Ugrás a tartalomra

A vasúti közlekedés zajvédelme (3. rész) – Helyszíni vizsgálatok

A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2018 / 3. szám lapszámában.
|
PhD-hallgató
BME Út és Vasútépítési Tanszék
egyetemi tanár
BME Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
Cikksorozatunk előző részeiben átfogóan ismertettük a vasúti infrastruktúra zaj- és rezgéshatásait, azok csökkentésének módjait és a műszaki megoldások lehetőségeit. Bemutattuk a laboratóriumban megépített, kísérleti szerkezeten végzett vizsgálatainkat és a pályaszerkezeti elemek rezgésátviteli eredményeit. Ezúttal – a sorozat utolsó részében – a laboratóriumi vizsgálatokat kiegészítő helyszíni méréseket részletezzük, illetve összefoglaljuk kutatásunk megállapításait.

Bevezetés

A laboratóriumban végzett kísérleti vizsgálatokkal megállapítottuk a pályaszerkezeti elemek (aljpapucs, sínleerősítések, sínkamraelemek) rezgésátviteli és rezgéscsökkentő hatásait. Ezeket az eredményeket helyszíni mérésekkel egészítettük ki, hogy valós adatokat nyerjünk az elemek zaj- és rezgéscsillapítási hatékonyságairól.
A vasúti pálya-jármű rendszerben az elsődleges zajforrás a jármű (meghajtás, sín-kerék kapcsolat), azonban a pálya elemeinek kialakítása, minősége és pillanatnyi állapota is befolyásolhatja a zaj kialakulásának nagyságát. A helyszíni mérések célja, hogy összehasonlítsuk az egyes felépítményszerkezeti megoldások, rétegrendek vagy a zajcsillapítási kísérletek hatékonyságait. Olyan mérési helyszínekre volt szükség, ahol közel azonos körülmények és környezeti hatások (környezet, beépítettség, növényzet stb.) mellett azonos forgalmi terhelés tapasztalható, illetve csak egyetlen paraméterben tér el a pálya szerkezete, rétegrendje, minősége vagy állapota. Az eltérés háromféle lehet: eltérő pályaszerkezeti megoldás (sínleerősítések); azonos pályaszerkezeti megoldás, de valamilyen elemben eltérő állapot (sínfelület minősége); azonos pályaszerkezeti megoldás, azonos állapot, de eltérő aktív zajcsillapítási megoldás alkalmazása (kamraelem, aljpapucs). Másrészt vizsgálni kí­ván­tuk a különféle pályaszerkezeteken közlekedő, különböző szerelvények által keltett zajt és rezgést.
A pályamérések körülményeinek és eredményeinek részletezése mellett kifejtjük a CNOSSOS-EU-metodika gördülési zajok meghatározására vonatkozó számítási eljárását is, ugyanis az egyik elvégzett helyszíni mérés adatait ezzel a módszerrel is feldolgoztuk.

Mérési helyszínek

Célkitűzéseink érdekében olyan helyszíneket kerestünk a mérések végrehajtására, ahol akusztikai szempontból megfelelő és közel azonos körülmények között, ugyanazon szerelvények közel azonos üzem­állapotban keltett zaja és rezgése vizsgálható a referencia pályaszakaszon, illetve az annak közelében levő módosított pályaszerkezeten.
A vasúti járművek és szerelvények zajvizsgálatára vonatkozó szabvány [1] szerint a méréseket sík (a sínkorona magasságához képest legfeljebb 0 és –1 m közötti magasságú) terepen fekvő pályán kell végezni. A mérőmikrofonok közelében nem lehetnek hangvisszaverő objektumok és felületek. A pálya és a mérőmikrofon közötti területnek szabadnak és lehetőség szerint mentesnek kell lennie nagy hangelnyelési fokú anyagoktól (pl.: nem lehet közben másik vágány, magas növényzet vagy hó), de nem lehet teljesen vissza­verő felület sem (pl.: vízfelület vagy jég). A megengedett maximális szélsebesség 5 m/s, az alapzajnak a vonat elhaladása közben mért értéknél minimum 10 dB-lel alacsonyabbnak kell lennie.
Ilyen, az ideális körülményeket maradéktalanul biztosító pályaszakasz Magyarországon tudomásunk szerint nincs, a vizsgálatokat ezért csak kisebb-nagyobb kompromisszumok árán kiválasztott helyszíneken tudtuk megvalósítani. Öt kijelölt helyszínen új sín, kamraelem, aljpapucs és sínleerősítések vizsgálatát végeztük el (1. ábra). A vonalakon ott mértünk, ahol a felépítményi szerkezetben váltás történt. Egy mérőpontot a szerkezetváltás előtt, illetve egyet az után kb. 200 m távolságban vettünk fel, hogy a zaj- és rezgéskeltés egyértelműen és tisztán a kijelölt szakaszon haladó szerelvénytől származzon. A két mérőponton azonos felépítésű mérőrendszert telepítettünk.

