DTC Noise Abatement Ride Quality Study

119 Pages·2012·2.73 MB·English

Detroit Transportation Corporation 
Noise Abatement 
And 
Ride Quality Study 

Project No: MI‐80‐0004 
DTC:   Project Manager 
Cornelius Henry 
Transit Specialist
     June  2012
Acknowledgment(s) 

DTC Staff:  Barbara Hansen, General Manager 
   Ernest  Latham, Maintenance Mgr. 
   Mark  Simmons, Maintenance Tech. 
   Richard  Luckey, Maintenance Tech. 
   Roderick  Mc Cartha, Maintenance Tech. 
   Zola  Hayes, Maintenance Tech. 
   Robert  Cantalini, Safety Manager 
   James  Colunga, Engineer 
   Jordan  Medeiros, Engineer 

   Ophelia  Robinson, Exec. Administrative Asst. 

PB Staff:  Gordon Martyn 

Loram Staff:  Lindsey Langton 
   John  Petucilli 

Detroit Transportation Corporation:  Noise Abatement and Ride Quality Study        2
Detroit Transportation Corporation 

Table of Content  Page # 
Executive Summary  1 ‐ 35 
Study Methodology   36 
Car Noise Assessment  36 – 37 
Rail Grinding Project (Loram)  37 – 46 
Factors Affecting Ride Quality  46 – 47 
Surface Condition  47‐48 
Corrugation Measurement  48 – 57 
Prediction Model 
58 – 65 
(Linear Regression Model) 
Noise and Vibration Testing Report  68 
Preventive Rail grinding and Noise Abatement Plan  70 
Recommendation and Conclusion  72 
DTC Rail Grinding Program  74 ‐ 113 
Appendices   
A.  Rail Measurement Post CAT System Wide   
B.  Simple Linear Regression Noise Prediction Model   
C.  Defiance DPM Noise and Vibration Measurement Report 
Detroit Transportation Corporation:  Noise Abatement and Ride Quality Study        3
1.0  Executive Summary 

2.0  Study Methodology 

  2.1  Study Objective 

  2.2  General Study Approach 

  2.3  Instrumentation Understanding and Overview 

3.0  In Car Noise Abatement 

  3.1  Measurement Location 

  3.2  Measurement Instrumentation 

  3.3  Measurement Process 

  3.4  Data Collection and Results 

  3.5  Noise Measurement Results 

  3.6  Results and Comparison to Standards 

  3.7   Conclusions and Recommendations 

4.0  Rail Grinding Project 

  4.1  General System Descriptions 

  4.2  Rail / Wheel Condition 

  4.3  DTC 2005 Rail Grind 

  4.4  Pre‐Grind Condition 

  4.5  DTC Project Objective 

  4.6  Rail Grinding Process 

  4.7  Corrugation Measurement 

  4.8  Post Grind Rail Profile 

  4.9  Conclusion and Recommendations 

Detroit Transportation Corporation:  Noise Abatement and Ride Quality Study        4
5.0  Factors Affecting Ride Quality 

  5.1  Construction of Variables Affecting Ride Quality 

  5.2  General Assessment and Scoring of Variables 

  5.3  Conclusion and Recommendations 

6.0  Surface Condition 

  6.1  Measurement and Instrumentation 

  6.2  Measurement Process 

  6.3  Measurement Locations 

  6.4  Conclusion and Recommendations 

7.0  Corrugation Measurement 

  7.1  General Description of Approach using Corrugation Analysis Trolley (CAT) 

  7.2  Measurement Instrumentation 

  7.3  Measurement Process 

  7.4  Data Collection and Results 

  7.5  CAT Measurement Results 

  7.6  Result and Comparison to Standards 

8.0  Corrugation and Noise Reduction Model – Simple Linear Regression 

  8.1  General Description of Model 

  8.2  Objective of Statistical Model 

  8.3  Data Collection and Results, Descriptive Statistical Testing and Parameters 

  8.4  Conclusion and Recommendations 

9.0  Noise and Vibration Testing 

  9.1  General Study Objective 

  9.2  Instrumentation and Test Procedures 

  9.3  Statistical Results 
Detroit Transportation Corporation:  Noise Abatement and Ride Quality Study        5
9.4  Results Plots 

  9.5  Equipment List 

10.0  DTC Rail Graining Program 

  General Program Description 
  Truck Alignment Types 
  Noise Measurement and Instrumentation 
  Data Collection 
  Rail Inspection and Corrective Measures 
Rail Corrugation Inspection and Correction 
Visual Inspection 
Rail Corrugation Measurement 
Surface Measurement 
Recommended Rail Grinding Maintenance Plan 
Required Resources 
Recommended Schedule:  DTC Grinding 
Recommended Schedule:  Major Grinding 
Conclusion and Recommendations 

Detroit Transportation Corporation:  Noise Abatement and Ride Quality Study        6
Appendices 

