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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schallschutzwand zur Dämmung von Schallemissionen von, gegebenenfalls selbstgetriebenen, Fahrzeugen.
Selbstgetriebene Fahrzeuge, sei es mit Verbrennungsmotoren oder auch Elektromotoren, wei- sen in der Regel einen höheren Lärmpegel als nur gezogene oder auch über einen Hang rollende
Fahrzeuge auf. Derartige über einen Hang rollende Fahrzeuge sind beispielsweise bei sogenannten Kuppelbergen anzutreffen, wenn Waggons bergabrollen gelassen werden und zu einem Zug zusammengestellt werden. Bei den selbstgetriebenen Fahrzeugen, gleichgültig ob schienengebun- den oder nicht schienengebunden, tritt neben der zwangsläufig auftretenden Schallemission des
Motors eine verstärkte Schallemission der Räder, welche mit den Schienen bzw. der Strasse koope- rieren, da durch die Räder die Beschleunigungs- bzw. Verzögerungskräfte aufgebracht werden.
Es wird nun einerseits versucht, die Schallemissionen, u. zw. sowohl die des Motors, die der
Räder als auch des restlichen Fahrzeuges besonders gering zu halten und anderseits durch ent- lang der Verkehrswege vorgesehenen stationären Schallschutzeinrichtungen, um die Beaufschla- gung mit Schall in bestimmten Gebieten, z. B. Wohngebieten, so gering wie möglich zu halten. Die einfachsten Massnahmen, wenn entsprechende Grundflächen zur Verfügung stehen, bestehen in der Aufschüttung von Erdwällen, die beidseits des Verkehrsweges angeordnet werden. Schallquel- len sind idealisiert als punktförmige Strahlungsquellen zu betrachten, wobei Schallschutz nur dort erreicht werden kann, wo zwischen Beobachtungsstandpunkt und Schallquelle ein Schallschutz vorgesehen ist.
Derartige Erdwälle weisen nun zwangsweise einen relativ geringen Schüttungs- winkel auf, so dass zur Erreichung bestimmter Höhen damit der volle erwünschte Schallschutz erreicht werden kann, auch grosse Grundflächen für einen derartigen Damm benötigt werden.
Derartige Grundflächen stehen jedoch in der Regel in den Gebieten, wo ein besonderer Bedarf für
Schallschutz gegeben ist, u. zw. den dichtbesiedelten Gebieten, nicht zur Verfügung.
Eine weitere Massnahme zum Schallschutz besteht darin, dass höherwachsende Pflanzen beid- seits des Verkehrsweges angeordnet werden. Dieser Schallschutz ist jedoch nur dann voll wirk- sam, wenn die Pflanzen Blätter tragen.
Neben den verschiedenen natürlichen Schallschutzvorsorgen sind auch verschiedene Schall- schutzwände bekannt. Derartige Schallschutzwände können beispielsweise mit Stehern aufgebaut sein, zwischen welchen Holzelemente angeordnet sind. Die Schalldämmung derartiger Elemente ist aufgrund ihrer geringen Masse gering, jedoch ist die Reflektion von Schallwellen besonders gering.
Es sind auch schräg zur Verkehrsfläche, u. zw. lamellenartig, angeordnete Betonpaneele be- kannt, die eine sehr hohe Schalldämmung aufweisen, jedoch gleichzeitig den Schall reflektieren.
Die Anordnung der einzelnen Paneelen ist nun derart, dass der Schall nicht nach oben sondern nach unten zur Fahrbahn reflektiert wird.
Anstelle der Holzelemente sind auch künstlich aufgebaute Schallabsorptionselemente bekannt, die in einem z. B. aus gelochtem Aluminium bestehenden Gehäuse Mineralwolle od. dgl. aufwei- sen.
In der DE 30 09 082 A1 werden Schallschutzelemente beschrieben, die anorganische Zu- schlagstoffe aufweisen, welche mit einem organischen Bindemittel, u. zw. Polyester, gebunden sind und keine strukturierte Oberfläche aufweisen, so dass keine Streuung der Schallwellen stattfin- den kann.
Aus der DE 23 43 617 B1 sowie der AT 363.507 B1 sind Aufnehmungen mit Durchbrechungen für Faserschichten für Schallschutzwänden bekannt. Eine spezifische Anordnung, wodurch dem
Reflexverhalten des Schalles besonders günstig Rechnung getragen wird, kann diesen Literatur- stellen nicht entnommen werden.
