Die Messung von Eisenbahnlärm zeichnet die Geräusche auf, die ein Zug erzeugt—für die Menschen, an denen er vorbeifährt, und für die Passagiere an Bord—als Pegel in Dezibel. Dieser Pegel hat nur dann eine Bedeutung, wenn er mit einem definierten Standard, einer Mikrofonposition und einer Zeitbasis verknüpft ist. Dies verwandelt eine Beschwerde über einen lauten Zug in einen Nachweis, der mit einem gesetzlichen Grenzwert, einem Typgenehmigungsschwellenwert oder einem Entwicklungsziel verglichen werden kann. Die Messung dient drei Gruppen: den Regulierungsbehörden, die neue Züge genehmigen, den Beratern, die eine Strecke beurteilen, und den Herstellern, die leisere Fahrzeuge bauen. Der Weg von der Quelle bis zum Ergebnis läuft in einer festen Reihenfolge ab—woher der Lärm kommt, warum er gemessen wird, welche Grenzwerte gelten, wie er gemessen wird, wie die Ergebnisse gelesen werden, und wie Bodenvibrationen sich daneben ausbreiten.
Die dominante Lärmquelle der Eisenbahn ändert sich mit der Geschwindigkeit des Zuges. Rollenlärm führt durch den normalen Bereich, aerodynamischer Lärm übernimmt ab etwa 250 km/h, und Hilfsausrüstung führt im Stillstand, daher entscheidet die Geschwindigkeit, welche Quelle — und welcher Bereich des Spektrums — gemessen werden muss.
Emissions- und Immissionsmessungen beantworten zwei verschiedene Fragen. Ein Zug innerhalb seines Typgenehmigungslimits bei 7,5 m kann immer noch ein Problem für eine Gemeinde darstellen, die an der Fassade gemessen wird, da die beiden Messungen an verschiedenen Orten vorgenommen und gegen unterschiedliche Grenzen beurteilt werden.
Das gleiche Bahnlärm erzeugt unterschiedliche gültige Ergebnisse unter verschiedenen Normen. ISO 3095, TSI Noise und die Umweltschallrichtlinie legen jeweils ihre eigenen Positionen, Indikatoren und Grenzwerte fest, sodass der erste Schritt in jeder Bewertung darin besteht, festzustellen, welche Norm den Fall regelt.
Bahnlärm wird sowohl durch Einzelereignis- als auch durch Langzeitindikatoren beurteilt. Ereignisindikatoren (LpAFmax, SEL) beschreiben eine einzelne Vorbeifahrt und kumulative Indikatoren (LAeq, Lden, Lnight) beschreiben das ganzjährige Klima, sodass ein Jahresdurchschnitt innerhalb seines Grenzwerts laute nächtliche Vorbeifahrten verbergen kann, die Anwohner wecken.
Züge erzeugen auch erdübertragene Vibrationen, die in Gebäuden zu Lärm werden. Die Räder und die Schiene erschüttern den Boden, der in Innenräumen als niederfrequentes Rumpeln wieder abstrahlt, sodass es nach eigenen Maßstäben gemessen wird (PPV, VdB) und am wichtigsten für Tunnel und Strecken in der Nähe von Wohnhäusern ist.
Eine Bahnlärmmessung beginnt mit der Identifizierung der bestimmenden Quelle, da ein Zug mehrere unterschiedliche Lärmmechanismen erzeugt, deren Dominanz sich mit der Geschwindigkeit und dem Betriebszustand ändert. An der gleichen Mikrofonposition zeigt jede Quelle ein anderes Niveau und Spektrum, sodass die Benennung der dominierenden Quelle die Messung interpretierbar macht.