A.  Rail Measurement Post CAT System Wide 

B.  DTC Statistical Analysis and Noise Corrugation Prediction Model 

C.  Defiance DPM Noise and Vibration Measurement Report 
Detroit Transportation Corporation:  Noise Abatement and Ride Quality Study        7
References 

1) UTDC TECHNICAL REPORT DPM RAIL GRINDING MAINTENANCE MANUAL REVISED NOVEMBER 15, 
1989 

2) LORAM DPM POST RAIL GRINDING REPORT DECEMBER 2010 

3) INTERNATIONAL STANDARDS‐ISO3095 REPORT; RAILWAY APPLICATIONS‐ACOUSTICS‐
MEASUREMENT OF NOISE EMITTED BY RAILWAY BOUND VEHICLES 

4) INNOTRACK GUIDELINE D4.5.5‐GUIDELINES FOR MANAGEMENT OF RAIL GRINDING‐2006 

5) RAIL MEASUREMENT PRODUCTS FOR RAIL CORRUGATION‐LONGTITUDINAL PROFILES‐2007 

6) RAIL CORRUGATION: CHARACTERISTICS, CAUSES AND TREATMENTS, SI.GRASSIE PHD. MAY 2009 

7) BEST PRACTICES‐AREMA COMMITTEE #4, SUB COMMITTEE #9‐2000 

8) DTC MAINTENANCE DEPARTMENT – RAIL GRINDING PROGRAM, PAST PRACTICES AND EXPERIENCES 

9) ATS CONSULTING 2010 

10) SL GRASSIE AND J. KALOUSEK “RAIL CORRUGATION: CHARACTERISTICS, CAUSES, AND TREATMENTS” 
JOURNAL OF RAIL AND RAPID TRANSIT, PROC OF I MECH ENG, 1993 201F, 57‐68 

11) SL GRASSIE, “RAIL CORRUGATION: CHARACTERISTICS, CAUSES, AND TREATMENTS”, JOURNAL OF 
RAIL AND RAPID TRANSIT PROC OF I MECH E.2009 223F, 581 – 596 

12) SOCIETY OF ACOUSTICAL ENGINEERING (1998) FUNDAMENTALS OF NOISE AND VIBRATION:  
FRANK FAHY AND JOHN WALKER 

13) TRANSIT NOISE AND VIBRATION IMPACT ASSESSMENT MAY 2006:  
       FEDERAL TRANSIT ADMINISTRATION
Detroit Transportation Corporation:  Noise Abatement and Ride Quality Study        8
Definitions 

A‐Weighting:  A standard filter used to alter the sensitivity of a sound level 
meter with respect to frequency so that the instrument is less 
sensitive at low and high frequencies where the human ear is 
less sensitive.  Also is expressed as dBA. 

Accelerometer:  A transducer that converts vibration motion to an electrical 
signal proportional to the acceleration of that motion. 

Ambient:  The pre‐project background noise or vibration level. 

Amplitude:  Difference between the extremes of an oscillating signal. 

Alignment:  The horizontal location of a railroad or transit system as 
described by curved and tangent track. 

Automated Guideway Transit (AGT):  Guided steel wheel or rubber tired transit passenger vehicle 
operating singly or in multi‐car trains with a fully automated 
system on fixed guideways along an exclusive right‐of‐way. 

Consist:  The total number and type of cars, locomotives, or transit 
vehicles in a train‐set. 

Corrugated Rail:  A rough condition of alternating ridges and grooves which 
develop on the rail head in service. 

Decibel:  The standard unit of measurement for sound pressure levels 
and vibration level.  Technically a decibel is the unit of level 
which denotes the ratio between two quantities that are 
proportional to power; the number of decibels is 10 times the 
logarithm of this ratio.  Also written as dB. 

Equivalent Level:  The level of steady sound which, in a stated time period and a 
stated location, has the same sound energy as the time varying 
sound.  Also written as Leq. 

Flange:  The vertical projection along the inner rim of a wheel that 
serves, together with the corresponding projection of the 
mating wheel of a wheel set to keep the wheel set on the track. 

Frequency:  The number of times that a periodically occurring quality 
repeats itself in a specified period.  With reference to noise a 
vibration signals, the number of cycles per second. 

Frequency Spectrum:  Distribution of frequency components of a noise or vibration 
signal. 

Detroit Transportation Corporation:  Noise Abatement and Ride Quality Study        9
Radius of Curvature:  A measure of severity of a curve in a track structure based on 
the length of the radius of a circle that would be formed if the 
curves were continued. 

Root Mean Square (RMS):  The square root of a mean‐square value of an oscillating 
waveform is obtained by squaring the value of amplitude and 
each instant of time and then averaging the values. 

Sound Exposure Level:  The level of sound accumulated over a given time interval or 
event.  Technically, the sound exposure level is the level of the 
time integrated mean square a weighted sound for a stated 
time interval or event with a reference time of one (1) second. 

Detroit Transportation Corporation:  Noise Abatement and Ride Quality Study        10