CH690687A5 - Verfahren zur Verkehrs-Luftschall-Dämpfung mittels Luftschall-Absorptions-Schichten. - Google Patents

Description

  
 


 Anwendungsgebiet 
 



  Transporte im ²ffentlichen und privaten Verkehr verursachen Luftschallemissionen, die subjektiv als Verkehrslärm wahrgenommen werden; gelegentlich sogar in einem Ausmass, das für menschliches Leben nicht nur st²rend, sondern sogar gesundheitsschädigend ist. Diese Lärmpollution muss daher in den betroffenen Wohn- und Arbeitsgebieten reduziert werden. Der technische Fortschritt - auch gefordert durch gesetzliche Vorschriften für die Zulassung von neuen Fahrzeugen - erm²glicht Eisenbahnzüge und Automobile mit geringeren Luftschallemissionen; zum Beispiel dank neuer Materialien für Bremskl²tze und Bremsbeläge, aerodynamischer Formgebung, verbesserter Pneumatik für Räder und Aufhängung, geschweisster Schienenst²sse, glätterer Strassenbeläge und anderen konstruktiven Mitteln.

   Aber selbst wenn beispielsweise auch angestrebt würde, den gesamten Verkehr auf lautlose Gummiräder, rollend auf lautlosen Schienen und Strassen, umzustellen, so würde der Verkehrsluftschall - übrigens auf eine sehr teure Art - auch dort gedämpft, wo er eigentlich gar nicht st²rt. Trotz allen m²glichen Neukonstruktionen und den entsprechenden Renovationen an altem Rollmaterial verbleiben ja selbstverständlich die vielen älteren, und damit lärmigeren, Güterzüge, Last- und Privatfahrzeuge im Gebrauch. Diese, zusammen mit dem gesamthaft steigenden Verkehrsvolumen, bewirken, dass die Lärmemissionen an gewissen Stellen eben doch die Grenze des Erträglichen überschreiten. 


 Stand der Technik 
 



  Zur Sanierung dieser Lärmpollution werden vielfach - gemäss heutigem Stand der Technik - entlang von Schienen und Strassen Lärmschutzwände aufgestellt oder auch einfach die betreffenden Fenster isoliert. Solche Lärmschutzwände lenken zwar mit einiger Effizienz den Lärm ab, aber sie absorbieren ihn nicht oder nur teilweise ... und verunstalten ausserdem die Landschaft. 



  Verschiedene Massnahmen zur Luftschalldämpfung, vornehmlich beim schienengebundenen Verkehr auf festen, schotterlosen, Fahrbahnen, sind bislang vorgeschlagen worden. Sie betreffen, wie z.B. EP 742 318, den Einbau von verschiedenartig geformten Packungen, welche luftschall-absorbierende Materialien enthalten. 


 Detaillierte Darstellung 
 



  In einer - von uns in Auftrag gegebenen - Studie an der Ecole Polytechnique F d rale de Lausanne, wurde Steinwolle als por²ses, loses, zur Absorption von Luftschall geeignetes Material, im Bereich zwischen 500 Hz und 2 kHz untersucht; also im Frequenz-Bereich der wesentlichen Luftschallemissionen von fahrenden Eisenbahnzügen. Das Studium der Parameter Dichte, Porosität und Schichtdicke zeigt, dass diese zur Luftschalldämpfung im Eisenbahnbereich optimiert werden k²nnen, und dass die Luftschall-Absorptionswerte vergleichbar sind mit denjenigen von Schneedecken. 



  Das Verfahren zur Verkehrs-Luftschall-Dämpfung gemäss der vorliegenden Erfindung wird dort eingesetzt, wo der Lärm wirklich st²rt, und es wirkt dabei primär durch eine Luftschall-Absorption direkt an, beziehungsweise so nahe wie m²glich, den Luftschallquellen. Die Dämpfung durch Absorption wird allein oder verbunden mit Konstruktionen zur Lärmablenkung eingesetzt. 



  Die Aufgabe der Lärmdämpfung wird gel²st durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale; bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Das luftschall-absorbierende Material, vorzugsweise also Steinwolle, wird auf und neben dem schon vorhandenen Fahrweg haftend aufgebracht, wobei, speziell beim vorzugsweise geschotterten Eisenbahnbett, die Absorptionsschicht beidseitig bündig an den Schienen haftet. Die Schicht ist also bei der Anwendung im Eisenbahnverkehr im direkten Kontakt mit der Luftschallquelle, das heisst der Schiene, sowie zwischen und ausserhalb der Schienenstränge, installiert; dies bewirkt eine grosse Dämpfungseffizienz. 