Die drei geschwindigkeitsabhängigen Quellen führen jeweils in ihrem eigenen Bereich, weshalb Typtests die Vorbeifahrt bei konstanter Geschwindigkeit, die Beschleunigung und die stationären Bedingungen getrennt messen anstatt als eine einzige Figur.
| Quelle | Dominantes Regime | Charakter und Kontrolle |
|---|---|---|
| Rollgeräusch | ~50–250 km/h (30–155 mph) | Breitbandig; Rad/Schiene Rauheit; kontrolliert durch Schleifen, Dämpfer, Radprofile |
| Aerodynamisches Geräusch | über ~250–350 km/h (155–220 mph) | Von Pantograph, Drehgestellen, Lücken zwischen den Wagen, führende Nase |
| Antriebs- & Hilfssysteme | niedrige Geschwindigkeit und Stillstand | Motoren, Kühlventilatoren, Getriebe, Kompressoren |
In der Praxis erzeugt ein Zug, der von 50 auf 100 km/h (etwa 30 bis 60 mph) beschleunigt, ungefähr 9 dB mehr Lautstärke — fast eine Verdopplung der wahrgenommenen Lautstärke. Rollgeräusche setzen den breitbandigen Grundpegel, gegen den sich einzelne Ereignisse abheben. Aerodynamische Geräusche steigen so steil an, dass sie die Hochgeschwindigkeitslinien beherrschen, und die Traktions- und Hilfssysteme — Motoren, Kühlventilatoren und Kompressoren — steuern den stationären Fall.
Verschiedene Mechanismen erzeugen Geräusche, die zeitlich oder frequenzmäßig konzentriert sind und gegen das breitbandige Rollgeräusch hörbar sind:
Jedes dieser Geräusche hat eine spezifische Signatur — tonal, impulsiv oder bandbegrenzt —, die sich im Frequenzspektrum zeigt und nicht nur im breitbandigen Pegel.
Eisenbahnlärm, der eine Gemeinschaft erreicht, stammt auch von Quellen, die sich nie bewegen, einschließlich Depots, Rangierbahnhöfen, Instandhaltungswerkstätten, Traktionsunterwerke und Tunnellüftungsanlagen, von denen viele die ganze Nacht laufen. Ruhende und geparkte Züge tragen zu diesem stationären Beitragen bei und unterliegen speziellen Stillstandsgrenzwerten, anstatt den Durchfahrtskriterien. Da diese Quellen kontinuierlich und in der Nähe von Wohnhäusern laufen, dominieren sie häufig das nächtliche akustische Klima, auch wenn Durchfahrereignisse selten sind. Eine vollständige Bewertung misst daher die festen Installationen neben dem Verkehr.
Eisenbahnlärm wird gemessen, weil er Menschen, die in der Nähe einer Strecke leben, stört — hauptsächlich durch Belästigung und, nachts, durch gestörten Schlaf — und weil ein Fahrzeug oder eine Strecke die in Gesetzen festgelegten Grenzwerte überschreiten kann. In ganz Europa ist es nach Straßenverkehr die zweithäufigste Quelle für Verkehrslärm. Diese Höhe der Belastung ist der Grund, warum es so streng reguliert ist. Ein gemessener Pegel ermöglicht es einem Betreiber zu zeigen, dass eine Strecke innerhalb ihres Gemeinschaftsgrenzwerts bleibt, und erlaubt es einem Hersteller zu zeigen, dass ein Fahrzeug seinen Typgenehmigungsgrenzwert erfüllt. Diese beiden Überprüfungen finden an verschiedenen Orten statt — das Fahrzeug zur Genehmigung und der Empfänger für die Belastung der Gemeinschaft — deshalb wird jede Messung auf eine definierte Position und Zeit bezogen. Die beiden folgenden Fragen legen diese Basis fest: wie stark der Schall die exponierten Personen beeinflusst und wie er sich vom Rad bis zum Fenster ausbreitet.
