AT10155U1 - Verfahren zur simulierung von erschütterungen im untergrund - Google Patents

Description

2 AT 010 155 U1

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Simulieren von Erschütterungen, die insbesondere von Personen- und Güterzügen erzeugt und über den Gleiskörper in den Boden übertragen werden. Dabei wird ein Ersatz-Schwingungserreger am Ort einer Bahn-Neubaustrecke vor Aufbringung des Oberbaus positioniert und die Übertragung der erzeugten Erschütterungen zu den Anrainern gemessen. Das Ziel ist dabei die experimentelle Bestimmung der an einer neuen Bahnstrecke gegebenen Ausbreitungsbedingungen für Erschütterungen, einschließlich der spektralen Übertragungsfunktionen im Untergrund und im Anrainergebäude samt Prognose der Erschütterungswahrnehmung und der Sekundärschallimmissionen, um Frequenzabstimmung der Maßnahmen zur Erschütterungsdämmung (Unterschottermatten, Masse-Feder Systeme u.dgl.) vornehmen zu können.

Es ist bekannt, als Ersatz-Schwingungserreger einfache Baurüttler zu verwenden (F. Krüger, „Ermittlung von Kenngrößen aus Messungen an Rohbautunneln zur Festlegung des aus Immissionsschutzgründen notwendigen Oberbaus“. BMFT-Forschungsprogramm, Bericht 20, 1986). Davon ausgehend sind Schwingungserreger speziell entwickelt worden, die nach verschiedenen Anregungsprinzipien arbeiten und unterschiedliche Frequenz- und Anregungsbereiche besitzen.

Die Schwingungsanregung des Untergrunds erfolgt dabei im allgemeinen über 3-4 Stempel oder Standbeine (Krüger et al., „Schall- und Erschütterungsschutz im Schienenverkehr“, Expert Verlag, Rennigen, 2001).

Hinsichtlich des Verfahrens handelt es sich um Experimente, deren Güte davon abhängt, wieweit die Versuchsparameter jenen der Erschütterungsemissionen eines Zuges entsprechen, d.h. in welchem Ausmaß die Experimentalanordnung das Äquivalenzprinzip erfüllt. Für die Erschütterungsanregung eines Zuges sind insbesondere folgende Äquivalenzparameter von Bedeutung: - Fläche der Krafteinwirkung - Größe der dynamischen Lasten - Frequenzband der Erschütterungen - ungefederte Radsatzmassen - maximale Achslasten - maximale Bodenpressung Für die Ausbreitung der Erschütterungsemissionen ist darüber hinaus der Linienquellencharakter eines Zuges zu beachten, der sich aus der dichten Achsfolge (Quellpunktkette) ergibt.

Die größten Achslasten betragen derzeit für Güterwagen 225 kN und für Lokomotiven 215 kN. Für Reisezugwagen sind Achslasten um 140 kN charakteristisch, wobei allerdings eine große Streubreite besteht. Die ungefederten Radsatzmassen besitzen eine große Bandbreite und liegen für Lokomotiven im Bereich von 2000-4000 kg, für Reisezugwagen bei 1400-1800 kg und für Güterwagen bei 1200-1500 kg. Die Größe der auf die Schiene wirkenden dynamischen Lasten hängt von weiteren Faktoren (Fahrtgeschwindigkeit, Gleislagequalität usf.) ab und besitzt deshalb eine große Bandbreite von etwa 30-100 kN.

Die Fläche der Krafteinwirkung in den Untergrund läßt sich aus Schwellenabmessungen und der Schotterbetthöhe von 30 cm unter der Schwellensohle mit 2,1 m2 für den ungünstigsten Fall (Achse über einer Schwelle) berechnen, wobei die Flankensteilheit des Lastkegels im Schotterbett entsprechend den Bahnbaunormen mit 3:2 angesetzt wird.

