Bahnbau, 8. Auflage

Volker Matthews Bahnbau Volker Matthews Bahnbau 8., überarbeitete und aktualisierte Auflage Mit 139 Abbildungen und ...

Author: Volker Matthews

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Volker Matthews Bahnbau

Volker Matthews

Bahnbau 8., überarbeitete und aktualisierte Auflage Mit 139 Abbildungen und 60 Tabellen STUDIUM

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar.

Nach seinem Studium promovierte Volker Matthews am Institut für Eisenbahn- und Verkehrswesen der Universität Stuttgart. Nach der Ausbildung zum Baureferendar war er in verschiedenen Bereichen des S-Bahn-Baus und der Planung von Neubaustrecken sehr erfolgreich tätig. Er lehrte an der Georg-Simon-Ohm-Hochschule für angewandte Wissenschaften in Nürnberg. Er ist weiterhin als öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für Eisenbahnbau- und -betrieb sowie Ingenieurvermessungen tätig. Email: [email protected] Internet: www.ohm-hochschule.de

1. Auflage 1986 2. Auflage 1992 3. Auflage 1996 4. Auflage 1998 5. Auflage 2002 6. Auflage 2003 7. Auflage 2007 8., überarbeitete und aktualisierte Auflage 2011 Alle Rechte vorbehalten © Vieweg +Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011 Lektorat: Dipl.-Ing. Ralf Harms | Sabine Koch Vieweg+Teubner Verlag ist eine Marke von Springer Fachmedien. Springer Fachmedien ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media. www.viewegteubner.de 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 Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Umschlaggestaltung: KünkelLopka Medienentwicklung, Heidelberg Druck und buchbinderische Verarbeitung: STRAUSS GMBH, Mörlenbach Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Printed in Germany ISBN 978-3-8348-1291-9

Vorwort Eine gut ausgebaute Infrastruktur ist Grundlage eines funktionsfähigen 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 für den Neu- und auch für den Ausbau. Deshalb sind neben technischen Planungsparametern die Anforderungen der Umweltverträglichkeit wichtigste Vorgaben für 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, Linienführung in Grund- und Aufriss, Querschnittsgestaltung, Unter- und Oberbau sowie Weichen und Kreuzungen beziehen sich vorwiegend auf normalspurige Bahnen, also auf die "klassische" Schienenbahn. Auch für die Magnetschwebebahn werden Trassierungsparameter angegeben. Darüber hinaus werden für Schienenbahnen die Themen Unterhaltung des Oberbaus, ausgewählte Signale und die Grundlagen des Verkehrslärms angesprochen.

VI

Vorwort

Ein Begriff, der seit Jahren vermehrt wahrgenommen wird, ist die „Interoperabilität“ im Schienenverkehr. Darunter versteht man, dass Schienenfahrzeuge weitgehend durchgängig zwischen verschiedenen Schienennetzen im nationalen und insbesondere im internationalen, also im europäischen Bereich – konkret in der Europäischen Union - verkehren können. Dies bedarf mannigfacher Abstimmung und Harmonisierung z.B. auf technischem Gebiet bei Spurweiten, Lichtraumprofilen, Stromsystemen, Zugsicherungs- und Kommunikationssystemen und auch bei der Automatisierung des Betriebsablaufs. Bei Neubauten und umfangreichen Umbauten in den nationalen Schienennetzen müssen deshalb für alle Bahnen im EU-Raum verbindliche Parameter eingehalten werden. Die Langlebigkeit der Güter der Eisenbahnen diktiert die Geschwindigkeit, mit der die Interoperabilität voranschreiten wird. Die Konzernrichtlinie 800.0110: „Netzinfrastruktur Technik entwerfen / Linienführung“ wurde von der DB AG überarbeitet und damit haben sich viele Veränderungen ergeben. Diese wurden in Kapitel 8 dieses Buches eingearbeitet. Den Benutzern dieses Buches, vornehmlich den Professoren der Hochschulen und Universitäten, danke ich für viele wertvolle Hinweise. Nürnberg, im Herbst 2010

Volker Matthews

Inhalt 1 Geschichte der Bahnen ....................................................................................... 1 1.1 Schienenbahnen ............................................................................................. 1 1.2 Magnetschwebebahnen .................................................................................. 5 2 Einteilung der Bahnen ......................................................................................... 6 3 Rechtsgrundlagen ............................................................................................... 8 3.1 Gesetze und Verordnungen ............................................................................ 8 3.2 Europarecht ................................................................................................... 14 3.3 Baurechtliche Verfahren ................................................................................ 15 4 Technische Grundlagen .................................................................................... 4.1 Das Rad-Schiene-Systern ............................................................................. 4.1.1 Spurweite ............................................................................................. 4.1.2 Räder und Radsätze ............................................................................ 4.1.3 Entgleisungssicherheit ......................................................................... 4.2 Magnetfahrtechnik ......................................................................................... 4.3 Fahrdynamik ................................................................................................. 4.3.1 Antriebe ............................................................................................... 4.3.2 Widerstände ........................................................................................ 4.3.2.1 Gewichtsabhängige Widerstände ........................................... 4.3.2.2 Geschwindigkeitsabhängige Widerstände ..............................

19 19 20 20 23 25 26 26 28 28 29

5 Definition der Bahnanlagen .............................................................................. 30 5.1 Bahnhöfe ........................................................................................................ 30 5.2 Bahnanlagen der freien Strecke ..................................................................... 31 6 Lichtraumprofile................................................................................................. 6.1 Fahrzeugbegrenzungslinien .......................................................................... 6.2 Lichtraumprofile der Schienenbahnen ........................................................... 6.2.1 Regellichtraum nach EBO ................................................................... 6.2.2 Lichtraumprofil GC für Neu- und Ausbaustrecken ............................... 6.2.3 Lichtraumprofil für S-Bahnen ............................................................... 6.2.4 Regellichtraum nach EBOA ................................................................. 6.3 Lichtraumprofil der Magnetschwebebahnen .................................................. 6.4 Profilpunkte bei Gleisen mit Überhöhung ......................................................

33 33 37 37 43 44 45 46 47

7 Gleisabstände .................................................................................................... 7.1 Gleisabstände bei Schienenbahnen .............................................................. 7.1.1 Abstand zwischen Streckengleisen ..................................................... 7.1.2 Gleisabstand in Bahnhöfen .................................................................. 7.1.3 Gleisabstand bei Gleisen mit Überhöhung...........................................

49 49 49 53 53

VIII

Inhalt

7.1.4 Abstände zu Kunstbauwerken ............................................................. 55 7.2 Spurmittenabstand bei Magnetschwebebahnen ............................................ 57 8 Linienführung ..................................................................................................... 58 8.1 Formelzeichen und ihre Bedeutung............................................................... 60 8.2 Geschwindigkeiten ........................................................................................ 62 8.3 Längsneigung und Neigungswechsel ............................................................ 64 8.3.1 Neigung der freien Strecke .................................................................. 65 8.3.2 Neigung der Bahnhofsgleise ................................................................ 65 8.3.3 Neigungswechsel ................................................................................. 66 8.4 Kreisbogen .................................................................................................... 72 8.5 Überhöhung .................................................................................................. 73 8.5.1 Ausgleichende Überhöhung................................................................. 74 8.5.2 Mindestüberhöhung ............................................................................. 78 8.5.3 Regelüberhöhung ................................................................................ 80 8.5.4 Zulässige Überhöhung ......................................................................... 80 8.6 Überhöhungsrampe....................................................................................... 81 8.6.1 Gerade Überhöhungsrampe ................................................................ 82 8.6.2 Geschwungene Überhöhungsrampe ................................................... 84 8.6.2.1 S-förmig geschwungene Rampe ............................................. 85 8.6.2.2 Rampe nach Bloss .................................................................. 86 8.6.2.3 Rampe bei Magnetschwebebahnen........................................ 87 8.7 Übergangsbogen ......................................................................................... 87 8.7.1 -mit gerader Krümmungslinie ............................................................... 91 8.7.2 -mit geschwungener Krümmungslinie .................................................. 95 8.7.2.1 S-förmig geschwungene Krümmungslinie ............................... 95 8.7.2.2 Übergangsbogen nach Bloss .................................................. 97 8.7.3 -bei Gegenbögen ................................................................................. 97 8.8 Gleisverziehungen......................................................................................... 98 8.9 Gleisbogenabhängige Wagenkastensteuerung ........................................... 103 8.10 Zulässige Geschwindigkeiten der Schienenbahnen ................................... 104 9 Terminologie für den Schienenbahnbau ....................................................... 105 10 Untergrund und Unterbau ............................................................................... 10.1 Grundlagen ................................................................................................ 10.2 Entwässerung des Bahnkörpers ................................................................ 10.2.1 Offene Entwässerungsanlagen ....................................................... 10.2.2 Tiefenentwässerung........................................................................

107 107 111 111 113

11 Oberbau ............................................................................................................ 11.1 Schienen .................................................................................................... 11.2 Schwellen ................................................................................................... 11.3 Befestigungsmittel ...................................................................................... 11.4 Bettung....................................................................................................... 11.5 Bettungsquerschnitte ................................................................................. 11.6 Beton-Breitschwellengleis ..........................................................................

115 117 121 125 129 129 134

Inhalt

11.7 Feste Fahrbahn ........................................................................................ 11.8 Sonderformen des Oberbaus ................................................................... 11.9 Schienenauszüge ..................................................................................... 11.10 Mittel zur Sicherung der Gleislage ........................................................... 11.11 Gleisabschlüsse ....................................................................................... 11.12 Fahrbahn der Magnetschwebebahn.........................................................

IX 134 141 142 143 144 147

12 Weichen und Kreuzungen .............................................................................. 149 12.1 Einfache Weichen .................................................................................... 151 12.2 Weichengeometrie.................................................................................... 155 12.3 Bauteile der Weichen ............................................................................... 157 12.3.1 Zungenvorrichtung ........................................................................ 157 12.3.2 Zwischenschienenteil .................................................................... 160 12.3.3 Herzstück und Radlenker .............................................................. 161 12.3.4 Antrieb und Verschluss ................................................................. 162 12.3.5 Unterschwellung ............................................................................ 163 12.4 Doppelweichen ......................................................................................... 164 12.5 Bogenweichen .......................................................................................... 165 12.5.1 Berechnung der Bogenweichen .................................................... 167 12.5.2 Bogenweiche mit geradem Herzstück ............................................ 171 12.5.3 Weichen im Übergangsbogen ....................................................... 172 12.6 Kreuzungen .............................................................................................. 172 12.7 Kreuzungsweichen ................................................................................... 174 12.8 Grenzzeichen .................................................................................. 177 12.9 Einbaukriterien für Weichen und Kreuzungen .......................................... 177 12.10 Absteckmaße der Weichen und Kreuzungen ........................................ 180 12.10.1 Einfache Weichen, Grundformen................................................. 181 12.10.2 --mit beweglichen Herzstückspitzen ............................................ 183 12.10.3 Klothoidenweichen für Abzweigstellen ......................................... 184 12.10.4 Klothoidenweichen für Gleisverbindungen ................................... 185 12.10.5 Grundformen der Kreuzungen ..................................................... 187 12.10.6 Kreuzungsweichen ...................................................................... 188 12.10.7 Abgeleitete Weichen und Regelweichen-NE ................................ 189 12.11 Unterlagen für Bestellung und Einbau von Weichen .............................. 189 12.12 Einbau von Weichen ............................................................................... 190 12.13 Weichen und Kreuzungen der Magnetschwebebahn............................. 191 13 Abnahme und Unterhaltung des Oberbaus .................................................. 192 14 Berechnen von Gleisverbindungen............................................................... 14.1 Gerade Gleisverbindungen ....................................................................... 14.1.1 -mit Weichen gleicher Neigung ..................................................... 14.1.2 -mit Weichen verschiedener Neigung............................................ 14.2 Abzweig in ein Parallelgleis ......................................................................

196 196 196 198 199

X

Inhalt

15 Hinweise zur Gestaltung von Lageplänen .................................................... 15.1 Zeichnen eines Kreisbogens .................................................................... 15.2 Konstruktion einer Tangente an einen Kreisbogen ................................... 15.3 Darstellung von Übergangsbögen ............................................................ 15.4 Konstruktion einer Bogenweiche ..............................................................

201 201 202 203 204

16 Bahnübergänge .............................................................................................. 16.1 Bahnübergänge ohne technische Sicherung ............................................ 16.2 Bahnübergänge mit technischer Sicherung .............................................. 16.3 Bautechnische Ausbildung der Bahnübergänge .......................................

205 207 209 211

17 Ausgewählte Signale ...................................................................................... 213 17.1 Hauptsignale (Hp)..................................................................................... 214 17.2 Vorsignale (Vr) ......................................................................................... 216 17.3 Planzeichen der Haupt- und Vorsignale ................................................... 217 17.4 Kombinationssignale (Ks) ......................................................................... 217 17.5 Rottenwarnsignale (Ro) ............................................................................ 218 17.6 Zugsicherung ........................................................................................ 219 17.6.1 Linienzugbeeinflussung .................................................................. 220 17.6.2 Europäisches Zug-Kontroll-System (ETCS) ................................... 221 18 Schienenverkehrslärm ................................................................................... 223 18.1 Grundlagen............................................................................................... 223 18.2 Berechnungsverfahren ............................................................................. 225 18.2.1 Berechnung des Beurteilungspegels ............................................. 226 18.2.2 Berechnung des Emissionspegels ................................................ 229 18.2.3 Behinderung der Schallausbreitung .............................................. 232 Abkürzungsverzeichnis ........................................................................................ 233 Literaturverzeichnis ............................................................................................. 235 Sachwortverzeichnis ............................................................................................ 238

1 Geschichte der Bahnen Als Bahnen können Verkehrsmittel bezeichnet werden, deren Transportgefäße durch Formschluß auf einer Fahrbahn geführt werden. Die Fahrbahn ist meistens aus Stahl gefertigt. Güter und Personen können mit Hilfe von Bahnen von einer Verkehrsquelle zu einem Verkehrsziel befördert werden. Zwischen Quelle und Ziel ist ein Verkehrsstrom vorhanden, der, in Abhängigkeit von deren sozioökonomischer Struktur, mehr oder weniger breit sein wird. Weil die Bahnen im Güter- wie im Personenverkehr hohe Kapazitäten pro Querschnitt haben, können sie breite Verkehrsströme wirtschaftlich bewältigen. Wenn sich die Verkehrsströme überlagern, muss ein Bahnnetz mannigfach verknüpft sein, um die Quellen und Ziele sinnvoll zu verbinden. Je größer die Zahl der Quell- und Zielpunkte wird, um so geringer wird die Wahrscheinlichkeit, dass die Transporte über lange Wege gemeinsam geleitet werden können. Eine direkte Verbindung zwischen Verkehrsquelle und Verkehrsziel erscheint wünschenswert, ist aber mit wachsender Anzahl der zu verknüpfenden Punkte weniger wahrscheinlich, weil damit der Aufwand für den Betrieb des feinmaschigen Netzes erheblich wächst. Eine wirtschaftliche Bedienung schwacher Verkehrsnachfrage ist selbst bei optimierter Betriebsführung mit Bahnen kaum zu erbringen.

1.1 Schienenbahnen Die Entwicklung des Fahrweges und der Fahrzeuge der Eisenbahn ist in Tabelle 1.1 dargestellt. Die Eisenbahngeschichte beinhaltet eine Fülle wichtiger und interessanter Daten, von denen hier nur einige wenige erwähnt werden können. Die erste Eisenbahnstrecke auf deutschem Boden wurde am 07. Dezember 1835 zwischen Nürnberg und Fürth in Betrieb genommen. Bis 1840 waren etwa 500 km Schienenwege vorhanden, die von privaten Gesellschaften gebaut und betrieben wurden. Die ersten Strecken waren direkte Quelle - Ziel - Verbindungen, sie hatten also keine Netzwirkung. Die Idee eines ersten Eisenbahnnetzes in Deutschland wurde von Friedrich List bereits im Jahr 1833 veröffentlicht.

V. Matthews, Bahnbau, DOI 10.1007/978-3-8348-9867-8_1, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

Erste Dampflok Erstes Dampfmaschinenfahrzeug von Trevithik v = 8 km/h, Schlepplast: 25,4 t Stephenson baut erste brauchbare Lokomotive Schlepplast: 45 t

1801 1803

1814

Schienennetz in Deutschland 1990 35.755 km

2002

1892

Gesamtdeutsches Schienennetz 41.112 km

1990

Geschwindigkeitsweltrekord 515 km/h der SNCF

Dieselmotor patentiert

Amerikanische Lok erreicht erstmals v = 128 km/h

Erste Eisenbahn der Welt in England zwischen Stockton und Darlington

Dampfmaschine von J. Watt patentiert.

1769

1825

Erste Dampfmaschine von Papin

der Fahrzeuge 1690

Inbetriebnahme der Transra- 1832 pid – Teststrecke im Emsland

Bohlenbahn mit Querhölzern. Später Bohlen mit eisernen Bändern beschlagen Britischer Eisenfabrikant verwendet in seinem Werk erstmals eiserne Schienen Gusseiserne Schienenform von Curr Jesop entwickelt Schiene mit pilzförmigem Kopf Breitfußschiene von Robert Stevens Breitfußschiene allgemein in Deutschland eingeführt Teststrecken mit schotterlosem Oberbau in Rheda und Oelde.

1984

1972

1850

1834

1789

1776

1767

1630

des Fahrweges

Entwicklung

Tabelle 1.1: Entwicklung des Fahrweges und der Fahrzeuge

Französische Revolution

1789

Deutscher Zollverein Gründung des Deutschen Reiches

1834 1871

Beitritt der DDR zur BRD

Erfindung der Schiffschraube

1829

1990

Regelmäßiger Dampfschiffverkehr auf dem Hudson

1807

1804 - 1815 Napoleon I

Gründung der USA

1776

1630 - 1635 Schwedischer Krieg

Ereignisse

Geschichtliche

2 1 Geschichte der Bahnen

3

1.1 Schienenbahnen

Das Eisenbahnnetz in Deutschland wuchs rasch (Tabelle 1.2). Tabelle 1.2: Betriebslänge der Eisenbahnahn (Normalspur) Jahr 1835 1845 1855 1865 1875 1885 1895 1905

Betriebslänge 6 km 2 300 km 8 290 km 14 690 km 27 930 km 37 650 km 46 560 km 56 980 km

Jahr 1915 1920 1985 1990 1997 2000 2005 2009

Betriebslänge 62 410 km 57 650 km * 27 784 km ** 41 112 km *** 40 826 km 36 588 km 34.218 km 33 714 km

* = Deutsche Bundesbahn (DB) ** = Bundesbahn (DB) und Reichsbahn (DR) zusammen *** = ab 1997 Deutsche Bahn AG Von der gesamten Betriebslänge von 33.714 km wurden im Jahr 2009 19.701 km elektrisch betrieben. Die Länge aller Gleise der bundeseigenen (s. Kap. 2) Bahnen betrug 2009 63.914 km. Darin sind etwa 67.157 Weichen und Kreuzungen verlegt. Diese werden von 4.432 Stellwerken – davon 1.020 elektronische Stellwerke - bedient. Es gab im Jahr 2009 etwa 17.360 Bahnübergänge, von denen 10.473 technisch gesichert waren. Es gibt etwa 28.400 Eisembahnbrücken und 787 Tunnel davon 615 in untertägiger und 172 in obertägiger Bauweise. Die Kontaktstellen zwischen Bahn und Kunden sind Bahnhöfe, Haltepunkte und Gleisanschlüsse. Im Bereich der bundeseigenen Bahnen gab es im Jahr 2009 4.204 Bahnhöfe, 3.625 Haltepunkte und 3.726 Privatgleisanschlüsse, die teilweise von mehreren Anschließern (Firmen) genutzt wurden Die Infrastruktur der Nichtbundeseigenen Bahnen (NE Bahnen s. Kap. 2) umfasste 2009 eine Streckenlänge von 4.307 km, von denen 782 km elektrifiziert waren. Die Gleislänge betrug 7.645 km. Es waren 7.006 Bahnübergänge vorhanden, davon waren 2.270 technisch gesichert, weiterhin 1.117 Bahnhöfe/Haltestellen und 1.020 Gleisanschlüsse. Beim Neubau der Bahnen waren diese bis Ende des 19. Jahrhunderts Privatbahnen, die durch Verstaatlichung in Staatsbahnen der Länder (Länderbahnen) übergingen. 1920 wurden die Länderbahnen als Deutsche Reichsbahn zusammengefasst und durch Staatsvertrag Eigentum des Deutschen Reiches. Seit 1949 bestand im Bereich der Bundesrepublik Deutschland die Deutsche Bundesbahn (DB), im Bereich der Deutschen Demokratischen Republik firmierte die Eisenbahn weiterhin als Deutsche Reichsbahn (DR). Von 1989 bis 1994 waren DB und DR Bahnen des Bundes. Am 1. Januar 1994 wurden die unternehmerischen Bereiche (Personenverkehr, Güter-

4

1 Geschichte der Bahnen

verkehr, Personenbahnhöfe und Fahrweg) aus den Bahnen ausgegliedert und als erste Stufe der Bahnreform in die Deutsche Bahn Aktiengesellschaft (DB AG) eingebracht. Ab 1. Januar 1999 wurde mit der zweiten Stufe eine Trennung von Fahrweg und Betrieb vollzogen. Die DB Mobility Networks Logistics AG (DB MNL AG) – eine 100%ige Tochter der DB AG firmiert seit 2008 unter diesem aktuellen Namen. DB AG und DB MNL AG haben beide im DB Konzern die Funktion einer konzernleitenden Managementholding. Die Konzernstruktur ist in Geschäftsfelder strukturiert. Die DB AG führt drei Geschäftsfelder: x DB Netze Fahrweg x DB Netze Personenbahnhöfe x DB Netze Energie dazu die DB ProjektBau GmbH, die keinem Geschäftsfeld zugeordnet ist. Die DB MNL AG führt sechs Geschäftsfelder: x DB Bahn Fernverkehr x DB Bahn Regio x DB Bahn Stadtverkehr x DB Schenker Rail x DB Schenker Logistics x DB Dienstleistungen. Zur Unterstützung dieser Geschäftsfelder wurde eine Vielzahl von Tochterunternehmen und Beteiligungen eingerichtet. In den erste Jahren nach 1945 dienten Investitionen in Baumaßnahmen der Bahn vorwiegend der Beseitigung von Kriegsschäden. Vor etwa 40 Jahren wurde im Bereich der ehemaligen DB mit dem Ausbau des vorhandenen Streckennetzes begonnen. Wenn vorhandene Strecken den technischen Anforderungen für eine Geschwindigkeit von 200 km/h bis 230 km/h angepasst werden, bezeichnet man diese als Ausbaustrecken (ABS). Neubaustrecken (NBS) werden zur Ergänzung des vorhandenen Netzes und zur Beseitigung von Kapazitätsengpässen geplant und für eine Entwurfsgeschwindigkeit von 300 – 330 km/h trassiert. Inzwischen wurde der Betrieb auf vielen ABS und auf den NBS Hannover - Würzburg, Mannheim – Stuttgart, Köln – Rhein/Main, sowie auf den NBS/ABS Hannover – Berlin und Nürnberg – München aufgenommen.. Der weitere Ausbau der Schieneninfrastruktur ist im Bundesverkehrswegeplan (BVWP) beschrieben. Er ist Grundlage des Bundesschienenausbaugesetzes. Darin werden die einzelnen Vorhaben in Kategorien des vordringlichen Bedarfs, der laufende und fest disponierte Vorhaben, der neuen Vorhaben, des weiteren Bedarfs und internationaler Projekte eingestuft.

1.2 Magnetschwebebahnen

5

Die erste Straßenbahn wurde von Werner von Siemens 1881 in Berlin gebaut. Die „ursprüngliche“ Straßenbahn, d. h. die ungeregelte gemeinsame Nutzung der Straße von Individualverkehr und Bahn, führte zu erheblichen gegenseitigen Behinderungen und somit zu erheblichen Verspätungen der Straßenbahn. Die Führung der Gleise auf einem eigenen Gleiskörper und Vorrangschaltungen für die Straßenbahn an Lichtsignalanlagen erhöht deren Pünktlichkeit. Der Einsatz moderner, z. T. auch klimatisierter Fahrzeuge, soll die Attraktivität dieses Verkehrssystems erhöhen und die Fahrgäste an den ÖPNV binden.

1.2 Magnetschwebebahnen Deutschland und Japan sind weltweit in der Entwicklung von Magnetschwebebahnen führend. In Deutschland wurde das erste Prinzipfahrzeug mit elektromagnetischer Schwebetechnik 1971 vorgestellt. Schon 1979 wurde anläßlich der Internationalen Verkehrsausstellung in Hamburg eine Demonstrationsanlage gebaut, auf der ein fahrplanmäßiger, öffentlicher Betrieb durchgeführt wurde. 1983 wurde die Transrapid Versuchsanlage Emsland in Betrieb genommen, um die Komponenten für das Tragen, Führen, Beschleunigen und Bremsen bis zur Serienreife zu entwickeln. Die einzelnen Komponenten haben inzwischen die Typenzulassung durch das Eisenbahn-Bundesamt erhalten. 1994 wurde der Bau einer Magnetschwebelbahn zwischen Berlin und Hamburg beschlossen. Diese Strecke sollte von Berlin-Lehrter Bahnhof über Spandau und Schwerin über eine Gesamtentfernung von 285 km nach Hamburg-Hauptbahnhof führen. Bei einer Betriebshöchstgeschwindigkeit von 430 km/h sollte diese Strecke in weniger als einer Stunde Reisezeit zurückgelegt werden. Der planmäßige Betrieb sollte im Jahr 2005 aufgenommen werden. Die Planungen wurden eingestellt, nachdem die Wirtschaftlichkeit der Maßnahme nicht hinreichend nachgewiesen werden konnte. Die Magnetschwebebahn Transrapid wurde 2003 in China zwischen dem Finanzzentrum Shanghai - Lujiazui (U-Bahn Endhaltestelle „Long Yang Road“) und dem Flughafen Shanghai – Pudong in Betrieb genommen. Auf der etwa 30 km langen Strecke verkehren vier Fahrzeugen im 10 Minuten-Takt. Dieses Vorhaben hat vorerst einen gewissen Pilotcharakter. Wenn die Erfahrungen positiv ausfallen, ist sowohl eine Verlängerung der Strecke um 200 km bis nach Hangzhou als auch eine 1.300 km lange Strecke zwischen Shanghai und Peking im Gespräch. 2003 begann das Planfeststellungsverfahren für die Strecke München Hbf - München Franz-Josef-Strauß-Flughafen. Die Planungsarbeiten wurden während des laufenden Planfeststellungsverfahrens aus Kostengründen eingestellt.

2 Einteilung der Bahnen Die Bahnen können hinsichtlich ihrer Bauart, Betriebsform, Eigentumsverhältnisse und ihrer Verkehrsform unterschieden werden. Eine derartige Unterteilung ist erforderlich, weil Gesetze und Verordnungen, in denen Rechtsverhältnisse, Organisation sowie Bau- und Betrieb der Bahnen rechtsverbindlich beschrieben werden, jeweils begrenzte Geltungs- bzw. Anwendungsbereiche haben. Sie gelten i. a. nur für einen Teil der Bahnen, der durch Einteilungskriterien beschrieben werden kann (Bild 2.1). Unter Schienenbahnen werden Eisenbahnen, Straßenbahnen und Bergbahnen verstanden. Magnetschwebebahnen, Zahnradbahnen und Seilbahnen gehören nicht dazu. Eisenbahnen sind öffentliche Einrichtungen oder privatrechtlich organisierte Unternehmen, die Eisenbahnverkehrsleistungen erbringen oder eine Eisenbahninfrastruktur betreiben (§2 Allgemeines Eisenbahngesetz - AEG). Eisenbahnverkehrsunternehmen befassen sich mit der Zugförderung, also mit der Beförderung von Personen und Gütern auf Schienenwegen, Eisenbahninfrastrukturunternehmen befassen sich mit dem Bau und der Unterhaltung der Schienenwege sowie mit der Führung von Betriebsleit - und Sicherungssystemen. Welche Bestandteile der Eisenbahninfrastruktur zuzurechnen sind, ist durch EU Recht geregelt. Eisenbahnen des Bundes (bundeseigene Eisenbahn) sind Bahnen, die ganz oder mehrheitlich Eigentum des Bundes sind. Gegenwärtig sind dies neben der Deutschen Bahn AG (DB AG) einige Eisenbahnverkehrs- und drei Eisenbahnifrastrukturunternehmen. Alle anderen Eisenbahnen werden als nichtbundeseigene Bahnen (NE - Bahnen) bezeichnet. Diese können Eigentum von juristischen oder natürlichen Personen sein. Gegenwärtig sind im Regelverkehr über 300 und im Museums/Touristikverkehr etwa 50 Verkehrsunternehmen und über 30 Infrastrukturunternehmen tätig. Gemäß historischer Entwicklung werden die Eisenbahnstrecken entsprechend ihrer Bedeutung in Haupt- und Nebenbahnen unterschieden. In Abhängigkeit dieser Zuordnung ist auf den Strecken ein unterschiedlicher technischer Standard einzuhalten Die Entscheidung darüber, welche Strecken Haupt - oder Nebenbahnen sind, treffen für die Bahnen des Bundes das jeweilige Unternehmen, z. B. für die DB AG deren Vorstand, für NE-Bahnen die jeweils zuständige Landesbehörde. Die DB AG teilt ihre Strecken darüber hinaus in geschwindigkeitsabhängige Netztypen

V. Matthews, Bahnbau, DOI 10.1007/978-3-8348-9867-8_2, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

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2 Einteilung der Bahnen

(Vorrangnetz, Leistungsnetz, Regionalnetz) ein, die verschiedene Streckenstandards erfüllen wie reiner Personen- oder Güterverkehr, reiner S-Bahnverkehr oder Mischverkehr mit unterschiedlichen zulässigen Geschwindigkeiten (s. Kap. 8.2). Bei den bundeseigenen Bahnen beträgt die Spurweite fast ausschließlich 1435 mm (Regelspur). Von der gesamten Betriebslänge von 33.721 km waren im Jahr 2009 lediglich 7 km Schmalspur. Bei NE-Bahnen ist der Anteil der Schmalspur, die oft bei der Trassierung unter beengten Verhältnissen gewählt wurde, größer. Regelspurbahnen haben einen deutlich höheren Fahrkomfort als Schmalspurbahnen. Straßenbahnen (Regel- oder Schmalspur) dienen der Personenbeförderung im Ortsoder Nachbarschaftsbereich. Wenn sie den Verkehrsraum öffentlicher Straßen nutzen, müssen sie sich mit ihren baulichen und betrieblichen Einrichtungen sowie ihrer Betriebsweise der Eigenart des Straßenverkehrs anpassen. Auch Hoch- und Untergrundbahnen (Regelspur) werden gemäß Personenbeförderungsgesetz wie Straßenbahnen behandelt. Schienenbahnen (Reibungsbahnen)

Eisenbahnen

Magnetschwebebahnen

Straßenbahnen

Zahnradbahnen

Seilbahnen

Bergbahnen

Eisenbahnen des öffentlichen Verkehrs

Eisenbahnen des nichtöffentlichen Verkehrs

Bundeseigene Bahnen (z.B. DB)

Nichtbundeseigene Bahnen (NE)

Hauptbahnen

Nebenbahnen

Regelspurbahnen (1435 mm)

Schmalspurbahnen (750 bzw. 1000 mm)

Bild 2.1 Einteilung der Bahnen

3 Rechtsgrundlagen 3.1 Gesetze und Verordnungen In der Bundesrepublik Deutschland werden Rechtsverhältnisse, Organisation sowie Bau und Betrieb von Bahnen durch Gesetze und Verordnungen geregelt. Der jeweilige Geltungsbereich dieser Rechtsvorschriften erlaubt eine Einteilung der Bahnen, wie sie in Kapitel 2 beschrieben sind. Grundgesetz (GG). Das GG beschreibt neben der ausschließlichen Gesetzgebung des Bundes (Art. 71) die konkurrierende Gesetzgebung (Art. 72). Danach haben die Bundesländer die Befugnis zur Gesetzgebung, solange und soweit der Bund von seiner Gesetzgebungszuständigkeit keinen Gebrauch macht. Die ausschließliche Gesetzgebung hat der Bund über den Bau, die Unterhaltung und das Betreiben von Schienenwegen der Bahnen des Bundes wahrgenommen. Auch das Entgelt für die Benutzung der Schienenwege der Eisenbahnen des Bundes wird durch Bundesgesetze geregelt. Dies trifft auch für den Verkehr von Eisenbahnen zu, die ganz oder mehrheitlich im Eigentum des Bundes stehen (Art. 73, Nr. 6a). Die konkurrierende Gesetzgebung erstreckt sich auf die Schienenbahnen, die nicht Eisenbahnen des Bundes (NE-Bahnen) sind, mit Ausnahme der Bergbahnen (Art. 74 Nr. 23). Von diesem Recht haben alle Bundesländer Gebrauch gemacht und Landeseisenbahngesetze (LEG) erlassen. Der Bund kann seine Gesetze durch eine eigene Verwaltung ausführen (Art. 86). Die Gegenstände der bundeseigenen Verwaltung werden in Art. 87 GG beschrieben; dazu gehört auch die Eisenbahnverkehrsverwaltung (Art. 87 e). Mit dem Gesetz zur Neuordnung des Eisenbahnwesens (Eisenbahnneuordnungsgesetz-ENeuOG) hat der Bund 1993 von seiner Gesetzgebungskompetenz Gebrauch gemacht. Das ENeuOG ist ein Artikelgesetz; das heißt, jeder Artikel enthält ein Gesetz. Es sind dies u .a.:

V. Matthews, Bahnbau, DOI 10.1007/978-3-8348-9867-8_3, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

3.1 Gesetze und Verordnungen

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Art 1: Gesetz zur Zusammenführung und Neugliederung der Bundeseisenbahnen (Bundeseisenbahnneugliederungsgesetz-BEZNG) Stichworte: Die beiden nicht rechtsfähigen Sondervermögen „Deutsche Bundesbahn“ und „Deutsche Reichsbahn“ werden zum „Bundeseisenbahnvermögen“ zusammengeführt. Auch das Bundeseisenbahnvermögen ist ein nicht rechtsfähiges Sondervermögen des Bundes. Das Bundeseisenbahnvermögen ist in zwei Bereiche gegliedert: in einen unternehmerischen und in einen Verwaltungsbereich. Der unternehmerische Bereich wird von der „Deutschen Bahn Aktiengesellschaft“ wahrgenommen, der Verwaltungsbereich ist als Bundesbehörde Bestandteil des öffentlichen Dienstes. Dem unternehmerischen Bereich obliegt das Erbringen von Eisenbahnverkehrsleistungen und das Betreiben der Eisenbahninfrastruktur. Der Verwaltungsbereich betreut das Personal der ehemaligen DB und DR, arbeitet an der Verwaltung der zinspflichtigen Verbindlichkeiten der ehemaligen DB und DR mit und verwaltet und verwertet deren nicht bahnnotwendige Liegenschaften. Art. 2: Gesetz über die Gründung einer Deutschen Bahn Aktiengesellschaft (Deutsche Bahn Gründungsgesetz-DBGrG). Stichworte: Das Gesetz regelt die Gründung der DB AG, die Überleitung der Mitarbeiter der Vorgängerinstitutionen in die DB AG sowie Organisation, Wirtschaftsführung und -prüfung der DB AG. Der unternehmerische Bereich des Bundeseisenbahnvermögens -Erbringen von Eisenbahnverkehrsleistungen und Betreiben der Eisenbahninfrastruktur- wird durch die Deutsche Bahn AG (DB AG) wahrgenommen. Alle für die Erfüllung dieser Aufgabe notwendigen Liegenschaften sowie sonstige Vermögen werden der DB AG aus dem Bundeseisenbahnvermögen übertragen. Unter dem Dach einer Holdinggesellschaft (DB AG), die den Konzern leitet und für dessen Gesamtausrichtung verantwortlich ist, gibt es seit 1. Januar 1999 fünf Unternehmensbereiche: Reise & Touristik, Regio, Cargo, Station & Service und Netz. Die Umstrukturierung des Konzern 2005 hatte die Gliederung in drei Unternehmensbereiche Personenverkehr, Transport und Logistik sowie Infrastruktur und Dienstleistungen zur Folge.

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3 Rechtsgrundlagen

Art. 3: Gesetz über die Eisenbahnverkehrsverwaltung des Bundes. (Bundeseisenbahnverkehrsverwaltungsgesetz-BEVVG) Stichworte: Die ehemalige DB hatte als Behörde hoheitliche Aufgaben wahrzunehmen, z.B. die Planfeststellung (s. Kap. 3.2.). Derartige Aufgaben nimmt jetzt das Eisenbahn-Bundesamt (EBA) -Sitz in Bonn- wahr. Das EBA ist eine selbständige Bundesoberbehörde und hat neben der Planfeststellung für die Schienenwege des Bundes folgende wesentliche Aufgaben: Ausübung der Eisenbahnaufsicht, einschließlich der technischen Aufsicht sowie der Bauaufsicht für Betriebsanlagen der Eisenbahnen des Bundes, Bearbeitung und Erteilung von Betriebsgenehmigungen (auch für Magnetschwebebahnen) und fachliche Untersuchung von Störungen im Eisenbahnbetrieb und von Unfällen. Art. 4: Gesetz zur Regionalisierung des öffentlichen Personennahverkehrs (Regionalisierungsgesetz-RegG)). Stichworte: Die Verkehrsnachfrage im Stadt-, Vorort- oder Regionalverkehr wird als öffentlicher Personennahverkehr (ÖPNV) bezeichnet, wenn die Mehrzahl der Beförderungsfälle eines Verkehrsmittels 50 Kilometer oder die gesamte Reisezeit eine Stunde nicht übersteigt. Früher war es Aufgabe der Deutschen Bundesbahn, den ÖPNV auf der Schiene zu planen, zu betreiben und die daraus resultierenden wirtschaftlichen Folgen zu tragen. Der Bund erstattete einen Teil des aus dem ÖPNV resultierenden Defizits. Das Regionalisierungsgesetz definiert die Sicherstellung einer ausreichenden Bedienung der Bevölkerung mit Verkehrsleistungen im ÖPNV als eine Aufgabe der Daseinsfürsorge. Als Regionalisierung wird die Zusammenführung von Planung, Organisation und Finanzierung des ÖPNV bezeichnet. Die organisatorische Durchführung dieser Vorgaben ist Aufgabe der Bundesländer. Diese erhalten dafür vom Bund zweckgebundene Zuwendungen aus dem Mineralölsteueraufkommen. Diese betragen im Jahr 2007 etwa 6,7 Mrd. € und ab 2008 und folgende noch etwa 6,6 Mrd. €/Jahr. Diese Summe wird nach einem festgeschriebenen Verteilungsschlüssel an die Bundesländer vergeben. Einige Länder haben Nahverkehrsgesetze erlassen oder landeseigene Eisenbahngesellschaften gegründet, die eine Nachfrage nach Schienenverkehrsleistungen planen (Fahrpläne) und diese Leistungen öffentlich ausschreiben. DB AG und Privatbahnen bewerben sich durch Abgabe von Angeboten um den Zuschlag für die Betriebsabwicklung. An das Eisen-

3.1 Gesetze und Verordnungen

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bahninfrastrukturunternehmen, auf dessen Schienenwegen der Betrieb abgewickelt wird, sind Gebühren für die Fahrwegbenutzung zu zahlen. Art. 5:Allgemeines Eisenbahngesetz (AEG) Stichworte: Das Gesetz definiert Begriffe, wie Eisenbahnen und öffentlichen Eisenbahnverkehr und gibt verbindliche Regeln für das Betreiben -aber auch für die Stillegung- von Eisenbahnen des Bundes und für Nichtbundeseigene Eisenbahnen vor. Aus der Sicht des Bahnbaus liegt der Schwerpunkt des Gesetzes in der Regulierung der Planfeststellung und der Plangenehmigung (s. Kap. 3.2). Das AEG ermächtigt das Bundesministerium für Verkehr, mit Zustimmung des Bundesrates hinsichtlich der Anforderungen an den Bau, die Ausrüstung und die Betriebsweise der Bahnen Rechtsverordnungen für öffentliche Eisenbahnen zu erlassen. Für den Bahnbau sind folgende Rechtsverordnungen von Bedeutung: -Eisenbahn- Bau- und Betriebsordnung (EBO) -Eisenbahn-Signalordnung (ESO) Die EBO stammt aus dem Jahr 1967 und wurde mehrfach durch Verordnungen und Gesetze, wesentlich durch das Eisenbahnneuordnungsgesetz vom 27. Dezember 1993, geändert, zuletzt durch die Verordnung vom 19.03.2008. Sie ist in sieben Abschnitte gegliedert: 1. Allgemeines 2. Bahnanlagen 3. Fahrzeuge 4. Bahnbetrieb 5. Personal 6. Sicherheit und Ordnung auf dem Gebiet der Bahnanlagen 7. Schlussbestimmungen Für den Bahnbau sind Abschnitt 2 und Teile der Abschnitte 3 und 4 von großer Bedeutung. Die EBO enthält Mindestanforderungen und definiert zulässige Grenzen. So ist gewährleistet, dass ein Gleis mit zulässiger Spurweite einen Radsatz mit Mindestmaßen zuverlässig und betriebssicher trägt und dies auch der Fall ist, wenn ein Radsatz mit zulässigen Maßen ein Gleis mit Mindestspurweite befährt.

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3 Rechtsgrundlagen

Das Gesetz über Kreuzungen von Eisenbahnen und Straßen (Eisenbahnkreuzungsgesetz - EKrG) regelt die wesentlichen Belange an Kreuzungen von Eisenbahnen und Straßen. Die Kreuzungen können entweder höhengleich als Bahnübergänge oder nicht höhengleich als Überführungen ausgebildet sein. Überführungen werden nach dem jeweils überführten Verkehrsweg als Bahn- oder Straßenüberführung bezeichnet. Dieses Gesetz gilt auch für Straßenbahnen, sofern diese nicht im Verkehrsraum einer öffentlichen Straße liegen. Sie werden, wenn sie eine Eisenbahn kreuzen, wie Straßen, wenn sie eine Straße kreuzen, wie Eisenbahnen behandelt. Neue Kreuzungen von Eisenbahn und Straße sind in der Regel als Überführungen herzustellen. Die Kosten trägt der Beteiligte, dessen Verkehrsweg neu hinzukommt. Unter Berücksichtigung der überschaubaren Verkehrsentwicklung sind Kreuzungen zu beseitigen oder durch den Einbau technischer Einrichtungen (s. Kap. 16) zu sichern. Werden dabei Maßnahmen an Überführungen durchgeführt, dann muss derjenige bezahlen, der die Änderung verlangt. Wenn die Maßnahme an Bahnübergängen ausgeführt werden, dann tragen die Beteiligten je ein Drittel der Kosten, das letzte Drittel trägt bei Kreuzungen mit einem Schienenweg des Bundes der Bund, in allen sonstigen Fällen das Bundesland, in dem die Maßnahme durchgeführt wird. Der Eisenbahnunternehmer hat die Eisenbahnanlagen und der Straßenbaulastträger die Straßenanlagen der Kreuzung zu unterhalten. Dabei gehört das Kreuzungsviereck, das der Eisenbahn und dem Straßenverkehr dient, grundsätzlich zu den Eisenbahnanlagen. Das Kreuzungsviereck wird durch eine Parallele zur jeweils äußeren Schiene im Abstand von 2,25 m (Straßenbahn 1,00 m) begrenzt. Straßenbahnen und die nach ihrer Bauart oder Betriebsweise ähnlichen Bahnen, Bergbahnen und sonstige Bahnen besonderer Bauart sind keine Eisenbahnen im Sinne des AEG. Vorschriften und Sonderbestimmungen für Straßenbahnen sind im Personenbeförderungsgesetz (PBefG) aufgeführt. Nach §57 dieses Gesetzes wurde eine „Verordnung über den Bau und Betrieb von Straßenbahnen“ (BOStrab) erlassen. Für die Finanzierung von Maßnahmen des öffentlichen Personennahverkehrs -dies betrifft die Infrastruktur und auch die Fahrzeuge- ist das Gemeindeverkehrsfinanzierungsgesetz (GVFG) sehr wichtig.