Länger andauernde Belastung durch Eisenbahnlärm beeinträchtigt Anwohner durch Belästigung, gestörten Schlaf und – bei dauerhaft hohen Pegeln – ein erhöhtes kardiovaskuläres Risiko. Umweltgrenzen richten sich daher an den Empfänger und nicht nur an das Fahrzeug. Die Weltgesundheitsorganisation identifiziert die nächtliche Exposition als die sensibelste Periode, da Geräusche während des Schlafs eine bestimmte Lautstärke störender machen als die gleiche Lautstärke, die tagsüber wahrgenommen wird. Eisenbahnverkehr trägt zu einem charakteristischen Muster einzelner Vorbeifahrt-Ereignisse bei, die durch ruhige Intervalle getrennt sind, anstatt zu einem kontinuierlichen Fluss, der typisch für Straßenverkehr ist, sodass das Timing und die Anzahl der Ereignisse genauso wichtig sind wie der Durchschnittspegel. Im Inneren des Fahrzeugs bilden Passagiere eine zweite exponierte Gruppe, und das nach ISO 3381 gemessene Innengeräusch (Messung von Lärm in schienengebundenen Fahrzeugen) wird zu einem akustischen Komfortparameter, den Hersteller spezifizieren und verifizieren. Am Empfänger gemessen, wird die Exposition zu einem Beleg dafür, dass ein Grenzwert eingehalten oder überschritten wird — der praktische Zweck der gesamten Messkette.
Der Schienenlärm breitet sich vom Gleis bis zum Empfänger auf Wegen aus, deren Dämpfung bestimmt, wo eine sinnvolle Messung vorgenommen werden kann:
Diese Wege sind der Grund, warum eine Messposition präzise definiert werden muss: Der anwendbare Emissionsstandard fixiert sowohl den Abstand vom Gleis als auch die Höhe über der Schiene.
Die Lärmgrenzwerte für die Eisenbahn stammen aus einem gestaffelten System von Standards, das trennt, was ein Fahrzeug ausstoßen darf, von dem, was eine Gemeinschaft empfangen kann. Emissionsstandards begrenzen den von einem Fahrzeug erzeugten Schall, gemessen in einem festen Abstand von 7,5 m vom Gleis, sodass die Typenzulassung auf einer reproduzierbaren Zahl beruht und nicht auf einer Feldmeinung. Umweltstandards arbeiten am Empfänger — der Gebäudefassade —, wo nationale Regelungen die Indikatoren und Schwellen festlegen, die eine Linie im Betrieb respektieren muss. Der gleiche Schalldruck liegt beiden Schichten zugrunde, dennoch werden das Fahrzeug und der Empfänger separat gemessen, jeweils mit ihrem eigenen Grenzwert, sodass der erste Schritt bei jeder Bewertung darin besteht, festzustellen, welcher Standard den Fall regelt.
Emissionsgrenzwerte regeln den Schall, den ein schienengebundenes Fahrzeug erzeugt, gemessen nach der allgemeinen Methode der ISO 3095, dem internationalen Standard für Lärm von schienengebundenen Fahrzeugen. In Europa werden sie durch die Technische Spezifikation für die Interoperabilität in Bezug auf Lärm (TSI Noise), Verordnung (EU) Nr. 1304/2014 der Kommission, begrenzt.
ISO 3095 legt fest, wie Vorbeifahr-, Stand- und Anfahrgeräusche gemessen werden, sodass ein Ergebnis von einem Testort direkt mit einem Ergebnis von einem anderen verglichen werden kann. Die Verordnung drückt das Vorbeifahr-Anforderung als ein einziges Limit für die gesamte Einheit aus, anstatt separate Obergrenzen für jede Komponente, was dem Hersteller ermöglicht, die Quellen über das Fahrzeug hinweg auszugleichen.