1. ábra. Mérési helyszínek (alaptérkép: [2])
1. ábra. Mérési helyszínek (alaptérkép: [2])

Mérőeszközök

A sínfej alatt, az alátétlemezen (ahol lehetett), a keresztaljon és a zúzottkő ágyazat melletti padkánál talajba levert talajszondán fokozatosan növekvő érzékenységű gyorsulásérzékelőket helyeztünk el, amelyek rögzítése csavarral vagy erős mágnes segítségével történt (2. ábra). PCB tí­pusú gyorsulásérzékelőket alkalmaztunk 2 és 1000 mV/g közötti érzékenységgel. A PCB típusú, 28 mV/g érzékenységű mérőmikrofonokat szabvány [1] szerint a vágánytengelytől 7,5 m távolságban és a sínkorona felett 1,2 m magasságban, illetve 25 m távolságban és 3,5 m magasságban állítottuk fel, továbbá a szélzajok mérséklése érdekében zajcsökkentő szivacsfeltéttel láttuk el.

2. ábra. Sínfej alatt és keresztaljon elhelyezett rezgésérzékelők
2. ábra. Sínfej alatt és keresztaljon elhelyezett rezgésérzékelők


A rezgésgyorsulással, illetve hangnyomással arányos feszültséget PCB 482 A20, illetve PIM típusú előerősítővel kondicionáltuk, és National Instruments gyártmányú, NI 9234 típusú analóg-digitális konverterekkel digitalizáltuk. A mérőrendszerek energiaellátását 12 V-os akkumulátorról táplált, szinuszos 230 V-os feszültséget előállító inverterek szolgáltatták. A digitalizált jelet a helyszínen egy laptop segítségével rögzítettük.
A mérőrendszer egyik fontos, egyben meglehetősen kritikus eleme a szerelvények helyzetét és elhaladási sebességét mérő és rögzítő berendezés volt. Az eszköz egymástól kb. 1,2 m távolságban elhelyezett két fénykapuból és a jelek egyetlen mérőcsatornán való rögzítését lehetővé tevő analóg áramkörből állt. A fénykapukat és a fényvisszaverő prizmákat kezdetben a pálya mellett helyeztük el, ez azonban megbízhatatlannak bizonyult, ezért a második méréssorozattól kezdve közvet­lenül a sínszálon rögzítettük (3. ábra).

