Vergleich Betonschwellen B70 - B91

• Forschungsstelle: BAV
• Projektnummer: FABI 2018.23

Schlüsselwörter (Deutsch)

Lärmbekämpfung, Lärmsanierung der Eisenbahn, Infrastruktur, Betonschwellen

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die Betonschwelle ist ein Standardbauteil des Bahnoberbaus. Schwellen haben zwei Funktionen. Sie fixieren die Schienen in der korrekten Lage und sie nehmen die Kräfte bei einer Zugsüberfahrt auf und leiten diese in das Schotterbett.

Die Betonschwelle kann mit verschiedenen Massnahmen akustisch optimiert werden:

• Schwellengeometrie (Oberfläche, Masse,…)

• Anpassungen Material (Betonrezeptur, Vorspannung, Dämpfung,…)

• Anpassung System Oberbau (Besohlung, Zwischenlagen,…)

Im Rahmen des Projekts werden zwei häufig eingesetzte Standard-Betonschwellen der Normalspurbahnen akustisch systematisch verglichen. Einerseits durch eine Analyse bereits vorhandener Messdaten, andererseits als Option mittels Messkampagne am Testgleis.

 

Projektziele (Deutsch)

Im Rahmen dieses Projekts soll die Hypothese untersucht werden, dass neue B91– Oberbauten deutlich wahrnehmbar leiser seien als die vor dem Umbau vorhandenen B70 – Oberbauten. Das Abstrahlverhalten der Schiene (verschiedene Profile) ist bekannt. Deshalb soll im vorliegenden Projekt das Abstrahlverhalten der Schwellentypen bei gleichem Schienenprofil (UIC-60) und harter Zwischenlage untersucht werden.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Aus dem direkten Vergleich der Betonschwellen B70 und B91 in Bezug auf Geometrie, Masse und modalem Schwingungsverhalten lassen sich keine Vor- oder Nachteile hinsichtlich Schallabstrahlung des Gleises ableiten, da beide Schwellen nahezu die gleichen Eigenschaften aufweisen. Die Einzigen markanten Unterschiede sind die Fertigungstechnologien von B70/B91 Schwellen (Trockenformverfahren/Flüssiggussverfahren) und die Vorspannung (zwei nachträglich verschraubte Stahldrähte/14 vorgespannte Armierungsdrähte).

PROSE hat 2018 hierzu experimentelle Modalanalysen an frei gelagerten B70 und B91 Schwellen und an Schwellen im Schotterbett durchgeführt. Beide Schwellen wiesen dabei ähnliche Schwingungsmoden und -Frequenzen auf. Nach Einschätzung von Experten wird der Schienenschall im Wesentlichen durch die TDR und Schienenrauheiten verursacht. Die Zwischenlage und die Klemmkraft sind massgeblich für die TDR verantwortlich, diese kann bei beiden Gleisarten mit B70 und B91 variieren. Abhängig vom Alter, den Achslasten oder dem letzten Wartungsintervall des Oberbaus werden bei älteren Oberbauten die Zwischenlagen komprimiert und die Klemmkraft der Schienenbefestigung lässt nach. Dies führt zur Entkoppelung der Schiene und zu geringer TDR, bzw. höherem Schienenschall.

Durch Messungen an 6m langen Testgleisen mit B70 und B91 Schwellen bei Schrey&Veit und Vigier Rail konnte der Schienenschall zwischen 315 Hz und 2000 Hz zwar eindeutig identifiziert werden, die Schallabstrahlung der Schwellen war hingegen nicht sicher messbar. Eine Optimierung des Schallanteils vom Gleis ist danach eher mit einer besseren Schienendämpfung, z.B. durch härtere Kopplung über entsprechende Zwischenlagen oder Schienenbefestigungen zu erreichen.

Abgesehen davon müssen alte Oberbautypen bei Erreichen der Verschleissgrenze ausgetauscht werden, dann sollte nach Neuinstallation mit B91 Schwellen der Vorbeifahrpegel i.d.R. auch sinken oder zumindest gleichwertig bleiben.

Zugehörige Dokumente

• Messbericht Testgleis B70 [PDF] 2'649 kB
• Schlussbericht Prose akustischer Vergleich B70 zu B91 [PDF] 2'159 kB