgestaltung ermöglicht grundsätzlich die Aufnahme weiterer Partner in das Projektkonsortium.
Mehrere Projektphasen bis zur zielgerichteten Optimierung
Das Forschungsprojekt verfolgt den Ansatz der gesamtheitlichen Betrachtung von Lärm und Erschütterung und gliedert sich in drei Phasen:
- Analysephase:
In der ersten Phase wird die Situation in der Weiche analysiert und potentielle Verbesserungsfelder identifiziert. Die Analyse umfasst historische und aktuelle Messdaten und verfügbare Veröffentlichungen. - Modellierungsphase:
In der zweiten Phase folgt die Berechnung und Bewertung von Lärm und Erschütterung der Weiche, wobei die Interaktion mit dem Fahrzeug inklusive deren Variabilität berücksichtigt wird. Für die identifizierten Verbesserungsfelder werden Maßnahmen zur Verbesserung erarbeitet und bewertet. - Verifikationsphase:
In der dritten und letzten Phase werden die erarbeiten Maßnahmen umgesetzt, in Weichen erprobt und durch Messungen verifiziert.
Die drei Phasen gewährleisten eine zielgerichtete Optimierung der Weiche hinsichtlich der Reduktion von Lärm und Erschütterungen, die virtuelle Überprüfung der erarbeiten Maßnahmen sowie die Überprüfung der Wirksamkeit.
Die dafür zu entwickelnde Methodik der virtuellen Maßnahmenbewertung bietet den Vorteil, dass sie in weiterer Folge für zukünftige Weichenweiterentwicklungen eingesetzt werden kann und in den Spezifikations- und Auslegungsprozess von Weichen, neben den notwendigen Messungen, integriert werden kann.
Projektziele
- Die Lärm- und Erschütterungsquellen in Bezug auf maßgeblichen Komponenten der Weiche werden identifiziert. Daraus ergibt sich das Potenzial zur Reduktion von Lärm und Erschütterung an den betroffenen Komponenten.
- Es sollen Maßnahmen zur Reduktion von Lärm und Erschütterungen entwickelt werden, wobei insbesondere kostengünstige Maßnahmen angestrebt werden. Die entwickelten Maßnahmen werden auf ihre Wirksamkeit überprüft und bewertet.
- Zur Bewertung und Entwicklung der Lärm- und Erschütterungsmaßnahmen werden sowohl Modellierungs- als auch Optimierungsmethoden entwickelt, die die Weichendynamik infolge der Fahrzeug-Fahrweg Interaktion berücksichtigen.
- Die entwickelten (kostengünstigen) Maßnahmen zur Lärm- und Erschütterungsreduktion in der Weiche werden nach Möglichkeit in bestehenden Weichen umgesetzt und die Optimierungsmethoden und die Wirksamkeit der Maßnahmen verifiziert.
B. Buchegger (2020), Methodology to assess noise and vibrations in turnouts, 2020 CHARMEC Meeting: 34th Workshop VAS, VAE, MCL, ViF, 3.6.2020
ABOUT Comet K2 DIGITAL MOBILITY
Virtual Vehicle Research GmbH wird im Rahmen von COMET – Competence Centers for Excellent Technologies durch BMVIT, BMDW, Land Steiermark (Abteilung 12, Referat Wirtschaft und Innovation) und Steirische Wirtschaftsförderungsgesellschaft m.b.H. gefördert. Das Programm COMET wird durch die FFG abgewickelt.