Aus diesen Angaben ergibt sich, daß die maximale Bodenpressung im Bereich von etwa 8-16 N/cm2 liegt. Das Verhältnis der Bodenpressung zur Fläche der Krafteinwirkung ist maßgeblich für die Systemdämpfung des gekoppelten Schwingungssystems vom fahrenden Zug 3 AT 010 155 U1 und Untergrund. Für die Bahn ergeben sich somit kritische Dämpfungen von D = 0,22 bis 0,30. Dementsprechend können im Resonanzfall zwischen Anregungs- und Untergrundeigenfrequenzen Verstärkungsfaktoren im Bereich von V = 1,66 bis 2,29 auftreten (Fig. 1). Diese Systemdämpfung sagt aber nichts über das Eigenschwingverhalten des Untergrunds aus, der für höherfrequentierte Erschütterungen trotzdem gute Transmissionsbedingungen besitzen kann.

Ebenso besitzen die von Zügen ausgehenden Emissionsspektren eine große Variationsbreite der angeregten Frequenzbänder, wie die beiden extremen Beispiele von Fig. 2 und Fig. 3 für Schotterbettstrecken zeigen. Wesentliche Emissionsfrequenzen können somit im Spektralbereich von 2-230 Hz liegen, was eine Bandbreite von fast 7 Oktaven ergibt. Bei einer Festen Fahrbahn treten im allgemeinen noch höhere Emissionsfrequenzen auf, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist.

Bei der Ersatzanregung der Zugerschütterungen durch einen Schwingungsgenerator ist es Ziel, die ganze Bandbreite der vorhin beschriebenen Bahnparameter zu erfassen, bzw. wo eine Parametervariation technisch nicht möglich ist, sich möglichst am ungünstigsten Fall zu orientieren. Dies betrifft etwa die ungefederte Radsatzmasse, die bei den verschiedenen Lokomotiv-und Wagentypen eine große Bandbreite besitzt: hier bilden die hohen Radsatzmassen der Triebfahrzeuge die Zielvorgabe, mit der die Erregermasse des Schwingungsgenerators vergleichbar sein soll. Besondere Bedeutung kommt auch der Übereinstimmung der Größe der belasteten Fläche sowie der statischen und dynamischen Flächenlasten zu.

Von den genannten Äquivalenzkriterien ausgehend ist für Bahnerschütterungsprognosen das Vibroscan-Verfahren bekannt, wobei eine entsprechend große Anregungsfläche mit verhältnismäßig geringer Flächenlast im Vordergrund steht (P. Steinhäuser, „VibroScan - a special seis-mic method“. Proceedings, 56. EAEG-Tagung, 1994). Ziel dieses Verfahrens ist, eine den Zugserschütterungen äquivalente Schwingungsanregung zu erzielen, wobei je nach Aufgabenstellung drei verschiedene Frequenzbereiche wesentlich sind. Für die menschliche Erschütterungswahrnehmung ist der Frequenzbereich 1-80 Hz maßgeblich, wobei das Wahrnehmungsvermögen im Frequenzband 8-80 Hz - und somit für den Großteil des relevanten Spektralbandes - schwinggeschwindigkeitsproportional verläuft, wie aus der Wm-Bewertungsfunktion nach ON-ISO 2631-2 ersichtlich ist (Fig. 5). Der Einfachheit halber wurde das Verfahren daher zunächst auf den schwinggeschwindigkeitsproportionalen Spektralbereich von 10 Hz aufwärts beschränkt.

Da die Bedeutung der Sekundärschallimmissionen ständig zunimmt, wird in der neu herausgegebenen internationalen Norm ISO 14837-1 das hiefür maßgebliche Frequenzband festgelegt: es beträgt 16-250 Hz. Daher muss zusätzlich die Anregung von Erschütterungen mit Frequenzen f > 80 Hz genau erfasst werden, da die Schallwahrnehmung gemäß A-Bewertungskurve in diesem Frequenzband mit steigenden Frequenzen rasch anwächst (Fig. 6). Dies gilt selbst für Bahnstrecken in verhältnismäßig weichen tertiären Sedimenten, wie das Terzspektrum der Erschütterungen eines Zuges in Fig. 7 beispielsweise belegt. Obwohl erschütterungsmäßig 40 Hz dominieren, zeigt die Analyse, dass hinsichtlich des Sekundärschalls das 160-250 Hz-Frequenzband maßgeblich ist (Fig. 8). Für den Terzbandbereich von 16-80 Hz ergäbe sich ein Pegel des Sekundärschalls von 34 dB(A), der sich durch die Einbeziehung der Terzbänder von 100-250 Hz um 8 dB auf 42 dB(A) erhöht. Bei einer Schwingungsgeneratoruntersuchung bewirkt die Nichtanregung dieser Frequenzbänder eine beträchtliche Unterschätzung der Sekundärschallimmissionen. Für fühlbare Erschütterungsimmissionen sieht ISO 14837-1 in Übereinstimmung mit ON-ISO 2631-2 das Frequenzband 1-80 Hz vor. Erst durch die Absenkung der unteren Arbeitsfrequenz auf 1 Hz kann die Stärke der menschlichen Erschütterungswahrnehmung über das gesamte von den Normen vorgegebene Frequenzband beurteilt werden. 4 AT 010 155 U1

