DE69306377T2

DE69306377T2 - Schallabschirmwand und deren verwendung

Info

Publication number: DE69306377T2
Application number: DE69306377T
Authority: DE
Inventors: Henri Vallade
Original assignee: Endreprise Ind SA L
Current assignee: Endreprise Ind SA L
Priority date: 1992-10-21
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 1997-04-03
Anticipated expiration: 2013-10-21
Also published as: DE69306377D1; FR2697040B1; ES2095678T3; KR940703960A; CA2125981A1; EP0618987A1; WO1994009211A1; EP0618987B1; FR2697040A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lärmschutzelement sowie seine Verwendung.
Der in Stadtgebieten durch Straßenverkehr bzw. Eisenbahnverkehr hervorgerufene Lärm stellt aufgrund des ständig steigenden Verkehrsaufkommens eine nicht reduzierbare Lärmbelästigung dar, obwohl zunehmend strengere Richtlinien gesetzt werden, um das jedem Fahrzeugtyp eigene Geräuschniveau zu reduzieren.
Durch die Einrichtung öffentlicher Verkehrsmittel kann man diesem Anstieg teilweise beikommen, jedoch erzeugen die modernen Transportfahrzeuge, wie Hochgeschwindigkeitszüge, einen speziellen Schallpegel, der ein anderes Lärmverteilungsspektrum aufweist, obwohl er nicht unbedingt höher sein muß, als der von den klassischeren Transportfahrzeugen erzeugte Schallpegel.
Um die jeweiligen Lärmbelästigungen zu verringern, hat man versucht, entlang der Verkehrsstraßen oder Eisenbahnstrecken Lärmschutzwände zu errichten, die die Ausbreitung von Lärm, insbesondere von Verkehrslärm, welcher von den oben genannten Verkehrsmitteln auf diesen Verkehrsstraßen hervorgerufen wird, dämpfen sollen.
Zum Stand der Technik seien hierzu die EP-A-0 361 025, die DE-A-2 456 915 und die DE-A-2 538 667 genannt.
Die EP-A-0 361 025 (Fig.12 und 13) beschreibt ein Lärmschutzelement, dessen oberes Teil geneigt sein kann. Bei diesem Lärmschutzelement wird eine absorbierende Verkleidung verwendet, die ein Bindemittel aus Zement oder Löschkalk, welchem ein zusätzliches Material, wie Schaumstoff oder Zellstoff beigemischt wurde, enthält.
Die DE-A-2 456 915 (Fig.3) und die DE-A-2 538 667 (Fig.2) beschreiben verschiedene Lärmschutzelemente in Form von Lärmschutzwänden, deren oberer Teil geneigt ist und bei denen der allgemeine Aufbau und die Ausrichtung gegenüber der Lärmquelle nicht optimiert wurden.
Mit diesen Lärmschutzwänden können zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden, jedoch wird insbesondere bei Hochgeschwindigkeitszügen der durch das Vorbeifahren hervorgerufene Lärm nicht optimal gedämpft, da das durch diese Züge erzeugte Lärmfrequenzspektrum ein ganz besonderes Lärmfrequenz spektrum ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, zur Verringerung der zuvor beschriebenen Nachteile ein Lärmschutzelement zu schaffen, mit dem - obgleich es eine leichte Strukturveränderung aufweist - eine bedeutend höhere Dämpfung, bzw. ein Insertionsverlust des durch eine Verkehrsstraße in der benachbarten Umgebung erzeugten Lärms erreicht werden kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lärmschutzelement im Baukastenprinzip zu schaffen, das in vielen Anwendungsbereichen eingesetzt werden kann, je nach Topographie oder Gestalt des Einsatzortes.
Das Lärmschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung, das zum Zusammenbau zu einer Lärmschutzwand bestimmt ist, zeichnet sich dadurch aus, daß es eine im wesentlichen ebene Platte enthält, die eine vorbestimmte Höhe aufweist, sowie eine Abdeckung, die aus einer im wesentlichen ebenen Leiste gebildet wird, wobei diese Abdeckung an einem Ende der Platte angebracht ist und die Ebene, in der die Abdeckung liegt, gegenüber der Ebene, in der die Platte liegt, um einen Winkel α von zwischen 7º und 55º geneigt ist - vgl. die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.
Das Lärmschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung findet Anwendung bei der Geräuschbekämpfung durch Schalldämpfung an automobilen Verkehrsstrecken, Landstraßen oder Autobahnen, Eisenbahnstrecken oder gegebenenfalls an Landebahnen oder Landebahnabschnitten von Flughäfen.
Das Lärmschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. In dieser Zeichnung zeigen
Fig.1a eine perspektivische Ansicht eines Lärmschutzelementes gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig.1b eine Schnittansicht des Lärmschutzelementes entlang der Linie A-A in Fig.1a;
Fig.1c eine Querschnittsansicht der Fig.1b.