3. ábra. Fénykapuk elhelyezése
3. ábra. Fénykapuk elhelyezése

Mérések feldolgozása

A helyszínen rögzített, digitalizált jelek feldolgozása és értékelése utólag, a BME Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék munkatársai által kidolgozott, az adott feladathoz illesztett mérőszoftver segítségével, laboratóriumi körülmények között történt. A jelfeldolgozás több lépcsőben valósult meg.
Elsőként azokat a felvételeket válogattuk ki, amelyek környezeti alapzaj (pl.: a másik vágányon közlekedő szerelvény), a sínkoronán fellépő elektromos zavar vagy egyéb ok miatt nem voltak alkalmasak a feldolgozásra. Ezután a keresztaljon mért időjel effektív értékének csúszó időablakokban végzett meghatározásával, automatikus triggereléssel, illetve manuális beavatkozással választottuk ki a szerelvény elhaladásának idejére eső jelszakaszt.
Ezekre az időkre a mért jeleket gyors Fourier-transzformációnak vetettük alá, és a szerelvény elhaladásának idejére eső integrálást alkalmazva csatornánként és elhaladásonként egy-egy terc-sávos frekvenciaspektrumot képeztünk. A kétféle pályaszerkezeten az érzékelők közelében elhaladó szerelvények elhaladásának idejére meghatározott zaj- és rezgésspektrumokat úgy hasonlítjuk össze, hogy a beépített zaj- és rezgéscsillapító elemnél mért jellemzőket elosztjuk a referencia pályaszakaszon mért azonos típusú jellemzővel, és az eredményt decibelben kifejezve, tercsávos spektrum vagy egyszámadatos zajszint [dB (A)] formájában adjuk meg.
A hangnyomásszint-spektrumokból frek­­ven­ciasúlyozással szabványos A-hangnyomásszinteket számítottunk, amelyekhez hozzárendeltük a fénykapuk jeléből számított sebességet és a szerelvény elhaladási idejét is. A kapott egyszámadatos jellemzőket az 1. táblázatban közöljük. A helyszínenként telepített két mérőpont egy szerelvény elhaladására vonatkozó gyorsulás-, illetve hangnyomásszint-spektrumaiból kivonással különbségi frekvenciaspektrumokat képeztünk, amelyeket mérőhelyenként átlagolva megkapható a vizsgált pályaszerkezetre jellemző zaj-, illetve rezgésváltozás mértéke: ΔL = L (vizsgált pályaszerkezeti elem)-L (referencia).
Az eredmények átlagolása a mért vonattípusoktól és azok sebességétől függetlenül minden, az adott helyszínen rögzített és kiértékelhető regisztrátum feldolgozásával készült. Amennyiben az érték negatív, a pályaszerkezeti elem csökkenti, amennyiben pozitív, akkor növeli a szinteket a referenciaértékekhez viszonyítva. Az átlagértékek mellett minden különbségi spektrumból tapasztalati szórás értékeket is számítottunk, így a mérés megbízhatóságáról is információt nyertünk. A részletes adatok és számítások bemutatását mellőzve ismertetjük helyszínenként a zaj- és rezgésmérések eredményeit.

Eredmények

Az öt helyszínen végzett vizsgálat eredményeit együttesen az 1. táblázat foglalja össze. A táblázat a számított egyszámadatos zajjellemzőket, a vizsgált pályaszerkezeti elem által eredményezett szabványos A-hangnyomásszint-változásokat, illetve a sínfej alatt, a keresztaljon, valamint az ágyazat melletti padkán (talajon) elhelyezett érzékelők által mért, a vizsgált elemek rezgésekre gyakorolt hatásait tartalmazza. Az elemek mért rezgés- és zajjellemzői szoros összefüggésben állnak egymással. A zajszintek változásai szükségszerű következményei a mért rezgéseknek.

4. ábra. Síncsere hatása az átlagos rez­gés­amp­­li­tú­dók­ra
4. ábra. Síncsere hatása az átlagos rez­gés­amp­­li­tú­dók­ra
5. ábra. Síncsere hatása az átlagos hangnyomásszintekre
5. ábra. Síncsere hatása az átlagos hangnyomásszintekre


Dunavarsánynál célunk a sínfelület minőségi javításával elérhető csillapítások kimutatása volt, hogy az új vagy köszörült sínszálak milyen mértékben befolyásolják az itt közlekedő szerelvények által keltett zaj és rezgés mértékét. A két mérőpontban mért átlagos rezgésamplitúdókat frekvenciaspektrumban ábrázolva figyelhető meg, hogy melyik frekvenciahelyeken történik csillapítás, esetleg erősítés a referenciaponthoz képest (4. ábra). A grafikonokon a nulla kitérés alatti értékek csökkenést, az a feletti értékek erősítést jelentenek. Az elhelyezett három rezgésérzékelő mérési eredményeiből látható, hogy a síncserélt pályaszakaszon minden mérési ponton, de leginkább 500 Hz alatt szignifikánsan kisebb rezgésamplitúdókat mértünk, mint a referenciapontokon. 500 Hz fölött csak a sínrezgés haladta meg jelentősen a referenciaértéket. Ennek megfelelően a pálya mellett mért zajspektrumban (5. ábra) 100 és 500 Hz között jelentős, 10 dB-t is elérő csökkenés figyelhető meg. Mivel azonban a 630 és 2500 Hz közötti tartományban a csökkenés minimális, így az eredő zajszint átlagosan csak 1,2 dB(A)-val csökkent (1. táblázat).


