Bundesanstalt für Straßenwesen
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Dr. P. Reichelt Bundesanstalt für Straßenwesen |
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Schwerpunkt Leistra 2: Lärmarme Reifen und Fahrbahndecken im Bereich Leiser Straßenverkehr Koordination: B. Krieger, BASt, Bergisch Gladbach
Am Schwerpunkt „Lärmarme Reifen und Fahrbahndecken“ sind beteiligt:
Kurzbeschreibung
Das Verbundvorhaben „Leiser Straßenverkehr 2“ besteht aus den Teilverbünden – Leise Reifen – Leise Straße |
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– Erfolgskontrolle |
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Im Rahmen des Teilverbundes „Leise Reifen“ sind zwei Teilprojekte geplant. Das erste Teilprojekt befasst sich mit der Geräuschemission von Lkw-Reifen auf Fahrbahnen des Fernverkehrs. Nach dem heutigem Wissenstand sind von den drei Lkw-Reifentypen Lenkachsen-, Antriebsachsen- und Trailer-Reifen die ersten relativ leise. Der Unterschied zwischen den leisesten Glatt- und Lenkachsen-Reifen ist gering und liegt bei ca. 1 dB(A). Dagegen beträgt diese Differenz für einen querprofilierten, grobstolligen Antriebsachsen-Reifen 3 bis 4 dB(A). Aus diesem Grund soll zunächst die Geräuschemission von Antriebsachsen-Reifen reduziert werden und zwar so, dass die Geräuschminderung von 2 bis 3 dB(A) gegenüber dem Mittelwert von Serien-Antriebsachsenreifen erreicht wird. Dabei müssen natürlich andere Gebrauchseigenschaften wie Lebensdauer, Rollwiderstand und Übertragungsmöglichkeit des Antriebsmomentes sowie die Wirtschaftlichkeit der Reifen berücksichtigt werden, da diese Kriterien die Kaufentscheidung der Spediteure maßgeblich bestimmen. Ergebnisse aus Geräuschmessungen von Lkw- Antriebsachsenreifen auf 6 Asphalt-Feldern bei 70 km/h, durchgeführt von DWW in Sperenberg, zeigen deutlich, dass erwartungsgemäß auf offenporigen Belägen die niedrigsten Pegel zu verzeichnen sind, wobei sich auch hier produktabhängige Unterschiede ergeben. Je nach Belagstyp kann die Spannweite von 4,5 dB(A) (ISO Belag) bis 1,5 dB(A) (OPA) betragen. Diese große Spanne liefert Hinweise auf hier noch vorhandene Potenziale für die Minderung der Geräuschemission.Im Rahmen des zweiten Teilprojektes soll das im Vorgängerverbundvorhaben entwickelte FE-Simulationstool für die Reifenoptimierung serientauglicher Pkw-Reifen weiter entwickelt werden. Bisher erlaubt das derzeitige Simulationstool Parameterstudien eines auf reellen Fahrbahnoberflächen rollenden Glattreifens im Frequenzbereich bis 1500 Hz, wobei sowohl die Entstehung als auch die Ausbreitung des Geräusches berücksichtigt werden können. Die Erweiterung des Simulationstools für die Optimierung von Lkw-Reifen ist vorgesehen.
