Tunnelknall

Der Tunnelknall (engl. tunnel boom) ist ein aerodynamisches Phänomen, das beim Hochgeschwindigkeitsverkehr beim Durchfahren von Eisenbahntunneln auftritt.

Portalhauben gegen den Tunnelknall am Albabstiegstunnel

Entstehung und Einflüsse

Bei hohen Geschwindigkeiten treiben Züge Druckwellen mit Schallgeschwindigkeit vor sich her, die sich im Verlauf des Tunnels immer weiter aufsteilen: im hinteren Teil der Welle entsteht ein höherer Druck und damit eine etwas höhere Temperatur und eine etwas größere Geschwindigkeit als im vorderen Teil. Der Druckgradient wird dadurch immer größer und steiler. Mit dem Übergang vom beschränkten Querschnitt des Tunnels in den unbeschränkten Querschnitt im Freien entladen sich die Druckwellen schlagartig durch einen Knall.^[1]

Die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten des Tunnelknalls wird durch Zuggeschwindigkeiten über 250 km/h, ungünstige Zuggestaltung, Tunnelquerschnitte unter 60 m², Tunnellängen über 5.000 m, geringe Reibungsfläche an der Innenschale und die Verwendung der Festen Fahrbahn erhöht.^[1]

Um einen Tunnelknall zu vermeiden, wurden verschiedene Gegenmaßnahmen entwickelt: Öffnungen am Tunnelportal für den Druckausgleich, Einhausungen am Portal (Haubenbauwerke), trompetenförmige Querschnittsaufweitungen, eine Erhöhung der Schallschluckfähigkeit durch strukturierte Oberflächen, aerodynamisch optimierte Bugformen von Zügen sowie verringerte Einfahrgeschwindigkeiten.^[1] Beschleunigt ein Zug nach Einfahrt in den Tunnel, tritt in der Regel kein Tunnelknall auf.

Geschichte

Der Tunnelknall wurde erstmals 1975 in Japan beobachtet. Auf den dortigen Shinkansen-Hochgeschwindigkeitsstrecken sind kleine Querschnitte üblich. Als Gegenmaßnahme wurden Portalhauben entwickelt. In Deutschland trat das Phänomen erstmals 2005 bei ICE-Testfahrten durch die Tunnel Irlahüll und Euerwang auf.^[1]

Im Rahmen einer erwogenen Geschwindigkeitserhöhung auf den Schnellfahrstrecken Hannover–Würzburg und Mannheim–Stuttgart auf 300 km/h werden an manchen Tunneln wahrnehmbare Schallpegel erwartet.^[2]

Literatur

Tatsuo Maeda, Kanji Wako: Protecting the Trackside Environment. In: Japan Railway & Transport Review. Band 22, Dezember 1999, ZDB-ID 1192938-8, S. 48–57 (PDF).

Weblinks

Um eine Nasenlänge: Test für den schnellsten Zug der Welt. heise online, 19. April 2006, archiviert vom Original am 26. Juli 2010; abgerufen am 23. Juli 2010.
Sonic Boom. Der Knalleffekt, auf karlsruhe-basel.de, abgerufen am 21. August 2022.
Bahnprojekt Karlsruhe-Basel: Spezielle Portale gegen "Sonic-Boom"-Effekt, auf YouTube, 12. Oktober 2012, abgerufen am 21. August 2022.
Stuttgart 21 PFA 1.2 - 3D Planung (BIM Projekt) Sonic Boom Bauwerk, auf bung-gruppe.de, abgerufen am 21. August 2022.

Einzelnachweise

↑ ^a ^b ^c ^d G. Brux: Tunnelknall: Entstehung und Gegenmaßnahmen. In: Bautechnik, Heft 10/2011, S. 731 f. doi: 10.1002/bate.201101504.
↑ Hannes Lorenz Naumann, Peter Reinhart, Michael Schedel: (Bis zu) 300 km/h auf „alten“ Schnellfahrstrecken. In: Der Eisenbahningenieur. Band 75, Nr. 5, Mai 2024, ISSN 0013-2810, S. 23–28 (PDF).

[bautechnik-88-731-1] G. Brux: Tunnelknall: Entstehung und Gegenmaßnahmen. In: Bautechnik, Heft 10/2011, S. 731 f. doi: 10.1002/bate.201101504.

[ei-2024-05-23-2] Hannes Lorenz Naumann, Peter Reinhart, Michael Schedel: (Bis zu) 300 km/h auf „alten“ Schnellfahrstrecken. In: Der Eisenbahningenieur. Band 75, Nr. 5, Mai 2024, ISSN 0013-2810, S. 23–28 (PDF).

[1]

[2]