Siófok-Szabadifürdőnél az aljpapucs hatása – az általános várakozással szemben – nem egyértelmű: amíg a környezeti rezgésterhelés kétségtelenül csökken, az egyes pályaszerkezeti elemek rezgése inkább nő, és a beépítés hatása a zajkeltés szempontjából egyáltalán nem kedvező. Amint a 6. ábra szemlélteti, mind a sín, mind pedig a keresztalj rezgése növekedik. A keresztalj rezgésnövekedése 200 és 250 Hz környékén eléri és meghaladja a 10 dB-t is.

6. ábra. Aljpapucs beépítésének hatása az átlagos rez­gés­amp­li­tú­dók­ra
6. ábra. Aljpapucs beépítésének hatása az átlagos rez­gés­amp­li­tú­dók­ra

A talajrezgés ugyanakkor a 250 Hz alatti tartományban csökken, 315 és 400 Hz-en viszont már kismértékű erősítés lép fel. Mindezek szükségszerű következményeként az aljpapucs gyakorlatilag minden frekvenciasávban inkább növeli, mint csökkenti a zajt, és az átlagos zajszintnövekedés csak azért nem lesz nagyobb 1,5 dB(A)-nál (2. táblázat), mert az eltérés az emberi hallás (és az azt szimuláló szabványos A-szűrő) legérzékenyebb frekvenciatartományában – 1000 és 3000 Hz között – viszonylag csekély (7. ábra).

7. ábra. Aljpapucs beépítésének hatása az átlagos hangnyomásszintekre
7. ábra. Aljpapucs beépítésének hatása az átlagos hangnyomásszintekre

A mért adatok arra utalnak, hogy az aljpapucs rezgés szempontjából valamilyen mértékben függetleníti a sínt és a keresztaljakat, amelyek így könnyebben jönnek rezgésbe és növekedik az általuk lesugárzott hangenergia mennyisége. Rezgéscsillapító hatása viszont kimutat­ható a talajban.

Csak a szőnyi helyszínen volt lehetőségünk 25 m távolságra is elhelyezni egy mikrofont, a többi mérőponton a környezeti adottságok ezt nem tették lehetővé. A mérések kiértékelésével egyértelműen adódik a megállapítás, hogy a rugalmasabb, W21-es rendszerű sínleerősítés általában növeli a zajszintet. Az átlagos növekedés 2,5 és 3 dB(A), viszont jelentős az eltérések szórása is: 1,5–1,6 dB(A) (1. táblázat). A szórásértékek abból adódnak, hogy például az egyik IC vonat esetében csökkenést (Szt. Márton IC), két másik IC esetében minimális növekedést, miközben az Alpokalja és a Répce IC esetében átlagos, a két Railjet szerelvénynél pedig átlagon felüli szintnövekedést tapasztaltunk a rugalmasabb sínleerősítés környezetében. A siófoki mérési eredmények azt sugallták, hogy a gördülés helyén létrejövő rezgésgerjesztés rugalmasabb szerkezettel történő elválasztása következtében a felépítmény további elemeinél és a környező talajban rezgéscsökkentésnek kell fellépnie. A szőnyi mérések is alátámasztották feltételezéseinket, a keresztaljakra történő rezgésátvitel jelentősen csökken, és a talajban szintén kimutatható a csökkentés hatása, bár itt a keresztaljaknál kisebb mértékben. Érdekes – és némileg váratlan –, hogy a rezgésátvitel az egyes mérőhelyeken eltérő ugyan, de mérőhelyenként lényegében független a szerelvények típusától és jellemzőitől.