In der DE 23 21 676 A1 wird eine mehrschichtige Schallschutzwand beschrieben, wobei auf einer Tragkonstruktion Gummi-Verbundplatten aus Altreifenschnitzeln befestigt sind. Diese Platten weisen eine besonders geringe mechanische Festigkeit und Dichte auf, so dass die mechanische, also auch akustische, Schutzwirkung nur gering ist.
Aus der DE 35 44 481 A1 wird eine Schallschutzwand mit einzelnen Elementen bekannt, wel- che über im Boden befestigten vertikalen Doppel-T-Steher und elastischen Bändern gehalten werden. Die Höhe dieser sägezahnartigen Schallschutzwand ist so bemessen, dass die Augen der
Benützer eines Zuges höher als die obere Kante derselben sein können. Besondere Massnahmen, wie Interferenzschallelemente od. dgl. können auf Grund der sägezahnartigen Ausbildung nur
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schwer oder nicht vorgesehen werden.
Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eine Schallschutzwand zu schaffen, die einerseits einen geringen Platzbedarf aufweist, damit der Einsatz in dichtbesiedelten Wohngebieten ebenfalls gewährleistet ist und die anderseits hohe Schallabsorptionseigenschaften den Schall nur in geringem Masse reflektieren und eine hohe Schalldämmung aufweist. Durch Variation des Abstandes der Schichte von dem Wandelement kann eine Optimierung des Schallabsorptionsgrades entsprechend dem Frequenzband der Schallquelle erzielt werden.
Die erfindungsgemässe Schallschutzwand zur Dämmung von Schallemissionen von, gegebenenfalls selbstgetriebenen, Fahrzeugen, insbesondere des schienengebundenen Verkehrs, wobei entlang des Verkehrsweges Wandelemente, welche mit hydraulischem Bindemittel, Zuschlagsstoffen, z. B. Schotter, Splitt od. dgl., aufgebaut sind und die Oberfläche, welche zur zeitweise anwesenden Schallquelle weist, strukturiert ist, besteht im wesentlichen darin, dass die strukturierte Oberfläche der Wandelemente zumindest teilweise in Abstand von derselben mit einer gasund/oder flüssigkeitsporösen und durchlässigen Schichte abgedeckt ist, welche ein geringeres Raumgewicht, insbesondere höchstens die Hälfte die des Wandelementes, aufweist. Damit ist erreicht, dass zwischen der Schallemissionsquelle und den zu schützenden Objekten ein Element mit hohem Raumgewicht angeordnet ist.
Der Schallschutz ist auf der einen Seite umso besser je höher die Masse ist, die zwischen dem Ort der Schallemission und dem Immissionsort des Schalles angeordnet ist. Anderseits wird an Wandelementen, die ein hohes spezifisches Gewicht, wie beispielsweise wenn sie mit Beton aufgebaut sind, aufweisen, der Schall besonders gut reflektiert, so dass durch die im wesentlichen nicht am Wandelement liegende Schichte aus einem porösen Material eine besonders gute Streuung des Schalles erreicht wird. Tritt nun der Schall von der Emissionsquelle durch die poröse Schicht, so tritt eine besonders gute Streuung auf, und es gelangt der Schall bereits mit unterschiedlichen Richtungen an das Wandelement.
Dort wird einerseits der Schall aufgenommen und in andere Energieformen umgewandelt und anderseits zu einem geringeren Teil wieder reflektiert, wobei die strukturierte Oberfläche sowohl für eine besonders grosse Oberfläche für die Aufnahme des Schalles als auch für eine besonders gute Streuung im Reflektionswinkel Sorge trägt. Durch die unterschiedlichen Raumgewichte des Wandelementes zur davor angeordneten Schichte wird auf besonders einfache Weise eine Schallschutzwand erhalten, die sowohl eine besonders hohe Dämmung als auch besonders geringe Reflektionswerte und eine hohe Schallabsorption aufweist.
Obwohl die Schichte aus verschiedenen Stoffen, wie beispielsweise insbesondere offenporigen anorganischen aber auch organischen Schaumstoffen aufgebaut sein kann, ist sie besonders wirksam, wenn sie mit, insbesondere aus, anorganischen Fasern gebildet ist. Offenbar werden die Fasern, so vom Schall beaufschlagt, in Schwingung versetzt, wodurch eine Kraftübertragung zu den anderen Fasern erfolgt, wobei durch das unorientierte Vorliegen der Fasern, wie es beispielsweise bei einem Wirrfaserflies gegeben ist, die Schallabsorption auch bei unterschiedlichsten Frequenzen des Schalles besonders hoch ist.
