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7. Umsetzung

7.1. Allgemeines

Bei der Umsetzung der TSI muss für das konventionelle Bahnsystem der Übergang zur vollständigen Interoperabilität berücksichtigt werden.

Um diesen Übergang zu vollziehen, ermöglichen die TSI eine etappenweise Anwendung in mehreren Stufen, koordiniert mit der Umsetzung anderer TSI.

7.2. Überarbeitung dieser TSI

In Übereinstimmung mit Artikel 6 Absatz 3 der Richtlinie 2001/16/EG, geändert durch die Richtlinie 2004/50/EG, bereitet die Agentur die Überarbeitung und Aktualisierung der TSI vor und unterbreitet dem in Artikel 21 genannten Ausschuss alle zweckdienlichen Empfehlungen, um der Entwicklung der Technik oder der gesellschaftlichen Anforderungen Rechnung zu tragen. Ferner kann sich die schrittweise Verabschiedung und Überarbeitung anderer TSI auf diese TSI auswirken. Vorgeschlagene Änderungen an dieser TSI müssen genauestens geprüft werden. Aktualisierte TSI werden regelmäßig im Abstand von drei Jahren veröffentlicht.

Die Kommission wird dem in Artikel 21 genannten Ausschuss auf jeden Fall spätestens sieben Jahre nach Inkrafttreten dieser TSI einen Bericht sowie erforderlichenfalls einen Vorschlag zur Überarbeitung dieser TSI über die folgenden Fragen vorlegen:

1. eine Einschätzung der Umsetzung der TSI, insbesondere in Bezug auf Kosten und Nutzen;
2. Anwendung einer kontinuierlichen Grenzkurve L_{pAeq, Tp} für das Fahrgeräusch von Güterwagen als Funktion von apl (Radsatzzahl pro Längeneinheit), vorausgesetzt, dass sie nicht die technische Innovation bei der Entwicklung neuer Güterwagenbaureihen verhindert;
3. die zweite Stufe der Festlegung des Fahrgeräuschgrenzwerts von Wagen, Lokomotiven, Triebzügen und Reisezugwagen (siehe 7.2) anhand der Ergebnisse genauer Geräuschmessreihen unter besonderer Berücksichtigung des technischen Fortschritts und verfügbarer Technologien sowohl für Gleise als auch für Bahnfahrzeuge und unter Berücksichtigung entsprechender Kosten-Nutzen-Analysen;
4. eine mögliche zweite Stufe der Festlegung des Anfahrgeräuschgrenzwerts für Diesellokomotiven und Triebzüge;
5. die Aufnahme der Infrastruktur in die TSI Lärmemissionen in Abstimmung mit der TSI Infrastruktur;
6. die Aufnahme eines Überwachungssystems für Raddefekte in die TSI. Raddefekte wirken sich auf die Lärmemission aus.

7.3. Zweistufiger Ansatz

Für Fahrzeuge, die zehn Jahre nach Inkrafttreten dieser TSI bestellt oder zwölf Jahre nach Inkrafttreten dieser TSI in Dienst gestellt werden, wird empfohlen, Abschnitt 4.2.1.1 und 4.2.2.4 dieser TSI mit einer Reduzierung um 5 dB(A) anzuwenden, wovon DTZ und ETZ ausgenommen sind. Für diese beiden Triebzugarten gilt eine Reduzierung um 2 dB(A). Diese Empfehlung gilt im Zusammenhang mit dem in Abschnitt 7.2 erwähnten Überarbeitungsprozess lediglich als Grundlage für die Überarbeitung der Abschnitte 4.2.1.1 und 4.2.2.4.

7.4. Umrüstungsprogramm zur Lärmminderung

Angesichts der langen Nutzungsdauer von Bahnfahrzeugen ist es ferner erforderlich, auch den vorhandenen Fahrzeugbestand, insbesondere Güterwagen, nachzurüsten, um in einem angemessenen Zeitraum einen erkennbaren Rückgang des Lärm-Immissionspegels zu erzielen. Die Kommission wird die Initiative ergreifen und mit allen maßgeblich Beteiligten Möglichkeiten zur Umrüstung von Güterwagen erörtern, um eine generelle Vereinbarung mit der Industrie zu erzielen.