A füzesabonyi mérés feldolgozása során a Geo és a W14 rendszerű sínleerősítés rezgés- és zajjellemzői között nem találtunk jelentős eltérést. A rezgésamplitúdó-különbségek +5 és –5 dB között mozognak, nagyjából azonos mértékben. Mivel ezek az értékek kiegyenlítik egymást, így zajkeltés szempontjából a két leerősítés hatása is kiegyenlítődik, ezáltal az eredő zajban gyakorlatilag nem tapasztalható eltérés, ahogy ezt az 1. táblázat számadatai is mutatják.
Dinnyésnél a már korábban beépített kamraelemeket vizsgáltuk, azonban ott csak zajméréseket végeztünk. A sín kamrájába helyezett elemek – nagy belső súrlódásuk révén – a rezgésbe került síngerinc rezgésenergiáját alakítják át hővé. Közvetlenül a pálya fő zajforrására, a sínre fejtik ki hatásukat, így várható volt a zajcsökkentés (1. táblázat).
A táblázat helyes értékeléséhez érdemes megjegyezni, hogy 2 dB(A) különbséget akkor lehet füllel érzékelni, ha az érzékelés közvetlenül egymás után történik. 3 dB(A) már hallható, 5 dB(A) pedig igen jelentős zajcsökkenés lenne. Ennek az erősen változó értékelésnek az az alapja, hogy az emberi fül nemlineárisan érzékel, és ezt az összefüggést a logaritmikusan képzett hangnyomásszinttel fejezzük ki. Ebből következik az, hogy kis dB(A)-csökkenés szinte semmilyen hatást nem eredményez, miközben 5 dB(A) már elég jelentős, egy 20 dB(A)-s csökkenés pedig gyakorlatilag a forrás kikapcsolásával egyenértékű. Mindezek tudatában szembetűnő, hogy a hatások csekélyek, több esetben pedig az elvárt csökkenés helyett erősítés volt kimérhető.
Az adatok szórása meglehetősen nagy, ami a nemhomogén járműállományból adódik. Az eredmények igazolják azt, hogy bármilyen jól és hibamentesen megépíthetjük a pályát, egy tehervonat elhaladása során keletkezett zajokra minimálisan vagy egyáltalán nem tudunk befolyással lenni, ugyanis ott a mértékadó zajforrás a jármű. Fontos megjegyezni, hogy a pálya állapotával az eredő zajszint egyetlen részzajforrására, a gördülési zajra lehetünk csak hatással. Abban az esetben érhető el a pályában történő intézkedésekkel zajcsillapítás, ha a mértékadó zajforrás a gördülésből származik, például motorvonatok esetén.

CNOSSOS-metodika számítási eljárása

A vasutak által keltett zaj mérése Európában a többször átdolgozott, jelenleg 2013-as kiadású ISO szabvány [1] alapján történik. 2008-ban az Európai Bizottság elindította a közös zajértékelési módszertani keret kidolgozását a Közös Kutatóközpontja (Joint Research Centre; JRC) által irányított „Közös zajértékelési módszerek az EU-ban” (továbbiakban: CNOSSOS) projekten keresztül. A projekt eredményeit a JRC CNOSSOS-EU-ról szóló referenciajelentésében [3] tették közzé. Ennek a jelentésnek az alapján az Európai Bizottság 2015. május 19-én közzétette 996. sz. irányelvét [4].
Az új CNOSSOS-metodika jelentős eltéréseket tartalmaz a korábbi, a tagálla­mokban jelenleg széles körben alkalma­zott, eltérő, de viszonylag egyszerűen megvalósítható eljárásokhoz képest. A legfontosabb változás az, hogy a zajforrások értékelését a jövőben nem egyszerű hangnyomásmérések, hanem a mért hangnyomásokból származtatható mennyiség, a hangteljesítmény meghatározására alapozzák. A változás hatásainak feltárása érdekében egy hazai szakértőkből álló munkaközösség tanulmányt készített [5], amelynek néhány fontos megállapítását cikksorozatunk első részében ismertettük.

