{"id":12633,"date":"2021-03-05T09:09:53","date_gmt":"2021-03-05T08:09:53","guid":{"rendered":"https:\/\/www.fachbau.ch\/?p=12633"},"modified":"2021-03-05T09:09:53","modified_gmt":"2021-03-05T08:09:53","slug":"virtueller-laerm","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fachbau.ch\/de\/die-baustellen\/2021-03-05\/virtueller-laerm\/","title":{"rendered":"Virtueller L\u00e4rm"},"content":{"rendered":"

Text: Cornelia Zogg, Empa \/ Fotos: Empa<\/small><\/p>\n

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Die Simulation l\u00e4uft auch \u00abtragbar\u00bb mittels Virtual Reality inklusive Kopfh\u00f6rer.<\/figcaption><\/figure>\n

Der Zug rauscht heran, der L\u00e4rmpegel steigt, es dr\u00f6hnt unangenehm in den Ohren, wenn die Waggons vorbeirattern. Ein paar Sekunden sp\u00e4ter ist der Spuk vorbei, die Lautst\u00e4rke nimmt ab, und die Wagons verschwinden am Horizont. Was auf den ersten Blick wirkt wie die gew\u00f6hnliche Aufnahme eines vorbeifahrenden Zuges, ist in Wirklichkeit weit mehr. Weder die Ger\u00e4usche, die man durch Lautsprecher oder Kopfh\u00f6rer h\u00f6rt, noch die Bilder, die man sieht, sind echt: Alles entstand im Rahmen einer Simulation am Computer.<\/p>\n

L\u00e4rm: Ein Ensemble aus \u00fcber hundert Ger\u00e4uschquellen<\/strong>
\n\u00abL\u00e4rm besteht aus verschiedenen Bestandteilen\u00bb, erkl\u00e4rt Reto Pieren von der Empa-Abteilung \u00abAkustik und L\u00e4rmminderung\u00bb, verantwortlich f\u00fcr die Programmierung der Simulation, die ein Team von Empa-Forschern in einem Horizon2020-Projekt der EU entwickelte. \u00abDie R\u00e4der, die Schienen, die L\u00fcftung, der Motor \u2013 alles erzeugt Ger\u00e4usche und verursacht als Ganzes dann die L\u00e4rmemission des Zuges.\u00bb In anderen Worten: Pieren hat f\u00fcr die \u00fcber 100 Ger\u00e4uschquellen eines fahrenden Zuges einzelne Algorithmen entwickelt. Das erm\u00f6glicht es, den Zug als Ganzes \u00abh\u00f6rbar\u00bb zu machen oder aber nur einzelne Komponenten.
\nNebst den diversen Ger\u00e4uschquellen eines fahrenden Zuges integriert er ausserdem Umwelteinfl\u00fcsse in seine Berechnungen. Dazu geh\u00f6ren L\u00e4rmschutzw\u00e4nde, Fahrgeschwindigkeit, Zustand der Gleise, Aussentemperatur und sogar die Beschaffenheit des Bodens. Ziel der Simulation ist es, nicht nur Optimierungspotenzial bestehender Zugkompositionen aufzuzeigen, sondern in Zukunft auch Voraussagen treffen zu k\u00f6nnen, wie beispielswiese neue R\u00e4der oder Bauteile den L\u00e4rm einer Bahnlinie ver\u00e4ndern w\u00fcrden.<\/p>\n