Die Grenzwerte werden pro Kategorie als A-bewerteter Schallpegel gemittelt über die Vorbeifahrt gesetzt, geschrieben als LpAeq,Tp. Hierbei ist Tp die Vorbeifahrzeit, die durch die Norm festgelegt ist – der Zeitraum, in dem der Zug am Mikrofon vorbeifährt, vom Erreichen der Position durch die Vorderseite bis zum Verlassen durch die Rückseite – und nicht ein vom Betreiber gewähltes Fenster. Da der Pegel die Energie über dieses feste Fenster mittelt, würde eine Ausweitung der Erfassung in die Ruhezeiten davor oder danach ihn senken, weshalb der Schallenergiepegel (SEL) benutzt wird, wenn ein fensterunabhängiger Wert benötigt wird. Jedes Vorbeifahr-Limit ist auf eine Referenzgeschwindigkeit von 80 km/h (etwa 50 mph) normiert durch die Relation −30·log₁₀(v/80), wobei v die Testgeschwindigkeit ist – dieselbe Geschwindigkeitsregel, die das Rollgeräusch bestimmt:
| Fahrzeugkategorie | Vorbeifahrtsgrenze LpAeq,Tp bei 80 km/h [dB(A)] |
|---|---|
| Reisezugwagen | 79 |
| Elektrotriebwagen (EMU) | 80 |
| Dieseltriebwagen (DMU) | 81 |
| Waggons | 83 |
| Elektrolokomotiven | 84 |
| Diesellokomotiven | 85 |
Bei höheren Referenzgeschwindigkeiten steigt die Toleranz nach dem gleichen Gesetz, daher wird eine Hochgeschwindigkeitseinheit eher bei 250 km/h (ungefähr 155 mph) geprüft als bei 80 km/h.
EuroSpec verschärft die Grenzen unterhalb der gesetzlichen Höchstwerte
Mehrere nationale Betreiber beschaffen Material nach EuroSpec, einer freiwilligen Spezifikation unterhalb der TSI-Höchstgrenze. Betreiber wie DB, SNCF, NS und SBB verwenden es, um leisere Fahrzeuge als allein durch die Vorschrift erforderlich festzulegen. Da EuroSpec ein Beschaffungsinstrument und keine gesetzliche Grenze ist, zeigt die Messung die Konformität mit einer Vertragsspezifikation und nicht mit der Bauartzulassung.
Stationäre und Innenraumgeräusche haben ihre eigenen Grenzen, die separat von der Vorbeifahrtszahl festgelegt sind, da sich die Betriebsbedingungen und die betroffene Bevölkerung unterscheiden. Die TSI setzt Stillstandsgrenzen nach Fahrzeugkategorie fest, als der A-bewertete Pegel, der über die Messzeit gemittelt wird (LpAeq,T), und berücksichtigt dabei die Hilfsausrüstung, die jede Kategorie im geparkten Zustand betreibt:
| Fahrzeugkategorie | Standgeräuschpegel LpAeq,T [dB(A)] |
|---|---|
| Reisezugwagen | 64 |
| Waggons | 65 |
| Elektrische Triebzüge (ETZ) | 65 |
| Elektrolokomotiven | 70 |
| Diesellokomotiven | 71 |
| Dieseltriebzüge (DTZ) | 72 |
Das TSI-Stillstandsgrenzen sind pro Fahrzeugkategorie festgelegt. EuroSpec fügt eine weitere Bedingung hinzu – die deklarierte Leistungsstufe, in der das Fahrzeug im Parkmodus betrieben wird – sodass ein EuroSpec-Ergebnis diesen Modus zusammen mit der Kategorie angibt. Innengeräusche sind ein separater Fall, der innerhalb des Fahrzeugs nach ISO 3381 gegen ein vertraglich festgelegtes Ziel im niedrigen 60-dB(A)-Bereich gemessen wird.