7.5. Anwendung dieser TSI auf neue Fahrzeuge

Die Spezifikationen dieser TSI gelten für alle neuen Fahrzeuge im Geltungsbereich dieser TSI. Die TSI für konventionelle Bahnfahrzeuge ist auch für neue Wagen vollständig anzuwenden.

7.5.1. Übergangsfrist - Außengeräusch

Für eine Übergangsfrist von 24 Monaten ab Inkrafttreten dieser TSI ist es zulässig, um 2 dB(A) höhere Grenzwerte anzuwenden, als sie in Kapitel 4 und 7 dieser TSI für das Außengeräusch von Elektrolokomotiven, Diesellokomotiven, ETZ, DTZ und Reisezugwagen genannt sind. Diese Erlaubnis ist auf folgende Fälle begrenzt:

• Verträge, die bei Inkrafttreten dieser TSI bereits unterzeichnet waren oder sich in der Endphase der Auftragsvergabe befanden, sowie Optionen auf den Kauf weiterer Fahrzeuge aus diesen Verträgen, oder
• Verträge für den Kauf von neuen Fahrzeugen, die während der Übergangsfrist auf Basis bestehender Bauarten bestellt werden.

7.5.2. Anfahrgeräusch

Für alle DTZ mit einer Motorleistung von mehr als 500 kW/Motor, die in der Übergangsfrist von fünf Jahren nach Inkrafttreten dieser TSI in Dienst gestellt werden, ist für das Anfahrgeräusch ein um 2 dB(A) höherer Grenzwert zulässig. Dies gilt nicht zusätzlich zu den 2 dB(A) nach Abschnitt 7.5.1.

7.5.3. Innengeräusch im Führerstand

Für neue und bestehende Bauarten kann für das Innengeräusch im Führerstand im Stillstand bei Betätigung des externen Warntons (Signalhorn) für eine Übergangsfrist von drei Jahren ab Inkrafttreten dieser TSI ein um 2 dB(A) höherer Grenzwert angewandt werden. Dies betrifft folgende Fälle:

• Verträge, die bei Inkrafttreten dieser TSI bereits unterzeichnet waren oder sich in der Endphase der Auftragsvergabe befanden, sowie Optionen auf den Kauf weiterer Fahrzeuge aus diesen Verträgen, oder
• in dieser Übergangsfrist abgeschlossene Verträge für den Kauf neuer Fahrzeuge in neuer oder bisheriger Bauart.

7.5.4. Ausnahmen für nationale, bilaterale, multilaterale oder multinationale Vereinbarungen

7.5.4.1. Bestehende Vereinbarungen

Enthalten Vereinbarungen lärmbezogene Anforderungen, so setzen die Mitgliedstaaten die Kommission innerhalb von sechs Monaten nach Inkrafttreten dieser TSI über folgende Vereinbarungen in Kenntnis, denen zufolge in den Anwendungsbereich dieser TSI fallende Güterwagen, Lokomotiven, ETZ, DTZ und Reisezugwagen eingesetzt werden:

1. nationale, bilaterale oder multilaterale Vereinbarungen zwischen den Mitgliedstaaten und Eisenbahnverkehrsunternehmen oder Infrastrukturbetreibern, die für einen unbegrenzten bzw. begrenzten Zeitraum getroffen werden und sich aus konkreten oder lokalen Gegebenheiten der vorgesehenen Verkehrsleistung ergeben;
2. bilaterale oder multilaterale Vereinbarungen zwischen Eisenbahnverkehrsunternehmen, Infrastrukturbetreibern oder Sicherheitsbehörden, die zu einer beträchtlichen Höhe lokaler bzw. regionaler Interoperabilität führen;
3. internationale Vereinbarungen zwischen einem oder mehreren Mitgliedstaaten und mindestens einem Drittland oder zwischen Eisenbahnverkehrsunternehmen oder Infrastrukturbetreibern von Mitgliedstaaten und mindestens einem Eisenbahnverkehrsunternehmen oder Infrastrukturbetreiber eines Drittlands, die zu einem beträchtlichen Maß lokaler bzw. regionaler Interoperabilität führen.