Fig.2a unterschiedliche Darstellungen I, II, III von drei Vergleichsversuchen, und zwar eine Lärmschutzwand der herkömmlichen Art (I), ein Lärmschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Abdeckung (II) und eine klassische, schräge Lärmschutzwand (III), die als Mittelwert verwendet wird;
Fig.2b eine Diagrammdarstellung der Dämpfung bzw. der Insertions-/Frequenzverluste in dB für die in Fig.2a dargestellten, unterschiedlichen Situationen, gemessen am Empfänger R1, der sich am höchsten Punkt des geometrischen Schattens befindet;
Fig.2c eine Diagrammdarstellung der Dämpfung bzw. der Insertions-/Frequenzverluste in dB für die in Fig.2a dargestellten, unterschiedlichen Situationen, gemessen an einem im geometrischen Schatten befindlichen Empfänger R2;
Fig.2d eine Diagrammdarstellung der Dämpfung bzw. der Insertionsverluste in dBA, nach mittlerer Dämpfung, bezogen auf den gesamten Frequenzbereich des Lärmspektrums in unterschiedlichen Fällen, nämlich bei Rosa-Rauschen, Straßenverkehrslärm und Eisenbahnlärm, für die unterschiedlichen, in Fig.2a dargestellten Situationen, gemessen am Empfänger R1, der sich am höchsten Punkt des geometrischen Schattens befindet;
Fig. 2e eine Diagrammdarstellung der Dämpfung bzw. der Insertionsverluste in dBA, nach mittlerer Dämpfung, bezogen auf den gesamten Frequenzbereich des Lärmspektrums in unterschiedlichen Fällen, nämlich bei Rosa-Rauschen, Straßenverkehrslärm und Eisenbahnlärm, für die verschiedenen, in Fig.2a dargestellten Situationen,
Fig.3 eine Ausführungsvariante eines Teiles eines Lärmschutzelements gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig.4a ein erstes Anwendungsbeispiel eines oder mehrerer Lärmschutzelemente gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig.4b ein zweites Anwendungsbeispiel eines oder mehrerer Lärmschutzelemente gemäß der vorliegenden Erfindung, im Falle einer Verkehrsstrecke, die aus zwei, in entgegengesetztem Sinn verlaufenden Fahrbahnen besteht.
Das Lärmschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung soll nun anhand der Figuren 1a und der nachfolgenden Figuren näher beschrieben werden.
Wie in Fig.1a dargestellt ist, ist das Lärmschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung für den Zusammenbau zu einer Lärmschutzwand bestimmt.
Es enthält vorzugsweise eine im wesentlichen ebene Platte 1, die eine vorbestimmte Höhe H aufweist. Es enthält weiterhin eine Abdeckung 2, die aus einer im wesentlichen ebenen Leiste gebildet wird, wobei die Abdeckung 2 am Ende der Platte 1 angebracht ist. Wie der Fig.1a zu entnehmen ist, ist die Ebene, in der die Abdeckung 2 liegt, gegenüber der Ebene, in der die Platte 1 liegt, um einen Winkel α von zwischen 7º und 55º geneigt.
Wie der Fig.1a weiterhin zu entnehmen ist, weist die die Abdeckung 2 bildende Leiste eine Querabmessung auf, so daß diese Abmessung, die in die Ebene der Platte 1 hineinragt und in Fig.1a mit "h" bezeichnet ist, zwischen 10/100 und 30/100 der Höhe der Platte 1 beträgt.
Sicherlich kann die die Abdeckung 2 bildende Leiste vorzugsweise je nach Art der Anwendung eine Querabmessung besitzen, die - je nach den in Betracht gezogenen Anwendungsfällen - selbstverständlich senkrecht zu der entsprechenden Abmessung der Kante der Platte 1 verläuft, wie dies am Ende dieser Beschreibung näher erläutert wird.
Gemäß einem ersten, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des Lärmschutzelementes entsprechend der vorliegenden Erfindung kann die Abdeckung 2 an einer Kante der Platte befestigt sein, wobei sie dann mit Hilfe geeigneter Mittel so an der Kante der Platte angebracht werden kann, daß sowohl eine ausreichende Festigkeit, als auch eine ausreichende mechanische Bindekraft gewährleistet sind.
Die Platte 1 kann außerdem vorzugsweise in Plattenelemente 1&sub1;, 1&sub2; und 1&sub3; unterteilt sein, wobei die verschiedenen Plattenelemente beispielsweise mit Hilfe von Zapfen- und Stemmlochanordnungen zusammengebaut werden können, so daß sie eine einheitliche, mit einer Abdekkung versehene Platte 1 bilden, wie sie in Fig.1a dargestellt ist. Das Plattenelement 1&sub1; kann vorzugsweise aus einem im wesentlichen ebenen, mit einer Abdeckung versehenen Plattenelement bestehen, während die Plattenelemente 1&sub2; und 1&sub3; ebene, im wesentlichen rechteckige Platten sind, die so übereinander angeordnet werden sollen, daß sie einen Teil der Platte 1 bilden, welcher von dem mit der Abdeckung 2 versehenen Plattenelement 1&sub1; abgeschlossen wird.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung sind die Abdeckung 2 und die Platte 1 bzw. die Abdeckung 2 und das Plattenelement 1&sub1; einstückig und aus demselben Material ausgebildet.