Jede Gerichtsbarkeit legt ihre eigenen Indikatoren, Schwellenwerte und Referenzpositionen für Bahnlärm fest – die meisten werden beim Empfänger gemessen, obwohl der US-Bundesstandard ein Emissionslimit in einem festen Abstand vorgibt:
| Regime | Indikator / Methode | Anwendbar auf |
|---|---|---|
| EU — Umgebungslärm-Richtlinie 2002/49/EG | Lden (Tag-Abend-Nacht Pegel), Lnight (Nachtpegel); strategische Lärmkarten | Wichtige Eisenbahnstrecken in EU-Mitgliedsstaaten |
| USA — 40 CFR Teil 201 (EPA), durchgesetzt unter 49 CFR Teil 210 (FRA) | Emissionsgrenzwerte in 30 m (ca. 100 ft) Entfernung von der Bahnstrecke | Lokomotiven und Eisenbahnwagen |
| Deutschland — 16. BImSchV mit Schall 03 | Beurteilungspegel, getrennte Tag- und Nachtgrenzwerte | Neue und wesentlich geänderte Strecken |
| Großbritannien — Berechnung des Bahnlärms (Strecken); BS 4142 (feste Einrichtungen) | LAeq für Strecken; Beurteilungspegel versus LA90 Hintergrund für feste Einrichtungen | Bahnstrecken und bahnseitige Ausrüstung (Unterstationen, Depots) |
| Polen — Regelung für Umgebungslärm | LAeqD (Tag) und LAeqN (Nacht) Grenzwerte nach Gebietsklasse | Langfristige Grenzwerte am Empfangsstandort |
| China — GB 3096 | Tages- und Nachtzeit LAeq (Ld / Ln) nach Funktionszone | Gemeinschaftslärm (allgemeiner Umweltstandard) |
Die physikalische Größe ist in diesen Bereichen identisch, doch der gewählte Indikator, die Referenzposition und das numerische Limit variieren. Der Indikator, die Position und die Schwelle beziehen ihre Bedeutung aus dem Regime, das sie festlegt, weshalb das bestimmende Regime festgelegt wird, bevor eine Messung beginnt.
Die Messung von Bahnlärm folgt einem definierten Verfahren, das drei Variablen miteinander verbindet: das Instrument, das den Schall aufzeichnet, die Position, an der es steht, und die Betriebsbedingung des Zuges. Ein Vorbeifahrtswert hat nur dann eine Bedeutung, wenn das Mikrofon in der vom Standard vorgeschriebenen Entfernung und Höhe sitzt und der Zug mit der in der Methode geforderten Referenzgeschwindigkeit fährt. Eine Messung erhält ihre Autorität aus dem Verfahren, das dahintersteht — dem Instrument, der Position und der Betriebsbedingung, die der Standard festlegt. Der gleiche Ton wird dann unterschiedlich für das Fahrzeug (Emission) und den Empfänger (Immission) charakterisiert, da jeder einem anderen Verfahren folgt.
Die Emissionsmessung erfasst das Geräusch, das ein Fahrzeug unter so strikt kontrollierten Bedingungen erzeugt, dass ein anderes Labor dasselbe Ergebnis erhält. ISO 3095 liefert die Referenzmethode. Die Entfernung wird durch den Standard festgelegt, nicht durch den Betreiber. ISO 3095 und das europäische TSI platzieren das Mikrofon 7,5 m (ca. 25 ft) vom Gleismittelpunkt entfernt; der US 40 CFR Teil 201 misst bei 30 m (ca. 100 ft).
Die manchmal angegebene Entfernung von 25 m für Eisenbahnlärm gehört zu umweltvorhersagenden Methoden, nicht zum ISO 3095 Emissionstest.
Immissionsmessungen erfassen den Schienenlärm an der Fassade eines Gebäudes statt neben den Schienen. Die langfristigen Indikatoren Lden und Lnight drücken diese Belastung über ein Jahr aus, daher erfolgt die Messung über längere Zeiträume oder speist eine Berechnung, die anhand von Stichprobenmessungen kalibriert wird. Unbeaufsichtigte Überwachungsstationen erfassen das Muster der Vorbeifahrten und die Intervalle dazwischen, da die Belastung durch Schienenverkehr als diskrete Ereignisse und nicht als gleichmäßiger Fluss auftritt. Ein Immissionswert wird an der Fassade entnommen und über einen langen Zeitraum gemittelt. Er wird gegen seine eigenen Umweltgrenzwerte geprüft, während sich die Emissionswerte in 7,5 m Entfernung auf das Fahrzeug beziehen – die beiden bleiben getrennt.
