Die Vorstellung von elektrisch betriebenen Bahnen evoziert oft Bilder von geräuschloser Fortbewegung. Schließlich ersetzen Elektromotoren die brüllenden Dieselaggregate, die bisher das Klangbild vieler Bahnstrecken prägten. Doch die Realität sieht anders aus: Auch E-Bahnen sind hörbar. Aber warum ist das so? Dieser Artikel beleuchtet die verschiedenen Geräuschquellen, die trotz des leisen Antriebs entstehen und erklärt, warum die Stille der E-Mobilität im Bahnverkehr eben doch keine absolute ist.
Die Physik der Fortbewegung: Rollgeräusche
Ein wesentlicher Faktor für die Geräuschentwicklung von Zügen, unabhängig vom Antrieb, sind die sogenannten Rollgeräusche. Diese entstehen durch die Interaktion zwischen den Rädern des Zuges und den Schienen. Jeder Unebenheit, jede noch so kleine Verformung auf der Oberfläche der Räder oder Schienen führt zu Vibrationen. Diese Vibrationen werden über die Radsatzlager, den Wagenkasten und die Umgebungsluft als Schallwellen wahrgenommen.
Die Rollgeräusche sind komplex und werden von verschiedenen Faktoren beeinflusst:
- Geschwindigkeit: Je höher die Geschwindigkeit, desto stärker die Vibrationen und desto lauter die Rollgeräusche. Die Schallintensität nimmt exponentiell mit der Geschwindigkeit zu.
- Zustand der Räder und Schienen: Abgenutzte, rauhe oder verformte Räder und Schienen erzeugen deutlich mehr Geräusche als glatte Oberflächen. Regelmäßige Wartung und Instandhaltung sind daher entscheidend für die Lärmminderung.
- Materialeigenschaften: Die verwendeten Materialien für Räder und Schienen beeinflussen die Schallausbreitung. Bestimmte Legierungen können die Geräuschentwicklung reduzieren.
- Bauweise der Gleise: Die Art und Weise, wie die Gleise verlegt und befestigt sind, spielt ebenfalls eine Rolle. Gut gedämpfte Gleise absorbieren einen Teil der Vibrationen und reduzieren somit die Geräuschentwicklung.
Die Rollgeräusche sind oft das dominierende Geräusch bei Geschwindigkeiten über 30 km/h. Sie äußern sich in einem tiefen, brummenden Ton, der sich mit steigender Geschwindigkeit in ein helleres Rauschen verwandeln kann.
Aerodynamische Geräusche: Der Wind pfeift
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Aerodynamik. Auch wenn Züge nicht durch die Luft fliegen, erzeugt die Bewegung durch die Luft Verwirbelungen und somit Geräusche. Diese aerodynamischen Geräusche entstehen durch den Luftwiderstand, den der Zug überwinden muss.
Hierbei spielen folgende Faktoren eine Rolle:
- Geschwindigkeit: Wie bei den Rollgeräuschen steigt auch die Lautstärke der aerodynamischen Geräusche mit zunehmender Geschwindigkeit. Bei hohen Geschwindigkeiten werden sie zum dominanten Geräusch.
- Form des Zuges: Eine aerodynamisch optimierte Form reduziert den Luftwiderstand und somit auch die Geräuschentwicklung. Moderne Hochgeschwindigkeitszüge sind daher speziell auf eine möglichst geringe Geräuschentwicklung ausgelegt.
- Oberflächenbeschaffenheit: Unebene Oberflächen erzeugen mehr Verwirbelungen und somit mehr Geräusche. Glatte Oberflächen reduzieren den Luftwiderstand und die Geräuschentwicklung.
- Witterungsbedingungen: Wind kann die aerodynamischen Geräusche verstärken oder verändern.
Die aerodynamischen Geräusche äußern sich oft als Pfeifen, Rauschen oder Zischen. Bei Hochgeschwindigkeitszügen können sie sehr laut werden und das Fahrerlebnis erheblich beeinträchtigen.
Der Elektromotor: Ein leises Summen, aber nicht still
Auch wenn Elektromotoren deutlich leiser sind als Verbrennungsmotoren, sind sie nicht völlig geräuschlos. Sie erzeugen ein charakteristisches Summen, das durch die elektrischen und magnetischen Felder im Inneren des Motors entsteht.
Die Geräuschentwicklung des Elektromotors hängt von verschiedenen Faktoren ab:
- Bauart des Motors: Unterschiedliche Motortypen erzeugen unterschiedliche Geräusche.
- Lastzustand: Unter Last erzeugt der Motor mehr Geräusche als im Leerlauf.
- Drehzahl: Die Frequenz des Summens ändert sich mit der Drehzahl des Motors.