Die Vereinbarkeit dieser Vereinbarungen mit den Rechtsvorschriften der EU einschließlich ihres nichtdiskriminierenden Charakters und insbesondere mit dieser TSI wird geprüft. Die Kommission leitet die erforderlichen Maßnahmen ein, so z.B. die Überarbeitung dieser TSI zwecks Berücksichtigung möglicher Sonderfälle oder Übergangsmaßnahmen.

Die Vereinbarungen bleiben zulässig, bis die erforderlichen Maßnahmen getroffen wurden, einschließlich auf EU-Ebene getroffener Vereinbarungen mit Bezug auf diese TSI mit der Russischen Föderation und allen anderen GUS-Staaten, die an die EU angrenzen.

Bei Vereinbarungen entsprechend dem RIV und dem COTIF erfolgt keine Inkenntnissetzung.

7.5.4.2. Künftige Vereinbarungen oder Änderungen bestehender Vereinbarungen

Bei Abschluss künftiger Vereinbarungen oder Änderungen bestehender Vereinbarungen sind die Vorschriften der EU, insbesondere jedoch diese TSI, zu berücksichtigen. Die Mitgliedstaaten setzen die Kommission von Vereinbarungen/Änderungen dieser Art in Kenntnis. Es gilt die Vorgehensweise nach Absatz 7.5.4.1.

7.6. Anwendung dieser TSI auf vorhandene Fahrzeuge

7.6.1. Erneuerung oder Umrüstung vorhandener Güterwagen

Im Falle der Erneuerung oder Umrüstung von Güterwagen muss der Mitgliedstaat, entsprechend Artikel 14 Absatz 3 der Richtlinie 2001/16/EG, geändert durch die Richtlinie 2004/50/EG, entscheiden, ob eine neue Genehmigung zur Inbetriebnahme erforderlich ist. Falls sich die Leistung des Bremssystems dieses Güterwagens durch die Erneuerung oder Umrüstung ändert und falls eine neue Genehmigung zur Inbetriebnahme erforderlich ist, besteht die Anforderung, dass das Fahrgeräusch dieser Güterwagen dem einschlägigen Wert in Tabelle 1 von Kapitel 4.2.1.1 entsprechen muss. Falls ein Güterwagen während der Erneuerung oder Umrüstung mit Verbundstoff-Bremssohlen ausgerüstet wird und keine zusätzlichen Geräuschquellen zu dem Güterwagen hinzugefügt werden, ist ohne Prüfung davon auszugehen, dass die Werte von Kapitel 4.2.1.1 erfüllt sind.

Eine Umrüstung nur zur Reduktion der Geräuschemission ist nicht erforderlich. Wenn jedoch eine Umrüstung aus anderen Gründen erfolgt, muss nachgewiesen werden, dass die Erneuerung oder Umrüstung des Fahrzeugs das Fahrgeräusch im Vergleich zu den Werten vor der Erneuerung oder Umrüstung nicht erhöht.

In Bezug auf Standgeräusche muss nachgewiesen werden, dass die Lärmemission durch die Nachrüstung des Fahrzeugs gegenüber den Werten vor der Erneuerung oder Umrüstung nicht erhöht wird.

Wenn jedoch ein Güterwagen während der Erneuerung oder Umrüstung mit zusätzlichen Geräuschquellen ausgerüstet wird, muss er die Grenzwerte von Kapitel 4.2.1.2 (Standgeräusch) erfüllen.

Erneuerte oder umgerüstete Güterwagen, für die eine neue Genehmigung zur Inbetriebnahme gemäß der Richtlinie 2001/16/EG Artikel 14 Absatz 3 erforderlich ist, müssen die Anforderungen der TSI für das Teilsystem konventionelle Bahnfahrzeuge entsprechend den Bestimmungen in Kapitel 7.3 dieser TSI erfüllen.