  Auch zur Bekämpfung des Strassenverkehrslärms wird die Luftschall-Absorptions-Schicht zur Effizienzsteigerung so nahe wie m²glich an der Luftschallquelle installiert, das heisst, auf die unbefahrbaren Stellen: also auf Mittelstreifen und die Randstreifen anschliessend an die Standspuren, die Leitplanken oder anderen Abgrenzungen. Von dort wird die Schicht weitergeführt, und gegebenenfalls auch auf eine bestehende Lärmschutzwand - zur Verbesserung ihrer Wirksamkeit - hinaufgezogen, oder aber kombiniert mit einer neu zu bauenden, luftschall-ablenkenden Struktur vom Typ "Half-pipe".

   Die Eisenbahn- und Strassenverkehrs-Luftschallemissionen k²nnen also, ausser dort, wo die Lärmschutzwände schon stehen, auch ohne deren st²rende Sichtbehinderungen gedämpft werden. 


 Zeichnungen 
 
 
   Fig. 1 zeigt schematisch die Anordnung der Luftschall-Absorptions-Schicht (1) bei einer eingleisigen Bahn. Die luftschall-absorbierende Schicht wird dabei bündig an die Schienen (2) verlegt und auch über Schotterbett (3), Schwellen (4) und dem natürlichem Baugrund (5) haftend ausgebreitet. 
   Fig. 2 zeigt die Integration der Luftschall-Absorptions-Schicht (1) bei einer Autobahn mit neuer oder bestehender Lärmschutzwand.

   Das luftschall-absorbierende Material wird an der Lärmschutzwand (6) hochgezogen, aber auch auf Mittel- (7) und Randstreifen (8), sowie um allfällige Leitplanken (9) herum verlegt. 
   Fig. 3 zeigt schematisch am Beispiel der Eisenbahn eine Luftschall-Absorptions-Schicht (1) verlegt und kombiniert mit einer "Half-pipe-Luftschallablenkung". Die Luftschall-Absorptions-Schicht wird auf einer parabolisch gekrümmten und fest verankerten Struktur (10) aufgebracht, deren Formgebung, den ²rtlichen Verhältnissen gemäss, für eine optimale Luftschall-Ablenkung gewählt wird. Die Tragstruktur selbst besteht aus entsprechend geformten Gittern mit verankerten Stützen und/oder entsprechend geformtem Baugrund. 
 


 Ausführungen 
 



  Besonders vorteilhaft wird die Ausführung der Luftschall-Absorptions-Schicht aus einem Material, das sich nicht nur durch eine hohe Absorption auszeichnet, sondern das gleichzeitig auch (i) wasser- und luftdurchlässig, (ii) nicht oder nur sehr langsam abbaubar, (iii) formbeständig, (iv) beliebig formbar, (v) ungiftig für Menschen, Tiere und Pflanzen, (vi) nicht brennbar, (vii) farblich anpassungsfähig, (viii) am Boden haftend und/oder an Trägem verankert und (ix) somit gegen Fahrt- und Sturm-Winde gesichert  ist. Die Summe dieser Eigenschaften findet sich beispielsweise nahezu vereint in der speziell zur Wärmeisolation verwendeten Steinwolle, die daher als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Luftschall-Absorptions-Schichten verwendet wird.

   Ausser der Steinwolle k²nnen aber auch andere - natürlich vorkommende oder synthetisch hergestellte, organische oder mineralische - Stoffe zur Herstellung von Luftschall-Absorptions-Schichten verwendet werden. 



  Die Herstellung der - hier als Beispiel aufgeführten - Steinwolle selbst erfolgt mit dem bekannten Schmelz-Verfahren in einer Bessemer-Birne mit nachfolgendem Spray-Verfahren zur Gewinnung der Steinwolle aus der geschmolzenen Gesteinsmasse. 



  Die Luftschall-Absorptions-Schichten auf Steinwoll-Basis werden beispielsweise auf die folgenden drei Arten hergestellt und vor Ort eingebracht: 



  A: Die Steinwolle wird in der Fabrik als Granulat hergestellt, verpackt und auf die für die Arbeit auf Schiene und Strassen angepassten, Montagefahrzeuge geliefert. Diese bearbeiten dann die Strecken, an denen der Verkehrstuftschall gedämpft werden muss. Das Granulat wird dazu maschinell gelockert, mit den n²tigen Binde- und Haftstoffen gemischt und beispielsweise mit einem Luftstrahl an der Einbaustelle zur fertigen Luftschall-Absorptions-Schicht gespritzt. 



