Ballastloos spoor: stil?! dr.ir. Ard Kuijpers M+P Raadgevende ingenieurs bv 1 bijeenkomst innovatieplatform rail
Inhoud presentatie Statements Geluidopwekking bij ballastloos spoor Geluidbeheersing bij ballastloos spoor Effecten van constructieparameters Innovaties Conclusies 2 bijeenkomst innovatieplatform rail
Statements De geluideisen van ballastloos spoor zijn te beheersen met kennis van het dynamisch en akoestisch gedrag Met innovatie kan ballastloos spoor stiller worden dan conventioneel ballastspoor 3 bijeenkomst innovatieplatform rail
Excitatie: gecombineerde ruwheid Responsie: trillingen in wiel, rail en onderbouw Resultaat: rolgeluid rolgeluid Opwekking rolgeluid draairichting wielruwheid trillingsvoortplanting railruwheid 4 bijeenkomst innovatieplatform rail
Wiel: Modaal trillingsgedrag Ongedempt Effectieve afstraling bij hogere frequenties Rail: Analyse geluidsproductie met TWINS Niet modaal trillingsgedrag (lopende golven) Spectrumvorm bepaald door contactkracht Medium gedempt Dwarsligger: Laagfrequente aanstoting Zwaar en sterk gedempt 5 bijeenkomst innovatieplatform rail
Model geluidopwekking bovenbouw dynamica railruwheid responsie rail afstraling rail Σ wiel/rail interactie contactkrachten responsie dwarsligger /betonplaat afstraling dwarsligger /betonplaat Σ geluid overdracht geluid immissie wielruwheid responsie wiel afstraling wiel wiel dynamica 6 bijeenkomst innovatieplatform rail
Beïnvloedbaar door bovenbouwontwerp bovenbouw dynamica railruwheid responsie rail afstraling rail Σ wiel/rail interactie contactkrachten responsie dwarsligger /betonplaat afstraling dwarsligger /betonplaat Σ geluid overdracht geluid immissie wielruwheid responsie wiel afstraling wiel wiel dynamica 7 bijeenkomst innovatieplatform rail
Typen spoorconstructies Ballastspoor Ingegoten verende dwarsligger Ingegoten dwarsligger Ingegoten spoorstaaf 8 bijeenkomst innovatieplatform rail
Waarom meer geluid bij ballastloos spoor? Lagere afstanddemping rail, dus grotere geluidafstraling rail Geen absorptie-effect van ballast Totaal effect +2 tot +5 db(a) afh. van spoorsysteemtype 9 bijeenkomst innovatieplatform rail
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 bijeenkomst innovatieplatform rail
Ontwerpparameters geluid Dynamische gedrag rail(bevestiging) Meeverende massa Stijfheid/demping Ingegoten: eigenschappen gietmassa Discrete oplegging: eigenschappen baseplate Spoorstaaftype Geometrie afstralend deel constructie Aanwezigheid absorptiemateriaal 11 bijeenkomst innovatieplatform rail
Verschil ballast ingegoten spoorstaaf L p,uic 54 beton kaal -L p,uic 54 ballast [db(a)] 20 15 10 5 0 Goederen (Best) ICR (Best) ICR (Best) Goederen (Deurne) Goederen ICR (Deurne) (Deurne) ICR (Deurne) -5-10 125 250 500 1000 2000 4000 8000 frequentie [Hz] 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 12 bijeenkomst innovatieplatform rail
Verschil spoorstaaf UIC54 SA42 100 95 90 UIC54 UIC54 ingegoten SA42 SA42 ingegoten UIC54 ballast UIC54 ballast L p,testvak [db(a)] 85 80 75 70 65 60 125 250 500 1000 2000 4000 8000 frequentie [Hz] Duidelijk onderscheid in railbijdrage Geluidreductie 3-6 db(a) afh. van voertuigtype 13 bijeenkomst innovatieplatform rail
Verschil absorberend vs. kaal 5 absorptie tussen + scherm absorptie tussen/naast absorptie tussen absorptietussen+ scherm absorptie tussen/naast absorptie tussen L p,testvak -L p,uic 54 kaal beton [db(a)] 0-5 -10 Werkzaam boven 250 Hz 125 250 500 1000 2000 4000 8000 frequentie [Hz] Wisselde resultaten: 2-6 db(a) reductie 14 bijeenkomst innovatieplatform rail
Nadelig voor geluid Lage afstandsdemping rail Lage dynamische stijfheid oplegging/gietmassa Lage meeverende massa Vrij zicht op de spoorstaaf Reflecterende ondergrond 15 bijeenkomst innovatieplatform rail
Hoge afstandsdemping rail Geluidarm ontwerpen (I) Hoge dynamische stijfheid oplegging/gietmassa 12 10 8 6 25 MN 30 MN 40 MN 70 MN L Aeq [db] 4 2 0-2 toename stijfheid baseplate pad -4-6 -8 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 octave band frequency [Hz] 16 bijeenkomst innovatieplatform rail
Hoge afstandsdemping rail Voldoende meeverende massa Gedempte dwarsligger Geïntegreerde raildemper Geluidarm ontwerpen (II( II) kurkrubber met gunstige dynamische eigenschappen 17 bijeenkomst innovatieplatform rail
Afgeschermde spoorstaaf Kleinere trog gietmassa Geluidarm ontwerpen (III( III) Mini -minischermen 18 bijeenkomst innovatieplatform rail
Aanbrengen absorptie Geluidarm ontwerpen (IV( IV) 19 bijeenkomst innovatieplatform rail
Innovaties Bijvoorbeeld Railvorm: SA42, Balfour Beatty Optimale respons en afstraling Gedempte dwarsligger: AIFF Toename raildemping bij behoud comfort en mechanische belasting Baseplate pad met (ontworpen) frequentieafhankelijke dynamische stijfheid Toename raildemping bij behoud comfort en mechanische belasting Infraspeed: optimaal akoestisch ontwerp Rheda2000, gelijkwaardig aan ballastspoor 20 bijeenkomst innovatieplatform rail
Conclusies 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 21 bijeenkomst innovatieplatform rail