Die Konformitätsmessung berichtet den A-bewerteten Pegel und, wo der Standard dies verlangt, eine Drittel-Oktav-Bandanalyse unter Verwendung von IEC 61260 Filtern. Das Spektrum zeigt tonale oder impulsive Merkmale – ein Kurvenquietschen-Gipfel, ein Schienenstoß – die eine einzelne Breitbandzahl verbirgt, und ISO 3095 erlaubt diese neben LpAFmax zu bestimmen. Die Bestimmung, welcher Teil eines Zuges die dominierende Quelle ist, ist eine separate ingenieurtechnische Untersuchung und nicht Teil eines Konformitätstests, und sie verwendet spezialisierte Array-Methoden außerhalb der Standard-Mikrofonpositionen.
Messberichte zum Schienenlärm geben das Ergebnis als Indikator an – die spezifische Größe, auf die sich ein Grenzwert bezieht – und die Interpretation vergleicht diesen Indikator mit dem richtigen Schwellenwert. Ein einzelner Schienenlärmpegel unterstützt eine Entscheidung erst, wenn sein Indikator, seine Position und seine Zeitbasis festgelegt sind. Derselbe Klang bietet einen Höchstpegel, eine Energiebelastung oder einen jährlichen Durchschnitt, abhängig davon, welche Größe die Bewertung erfordert. Der gleiche Klang kann einen Grenzwert bestehen und einen anderen nicht, daher legt der Indikator fest, welcher Vergleich der legitime ist.
Eisenbahnlärm tritt als diskrete Vorbeifahrereignisse auf, nicht als kontinuierlicher Fluss. Seine Messung verwendet zwei Hauptkategorien: Ereignisindikatoren für einen einzelnen Zug und kumulative Indikatoren für das langfristige Klimaverhalten, sowie statistische Maße wie LA90 für den Hintergrund.
| Indikator | Klasse | Was es erfasst |
|---|---|---|
| LpAFmax | Ereignis | Höchster A-bewerteter Pegel während eines Vorbeifahrens (Schnelle Zeitbewertung) |
| SEL (LAE) | Ereignis | Energie eines Ereignisses, normiert auf einen Bezug von 1 s |
| LAeq,T | Kumulativ | Durchschnittliche akustische Energie über den Zeitraum T |
| Lden / Lnight | Kumulativ | Jahreslange Exposition; Lden fügt Abend- und Nachtbewertungen hinzu (EU) |
| Ldn | Kumulativ | US Tag-Nacht-Pegel, mit einer 10 dB Nachtbewertung |
| LA90 | Statistisch | Hintergrundpegel, der 90 % der Zeit überschritten wird; der Restpegel, gegen den eine Bewertung beurteilt wird |
SEL summiert die Energie eines einzelnen Ereignisses anstatt sie gegen Stille zu mitteln, sodass ein kurzer lauter Vorbeiflug und ein langer ruhigerer den gleichen Wert haben können. Lden fügt vor dem Mittelwert eine politische Gewichtung hinzu: 5 dB für den Abend und 10 dB für die Nacht. Diese nächtliche Gewichtung ist eine politische Einschätzung, dass nächtlicher Lärm für den Schlaf mehr wiegt, keine physikalische Erhöhung dessen, was der Zug erzeugt — ein nächtliches Ereignis wird so gezählt, als wären es zehn am Tag. Die Umgebungslärmrichtlinien der Weltgesundheitsorganisation empfehlen Schwellenwerte für Lden unter 54 dB und Lnight unter 44 dB.
