Hintergrund: Woher Rollgeräusche kommen
Wenn ein Rad über die Schiene fährt, regen kleine Unregelmäßigkeiten auf beiden Oberflächen Vibrationen des Rades, der Schiene und der Schwelle an. Die Schiene strahlt den größten Teil des Luftschalls im Bereich von 500 bis 2000 Hz ab und das Befestigungssystem sitzt direkt im Übertragungsweg zwischen Schienenfuß und Tragkonstruktion. Eine starre Befestigung überträgt diese Schwingung nahezu unverändert, während eine elastische Befestigung sie bei richtiger Wahl von Steifigkeit und Dämpfung dämpfen kann. Die technische Aufgabe besteht daher nicht darin, die Schiene selbst zum Schweigen zu bringen, sondern zu steuern, wie viel Vibration den Schienenfuß verlässt und die Schwelle und den umgebenden Boden erreicht.
Design-Hebel im Clip- und Befestigungssystem
Vertikale Steifigkeit der Befestigung
Die kombinierte vertikale Steifigkeit des Clips und der Unter-schiene legt das Resonanzverhalten der Schiene fest. Weichere Baugruppen senken die Eigenfrequenz der Schiene auf ihren Stützen und verringern die Übertragung hochfrequenter Schwingungen, allerdings auf Kosten einer größeren Schienendurchbiegung unter Last. Typische elastische Befestigungen für lärmempfindliche städtische Strecken erfordern eine statische Polstersteifigkeit im Bereich von 20 bis 60 kN/mm, verglichen mit 100 kN/mm oder mehr für Schwerlastgleise.
Zehenlast und Klemmstabilität
Die Geräuschentwicklung hängt davon ab, dass der Clip eine stabile Zehenlast auf der Polsteroberfläche aufrechterhält. Wenn die Zehenlast nachlässt, kann sich die Schiene anheben, das Polster wird locker und die Baugruppe beginnt zu klappern, was ihr eigenes Geräusch erzeugt. Eine Zehenlast von 7 bis 12 kN pro Clip, je nach Befestigungsart, hält die Schiene fest und erhält die vorgesehene Steifigkeit.
Dämpfung in den Polster- und Clipmaterialien
Elastomerpolster aus Gummi, EPDM oder Polyurethan sorgen für eine innere Dämpfung, die Vibrationsenergie in Wärme umwandelt. Der Verlustfaktor des Polstermaterials bestimmt zusammen mit der Kontaktreibung zwischen Schienenfuß, Polster und Grundplatte, wie viel Energie an jeder Stütze dissipiert wird. Einige Konstruktionen fügen dem Schienensteg eine Dämpfungsschicht oder einen abgestimmten Schienendämpfer für wellenbedingte Geräusche hinzu.
Wie die Lärmreduzierung gemessen wird
Die Geräusch- und Vibrationsreduzierung wird durch den Vergleich einer Testbefestigung mit einer Referenzbefestigung unter identischen Bedingungen quantifiziert. EN 16272 befasst sich mit der Messung der Lärmreduzierung von Schienenbefestigungen auf Schotter- und Fester Fahrbahnen. Die Übertragungsfunktion der Befestigung wird zur Vorhersage des Lärmpegels am Streckenrand verwendet. Feldmessungen an U-Bahn-Strecken mit elastischen Befestigungen zeigen im Vergleich zu starren Grundplatten typischerweise eine Reduzierung des Streckenlärms um 3 bis 10 dB(A), wobei der genaue Wert vom Rad- und Schienenzustand, der Belagsteifigkeit und der Gleisform abhängt.
Anwendungsszenarien
U-Bahn- und Straßenbahntunnel, in denen Vibrationen und Körperschall die angrenzenden Gebäude stören; Elastische Befestigungen werden oft mit schwimmenden Decken kombiniert.
Wohnabschnitte von Hauptstrecken, in denen Grenzwerte für den Straßenlärm gelten; Unter-Schienenpolster und Schienendämpfer werden bei der Erneuerung eingebaut.
