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Eisenbahnverkehr

Das Wichtigste in Kürze...

Die Bahn ist ein umweltschonendes, aber lärmintensives Verkehrsmittel. Rund 265'000 Menschen in der Schweiz sind von der Eisenbahn verursachten Lärmbelastungen ausgesetzt, die über den Grenzwerten liegen.
Die Eisenbahn: Umweltschonend - aber laut

Die Zusammensetzung seines Lärms hängt von der Geschwindigkeit eines Zuges ab. Bei den üblichen Fahrgeschwindigkeiten ist die Hauptursache des Schienenlärms das Rollen der Räder auf den Gleisen.
Bahnlärm ist ein Geräusche-Mix

Die Bauart der Bremsen hat einen grossen Einfluss auf die Lärmemission. Früher wurden Klotzbremsen eingesetzt, heute werden neue Züge nur noch mit Scheibenbremsen ausgestattet.
Die alten Bremsen machen Züge laut

Die Lärmemissionen von Klotzbremsen werden um mehr als 12 dB verringert, wenn die Graugussbremssohle durch eine solche aus Kunststoff ausgetauscht wird.
Was kann man gegen Bahnlärm machen?

Beim Tramlärm, welcher auch zum Schienenlärm gehört, ist das Kurvenquietschen das lauteste und unangenehmste Geräusch. Durch den Einsatz von Schienenschmiermittel kann das Quietschen minimiert werden.
Das Quietschen der Trams

Fahren Züge regelmässig am Empfangspunkt vorbei, wird ihr Lärm nicht als gleich lästig empfunden wie gleich lauter Strassenlärm. Dies wurde in der LSV mit einem Bonus berücksichtigt, ist aber heute durch die hohe Auslastung des Schienennetzes fragwürdig.
Der Schienenbonus

Die Eisenbahn: umweltschonend - aber laut

Das Schweizer Bahnlinien-Netz ist das am intensivsten genutzte in ganz Europa. Die Bahn ist ein leistungsfähiges und umweltschonendes Verkehrsmittel. Für Menschen, die in der Nähe von Bahnlinien wohnen und arbeiten, ist sie aber auch eine lästige Lärmquelle. Vor allem Anwohner von Gütertransportstrecken sind hohen Lärmbelastungen ausgesetzt: Gemäss dem Bundesamt für Verkehr sind in der Schweiz rund 265'000 Menschen Lärmbelastungen durch die Eisenbahn ausgesetzt, die über den Grenzwerten liegen. Dabei sind im dicht besiedelten Mittelland mehr Personen betroffen als in ländlichen Gebieten.

 Quelle: SBB, Broschüre "Lärm! Nein danke!"

Lärmbelastung am Schweizerischen Schienennetz. Die Werte in der Legende geben die maximale Überschreitung der Grenzwerte direkt neben dem Gleis an.


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Bahnlärm ist ein Geräusche-Mix

Das Gesamtgeräusch des Bahnverkehrs setzt sich im wesentlich aus drei Komponenten zusammen:

Antriebsgeräusch Rollgeräusch Aerodynamisches Geräusch

Weitere Geräuschquellen sind Lüftungsanlagen, Bremsvorgänge und Kurvenquietschen.

Bei Fahrgeschwindigkeiten zwischen 80 und 270 Stundenkilometern ist die Hauptursache des Schienenlärms das Rollen der Räder auf den Gleisen. Das Rollgeräusch wird als Körperschall über die Räder und Achsen auf die Drehgestelle und andere Teile des Zuges übertragen und innerhalb der Schiene weitergeleitet. Der Körperschall wird auf die Luft übertragen und damit hörbar.

Bei Fahrgeschwindigkeiten unterhalb von 80 Stundenkilometern, zum Beispiel in Bahnhöfen, ist das Antriebsgeräusch der Lokomotive dominant. Die Höhe des Antriebsgeräusches wird durch die Elemente Fahrmotor, Getriebe, Lüfter, Klimaanlage, Kompressor und Spurkranzschmierung beeinflusst.

Erst bei über 300 Stundenkilometern kommen aerodynamische Geräusche zum Tragen. Diese werden vorwiegend durch Strömungs- und Wirbelablösungen der Stromabnehmer verursacht und sind mit Lärmschutzwänden kaum abzuschirmen.

Das Antriebsgeräusch ist nur wenig von der Zugsgeschwindigkeit abhängig. Hingegen nimmt das Rollgeräusch um die dritte bis vierte, das aerodynamische Geräusch sogar um die sechste Potenz der Fahrgeschwindigkeit zu.

Dosto 20 dB leiser als EW I/II

Die Lärmemissionen sind stark von der Bauweise des Rollmaterials abhängig. Bei den SBB ist zum Beispiel der Intercity-Doppelstockwagen (Dosto) 20 dB leiser als der Einheitswagen (EW I/II). Dies entspricht ungefähr dem Unterschied zwischen gediegener Kammermusik und einem fetzigen Rockkonzert.

