Miasta i zarządcy torów chcą dziś ograniczyć hałas bez stawiania kolejnych ekranów i bez zamykania linii na długie remonty. Tłumiki przyszynowe pozwalają zrobić to lokalnie, w miejscu, gdzie powstaje hałas toczenia. Ten artykuł pokazuje, jak pracują tłumiki na szyjce szyny, jakie dają wyniki w decybelach oraz w jakich sytuacjach warto je wpisać do PFU lub SIWZ. Język jest prosty i przeznaczony także dla osób, które pierwszy raz czytają o tej technologii.
Najważniejsze wnioski z artykułu
- Hałas toczenia powstaje przy styku koła z szyną i w szyjce szyny, właśnie tam pracuje tłumik przyszynowy kolejowy.
- Tłumiki statyczne otulają szyjkę szyny, a dynamiczne wykorzystują dodatkową masę, która silniej tłumi wybrane częstotliwości hałasu.
- W badaniu z szyną NT1 redukcja hałasu sięgnęła około 15,9 dB między torem bez tłumika a torem z tłumikiem.
- Tłumiki przyszynowe można łączyć z matami antywibracyjnymi i niskimi ekranami akustycznymi, aby jednocześnie ograniczyć hałas i drgania konstrukcyjne torowiska.
- W PFU i SIWZ warto opisywać tłumiki poprzez efekt w dB, zakres częstotliwości oraz badania potwierdzone certyfikatami RailFix.
Jak działa tłumik przyszynowy kolejowy i gdzie powstaje hałas toczenia?
Tłumik przyszynowy kolejowy działa na szyjce szyny, czyli tam, gdzie szyna drży najbardziej podczas przejazdu pociągu lub tramwaju. To drżenie zamienia się w hałas toczenia, który słyszą mieszkańcy. Tłumik przy szyjce szyny skraca czas drgań i przez to zmniejsza hałas u źródła, zanim fala dźwiękowa dotrze do otoczenia.
Hałas toczenia zaczyna się w miejscu, gdzie koło dotyka szyny. Nierówności główki i ruch pojazdu pobudzają szyjkę szyny do drżenia. Można to porównać do linijki wprawionej w wibracje na krawędzi stołu. Im dłużej drga, tym dłużej słychać dźwięk. Gdy szyjka drga krócej, otoczenie jest po prostu cichsze.
Szyna składa się z główki, szyjki i stopki. Najsilniej pracuje pionowa część, czyli szyjka. To ona przenosi większość drgań. Dlatego tłumik montuje się właśnie w tym miejscu. Element otacza szyjkę z obu stron lub dociska się do niej i odbiera część energii drgań. Działa jak miękka warstwa, która zmniejsza amplitudę drżenia.
Takie rozwiązania wpisują się w misja zielonych torowisk, w której chodzi o poprawę akustyki w mieście bez stawiania kolejnych konstrukcji przy budynkach. Tłumik przy szyjce szyny nie zasłania widoku, nie wpływa na krajobraz i nie wymaga dużych fundamentów. To lokalna poprawa akustyki, a nie przebudowa ulicy.
Jakie są rodzaje tłumików przyszynowych i czym różnią się tłumiki statyczne od dynamicznych?
Tłumiki statyczne i dynamiczne różnią się sposobem pracy z drganiami, choć oba montuje się na szyjce szyny. Tłumiki statyczne działają jak elastyczna otulina, a tłumiki dynamiczne wykorzystują dodatkową masę, która pomaga tłumić wybrane częstotliwości hałasu.
Tłumik statyczny obejmuje szyjkę miękką warstwą materiału. Wypełnia puste przestrzenie i ogranicza drgania w sposób pasywny. To najprostszy wariant, który sprawdza się tam, gdzie wymagana redukcja hałasu jest umiarkowana, a budżet jest ograniczony. Daje stabilny efekt i łatwo go zamontować.
