Eisenbahnen

Akustik von Zahnradbahnen

Die Zahnradbahn Gornergratbahn bringt in Zermatt die Skifahrer von der Talstation im Dorf ins Skigebiet auf den Gornergrat in ca. 3100 m Höhe. An den Steilstücken der Strecke ist in den Waggons das Surren des Zahneingriffes zwischen den Zahnrädern und den in den Gleisen verankerten Zahnstangen nicht zu überhören. Dieser Zahnstangenantrieb besteht aus zwei nebeneinander und um einen halben Zahneingriff verschobenen Zahnstangen. Dadurch ist immer mindestens ein Zahn im Eingriff, sicherheitstechnisch ergibt sich ein weiterer Vorteil: Bei Bruch eines Zahnes kann der Nachbarzahn die Last übernehmen. Auch akustisch ergibt sich ein Vorteil. Die Zahneingriffsstösse fallen weniger impulsartig aus, was die Geräuschbelastung im Waggon senkt.

Zahnradbahn Gornergratbahn in Zermatt und Zahnstange

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Skigebiet Zermatt: Zahnradbahn Gornergratbahn und ihr Zahnstangenantrieb

Die Optimierung des Kraftspektrum durch Verringerung der Impulsspitzen des Zahneingriffes verringert bereits die Geräuschbelastung der Waggoninsassen, ohne das Strukturmodifikationen zur Verringerung des Körperschalls vorgenommen wurden.

Hörbeispiel zu Anregungskräften von Zahnstangen: Schematische Geräusche zweier Zahnstangenantriebe mit verschobenen und unverschobenen Zahnstangen:

Zahnstange Gornergradbahn
 Schematisches Geräusch zweier unverschobener Zahnstangen

 

verschobene Zahnstangen Gornergradbahn
 Geräusch zweier verschobener Zahnstangen gemäß dem Bild oben

 

Zahnstange Gornergradbahn
 Beide Varianten in einer Audiodatei

 

Die Konstruktionsvariante mit den verschobenen Zahnstangen weist geringere Amplituden auf und klingt angenehmer, jedoch werden auch höhere Frequenzen angeregt.

Ähnliche akustische Vorteile ergeben sich, wenn man bei Zahnradpaarungen die Geradverzahnung durch eine  Schrägverzahnung ersetzt, was ebenfalls die Zahneingriffsstösse deutlich reduziert.

Siehe auch das Beispiel des Fahrkartenautomaten, in dem die in die Münzschale fallenden Münzen impulsartige Kräfte auf die Münzschale ausüben.

 

 

Lärmschutz an Bahnstrecken

Passiver Schutz durch Lärmschutzwände

Laut Verkehrsminister Tiefensee (26.12.2008) wird die Bahn 2009 in einigen Pilotprojekten statt der 3-m-Lärmschutzwand 75-cm-Lärmschutzwände einsetzen, da diese ansehnlicher, effektiver (?) und kostengünstiger (pro km Bahnstrecke zu errichten) seien. Dies sei neben dem weiterhin geförderten Einsatz der “Flüsterbremse” ein wesentlicher Beitrag zur Reduzierung des Lärms an Bahnstrecken.

Mit dem Begriff “Flüsterbremse” verbindet man den Ersatz der Bremsklötze an Güterzügen aus Grauguss durch einen Verbundstoff, der eine Lärmreduktion (Schalldruckpegel) um 10 dB bewirken soll. Die Umrüstung der mehr als 100 000 Güterwaggons dürfte viele Jahre dauern.

3m-Lärmschutzwand Bahnstrecke FFM Nied

Klassische 3-m-Lärmschutzwand an einer Bahnstrecke in Frankfurt-Nied

siehe auch die ähnlichen Lärmschutzwände im Straßenbau.

 

 

Gummidämpfer an Schienen

Das Abrollen von Zug- und Waggonrädern auf Schienen erfolgt ohne allzu große Dämpfung der Schienen. An einer Teststrecke in Frankfurt (unten) werden Schienendämpfer getestet. Man beachte, dass die Dämpfer nicht im Kraftfluß zwischen Rad und Untergrund liegen, eine abkoppelnde Wirkung haben die Dämpfer daher nicht:

Gummidämpfer an SchieneGummidämpfer an Schiene

Schienendämpfer, die auf die Betonbohlen geschraubt werden. Die Dämpfer haben mit den Schienen eine vorgespannte Verbindung. Bilder einer wenig befahrenen Teststrecke in Frankfurt/Main.

 

Luftschallabsorption und diffuse Reflektion

Berlin Hbf: Kunstoffmatten mit welliger Oberfläche zur diffusen Reflektion von Luftschall. Die Rillen begünstigen zudem die Ablagerung von Staub, um die Staubbelastung der Reisenden zu reduzieren. Das Kunstoffverbundmaterial hat als weiters akustisches Plus eine schallabsorbierende Wirkung:

Berlin Hbf: Kunstoffmatten und Luftschall-AbsorptionLuftschall-Absorber

 

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