Lärmemissionen in Abhängigkeit des Rollmaterials. Ein alter Reisezug (hier der EW I/II im Bild rechts) ist beinahe 20 dB lauter als ein moderner (hier der Dosto), was ungefähr dem Unterschied zwischen einem Kammer- und einem Rockkonzert entspricht.


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Die alten Klotzbremsen machen Züge laut

Vor ungefähr 25 Jahren haben Wissenschaftler herausgefunden, dass sich nach einiger Zeit wellenförmige Unregelmässigkeiten in das Schienenprofil und die Radlauffläche einprägen. Sie nannten diese Unebenheiten „Riffel“. Hauptverantwortlich für die Riffelbildung ist das Schwingungsverhalten des Gleises. Durch vorbeifahrende Züge wird das Gleis zu Schwingungen angeregt, je nach Frequenz unterschiedlich stark. Wenn es nicht mitschwingt, wirken sehr hohe Kräfte zwischen Rad und Schiene, was nach einiger Zeit die regelmässigen Unebenheiten hervorruft.

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Verriffelte und geschliffene Schienen im Vergleich.

Die Riffel treten verblüffend gleichmässig auf: Von Riffelberg zu Riffelberg beträgt der Abstand drei bis acht Zentimeter. Der Höhenunterschied von Bergen und Tälern liegt in der Regel unter einem Zehntel Millimeter, was gerade noch mit den Fingern fühlbar ist. Dennoch führen die Riffel zu höheren Schallemissionen. Ausserdem kommt es zu extremen Beanspruchungen des Rades und Gleises - und somit zu erhöhtem Verschleiss.

Die Art der Bremsen beeinflusst die Riffelbildung entscheidend. Früher wurden Grauguss-Klotzbremsen eingesetzt, welche direkt auf die Radfläche drücken. Durch diesen Bremstyp wird die Verriffelung verstärkt, da er die Radlaufflächen aufraut. Mit Kunststoff- anstatt Grauguss- Bremssohlen kann die Lärmemission um mehr als 12 dB vermindert werden.

Lärmemission verschiedener Bremsen im Vergleich zu Scheibenbremsen (Fahrgeschwindigkeit 80 km/h).

 Quelle: www.isi.ee.ethz.ch

Material und Art der Bremse, Vergleich der Radlaufflächen. Grauguss-Klotzbremse (links), Kunststoff-Klotz-Bremse (Mitte), Scheibenbremse (rechts).

Scheibenbremsen, welche nicht auf die Radlauffläche drücken sondern eine eigene Bremsfläche benutzen, können die Lärmemissionen gegenüber der alten Grauguss-Klotzbremsen sogar um ca. 13 dB senken. Neue Wagen werden nur noch mit Scheibenbremsen ausgerüstet. Die älteren Modelle der SBB-Flotte sind aber noch mit Klotzbremsen ausgestattet, welche im Laufe der Sanierung von Grauguss-Bremssohlen auf Kunststoff-Bremssohlen umgerüstet werden.

 Quelle: www.isi.ee.ethz.ch

Schematische Darstellung einer Scheibenbremse.

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Klotzbremsen eines Güterwagens in Gross- und Detailansicht.


Das Dröhnen leerer Güterwagen

Im Drehgestell von Bahnwaggons entstehender Körperschall kann auf den Wagenkasten übertragen werden und dort zu einem Dröhnen führen. Dies ist v.a. bei leeren Güterwagen der Fall, wo der Wagen-Aufbau den Körperschall verstärkt und an den grossen Flächen der Wagenwände in Luftschall umwandelt. Bei hohen Geschwindigkeiten ist der aerodynamische Lärm durch Wirbelbildung im Bereich der Drehgestelle von Bedeutung. Zur Verringerung dieser Geräusche könnte das Drehgestell verkleidet werden.

Drehgestell eines Doppelstockwagens.


Schotterbett als Schallabsorber

Die Art der Fahrbahn beeinflusst die Reflexion des Schalls: Ein Schotterbett absorbiert den Schall stärker als eine feste Fahrbahn. Deshalb werden feste Fahrbahnen in der Schweiz nur in Tunnels eingesetzt.

Der Tunnelknall

Bei der Einfahrt eines schnell fahrenden Zuges in den Tunnel wird eine Druckwelle erzeugt, die dem Zug mit Schallgeschwindigkeit vorauseilt. Am anderen Ende des Tunnels tritt ein Teil der Druckwelle aus dem Tunnelmund aus und kann unter bestimmten Bedingungen zu einem lauten Knall führen. Durch geeignete Tunnelkonstruktionen kann der Tunnelknall vermieden werden.

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Was kann man gegen Bahnlärm machen?

Grundsätzlich schützen glatte Räder auf glatten Schienen am besten vor unnötigen Lärmemissionen. Dies kann einerseits durch den Austausch der Grauguss-Klotzbremsen durch geräuschärmere Bremsen gewährleistet werden. Auf der anderen Seite reduzieren gut geschliffene Schienen vor allem die höherfrequenten Lärmemissionen.

