An der Entstehung der Reifen-Fahrbahn-Geräusche sind Reifen- und Fahrbahneigenschaften gleichermaßen beteiligt. Im Beitrag wird gezeigt, dass die Textur der Fahrbahnoberfläche einen bedeutenden Anteil an der Rollgeräuschentstehung hat. Anhand eines ersten Rechenmodells zeigt sich allerdings, dass die Vorbeirollgeräusche nicht direkt anhand von Texturkenngrößen erklärt werden können, sondern erst über die Berechnung der texturabhängigen Kontaktkraftverteilung in der Reifenaufstandsfläche. Die Textur der Fahrbahnoberfläche hat unterhalb von 1.000 Hz maßgeblichen Einfluss auf die mechanische Anregung des Reifens zu Schwingungen. Oberhalb von 1.000 Hz gibt die Fahrbahn den Einfluss an den Reifen ab. Auf Grund dieser Befunde kommt den für die Griffigkeit wichtigen Reibungsvorgängen in der Reifen-Fahrbahn-Kontaktfläche nun auch für die Geräuschentstehung größere Bedeutung zu. Über 1.000 Hz tragen auch Strömungsvorgänge (air-pumping) zur Schallentstehung bei. Die Schallabsorption poröser Oberflächen und der mechanische Widerstand von Deckschichten stellen weitere Eigenschaften von Fahrbahnoberflächen dar, die die Geräuschemission von Straßen erheblich beeinflussen. Fahrbahnoberflächen können jedoch nicht unabhängig vom Reifen „leiser gemacht“ werden. Für beide Fahrzeugkategorien sind prinzipiell unterschiedliche Anforderungen an die Textur und, bei offenporigen Belägen, auch an die Schallabsorption zu stellen.

Im Rahmen der Typprüfung von Kraftfahrzeugen nach den Richtlinien der Europäischen Gemeinschaften wurden die Grenzwerte für den zulässigen Geräuschpegel in den vergangenen zwanzig Jahren mit 8 dB für Pkw und 11 dB für Lkw erheblich verschärft. Dies hat dazu geführt, dass die neben den Geräuschen des Antriebs – bestehend aus Motor, Getriebe und Abgasanlage – zusätzlich auftretenden Geräusche des Rollvorgangs heute bei Pkw ab Geschwindigkeiten von 50 km/h den Hauptanteil an den vom Straßenverkehr ausgehenden Schallemissionen tragen. Im Bild 1 ist der Vorbeifahrtpegel von Pkw in 7,5 m Abstand, getrennt nach den Anteilen Antriebs- und Rollgeräusch für verschiedene Fahrzustände, unter der Annahme mäßiger Beschleunigung für eine repräsentative Reifen-Fahrbahn-Kombination dargestellt. Bei Pegelunterschieden zwischen Roll- und Antriebsgeräusch von mehr als 6 dB beträgt der Pegelunterschied zwischen Gesamtgeräusch und Rollgeräusch weniger als 1 dB; das Rollgeräusch dominiert.

Bild 1: Schalldruckpegel L_pAF,7.5m von Antriebs- und Rollgeräusch für Vorbeifahrten von repräsentativen Serien-Pkw in 7,5 m Abstand unter der Voraussetzung mäßiger Beschleunigung und gleicher Reifen-Fahrbahn-Kombination im Geschwindigkeitsbereich von 0 bis 120 km/h (nach [1])

Eine wesentliche Komponente des Rollgeräusches besteht im Reifen-Fahrbahn-Geräusch des auf der Fahrbahnoberfläche abrollenden Reifens, an deren Entstehung Reifen- und Fahrbahneigenschaften gleichermaßen beteiligt sind, weshalb Fahrbahnoberflächen auch funktionale Anforderungen in Zusammenhang mit dem Lärmschutz erfüllen müssen. Dadurch können die akustischen Eigenschaften von Fahrbahnoberflächen zu den Gebrauchseigenschaften einer Straße zählen.

In dem vorliegenden Beitrag wird dargestellt, welche Eigenschaften der Fahrbahnoberfläche das Reifen-Fahrbahn-Geräusch beeinflussen, welche Möglichkeiten bestehen, den Schallpegel von Vorbeirollgeräuschen anhand von Fahrbahneigenschaften mit Hilfe eines ersten Rechenmodells quantitativ zu ermitteln, und welche Geräuschminderungspotenziale bestehen.

Dem Beitrag liegen die Ergebnisse des im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen (BMVBW) durchgeführten Forschungsprojektes „Einfluss der Fahrbahntextur auf das Reifen-Fahrbahn-Geräusch“ (Projekt Sperenberg) zu Grunde.

Der Fachbeitrag ist im Volltext als PDF verfügbar. Das PDF enthält alle Bilder und Formeln.