Volker Matthews. Bahnbau

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1 Volker Matthews Bahnbau

2 Literatur für das Studium 1. Schienenverkehstechnik von Wolfgang Schiemann 2. Systemtechnik des Schienenverkehrs von Jörn Pachl 3. Eisenbahngüterverkehr von Thomas Bernd 4. Eisenbahnoberbau von Thomas Siefer, Thomas Hempe, Rosemarie Schilling 5. Fahrleitungen elektrischer Bahnen von Friedrich Kießling, Rainer Puschmann, Axel Schmieder, Peter A. Schmidt 6. Straßenbau von Henning Natzschka 7. Städtische Verkehrsplanung von Peter Kirchhoff 8. Straßenentwurf mit CARD/1 von Veit Kuczora 9. Müller Städtebau von Martin Korda

3 Volker Matthews Bahnbau 6., überarbeitete und aktualisierte Auflage 2003 Mit 139 Abbildungen und 60 Tabellen Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH

4 Bibliografische Information Der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über < abrufbar. Nach seinem Studium promovierte Prof. Dr.-lng. Volker Matthews am Institut für Eisenbahn- und Verkehrswesen der Universität Stuttgart. Nach der Ausbildung des Baureferendars war er in verschiedenen Bereichen des S-Bahn-Baus und der Planung von Neubaustrecken sehr erfolgreich tätig. Seit 1980 lehrt er an der Georg-Simon-Ohm-Fachhochschule in Nürnberg und ist zudem Sachverständiger füreisenbahnbau-und -betrieb, Ingenieurvermessungen sowie Vermessung im Bauwesen. Internet: 1. Auflage Auflage Auflage Auflage Auflage , überarb. u. akt. Auflage Dezember 2003 Alle Rechte vorbehalten Springer Fachmedien Wiesbaden 2003 Ursprünglich erschienen bei B. G. Teubner Verlag I GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen. Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Waren- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Umschlaggestaltung: Ulrike Weigel, Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. ISBN DOI / ISBN (ebook)

5 Vorwort Eine gut ausgebaute Infrastruktur ist Grundlage eines funktionsfiihigen Gemeinwesens. Die Netze der Schienenbahnen im Fern-, Regional- und im Ballungsverkehr - sie werden vom Personen- und vom Güterverkehr genutzt- sind unverzichtbarer Bestandteil dieser Infrastruktur. Die Öffentlichkeit reagiert auf Planungen von Bahnen, dies sind Schienen- und Magnetschwebebahnen, äußerst umweltsensibel Dies gilt fiir den Neu- und auch fiir den Ausbau. Deshalb sind neben technischen Planungsparametern die Anforderungen der Umweltverträglichkeit wichtigste Vorgaben fiir den Planer von Bahnanlagen. Dieses Buch vermittelt bauspezifische Grundlagen der Schienenbahnen und der Magnetschwebebahnen und wendet sich primär an Studierende des technischen Hochschulbereiches. Ihnen soll es eine Ergänzung zu Vorlesungen und Übungen sein, dem Praktiker kann es helfen, sich an Lösungen bahnspezifischer Aufgabenstellungen heranzuarbeiten. Bahnen können hinsichtlich der technischen Bauart, der Verkehrsform, der Eigentumsverhältnisse und der Betriebsweise unterschieden werden. Entsprechend dieser Zuordnungen sind unterschiedliche Gesetze und Verordnungen, in denen auch die Trassierungsparameter festgelegt sind, anzuwenden. Die Einteilung der Bahnen nach vorstehenden Kriterien und ihre Rechtsgrundlagen werden erläutert. Weitere Themen, wie Lichtraumprofile, Linienfiihrung in Grund- und Aufriss, Querschnittsgestaltung, Unter- und Oberbau sowie Weichen und Kreuzungen beziehen sich vorwiegend auf normalspurige Bahnen, also auf die "klassische" Schienenbahn. Auch fiir die Magnetschwebebahn werden Trassierungsparameter angegeben. Darüber hinaus werden fiir Schienenbahnen die Themen Unterhaltung des Oberbaus, ausgewählte Signale und die Grundlagen des Verkehrslärms angesprochen. Den Benutzern dieses Buches, vornehmlich den Professoren der Fachhochschulen und Universitäten, danke ich fiir viele wertvolle Hinweise. Nürnberg, im Herbst 2003 Volker Matthews

