Virtueller Zug


Softwareprogramm

Wenn ein Zug einen Spurseitenbeobachter (oder ein Mikrofon) passiert, wird bei dem sich näherndem Zug zunächst ein ansteigender Schalldruckpegel registriert. Sobald sich der Zug und der Beobachter jedoch auf gleicher Höhe befinden, verursachen die verschiedenen Wagons Schwankungen des Schalldruckpegels. Dies geschieht aufgrund der Positionen und Stärken diverser Klangquellen. Die Geräuschintensität verringert sich, sobald der letzte Wagon den Beobachter passiert hat. Es kann vorkommen, das noch ein „klingeln“ der Schiene zu hören ist, nachdem sich der Zug bereits entfernt hat.

Das entstandene Geräusch wird von vielen unterschiedlichen Subquellen gebildet, der Schiene, dem Rad, den aerodynamischen Geräuschquellen, usw. Die gesamten ausgestrahlten Geräusche haben Auswirkungen auf die sich in der Nähe befindlichen Wohnsiedlungen, was zu Belästigungen oder gar zu einer Gefährdung der dort lebenden Menschen führen kann. Es existieren bereits Verordnungen, die den Verkehr von zu lauten Zügen auf Gleisstrecken verbieten, die sich in der Nähe von solchen Siedlungen befinden. Auf solchen Strecken muss entweder die Geschwindigkeit reduziert werden oder es wurden hohe Lärmschutzwände errichtet.

Sound View Instruments und KRRI (finanziert vom Ministerium für die Infrastruktur auf dem Land und dem Verkehr, Korea) haben gemeinsam ein Softwareprogramm entwickelt, das den Geräuschpegel eines vorbeifahrenden Zuges simuliert und die Dauer aufzeichnet, sobald ein Zug vorbeifährt. Die Eingabeparameter des Modells enthalten bereits die verschiedenen Lärmquellen (Schiene, Rad, aerodynamische Geräuschquellen, usw.), deren Standort, ihre Geschwindigkeit, die Schallleistung und ihre jeweilige Richtwirkung. Das Ergebnis ist der Schalldruckpegel trotz beliebiger Position des Empfängers und Dauer der Aufzeichnung. Der Empfänger kann sich sowohl in der Nähe der Strecke befinden, z.B. 7,5 m von der Spurmitte entfernt, als auch weiter weg, z.B. dort, wo sich die Wohnsiedlungen befinden.

Virtueller Zug

Lärmquellen-Verteilungskarte der Geräuschausbreitung des HEMU, resultierend aus einer Mikrofon-Array-Messung. (siehe auch Lärm durch Hochgeschwindigkeitszüge).

Pass - by SPLDer Schalldruckpegel (8m entfernt vom Gleis) dargestellt als Funktion während der Dauer der Fahrgeräusche, gemessen mit dem Programm für den virtuellen Zug.

Das Programm kann unterschiedlich genutzt werden:

Für die Simulation von Fahrgeräuschen eines Zuges, aufgenommen durch ein an der Strecke befindliches Mikrofon.

Neue Züge müssen sich, bevor sie für den Normalbetrieb im Eisenbahnverkehr zugelassen werden, in der Regel einem standardisierten Fahrgeräuschtest unterziehen (der Typprüfung), um zu belegen, dass sie den aktuellen Lärmvorschriften entsprechen. Das Mikrofon kann sowohl 7,5m, als auch 25m von der Spurmitte entfernt positioniert werden, sofern die Schiene dem technischen Standard (TSI) entspricht. Mit unserem Programm kann diese Prüfung mit dem Computer simuliert werden, anstatt oder bevor es zur Durchführung eines Tests unter realen Bedingungen kommt. Dies ist ein immenser Vorteil, da Feldversuche in der Regel teuer in der Umsetzung sind. Des Weiteren ist es bei solchen Versuchen zuweilen auch gar nicht möglich die standardisierten Messbedingungen zu schaffen, die für die Prüfnorm gefordert werden. Das europäische Forschungsprojekt ACOUTRAIN befasst sich ebenfalls mit diesem Problem, auch wenn nur für Fracht- und Personenzüge und nicht für Hochgeschwindigkeitszüge. Diese wiederum werden selbstverständlich in unserem Modell miteinbezogen.

Für die Simulation der Wirkung von Lärmschutzmaßnahmen für Züge und/oder Schienen

Aufgrund der Durchführung einer Serie von diversen Simulationen mit unterschiedlichen Eingangsparametern, kann der Effekt einer bestimmten Lärmquelle (z.B. die aero-akustischen
Störgeräusche vom Pantographen) durch eine gezielte Geräuschkontrollmessung auf die gesamten Geräusche berechnet werden.

Für die Simulation/Vorhersage von Lärm einzelner Eisenbahnlinien, die sich in der Nähe von Wohnsiedlungen befinden

Eine Simulation zeigt durch die Aufzeichnung die Dauer des Schalldruckpegels vor einer beliebigen flachen Öffnung. Auch die Anzahl der Handelszüge, die die Bahnlinie passieren werden dabei berücksichtigt und ergeben den als „A“ bewerteten, äquivalenten Schalldruckpegel. Der maximale Schalldruckpegel wird durch die “schlechteste” Durchfahrt des Zuges bestimmt. Die hierdurch gewonnenen Ergebnisse werden daraufhin mit den aktuellen Grenzwerten und Vorschriften verglichen.