Vergleich von verriffelten und geschliffenen Gleisen. In den hohen Frequenzbereichen kann der Emissionspegel durch gut geschliffene Gleise bis zu 8 dB reduziert werden.

Erst wenn diese Massnahmen getroffen wurden, sind zusätzliche sinnvoll. Verkleidungen des Drehgestells bieten eine Möglichkeit zur Lärmreduktion, bringen aber technische Probleme mit sich. Zukünftig werden möglicherweise vermehrt Rad- und Schienenabsorber eingesetzt, welche die Schallwellen direkt bei der Quelle absorbieren.

 Quelle: www.inct.de/d-index.htm

Schienenabsorber verringern die Schallemission.


Einstein vom 14.10.2010

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Das Quietschen der Trams

Beim Tram dominiert auf geraden Strecken schon bei Geschwindigkeiten über 30 Kilometern pro Stunde das Rollgeräusch den Geräuschpegel. In Kurven mit kleinen Radien treten Kreischen und Quietschen als lauteste und unangenehmste Teilgeräusche auf.

Die unangenehmsten und lautesten Geräusche entstehen beim
Tram in engen Kurven.


Die Zwangsführung der Räder beim Durchfahren von Gleisbögen mit kleinen Radien führt zu einer Verschiebung des Fahrwerks in Richtung Bogeninnenseite. Dadurch gleiten die Räder quer zur Schiene, was zu Kurvenkreischen führt. Ausserdem werden die Schienen abgenutzt und uneben, was zu einer Erhöhung des Emissionspegels um bis zu 15 dB(A) führen kann.

Massnahmen gegen Tramlärm

Durch regelmäßige Bearbeitung der Räder, seitliche Abdeckung der Räder und Auskleidung des Wagenbodens mit schallabsorbierendem Material können die Lärmemissionen am Rollmaterial minimiert werden. Durch regelmäßiges Schleifen der Schienenfahrflächen wird die Riffelbildung verhindert und somit eine Schallpegelerhöhung vermieden. Schallabsorbierende Trassees aus Schotter, Rasen oder Absorptionsplatten auf der festen Fahrbahn vermindern Reflexionen und damit die Lärmemission.

Gegen Kreischgeräusche können Schmiermittel auf die Schienenfahrflanke aufgetragen werden. Elektronische Schmieranlagen reduzieren gezielt das Kurvenquietschen an neuralgischen Punkten. Die herannahenden Trams senden Impulse aus und setzen damit die Schmieranlage in Gang. Diese drückt das Schmiermittel durch winzige Bohrlöcher auf die Schiene und verhindert das Kurvenquietschen. Als weitere positive Eigenschaft verhindert das Schmiermittel das Rutschen der Trams beim Bremsvorgang. Messungen deuten daraufhin, dass dadurch der Verschleiss der Schienen um 10 bis 20 Prozent reduziert werden kann.

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Der Schienenbonus

Die hohen Schallemissionen des Bahnbetriebes lassen vermuten, dass die Störung durch die Bahnen grösser ist als durch den Strassenverkehr. Dies wird aber durch verschiedene soziologische Untersuchungen widerlegt. Die Emission von unangenehmen hohen und tiefen Frequenzen ist bei vorbeifahrenden Zügen geringer als beim Strassenverkehr. Der regelmässige Charakter von Bahnlärm und die Akzeptanz des Allgemeinnutzens des Bahnverkehrs lassen die Menschen ausserdem den Schienenverkehr leiser wahrnehmen.

Die kleinere Störwahrnehmung des Bahnlärms gegenüber dem Strassenlärm wird in der Lärmschutzverordnung (LSV) berücksichtigt. Der tatsächlich emittierte Lärm wird um minimal 5 bis maximal 15 dB reduziert. Die Pegelkorrektur wird mit folgender Formel berechnet:

K1 = -15 für N < 7.9
K1 = 10 log (N/250 für 7.9 <= N <= 79
K1 = -5 für N > 79
K1  =  Pegelkorrektur [dB]
N  =  Totale Anzahl Zugfahrten am Tag, resp. in der Nacht [-]
 =  Anz. Zugfahrten pro Stunde * Anz. Tages-/Nachtstunden
Nachtstunden von 22:00-6:00 Uhr (8 Stunden)
Tagstunden von 6:00-22:00 Uhr (16 Stunden)

Wenn z.B. auf einer Strecke am Tag 100 Zugfahrten gemacht werden, so werden dem Schallpegel 5 dB subtrahiert. Auch bei 400 Zugfahrten (das entspricht einer Durchfahrt pro 2.4 Minuten am Tag) wird der Schallpegel um 5 dB reduziert. Die Pegelkorrektur wird also auch vorgenommen, wenn die Zugsdichten so hoch sind, dass sie für Anwohner nicht mehr regelmässig erscheinen sondern ähnlich zufällig wie der Strassenverkehr wirken. Unter diesen Umständen ist eine Pegelreduktion nicht gerechtfertigt. Eine Anpassung der LSV wäre sinnvoll, da das Zugnetz stärker ausgelastet ist als zu Zeiten der Erstellung der Verordnung.

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