- Qualität der Lager: Schlechte Lager können zusätzliche Geräusche verursachen.
Das Summen des Elektromotors ist in der Regel leiser als die Roll- und aerodynamischen Geräusche, kann aber in bestimmten Situationen, beispielsweise beim Anfahren oder in ruhiger Umgebung, wahrnehmbar sein. Zusätzlich können Getriebe, die zur Kraftübertragung eingesetzt werden, ebenfalls Geräusche verursachen.
Weitere Geräuschquellen: Bremsen, Klimaanlagen und mehr
Neben den bereits genannten Hauptursachen gibt es noch weitere Geräuschquellen, die zur Gesamtgeräuschentwicklung von E-Bahnen beitragen:
- Bremsen: Beim Bremsen können Bremsgeräusche entstehen, insbesondere bei konventionellen Bremsen mit Bremsklötzen. Moderne regenerative Bremssysteme, die die Bremsenergie zurückgewinnen, sind in der Regel leiser.
- Klimaanlagen: Die Klimaanlagen in den Zügen erzeugen ebenfalls Geräusche, insbesondere die Kompressoren und Lüfter.
- Hilfsaggregate: Verschiedene Hilfsaggregate wie Pumpen, Lüfter und Transformatoren können ebenfalls Geräusche verursachen.
- Passagiere: Nicht zu vergessen sind die Geräusche, die von den Passagieren selbst verursacht werden, wie Gespräche, Gepäckrollen oder das Schließen von Türen.
Die Bedeutung dieser zusätzlichen Geräuschquellen variiert je nach Zugtyp, Fahrgastaufkommen und Betriebsbedingungen.
Lärmminderung: Was unternommen wird
Die Lärmminderung im Bahnverkehr ist ein wichtiges Ziel, sowohl für die Anwohner entlang der Strecken als auch für die Fahrgäste. Es gibt verschiedene Maßnahmen, die ergriffen werden, um die Geräuschentwicklung zu reduzieren:
- Rad- und Schienenpflege: Regelmäßige Wartung und Instandhaltung von Rädern und Schienen, beispielsweise durch Abschleifen, sorgen für glatte Oberflächen und reduzieren die Rollgeräusche.
- Schallschutzwände: Entlang von Bahnstrecken werden Schallschutzwände errichtet, um die Ausbreitung des Schalls in die Umgebung zu reduzieren.
- Lärmmindernde Bremsen: Der Einsatz von lärmmindernden Bremsen, wie beispielsweise Kompositbremssohlen, reduziert die Bremsgeräusche.
- Aerodynamische Optimierung: Die aerodynamische Optimierung der Züge reduziert den Luftwiderstand und die aerodynamischen Geräusche.
- Kapselung von Geräuschquellen: Die Kapselung von lauten Aggregaten, wie beispielsweise Klimaanlagen, reduziert die Geräuschemission.
- Lärmmindernde Gleise: Der Einsatz von lärmmindernden Gleisen, wie beispielsweise Gleisen mit Unterschottermatten, reduziert die Vibrationen und die Rollgeräusche.
Durch die Kombination dieser Maßnahmen kann die Geräuschentwicklung von E-Bahnen deutlich reduziert werden. Die Forschung und Entwicklung in diesem Bereich schreitet stetig voran, so dass in Zukunft noch leisere Züge erwartet werden können.
Fazit: Leise, aber nicht lautlos
Obwohl elektrisch betriebene Bahnen deutlich leiser sind als Züge mit Verbrennungsmotoren, sind sie nicht völlig geräuschlos. Rollgeräusche, aerodynamische Geräusche und das Summen des Elektromotors tragen zur Gesamtgeräuschentwicklung bei. Durch gezielte Maßnahmen zur Lärmminderung kann die Geräuschentwicklung jedoch deutlich reduziert werden. Die Entwicklung hin zu noch leiseren Zügen ist ein fortlaufender Prozess, der dazu beiträgt, die Lebensqualität der Anwohner entlang der Bahnstrecken zu verbessern und das Fahrerlebnis angenehmer zu gestalten. Die Stille im Bahnverkehr bleibt zwar eine Illusion, aber eine deutliche Reduzierung des Lärms ist bereits Realität und wird in Zukunft noch weiter voranschreiten. Der E-Antrieb ist ein wichtiger Schritt in diese Richtung, aber er ist eben nur ein Teil der Lösung. Die Physik der Fortbewegung und die Notwendigkeit, eine komfortable und sichere Reise zu gewährleisten, bedeuten, dass wir auch in Zukunft das leise Summen und Rauschen der E-Bahnen hören werden – ein Zeichen für Fortschritt, aber eben keine vollkommene Stille.