3.1 Gesetze und Verordnungen

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Für NE-Bahnen haben die Bundesländer Verordnungen für ihren Zuständigkeitsbereich erlassen: - Verordnung über den Bau und Betrieb von Anschlussbahnen (EBOA oder BOA). Bau und Betrieb von Magnetschwebebahnen sind im Allgemeinen Magnetschwebebahngesetz, im Magnetschwebebahnplanungsgesetz und in der Magnetschwebebahnverordnung geregelt. Im Allgemeinen Magnetschwebebahngesetz (AMbG) werden die Beförderungspflicht und die Tarife geregelt, ferner ist festgelegt, dass das Eisenbahn-Bundesamt Aufsichts- und Genehmigungsbehörde für Magnetschwebebahnen ist. Das Gesetz zur Regelung des Planungsverfahrens für Magnetschwebebahnen (Magnetschwebebahnplanungsgesetz - MBPlG) reguliert die rechtliche Sicherung der Planungen durch Planfeststellung und -genehmigung (s. Kap. 3.2). Weiter wird die Kostentragung der Herstellung und der Unterhaltung von Kreuzungsanlagen zwischen Magnetschwebebahnen und öffentlichen Verkehrswegen geregelt. Die Magnetschwebebahnverordnung vom 23.09.1997 besteht aus zwei Artikeln: Art. 1: Verordnung über den Bau und Betrieb der Magnetschwebebahnen (Magnetschwebebahn-Bau- und Betriebsordnung - MbBO) Art. 2: Magnetschwebebahn-Lärmschutzverordnung In der MbBO sind Mindestanforderungen und zulässige Grenzen definiert. Sie entspricht in ihrem Regulierungsanspruch der EBO und ist in sieben Abschnitte gegliedert: 1. Allgemeines 2. Bauordnung 3. Betriebsanlagen 4. Fahrzeuge 5. Fahrbetrieb 6. Personal 7. Öffentliche Sicherheit In der Magnetschwebebahn-Lärmschutzverordnung sind die zulässigen Immissionsgrenzwerte und die Berechnung des Beurteilungspegels beschrieben.

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3 Rechtsgrundlagen

3.2 Europarecht Die EU strebt eine bessere Vernetzung im Binnenmarkt an, weshalb eine gewisse Vereinheitlichung der Verkehrssysteme angestrebt wird. Es handelt sich hier um transeuropäische Netze (TEN) für Verkehr (TEN-V), Energie (TEN Energie) und Telekommunikation (eTEN). TEN-V umfasst: Straßen, Eisenbahnen, Binnenwasserstraßen, Hochgeschwindigkeitsnetze, kombinierten Verkehr, Häfen, Flughäfen, Güterterminals, Verkehrsmanagement und auch die Navigation mit künftig 30 Galileo Satelliten. Bereits 2004 wurde vom europäischen Parlament und vom Rat eine Liste mit dreißig vorrangigen Vorhaben, mit denen vor 2010 begonnen werden soll, verabschiedet. Dort ist z.B. als Vorhaben Nr. 1 die Eisenbahnachse Berlin – Palermo aufgeführt, die in Deutschland in Berlin Hauptbahnhof beginnt. Daran schließen sich an: ABS Berlin-Halle/Leipzig, NBS Halle/Leipzig- Erfurt, NBS/ABS ErfurtNürnberg, NBS/ABS Nürnberg-München. Zu dem Gesamtprojekt gehört auch der Brenner Basistunnel. Die nationalen Eisenbahnsysteme in der Europäischen Union haben viele verschiedene Standards. Es gibt vier verschiedene Spurweiten, mehrere Lichtraumprofile, fünf verschiedene Stromsysteme. Auch Zugsicherung und Zugsteuerung (dreiundzwanzig nicht kompatible Systeme) sowie Kommunikationssysteme sind unterschiedlich. Der internationale Eisenbahnbetrieb wird dadurch in der EU sehr erschwert, weshalb man durch Integration und Harmonisierung der technischen Normen für das Eisenbahnsystem den Schienenverkehr in der EU fördern will. Ein derartiges Zusammenwirken bezeichnet die Interoperabilität. Darunter versteht man im Eisenbahnwesen, dass Schienenfahrzeuge weitgehend durchgängig zwischen verschiedenen Schienennetzen verkehren können. Um dies zu erreichen, hat man Grenzen für Entwurfsparameter definiert, die bei Neubauten und umfangreichen Umbauten von Eisenbahnstrecken einzuhalten sind. Diese Parameter sind in den TSI (Technische Spezifikationen für die Interoperabilität) enthalten, die zwischen konventionellem (TSI Konv) und Hochgeschwindigkeitsbahnsystem (TSI HGV INS) unterscheiden.

3.3 Baurechtliche Verfahren

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3.3 Baurechtliche Verfahren Baumaßnahmen bedürfen in der Bundesrepublik Deutschland der rechtlichen Sicherung, also der Genehmigung durch eine von einem Gesetz ausgewiesene Genehmigungsinstanz. Die rechtliche Sicherung städtebaulicher Planung erfolgt nach dem Bundesbaugesetz und wird als Bauleitplanung bezeichnet. Es handelt sich hier um ein zweistufiges Verfahren: 1. Flächennutzungsplan als vorbereitender Bauleitplan. Im Flächennutzungsplan wird für das ganze Gemeindegebiet die sich aus der beabsichtigten städtebaulichen Entwicklung ergebende Art der Bodennutzung nach den vorausschaubaren Bedürfnissen der Gemeinde dargestellt. Gegenüber dem Bürger besitzt der Flächennutzungsplan keine unmittelbare Rechtswirkung. Er kann als Behördenverfahren bezeichnet werden. Flächen für Bahnanlagen werden in Flächennutzungsplänen violett angelegt. 2. Bebauungsplan als verbindlicher Bauleitplan. In einer zweiten Planungsstufe werden die Inhalte des Flächennutzungsplans konkretisiert. Dieser Verfahrensschritt hat rechtliche Bindungswirkung gegenüber jedermann. Die von einer Baumaßnahme Betroffenen haben geringe Möglichkeiten der Mitwirkung. Die einzelnen Baumaßnahmen sind im Rahmen der jeweils geltenden Bauordnung der Länder genehmigungspflichtig. Verfahren zur rechtlichen Sicherung von Baumaßnahmen zur Erstellung oder Veränderung von Betriebsanlagen der Eisenbahnen können ebenfalls zweistufig sein. 1. Raumordnungsverfahren: Raumbedeutsame Maßnahmen, wie z. B. Ausbau- und Neubaustrecken oder Rangierbahnhöfe, sind in einem Verfahren gemäß Landesplanungs- bzw. Raumordnungsgesetzen der Bundesländer nach raumordnerischen Gesichtspunkten zu begutachten. Das Raumordnungsverfahren ist ein reines Behördenverfahren. 2. Planfeststellung und Plangenehmigung: Diese Verfahren gelten für Betriebsanlagen der Bahnen. Im Rahmen der Planfeststellung bzw. Plangenehmigung werden alle durch das Bauvorhaben berührten öffentlich-rechtlichen Belange zwischen dem Vorhabenträger und von der Maßnahme Betroffenen öffentlich-rechtlich gestaltet. Planfeststellung und Plangenehmigung gehen in ihrer rechtlichen Wirkung noch über die Bindungskraft eines Bebauungsplans hinaus. Die Planfeststellung ersetzt alle nach den Rechtsvorschriften notwen-

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3 Rechtsgrundlagen

digen öffentlichen Genehmigungen, Verleihungen, Erlaubnisse und Zustimmungen. Durch sie werden alle öffentlich-rechtlichen Beziehungen zwischen dem Verkehrsträger und den durch die Baumaßnahme Betroffenen rechtsgültig geregelt. Bauleitpläne können eine Planfeststellung nicht ersetzen. Soweit es sich bei Bauvorhaben nicht um Betriebsanlagen einer Bahn handelt, sind für die Baugenehmigung die gemäß Landesbauordnung benannten Behörden zuständig. Das Planfeststellungsverfahren der Betriebsanlagen der Bahnen kann nach folgenden Gesetzen erfolgen: -für bundeseigene Bahnen: § 18 ff Allgemeines Eisenbahn Gesetz -für Magnetschwebebahnen: Magnetschwebebahnplanungsgesetz -für NE-Bahnen: Landeseisenbahngesetze, -für U- und Straßenbahnen: § 28 ff Personenbeförderungsgesetz. Darüber hinaus gibt es Planfeststellungen nach - Abfallbeseitigungsgesetz - Bundesfernstraßengesetz - Bundeswasserstraßengesetz - Flurbereinigungsgesetz - Luftverkehrsgesetz - Wasserhaushaltsgesetz Der verwaltungsmäßige Ablauf der Planfeststellung ist im Verwaltungsverfahresgesetz (VwVfG) geregelt. Dieses Gesetz hat jedoch dann keine Gültigkeit, wenn in anderen Bundesgesetzen Regeln über den Ablauf der Planfestellung enthalten sind. Für den Ablauf der Planfeststellung bei Bahnen des Bundes besteht folgende Reihenfolge der Gesetze und Richtlinien: 1. Allgemeines Eisenbahngesetz, 2. Verwaltungsverfahrensgesetz 3. Richtlinien des EBA für die Planfeststellung von Betriebsanlagen der Deutsche Bahn AG. Es wird zwischen Planfeststellung und Plangenehmigung unterschieden. Eine Planfeststellung wird erforderlich, wenn Schienenwege von Eisenbahnen einschließlich der für den Betrieb notwendigen Anlagen und der Bahnstromfernleitungen gebaut oder geändert werden sollen und die Rechte anderer beeinträchtigt werden. Werden Anlagen Dritter als Folge einer Planung der DB AG verändert, so werden diese Baumaßnahmen ebenfalls nach AEG festgestellt. Das Planfeststellungsverfahren erfordert zwingend die Anhörung der Betroffenen durch die Einleitungsbehörde.

3.3 Baurechtliche Verfahren

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Die Plangenehmigung betrifft die gleichen Baumaßnahmen wie die Planfeststellung. Sie kann erteilt werden, wenn Rechte anderer durch die geplante Baumaßnahme nicht beeinträchtigt werden oder sich die Betroffenen mit der Inanspruchnahme ihres Eigentums einverstanden erklärt haben. Hier findet keine Anhörung statt. Beispiel 3.1 In einem Bahnhof soll zwischen zwei Gleisen eine zusätzliche Weichenverbindung eingebaut werden. Die Baumaßnahme tangiert keine Rechte Dritter. Der Baugrund befindet sich im Eigentum der DB AG. Es ist ausreichend, wenn die Planungsunterlagen vom EBA im Rahmen einer Plangenehmigung begutachtet werden.

Wird aber ein Haltepunkt zu einem Bahnhof ausgebaut, werden die Interessen Dritter berührt und auch Grundstücke benötigt. Deshalb ist ein Planfeststellungsverfahren, darin enthalten eine Anhörung der Betroffenen, durchzuführen. In der Vorbereitungsphase wird man klären, wessen Interessen durch die Baumaßnahme berührt werden. In diesem Stadium kann bereits sondiert werden, wie ein Interessenausgleich herbeigeführt werden kann. Es wird der Bau eines dritten Gleises an einer vorhandenen Strecke geplant. Der erforderliche Baugrund ist Eigentum der DB AG. Betroffene sind die Bewohner nahe stehender Häuser. Deren Interesse wird sein, die Schallimmission so gering wie möglich zu halten. Grenzwerte sind in der Verkehrslärmschutzverordnung (16. BImSchV, s. Kap. 18) enthalten. Interessenausgleich kann eventuell durch den Bau einer Schallschutzwand oder durch den Einbau von Schallschutzfenstern in den Gebäuden erreicht werden. Kann in der Vorphase eine Einigung erzielt werden, können die Maßnahmen in die Planfeststellungsunterlagen eingearbeitet werden. Kann auch im Planfeststellungsverfahren keine Einigung erzielt werden, entscheidet das EBA. Gegen diese Entscheidung sind Rechtsmittel möglich (s.u.).

Beispiel 3.2

Das Planfeststellungsverfahren wird durch die Einleitungsbehörde (hier EBA) eingeleitet, die Planungsunterlagen werden der Anhörungsbehörde, in der Regel das zuständige Regierungspräsidium, übergeben. Meistens werden folgende Unterlagen verlangt: -Erläuterungsbericht -Übersichtsplan -Lageplan -Längenschnitt (Höhenplan) -Querschnitte und Regelquerschnitt -Entwurfspläne, auch Ansichtszeichnungen und Modelle -Bauwerksverzeichnis und Grunderwerbsplan -Unterlagen zur Regelung wasserwirtschaftlicher Belange -Schallschutznachweis

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3 Rechtsgrundlagen

Diese Unterlagen sind für einfache Bauvorhaben i. Allg. ausreichend. Baumaßnahmen von weitreichender Bedeutung, wie Neubaustrecken oder Rangierbahnhöfe erfordern in Einzelfällen wesentlich umfangreichere Unterlagen, die für den Nachweis der Umweltverträglichkeit gefordert werden. Die Anhörungsbehörde reicht die Unterlagen an die zuständigen Gemeinden weiter. Dort können die Betroffenen Einsicht nehmen und Einwendungen vorbringen. Die Anhörungsbehörde fordert betroffene Behörden zur Stellungnahme auf. Einwendungen und Stellungnahmen reicht die Anhörungsbehörde an die Einleitungsbehörde zur Bearbeitung weiter. Nach angemessener Frist setzt die Anhörungsbehörde einen Erörterungstermin fest. Dort werden Einwendungen und Stellungnahmen mit den Betroffenen und Beteiligten mit dem Ziel der gütlichen Einigung besprochen. Soweit Einwendungen und Stellungnahmen berücksichtigt werden, ist die Planung entsprechend abzuändern. Mit der offiziellen Rückgabe der Planfeststellungsunterlagen einschließlich der Einwendungen und Stellungnahmen an die Einleitungsbehörde ist das Anhörungsverfahren beendet. Die Einleitungsbehörde erlässt dann einen Planfeststellungsbescheid. Dieser wird öffentlich bekanntgemacht und denjenigen, die Einwendungen vorgebracht haben mit einer Rechtsbehelfsbelehrung zugestellt. Innerhalb vier Wochen nach Veröffentlichung des Planfeststellungsbeschlusses kann dieser durch Klage beim zuständigen Verwaltungsgericht angefochten werden. Die Klage hat aufschiebende Wirkung. Bei öffentlichem Interesse kann aber sofortige Vollziehung des Planfeststellungsbeschlusses angeordnet werden, die aber wiederum angefochten werden kann. Wird innerhalb der Klagefrist keine Klage erhoben, ist der Planfeststellungsbeschluß unanfechtbar. Mit der Baumaßnahme muss innerhalb von fünf Jahren begonnen werden. Danach tritt die Planfeststellung außer Kraft und ein neues Verfahren ist erforderlich. Dieses ist auch notwendig, wenn beim Bau von dem festgestellten Plan abgewichen wird. Beispiel 3.3 Eine Lagerhalle mit einem Gleisanschluss ist zu planen. Welche Genehmigungsverfahren sind erforderlich?

Voraussetzung: für das Baugebiet muss ein Bebauungsplan der Gemeinde, i. Allg. auf der Grundlage eines Flächennutzungsplanes, vorhanden sein. Der Planungsbereich muss für Industrieansiedlung ausgewiesen sein. Die Hochbauten unterliegen der Genehmigungspflicht nach der jeweiligen Landesbauordnung. Der Gleisanschluss ist eine Betriebsanlage einer Anschlussbahn (NE-Bahn). Gemäß Landeseisenbahngesetz ist für diese Anlage ein Planfeststellungsverfahren erforderlich. Planfeststellungsbehörde ist die im Landesgesetz benannte Aufsichtsbehörde. Die Zuständigkeit kann der nachgeordneten Behörde übertragen werden.

4 Technische Grundlagen Um Bahnen kontrolliert bewegen zu können, müssen entsprechende Komponenten für das Tragen, Führen, Beschleunigen und Bremsen beherrscht werden. Bei der Eisenbahn werden die Kräfte durch das Rad-Schiene-System mittels Formschluss und Reibung, bei der Magnetfahrtechnik mit Hilfe von Magnetfeldern übertragen

4.1 Das Rad - Schiene - System Diese Komponenten sind bei den Bahnen mit der ortsfesten Einrichtung Schiene und dem Verbindungselement zwischen Schiene und Beförderungsbehältnis, dem Radsatz, vorhanden. Der Radsatz trägt, führt und überträgt die Gewichts-, Vortriebs- und Verzögerungskräfte. Zwischen Rad und Schiene besteht ein Formschluss. Dieser gewährleistet eine sichere Führung des Radsatzes in der Geraden und im Gleisbogen. Die für das Tragen und Führen maßgeblichen Elemente des Rades und des Schienenkopfes sind in Bild 4.1 benannt.

Bild 4.1 Tragen und Führen; Elemente von Rad und Schiene

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4 Technische Grundlagen

4.1.1 Spurweite Schienen werden im Abstand der Spurweite verlegt. Die Spurweite ist der kleinste Abstand der Innenflächen der Schienenköpfe im Bereich von 0 bis 14 mm unterhalb der Schienenoberkante (SO). Das Grundmaß der Spurweite beträgt: - bei Regelspur 1435 mm - bei Schmalspur 1000 mm oder 750 mm. Die Spurweite darf die Grenzmaße der Tabelle 4.2 nicht unterschreiten. Tabelle 4.2 Maße der Spurweite Grundmaß 1.435 mm 1.000 mm 750 mm

Mindestmaß 1.430 mm 995 mm 745 mm

Größtmaß 1.470 mm 1.025 mm 775 mm

Beim Bogenlauf in engen Radien dürfen keine Zwängungen (s. Kap. 4.1.2) auftreten. Aus diesem Grund wird die Spurweite der Regelspur in Bögen mit Halbmessern unter 175 m vergrößert. Sie darf die Werte der Tabelle 4.3 nicht unterschreiten. Tabelle 4.3 Spurweite in Gleisbögen mit Radien d 175 m

Bogenhalbmesser 175 m bis 150 m 150 m bis 125 m 125 m bis 100 m

Spurweite >als 1435 mm 1440 mm 1445 mm

Die Spurerweiterung wird durch Abrücken des bogeninneren Gleisstranges in Stufen von 5mm über eine Länge von 5 Schwellenfächern je Stufe hergestellt.

4.1.2 Räder und Radsätze Die Räder eines Radsatzes gemäß EBO müssen Spurkränze haben und sind mit der Achse fest verbunden. Bild 4.4 zeigt einen Radsatz für Regelspurbahnen nach Anlage 6 EBO. Die Radsätze für Schmalspurbahnen sind in den EBOA dargestellt.

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4.1 Das Rad-Schiene-System

( )=Höchstmaß ) (=Mindestmaß Maße in Millimetern

AR 1360r3

SR

)1410( (1426)

Bild 4.4 Radsatz gemäß EBO Anlage 6 (Grenzmaße s. Tab. 4.5)

Drehgestelle mit Einzelradaufhängung (Loseradlaufwerk) sind bereits entwickelt und befinden sich derzeit bei mehreren europäischen Bahnen in der Betriebserprobung. Gegenüber dem Radsatz nach EBO erhofft man sich vom Loseradlaufwerk einen geringeren Verschleiß an Rad und Schiene, besonders bei hohen Geschwindigkeiten. Spurweite und Radsatzabmessungen müssen derart aufeinander abgestimmt sein, dass eine Betriebsgefährdung zuverlässig ausgeschlossen werden kann. Deshalb sind die in Tabelle 4.5 angegebenen Grenzmaße einzuhalten. Tabelle 4.5 Grenzmaße der Räder und Radsätze in mm (EBO, Anl.6) Bezeichnung

Meßkreisdurch-

Radsatz

messer der Räder

Mindestmaß

Höchstmaß

Spurmaß (SR)

> 840

1 410

1 426

Abstand der inneren Stirnflächen (AR)

> 840

1 357

1 363

Radreifenbreite

> 330

130

150

Spurkranzdicke

> 840

20

33

Spurkranzhöhe

> 760

26

36

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4 Technische Grundlagen

Die Differenz zwischen Spurweite und Abstand der Spurkranzflanken (Begriff s. Bild 4.1) wird als Spurspiel bezeichnet. Die Räder können als Vollrad oder als bereiftes Rad hergestellt werden. Der Radreifen ist ein Verschleißteil des bereiften Rades. Er wird nach Erhitzen auf den Radkörper aufgeschrumpft und durch einen Sprengring gesichert. Der Laufkreisdurchmesser soll in der Regel 840 mm nicht unterschreiten. Ausnahmen sind nach EBO zugelassen. Bild 4.6 zeigt den Querschnitt eines bereiften Rades, Bild 4.7 den Querschnitt eines Vollrades gemäß EBO Anlage 6. ( ) = Höchstmaß

) ( = Mindestmaß

Bild 4.6 Bereiftes Rad, Meßkreisdurchmesser > 840 mm (Maße s. auch Tab. 4.5)

Bild 4.7 Vollrad, Meßkreisdurchmesser > 840 mm (Maße s. auch Tabelle 4.5)

4.1 Das Rad-Schiene-System

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Die Lauffläche des Radreifens ist -vereinfachte Vorstellung- als Kegelstumpf ausgebildet. Sie ist in der Regel 1:40 geneigt. Die Schienenachse ist im gleichen Verhältnis gegen die Gleisachse geneigt. Diese Konstruktionsmerkmale führen in der Geraden zu einem Sinuslauf des Radsatzes. Die Radsatzachse beschreibt in Abhängigkeit des Weges eine Sinuskurve. Abszisse ist die Gleisachse. Die Amplitude ist mit dem Spurspiel vorgegeben (Bild 4.8).

Bild 4.8 Spurspiel und Sinuslauf des Radsatzes

4.1.3 Entgleisungssicherheit Der Radsatz berührt die Schiene im Aufstandspunkt A (Bild 4.9). Dort wird die Vertikalkraft FG übertragen. Bei einer Richtungsänderung im Kreisbogen läuft der Spurkranz des bogenäußeren Rades im Punkt B unter dem Winkel Ơ gegen den Schienenkopf (Bild 4.10). Dabei wirkt in B die Horizontalkraft FH. Durch die Reibung zwischen Schienenkopf und Spurkranz ist im Punkt B auch eine Vertikalkraft FR wirksam (Gl.4.1).

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4 Technische Grundlagen

FR = FH * μ (μ=Reibungsbeiwert)

(Gl.4.1)

Wenn FR > FG wird, dreht sich das Rad um Punkt B. Somit klettert der Spurkranz auf die Schiene und der Radsatz kann entgleisen. Dieser Fall kann bei Spurverengungen oder unzulässig hoher Geschwindigkeit im Gleisbogen eintreten.

FR FH FG

Bild 4.9 Kräfte beim Bogenlauf des Radsatzes

Bild 4.10 Radsatz im Bogen

4.2 Magnetfahrtechnik

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4.2 Magnetfahrtechnik Magnetschwebebahnen werden durch Magnetfelder getragen und geführt. Zur Aufnahme der Kräfte ist auch hier ein Fahrweg erforderlich, der aus Beton oder Stahl hergestellt werden kann und an dem die für die Magnetkraftwirkung notwendigen Anlagen befestigt sind. Auf den Grundprinzipien der anziehenden oder abstoßenden Wirkung der Magnetfelder beruhen die beiden derzeit für den Geschwindigkeitsbereich bis 500 km/h entwickelten Systeme. Wird die anziehende Wirkung genutzt, dann wird dies als elektromagnetisches Schweben (EMS) bezeichnet. Diese Technik wird beim Transrapid-System, welches in Deutschland entwickelt wurde, angewandt. Die abstoßende Wirkung der Magnetfelder, das elektrodynamische Schweben (EDS), ist technische Grundlage des Linear Motor Car (MLUSystem) und wird in Japan weiter entwickelt. Die Tragmagnete übernehmen die Aufgabe der Lauffläche des Rades des Rad-Schiene-Systems, die Führungsmagnete üben horizontale Kräfte aus und entsprechen im Prinzip dem Spurkranz des Rad-SchieneSystems. Da das Tragen und Führen berührungsfrei erfolgt, gibt es keine Abnutzungen. Das EMS ermöglicht das Schweben in jedem Betriebszustand, also im 1: Gleitleiste/-ebene 4: Tragkufe 2: Seitenführschiene 5: Führ-/Bremsmagnet Stand und in allen Geschwindigkeitsbereichen, wobei das Fahrzeug 3: Langstator 6: Schweberahmen 7: Tragmagnet etwa 15 cm über dem Fahrweg schwebt. Am Bahnsteig werden die Bild 4.11 Trag- und Führsystem der Fahrzeuge auf den Fahrweg abgeMagnetschwebetechnik senkt.

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4 Technische Grundlagen

Fahrzeuge, die mit Hilfe des EDS getragen werden, haben ein Radlaufwerk und schweben erst ab einer Geschwindigkeit von etwa 100 km/h. Der Luftspalt zwischen ortsfesten Anlagen und dem am Fahrzeug befestigten Tragmagneten beträgt bei EMS 10 mm, bei EDS 10 cm. Die Magnetfelder werden mit dem Ziel, den Luftspalt in allen Betriebszuständen konstant zu halten, gesteuert. Die Spurbreite ist bei Magnetschwebebahnen der Abstand zwischen den beiden Außenflächen der Seitenführungsschienen einer Spur. Die MbBO enthält keine Angaben über die Spurbreite. Bei der Magnetschnellbahn Transrapid beträgt das das Grundmaß der Spurbreite 2800 mm mit einer zulässigen Abweichung von ± 2 mm. Die Formgebung von Fahrzeug und Fahrbahn verhindern ein Entgleisen. Der Ausfall der Stromversorgung hätte einen Zusammenbruch der Magnetfelder des Trag- und Führungssystems zur Folge. Die notwendigen Magnetfelder können in diesem Fall jederzeit mit der Energie von Batterien, die sich während der Fahrt über Induktion ständig laden, erhalten werden.

4.3 Fahrdynamik Fahrdynamische Untersuchungen dienen dem wirtschaftlichen Einsatz der Zugförderungsmittel und der Fahrzeitermittlung. Die Fahrdynamik ermöglicht eine Simulation des Betriebsprogramms auf allen Strecken der Schienenwege. Sie ist auch Grundlage für die Grenzlastbestimmung von Triebfahrzeugen. Wenn Fahrzeuge bewegt werden sollen, ist eine Zugkraft Fz erforderlich, welche größer sein muss als die Summe der entgegengesetzt wirkenden Widerstände W.

4.3.1 Antriebe Die Zugkraft wird bei Schienenbahnen mit Dampfmaschinen, Diesel- oder Elektromotoren erzeugt und durch Reibung zwischen Rad und Schiene übertragen. Außerdem ist die Kraftübertragung mittels Zahnrad oder Seil möglich. Die Beschleunigung und Verzögerung der Magnetschwebebahnen erfolgt durch wandernde Magnetfelder eines am Fahrweg befestigten Langstators. Der „Motor“

4.3 Fahrdynamik

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ist hier nicht im Fahrzeug sondern an der Fahrbahn angebracht. Im Prinzip ist dies ein „aufgeschnittener“ Stator eines Elektromotors, der nicht rotiert, sondern dessen Wicklungen am Fahrweg befestigt sind. Somit wird aus dem elektromagnetischenDrehfeld des klassischen Elektromotors ein Wanderfeld, das den ohnehin vorhandenen Tragmagneten -und damit das Fahrzeug- beschleunigt oder, bei entsprechender Steuerung des Magnetfeldes, verzögert. Im Bereich von Steigungen wird eine höhere Leistung installiert, um mit konstanter Geschwindigkeit fahren zu können. Eine Bahnfahrt kann in verschiedene Abschnitte unterteilt werden: -Beschleunigung -Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit (Beharrungsfahrt) -Auslauf und Bremsen Bei der Zugkraft der Schienenfahrzeuge sind zwei Begriffe zu unterscheiden: -indizierte Zugkraft -Zugkraft am Triebradumfang. Als indizierte Zugkraft wird z.B. bei elektrischen Triebfahrzeugen die von der Motorwelle übertragene Kraft definiert. Bis diese an den angetriebenen Rädern des Triebfahrzeugs wirkt, entstehen Verluste durch die Kraftübertragung. Die tatsächlich wirksame Zugkraft am Triebradumfang ist abhängig vom Reibungsgewicht (=Summe der Radsatzlasten) und vom Reibungskoeffizienten μ zwischen Rad und Schiene. Das Reibungsgewicht, das auf die angetriebenen Achsen wirkt, ist durch die in EBO §19 vorgegebenen Grenzen der Radsatzlasten für Hauptbahnen mit 18 t und für Nebenbahnen mit 16 t begrenzt. Der Reibungskoeffinzient μ ist vom Schienenzustand und von Witterungseinflüssen wie trockene oder nasse Schiene, Laub- oder Schmutzschicht auf der Schiene, Vereisung der Schiene, abhängig. Als Antriebsaggregate werden bei Schienenbahnen Elektro- und Verbrennungsmotoren in Form von elektrischen Lokomotiven/Triebwagen und Diesellokomotiven/triebwagen eingesetzt. Bei der DB AG werden mehr als 90% der Betriebsleistungen mit elektrischer Traktion erbracht. Die Strecken der DB AG sind mit Einphasenwechselstrom mit 16 2/3 Hz und einer Spannung von 15 000 V elektrifiziert. Stadtund Straßenbahnen fahren i. Allg. mit Gleichstrom. Die mögliche Anfahrbeschleunigung ist vom Gewicht des Zuges und von der Leistung der Lokomotive abhängig. Sie liegt zwischen 0,1 m/s2 bei schweren Güterzügen und 1,3 m/s2 bei Stadtschnellbahnen.

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4 Technische Grundlagen

Bei Magnetschwebebahnen wird die Energie berührungsfrei durch Induktion übertragen. Die Beschleunigung und Verzögerung ist deutlich höher als bei Schienenbahnen; sie darf gemäß MbBO 1,5 m/s2 nicht überschreiten.

4.3.2 Widerstände Dieses Kapitel bezieht sich auf Schienenbahnen. Den Beschleunigungskräften stehen Widerstände entgegen und man kann zwischen gewichtsabhängigen und geschwindigkeitsabhängigen Widerständen unterscheiden. Der auf das Zuggewicht bezogene Widerstand w wird als spezifischer Widerstand bezeichnet: w = W / GZug.

(Gl.4.2)

Wird das Zuggewicht als Gewichtskraft in kN angesetzt, dann ergibt sich die Dimension des spezifischen Widerstandes zu N / kN oder o/oo. 4.3.2.1 Gewichtsabhängige Widerstände: - Neigungswiderstand ws (Bild 4.12) Vorzeichenregelung: für Steigung =Bergfahrt + w s, für Gefälle=Talfahrt -ws Die Komponente der Gewichtskraft, die als Hangabtrieb parallel zur geneigten Fahrbahn wirkt, wird als Neigungswiderstand bezeichnet. Im Gefälle wirkt diese Komponente beschleunigend. Der Neigungswiderstand beträgt: Ws = GZug sin Į

(Gl.4.3)

Dabei ist D der Neigungswinkel der Fahrbahn gegen die Horizontale. Für kleine Winkel D kann sin D etwa = tan D = I/1000 gesetzt werden. Der spezifische Neigungswiderstand ws ist dann: ws = Ws / GZug = GZug sin Į / GZug = I [‰]

Bild 4.12 Neigungswiderstand

(Gl.4.4)

29

4.3 Fahrdynamik

- Krümmungswiderstand (Bogenwiderstand) Der Krümmungswiderstand entsteht u. a. durch Anlaufen des Rades an den Schienenkopf und –bei sehr kleinen Radien- durch Gleitbewegung zwischen Rad und Schiene wegen des unterschiedlichen Weges auf Innen- und Außenschiene und den durch die Kegelstumpfform bedingten verschiedenen Abrollradien bei starren Radsätzen. Er wirkt der Bewegung entgegen. Es gibt viele Untersuchungen über den Bogenwiderstand mit dem Ziel, eine griffige und hinreichend genaue Formel zu entwickeln. Nach Protopapadakis gilt: wk= P/r (0,72c + 0,47a) m g

(Gl.4.5)

darin: P = Haftwert zwischen Rad und Schiene r = Bogenradius c = Laufkreisabstand a = Achsabstand

Vielfach wird auch die Formel von Röckl angewandt: wk= 650 / (r-55) [‰] für r > 300 m (Gl.4.6) wk= 500 / (r-30) [‰] für r < 300 m (Gl.4.7). In dieser Formel werden die Gleichung 4.5 angegebenen Parameter nicht berücksichtigt, sie beinhaltet lediglich den Radius. Der nach Röckl berechnete Widerstand ist deutlich größer als der nach Protopapadakis. - Lagerreibungs- und Rollwiderstand wc. Lagerreibung entsteht in den Achslagern, Rollwiderstand entsteht durch die Rollreibung zwischen Rad und Schiene. wc kann mit etwa 1,5 o/oo angesetzt werden. 4.3.2.2 Geschwindigkeitsabhängige Widerstände: - Luftwiderstand wLuft. Dieser Widerstand ist bei Schienen- und Magnetschwebebahnen wirksam. Man versteht darunter die Luftwiderstände an Bug, Heck und Oberfläche der Fahrzeuge. - Stoßwiderstand wd Der Stoßwiderstand entsteht durch die Seitenbewegungen der Radsätze. - Beschleunigungswiderstand wa Widerstand aus Rotationsbewegung der Radsätze, Getriebe, Anker usw.

5 Definition der Bahnanlagen Bahnanlagen sind in §4 der EBO definiert. Bahnanlagen sind alle Grundstücke, Bauwerke und sonstige Einrichtungen einer Eisenbahn, die zur Abwicklung und Sicherung des Reise- und Güterverkehrs erforderlich sind. Dazu gehören auch Nebenbetriebsanlagen sowie Anlagen, die das Be- und Entladen sowie den Zu- und Abgang ermöglichen. Es gibt Bahnanlagen der Bahnhöfe, der freien Strecke und sonstige Bahnanlagen. Gemäß §1(7) BO-Strab sind Betriebsanlagen alle dem Betrieb dienenden Anlagen, insbesondere die bau-, maschinen- und elektrotechnischen Anlagen für den Fahrbetrieb, die für den Aufenthalt und die Abfertigung der Fahrgäste bestimmten Anlagen, Abstellanlagen für Fahrzeuge und die an das Gleisnetz angeschlossenen Werkstätten. In §2 (2) MbBO sind bauliche Anlagen für Magnetschwebebahnen definiert. Dies sind Anlagen, die in einer auf Dauer gerichteten Weise künstlich mit dem Erdboden verbunden sind. Es zählen auch Anlagen dazu, die nach ihrem Verwendungszweck dazu bestimmt sind, überwiegend ortsfest benutzt zu werden, z. B.: Stellplätze, Schalt- und Steuerungsanlagen sowie Anlagen zur Energiezuführung.

5.1 Bahnhöfe Nach §4 EBO sind Bahnhöfe Bahnanlagen mit mindestens einer Weiche, wo Züge beginnen, enden, ausweichen oder wenden dürfen. Als Grenze zwischen den Bahnhöfen und der freien Strecke gelten im Allgemeinen die Einfahrsignale oder Trapeztafeln, sonst die Einfahrweichen. Bahnhöfe können Schnittstelle zwischen Eisenbahnverkehrsunternehmen und Kunden sein, es gibt auch Bahnhöfe, die ausschließlich innerbetriebliche Aufgaben erfüllen. Kunden sind einerseits Reisende, andererseits Versender/Empfänger von Gütern; dementsprechend wird zwischen Personenbahnhöfen und Güterverkehrsanlagen unterschieden.

V. Matthews, Bahnbau, DOI 10.1007/978-3-8348-9867-8_5, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

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5.2 Bahnanlagen der freien Strecke

Güterverkehrsanlagen, die dem Kunden zugänglich sind, sind Ortsgüterbahnhöfe, und Umschlagbahnhöfe (Ubf, Terminal des Kombinierten Verkehrs, früher Containerbahnhof), in denen als Schnittstelle zwischen Schiene und Straße der Großcontainer- und Huckepackverkehr abgewickelt wird. In Rangierbahnhöfen werden Güterzüge gebildet und zerlegt. Ihre klassische Gliederung weist Einfahrgruppe, Richtungsgruppe und Ausfahrgruppe auf. Der Wortteil „Gruppe“ weist darauf hin, dass mehrere parallele Gleise vorhanden sind, z. B.: in Richtungsgruppen bis zu 64 Gleise. Bahnhöfe, die ausschließlich betriebliche Aufgaben erfüllen, sind Abstellbahnhöfe und Überholungsbahnhöfe der Neubaustrecken. Abstellbahnhöfe sind bei wichtigen Eisenbahnknoten vorhanden, in denen viele Züge beginnen oder enden. Die beginnenden Züge werden dort gebildet; das heißt: es werden die Waggons zu einem Zug zusammengestellt und entsprechend der betrieblichen und servicerelevanten Vorgaben für den Einsatz vorbereitet. Die Waggons endender Züge werden dort abgestellt, gereinigt und für den nächsten Einsatz gerüstet. Überholungsbahnhöfe wurden im Abstand von etwa 21 km bei Neubaustrecken gebaut, um eine Überholung zu ermöglichen. Es wird z.B. ein Güterzug in ein Überholungsgleis geleitet, um von einem wesentlich schnelleren ICE überholt zu werden. Bahnhöfe werden auch nach ihrer Lage im Netz bezeichnet; z. B. Durchgangsbahnhof (an einer Linie gelegen), Kopfbahnhof (hier enden alle Gleise), Trennungsbahnhof (hier beginnt oder endet eine abzweigende Bahn) oder Kreuzungsbahnhof (hier kreuzen sich zwei Bahnstrecken).

5.2 Bahnanlagen der freien Strecke Blockstrecken sind Gleisabschnitte in die ein Zug nur einfahren darf, wenn sie frei von Fahrzeugen sind. Blockstellen sind Bahnanlagen, die eine Blockstrecke begrenzen. Eine Blockstelle kann zugleich als Bahnhof, Abzweigstelle, Überleitstelle, Anschlussstelle, Haltepunkt, Haltestelle oder Deckungsstelle eingerichtet sein.

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5 Definition der Bahnanlagen

Abzweigstellen sind Blockstellen der freien Strecke, wo Züge von einer Strecke auf eine andere Strecke übergehen können. Überleitstellen sind Blockstellen der freien Strecke, wo Züge auf ein anderes Gleis derselben Strecke übergehen können. Überleitstellen dienen dem Gleiswechselbetrieb auf der freien Strecke. Durch ihre Anordnung werden bei Bauzuständen oder im Störungsfall die eingleisig zu befahrenden Abschnitte kurz gehalten. Anschlussstellen sind Bahnanlagen der freien Strecke, wo Züge ein angeschlossenes Gleis als Rangierfahrt befahren können, ohne dass die Blockstrecke für einen anderen Zug freigegeben wird. Ausweichanschlussstellen sind Anschlussstellen, bei denen die Blockstrecke für einen anderen Zug freigegeben werden kann. Haltepunkte sind Bahnanlagen ohne Weichen, wo Züge planmäßig halten, beginnen oder enden dürfen. Haltestellen sind Abzweigstellen oder Anschlussstellen, die mit einem Haltepunkt örtlich verbunden sind. Deckungsstellen sind Anlagen der freien Strecke, die den Bahnbetrieb insbesondere an beweglichen Brücken, Kreuzungen von Bahnen, Gleisverschlingungen und Baustellen sichern. Hauptgleise sind die von Zügen planmäßig befahrenen Gleise. Durchgehende Hauptgleise sind die Hauptgleise der freien Strecke und ihre Fortsetzung in den Bahnhöfen. Alle übrigen Gleise sind Nebengleise. Sonstige Bahnanlagen sind Anlagen der Energie- und Wasserversorgung für den Bahnbetrieb, Gleislager, Werke und Einrichtungen zur Unterhaltung der Betriebsanlagen.

6 Lichtraumprofile Das Lichtraumprofil ist ein von Einbauten freizuhaltender Bereich des Querschnitts einer Bahn. Er muss so bemessen sein, dass das größtzulässige Fahrzeug einschließlich seiner Ladung unter Berücksichtigung aller aus der Kinematik abzuleitenden Randbedingungen sowie zu unterstellender Lagefehler des Fahrweges ohne Gefahr des Anpralls an bauliche Anlagen sicher verkehren kann. Damit ist das Lichtraumprofil ein wesentliches Element der Querschnittsgestaltung der Bahnen.

6.1 Fahrzeugbegrenzungslinien Fahrzeugbegrenzungslinien sind konkret in der EBO und im UIC-Merkblatt 506 definiert, aber nicht in der BOStrab und auch nicht in der MbBO, Lichtraumprofil und Fahrzeugbegrenzungslinien stehen in unmittelbarer Abhängigkeit. In der EBO sind zwei Bezugslinien definiert: G1 für Fahrzeuge, die auch im grenzüberschreitenden Verkehr eingesetzt werden (Bild 6.1) und G2 für Fahrzeuge, die nicht im grenzüberschreitenden Verkehr eingesetzt werden (Bild 6.2). In den UIC-Richtlinien werden statische und kinematische Fahrzeugbegrenzungslinien beschrieben, die als GA, GB und GC bezeichnet werden. Statische Begrenzungslinien werden ausschließlich für die Ermittlung der größten zulässigen Abmessungen von Ladungen angewandt. Bei kinematischen Begrenzungslinien sind alle aus der Bewegung der Fahrzeuge resultierenden Bedingungen berücksichtigt. Die einzelnen Begrenzungslinien wurden auf der Grundlage von Musterladungen auf verschiedenen Schienenfahrzeugen entwickelt, wobei Container mit einer Breite von 8’ (=2,438 m) und einer Höhe von 8’ 6½’’ (=2,604 m) bzw. 9’ 6’’ (=2,896 m) als Ladung angenommen wurden. Die in Bild 6.3 dargestellten Begrenzungslinien für den unteren Teil der Fahrzeuge gilt für alle Fahrzeuge, ausgenommen besetzten Personenwagen. Für diese gilt die Begrenzungslinie gemäß Bild 6.4. Die MbBO weist ein Lichtraumprofil, aber keine Fahrzeugbegrenzungslinie aus.

