In zahlreichen Forschungsprojekten wurden Maßnahmen entwickelt, die zur Reduktion des Schienenverkehrslärms direkt an der Geräuschemissionsquelle ansetzen, indem sie schallauslösende Schwingungen verhindern oder verringern. Zu Beginn der 2000er Jahre belegten verschiedene Studien, dass bei einer umfassenden Betrachtungsweise Maßnahmen an der Lärmquelle die effizienteste Lärmsenkungsstrategie im Schienenverkehr sind [Brei02a, S. 344; HeRu00, S. 42 ff. bzw. S. 70; DBAG02e, S. 33].


Aufbauend auf dieser Erkenntnis wurde der Ansatz der Lärmreduzierung an der Quelle in mehreren Untersuchungen präzisiert. So fand von 2008 bis 2012 das vom BMWi geförderte und seitens der DB AG koordinierte Forschungsprojekt "Leiser Zug auf realem Gleis" (LZarG) statt. Dabei wurde die Reduktion der Schallemissionen an der Quelle genauer untersucht. Mit der Entwicklung neuer Räder, eines neuartigen Drehgestells und neuer Dämpfer konnte in Kombination dieser Technologien eine Schallemissionsreduktion von über 5 Dezibel(A) erreicht werden. [VDB08; DBAG12o]

Um die Kosten für die aufwendige Erforschung solch neuer primärer Technologien zur Schallvermeidung zu senken und den Weg von der Entwicklungsphase bis hin zum Einsatz zu beschleunigen, wurde von 2010 bis 2012 das Forschungsprojekt "STARDAMP - Standardisation of damping technologies for the reduction of rolling noise" durchgeführt. Ziel war es, ein "praxistaugliches Bewertungsverfahren für die Einsatzfähigkeit und Wirksamkeit von Dämpfern für Rad und Schiene zur Minderung des Rollgeräuschs zu erarbeiten." [AsSta13; BMWi11n]

Ansatzpunkt Rad

Die Bildung von Unebenheiten auf den Radlaufflächen wird durch Bremsvorgänge mit der traditionellen Grauguss (GG)-Klotzbremse stark gefördert. Insbesondere bei Güterwagen stellt die Klotzbremse mit GG-Sohle den aktuellen technischen Ausrüstungsstandard dar. Im Personenverkehr ist inzwischen ein weitgehender Umstieg auf die Scheibenbremse erfolgt, bei der die Radlaufflächen nicht mehr als Reibflächen benötigt werden. Im Güterverkehr stellt die Scheibenbremse demgegenüber bislang aus unterschiedlichen Gründen lediglich eine Insellösung dar, wobei vor allem höhere Anschaffungskosten als ein bedeutendes Hemmnis ins Feld geführt werden [JaOn00, S. 208; Brei02a, S. 344; Muel01, S. 612].

Alternativ soll unter Beibehaltung der Klotzbremsen-Technologie die GG-Sohle durch eine Kunststoff-Bremssohle aus Komposit-Material (K-Sohle) ersetzt werden, deren Einsatz keine Aufrauung der Radlaufflächen zur Folge hat. Das Rollgeräusch von mit K-Sohlen gebremsten Güterwagen liegt etwa 8 bis 10 Dezibel(A) unter den Emissionswerten GG-gebremster Wagen [ScBe03, S. 41; Brei02a, S. 344]. Für Neuwagen konnte bereits eine kostenneutrale Systemlösung entwickelt werden. Aufgrund abweichender Materialeigenschaften ist die Umrüstung von Altwagen jedoch nicht nur mit einem Austausch der Bremsklötze verbunden, sondern sie setzt gleichzeitig umfangreiche Modifikationen im Bereich der Bremsanlage voraus, welche Kosten in Höhe von 3.000 bis 5.000 Euro verursachen [Gess02, S.25]. Verbundstoff-Sohlen, die einen GG-Sohle-Ersatz ohne Umbau ermöglichen, konnten trotz intensiver Forschungen bislang nicht entwickelt werden [ScBe03, S. 41].

Weitere Untersuchungen konzentrieren sich auf eine Schallabstrahlungsreduktion des Rades durch neue Radformen und den Einsatz von schalldämpfenden Radabsorbern.

Im Forschungsprojekt "LEILA-DG: Entwicklung eines leichten und lärmarmen Güterwagen-Drehgestells", welches von 2000 bis 2005 lief, wurden verschiedene Maßnahmen (unter anderem die Vermeidung von Körperschallbrücken sowie die Verwendung von Radscheibenbremsen) zu einem neu konzipierten Drehgestell zusammengeführt. Hierdurch ließ sich eine Lärmreduzierung um 13 bis 18 Dezibel(A) gegenüber einem klassischen Drehgestell herbeiführen [HeKe07, S. 35 f.]. Das entspricht einer Minderung des wahrgenommenen Lärms um bis zu 70 Prozent [Danz04, S. 99; HeKe07].

Ansatzpunkt Schiene

Unebenheiten der Schienenkopfoberfläche sind typische Verschleißerscheinungen aufgrund der hohen wirkenden Kräfte an der Kontaktfläche Rad-Schiene. Zusätzliche Abnutzungseffekte resultieren aus dem Überfahren mit schadhaften Rädern. Durch maschinelle Bearbeitung der Schienenfahrflächen mit einem Schienenschleifzug können entsprechende Oberflächenunregelmäßigkeiten behoben werden. Die Emissionswerte akustisch durchschnittlich guter Gleise liegen bis zu 10 Dezibel(A) unter denen schlecht gewarteter Gleise [HeRu00, S. 16 f.]. Ein spezielles, auf akustische Aspekte ausgerichtetes Schleifverfahren kann weitere dauerhafte Lärmreduktionen um 3 Dezibel(A) bewirken [Brei02a, S. 344; BaTe01c; BaTe02b, S. 35].


Beispiele für Lärmreduktionsmaßnahmen

Einen Überblick über einige ausgewählte Lärmreduktionsmaßnahmen, ihre Wirkung und Kosten gibt die folgende Tabelle.

Migrationsproblem

Die Lärmproblematik im Schienenverkehr wird zu einem erheblichen Teil von hauptsächlich nachts verkehrenden Güterzügen verursacht. Fahrzeuge des Schienengüterverkehrs weisen mit rund 40 Jahren eine verhältnismäßig lange Lebensdauer auf. Derzeit werden in der Bundesrepublik Deutschland etwas mehr als 160.000 Güterwagen beziehungsweise 740.000 Güterwagen in Europa betrieben [EUKOM09h, S. 45]. Geht man wie Geßner davon aus, dass leise Güterwagen erst ab einem Anteil von 80 bis 90 Prozent am Gesamtfahrzeugbestand spürbar wirksam werden, offenbart sich die Langfristigkeit der Schallvermeidungsmaßnahmen, wenn sie sich ausschließlich auf Neuwagen beschränken.

Noch deutlicher wird das Migrationsproblem, wenn Geräuschemissionsgrenzwerte nur bei Neufahrzeugen ansetzen. Jäcker-Cüppers zeigt, dass ausgehend von einer Lärmreduktion um 10 Dezibel(A) bei Neufahrzeugen erst nach einer beträchtlichen Zeitspanne deutliche Emissionsminderungen erzielbar sind (Abbildung 2) [Jaec03, S. 25].

Zudem sind die Entwicklung und Einführung von neuen, leiseren Bauteilen (zum Beispiel Radabsorber) ein ausgesprochen langwieriger Vorgang, da die hiermit verbundenen Betriebserprobungen und Zulassungsverfahren international abgestimmt werden müssen [Gess02, S. 24 f.].