FB Bauingenieurwesen Schwerpunkt Verkehrswesen Prof. Dr.-Ing. Klaus Habermehl Prof. Dr.-Ing. Roland Weber. Inhalt

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1 1 Inhalt 5 Entwurfselemente im Lageplan 5.1 Gerade, Kreisbogen, RelaIonstrassierung 5.2 Übergangsbogen, Wendelinie 5.3 StaIonierung / Zeichnerische Darstellung 5.4 Besonderheiten des Schienenverkehrs I Quelle: FGSV, ESLa

2 2 Inhalt 5 Entwurfselemente im Lageplan 5.1 Gerade, Kreisbogen, RelaIonstrassierung 5.2 Übergangsbogen, Wendelinie 5.3 StaIonierung / Zeichnerische Darstellung 5.4 Besonderheiten des Schienenverkehrs Quelle: FGSV, ESLa

3 3 5.1 Gerade, Kreisbogen Gerade Kreisbogen

4 4 Gerade Vorteile: kürzeste Verbindung zwischen zwei zu verbindenden Punkten (Bau-, Betriebskosten, Straßennutzerkosten, Umweltkosten) Gewährleistung ausreichender Sichtweiten (Halte-, Überhol-, OrienIerungssichtweite, Sicht auf Knotenpunkte) Gute Einpassung in ebene LandschaYsräume, weite Täler (Bahnlinien, Kanäle)

5 5 Gerade Nachteile: Monotonie (Fahrunfälle) Einschätzung der eigenen Geschwindigkeiten schwierig (Fahrunfälle) Einschätzung der En\ernung entgegenkommender Fahrzeuge schwierig (Überholunfälle) Blendung (Scheinwerfer, Ief stehende Sonne) opische Disharmonie in bewegtem Umfeld

6 6

7 7

8 8 A40, Wabenscheid Quelle:

9 9 A1, Raststäbe Ehrenberg West Quelle: hbp://

10 10 A2, Kamener Kreuz (Gelber Engel) Quelle: hbp://

11 11 A2, Oelde (Würfel) Quelle: hbp://

12 12 Duisburg Kaiserberg (temporär im Jahr 2008) Quelle: hbp://

13 A40 (Parktankstelle: InformaIonspunkt und Übergang zum Radverkehr) 13 Quelle: hbp://

14 14 A40 (Markierung der Pflanzung von Mammutbäumen) Quelle: hbp://

15 15 Wirkung von Rübelstreifen Unfälle infolge Abkommen von der Fahrbahn nach rechts : minus 43 Prozent aller Unfälle, minus 15% aller Unfälle mit Getöteten und Schwerverletzten Unfällen infolge von Anderen Fehlern : minus 34 Prozent aller Unfälle.

16 16 Gerade Forderung: maximale Länge: 1.500m

17 17 Kreisbogen Vorteile: opisch harmonische Anpassung an bewegtes Gelände möglich Nachteil großer Radien: Einschätzung der En\ernung entgegenkommender Fahrzeuge schwierig (Überholunfälle) Nachteil kleiner Radien: Lenkmanöver schwierig Geschwindigkeitsanpassung schwierig (insbesondere bei Überlagerung mit einer Wanne im Höhenplan)

18 18

19 19 Splügenpass Quelle: Römert

20 20 Kreisbogen Forderung: jedes einzelne Element muss wahrnehmbar und befahrbar sein Fahrdauer innerhalb des Kreisbogens mind. 2sec

21 21 Kreisbogen Forderung: angrenzende Radien sollten eine gegenläufige Krümmung aufweisen angrenzende Radien sollen in einem ausgewogenen Verhältnis zueinander stehen

22 22 Kreisbogen Forderung: sind in Ausnahmefällen Radien gleichsinnig gekrümmt, muss die Länge der Zwischengeraden L G mindestens 600m, bei sehr geringer verkehrlicher Bedeutung mindestens 400m betragen