V. Matthews, Bahnbau, DOI 10.1007/978-3-8348-9867-8_6, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

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6 Lichtraumprofile

Bild 6.1 Bezugslinie G1 für Fahrzeuge, die auch im grenzüberschreitenden Verkehr eingesetzt werden. (Maße in mm)

6.1 Fahrzeugbegrenzungslinien

* = Zulässige Höhe für Fahrzeugteile, aus denen Dampf ausströmen kann Bild 6.2 Bezugslinie G2 für Fahrzeuge, die nicht im grenzüberschreitenden Verkehr eingesetzt werden (Maße in mm)

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Bild 6.3 Bezugslinie für die unteren Teile der Fahrzeuge, außer besetzten Personenwagen (Maße in mm)

1) = von den Rädern bestrichener Raum

Bild 6.4 Bezugslinie für die unteren Teile der Fahrzeuge, besetzte Personenwagen (Maße in mm)

6 Lichtraumprofile

6.2 Lichtraumprofile der Schienenbahnen

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6.2 Lichtraumprofile der Schienenbahnen 6.2.1 Regellichtraum nach EBO Der Regellichtraum ist der zu jedem Gleis gehörende freizuhaltende Raum. Er setzt sich aus dem von einer Grenzlinie umschlossenen Raum und zusätzlichen Räumen für bauliche und betriebliche Zwecke zusammen. Bild 6.5 zeigt den Regellichtraum gemäß Anlage 1 EBO. Der in der linken Bildhälfte dargestellte Raum muss bei durchgehenden Hauptgleisen stets und bei anderen Hauptgleisen für Reisezüge freigehalten werden. Die rechte Bildhälfte gilt für alle übrigen Gleise. Der Raum innerhalb der Grenzlinie ist grundsätzlich freizuhalten. In die Bereiche A und B dürfen unter folgenden Bedingungen feste Gegenstände hineinragen: Bereich A: Wenn es der Bahnbetrieb erfordert, dürfen bauliche Anlagen, wie z. B. Bahnsteige, Rampen, Rangiereinrichtungen, Signalanlagen hineinragen. Wenn die erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden, darf dieser Bereich auch während Bauarbeiten genutzt werden. Bereich B: Hineinragungen sind im Zuge von Bauarbeiten zulässig, wenn die erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen getroffen sind. Den dargestellten Grenzlinien liegen die Bezugslinie G2 und der Regelwert des Neigungskoeffizienten eines Fahrzeugs zugrunde. Die „kleine Grenzlinie“ gilt für gerade Gleise. Bei der „großen Grenzlinie“ wurden ungünstigste Trassierungsgrenzwerte und wünschenswerte bautechnische Reserven angenommen. Die Einflussgrößen zur Bestimmung der Grenzlinien sind in Tabelle 6.7 zusammengestellt. Wenn diese Einflussgrößen im Einzelfall nicht zutreffen, sind die Grenzlinien gemäß den Anlagen 2 und 3 der EBO im Einzelfall zu bestimmen. Die Maße a, b, c und d in Bild 6.5 sind von der Stromart und der Nennspannung der Fahrleitung abhängig. Diese Maße können Tabelle 6.8 entnommen werden. Der untere Teil der Grenzlinie bei Gleisen, die von allen Fahrzeugen befahren werden dürfen, ist in Bild 6.6 dargestellt. Der schraffierte Bereich ist der Raum für das Durchrollen der Räder. Hier dürfen nur Einrichtungen und Geräte hineinragen, wenn deren Zweck es erfordert, wie z. B. Rangiereinrichtungen.

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6 Lichtraumprofile

Bild 6.5 Regellichtraum gemäß EBO (Maße im mm) in der Geraden und im Bogen bei Radien von 250 m und mehr. (Einflussgrößen zur Bestimmung der kleinen und großen Grenzlinie s. Tab. 6.7, Maße a, b, c und d s. Tab. 6.8) Die durchgezogene Linie gilt in Gleisen ohne Neigungswechsel und im Abstand von >20 m vor Neigungsausrundungen. Die gestrichelte gilt in Gleisen mit Neigungswechseln, die mit einem Radius von ra t 2.000 m ausgerundet sind. Die Höhenmaße der Grenzlinie beziehen sich auf die Verbindungslinie der Schienenoberkanten. Bild 6.6 Unterer Teil der Grenzlinie gemäß EBO (Maße im mm)

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6.2 Lichtraumprofile der Schienenbahnen

Bei Festlegung des Gleises gegenüber festen Gegenständen dürfen die halben Breitenmaße des Regellichtraumes um 30 mm verkleinert werden, wenn durch besondere Vorkehrungen dafür gesorgt ist, dass sich die Gleislage auf mindestens 30 m Länge vor und hinter diesem Bauteil nicht verändern kann. Tabelle 6.7

Einflussgrößen zur Bestimmung der kleinen und großen Grenzlinie große

Einflußgrößen

kleine Grenzlinie

Radius (r) Überhöhung (u) Überhöhungsfehlbetrag (uf) Spurweite Ausrundungsradius (ra) Hebungsreserve Schienenabnutzung

250 160 150 1.470 2.000 50 10

m mm mm mm m mm mm

unendlich 50 mm 50 mm 1.445 mm 2.000 m 50 mm 10 mm

Bei Gleisen mit Oberleitung: Arbeitshöhe d. Stromabnehmer Mindestabstand v. Oberleitung

5.600 mm 150 mm

5.600 mm 150 mm

Tabelle 6.8 Stromart

1 Wechselstrom Gleichstrom

Maße des Regellichtraums bei Oberleitung in Gleisbogen mit Radien von 250 m und mehr Nennspannung

kV 2 15 25 bis 1,5 3

Mindesthöhe

Halbe Mindestbreite b im Arbeitsbereich des Stromabnehmers über SO

a

d 5300

über 5300 bis 5500

3 5200 5340 5000 5030

4 1430 1500 1315 1330

5 1440 1510 1325 1340

über 5500 bis 5900 mm 6 1470 1540 1355 1370

Abschrägung der Ecken

über 5900 bis 6500

c

d

7 1510 1580 1395 1410

8 300 335 250 250

9 400 447 350 350

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6 Lichtraumprofile

Bei Gleisen, auf denen ausschließlich S - Bahnfahrzeuge verkehren, dürfen die Maße zur Grenze der Räume A und B um 100 mm verringert werden. In Tunneln sowie unmittelbar angrenzenden Einschnittsbereichen ist die Verringerung der halben Breite des Regellichtraums auf 1900 mm zulässig, sofern besondere Fluchtwege vorhanden sind. Für den horizontalen Abstand fester Einbauten von der Gleisachse sind die Höhenmaße 380/760/960 bei durchgehenden Hauptgleisen und 1150/1200 mm bei übrigen Gleisen wichtig. Nach §13 EBO sind die Kanten der Personenbahnsteige in der Regel auf eine Höhe von 0,76 m über SO zu legen. Bahnsteighöhen unter 0,38 m und über 0,96 m sind unzulässig. Bahnsteige der S-Bahn sollen auf eine Höhe von 0,96 m über SO gelegt werden. Liegen Bahnsteige im Gleisbogen, ist auf die Überhöhung Rücksicht zu nehmen. Seitenrampen, an denen Güterwagen mit nach außen aufschlagenden Türen be- und entladen werden sollen, dürfen nicht höher als 1,10 m über SO sein. Andere Seitenrampen dürfen, ausgenommen an Hauptgleisen, 1,20 m hoch sein. In der EBO ist der Mindestradius der Gleisbogen für Hauptbahnen mit 300 m und für Nebenbahnen mit 180 m festgesetzt. Für Bogen unter 250 m Radius wird gem. § 9 EBO eine Vergrößerung des lichten Raumes gefordert (Tabelle 6.9). Tabelle 6.9 Vergrößerung der halben Breitenmaße des lichten Raumes in Gleisbögen mit Radien < 250 m. Bogenradius m 250 225 200 190 180 150 120 100

Erforderliche Vergrößerung der halben Breitenmaße an der Bogenaußenseite Bogeninnenseite Oberleitung mm mm mm 0 0 0 25 30 10 50 65 20 65 80 25 80 100 30 135 170 50 335 365 80 530 570 110

(Zwischenwerte dürfen geradlinig eingeschaltet werden)

Stoßen verschieden große Breiten des Lichtraumes aneinander, ist im Bereich des Übergangsbogens ein kontinuierlicher Übergang der Breitenmaße anzustreben.

6.2 Lichtraumprofile der Schienenbahnen

41

Ermittlung der Grenzlinie Breitenmaß Das halbe Breitenmaß der Grenzlinie, die für den Einbau fester Gegenstände maßgebend ist, wird durch Addition horizontal wirkender Einflussgrößen berechnet: Grundmaß ist das halbe Breitenmaß der Bezugslinie G2 (Bild 6.2), welches unter Berücksichtigung der nachfolgenden Einflüsse vergrößert werden muss: -Verschiebung infolge der Stellung eines Fahrzeugs im Gleisbogen und unter Berücksichtigung der Spurweite des Gleises (Ausladung, Tabelle 6.10). Tabelle 6.10 Ausladung bei Radien von 250 m und mehr Radius m

1 250 300 400 500 600 800 1 000 2 000 3 000 unendl.

Ausladung mm Spurweite Spurweite d 1445 mm d 1470 mm 2 3 20 33 18 30 14 27 13 25 11 24 10 22 9 21 7 20 6 19 5 18

-Für Höhen bis 400 mm über SO dürfen die Werte um 5 mm verringert werden. -Zwischenwerte dürfen geradlinig eingeschaltet werden. -Für Radien 100 d r d250 m s. EBO Anl. 2, Tab. 2.1.2.

-Verschiebung aus quasistatischer Seitenneigung, die sich beim Stand eines Fahrzeugs in einem Gleis mit Überhöhung oder bei Fahrt in einem Gleisbogen mit Überhöhungsfehlbetrag (s. Kap. 8) ergibt, wobei nur der Wert in Ansatz gebracht wird, der den bereits in der Bezugslinie enthaltenen Anteil von 50 mm übersteigt (Tabelle 6.11). -Zufallsbedingte Verschiebungen aus Gleislageunregelmäßigkeiten, Schwingungen infolge der Wechselwirkung zwischen Fahrzeug und Gleis und dem Einfluss der Unsymmetrie bis zu 1 Grad, die sich aus den Bau- und Einstellungstoleranzen der Fahrzeuge und einer ungleichmäßigen Lastverteilung ergibt (Tabelle 6.12).

42

6 Lichtraumprofile

Tabelle 6.11 Verschiebung aus quasistatischer Seitenneigung Höhe der Bezugslinie über SO in mm

50

75

100

130

150

1

2

3

4

5

6

4680

0

28

56

90

112

123

3835

0

23

45

72

89

98

3530

0

21

41

65

81

89

1170

0

5

9

15

18

20

d 400

0

0

0

0

0

0

Verschiebung in mm bei Überhöhung oder Überhöhungsfehlbetrag in mm 160 7

Der Verschiebung liegt ein Neigungskoeffizient von s = 0,4 zugrunde. Zwischenwerte dürfen geradlingig eingeschaltet werden. Tabelle 6.12 Zufallsbedingte Verschiebung Verschiebung in mm Höhe der Bezugslinie (mm)

bei nicht festgelegtem Gleis

bei festgelegtem Gleis

bei festgelegtem Gleis und einem Überhöhungs- oder Querhöhenfehler d 5 a b 6 7 78 116

1 4680

a 2 110

b 3 140

a 4 106

b 5 137

3835

91

114

85

110

62

93

3530

84

104

78

100

57

84

1170

37

40

21

25

14

19

d 400

30

31

6

6

2

3

a: auf der Bogeninnenseite b: auf der Bogenaußenseite und im geraden Gleis

Die geringe Wahrscheinlichkeit des gleichzeitigen Auftretens aller ungünstigen Einflüsse darf berücksichtigt werden. Die in den vorstehenden Tabellen benannten Horizontalverschiebungen gelten für für Geschwindigkeiten v d 160 km/h, für v ! 160 km/h sind auch aerodynamische Einflüsse zu berücksichtigen.

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6.2 Lichtraumprofile der Schienenbahnen

Höhenmaß Die Höhenmaße der Grenzlinie sind - ausgenommen im Bereich d 125 mm über Schienenoberkante - aus den Höhenmaßen der Bezugslinie G2 (Bild 6.2) zu ermitteln. Sie sind im Bereich t 3.530 mm um den Einfluss aus einem möglichen Wechsel der Längsneigung (Wanne) um den Wert 50.000/ra [mm] und um die Hebungsreserve für die Unterhaltung des Gleises (ca. 10 cm) zu vergrößern. Im Bereich d 1.170 mm dürfen sie um den Einfluss aus möglichen Wechseln der Längsneigung (Kuppe) sowie aus der Abnutzung der Schienen und des Absinkens des Gleises im Betrieb vermindert werden. Für die Höhenmaße der Grenzlinie im Bereich d 125 mm gelten die Maße in Bild 6.9 weiter.

6.2.2 Lichtraumprofil GC für Neu- und Aubaustrecken Streckengleise und durchgehende Hauptgleise

übrige Gleise (Maße in mm)

A = Zwischen Streckengleisen und durchgehenden Hauptgleisen darf dieser Raum für die Streckenausrüstung genutzt werden. B = Raum für bauliche Anlagen, wie z. B.: Bahnsteige, Rampen, Rangiereinrichtungen, Signalanlagen. Bei Bauarbeiten dürfen hier auch vorübergehend andere Gegenstände hineinragen, wie z. B.: Baugerüste und geräte, wenn die notwendige Sicherheit gewährleistet ist. Bild 6.13 Lichtraumprofil GC (Radien t 250 m)

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6 Lichtraumprofile

Bei umfassenden Umbauten an vorhandenen Strecken und bei Neubaustrecken muss das Lichtraumprofil GC (Bild 6.13) hergestellt werden. Es setzt sich aus dem Lichtraumprofil GC nach UIC Merkblatt 506 und dem Regellichtraum für Strecken mit Oberleitung zusammen. Die Linie im Abstand 2.500 mm von der Achse entspricht bis 3,05 m über SO der Begrenzung des Raumes A des Regellichtraums. Bei diesem Profil – es gilt für r t 250 m - entfallen bogenabhängige Zuschläge.

6.2.3 Lichtraumprofil für S - Bahnen Auf Schienenstrecken mit reinem S-Bahn-Betrieb dürfen kleinere Licht-raumprofile angewandt werden. Werden diese Strecken auch von anderen Fahrzeugen als S-Bahnen befahren, dann muss das Profil nach EBO oder das Profil GC eingehalten werden. Streckengleise und durchgehende Hauptgleise

übrige Gleise (Maße in mm) A = Zwischen Streckengleisen und durchgehenden Hauptgleisen darf dieser Raum für die Streckenausrüstung genutzt werden. B = Raum für bauliche Anlagen, wie z. B.: Bahnsteige, Rampen, Rangiereinrichtungen, Signalanlagen. Bei Bauarbeiten dürfen hier auch vorübergehend andere Gegenstände hineinragen, wie z. B.: Baugerüste und -geräte, wenn die notwendige Sicherheit gewährleistet ist.

Bild 6.14 S-Bahn-Lichtraumprofil (Radien t 250 m)

6.2 Lichtraumprofile der Schienenbahnen

45

6.2.4 Regellichtraum nach EBOA Bei Regelspurbahnen ist nach EBOA ein lichter Raum freizuhalten, der in Bild 6.15 mit der ausgezogenen Linie gekennzeichnet ist. Bei Neubauten sind zusätzlich die Seitenräume C - D freizuhalten. Stellen, an denen das Breitenmaß bis zur Linie C D nicht eingehalten ist, sind örtlich als Gefahrenstellen zu kennzeichnen.

Bild 6.15 Umgrenzung des lichten Raumes für Regelspur gemäß EBOA

Bei elektrischem Betrieb legt i. Allg. die jeweilige Aufsichtsbehörde des Bundeslandes in dem sich die Gleisanlage befindet, die Umgrenzung des lichten Raumes für den Durchgang des Stromabnehmers fest. In Gleisbögen mit Radien kleiner als 250 m sind die Breitenmaße des lichten Raumes zu vergrößern. Die Vergrößerungsmaße sind der jeweiligen EBOA zu entnehmen.

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6 Lichtraumprofile

6.3 Lichtraumprofil der Magnetschwebebahnen Das Lichtraumprofil für Magnetschwebebahnen ist in der Magnetschwebebahnverordnung beschrieben und in Bild 6.16 dargestellt.

Bereich A = Zulässig sind bauliche Betriebsanlagen, wie z. B. Bahnsteige, Weichen, Rettungsstege, sowie Einragungen bei Bauarbeiten. In den Bereich B (Raumbedarf für Toleranzen des Fahrwegs und dessen Linienführung) und Bereich C (kinematischer Raumbedarf des Fahrzeugs) Einragungen nur während des Fahrgastwechsels und der Reinigung/Instandhaltung von Fahrzeugen zulässig. Die Maße a und b sind geschwindigkeitsabhängig (s. Tabelle 6.17).

Bild 6.16 Lichtraumprofil der Magnetschwebebahnen ( r t 350 m) Bei Magnetschwebebahnen gibt es keine Einteilung der Strecken in Haupt- und Nebenbahnen sowie sonstige Gleise wie bei Schienenbahnen; deshalb gilt der in Bild 6.16 dargestellte Lichtraum für alle Strecken.

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6.4 Profilpunkte bei Gleisen mit Überhöhung

Tabelle 6.17 Geschwindigkeitsabhängige Maße des Lichtraums der Magnetschwebebahn (Bild 6.16) Fahrzeuggeschwindigkeit 1 Mindesthöhe a Gesamtbreite b

d 300 km/h 2 5,75 m 5,70 m

d 400 km/h 3 5,75 m 5,70 m

d 500 km/h 4 6,05 m 6,30 m

6.4 Profilpunkte bei Gleisen mit Überhöhung Bei der kleinen Grenzlinie des Regellichtraums sind Überhöhungen bis 50 mm, bei der großen Grenzlinie bis 160 mm berücksichtigt. In Einzelfällen kann es notwendig werden, den Abstand einzelner Punkte von der Gleisachse in Abhängigkeit von der Überhöhung zu ermitteln. Im überhöhten Gleis wird das Profil um den gleichen Winkel, der durch die Überhöhung eintritt, gekippt. Der durch die Überhöhung bedingte Ausschlag ist bei der Berechnung der Achsabstände von festen Einbauten und von Nachbargleisen zu beachten. Die Ordinate ist die Senkrechte durch die Gleisachse (Bild 6.15). Die Abszissenachse verläuft im rechten Winkel dazu. Die Achse des Lichtraumprofils steht senkrecht auf der Verbindungslinie der Schienenkopfberührenden und liegt in der Mitte zwischen beiden Schienen. Mit D wird der Kippwinkel bezeichnet, der durch die Überhöhung entsteht. Dieser kann einfach berechnet werden: sin D

u

u

(Gl.6.1) s 1500 (s ist der Abstand der Schienenkopfmitten s = 1500 mm; u ist die Überhöhung der Schienen in mm).

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6 Lichtraumprofile

Aus Bild 6.18 ergibt sich, bezogen auf die Gleisachse: xi

hi sin D bi cos D

(Gl.6.2)

yi

hi cos D bi sin D

(Gl.6.3)

xa

ba cos D ha sin D ba sin D ha cos D

(Gl.6.4)

ya

- A = Punkt auf der Bogenaußenseite, - a = Index für Außenseite

(Gl.6.5)

- I = Punkt auf der Bogeninnenseite - i = Index für Innenseite

Bild 6.18 Skizze zur Berechnung der Abstände der Punkte A und I.

7 Gleisabstände Bei Schienenbahnen versteht man unter dem Gleisabstand (e) den horizontalen Abstand zwischen den Achsen benachbarter Gleise (Gleismitten); bei Magnetschwebebahnen wird der Abstand der Raumkurven (Gradienten) benachbarter Spuren als Spurmittenabstand s bezeichnet.

7.1 Gleisabstände bei Schienenbahnen 7.1.1 Abstand zwischen Streckengleisen Der Mindestabstand zweier Gleise beträgt 3,50 m (Bild 7.1). Dieses Maß ist aus der Geschichte der Bahnen entstanden. Das früher definierte halbe Wagenbegrenzungsmaß betrug 1.575 mm. Stehen in zwei parallelen Gleisen, die im Abstand von 3,50 m verlegt sind, Fahrzeuge, dann verbleibt zwischen den Begrenzungslinien ein Maß von 350 mm für Ausladungen und Betriebseinflüsse. Dieser Zwischenraum war für geringe Geschwindigkeiten und harte Federungen der Wagen für eine sichere Betriebsführung ausreichend. Der aktuell maßgebende Mindestgleisabstand gemäß EBO wird durch Addition der halben Breitenmaße der maßgeblichen Grenzlinien bestimmt. Die gängigen Regelgleisabstände der freien Strecke für Radien mit r t 250 sind in Tabelle 7.2 zusammengestellt.

Bild 7.1 Mindestgleisabstand (Ursprüngliche Betrachtung)

Für die Dauer von Bauarbeiten darf der Gleisabstand auf die in Tabelle 7.5 angegebenen Maße verringert werden.

V. Matthews, Bahnbau, DOI 10.1007/978-3-8348-9867-8_7, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

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7 Gleisabstände

Tabelle 7.2 Wichtige Gleisabstände zwischen Streckengleisen (DB) Bezeichnung der Gleisanlage Bestehende Anlagen Umfassende Um- und Neubauten S - Bahn (ve d 120 km/h)

Abstand 3,50 m 4,00 m 3,80 m

- unterirdisch, Schutzraum neben d. Gleisen - unterirdisch, Schutzraum zwischen den Gleisen Ausbaustrecken (160 ve d 200 km/h) Neubaustrecken ve d 300 km/h Schotterbett Feste Fahrbahn

Quelle EBO § 10(1) Mindestabstand EB0 § 10 EBO § 10

3,80 m 4,70 m 4,00 m

DS 800.0130

4,50 m 4,50 m

DS 800.0130

ve d 200 km/h 4,00 m DS 800.0130 Gleiswechselbetrieb 4,60 m Signale zwischen den Gleisen DS 800.0130 Zwischen Streckengleispaar und drittem Gleis (ohne Mastgasse) 5,80 m DS 800.0130 im durchg. H‘gleis v d 160 km/h 6,80 m DS 800.0130 160 < v d 200 km/h 5,40 m DS 800.0130 bei S-Bahnen v d 120 km/h In Tab. 7.2 sind nur Regelmaße aufgenommen; es gibt viele Ausnahmeregelungen.

Bei Radien mit r 250 m müssen die Gleisabstände nach EBO § 10 vergrößert werden. Die Vergrößerungen enthält Tabelle 7.3. Tabelle 7.3 Vergrößerung der Gleisabstände bei Radien r 250 m Radius m 250 225 200 180

Vergrößerung mm 0 50 120 180

Radius m 170 150 120 100

Vergrößerung mm 215 300 700 1.100

Zwischenwerte dürfen geradlinig eingeschaltet werden.

51

7.1 Gleisabstände bei Schienenbahnen

Im bestehenden Streckennetz der DB AG dürfen zwischen Gleisen mit Streckengeschwindigkeiten v 160 km/h Gleisabstände zwischen 3,50 m und 4,00 m vorhanden sein. Die in Tabelle 7.4 angegebenen Werte wurden unter Berücksichtigung einer kinematischen Betrachtungsweise ermittelt. Darin sind die Überhöhung des bogenäußeren Gleises (ua) und der Überhöhungsfehlbetrag des bogeninneren Gleises (ufi) maßgebliche Kriterien. Die Begriffe „Überhöhung“ und „Überhöhungsfehlbetrag“ werden in Kap. 8.5 ausführlich behandelt. Tabelle 7.4 Kinematische Mindestgleisabstände e >m@ bei Streckengeschwindigkeiten v < 160 km/h im bestehenden Netz ua+ufi >mm@ d100 110 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320

250 3,56 3,56 3,57 3,58 3,59 3,60 3,60 3,61 3,62 3,63 3,64 3,66 3,67

350 3,51 3,52 3,53 3,54 3,55 3,56 3,56 3,58 3,59 3,61 3,63 3,64 3,66

Radius r >m@ 500 650 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,52 3,50 3,53 3,51 3,55 3,53 3,56 3,54 3,58 3,56 3,59 3,58 3,61 3,59 3,63 3,61 3,64 3,63 3,65 3,64

950 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,52 3,53 3,55 3,57 3,58 3,60 3,61 3,63

2.000 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,51 3,52 3,54 3,56 3,57 3,59 3,60 3,62

ua = Überhöhung des bogenäußeren Gleises ufi = Überhöhungsfehlbetrag des bogeninneren Gleises Für Fahrzeuge mit Neigetechnik ist die Summe aus ua+ufi um 150 mm zu erhöhen. Zwischenwerte dürfen geradlinig interpoliert werden. Wenn bei mehrgleisigen Strecken das äußere Gleis eine größere Überhöhung (ua) hat, als das innere Gleis (ui), so ist der Mindestgleisabstand um den Betrag 3 , 53

(Gl.7.1)

( u a u i ) >mm@ 1, 5 zu vergrößern. Ist ui ! ua, darf der Gleisabstand um 'e verkleinert werden. 'e

52

7 Gleisabstände

Für die Dauer von Bauarbeiten dürfen die in Tabelle 7.5 aufgeführten Mindestgleisabstände angewandt werden. Tabelle 7.5

Mindestgleisabstand zwischen Streckengleisen (Für die Dauer von Bauarbeiten, EBO § 10)

Radius (m) 1 2 100 1 600 1 300 1 100 950 850 700 600 500 450 400 300 250 225 200 180

160 2 3,50 3,54 3,58 3,61

Mindestgleisabstand bei einer Geschwindigkeit von (km/h) 140 120 100 80 70 60 50 3 4 5 6 7 8 9 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,53 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,56 3,51 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,59 3,53 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,61 3,55 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,59 3,53 3,50 3,50 3,50 3,50 3,62 3,55 3,50 3,50 3,50 3,50 3,59 3,52 3,50 3,50 3,50 3,61 3,54 3,50 3,50 3,50 3,55 3,52 3,50 3,50 3,61 3,56 3,52 3,50 3,60 3,55 3,51 3,63 3,58 3,71 3,66 3,80 3,74

40 10 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,56 3,62 3,69

Zwischenwerte dürfen geradlinig eingeschaltet werden

Für NE-Bahnen sind die Gleisabstände in den Verordnungen der Länder (EBOA) vorgeschrieben. Allgemein beträgt hier der Regelabstand für Neubauten von Regelspurbahnen 4,00 m. Es gibt auch hier viele Sonderregelungen, die den Verordnungen des jeweiligen Bundeslandes entnommen werden können. In der BO-Strab sind keine Gleisabstände angegeben. Sie werden vom jeweiligen Betriebsleiter festgelegt und sind derart zu wählen, dass sie den bautechnischen, betrieblichen und sicherheitstechnischen Erfordernissen entsprechen.

53

7.1 Gleisabstände bei Schienenbahnen

7.1.2 Gleisabstand in Bahnhöfen In Bahnhöfen soll der Gleisabstand mindestens 4,50 m betragen. Wenn die Herstellung dieses Abstandes mit erheblichen Mehrkosten verbunden ist, dürfen durchgehende Hauptgleise im Gleisabstand der freien Strecke durch den Bahnhof geführt werden. Einige wichtige Gleisabstände in Bahnhöfen enthält Tabelle 7.6. Tabelle 7.6 Gleisabstände (Auswahl) in Bahnhöfen Bezeichnung der Gleisanlage Mindestabstand Mindestabstand bei Neubauten Signal zwischen den Gleisen Rangierwege zwischen den Gleisen - zwischen Hauptgleisen v d160 km/h v t 160 km/h auf einem Gleis v t 160 km/h auf beiden Gleisen - zwischen Nebengleisen

Abstand 4,00 m 4,50 m 4,75 m

Quelle EBO §10 EBO §10 DS 800.0130

5,80 m 6,30 m 6,80 m 4,75 m

DS 800.0130

Es ist zu beachten, dass bei elektrischer Zugförderung der erforderliche Raum für die Aufstellung der Fahrleitungsmaste freigehalten werden muss. In der Regel werden Einzelstützpunkte vorgesehen; somit stehen bei zweigleisigen Strecken keine Maste zwischen den Gleisen. Gleisabstände unter Berücksichtigung weiterer Randbedingungen sind in der Richtlinie 800.0130 der DB AG enthalten.

7.1.3 Gleisabstand bei Gleisen mit Überhöhung Der Gleisabstand e wird als Abstand der Gleismitten (Gleisachsen) parallel zur Schienenkopfberührenden gemessen. Die vermessungstechnische Absteckung des Gleisabstandes bezieht sich auf den horizontalen Abstand eh. In der Geraden, hier sind die Schienen ohne Überhöhung verlegt, sind Gleisabstand und Absteckmaß identisch. Verlaufen die Achsen der Gleise im Gleisbogen auf gleicher Höhe (Bild 7.6) dann wird das Absteckmaß eh größer als der Gleisabstand e, verlaufen die Achsen auf einer schiefen Ebene wird das Absteckmaß eh kleiner als der Gleisabstand e.

54

7 Gleisabstände

Aus Bild 7.7 ergibt sich für den Verlauf der Gleisachsen auf einer Höhe: e e h cos D (Gl.7.2) und daraus das horizontale Absteckmaß der Achsen paralleler, überhöhter Gleise: e e (Gl.7.3) mit h cos D

D

arcsin

u 1500

(Gl.7.4)

Bild 7.7 Absteckung des Gleisabstandes bei überhöhten Gleisen

Verlaufen die Achsen auf einer schiefen Ebene wird das Absteckmaß eh = e cos D. Beispiel 7.1 Bei einer zweigleisigen Strecke sind beide Gleise mit u = 160 mm überhöht. Die Gleisachsen verlaufen auf gleicher Höhe. Das horizontale Absteckmaß eh ist zu ermitteln. Das horizontale Absteckmaß ist nach (Gl 7.3) zu berechnen. Nach (Gl.7.4) wird D: 160 u o arcsin 6,123 D arcsin 1500 1500 Damit wird das horizontale Absteckmaß eh (Gl.7.3): eh

4,00 cos 6,123

o

4,02 m .

Wenn beide Gleisachsen auf einer schiefen Ebene liegen würden, wäre das Absteckmaß eh = e cos D = 4,00 cos 6,123° = 3,98 m

.

7.1 Gleisabstände bei Schienenbahnen

55

7.1.4 Abstände zu Kunstbauwerken Der horizontale Abstand zwischen Gleisachse und Kunstbauwerken – dies sind, Brückenbauwerke, Stütz- und Lärmschutzwände –wird durch den Gefahrenbereich und den Sicherheitsraum beschrieben. Der Gefahrenbereich beträgt für vd160 km/h 2,50 m und für 160 v d 300 km/h 3,00 m. Diese Abstände gelten für eine Überhöhung bis u = 20 mm. Für größere Überhöhungen sind sie zu vergrößern, wobei die Vergrößerungsmaße nach Kap. 6.4, Gl. 6.2 bis Gl. 6.5 berechnet werden können. Der Sicherheitsraum beträgt einheitlich 0,80 m und ist bis zu einer Höhe von 2,20 m freizuhalten. Der freizuhaltende Raum unter Überführungsbauwerken wird durch die lichte Höhe und die lichte Weite beschrieben. Als lichte Höhe bezeichnet man den Abstand zwischen Oberkante Schienen und Unterkante der Bauwerksdecke.

Bild 7.8

Lichte Bauwerksabmessungen für 160 ve d 200 km/h

56

7 Gleisabstände

In Bild 7.8 ist der Sicherheitsraum mit c und der Abstand der Kunstbauwerke von der Gleisachse mit a bezeichnet. Die lichte Mindestweite lw ist neben dem geschwindigkeitsabhängigen Wert des Gefahrensbereichs auch vom Gleisabstand abhängig. Dieser beträgt für v d 160 km/h 4,00 m, für 160 v d 300 km/h 4,50 m, bei S-Bahnen 3,80 m. Maße a, c und lw in Abhängigkeit der Geschwindigkeit für 0ud20mm

Tabelle 7.9

Geschwindigkeit 1

v d 160 km/h 160 v d 200 km/h 200 v 300 km/h

a

lw

c

2

3

4

3,30 3,80 4,30

0,80 0,80 0,80

10,60 11,60 13,10

Die lichte Mindesthöhe lH beträgt bei nicht elektrifizierten Strecken für ve d 200 km/h in der Regel 4,90 m; auf Strecken mit lademaßüberschreitendem Verkehr 5,10 m. Einflüsse aus Überhöhungen, Gradientenneigung und u. U. Ausrundungsbogen (Wanne) müssen im Einzelfall aus den Maßen des Lichtraumes ermittelt werden. Bei elektrifizierten Strecken ist die lichte Mindesthöhe lH der Bauwerke von der Bauart des Fahrleitungskettenwerks und von der Entwurfsgeschwindigkeit abhängig Tabelle 7.10 Lichte Mindesthöhe unter Bauwerken bei elektrifizierten Strecken ve (km/h)

lichte Mindesthöhe (lH)

freie Strecke in Bahnhöfen* 1 2 3 5,70 m 6,15 m V d 160 5,90 m 6,40 m 160 v d 200 6,70 m 7,20 m 200 v d 3001) 7,40 m 7,90 m 200 v d 3002) * Werte gelten auch im Bereich von Nachspannungen der freien Strecke 1) = Systemhöhe des Kettenwerks 1,10 m 2) = Systemhöhe des Kettenwerks 1,80 m

57

7.2 Spurmittenabstand bei Magnetschwebebahnen

7.2 Spurmittenabstand bei Magnetschwebebahnen Der Lichtraum eines doppelspurigen Fahrweges gemäß MbBO ist in Bild 7.11 dargestellt. Der Spurmittenabstand s ist in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit festgelegt. Dies gilt auch für die Höhe und Breite des Lichtraumes. Die geschwindigkeitsabhängigen Maße enthält Tabelle 7.12.

Bild 7.11 Spurmittenabstand bei doppelspurigem Fahrweg Tabelle 7.12 Geschwindigkeitsabhängige Maße bei doppelspurigem Fahrweg Fahrzeuggeschwindigkeit (km/h) Mindesthöhe a Breite d. Streckenquerschnitts b

bis 300

bis 400

bis 500

5,75 m

5,75 m

6,05 m

10,10 m

10,50 m

11,40 m

Halbe Lichtraumbreite I

2,85 m

2,85 m

3,15 m

Spurmittenabstand s

4,40 m

4,80 m

5,10 m

8 Linienführung Die Linienführung der Gleise in Grund- und Aufriss wird durch Trassierungselemente bestimmt. Für Trassierungselemente sind in den Bau- und Betriebsordnungen (EBO, EBOA, BOStrab, MbBO) Grenzen für zulässige Mindest- bzw. Höchstwerte festgelegt. Diese Grenzwerte beinhalten Sicherheitsreserven, weshalb ein Abweichen von den Grenzwerten nicht zwangsläufig zu einer Betriebsgefahr führt. Für die Schienenbahnen und auch für die Magnetschwebebahn sind die Trassierungsparameter in Richtlinien und Vorschriften festgelegt. Der Planung einer Linienführung liegt ein Betriebsprogramm zugrunde, welches für den Zeitpunkt der Inbetriebnahme der Trasse prognostiziert wird. Das Betriebsprogramm enthält Angaben über die Anzahl der voraussichtlich verkehrenden Züge und über die Verteilung dieser Anzahl auf verschiedene Zuggattungen (Personenzüge des Fernverkehrs: EC, IC, ICE, ICN, THA, CNL, UEx und D-Züge; Personenzüge des Nahverkehrs: IRE, RE, RB und S, Güterzüge, z.B.: Ganzzüge CS, CT, IK und Züge des Einzelwagenverkehrs FR, FS und FZ. (Die Abkürzungen sind im Abkürzungsverzeichnis S. 242 erläutert.). Es wird auch eine angestrebte Geschwindigkeit vorgegeben: die Entwurfsgeschwindigkeit ve. Die Trassierungselemente sollen derart gewählt werden, dass mit dem jeweils vorgegebenen Betriebsprogramm ein möglichst günstiges wirtschaftliches Verhältnis zwischen Fahrdynamik, Baukosten und zu erwartenden Unterhaltungskosten der Infrastruktur erreicht wird. Bereich Ermessensbereich

Genehmigungsbereich

Grenzen und Werte Höchst- bzw. Mindestwert Regelwert Ermessensgrenzwert Zustimmungswert TSI - Grenzwert bzw. EBO-Grenze

Bild 8.1 Ermessens- und Genehmigungsbereich für Paramter der Linienführung

V. Matthews, Bahnbau, DOI 10.1007/978-3-8348-9867-8_8, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

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8 Linienführung

Für die Trassierung wurde ein „Ermessens- und Genehmigungsbereich für Parameter der Linienführung“ definiert (Bild 8.1). Für eine wirtschaftliche Trassierung –im Sinne des Schienenweges- wurden im Laufe der Zeit „Regelwerte“ entwickelt. Ihnen liegen wissenschaftliche Erkenntnisse und praktische Erfahrungen zugrunde. Es soll mit Regelwerten trassiert werden. Wenn bei derartiger Trassierung der Herstellung z.B. Sprungkosten vorhersehbar sind, können die Ermessensgrenzen ausgeschöpft werden, um diese zu vermeiden. Es soll vermieden werden, mit Werten des Genehmigungsbereichs zu trassieren. Falls davon in begründeten Ausnahmefällen abgewichen wird, ist die Zustimmung der Zentrale der DB Netze AG zwingend notwendig. Der Verlauf der geplanten Trasse wird in Plänen in drei Ebenen dargestellt: Im Grundriss gibt es drei Trassierungselemente: die Gerade, den Kreis und -als Verbindungselement zwischen beiden- den Übergangsbogen. Der Wechsel von Trassierungselementen führt zu Unstetigkeitsstellen im Gleis, wodurch die Fahrzeuge in Schwingungen versetzt werden, deren Abklingzeit etwa 1,5 bis 2 Sekunden beträgt. Die Trassierung soll derart erfolgen, dass sich die Fahrzeugschwingungen aus mehreren Unstetigkeitsstellen nicht addieren. Die Länge einzelner Trassierungselemente ist in Abhängigkeit von der Entwurfsgeschwindigkeit so zu bemessen, dass diese von den Fahrzeugen mindestens 1,5 bis 2 Sekunden befahren werden. Deshalb sollten die Trassierungselemente mit einer Mindestlänge geplant werden. Diese ist geschwindigkeitsabhängig und beträgt bei Gleisbogen (lb) und Gerade (lg): Mindestwert min lb bzw. lg 0,10 x v [m] min lb bzw. lg 0,15 x v [m] min lb bzw. lg 0,20 x v [m] Regelwert reg lb bzw. lg 0,40 x v [m] (Gl.6.1)

bei v 70 km/h bei 70 < v 100 km/h bei v 100 km/h

Tabelle 8.2 Planungswert für die Länge von Gleisbogen und Gerade

Von dieser Vorgabe gibt es Abweichungen; z. B. in Weichenverbindungen oder Abzweigungen in ein Parallelgleis. Grundrisse werden in Lageplänen dargestellt. Die gängigen Maßstäbe sind: 1 : 1.000, 1 : 5.000 und 1 : 25.000. Im Aufriss wird die Gradiente (= Neigungslinie) der Schienenbahnen bei konstanter Neigung als Gerade ausgebildet. Neigungswechsel werden mit Kreisbögen ohne Übergangsbogen ausgerundet. Bei der Magnetschnellbahn Transrapid wird zwischen Gerade und Ausrundungskreisbogen ein Übergangsbogen (Klothoide) gelegt.

60

8 Linienführung

Der Aufriss wird im Längenschnitt, der auch als Längsprofil oder Höhenplan bezeichnet wird, dargestellt. Da die Höhenunterschiede im Vergleich zur Längenentwicklung relativ klein sind, erfolgt die Darstellung in einem verzerrten Maßstab, der meistens 10-fach überhöht ist: Maßst. d. Länge (MdL) Maßst. d. Höhe (MdH)

1 : 2.000 1 : 200

1 : 1.000 1 : 100

1 : 500 1 : 50

Im Querschnitt wird der Gleiskörper einschließlich Entwässerungseinrichtungen und anschließendem Gelände im Maßstab (unverzerrt) 1 : 50 oder 1 : 100 dargestellt.

8.1 Formelzeichen und ihre Bedeutung Für Trassierungselemente und Bemessungsgrößen sind Abkürzungen eingeführt. Diese werden sowohl in den Formeln für die Berechnung der Elemente als auch zu ihrer Kennzeichnung in Plänen angewandt. Wesentliche Abkürzungen und ihre Bedeutung sind in der nachfolgenden Tabelle 8.3 zusammengestellt. Tabelle 8.3 Abkürzungen und ihre Bedeutung FormelBedeutung des Formelzeichens zeichen a Scheitelabstand bei Ausrundungsbögen AA Ausrundungsbogenanfang AE Ausrundungsbogenende ar Radialbeschleunigung aq Beschleunigung in Querrichtung BA Bogenanfang BE Bogenende BM Bogenmitte BW Bogenwechsel e Gleisabstand Abrückmaß des Gleisbogens gegenüber der f Tangente bei Übergangsbögen hf Pfeilhöhe Höhenunterschied 'h I Längsneigung k Krümmung des Gleisbogens (1/r = k)

Einheit m m/s2 m/s2

m mm mm m 0

/00

61

8.1 Formelzeichen und ihre Bedeutung

noch Tabelle 8.3 Abkürzungen und ihre Bedeutung Formelzeichen la

Bedeutung des Formelzeichens

Einheit

Länge d. Ausrundung bei Kuppen und Wannen

m

lb lg ln

Länge von Kreisbögen (Bogenlänge) Länge einer Zwischengeraden Nutzbare Gleislänge (auch als NL üblich)

m m m

lR lRB

Länge der Überhöhungsrampe

m

Länge der Überhöhungsrampe nach Bloss

m

lRS lt

Länge der S-förmigen Überhöhungsrampe

m

Tangentenlänge

m

lta lU

Tangentenlänge des Ausrundungsbogens

m

Übergangsbogenlänge, gerade Krümmungslinie

m

lUB lUS

Übergangsbogenlänge, nach Bloss

m

Übergangsbogenlänge, S-förmige Krümmung

m

lw ldSch max min 1:m 1:n N NW oA r ro

Länge der Weiche letzte durchgehende Schwelle Vorsatz für Höchstwert Vorsatz für Mindestwert Neigung der Überhöhungsrampe Neigung der Weichentangente Höhe im System DHHN 12 oder DHHN 92 Höhe des Neigungswechsels ohne Angabe des Ausrundungshalbmessers Gleisbogenradius Radius d. Zweiggleises der Weichengrundform

m m

ra

Ausrundungshalbmesser der Neigungswechsel

m

rs

Radius des Stammgleises einer Bogenweiche

m

rz

Radius des Zweiggleises einer Bogenweiche Vorsatz für Regelwert Rampenanfang Rampenende Rampenmitte Abstand der Schienenkopfmitten; auch: Strecke

m

reg RA RE RM s

m m m m

mm m

62

8 Linienführung

noch Tabelle 8.3 Abkürzungen und ihre Bedeutung Formelzeichen S TS u uo uf uu UA UE UM ve WA WE WTS zul

Bedeutung des Formelzeichens

Einheit 0

/00

Streckenneigung, nach DIN siehe unter I Tangentenschnittpunkt Überhöhung der Außenschiene Ausgleichende Überhöhung

mm mm

Überhöhungsfehlbetrag

mm

Überhöhungsüberschuss Übergangsbogenanfang Übergangsbogenende Übergangsbogenmitte Entwurfsgeschwindigkeit Weichenanfang Weichenende Schnittpunkt der Weichentangenten Vorsatz für zulässigen Wert

mm

km/h

8.2 Geschwindigkeiten Die Trassierungselemente werden in Abhängigkeit von der zulässigen Geschwindigkeit bzw. der Entwurfsgeschwindigkeit bemessen. Die jeweils zulässige Geschwindigkeit, mit der Fahrzeuge höchstens fahren dürfen, ist abhängig von: - der Bauart der einzelnen Fahrzeuge - der Art und der Länge der Züge - den Bremsverhältnissen - den Streckenverhältnissen und - den betrieblichen Verhältnissen. Gemäß EBO beträgt die zulässige Geschwindigkeit für durchgehend gebremste Reisezüge auf Hauptbahnen 250 km/h, wenn Strecke und führende Fahrzeuge mit Zugbeeinflussung (s. Kap. 17) ausgerüstet sind, durch die ein Zug selbständig zum Halten gebracht und außerdem geführt werden kann. Kann der Zug durch Zugbeein-

63

8.2 Geschwindigkeiten

flussung lediglich selbständig zum Halten gebracht werden, beträgt die zulässige Geschwindigkeit 160 km/h. Ist keine Zugbeeinflussung vorhanden, ist die Geschwindigkeit auf 100 km/h begrenzt (EBO § 40). Für Versuchszüge, dies können auch planmäßig verkehrende Züge sein, kann eine höhere Geschwindigkeit genehmigt werden, z.B. für ICE 330 km/h. Auf Nebenbahnen beträgt die zulässige Höchstgeschwindigkeit 80 km/h, wenn teilweise Bedingungen für Hauptbahnen erfüllt sind, darf mit 100 km/h gefahren werden. Durchgehend gebremste Güterzüge dürfen auf Hauptbahnen 120 km/h fahren, wenn eine wirksame Zugbeeinflussung vorhanden ist; sonst 100 km/h. Für Versuchszüge ist die Höchstgeschwindigkeit mit 160 km/h festgelegt. Auf Nebenbahnen ist eine Höchstgeschwindigkeit von 80 km/h zugelassen. DB Netz unterscheidet ihre Schieneninfrastruktur nach drei Netztypen mit verschiedener Nutzung und verschiedenen Geschwindigkeiten: Vorrangnetze (Standard P300, P230, P160, G120) als voneinander weitgehend unabhängige Teilnetze für den Schienenpersonenfernverkehr (SPFV), den Schienengüterverkehr (SGV) und den Schienenpersonennahverkehr (SPNV, reine SBahn-Strecken). Die Vorrangteilnetze sollen eine geschwindigkeitsorientierte Entmischung von schnellen und langsamen Verkehren ermöglichen. Leistungsnetze (M230, M160) sind Teilnetze, die mit Mischverkehr befahren werden und Regionalnetze (R120, R80, G50), die eine regionale Erschließungsfunktion für Vorrangund Leistungsnetze haben. Aus dieser Typisierung folgt die Einteilung des Streckennetzes in Personen- (P), Güter- (G), Regional- (R) und Mischverkehrsstrecken (M) mit verschiedenen zulässigen Höchstgeschwindigkeiten (Tab. 8.4): Tabelle 8.4 Streckenstandard und zulässige Höchstgeschwindigkeit Standard der Strecke P300 P230 M230 P160 M160 G120 R120 R80 G50

Beschreibung der Strecke Hochgeschwindigkeits- bzw. Neubaustrecken Ausbaustrecken Ausbaustrecken Vorhandenes Netz, Hauptbahnen Vorhandenes Netz, Hauptbahnen Güterzugstrecken S-Bahn-Strecken Vorhandenes Netz, Nebenbahnen Vorhandenes Netz, Nebenbahnen

Zulässige Höchstgeschwindigkeit (km/h) 300 230 230 160 160 120 120 80 50

64

8 Linienführung

Die Höchstgeschwindigkeit beim Rangieren beträgt 25 km/h, bei Ansage des freien Fahrweges bis 40 km/h. In §40 EBO sind noch weitere Betriebszustände mit Geschwindigkeiten von 50 bzw. 30 km/h beschrieben, die für die Bemessung der Trassierungsparameter aber nicht von Bedeutung sind. Bei Anschlussbahnen ist die zulässige Geschwindigkeit in der jeweils geltenden EBOA vorgeschrieben. Sie ist im Allgemeinen auf 25 km/h begrenzt. In einigen Bundesländern sind 30 km/h zugelassen. Für Straßenbahnstrecken werden die zugelassenen Höchstgeschwindigkeiten in Abhängigkeit von Art und Beschaffenheit der Betriebsanlagen und der Fahrzeuge von der technischen Aufsichtsbehörde festgesetzt. Wenn die Gleise straßenbündig liegen, gilt die für den Straßenverkehr zulässige Höchstgeschwindigkeit. Die Entwurfsgeschwindigkeit soll für straßenbündigen und besonderen Bahnkörper nicht kleiner als ve=50 km/h und für unabhängigen Bahnkörper nicht kleiner als ve=70 km/h gewählt werden. Wenn die nach den vorgenannten Geschwindigkeiten bemessenen Trassierungselemente in der Örtlichkeit nicht eingebaut werden können, ist eine entsprechend niedrigere Entwurfsgeschwindigkeit ve zu wählen. Diese ist auf einen durch 10 teilbaren Wert abzurunden. Die zulässige Geschwindigkeit der Magnetschnellbahn beträgt auf der Strecke 500 km/h und im Tunnel 400 km/h.