8. ábra. A T méraési idő meghatározása az [1] szabvány alapján
8. ábra. A T méraési idő meghatározása az [1] szabvány alapján


A vasúti járművek zajának mérését előíró szabvány [1] előírja, hogy miként kell megválasztani a teljes vasúti szerelvények zaját jellemző egyszámadatos értéket, az elhaladás egyenértékű A-hangnyomásszintjét és – igény esetén, hasonló módon – a frekvenciaspektrumokat. A 8. ábrán sematikusan ábrázoltuk egy teljes szerelvény elhaladása közben mérhető és ingadozó hangnyomásszinteket. A jármű elhaladását megfelelő eszköz (pl.: az általunk alkalmazott és bemutatott fénykapu) segítségével megfigyelve meghatározható az az időtartam, amely az első jármű elejétől a mérőmikrofonig mért távolság legkisebb értéke pillanatától az utolsó jármű végének a hasonló módon mért távolság legkisebb értéke pillanatáig eltelik. Ezt az időt elhaladási időnek nevezzük, és Tp-vel jelöljük. A T mérési időt úgy kapjuk meg, hogy az elhaladási idő kezdő- és végpontjának pillanatában meghatározott hangnyomásszintet 10 dB-lel csökkentve elmetsszük a hangnyomásszintek időfüggvényét. A K+F projekt összes helyszínen végzett méréseit e módszer alkalmazásával végeztük.

9. ábra. Az si részforrások hozzájárulása a teljes elhaladási zajszinthez [6]
9. ábra. Az si részforrások hozzájárulása a teljes elhaladási zajszinthez [6]


A CNOSSOS-metodika lényegét jelentő, helyettesítő hangforrásokkal operáló módszer mérésekre adaptált vázlatát a 9. ábra alapján mutatjuk be [6]. Az elhaladó vasúti szerelvényt si szakaszokra bontjuk, melyek hossza, lo ≥ 1 m. Az i-edik szakasz által keltett hangnyomásszintet az (1) egyenlet, a teljes szerelvény elhaladásának eredő egyenértékű hangnyomásszintjét pedig a (2) egyenlet írja le.


Az egyenletekben az Aexcess (φi ) mennyiség az si szakaszoktól a mikrofonpontig terjedő átviteli út frekvenciaátviteli függvényének környezeti tényezőktől, geometriától és a pálya környezetének akusztikai impedanciájától függő értékét adja meg.
Az eredő egyenértékű hangnyomásszint és a forrás hangteljesítményszintje közötti kapcsolat az elemzés [6] szerint (a részletes levezetést itt mellőzve) a gyakorlat számára fontos esetekben, végeredményben az LWA
összefüggésre (3) egyenletre degradálódik, ahol (1m) a szerelvény 1 m hosszúságú darabja által kisugárzott hangteljesítmény és Aline,propagation(Tp) mennyiség állandó, és a terjedési viszonyok ismeretében, megfelelő számítási eszközök birtokában előre meghatározható.
Ez az összefüggés akkor igaz, ha a vizsgált szerelvény legalább 70 m hosszú, a mérési távolság 7,5 m, a pálya egyenes, a lejtésviszonyok minimálisak, környezete sík és mentes erősen hangvisszaverő vagy hangelnyelő felületektől (pl.: magas növényzet, hó stb.). Ha mérési távolságnak a szabványos 25 m-es pontot választjuk, a szerelvény lesugárzásának függőleges síkban vett iránykarakterisztikáját is ismernünk kell. Ebben az esetben már a hangterjedést a pálya és a mérőpont közötti talaj hangelnyelési tulajdonságai is erősen befolyásolják, ezért a fenti egyszerű közelítés nem alkalmazható.


Szőnyi mérések feldolgozása a CNOS­S­OS-metodika alapján

Az előzőek szerint a CNOSSOS-metodika azt igényli, hogy az elhaladási mérés 7,5 m távolságban, megfelelő környezeti viszonyok között történjék, a vizsgált szerelvények hossza legalább 70 m legyen, és pontosan ismert legyen a mért szerelvények helyzete a mérés folyamán. Az elvégzett mérések közül leginkább a szőnyi helyszín teljesíti ezeket a feltételeket, ezért a rendelkezésünkre álló mérések közül néhány jellegzetes elhaladás regisztrátumait ilyen módszer alapján is kiértékeltük.