23 23 RelaIonstrassierung Quelle: Lippold

24 24 RelaIonstrassierung Geschwindigkeit [km/h] 120,00 100,00 80,00 60, StaIonierung [m] 0,300 0,200 0,100 0,000-0,100-0,200-0,300 Kurvigkeit 1/R [1/m] Quelle: Lippold

25 25 RelaIonstrassierung Quelle: Lippold

26 26 StaIonierung RelaIonstrassierung 100, Geschwindigkeit [km/h] 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 R = 77 R = 85 R = 146 Quelle: Lippold R = 1400 R = 180 R = 110 R = 78 R = 95 R = 340 R = 63 R = 35 R = 75 R = 29 R = 55 R = 105 R = 75 R = 150 R = 160 R = 120 R = 120 R = 32 R = 30 0,040 0,030 0,020 0,010 0,000-0,010-0,020-0,030-0,040 Kurvigkeit 1/R [1/m]

27 27 RelaIonstrassierung Geschwindigkeit V85 = Geschwindigkeit, die von 85% frei fahrender Fahrer auf einer sauberen, nassen Fahrbahn nicht überschriben wird Quelle: Lippold

28 28 RelaIonstrassierung R 2 << R 1 è große Geschwindigkeitsdifferenzen Quelle: Lippold

29 29 RelaIonstrassierung R 2 << R 1 è hohe Unfallbelastung Quelle: Lippold

30 30 RelaIonstrassierung AbsImmung der Größe aufeinanderfolgender Radien immer erforderlich - hohe Verkehrsbedeutung: guter Bereich - geringe Verkehrsbedeutung: brauchbarer Bereich - Gilt auch bei Zwischengeraden mit L G 300m Quelle: RAL, FGSV

31 31 RelaIonstrassierung AbsImmung von Radiengröße und Länge der Graden - hohe Verkehrsbedeutung: guter Bereich - geringe Verkehrsbedeutung: brauchbarer Bereich Quelle: RAL, FGSV

32 32 Beispiel 1: RelaIonstrassierung Im Zuge einer Ortsumgehung ist die Linienführung im Lageplan zu besimmen. Der Radius R 1 am Anfang der R 3 R 2 R 1 Ortsumgehung beträgt 200m, der Radius R 3 am End 300m. BesImmen Sie den möglichen Radienbereich für eine dazwischenliegende Kurve. Die RadienrelaIon soll im guten Bereich liegen.

33 Beispiel 1: RelaIonstrassierung Im Zuge einer Ortsumgehung ist die Linienführung im Lageplan zu besimmen. Der Radius R 1 am Anfang der Ortsumgehung beträgt 200m, der Radius R 3 am End 300m. BesImmen Sie den möglichen Radienbereich für eine dazwischenliegende Kurve. Die RadienrelaIon soll im guten Bereich liegen. 140m R 1 300m 200m R 2 500m => 200m R 2 300m Quelle: RAL, FGSV

34 34 R 2 Beispiel 2: RelaIonstrassierung Im Zuge einer Ortsumgehung ist die Linienführung im Lageplan zu besimmen. Zur Anpassung der Trasse an bestehende Strukturen ist eine Zwischengerade L ZG mit einer Länge von 200m erforderlich. BesImmen Sie den möglichen R 1 Radienbereich für den Radius R 1 am Anfang der Ortsumgehung und den Radienbereich für den Radius R 2 am Ende. Die RelaIonen sollen im brauchbaren Bereich liegen.