8.3 Längsneigung und Neigungswechsel Die Eigenheiten des Rad-Schiene-Systems und der Wunsch große Lasten mit möglichst gleichmäßiger Geschwindigkeit befördern zu können, führen bei der Trassierung von Schienenbahnen gegenüber Straßenplanungen und auch gegenüber der Magnetschwebebahn zu geringeren Neigungen. Die Längsneigung wird bei den Bahnen in Promille (0/00), also der Höhendifferenz in Meter je 1000 m der in die Horizontale projizierten Strecke ausgedrückt. In einigen EBOA und in einigen Regelquerschnitten werden Neigungen als Verhältnis von 1 Meter Steigung zu n Meter der Horizontalen (=Gegenkathete : Ankathete des Neigungswinkels) - 1 : n - bezeichnet.

8.3 Längsneigung und Neigungswechsel

65

8.3.1 Neigung der freien Strecke Nach § 7 EBO soll die Längsneigung auf freier Strecke bei Neubauten - auf Hauptbahnen 12,5 0/00 - auf Nebenbahnen 40,0 0/00 nicht überschreiten (EBO Grenzen). Die Schnellfahrstrecke Köln – Rhein/Main wurden als reine „Personenzugstrecke“ mit einer maximalen Neigung von bis zu 400/00 trassiert, Die Strecke Nürnberg – München mit 200/00. Die Entscheidung über die Längsneigung trifft das Eisenbahninfrastrukturunternehmen in Abstimmung mit der zuständigen Aufsichtsbehörde. Damit bei Tunnelstrecken die Entwässerung gewährleistet ist, soll die Gradiente bei Tunnellängen bis 1.000 m 2 0/00, bei Tunnellängen über 1.000 m 4 0/00 geneigt sein. Bei Neigung 4 0/00 ist ein eigenständiges Herausrollen eines Zuges möglich. Bei reinem S - Bahn - Betrieb dürfen auch Hauptbahnen bis 40 0/00 geneigt sein. Damit sind im Bereich von Überwerfungsbauwerken und Tunnelrampen kurze Entwicklungslängen möglich. In den meisten EBOA ist keine höchstzulässige Neigung festgelegt. Sofern eine Trassierung über 40 0/00 erwogen wird, sollte diese Maßnahme vorher mit der Genehmigungsbehörde erörtert werden. Die Längsneigung der Streckengleise der Straßenbahnen ist nach BOStrab auf das Anfahr- und Bremsvermögen der Fahrzeuge abzustimmen. Im Regelfall sollen 40 0/00 nicht überschritten werden. In Ausnahmefällen sind für unabhängige Bahnen 50 0/00 und für straßenabhängige Bahnen 60 0/00 zulässig. Bei Magnetschwebebahnen ist eine Längsneigung gem. MbBO bis 100 0/00 zugelassen.

8.3.2 Neigung der Bahnhofsgleise Bei Neubauten soll die Längsneigung der Bahnhofsgleise in denen Züge halten oder Fahrzeuge abgestellt werden können, 2,5 0/00 nicht überschreiten (§ 7 EBO), weil sich abgestellte Wagen mit Rollenachslagern bei einer Neigung von etwa 2,5 0/00 selbständig in Bewegung setzen können. Deshalb ist in Gleisen, in denen regelmäßig Wagen abgestellt werden, eine Neigung von 1,67 0/00 anzustreben. Überholungsbahnhöfe der Neubaustrecken sollen im Regelfall kein Gefälle aufweisen, Neigungen über 1,5 0/00 sind unzulässig.

66

8 Linienführung

Bei reinem S - Bahn - Betrieb ist die Neigung der Bahnsteiggleise an Haltepunkten auf 12,5 0/00 begrenzt. Die Längsneigung in Haltestellen straßenabhängiger Straßenbahnen darf in Ausnahmefällen 40 0/00 übersteigen. Bei Magnetschwebebahnen darf die zulässige Neigung in Bereichen in denen stehende Fahrzeuge gegen unbeabsichtigte Bewegungen zu sichern sind, an Bahnsteigbereichen und an Betriebshalteplätzen sowie Abstellbereichen, wenn mit Vereisung des Fahrwegs zurechnen ist, nicht mehr als 5 0/00 betragen; wenn an Betriebshalteplätzen eine Vereisung des Fahrweges ausgeschlossen werden kann, darf die Längsneigung nach Prüfung und Genehmigung in jedem Einzelfall bis 50 0/00 betragen.

8.3.3 Neigungswechsel Wechsel in der Längsneigung der Schienenbahnen von 'I t 1 0/00 sind mit einem Kreisbogen auszurunden. Bei Neigungsunterschieden von 'I 1 0/00 ist kein Ausrundungsbogen vorzusehen. Dies wird in den Plänen mit der Abkürzung "oA" vermerkt. Die Länge des Ausrundungsbogens soll la t 20 m betragen. In Bild 8.5 sind die geometrischen Zusammenhänge im Ausrundungsbogen dargestellt. Aus dem rechtwinkligen Dreieck Kreismittelpunkt–AA–TS ergibt sich die Tangentenlänge zu: lt

ra tan

D

(Gl.8.2)

2

Der Winkel D ist wegen der geringen Längsneigung der Schienenbahnen sehr klein. Deshalb gilt die Näherung: tan

D

2

1 tan D 2

(Gl.8.3)

Bild 8.5 Geometrische Zusammenhänge im Ausrundungsbogen

67

8.3 Längsneigung und Neigungswechsel

Bild 8.5 entnimmt man: D = E1 - E2 Auch hier kann wegen der kleinen Winkel näherungsweise gesetzt werden: tan D

tan E1 tan E 2

(Gl.8.4)

Damit ergibt sich für die Tangentenlänge des Ausrundungsbogens mit (Gl.8.6):

lt

1 ra (tan E1 tan E 2 ) 2

(Gl.8.5)

mit: tan E1 = I1/1.000 und tan E2 = I2/1.000. Die Neigung wird in Richtung der Kilometrierung der Strecke als Steigung (+I 0/00) oder als Gefälle (-I 0/00) bezeichnet. Steigung und Gefälle werden bei der Berechnung der Tangentenlänge mit Vorzeichen eingesetzt. Das Ergebnis ist ein Absolutwert: Ausrundungsbogen Länge der Tangente

ra I1 I 2

2 1000

lt

(Gl.8.6)

und daraus 2000 lt ra I1 I 2

(Gl.8.7)

Scheitelabstand 2

a

lt 2 ra

(Gl.8.8)

Die Ordinaten des Ausrundungsbogens können mit hinreichender Näherung mit ya

x2 2ra

(Gl.8.9)

berechnet werden. Bei der Berechnung der Neigungslinie (Gradiente) ist der Zusammenhang zwischen horizontaler Strecke lh, Neigung I 0/00 und Höhenunterschied 'h wesentlich: lh

1000 'h Io oo

(Gl.8.10a) oder: 'h

lh I o

oo 1000

(Gl.8.10b)

Es ist anzustreben, die Punkte AA, AE und NW mit der lagemäßigen Absteckung der Gleise in Einklang zu bringen. Damit werden "überflüssige" Absteckpunkte

68

8 Linienführung

vermieden. Im Bereich des Ausrundungsbogens sind alle 5 m Absteckpunkte, die mit den 10 m Stationspunkten zusammenfallen sollen, herzustellen. Tangentenlänge und Ausrundungsradius sind entsprechend zu wählen. Neigungswechsel werden im Lageplan, im Längsprofil und im Gleisvermarkungsplan dargestellt. Tabelle 8.6 Bemessung des Ausrundungsbogens Bereich

Ermessensbereich

Genehmigungsbereich

Grenzen und Wert Höchstwert Regelwert Ermessensgrenze

Zustimmungswert Ausnahmewert

Radius ra des Ausrundungsbogens v230 km/h v>230 km/h ra = 25 000 m reg ra=0,4×v2 [m] (Gl.8.11) ra =0,25×v2 [m] (Gl.8.12)

reg ra=22 500 m ra=16 000 m (bei Kuppen)

ra=14 000 m (bei Wannen) 2 ra=0,16×v [m] bei Kuppen (Gl.8.13) ra=0,13×v2 [m] bei Wannen (Gl.8.14) aber immer ra2000 m Mit Zustimmung DB Netz ist ra<2000 m zulässig

Neigungswechsel der Anschlussbahnen werden ebenfalls ausgerundet. Der Mindestwert für den Ausrundungsradius beträgt nach EBOA: min ra > 300 m. Die Neigungswechsel der Straßenbahnen sind im Regelfall mit einem Radius ra = v2/4, mindestens jedoch mit ra > 500 m, auszurunden. Aus oberbautechnischen Gesichtspunkten sollte ra > 2000 m gewählt werden. Für straßenbündige Bahnkörper ist die Ausrundung von Neigungswechseln den örtlichen Gegebenheiten anzupassen. Neigungswechsel in Überhöhungsrampen sind zu vermeiden. Für Ausrundungsbögen im Weichenbereich gelten besondere Bestimmungen. Die zulässige Vertikalbeschleunigung für Magnetschwebebahnen ist in der MbBO für Kuppen auf 0,6 m/s2 und für Wannen auf 1,2 m/s2 begrenzt. Die Ausrundungsbogen werden für jeden Einzelfall aus dem Verlauf der Raumkurve der Trassierung berechnet und beinhaltet neben der Beschleunigung, die von der Ausrundung herrührt, auch die Vertikalkomponente der Beschleunigung infolge der Querneigung der Fahrbahn in Kreisbogen im Grundriss. Es kann also kein allgemeingültiger Grenzwert für den Ausrundungsradius angegeben werden.

8.3 Längsneigung und Neigungswechsel

69

Im Lageplan wird der Neigungswechsel der Gradiente mit dem anschließenden Neigungsverlauf seitlich des Gleises angegeben (Bild 8.7), im Längsprofil ist die Gradiente mit dem Ausrundungsbogen dargestellt (Bild 8.8).

Bild 8.7 Darstellung der Neigungswechsel im Lageplan

Bild 8.8 Darstellung der Neigungswechsel im Längsprofil

Im Längsprofil wird die Gradiente ausgezogen dargestellt, der Ausrundungsbogen von AA bis AE gestrichelt (Bild 8.8). Parallel zur Gradiente im Abstand von etwa 3 - 4 cm wird eine weitere Linie gezeichnet, an der die Neigungen und die zugehörigen Entfernungen angegeben werden.

70

8 Linienführung

Die Ziffern hinter der Bezeichnung NW geben die Höhe des Neigungswechsels, also des Gradientenschnittpunktes an. Lange Zeit verstand man darunter die „Höhe über Normal Null“(ü.NN). Diese bezog sich auf das zwischen 1912 und 1956 entstandene Deutsche Haupthöhennetz 12 (DHHN12), welches sich auf den Amsterdamer Pegel bezog. In Deutschland bezieht man sich aktuell auf das „Deutsche Haupthöhennetz 1992“ (DHHN 92), dessen Bezugspunkt in Wallenhorst bei Osnabrück liegt. Höhenangaben in diesem System werden als „Höhen über Normalhöhennull“ (ü. NHN) bezeichnet. Dieses Höhensystemen gilt für die gesamte Bundesrepublik Deutschland. Beispiel 8.1 Berechnung der Elemente der Neigungswechsel der Bilder 8.7 und 8.8. Die

Entwurfsgeschwindigkeit betrage ve = 140 km/h. Berechnung mit Regelwerten. Der Ausrundungsradius beträgt:

0,4 ve

reg ra

2

0,4 140 2

7.840 m

Die Neigung ändert sich von I1 = - 3,765 0/00 auf I2 = 0,000 0/00. Man berechnet die Tangentenlänge nach (Gl.8.6):

lt

ra I1 I 2

2 1000

7840 3,765 0

2 1000

14,76m

Aus Gründen der einfacheren Absteckung wird lt auf 15,00 m gerundet. Dann ist ra neu zu berechnen (Gl.8.7): ra

2000 lt I1 I 2

2000 15,00 3,765 0

7.968m

Der Abstand zwischen dem Gradientenbrechpunkt mit der Höhe NW und dem Ausrundungsbogen ist der Scheitelabstand. Er beträgt hier (Gl.8.8): 2

a

lt 2 ra

15 2 2 7968

0,014m

Gleisanlagen großer Eisenbahninfrastrukturunternehmen werden in Gleisvermarkungsplänen dargestellt. Diese werden verzerrt gezeichnet. Be DB Netz wird als Längenmaßstab 1:1000, als Höhenmaßstab 1:200 gewählt. Gleisvermarkungspläne beinhalten unter der Rubrik "Neigungen und Höhenlage": - die Neigungsangaben (I in 0/00 und Länge der Neigung) - Höhen der Neigungswechsel - Ausrundungsradius - Ordinaten des Ausrundungsbogens in allen runden 5 m Stationspunkten - Kilometrierung der Neigungswechsel.

71

8.3 Längsneigung und Neigungswechsel

Beispiel 8.2 Für einen eingleisigen Streckenabschnitt, der mit einer zulässigen Höchstge-

schwindigkeit von v = 120 km/h befahren werden kann, ist der Neigungswechsel in km 1,840 durch einen Ausrundungsbogen auszurunden (Bild 8.9). Es soll mit Regelwerten trassiert werden. In km 1,825 kreuzt die Bahn eine Straße. Die Höhe der Kreuzungsstelle (Gleisachse/Straßenachse) ist zu berechnen.

Bild 8.9 Skizze der Aufgabenstellung 1. Berechnung der Ausrundung mit Regelwert im Ermessensbereich (Gl.8.11):

reg ra

0,4 ve 2

0,4 120 2

5.760 m

2. Ausrundungsbogenanfang (AA) und -ende (AE) liegen in der Entfernung lt vor bzw. hinter dem Neigungswechsel. Deshalb wird die Tangentenlänge berechnet (Gl.8.6): 5760 3,270 4,185 ra I1 I 2 lt

21,47 m 2 1000 2 1000 lt wird auf die nächste ganze, durch 5 teilbare Zahl - 25 m - gerundet. Mit dieser Tangentenlänge ergibt sich nach (Gl.8.7) ra=6.707 m und die Kilometrierung von AA und AE: AA = 1,840 - 0,025 = 1,815 km AE = 1,840 + 0,025 = 1,865 km Von AA bis zum Kreuzungspunkt beträgt die Entfernung 10 m. Die Höhe des Kreuzungspunktes wird aus zwei Teilrechnungen ermittelt: - Berechnung der Höhe der Gradiente in km 1,825 - Berechnung der Ordinate des Ausrundungsbogens für die Abszisse 10 m. Der Höhenunterschied zwischen Gradientenknickpunkt in km 1,840 und km 1,825 beträgt (Gl.8.10b): Io 3,270 'h lh oo 15,00 0,049 m 1000 1000

72

8 Linienführung

Laut Definition ist I bei negativem Vorzeichen im Sinne der Kilometrierung ein Gefälle. Da hier entgegen der Kilometrierung gerechnet wird, ist 'h positiv. Der gesuchte Punkt liegt also höher als der Gradientenknickpunkt. Die Ordinate des Ausrundungsbogens in km 1,825 beträgt (Gl.8.9): ya

x2 2ra

102 2 6707

0,007 m

Der Kreuzungspunkt liegt 0,056 m über dem Neigungswechsel, also NW = 254,380 m + 0,056 m = 254,436 m.

8.4 Kreisbogen Wenn eine Masse m mit einer Geschwindigkeit v einen Kreisbogen mit dem Radius r durchfährt, dann wirkt auf sie eine Zentrifugalkraft F

m v2 r

(Gl.8.15)

Die horizontal gerichtete Zentrifugalbeschleunigung beträgt ar

v2 r

(Gl.8.16)

Die Zentrifugalkraft wird im Rad - Schiene System über den Spurkranz in die Schiene eingeleitet. Sie ist zu begrenzen, weil: - die Kraftübertragung in die Schiene über den Spurkranz im Anlaufpunkt erfolgt. Wird die Zentrifugalkraft im Verhältnis zur Gewichtskraft zu groß, kann es zur Entgleisung kommen (s. Kap. 4.1.3), - die Horizontalkraft Lageverschiebungen des Gleises bewirken kann. Die Wiederherstellung der Soll-Lage des Gleises erfordert Unterhaltungsaufwand. - die Horizontalbeschleunigung, die auch auf Reisende wirkt, wegen Komfortkriterien 0,65 m/s2 bzw. 0,85 m/ s2 nicht überschreiten soll. In Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Oberbaus, der Bauart der Fahrzeuge sowie der Ladung und deren Sicherung darf die Horizontalbeschleunigung bis 1 m/s2 betragen (Ermessensgrenze). Diese Grenzwerte gelten auch für Straßenbahnen. Nach EBO soll der Bogenradius in durchgehenden Hauptgleisen bei Neubauten auf Hauptbahnen r > 300 m und auf Nebenbahnen r > 180 m betragen. Der Bogenradi-

73

8.5 Überhöhung

us bezieht sich auf die Gleisachse. Die Richtung des Fahrweges darf sich nur stetig ändern. Wenn erforderlich, sind Übergangsbogen (s. Kap. 8.7) anzulegen. Gemäß EBOA soll der Bogenradius bei Anschlussbahnen mit Regelspur r > 140 m, mit Schmalspur r > 50 m betragen. Der Radius kann kleiner sein, wenn es die Bauart der Fahrzeuge gestattet. Für die Unterschreitung der o. g. Radien gelten in den einzelnen Bundesländern unterschiedliche Bestimmungen. Anschlussbahnen sollten freizügig mit allen Fahrzeugen befahren werden können. Deshalb sind Radien r > 150 m anzustreben. Die BO Strab- Trassierungsrichtlinien schreiben für straßenbündige Bahnkörper einen Mindestradius von r > 25 m, für unabhängigen Bahnkörper r 240 m vor. In der MbBO ist die unausgeglichene Seitenbeschleunigung der Fahrzeuge der Magnetschwebebahnen beim Befahren von Bogen nach Bogenaußen auf 1,5 m/s2, im Weichenbereich auf 2,0 m/s2 begrenzt. Auch hier gilt, dass die zulässigen Trassierungswerte aus den Gesamtbelastungen der Raumkurve berechnet werden.

8.5 Überhöhung In Kreisbogen wird in der Regel eine Überhöhung eingebaut. Bei Schienenbahnen wird die Überhöhung durch Anheben der bogenäußeren Schiene hergestellt. Bei Magnetschwebebahnen wird die Gleitebene um die Gradiente (s. Bilder 4.11 und 6.16) gedreht; die bogeninnere Kante wird somit abgesenkt, die bogenäußere angehoben. So kann die zulässige Geschwindigkeit im Kreisbogen - im Vergleich zu einem nicht überhöhten Bogen erhöht werden. In Bild 8.10 sind die Beschleunigungen, die auf einen Massepunkt beim Durchfahren eines überhöhten Gleisbogens infolge der Schwer- und Zentrifugalkraft einwirken, dargestellt. Die Zentrifugalbeschleunigung ar ist horizontal und radial zur Bogenaußenseite gerichtet. Die Erdbeschleunigung g verläuft dazu senkrecht. Im nicht überhöhten, geraden Gleis liegt g theoretisch in der Fahrzeugachse. Aus der Geometrie (Bild 8.10) ergibt sich: sin D

u s

u 1500

(Gl.8.17)

mit s = 1500 mm als Abstand der Schienenkopfmitten.

74

8 Linienführung

Bild 8.10 Beschleunigungskomponenten bei Fahrt im Bogen

Die Größe der senkrecht zur Fahrzeugachse gerichteten Komponenten der Zentrifugal- und Erdbeschleunigung ist von der jeweils eingebauten Überhöhung abhängig. Die Ermessensgrenze der Planungswerte für die Überhöhung ist bei Schotteroberbau: u = 160 mm und bei Fester Fahrbahn u = 170 mm. Sie darf unter Einbeziehung der sich im Betrieb einstellenden Abweichungen 180 mm nicht überschreiten (EBO-Grenze). Überhöhungen u < 20 mm werden nicht eingebaut. In Weichen und an Bahnsteigen liegt die Ermessensgrenze bei u = 100 mm.

8.5.1 Ausgleichende Überhöhung Wenn Überhöhung, Geschwindigkeit und Radius so aufeinander abgestimmt sind, dass die Resultierende aus Horizontal- (ar) und Erdbeschleunigung (g) in der Fahrzeugachse liegt, wird diese Überhöhung als "ausgleichende Überhöhung" (uo) bezeichnet. Die senkrecht zur Fahrzeugachse verlaufenden Komponenten ar cos D und g sin D sind dann betragsmäßig gleich groß. Es ist:

Daraus:

r

v 2 cosD r v 2 cos D g sin D

Dabei ist: sin D

u s

g sin D

(Gl.8.18)

v2 g tan D

(Gl.8.19)

u 1500

(Gl.8.20)

Weil die Überhöhung unter Betriebsbedingungen maximal u < 180 mm betragen darf, ist der Neigungswinkel aus der Überhöhung höchstens sin D

180 1500

0,12

damit wird D < 6,8921o.

75

8.5 Überhöhung

Der Tangens dieses relativ kleinen Winkels 6,8921o beträgt 0,12087. Setzt man tan D = sin D, kann der daraus folgende Fehler vernachlässigt werden. Damit wird

tan D | sin D

u s

u 1500

Dies in (Gl.8.19) eingesetz gibt: r

v 2 1500 (darin v in m/s) g u

(Gl.8.21)

Die Geschwindigkeit wird bei Schienenverkehrssystemen allgemein in km/h angegeben. Für diese Dimension wird aus (Gl.21) r

v 2 1500 2

3,6 9,81 u

11,8 v 2 u

(Gl.8.22)

Ausgleichende Überhöhung: 11,8 v 2 r darin: v in (km/h), r in (m), u in (mm) uo

(Gl.8.23)

Bei der Trassierung werden Gleisbogenradien in Abhängigkeit von der Entwurfsgeschwindigkeit ve und von der ausgleichenden Überhöhung u0 bemessen. Der Radius r berechnet sich aus (Gl.8.23) zu: r

11,8 v 2 u0

(Gl.8.24)

Nach (Gl.8.23) gibt es nur eine einzige Geschwindigkeit, bei der die Resultierende aus Zentrifugal- und Erdbeschleunigung bei vorgegebener Geometrie (Radius, Überhöhung) in der Fahrzeugachse liegt. Wird von dieser Geschwindigkeit abgewichen, liegt die Resultierende nicht mehr in der Fahrzeugachse und es wirkt eine freie Seitenbeschleunigung aq. Ist die Geschwindigkeit größer, als bei der Berechnung von u0 (Gl.8.23) angenommen, dann ist aq (positiv) zur Bogenaußenseite gerichtet: es ist ein Überhöhungsfehlbetrag uf vorhanden; ist die Geschwindigkeit kleiner, dann ist aq (negativ) zur Bogeninnenseite gerichtet: es ist ein Überhöhungsüberschuss uu vorhanden.

76

8 Linienführung

Die Beschleunigung aq kann berechnet werden: aq

v 2 cosD g sin D r

(Gl.8.25) 2

dabei v in (m/s), r in (m), g in (m/s ) Für kleine Winkel wird cos D | 1. Mit sin D aq

v2 r 3,6

2

9,81 u 1500

u ergibt sich: 1500

oder

Zentrifugalbeschleunigung: aq

v2 u 12,96 r 153

(Gl.8.26)

dabei v in (km/h), r in (m), u in (mm) Für die Zentrifugalbeschleunigung aq sollte als unterer Regelwert 0,65 m/ s2 angestrebt werden. Die EBO – Grenze beträgt 1,0 m/ s2 Beispiel 8.3 Eine Fahrzeug befährt eine Bahn Strecke mit v = 120 km/h. Für einen Gleisbogen mit r = 1700 m ist die ausgleichende Überhöhung zu bestimmen. Die ausgleichende Überhöhung errechnet sich nach (Gl.8.23):

11,8 v 2 11,8 120 2 99,95 mm. r 1700 Die Überhöhung wird in der Regel auf die nächste durch fünf teilbare ganze Zahl aufgerundet. Hier: u0 = 100 mm. uo

Beispiel 8.4 In den Gleisbogen mit dem Radius r = 1700 m wurde eine Überhöhung u = 100

mm (Ergebnis aus Beispiel 8.3) eingebaut. Auf dieser Strecke soll nun ein Zug mit einer Geschwindigkeit v = 140 km/h verkehren. Wie groß ist die auf diesen Zug wirkende Zentrifugalbeschleunigung? Die Resultierende aus Zentrifugalbeschleunigung und Erdbeschleunigung liegt nach Erhöhung der Geschwindigkeit von 120 km/h auf 140 km/h nicht mehr in der Fahrzeugachse. Es ist eine "freie" Zentrifugalbeschleunigung vorhanden. Diese wird nach (Gl.8.26) berechnet:

aq

v2 u 12,96 r 153

1402 100 12,96 1700 153

0,89 0,65

0,24 m/s2

77

8.5 Überhöhung

Die ausgleichende Überhöhung (Gl.8.23) beträgt für diese Vorgaben: uo

11,8 v 2 r

11,8 140 2 1700

136 mm

Wird von der ausgleichenden Überhöhung die tatsächlich eingebaute Überhöhung subtrahiert, dann verbleibt der Überhöhungsfehlbetrag. Dies ist im Bild 8.11 dargestellt. In Beispiel 8.4 wird uf = uo - u = 136 - 100 = 36 mm. Der Überhöhungsfehlbetrag von 36 mm führt zu der Zentrifugalbeschleunigung aq = 0,24 m/ s2. u0 u, uf uf u0 u

Bild 8.11 Überhöhungsfehlbetrag = Ausgleichende Überhöhung– eingebaute Überhöhung

Wenn die Geschwindigkeit unter Beibehaltung der geometrischen Größen kleiner als 120 km/h ist (Beispiel 8.3), wird die zur Bogeninnenseite gerichtete Komponente der Erdbeschleunigung größer als die entgegengesetzt gerichtete Komponente der Zentrifugalbeschleunigung. Die eingebaute Überhöhung ist dann größer als die ausgleichende Überhöhung. Es ist ein Überhöhungsüberschuss vorhanden. Der Regelwert der Zentrifugalbeschleunigung aq = 0,65 m/s2 und die EBO –Grenze von aq = 1,0 m/s2 können auch in Überhöhungsfehlbeträge im mm umgewandelt werden. Um das anschaulich zu machen, soll ein Gleisbogen mit Radius r = 650 m mit einer Geschwindigkeit von v = 120 km/h befahren werden. Die ausgleichende Überhöhung beträgt hierfür: uo

11,8 v 2 r

11,8 120 2 650

261mm

(Gl.8.23):

Wenn die Zentrifugalbeschleunigung aq = 0,65 m/s2 betragen soll, ergibt sich: 0,65

120 2 u 12,96 650 153

(Gl.8.26)

Und daraus u = 162 mm. Somit wird der Überhöhungsfehlbetrag uf = u0 – u = 261 – 162 § 100 mm. Nach der gleichen Methode erhält man für aq = 1,0 m/s2 den Überhöhungsfehlbetrag uf § 150 mm.

78

8 Linienführung

Beispiel 8.5 Der Gleisbogen mit Radius r = 1700 m und der Überhöhung u = 100 mm

(s. Bsp. 8.3) wird jetzt mit einer Geschwindigkeit von nur v = 80 km/h befahren. Wie groß werden Überhöhungsüberschuss und Zentrifugalbeschleunigung? Die ausgleichende Überhöhung berechnet man nach (Gl.8.23): 11,8 v 2 11,8 80 2 44 mm r 1700 Die eingebaute Überhöhung beträgt u = 100 mm und ist größer als die zuvor berechnete ausgleichende Überhöhung u0. Deshalb ist ein Überhöhungsüberschuss uu vorhanden. Er beträgt: uu u uo 100 44 56 mm Die Zentrifugalbeschleunigung wird nach (Gl.8.26) berechnet: uo

v2 u 802 100 0,29 0,65 0,36 m/s2 12,96 r 153 12,96 1700 153 Das negative Vorzeichen zeigt, dass die Beschleunigung zur Bogeninnenseite gerichtet ist. Der Überhöhungsüberschuss von 56 mm entspricht der Zentrifugalbeschleunigung aq = -0,36 m/s2. aq

8.5.2 Mindestüberhöhung Wenn Fahrzeuge schneller fahren, als bei der Berechnung der ausgleichenden Überhöhung u0 unterstellt wurde, dann wird die „freie“ Seitenbeschleunigung aq -und damit der Überhöhungsfehlbetrag uf - mit zunehmender Geschwindigkeit größer. Die Ermessensgrenze für uf beträgt 150 mm (§ 40 EBO). Die Mindestüberhöhung beträgt: min u uo zul u f (Gl.8.27) mit u 0 aus (Gl.8.23): min u

11,8 zul v 2 zul u f r

(Gl.8.28)

Die Planungswerte für Überhöhungsfehlbeträge uf für Gleise, Weichen und Kreuzungen sind in der nachfolgenden Tabelle 8.12 zusammengestellt. Wenn ein Überhöhungsfehlbetrag uf > 130 mm angewandt werden soll, muss gewährleistet sein, dass die Fahrzeuge, die dort verkehren werden, für diesen Fehlbetrag zugelassen sind. Güterzugwagen sind i.d.R. fahrtechnisch nur für max uf = 130 mm zugelassen.

79

8.5 Überhöhung

Tabelle 8.12 Planungswerte für den Überhöhungsfehlbetrag uf (mm) (Ril 800.0110) Bereich Ermessensbereich Genehmigungsbereich

Grenzen und Werte Höchst-/Mindestwert Regelwert Ermessensgrenze Zustimmungswert

Weichen, Kreuzungen nicht vorhanden nicht vorhanden uf zul uf = 130 mm s. Tab. 8.13 zul uf = 150*mm Gleise

bei Radien 250r<650 m 130
Tab 8.13 + 20%

* = bei Reisezügen in Radien t 650 m außerhalb von Zwangspunkten. Tabelle 8.13 Ermessensgrenzen für den Überhöhungsfehlbetrag uf (mm) in Weichen, Kreuzungen und Schienenauszügen (Ril 800.0110) Kriterium

Entwurfsgeschwindigkeit ve in km/h ved160

160ved200

200ved230

230ved300

1. Weichenbogen mit nicht feststehender Herzstück1) d 110 mm zulässig spitze im Innenstrang 2. Weichenbogen mit nicht d 110 feststehender Herzstück1) d 90 m zulässig mm spitze im Außenstrang 3. Bogenkreuzungen und d 100 nicht zulässig Bogenkreuzungs-weichen mm 4. Weichenbogen mit 1) beweglichen Herzstückd 130 mm spitzen 5. Schienenauszüge im 60 mm d 100 mm Bogen 1)=Im Einzelfall mit Zentrale DB Netz regeln Bei Gleisen, die ausschließlich von Rangierfahrten genutzt werden, ist für alle Kriterien zul uf d 130 mm.

80

8 Linienführung

8.5.3 Regelüberhöhung Die Trassierung soll mit Regelwerten erfolgen. Die Regelüberhöhung beträgt: reg

u 0,55 uo 0,55

11,8 ve r

2

6,5 ve r

2

(Gl.8.29)

Es soll derart trassiert werden, dass die Überhöhung im Gleisbogen im Regelfall in frei liegenden Gleisen u § 100 mm, in Gleisen an Bahnsteigen und in Bogenweichen u § 60 mm beträgt. Die Überhöhung wird durch Anheben der bogenäußeren Schiene hergestellt. Die Regelüberhöhung ist auf eine durch fünf teilbare ganze Zahl aufzurunden und soll 20 mm nicht unterschreiten. In Gleisbögen, in denen alle Züge etwa gleiche Geschwindigkeit fahren (z.B. SBahnen) soll die Überhöhung größer als reg u, aber stets kleiner als u0 betragen. Beispiel 8.6 Ein Gleisbogen ohne Zwangspunkte soll von verschiedenen Zuggattungen mit

ve=160 km/h befahren werden. Regelradius und Regelüberhöhung sollen bestimmt werden. Der Regelradius wird nach (Gl.8.24) bestimmt. Der Regelwert für den Planungswert reg u0 entnimmt man der Tabelle 8.10 mit u0 = 170 mm. Es wird: 11,8 ve 2 11,8 1602 1777 m. 170 uo Die Regelüberhöhung für r=1777 m beträgt nach (Gl.8.29): r

7,1 ve 2 7,1 160 2 102 mm. r 1777 Auf die nächste durch 5 teilbare Zahl gerundet ergibt reg u = 105 mm.

reg u

8.5.4 Zulässige Überhöhung Die zulässige Überhöhung darf in Abhängigkeit der Beschaffenheit des Oberbaus, der Bauart der Fahrzeuge sowie der Ladung und deren Sicherung unter Einbeziehung der sich im Betrieb einstellenden Abweichungen 180 mm nicht überschreiten (§ 6 EBO ). Überhöhungen sollen in Gleisen mit Schotterbett nicht größer als zul u =160 mm und bei Gleisen mit fester Fahrbahn bis zul u = 170 mm geplant werden. Bei Radien r < 300 m darf die Überhöhung bei Neu- und Umbauten nicht größer geplant werden als: zul u = ( r - 50 ) / 1,5 [mm]. In Weichen und an Bahnsteigen soll die Überhöhung nicht größer als 100 mm sein.

8.6 Überhöhungsrampe

81

Stoßen in einem Bogen zwei verschiedene Radien direkt aneinander, dann wird dieser als Korbbogen bezeichnet. In Korbbögen soll eine gleichmäßige Überhöhung angewendet werden, wenn die Regelüberhöhung in den einzelnen Bogenteilen nicht wesentlich voneinander abweicht. Liegt in einem mehrgleisigen Gleisbogen ein Bahnübergang, dann sollen die Gradienten und Überhöhungen derart gewählt werden, dass alle Schienen in einer Ebene liegen. Bei Magnetschwebebahnen darf die Gleitebene zur Herstellung der Überhöhung bis zu einem Winkel von D d 12° um die Raumkurve gedreht werden, im Einzelfall kann das EBA eine Querneigung bis D = 16° zulassen, wenn in diesem Bereich ein Halt auf freier Strecke in der Regel ausgeschlossen werden kann. Bei einer Spurbreite von 2.800 mm weisen die beiden Enden des Fahrweges bei 16° Querneigung einen Höhenunterschied von 772 mm auf. Im Bahnsteigbereich ist bei stehenden Fahrzeugen eine Überhöhung bis D d 3,4° zulässig.

8.6 Überhöhungsrampe Überhöhungen werden durch Anheben der bogenäußeren Schiene hergestellt. Der Bereich von u = 0 bis zum Erreichen der vorgesehenen Überhöhung u wird als Überhöhungsrampe bezeichnet. Der Punkt mit der kleinsten Überhöhung ist der Rampenanfang (RA), der mit der größten Überhöhung ist das Rampenende (RE). Die Überhöhung soll sich proportional zur Krümmung ändern Überhöhungsrampen können im Aufriss gerade oder geschwungen gestaltet werden. Die gerade Rampe ist bei Schienenbahnen die Regelausführung. Bei geschwungenen Rampen unterscheidet man zwischen S-förmig geschwungenen Rampen und Rampen nach Bloss. Bei Magnetschnellbahnen werden sie als Sinusoide hergestellt. Überhöhungsrampen und Übergangsbogen (Kap. 8.7) müssen immer gemeinsam betrachtet werden. Der Verlauf der Überhöhung muss mit dem Krümmungsverlauf übereinstimmen. Rampe und Übergangsbogen sind gleich lang herzustellen wobei deren Länge in der Regel von der Rampenlänge bestimmt wird. Die Form hängt z. B. bei beengten Verhältnissen vom herstellbaren Abrückmaß des Übergangsbogens ab. Wegen der Überlagerung der Vertikalbeschleunigungen sollen Neigungswechsel in Überhöhungsrampen vermieden werden.

82

8 Linienführung

8.6.1 Gerade Überhöhungsrampe Die in Bild 8.14 dargestellte Rampe stellt den Übergang von der Überhöhung 0 bis zur Überhöhung u durch eine linear steigende Gerade her. Die Überhöhung wächst proportional zur Entfernung x: u lR

ux x

1 m

tan D

(Gl.8.30)

Wenn in (Gl.8.30) u in mm und l in m eingesetzt werden, ergibt sich: m

1000 l R u

(Gl.8.30a)

und daraus die Überhöhung im Punkt x: ux

u x (mm) lR

(Gl.8.30b)

Bild 8.14 Gerade Überhöhungsrampe

Die Erfahrung hat gezeigt, dass in einer geraden Rampe ein einwandfreier Fahrzeuglauf gewährleistet ist, wenn m = 10 v gewählt wird (v in km/h). Die Rampenneigung 1:m darf planmäßig nicht größer als 1:400 sein, bei Neubauten soll sie nicht größer als 1:600 geplant werden. Die Planungswerte für die Länge und die Neigung der geraden Überhöhungsrampe sind in Tabelle 8.15 enthalten. Bei Anschlussbahnen darf die Rampenneigung 1:300 betragen. Damit ergibt sich für eine Geschwindigkeit v < 25 km/h die Rampenlänge: lR

300

u 1000

(Gl.8.31)

83

8.6 Überhöhungsrampe

Tabelle 8.15 Planungswerte für die Länge und Neigung der geraden Überhöhungsrampe (Ril 800.0110) Bereich

Ermessensbereich

Grenzen und Werte Mindestwert Regelwert

Ermessensgrenze

Genehmigungsbereich

Zustimmungswert EBO – Grenze

gerade Rampe 1:m = 1:3000 'u lR 10 ve (Gl.8.32) 1000 1:m d 1:600 'u lR 8 ve (Gl.8.33) 1000 1:m = 1:400 'u l R 6 ve 1000 1:m = 1:400 für die Neigung bei Hauptbahnen: 1:400

mit lR in (m), u in (mm) v in(km/h)

Der Neigungshöchstwert der Überhöhungsrampen gemäß BO-Strab beträgt: 1 : m = 1 : 6 zul v, höchstens 1 : 300. Bei allen Bahnen sollen RA und RE mit Anfang (UA) und Ende (UE) des Übergangsbogens (s. Kap. 8.7) zusammenfallen. In Ausnahmefällen kann die Länge des Übergangsbogens für die Rampenlänge maßgebend sein. Zwischen zwei geraden Überhöhungsrampen muss ein Gleisabschnitt ohne oder mit gleichbleibender Überhöhung vorhanden sein (Gl.8.34) und Tab. 8.2: Gleisabschnitt ohne oder mit gleichbleibender Überhöhung zwischen zwei geraden Rampen Regelwert: l = 0,4 zul v Zustimmungswert: l = 0,1 zul v (l in m, v in km/h)

(Gl.8.34) (Gl.8.34a)

Folgen die Gegenbögen so dicht aufeinander, dass kein Gleisabschnitt mit der in (Gl.8.34) beschriebenen Länge hergestellt werden kann, darf eine Scherenrampe (Bild 8.16) angeordnet werden. Die Überhöhung u1 wird stetig in die Überhöhung u2 übergeleitet.