6 Inhalt 1 Geschichte der Bahnen Schienenbahnen Magnetschwebebahnen Einteilung der Bahnen Rechtsgrundlagen Gesetze und Verordnungen Baurechtliche Verfahren Technische Grundlagen Das Rad-Schiene-System Spurweite Räder und Radsatze Entgleisungssicherheit Magnetfahrtechnik Fahrdynamik Antriebe Widerstande Gewichtsabhängige Widerstände Geschwindigkeitsabhängige Widerstände Definition der Bahnanlagen Bahnhöfe Bahnanlagen der freien Strecke Lichtraumprofile Fahrzeugumgrenzungslinien Lichtraumprofile der Schienenbahnen Regellichtraum nach EBO Lichtraumprofil GC für Neu- und Ausbaustrecken Lichtraumprofil für S-Bahnen Regellichtraum nach EBOA Lichtraumprofil der Magnetschwebebahnen Profilpunkte bei Gleisen mit Überhöhung Gleisabstände Gleisabstande bei Schienenbahnen Abstand zwischen Streckengleisen Gleisabstand in Bahnhöfen Gleisabstand bei Gleisen mit Überhöhung... 61

7 4 Inhalt Abstände zu Kunstbauwerken Spurmittenabstand bei Magnetschwebebahnen Linienführung Formelzeichen und ihre Bedeutung Geschwindigkeiten Längsneigung und Neigungswechsel Neigung der freien Strecke Neigung der Bahnhofsgleise Neigungswechsel Kreisbogen Überhöhung Ausgleichende Überhöhung Mindestoberhöhung RegelOberhöhung Zulässige Überhöhung Überhöhungsrampe Gerade Überhöhungsrampe Geschwungene Überhöhungsrampe S-förmig geschwungene Rampe Rampe nach Bloss Rampe bei Magnetschwebebahnen Übergangsbogen mit gerader Krümmungslinie mit geschwungener KrOmmungslinie S-förmig geschwungene Krommungslinie Übergangsbogen nach Bloss bei Gegenbögen Gleisverziehungen Gleisbogenabhängige Wagenkastensteuerung Zulässige Geschwindigkeiten der Schienenbahnen Terminologie für den Schienenbahnbau Untergrund und Unterbau Grundlagen Entwässerung des Bahnkörpers Offene Entwässerungsanlagen Tiefenentwässerung Oberbau Schienen Schwellen Befestigungsmittel Bettung Bettungsquerschnitte Beton-Breitschwellengleis

8 Inhalt Feste Fahrbahn Sonderformen des Oberbaus Schienenauszüge Mittel zur Sicherung der Gleislage Gleisabschlüsse Fahrbahn der Magnetschwebebahn Weichen und Kreuzungen Einfache Weichen Weichengeometrie Bauteile der Weichen Zungenvorrichtung Zwischenschienenteil Herzstück und Radlenker Antrieb und Verschluss Unterschwellung Doppelweichen Bogenweichen Berechnung der Bogenweichen Bogenweiche mit geradem Herzstück Weichen im Übergangsbogen Kreuzungen Kreuzungsweichen Grenzzeichen Einbaukriterien für Weichen und Kreuzungen Absteckmaße der Weichen und Kreuzungen Einfache Weichen, Grundformen mit beweglichen HerzstOckspitzen Klothoidenweichen für Abzweigstellen Klothoidenweichen für Gleisverbindungen Grundformen der Kreuzungen Kreuzungsweichen Abgeleitete Weichen und Regelweichen-NE Unterlagen für Bestellung und Einbau von Weichen Einbau von Weichen Weichen und Kreuzungen der Magnetschwebebahn Abnahme und Unterhaltung des Oberbaus Berechnen von Gleisverbindungen Gerade Gleisverbindungen mit Weichen gleicher Neigung mit Weichen verschiedener Neigung Abzweig in ein Parallelgleis Hinweise zur Gestaltung von Lageplänen Zeichnen eines Kreisbogens

9 6 Inhalt 15.2 Konstruktion einer Tangente an einen Kreisbogen Darstellung von Übergangsbögen Konstruktion einer Bogenweiche Bahnübergänge Bahnübergange ohne technische Sicherung Bahnübergange mit technischer Sicherung Bautechnische Ausbildung der Bahnübergange Ausgewählte Signale Hauptsignale (Hp) Vorsignale (Vr) Planzeichen der Haupt- und Vorsignale Kombinationssignale (Ks) Rottenwarnsignale (Ro) Zugsicherung für Geschwindigkeiten v > 160 km/h Linienzugbeeinflussung Europäisches Zug-Kontroll-System (ETCS) Verkehrslärm Grundlagen Berechnungsverfahren Berechnung des Beurteilungspegels Berechnung des Emissionspegels Behinderung der Schallausbreitung Literaturverzeichnis Sachverzeichnis