Die Schwingungsanregung im tieffrequenten Spektralband gestattet es zusätzlich, das Schwingungsverhalten der Anrainergebäude zu untersuchen, da sich die Eigenfrequenzen von Wohngebäuden meist im Frequenzbereich von 2-10 Hz befinden. Neben der Bauwerksbelastung kann dadurch insbesondere die Schwingungsaufschaukelung von Decken mit geringem Schwingungswiderstand durch die Bauwerksschwingungen erfasst werden.

Hinsichtlich des Frequenzspektrums ergibt sich zusammenfassend, dass für umfassende Immissionsschutzuntersuchungen (Erschütterungs- und Sekundärschallwahrnehmung, dynamisches Bauwerksverhalten und -belastung) die Schwingungsanregung normkonform im Frequenzband 1-250 Hz erforderlich ist. Die Beschränkung des Verfahrens in seiner ursprünglichen Form auf das Frequenzband 10-120 Hz führt zu signifikanten Untersuchungslücken sowohl im tieffrequenten (1-10 Hz), insbesondere aber im hochfrequenten (120-250 Hz) Spektralbereich. Die in verschiedenen Fällen zu beobachtete Anregung von Oberwellen bildet keinen zuverlässigen Ersatz für die gezielte Schwingungsanregung dieser Frequenzen. Da die Oberwellenentstehung von der Rückkopplung des Schwingungsgenerators mit dem Untergrund abhängt, erfolgt sie in vielen Fällen gar nicht, wie das beispiel von Fig. 9 zeigt, wo ein 1-100 Hz Sweep keine auswertbaren Oberwellen angeregt hat.

In Fig. 10 zeigt eine Tabelle das Ausmaß der Äquivalenz, das die Anregungsparameter eines modernen Schwingungsgenerators (P23) bzw. eines älteren Typs (M10) im Vergleich mit den Zugsparametern erreichen. Wie daraus ersichtlich ist, sind die Kennwerte des modernen Generators den Parametern der Zugserschütterung in wesentlich größerem Ausmaß äquivalent als die des älteren, und zwar bei den jeweils ungünstigsten Bedingungen, welche für Prognosezwecke maßgeblich sind. Da die Erregerkraft dosierbar ist, bereitet es keine Schwierigkeiten, sie auf eine bahnäquivalente Größe einzustellen. Anderseits ist es bei erschütterungsintensiven Baustellen zweckmäßig, die hohe Anregungskraft des Schwingungsgenerators zur Verbesserung des Nutzsignal-/Störpegelverhältnisses zu verwenden.

Hinsichtlich der Linienquellencharakteristik der Zugserschütterungen ist meßtechnisch keine Äquivalenz möglich, da ein Schwingungsgenerator auf jeden Fall eine Punktquelle bildet. Da für beide Quelltypen unterschiedliche Ausbreitungsbedingungen gelten, bewirkt dies in größeren Entfernungen eine systematische Unterbewertung der Erschütterungsimmissionen durch die Ersatzanregung im Vergleich zu einem Zug. Diese kann durch eine messdistanzabhängige Erhöhung der Anregungskraft des Schwingungsgenerators ausgeglichen werden.