Im allgemeinen kann das für die Ausbildung der Plattenelemente 1&sub2;, 1&sub3;, wie auch der gesamten Platte 1 und des mit der Abdeckung 2 versehenen Plattenelementes 1&sub1; verwendete Material verstärkter oder nicht verstärkter Zement sein, wobei alle auf diese Weise ausgebildeten Elemente gemäß der vorliegenden Erfindung vorgefertigt sein und Standardabmessungen entsprechen können.
In den Figuren 1b und 1c ist einerseits in Fig.1b ein Schnitt in der Schnittebene AA der Fig.1 dargestellt und andererseits in Fig.1c eine Querschnittsansicht entlang dem in Fig.1b dargestellten Pfeil.
Entsprechend einem vorteilhaften Merkmal des Lärmschutzelements gemäß der vorliegenden Erfindung kann dieses Lärmschutzelement mit einer Verkleidung versehen sein, die aus einem Material besteht, welches die durch die sich auf einer Verkehrsstraße bewegenden Fahrzeuge erzeugte Schallenergie absorbiert. In einem solchen Fall können die Plattenelemente oder die Platte und die Abdeckung 2 auch aus Zement hergestellt sein, wobei die innere Schicht bzw. die Innenfläche des Lärmschutzelements mit einer Schicht aus absorbierendem Material versehen sind. Die Innenfläche ist hierbei die Fläche, nach der die Vertiefung der Platte 1 und der Abdeckung 2 gerichtet ist.
Im allgemeinen kann ein absorbierendes Material verwendet werden, wie z.B. ein Verbundwerkstoff aus Beton und Holz, der vom Anmelder unter dem Markennamen "Beton- Holz-System" vertrieben wird.
Dieses Material ist ein Verbundwerkstoff aus Beton und Holzfasern, mit dem im Großen und Ganzen zufriedenstellende Ergebnisse erzielt wurden, was die Lärmabsorptionseigenschaften oder, allgemeiner gesagt die Schallenergie-Absorptionseigenschaften anbelangt.
Außerdem kann die Verkleidung beispielsweise auch aus mehreren Lagen bestehen, zum Beispiel aus einer Schicht aus wabenförmigem Schaumstoff oder Polystyrolschaum, ein Material das beispielsweise in schalltoten Räumen Verwendung findet, wobei dieses Material wiederum von einer Schicht aus "Beton-Holz" umgeben ist, die die Schicht aus wabenförmigem Schaumstoffmaterial schützen soll.
Wie außerdem in Fig.1c dargestellt ist, kann die Verkleidung weiterhin Rillen 100 aufweisen, wenn sie auf das Lärmschutzelement und insbesondere auf die Platte 1, die einen Bestandteile dieses Elementes bildet, aufgetragen wurde, wobei diese Rillen im Sinne der Abmessung H der Platte 1 ausgerichtet sind. Wie in Fig.1b dargestellt, sollen diese Rillen wie ein durchlässiges Gitter wirken. Außerdem sollen sie durch Rückstrahlung eine strahlenförmige Struktur bilden, wobei sie im wesentlichen elliptische Strahlungslinien gleicher Amplitude aufweisen und wobei der Gipfel der sukzessiven Ellipsen des Strahlungsdiagramms ferner aufgrund der Abdeckung 2 einer Dämpfung unterliegt, was eine Reduzierung der tatsächlich durch Diffraktion erzeugten Schallenergie erlaubt, insbesondere in Richtung des hinteren Teiles, das von der konvexen Vorderseite des Lärmschutzelements gemäß der vorliegenden Erfindung begrenzt ist. Im allgemeinen sind die auf der Oberfläche der Platte 1 dargestellten Rillen bzw. Korrugationen vorzugsweise einige Zentimeter lang und mit gleichem Abstand zueinander auf dem Gitter ausgebildet. In den Figuren 1b und 1c sind die Rillen mit dem Bezugszeichen 100 versehen.
Gemäß einem vorteilhaften, kennzeichnenden Merkmal der vorliegenden Erfindung kann die absorbierende Verkleidung mit Rillen versehen sein, die senkrecht in der Platte verlaufen und ein Gitter bilden. Das Gitter kann durch eine Folge von Vertiefungen und Absätzen oder Furchen mit rechteckigem Querschnitt gebildet sein. Besitzen die Furchen und Vertiefungen dieselben Abmessungen, so ist in einer bevorzugten Ausführungsform das Verhältnis der Tiefe p der Furchen zum Achsabstand e zwischen zwei Vertiefungen a in Richtung des Mittenabstandes gleich p/e = , wobei e = 2a, so daß gilt: 0,76 ≤ ≤ 0,85.
Man konnte feststellen, daß durch dieses Verhältnis eine maximale Dämpfung der auftretenden Schallwellen erreicht werden kann, bei einer Frequenzbandbreite zwischen 100 Hz und 5.000 Hz, die aufgrund der so gebildeten physikalischen Parameter des Gitters im wesentlichen von einem Diffusionsphänomen abhängig ist und nicht mehr von der Reflexion, mit einer entsprechenden Dämpfung der gestreuten Wellen.
Die ebene Platte besteht aus einer absorbierenden Verkleidung, die auf die dem Lärm ausgesetzten Oberfläche aufgetragen bzw. in sie integriert ist. Es handelt sich hierbei um ein absorbierendes und isolierendes System.