84

8 Linienführung

Bild 8.16 Rampenbild und Grundrissbild einer Scherenrampe (Gleisschere)

Nach Bild 8.16 verhält sich 1 : m = u1: lR1 = u2 : lR2 Sind die Überhöhungen u1 und u2 gegeben, dann wird für eine vorgegebene Überhöhung die Rampenlänge berechnet. Mit diesen drei Werten kann die Länge der zweiten Rampe ermittelt werden. Es ist lR2

lR1

u2 u1

(Gl.8.35)

Die Rampen verlaufen von RE1 bis RE2 geradlinig. Die Überhöhung im Punkt x beträgt: ux

x

u lR

(Gl.8.35a)

8.6.2 Geschwungene Überhöhungsrampe Bei der geraden Überhöhungsrampe ergeben sich bei RA und RE theoretisch Knicke, die durch die Werkstoffeigenschaften der Schiene bereits beim Verlegen ausgerundet werden. Dieses Ausrunden schreitet unter Betriebseinflüssen fort. Der Vorteil der geschwungenen Rampe liegt somit nicht nur in der planmäßigen Ausrundung von RA und RE. Er wird erst bei Betrachtung des jeweils der Rampenform

85

8.6 Überhöhungsrampe

zugehörigen Übergangsbogens sichtbar. Die Verschiebung des Kreisbogens gegenüber der Tangente, welche erforderlich ist, um den Übergangsbogen einlegen zu können, ist bei einem Übergangsbogen mit geschwungener Krümmungslinie nur etwa halb so groß wie beim Übergangsbogen mit gerader Krümmungslinie. Geschwungene Rampen werden nur hergestellt, wenn der Übergangsbogen mit vergleichbarer Krümmungslinie vorhanden ist. Im Aufriss sind sie ‘S - förmig’ oder ‘nach Bloss’ ausgebildet. Diese Rampenform darf nur bei höheren Geschwindigkeiten und bei Überhöhungen von mehr als 40 mm ausgeführt werden, wenn eine gerade Rampe nicht mit Werten des Ermessensbereichs hergestellt werden kann. 8.6.2.1 S-förmig geschwungene Rampe

Bild 8.17 S - förmig geschwungene Überhöhungsrampe

Das Rampenbild der S-förmig geschwungenen Rampe wird aus zwei spiegelgleichen quadratischen Parabeln gebildet. Für die erste Hälfte der Rampe von x = 0 (RA) bis x = lR/2, ist: ux

C x2

Für x = lR /2 wird: u x

(Gl.8.36) u 2

C lR 4

2

oder C

2 u lR 2

(Gl.8.36a)

Für die erste Hälfte der Rampe lautet die Gleichung somit: ux

2 u x2 lR 2

(von x = 0 bis x = lR /2 )

(Gl.8.36b)

Für die zweite Hälfte, die spiegelgleich zur ersten ist, gilt: ux

u

2 u lR 2

(lR x)2 (für x = lR /2 bis x = lR)

(Gl.8.36c).

86

8 Linienführung

Die steilste Rampenneigung tritt in der Mitte der Rampe auf. Die Neigungslinie ist hier gleichzeitig Tangente, welche die Auftragslinie unter dem Winkel D schneidet. Da die Rampe aus zwei Parabeln gebildet wird, schneidet die Tangente gleiche Teile lR /4 auf der Auftragslinie ab. Die Neigung in Rampenmitte beträgt: tan D = 1 : m = (u/2) : (lR /4)

(Gl.8.36d)

Tabelle 8.18 Planungswerte für die Länge und Neigung der S-förmig geschwungenen Überhöhungsrampe (Ril 800.0110) Bereich

Grenzen und Werte Mindestwert

S-förmig geschwungene Rampe 1:mM = 1:1500

'u (Gl.8.37) 1000 Ermessens1: mM d 1:600 bereich 'u lRS 8 ve (Gl.8.38) 1000 Ermessensgrenze 1: mM d 1:400 mit lR in (m), u in (mm) v in(km/h). Ein Genehmigungsbereich ist nicht definiert.

Regelwert

lRS

10 ve

S-förmig geschwungene Rampen sind nur mit Zustimmung der Zentrale zulässig. 8.6.2.2 Rampe nach Bloss Die Bloss-Rampe besteht aus einer Parabel dritten Grades. Bei gleichem Rampenneigungsverhältnis ist die Rampe nach Bloss kürzer als die S-förmig geschwungene Rampe. Tabelle 8.19 Planungswerte für die Länge und Neigung der geschwungenen Überhöhungsrampe nach Bloss (Ril 800.0110) Bereich

Grenzen und Werte Mindestgrenze

Ermessensbereich

Regelwert

Ermessensgrenze Genehmigungsbereich Zustimmungswert mit lR in (m), u in (mm) v in(km/h).

geschwungene Rampe nach Bloss 1:mM = 1:1500 'u 1000 1: mM d 1:600 lRB

7,5 ve

'u 1000 1: mM d 1:400 'u l RB 5,5 ve 1000 lRB

6 ve

(Gl.8.39)

(Gl.8.40)

(Gl.8.41)

8.7 Übergangsbogen

87

Bei geschwungenen Rampen dürfen RA und RE unmittelbar aneinanderstoßen. RA und RE sollen mit Anfang und Ende des Übergangsbogens (Kap. 8.7) zusammenfallen. Unter Umständen kann die Länge des Übergangsbogens für die Rampenlänge maßgebend sein. 8.6.2.3 Rampe bei Magnetschwebebahnen Die Rampe ist als Sinusoide ausgebildet. Diese Kurve kann man sich vergleichbar mit Bild 8.17 vorstellen, wobei die beiden Teilkurven sinusförmig ausgebildet sind. Die Querneigung wird durch Verdrehung der Fahrwegachse gegen die Horizontale hergestellt. Bei den Schienenbahnen ist die Begrenzung der Neigung der Rampe (Verhältnismaß 1:m) maßgebend für die Zulässigkeit der Rampe. Für Magnetschwebebahnen ist die Zunahme des Drehwinkels 'D >°/m@ der Querneigung maßgebend. Der Regelwert beträgt 'D d 0,10 °/m, Werte 'D ! 0,10 °/m dürfen nur an Zwangspunkten angewendet werden, die Grenze liegt bei 'D = 0,15 °/m.

8.7 Übergangsbogen Angenommen, ein Gleisbogen schließt unmittelbar an eine Gerade an und ein Fahrzeug befährt diese Strecke, dann erfährt es im Bogenanfang (BA) einen Ruck. Dieser ist als Seitenbeschleunigung pro Zeitintervall zu verstehen. Der Verlauf der Zentrifugalbeschleunigung ist in Bild 8.20 dargestellt. Theoretisch ist die Zentrifugalbeschleunigung in BA in voller Größe vorhanden. Die Zentrifugalbeschleunigung beträgt: ar

v2 r

Dabei ist die Geschwindigkeit eine veränderbare Größe, die den Ruck in BA maßgebend beeinflusst. Der Wert 1/r wird als Krümmung k bezeichnet. Wegen der großen Radien bei Schienenbahnen wird die Krümmung i. Allg. im Maßstab k = 1000/r dargestellt. Der Verlauf der Krümmung und der Zentrifugalbeschleunigung sind ähnlich. Wird der Radius unmittelbar verändert, entsteht ein Krümmungssprung 'k (Bild 8.21). Der Krümmungssprung ist eine geschwindigkeitsunabhängige geometrische Größe.

88

8 Linienführung

Bild 8.20 Zentrifugalbeschleunigung in der Geraden und im unmittelbar anschließenden Gleisbogen

Bild 8.21 Krümmungsbild Gerade - Gleisbogen - Gerade

Der Krümmungssprung 'k ist anhand von Trassierungsbeispielen im Bild 8.22 dargestellt. Er kann vermieden werden, wenn ein Übergangsbogen eingelegt wird,

89

8.7 Übergangsbogen

dessen geometrische Form eine langsame Zunahme der Krümmung gewährleistet. Bei einer derartigen Trassierung ist dann kein Ruck vorhanden. Grundriss

Krümmungsbild

Überhöhungsfehlbetrag

1. Zeile: Gerade und Bogen folgen unmittelbar aufeinander. 2. Zeile: Zwei Bögen mit entgegengesetzter Krümmung folgen „unmittelbar“ aufeinander. Zwischen den beiden Bögen muss eine Gerade gemäß Tab. 8.2 vorgesehen werden. 3. Zeile: Zwei Bögen mit gleichgerichteter Krümmung (r1 r2) folgen unmittelbar aufeinander.

z

Bild 8.22: Trassierungsbeispiele mit Krümmungsbild und Überhöhungsfehlbetrag

Der Unterschied der Überhöhungsfehlbeträge (Bild 8.22, Spalte 3) berechnet sich zu : 'u f

uf uf 1

2

mit u f 1

11,8 v e 2 11,8 v e 2 u1 und u f u2 2 r1 r2

(Gl.8.41)

Kreisbögen werden in der Regel mit einer Überhöhung reg u = 6,5 v2 / r (Gl.8.29) hergestellt. Dies entspricht 0,55 u0. Damit ist ein Überhöhungsfehlbetrag von uf = 0,45 u0 und eine entsprechende Horizontalbeschleunigung ar vorhanden. Beim Durchfahren der in Bild 8.22 dargestellten Trassierungsbeispiele ändert sich der Überhöhungsfehlbetrag in jedem Trassierungselement. Für jeweils zwei aufeinander folgende Trassierungselemente kann der Unterschied der Überhöhungsfehlbeträge 'uf berechnet werden (Gl.8.41). Die Größe der Unterschiede der Überhöhungsfehlbeträge ist Kriterium für die Anordnung von Übergangsbögen.

90

8 Linienführung

In durchgehenden Hauptgleisen sollen grundsätzlich Übergangsbögen vorgesehen werden Ob auf einen Übergangsbogen verzichtet werden kann, ob er angeordnet werden soll oder ob er angeordnet werden muss, hängt von der Entwurfsgeschwindigkeit ve und von der Differenz der Überhöhungsfehlbeträge 'uf ab. Die Grenzwerte dieser Bereiche sind in Tabelle 8.23 aufgeführt. Tabelle 8.23 Kriterien für die Anordnung von Übergangsbögen 1. Auf Übergangsbogen kann verzichtet werden, wenn: Unterschied der Entwurfsgeschwindigkeit ve Überhöhungsfehlbeträge 'uf

d 200 km/h 40 mm ! 200 km/h 20 mm 2. Übergangsbogen sollen in durchgehenden Hauptgleisen angeordnet werden, wenn: Unterschied der Entwurfsgeschwindigkeit ve Überhöhungsfehlbeträge 'uf d 200 km/h ! 200 km/h 3. Übergangsbogen müssen angeordnet werden, wenn: Entwurfsgeschwindigkeit ve

t 40 mm t 20 mm

Unterschied der Überhöhungsfehlbeträge 'uf

d 100 km/h 130 km/h 200 km/h 280 km/h 300 km/h Zwischenwerte sind geradlinig zu interpolieren

106 mm 83 mm 47 mm 31 mm 27 mm

Bei Gegenbögen soll zwischen den Übergangsbögen eine Gerade von lg > 0,4 v (m) angeordnet werden. Kann die Zwischengerade in dieser Länge nicht angeordnet werden, ist eine Gleisschere vorzusehen. Der Krümmungsverlauf im Übergangsbogen soll dem Überhöhungsverlauf in der Überhöhungsrampe entsprechen. Der Krümmungsverlauf ist die Vorgabe. Bei Schienenbahnen wird dem Übergangsbogen mit gerader Krümmungslinie eine geraden Überhöhungsrampe, dem Übergangsbogen mit geschwungener Krümmungslinie (S-förmig, Bloss) eine geschwungene Rampe zugeordnet. Bei der Magnetschwebebahn ist der Übergangsbogen als Sinusoide auszuführen.

91

8.7 Übergangsbogen

Der Übergangsbogen soll mit der Überhöhungsrampe zusammenfallen (UA = RA, UE = RE). Beide Elemente sind also gleich lang. Im Allgemeinen ist die Rampenlänge maßgebend. Für die verschiedenen Formen der Übergangsbogen sind Mindestlängen festgelegt.

8.7.1 Übergangsbogen mit gerader Krümmungslinie Bei dieser Form des Übergangsbogens nimmt die Krümmung linear von null bis zur Krümmung des anschließenden Kreisbogens zu. Der Punkt mit der kleinsten Krümmung wird als Übergangsbogenanfang (UA), der mit der größten Krümmung als Übergangsbogenende (UE) bezeichnet. Im Krümmungsbild wird ein Rechtsbogen oberhalb, ein Linksbogen unterhalb der Grundlinie aufgetragen. Die Bogenrichtung versteht sich im Sinne der fortlaufenden Kilometrierung der Strecke.

Bild 8.24 Krümmungsbild eines Übergangsbogens mit gerader Krümmungslinie

Die Forderung eines linearen Krümmungsverlaufes über die gesamte Kurvenlänge erfüllt die Klothoide (k = c L), die man sich als eine „Spirale“ vorstellen kann (Bild 8.25). Für die Trassierung von Übergangsbögen einer Schienenbahn ohne Zwangspunkte (freie Lage) wird grundsätzlich die Klothoide gewählt. Da Krümmungsbild und Rampenverlauf einander entsprechen sollen, ist eine gerade Rampe zu wählen. Im Ursprung hat die Klothoide die Krümmung k = 0; dies entspricht dem Radius r = f. Das Bildungsgesetz der Klothoide lautet: L r

A2

(Gl.8.42)

92

8 Linienführung

Bild 8.25 Die Klothoide

Wird der Radius in dem Kurvenpunkt, der den Abstand L vom Kurvenanfang hat, mit diesem Abstand L multipliziert, dann ergibt sich das Quadrat des Parameters A. Dieser hat die Funktion eines Vergrößerungsfaktors. Die Einheitsklothoide hat den Parameter A = 1. Der zu wählende Parameter der Klothoide ist vom Radius des anschließenden Bogens abhängig. In UE sollen Klothoide und Kreis eine gemeinsame Tangente haben. Der Winkel, unter dem sich die Tangenten in UA und Pi schneiden, heißt W. Mit diesem Winkel errechnet sich der Parameter der Klothoide zu: A2

2 W r 2 63,662

(W in gon)

(Gl.8.42a)

Die Absteckmaße der Klothoiden sind in Tafeln tabelliert. Die zeichnerische Darstellung erfolgt -wenn nicht EDV-gestützt konstruiert wird- mit einem Klothoidenlineal für den jeweiligen Parameter. Für die Entwurfsgestaltung „per Hand“ kann im Rahmen der vom Planer geforderten Genauigkeit einfacher mit der kubischen Parabel als Übergangsbogen gearbeitet werden. Im Anfangsbereich verläuft das Krümmungsbild der kubischen Parabel etwa gerade. Bei langen Übergangsbögen erreicht die Krümmung der kubischen Parabel nicht die Krümmung des anschließenden Kreisbogens; es ist ein Krüm-

93

8.7 Übergangsbogen

mungssprung vorhanden. Bis zu einer Übergangsbogenlänge von etwa lu = r / 3,5 ist die Krümmungsdifferenz hinzunehmen. Für die kubische Parabel gilt: y

x3 6 r lu

(Gl.8.43)

(darin : r = Radius in UE, lu = Projizierte Länge des Übergangsbogens)

Die Endordinate der kubischen Parabel beträgt: yUE

lu 2 6 r

(Gl.8.43a)

In dem für Übergangsbögen wichtigen Bereich besteht der Unterschied zwischen Klothoide und kubischer Parabel darin, dass die Krümmung der Klothoide linear zur Bogenlänge (k=c L), die Krümmung der kubischen Parabel linear zur Abszissenlänge x, also zur Projektion der Bogenlänge auf die Abszisse (k=c x), verläuft. Der Übergangsbogen mit gerader Krümmungslinie soll in der Länge der zugehörigen Überhöhungsrampe ausgeführt werden, wobei die Mindestlänge (Gl.8.42) eingehalten werden muss. Mindestlänge des Übergangsbogens mit gerader Krümmungslinie

4 ve 'u f 1000 darin: lu in m, zul v in km/h, uf in mm min lu

(Gl.8.44)

'uf beträgt bei: -Übergang Gerade - Kreisbogen: 'u f

11,8 v e 2 u r

-Gegenbogen (+) und Korbbogen (-): 2 § 11,8 v 2 · § · e u ¸ r ¨ 11,8 ve u ¸ 'u f ¨ 1 2 ¨ ¸ ¨ ¸ r1 r2 © ¹ © ¹

Um den Übergangsbogen einlegen zu können, muss der Kreis von der Tangente um das Maß f abgerückt werden (Bild 8.26). Eine Veränderung des Tangentenabrückmaßes bei bestehenden Gleisanlagen ist mit sehr großem bautechnischen Aufwand verbunden.

94

8 Linienführung

Abrückmaß bei Übergangsbogen mit gerader Krümmungslinie f

lu 2 1000 t 15 mm 24 r

(Gl.8.45)

Der fiktive Bogenanfang (BA) zwischen Endtangente und verlängertem Kreisbogen teilt den Übergangsbogen in zwei gleiche Teile. UA liegt von diesem Punkt in der Entfernung lu/2 auf der Endtangente, UE in gleicher Entfernung auf dem abgerückten Gleisbogen.

Bild 8.26 Rampen-, Krümmungs- und Grundrissbild eines Übergangsbogens mit geradem Krümmungsverlauf

95

8.7 Übergangsbogen

8.7.2 Übergangsbogen mit geschwungener Krümmungslinie Warum werden Übergangsbögen mit geschwungener Krümmungslinie eingesetzt? Das Schienenetz ist überwiegend im 19. Jahrhundert gebaut worden. Die damalige Entwurfsgeschwindigkeit genügt den heutigen Anforderungen nicht mehr. Die Überhöhungen in den Bögen waren sehr klein. Will man die zulässige Geschwindigkeit erhöhen, muss die Überhöhung vergrößert werden. Zulässiger Planungswert ist derzeit 160 mm. Eine Vergrößerung der Überhöhung bedingt eine längere Überhöhungsrampe. Und dies bedingt eine Verlängerung des Übergangsbogens. Aus (Gl.8.45) geht hervor, dass das Abrückmaß f in Abhängigkeit von der Rampen/Übergangsbogenlänge wächst. Um derartige Maßnahmen bautechnisch in wirtschaftlichem Rahmen abwickeln zu können, sind oft „Kunstgriffe“ notwendig, um die Gerade und den Kreisbogen nur möglichst geringfügig verändern zu müssen. Eine Vergrößerung der Überhöhung kann bei gleicher Rampenlänge durch eine veränderte Rampenform hergestellt werden. Das geschwungene Krümmungsbild des Übergangsbogens wird wie das Bild der geschwungenen Rampe (Kap. 8.6.2) ausgebildet: - S - förmig (2 quadratische Parabeln), - nach Bloss (2 Parabeln dritten Grades) Bei deutschen Bahnen werden beide Formen angewandt. 8.7.2.1 S-förmig geschwungene Krümmungslinie Die S - förmig geschwungene Krümmungslinie wird aus zwei zu x=lu/2 spiegelgleichen quadratischen Parabeln gebildet. Die Krümmung beträgt: k C x2 (Gl.8.46) Für x=lu/2 wird: k

C

1 2 r 2

C lu 2 4

lu 2 r

(Gl.8.46a) (Gl.8.46b)

Somit beträgt die Krümmung für 0<x
2 x2 lu 2 r

(Gl.8.46c)

und

damit:

96

8 Linienführung

Im Grundriss ergibt sich dazu von x = 0 bis x = lu/2 eine Parabel 4. Grades: y

x4 6 r lu 2

(Gl.8.47)

Der zweite Teil des Übergangsbogens wird von x = lu bis x = lu/2 von dem über UE bis lu/2 hinaus verlängerten Kreisbogen aus abgesteckt (s. Bild 8.27).

Bild 8.27

Geschwungene Rampe und Übergangsbogen mit geschwungener Krümmungslinie

Mindestlänge des Übergangsbogens mit S-förmig geschwungener Krümmungslinie

6 ve 'u f 1000 darin: lu in m, zul v in km/h, uf in mm 'uf wie in (Gl.8.44) min luS

(Gl.8.48)

97

8.7 Übergangsbogen

Abrückmaß bei Übergangsbogen mit S-förmig geschwungener Krümmungslinie f

lu S 2 1000 t 15 mm 48 r

(Gl.8.49)

Das Abrückmaß des Übergangsbogens mit S-förmig geschwungener Krümmungslinie ist halb so groß wie das Abrückmaß des Übergangsbogens mit gerader Krümmungslinie. 8.7.2.2 Übergangsbogen nach Bloss Das Krümmungsbild dieses Übergangsbogens besteht aus einer Parabel dritten Grades. Krümmungsbild und Grundrissbild sind der Darstellung in Bild 8.27 qualitativ ähnlich. Im Vergleich zum S-förmig geschwungenen Übergangsbogen ist die Mindestlänge nach Bloss deutlich kürzer, das Abrückmaß aber größer. Mindestlänge des Übergangsbogens mit geschwungener Krümmungslinie nach Bloss

4,5 ve 'u f 1000 darin: luB in m, zul v in km/h, uf in mm min luB

(Gl.8.50)

'uf wie in (Gl.8.44) Abrückmaß bei Übergangsbogen mit geschwungener Krümmungslinie nach Bloss f

lu B 2 1000 t 15 mm 40 r

(Gl.8.51)

8.7.3 Übergangsbogen bei Gegenbögen Bei Gegenbögen sollen zwei getrennte Übergangsbögen mit gerader Krümmungslinie hergestellt werden. Zwischen den Anfängen der Übergangsbögen soll eine Gerade mit der Länge lg = 0,4 ve eingebaut werden. Folgen die Gegenbögen so direkt aufeinander, dass eine Zwischengerade nicht mit vorgenannter Länge einge-

98

8 Linienführung

baut werden kann, dann ist die Krümmung k1 geradlinig in die Krümmung k2 des Gegenbogens zu überführen (Bild 8.28). Die Länge der Übergangsbögen entspricht der Länge der Scherenrampe (vgl. Kap. 8.6.1).

Bild 8.28 Gleisschere mit geradlinigem Krümmungsverlauf

Bei geschwungenen Krümmungslinien sind zwei getrennte Übergangsbögen herzustellen, die mit ihren Anfängen unmittelbar aneinander stoßen.

8.8 Gleisverziehungen Eine Gleisverziehung ist eine Veränderung des Gleisabstands zwischen parallel verlaufenden Gleisen, sie kann im Kreisbogen durch Einbau eines Korbbogens, im Übergangsbogen durch Verschiebung der Tangente oder des Kreismittelpunktes oder bei parallelen geraden Gleisen durch eine Verschwenkung hergestellt werden. Die Veränderung des Gleisabstandes wird mit 'e bezeichnet. Erfolgt die Gleisverziehung zwischen konzentrischen Gleisbögen, dann ist ein mehrteiliger Korbbogen (= gleichsinnige Änderung des Radius ohne Übergangsbogen ) einzuschalten. Bei derartigen unvermittelten Krümmungswechseln sollen nachfolgende Unterschiede der Überhöhungsfehlbeträge nicht überschritten werden:

99

8.8 Gleisverziehungen

Entwurfsgeschwindigkeit ve d 200 km/h

Unterschied der Überhöhungsfehlbeträge 'uf

!200 km/h

20 mm

40 mm

Dies entspricht einem Krümmungsunterschied 'k

2000 ve 2

Daraus folgen Mindestwerte für die Radien und für die Verziehungslänge: ve 2 (m) 2

r

(Gl.8.52) und

v e 2 'e (m)

lvz

(Gl.8.53).

Bild 8.29 Grundriss- und Krümmungsbild einer Gleisverziehung zwischen konzentrischen Gleisbögen

Bei kleinen Verziehungsmaßen ist r4 | r1. Der exakte Wert beträgt: r4 = r1 + 'e. Die Radien r2 und r3 sind so zu bemessen, dass 'k = k1 – k2 | k3 – k4 ist. Für

1 k

r

zulv 2

wird

lvz

4 'e 'k

ve 2 'e

100 Daraus:

8 Linienführung

'k

4 'e lvz

2

d

2000 ve 2

Für die Krümmung des ersten Teils der Verziehung 0 < x < lvz/2 ergibt sich: k2

k1 'k

k1

4 'e lvz 2

und damit: r2

2

r1 lvz 2

(Gl.8.54).

lvz 4 'e r1

Bei großem 'e wird r1 durch rm = r1 + 'e/2 ersetzt. Für den zweiten Teil der Verziehung lvz /2 < x < lvz wird:

k3

k1 'k

k1

4 'e lvz 2

und damit: r3

r1 lvz 2

(Gl.8.55).

lvz 2 4 'e r1

Bei großem 'e wird r1 durch rm = r1 + 'e/2 ersetzt. Beispiel 8.7 Der Gleisabstand einer Strecke wurde im Rahmen einer Gleiserneuerung von 3,75 m auf 4,00 m erweitert. Der Umbauabschnitt endet in einem Gleisbogen mit Radius r = 1000 m. Die Gleise sind von 4,00 m auf 3,75 m zu verziehen. Die Geschwindigkeit beträgt v = 100 km/h. Die Verziehungslänge und die Radien der Verziehung sollen berechnet werden. 1. Die Verziehungslänge beträgt nach (Gl.8.53)

lvz

v e 2 'e (m)

100 2 0,25

100 (m).

2. Radien der Verziehung werden nach (Gl.8.54) und (Gl.8.55) berechnet: r2

r3

2

r1 lvz 2

1000 100 2 2

lvz 4 'e r1

100 4 0,25 1000

r1 lvz 2

1000 100 2

lvz 2 4 'e r1

100 2 4 0,25 1000

1111 m 909 m

101

8.8 Gleisverziehungen

Am Anfang oder Ende eines Kreisbogens kann eine Verziehung durch Einschalten eines anderen Übergangsbogens erfolgen. Dabei können zwei Fälle unterschieden werden: 1) Verschieben der Tangente und damit der an den Bogen anschließenden Geraden (Bild 8.30a), 2) Verschieben des Kreisbogens (Bild 8.30b). Für beide Fälle gilt: das Abrückmaß f1 wird um das Maß der Verziehung 'e auf f2 vergrößert. Somit wird 'e = f2 f1.

Bild 8.30a

Bild 8.30b

Bild 8.30 Verziehung durch Einschalten eines anderen Übergangsbogens

Das Abrückmaß f des Übergangsbogens mit gerader Krümmungslinie beträgt: f

Damit:

'e

lu 2 (m) 24 r f 2 f1

lu 2 2 l 2 u1 24 r 24 r

(Gl.8.56): (Gl.8.57)

Die Länge des eingeschalteten anderen Übergangsbogens wird: lu 2

lu12 24 r 'e

(Gl.8.58)

102

8 Linienführung

Wird die Tangente zur Bogeninnenseite oder der Bogen nach außen verschoben, dann wird der neue Übergangsbogen kürzer, nämlich lu1

lu 2 2 24 r 'e

(Gl.8.59)

Gleisverziehungen zwischen geraden, parallelen Gleisen mit Verziehungsmaßen bis ca. 1,5 m sind ohne Überhöhung und ohne Übergangsbogen mit Radien rt

ve 2 (m) 2

(Gl.8.60)

und mit einer Zwischengeraden mit der Länge lg t 0,4 ve (m)

(Gl.8.61)

herzustellen. Allgemein wird nur ein Gleis verzogen. Bei großem Verziehungsmaß 'e kann in beide Gleise eine Verziehung eingebaut werden. Die Regellänge der Verziehung beträgt lvz

4 'e r l g 2 (m)

(Gl.8.62)

Beispiel 8.8 Der Gleisabstand einer geraden Strecke, die mit v = 140 km/h befahren werden

kann, soll von e = 4,00 m auf e = 4,50 m vergrößert werden. Die Radien und die Länge der Gleisverziehung sind zu berechnen, das Krümmungsbild des verzogenen Gleises ist darzustellen (qualitativ). 1. Radius der Gleisverziehung beträgt gemäß (Gl.8.60): 2. Länge der Zwischengeraden wird nach (Gl.8.61): 3. Regellänge nach (Gl.8.62): lvz

4 'e r l g 2

ve 2 140 2 9800 m. 2 2 l g t 0,4 ve 0,4 140 56 m. rt

4 0,5 9800 562

150,78 m

4. Krümmungsbild (qualitativ):

Bild 8.31 Krümmungsbild einer Gleisverziehung zwischen parallelengeraden Gleisen

8.9 Gleisbogenabhängige Wagenkastensteuerung

103

8.9 Gleisbogenabhängige Wagenkastensteuerung Die Gleisbogenabhängige Wagenkastensteuerung (GST) ist allgemein als Neigetechnik (NeiTech) bekannt. Es wird zwischen aktiver und passiver Neigetechnik unterschieden. Grundsätzlich kann der Wagenkasten bei der GST zur Bogeninnenseite geneigt und damit die auf einen Körper wirkende Seitenbeschleunigung reduziert werden. Es ist eine schnellere Fahrt im Gleisbogen möglich, ohne den gewohnten Komfort konventioneller Fahrzeuge wesentlich zu beeinträchtigen. Die physikalischen Größen des Rad-Schiene-Systems werden dadurch nicht beeinflusst. Bei aktiver NeiTech sorgen Antriebe dafür, dass der Wagenkasten entsprechend der jeweils vorhandenen Horizontalbeschleunigung – diese ist abhängig von der Trassierung – ausgelenkt wird. Die Auslenkung bezieht sich auf die Senkrechte zur Schienenverbindenen und ist auf 8° begrenzt. Diese Technik muss „intelligent“ arbeiten, denn sie muss Übergangsbogenanfang und -ende erkennen und darauf aktiv reagieren. Sie muss aber auch Gleislagefehler erkennen und die daraus resultierenden Horizontalbeschleunigungen ignorieren. Die Steuerung wird bei Geschwindigkeiten v d 70 km/h automatisch ausgeschaltet, um bei der Einfahrt in Bahnhöfe eine ruhige Fahrt zu gewährleisten. Bei passiver NeiTech sind die Wagenkästen derart aufgehängt, dass sie infolge der Horizontalbeschleunigung um bis zu 3,5° pendelnd ausgelenkt werden. Die auf den Bahnnetzen in Deutschland verkehrenden Fahrzeuge mit GST sind mit aktiver NeiTech ausgerüstet, ihre zulässige Geschwindigkeit ist auf 160 km/ begrenzt. Nach Gl.8.28 beträgt die zulässige Geschwindigkeit Im Gleisbogen max v

r (u zulu f ) . 11,8

Radius r und Überhöhung u sind bei vorhandener Trasse stets vorgegeben, variabel kann der Überhöhungsfehlbetrag zul uf sein. Dieser ist für Strecken mit konventionellem Betrieb grundsätzlich auf uf150 mm begrenzt. Ein NeiTech Fahrzeug neigt sich zur Bogeninnenseite und kompensiert dabei bis zu 150 mm Überhöhungsfehlbetrag. Somit ist eine „Erhöhte Seitenbeschleunigung“ (ES) bis ufN=300 mm zugelassen (ufN : f=Fehlbetrag, N=NeiTech). Die meisten NeiTec Fahrzeuge sind für eine Geschwindigkeit vmax=160 km/h zugelassen. Große Radien z.B. r=1000 m und u=160 mm dürfen konventionelle und NeiTech Fahrzeuge mit 160 km/h durchfahren. Erst bei kleineren Radien erwächst den NeiTech Fahrzeugen ein Vorteil wegen einer höheren zulässigen Geschwindigkeit. Dieser beträgt bei 300 r 700m etwa bis zu 25 %.

104

8 Linienführung

Die Linienführung wird hinsichtlich Überhöhung, Übergangsbogen und Bogenwechsel genauso gestaltet wie mit Fahrzeugen ohne NeiTec. Bei unvermitteltem Krümmungswechsel und bei Ausrundung der Neigungswechsel ist die angestrebte NeiTech-Geschwindigkeit maßgebend. NeiTech Fahrzeuge sind schmaler als andere Fahrzeuge, weil sie auch bei einer Neigung von bis zu r 8,1q an die Fahrzeugumgrenzungslinie gebunden sind.

8.10 Zulässige Geschwindigkeiten der Schienenbahnen Nachstehend sind die zulässigen Geschwindigkeiten der Bahnen gem. EBO in Abhängigkeit von der Linienführung aufgelistet. Sie wurden gefunden, indem die Gleichungen geschwindigkeitsabhängiger Trassierungsparameter nach zul v aufgelöst wurden. Wenn mehrere Kriterien in einem Gleisabschnitt zutreffen, dann ist die jeweils niedrigste Geschwindigkeit maßgebend. Tabelle 8.32 Zulässige Geschwindigkeit in Abhängigkeit von Trassierungselementen Kriterium Radius, Überhöhung, Überhöhungsfehlbetrag

Neigung der Überhöhungsrampe

Zulässige Geschwindigkeit max v

r (u zulu f ) 11,8

gerade:

max v

S-förmig:

max v

Bloss:

max v

Zweiggleis gerader Weichen

zul v

Neigungswechsel (Ausrundung)

max v

l R 1000 8 'u lR S 1000 8 'u lRB 1000 6 'u

Querverweis zul uf in Kap. 8.5.2 Kap. 8.6.1 Kap. 8.6.2.1 Kap. 8.6.2.2

2,91 r

Kap. 12.2

2 ra

Kap. 8.3.3

9 Terminologie für den Schienenbahnbau

Unterbau

Erdbauwerke

Kunstbauten

Entwässerungsanlagen

Anschnitte Dämme Einschnitte

Brücken Dürchlässe Stützmauern Tunnel

Bahngräben und –mulden Tiefenentwässerung

Bild 9.1 Querschnitt durch den Bahnkörper (Schotteroberbau) V. Matthews, Bahnbau, DOI 10.1007/978-3-8348-9867-8_9, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

106

9 Terminologie für den Schienenbahnbau

Unter dem Begriff Bahnkörper werden Oberbau, Unterbau und Erdbauwerke einer Schienenbahnstrecke zusammengefasst. Tabelle 9.2 Bestandteile des Bahnkörpers (nach DS 836.0100) Schichten

Stoffe Schotteroberbau

Gleis- und Wei- Schienen, chenkonstrukSchwellen, tion Kleineisen

Feste Fahrbahn

Gleisschotter

Untere gebundene Tragschicht

Hydraulisch gebundene Tragschicht Mineralstoffgemisch Sonderausführungen: - Dichtungsbahnen zwischen Sandoder Kiessandschichten - Geotextilien - Schaumstoffplatten Verbesserte Böden, Korngemische

Verbesserte Dammschüttung / verbesserter Untergrund Dammschüttung Untergrund

Oberbegriffe

SO (Schienenoberkante)

Schienen, Befestigungspunkte, SwUK (Schwellensystemspezifische Tragschicht unterkante)

Bettung

Schutzschichten, PSS/FSS

Ebenen

Oberbau

Planum

EPL (Erdplanum)

UPL Geschüttete Böden Anstehender Boden

Abkürzungen: PSS = Planumsschutzschicht FSS = Frostschutzschicht * = Bestandteile des Unterbaus s. Bild 9.1

Schutzschichten

Unterbau* (Erdkörper)

(Untergrundplanum)

Untergrund

10 Untergrund und Unterbau Als Untergrund wird der nicht durch bautechnische Maßnahmen veränderte anstehende Boden oder Fels bezeichnet. Der Unterbau ist ein Erd- oder Kunstbauwerk, welches zwischen dem Oberbau und dem Untergrund angeordnet ist. Wenn der gewachsene Boden bei einer Baumaßnahme durch Abtragung, Aushub oder Planierung gelockert wird, wird sein Volumen erhöht und sein Raumgewicht (Dichte) wird geringer. Deshalb müssen gelockerte oder geschüttete Böden verdichtet werden. Lastannahmen für Eisenbahnbrücken können der "Vorschrift für Eisenbahnbrücken und sonstige Ingenieurbauwerke" (DS 804) entnommen werden. Als Verkehrslast der Normalspur ist für ein- und zweigleisige Tragwerke das Lastbild UIC 71 anzuwenden. In diesem Kapitel werden Erdbauwerke und ihre Entwässerung behandelt.

10.1 Grundlagen Unterhalb des Gleises entsteht aus den Eisenbahnverkehrslasten ein Druckbereich im Bahnkörper, der bis etwa 5 m unter Schwellenunterkante reicht. Um diese Druckkräfte sicher aufnehmen zu können, muss der Boden sorgfältig verdichtet werden. In Bild 10.1 ist die Begrenzung des Druckbereiches aus Verkehrslasten im Querschnitt gemäß Richtlinie 836 der DB AG dargestellt.

Bild 10.1 Begrenzung des Druckbereiches aus Verkehrslasten (Quelle: Rili 836)

V. Matthews, Bahnbau, DOI 10.1007/978-3-8348-9867-8_10, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

108

10 Untergrund und Unterbau

Die 45° Druckausbreitung betrifft die Bodenspannungen, nicht aber die Ausbreitung von Schwingungen, die durch den Eisenbahnverkehr hervorgerufen werden. Wenn Oberflächenwasser in den Boden eindringt, kann die Standsicherheit des Erdbauwerkes beeinflusst werden. Unter Frosteinwirkung besteht die Gefahr von Eislinsenbildung. Sanierungsarbeiten an Erdbauwerken sind sehr kostenintensiv, da entweder der Oberbau zurückgebaut werden muss, oder sehr teuere Maschinen einzusetzen sind. Ein mangelhaftes Erdbauwerk führt zu hohem Unterhaltungsaufwand, deshalb ist es aus Gründen der Wirtschaftlichkeit sinnvoll, vor Baumaßnahmen an Erdbauwerken eine hinreichende Begutachtung des anstehenden Bodens und der Baumaterialien durchzuführen. Klassifikation und Körnungslinie des gewachsenen Bodens und des gegebenenfalls erforderlichen Dammschüttgutes beeinflussen maßgeblich den Aufwand für eine ausreichende Verdichtung. Die Tragfähigkeit der Schichten kann aus dem Grad der Verdichtung abgeleitet werden. Mittels Proctorversuchen (DIN 18127) kann man im Labor die Zusammenhänge zwischen Wassergehalt und Trockendichte ermitteln. Danach ist eine Aussage über die Verdichtungsfähigkeit eines Bodens möglich. Der geforderte Verdichtungsgrad DPr ist in Abhängigkeit der unterschiedlichen Streckenbezeichnungen in Tabelle 10.2 aufgeführt. Der Verdichtungsgrad nach Proctor beträgt: DPr = Ud / UPR als dimensionslosen Wert, oder DPr = (Ud / UPR) 100 >@ mit

Ud = Trockendichte des verdichteten Bodenstoffes UPR = maximale Trockendichte des einfachen Proctorversuchs.

Beispiel 10.1 In den Ausschreibungsbedingungen für den Bau eines S-Bahngleises ist für die

Herstellung des Planums eine Proktordichte von DPr = 1,03 gefordert. Eine Probe des zum Einbau vorgesehenen Materials ergibt im Labor eine Proctordichte UPR = 1,82. Somit muss die Trockendichte des verdichteten Materials Ud = DPr UPR = 1,03 1,82 = 1,87 t/m³ betragen. Aus dem Proctordiagramm des Laborversuchs, auf dem die Trockendichte bei unterschiedlichem Wassergehalt aufgetragen ist, kann der theoretisch optimale Wassergehalt für die Verdichtung abgelesen werden.

Plattendruckversuche (DIN 18134) werden vor Ort am verdichteten Schüttgut durchgeführt. Bei diesem Versuch wird auf eine starre Kreisplatte, die meistens einen Durchmesser von d = 2 r = 300 mm aufweist, stufenweise eine Belastung aufgebracht, die bis zu einer maximalen Spannung von Vmax = 0,5 MN/m2 führt. Die Platte sinkt dabei um das Maß s in das Schüttgut ein. So wird der Verformungsmodul der Erstbelastung Ev1 bestimmt. Wenn die Belastung zurück genommen wird, hebt sich die Platte um den elastischen Anteil der Verformung, der plas-

109

10.1 Grundlagen

stische Anteil bleibt. Nun wird eine Zweitbelastung aufgebracht, die bis zu 90% von Vmax. der Erstbelastung beträgt. Nach der Formel Ev2 = (1,5 'V r) / 's2 wird der Verformungsmodul der Zweitbelastung bestimmt, der als entscheidende Kenngröße für das Verhalten von Bodenbaustoffen unter wiederholter Belastung angesehen wird. In der Richtlinie „Erdbauwerke planen, bauen und instandhalten“ (Ril 836) sind Mindestanforderungen an das Erdplanum enthalten, welche auch durch Vorgaben des Ev2-Wertes (Tabelle 10.2) definiert sind. Tabelle 10.2 Mindestanforderungen an Verformungsmodul und Verdichtungsgrad Streckenbezeichnung

Ev2

DPr

120 100

(MN/m2)

Durchg. Hauptgleise von Hauptbahnen außer SBahnen (Neubau) Durchg. Hauptgleise von SBahnen und Nebenbahnen (Neubau)

Erdplanum (Unterbaukrone)

Planum

Mindestdicke d. FSS* einschl. PSS** (m)

Ev2

DPr

1,03

80

1,00

0,70

1,00

60

0,97

0,60

(MN/m2)

Übrige Gleise (Neubau)

80 0,97 45 0,95 0,50 Maßnahmen an bestehenden 50 0,95 20 0,93 0,30 Strecken *FSS=Frostschutzschicht; **PSS=Planumsschutzschicht. Die angegebenen Werte der Mindestdicke beziehen sich auf das Frosteinwirkungsgebiet III.

Die Verdichtbarkeit und Frostsicherheit der Böden hängt im wesentlichen von der Ungleichförmigkeit, Filterstabilität, Frostbeständigkeit und Wasserdurchlässigkeit ab. Ungleichförmigkeitszahl

U = d60 / d10

Die Werte d60 (=Korndurchmesser bei 60% Siebdurchgang d60) und d10 (=Korndurchmesser bei 10% Siebdurchgang d10) werden der Körnungslinie entnommen. In Abhängigkeit von der Ungleichförmigkeitszahl werden folgende Zuordnungen vorgenommen: x U < 5, enggestufte, gleichförmige Böden, sie gelten als schlecht zu verdichten, x 5 d U d 15 weitgestufte, ungleichförmige Böden, gut zu verdichten. Mit steigender Ungleichförmigkeit wächst die Verdichtungsfähigkeit der Böden. x U > 15 sehr gut zu verdichten, Mindestanforderung für Mineralstoffgemisch für Planumsschutzschichten (PSS).

110

10 Untergrund und Unterbau

Filterregel von Terzaghi Wenn sich zwei Böden unterschiedlicher Körnungslinie an einer gemeinsamen Trennungslinie berühren, aber unter Einfluss von Wasser und dynamischen Kräften nicht durchdringen sollen, dürfen ihre Körnungslinien nur so weit voneinander entfernt liegen, dass 4 d15 15, mit weniger als 3% Massenanteile d d 0,02 mm. Zwischenwerte dürfen geradlinig interpoliert werden. Durchlässigkeitskriterium nach Darcy Wenn Wasser nicht in den Boden eindringen soll, muss dieser möglichst wasserundurchlässig sein. Diese Forderung wird z. B. an das Planum gestellt, damit Oberflächenwasser seitlich abfließt und nicht in den Boden einsickert. Unter der Durchlässigkeit eines Bodens versteht man das Strömen des Wassers unter dem hydraulischen Gefälle I. Nach Darcy ist die Filtergeschwindigkeit v, d. h. der Durchfluss je Flächeneinheit senkrecht zur Fließrichtung dem Gefälle I proportional, also: v = kf . I (m/s). Mit kf als Durchlässigkeitsbeiwert des Bodens, der anhand der Sieblinie einer entnommenen Bodenprobe abgeschätzt werden kann.

10.2 Entwässerung des Bahnkörpers

111

Nach Hazen gilt für den Durchlässigkeitsbeiwert des Bodens kf = c d102 (m/s) mit c = 1 bis 1,5 d in cm Für das Planum soll kf <10-6 (m/s) betragen. Der Durchlässigkeitsbeiwert wurde auch von Beyer untersucht. Hier gilt: kf = 0,0116 u-0,201 d102 (m/s).

10.2 Entwässerung des Bahnkörpers Eine gute und beständige Gleislage setzt guten Untergrund und Unterbau voraus. Böden können unter Wassereinfluss aufweichen und verlieren so ihre Tragfähigkeit. Deshalb ist mit Entwässerungsmaßnahmen dafür zu sorgen, dass das Wasser nicht in Untergrund und Unterbau eindringen kann. Es wird zwischen offenen Entwässerungsanlagen und Tiefenentwässerung unterschieden. Planum und Erdplanum werden gut verdichtet und mit einer Neigung von 1:20 (s. Kap.11.5) ausgebildet. So wird der größte Teil des Oberflächenwassers -etwa 90 %aus dem Bereich der Fahrbahn in seitliche offene Entwässerungsanlagen abgeleitet. In Einschnitten haben diese Entwässerungseinrichtungen auch die Aufgabe das von den Einschnittsböschungen ablaufende Wasser vom Bahnkörper fernzuhalten. Ungebundenes Bodenwasser wie auch Grund- und kapillarwasser werden in Tiefenentwässerungen gefasst und zur Vorflut geleitet.

