Hochgeschwindigkeitszüge: Poröser Puffer reduziert Tunnelknall

Um komfortablere Fahrten mit Hochgeschwindigkeitszügen zu ermöglichen und die Umwelt akustisch zu entlasten, haben chinesische Forscher eine Möglichkeit gefunden, die niederfrequenten Schockwellen zu reduzieren, die entstehen, wenn etwa ein Magnetschwebezug mit einer Geschwindigkeit von 600 km/h aus einem Tunnel herausfährt. Das berichtet der „Guardian“ am Donnerstag. Demnach soll ein poröser, etwa 100 m langer Puffer am Tunneleingang den Tunnelknall deutlich vermindern können.

Fährt ein Hochgeschwindigkeitszug in einen engen Raum, wie etwa einen Tunnel, dann wird die Luft von ihm wie in einem Kolben komprimiert. Die vor dem Zug hergeschobene Luft entfaltet sich am Tunnleausgang und es kommt zum Tunnelknall, der sich wie ein kleiner Donnerschlag anhört. Dabei gilt: Je höher die Geschwindigkeit der Bahn, desto eher kommt es zu einer Schockwelle.

Bei besonders hohen Geschwindigkeiten von 600 km/h reichen bereits kurze Tunnel von etwa 2 km Länge aus, um einen Tunnelknall zu provozieren. Durchschnittliche Hochgeschwindigkeitszüge mit einer Geschwindigkeit von etwa 350 km/h benötigen bereits einen längeren Tunnel, um beim Tunnelaustritt einen Knall zu erzeugen.

Die chinesischen Ingenieure begegnen diesem Problem, indem sie einen leichtgewichtigen, porösen Puffer am Tunneleingang anbringen und eine Schicht des Materials zusätzlich an den Tunnelwänden des ersten Abschnittes auf 100 m Länge auftragen. Die vor dem Zug hergeschobene Luft kann so entweichen, noch bevor der Zug den Tunnelausgang erreicht. Das Prinzip gleicht dabei dem von Schalldämpfern bei Schusswaffen. Dabei wird der Mündungsknall durch den Einsatz getrennter Kammern reduziert, die die Gase der Treibladung des Projektils abbremsen.

Deutliche Minderung des Tunnelknalls

Die Wissenschaftler stellten fest, dass der Tunnelpuffer eine große Wirkung entfalten kann. Um bis zu 96 Prozent können die Druckschwankungen reduziert werden, sodass Tunnelaustritte leiser ausfallen und zu weniger akustischer Belastung der Umwelt führen. Die Kosten sollen gering sein, das Anbringen und Auftragen des porösen Materials sei nur mit wenig zusätzlicher Arbeit verbunden.

Diese Technik soll auf den Prototypen der chinesischen Magnetschwebebahn der China Railway Rolling Stock Corporation angewendet werden. Die Bahn könne im Dauerbetrieb 600 km/h schnell fahren und damit auf Kurz- und Langstrecken mit Inlandsflügen konkurrieren und zu einer ökologischen Entlastung beitragen. Auf einer Beispielstrecke zwischen Peking und Shanghai könnten die CO₂-Emissionen so um das Siebenfache geringer ausfallen. Der Zug könnte die Strecke in 2,5 Stunden überwinden, genauso lange wie die Flugzeit dauert.

Noch gibt es jedoch keine solche Strecke. Eine offizielle Genehmigung der Zentralregierung in Peking für den Bau steht noch aus. Die Provinzregierungen drängen aber auf die Errichtung einer solchen Pilotstrecke.

Die Technik zur Reduzierung des Tunnelknalls könnte allerdings auch auf „langsamere“ Bahnen angewendet werden, die um die 350 km/h fahren können. Es ist denkbar, dass die Technik auch in anderen Ländern mit Hochgeschwindigkeitszügen eingeführt wird. Darunter fällt beispielsweise Japan. Auf der Strecke zwischen Tokio und Osaka soll eine Magnetschwebebahn mit Tempo 505 km/h fahren und damit eine derzeit 2,5 Stunden lange Fahrt auf 67 Minuten im Inlandsverkehr reduzieren. Die Strecke soll jedoch erst ab 2027 gebaut werden.

(olb)