Erschaffen am Computer<\/strong>
\nDie Simulation der Empa ist einzigartig, denn bisherige Programme verwenden echte Tonaufnahmen. Pieren jedoch hat die einzelnen Ger\u00e4usche am Computer hergestellt. Dabei wird f\u00fcr jede Zugkomponente unter Ber\u00fccksichtigung der physikalischen Parameter das entsprechende akustische Signal berechnet. Physikalische Parameter heisst in diesem Fall Eigenschaften wie die Oberfl\u00e4chenbeschaffenheit und das Material der Gleise und der einzelnen R\u00e4der. Diese Grundparameter stammen dabei aus eigenen Messungen, Messungen von Fahrzeugherstellern und Simulationsrechnungen und werden in die Simulation eingespeist. Aus diesen Daten berechnet der Algorithmus den abgestrahlten Schalldruck, aus dem wiederum das Ger\u00e4usch bei einem bestimmten Zuh\u00f6rerpunkt simuliert wird.
\nDoch es geht noch komplexer: Beim Rollger\u00e4usch beispielsweise wird das Bremssystem der Wagen mit einberechnet. \u00abDahinter verbergen sich Datens\u00e4tze, die die Oberfl\u00e4chenmikrostruktur der R\u00e4der beschreiben. So wird f\u00fcr jedes Rad eine individuelle Oberfl\u00e4chenstruktur berechnet\u00bb, erkl\u00e4rt Pieren. Diese Oberfl\u00e4chenstruktur ist massgeblich an der entstehenden Reibung mit den Geleisen und somit an der Schall- respektive L\u00e4rmentwicklung beteiligt. Je weniger Unebenheiten die Oberfl\u00e4che der R\u00e4der und der Gleise aufweisen, umso leiser das Fahrger\u00e4usch.<\/p>\n

Der Schall macht es aus<\/strong>
\nEin vorbeifahrender Zug verursacht L\u00e4rm, so viel ist klar. Wie ein Anwohner diesen L\u00e4rm allerdings wahrnimmt, h\u00e4ngt massgeblich von der lokalen Umgebung und der Schallausbreitung ab. Schall erf\u00e4hrt bei der Ausbreitung diverse Ver\u00e4nderungen. Er wird durch Luft absorbiert, was dazu f\u00fchrt, dass hohe Frequenzen st\u00e4rker ged\u00e4mpft werden als tiefe. \u00c4hnliches passiert bei einer L\u00e4rmschutzwand: Hohe Frequenzen sind hinter der Wand tats\u00e4chlich weniger laut, tiefe T\u00f6ne werden jedoch \u00fcber die Wand gebeugt. Diese zentralen Faktoren k\u00f6nnen in der Simulation ebenfalls nachgestellt werden, ebenso wie der Standort des Zuh\u00f6rers \u2013 von dem die eigentliche akustische Wahrnehmung des L\u00e4rms abh\u00e4ngt.
\nDen k\u00fcnstlich erzeugten L\u00e4rm hat Pieren mit Probanden in einem H\u00f6rexperiment \u00fcberpr\u00fcft. Erfreulicherweise zeigte sich, dass die Probanden die Simulationen und die k\u00fcnstlich generierten Ger\u00e4usche als sehr plausibel einstuften. Mit der Simulation lassen sich also Auswirkungen von unterschiedlichen Massnahmen \u00abauralisieren\u00bb, also h\u00f6rbar machen. Beispielsweise l\u00e4sst Pieren die Simulation laufen, platziert im Anschluss eine Schallschutzwand und l\u00e4sst erneut einen Zug vorbeifahren. \u00abWenn wir sagen, eine Massnahme reduziert den Ger\u00e4uschpegel um drei Dezibel, k\u00f6nnen sich die wenigsten vorstellen, was das bedeutet. Wenn ich diese drei Dezibel im direkten Vergleich aber h\u00f6rbar mache, ist der Effekt sofort klar.\u00bb
\nDie Simulation funktioniert nicht nur im Labor oder mit einem Virtual-Reality-Set. Auch Videos auf YouTube zeigen den Vergleich und machen deutlich, was die Simulation leisten kann. Zuk\u00fcnftig soll sie helfen, wichtige Entscheidungen bez\u00fcglich Bau und Ausbau von Bahnlinien und Z\u00fcgen zu unterst\u00fctzen. Davon profitieren langfristig Bahnbetreiber, Planer und vor allem die Anwohner.<\/p>\n

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Was der Zuh\u00f6rer als L\u00e4rm wahrnimmt, ist in Wahrheit eine Kombination zahlreicher Einzelger\u00e4usche.<\/figcaption><\/figure>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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