7.6.2. Erneuerung oder Umrüstung von Lokomotiven, Triebzügen und Reisezugwagen

Es ist nur nachzuweisen, dass das Geräusch eines erneuerten oder umgerüsteten Fahrzeugs gegenüber den Werten des Fahrzeugs vor der Erneuerung oder Umrüstung nicht erhöht wird.

7.7. Sonderfälle

7.7.1. Einleitung

Die folgenden besonderen Bestimmungen sind in den nachstehenden Sonderfällen erlaubt.

Diese Sonderfälle werden zwei Kategorien zugeordnet: die Bestimmungen gelten entweder permanent (Fall "P") oder temporär (Fall "T"). In den temporären Fällen wird den betreffenden Mitgliedstaaten empfohlen, dem jeweiligen Teilsystem entweder bis zum Jahr 2010 (Fall "T1"), gemäß der Entscheidung Nr. 1692/96/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 23. Juli 1996 über die gemeinschaftlichen Leitlinien für den Aufbau des transeuropäischen Verkehrsnetzes, oder bis zum Jahr 2020 (Fall "T2") zu entsprechen.

7.7.2. Verzeichnis der Sonderfälle

7.7.2.1. Grenzwerte für das Standgeräusch , " ausschließlich für das britische und irische Bahnnetz "

Kategorie "P" - permanent

Tabelle 7 Grenzwerte L_pAeq, T für das Standgeräusch von DTZ

7.7.2.2. Finnland

Kategorie "T" - temporär

Im Gebiet von Finnland sind die Grenzwerte für das Standgeräusch in Abschnitt 4.2.1.2 nicht anzuwenden auf Güterwagen mit Dieselaggregaten über 100 kW zur elektrischen Energieversorgung, wenn das Aggregat im Betrieb ist. Aufgrund der Frost- und Eisbedingungen darf der Grenzwert für das Standgeräusch im Temperaturbereich bis - 40 °C um 7 dB(A) erhöht werden.

7.7.2.3. Grenzwerte für das Anfahrgeräusch , "ausschließlich für das britische und irische Bahnnetz "

Kategorie "P" - permanent

Tabelle 8 Grenzwerte L_pAFmaxfür Anfahrgeräusch von E-, D-Lokomotiven, DTZ

7.7.2.4. Grenzwerte für das Fahrgeräusch von Güterwagen in Finnland, Norwegen, Estland, Lettland und Litauen

Kategorie "T1" - temporär

Die Grenzwerte für Geräuschemission von Güterwagen gelten aufgrund der Sicherheitsaspekte unter den Bedingungen des nordischen Winters nicht in Finnland, Norwegen, Estland, Lettland und Litauen. Dieser Sonderfall gilt, bis die funktionelle Spezifikation und die Bewertungsmethode für Bremssohlen aus Verbundwerkstoff in die überarbeitete Version der TSI für konventionelle Eisenbahnfahrzeuge eingearbeitet sind.

Damit sind Güterwagen anderer Mitgliedstaaten nicht vom Betrieb in den nordischen und baltischen Staaten ausgeschlossen.

7.7.2.5. Sonderfall für Griechenland

Kategorie "T1" - temporär: Fahrzeuge für Spurweiten bis 1 000 mm

Bei der vorhandenen isolierten Spurweite 1 000 mm, die nicht in den Anwendungsbereich der TSI fällt, gelten die einschlägigen nationalen Vorschriften.

7.7.2.6. Sonderfall für Estland , Lettland und Litauen

Kategorie "T1" - temporär

Die Grenzwerte für Geräuschemission für alles Rollmaterial (Lokomotiven, Wagen, ETZ und DTZ) gelten bis zur Überarbeitung dieser TSI nicht in Estland, Lettland und Litauen. Zwischenzeitlich werden Messkampagnen in diesen Staaten durchgeführt, deren Ergebnissen bei der Überarbeitung dieser TSI Rechnung getragen wird.

.

A.1. Abweichungen gegenüber prEN ISO 3095:2001

A.1.1. Standgeräusch

Standgeräuschmessungen sind nach prEN ISO 3095:2001 mit folgenden Abweichungen (siehe Tabelle A1) durchzuführen.