Im Gegensatz hierzu besteht die Abdeckung vorzugsweise ganz aus einer absorbierenden Verkleidung. Es handelt sich hierbei um ein absorbierendes und diffundierendes System.
Bei einer Verkleidung, die aus Beton und Holz besteht und bei der der Absorptionskoeffizient ohne Rillen 0,50 beträgt, erreicht man durch die Einführung der Rillen zur Ausbildung eines entsprechenden Gitters bei auftretenden Wellen im Bereich von 100 dB eine Streuung der Wellen im Bereich von 90 dB, also eine Dämpfung von 10 dB.
Durch eine solche Ausgestaltung ist es möglich, gegenüber einer Reflexion der Schallenergie der Schallquelle vorzugsweise eine Streuung und eine maximale Dämpfung dieser Schallquelle zu bewirken.
Um eine Lärmschutzwand zu bilden, kann das Lärmschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in Fig.1b dargestellt, auf einem feststehenden Sockel S im Boden befestigt sein, wobei der Sockel in den Boden eingegraben sein kann und wobei eine Vielzahl von Elementen rechtwinklig zur Richtung H angeordnet sein kann, senkrecht zur Ebene der Fig.1b und dargestellt durch den Pfeil in Fig.1b.
Ergebnisse von Vergleichsversuchen, die bei einem Lärmschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung - im Gegensatz zu den traditionellen Lösungen, wie einer einfachen Lärmschutzwand oder den weniger traditionellen und klassischen Lösungen wie einer schrägen Lärmschutzwand - durchgeführt wurden, sind in den Figuren 2a bis 2e wiedergegeben.
Die Versuchsbedingungen sind in Fig.2a für die traditionelle Lösung dargestellt, d.h. wenn eine klassische Lärmschutzwand verwendet wird.
Unter diesen Bedingungen weist die Lärmschutzwand eine Höhe von 3,06 m auf, bei einer Stärke von 20 cm, wobei diese Lärmschutzwand beispielsweise aus einem im wesentlichen ebenen Betonbaustein gefertigt ist.
Eine Schallquelle S, die aus einer explosiven Schallquelle besteht, welche eine entsprechende Lärmstufe erzeugen soll, die im wesentlichen einer Diracstufe oder zumindest einem Lärmimpuls entspricht, wird in 0,5 m Höhe vom Boden entfernt und mit einem Abstand von 4,3 m zur Lärmschutzwand angebracht. Man bezeichnet als Ende des Schlagschattens der Lärmschutzwand die Linie, die die Schallquelle S und das distale Ende der Lärmschutzwand verbindet, wobei diese Linie in Fig.2a in der Darstellung I durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Die Messung bestand in einer unterschiedlichen Messung zwischen einem ersten Empfänger oder Referenzmikrophon MR, das mit einem Abstand von 1 m auf der Linie des Schlagschattendes der Lärmschutzwand angebracht wurde, und einem ersten Empfänger R1a, der auf derselben Linie am Ende des Schlagschattens der Lärmschutzwand angebracht wurde, jenseits der Lärmschutzwand und direkt gegenüber der Schallquelle S mit einem Abstand von 1 m, wobei sich der Empfänger R1 aus diesem Grund direkt gegenüber der Schallquelle S befand. Außerdem wurde ein zweiter Empfänger R2 mit einem Abstand von 5 m zum distalen Ende der Lärmschutzwand und in derselben Höhe wie diese angebracht. Der Empfänger R2 wurde mit einem Abstand von 5 m zur Lärmschutzwand jenseits der Lärmschutzwand in Richtung der Lärmausbreitung angebracht.
Durch die Empfänger R1 und R2 kann eine differentielle Messung durchgeführt werden, die dank des Referenzmikrophons MR auch aufgrund der Verminderung des Abstandes zwischen der Schallquelle S und den Empfängern R1 und R2 korrigiert werden kann. Durch diese Messung können durch das Vorhandensein der Lärmschutzwand bei der traditionellen Lösung I bzw. des Lärmschutzelements mit Abdeckung in Situation II, mit oder ohne absorbierende Schicht oder Auskleidung, bzw. durch die Situation III die Dämpfung bzw. die Insertionsverluste in Dezibel abgeleitet werden. Diese letzte Situation entspricht einer schrägen Lärmschutzwand, die in geneigtem Zustand eine Höhe von 3,03 m aufweist, bei einem Inklinationsabstand zum Boden von 0,44 m.
Wenn eine schräge Lärmschutzwand zum Einsatz kommt, lassen die durchgeführten Messungen in einem Fall, in dem mit dem Lärmschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung eine Äquivalenz der Ergebnisse im Akustikplan erreicht werden soll, die Feststellung zu, daß die vorgeschlagene Lösung, die dieser letzten Lösung entspricht, in mechanischer Hinsicht besser ist, bei einer Messung, bei der die Verwirklichung einer schrägen Lärmschutzwand und vor allem die Erhaltung dieser Lärmschutzwand bei einer gewünschten Neigung Probleme mit sich bringt, zumindest deshalb, weil diese Lärmschutzwand immer am gleichen Ort verbleiben soll.