Sind mehrere Schichten mit einer oder mehreren Schichte (n) wobei vorzugsweise zwischen zumindest zwei der Schichten ein Zwischenraum, z. B. Spalt, vorgesehen ist, so kann dadurch eine gute Anpassung der Schallabsorptionseigenschaften, insbesondere eine Verschiebung der Absorptionsmaxima, erreicht werden.
Ist die Schichte mit zumindest zwei unterschiedlichen Schichten aus, vorzugsweise unterschiedlichen, Fasern aufgebaut, so ist auf besonders einfache Art und Weise den unterschiedlichen Frequenzen der zur dämmenden Schallemission Rechnung getragen, da z. B. durch unterschiedliches Raumgewicht der Fasern, aber auch durch unterschiedliche Packungsdichte der Fasern verschiedene Schwingungsverhalten erreicht werden können. Weist die Schichte an der zur Schallemissionsquelle weisenden Fläche eine diese zumindest im wesentlichen abdeckende flüssigkeitsdichte weitere Schichte, z. B.
Beschichtung auf, so wird dadurch sichergestellt, dass auch bei Schlagregen gegen die Schallschutzelemente die Eigenschaft der Schicht nicht wesentlich verändert wird, da ein Eindringen von Wasser, das gegebenenfalls anschliessend gefriert und sodann die Schichte stunden-, tage- oder wochenlang in ihrer Wirksamkeit wesentlich verschlechtert, vermieden werden kann.
Liegt die weitere flüssigkeitsdichte Schichte an der Schichte an und ist mit dieser nicht materialschlüssig verbunden, so wird vermieden, dass die gesamte poröse Schichte als Membran wirkt,
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womit eine besonders vorteilhafte Teilung der Aufgaben Flüssigkeitsabweisung und Schalldämmung gegeben ist.
Ist/sind, wie an sich bekannt, die Schichte (n) einer formstabilen Aufnahme, z. B. einem Ku- bus, dessen zum Wandelement und zur Schallquelle weisenden Flächen Durchbrechungen aufweisen, angeordnet, so ist einerseits die erforderliche mechanische Stabilität, die aufgrund der vorbeifahrenden Fahrzeuge, insbesondere Züge, mit hohen Geschwindigkeiten erforderlich wird, gewährleistet und anderseits noch die Wirksamkeit der porösen Schichte im wesentlichen unver- ändert vorhanden.
Weist die Aufnahme der an zum Wandelement weisenden Fläche einen Rahmen auf, so kann auf besonders einfache Weise die schallreflektierende Fläche des Kubus besonders gering gehalten werden.
Weist die Schallschutzwand im Bereich des oberen Endes auskragende Schallschutzelemente, insbesondere Interferenzschallschutzelemente, auf, so ist eine besonders günstige, insbesondere im oberen Bereich, vorgesehene Schallöschung des dort eintreffenden sich geradlinig ausbreitenden Schalles vorgesehen. Die Interferenzschallschutzelemente sind für eine bestimmte Frequenz bzw. einem bestimmten Frequenzbereich des Schalles vorgesehen, wobei durch entsprechende Reflektierung des Schalles ein Schall unterschiedlich in einer halben Wellenlänge auftritt, so dass der Schall nicht absorbiert, sondern durch Schall gleicher oder im wesentlichen gleicher Frequenz nur mit halber Wellenlänge unterschiedlich gelöscht wird.
Weisen die auskragenden Schallschutzelemente nach oben und in Richtung zur Schallemissionsquelle, insbesondere unter einem Winkel zwischen 30 und 50 zur Horizontalen, so kann insbesondere bei einem schienengebundenen Verkehr der Anteil des emittierten Schalles, welcher nicht die Schallschutzwand beaufschlagt, besonders gering gehalten werden, wobei weiters zwischen Verkehrsmittel und im wesentlichen vertikal vorgesehener Schallschutzwand bzw. Schallschutzelement ein Wartungsraum vorgesehen ist, der gewährleistet, dass Menschen in Normalhaltung sich dort fortbewegen können, auch wenn das Verkehrsmittel, z. B. der Zug, sich durch die Schallschutzstrecke bewegt.
Weisen die Wandelemente an ihrer von der Schallemissionsquelle weisenden Fläche ebenfalls eine Strukturierung und/oder eine Beschichtung bzw. vorgehängte Strukturelemente auf, so wird dort der zwar nur im geringen Masse vorhandene und weitergeleitete Schall ungerichtet und damit gestreut abgegeben.