Da aber die Ausbreitungsbedingungen vom geologischen Aufbau abhängen, muß diese Kraftüberhöhung empirisch für Regionen vergleichbarer Untergrundstrukturen durch Ausbreitungsmessungen von Zugserschütterungen und Sweeperschütterungen ermittelt werden. Dabei hat sich gezeigt, daß im unmittelbaren Nahbereich (bis zu ca. 30 m Distanz) keine signifikanten Unterschiede zwischen beiden Anregungsquellen auftreten. Offensichtlich wirkt auch bei einem Zug im Nahbereich die einzelne Achse als dominante Quelle, wozu noch kommen dürfte, daß sich Oberflächenwellen erst ab einer gewissen Mindestentfernung entwickeln können. In Fig. 11 ist als Beispiel die empirisch ermittelte Kraftüberhöhungsbeziehung für den Raum Asten-St. Valentin (Molassezone bei Linz, Österreich) dargestellt, die angibt, welche Zuschläge in Abhängigkeit von der Meßentfernung erforderlich sind. Die im Vergleich zu einem Zug wesentlich höhere Anregungskraft des Schwingungsgenerators P23 wird somit für derartige Untersuchungen voll ausgeschöpft.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der einleitend angegebenen Art zu schaffen, welches über das bekannte Verfahren, das eng auf die Erschütterungswahrnehmung, und hier nur auf einen Teil des maßgeblichen Spektrums fokussiert war, hinausgeht und eine umfassende Untersuchung aller Aspekte, die für den Immissionsschutz vor Erschütterungen Bedeutung besitzen, ermöglicht.

Dazu ist es erforderlich, einen Schwingungsgenerator zu verwenden, der einerseits den 5 AT 010 155 U1

Frequenzbereich von 1-250 Hz anregen kann und andererseits je nach Aufgabenstellung die Schwingungsanregung wahlweise sowohl mit konstanter Schwinggeschwindigkeit als auch mit konstanter Schwingbeschleunigung (und somit konstanter Kraft) über das Frequenzband ermöglicht. Diese Anregungskonstanz über das gesamte Frequenzspektrum kann sowohl für die Kraft als auch für die Schwinggeschwindigkeit infolge des folgenden Zusammenhanges nur durch ein zusätzliches Steuerungsverfahren erzielt werden.

Der Schwingungsgenerator stellt ebenso wie ein Zug ein mit dem elastischen Untergrund gekoppelt schwingendes System dar, das eine analoge Systemdämpfung besitzt, die vom Verhältnis der Anregungsfrequenzen zur Untergrundeigenfrequenz gesteuert ist, wie es in Fig. 1 für die Bahnfahrzeuge dargestellt ist. Diese Rückkopplung mit der Steifigkeit und Dämpfung des Untergrunds verändert - ohne Gegenmaßnahmen - die in den Untergrund tatsächlich einge-brachte Kraft frequenzabhängig, wie Fig. 12 an einem Beispiel zeigt. Um eine stabile, konstante Kraftübertragung zu erzielen, muss daher die von der Erregermasse ausgeübte Anregungskraft entsprechend der Antwortkraft des Untergrunds automatisch ausgesteuert werden. Die hierfür notwendigen Eingangssignale liefern Beschleunigungs- und Wegsensoren an der Erregermasse, der Grundplatte und dem Steuerventil (Fig. 13).

Aus diesen Daten wird in 250 ps-Zeitschritten die vom Untergrund kommende Antwortkraft samt Phasenverschiebung ermittelt und der Schwingungsgenerator entsprechend ausgesteuert (autoadaptive Servosteuerung). Infolge der Konstanz der Anregungskraft sind somit auch Ad-mittanzuntersuchungen möglich. Da die Admittanz ein Maß für die Anregbarkeit einer Baustruktur zu mechanischen Schwingungen (Mobility) darstellt, kann mit diesem Verfahren erstmals das spektrale Emissionsverhalten z.B. eines Eisenbahntunnels quantitativ erfasst werden, ohne durch die mangels adaptiver Aussteuerung frequenzabhängig variierende Anregungskraft u.U. sogar nichtlineare Verzerrungen des Admittanzspektrums zu erhalten. Die Messung der Antwortkraft ermöglicht gleichzeitig auch Angaben über die elastische Federsteifigkeit und die viskose Dämpfung des Untergrunds. Mit diesen Angaben kann das dynamische Verhalten von verschiedenen Vibro-Positionen erstmals quantitativ verglichen werden.