  B: Anstatt die Steinwolle durch das Spray-Verfahren im Schmelzwerk zu produzieren, wird dort die geschmolzene Gesteinsmasse abgekühlt und, daher in kompakter Form, auf das Montagefahrzeug gebracht. Dieses Ausgangsmaterial wird dort zum Beispiel in einem Lichtbogen kontinuierlich geschmolzen und durch die klassische Spraytechnik und unter Beigabe der Zusatzstoffe, gleich vor Ort zur steinwollehaltigen Luftschall-Absorptions-Schicht verarbeitet. 



  C: Die klassische Fabrikation von Steinwollplatten gibt auch die M²glichkeit, die Luftschall-Absorptions-Schicht in der Form von Plattenelementen jeglicher Art im Fabrikbetrieb vorzubereiten. Die Plattenelemente werden dann vom Montagefahrzeug aus - eventuell in Kombination mit einem Spritzverfahren - verlegt, verbunden und verankert. 



  Die n²tige Formbeständigkeit der Luftschall-Absorptions-Schichten wird erzeugt durch die Beigabe von Haft- und Klebestoffen entsprechend den verschiedenen Herstellungsarten. Desgleichen werden zur Befestigung der Schichten am gewachsenen Boden, an Mauem, Wänden, Schwellen, Leitplanken, Tragkonstruktionen, usw., die hinlänglich bekannten Verankerungs- und Klebetechniken eingesetzt. Das Einbringen vor Ort durch die Verfahren A und B erm²glicht speziell die Berücksichtigung der lokalen Gegebenheiten wie Signalanlagen, Sichtkontrollstellen, etc. Auf die gleiche Art erfolgt auch die Nachbesserung schadhafter Stellen. 



  Die Dicke und die Dichte der Luftschall-Absorptions-Schicht sind die zwei wesentlichen Parameter zur Bestimmung der besten Absorptionseigenschaften bei einem vorgegebenen Luftschallspektrum; die andern notwendigen Eigenschaften werden mit optimiert. Die Luftschall-Absorptions-Schicht kann auch durch entsprechende Hohlräume zwei- oder mehrlagig gestaltet werden. Im Eisenbahnbetrieb wird die Schichtdicke auch durch die H²he der Schiene und durch das Rollmaterial bestimmt; ausserhalb dieser technischen Grenzen ist sie frei wählbar. 

Claims (10)

1. Verfahren zur Dämpfung des Luftschalls verursacht durch rollenden Schienen- und Strassenverkehr in Streckenabschnitten, in denen die Luftschallemissionen reduziert werden müssen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schicht von por²sem, zur Absorption von Luftschall geeignetem Material, auf und neben dem schon bestehenden oder zu bauenden Fahrweg, in unmittelbarer Nähe der Lärmquellen, aus Halbfabrikaten hergestellt und haftend aufgebracht wird.

2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise Steinwolle mit entsprechenden Zusätzen als Luftschall-Absorptionsmaterial verwendet wird.

3. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftschall-Absorptions-Schicht auf gewachsenem oder auf baulich verändertem Boden haftend aufgebracht wird.

4.

Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftschall-Absorptions-Schicht zusätzlich zur Luftschall-Ablenkung auch auf parabolf²rmig gekrümmten Strukturen vom Typ "Half-pipe" haftend aufgebracht wird.

5. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftschall-Absorptions-Schicht auch auf bestehende oder neue Lärmschutzwände haftend aufgebracht wird.

6. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftschall-Absorptions-Schicht durch Sprüh- und Spritztechniken hergestellt wird.

7. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftschall-Absorptions-Schicht auch zwei- oder mehrschichtig mit entsprechenden Hohlräumen gestaltet wird.

8.

Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Luftschall-Absorptionsmaterialien auch organische oder anorganische, natürlich vorkommende oder synthetisch hergestellte Stoffe verwendet werden.

9. Anwendung des Verfahrens gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Dämpfung der spezifischen von Eisenbahnen emittierten Luftschallfrequenzen, vorzugsweise auf geschotterten Eisenbahnbetten.

10. Anwendung des Verfahrens gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Dämpfung der vom Strassenverkehr emittierten Luftschallfrequenzen.