10 Teubner Lehrbücher: einfach clever Otto W. Wetzen (Hrsg.) Wendehorst Bautechnische Zahlentafeln 30., aktual. u. erw. Aufl S. mit Abb. u. Tafeln sowie 160 Beisp. Geb. mit CD-ROM 49,90 ISBN X Inhalt: Bauzeichnungen - Mathematik- Vermessung Bauphysik - Lastannahmen - Statik und Festigkeitslehre - Stahlbeton- und Spannbetonbau nach DIN Beton nach DIN V ENV Stahlbau Holzbau - Mauerwerk und Putz - Räumliche Aussteifung von Geschossbauten- Geotechnik- Wasserwirtschaft- Abfallwirtschaft- Verkehrswesen "... Dieses Standardwerk bautechnischer Informationen gehört zu der Grundausstattung der Bibliotheken von Architekten und Ingenieuren." Bund Deutscher Baumeister, Landesspiegel Hessen. Ob neue DIN 1045 oder Energieeinsparverordnung: Der Wendehorst, seit knapp 70 Jahren unentbehrliches Standardwerk für die Bautechnik, wurde für die 30. Auflage vollständig überarbeitet und aktualisiert. Die Abschnitte zur Bauphysik, Beton und Stahl- und Spannbetonbau sind - bedingt durch die Energieeinsparverordnung und die neue DIN komplett neu bearbeitet worden. Neue Kapitel sind hinzugekommen: Lastannahmen nach EC 1 für Straßen- und Fußwegbrücken; Verfahren nach Lutz zur Abschätzung des Hochwasserabflusses (somit kann der KOSTRA-Atlas berücksichtigt werden). Wichtige neue Richtlinien: Ablagerungsverordnung; Entwurf der Deponieverordnung; Abfallschlüsselnummern gemäß europäischem Abfallartenkatalog; ZTV Asphalt- StB 01, ZTV- Beton StB 01; RstO 2001, ZTVPP- StB Die Begleit-eD enthält das Programm Thermplan: Mit diesem Programm wird der Energieverbrauch eines Gebäudes über ein Jahr hinweg ermittelt. Neben den bewährten Berechnungsbeispielen zur Statik und Festigkeitslehre wurde die CD um ein Stahlbauprogramm erweitert. Stand Juli Änderungen vorbehalten. Erhältlich im Buchhandel oder beim Verlag. B. G. Teubner Verlag Abraham-Lineoln-Straße Wiesbaden Fax Teubner

11 Teubner Lehrbücher: einfach clever Konrad Simmer Grundbau Teil 1: Bodenmechanik und erdstatische Berechnungen 20., überarb. Aufl ca. 430 S. Geb. ca. 41,00 ISBN Inhalt: Baugrund - Geotechnische Untersuchungen - Ermittlung und Bedeutung von Bodenkenngrößen - Festigkeits- und Formänderungseigenschaften von Böden - Erdstatische Berechnungen - Zulässige Belastung des Baugrundes und Lastannahmen - Baugrundverbesserungen - Frost im Baugrund - Tafeln für Erddruck, Erdwiderstand, Bodenklassifizierung und Erdzeitalter - DIN-Normen für den Grundbau - Standsicherheitsnachweise mit Teilsicherheitsbeiwerten Teil 2: Baugruben und Gründungen 18., vollst. überarb. Aufl S. mit 493 Abb., 66 Tab. und 38 Berechnungsbeisp. Geb. 46,00 ISBN X Inhalt: Grundlagen der Darstellung- Baugruben - Flächengründungen - Pfahlgründungen-Verankerungen Stützbauwerke und Widerlager- Schutz und Abdichtung der Grundbauten- Sicherung von gefährdeten Bauten "Es ist anschaulich geschrieben und zeichnet sich auch in der 18. Auflage durch große Praxisnähe mit vielen Ausführungsdetails aus. Eine weitere Stärke des Buchs liegt in den zahlreichen Berechnungsbeispielen. Das Buch genießt zusammen mit dem Teil I großes Ansehen in der Praxis und gehört auch in der 18. Auflage zu den Standardwerken. " Bautechnik Hans-Henning Schmidt Grundlagen der Geotechnik 2., überarb. Aufl S. mit 485 Abb. u. 73 Tab. Geb. 42,90 ISBN "... dieses Lehrbuch gibt eine konzentrierte, leicht fassliche Einführung in alle Gebiete der Geotechnik für Bauingenieure sowie für Architekten und Ingenieurgeologen in Studium und Praxis." M. Kinze., Wasser und Boden, Berlin Stand Juli 2003 Änderungen vorbehalten. Erhältlich im Buchhandel oder beim Verlag. B. G. Teubner Verlag Abraham-Lineoln-Straße Wiesbaden Fax Teubner