Die Wankkompensation im Gesamtsystem Bahn

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Thomas Reuter
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1 Die Wankkompensation im Gesamtsystem Bahn FBS-Anwendertreffen 6. Mai 2011 Berlin Patrick Frank - IVT ETH Zürich

2 Eisenbahnbetriebslabor des IVT

3 Ein paar Worte zu meiner Person... Jahrgang 1983 Bauingenieur, Vertiefung Verkehrswesen/Baustatik Seit 3 Jahren am IVT in Zürich

4 Inhalt Was ist WAKO, was sind die Ziele? Was war der Auftrag des IVT? Was sind die Auswirkungen......auf das Rollmaterial?...auf den Fahrgast?...auf die Infrastruktur? Quelle:

5 Was ist WAKO, was sind die Ziele? Stetig wachsende Nachfrage, insbesondere Zürich - Bern (1 Std. Pendlerdistanz) Fahrzeitverkürzung Lausanne Bern (heute: 66 Min.) Ziel: Vollknoten Lausanne Quelle: [ZEVrail 134]

6 Was ist WAKO, was sind die Ziele? Ausserdem: Reisezeitverkürzung Ost-West-Achse 30 Min. Quelle: [ZEVrail 134]

7 Was ist WAKO, was sind die Ziele? Investitionen in Beton oder in Rollmaterial? Investitionskosten in Infrastruktur Var. MIT WAKO Fahrzeitgewinn durch Ausbau Infrastruktur Var. OHNE WAKO, nur Beton

8 Was ist WAKO, was sind die Ziele? Idee der SBB zur Kombination von doppelstöckigem Rollmaterial und Neigetechnik zur Fahrzeitverkürzung Quelle: Quelle:

9 Was ist WAKO, was sind die Ziele? Lichtraumprofil? Fahrgastkomfort? Verschleiss?... Quelle:

10 Auftrag des IVT Machbarkeit einer Wankkompensationseinrichtung hinsichtlich Fahrzeugkonstruktion 2. Fahrkomfort 3. Investitionen in Infrastruktur 4. LCC der Infrastruktur 5. Fahrzeitverkürzung auf 54 Min.

11 Kleines Wörterbuch CH - D Infrastruktur Unausgeglichene Seitenbeschleunigung a [m/s 2 ] = Überhöhungfehlbetrag [mm] Seitenruck h [m/s 3 ] = Zeitliche Änderung des Überhöhungfehlbetrages [mm/s] Betrieb Geschwindigkeit nach Reihe R = Konventionelle Züge Geschwindigkeit nach Reihe N = Züge mit Neigetechnik (GNT) Geschwindigkeit nach Reihe R++ (später W) = neue Reihe für WAKO

12 Auswirkungen auf Fahrzeugkonstruktion

13 Auswirkungen auf Fahrzeugkonstruktion Grundsätzlich machbar Federungskonstruktion mit Neigungskoeffizienten S r 0 oder weniger (bis maximal S r = -0.25)

14 Auswirkungen auf Fahrzeugkonstruktion Neigungskoeffizienten S r (> 0) konventioneller Fahrzeuge EW IV: S r = 0.36 IC 2000: S r = 0.25 DTZ: S r = Quelle:

15 Auswirkungen auf Fahrzeugkonstruktion Neigungskoeffizienten S r (< 0) von Fahrzeugen mit Neigetechnik ICN: S r = -0.5 ICE-T: S r = -0.25* Neiko: S r = -0.2 Quelle: * Komfortneigung

16 Auswirkungen auf Fahrkomfort

17 Auswirkungen auf Fahrkomfort Grenzwerte nach AB-EBV Bauliche Überhöhung Überhöhungsfehlbetrag Seitenruck Grenzwert im Normalfall dü f /dt = 55 mm/s

18 Auswirkungen auf Fahrkomfort Ansatz nach Harborough Bewertung des Fahrkomforts anhand der Inputgrössen Unausgeglichene Seitenbeschleunigung auf Fahrgastebene Unkompensierter Seitenruck auf Fahrgastebene Drehgeschwindigkeit des Wagenkstens Output: Anteil unzufriedener Fahrgäste

19 Auswirkungen auf Fahrkomfort Analyse anhand von Beispielkurven Mittelwert Lausanne Bern 10-Minuten-Abschnitte Lausanne Bern aller Trassierungselemente Lausanne - Bern

20 Auswirkungen auf Fahrkomfort Vorgehen

21 Auswirkungen auf Fahrkomfort

22 Auswirkungen auf Fahrkomfort

23 Auswirkungen auf Fahrkomfort Erste Erkenntnisse aus Analyse der Beispielkurven Geschwindigkeitserhöhungen um 5-10% unproblematisch (Referenz EW IV) 5-km/h-Schritte wirken sich ungünstig aus (Reihe R abgerundet, Reihe R++ voll ausgefahren) 1.5-fache Länge des ÜB gleicht Zunahme des Rucks aus

24 Auswirkungen auf Fahrkomfort Erste Erkenntnisse aus Analyse der Beispielkurven Geschwindigkeitserhöhungen um 5-10% unproblematisch (Referenz EW IV) 5-km/h-Schritte wirken sich ungünstig aus (Reihe R abgerundet, Reihe R++ voll ausgefahren) 1.5-fache Regellänge des ÜB gleicht Zunahme des Rucks aus Überkompensation S r = ermöglicht Erhöhung von V um 15 km/h Relativ hohe Gewichtung von a und h, schwache Gewichtung der Drehgeschwindigkeit

25 Auswirkungen auf Infrastruktur Anteil Trassierungselemente Lausanne - Bern

26 Auswirkungen auf Infrastruktur Verteilung ÜB-Längen

27 Auswirkungen auf Infrastruktur Betrachtung der gesamten Strecke

28 Auswirkungen auf Infrastruktur Infrastruktur-Massnahmen und Geschwindigkeitsprofile

29 Auswirkungen auf Infrastruktur Betrachtung der gesamten Strecke

30 Auswirkungen auf Infrastruktur Erkenntnisse aus Optimierung der Infrastruktur Erhöhung der unausgeglichenen Seitenbeschleunigung auf 1.3 m/s 2 bedingt massive Verlängerungen der ÜB Erhöhung um 5 km/h gegenüber Reihe R unproblematisch Erhöhung um 10 km/h möglich falls ÜB Regellänge nach Reihe R aufweist Erhöhung um 15 km/h möglich falls ÜB 1.5-fache Regellänge aufweist

31 Angestrebte Fahrzeitverkürzung möglich? Quelle: Quelle:

32 Angestrebte Fahrzeitverkürzung möglich?

33 Fazit des IVT Fahrzeitreduktion von 60 auf 50 Min. nur mit ICN, ca. die Hälfte mit WAKO möglich Weitergehende Untersuchungen zum Fahrgastkomfort empfehlenswert Weiterführung des Projektes WAKO, aber: Prototypbeschaffung

34 Ergebnis der Ausschreibung Quelle: Quelle: [Railvolution 1/11]

35 Vorgehen der SBB Messfahrten mit Erprobungsträger Probandentests zur Kinetose Quelle: [Railvolution 1/11] Quelle: [ZEVrail 134]

36 Vorgehen der SBB Geplante Einsätze Romanshorn St. Gallen Genève Brig Lugano Quelle: [SER 6/10]

37 Vorgehen der SBB Flottenpolitik Quelle: [SER 6/10]

38 Zusammenfassung Rollmaterial Betrieb Infrastruktur Quelle: Quelle: [ZEVrail 134]

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