Einführung in die Trassierung von Eisenbahngleisen und -strecken

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Margarethe Wetzel
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1 Einführung in die Trassierung von Eisenbahngleisen und -strecken TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (1)

2 Abbildung des räumlichen Verlaufs der Eisenbahnstrecke Bogenfahrt und Seitenbeschleunigung Überhöhung (allgemein, ausgleichend, Stand im Bogen) Regelungen EBO und Deutsche Bahn AG TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (2)

3 Neubaustrecke Köln Rhein / Main TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (3)

4 Raumkurve des Verkehrsweges: Trasse TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (4)

5 Trasse Achse Achsenpolygon Lageplan TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (5)

6 TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (6)

7 Höhenplan Gradientenpolygon Gradiente TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (7)

8 TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (8)

9 Querprofil TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (9)

10 TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (10)

11 Lageplan (x, y) Höhenplan (x, z) Querprofil (y, z) TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (11)

12 R = H,min 2 a a : Fahrbahnquerneigung b : Fahrbahnlängsneigung y 2 v *cos *cos 3, 6 α v 3, 6 + g*cos β + Rv 2 β *sin α Horizontaler Mindestradius Transrapid TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (12)

13 Ebene wesentliche Parameter bestimmt von Lageplan Höhenplan Querprofil Radius Gradientenneigung Gradientenausrundung Anzahl Gleise Lichtraumprofil Gleisabstand Mindestbahnkörperbreite Höchstgeschwindigkeit, Geschwindigkeitsspreizung (Zugzahlen und Zuggeschwindigkeiten) erforderliche Zugkraft bzw. max. Zugmasse erforderliche Bremskraft Höchstgeschwindigkeit Betriebsprogramm (Zugzahlen, Zuggattungen) Betriebsprogramm (Zuggattungen) Lichtraumprofil, Höchstgeschwindigkeit Höchstgeschwindigkeit, Lichtraumprofil, Unterhaltungskonzept, UVV*) *) Unfallverhütungsvorschrift: Gefahrenbereich des Gleises, Sicherheitsraum Tafeltabelle: Wechselwirkungen Trassierungsparameter - Systemgestaltung TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (13)

14 querkraftfreier Lauf Fliehkraft, Bogenwiderstand, Verschleiß, (Entgleisungsgefahr), reduzierte Sicht y x querkraftfreier Lauf Fahrt im geraden Gleis und im Gleisbogen TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (14)

15 Abhängigkeit des Instandhaltungsaufwands vom Bogenradius TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (15)

16 Notwendigkeit von Vorsignalwiederholern TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (16)

17 Aufgabe: Zur Verbindung der Universitätsbereiche soll eine Hängebahn gebaut werden. Merkmal der Hängebahn ist, dass die Fahrgastkabinen speziell in Kurven seitlich frei ausschwingen können. Aus konstruktiven Gründen (Gestaltung der Stützen und Ausleger) darf der Ausschwingwinkel 30 nicht überschreiten. Die Bahn soll aufgeständert den Straßenverläufen folgen; der minimale Kurvenradius beträgt daher 25 m. Berechnen Sie die maximal zulässige Geschwindigkeit der Bahn im 25 m Bogen. Um welchen Faktor erhöht sich die bei der errechneten Geschwindigkeit auf die Fahrgäste im 25 m Bogen wirkende Beschleunigung senkrecht zum Fahrzeugboden (anders gefragt: um welchen Faktor wird ein Fahrgast stärker in den Sitz gepresst als auf der Geraden)? Schwerpunktverlagerungen durch ungleichmäßige Besetzung werden vernachlässigt. TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (17)

18 Seitenbeschleunigung bei der Fahrt durch einen (ebenen) Bogen TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (18)

19 Kompensation von Seitenbeschleunigung bei zweispurigen Verkehrsmitteln TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (19)

20 Überhöhung (allgemeiner Fall) TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (20)

21 Ausgleichende Überhöhung TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (21)

22 Stand im Bogen TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (22)

23 2 v u = 11,8* 153* r u Überhöhung [mm] V Geschwindigkeit [km/h] r Gleisbogenradius [m] a q Seitenbeschleunigung in der Ebene des Wagenbodens [m/s 2 ] a q a q > 0 : < 0 : 153* a = 0: 153* q = u u = u 153* a = u u ( a ) = u ; u = u 153* a = u + 153* ( a ) q f 0 ; u u = u 0 0 q q 0 0 f q = u 0 + u u u 0 u f u u ausgleichende Überhöhung [mm] Überhöhungsfehlbetrag [mm] Überhöhungsüberschuss [mm] Überhöhungsfehlbetrag und Überhöhungsüberschuss (Regelspur) TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (23)

24 180 u [mm] u 0 2 v = 118, * r V [km/h] Abhängigkeit u 0 V für r = 500 m (Regelspur) TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (24)

25 u, u 0, u u, u f u 0 = 11,8*v 2 / r zul u zul u 1 2 zul u f Zusammenhang von Geschwindigkeit und zulässiger Überhöhung (Regelspur) vorh u v 2 bei vorh u, zul u f v 2 bei zul u, zul u f v 2 1 Bereich mit Überhöhungsüberschuss bei u = vorh u zul u f 2 Bereich mit Überhöhungsfehlbetrag bei u=vorh u 3 Bereich mit Überhöhungsüberschuss bei u = zul u 4 Bereich mit Überhöhungsfehlbetrag bei u = zul u Bereich fahrdynamisch zulässiger Überhöhungen min u = u 0 - zul u f TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (25)

26 Aufgabe: Auf einer Eisenbahnstrecke verkehren Güterzüge mit v Gz = 80 km/h, Regionalzüge mit v Rz = 120 km/h und Fernzüge mit v Fz = 160 km/h. In einem Gleisbogen mit dem Radius r = 1600 m wird die ausgleichende Überhöhung für die Regionalzüge eingebaut: u = u 0, Rz Wie groß ist beim Durchfahren des Gleisbogens die Seitenbeschleunigung a q in den Regionalzügen? die Seitenbeschleunigung a q und der Überhöhungsüberschuss u u in den Güterzügen? die Seitenbeschleunigung a q und der Überhöhungsfehlbetrag u f in den Fernzügen? TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (26)

27 R R = H,min 2 a y = H,min, β = v 2 *cos *cos 3, 6 α β v 3, 6 + g*cos β + *sinα R v a y 2 v *cos 3, 6 α v 3, 6 + g+ *sinα R v v 3, 6 wobei *sin α der Einfluss von R v Kuppe und Wanne auf die Seitenbeschl. ist. mit β = 0 und Vernachlässigung Kuppe bzw. Wanne R H,min, Eisenbahn y 2 v 3, 6 ay = *cos α g*sinα R 2 v *cosα 3, 6 = a + g*sinα H,min, Eisenbahn Zurückführung der Transrapid-Überhöhungsformel auf die Verhältnisse der Eisenbahn TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (27)

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