Akustische Bilder

der neuen Berliner U-Bahn (Auszug)




29.5.98






Meßanordnung und Durchführung

Die Messung erfolgte auf ungeschliffenem Gleis. Zugreihung: 1-2-3-4-5-6 von links nach rechts.


Versuchsanordnung am 28.4.98. Das 90cm/16-Kanal-Array steht ebenerdig



Meßgleis mit Sicht zum Gleisende. Der rechte Zug steht auf dem Meßgleis 47.

Zugreihung: 1-2-3-4-5-6 von links nach rechts. BVG-Britz, 28.4.98


Zug steht auf dem Messgleis

Meßergebnisse (Auszug vom 28.4.98)

Folgende Aufnahmen zeigen den Zug bei 60 und 70km/h jeweils mit Wagen1 bzw. Wagen6 führend. Hinweis: In der Zugzeichnung sind Abweichungen in der Darstellung von Gerätekästen zu beachten. Die Zeichnung stellt nur eine grobe Skizze dar.











Auswertung

Die Aufnahmen wurden in dB(C)-Bewertung mit linearem Frequenzgang berechnet. In den Bildern zu findenden dB-Angaben beziehen sich auf den Meßabstand, auf eine Abstandskorrektur wurde verzichtet. Eine frequenzabhängige, mit Totalreflexion am Array verbundene Druckverdopplung blieb unberücksichtigt. Mit einer Ausnahme wurden jeweils drei Wagen mit einer zusammenhängenden Aufnahme unterlegt, damit sind lückenlose Bildreihen darstellbar, die sich im Übergangsbereich i.a. recht gut decken.
In Aufnahmen, bei denen Wagen 6 führt, insbesondere bei 70km/h, mußte vorzeitig gebremst werden (Gleisende). Entsprechend beschleunigt der Zug noch bei Aufnahmen mit Wagen 1 führend. Dies ist an einer Verzerrung der Ergebnisbilder zu erkennen, deren Länge partiell gedehnt erscheint. Bei Wagen 6 führend kann man beobachten, wie die Motoren am Zuganfang noch abstrahlen (schwarz übersteuert) und die Motoren zum Ende abschalten. Ungenauigkeiten in der Überlagerung sind durch die beschleunigte Bewegung im Moment noch unvermeidbar.
Es zeigt sich, daß vorherrschende Emissionsquellen Fahrgestelle, Fahrmotoren und Räder sind. Eine vom Wagenkörper herabhängende Radsatzverkleidung könnte Abhilfe schaffen. Entgegen Erwartungen konnte sogar die Bildzuordnung zwischen Schallbild und Foto über die akustisch hervorgehobenen Radsätze erfolgen. Die zwischen den Radsätzen im Fahrgestell angeordneten Motoren sind bei Tempo 60 wenig zu bemerken. Einzelne Behälter leuchten im Pegelniveau der Räder vereinzelt mit. In allen Aufnahmen scheint es, daß die verschiedenen Drehgestelle verschieden stark emittieren. Ursache könnte eine wechselnde Motorenbelastung sein. Der Bereich um die Mitte jedes Wagenkörpers liegt relativ still, maximale Vibrationen werden vom Fahrgestell übertragen.
Akustische Bilder der Züge 5001 und 5002 unterscheiden sich nicht sichtbar signifikant. Eine Abhängigkeit von der Fahrtrichtung ist nicht zu erkennen. Bei bestimmten Windverhältnissen entstehen etwa 2 Meter vor oder hinter dem Zug laufende Druckwellen.
Sämtliche Bilder vom 28.4.98 wurden auf gleiches dB-Niveau eingestellt (70-85dB). Die Aufnahmen mit 70km/h zeigen insgesamt eine stärkere Emission. Bildschwärzungen deuten auf Überlauf in der Farbtabelle in der Größe von etwa 1,5-2dB.
Zwischen den Messungen bei geschliffenen Schienen (10.3.) und bei ungeschliffenen Schienen (28.4.) bestehen keine qualitativen Unterschiede. Die in den Bildern vom 10.3.98 leicht erhöhten dB-Werte und der erhöhte Dynamikumfang sind auf die nähere Meßposition zurückzuführen. Auch wirken die Bilder dadurch schärfer.
Probleme mit Windgeräuschen waren bei keiner Messung zu beobachten. Im Vergleich 10.3. und 28.4 zeigt sich , daß eine bei der Aufnahme vom 28.4. vor dem Objekt liegende Stromschiene die Aufnahmen kaum sichtbar beeinflußt.
Die Zusammensetzung verschiedener Datensätze zeigt, daß an Bildschnittstellen gewisse Differenzen im Pegel auftreten. Die Aufnahmen sind offenbar schwer reproduzierbar. Als hinderliche Faktoren sind anzunehmen: Windeinfluß, verschiedene Zentrierung der Radsätze auf den Schienen, variierende Kraftentfaltung der Motoren, Variationen mitlaufender Hilfsantriebe etc.
Die Aufnahmequalität kann durch Anwendung eines größeren Arrays sowie durch jetzt mögliche, höhere Samplingraten weiter gesteigert werden. Eine zusätzliche Berücksichtigung der Zuggeschwindigkeit in der Ausbreitung der Schallwellen würde weitere Qualitätsverbesserungen einbringen. Folgemessungen sollten minimal mit 50kSps aus 5 Metern, oder mit 20kSps aus 2,5 Metern Entfernung mit Lichtschranke erfolgen. Eine Untersuchung der Emissionen bei verringerter Geschwindigkeit (30km/h) ist demnächst möglich. Ein Sampelumfang von 500kSps pro Kanal (10Sekunden bei 50kSps oder 25 Sekunden bei 20kSps) ist demnächst verfügbar.
Zur Darstellung beschleunigter Szenen sind Software-Ergänzungen erforderlich, das Beschleunigungsprofil ist hierbei zwingend via Lichtschranke aufzunehmen und in den Algorithmus einzubeziehen.
Bei geringer Kanalzahl (16) und geringen Kosten wurden Aufnahmen hoher Qualität erreicht. Mit den Aufnahmen zeigt sich, daß damit eine im internationalen Vergleich leistungsfähige und preiswerte Technik zur Schallkartierung bereitsteht.

G. Heinz