Ballastloos spoor: stil?!

Ballastloos spoor: stil?! dr.ir. Ard Kuijpers M+P Raadgevende ingenieurs bv

1

bijeenkomst innovatieplatform rail

22 juni 2004

Inhoud presentatie

Statements z Geluidopwekking bij ballastloos spoor z Geluidbeheersing bij ballastloos spoor z Effecten van constructieparameters z Innovaties z Conclusies z

2


22 juni 2004

Statements

De geluideisen van ballastloos spoor zijn te beheersen met kennis van het dynamisch en akoestisch gedrag z Met innovatie kan ballastloos spoor stiller worden dan conventioneel ballastspoor z

3


22 juni 2004

Opwekking rolgeluid z

z

z

4

Excitatie: gecombineerde ruwheid Responsie: trillingen in wiel, rail en onderbouw Resultaat: rolgeluid

draairichting rolgeluid


wielruwheid

trillingsvoortplanting railruwheid

22 juni 2004

Analyse geluidsproductie met TWINS

5

z

Wiel: { Modaal trillingsgedrag { “Ongedempt” { Effectieve afstraling bij hogere frequenties

z

Rail: { Niet modaal trillingsgedrag (lopende golven) { Spectrumvorm bepaald door contactkracht { “Medium” gedempt

z

Dwarsligger: { Laagfrequente aanstoting { Zwaar en “sterk” gedempt


22 juni 2004

Model geluidopwekking bovenbouw dynamica

railruwheid

Σ

wiel/rail interactie

contactkrachten

wielruwheid

responsie rail

afstraling rail

responsie dwarsligger /betonplaat

afstraling dwarsligger /betonplaat

responsie wiel

afstraling wiel

Σ

geluid overdracht

geluid immissie

wiel dynamica

6


22 juni 2004

Beïnvloedbaar door bovenbouwontwerp bovenbouw dynamica

railruwheid

Σ

wiel/rail interactie

contactkrachten

wielruwheid

responsie rail

afstraling rail

responsie dwarsligger /betonplaat

afstraling dwarsligger /betonplaat

responsie wiel

afstraling wiel

Σ

geluid overdracht

geluid immissie

wiel dynamica

7


22 juni 2004

Typen spoorconstructies Ballastspoor Ingegoten “verende” dwarsligger Ingegoten dwarsligger

Ingegoten spoorstaaf 8


22 juni 2004

Waarom meer geluid bij ballastloos spoor?

Lagere afstanddemping rail, dus grotere geluidafstraling rail z Geen absorptie-effect van ballast z Totaal effect +2 tot +5 dB(A) afh. van spoorsysteemtype z

9


22 juni 2004

Geluidtoename door hogere railbijdrage TWINS: verschil ballast – Rheda @ 240 km/h: 250 -1000 Hz ballast spoor

ballastloos (Rheda) spoor

totaal wiel rail/ baseplate

dwarsligger/ betonplaat 10


22 juni 2004

Ontwerpparameters geluid z

Dynamische gedrag rail(bevestiging) { Meeverende

massa { Stijfheid/demping Ingegoten: eigenschappen gietmassa z Discrete oplegging: eigenschappen baseplate z

Spoorstaaftype z Geometrie afstralend deel constructie z Aanwezigheid absorptiemateriaal z

11


22 juni 2004

Verschil ballast – ingegoten spoorstaaf 20 Goederen (Best) Goederen (Best) ICR (Best)

ICR (Best)

Goederen (Deurne)

15 Lp,UIC 54 beton kaal - Lp,UIC 54 ballast [dB(A)]

Goederen (Deurne) ICR (Deurne) ICR (Deurne) 10

5

0

-5

-10

z z z

12

125

250

500

1000 frequentie [Hz]

2000

4000

8000

Toename geluid 250-1000 Hz: Deurne +2,5 dB(A) Best tot +5 dB(A)! Groot verschil tussen Deurne en Best: gietmassa Toename >1000 Hz Best: andere oorzaak bijeenkomst innovatieplatform rail

22 juni 2004

Verschil spoorstaaf UIC54 – SA42 100 UIC54 ingegoten UIC54 ingegoten SA42 ingegoten SA42UIC54 ingegoten ballast UIC54 ballast

95

90

Lp,testvak [dB(A)]

85

80

75

70

65

60

z z 13

125

250

500


2000

4000

8000

Duidelijk onderscheid in railbijdrage Geluidreductie 3-6 dB(A) afh. van voertuigtype bijeenkomst innovatieplatform rail

22 juni 2004

Verschil absorberend vs. kaal 5 absorptie tussen + scherm

[dB(A)]

absorptie tussen +tussen/naast scherm absorptie absorptie tussen absorptie tussen/naast absorptie tussen

-5

L

p,testvak

-L

p,UIC 54 kaal beton

0

-10

z z 14

125

250

500


2000

4000

8000

Werkzaam boven 250 Hz Wisselde resultaten: 2-6 dB(A) reductie bijeenkomst innovatieplatform rail

22 juni 2004

Nadelig voor geluid

z

Lage afstandsdemping rail { Lage

dynamische stijfheid oplegging/gietmassa { Lage meeverende massa

Vrij zicht op de spoorstaaf z Reflecterende ondergrond z

15


22 juni 2004

Geluidarm ontwerpen (I) z

Hoge afstandsdemping rail {

Hoge dynamische stijfheid oplegging/gietmassa

12 25 MN 10 30 MN 8

40 MN 70 MN

6

L Aeq [dB]

4 2

toename stijfheid baseplate pad

0 -2 -4 -6 -8 63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

octave band frequency [Hz]

16


22 juni 2004

Geluidarm ontwerpen (II) z

Hoge afstandsdemping rail { { {

Voldoende meeverende massa Gedempte dwarsligger Geïntegreerde raildemper

kurkrubber met gunstige dynamische eigenschappen

17


22 juni 2004

Geluidarm ontwerpen (III) z

Afgeschermde spoorstaaf { Kleinere

trog gietmassa

{ “Mini”-minischermen

18


22 juni 2004

Geluidarm ontwerpen (IV) z

19

Aanbrengen absorptie


22 juni 2004

Innovaties Bijvoorbeeld z Railvorm: SA42, Balfour Beatty •

z

Gedempte dwarsligger: AIFF •

z

20

Toename raildemping bij behoud comfort en mechanische belasting

Baseplate pad met (ontworpen) frequentieafhankelijke dynamische stijfheid •

z

Optimale respons en afstraling

Toename raildemping bij behoud comfort en mechanische belasting

Infraspeed: optimaal akoestisch ontwerp Rheda2000, gelijkwaardig aan ballastspoor bijeenkomst innovatieplatform rail

22 juni 2004

Conclusies

z

z z z

21

De spoortechnische voordelen van ballastloos spoor kunnen gecombineerd worden met behoud/verbetering van de geluidsituatie Geluid dient daarvoor direct te worden meegenomen bij het ontwerp Voor de engineering van de parameters is een gevalideerd TWINS/RIM model ter beschikking Enkele experimentele bevindingen verdienen aanvullende studie bijeenkomst innovatieplatform rail

22 juni 2004

Ballastloos spoor: stil?!

Recommend Documents