TNO: Geluid HSL hoger dan verwacht
redactie, 22 november 2009
Per 7 september 2009 is HSA op de HSL-Zuid gestart met een dienstregeling Rotterdam–Amsterdam v.v. met tijdelijk materieel. Dit tijdelijke materieel bestaat uit een TRAXX locomotief en zeven voormalige Intercityrijtuigen van de Benelux-trein (HST-prio). De maximumsnelheid bedraagt 160 km/h.
De inzet van hogesnelheidsmaterieel (Thalys) is vanaf medio december 2009 voorzien. Deze tijdelijke treinen rijden nog geruime tijd op het HSL-Zuid tracé en zullen volgens de huidige planning vanaf eind 2010 gefaseerd worden vervangen door de AnsaldoBreda V250-treinen.
Metingen
Omdat er veel klachten waren over geluidshinder heeft de minister van V&W, Camiel Eurlings, aan TNO opdracht gegeven om op 4 locaties geluidsmetingen uit te voeren, te Schiebroek, Berkel en Rodenrijs, Hoogmade (tot 25 meter afstand) en te Roelofarendsveen (tot 250 meter afstand). Er zijn ook trillingsmetingen uitgevoerd.
Meetlocatie met treinpassage Schiebroek (Foto uit TNO rapport)
De referentiemetingen zijn uitgevoerd in Schiebroek, waar het spoor zonder geluidsschermen op maaiveld ligt. Ook vier kilometer ten noorden van Schiebroek, ter hoogte van Berkel en Rodenrijs, zijn geluid- en trillingsmetingen uitgevoerd. Het spoor ligt hier verdiept, met geluidabsorberende platen op de wanden van de verdiepte ligging en transparante, naar het spoor toe hellende geluidschermen aan weerszijden van het spoor op de wanden. Het spoor is aan weerskanten voorzien van een perronconstructie. Te Hoogmade en Roelofsarendsveen is gemeten achter een geluidsscherm.
Resultaten referentiemeting
De geluidemissie is beoordeeld op basis van de te verwachten emissieniveaus volgens het Reken- en meetvoorschrift (RMV). Hiervoor is het gemeten geluidniveau op 7,5 meter vergeleken met het niveau dat hoort bij verschillende categorieën treinen op een spoor op betonnen dwarsliggers in ballastbed (bovenbouwcode bb = 1). De vergelijking met spoor in ballastbed is van belang, omdat deze spoorconstructie ten tijde van de uitvoering van het akoestisch onderzoek voor het tracébesluit als uitgangspunt is genomen voor de geluidemissie. Het totale gemeten geluidniveau ligt 5 dB(A) hoger dan het niveau van categorie 2 (het intercitymaterieel met blokkenrem). De geluidemissie van de rijtuigen bij de gemeten treinpassages komt overeen met categorie 2 uit het RMV op ballastloos platenspoor (blokkenspoor). In Roelofsarendsveen worden soortgelijke verschillen gemeten.
Gemeten geluiddrukniveau op 7,5 meter afstand van het spoor bij 160 km/h (lichtblauwe lijn), vergeleken met de berekende geluiddruk voor treinmaterieel van categorieën 1 t/m 8 op spoor in ballastbed.
Uit de trillingsmetingen concludeert TNO dat de gecombineerde effectieve ruwheid van wielen en rails bij de locomotieven veel lager is dan bij de rijtuigen. Hieruit volgt dat de totale ruwheid en dus ook het geluid tijdens een passage wordt gedomineerd door de rijtuigen. Verder is dit een indicatie dat de railruwheid relatief laag of gemiddeld is.
Meting Berkel en Rodenrijs en Hoogmade
De metingen in Berkel en Rodenrijs, bij de verdiepte ligging met geluidsschermen, geven een veel groter verschil te zien met de berekening, namelijk 14 dB(A). Dit verschil kan niet alleen het gevolg zijn van de hogere geluidemissie van trein en spoor, die hierboven is beschreven. Een deel van de verklaring moet worden gezocht in de geluidoverdracht tussen de bron en het meetpunt, waarin de wanden van de verdiepte ligging en de geluidschermen (door afscherming en reflectie van geluid) een belangrijke rol spelen. Ook in Hoogmade bedraagt het verschil tussen de op basis van metingen en modelberekeningen vastgestelde geluidbelasting (etmaalwaarde) 14 dB(A).