10. ábra. Az Alpok­alja IC elhaladása közben a 7,5 m-es mikrofonpontban, szabvány szerinti „gyors” időállandóval mért A-hangnyomásszint és az elhaladás közben kapott fénykapujel időfüggvénye
10. ábra. Az Alpok­alja IC elhaladása közben a 7,5 m-es mikrofonpontban, szabvány szerinti „gyors” időállandóval mért A-hangnyomásszint és az elhaladás közben kapott fénykapujel időfüggvénye
11. ábra. Az Alpokalja IC elhaladása közben rögzített hangnyomásszintek időfüggvénye, 1 s-os integrálási időállandóval kiértékelve
11. ábra. Az Alpokalja IC elhaladása közben rögzített hangnyomásszintek időfüggvénye, 1 s-os integrálási időállandóval kiértékelve


A 10. ábra az Alpokalja IC szerelvény elhaladása közben rögzített hangnyomásjel szabványos „gyors” időállandóval feldolgo­zott idősorát mutatja, ahol a fénykapu jele segítségével meghatároztuk és bejelöltük a 8. ábra szerinti T és Tp idők kezdő- és végpontját is. A diagramon jól megfigyelhetők a mozdony és a három kocsi forgóvázait leíró triggerjelek és a közben kialakuló hangnyomásszintek. A két időszak végpontjai közötti eltérés 1 s-nál kisebb a szerelvény nagy sebessége (128 km/h) miatt. Ha az értékelést a szokásos, 1 s-os integrálási idővel képzett idősor alapján végezzük (11. ábra), úgy ebben a formában nem lehet pontosan meghatározni a 10 dB-lel alacsonyabb szinthez tartozó időpontokat, ami pontatlansághoz vezethet. Mivel a kiértékelendő időszak bizonytalan, így a kezdeti és lezáró részek ezeknél a hosszabb regisztrátumoknál kisebb mértékben jelentkeznek a kiértékelésben, emiatt a 2. táblázatban összefoglalt eredmények pontosabbak lehetnek.
Az 1 m-es hosszúságra vetített hangteljesítményszint az előző szakaszban bemutatott módszer szerinti számításához szükségünk lenne a konstans értékére. A jelenleg rendelkezésünkre álló szakirodalmi adatok és számítási eszközök alapján azonban ez nem ismert.
Elemzésünk tapasztalatait összefoglalva azt állapíthatjuk meg, hogy a CNOSSOS-metodika megköveteli a szerelvény mérés közbeni helyzetének rögzítésére alkalmas berendezés használatát. Ennek alkalmazása esetén az egyes szerelvényeken belüli egyedi járművek zajai is azonosíthatók és kiértékelhetők. A CNOSSOS-metodika gyors és rövid szerelvények zajának kiértékelésénél a korábban alkalmazottnál [1] nagyobb szinteket eredményez. Ez az eltérés hosszabb és lassabb szerelvények esetében kisebb, de nem elhanyagolható. Gyors és rövid szerelvények teljes elhaladására vonatkozó egyenértékű zajszintek kiértékelésére nem megfelelő a szokásos, 1 s-os egyenértékű hangnyomásszintek meghatározása. Az értékelést ilyenkor a szintet rövidebb időállandójú regisztrátum alapján kell végezni. E korlátozás szerint nyilvánvaló, hogy a CNOSSOS céljára szolgáló mérések mindegyikét ennek megfelelően kell elvégezni.