Auch der Teilverbund „Leise Straßen“ besteht aus zwei Teilprojekten. Im Teilprojekt Integrale Verbesserung offenporiger Asphalte soll ein verschmutzresistenter offenporiger Asphalt entwickelt werden. Der gegenwärtig leiseste Straßenbelag, der offenporige Asphalt, kann auch künftig aufgrund signifikant höher Bau- und Unterhaltungskosten nicht flächendeckend eingebaut werden. Hinzu kommt, dass seine akustische Wirksamkeit derzeit nur für sechs Jahre sichergestellt ist. Aus diesen Gründen wird der offenporige Asphalt - einlagig oder zweilagig - noch einige Jahre vorwiegend an Brennpunkten mit hohem Straßenverkehrslärm eingesetzt. Dies könnte sich jedoch rasch ändern, wenn es gelänge, neue wirksame Konzepte für eine Erhöhung der anfänglichen Lärmminderung und deren längerfristige Erhaltung zu entwickeln. Die exzellente Lärmminderung offenporiger Beläge wird bestimmt von der Planebenheit der Oberfläche, die zur Vermeidung mechanischer Anregung beiträgt, und der Hohlraumstruktur, die für die Reduzierung des aerodynamischen Schallanteils sorgt und zusätzlich die Geräusche absorbieren kann. Der Nachteil der offenen Hohlraumstrukturen liegt darin, dass sie für Regen, Reifen- und Fahrbahnabrieb und weitere Verschmutzungen zugänglich sind und somit zum Teil auch als Depot dienen. Im Laufe der Nutzungsdauer werden dadurch die Hohlräume geschlossen und die anfangs sehr leise Decksicht verliert zum Teil ihre lärmmindernde Eigenschaft. Viele Versuche, derartige Deckschichten mechanisch zu reinigen, haben bisher keine zufrieden stellenden Ergebnisse erbracht. Aus diesem Grund soll in einem Arbeitspaket ein interdisziplinärer Forschungsansatz verfolgt werden. Zunächst soll der eingebrachte Schmutz auf chemische Bestandteile, sowie der eigentliche Verschmutzungsvorgang näher untersucht werden. Daraus sollen die Rezepturen für Reinigungsmittel und dazugehörige Reinigungsmethode entwickelt werden. Gleichzeitig wird daran gearbeitet, die Hohlraumwände mit einer Schmutz abweisenden Schicht zu versehen. Dieser innovative Forschungsansatz sieht auch die nanotechnologische Verbesserung von Polymeren für offenporige Deckschichten vor. Das zweite Teilprojekt befasst sich mit der akustischen Optimierung von Lamellen-Fahrbahnübergängen an langen Brücken. Die vorhandene Technologie für wasserdichte Fahrbahnübergänge in Lamellenbauweise wurde in den vergangenen zehn Jahren so verbessert, dass alle Anforderungen hinsichtlich der Tragsicherheit, Dauerhaftigkeit und Dichtigkeit erfüllt werden. Trotz der partiellen Fortschritte stellen diese diese Fahrbahnübergänge immer noch eine Schallquelle dar, die von den Anwohnern als lästig bis störend empfunden wird. Das Überfahren der Lamellenübergänge hebt sich akustisch mehr oder weniger stark aus dem normalen Fahrgeräusch auf der Fahrbahn heraus. Ein großer Teil des bei der Überfahrt über Fahrbahnübergänge erzeugten Lärms rührt außerdem daher, dass die Fahrbahnanschlüsse vor und hinter dem Übergang nicht eben sind. Mit verbesserter Gestaltung der Oberfläche und der Fahrbahnanschlüsse soll die Lärmemissionen vermindert und dem Geräuschbild der umgebenden Fahrbahnspektral angepasst werden. Darüber hinaus soll die gesamte Schallübertragung im und am Fahrbahnübergang gedämpft werden, um damit die Gesamtschallquelle zu entschärfen.
Der dritte Teilverbund „Erfolgskontrolle“ beinhaltet die Erprobung von leisen Fahrbahndecken und Fahrbahnübergängen sowie die Bewertung aller im Projekt „Leiser Straßenverkehr 2“ erarbeiteten Ergebnisse im Hinblick auf die akustischen und sicherheitsrelevanten Eigenschaften. Der Bau der Erprobungsstrecken wird aus Baumitteln finanziert. Auf diese Weise unterstützt und fördert das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Wohnungswesen das Projekt.
