Überwachung der akustischen Qualität des Straßennetzes mittels Reifen-Torus-Messungen

Abstract

Das Bayerische Landesamt für Umwelt (LfU) hat Dienst-Kraftfahrzeuge (Kfz) mit akustischen Torus-Mess-Systemen (ATMS) ausgestattet, um über einen Flottenversuch einen Großteil des Bayerischen Fernstraßennetzes außerorts akustisch zu untersuchen. Darüber hinaus wurde am Prüfstand Fahrzeug/Fahrbahn (PFF) der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) das Torusge räusch, das heißt das Rollgeräusch, das nicht nach außen, sondern in das Innere eines Reifens abgestrahlt wird, unter kontrollierten Bedingungen analysiert. Hier lag der Fokus auf der Ge schwindigkeit sowie der Radlast, dem Fülldruck und Profil des Reifens. Die Erkenntnis aus die sen Messungen ist, dass nicht die absolute Pegelhöhe, sondern die Charakteristik des Torusge räusches Auskunft über den akustischen Zustand der Straße gibt. Als wesentliche Einflussgröße auf das Geräusch wurde die Wellenlänge der prägenden Textur der Deckschicht identifiziert. Der sogenannte akustische Fingerabdruck einer jeden Deckschicht. Mit diesem Wissen wurde ein Entwurf einer Technischen Prüfvorschrift für akustische Torus-Messungen (E TP ATM) verfasst. Gemäß dieser wurde der Flottenversuch ausgewertet. Aus Sicht des Lärmschutzes ist es erwünscht, mit diesen akustischen Torus-Messungen auf einen äquivalenten Fahrzeuggeräuschpegel für Pkw LAT,Pkw bei 120 km/h zu schließen. Hierfür wurden Übertragungsfunktionen aufgestellt, die durch statistische Vorbeifahrt-(SPB-)Messungen abgeglichen wurden. Die notwendigen Untersuchungen fanden an ausgewählten Orten mit den Flottenfahrzeugen in Form kontrollierter Vorbeifahrten statt. Der so berechnete Geräuschpegel kann nun mit dem entsprechenden maximalen Vorbeifahrtpegel, gemäß den Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen (RLS-19), verglichen werden. Im Ergebnis konnte mit dem Flottenversuch für insgesamt ca. 3 850 km Fernstraßen in Bayern die akustische Qualität von Fahrbahnbelägen untersucht werden. Eine statistische Auswertung ergab, dass etwa 60 % der untersuchten Streckenlänge lärmmindernd sind; ca. 14 % sind laut, der Rest liegt dazwischen. Lärmmindernd bedeutet hier, dass durch die Deckschicht der Grundwert des Schallleistungspegels eines Pkws der RLS-19 um mindestens 3 dB unterschritten wird; laut ist eine Deckschicht, wenn dieser Grundpegel überschritten wird. Mit akustischen Torus-Messungen kann die akustische Qualität eines Straßennetzes kostengünstig und effizient untersucht werden. Quelle: Forschungsbericht

The Bavarian Environment Agency (LfU) has equipped company vehicles with acoustic torus measurement systems (ATMS) in order to acoustically study a large part of the Bavarian trunk road network outside built-up areas via a fleet test. In addition, the torus sound, i.e. the rolling noise that is not emitted outwardly but into the interior of a tire, was analyzed under controlled conditions at the vehicle-pavement interaction facility (PFF) of the Federal Highway Research Institute (BASt). Here, the focus was on speed as well as wheel load, inflation pressure and pro file of the tire. These measurements revealed that the characteristics of the torus sound - rather than its absolute level â€Ì carries information about the acoustic state of the road. The wavelength of the formative texture of the surface layer was identified as the main factor influencing the to rus sound. This is the so-called acoustic fingerprint of each surface layer. With this knowledge, a draft technical test specification for acoustic torus measurements (E TP ATM) was written. The fleet test has been evaluated in compliance with this draft. From a noise protection point of view, it is desirable to use these acoustic torus measurements to infer an equivalent vehicle noise level for passenger cars LAT,Pkw at 120 km/h. For this pur pose, transfer functions were established, which were calibrated by statistical pass-by (SPB) measurements. The necessary investigations took place at selected locations with the fleet vehi cles in the form of controlled pass-by measurements. The noise level calculated in this way can now be compared with the corresponding maximum pass-by level, according to the Guidelines for Noise Protection at Roads (RLS-19). As a result, the fleet test made it possible to survey the acoustic quality for a total of approxi mately 3,850 km of trunk roads in Bavaria. A statistical evaluation showed that about 60 % of the surveyed road length are noise-reducing; about 14 % are noisy, with the rest in between. Here, noise-reducing means that the inferred equivalent vehicle noise level for passenger cars lies at least 3 dB below the corresponding Grundwert of the RLS-19 sound power level; a road segment is loud if its equivalent vehicle noise level for passenger cars exceeds the Grundwert of the RLS-19. Acoustic torus measurements can be used to survey the acoustic quality of a road network cost effectively and efficiently. Quelle: Forschungsbericht

Beim Fahren eines Kraftfahrzeugs wechselwirken die Reifen mit der Fahrbahn. Die Reifen werden zu Schwingungen angeregt und Schall wird abgestrahlt. Reifenschwingungen erzeugen im Innenraum des Reifens ein Geräusch, das sogenannte Torusgeräusch. Dieses kann störungsfrei und geschützt von äußeren Einflüssen gemessen werden und gibt Auskunft über den akustischen Zustand der Deckschichten, welcher einen wesentlichen Einfluss auf die Höhe des Geräuschpegels hat. Diese Messungen werden auch als akustische Torus-Messungen (ATM) bezeichnet. Der in diesem Bericht vorliegende Entwurf einer Technischen Prüfvorschrift für akustische Torus-Messungen (E TP ATM) beschreibt ein Verfahren, wie ATM durchzuführen sind.