Wie gut diese autoadaptive Steuerung der Anregungskraft funktioniert, zeigt das Frequenzspektrum der Beschleunigungsregistrierung der Generator-Grundplatte für einen 60-118 Hz-Sweep (Fig. 14) bzw. einen 150-210 Hz-Sweep (Fig. 15). Wenn man von der FFT-bedingten Instabilität im Bereich der Eckfrequenzen (Sweepanfang und Sweepende) absieht, ergibt sich eine außerordentlich stabile, konstante Schwingbeschleunigung und somit auch Anregungskraft über den gesamten Frequenzbereich des Sweeps. Wie aus den Fig. 14 und 15 ersichtlich ist, schwankt die Beschleunigung - und damit die Kraft - jeweils nur um ± 10 % um den Mittelwert. Bei Schwingungsgeneratoren ohne autoadaptive Aussteuerung kommen je nach Untergrundbedingungen Streubreiten auch von mehr als ± 50 % bei der Anregungskraft vor (siehe Fig. 12). Lediglich in der Anfangphase eines Sweeps benötigt die Aussteuerung eine gewisse Zeit zur Stabilisierung, was durch einen entsprechenden Frequenzvor-lauf eines Sweeps, der dann bei der Auswertung abgeschnitten wird, und durch Frequenzbandüberlagerungen bei Sweep-Serien umgangen werden kann. Dieses Verfahren ist auf diese Weise sowohl bei neuen Bahn- als auch Straßenbauprojekten oder bei der Neubauplanung von erschütterungsintensiven Betriebsanlagen anwendbar.

Der Stand der Technik, die Aufgabenstellung und das erfindungsgemäße Verfahren werden anhand der Diagramme, Schemata und Tabellen erläutert.

Fig. 1 zeigt die Bandbreite der Resonanzkurven des gekoppelten Systems Zug-Unterbau für Güterwagen sowie Triebfahrzeug mäßiger Laufruhe und Reiszugwagen hoher Laufruhe; die Fig. 2 und 3 zeigen die Variationsbreite der Emissionsspektren von Zügen auf Schottergleis in 10 m Distanz bei verschiedenen Untergrundbedingungen;

Fig. 4 zeigt ein Charakteristisches Emissionsspektrum auf Fester Fahrbahn;

Fig. 5 zeigt die Wm-Bewertungskurve der Schwinggeschwindigkeit für die menschliche Erschüt- 6 AT 010 155 U1 terungswahrnehmung nach ON-ISO 2631-2;

Fig. 6 zeigt die A-Bewertungskurve des Schalldruckpegels des abgestrahlten Sekundärschalls; Fig. 7 zeigt das Terzspektrum der Erschütterungsimmissionen eines Zuges;

Fig. 8 zeigt die Berechnung der Terzpegel des Sekundärschalls eines Zuges;

Fig. 9 zeigt das Wasserfallspektrum (zeitlich aufeinanderfolgende FFT-Spektren) eines 1-100 Hz Sweeps;

Fig. 10 zeigt den tabellarischen Äquivalenzvergleich dynamischer Parameter Zug-Schwingungsgenerator für verschiedene Generatortypen (modern-P23/ alt-M10);

Fig. 11 zeigt die empirische Kraftüberhöhung zur Simulation des Linienquellencharakters mit einem Schwingungsgenerator (Molassezone bei Linz, Österreich);

Fig. 12 zeigt die frequenzabhängige Veränderung der auf den Untergrund wirkenden Anregungskraft eines Schwingungsgenerators ohne adaptive Aussteuerung;

Fig. 13 zeigt die schematische Sensoranordnung des Schwingungsgenerators für die Kraftaussteuerung mit Wegsensoren (LVDT) und Beschleunigungssensoren (Acc);

Fig. 14 zeigt das Frequenzspektrum der Schwingbeschleunigung der Generator-Grundplatte mit autoadaptiver Anregungskraftsteuerung bei einem 60-118 Hz-Sweep;