In Fig.2b sind für die gleiche Signalquelle S, abhängig von der Frequenz in Hertz, die vom Empfänger R1 am Ende des Schattens gemessenen Insertionsverluste in dB nach den zuvor angegebenen Korrekturen dargestellt. Auf dem entsprechenden Diagramm stellt man fest, daß, was die traditionelle Lösung einerseits anbelangt, die Insertionsverluste bei einem Richtwert von 5 dB für einen großen Frequenzbereich zwischen 250 und 2.000 Hertz im wesentlichen konstant sind, während andererseits die Dämpfung bei niedrigen Frequenzen schwächer, bei Frequenzen zwischen 2.000 und 4.000 bis 5.000 Hertz hingegen höher ist. Eine solche Feststellung gestattet es, den Stellenwert der jeweiligen Vergleichsversuche zu rechtfertigen, wobei die traditionelle Lösung, die aus einer klassischen Lärmschutzwand besteht, als Bezugswert verwendet wird.
Was das Lärmschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung anbelangt, so wurden Versuche ohne absorbierende Schicht oder Verkleidung durchgeführt - eine Situation, bei der die Dämpfung einen bedeutenden Einschnitt bei einer Frequenz von 250 Hertz, einen Maximalwert relativ zum Wert von 2.000 Hertz und einen Minimalwert relativ zu Frequenzhöhen zwischen 2.000 und 4.000 bis 5.000 Hertz aufweist. Man wird hierbei insbesondere feststellen, daß die Dämpfungskurve in diesem Fall aufgrund der geometrischen Natur des Lärmschutzelements und aufgrund der Art des verwendeten Materiales - Beton ohne absorbierende Verkleidung - relativ unregelmäßig ist.
In Fig.2b ist auch die Situation dargestellt, bei der das Lärmschutzelement von einer absorbierenden Verkleidung oder Schicht umgeben ist. In diesem Fall ist die Dämpfungskrümmung bei einer Frequenz von 250 Hertz beträchtlich abgeschwächt und der Mittelwert der Dämpfung ist im wesentlichen erhöht, besonders bei hohen Frequenzen zwischen 2.000 und 4.000 bis 5.000 Hertz - einerseits besonders in Bezug auf die traditionelle Lösung und andererseits in Bezug auf des Lärmschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung, das ohne absorbierende Verkleidung verwendet wird.
Außerdem sind die jeweiligen Versuche an einer schrägen Lärmschutzwand unter den in Fig.2a dargestellten Bedingungen in Figur 2b gezeigt, und man kann hierbei feststellen, daß, wenn der allgemeine Verlauf der entsprechenden Kurve mit dem Verlauf der Kurve bei der traditionellen Lösung übereinstimmt, die Inklination sehr wohl eine höhere Dämpfung bzw. einen höheren Insertionsverlust im gesamten Frequenzbereich bewirken kann, wobei die durch die schräge Lärmschutzwand bewirkte Dämpfung nicht immer höher ist als die Dämpfung, die von dem mit einer absorbierenden Verkleidung ausgestatteten Lärmschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt wird, als für die sehr hohen Frequenzen in der Größenordnung von 4.000 Hertz. Man wird außerdem feststellen, daß für diesen letzteren Wert der Dämpfungswert der schrägen Lärmschutzwand, obwohl sie höher ist, im wesentlichen der Dämpfung entspricht, die durch das Lärmschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht wird, wenn es mit einer absorbierenden Verkleidung versehen ist.
So ist aufgrund dieser Ergebnisse das Gesamtergebnis des Lärmschutzelements gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn dieses mit einer absorbierenden Verkleidung versehen ist, in allen Frequenzbereichen höher als bei der traditionellen Lösung einerseits und dem Lärmschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung ohne absorbierende Verkleidung andererseits, während die Dämpfung bei dem Lärmschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn dieses mit einer absorbierenden Verkleidung ausgestattet ist, nur etwas niedriger ist als die Dämpfung, die im Bereich der hohen Frequenzen durch eine schräge Lärmschutzwand bewirkt wird. So begründen diese Vergleichsversuche die Erfindungshöhe des Lärmschutzelementes gemäß der vorliegenden Erfindung in bezug auf die traditionellen Lösungen und die schräge Lärmschutzwand, da diese beiden Lösungen praktische und mechanische Probleme aufweisen.
In Fig.2c ist ein Vergleichsdiagramm für ähnliche Situationen dargestellt, wobei der Empfänger R2 im geometrischen Schatten der Lärmschutzwand angebracht ist. Man stellt hierbei fest, daß die Kurve - neben der Kurve relativ zum Empfänger R1 im Falle der traditionellen Lösung - im jeweiligen Frequenzbereich einen allgemeinen Verlauf aufweist, obwohl die Dämpfungskonstante im Frequenzbereich von 150 bis 2.000 Hertz weniger deutlich ist.