10.2.1 Offene Entwässerungsanlagen Oberflächenwasser, das von den Böschungen in Einschnitten zufliesst, soll in offenen Entwässerungsanlagen, dies sind Mulden (Bild 10.3) und Gräben (Bild 10.4), gefasst und abgeleitet werden. Die Sohle dieser Entwässerungsanlagen sollte in jedem Fall dicht ausgebildet werden, um bei nichtbindigen Böden einen Wasseraustritt in die Böschung zu vermeiden. Damit eine gute Entwässerung des Bahnkörpers gewährleistet werden kann, sollte die Längsneigung der nicht befestigten offenen Entwässerungsanlagen I t 30/00 t 0,3 (s. Tabelle 10.5) gewählt werden.

112

10 Untergrund und Unterbau

Bild 10.3 befestigte Bahnmulde

Un-

Bild 10.4 Unbefestigter Bahngraben

Gräben und Mulden sind nach den in Tabelle 10.5 zusammen gestellten Kriterien herzustellen. Tabelle 10.5 Kriterien für die Herstellung von Gräben und Mulden Anlage Breite Tiefe unter Neigung der (m) Planum Böschungen Graben

0,40

Mulde 0,80-1,60 * = bei Feinsanden

Längsgefälle I%

0,40 m

1:1,5* / 1:1,8**

0,3% bis 3%

0,20 m

1:1,5 / 1:1,8 0,3% bis 3% ** = bei schwach bindigen Böden

Wenn die Grenzwerte des Längsgefälles gem. Tabelle 10.5 nicht eingehalten werden können oder wenn unter der offenen Entwässerung noch eine Tiefenentwässerung verlegt ist, soll die Sohle der Mulden/Gräben befestigt werden. Die Art der Befestigung hängt vom Gefälle ab (Tabelle 10.6).

10.2 Entwässerung des Bahnkörpers

113

Tabelle 10.6 Befestigung der Sohle Gefälle I (%)

Befestigungsart

I < 0,3

Betonfertigteilschalen

3 < I < 10

Betonfertigteilschalen rauhe Pflasterung aus gebrochenem Naturstein

I > 10

10.2.2 Tiefenentwässerung Tiefenentwässerungen sind geschlossene, unterirdische Entwässerungsanlagen. Sie sollen neben der Entwässerung des umgebenden Bodens auch Sicker- und Schichtwasser fassen und ableiten. Sie dienen auch der Absenkung bzw. Haltung des Grundwasserspiegels. Dieser muss so gehalten werden, dass er nicht über 1,50 m unter SO ansteht.

Bild Tiefenentwässerung mit Grundwasserabsenkung

10.7

Für die Entwässerung des Bodens und zur Absenkung des Grundwasserspiegels werden Vollsickerrohre, für die Fassung und Ableitung von Sicker- und Schichtwasser werden Teilsickerrohre verwendet. Sickerrohre mit glatten Innenwänden sollen mit einer Nennweite DN>100 mm und Sickerrohre mit gerippten oder rauhen Innenwänden mit einer Nennweite DN>150 mm ausgeführt werden. Betonfilterrohre sollen mit einem Gefälle I >0,25 %, Steinzeug- und Kunststoffwellrohre mit mit einem Gefälle I > 0,20 % und glattwandige Kunststoffrohre mit einem Gefälle I > 0,15 % verlegt werden.

114

10 Untergrund und Unterbau

Die Fließgeschwindigkeit des Wassers soll in Sickerrohrleitungen 0,5 m/s nicht unterschreiten und bei ständig durchflossenen Rohren 3,0 m/s nicht überschreiten. Sickerrohre der Tiefenentwässerung sollen mindestens 0,60 m unter dem Planum verlegt werden. Die Rohre werden nach Aushub des Grabens auf einer Ausgleichsschicht verlegt. Vollsickerrohre werden allseitig, Teilsickerrohre lediglich im Bereich des Wassereintritts mit Filtermaterial verfüllt. Die Gräben sollen baldmöglich wieder aufgefüllt werden.

11 Oberbau Bestandteile des Oberbaus der Schienenbahnen sind Schienen, Schwellen und Bettung. Schienen und Schwellen werden mittels Kleineisen zu Gleisrosten, Weichen oder Kreuzungen verbunden. Bei der Festen Fahrbahn können die Schwellen durch Betonteile ersetzt sein, in denen die Schienenbefestigungspunkte verankert werden. Die Fahrbahn der Schienenwege hat eine Doppelfunktion zu übernehmen: sie soll Tragwerk sein und Fahrzeuge durch Formschluss sicher führen. Aus der ersten Funktion können Anforderungen an die Formgebung des Schienenquerschnitts und an den Schienenstahl abgeleitet werden. Bei formschlüssiger Führung sind Unstetigkeitsstellen in der Fahrbahn, die den Formschluss beeinträchtigen könnten, unzulässig. Der Betrieb der Schienenbahnen führt zu Verformungen der Fahrbahn, deshalb sind Grenzwerte für die Verformung zu definieren, um den Betrieb stets sicher führen zu können. Sind derartige Grenzwerte erreicht, werden bautechnische Maßnahmen erforderlich, um den Soll - Zustand wieder herzustellen. Die Fahrbahnen der Schienenwege werden nach zwei grundsätzlich verschiedenen Kriterien eingeteilt: Schotteroberbau Das Gleis wird auf Schwellen in einem Schotterbett verlegt. Dieses ist derart herzustellen, dass die Kräfte aus Betriebseinflüssen sicher in den Untergrund eingeleitet werden können. Feste Fahrbahn Das Gleis wird an Befestigungspunkten befestigt, die auf einer Betonplatte oder auf einer Asphalttragschicht befestigt sind. Es gibt inzwischen eine Vielzahl verschiedene Konstruktionen. Bei den bundeseigenen Bahnen wird ein Querschwellenoberbau mit Beton "vergossen" oder ein Y-Schwellengleis auf einer Asphalttragschicht befestigt. Diese Konstruktionen sollen Lagefehler des Gleises aus Betriebseinflüssen, die beim Schotteroberbau auftreten können, über lange Zeit ausschließen. Stadtbahnen werden im Tunnel oft auf einem schotterlosen Oberbau verlegt.

V. Matthews, Bahnbau, DOI 10.1007/978-3-8348-9867-8_11, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

116

11 Oberbau

In die Schienen werden Vertikalkräfte aus den Achslasten, Querhorizontalkräfte aus der Fliehkraft im Bogen und aus Windlasten, Längshorizontalkräfte aus Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgängen sowie aus Temperatureinflüssen eingeleitet. Bild 11.1 Vereinfachte Darstellung der auf die Schienen einwirkenden Kräfte

Aus den Funktionen, die der Oberbau zu erfüllen hat, lassen sich -auch unter betriebswirtschaftlicher Sicht- folgende Forderungen ableiten: Forderungen an das Tragwerk: x Die Schienen müssen derart dimensioniert sein, dass sie die vertikalen und horizontalen Kräfte, diese sind statisch und dynamisch, aufnehmen können und in die Schwellen bzw. in die Tragschicht der Festen Fahrbahn einleiten. x Der Schienenstahl muss verschleißfest sein und darf keine Neigung zu Brüchen und Riffelbildung aufweisen. x Für die Übertragung der Kräfte zwischen Schiene und Schwelle ist eine kraftschlüssige Verbindung zwischen beiden erforderlich. Die Schwellen müssen für alle möglichen Laststellungen eine hinreichende Tragfähigkeit aufweisen. x Zweckmäßige Dimensionierung der Bettungshöhe des Schotteroberbaus bzw. der Tragschicht der Festen Fahrbahn, damit statische und dynamische Kräfte möglichst gleichmäßig verteilt auf das darunter liegende Planum übertragen werden. Forderungen an die Fahrbahn: x Die Radsätze sind sicher zu führen. x Das Gleisgestänge soll in Längs- und Querrichtung eben sein, um so eine stetige, stoß- und ruckfreie Bewegung der Fahrzeuge zu gewährleisten x Die Fahrbahn soll elastisch sein, um Vertikalstöße ohne Verformungen aufnehmen zu können.

117

11.1 Schienen

11.1 Schienen Schienen bestehen aus Schienenkopf, Schienensteg und Schienenfuß (Bild 11.2). Die Einbuchtung zwischen Kopf und Fuß wird als Laschenkammer bezeichnet. Bei allen Schienenbahnen wird die Breitfußschiene (Bild 11.2a) -auch als Vignolschiene bekannt- als Regelform eingebaut. Die Gleisanlagen von Anschlussbahnen werden häufig in Verkehrsflächen verlegt, die von nicht schienengebundenen Fahrzeugen befahren werden. In diesen Fällen werden bevorzugt Rillenschienen (Bild 11.2b) eingebaut. Auch Straßenbahnen fahren im Straßenraum auf Rillenschienen.

Bild 11.2 a

Bild 11.2 b

Bild 11.2 Querschnitt einer Breitfußschiene (11.2 a) und einer Rillenschiene (11.2 b)

Bei der Herstellung werden Schienen gewalzt. Der erforderliche Flussstahl wird nach dem Elektrostahl-, Siemens-Martin- oder Sauerstoffblasverfahren hergestellt. Die DB fordert als Regelgüte eine Mindestzugfestigkeit von 880 N/mm2. Es gibt "verschleißfeste" Schienen (Sondergüte) mit einer Mindestzugfestigkeit von 1080 N/mm2. Kopfgehärtete Schienen haben im Schienenkopf eine Mindestzugfestigkeit von 1175 N/mm2. Bei dieser Schiene werden Steg und Fuß weiterhin in Regelgüte hergestellt. Schienen werden i. d. R. nach ihrem Metergewicht bezeichnet: z. B. S 54 = 54 kg/m. Die nachfolgende Zusammenstellung (Tabelle 11.3) gibt eine Übersicht über gängige Schienenformen und ihre Einsatzgebiete. Die Querschnitte der meisteingebauten Schienen und ihren wichtigsten Abmessungen sind in Bild 11.4 dargestellt. Für die Dimensionierung und für die Berechnung von Spannungen wichtige technische Werte sind in Tabelle 11.5 aufgeführt.

118

11 Oberbau

Tabelle 11.3 Schienenformen und ihre Einsatzbereiche Schienenform

Einsatzbereich

Höhe*

Fuß*

S 41

Straßenbahn auf eigenem Gleiskörper

138

125

S 49

U-Bahn, Stadtbahn, Anschlussbahn

149

125

S 54

Regelprofil in DB Gleisen.

154

125

UIC 60

UIC Profil ist international eingeführt.

172

150

S 64 Bahnen im Braunkohletagebau 172 150 Ri 59 180 180 Straßenbahnen im Straßenraum Ri 60 180 180 Ph 37 Anschlussbahnen im Bereich von 182 150 Ph 37a befestigten Verkehrsflächen 180 180 Schienenform S und UIC = Breitfuß-/Vignolschienen Ri und Ph = Rillenschienen * = Schienenhöhe und Fußbreite in mm

Bild 11.4 Gebräuchlichste Schienenformen und ihre Abmessungen Tabelle 11.5 Technische Werte der Schienenprofile Dimen FormelBezeichnung menS 49 zeichen sion Querschnitt Trägheitsmoment Trägheitsmoment

A Ix Iz

Widerstandsmoment

Wx

Widerstandsmoment

Wz

mm2

S54

UIC 60

6.297

6.948

7.686

4

1.819

2.073

3.055

4

320

359

512,9

3

240

262

335,5

3

51

57

68,4

cm cm

cm cm

Trägheitsmoment = Flächenmoment 2. Grades

11.1 Schienen

119

Neue Schienen werden in Regellängen von 30 m oder 60 m gewalzt und für den Einbau im Werk zu Längen von 120 m oder 180 m, versuchsweise bis 360 m zusammengeschweißt. Wenn ausgebaute Schienen noch brauchbar sind, dann werden daraus Längen von 15 m geschnitten, die z. B. für den Bau von Gleisanschlüssen verwendet werden können. In der Regel werden Schienenstöße verschweißt. Diese Bauweise erfordert geringen Unterhaltungsaufwand. Vereinzelt werden in Anschlussbahnen oder in Bergsetzungsgebieten Stoßlückengleise hergestellt. Stoßlückengleise sollen mit Schienen in Längen von 30, 45 oder 60 m hergestellt werden. Die Stoßlücken der beiden Schienen eines Gleises sollen in der Geraden winkelrecht gegenüber liegen. In Bögen sind sie radial anzuordnen. In der Geraden sind beide Schienen gleich lang. In den Bögen ist der innere Schienenstrang kürzer als der äußere. Im Außenstrang des Bogens werden, wie in der Geraden, Regellängen eingebaut. Im Innenstrang werden Ausgleichsschienen verlegt, welche bereits im Herstellerwerk gegenüber der Regellänge verkürzt werden. Die tatsächliche Lage des Stoßes darf um den Stoßfehler f = 30 mm von den vorgenannten Bedingungen abweichen. Die Anzahl und die Anordnung der erforderlichen Ausgleichsschienen richtet sich nach der Bogen- und Übergangsbogenlänge und dem jeweiligen Radius. Die Festsetzung erfolgt für jeden Bogen entsprechend der örtlichen Verhältnisse neu. Im lückenlosen Gleis, auch als durchgehend geschweißtes Gleis bezeichnet, müssen die Schweißstellen nicht so zwingend wie die Stöße des Stoßlückengleises angeordnet werden. Hier sind somit auch keine Ausgleichsschienen erforderlich. Es werden bevorzugt Schmelzschweißverfahren angewandt, nämlich: Thermit-, Lichtbogen-, Press- oder Abbrennstumpfschweißung. Beim lückenlosen Gleis ergeben temperaturbedingte Spannungen keine Längenänderung der Schienen. Sie werden durch kraftschlüssige Befestigungen der Schienen mit den Schwellen verhindert. Die Schwellen werden derart eingeschottert, dass die Kräfte in den Untergrund übertragen werden. Die Druckkräfte aus Temperatureinflüssen müssen in der Schiene innerhalb beherrschbarer Größen gehalten werden. Dies wird erreicht, indem Schlussschweißungen und Verspannung in definierten Temperaturgrenzen vorgenommen werden. Im Bereich der DB beträgt die Verspanntemperatur +20o C r 3o C. Bei Schienentemperaturen von + 60o können in UIC 60 Gleisen Druckkräfte bis etwa 1 500 kN und in Weichen bis etwa 2 000 kN auftreten.

120

11 Oberbau

Bei - 30o C sind Zugkräfte bis etwa 1 900 kN vorhanden. Die Kräfte berechnet man aus Temperaturunterschieden bezüglich der Verspanntemperatur (s. Kap. 11.9). Unter hohen Druckkräften können Verdrückungen bis hin zu Verwerfungen des Gleises entstehen. Hohe Zugkräfte begünstigen die Neigung zu Schienenbrüchen. Die Schienenfahrbahn wird durch aneinander fügen von einzelnen Schienen hergestellt. Die Schienenenden werden dabei stumpf aneinander gestoßen und, sofern sie nicht verschweißt werden, beidseitig durch Stahllaschen miteinander verbunden. Die Laschen sind derart geformt, dass sie mittels Bolzen in der Laschenkammer verspannt werden können. Das Widerstandsmoment der beiden Laschen soll dem der Schiene entsprechen. Der Stoß ist eine Unstetigkeitsstelle im Gleis und erfordert hohen Unterhaltungsaufwand. Schienenstöße sollten vermieden werden. Allerdings hat der Schienenstoß in der Signaltechnik für die Isolierung von Gleisen und Weichen große Bedeutung. Es gibt "ruhende" und "schwebende" Stöße. Die Bezeichnung erfolgt nach der Art der Unterstützung der Schiene im Bereich des Stoßes. Bei einem ruhenden oder festen Stoß liegen die gestoßenen Schienenenden auf einer gemeinsamen Schwelle auf. Der Stoß wirkt unelastisch. Durch die schlagartige Beanspruchung beim Anlauf und Ablauf der Räder wird die Stoßschwelle ungleichmäßig belastet, dadurch entstehen Verformungen, die großen Unterhaltungsaufwand erfordern. Bei einem schwebenden Stoß ragen die Schienenenden jeweils als Kragarme über die Schwelle hinaus. Es sind verstärkte Laschen zur Aufnahme des Feldmomentes einzubauen. Isolierstöße (Isolierklebestoßverbindung S, Isolierstahllaschenstoßverbindung MT) werden schwebend ausgeführt. Der Stoß liegt etwa 13 cm von der Mitte der nächsten in Fahrtrichtung liegenden Schwelle entfernt. So wird die Beanspruchung des Stoßes aus dem Biegemoment gering gehalten. Die Elastizität ist trotzdem ausreichend.

Bild 11.6 Isolierklebestoß

11.2 Schwellen

121

11.2 Schwellen Die Kräfte, die auf die Schiene aus der Belastung im Berührpunkt zwischen Rad und Schiene auftreten, können in vertikale und horizontale Komponenten zerlegt werden. (Bild 11.7). Die Ausmittigkeit des Krafteinleitungspunktes bewirkt ein Moment.

Bild 11.7 Kraftkomponenten in der Schiene

Sämtliche Kräfte, die in die Schiene eingeleitet werden, werden durch die Schwellen in die Bettung bzw. in die Tragplatte und dann in den Unterbau übertragen. Für die Übertragung der senkrechten Kräfte muss eine hinreichend große Auflagefläche der Schwellen vorgesehen werden, um zulässige Grenzspannungen der Baustoffe des Ober- und Unterbaus nicht zu überschreiten. Die Längs- und Querkräfte der Schiene infolge Temperaturspannungen, Brems- und Beschleunigungsvorgängen sowie Führungskräften im Bogen werden durch Reibung und durch Widerstände aus der Formgebung der Schwelle in die Bettung übertragen. Es wird zwischen Längs- und Querschwellengleis unterschieden. Im Schotterbett ist das Querschwellengleis bei allen Bahnen üblich. Schotterloser Oberbau kann mit Längs- oder Querschwellen hergestellt werden. Schwellen werden aus Beton, Holz, oder Stahl hergestellt. Die Wahl des Baustoffes der einzubauenden Schwellen wird unter technischen, betriebs- und gemeinwirtschaftlichen Gesichtspunkten getroffen.

122

11 Oberbau

Für Holzschwellen wird Hartholz -Eichen- oder Buchenholz sowie überseeisches Holz- verwendet. Bei U- und Straßenbahnen kann auch Weichholz -Lärchen- oder Kiefernholz- eingebaut werden. Holz kann von Schädlingen befallen werden und unter Feuchtigkeitseinflüssen schnell an Festigkeit verlieren. Aus diesem Grund werden Holzschwellen nach dem Rüping-Verfahren mit Teeröl imprägniert. Wegen der Imprägnierung sind Holzschwellen nach Ablauf ihrer Nutzungszeit als Sondermüll zu entsorgen. Holzschwellen können nur im Schotterbett verlegt werden. Für Feste Fahrbahnen sind sie nicht tauglich. Seit 1941 wurden Versuche mit Betonschwellen durchgeführt. Die ersten Versuchsschwellen hatten eine schlaffe Bewehrung. Heute werden die Schwellen in Spannbeton ausgeführt. Wegen ihres hohen Gewichtes von ca 300 kg konnte die Betonschwelle erst nach der Entwicklung mechanischer Verlegemethoden als Regelbauart eingeführt werden. Als Standardschwellen werden bei der DB aus dem Bestand B 58 - Schwellen (ca 250 kg, Länge: 2,40 m) und neu B 70 - Schwellen (Länge: 2,60 m) verlegt. Für schweren Industrie- und Hochgeschwindigkeitsverkehr werden Schwellen B 75 (Länge: 2,80 m) vorgesehen. Es wird Beton C50/60 verwendet. Es gibt verschiedene Produktionsverfahren für Spannbetonschwellen. DYWIDAG verwendet Spezialformen für das Betonieren des Schwellenkörpers, die eine Sofortentschalung ermöglichen. Mit Matrizen werden im Beton Kanäle ausgespart, in die nach dem Aushärten zwei haarnadelförmig gebogene Spannstähle eingeführt werden. Diese werden von einer Kopfseite der Schwelle aus verspannt, die Kanäle mit Mörtel vergossen. Die Schienenbefestigungspunkte werden vom Herstellerwerk der Schwellen eingebaut. Betonschwellen können im Schotterbett oder in der Festen Fahrbahn verlegt werden. Stahlschwellen werden zwischen Trogschwellen und Y-Schwellen unterschieden. Trogschwellen wurden aus Flußstahl (Zugfestigkeit 370 bis 500 N/mm2) hergestellt, neue Trogschwellen werden nicht mehr angefertigt. Für den Ersatzbedarf werden Altschwellen aufgearbeitet. Dabei handelt es sich überwiegend um Mittelschwellen (K)Sw7 und um Breitschwellen (K)Sw11 für den Oberbau K. Seit 1984 gibt es eine neue Stahlschwelle, die Y-Stahlschwelle. Sie besteht aus zwei S-förmig gebogenen, warmgewalzten Breitflanschhauptträgern IB100S-1 aus St37.2. Zusätzliche gerade Nebenträger ermöglichen Schienendoppelauflager pro Stützpunkt (Bild 11.8). Y-Schwellen können im Schotterbett oder auf Fester Fahrbahn verlegt werden.

11.2 Schwellen

123

Bild 11.8 Querschwelle und Y-Schwelle

Die Träger sind 95 mm hoch (Bild 11.9). Damit ist eine geringere Bauhöhe als bei Holz- (Höhe: 160 mm) oder Betonschwellen - (Höhe: 235 mm) möglich.

Bild 11.9: Konstruktion und Hauptmaße der Y-Schwelle

124

11 Oberbau

Bild 11.10 Gleisrost mit Y-Schwellen Quelle: Bilder 11.8+11.9 Führer, Endmann, Berg: Y-Stahlschwellenoberbau, Bild 11.10: SATO Bahnsysteme, Salzgitter.

Einen Überblick über Abmessungen und einige Eigenschaften der Schwellen aus Holz, Beton und Stahl gibt Tabelle 11.11. Tabelle 11.11 Abmessungen und einige Eigenschaften der Schwellen AbmessunHolzStahlschwellen gen/Eigenschaften schwellen Form 1 (K)Sw7 Y

Betonschwellen B 70

Länge Breite

l (m) bo (m) bu (m)

2,60 0,16 0,26

2,60 0,135 0,272

2,30 0,14/0,30 0,14/0,30

2,60* 0,171 0,30

Höhe

h (m)

0,16 ca. 100 (getränkt) 3-18 getränkt: 23-40

0,10

0,095

0,235

37

20,8 kg/m

304

40-45

vsl. ca. 60

vsl. ca. 60

Gewicht

(kg)

Lebensdauer (Jahre) Verlegeart Aufarbeitung (z.B. nach Entgleisung)

mechanisch gut

Entsorgung Sondermüll * = Die Schwelle B75 ist 2,80 m lang

gut

gut

++

++

nicht möglich O/+

Der Schwellenabstand wird in Abhängigkeit von der Gleisbelastung und von der Tragfähigkeit des Unterbaus festgelegt. Der Abstand bezieht sich auf die Achse der Schwellen. Bei stark belasteten Strecken beträgt der Abstand 0,60 m, bei Baugleisen kann er 1,00 m überschreiten. Der Flächendruck, den die eingeleiteten Lasten auf dem Planum bewirken, ist von der Höhe der Einschotterung unter dem Schienenauflager der Schwelle bzw. von den Abmessungen der Tragschicht bei FF und

11.3 Befestigungsmittel

125

vom Schwellenabstand abhängig. Bei wenig tragfähigem Untergrund sowie bei großen Belastungen ist somit ein kleiner Schwellenabstand mit entsprechend großer Einschotterungshöhe zu wählen.

11.3 Befestigungsmittel Befestigungsmittel verbinden Schienen mit Schwellen zu einem Gleisrost. Diese Verbindung ist verdreh- und durchschubsicher auszubilden. Die Schiene darf sich somit im Befestigungspunkt gegenüber der Schwelle nicht verdrehen und in Längsrichtung nicht verschieben lassen. Der Gleisrost erhält so eine hohe Rahmensteifigkeit. Diese ist für die Lagesicherheit des Gleises wichtig. Im Befestigungspunkt wird der Schienenfuß gegen die Schwelle gepresst. Der Anpressdruck von mindestens 210 kN wird durch die Befestigungsmittel beidseitig auf den Schienenfuß aufgebracht. Die hohe dynamische Beanspruchung durch den Eisenbahnbetrieb erfordert eine elastische Lagerung der Schiene im Befestigungspunkt. Dadurch wird der Verschleiss der Befestigungsteile vermindert. Die Elastizität wird durch den Einbau einer elastischen Kunststoffzwischenlage zwischen Schienenfuß und Schwelle sowie durch die Materialeigenschaften der verwendeten Nägel, Klammern oder Federringe erzielt. Die Zwischenlage erhöht auch die Reibung zwischen Schiene und Befestigungspunkt. Im Laufe der Entwicklung der Bahnen ist eine Vielzahl unterschiedlicher Befestigungsmittel eingebaut worden. Für Holz- und Stahlschwellen (Sw) im Schotterbett wird derzeit der K - Oberbau (Bild 11.12) bevorzugt. Auf der Schwelle wird eine Rippenplatte aus Stahl befestigt. Die Fläche, auf der die Schiene aufliegt, ist in Gleisen 1:40 geneigt, nicht aber in Weichen. Die seitlich angeordneten Rippen geben der Schiene in Querrichtung den für die Spursicherung erforderlichen Halt. In die halbkreisförmigen Aussparungen der Rippen werden die Hakenschrauben eingeschoben. Die Klemmplatten werden mit dem kürzeren Schenkel auf den Schienenfuß und mit dem längeren Schenkel auf die Rippenplatte aufgelegt. Klemmplatte und Federring können durch eine Spannklemme ersetzt werden. Die Schraubenmuttern werden mit Schraubmaschinen angezogen. Das erforderliche bzw. zulässige Drehmoment ist abhängig vom jeweiligen Federelement (z.B. Federringe bei K-Oberbau, Spannklemmen bei W-Oberbau) und beträgt 180 bis 250 Nm.

126 11 Oberbau Je nach Zustand der Zwischenlage und der Federringe wirkt eine Kraft von 215 kN auf den Schienfuß. Die Zugkräfte am Schienenfuß aus Momenten (Bild 11.7) werden mit Hilfe der Schwellenschraube in die Schwelle eingeleitet. Wenn Holzschwellen die Grenze ihrer Lebensdauer erreicht haben, verlieren die Schrauben ihren Halt.

1

Rippenplatte

2

Kunststoffzwischenlage

3

Schiene

4

Schwellenschraube

5

Hakenschraube

6

Klemmplatte

7

Doppelter Federring

8

Schraubenmutter

Bild 11.12 K - Oberbau

Auf Betonschwellen kann eine weniger aufwendige Schienenbefestigung eingebaut werden. Sie wird als W-Oberbau bezeichnet (Bild 11.13). Die erreichbare Rahmensteifigkeit ist geringer als beim K-Oberbau. Dieser Nachteil wird durch die höhere Lagestabilität der Betonschwelle auf Grund ihres hohen Eigengewichts ausgeglichen. Der W - Oberbau ist nach den beidseitig des Schienenfußes angeordneten Winkelführungsplatten benannt. Diese werden in vorgefertigte W-förmige Vertiefungen im Beton eingelegt und sichern die Schiene gegen seitliches Verschieben. Wird unter der Winkelführungsplatte eine Isoliereinlage angeordnet, ist die Schiene gegenüber der Schwelle isoliert. Die Schiene liegt auf einer Kuststoffzwischenlage, die direkt auf der Betonschwelle aufliegt. Der Anpressdruck für eine kraftschlüssige Verspannung wird über "Epsilon"- Spannklemmen auf den Schienenfuß aufgebracht.

11.3 Befestigungsmittel

Bild 11.13 W - Oberbau

127

128

1=Dübel 2=Führungsplatte innen 3=Führungsplatte außen 4=Neigungsplatte

11 Oberbau

5=Elast. Zwischenplatte 6=Zwischenlage 7=Höhenausgleichplatte 8=Spannklemme

9 =Schwellenschraube 10 =Schwellenschraube 11 =Ausgleichsmasse

Bild 11.14 Schienenbefestigung auf Y-Stahlschwellen

Die besprochenen Befestigungsarten sind nur wenige Beispiele aus einem umfangreichen Katalog der Oberbauarten. Die für die bundeseigenen und für die nichtbundeseigenen Eisenbahnen bedeutsamen Befestigungen in Abhängigkeit von den

11.5 Bettungsquerschnitte

129

Schwellenbaustoffen sind in der Oberbauvorschrift (DS 820) bzw. im Anhang zu den Oberbaurichtlinien der NE (AzObri - NE 1) zusammengestellt.

11.4 Bettung Die Bettung soll die Gleisschwelle in möglichst fester und unverrückbarer Lage sichern und die Kräfte, die von den Schwellen eingeleitet werden, an den Untergrund weitergeben. Die Bettung soll wasser- und luftdurchlässig sein, damit eindringendes Oberflächenwasser schnell abfließen und Restfeuchte im Schotter und auf dem Planum verdunsten kann. Als Bettungsstoff eignet sich gegen Zerreiben, Zerschlagen und Zerdrücken festes, wetterbeständiges Hartgestein von gleichmäßigem, nicht schiefrigem Gefüge. Das Gestein soll scharfkantig und unregelmäßig geformt sein. Die Mindestdruckfestigkeit beträgt 180 N/mm2. Geeignete Gesteine sind: Basalt, Diabas, Diorit, Grauwacke und Quarzit. Schotter hat die Körnung von 22,4 bis 65 mm (Quadratlochabsiebung). Vom Altschotter werden die Bestandteile mit einer Korngröße 22,4 mm abgesiebt, der Rest kann wieder verwendet werden.

11.5 Bettungsquerschnitte Die Abmessungen des Bettungskörpers richten sich nach der Schwellenlänge, dem geschwindigkeitsabhängigen Einschotterungsmaß vor den Schwellenköpfen und, bei mehrgleisigen Strecken, nach dem Gleisabstand. In Abhängigkeit von der Breite der Bettung ist der Unterbau herzustellen. Er ist so breit anzulegen, dass die Bettung mit ausreichender Standfestigkeit aufgebaut werden kann. Dazu ist ausreichender Platz für Randwege vorzusehen. Die Querneigung des Planums beträgt 1:20 (=5%). Bei eingleisigen Strecken ist das Planum einseitig zur Bogeninnenseite hin geneigt. Unter dem bogenäußeren Randweg wird das Planum zur Bogenaußenseite geneigt, um den Randweg nicht in das Schotterbett zu entwässern (Bild 11.15). Bei zweigleisigen Strecken wird das Planum dachförmig mit einer Neigung 1:20 ausgebildet (Bild 11.17). Regelbettungsquerschnitte für ein- und zweigleisige Strecken sind in den Bildern 11.15 bis 11.20 dargestellt.

130

11 Oberbau

Die Dicke der Bettung soll unter dem Auflager der nicht überhöhten Schiene bei v d 200 km/h mindestens 0,3 m, bei v !200 km/h mindestens 0,35 m betragen. Bei NE-Bahnen beträgt die Dicke der Bettung gemäß Obri-NE mindestens 0,2 m. Der Schotter wird bis zur Oberkante der Schwellen einplaniert. In Gleisen, die mit Geschwindigkeiten v >140 km/h befahren werden, sind die Schwellenfächer zwischen den Schienen 3 bis 4 cm unter Schwellenoberkante wegen der Gefahr von Schotterwirbeln von Schotter freizuhalten. Die Neigung der Schotterböschung wird mit dem natürlichen Schüttwinkel 1:1,25 hergestellt. Die Ermittlung des Fußpunktes der Schotterböschung erfolgt in der Planung mit der Neigung 1:1,5. Die vorhandene Reserve ermöglicht bei der Durcharbeitung ein Anheben der Schiene durch weitere Unterschotterung ohne Veränderung des Planums. Vor Kopf werden die Schwellen bei örtlich zulässigen Geschwindigkeiten: v d 160 km/h auf eine Breite von c = 0,40 m 160 v d 200 km/h auf eine Breite von c = 0,50 m 160 v d 200 km/h auf eine Breite von c = 0,45 m eingeschottert.

lSch = Länge der Schwelle s.Tab 11.11, für die nachstehenden Tabellenwerte wurde lSch = 2,60 m (B70) gewählt. 1) = die Neigung 1 : 1,5 ist ein Planungswert. Er wird der Ermittlung des Fußpunktes der Schotterböschung zugrunde gelegt. v Planumsc bi ba bwi bwa (km/h) breite 0,40 2,72 2,40 0,78 0,70 6,60 v d 160 v ! 160

0,50

2,82

2,50

0,98

1,30

Bild 11.15 Bettungsquerschnitt für eingleisige Strecken ohne Überhöhung

7,60

11.5 Bettungsquerschnitte

131

Die Werte für bi und ba können einfach mit Hilfe von Geradenschnitten berechnet werden. Es wird z. B. ein Koordinatensystem gelegt, dessen positive y-Achse in der Gleisachse liegt, die positive x-Achse verläuft senkrecht dazu auf der Oberkante der Schwelle. Die linke Schotterböschung im Bild 11.15 verläuft mit einer Neigung 1:1,5 gegenüber der x-Achse. Sie geht durch den Punkt – (lSch/2 +c) oder –(1,30 + 0,40) = -1,70 m. Damit berechnet man y1 = 0,6667 x + 1,133. Das Planum ist gegen die Horizontale mit m=1:20 geneigt und geht durch den Punkt mit der Bettungsdicke von 0,30 m unter dem rechten Schienenauflager. Dieses liegt im Abstand s/2 = 1500/2 = 0,75 m vom Koordinatenursprung entfernt auf der positiven x-Achse. Die Geradengleichung für das Planum lautet y2 = 0,05 x – 0,53875. Die Auflösung der Gleichungen ergibt x = -2,71 m. In der DS 800.0130 sind diese Werte tabelliert. Überhöhungen sind zu berücksichtigen. Bei Anschlussbahnen soll die Bettungsbreite vor den Schwellenköpfen bei durchgehend geschweißtem Gleis mindestens c = 0,4 m, im Gleisbogen auf der Bogenaußenseite mindestens c = 0,5 m und bei Stoßlückengleisen mindestens c = 0,25 m betragen. Randwege werden bei eingleisigen Strecken auf beiden Seiten neben der Gleisbettung, bei mehrgleisigen Strecken neben der Bettung der äußeren Gleise angeordnet. Wenn mehr als zwei Gleise vorhanden sind, müssen Zwischenwege angelegt werden. Die Randwegbreite ergibt sich als Differenz zwischen den Maßen der Planumskante und dem Schotterbett-Fußpunkt, wobei die Planumskante durch den Gefahrenbereich des Gleises und den Sicherheitsraum bestimmt wird; sie soll in der Geraden und an der Bogenaußenseite mindestens 0,60 m breit sein. An der Bogeninnenseite werden sie in Abhängigkeit von der eingebauten Überhöhung bis bwi = 0,95 m verbreitert (DS 800/1). Die Oberbauhöhe ist von der zulässigen Geschwindigkeit und von den eingebauten Oberbaustoffen abhängig. In Tabelle 11.16 sind die Höhenmaße ohne PSS zusammengestellt; diese soll am Auflager t 0,20 m dick sein. Tabelle 11.16 Fahrbahnhöhe (ohne PSS) am Schienenauflager Abmessungen bei Bauteil v d 200 km/h v ! 200 km/h Schiene UIC 60= 0,17 m UIC 60= 0,17 m Schwelle Zwischenlage. B 70 = 0,22 m B75 = 0,24 m Dicke der Bettung 0,30 m *0,35 m Gesamte Bauhöhe 0,69 m 0,76 m *= auf Brücken und im Tunnel + 0,04 m für Gleismatten: Fahrbahnhöhe auf Fester Fahrbahn je nach Bauart: 0,50 bis 0,70 m

132

11 Oberbau

c, lSch und 1) s. Bild 11.15 ba, bi = Abstand zwischen Gleisachse und Böschungsfußpunkt für die Planung. Der Abstand hängt von der jeweils einzubauenden Überhöhung ab. Bild 11.17 Bettungsquerschnitt für eingleisige Strecken in Überhöhung

Bei Anschlussbahnen sind Randwege wenigstens auf einer Seite des Bettungsquerschnittes in einer Breite von mindestens 0,40 m anzulegen.

c, lSch und 1) siehe Bild 11.15 b = 2,72 m für v < 160 km/h, b = 2,85 für 160 < v < 200 km/h. Bild 11.18 Bettungsquerschnitt für zweigleisige Strecken ohne Überhöhung Tabelle 11.19 Volumen der Bettung für Strecken mit v < 160 km/h (DS 820.0106) Breite der Einschotterung vor Kopf c=0,40 c=0,50 m Schwellen Dicke der Überhöhung art Bettung u=0 u=160 u=0 u=160 Schotterbedarf (m3/km) 0,30 4300 5200 4400 5300 Holz 0,35 --5000 5900 0,30 4800 5700 4900 5800 Beton 0,35 --5500 6400 0,30 3100 3900 --Stahl (Sw) 0,35 ----Wegen geringerer Bauhöhe und kleinerer Länge ist bei Y-Schwellen mit deutlich weniger Schottervolumen zu rechnen.

11.5 Bettungsquerschnitte

133

In Tabelle 11.19 ist das Volumen der Bettung angegeben. Dabei ist ein Gleisabstand von 4,00 m und ein Schwellenabstand von 0,60 m unterstellt. Bei Veränderung des Gleisabstandes ist ein Zuschlag bzw. Abschlag von mit 1 % des angegebenen Volumens pro 0,10 m Änderung des Gleisabstandes zu berücksichtigen. Für unverdichteten Schotter kann eine Dichte von 1,45 t/m3 angenommen werden.

c, lSch und 1) s. Bild 11.15 ba, bi = Abstand zwischen Gleisachse und Böschungsfußpunkt für die Planung. Der Abstand hängt von der jeweils einzubauenden Überhöhung ab. bwa, bwi = Randwegbreite, von der jeweiligen Überhöhung abhängig. (Bei Regelausführung liegen beide Gleisachsen auf gleicher Höhe. Liegen Gleisverbindungen oder Bahnübergänge im Gleisbogen, dann wird die „Treppenbildung“ vermieden, indem alle Schienenoberkanten in eine Ebene gelegt werden. Die Neigung dieser Ebene wird durch die Überhöhung vorgegeben). Bild 11.20 Bettungsquerschnitt für zweigleisige Strecken in Überhöhung

-Der Raum von 2,20 m beiderseits der Achse ist für den Durchgang von Oberbaumaschinen freizuhalten. -Der Einbau von Unterschottermatten ist grundsätzlich zu prüfen (+0,04m) Bild 11.21 Bettungsquerschnitt von eingleisigen Strecken ohne Überhöhung im Bereich von Kunstbauten

Der in Bild 11.22 dargestellte Bettungsquerschnitt wird bei der DB für wenig belastete Bahnhofsgleise vorgesehen. Das Schottermaß vor Kopf der Schwellen beträgt hier nur c = 0,20m.

134

11 Oberbau

Bild 11.22 Bettungsquerschnitt für Gleise mit seitlich abgeschlossener Bettung (gem. Obri-NE)

11.6 Beton-Breitschwellengleis Das Breitschwellengleis besteht aus Schwellen, die 2,40 m lang und 57 cm breit und am Schienenauflager 21,4 cm hoch sind; ihr Gewicht beträgt 560 kg. Wenn die Schwellen in der Geraden parallel im Abstand von 60 cm verlegt werden, kann der Spalt von 3 cm mit einer elastischen Spaltabdeckung verschlossen werden, so dass zwischen den Schwellen kein Oberflächenwasser eindringen kann. Dies soll eine langlebig gute Gleislage und dauerhafte Lagestabilität gewährleisten. Wegen der großen Fläche entsteht eine deutlich geringere Flächenpressung als bei herkömmlichen Schwellen. Insgesamt soll der Unterhaltungsaufwand dieses Oberbaus gegenüber dem herkömmlichen Schotteroberbau deutlich gesenkt werden.

11.7 Feste Fahrbahn Bei der Festen Fahrbahn wird das Schotterbett durch eine lastverteilende Tragplatte aus Beton oder Asphalt ersetzt. Auf dieser Platte werden die Schienen elastisch gelagert. Bei der ersten deutschen Eisenbahn 1835 von Fürth nach Nürnberg wurde bereits ein schotterloser Oberbau hergestellt. Die Schienen waren mittels Gusseisenstühlen auf Steinquadern gelagert, die in Steinpacklagen versetzt waren. Bei späteren Bauvorhaben wurden, z. B. wegen schlechtem Untergrund, Längs- oder Querschwellen eingebaut. Die erste Schnellverkehrslinie Japans, die Tokaido Bahn, wurde 1964 in Betrieb genommen, sie hat einen Schotteroberbau. Grundsätzlich „schwimmt“ der Gleisrost im Schotterbett, weshalb langfristig keine gleichbleibend gute Lage gewährleistet

135

11.7 Feste Fahrbahn

ist. Bei hoher Verkehrsbelastung entstehen im Schotterbett hohe Spannungen im Korngefüge, wodurch die Oberflächen der Körner abgerieben werden, teilweise zerbrechen sie sogar. Die Unterhaltung hochbelasteter Strecken mit Schotteroberbau ist sehr aufwendig. Deshalb wurden in Japan weitere 745 km Neubaustrecke, die 1982 in Betrieb gingen, überwiegend mit Fester Fahrbahn gebaut. Ursprünglich hat die Deutsche Bundesbahn die ersten Entwicklungen der Festen Fahrbahn in Zusammenarbeit mit wissenschaftlichen Instituten und auch mit der Bauwirtschaft erarbeitet. Später übernahm die Bahn eine Betreiberrolle, indem sie Streckenabschnitte zur Verfügung stellte, in denen die Bauindustrie ihre Neuentwicklungen zur Betriebserprobung einbauen konnte. Inzwischen gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Bauarten, die von der Bauindustrie mit dem Ziel der Patentierung entwickelt wurden. In Bild 11.23 ist eine Übersicht über die Bauarten der Festen Fahrbahn zusammengestellt. Bauarten der Festen Fahrbahn

Stützpunktlagerung

mit Schwelle

monolitisch, für Gleise und Weichen

aufgelagert, für Gleise und Weichen

kontinuierliche Lagerung

ohne Schwelle

vorgefertigt, für Gleise

Schiene eingegossen, für Gleise

monolitisch gefertigt, für Gleise und Weichen

Bild 11.23 Übersicht über Bauarten der Festen Fahrbahn Quelle: Darr, Edgar: Feste Fahrbahn, Konstruktion, Bauarten..., ETR 3/2000

Schiene eingeklemmt, für Gleise

136

11 Oberbau

Die meisten Entwicklungen entsprechen mit der Stützpunktlagerung dem Prinzip des Schwellengleises des Schotteroberbaus. So werden auch bei den meisten Bauarten Betonschwellen auf unterschiedliche Weise in die Tragschicht eingebunden. Der Unterbau besteht wie beim Schotteroberbau aus Untergrund und Unterbau/Frostschutzschicht, der Oberbau aus hydraulisch gebundener Tragschicht und der darüber befindlichen Fahrbahnplatte, die als Betontragschicht (BTS) bzw. Asphalttragschicht (ATS) ausgebildet ist. Die Konstruktion der Lagerung spielt bei der FF eine Schlüsselrolle. Beim Schotteroberbau können Höhenfehler der Gleislage, z. B. aus Setzungen eines Erdkörpers, ohne große Schwierigkeiten beseitigt werden, indem das Gleis unter Zugabe von Schotter mit einer Stopfmaschine in die Soll-Lage gehoben wird. Höhenkorrekturen sind bei der FF im Befestigungspunkt möglich. In der Geraden und im Gleisbogen mit r 500 m können Korrekturen von +72 mm bis -4 mm und bei Radien 250m
11.7 Feste Fahrbahn

137

Bild 11.24 Betonplattenoberbau - DB Versuchsstrecke Rheda

Auch die Bauart Rheda-Sengeberg (Bild 11.25) entstammt den ersten Versuchen mit der FF. Bei der Herstellung in Tunneln der NBS wurden 180 m lange Gleisjoche in einem Betontrog, der zuvor mit einem Gleitschalungsfertiger hergestellt wurde, verlegt. Die Soll-Gleislage wurde mit vertikalen Spindeln eingerichtet. Horizontal wird die Soll-Lage mittels Schrauben, die an den Schwellenköpfen angebracht sind, erreicht. Die Einstellung der Soll-Lage erfolgt in mehreren Arbeitsschritten; erst danach können die Schwellen im Trog mit Beton vergossen werden.