Fig. 15 zeigt das Frequenzspektrum der Schwingbeschleunigung der Generator-Grundplatte mit autoadaptiver Anregungskraftsteuerung bei einem 150-210 Hz-Sweep; die Fig. 16a bis c zeigen den Verlauf der x-, y- und z-Komponente eines Sweeps für Emission mit konstant ausgesteuerter Schwingbeschleunigung; die Fig. 17a bis c zeigen drei FFT-Spektren eines Sweeps für Emission mit konstant ausgesteuerter Schwingbeschleunigung; die Fig. 18a bis c zeigen den Verlauf der x-, y- und z-Komponente eines Sweeps für Emission mit konstant ausgesteuerter Schwinggeschwindigkeit; die Fig. 19a bis c zeigen drei FFT-Spektren eines Sweeps für Emission mit konstant ausgesteuerter Schwinggeschwindigkeit; die Fig. 20a bis c zeigen den Verlauf der x-, y- und z-Komponente der Immissionsregistrierung eines Sweeps; die Fig. 21a bis c zeigen drei FFT-Spektren der Immissionsregistrierung eines Sweeps; die Fig. 22a bis c zeigen drei Anregungsspektren auf einer Bahntrasse; die Fig. 23a bis c zeigen drei Transmissionsspektren bei Anrainergebäudefundamenten; die Fig. 24a bis c zeigen drei Immissionsspektren im Wohnzimmer 1. Stock;

Fig. 25 zeigt die Terzbandübertragungsfunktion des Untergrunds;

Fig. 26 zeigt die Terzbandübertragungsfunktion im Gebäude;

Fig. 27 zeigt die Gesamt-Übertragungsfunktion Bahntrasse-Wohnbereich;

Fig. 28 zeigt die mit den Übertragungsfunktionen berechnete Schwingstärkenprognose; die Fig. 29a bis c zeigen drei Immissionsspektren bei Anregung im Frequenzband von 10-250 Hz;

Fig. 30 zeigt die daraus abgeleitete Prognose des A-bewerteten Sekundärschallpegels;

Fig. 31 zeigt das mit autoadaptiver Kraftaussteuerung gemessene Admittanzspektrum eines Tunnels im Frequenzbereich von 1-250 Hz;

Fig. 32 zeigt die mittlere Steifigkeit des Untergrunds für verschiedene Sweep-Frequenzbänder an unterschiedlichen Vibro-Positionen, wie sie aus der Antwortkraft bestimmt wird;

Fig. 33 zeigt die mittlere Viskosität des Untergrunds für verschiedene Sweep-Frequenzbänder an unterschiedlichen Vibro-Positionen, wie sie aus der Antwortkraft bestimmt wird.

Nachfolgend werden einige Anwendungsbeispiele der Erfindung erörtert.

Beispiel 1: Der Schwingungsgenerator wird aufgestellt und erzeugt einen Sweep zur Simulation einer Emission mit konstanter Schwingbeschleunigung. Der Verlauf der x-, y- und z-Komponente (Fig. 16a bis c) und die FFT-Spektren (Fig. 17a bis c) werden aufgezeichnet. Dies zeigt die Wirksamkeit der autoadaptiven Kraftaussteuerung über das Frequenzspektrum hin.

Beispiel 2: Der Schwingungsgenerator erzeugt einen Sweep zur Simulation einer Emission mit konstanter Schwinggeschwindigkeit. Der Verlauf der x-, y- und z-Komponente (Fig. 18a bis c)

Claims (5)

