Naukowe podejście do problemu hałasu powstającego podczas ruchu pociągów pozwoli dokładnie zbadać związane z tym mechanizmy i wypracowywać wszechstronne rozwiązania. Nowe wyroby mają przeciwdziałać powstawaniu i rozprzestrzenianiu się hałasu.

 

Punktem wyjścia projektu InRaNos jest analiza mechanizmów powstawania i ograniczania hałasu oraz symulacje komputerowe odwzorowujące efektywność projektowanych wyrobów. Wstępne założenia w następnym etapie zostaną wykonane przez TINES i dopracowane pod względem technicznym.

Rezultatem projektu będzie innowacja produktowa polegająca na wprowadzeniu na rynek dwóch typów wyrobów ograniczających hałas – tłumików torowych i przyszynowych. Na hałas kolejowy największy wpływ ma tak zwany hałas toczenia, powstający na skutek przejazdu koła pociągu po szynie, co w trakcie przejazdu wzbudza drgania pojazdu i elementów nawierzchni kolejowej. Wyroby będące rezultatem projektu mogą również oddziaływać na źródło hałasu – tłumiki przyszynowe lub też
na propagujące fale dźwiękowe – tłumiki torowe.

Tłumiki przyszynowe stanowiąc dodatkową masę zamocowaną sprężyście wzdłuż szyny, powodują przyspieszone zanikanie drgań wzdłuż szyny, tym samym ograniczają emisję hałasu. Ponadto, częściowo efekt tłumienia hałasu jest również związany z osłonięciem fragmentu szyjki szyny. Kontakt szyjki z urządzeniem wpływa na tłumienie drgań szyjki, a jej osłonięcie utrudnia propagację fali do środowiska.

Tłumiki torowe nie oddziałują na źródło dźwięku, a znajdują się na drodze jego propagacji. Jednak nie bezpośrednio na między źródłem, a potencjalnym odbiorcą jak ma to miejsce w przypadku ekranów akustycznych. Tłumiki torowe układa się w postaci płyt pomiędzy szynami – na wierzchu konstrukcji nawierzchni szynowej. Mechanizm ich działania polega częściowo na pochłanianiu, a częściowo na rozpraszaniu fali dźwiękowej. Pomimo tego ich skuteczność jest zwiększona przez zlokalizowanie bardzo blisko źródła hałasu, gdzie jego natężenie jest największe. Zastosowanie zarówno tłumików torowych, jak i tłumików szynowych może być konkurencyjne w sytuacjach, gdy przekroczenia dopuszczalnych poziomów hałasu są stosunkowo niewielkie, lub gdy niemożliwe jest zastosowanie metod standardowych.

Oryginalność sposobu rozwiązania opiera się przede wszystkim na zaangażowaniu w pierwszym etapie doświadczonego zespołu mechaników i inżynierów, którzy przeprowadzą liczne symulacje numeryczne pozwalające zoptymalizować poszukiwania najkorzystniejszych wariantów. Obecnie, tego typu podejście staje się coraz bardziej doceniane.

Rezultaty projektu będą miały wieloraki wpływ na rozwój dziedziny ochrony środowiska i ludzi przed hałasem. Po pierwsze opracowane urządzenia i przeprowadzone badania mogą wpłynąć na popularyzację stosowania tych metod ograniczania hałasu w Polsce. Po drugie przeprowadzone symulacje numeryczne i modele predykcji skuteczności takich urządzeń będą stanowiły znaczący wkład

dla przemysłu i nauki, będący punktem wyjścia do rozwoju kolejnych rozwiązań. Przeprowadzone badania polowe pozwolą ocenić rzeczywistą skuteczność tłumików przyszynowych i tłumików torowych oraz opracować wytyczne stosowania środków ochrony ludzi i środowiska przed hałasem kolejowym, co będzie nieocenioną w tej dziedzinie pomocą dla zarządców

Problemem badawczym rozwiązywanym w niniejszym etapie jest przede wszystkim:

  • optymalizacja projektów w zakresie kształtu i materiałów elementów ograniczających hałas kolejowy,
  • weryfikacja przyjętych założeń materiałowych,
  • weryfikacja trwałości zastosowanych materiałów.

W tym celu najpierw zostaną symulacje numeryczne. Kierując się przesłankami wynikającymi
z teoretycznych modeli metod tłumienia hałasu, zostaną zaproponowane różne alternatywne rozwiązania. Przewiduje się przeanalizowanie trzech wariantów każdego typu urządzenia, tzn.:

  • tłumiki przyszynowe:
    • bez wkładek dociążających,
    • dociążone wkładkami stalowymi,
    • dociążone wkładkami betonowymi,
  • tłumiki torowe:
    • z betonu porowatego,
    • z granulatu gumowego,
    • z wełny mineralnej.

Następnie zostaną przeprowadzone badania laboratoryjne. Sztywność statyczna i dynamiczna elementów wykonanych z materiałów o właściwościach wytypowanych w badaniach numerycznych, zostanie zweryfikowana doświadczalnie. Ponadto weryfikacji będzie podlegać również trwałość rozwiązań np.: poprzez testy wytrzymałości zmęczeniowej i mrozoodporności.