Brücken, bei denen die Struktur den Lärm effizient abstrahlt; Befestigungen mit geringer-Steifigkeit reduzieren die Kopplung zwischen Schiene und Brückendeck.
Festes Gleis, bei dem kein Schotter vorhanden ist, der Vibrationen absorbiert, sodass die Befestigungsplatte die volle Elastizitätsfunktion übernimmt.
Überlegungen zur Auswahl und Wartung
Passen Sie die Polstersteifigkeit an das Gleissteifigkeitsbudget an: Zu weich erhöht die Durchbiegung der Schiene, die Spurweitenverbreiterung und die Clip-Ermüdung. Zu steif macht das Lärmziel zunichte.
Überprüfen Sie die Zehenlast nach der Installation und bei geplanten Inspektionen. Ein Clip, der seine Vorspannung verloren hat, verändert das Geräuschverhalten der gesamten Baugruppe.
Überprüfen Sie den Zustand der Beläge: Alterung, Ölverschmutzung und ein dauerhafter Sitz der Elastomerbeläge verschlechtern sowohl die Geräusch- als auch die Isolationsleistung.
Stellen Sie sicher, dass die Befestigung mit dem Schienenprofil und der Schwellen- oder Grundplattenschnittstelle kompatibel ist, bevor Sie eine Nachrüstung zur Lärmreduzierung spezifizieren.
Häufige Missverständnisse
Weichere Befestigungen sind immer leiser. Zu weiche Befestigungen erhöhen die Durchbiegung der Schiene und können niederfrequente Schwingungen anregen; die Steifigkeit muss auf das System abgestimmt werden.
Bei der Geräuschreduzierung geht es nur um das Pad. Die Clip-Zehenlast, die Grundplattendämpfung und der Zustand der Schienenoberfläche tragen ebenso dazu bei wie das Polster selbst.
Eine lärmmindernde Befestigung funktioniert bei jeder Zuggeschwindigkeit. Der Nutzen ist frequenzabhängig und sollte durch Messung für die spezifische Anwendung validiert werden.
Häufig gestellte Fragen
F1: Welcher Teil einer Schienenklemme beeinflusst den Lärm?
Der Clip hält den Schienenfuß mit einer definierten Spitzenlast an der Unterlage und sorgt durch seine eigene elastische Verformung für eine gewisse Dämpfung. Die dominierenden Geräuschhebel sind jedoch die Steifigkeit der Unterlage und die gesamte Befestigungsanordnung.
F2: Wie viel Lärmreduzierung kann mit elastischen Befestigungen erreicht werden?
Feldmessungen zeigen in der Regel eine Reduzierung des Straßenlärms um 3 bis 10 dB(A) im Vergleich zu starren Befestigungen, je nach Gleisform, Belagsteifigkeit und Rad-{2}}Schienenzustand.
F3: Ist die Unter-schiene wichtiger als der Clip?
Für die vertikale Vibrationsübertragung dominiert das Pad, aber der Clip bestimmt, ob das Pad wie vorgesehen funktioniert. Beide müssen zusammen als ein Befestigungssystem spezifiziert werden.
F4: Schwächt lärmreduzierende Befestigungen die Gleisstabilität?
Nicht unbedingt. Eine geringere Steifigkeit erhöht die Durchbiegung, aber moderne Designs halten den seitlichen Widerstand und die Stärke-durch die Grundplatte und die Verankerung innerhalb der Spezifikation.
F5: Wie wird die Lärmminderung vor Ort überprüft?
Bei Streckenlärmmessungen und Schwingungsübertragungsmessungen nach EN 16272 wird die installierte Befestigung mit einem Referenzabschnitt unter gleichen Verkehrsbedingungen verglichen.
F6: Können bestehende Befestigungen nur wegen Lärm verbessert werden?
Ja, in vielen Fällen können Polster und Clip gegen eine geräuschreduzierende Variante ausgetauscht werden, wenn Grundplatte, Schwellenabstand und Schienenprofil kompatibel sind; Zunächst ist eine Standortbesichtigung erforderlich.