Schwerpunkt Leistra 1: Reduzierte Reifen - Fahrbahn-Geräusche im Bereich Leiser Straßenverkehr Koordination: B. Krieger, BASt, Bergisch Gladbach Das Projekt ist abgeschlossen; Kurzbeschreibung der Ergebnisse: Unter der Schirmherrschaft des Bundesministeriums für Bildung und Forschung mit Unterstützung des Bundesministeriums für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen wurde der Forschungsverbund "Leiser Verkehr" ins Leben gerufen. Darin bildet das Forschungsprogramm "Leiser Straßenverkehr" einen herausragenden Bereich. Um Lärmminderungspotentiale konsequent auszuschöpfen und damit den Bau von lokal begrenzten, kostspieligen Infrastruktureinrichtungen (wie z.B. Schallschutzwänden) zu vermeiden, müssen Maßnahmen an der Quelle – in der Kontaktfläche Reifen/Fahrbahn – ansetzen, wobei das Gesamtsystem Reifen, Fahrzeug, Fahrbahn zu optimieren ist. 15 Partner aus Reifen-, Fahrzeug- und Straßenbauindustrie sowie der Forschung waren unter Leitung der Bundesanstalt für Straßenwesen von Mitte 2001 bis Ende 2003 an dem Projekt "Leiser Straßenverkehr" beteiligt. Ausgehend von Untersuchungen auf fünf verschiedenen Fahrbahnoberflächen an 40 Reifensätzen, die sich durch Profil, Gummimischung und Unterbau unterschieden, zeigte einer der Reifen mit selbsttragender Seitenwand auf allen Belägen die größten Geräuschminderungen. Der Schalldruckpegel bei 80 km/h reduzierte sich um 1,3 dB(A) auf Splittmastixasphalt und um 1,7 dB(A) auf Betondecke mit Jutetuchlängsstrich gegenüber einem handelsüblichen Reifen. An der Komponente Fahrzeug erfolgten Modifikationen am PKW-Radhaus, die das Gesamtpotential ausloteten. Die Geräuschreduzierung bei 80 km/h durch die Auskleidung mit schallabsorbierendem Schaumstoff sowie die zusätzliche Abdeckung der hinteren Radausschnitte und vorderen Radscheiben im Vergleich zum Serienradhaus betrug 0,5 dB(A) bis 2 dB(A) in Abhängigkeit des Belages. Die optimierten Fahrbahnoberflächen zeigten im Vergleich zur Referenzoberfläche "nicht geriffelter Gussasphalt" z. T. deutliche Geräuschminderungen. Der Schalldruckpegel von LKW bei 80 km/h reduzierte sich auf einem verbesserten offenporigen Asphalt, gemessen auf der Bundesautobahn A1, um rd. 4 dB(A). Auf der Bundesstraße B56 wiesen Fahrbahnoberflächen aus offenporigem Beton, Waschbeton und lärmreduziertem Gussasphalt bei 100 km/h einen bis zu 6 dB(A) geringeren PKW-Vorbeifahrtpegel auf. Die Gesamtbewertung aller optimierten Komponenten des Systems Reifen-Fahrzeug-Fahrbahn erfolgte in Form eines Experimentes auf der B56. Als Referenz fungierte ein mit handelüblichen Reifen und Sereinradhaus ausgestattetes Fahrzeug auf einer Fahrbahnoberfläche aus Splittmastixsasphalt bzw. Betondecke mit Jutetuchlängsstrich. Die Schallmessungen bei 80 km/h erzielten einen um 3 dB(A) verminderten Vorbeifahrtpegel auf einer Oberfläche aus lärmgemindertem Gussasphalt sowie einen um 7 dB(A) reduzierten Pegel auf einer Fahrbahn aus offenporigem Beton. Die Weiterentwicklung von Fahrbahnübergängen an Brücken zielte auf die Annäherung der Schallemissionen bei der Reifenüberrollung an die der angrenzenden Fahrbahnoberfläche ab. Es wurden vier Varianten untersucht. Die Übergänge mit aufgeschraubten, wellenförmigen Blechen brachten eine Lärmminderung bis zu 3 dB(A) gegenüber einem repräsentativen regelgeprüften Fahrbahnübergang in Lamellenbauweise. Der neu entwickelte Lamellenübergang mit fugenfüllendem Elastomerprofil zeigte bei den Messungen noch nicht die erwartete Lärmminderungswirkung. Über diese Forschungsaktivitäten hinaus wurden in situ-Messsysteme für zwei akustische Eigenschaften entwickelt, deren Erfassung bisher nur im Labor möglich war. Diese Parameter dienten u. a. der Erweiterung eines statistischen Modells ("SPERoN") zur Analyse des akustischen Verhaltens von dichten und offenporigen Fahrbahnoberflächen. Ein physikalisches Finite-Elemente-Modell zur Simulation von Reifen-Fahrbahn-Geräuschen befindet sich derzeit in der Entwicklung und soll bis Ende 2004 fertig gestellt sein. Das diesem Bericht zugrunde liegende Vorhaben wurde aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkreiskennzeichen 19 U 1055 gefördert. Quelle: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Heft S 37 ( http://www.bast.de/), Unterreihe Straßenbau
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