Es treten auch Dämpfungsunregelmäßigkeiten auf, wenn das mit einer Abdeckung versehene Lärmschutzelement ohne absorbierende Schicht oder Verkleidung mit einem Dämpfungspeak von 500 Hertz verwendet wird. Wenn dagegen das mit einer Abdeckung versehene Lärmschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer absorbierenden Verkleidung oder Schicht verwendet und ein minimaler Relativwert der Dämpfung bei 250 Hz nachgewiesen wird - wobei die Dämpfung, die durch ihn bewirkt wird, stets höher oder gleich der von der schrägen Lärmschutzwand bei niedrigen Frequenzen zwischen 125 und 250 Hz bewirkten Dämpfung ist - ist die Dämpfung im Gegenteil im Frequenzbereich jenseits 250 Hz vergleichbar.
In den Figuren 2d und 2e ist das Gesamtergebnis der Vergleichsmessungen dargestellt, die zuvor im Zusammenhang mit den Figuren 2b und 2c beschrieben wurden, wobei diese Ergebnisse, was die Messungen abhängig von der Frequenz bei mittlerer Dämpfung zur Pauschalierung der in dBA gemessenen Dämpfung bzw. Insertionsverluste für Rosarauschen, bei dem die Lärmenergie je nach Frequenz eine im wesentlichen gleichförmige Verteilung aufweist, anbelangt, abhängig sind von dem von Fahrzeugen auf einer Straße erzeugten Lärm bzw. von dem von einem Hochgeschwindigkeitszug des Typs TGV erzeugten Lärm. Für die Erstellung der in den Figuren 2d und 2e dargestellten Lärmdiagramme wurde bei den zuvor genannten Messungen außer dem Empfänger bzw. dem Referenzmikrophon MR ein entsprechendes Filtrierverfahren unter Zuhilfenahme von Filtrierschablonen verwendet.
Im Falle des Empfängers am Ende des Schattens, also im Falle des Empfängers R1, stellt man fest, daß die von einem mit einer Abdeckung und einer absorbierenden Verkleidung versehenen Lärmschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung verursachte Dämpfung sehr viel höher ist als die Dämpfung, die durch die traditionelle Lösung oder durch die Verwendung eines mit einer Abdeckung versehenen Lärmschutzelementes ohne absorbierende Schicht oder Verkleidung bewirkt wird, während die gleiche Dämpfung noch höher ist gegenüber der Dämpfung, die man mit Hilfe einer schrägen Lärmschutzwand erreicht. Diese Ergebnisse sind auch dann gültig, wenn es sich um Straßenverkehrslärm handelt, obwohl die Dämpfung etwas niedriger sein kann. Dies ist auch der Fall, wenn es sich um Eisenbahnlärm handelt, der von einem Hochgeschwindigkeitszug verursacht wird.
Bei dem im geometrischen Schatten angeordneten Empfänger R2, wie in Fig.2e dargestellt, sind die Ergebnisse noch bezeichnender, wobei die schräge Lärmschutzwand bei Rosarauschen stets die beste Dämpfung liefert. Es muß dennoch gesagt werden, daß bei Straßenverkehrslärm oder bei von einem Hochgeschwindigkeitszug erzeugten Lärm die beste Dämpfung mit dem mit einer Abdeckung versehenen Lärmschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht wird, wenn dieses Lärmschutzelement ohne absorbierende Schicht oder Verkleidung verwendet wird. Die Unterschiede der gesamten Dämpfung in dem einen oder anderen Fall sind stets eher gleich 1 dBA.
Die verschiedenen, zuvor beschriebenen Versuche zeigen, daß es durch das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer absorbierenden Verkleidung und/oder die Art der Verkleidung je nach beabsichtigter Anwendungsform besonders vorteilhaft ist, eine Anordnung gemäß dem Lärmschutzelement entsprechend der vorliegenden Erfindung zu schaffen
Anhand der Fig.3 soll nun die aus dem Plattenelement 1&sub1; bestehende Abdeckung 2 gemäß der vorliegenden Erfindung näher beschrieben werden.
Wie in Fig.3 dargestellt ist, kann die Abdeckung 2 aus einer Betonhülle 200 mit einer Stärke von 3 bis 4 cm bestehen, wenn eine absorbierende Verkleidung 201 verwendet wird. Die absorbierende Verkleidung kann vorzugsweise eine Stärke in der Größenordnung zwischen 5 bis 10 cm aufweisen. Die absorbierende Verkleidung wird auf die Betonhülle 200 aufgetragen. Ein Anhaften auf dieser Betonhülle und der mechanische Zusammenhalt wird mit den für diesen Materialtyp üblichen Techniken erreicht. Diese Verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt und können auf die Verwendung von klassischem Beton zurückgeführt werden.
Ist keine Verkleidung 201 vorhanden, so kann die Abdekkung 2, wie auch das Plattenelement 1&sub1;, aus einem einstückigen Betonelement bestehen, das eine vergleichbare Stärke beispielsweise in der Größenordnung zwischen 11 und 15 cm aufweist. Der Winkel α zwischen der Ebene der Platte und dem Teil des Plattenelements 1&sub1;, das einen Teil der Platte bildet, und der Abdeckung 2 kann die in der vorhergehenden Beschreibung angegebenen Werte annehmen, je nach gewünschter Anwendungsform. Dies ist auch der Fall, was die von der Abdeckung projezierte Höhe h anbelangt.