Die Interpretation vergleicht einen gemessenen Wert nur mit einem Grenzwert, wenn beide denselben Indikator, dieselbe Position und dieselbe Zeitbasis teilen. Ein maximaler Pegel kann nicht gegen einen Energie-Mittelwert überprüft werden, und eine Emissionszahl in 7,5 m Entfernung vom Gleis kann nicht gegen einen Immissionsgrenzwert an einer Fassade geprüft werden, weil jedes eine andere Größe beschreibt. Auch zwei Arten von Dezibel müssen getrennt bleiben: Verdopplung der Energie, der Anzahl gleicher Ereignisse oder der Dauer fügt 3 dB hinzu, was Physik ist, während das Hinzufügen von 10 dB zur Nacht eine politisch gewichtete Entscheidung ist. Die Vermischung beider in einer Berechnung verfälscht beide. Ein Standort kann den kumulierten Durchschnitt erfüllen, während einzelne Nachtereignisse dennoch eine Störungsschwelle überschreiten, weshalb eine gründliche Bewertung Ereignis- und kumulative Indikatoren gemeinsam berichtet.
Die Bahnmesstechnik umfasst mehr als nur die Luftschallemissionen, sondern auch die durch Züge über die Gleise und den Boden in nahegelegene Strukturen übertragenen Erschütterungen. Erschütterungen sind eine eigene physikalische Größe, die in Geschwindigkeit oder Beschleunigung gemessen wird, anstatt in Schalldruck, und verwenden daher eigene Beschreibungen, Sensoren und Grenzwerte.Sie gelangen über den Boden zum Empfänger – ein Pfad, den nur Bodensensoren registrieren. Erschütterungen teilen sich in zwei Effekte, die jeweils pro Ereignis und nicht nach jährlichen Durchschnittswerten beurteilt werden: die Bewegung, die Bewohner spüren, und das Grollen, das beginnt, sobald diese Bewegung Innenflächen erreicht.
Die taktile Bewegung wird mit geschwindigkeitsbasierten Beschreibungen zusammen mit frequenzbewerteter Beschleunigung quantifiziert:
| Bezeichnung | Menge | Typische Verwendung |
|---|---|---|
| PPV | Spitzenpartikelgeschwindigkeit (mm/s, in/s) | Gebäudeschadens- und Wahrnehmungsschwellen |
| RMS | Frequenzgewichtete r.m.s. Beschleunigung (m/s²) | Ganzkörpermenschliche Reaktion (ISO 2631) |
| VdB | Geschwindigkeitspegel bezogen auf 1 Mikroinch/s (US) | Kriterien der menschlichen Reaktion, z.B. ~72 VdB bei Wohngebieten |
| VDV | Schwingungsdosiswert (m/s^1.75) | Vierte-Potenz-Dosis; gewichtet impulsive Ereignisse (UK, BS 6472) |
Ein Vibrationspegel in Dezibel hängt vollständig von seinem Bezug ab. Der Geschwindigkeits-Dezibel (VdB) ist eine US-Konvention, die sich auf 1 Mikroinch pro Sekunde in der FTA-Praxis bezieht, während der SI-Bezug 10⁻⁹ m/s ist – die beiden unterscheiden sich um etwa 28 dB, sodass sich der Bezug mit der Zahl bewegt. Die Kriterien für die menschliche Reaktion verwenden diese VdB-Skala, und Gebäudeschwingungen werden gemäß ISO 2631-2 im Bereich von 1–80 Hz bewertet; die FRA und FTA erlauben höhere Pegel für gelegentliche Ereignisse und weniger empfindliche Landnutzungen. Die Kriterien für Gebäudeschäden verwenden stattdessen die Spitzenteilchengeschwindigkeit (PPV) in mm/s oder in/s gemäß DIN 4150-3 und BS 7385-2 – ein separater, höherer Schwellenwert, der auf Strukturen statt auf Menschen abzielt.
Bodenübertragener Lärm ist der Schall, der von Böden und Wänden abstrahlt, wenn bodenübertragene Schwingungen diese Oberflächen in einem Gebäude anregen. Der Mechanismus erzeugt ein Niederfrequenzgrollen anstelle des Breitbandspektrums von Luftschall-Eisenbahnlärm und wird zur dominierenden Sorge, wenn die Gleise in einem Tunnel verlaufen und der Luftweg abgeschnitten ist. Die FTA gibt ihre Grenzen als innerer bodenübertragener Lärmpegel in A-bewerteten Dezibel an, beispielsweise etwa 35 dBA für häufige Ereignisse in Wohngebieten, getrennt von dem VdB-Vibrationskriterium, da die beiden unterschiedliche Effekte beschreiben. U-Bahn- und Straßenbahnverkehr treiben diese Bewertung am häufigsten an, da die Schwingung direkt in die Gebäudefundamente entlang der Strecke eingekoppelt wird.