Sind zwischen den Wandelementen Steher, insbesondere aus Stahl, z. B. Doppel-T-Steher angeordnet, welche Steher mit den Wandelementen mit gummielastischen schalldämmenden Materialien, z. B. Gummi, Polypropylen, Silikonkautschuk, Polyurethanschäume od. dgl., verbunden, so wird die Schallschutzwand auf besonders einfache Weise in einzelne schwingungsmässig voneinander isolierte Abschnitte aufgeteilt, so dass eine Schalleitung durch die Schallschutzwand in Längsrichtung derselben vermieden werden kann. Diese Ausgestaltung ist auch für nur kürzere Schallschutzwände von Bedeutung, da sich der dem Fahrzeug vorauseilende Luftpolster mit Eintritt in den Schallschutzbereich verändert und damit zusätzliche Schallemissionen verursacht, die aufgrund der schalldämmenden Materialien entlang der Strecke nicht oder nur in geringem Masse weitergeleitet werden.
Reichen die Wandelemente in ein Schotterbett, so ist dadurch eine Schalleitung durch verdichtetes Material günstig vermieden, wobei weiters auch bei Niederschlägen ein geringeres Schalleitvermögen im Substrat, das an die Wandelemente anschliesst, gewährleistet ist.
Weisen die Wandelemente, bezogen auf die Horizontale der Verkehrsfläche, eine Höhe von zumindest 1,40 m, insbesondere zumindest 1,60 m, auf und bei Schienenverkehr zumindest diese Entfernung, insbesondere höchstens das 1,5 bis 3-fache von der Fahrzeuglängsachse, auf bzw. bei Strassen am Rand derselben angeordnet sind, so ist insbesondere bei schienengebundenem Verkehr, eine besonders gute Optimierung zwischen Schallschutz, Abstrahlwinkel des Schalles und erforderlichen Bedienungsraum zwischen Verkehrsfläche und Schallschutzwand gewährleistet.
Eine besonders gute Optimierung zwischen Schallschutz und optimalem Empfinden des mit einem schienengebundenen Fahrzeug Fahrenden kann dann erreicht werden, wenn die Gesamthöhe der Schallschutzmauer zwischen einem Sichtwinkel von 10 und 15 , nach unten zur Horizontalen geneigt, eines Sitzenden des Verkehrsmittels verbleibt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
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Fig. 1 eine Schallschutzwand im Schnitt, die parallel zu einem Gleisoberbau angeordnet ist und
Fig. 2 den Schnitt durch eine Schallschutzwand parallel zur Horizontalen im Bereich eines Stehers.
Die in Fig. 1 dargestellte Schallschutzwand 1 ist parallel zum schotterlosen Oberbau 2 mit Schienen 3 angeordnet. Das Wandelement 4 ist aus Beton aufgebaut und weist eine Dicke von 120 mm auf. Zwischen den einzelnen Wandelementen 4 sind die in Fig. 2 im Schnitt dargestellten Steher 5 angeordnet, welche die Wandelemente in einer vertikalen Lage halten. Die Steher ihrerseits sind in einem Fundament 6 aus Beton angeordnet, wobei um Schwingungsübertragungen zu vermeiden, keine materialschlüssige Verbindung zwischen dem Fundament 6 und dem schotterlosen Oberbau 2 besteht. Das Wandelement 4 ist beidseitig desselben von einem Schotterbett 7 umgeben und reicht ca. 1,70 m aus demselben hervor. Die Entfernung des Wandelementes von dem der Längsachse der Schienenfahrzeuge beträgt ca. 3,12 m. Oberhalb des Schotterbettes ist am Wandelement 4 eine Schichte 8 angeordnet.
Diese Schichte 8 weist selbst eine Dicke von 4 cm auf und ist in einem Abstand von 5 cm parallel zum Wandelement 4 angeordnet und über Metallwinkel mit demselben über Schrauben lösbar verbunden. Die Schichte weist eine kubusförmige Aufnahme 9 auf, wie besonders deutlich aus Fig. 2 ersichtlich. Weiters besteht die Schichte 8 an ihrer zur Schallquelle weisenden Fläche eine flüssigkeitsdichte Schichte 10, z. B. aus Kunststofffolien oder Kunststoff imprägniertem Papier auf, an die eine weitere Schichte 11 mit Glasfasern anschliesst, welche von einer Schichte 12 aus Mineralfasern, wie beispielsweise Fasern aus Hochofenschlacke, folgt. Es haben sich auch Matten aus Gummigranulat bewährt. Die Aufnahme 9 ist an ihrer zur Schallquelle weisenden Fläche mit Durchbrechungen 13 versehen. Auf der zum Wandelement weisenden Fläche ist lediglich ein Rahmen vorgesehen.