Tłumik dynamiczny ma w środku dodatkową masę, która drży w innym rytmie niż szyna. W ten sposób „wyciąga” energię drgań z szyny i redukuje hałas w kluczowych pasmach. Ten wariant jest częściej stosowany na odcinkach o wysokiej uciążliwości akustycznej, np. przy zabudowie mieszkaniowej lub w tunelach.
Dla profili tramwajowych stosuje się tłumiki szynowe NT1, a dla kolei i metra – tłumiki szynowe S49. W praktyce tłumiki są elementem większego zestawu środków ochrony akustycznej. Można je łączyć z zielonym torowiskiem, niskimi barierami oraz matami w torze, co opisują szerzej rozwiazania dla transportu szynowego.
Jak dobrać typ tłumika przyszynowego do szyny NT1 i S49 w praktycznej modernizacji?
Dobór tłumika zależy od typu szyny i warunków otoczenia. Na profilach NT1 najlepiej sprawdzają się tłumiki dynamiczne, a na szynach S49 często stosuje się układy mieszane z warstwami elastycznymi w torze.
Na torach tramwajowych NT1 największym problemem jest hałas toczenia blisko budynków. Tłumik dynamiczny skuteczniej ogranicza częstotliwości, które docierają do mieszkań. W zabudowie miejskiej to zwykle najlepszy wybór.
Na torach S49, które pracują w metrze i na liniach kolejowych, ważne są także drgania konstrukcyjne. Tam projektant często łączy tłumik statyczny lub dynamiczny z dodatkową warstwą w torze. Takie podejście pozwala zmniejszyć zarówno hałas, jak i drgania.
Modernizacja przebiega zwykle etapami. Najpierw zabezpiecza się odcinki krytyczne, np. tunele, estakady i fragmenty przy zabudowie. Dzięki temu inwestor może stopniowo ograniczać hałas toczenia, zamiast przebudowywać całą linię jednocześnie. To prosty sposób na spokojną poprawę akustyki.
Jaką redukcję hałasu kolejowego dają tłumiki przyszynowe według badań i testów NT1?
W testach z szyną NT1 wykonano serię pomiarów hałasu i porównano tor bez tłumika oraz tor z tłumikiem. Wynik to spadek hałasu z około 84,7 dB do około 68,8 dB, czyli redukcja o 15,9 dB.
Pomiar polegał na pobudzeniu szyny w ten sam sposób w obu wariantach. Mikrofony ustawiono w identycznych punktach. Badacze mierzyli krótkoterminowy poziom dźwięku i obserwowali widma częstotliwości. Dzięki temu wyniki są porównywalne i niezależne od subiektywnej oceny.
Zmiana o 15,9 dB to duża różnica. Odpowiada temu, co mieszkańcy opisują jako „wyraźnie spokojniejsze przejazdy”. W wielu projektach to wystarcza, by obniżyć liczbę skarg. Redukcja w tym zakresie jest dobrze zauważalna przy otwartym oknie.
Tłumiki przyszynowe należą do grupy rozwiązań określanych jako absorbery hałasu szynowego. W tej samej grupie znajdują się także wkładki między główkami szyn i elementy pochłaniające w rowku szyny. Połączenie kilku metod daje jeszcze większą stabilność efektu.
Kiedy lepiej zastosować tłumiki przyszynowe, a kiedy maty antywibracyjne kolejowe lub niskie ekrany akustyczne?
Każde z tych rozwiązań działa w innym miejscu toru. Tłumik przyszynowy redukuje hałas toczenia, mata antywibracyjna zmniejsza drgania, a niska bariera akustyczna osłania tor od strony zabudowy.
Tłumik przy szyjce szyny ma największy wpływ na hałas przejazdu. To pierwsze miejsce, w którym warto szukać redukcji. Gdy problemem są drgania konstrukcji budynków, kluczowa staje się warstwa sprężysta. Przykłady takich rozwiązań opisano jako maty antywibracyjne kolejowe, które działają jak amortyzator pod torem.
W przestrzeni miejskiej dochodzi jeszcze kwestia wyglądu i kolizji z infrastrukturą. Tam, gdzie nie ma miejsca na wysoki mur, stosuje się niski wariant bariery. Takie elementy opisuje się często jako niskie ekrany akustyczne, bo stoją blisko toru i mają niewielką wysokość.