A cikksorozat összefoglalása

A kutatási munkába bevont elemek (sínleerősítések, aljpapucsok, kamraelemek stb.) esetenként önállóan vagy bizonyos kombinációkban nem érték el a remélt zaj- és rezgéscsillapító hatást. A laboratóriumi és helyszíni eredmények feldolgozása és kiértékelése rávilágított arra, hogy a pálya-jármű rendszer által keltett zajok meghatározásában a vizsgálat tárgyát képező elemek szerepe általában nem meghatározó. A vasúti pálya eredő zajszintjét hazai körülményeink között elsősorban a járművek minősége, műszaki állapota és karbantartási színvonala határozza meg, nem pedig a pályaszerkezet kialakítása. A pályában eszközölt csillapítási beavatkozások hatása a járművek – elsősorban a tehervonatok – által keltett zajok mellett elvész. Mindezek tudatában egyelőre még nem lehet elvetni a zajvédő falak alkalmazását sem.
A pályában történő intézkedések közül azok bizonyultak hatékonynak, amelyek közvetlenül a pályaszerkezet fő zajforrására, a sínre hatnak. Itt emeljük ki a kamraelemek alkalmazását, illetve hívjuk fel a figyelmet a sínek állapotának megőrzésére és karbantartásának fontosságára. Ehhez rendszeres sínmegmunkálásra (pl.: csiszolás, köszörülés stb.) van szükség, hogy a kerekek egyenletesebb felületen, gördülékenyebben fussanak, az érintkezési felület biztosabb legyen, valamint kevésbé lépjenek fel a járművek szabálytalan mozgásai és az azokból származó többletterhelések.
Az alkalmazott, különböző rezgéscsillapító elemek csökkentik ugyan az alépítménybe továbbított rezgési energiát, de zajcsökkentő hatásuk elhanyagolható, sőt bizonyos körülmények között a zajszint még növekedhet is. Ha alaposabban megvizsgáljuk ezeknek a rugalmas elemeknek a pályaszerkezetben betöltött szerepét, megállapíthatjuk, hogy közvetlenül ugyan negatív hatásúak az akusztikai kimenetelekre, azonban a mechanikai igénybevételek csökkentése következtében (a sínszálnak mint rugalmas ágyazású tartónak a támaszponti reakcióerőit a rugalmasabb megtámasztás csökkenti) hosszabb távon (tehát közvetve) a pálya állapotának tartósan jó szinten tartásával (kisebb sínkopások, kevesebb és kisebb mértékű pályageometriai hibák) mérsékelik a kialakuló zajok és rezgések mértékét. Több szigetelési eljárásnak fő értelme és eredeti célja nem környezetvédelmi, hanem karbantartási célú, a pályafenntartás eszköze. Emiatt sem szabad elhanyagolni például az aljpapucsok alkalmazását.
Cikksorozatunkban felhívtuk a figyelmet az Európai Bizottság által elindított közös zajértékelési módszertanra, a CNOSSOS-EU-metodikára, kifejtettük annak gördülési zajok meghatározására vonatkozó számítási eljárását is. Ennek a metodikának az alkalmazásához a jelen K+F projekt keretében végzett mérések eredményei felhasználhatók, illetve – kisebb módosításokkal és kiegészítésekkel – további mérések is elvégezhetők, amire a közeljövőben nagy szükség lesz. Felismerve a megfogalmazott problémák realitását és a Magyarország ellen jelenleg folyó köte­lezettségszegési eljárást, a MÁV Zrt. és a hazai környezetvédelmi szervek előtt álló fontos és sürgető feladatok közül meghatározó az Európai Bizottság 996-os irányelvének magyar jogrendbe illesztése és az ehhez szükséges, CNOSSOS-metodika szerinti vizsgálatok, mérések és számítások haladéktalan megkezdése és lebonyolítása. A CNOSSOS számítási eljárások honosítása és sikeres elvégzése érdekében a következő lépéseket látjuk mihamarabb szükségesnek: az érintett szervek és intézetek között a feladatok felosztását és lehatárolását, az előírásoknak megfelelő számítástechnikai eszközök beszerzését, alkalmazásuk elsajátítását és bevezetését, illetve helyszíni mérések elvégzését, amelyekkel validálhatók a számítási eredmények. Utóbbihoz továbbá az előírások szerinti mérőszakaszok kijelölése, helyzetrögzítő berendezéssel ellátott számítógépes helyszíni mérőrendszer és a rögzített adatok laboratóriumi utófeldolgozását végző célszoftver szükséges.

Köszönetnyilvánítás

A szerzők ezúton megköszönik a BME Út és Vasútépítési Tanszék munkatársai­nak, dr. Kazinczy Lászlónak, dr. Bocz Péternek, dr. Schuchmann Gábornak, dr. Szabó Józsefnek, dr. Igazvölgyi Zsuzsanná­nak „A vasúti közlekedési zajvédelem pályavasúti vonatkozásainak laboratóriumi és helyszíni vizsgálatai” című kutatás-fejlesztési projektben nyújtott szakmai munkájukat, tanácsukat és segítségüket. A szerzők továbbá köszönettel tartoznak a BME Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék munkatársainak, dr. Fiala Péternek, dr. Rucz Péternek, Mócsai Tamásnak, Firtha Gergelynek és Nagy Attila Balázsnak a helyszíni mérések elvégzéséért és aktív részvételükért.