35 35 Beispiel 2: RelaIonstrassierung L ZG = 200m, brauchbarer Bereich: => R 1/2 200m Quelle: RAL, FGSV

36 36 Beispiel 2: RelaIonstrassierung Da L ZG 300m: RadienrelaIon beachten => 200m R 1/2 400m Quelle: RAL, FGSV

37 37 R 2 Beispiel 3: RelaIonstrassierung Im Zuge einer Ortsumgehung ist die Linienführung im Lageplan zu besimmen. Der erste Radius R 1 am Anfang der Ortsumgehung beträgt 300m, dann folgt eine Zwischengerade L ZG mit einer Länge von 200m. BesImmen Sie den möglichen R 1 Radienbereich für den Radius R 2 am Ende der Ortsumgehung. Die RelaIon sollen im guten Bereich liegen.

38 38 Beispiel 3: RelaIonstrassierung Da L ZG < 300m: RadienrelaIon beachten => 200m R 2 500m 500 Quelle: RAL, FGSV

39 39 Beispiel 3: RelaIonstrassierung L ZG = 200m, guter Bereich: R 2 300m 300m R 2 500m Quelle: RAL, FGSV

40 40 R 3 Beispiel 4: RelaIonstrassierung Im Zuge einer Ortsumgehung ist die Linienführung im Lageplan zu besimmen. Zur Anpassung der Trasse an bestehende Strukturen ist eine Geraden mit einer Länge 350m erforderlich. BesImmen Sie den möglichen R 1 Radienbereich für den Radius R 1 am Anfang der Ortsumgehung und für den Radius R 2 am Ende. Die RelaIonen sollen im guten Bereich liegen.

41 41 Beispiel 4: RelaIonstrassierung LG = 350m, guter Bereich: => R 1/2 450m Quelle: RAL, FGSV

42 42 Beispiel 4: RelaIonstrassierung Da L ZG > 300m: RadienrelaIon nicht relevant Quelle: RAL, FGSV

43 43 Inhalt 5 Entwurfselemente im Lageplan 5.1 Gerade, Kreisbogen, RelaIonstrassierung 5.2 Übergangsbogen, Wendelinie 5.3 StaIonierung / Zeichnerische Darstellung 5.4 Besonderheiten des Schienenverkehrs Quelle: FGSV, ESLa

44 44 Übergangsbogen Übergangsbögen 1. dienen der koninuierliche Änderung der Krümmung 2. ermöglichen somit eine steige Änderung des Lenkwinkels 3. führen zu einer steigen Änderung der Zentrifugalbeschleunigung 4. unterstützen somit den Fahrer bei der Anpassung seiner Geschwindigkeit

45 45 Übergangsbogen Übergangsbögen 5. dienen dem allmählichen Auwau der im Kreisbogen erforderlichen Querneigung 6. bewirken eine opisch befriedigende Linienführung

46 46 Übergangsbogen Spezialform des idealen Übergangsbogens: Klothoide Klothoide ist eine Spirale, deren Wendetangente in kartesischen Koordinaten die x-achse und deren Wendepunkt der Koordinatenursprung ist

47 47 Klothoide Beschreibungsgröße: Klothoidenparameter A DefiniIon: A = (R*L Ü ) 1/2 => A 2 = R*L Ü Merkmal: L*R = konstant Krümmung K = dτ/dl = 1/R = L Ü /A 2 0 K τ

48 48 Klothoide Der Winkel τ zwischen der langen Haupbangente und der kurzen Tangente hat an jeder Stelle einen anderen Wert nimmt bei gleichem Parameter mit zunehmender Klothoidenlänge zu beträgt am Klothoidenende τ [rad] = 0,5 (L Ü /(2*R)) bzw. τ [gon] = 31,8310 (L Ü /(2*R)*200/π)

49 49 Klothoide Das Längenverhältnis der Tangenten der Klothoide beträgt ca. T k : T l = 1 : 2 T kurz T lang

50 50 Klothoide Klothoidenparameter muss im Bereich zwischen 1/3 R A R gewählt werden

51 51 Übergangsbogen Klothoidenparameter werden in Abhängigkeit von Zwangspunkten der Linienführung, fahrdynamischen und ästhetische Aspekten gewählt