Wie die Fig.3 außerdem zeigt, besitzt die Abdeckung eine Kante bzw. einen Rand, der in einem Querschnitt der Platte und der Abdeckung 2 eine durchgehende Krümmung aufweist. Dieser Rand ist in Fig.3 mit dem Bezugszeichen 203 versehen. Der Rand besteht in der direkten Ansicht aus einer Angriffskante für die Schallenergie und verläuft in der Darstellung der Fig.3 im wesentlichen entlang einer sphärischen oder zumindest zylindrischen Welle, wenn es sich bei dem Schienenfahrzeug um einen sehr langen Zug handelt in bezug auf die Länge des Lärmschutzelementes gemäß der vorliegenden Erfindung, und wobei sich die Austrittskante gegenüber der Schallenergie befindet, die sich durch diffusen Schall und Diffraktion durch die Platte 1 und insbesondere durch die auf dieser Platte angebrachte Verkleidung ausbreitet.
In der in Fig.3 in punktierten Linien dargestellten Ausführungsform ist die Angriffs- bzw. Austrittskante in der Ebene der Platte 1 geradlinig und parallel. Obwohl mit dieser Ausführungsform zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden können, gestattet sie nicht immer eine im wesentlichen analoge Behandlung der direkt gegenüberliegenden bzw. während des Diffraktionsphänomens zurückgestrahlten Schallenergie, je nach Frequenz, aufgrund der jeweiligen Brechung am höchsten Punkt des Randes.
Gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt der die Angriffs- bzw. Austrittskante bildende Rand im Querschnitt der Platte und der Abdeckung einen sich ständig ändernden Biegeradius. Dieser Biegeradius weist seine Minimalwerte am distalen Ende der Abdeckung auf, wie dies in durchgehenden Linien in Fig.3 dargestellt ist. Die untere Kante des Randes kann indessen parallel zur Ebene der Platte 1 liegen. Durch die Ausgestaltung des Randes, in Fig.3 in durchgehenden Linien dargestellt, wird eine einheitlichere Behandlung des Phänomens der Diffraktion der Schallenergie, je nach Frequenz, gewährleistet.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Lärmschutzelementes gemäß der vorliegenden Erfindung sei anhand der Figuren 4a und 4b dargestellt.
Das Lärmschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung wird verwendet, um den durch eine Verkehrsstraße erzeugten Lärm zu reduzieren, wobei eine Vielzahl von Elementen, wie in Fig.4a dargestellt, auf wenigstens einer Seite der Verkehrsstraße nebeneinander angeordnet sind. In einem solchen Fall ist die Angriffskante bzw. der Rand der Abdeckung 2 gegen die Achse der Verkehrsstraße gerichtet. In der Darstellung gemäß Fig.4a wird die Verwendung eines Lärmschutzelementes gemäß der vorliegenden Erfindung in der Nähe eines Schienenweges gezeigt, auf dem beispielsweise ein Hochgeschwindigkeitszug verkehrt. Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der in Betracht gezogenen Anwendungsform befindet sich die Quelle des Verkehrslärms vor allem in Höhe der Schienen, wobei das Lärmschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung und die so geschaffene Lärmschutzwand in bezug auf die der Schiene am nächsten liegende Lärmquelle so angeordnet werden, daß die auf die Basis der Abdeckung 2 folgende Linie in gerader Sicht und der höchste Punkt der Schiene und die Horizontale, auf dem Niveau dieses höchsten Punktes, einen Winkel von 30º bilden. Während der Versuche, die in dieser Gegend durchgeführt wurden, hat man allerdings festgestellt, daß man das Maximum der Schallenergie und somit des durch ein solches Fahrzeug hervorgerufenen Lärms bei einem Winkel von 30º in bezug auf die Horizonale erhält. Sicherlich sind unter diesen Umständen die Parameter der Höhe H der Platte 1, wobei h die von der Abdeckung ausgehende Höhe ist, je nach den Einsatzmöglichkeiten der Lärmschutzwand und jedes Elementes, aus dem diese Lärmschutzwand besteht, vermindert.
In Fig.4b ist eine ähnliche Anwendungsform dargestellt, nämlich zwei in entgegengesetzter Richtung verlaufende Verkehrsstrecken V1 und V2. Durch die Verwendung von zwei, die Lärmschutzwand bildenden Elementen gemäß der vorliegenden Erfindung, die in bezug auf die zentrale Achse zwischen den beiden Verkehrsstraßen symmetrisch angeordnet sind, erzielt man ein optimales Ergebnis, wobei die Parameter der Abmessung jedes Elements in diesem Fall in bezug auf die am nächsten liegende Schiene und/oder in bezug auf die zentrale Achse zwischen den beiden Verkehrsstraßen optimiert werden können.
In einem solchen Zusammenhang, bei einer Eisenbahnstrecke mit einem Abstand a, weist jede Platte eine Höhe x.a auf, wobei x zwischen 2,5 und 4, also 2,5 ≤ x ≤ 4 ist.
Darüber hinaus sind die Platten einander gegenüber angebracht mit einem Abstand y.a, wobei y zwischen 3 und 6, also 3 ≤ y ≤ 6 ist, symmetrisch zur Achse der Fahrbahn oder zur zentralen Achse zwischen den beiden Fahrbahnen. Die Abdeckungen 2 sind natürlich zur zentralen Achse der Fahrbahn oder zur zentralen Achse zwischen den Fahrbahnen hin gerichtet.