Betrieb unter Normalbedingungen ("normale" Last) ist definiert als Arbeiten der Aggregate bei einer Außentemperatur von 20 °C. Konstruktionsparameter sind zur Simulation eines Betriebs mit 20 °C Außentemperatur vom Hersteller bereitzustellen.

Tabelle A1 Standgeräusch, Abweichungen gegenüber prEN ISO 3095:2001

A.1.2. Anfahrgeräusch

Die Anfahrgeräuschmessung ist nach prEN ISO 3095:2001 mit folgenden Abweichungen (siehe Tabelle A2) durchzuführen.

Betrieb unter Normalbedingungen ("normale" Last) ist definiert als Arbeiten der Aggregate bei einer Außentemperatur von 20 °C. Konstruktionsparameter sind zur Simulation eines Betriebs mit 20 °C Außentemperatur vom Hersteller bereitzustellen.

Tabelle A2 Standgeräusch, Abweichungen gegenüber prEN ISO 3095:2001

A.1.3. Fahrgeräusch

A.1.4. Referenzgleis für das Fahrgeräusch

Die Spezifikation des Referenzgleises wurde lediglich untersucht, um eine Bewertung des Fahrgeräuschs von Fahrzeugen zu ermöglichen. Dieser Abschnitt spezifiziert weder das Design noch die Instandhaltung noch die Betriebsbedingungen eines "normalen" Gleises, das kein "Referenzgleis" ist.

Die Anerkennung des Referenzgleises ist nach prEN ISO 3095:2001 mit folgenden Abweichungen durchzuführen:

• Die Schienenrauigkeit muss unter dem in Bild F1 definierten Grenzspektrum liegen. Diese Grenzkurve ersetzt die Spezifikation in der prEN ISO 3095:2001, Abschnitt 6.4.2 (Bild 4), Anhang C, Verfahren zum Bestimmen des Schienenrauigkeitsgrenzspektrums". Von Anhang D "Schienenrauigkeitsmessvorschriften" gelten nur Abschnitt D.1.2 (direktes Messverfahren) und D.2.1 (Verarbeitung der Rauigkeitsdaten - direkte Messung) mit nachfolgenden Abweichungen und D4 (Datendarstellung):

Diese im NOEMIE-Projekt angewandten Verfahren erwiesen sich als geeignet, um konsistente Ergebnisse zu produzieren, sofern die vorgeschlagenen Grenzwerte für Schienenrauigkeit eingehalten wurden. Jedes sonst verfügbare und erprobte (validierte) direkte Verfahren ist ebenfalls zulässig, wenn damit vergleichbare Ergebnisse erzielt werden können.

• Das dynamische Verhalten des Referenzgleises (Prüfgleises) ist durch vertikale und laterale Abklingraten ("Track Decay Rates = TDR"), die die Dämpfung der Schienenschwingung längs des Gleises quantifizieren, zu beschreiben. Das im NOEMIE-Projekt dazu angewandte Messverfahren ist in Anhang A.2 beschrieben. Seine Eignung zur sauberen Unterscheidung zwischen den dynamischen Gleiseigenschaften wurde dabei nachgewiesen. Die Anwendung eines gleichwertigen Messverfahrens zur Bestimmung der Gleischarakteristik ist ebenfalls zulässig, wenn dieses verfügbar und (erprobt) validiert ist. In diesem Fall muss nachgewiesen werden, dass die vertikalen und lateralen Abklingraten des Prüfgleises den nach dem in Anhang A.2 beschriebenen Verfahren bestimmten Werten für das in dieser TSI angegebene Gleis entsprechen. Die Dämpfungsraten des Referenzgleises müssen über den unteren Grenzwerten nach Bild F2 liegen.
• Das Referenzgleis muss einen gleich bleibenden Oberbau über eine Länge von mindestens 100 m aufweisen. Die gemessenen Abklingraten müssen über mindestens 40 m in beiden Richtungen von der Mikrofonposition (Messebene) aus gleich sein. Die Rauigkeitsprüfung ist nach prEN ISO 3095:2001 durchzuführen.

