Warum quietschen U-Bahn-Schienen?

Bevor ich diese Frage beantworte, möchte ich sagen, dass sie äußerst wichtig ist, da sie das Lärmproblem anspricht. Was mit Lärm oder Geräuschen passiert, ist, dass wir uns daran gewöhnen, sie normalisieren und uns nicht bewusst werden, wie störend sie sind und welchen enormen Stress sie verursachen. Ich spreche nicht nur von dem gelegentlichen Lärm, den U-Bahn -Schienen, nach denen Sie fragen, sondern von all den Geräuschen, die wir in unserem täglichen Leben ertragen, bis wir sie normalisieren.

Das Geräusch von Schienen, U-Bahnen oder Zügen ist ein Rollgeräusch, das durch die Rauheit von Rad und Schiene entsteht. Diese Rauheit ist die Quelle des Schalls, der auf Rad und Schiene übertragen wird. Rad und Schiene werden zu vibrierenden Oberflächen, die den Schall erzeugen.

Das Problem ist bekannt. Es wird seit den 1970er und 1980er Jahren untersucht. Es betrifft nicht nur die U-Bahn, sondern auch die Eisenbahn, da beide Verkehrsmittel die gleiche Konfiguration haben: Metallräder und Metallschienen. Sogar Schwellen – die Querträger, die die Schienen verbinden – können durch diese Schwingungen angeregt werden und zu Strahlungselementen werden, das heißt, sie wandeln Schwingungen in Schallwellen um, den Klang der Frage.

Es ist gut untersucht und perfekt modelliert. Es wurden sogar einige Verbesserungsmaßnahmen vorgeschlagen und umgesetzt. Beispielsweise konnten diese Rollgeräusche deutlich reduziert werden, als Felgenbremsen durch Scheibenbremsen ersetzt wurden. Die Felgenbremse liegt direkt auf der Radoberfläche auf, was die Rauheit erhöht, die das Problem verursacht. Die Scheibenbremse hingegen wirkt nicht auf die Kontaktfläche: Deshalb ist sie deutlich leiser.

Auch das Raddesign wurde verbessert. Kleinere Räder reduzieren beispielsweise den Lärm. Je kleiner die vibrierende Oberfläche, desto weniger Lärm entsteht. Da das Problem jedoch in der Kombination der Rauheit von Rad und Schiene liegt, ist es sehr schwer zu lösen, da die Rauheit immer vorhanden ist und sich nur schwer ändern lässt.

Wenn wir die Radgröße und sogar die Schienengröße reduzieren, verkleinern wir die Abstrahlfläche und verringern dadurch die abgestrahlte Leistung – die erzeugten Schallwellen. Neuere Züge sind daher aufgrund dieser kleinen Verbesserungen im Allgemeinen leiser.

Die U-Bahn hat im Vergleich zur Eisenbahn ein weiteres Problem: Sie verläuft in einem Tunnel, was die Sache noch schlimmer macht, da der Tunnel ein stark hallender Raum ist: Das heißt, er verstärkt alle Geräusche des Zuges, sowohl das Rollgeräusch, nach dem Sie gefragt haben, als auch alle anderen Geräusche. Aus diesem Grund ist der Lärm der Schienen in der U-Bahn viel lauter als in einem offenen Bahnhof.

Soledad Torres Guijarro ist promovierte Telekommunikationsingenieurin und Professorin an der Universität Vigo . Ihre Forschungsschwerpunkte sind Audiosignalverarbeitung und Akustik.

Frage per E-Mail gesendet von Luka Pérez Lazkoz (12 Jahre alt).

Koordination und Schreiben: Victoria Toro .

„Nosotras Respondemos“ ist eine wöchentliche Wissenschaftsberatung, die vom L'Oréal-Unesco-Programm „Für Frauen in der Wissenschaft“ und Bristol Myers Squibb gefördert wird und Leserfragen zu Wissenschaft und Technologie beantwortet. Die Antworten stammen von Wissenschaftlerinnen und Technikerinnen, Mitgliedern der AMIT (Association of Women Researchers and Technologists). Senden Sie Ihre Fragen an [email protected] oder über X #nosotrasrespondemos.

Die Beratung in dieser Sprechstunde ist allgemeiner Natur und ersetzt keinen ärztlichen Rat. Bei Fragen zu Ihrem spezifischen Problem wenden Sie sich bitte an Ihren Arzt oder Ihre Ärztin.