Aus praktischen Erwägungen heraus können die die Lärmschutzwand bildenden Lärmschutzelemente gemäß der vorliegenden Erfindung so zusammengebaut sein, wie dies zuvor beschrieben wurde, je nach Anwendungsform, wobei ein Basisplattenelement in einem Betonblock befestigt ist, der ein Entwässerungsrohr enthält.
Das Lärmschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung kann nicht nur zum Schutz gegen den von Hochgeschwindigkeitszügen hervorgerufenen Lärm verwendet werden, sondern auch im Fall von Verkehrsstraßen oder Autobahnen, für die die zuvorgenannten Parameter ebenfalls gelten, je nach den jeweiligen geometrischen Abmessungen, wobei jede Fahrbahn durch jede durchschnittliche Verkehrsstrecke auf jeder Straße ersetzt werden kann.
Anhand aller durchgeführten Versuche kann man feststellen, daß die wirksamste Lösung in bezug auf die allgemeine Verlustkomponente das mit einer Abdeckung und einer absorbierenden Verkleidung versehene Lärmschutzelement ist, wobei der Gewinn in bezug auf die traditionelle Lösung in der Größenordnung von 1,5 dBA liegt, was den Straßenverkehrslärm anbelangt, und in der Größenordnung von 2,0 dBA, was den durch einen Hochgeschwindigkeitszug erzeugten Lärm anbelangt. Zum Lärmschutz gegen den von Zügen verursachten Lärm kann jedoch genauso auch eine Lösung verwendet werden, die aus einem Lärmschutzelement mit Abdeckung und ohne absorbierende Verkleidung besteht.

Claims

1. Abschirmelement gegen den Lärm von Schallwellen, das zum Zusammenbau zu einer Lärmschutzwand bestimmt ist, wobei das Element eine Platte (1) umfaßt, die im wesentlichen eben ist und eine vorbestimmte Höhe (H) aufweist, sowie eine Abdeckung (2), die aus einer im wesentlichen ebenen Leiste besteht und an einem Ende der Platte angebracht ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene, in der die Abdeckung liegt, gegenüber der Ebene, in der die Platte liegt, um einen Winkel α von zwischen 7º und 55º geneigt ist, und daß die Abdeckung einen Rand (203) aufweist, die für die Schallwellen einen Angriffs- bzw. Abfließrand bildet, wobei dieser Rand in einer Querschnittdarstellung der Platte und der Abdeckung eine durchgängige Krümmung aufweist.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Abdeckung (2) bildende Leiste eine solche Schrägabmessung aufweist, daß diese Abmessung (h) zwischen 10/100 und 30/100 der Höhe der Platte beträgt, wenn sie in die Ebene der Platte übertragen wird.

3. Element nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (2) an einem der Ränder der Platte (1) angebracht ist.

4. Element nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (2) und die Platte (1) jeweils einstückig ausgebildet und aus demselben Material hergestellt sind.

5. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Angriffsrand geradlinig und parallel zur Ebene der Platte verläuft.

6. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Angriffsrand in der Querschnittdarstellung der Platte und der Abdeckung einen ständig variierenden Krümmungsradius aufweist, wobei dieser Krümmungsradius seine kleinsten Werte am distalen Ende der Abdeckung besitzt.

7. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1) und die Abdeckung (2) eine Schallenergie absorbierende Verkleidung besitzen.

8. Element nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schallenergie absorbierende Verkleidung aus einer Absorbierschicht besteht.

9. Element nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorbierschicht mit Rillen (100) versehen ist, die senkrecht in der Platte verlaufen, wobei die Rillen, die eine Abfolge von einander abwechselnden Vertiefungen und Absätzen darstellen, bei einem Abstand e der Längs-Symmetrieebene zweier aufeinanderfolgender Absätze eine Tiefe p der Absätze aufweisen, wobei das Verhältnis p/e = ist, so daß für eine maximale Geräuschdämpfung bei einer Frequenzbandbreite des Schalls zwischen 100 Hz und 5.000 Hz gilt: 0,76 ≤ ≤ 0,85 .

10. Verwendung eines Elements zur Abschirmung gegen Lärm nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduzierung des auf einer Verkehrsstrecke verursachten Lärms eine Vielzahl von Elementen derart auf wenigstens einer Seite der Verkehrsstrecke zusammengebaut und aufgestellt wird, daß der Angriffsrand der Abdeckung zur Achse der Verkehrsstrecke ausgerichtet ist.

11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Verkehrsstrecke, die aus einer Bahnlinie mit einer Spurweite a besteht, jede Platte eine Höhe x.a aufweist, wobei 2,5 ≤ x ≤ 4 gilt, und die Platten einander gegenüberliegend mit einem Abstand y.a symmetrisch zur Achse der Verkehrsstrecke angebracht werden, wobei 3 ≤ y ≤ 6 beträgt und die Abdeckungen zur Mittelachse der Verkehrsstrecke ausgerichtet sind.