Gemeten geluidbelasting (etmaalwaarde) langs het spoor in Berkel en Rodenrijs (blauwe lijn), vergeleken met de uitkomst van modelberekeningen (groene lijn), uitgaande van de geluidemissie bij spoor in ballastbed (bb = 1) en de dienstregeling van september 2009.
Railbevesting op betonplaten en akoestisch slijpen
In het tracébesluit zijn geluidbeperkende maatregelen (zoals geluidschermen) vastgelegd om bij de dienstregeling zoals in 2001 werd voorzien aan de geluidnormen te kunnen voldoen. Uitgangspunt daarbij was dat de spoorconstructie met railbevestiging op betonplaten, zoals voor de HSL-Zuid is aangelegd, voor hogesnelheidsmaterieel geen verhoging van de geluidemissie oplevert ten opzichte van een spoor op dwarsliggers in ballastbed.
Het is mogelijk dat de ruwheid van de wielen van het materieel waarbij de metingen zijn uitgevoerd hoger is dan het gemiddelde van het materieel in de betreffende geluidcategorie 2. Dit kan echter slechts een deel van de verklaring zijn voor de verhoging van de geluidemissie ten opzichte van de gemiddelde geluidemissie van materieel van categorie 2 op een spoor in ballastbed. De andere oorzaak is dat het spoor van de HSLZuid vanwege de spoorconstructie op betonplaten meer geluid afstraalt in het voor treingeluid belangrijke frequentiegebied van 500 tot 2000 Hz. Met andere woorden, als dezelfde treinstellen zouden rijden op een spoor in ballastbed, is de geluidproductie lager dan op het spoor van de HSL-Zuid.
In de spoorconstructie van de HSL-Zuid zijn de akoestisch harde (reflecterende) betonplaten en de lagere afstandsdemping van de spoorstaven (ten opzichte van spoor in ballastbed) ongunstig voor het beperken van de geluidemissie. De oorzaak van de lagere afstandsdemping ligt niet in de spoorstaven zelf, maar in de bevestiging op de betonplaten door middel van een relatief zachte railoplegging (railpads). (Bij de keuze van de bevestiging hebben ook andere aspecten dan geluid een rol gespeeld, zoals de stabiliteit van de trein en trillingen in de ondergrond.) De verhoging van de geluidemissie bij materieel van categorie 2 op het spoor van het type Rheda 2000 ten opzichte van spoor in ballastbed is op grond van het bovenstaande te verklaren, maar was al eerder voorzien.
In 2001 heeft TNO bij de beoordeling [4] van de akoestische onderzoeken voor het tracébesluit opgemerkt dat het risico bestaat dat de toepassing van ballastloos spoor leidt tot een hogere geluidemissie dan waar in de berekeningen vanuit is gegaan. Infraspeed (het consortium dat de HSL-Zuid heeft gerealiseerd) heeft sinds 2003 onderzoek uitgevoerd naar de geluidemissie van het spoor van het type Rheda 2000. Ook hieruit is naar voren gekomen dat de geluidemissie in de octaafbanden van 500, 1000 en 2000 Hz hoger ligt dan bij spoor in ballastbed [5], maar dat de verhoging teniet kan worden gedaan door het ‘akoestisch slijpen’ van de rails [6]. Hiermee krijgen de spoorstaven een lagere de ruwheid dan de gemiddelde ruwheid bij conventionele sporen, zodat de geluidemissie vermindert. Het ministerie van VROM heeft in 2005 een plan van aanpak geaccepteerd voor het ‘akoestisch slijpen’ en de daarbij horende controle die de akoestische gelijkwaardigheid met het referentiespoor (railtype UIC60 op betonnen dwarsliggers in ballastbed) moet waarborgen.
Het verlagen van de ruwheid van de rail is een effectieve maatregel om de trillingen van zowel wielen als rails en de daarmee gepaard gaande afstraling van geluid te verminderen, wanneer wielen en rail een gelijkwaardig aandeel hebben in de totale ruwheid. Bij het materieel van categorie 2 zijn de wielen bepalend voor de totale ruwheid. In dat geval is het niet effectief om de ruwheid van de rails te verlagen. Voor het materieel in de dienstregeling van september 2009 kan de hogere geluidemissie vanwege de spoorconstructie dus nauwelijks door gladdere rails worden gecompenseerd. Bij het hogesnelheidsmaterieel in de toekomstige dienstregeling kan het akoestisch slijpen wel effectief zijn, indien de ruwheid van de treinwielen laag genoeg is. Hogesnelheidsmaterieel heeft gemiddeld gladdere wielen vanwege een ander remsysteem (zonder remblokken op het loopvlak van de wielen), waardoor de ruwheid van de rails mede bepalend wordt voor de totale ruwheid. Het akoestisch slijpen is bovendien afgestemd op de snelheid van het toekomstige materieel en de daarmee samenhangende golflengte waarbij de ruwheid moet worden geminimaliseerd.