Poniższa tabela pokazuje, jak te trzy środki uzupełniają się w systemowym podejściu do ochrony przed hałasem i drganiami.
| cecha | tłumik przyszynowy | maty antywibracyjne kolejowe | niska bariera akustyczna NPC |
|---|---|---|---|
| główne zadanie | zmniejszenie hałasu toczenia | redukcja drgań konstrukcyjnych | osłona fali dźwiękowej przy torze |
| miejsce działania | szyjka szyny | pod torem | w pasie torowiska |
| wpływ na widok | brak | brak | niski element przy torze |
| ingerencja w tor | niewielka | średnia | niewielka |
| najlepsze zastosowanie | zabudowa miejska i tunele | mosty, tunele, odcinki wrażliwe | miejsca bez przestrzeni na wysoki ekran |
Najsilniejszy efekt pojawia się wtedy, gdy te trzy rozwiązania działają razem na jednym odcinku.
Jak uwzględnić tłumiki przyszynowe w procesie modernizacji linii kolejowej i dokumentacji PFU/SIWZ?
W dokumentacji PFU i SIWZ najważniejszy jest opis efektu, a nie nazwa produktu. Tłumik powinien mieć wymagany poziom redukcji hałasu w dB i zakres częstotliwości, w którym działa.
Dobry opis zawiera informacje o profilu szyny, np. NT1 lub S49, oraz o miejscu montażu, czyli szyjce szyny. Można też opisać minimalny efekt akustyczny, aby wykonawca musiał przedstawić raporty z badań. Dzięki temu zamawiający porównuje oferty na podstawie wyników, a nie samych deklaracji.
W dokumentacji przydają się wyniki badań i parametry materiałów. W przypadku systemów z rodziny RailFix takie dokumenty są zebrane w jednym miejscu jako certyfikaty RailFix, które opisują właściwości materiałowe i środowiskowe. To ułatwia kompletowanie załączników.
Warto także dodać sposób weryfikacji efektu. Może to być pomiar po wykonaniu prac lub obliczenia w programie akustycznym. Dzięki temu zapisowi odbiór robót przebiega spokojniej, bo strony wiedzą, jak mierzyć efekt hałasu.
Jakie są realne scenariusze zastosowań tłumików przyszynowych na liniach kolejowych i w metrze?
Tłumiki przyszynowe najlepiej działają na odcinkach o dużej sztywności toru. Największe efekty pojawiają się w tunelach, na estakadach i w zwartej zabudowie miejskiej.
W tunelu przekrój jest ograniczony i nie ma miejsca na wysoki ekran. Tłumik przy szyjce szyny nie zabiera przestrzeni. Można go połączyć z okładzinami ścian i matami pod torem. Dzięki temu zmniejsza się hałas w tunelu kolejowym i poprawia komfort podróżnych.
Na estakadach ważny jest także krajobraz. Mieszkańcy nie chcą, by tor zasłaniał widok wysoką konstrukcją. W takich miejscach sprawdza się połączenie tłumików z niską barierą akustyczną. W wielu projektach pojawia się pytanie Czy niska bariera akustyczna może zastąpić ekran? i odpowiedź często brzmi: tak, jeśli pracuje razem z tłumikami.
W zwartej zabudowie miejskiej dobrze działa zestaw, który łączy tłumiki przyszynowe, zieleń i niski filtr akustyczny przy torze. Przykłady takich projektów można znaleźć w opisach realizacje Zielone Torowiska Kirma, gdzie pokazano różne kombinacje rozwiązań stosowanych w praktyce.
Niektóre przypadki wymagają indywidualnego podejścia. Dotyczy to krótkich łuków, mostów, płyt torowych i miejsc problemowych. W takich sytuacjach przydaje się konsultacja techniczna ze specjalistą od zielonych torowisk, która pozwala dobrać zestaw tłumików, mat i barier do konkretnego odcinka.