Bild 11.25 Feste Fahrbahn, Bauart Rheda – Sengeberg Querschnitt (u = 0)

Bei der Bauart Rheda sind Monoblockschwellen (dies sind „normale“ Spannbetonschwellen) eingebaut. Es gibt auch Zweiblockschwellen: die Schienenauflager sind

138

11 Oberbau

als Betonblöcke ausgebildet, die sie verbindende Bewehrung liegt frei und wird in die BTS eingegossen. Die Feste Fahrbahn weist im Vergleich zum Schotteroberbau Vor- und Nachteile auf, von denen nachstehend einige genannt sind. Vorteile: x weitgehend wartungsfrei, damit kann ein hoher Qualitätsstandard über einen langen Zeitraum erhalten werden. x Ein großer Teil der Wartungsarbeiten des Schotteroberbaus wird in Zeiten nächtlicher Betriebsruhe durchgeführt. Diese Betriebsruhe ist bei der Fester Fahrbahn nicht mehr notwendig. x Bei hohen Geschwindigkeiten wird kein Schotter hochgewirbelt. x Ein uneingeschränkter Einsatz der Wirbelstrombremse (diese ist verschleißfrei) ist möglich. Überhöhungsüberschuss und -fehlbetrag (zul uf bei Fester Fahrbahn = 170 mm) wirken sich bei Strecken mit gemischtem Betrieb nicht formverändernd auf die Gleislage aus. Nachteile: x Höhere Baukosten x Höhere Luftschallabstrahlung (Emission) x Großer Aufwand für eventuelle Lageänderungen x Bei Entgleisungsschäden wahrscheinlich lange Sperrpausen für Reparaturen. Kurzbeschreibung einiger Bauarten der Festen Fahrbahn: Bei der Bauart Züblin werden Gleisroste, wie bei der Bauart Rheda, einbetoniert. Die Schwellen werden aber nicht gespindelt, sondern in den Frischbeton einer Ortbetonplatte mit einem speziellen Verlegegerät eingerüttelt. Die wünschenswerten Korrekturanforderungen an die FF soll die Bauart Bögl erfüllen. Auf der AGT/BGT werden 20 cm dicke quer vorgespannte Fertigteilplatten aus Stahlfaserbeton C45/55 mit den Abmessungen 6,45 m Länge und 2,55 m bzw 2,80 m Breite verlegt. Durch flexible und variable Schalungen ist die Montage jedes Schienenbefestigungstyps möglich. Kreis- und Übergangsbögen einschließlich der Überhöhungsrampen werden bei der Herstellung der Fertigteile bereits berücksichtigt. Zwischen den Schienenbefestigungspunkten sind quer zur Gleisachse Sollbruchstellen angeordnet, dadurch soll eine willkürliche Rißbildung, vor allem im

11.7 Feste Fahrbahn

139

Bereich der Schienenbefestigung , verhindert werden. In Längsrichtung werden die Fertigteilplatten über die aus den Plattenenden herausragenden Gewindestähle mit Spannschlössern gekoppelt. Dadurch soll ein hoher Längs- und Querverschiebewiderstand erreicht werden. Die Platten werden auf der Tragschicht mit Hilfe von Spindeln, die in der Platte eingebaut sind, in die Soll-Lage gebracht. Dann erfolgt ein Verguss des Hohlraums mit einem fließfähigen Untergussmateriel, das durch Vergussöffnungen, die werkseitig in der Fertigteilplatte eingebaut wurden, eingebracht wird. Die Bauart Bögl hat ein Korrekturkonzept, falls Beschädigungen an der Fahrbahn auftreten sollten oder Setzungen eintreten, die mit den Höhenjustiermöglichkeiten der Schienenbefestigung (+24mm/-4mm) nicht ausgeglichen werden können. Die Fertigteilplatten werden im Bereich der Nachjustierung mit einer Seilsäge im Bereich des Untergussmaterials von der Tragschicht getrennt. Mit Hilfe der serienmäßig in den Fertigteilplatten integrierten Spindel werden die Fertigteile in die SollLage angehoben, danach wird der Spalt wieder mit einem Untergußmateriel vergossen. Auf diese Weise ist die Strecke nach relativ kurzer Sperrung wieder befahrbar.

Bild 11.26 Feste Fahrbahn Bauart Bögl (Quelle: Fa. Bögl, Neumarkt)

Ein grundsätzlich anderes Prinzip wird bei Y-Stahlschwellen auf Fester Fahrbahn, System FFYS, angewandt (Bild 11.27). Die Schwellen werden auf einer Asphalttragschicht verlegt. Diese wird mit einem Fertiger auf einer hydraulisch gebundenen Tragschicht (HGT) oder direkt auf einer Frostschutzschicht (FSS) hergestellt.

140

11 Oberbau

Die Genauigkeitsanforderung an die Höhe der Tragschicht beträgt +/- 2 mm. Die Auflagerbereiche der YStahlschwellen werden mit einem Kunststoff beschichtet, um gleichmäßige Auflagerbedingungen auf dem Asphalt zu gewährleisten. In die Asphalttragschicht werden Nute gefräst, welche die an der Unterseite der Schwellen angeschweißten FlachstahlQuerriegel aufnehmen. Nach dem exakten Ausrichten des Gleisrostes werden die Nute mit einer elastischen Masse vergossen. Damit wird eine kraftschlüssige Verankerung des Gleisrostes auf der Asphalttragschicht gewährleistet. Die Befestigungspunkte zwischen Schiene und Schwelle sind so konstruiert, dass Höhenund Seitenkorrekturen durch Wahl verschiedener Wechseleinsätze möglich sind.

Bild 11.27 Feste Fahrbahn mit Y-Stahlschwellen

11.8 Sonderformen des Oberbaus

141

11.8 Sonderformen des Oberbaus Zu den Sonderformen zählen: Leitschienen, Schutzschienen sowie Führungsschienen und Fangvorrichtungen. Mit Leitschienen wird der Radsatz im Gleisbogen mit Radius r < 300 m geführt, wenn die Zugfestigkeit der äußeren Schiene nicht größer als 880 N/mm2 ist. Die bogenäußere Schiene würde bei geringerer Festigkeit sehr schnell abgenützt werden. Die Leitschiene wird parallel zur inneren Schiene im Abstand von 50 bis 60 mm eingebaut. Am Anfang und am Ende wird die Leitschiene auf eine Länge von 400 mm zur Gleisachse hin verbogen, bis eine Einlaufweite von 100 mm erreicht ist.

Bild 11.28 Anordnung von Leitschienen

Schutzschienen werden zur zusätzlichen Versteifung des Gleisrahmens und zum Schutz vor Entgleisungen verwendet. Sie werden in der Regel nur bei durchgehend verschweißtem Gleis vorgesehen und können auf unruhigem Bahnkörper, bei ungünstiger Linienführung und in Gefällestrecken parallel zu den Fahrschienen im Abstand von 80 mm eingebaut werden. Sollen die Schutzschienen auch als Entgleisungsschutz dienen, dann werden sie an der Innenseite der Fahrschienen angeordnet. Sollen sie nur der Versteifung dienen, sind sie an der Außenseite vorzusehen.

Bild 11.29 Anordnung von Schutzschiene

142

11 Oberbau

Führungen und Fangvorrichtungen, sie werden im Abstand von 180 mm parallel zur Fahrschiene an der Innenseite angeordnet, sollen Fahrzeuge nach einer eventuellen Entgleisung kontrolliert weiterführen, um größeren Schaden zu verhüten. Sie werden z. B. auf Brücken von mehr als 50 m Gesamtlänge eingebaut, wenn das Tragwerk entgleiste Fahrzeuge nicht vor dem Abstürzen schützen kann. Unter Brücken werden sie angeordnet, wenn vorhandene Stützen nicht für einen entsprechenden Anprall bemessen sind. Je nach örtlichen Gegebenheiten kann der Einbau einer Schiene ausreichend sein.

11.9 Schienenauszüge Mit Schienenauszügen werden Relativbewegungen der Schiene infolge betriebsbedingter Längskräfte (Bremsen, Beschleunigen), aus Temperatureinflüssen und Durchbiegungen sowie Schwinden und Kriechen auf Brücken ausgeglichen. Schienenauszüge bestehen aus Backenschiene und Zunge, die sich gegeneinander in Längsrichtung bewegen können (Bild 11.30). Es gibt Schienenauszüge mit Ausziehlängen von 200 mm bis 830 mm.

Bild 11.30 Schienenauszug im Grundriss

Anzahl und Anordnung der Schienenauszüge sind vom statischen System und von den Abmessungen der Brücken abhängig. Es ist auch von Bedeutung, ob das Gleis mit oder ohne Schotterbett über die Brücke geführt wird. Bei einteiligen Tragwerken oder mehrteiligen Tragwerken mit Längskraftkoppelung mit einseitig fester Lagerung ist bei einem Gleis mit Schotterbett bei Massivüberbauten mit einer Länge > 90 m und bei Stahlüberbauten mit einer Länge > 60 m ein Schienenauszug notwendig. Unter gleichen Bedingungen wird bei einteiligen oder zweiteiligen Tragwerken mit fester Lagerung auf einer Zwischenstütze bei Betonüberbauten mit einer Gesamtlänge > 180 m oder einer Ausgleichslänge > 90 m und bei Stahlüberbauten bei einer Gesamtlänge > 120 m oder einer Ausgleichslänge > 60 m ein Auszug erforderlich.

11.10 Mittel zur Sicherung der Gleislage

143

11.10 Mittel zur Sicherung der Gleislage Das eingeschotterte Gleis soll die beim Verlegen hergestellte Lage in Höhe und Richtung unter den Einflüssen des Betriebes und wechselnder Temperaturen sicher beibehalten. In der Regel sind Längs- und Querverschiebewiderstand der ordnungsgemäß eingeschotterten Schwelle ausreichend, um die Lage des Gleises zu sichern. Die kraftschlüssige Verspannung zwischen verschweißter Schiene und Schwelle verhindert eine Längenänderung des Gleises durch Temperatureinflüsse. In der Schiene wirkt die Kraft aus Temperaturänderung: F = D E A 't (Gl. 11.1) mit: D = Dehnungskoeffizient, für Stahl 1,15 . 10-5 E = Elastizitätsmodul, für Stahl 2,1 . 105 N/mm2 A = Querschnittsfläche des Schienenprofils 't = Temperaturunterschied Die Erwärmung der Schiene UIC 60 um 1qC bewirkt eine Längskraft von 18,56 kN. Es wird eine maximale Schienentemperatur von 60qC und eine minimale Schienentemperatur von -30qC unterstellt. Druckkräfte haben im Gleisrost weiterreichende Folgen als Zugkräfte. Aus diesem Grund wird der Nullpunkt der temperaturabhängigen Kräfte bei + 20qC -dies ist die Soll-Temperatur- festgelegt. Die Schienen werden mit den Schwellen unter der Verspanntemperatur, diese beträgt 20qC +/- 3qC, verspannt. Somit können Druckkräfte aus einer Temperaturdifferenz von 't= 60q - 20q = 40°C und Zugkräfte aus 't = 20q + 30q = 50qC auftreten. Im geraden Gleis befinden sich die Kräfte aus Temperatureinflüssen im Gleichgewicht. Wenn die Kräfte in Gleisbögen mit kleinem Radius unter einem entsprechenden Winkel aufeinandertreffen oder sich im Weichenbereich Ungleichgewichte aus der Anzahl der Gleisstränge ergeben, neigt das verschweißte Gleis infolge der Druckkräfte zum Ausknicken. Wenn der entgegen wirkende Querverschiebewiderstand nicht ausreicht, um die gebotenen Sicherheitsreserven zu gewährleisten, müssen zusätzlich Sicherungskappen oder Schwellenanker an den Schwellenköpfen und/oder Wanderschutzklemmen an den Schienenfüßen eingebaut werden. Eine Wanderschutzklemme mit Keilklammer ist in Bild 11.31 dargestellt. Für den Bereich der DB sind in Abhängigkeit von der Schwellenart, dem Schienenprofil und dem Querverschiebewiderstand kleinste Bogenradien festgelegt, bis zu denen Gleise verschweißt werden dürfen (Ril 820).

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11 Oberbau

Bild 11.31 Wanderschutzklemme mit Keilklammer

11.11 Gleisabschlüsse Ein stumpf endendes Gleis muss mit einem Gleisabschluss versehen werden. Damit wird verhindert, dass Fahrzeuge über das Gleisende hinausfahren. Die kinetische Energie auffahrender Fahrzeuge soll durch den Gleisabschluss abgebaut werden. Dabei sollen weder der Gleisabschluss noch das Fahrzeug beschädigt werden. Es wird zwischen bremsenden und festen Gleisabschlüssen unterschieden. Feste Gleisabschlüsse werden an Kopframpen eingebaut. Sie können keine kinetische Energie umwandeln. Bremsende Gleisabschlüsse sind Bremsprellböcke und Prellböcke mit Schleppschwellen. Die kinetische Energie der Fahrzeuge beträgt: E = ( mZug v2) / 2 (Gl. 11.2) Davon baut der Prellbock folgenden Anteil durch Bremsarbeit ab: w = F lW (kJ) (Gl. 11.3) Darin ist F die Bremskraft des Gleisabschlusses und lW die Länge des Bremsweges. Wenn der Gleisabschluss besondere Anlagen vor dem Aufprall schützen soll, dann muss w > 1,5 E sein. Die Produktbeschreibungen der Anbieter geben Auskunft über die Bremsarbeit der einzelnen Bremsprellböcke.

11.11 Gleisabschlüsse

145

In den Bildern 11.32 und 11.33 ist ein Bremsprellbock 8EB der Firma Rawie abgebildet. Er verfügt über 8 Bremselemente. Die Anfangsbremskraft beträgt 240 kN, die maximale Bremskraft 320 kN und die Bremsarbeit auf 5 m = 1600 kJ. Für die Berechnungen sind zwei Auflaufgeschwindikgeiten zu unterscheiden: für Zugfahrten 15 km/h und für Rangierfahreten 10 km/h. Beim Aufprall wird der Bremsprellbock aus seiner Soll-Lage verschoben. In diese wird er wieder mit der Rückholvorrichtung gebracht.

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Bild 11.32 Bremsprellbock 8EB von Rawie, Längsschnitt und Grundriss

11 Oberbau

11.12 Fahrbahn der Magnetschwebebahn

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Bild 11.33 Bremsprellbock 8EB von Rawie, Querschnitt und Detailschnitte

11.12 Fahrbahn der Magnetschwebebahn Die Fahrbahn der Magnetschwebebahn kann aus Stahl (Bild 11.34) oder Beton (Bild 11.35) gefertigt und ebenerdig oder aufgeständert verlegt werden. Die Länge der Regelfeldweite – dies ist die räumliche Länge des Fahrwegs zwischen den Widerlagern - ist von der Länge der Statorpakete abhängig. Ein Statorpaket ist 1,0320 m lang, die Regelfeldweite beträgt 30 1,0320 m = 30,9600 m. Sonderfeldweiten haben die Länge L n 6 1,0320 m. Die Raumkurve unterliegt aber, besonders bei doppelspuriger Trassierung, Bedingungen, die Sonderkonstruktionen erfordern. Für gekrümmte Doppelspurfahrwege sind Sonderfeldweiten bzw.

148

11 Oberbau

angepasste Statorpaketlängen erforderlich, um eine möglichst radiale Anordnung der Stützenköpfe zu erreichen. Dafür kann bei Radien r ! 4.200 m eine maximale Veränderung der Statorpaketteilung 'l = r0,019 m / 31 m Feldweite erfolgen. Bei Radien r 4.200 m erfolgt eine Veränderung der Statorpaketteilung wie zuvor beschrieben oder, wenn die maximale Veränderung nicht ausreichend ist, ein Längsversatz der Trägerlager. Der ebenerdige Fahrweg besteht aus Fahrwegplatten mit einer Feldweite von 6,2 m mit integrierten Stützscheiben, die auf Sockeln aufgespannt und in ein längslaufendes Streifenfundament eingebunden sind. Die Gleitebene verläuft zwischen 1,35 und 2,20 m über dem Gelände. Der aufgeständerte Fahrweg (Lichte Höhe der Konstruktion 4,7 bis 17,7 m) besteht aus Zweifeldträgern mit Stützweiten zwischen 12,4 und 31 m. Ein Stahl- und ein Betonquerschnitt der Magnetschwebebahn sind in Bild 11.34 und 11.35 dargestellt. Die engen Grenzen der Formänderung aus Temperatureinflüssen und aus Verkehrsbelastung sind Vorgabe bei der Bemessung der Träger. Bei doppelspuriger Trassierung werden die Träger jeweils auf einer massiven Stütze gelagert. Die Stützen werden im Bereich der Stützenköpfe mit einem Querriegel verbunden.

Bild 11.34 Fahrbahnquerschnitt in Stahl

Bild 11.35 Fahrbahnquerschnitt in Beton

12 Weichen und Kreuzungen Weichen ermöglichen das Abzweigen und Zusammenführen von Gleisen. Nebeneinander verlaufende Gleise können mittels Weichen miteinander verbunden werden. Wenn derartige Verbindungen andere Gleise kreuzen, sind Kreuzungen einzubauen, durch Kreuzungsweichen können Gleise gekreuzt oder verbunden werden. Weichen und Kreuzungen sind in der Unterhaltung sehr teuer. Deshalb ist es ein Planungsziel, mit möglichst wenig Weichen und Kreuzungen zu konstruieren und Kreuzungsweichen möglichst zu vermeiden. Tabelle 12.1 Begriffe und Abkürzungen Die Standardtypen einfacher Weichen und Kreuzungen werden als Grundform bezeichnet. Aus der Grundform werden Weichen mit verlängertem oder verkürztem Grundform Zweiggleis, Bogenweichen, Bogenkreuzungen, Kreuzungsweichen und Bogenkreuzungsweichen abgeleitet. Bei einfachen Weichen wird das gerade Gleis, bei Bogenweichen das schwächer gekrümmte Gleis mit Radius rs als Stammgleis bezeichnet. Bei Bogenweichen kann diese Stammgleis Bezeichnung auch auf das Gleis mit der größeren Betriebsbelastung angewandt werden. WA

Weichenanfang

WE

Weichenende

Weichenneigung WTS

Tangens des Weichenwinkels: tan D = 1 : n. Beispiel: Weichenneigung = 1:9 D=arc tan 1/9 = 6,3402° oder 7,0447 gon. Weichentangentenschnittpunkt, Schnittpunkt der Tangente im Endpunkt des Zweiggleisbogens (in Gleisachse) mit der Stammgleisachse.

Weichenwinkel

Der Winkel im WTS. Er wird mit D bezeichnet.

Zweiggleis

Das aus dem Stammgleis abzweigende Gleis. Bei einfachen Weichen wird der Zweiggleisradius mit r0, bei Bogenweichen mit rz bezeichnet.

V. Matthews, Bahnbau, DOI 10.1007/978-3-8348-9867-8_12, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

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12 Weichen und Kreuzungen

Tabelle 12.2 Übersicht über Weichen und Kreuzungen Bezeichnung Einfache Weiche (EW) als gerade Weiche daraus abgeleitet: Bogenweichen Innenbogenweiche

Skizze

Abkürzung Ewr (rechts) Ewl (links) IBW

Außenbogenweiche

ABW

Doppelweichen (DW) Einseitige Doppelweiche

EinsDW

Zweiseitige Doppelweiche DW Kreuzungen Grundform der Kreuzung daraus abgeleitet: Bogenkreuzungen Kreuzungsweichen (KW) einfache Kreuzungsweiche daraus abgeleitet: einfache Bogenkreuzungsweiche Innenbogenkreuzungsweiche Außenbogenkreuzungsweiche

Kr

BKr

EKW EIBKW

EABKW

Doppelte Kreuzungsweiche daraus abgeleitet: doppelte Bogenkreuzungsweiche

DKW DBKW

12.1 Einfache Weichen

151

12.1 Einfache Weichen Eine einfache Weiche besteht aus drei Hauptteilen (Bild 12.3):

Bild 12.3 Weichenhauptteile

In Bild 12.4 ist eine einfache Weiche verzerrt dargestellt. Die wichtigsten Bauteile sind bezeichnet.

Bild 12.4 Bestandteile einer einfachen Weiche

Bei den Weichen der Grundform werden nach der Gestaltung des Zweiggleisbogens unterschieden (s. Kap. 12.2): -Weichen mit gebogenem Herzstück (Bild 12.9) -Weichen mit geradem Herzstück (Bild 12.10).

152

12 Weichen und Kreuzungen

Von Weichen mit gebogenem Herzstück werden Weichen mit Bogenherzstück und gerader Fortführung des Zweiggleises (Bild 12.7) und Weichen mit Fortführung des Zweiggleisbogens bis zu einer definierten steileren Neigung abgeleitet. Weiter kann das Zweiggleis als Korbbogen oder als Kombination von Klothoiden und Kreisbogen hergestellt werden. Weichen werden so bezeichnet, dass ihre oberbautechnischen und betrieblichen Merkmale aus der Bezeichnung erkannt werden können. Dazu folgendes Beispiel: Schienenform Weichenart EW 54 - 760 - 1 : 14 - l - (H) Zweiggleisradius r0 Weichenneigung tan D= 1 : 14 Richtung des Zweiggleises, l = Linksweiche Schwellenart, H = Holz

Für die einzelnen Merkmale gibt es folgende Varianten: Weichenart: EW einfache Weiche DW Doppelweiche IBW Innenbogenweiche ABW Außenbogenweiche Schienenform: 49 = S 49, Vignolschiene, Gewicht 49 kg/m 54 = S 54, Vignolschiene, Gewicht 54 kg/m 60 = UIC 60, Vignolschiene, Gewicht 60 kg/m Zweiggleisradius: Regelweichen werden mit den Zweiggleisradien 190, 215, 300, 500, 760, 1200 und 2500m, sowie mit Zweiggleiskorbbögen 6000/3700 und 7000/6000 oder als Klothoide (s. Tab. 12.9) hergestellt. Weichenneigung: Es wird der Tangens des Weichenwinkels angegeben: z.B.: Gegenkathete : Ankathete = 1:9, damit D = arc tan 1/9 = 6,3402° oder 7,0447 gon. Richtung des Betrachtung von WA in Richtung WE: Zweiggleises: l = Linksweiche, r = Rechtsweiche

153

12.1 Einfache Weichen

Schwellenart:

B = Betonschwelle H = Hartholzschwelle St = Stahlschwelle

Damit der Spurkranz die Weiche durchlaufen kann, muss die Fahrkante zwischen Flügelschienen und Herzstück (s. Bild 12.4) unterbrochen werden. Hier entsteht planmäßig ein führungsloser Bereich: die Herzstücklücke. Das Abirren der Räder verhindern Radlenker im Stamm- und Zweiggleis. Die Herzstücklücke kann durch eine bewegliche Herzstückspitze überbrückt werden. In einem derartigen Fall wird die Weichenbezeichnung mit dem Zusatz gb = gelenkig beweglich fb = federnd beweglich versehen. Im Lageplan werden einfache Weichen durch WA, WTS und WE dargestellt (Bilder 12.5 bis 12.8): WA = kleiner Strich senkrecht zur Gleisachse WTS = im Abstand lt von WA Kreis 1,3 mm (bei Maßstab 1:1000) WE = die Weichenenden auf Stamm- und Zweiggleis werden miteinander verbunden. Das entstehende "Weichendreieck" ist - bei fernbedienten Weichen zu schwärzen, - bei ortsbedienten Weichen unter 45q zur Stammgleisachse im Abstand von 1,3 mm (bei M = 1:1000) zu schraffieren. Weichen werden im Lageplan mit folgenden Aussagen beschriftet: - Weichennummer neben WA auf Zweiggleisseite - Schienenform, Zweiggleisradius und Weichenneigung etwa in Weichenmitte auf der Stammgleisseite. - Bei Bogenweichen (s. Kap. 12.5) werden rs und rz angeschrieben.

154

12 Weichen und Kreuzungen

Fahrkantenbilder

Darstellung und Bezeichnung im Lageplan

Bild 12.5 Einfache Weiche mit Bogenherzstück

Bild 12.6 Einfache Weiche mit geradem Herzstück

Bild 12.7 Einfache Weiche mit Bogenherzstück und gerader Fortführung des Zweiggleises bis zum Weichenende

Bild 12.8 Einfache Weiche mit Bogenherzstück und Fortführung des Zweiggleisbogens

155

12.2 Weichengeometrie

12.2 Weichengeometrie Maßgebendes Unterscheidungsmerkmal gerader einfacher Weichen ist die Form des Herzstücks. Wenn der Zweiggleisradius von WA bis WE geführt wird muss ein Bogenherzstück eingebaut werden (Bild 12.9), wenn der Zweiggleisradius vor dem Herzstück endet, verläuft das Zweiggleis bis zum Weichenende gerade. Auch der abzweigende Teil des Herzstückes ist dann gerade ausgebildet (Bild 12.10). Die Weichen mit geradem Herzstück wurden entwickelt, um in Gleisverbindungen auch bei geringem Gleisabstand eine möglichst lange Zwischengerade lg zu erhalten. Nur mit einer entsprechenden Zwischengeraden kann die Verbindung mit der für das Zweiggleis der Weiche zugelassenen Geschwindigkeit befahren werden (Kap. 14). Alle aus der Geometrie abgeleiteten Maße der Weichen sind in den Tabellen des Kap. 12.10 zusammengestellt. Die in den Bildern 12.9 und 12.10 angeführte Tangentenlänge lt wird aus lt = r0 tan (D/2) berechnet. Die Maße b und lHg sind konstruktionsbedingt, s ist das Maß zwischen Weichenende und letzter durchgehender Schwelle. Weichen mit Zweiggleisradius bis r0 = 2500 m sind ohne Übergangsbogen mit durchgehendem Zweiggleisbogen ausgebildet. Das Zweiggleis gerader Weiche ist nicht überhöht. Es gibt auch Weichen, deren Zweiggleis als Korbbogen oder als Klothoide ausgebildet sind (Tab. 12.11 und Kap. 12.10.3 und 12.10.4). Die im Zweiggleis zugelassene Geschwindigkeit kann aus (Gl.8.28) abgeleitet werden: zul v

r (u zulu f ) 11,8

Der Zweiggleisbogen wird nicht überhöht, also u = 0. Im Zweiggleisbogen soll der Überhöhungsfehlbetrag uf = 100 mm (dies entspricht einer Seitenbeschleunigung ar = 0,65 m/s2) nicht überschritten werden. Unter diesen Bedingungen wird zul v

r (0 100) 11,8

8,47 r0 = 2,91 r0

(Gl.12.1)

Die zulässige Geschwindigkeit im Zweiggleis der Regelweichen ist in Tabelle 12.11 angegeben. Bei NE-Bahnen werden neben Regelweichen der DB auch Weichen mit Zweiggleisradien r0 = 140 m eingebaut; bei Straßenbahnen der Regel- und der Meterspur gibt es einfache Weichen mit einem kleinsten Zweiggleisradius r0 = 100 m.

156

12 Weichen und Kreuzungen

Bild 12.9 Geometrie der einfachen Weiche mit Bogenherzstück

Bild 12.10 Geometrie der einfachen Weiche mit geradem Herzstück

157

12.3 Bauteile der Weichen

Tabelle 12.11 Zulässige Geschwindigkeit im Zweiggleis der Regelweichen. r0 (m)

zul v(km/h)

Zweiggleis = Bogen

r0 (m)

zul v(km/h)

Zweiggleis = Korbbogen

190

40

6000/3700*

160

215

40

7000/6000*

200

300

50

Zweiggleis = Klothoide + Bogen

500

60

3000/1500

100

760

80

4800/2450

130

1200

100

10000/4000

160

2500*

130

16000/6100

200

* u = 80 mm, damit aq = 0,52 m/s2 f

12.3 Bauteile der Weichen 12.3.1 Zungenvorrichtung Die Zungenvorrichtung besteht aus zwei Zungen und zwei Backenschienen. Die Zunge im Außenstrang des Zweiggleises ist gebogen (Bild 12.12). Sie liegt bei Fahrwegeinstellung in das Zweiggleis an der geraden Backenschiene an. Die Zunge im Innenstrang des Stammgleises ist gerade. Bei Fahrt in das Stammgleis liegt sie an der gebogenen Backenschiene an. Der Anfang der Zunge wird als Zungenspitze, ihr Ende als Zungenwurzel bezeichnet. Im Bild 12.13 ist ein Querschnitt durch die Zungenvorrichtung im Bereich der Zungenspitze dargestellt. Die Zungen werden auf Gleisstuhlplatten bewegt. Um die Reibung zwischen diesen möglichst gering zu halten, müssen die Gleisstuhlplatten geschmiert werden. Wegen des hohen Wartungsaufwands werden bei neuen Weichen vermehrt Gleisstuhlplatten aus wartungsfreien Kunststoffen eingebaut. Gleisstuhlplatten können auch durch Zungenrollvorrichtungen unterschiedlicher Bauart ersetzt werden.

158

Bild 12.12 Zungenvorrichtung einer einfachen Weiche

12 Weichen und Kreuzungen

12.3 Bauteile der Weichen

159

Bild 12.13 Querschnitt durch die Zungenvorrichtung (Zungenspitze)

Der Zweiggleisbogen beginnt mathematisch am Weichenanfang. In diesem Punkt müßte die Zungenspitze mit der Dicke null mm beginnen und dann mit fortschreitender Länge bis auf das volle Schienenprofil anwachsen. Ein derartiges Profil würde im Anfangsbereich Belastungen aus Betriebseinflüssen nicht standhalten. Die Zunge beginnt an der Stelle, an der sie eine Stärke von ca. 5 mm erreicht hat. Der Bereich der Zunge, der noch keine Vertikallasten aufnehmen kann, verläuft unter der Schienenoberkante der Backenschiene (Bild 12.13). Die Laufflächen der Räder rollen nur auf den Backenschienen. Der Spurkranz wird aber bereits von der Zunge geführt. Die dabei auftretenden Horizontalkräfte werden ebenfalls in die Backenschienen eingeleitet. Die Zungenspitze kann geometrisch mit Hilfe eines Auftreffwinkels (Bild 12.14) oder eines Anfallwinkels (Bild 12.15) konstruiert werden.

Bild 12.14 Geometrische Gestaltung der Zunge mit Auftreffwinkel

160

12 Weichen und Kreuzungen

Bild 12.15 Geometrische Gestaltung der Zunge mit Anfallwinkel

Bei der Konstruktion der Zunge mit Auftreffwinkel (Bild 12.14) tangiert der Zweiggleisradius die Backenschiene des Stammgleises theoretisch in WA. Die Zunge wird, wenn sie eine Dicke von ca. 5 mm hat, auf eine Länge von 125 mm gegen die Backenschiene gebrochen. Bei der Konstruktion der Zunge mit Anfallwinkel (Bild 12.15) liegt der Bogenanfang des Zweiggleises theoretisch in WA. Tatsächlich wird das letzte Stück des Bogens der Zungenspitze durch eine Tangente an den Zweiggleisbogen hergestellt. Der Knickpunkt liegt um lt von WA entfernt. Die Tangente ist, abhängig vom Zweiggleisradius, zwischen lt = 1,25 m und lt = 2,63 m lang. UIC und S 54 Weichen werden mit dieser Zungenvorrichtung versehen. In der Zungenwurzel geht das Zungenprofil in das ungeschwächte Schienenprofil der Zwischenschiene über. Die Zungenwurzel kann ebenfalls auf verschiedene Arten konstruiert werden: -in der Zungenwurzel ist ein Gelenk eingebaut, (= Gelenkzunge, Gz), -das Profil der Zunge wird in der Zungenwurzel geschwächt; so wird eine Stelle geschaffen, in der die Zunge federn kann (= Federzunge, Fz), -die Zunge wird bis in den Bereich der Zwischenschienen geführt. Eine Schwächung des Schienenfußes lässt den für den Umstellvorgang erforderlichen Federweg zu (= Federschienenzunge, Fsch).

12.3.2 Zwischenschienenteil Die Zwischenschienen bestehen aus unbearbeiteten Regelschienen. Diesem Weichenteil kommt bei Bogenweichen besondere Bedeutung zu. Die beim Biegen ent-

12.3 Bauteile der Weichen

161

stehenden Längenänderungen werden hier durch geeignete Abmessungen der Zwischenschienen ausgeglichen.

12.3.3 Herzstück und Radlenker Das Herzstück (Bild 12.16) besteht aus der Herzstückspitze und den beiden Flügelschienen. Seine Konstruktion ermöglicht das Überfahren der Durchschneidungsstellen sich kreuzender Schienenstränge. Bei einem starren Herzstück ist eine planmäßige Unterbrechung der Fahrkante an der Durchschneidungsstelle vorhanden. Mit einem beweglichen Herzstück kann für den jeweiligen Fahrweg eine durchgehende Fahrkante hergestellt werden. Das Herzstück ist gerade, wenn der Bogen des abzweigenden Stranges vor dem Herzstück endet. Ein Bogenherzstück entsteht, wenn der Bogen des abzweigenden Stranges über das Herzstück hinaus -in der Regel bis zum Bogenende- geführt wird.

Bild 12.16 Bogenherzstück mit Radlenkern einer einfachen Weiche.

Die Radlenker sind an der dem Herzstück gegenüberliegenden Backenschiene eingebaut. Sie sind gegenüber der Fahrschiene um 20 mm überhöht. Ihre Aufgabe ist es, den Radsatz im führungslosen Bereich zu leiten und somit harte Anlaufschläge des Rades gegen die Herzstückspitze zu vermeiden.

162

12 Weichen und Kreuzungen

Die Herzstückspitze ist gegenüber den Fahr- und Flügelschienen um 8 mm abgesenkt. Die Laufflächen der Räder rollen in diesem Bereich auf der Flügelschiene. Hier werden die Vertikalkräfte übertragen. Die Herzstückspitze übernimmt lediglich die seitliche Führung des Spurkranzes. Die Weichen der Straßenbahnen sind, wenn sie im Straßenraum verlegt werden, aus Rillenschienen hergestellt. Im Herzstückbereich ist die Rille derart flach ausgebildet, dass das Rad auf dem Spurkranz rollt. Somit wird die Herzstückspitze auch bei diesen Weichen nicht vertikal belastet.

12.3.4 Antrieb und Verschluss Die Weichenzungen werden von einem Antrieb mittels einer Schieberstange in eine zweifelsfreie Endstellung bewegt. Eine Verschlusseinrichtung sichert diese Stellung. Ortsgestellte Weichen werden über einen Stellhebel mit Gegengewicht durch Muskelkraft vor Ort angetrieben. Ferngestellte Weichen können mechanisch oder durch einen elektrischen Antrieb umgestellt werden. Bei der mechanischen Bedienung ist die Weiche über Stahldrähte mit dem Stellwerk verbunden. Die Weichenzungen werden durch Umlegen eines Hebels im Stellwerk verstellt. Der elektrische Antrieb erfolgt durch Gleich- oder Drehstrommotore, die direkt an der Weiche installiert sind. Der Weichenverschluss ist an der Zungenspitze eingebaut (Bild 12.12). Weichen mit Zweiggleisradius r0 > 500 m erhalten zusätzliche Mittelverschlüsse. Die Weiche 7000 / 6000 - 1:42 hat eine 56 m lange Zungenvorrichtung, die mit 8 Verschlüssen gesichert wird. Verschlüsse verschließen die anliegende Zunge mit der jeweiligen Backenschiene (Bild 12.17). Damit ist gewährleistet, dass der Spurkranz nicht zwischen Zunge und Backenschiene geraten kann. Gleichzeitig wird die Verschlussklammer der abliegenden Zunge durch die Schieberstange im Verschlussstück festgelegt. Damit bleibt der für den Raddurchgang erforderliche Abstand zwischen abliegender Zunge und Backenschiene sicher erhalten. Beim Stellvorgang des Klammerspitzenverschlusses wird die Schieberstange 220 mm, die Zungen je 160 mm bewegt. 60 mm werden zur Ent- bzw. Verriegelung des Verschlussstückes benötigt.

163

12.3 Bauteile der Weichen

Schieberstange

Zunge Backenschiene

Verschlussstück

Verschlussklammer

Bild 12.17 Klammerspitzenverschluss

12.3.5 Unterschwellung Weichenschwellen sind am Weichenanfang 2,60 m und am Weichenende bis zu 4,70 m (r0=1200 m) lang. Die Länge der Schwellen ist von 10 zu 10 cm abgestuft. Nach der letzten durchgehenden Schwelle (ldSch) werden im Stamm- und im Zweiggleis Kurzschwellen mit 2,20 m bis 2,50 m Länge eingebaut, bis der Abstand der Gleisachsen im Verzweigungsbereich den Einbau von Regelschwellen zulässt. Eine Weiche ist vom Weichenanfang bis zur letzten durchgehenden Schwelle ein starres Gebilde. Die letzte durchgehende Schwelle liegt hinter dem Weichenende. Diese Schwellen gehören zum Weichenschwellensatz und werden mit der Weiche geliefert. Deshalb muss der Trassenverlauf zwischen WE und ldSch bei der Bestellung der Weiche angegeben werden. Es gibt zwei Regelausführungen der durchgehenden Schwellen: der eine Regelfall liegt vor, wenn Stammgleis und Zweiggleis nach dem Weichenende gerade verlaufen, der andere Regelfall liegt vor, wenn das Stammgleis nach dem Weichenende gerade und das Zweiggleis mit dem Weichenradius über das Weichenende hinaus fortgeführt wird. Davon abweichende Konstruktionen müssen als Sonderentwurf gefertigt werden. Dies ist z. B. für die Ersatzteilbeschaffung unwirtschaftlich und soll vermieden werden. Weichen werden in der Regel auf Spannbeton- oder Y-Stahlschwellen verlegt, Hartholzschwellen sind Ausnahmen. Die Schwellen der Regelweichen werden fächerförmig zum Bogenmittelpunkt gerichtet eingebaut. Davon ist die EW 190 ausgenommen: ihre Schwellen werden senkrecht zur Stammgleisachse verlegt. Die durchgehenden Schwellen außerhalb

164

12 Weichen und Kreuzungen

der Weichen werden bei allen Bauformen senkrecht zur Winkelhalbierenden eingebaut.

12.4 Doppelweichen Wenn zwei einfache Weichen "ineinander geschoben" werden, dann entsteht eine Doppelweiche. Bei einer einseitigen Doppelweiche (EinsDW) zweigen beide Zweiggleise zur gleichen Seite ab (Bild 12.18). Diese Weiche gibt es bei nur in der Ausführung EinsDW 190 - 1:9. Die Tangentenneigung der abzweigenden Gleise beträgt jeweils 1:9. Wenn die beiden Weichen in entgegengesetzte Richtungen abzweigen, entsteht eine zweiseitige Doppelweiche (Bild 12.19). Für eine derartige Konstruktion können alle einfachen Weichen verwendet werden. Doppelweichen haben drei Herzstücke. Die kurz aufeinander folgenden Radlenker, Flügelschienen und Herzstücke führen zu einem unruhigen Fahrzeuglauf. Der Einbau der Doppelweichen ist schwierig, der Unterhaltungsaufwand ist hoch. Deshalb sollten Doppelweichen nur unter dem Zwang beengter Verhältnisse angeordnet werden.

Bild 12.18 Einseitige Doppelweiche

12.5 Bogenweichen

165

Bild 12.19 Zweiseitige Doppelweiche

12.5 Bogenweichen Einfache Weichen können auf ihre gesamte Länge zu Bogenweichen verändert werden. Hierzu werden in der Regel Weichen mit Bogenherzstück verwendet. Liegen die Mittelpunkte von Stamm- und Zweiggleisbogen auf der gleichen Seite der Weiche, entsteht eine Innenbogenweiche (IBW); liegen sie auf entgegensetzten Seiten, entsteht eine Außenbogenweiche (ABW) (Bild 12.21, 12.22). Der Weichenwinkel D bleibt in beiden Fällen erhalten. Die Neigung der Weichengrundform ändert sich nicht. Beim Biegen der Weiche ändern sich die Längen der Innen- und Außenschienen. Damit Backenschienen, Weichenzungen, Radlenker und Herzstücke die Abmessungen der Weichengrundform beibehalten können, werden die erforderlichen Längenänderungen in den Zwischenschienen (Kap. 12.3.2) vorgenommen. Das Grundmaß der Spurweite beträgt nach §15 EBO 1435 mm. Sie darf nicht kleiner als 1430 mm sein. Diese Vorschrift gilt für Radien bis r = 175 m. Bei kleineren Radien ist eine Spurerweiterung erforderlich. Die Spurweite des Zweiggleises der Weichengrundform bleibt in der Bogenweiche erhalten. Diese Vorgabe und konstruktive Gründe führen zu einer Begrenzung der Zweiggleisradien der Innenbogenweichen (Tabelle 12.23).

166

12 Weichen und Kreuzungen

Bild 12.20

Einfache gerade Weiche mit Bogenherzstück

Bild 12.21

Innenbogenweiche abgeleitet aus Weichengrundform Bild 12.20

Bild 12.22

Außenbogenweiche abgeleitet aus Weichengrundform Bild 12.20

Bei bundeseigenen Bahnen gibt es eine symmetrische Außenbogenweiche 215 1:4,8 als Regelweiche, bei NE-Bahnen die symmetrischen Außenbogenweichen 140 - 1:7 und 200 - 1:9. Diese Weichen werden als erste Verzweigung nach Ablaufbergen und symmetrischen Gleisbündeln in Rangierbahnhöfen eingebaut.

12.5 Bogenweichen

167

Tabelle 12.23 Grenzradien der Innenbogenweichen Grenzradien WeichenZweiggleis Stammgleis grundform rz (m) rs (m) 190 -1 : 7,5 175 2220 300 -1 : 9 175 420 500 -1 : 12 200 333 760 -1 : 14 300 500 1200 -1 : 18,5 442 700 2500 – 1 : 26,5 941 1510

Abweichend von der Darstellung der geraden Weiche im Lageplan (Kap. 12.1) wird der Weichenanfang einer Bogenweiche mit einem Kreis gekennzeichnet (Bild 12.24). Die Beschriftung der Bogenweiche mit Weichennummer, Stamm- und Zweiggleisradius sowie der Angabe der IBW bzw. ABW und der Weichengrundform, aus der die Bogenweiche hergestellt wurde, erfolgt wie in Bild 12.24 dargestellt.

Bild 12.24 Darstellung von Bogenweichen im Lageplan

12.5.1 Berechnung der Bogenweichen Die entscheidenden Vorgaben die Herstellung einer Bogenweiche aus einer geraden Weiche sind: die Tangentenlänge lt der Tangentenschnittwinkel D der Grundform müssen erhalten bleiben. Die jeweils gesuchten Radien der Bogenweichen können exakt hergeleitet werden. Die genaue Berechnung kann nach Gl.12.2 bis 12.5 erfolgen.