Geluidsoverdracht verdiept ligging met schermen
Voor de locaties in Berkel en Rodenrijs en Hoogmade moet de oorzaak van het veel grotere verschil van 14 dB(A) voor een deel worden gezocht in de geluidoverdracht tussen de geluidbron en de waarneempunten op korte afstand (25 meter) van het spoor. De effectiviteit van de geluidbeperkende maatregelen speelt hierbij een belangrijke rol. In Berkel en Rodenrijs is een voor geluidberekeningen complexe situatie, waarbij de wanden van de verdiepte ligging en de daarop geplaatste geluidschermen zorgen voor zowel afscherming als reflectie van geluid. Mogelijk is met de reflectie onvoldoende rekening gehouden. Er moet volgens TNO worden onderzocht of de eigenschappen van het geluidabsorberende materiaal tegen de wanden en de schuine plaatsing van de geluidschermen de in de berekeningen gekozen uitgangspunten rechtvaardigen. Hierbij moet worden opgemerkt dat de uitgangspunten en de modellering van de omgeving in de berekeningen in de meeste situaties zijn afgestemd op grotere afstanden tot het spoor dan de meetafstand van 25 meter, omdat (op enkele uitzonderingen na) woningen niet binnen 25 meter afstand van het spoor liggen.
TNO vermoedt ook dat de meetlocatie achter het scherm wordt beinvloed door geluidstransmissie door het scherm heen, die hier 35 dB(A) zou moeten bedragen om niet maatgevend te worden. Als er met HSL treinen wordt gereden, met de hoge geluidsbron bij de pantograaf, is deze grote geluidsreductie van het scherm niet vereist.
Dienstregeling
Als de gemeten geluidsniveaus worden omgerekend naar de dienstregeling waar de grenswaarden uit het Tracebesluit gelden, blijkt voor de situatie ter plaatse van meetpunt B in Roelofarendsveen er een marge van 5 dB(A) tussen de prognose van de geluidbelasting met de dienstregeling van het tracébesluit en de prognose met de dienstregeling van september 2009 te bestaan. De 4 dB(A) hogere geluidbelasting, die in Roelofarendsveen is gemeten, valt hier nog net binnen. In Hoogmade is er een grotere marge van 11 dB(A) tussen de prognoses van de geluidbelastingen met de verschillende dienstregelingen, maar deze is niet toereikend voor het verschil van 14 dB(A) tussen de op basis van metingen en berekeningen vastgestelde geluidbelasting.
Verder onderzoek
Minister Eurlings stelt in zijn brief aan de Tweede Kamer over dit onderzoek dat de effectiviteit van de geluidsschermen vooral met het toekomstige materieel en vooral in de omgeving van woningen nader moet worden onderzocht. Ook moet worden onderzocht of de eigenschappen van de geluidschermen in combinatie met de bijzondere spoorconstructie, de in de berekeningen gekozen uitgangspunten rechtvaardigen. Tijdens dit onderzoek zal ook de effectiviteit van de te nemen maatregel voor het stiller maken van het tijdelijke materieel worden onderzocht.
Met de stakeholders heeft de minister in principe overeenstemming bereikt om het huidige materieel stiller te maken. Bij de inzet van dit materieel in België zal ook daar instemming verkregen moeten worden. Door het uitvoeren van extra onderhoud zijn de wielen van het huidige (HST-prio) materieel gladder gemaakt. Metingen van 7 november laten ook hier zien dat het geluid ca. 2 – 4 dB(A) lager is dan wat er uit de metingen op 7 en 10 september is gekomen. Door deze constatering heeft de minister er vertrouwen in dat deze maatregel leidt tot een lagere geluidsproductie op de korte termijn.
Bronnen: Kamerbrief minister Eurlings, Onderzoeksrapport TNO, TNO-rapport MON-RPT-033-DTS-2009-03096 Evaluatie van de geluidemissie van de HSL-Zuid (dienstregeling september 2009)