Bild F1 Schienenrauigkeit - Grenzwertspektrum des Referenzgleises

Bild F2 Vertikale und laterale Dämpfungsrate (TDR) - unteres Grenzwertspektrum des Referenzgleises

A.2. Charakterisierung des dynamischen Verhaltens des Referenzgleises

A.2.1. Messverfahren

Das nachfolgende Verfahren ist an jedem Gleisabschnitt, dessen Eigenschaften charakterisiert werden sollen, nacheinander in vertikaler und lateraler Richtung wie folgt durchzuführen:

Zwei Beschleunigungsaufnehmer werden am Gleis in der Mitte zwischen zwei Schwellen befestigt (angeklebt oder mit Stiftschraube) (siehe Bild F3):

• einer in vertikaler Richtung auf der Längsachse der Schiene entweder auf dem Schienenkopf (vorzugsweise) oder unter dem Schienenfuß,
• der andere in lateraler Richtung auf der Außenseite des Schienenkopfs positioniert.

Bild F3 Anordnung der Beschleunigungsmesser an der Schiene (Querschnitt)

Am Schienenkopf wird in jeder Richtung ein gemessener Kraftimpuls mit einem entsprechend mit Messinstrumenten versehenen Impuls-Hammer angesetzt, dessen Kopf die entsprechende Härte aufweist, um ein einwandfreies Messen der Kraft und des Frequenzgangs im Frequenzbereich [50; 6 000 Hz] zu ermöglichen (wobei ein Hammerkopf aus gehärtetem Stahl für den oberen Teil des Frequenzbereichs erforderlich ist und gewöhnlich auch im unteren Teil des Frequenzbereichs eingesetzt werden kann, dort jedoch nicht immer ausreichend ist, um die erforderliche Kraft anzuwenden. In diesem Fall ist ggf. eine zusätzliche Messung mit einem weicheren Hammerkopf erforderlich).

An einer Reihe von Orten entlang der Schiene (die nachfolgend definiert werden) wird die (Übertragungs-) Beschleunigung (Antwortfrequenzgang: Beschleunigung/Kraft) oder die (Übertragungs-)Mobilität (Schnelle/ Kraft) in vertikaler und in horizontaler Richtung aus Messungen bestimmt, wobei die Richtung der gemessenen Antwort und der eingeleiteten Kraftanregung identisch ist. Es ist nicht notwendig, die Querkorrelation (vertikaler Impuls/laterale FRF oder umgekehrt) zu messen. Im Falle, dass eine analoge Integration der Beschleunigungssignale zur Verfügung steht, hat sich erwiesen, dass eine bessere Messqualität erreicht wird, wenn der Antwortfrequenzgang der Mobilität anstatt des Antwortfrequenzgangs der Beschleunigung aufgezeichnet wird. Damit wird eine bessere Qualität der Daten bei tiefen Frequenzen erzielt, bei denen die gemessenen Antwortamplituden im Vergleich zu den Antwortamplituden bei hohen Frequenzen sehr gering sind, da sie den Dynamikbereich des Messsignals vor der Aufzeichnung bzw. der Digitalisierung reduziert. Es sollte eine durchschnittliche Antwortfunktion aus mindestens vier gültigen Impulsen verwendet werden. Die Qualität jeder einzelnen gemessenen Antwortfunktion (Reproduzierbarkeit, Linearität etc.) sollte durch Anwendung der Kohärenzfunktion überwacht werden. Dies sollte ebenfalls aufgezeichnet werden. Für jede der in Bild F4 angegebenen Anregungs-/Anschlagpositionen sollte die Übertragungsfunktion zur Position, an der der Beschleunigungsaufnehmer montiert ist, ermittelt werden. Die Messorte können wie nachfolgend beschrieben in die Gruppen "Punktmessung", "Nahfeldmessung" und "Fernfeldmessung" unterteilt werden:

• Der Ortsindex 0 wird dem Mittelpunkt des ersten Schwellenfachs zugewiesen. Wenn die Impulsanregung an dieser Stelle erfolgt (so nah wie möglich am Mittelpunkt), wird eine Punktantwortfunktion gemessen.
• Bei Nahfeldmessungen wird die Impulsanregung mit der Punktmessung beginnend im Abstand eines Viertelschwellenfachs bis zum Ende des Schwellenfachs 2, danach im Abstand eines halben Schwellenfachs bis zur Mitte des Schwellenfachs 4 und danach in der Mitte jedes ganzen Schwellenfachs bis zum Schwellenfach 8 durchgeführt.
• Bei Fernfeldmessungen erfolgt die Impulsanregung ab Schwellenfach 8 hinter der Position des Beschleunigungsaufnehmers an den Schwellenfachpositionen 10, 12, 16, 20, 24, 30, 36, 42, 48, 54, 66 usw. nach Bild F4. Die Messungen brauchen dabei nur bis zu dem Schwellenfach durchgeführt zu werden, bei dem die Antwortamplituden im gesamten Frequenzbereich (in Bezug auf das Messgeräusch) nicht mehr signifikant sind. Die Kohärenzfunktion liefert einen Anhalt dafür. Im Idealfall sollte die Antwortamplitude in jedem Terzband mindestens 10 dB unter dem Niveau der Antwortamplitude desselben Bands bei Punkt 0 liegen.

Bild F4 Dämpfungsraten - Anordnung der Erregungspunkte

Erfahrungsgemäß ist die Streuung der Ergebnisse so groß, dass die ganze Messung zur Bestimmung der Abklingrate an einer anderen Stelle des Gleises wiederholt werden sollte, wobei jedoch ein Abstand von ca. 10 m zwischen den beiden Positionen der Beschleunigungsaufnehmer ausreicht.

Da die Dämpfungsrate von der Steifigkeit der Zwischenlage abhängt und der Werkstoff der Zwischenlage typischerweise eine signifikante Temperaturabhängigkeit zeigt, sollte die Temperatur der Zwischenlage bei der Prüfung aufgezeichnet werden.

A.2.2. Messsystem

Für jeden Messaufnehmer und jedes Datenerfassungssystem sollte ein Kalibrierzertifikat nach EN ISO 17025 vorliegen ¹.

Das gesamte Messsystem sollte vor und nach jeder Messreihe (und insbesondere nach Änderungen am Messsystem, an der Datenerfassung oder am Messpunkt) neu kalibriert werden.

A.2.3. Datenverarbeitung

Die gesamte abgestrahlte Schallleistung einer zur Schwingung angeregten Schiene ist das Produkt zwischen Strahlungsgrad (Strahlungseffizienz) der Schiene und dem Quadrat der über der Abstrahlfläche summierten Schnelleamplitude. Wenn davon ausgegangen wird, dass sowohl die vertikalen als auch die lateralen Schwingwellen in der Schiene vom Erregungspunkt (Rad/Schiene-Kontaktpunkt) aus mit zunehmender Entfernung entlang der Schiene exponential gedämpft werden, dann ist A(z) = A(0)e^{-β z}. Dabei ist β die Abklingkonstante für die Antwortamplitude A, gemessen in einer Entfernung z entlang der Schiene zum Anregungspunkt.β kann mit der Beziehung, Δ = 20log₁₀(e^β) = 8,686ß dB/m in eine Abklingrate Δ, die in dB pro Meter angegeben wird, umgewandelt werden.

Wenn a sich auf die Schwingschnelle-Antwort bezieht, ist die von der Schiene abgestrahlte Schallleistung

proportional zu  

Diese Größe ist - entweder für die vertikalen oder für die lateralen Wellen - überdie nachfolgende Beziehung mit der Abklingrate verbunden.

(A.2.1)

 Dies zeigt auf, wie die Abklingrate mit dem Schallabstrahlvermögen der Gleisstruktur (des Gleis-Oberbaus) zusammenhängt. Ihr Wert sollte für jedes Terzband in dB/m angegeben werden.