Anstelle der Durchbrechungen kann beispielsweise auch ein Streckgitter od. dgl. vorgesehen sein, so dass der an der Aufnahme reflektierte Schall in unterschiedlichen Richtungen geleitet wird. Die Oberfläche 14, welche zur Schichte 8 weist, besitzt eine Strukturierung, wie sie beispielsweise durch Auflegen von Jute und Abziehen derselben, aber auch durch Feinstriche mit Besen od. dgl. erhalten werden kann.
Eine Strukturierung, wie sie beispielsweise von Waschbetonplatten bekannt ist, kann ebenfalls vorgesehen sein. Die Wandelemente weisen an ihrer von der Schallquelle wegweisenden Oberfläche 15 ebenfalls eine Strukturierung auf. Es kann aber auch eine Beschichtung, z. B. aus kunststoffmodifiziertem Beton, aber auch vorgehängte strukturierte Elemente, z. B. wie Eierständer, vorgesehen sein. Der Abstand zwischen zwei Stehern 5 beträgt 5 m. Der in Form eines Doppel-T's ausgebildete Steher 5 aus Stahl hält die Wandelemente 4 einerseits über ein eingeklebtes Dichtungsband 16 aus Polypropylen, wohingegen an der anderen Seite das Wandelement 4 über Keile 17 aus Kunststoff einer Rundschnur 18 aus Gummi und einer Verkittung 19 aus Silikonkautschuk mit dem Steher verbunden ist.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist das Wandelement im oberen Bereich eine nach oben und aussen von der Schallquelle weisenden Schallschutzelement 20 auf, das im vorliegenden Fall als Interferenzschallschutzelement ausgebildet ist. Anstelle des Interferenzschallschutzelementes kann auch ein auskragender Betonteil 21 (strichliert dargestellt) vorgesehen sein, der unter einem Winkel von 45 zur Horizontalen geneigt und nach oben zur Schallquelle weisend angeordnet sein kann.
Die Gesamthöhe der Schallschutzwand gestattet eine Sicht eines Sitzenden 22 unter einen Winkel a von 15 nach unten zur Horizontalen 23.
Die Schallschutzwand 1 besitzt einen Handlauf 24, welcher dazu dient, dass Bedienungspersonen bei vorbeifahrenden Zügen nahe der Wand ohne Gefahr gehen und stehen können.
Das Raumgewicht der Wandelemente ist das von Beton und liegt somit zwischen 2. 300 und 2. 500 kg/m3, wohingegen das Raumgewicht der vorgehängten Schichte aus Mineralfasern 100 kg/m3beträgt. Anstelle der Mineralfasern können auch Mineralfasern, die beispielsweise mit anorganischen oder organischen Binder gebunden sind, verwendet werden. Die Fasern können gegebenenfalls auch aus natürlichen oder künstlichen organischen Substanzen, wie Holz, Polypropylen od. dgl. bestehen.
An einer Versuchsbahnstrecke waren unterschiedlich ausgebildete Schallschutzwände angeordnet, wobei eine Schallschutzwand mit strukturierter Oberfläche und vorgelagerter Schichte sowie auskragendem Schallschutzelement einen um ca. 10 dB niedrigeren Schallpegel erlauben, als eine unstrukturierte Schallschutzwand gleicher Dimensionierung, jedoch ohne vorgelagerter
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Schichte und ohne auskragenden Schallschutzelementen.
Die vorgelagerten Schichten haben weiters den Vorteil, dass auch im tieffrequenten Schwingungsbereich, der insbesondere von jungen Menschen als störend empfunden wird, die Absorptionswerte wesentlich erhöht werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schallschutzwand (1) zur Dämmung von Schallemissionen von, gegebenenfalls selbstge- triebenen, Fahrzeugen, insbesondere des schienengebundenen Verkehrs, wobei entlang des Verkehrsweges Wandelemente (4), welche mit hydraulischem Bindemittel, Zuschlags- stoffen, z. B. Schotter, Splitt od. dgl. aufgebaut sind, und die Oberfläche, welche zur zeit- weise anwesenden Schallquelle weist, strukturiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Oberfläche (14) der Wandelemente (4) zumindest teilweise in Abstand von derselben mit einer gas- und/oder flüssigkeitsporösen und durchlässigen Schichte (8) ab- gedeckt ist, welche ein geringeres, insbesondere die Hälfte, des Raumgewichtes als das des Wandelementes aufweist.