Algemene vergelijking

Individueel voertuig

Het model voor spoorweglawaai, dat analoog is aan wegverkeerslawaai, beschrijft de geluidsvermogensemissie van een specifieke combinatie van voertuigtype en spoortype die aan een aantal eisen voldoet die in de voertuig- en spoorclassificatie zijn beschreven, uitgedrukt in een reeks geluidsvermogens voor elk voertuig (Lw,0).

Verkeersstroom

De geluidsemissie van een verkeersstroom op elk spoor wordt weergegeven met een set van twee bronlijnen die zijn gekenmerkt door hun gerichte geluidsvermogen per meter per frequentieband. Dit komt overeen met de som van de geluidsemissies als gevolg van de afzonderlijke voertuigen die in de verkeersstroom passeren en houdt, in het specifieke geval van stilstaande voertuigen, rekening met de tijd die de voertuigen in het baanvak in kwestie verblijven.

Het richtingsafhankelijke geluidsvermogen per meter per frequentieband, als gevolg van alle voertuigen die elk baanvak op het spoortype (j) passeren, wordt gedefinieerd:

• voor elke frequentieband (i)

• voor elk gegeven bronhoogte (h) (voor bronnen op 0,5 m h = 1, op 4,0 m h = 2),

en is de energiesom van alle bijdragen van alle voertuigen die op het specifieke baanvak (j) rijden.

Deze bijdragen zijn:

• van alle voertuigentypen (t)

• op verschillende snelheden (s)

• onder de specifieke rijcondities (constante snelheid) (c)

• voor elk fysiek brontype (rollen, contact, booggeluid, tractie, aerodynamische en overige bronnen, zoals bruggeluid) (p).

Voor de berekening van het gerichte geluidsvermogen per meter (invoer in het voortplantende deel) als gevolg van de gemiddelde mix van verkeer op het baanvak (j), wordt het volgende gebruikt:

(2.3.1)

waarbij

• T ref de referentieperiode waarvoor het gemiddelde verkeer wordt beschouwd is;

• x het totaal aantal bestaande combinaties van i, t, s, c, p voor elk j-de baanvak is;

• t de index voor voertuigtypen op het j-de baanvak is;

• s de index voor de treinsnelheid is: er zijn net zo veel indexen als het aantal verschillende gemiddelde treinsnelheden op het j-de baanvak;

• c de index voor rijcondities is: 1 (voor constante snelheid), 2 (stationair draaien);

• p de index voor de fysieke brontypen is: 1 (voor rol- en stootgeluid), 2 (booggeluid), 3 (tractiegeluid), 4 (aerodynamisch geluid), 5 (overige bronnen);

• L W',eq,lijn,x het x-de richtingsafhankelijke geluidsvermogen is per meter voor een bronlijn van één combinatie van t, s, c, p op elk j-de baanvak.

Als wordt uitgegaan van een constante stroom van Q voertuigen per uur, met een gemiddelde snelheid v, dan is er gemiddeld op elk tijdstip een equivalent aantal Q/v voertuigen per lengte-eenheid van het baanvak. De geluidsemissie van de voertuigstroom uitgedrukt in richtingsafhankelijke geluidsvermogen per meter LW',eq,lijn uitgedrukt in dB/m (re. 10-12 W) wordt geïntegreerd door:

(2.3.2)

waarbij

• Q het gemiddelde aantal voertuigen per uur op het j-de baanvak voor voertuigtype t, gemiddelde treinsnelheid s en rijconditie c is,

• v hun snelheid [km/u] op het j-de baanvak voor voertuigtype t en gemiddelde treinsnelheid s is,

• L W, 0, dir het niveau van het richtingsafhankelijke geluidsvermogen is van het specifieke geluid (rol-, stoot-, boog-, rem-, tractie-, aerodynamisch geluid en geluid van andere bronnen) van een enkel voertuig in de richtingen ψ,φ gedefinieerd met betrekking tot de bewegingsrichting van het voertuig (zie figuur 2.3.b).

Bij een stationaire bron, net als tijdens stationair draaien, wordt ervan uitgegaan dat het voertuig gedurende een totale tijd Tidle op een locatie binnen een baanvak met lengte L blijft. Dat betekent dat met Tref als de referentieperiode voor de beoordeling van geluidsbelasting (bijvoorbeeld 12 uur, 4 uur, 8 uur), het richtingsafhankelijk geluidsvermogen per lengte eenheid op dat baanvak wordt bepaald door:

(2.3.3)

In het algemeen wordt gericht geluidsvermogen uit elke specifieke bron verkregen als:

L W, 0, dir,i (ψ,φ) = LW,0, + ∆L W,dir,vert,i + ∆LW,dir,hor,i | (2.3.4)

waarbij

• ∆L W,dir,vert,i de correctiefunctie is voor verticaal richteffect (dimensieloos) van Ψ (figuur 2.3.b)

• ∆L W,dir,hor,i de correctiefunctie is voor horizontaal richteffect (dimensieloos) van φ (figuur 2.3.b),

• L W, 0, dir,i (Ψ,φ), afgeleid in 1/3-octaafbanden, wordt uitgedrukt in octaafbanden door elke bijbehorende 1/3-octaafband energetisch in de overeenkomstige octaafband toe te voegen.