Das Messen von Bahnlärm und -vibrationen nach diesen Standards erfordert Instrumente einer definierten Klasse, die der Menge und Position entsprechen, die jede Methode festlegt. Der Instrumententyp folgt direkt aus dem Standard, sodass jede Anforderung auf eine spezifische Instrumentenklasse verweist, anstatt auf ein universelles Gerät:
| Messanforderung (Standard) | SVANTEK-Instrument | Rolle |
|---|---|---|
| Klasse 1 Schallpegelmesser (IEC 61672-1), 1/1 & 1/3 Oktavanalyse (IEC 61260) | SVAN 979, SV 971A | Vorbeifahr- und Emissionsmessung nach ISO 3095 |
| Unbeaufsichtigte Langzeit-Lärmüberwachung, Lden/Lnight (END 2002/49/EG) | SV 307A, SV 200A | Immissionsüberwachung am Empfänger, gestreamt zu SvanNET |
| Ganzkörper-Menschenvibration (ISO 2631, ISO 8041) | SV 106D, SV 100A | Vibrationsexposition von Passagieren und Personal |
| Gebäudevibrationen, Übertragungen durch den Boden, PPV (DIN 4150-3, BS 7385-2) | SV 804, SV 803 | Streckenseitige und Struktur-Vibrationsüberwachung |
| Analyse und Berichterstattung | SvanPC++, SvanNET | Von aufgezeichneten Daten zum Konformitätsbericht |
Die Erschütterungsmessstationen melden die Spitzenpartikelgeschwindigkeit gemäß DIN 4150-3 und BS 7385-2, während die menschliche Ganzkörperbelastung separat nach ISO 2631 bewertet wird.
Die Messung von Eisenbahnlärm und Vibrationen wirft einige wiederkehrende Verwirrungspunkte auf.
SEL erfasst die Energie eines einzelnen Vorbeifahrens, normalisiert auf eine Sekunde, sodass zwei Ereignisse unterschiedlicher Länge auf gleicher Grundlage verglichen werden können. Leq mittelt die akustische Energie über einen gesamten Zeitraum und beschreibt das Klima, das viele Ereignisse schaffen. Das erste quantifiziert ein Ereignis, während das zweite die Belastung über die Zeit quantifiziert.
Die Messung erfasst den Schalldruck in Dezibel an einer definierten Position, wie 7,5 m von der Schiene unter ISO 3095. Die Schallleistung beschreibt die Gesamtemission der Quelle und wird aus Druckmessungen abgeleitet, anstatt direkt am Streckenrand gelesen zu werden. Ein Grenzwert bezieht sich daher auf den Schalldruck an einem bestimmten Ort und nicht auf die Leistungsquelle.
PPV erfasst den größten einzelnen Geschwindigkeitspeak, der die Schadensschwellen für Gebäude bestimmt. RMS gibt die zeitgemittelte Energie desselben Signals wieder. Wie weit der Peak über dem Durchschnitt liegt, hängt von der Wellenform ab, sodass die beiden verschiedene Aspekte einer Vibration beschreiben.
Ein Emissionsgrenzwert bei 7,5 m zertifiziert das Fahrzeug unter kontrollierten Bedingungen, während ein Immissionsgrenzwert an einer Gebäudefassade die Gemeinschaftsexposition durch Lden und Lnight regelt. Jeder gilt nur für seine eigene Größe und Position, sodass ein gemessener Wert gegen den Grenzwert überprüft wird, der seinen Indikator, seine Position und seine Zeitbasis teilt.
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