52 52 Klothoide Klothoidenparameter A = R/3 => der Übergangsbogen tritt optisch geringfügig in Erscheinung (τ = 3,5 gon)

53 53 Klothoide Klothoidenparameter A = R => der Übergangsbogen tritt optisch deutlich in Erscheinung (τ = 31,8310 gon)

54 54 Übergangsbogen Übergangsbögen werden zwischen Geraden und Kreisbögen angeordnet

55 55 Übergangsbogen Übergangsbögen werden zwischen zwei Kreisbögen angeordnet => Wendelinie

56 56 Übergangsbogen Für Wendelinien können verschiedene oder idenische Klothoidenparameter gewählt werden => symmetrische oder unsymmetrische Wendelinie

57 57 Übergangsbogen Klothoidenparameter unsymmetrischer Wendelinie müssen in einem ausgewogenen Verhältnis stehen A gr 1,5 * A kl

58 58 Übergangsbogen Klothoidenparameter vor/hinter dem Kreisbogen müssen in einem ausgewogenen Verhältnis stehen A gr 1,5 * A kl

59 59 Übergangsbogen Klothoidenparameter sind so zu wählen, dass die Querneigungsänderung (=> Fahrbahnverwindung) im Bereich des Übergangbogens erfolgen kann. min A = R ( q q ) e a a max Δs d.h.: der Übergangsbogen hat keine konstante Querneigung

60 60 kurze Zwischengeraden Zwischengeraden sind kurz, wenn sie folgende Bedingung erfüllen: L Z 0,08 (A 1 + A 2 ) [m] Kurze Zwischengeraden müssen keine konstante Querneigung aufweisen

61 61 Krümmung Krümmung = 1/Radius [1/m] Krümmung Festlegung: Rechtskurve: posiiver Krümmungswert Linkskurve: negaiver Krümmungswert

62 62 Krümmung Krümmung = 1/Radius [1/m]

63 63 Lageplan Übergangsbogen Krümmungsband

64 64 Krümmungsband M 1: 1.000

65 65 Beispiel: Symmetrische Wendelinie mit R 1 = 60, A 1 = 50, A 2 = 50, R 2 = 90

66 66 Beispiel: Elemen\olge Gerade, Klothoide, Kreisbogen mit R 1 =, A = 60, R 2 = 100m

67 67 Beispiel: Wendelinie Zwei Radien sind mit einer Wendelinie zu verbinden. Der Radius R 1 beträgt 300m, der Radius R 2 beträgt 200m. BesImmen Sie die Klothoidenparameter so, dass 1. die symmetrische Wendelinie möglichst lang ist. Bedingung: 1/3*R A R max A = R 2 A = die symmetrische Wendelinie möglichst kurz ist. Bedingung: 1/3*R A R min A = 1/3 * R 1 A = 100

68 68 Beispiel: Wendelinie Zwei Radien sind mit einer Wendelinie zu verbinden. Der Radius R 1 beträgt 300m, der Radius R 2 beträgt 200m. BesImmen Sie die Klothoidenparameter so, dass 1. die unsymmetrische Wendelinie möglichst lang ist. Bedingung: 1/3*R A R ; A gr = 1,5 * A kl max A 2 = R 2 A = 200 max A 1 = 1,5 * A 2 A = die unsymmetrische Wendelinie möglichst kurz ist. Bedingung: 1/3*R A R ; A gr = 1,5 * A kl min A 1 = 1/3 * R 1 A = 100 min A 2 = min A 1 / 1,5 A = 67

69 69 Inhalt 5 Entwurfselemente im Lageplan 5.1 Gerade, Kreisbogen, RelaIonstrassierung 5.2 Übergangsbogen, Wendelinie 5.3 StaIonierung / Zeichnerische Darstellung 5.4 Besonderheiten des Schienenverkehrs Quelle: FGSV, ESLa

70 70 Lageplan Feststellungsentwurf M 1: 1.000