Ten behoeve van de berekeningen wordt de bronsterkte vervolgens specifiek uitgedrukt in richtingsafhankelijk geluidsvermogen per 1 m spoorlengte LW',tot,dir,i om het richteffect van de bronnen in hun verticale en horizontale richting in aanmerking te nemen door middel van aanvullende correcties.

Verscheidene LW,0,dir,i (ψ,φ) worden voor elke combinatie van voertuig-spoor-snelheid-rijconditie beschouwd:

• voor een 1/3-octaafbandfrequentie (i),

• voor elk baanvak (j),

• bronhoogte (h) (voor bronnen op 0,5 m h = 1, op 4,0 m h = 2),

• richteffect (d) van de bron.

Een reeks LW,0,dir,i(ψ,φ) wordt beschouwd voor elke combinatie van voertuig-spoor-snelheid-rijconditie, elk baanvak, de hoogten die met h = 1 en h = 2 overeenstemmen, en het richteffect.

Rolgeluid

De bijdragen van het voertuig en het spoor aan rolgeluid worden in vier essentiële elementen verdeeld: wielruwheid, railruwheid, voertuigoverdrachtsfunctie naar de wielen en de wagenbovenbouw (voertuigen) en de spooroverdrachtsfunctie. Wiel- en railruwheid geven de oorzaak van de excitatie van de trilling op het contactpunt tussen rail en wiel weer. De overdrachtsfuncties zijn twee empirische of gemodelleerde functies die alle complexe verschijnselen van de generatie van mechanische trilling en geluid op de oppervlakken van de wielen, rails, dwarsliggers en onderbouw van het spoor weergeven. Deze verdeling stemt overeen met het fysieke bewijs dat ruwheid op een rail de trilling van de rail kan exciteren, maar ook de trilling van het wiel zal exciteren en omgekeerd. Het niet opnemen van een van deze vier parameters zou het ontkoppelen van de classificatie van sporen en treinen verhinderen.

Wiel en railruwheid

Rolgeluid wordt voornamelijk door de rail- en wielruwheid in het golflengtegebied van 5–500 mm geëxciteerd.

Definitie

Het ruwheidsniveau Lr wordt gedefinieerd als tienmaal de logaritme met grondgetal 10 van de kwadratisch gemiddelde waarde r2 van de ruwheid van het loopvlak van een rail of wiel in de bewegingsrichting (longitudinaal niveau), gemeten in μm over een bepaalde raillengte of de gehele wieldiameter, gedeeld door het kwadraat van de referentiewaarde r02:

(2.3.5)

waarbij

– r 0 = 1 μm

– r = kwadratisch gemiddelde van het verschil van de verticale verplaatsing van het contactoppervlak naar het gemiddelde niveau.

Het ruwheidsniveau Lr wordt gewoonlijk verkregen als een spectrum van golflengte λ en wordt geconverteerd naar een frequentiespectrum f = v/λ, waarbij f de middenfrequentie van een bepaalde 1/3-octaafband in Hz, λ de golflengte in m, en v de treinsnelheid in m/s is. Het ruwheidsspectrum als een functie van frequentie verschuift langs de frequentie-as voor verschillende snelheden. In algemene gevallen dienen na conversie naar het frequentiespectrum door middel van de snelheid, nieuwe waarden voor 1/3-octaafbandspectra te worden verkregen met gemiddelden die tussen twee overeenstemmende 1/3-octaafbanden in het golflengtedomein liggen. Om het frequentiespectrum van de totale effectieve ruwheid te schatten dat met de relevante treinsnelheid overeenkomt, wordt het gemiddelde van de twee overeenkomstige, in het golflengtedomein gedefinieerde, 1/3-octaafbanden energetisch en proportioneel berekend.

De railruwheid (ruwheid van de kant van het spoor) voor het golfgetal (i) wordt gedefinieerd als Lr,TR,i

Overeenkomstig wordt de wielruwheid (ruwheid van de kant van het voertuig) voor het golfgetal (i) gedefinieerd als Lr,VEH,i