Die Abklingrate kann im Prinzip als Steigung einer Kurve, in der die Antwortamplitude in [dB] über der Entfernung z aufgetragen ist, ermittelt werden. In der Praxis ist es jedoch besser, eine Abklingrate basierend auf einer direkten Abschätzung der summierten Werte der Antwortfunktionen zu bestimmen:

(A2.2)

Dabei stellt zmax die max. Messentfernung dar, und die Summe für die einzelnen Positionen (Orte) der Antwortmessung wird gebildet, wobei Δ z den Abstand zwischen den Mittelpunkten und den Messpunkten auf beiden Seiten darstellt. Der Einfluss des Abstands für die Messung bei zmax sollte klein sein, wobei hier jedoch vorgeschrieben ist, dass er symmetrisch zu zmax sein muss.

Somit wird die Abklingrate für den in jedem Terzband berechneten Mittelwert wie folgt bestimmt:

(A2.3)

Daraus ist ersichtlich, dass es unwesentlich ist, ob a den FRF-Wert (Antwortamplitude) als Beschleunigung oder als Mobilität darstellt, da sich die beiden nur durch den Faktor 2π ƒ unterscheiden, wobei f die Frequenz darstellt. Die Mittelwertberechnung des Spektrums über Dritteloktavbänder kann entweder vor der Bewertung der Abklingrate für die FRF-Werte (Antwortamplituden) oder danach mit der Funktion Δ (ƒ ) erfolgen. Dabei ist die genaue Messung von A(0) wichtig, da dieser Wert als konstanter Faktor in der Summierung auftritt. Dies ist effektiv der FRF-Wert, der sich am einfachsten genau messen lässt. Die Erfahrung zeigt, dass dadurch kein signifikanter Fehler auftritt, da die Nahfeldwellen bei dieser einfachen Analyse nicht berücksichtigt werden.

Dieses Bewertungsverfahren erweist sich für hohe Abklingraten als robust, kann jedoch Fehlern unterliegen, wenn durch den Wert von zmax in der Praxis die Antwortfunktion (FRF) in irgendeinem Terzband abschneidet, bevor eine ausreichende Dämpfung erfolgte, damit die Aufsummierung bis zmax eine gute Annäherung an das Infinitesimalintegral darstellt. Demnach beträgt die minimale Abklingrate, die für einen speziellen Wert von zmax berechnet werden kann:

(A2.4)

Die ermittelte Abklingrate sollte mit diesem Wert verglichen werden. Wenn sie ihm nahe kommt, ist die geschätzte Abklingrate als unsicher anzusehen. Ein Wert von zmax für ca. 40 m sollte die Möglichkeit geben, eine Abklingrate zu bestimmen, die dem Mindestwert nach Bild F2 entspricht. Bei einigen nicht konformen Gleisen liegen die Abklingraten jedoch in bestimmten Bändern wesentlich niedriger. Um einen übermäßigen Messaufwand zu vermeiden, kann es notwendig sein, für bestimmte Bänder auf die Flankensteilheit zurückzugreifen. Bei niedrigen Abklingraten neigen die FRF-Daten dazu, keine der oben genannten Probleme aufzuweisen. Sie sollten überprüft werden, indem sie zusammen mit der gemessenen Frequenzantwort für jedes Terzband über der Entfernung dargestellt (aufgetragen) werden.

A.2.4. Prüfbericht

Der räumliche Abklingfaktor TDR (in vertikaler und lateraler Richtung) sollte in Terz-Frequenzbandbreite in einer Grafik nach prEN ISO 3740 ² und IEC 60263 ³ dargestellt werden, mit einem Maßstabsverhältnis von 3:4 zwischen der horizontalen und der vertikalen Achse bzw. für eine Oktavbandbreite und ein Abklingrateninkrement von 5 dB/m.

____________________

1) EN ISO/IEC 17025:2000: Allgemeine Anforderungen an die Kompetenz von Prüf- und Kalibrierlaboratorien.

2) EN ISO 3740:2000: Akustik - Bestimmung des Schallpegels von Lärmquellen - Richtlinie für die Anwendung der Grundnormen.

3) IEC 60263: Maßstäbe und Größen für das grafische Darstellen von Frequenzdaten und polaren Diagrammen.

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