Sygnatura widmowa defektów — spektrogram jako odcisk palca¶

Zarządca zdegradowanej infrastruktury najczęściej tłumaczy emisje „standardową eksploatacją" lub „niedoskonałościami taboru". Analiza częstotliwościowa w pasmach ⅓ oktawy lub wysokorozdzielcza FFT pozwala jednoznacznie przypisać hałas do konkretnych zaniedbań utrzymaniowych. PN-EN ISO 3095 wymaga badania rozkładu widmowego; jednoczynnikowe wskaźniki szerokopasmowe A-ważone (jak $L_{Aeq}$) maskują fizyczną naturę i dokuczliwość tonalną.

Analiza ⅓ oktawy: logarytmiczny podział słyszalnego widma, odwzorowuje percepcję psychoakustyczną. Centralna częstotliwość × 0,89/1,12 = granice pasma ⅓.

Katalog defektów i ich sygnatur¶

Zużycie faliste główki szyny (corrugation)¶

Fizyka: plastyczne odkształcenia powierzchni szyny w postaci fal o długości λ = 30–80 mm („tarka"). Koło doświadcza cyklicznych przyspieszeń pionowych → rezonans przekroju szyny/koła.
Sygnatura: ekstremalna dominacja 250–1000 Hz, pik 500–800 Hz (częstotliwość zależna od prędkości).
Spektrogram: ciągłe jasne poziome pasma o stałej częstotliwości. Przy hamowaniu pasma „schodzą" w dół osi Y (efekt Dopplera + spadek prędkości wzbudzenia).
Winny: zarządca infrastruktury (torowisko).

Płaskie miejsca na obręczach kół (wheel flats)¶

Fizyka: awaryjne zablokowanie koła → poślizg topi stal → płaskie ścięcie długości kilku cm. Każdy obrót = uderzenie płaszczyzny w szynę.
Sygnatura: szerokopasmowe impulsy 63 Hz – 4000 Hz, brak pasma rezonansowego.
Spektrogram: pionowe „szpilki" amplitudy z matematyczną cyklicznością. Czas między uderzeniami = obwód koła / prędkość liniowa. Przy Ø 700 mm (obwód ~2,2 m) i 30 km/h — uderzenie co ~0,26 s. Potężne wzbudzenie parasejsmiczne gruntu.
Winny: eksploatator taboru (brak tokarni podtorowej).

Pisk na łukach (curve squeal)¶

Fizyka: mechanizm stick-slip. Boczne pełzanie zestawów kołowych na ciasnych łukach (R < 50 m), naprężenia zrywane przy przekroczeniu tarcia statycznego.
Sygnatura: najnowsze badania — dominacja 6,3–15,8 kHz (starsze analizy wskazywały 400–2000 Hz, błędne).
Spektrogram: wąskopasmowe ostre tonalne linie poziome w górnych partiach (sustained tonal squeal). $L_{Amax}$ może przewyższać normalny hałas toczenia o 10–15 dB.
Winny: zarządca (brak smarownic torowych) / eksploatator (geometria obręczy).

Degradacja styków szynowych (hałas styków)¶

Fizyka: przerwy dylatacyjne, wyrwy, wykruszenia przy spawach termitowych lub stykach łubkowych. Koło wpada w szczelinę, uderza w krawędź natarcia.
Sygnatura: nagły wzrost 31,5–125 Hz + rezonans układu podkład-tłuczeń.
Spektrogram: pojedyncze szersze pionowe ślady (szersze niż wheel flats) w stałych interwałach — długość przęsła szynowego (np. co 15 lub 18 m). Przedłużone niskoczęstotliwościowe „wybrzmienie" obrazuje tłumienie podtorza.
Winny: zarządca infrastruktury.

Hałas strukturalny / wibracje gruntu (ground-borne noise)¶

Fizyka: drgania skrętne i pionowe szyny → niesprężyste zapadnięte podtorze → zlewiska wód gruntowych i struktury piaskowe → fundamenty kamienic XIX-wiecznych. Ściany re-emitują dźwięk wewnątrz pomieszczeń.
Sygnatura: 16–80 Hz (infradźwięki + dolny skraj widma). W mieszkaniu odczuwalne jako drżenie podłóg, wibrowanie szyb, głębokie dudnienie (rumble).
Spektrogram: na zewnątrz — ucięte wysokie częstotliwości (rozproszone na fasadach), potężna „chmura" energii widmowej na samym dnie osi Y.
Winny: zarządca (zapadnięte podtorze, brak mat USM).

Konsekwencja taktyczna¶

Żądania w pismach do organów nadzoru muszą być precyzyjne technicznie, nie rozmyte. Zamiast „prosimy o remont torowiska":

Żądamy natychmiastowego wycofania z eksploatacji składu o numerze bocznym X i skierowania na tokarnię podtorową ze względu na występowanie rozległych płaskich miejsc na obręczach, generujących immisje uderzeniowe rzędu 100 dB $L_{Amax}$, co stanowi rażące naruszenie standardów utrzymania wózków tocznych.

Albo przy corrugation z zapisem spektrogramu:

Spektrogram z kalibrowanego mikrofonu wykazuje ciągłą dominantę 630 Hz o charakterze tonalnym — sygnatura zużycia falistego wg PN-EN ISO 3095. Wnosimy o niezwłoczne wezwanie zespołu szlifierki torowej.