1. 7 AT 010 155 U1 und die FFT-Spektren (Fig. 19a bis c) werden aufgezeichnet. Dies zeigt die Wirksamkeit einer autoadaptiven Aussteuerung über das Frequenzspektrum, die der Erschütterungswahrnehmung proportional ist. Beispiel 3: Die Immission eines Sweeps wird registriert; einmal als Verlauf der x-, y- und z-Komponente (Fig. 20a bis c), einmal die FFT-Spektren (Fig. 21a bis c). Beispiel 4: Die Erschütterung einer konkreten Simulation („Wallnergasse“) wird hinsichtlich der Fühlbarkeit analysiert. Die Anregungskraft beträgt 86 kN, das Frequenzband geht von 1 bis 91 Hz. Die Anregungsspektren auf der Bahntrasse (Fig. 22a bis c), die Transmissionsspektren bei Anrainergebäudefundamenten (Fig. 23a bis c) und die Immissionsspektren in einem ausgewählten Wohnzimmer eines Anrainergebäudes im 1. Stock (Fig. 24a bis c) werden gemessen. Daraus läßt sich die Terzbandübertragungsfunktion des Untergrunds (Fig. 25), die Terzbandverstärkungsfunktion im Gebäude (Fundament - 1. Stock, Fig. 26) und die Gesamt-Übertragungsfunktion von Bahntrasse zum Wohnbereich (Fig. 27) berechnen. Es zeigt sich, daß der Untergrund im tiefen Frequenzbereich fast keine Dämpfung besitzt, sondern nur bei hohen Frequenzen. Eigenfrequenzen des Gebäudes (f < 2 Hz) und der tragenden Zimmerdecke (f = 12 Hz) bewirken deutliche Immissionsverstärkung. Daraus ergibt sich die Prognose zur bewerteten Schwingstärke im entsprechenden Wohnzimmer, 1. Stock (Fig. 28). Beispiel 5: Der Sekundärschall einer konkreten Simulation („WWT“) wird analysiert. Anregungskraft beträgt 68 kN, das Frequenzband geht von 10 bis 250 Hz. Die Immissionsterzspektren (Fig. 29a bis c) werden gemessen. Daraus ergibt sich die Prognose eines A-bewerteten Sekun-därschallpegels (Fig. 30). Während für die Erschütterungswahrnehmung die höherfrequenten Terzen f > 80 Hz bedeutungslos sind, nimmt die Hörbarkeit wegen der starken Frequenzabhängigkeit der A-Bewertung stark zu: unter Berücksichtigung der Frequenzen bis 80 Hz beträgt L.A,max = 50 dB; unter Berücksichtigung der Frequenzen bis 250 Hz beträgt LA,max = 65 dB. Beispiel 6: Die Admittanz oder Anregbarkeit einer Baustruktur zu mechanischen Schwingungen (Mobility) wird für die Wand eines massiven Rechtecktunnelquerschnitts im gesamten für den Immissionsschutz maßgeblichen Frequenzbereich (1-250 Hz) analysiert (Fig. 31). Hohe Admittanz ist nur im Bereich der tiefliegenden Eigenfrequenzen (1,25 Hz, 4 Hz und 6,3 Hz) des Tunnels gegeben. Im mittleren Frequenzbereich sinkt die Admittanz rasch ab, steigt jedoch von 125 Hz aufwärts deutlich an. Wegen der A-Bewertung des Sekundärschalls (vergl. Fig. 6), werden hochfrequente Emissionen deshalb um bis zu 14 dB lauter hörbar sein. Beispiel 7: Messung der Rückkopplung des Untergrunds im Vergleich verschiedener Vibrationspositionen. Die mittlere Steifigkeit der Sohlschüttung für verschiedene Sweep-Frequenzbänder (Fig. 32) und die mittlere Viskosität der Sohlschüttung für verschiedene Sweep-Frequenzbänder (Fig. 33) wird gemessen. Die für die autoadaptive Kraftaussteuerung der Sweeps gemessenen Daten ermöglichen den quantitativen Vergleich verschiedener Vibro-Positionen. Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die erläuterten Ausführungsformen beschränkt ist, diese vielmehr im Rahmen des Erfindungsgedankens verschiedentlich abgewandelt werden können. Ansprüche: 1. Verfahren zur Simulierung von Erschütterungen im Untergrund durch Positionieren eines Schwingungserregers am Ort der Entstehung der zu prognostizierenden Erschütterungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungskraft ebenso wie die Einleitungsfläche (Schotterbettunterkante) der eines Radsatzes der Bahn entspricht bzw. der statischen und dynamischen Last äquivalent ist, und dass Schwingungsfrequenzen in einem Bereich von 8 AT 010 155 U1 100 bis 250 Hz erzeugt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schwingungsfrequenzen in einem Bereich von 1 bis 10 Hz erzeugt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Schwingungsfrequenzen im Bereich von 1 bis 250 Hz erzeugt werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise die Anregungskraft oder die Schwinggeschwindigkeit über den gesamten Frequenzbereich konstant gehalten wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregungskraft über Sensoren gesteuert wird, die Antwortkraft und Phasenverschiebung des Untergrundes messen. Hiezu 21 Blatt Zeichnungen