168

12 Weichen und Kreuzungen

Folgende Bezeichnungen werden verwendet: r0 = Zweiggleisradius der Weichengrundform = rs = Stammgleisradius der Bogenweiche rz = Zweiggleisradius der Bogenweiche Berechnung einer Innenbogenweiche: „Abzweig zur Bogeninnenseite“ Gesucht: Zweiggleisradius rz:

rz

r0 rs lt 2 r0 rs

(Gl.12.2)

„Abzweig zur Bogenaußenseite“ Gesucht: Stammgleisradius rs:

rs

r0 rz lt 2 r0 rz

(Gl.12.3)

Berechnung einer Außenbogenweiche: Gesucht: Zweiggleisradius rz:

rz

r0 rs lt 2 rs r0

(Gl.12.4)

Gesucht: Stammgleisradius rs:

rs

r0 rz lt 2 rz r0

(Gl.12.5)

Für den bautechnischen Entwurf und für fahrdynamische Untersuchungen ist es ausreichend, wenn die Radien der Bogenweiche durch Überlagerung der Krümmungen berechnet werden. Innenbogenweiche Fall 1: Abzweig zur Bogeninnenseite (Bild 12.25) Gesucht: rz Gegeben: r0, rs Zwischen dem gegebenen Kreisbogen rs und dem Zweiggleis rz der IBW wird kein Übergangsbogen eingebaut. Somit ist in WA ein Krümmungssprung vorhanden. Dieser ist so groß wie bei der Grundform der Weiche, nämlich: k0 = 1 000/ r0.

169

12.5 Bogenweichen

Bild 12.25 Innenbogenweiche, Abzweig zur Bogeninnenseite

Aus Bild 12.25 kann die Krümmung des Zweiggleises entnommen werden: 1000 rz

1000 1000 rs r0

Daraus: Zweiggleisradius

rz

r0 rs rs r0

(Gl.12.2a)

Fall 2: Abzweig zur Bogenaußenseite (Bild 12.26) Gegeben: r0, rz Gesucht: rs Aus Bild 12.26 kann die Krümmung des Stammgleises entnommen werden: 1000 rs

1000 1000 rz r0

Daraus: Stammgleisradius rs

r0 rz r0 rz

(Gl.12.3a)

Bild 12.26 Innenbogenweiche, Abzweig zur Bogenaußenseite

170

12 Weichen und Kreuzungen

Außenbogenweiche

Bild 12.27 Außenbogenweiche, Stammgleis wird ohne Krümmungssprung durchfahren

Grundsätzlich können auch bei der Außenbogenweiche die Fälle des Abzweigs zur Bogenaußenseite bzw. zur Bogeninnenseite unterschieden werden. Maßgebend ist der Krümmungssprung in WA. Das schwächer gekrümmte Gleis ist das Stammgleis rs, das stärker gekrümmte ist das Zweiggleis rz. In Bild 12.27 wird der schwächer gekrümmte Fahrweg ohne Krümmungssprung durchfahren. Somit: Gesucht: rz Gegeben: r0, rs Aus Bild 12.27 kann die Krümmung des Zweiggleises entnommen werden: 1000 rz

1000 1000 r0 rs

Daraus: Zweiggleisradius

rz

r0 rs rs r0

(Gl.12.4a)

Wenn die Bezeichnung der Gleise derart gewählt wird, dass das Zweiggleis ohne Ruck durchfahren wird, dann sind die Indizes von rs und rz zu vertauschen. Es wird: Stammgleisradius

rs

r0 rz rz r0

(Gl.12.5a)

171

12.5 Bogenweichen

Beispiel 12.1 In ein Gleis mit r = 1.200 m soll eine IBW 500-1:12 eingebaut werden. Der Zweiggleisradius ist zu berechnen. Gegeben: r0 = 500 m, rs = 1.200 m (IBW mit Abzweig nach innen) Berechnung aus Überlagerung der Krümmungen (Gl.12.2a): r0 rs 500 1200 rz 352,9 m rs r0 1200 500 Genaue Berechnung nach (Gl.12.2): Die Tangentenlänge der Weiche 500-1:12 findet man in Kap. 12.9 mit lt = 20,797 m

rz

r0 rs lt 2 r0 rs

500 1200 20,7972 500 1200

352,687 m

Beispiel 12.2 Eine ABW 300-1:9 soll in ein Hauptgleis mit Radius rs = 800 m verlegt werden. Der Zweiggleisradius ist zu ermitteln. Auf den ersten Blick kann hier keine Zuordnung in Stamm- und Zweiggleis auf Grund der Krümmung erfolgen. Die Zuordnung der Bezeichnung erfolgt nach dem Gang der Berechnung. Gegeben: r0 = 300 m, rs = 800 m

Berechnung aus Überlagerung der Krümmungen (Gl.12.4a): r0 rs 300 800 rz 480,0 m rs r0 800 300 Genaue Berechnung mit Gl.12.4: Die Tangentenlänge der Weiche 300 - 1 : 9 findet man in Kap. 12.9 mit lt = 16,615 m

rz

r0 rs lt 2 rs r0

300 800 16,6152 800 300

480,55 m

12.5.2 Bogenweichen mit geradem Herzstück Weichen mit geradem Herzstück werden meistens nur im Bereich des Zweiggleisbogens zu Bogenweichen verformt. Das Herzstück bleibt dabei gerade, die Herzstückgeraden sind Tangenten an die Weichenbogen. Wird die Weiche über ihre ganze Länge zu einer IBW verbogen, dann entsteht eine Weiche mit Korbbogen; wird sie zu einer ABW verbogen, dann entsteht eine Weiche mit Gegenbogen. Weichen mit geradem Herzstück sind nach Möglichkeit als Bogenweichen zu vermeiden. Üblich ist jedoch der Einbau der Weiche 190-1:9 (sie hat ein gerades Herzstück) als ABW mit der Funktion einer Schutzweiche. Diese Weiche wird nur im

172

12 Weichen und Kreuzungen

Zweiggleisbereich der Grundform aufgebogen. Sie wird dann so angeordnet, dass das gerade Herzstück in die an den Bogen anschließende Gerade gelegt wird.

Bild 12.28 Darstellung einer Außenbogenweiche mit geradem Herzstück im Lageplan

12.5.3 Weichen im Übergangsbogen Weichen können ganz oder teilweise im Übergangsbogen verlegt werden. Sie werden auch als "Parabelweichen" benannt. Die Bezeichnung der Bogenweiche wird, wenn sie ganz im Übergangsbogen liegt, durch den Zusatz "i. U." und wenn sie nur zum Teil im Übergangsbogen liegt durch "z. T. i. U." ergänzt. Beispiel:

IBW z. T. i. U. 49 - 500 - 1:12

12.6 Kreuzungen Kreuzungen (Kr) werden an Durchschneidungsstellen von zwei Gleisen angeordnet. In einer Kreuzung schneiden sich vier Schienen. Folglich sind vier Herzstücke erforderlich: einfache Herzstücke bei spitzwinkligen Schnitten der Gleise und Doppelherzstücke bei stumpfwinkligen Schnitten. Bei einem Doppelherzstück entsteht ein führungsloser Bereich, der in Abhängigkeit von der Kreuzungsneigung unterschiedlich groß ist. Regelkreuzungen haben eine Neigung von 1 : 9. Das führungslose Stück beträgt hier 57 mm. Kreuzungen mit flacherer Neigung als 1:9 werden als Flachkreuzungen bezeichnet. Sie sind mit beweglicher Herzstückspitze versehen. So wird das führungslose Stück überbrückt und Radlenker sind hier nicht erforderlich. Ist die Neigung steiler als 1:9, dann wird die Kreuzung als Steilkreuzung bezeichnet.

173

12.6 Kreuzungen

Bild 12.29 Einfache Kreuzung

Kreuzungen werden vorwiegend in Bahnhöfen erforderlich. Ihre Neigungen (Kap. 12.9) entsprechen bei Kreuzung paralleler Gleise den zugehörigen Weichen; bei Weichenkreuzen ist der Kreuzungswinkel doppelt so groß wie der zugehörige Wiechenwinkel. Beispiel 12.3 Ein Weichenkreuz zwischen

parallelen Gleisen ist mit Weichen 190-1:9 hergestellt worden. Welche Neigung hat die zugehörige Kreuzung?

190-1:9 1:? 190-1:9

190-1:9 1:? 190-1:9

Der Weichenwinkel ist D = arctan 1/9 = 7,0446 gon. Der Winkel der Kreuzung ist doppelt so groß, also 2 D = 14,0893 gon. Der Tangens dieses Winkels ist 0,225, oder als Verhältniswert 1:4,444 (s. Grundformen der Kreuzungen, Kap. 12.10.5).

174

12 Weichen und Kreuzungen

Aus den Grundformen der Kreuzungen können Bogenkreuzungen hergestellt werden (Bild 12.30). Beim Biegen bleibt der Neigungswinkel der Grundform erhalten. Beide Stränge erhalten den gleichen Radius.

Bild 12.30 Bogenkreuzung

Regelkreuzungen dürfen bis zu einem Radius r=450 m gebogen werden. Bei Radien r < 1 000 m sind besondere Doppelherzstücke vorzusehen, bei Radien r < 750 m sind zusätzliche Radlenker erforderlich, um die Radsätze sicher zu führen. Aus Flachkreuzungen sollen keine Bogenkreuzungen hergestellt werden. Kreuzungen können auch in Übergangsbögen vorgesehen werden; beide Stränge haben auch in diesem Fall das gleiche Krümmungsbild. In der Darstellung im Lageplan wird außer der Schienenform und der Neigung auch der Radius der Bogenkreuzung angegeben.

12.7 Kreuzungsweichen Wenn im Kreuzungsbereich neben überschneidenden Geradeausfahrten auch der Übergang von dem einen auf das andere Kreuzungsgleis möglich sein soll, wird die erforderliche Weichenfunktion durch den Einbau von Zungenvorrichtungen hergestellt. Es wird in einfache Kreuzungsweichen (EKW) und doppelte Kreuzungsweichen (DKW) unterschieden (Bilder 12.31 bis 12.33). Die Grundform der Kreuzungsweiche wird mit der Regelkreuzung der Neigung 1:9 und Zweiggleisradien r0 = 190 m oder r0 = 500 m hergestellt. Bei Kreuzungsweichen mit Zweiggleisradius r0 = 190 m liegen die Zungen innerhalb des Kreuzungsvierecks, Beim Zweiggleisradius r0 = 500 m außerhalb. Das Kreuzungsviereck wird von den vier Herzstücken und den dazwischenliegenden geraden Schienen begrenzt.

12.7 Kreuzungsweichen

175

Bild 12.31 Einfache Kreuzungsweiche

Die Grundform der Kreuzungsweiche r0 = 190 m wird mit geradem Herzstück hergestellt. Daraus können, durch Einbau von Bogenherzstücken, Kreuzungsweichen mit verlängertem Zweiggleis und damit steilerer Endneigung abgeleitet werden. Im Lageplan werden Schienenform, Radius und Neigung angegeben. Die Abzweigmöglichkeiten werden durch entsprechende Striche parallel zur Halbierenden der Kreuzungsneigung dargestellt. Bei fernbedienten Kreuzungsweichen werden die Kreuzungsdreiecke schwarz angelegt. Aus einfachen und doppelten Kreuzungsweichen können Bogenkreuzungsweichen abgeleitet werden. Die Grundform mit r0 = 500 m darf bis zu einem Radius r = 450 m verbogen werden. Die Unterhaltung von Kreuzungsweichen ist sehr aufwendig. Deshalb sollten sie bei Neubauten nicht mehr eingeplant werden. Bei bestehenden Anlagen wird der Ersatz durch zwei einfache Weichen angestrebt. Die Absteckmaße der Kreuzungsweichen sind in Kap. 12.9 zusammengestellt.

176

12 Weichen und Kreuzungen

Bild 12.32 Doppelte Kreuzungsweiche mit innenliegenden Zungen

Bild 12.33 Doppelte Kreuzungsweiche mit außenliegenden Zungen

177

12.9 Einbaukriterien für Weichen und Kreuzungen

12.8 Grenzzeichen Das Grenzzeichen (Ra 12) ist ein Hilfsmittel für das Rangierpersonal und zeigt die Grenze an, bis zu der bei zusammenlaufenden Gleisen das Gleis besetzt werden darf. Der Abstand der Gleisachsen muss am Grenzzeichen e t 3,50 m betragen. Das Grenzzeichen wird in Lageplänen durch einen Strich senkrecht zur Winkelhalbierenden der Gleisachsen einer Weiche, Kreuzung oder Kreuzungsweiche mit einem mittig darauf angeordneten Punkt dargestellt. 3,5 n

Grenzzeichen (Ra 12)

Bild 12.34 Grenzzeichen bei gerader Weiche

Wenn Stammgleis und Zweiggleis einer geraden Weiche hinter WE gerade verlaufen, dann ist das Grenzzeichen im Abstand von mindestens 3,5 n vom Weichentangentenschnittpunkt anzubringen. Weitere Fälle sind in der Ril 800.0120 beschrieben.

12.9 Einbaukriterien für Weichen und Kreuzungen Die Wahl der einzubauenden Weichen erfolgt häufig unter gegenläufigen Gesichtspunkten: einerseits möchte man den Zweiggleisradius mit möglichst hoher Geschwindigkeit durchfahren, um eine flüssige Betriebsführung zu ermöglichen, andererseits sollen die Baukosten auf niedrigem Niveau gehalten werden. Dies bedeutet dann die Wahl kleinerer Zweiggleisradien. Bei den bundeseigenen Bahnen soll die Verzweigungsweichen in Streckengleisen möglichst mit der Streckengeschwindigkeit, die auf der abzweigenden Strecke zulässig ist, befahren werden, mindestens mit v = 80 km/h.

178

12 Weichen und Kreuzungen

Gleisverbindungen von Streckengleisen sowie Ein- und Ausfahrwege von Bahnhöfen sollen möglichst mit v = 80 km/h befahrbar sein. Bei untergeordneten Fahrwegen ist v = 60 km/h und bei selten benützten Fahrwegen v = 40 km/h im Zweiggleis vorzusehen. Die Anordnung der Weichen und Kreuzungen im Gleis erfolgt unter geometrischen und fahrdynamischen Kriterien. Kreuzungen und Kreuzungsweichen sollen nur dann eingebaut werden, wenn der Spurplan nicht mit einfachen Weichen realisiert werden kann. Die Schienenform der Weichen und des anschließenden Gleises sollten einander entsprechen. Es sind möglichst Weichen der Grundform vorzusehen. Weichen und Kreuzungen sollen so verlegt werden, dass sie einzeln und ohne Eingriff in benachbarte Schwellensätze ausgewechselt werden können.

Bild 12.35a Zweiggleise gegensinnig gekrümmt

Bild 12.35b Zweiggleise gleichsinnig gekrümmt Bild 12.35 Weichenfolge: Weichenanfang folgt Weichenanfang

Wenn Weichenanfang gegen Weichenanfang bei entgegengesetzten Krümmungen der Zweiggleise aneinanderstoßen (Bild 12.35a), ist eine Zwischengerade lg ! 0,10 ve (m) bei ve d 70 km/h lg ! 0,15 ve (m) bei 70 ve d 130 km/h vorzusehen.

12.9 Einbaukriterien für Weichen und Kreuzungen

179

Wenn zwischen den Weichen bei vorhandenen selbsttätigen Gleisfreimeldeanlagen eine Trennstelle vorgesehen ist, dann soll der Abstand auf lg t 7 m vergrößert werden. Wenn die Zweiggleise gleichsinnig gekrümmt sind, dürfen die Weichenanfänge direkt aneinanderstoßen, sofern keine Trennstelle vorgesehen ist (Bild 12.35b). Folgen Weichenende und Weichenanfang aufeinander (Bild 12.36), dann ist Weiche 2 in derartigem Abstand von Weiche 1 einzubauen, dass sie auf dem Regelschwellensatz verlegt werden kann. Die Zungenvorrichtung der Weiche 2 soll nicht auf den durchgehenden Schwellen (ldSch) der Weiche 1 liegen.

Bild 12.36 Weichenfolge: Weichenanfang folgt Weichenende

Wenn im Zweiggleis der Weiche 1 hinter der ldSch gekürzte Gleisschwellen mit 2,20 m Länge eingebaut werden, die Weichenspitze der Weiche 2 auf Regelweichenschwellen mit 2,60 m Länge verlegt ist und zwischen den Schwellenköpfen 0,10 m Abstand für den Schotter verbleibt, dann ist in WA 2 ein Achsabstand zwischen Stammgleis und Zweiggleis WA 1 von etwa 2,50 m erforderlich. Der Abstand zwischen WTS 1 und WA 2 beträgt dann: lwa = 2,50 / tan D1 = n 2,50 (m). Wenn dieser Abstand aus Platzgründen nicht hergestellt werden kann, ist WA 2 direkt an das Ende von W 1 anzuschließen.

180

12 Weichen und Kreuzungen

12.10 Absteckmaße der Weichen und Kreuzungen Es gibt eine Vielzahl Weichen und Kreuzungsweichen der Regel- und Sonderbauarten, die sich durch Schienenform, Wahl des Herzstücks und Ausbildung des Zweiggleises unterscheiden. Letzteres und auch z.B. vertauschte Zungenvorrichtungen erfolgen mit dem Ziel die Endneigungen der Weichen und Kreuzungseichen zu verändern. In diesem Kapitel werden Absteckmaße von nur einigen Weichen und Kreuzungen angegeben. In den Richtlinien 800.0120A01 (Zusammenstellung der Weichen und Kreuzungen, Regelbauart) und 800.0120A02 (Zusammenstellung der Weichen und Kreuzungen, Sonderbauart) der DB AG sind die Bezeichnungen und Maße aller Weichen und Kreuzungen enthalten. In den nachfolgenden Tabellen werden Begriffe, die nicht gemäß DIN 1080, Teil 9 (Begriffe, Formelzeichen und Einheiten im Bauingenieurwesen, Bahnbau) definiert sind, folgendermaßen benannt: Tabelle 12.37 Zusätzliche Zeichen der Tabellen Kap. 12.10.1 bis 12.10.6 Zeichen asp lHg s

Bedeutung Spreizung, d. h. Abstand zwischen den Achsen des Stammund Zweiggleises am Weichenende Länge der Herzstückgeraden. Diese liegt bei Weichen mitgeradem Herzstück zwischen dem Ende des Zweiggleisbogens und dem Weichenende (Bild 12.11) Abstand der letzten durchgehenden Schwelle (ldSch) vom Weichenende (WE). Ende des Zweiggleisbogens bei Weichen mit geradem Herzstück.

Weichengeometrie Weichenform Einfache Weichen mit geradem 49Herzstück 190-1:9 54 49- 300-1:14 54300-1:14 6049- 500-1:14 54500-1:14 604954- 760-1:18,5 60 Einfache Weichen mit Bogenherzstück 49-190-1:6,3 4954-300-1:9 604954-500-1:12 6054-760-1:14 6054-1200-1:18,5 60

12.10.1 Einfache Weichen, Grundformen

1,749 1,933 1,749 1,933 1,750

2,365

10,701 13,837 24,537 35,238 10,701 16,408 27,108 37,809 6,702 24,537 42,371 9,274 27,108 44,942

33,231

41,595 54,217 64,818

17,834

20,526 11,883 32,409 52,934

30,039

17,834

15,020 16,615

20,797 27,105 32,409

1,750

1,933

1,729

1,838

1,838

aSp >m@

6,092 16,615 27,138

lW >m@

10,523

b >m@

lHg >m@

lt >m@

9,92 9,91

-1,40 4,05 3,94 3,94 5,85 6,34 6,34 5,13

9,21 9,90 9,90

5,10

6,60

5,10

6,55

3,940

s >m@

12.10 Absteckmaße der Weichen und Kreuzungen

181

54-

49215-1:4,8

Weichenform

lg >m@

14,312 1,415 12,611 4,817 12,611 0,640

11,050

lt >m@

aSp >m@

22,099 2,266

lW >m@

15,727 30,039 2,362 17,428 30,039 2,308 13,251 25,862 1,755

b >m@

-1,40 -1,40 3,35

-

s >m@

*diese Weiche wird vorwiegend in Rangierbahnhöfen, manchmal auch in Gleisanschlüssen eingesetzt.

Einfache Weichen mit Bogen- 49-190-1:6,6 herzstück und gerader Verlänge- 49-190-1:7,5 rung des Zweiggleises 54-190-1:7,5

Weichengeometrie Symmetrische Außenbogenweiche*

noch 12.10.1 Einfache Weichen, Grundformen

182 12 Weichen und Kreuzungen

20,797 27,108 32,409 47,153

60-500-1:12-gb 60-760-1:14-gb u. fb 60-1200-1:18,5-gb 60-2500-1:26,5-fb

>m@

16,615

lt

60-300-1:9-gb

Weichenform

Weichengeometrie Weichenform Einfache Weichen mit 60-6000/3700-1:32,5-fb Bogenherzstück, Zweiggleis 60-7000/6000-1:42-fb als Korbbogen

Weichengeometrie Einfache Weichen mit Bogenherzstück

154,266

lW >m@

80,104 74,162

lt2 >m@

94,306

64,818

56,216

41,594

33,230

lW >m@

122,253

>m@

b >m@

64,569 57,684

lt1

lg >m@

1,765

1,774

aSp >m@

1,778

1,750

1,933

1,729

1,838

aSp >m@

12.10.2 Einfache Weichen, Grundformen mit beweglicher Herzstückspitze

19,50

16,50

s >m@

13,50

9,90

5,10

6,31

3,90

s >m@

12.10 Absteckmaße der Weichen und Kreuzungen

183

184

12 Weichen und Kreuzungen

12.10.3 Klothoidenweichen für Abzweigstellen Bei einfachen Weichen beginnt der Radius des Zweiggleisbogens theoretisch im Weichenanfang. Da im Regelfall vor dem Weichenanfang kein Übergangsbogen angeordnet wird, entsteht beim Befahren des Zweiggleises beim Übergang der Geraden in den Weichenbogen ein Ruck, was bei Geschwindigkeiten v t 100 km/h zu hohem Unterhaltungsaufwand des Oberbaus führt. Um das Zweiggleis mit höheren Geschwindigkeiten befahren zu können, wird das Zweiggleis von WA über die Länge LU als Klothoide mit dem Parameter A ausgebildet. Daran schließt sich ein Kreisbogen bis zum WE an. Der Anfang der Klothoide beginnt nicht mit dem Radius r = f der Geraden, sondern mit dem in der Weichenbezeichnung nach der Schienenform „60“ angegebenen ersten Wert; lautet dieser z. B. 3000 / 1500, dann hat die Klothoide in WA einen Radius von 3000 m und der anschließende Kreisbogen einen Radius r = 1500 m Damit ist auch bei Klothoidenweichen am Weichenanfang ein Krümmungssprung vorhanden, der aber deutlich kleiner ist, als z. B. bei Korbbogenweichen. Tabelle 12.38 Bezeichnung der Klothoidenweichen für Abzweigstellen Weichenbezeichnung (Angaben: Schienenform - Anfangsradius der Klothoide/Radius des weiteren Zweiggleisbogens - Weichenneigung) 60-3000/1500 - 1:18,132 - fb

Zulässige Geschwindigkeit im Zweiggleis 100 km/h

60-4800/2450 - 1:24,257 - fb

130 km/h

60-10000/4000 - 1:32,050 - fb

160 km/h

60-16000/6100 - 1:40,154 - fb

200 km/h

fb = das bewegliche Herzstück der Weiche ist „federnd beweglich“ ausgebildet

Bei einer Abzweigstelle wird das Zweiggleis der Weiche im allgemeinen über das Ende der Weiche hinaus mit dem Radius des Zweiggleises verlängert. Deshalb ist es sinnvoll, das Zweiggleis mit einem Radius in WE enden zu lassen.

185

12.10 Absteckmaße der Weichen und Kreuzungen

im Bild 12.39 ist eine Klothoidenweiche für Abzweigstellen mit den wichtigsten Maßen symbolisch dargestellt.

Weiche

Lt1

Lt2

lW

3000/1500

47,624

41,792

89,416

lU

A

27,000

284,605

asp 2,302

s 3,300

4800/2450

59,672

51,344

111,016

41,075

453,375

2,115

8,700

10000/4000

73,018

63,008

136,026

37,500

500,000

1,965

14,713

16000/6100

92,129

77,087

169,216

56,000

743,021

1,919

21,300

Bild 12.39 Klothoidenweichen für Abzweigstellen

12.10.4 Klothoidenweichen für Gleisverbindungen In Gleisverbindungen soll, bei Verwendung von einfachen Weichen mit einem Zweiggleisradius r0 eine Zwischengerade vorgesehen werden (s. Kap. 14.1). Diese ist notwendig, um Schwingungen der Fahrzeuge abklingen zu lassen. Das Zweiggleis der Klothoidenweiche für Gleisverbindungen beginnt wie die unter Kap. 12.10.3 beschriebene Weiche. Der an die Klothoide anschließende Kreisbogen wird hier aber nicht bis zum Weichenende durchgeführt, er endet noch im Zweiggleis. An ihn schließt sich eine zweite Klothoide an, die am Weichenende oder spätestens bei einem Abstand zwischen den Achsen von Stamm- und Zweiggleis von 2,00 m den Radius r = f hat. Auf diese Weise wird die Gleisverbindung zwischen parallelen Gleisen bei einem Gleisabstand von e = 4,00 m als Wendeklothoide ausgebildet. Ist der Gleisabstand e ! 4,00 m, muss eine Zwischengerade eingeschaltet werden. Im Bild 12.41 ist eine Klothoidenweiche für Gleisverbindungen bei Gleisabstand e t 4,00 m mit den wichtigsten Maßen symbolisch dargestellt.

186

12 Weichen und Kreuzungen

Tabelle 12.40 Bezeichnung der Klothoidenweichen für Gleisverbindungen bei einem Gleisabstand e t 4,00 m Weichenbezeichnung Zulässige (Angaben: Schienenform - Anfangsradius der Geschwindigkeit Klothoide / Radius des weiteren Zweiggleisboim Zweiggleis gens - Weichenneigung) 60-3.000/1.500 - 1:23,735 - fb 100 km/h 60-4.800/2.450 - 1:30,686 - fb

130 km/h

60-10.000/4.000 - 1:39,173 - fb

160 km/h

60-16.000/6.100 - 1:47,6539 - fb

200 km/h

fb = das bewegliche Herzstück der Weiche ist „federnd beweglich“ ausgebildet

Weiche

l1

l2

l

lt1

lt2

lw

3.000/1.500 / f

38,410

47,469

85,879

38,410

51,075

89,485

4.800/2.450 / f

49,827

61,402

111,197

49,824

60,806

110,630

10.000/4.000 / f

62,862

78,252

141,089

62,746

74,199

136,945

16.000/6.100 / f

81,239

95,329

176,547

80,899

87,924

168,823

Weiche

lU1

A1

lU2

A2

asp

s

3.000/1.500 / f

27,000

284,605

32,000

219,089

2,150

9,221

4.800/2.450 / f

41,075

453,375

42,700

323,442

1,981

16,429

10.000/4.000 / f

37,500

500,000

55,225

470,000

1,894

24,124

16.000/6.100 / f

56,000

743,021

62,500

617,454

1,838

32,479

Bild 12.41 Klothoidenweichen für Gleisverbindungen (e t 4,00 m)

187

12.10 Absteckmaße der Weichen und Kreuzungen

12.10.5 Grundformen der Kreuzungen Kreuzungen mit starren Doppelherzstückspitzen

Form der Kreuzung 491:9 5449 - 1:7,5 54 - 1:7,5 49 - 1:6,6 54 - 1:6,964 54 - 1:5,5 49 - 1:4,444 54 - 1:4,444 54 - 1:3,683 49 - 1:3,224 54 - 1:3,224 49 - 1:2,9 54 - 1:2,9

lt >m@

lKr >m@

16,645

33,230

18,512 13,251 17,396 12,690 10,700 10,908 10,904 9,448 7,920 7,820 6,904 6,904

37,024 26,502 34,791 25,380 21,400 21,815 21,807 18,896 15,840 15,840 13,808 13,808

aSp >m@

s >m@

1,838

3,94

1,838 2,452 1,755 2,613 1,808 1,923 2,409 2,408 2,498 2,373 2,373 2,282 2,282

3,90 3,30 3,30 1,50 -

Flachkreuzungen mit beweglicher Doppelherzstückspitze 4954 – 1:14 6054 – 1:18,5 60-

24,537 27,108 27,108 32,509

Bogen-Flachkreuzung

49,074 54,217 54,217 64,818 1.200 - 1:11,515 f

1,749 1,933 1,933 1,745 Form 495460-

s1 s2 6,40 2,68 6,40 3,31 6,40 3,31

6,57 5,10 5,10 9,90 9,90 aSp1 aSp2 1,86 1,92 1,86 1,92 1,86 1,92

zul v im Bogen = 100 km/h

188

12 Weichen und Kreuzungen

12.10.6 Kreuzungsweichen Grundform 190 – 1:9 mit innenliegenden Zungenvorrichtungen Einfache Kreuzungsweiche 190 – 1:9

Sch-Form 49 -

lt

lHg

10,523 6,092 54 Doppelte Kreuzungsweiche 190 – 1:9

Sch-Form 49-

b

lKW

aSp

16,615

33,230

1,838

s 4,05 3,94

lt

lHg

b

lKW

aSp

10,523

6,092

16,615

33,230

1,838

54-

s 4,05 3,94

Grundform 500 – 1:9 mit außenliegenden Zungenvorrichtungen Doppelte Kreuzungsweiche 500 1:9

Sch-Form 4954-

lt

lKW

aSp

s

27,693

55,385

3,063

0

12.11 Unterlagen für Bestellung und Einbau von Weichen

189

12.10.7 Abgeleitete Weichen und Regelweichen - NE Die Absteckmaße von Weichen und Kreuzungen, die von den Grundformen abgeleitet sind und häufig eingesetzt werden, können der Ril 800.0120 der DB AG „Netzinfrastruktur Technik entwerfen – Auswahl der Weichen und Kreuzungen“ entnommen werden. Dies sind z.B. Weichen mit geänderter Endneigung, Weichen mit einem bis zu einer beliebigen Endneigung verlängertem Zweiggleisbogen oder auch Weichen mit „vertauschter Zungenvorrichtung“ (diese werden z. B. in Rangierbahnhöfen bei geringen Gleisabständen und an das Zweiggleis anschließenden steileren Weichenstraßen eingebaut). Bei nichtbundeseigenen Eisenbahninfrastrukturen können neben den Weichen und Kreuzungen, die bei der DB AG eingebaut werden, auch folgende Regelweichen vorgesehen werden: - Einfache Weichen: 49 - 140 - 1 : 6 49 - 140 - 1 : 7 - Symmetrische ABW: 49 - 140 - 1 : 7 / 1:7 49 - 200 - 1 : 9 / 1 : 9 - Kreuzungen: 49 - 1 : 7 49 - 1 : 3,429 49 - 1 : 6 49 - 1 : 2,917 - Kreuzungsweichen: EKW 49 - 140 - 1 : 7 EKW 49 - 190 - 1: 9 DKW 49 - 140 - 1 : 7 DKW 49 - 190 - 1 : 9 Absteckmaße und Lageplänen der Regelweichen - NE sind in den "Oberbaurichtlinien für nichtbundeseigene Eisenbahnen" (Obri-NE) enthalten.

12.11 Unterlagen für Bestellung und Einbau von Weichen Für die Bestellung und für den Einbau der Weichen sind folgende Unterlagen zu erstellen (für Kreuzungen analog): - Weichenskizze - Weichenverlegeplan - Weichenabsteckplan - Weichenvermarkungsplan.

190

12 Weichen und Kreuzungen

Die Weichenskizze, bei NE - Bahnen wird sie als Beschaffungskizze bezeichnet, ist die Standardunterlage für Beschaffung und Einbau. Sie enthält Angaben zur Örtlichkeit, in der die Weiche verlegt werden soll, z. B.: Streckenbezeichnung, Kilometrierung und in Bahnhöfen, Gleisnummer. Außerdem die Absteckmaße und Radien als Konstruktionsvorgabe. Diese Angaben werden besonders für Bogenweichen und Sonderanfertigungen erforderlich. Das Lieferwerk fertigt für einzelne Weichen oder für im Zusammenhang zu verlegende Weichengruppen Weichenverlegepläne. Diese enthalten alle für den Zusammen- und Einbau erforderlichen Angaben, wie: Schwellennummern und Schwellenlängen, Schwellenabstände, Länge der Schienen und der Weichengroßteile. Mit Hilfe des Verlegeplanes können Weichen fehlerfrei montiert werden. Die Lage im Gleis ist nach Richtung und Höhe im Absteckplan dargestellt. Beim Ersteinbau sind Absteckplan und Vermarkungsplan identisch. Bei Umbauten werden Veränderungen in einen Absteckplan, der den alten Zustand beinhaltet, eingetragen. Der Bestand nach dem Umbau wird dann in einem Vermarkungsplan erfaßt. Für gerade, nicht in der Überhöhung liegende Weichen sind Absteck- und Vermarkungsplan nicht erforderlich.

12.12 Einbau von Weichen Im Herstellwerk werden die Weichen komplett montiert, dann wieder demontiert, auf Waggons verladen und zur Einbaustelle verbracht, wo sie auf einem Weichenmontageplatz nahe der vorgesehenen Einbaustelle wieder montiert werden. Dieses Verfahren ist notwendig, weil die Weichenteile mit den durchgehenden Schwellen nicht im montierten Zustand auf Waggons transportiert werden können (Lichtraumprofil). Bei Weichen mit Betonschwellen versucht man einen neuen Weg: die Weichen werden im Werk mit Schwellen komplett vormontiert (Bild 12.42), auf Spezialwaggons zur Einbaustelle verbracht und dort direkt eingebaut. Die Langschwellen werden geteilt und Zungenvorrichtung Zwischenteil Herzstück beim Einbau der Weichenteile mit Hilfe von Kupplungen kraftschlüssig miteinander verbunden.

Bild 12.42 Mit Schwellen komplett vormontierte Weiche (Quelle: Butzbacher Weichenbau/Weichenwerk Brandenburg)

12.13 Weichen der Magnetschwebebahn

191

12.13 Weichen der Magnetschwebebahn Den Weichen der Magnetschwebebahn liegt das Prinzip der Schleppweiche zugrunde, d. h.: die Richtungsänderung wird durch Verschieben des Fahrweges hergestellt. Im Gegensatz dazu werden bei den Schienenbahnen die Zungen der Weichen bewegt. In Weichen besteht der Fahrweg der Magnetschwebebahn ausschließlich aus Stahl. Die 75 bzw. 150 m langen Stahlträger der Weichen werden mit Hilfe elektromechanischer Antriebe elastisch verbogen. Der eingestellte Fahrweg kann erst befahren werden, wenn die Weiche in ihrer Endstellung verriegelt und mit dem anschließenden Fahrweg mechanisch verbunden ist. Derzeit sind zwei Weichentypen definiert: Langsamfahrweichen und Schnellfahrweichen. Langsamfahrweichen (Bild 12.43) können als Dreiwegeweichen ausgebildet werden. Der durchgehende Fahrweg kann mit der Streckengeschwindigkeit befahren werden, die abzweigenden Stränge mit einer Geschwindigkeit von v d 100 km/h.

Bild 12.43 Langsamfahrweiche als Dreiwegeweiche

Schnellfahrweichen werden als Zweiwegeweichen ausgebildet. Sie werden auf dem durchgehenden Fahrweg mit der zulässigen Streckengeschwindigkeit, im abzweigenden Strang mit einer Geschwindigkeit von v d 200 km/h befahren. Wenn zwei Zweiwegeweichen in parallelen Fahrwegen entsprechend angeordnet werden, kann eine Überleitung zwischen den Fahrwegen hergestellt werden (Bild 12.44). Die Überleitgeschwindigkeit beträgt v d 200 km/h.

Bild 12.44 Überleitverbindung zwischen parallelen Fahrwegen

13 Abnahme und Unterhaltung des Oberbaus Werden Bauleistungen bei Neubau, Umbau oder Durcharbeitung des Oberbaus erbracht, dann sind diese abzunehmen. Dabei werden z. B. Spurweite, gegenseitige Höhenlage, Längshöhe, Richtung, Abstand, Schwellenteilung und Schweißungen des Gleises und bei Weichen, Kreuzungen und Schienenauszügen noch Leitweiten, Radlenkerleitweitenabstände und vieles mehr gemessen und anhand der Grenzwerte der Oberbauvorschrift für Regelspurbahnen (Ril 820) beurteilt. Im Regelfall werden die im Gleis vorhandenen Maße und Werte durch Befahren mit einem Gleismesstriebzug erfaßt, dokumentiert und mittels Analyseprogrammen ausgewertet. So können Stellen im Gleis, die nicht der zwischen Bahn und Auftragnehmer vertraglich vereinbarten Qualität entsprechen, leicht lokalisiert und nachgearbeitet werden. Nach Inbetriebnahme des Oberbaus verändert sich dessen Zustand durch Betriebseinflüsse. Die allgemeine Zustandskontrolle der Gleislage erfolgt durch Inspektionen, deren Häufigkeit von der zulässigen Geschwindigkeit des jeweiligen Streckenabschnitts abhängt, z. B. für v d 80 km/h alle 18 Monate bis zu v ! 230 km/h alle 2 Monate. Bei den Inspektionen wird der Ist-Zustand der Oberbauanlage festgestellt und es wird geprüft, ob noch ein ausreichender Abnutzungsvorrat bis zur nächsten Inspektion vorhanden ist. Es gibt verschiedene Prüfmethoden: - Messung mit dem Gleismesstriebzug - Fahrtechnische Messungen - Streckenbefahrungen - Strecken- und Gleisbegehungen - Inspektion der Weichen, Kreuzungen und Schienenauszüge - Ultraschallprüfung der Gleise mit Schienenprüfzug - Ultraschallprüfung der Weichen und Schienenauszüge - Schienenfahrflächenmessungen mit Schienenoberflächenmesstriebwagen - Überwachung der gegenseitigen Höhenlage durch Handmessungen in Bereichen uf > 145 mm. - Prüfung der Spurhaltefähigkeit.

V. Matthews, Bahnbau, DOI 10.1007/978-3-8348-9867-8_13, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

13 Abnahme und Unterhaltung des Oberbaus

193

Die Beurteilung des Oberbauzustands orientiert sich an folgenden Prüfgrößen: Messwerte: - Längshöhe - Verwindung - Spurweite - Gegenseitige Höhenlage (Querhöhe) - Pfeilhöhe Und daraus abgeleitete Abweichungen: - Standardabweichung Längshöhe - Standardabweichung gegenseitige Höhenlage - Standardabweichung Pfeilhöhe. Der Gleismesstriebzug fährt bei Fahrten zur allgemeinen Zustandskontrolle mit der jeweils größten zulässigen Geschwindigkeit des Streckenabschnitts. In den "Richtlinien für die digitale Bewertung geometrischer Oberbauzustände" der DB sind Klassengrenzen für die Gleisanlagen definiert: - Qualitätsgrenzen für die Abnahme von Oberbauarbeiten, - Unterhaltungsrichtwerte, - Eingriffsschwellenwerte. Diese Begriffe bedeuten: Qualitätsgrenzwerte beschreiben den Oberbauzustand, der bei sachgerechter Durchführung von Erneuerungen, Auswechselungen und Durcharbeitungen bei Einsatz moderner und funktionsfähiger Oberbaumaschinen, bei gutem Zustand der Oberbaustoffe und bei ausreichend tragfähigem Untergrund zu erreichen ist. Unterhaltungsrichtwerte stellen die Fehlergrößen dar, die vereinzelt überschritten werden dürfen, jedoch nicht in kurzen Abständen wiederkehrend überschritten werden sollen. Die Überschreitung eines Unterhaltungsrichtwertes signalisiert eine Schwachstelle im Fahrweg, die der besonderen Beobachtung bedarf. Eingriffsschwellen markieren Grenzen, bei deren Überschreitung eine gezielte Unterhaltungsmaßnahme zur Verbesserung der Gleislage erforderlich wird. Die Dringlichkeit dieser Maßnahme ist von der Größe der Überschreitung der Eingriffsschwelle und den örtlichen Randbedingungen abhängig. Maße zur Beurteilung der Gleisgeometrie können bei kleinem Umfang, z. B. in Gleisanschlüssen, auch "von Hand" aufgenommen werden. Spurweite und Überhöhung werden mit einem einfach zu bedienendem Meßgerät (Bild 13.1) ermittelt. Höhenfehler können mit einem Visiergerät, im Prinzip ein Nivellierinstrument mit zusätzlichem Zubehör, ermittelt werden.

194

13 Abnahme und Unterhaltung des Oberbaus

Bild 13.1 Spurweiten- und Überhöhungsmeßgerät (Quelle: Fa. Vogel & Plütschler, Breisach)

195

13 Abnahme und Unterhaltung des Oberbaus

Mit Pfeilhöhenmessungen bestimmt man den Radius des Gleises. Dabei wird jeweils in der Mitte einer Sehne mit der Länge ls = 16 m oder ls = 20 m der lotrechte Anstand hf des Gleises gemessen (Bild 13.2).

Bild 13.2 Pfeilhöhenmessung

Für die Pfeilhöhe ergibt sich genähert: hf

ls 2 8 r

(Gl.13.1)

und daraus der Radius: r

ls 2 8 hf

(Gl.13.1a)

Auf diese Weise kann die Ist - Krümmung eines Gleisbogens berechnet und zeichnerisch dargestellt werden. Vergleicht man diese Darstellung mit der Soll - Krümmung, können leicht die horizontalen Verschiebungsmaße ermittelt werden, um das Gleis wieder in die Soll - Lage zu legen. Die Soll - Lage des Gleises in Höhe und Richtung wird in der Regel mit Stopf Richtmaschinen mechanisch hergestellt. Der Einsatz von Handkraftstopfern ist nur bei kleinsten Baumaßnahmen sinnvoll.

14 Berechnen von Gleisverbindungen Gleisverbindungen können zwischen parallelen und nicht parallelen Gleisen sowie als Abzweig in Gleise geplant werden.

14.1 Gerade Gleisverbindungen Gleisverbindungen können mit Weichen gleicher (Bild 14.1) oder verschiedener Neigung (Bild 14.2) hergestellt werden. Man kann Weichen mit geradem Herzstück (Bild 14.1a) oder Bogenherzstück (Bild 14.1b) verwenden. Zwischen den Enden der Zweiggleisbögen der Weichen soll eine Zwischengerade mit der Länge bei ve d 70 km/h: lg 0,10 ve (m) bei ve ! 70 km/h: lg 0,15 ve (m) vorhanden sein. Die Weichenneigung ist somit in Abhängigkeit von der gewünschten Fahrgeschwindigkeit ve und vom Gleisabstand e zu wählen. Bei Neubauten soll der Gleisabstand im Bereich von Gleisverbindungen mindestens e = 4,50 m betragen

14.1.1 Gleisverbindung mit Weichen gleicher Neigung In diesem Fall ist D1 = D2. Aus dem rechtwinkligen Dreieck WTS1 – WTS2 - Fußpunkt WTS2 ergibt sich: a = e/tan D. (Gl.14.1) Ersetzt man tan D durch die Weichenneigung 1 : n, dann wird: a

e n

(Gl.14.1a)

Im gleichen rechtwinkligen Dreieck beträgt der Abstand der Weichentangentenschnittpunkte (WTS1 – WTS2): c

a 2 e2

(Gl.14.2)

V. Matthews, Bahnbau, DOI 10.1007/978-3-8348-9867-8_14, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

197

14.1 Gerade Gleisverbindungen

Den Bildern 14.1a und 14.1b entnimmt man die Länge der Zwischengerade: lg

c 2lt

(Gl.14.3)

Dabei ist es wichtig, dass bei einer Gleisverbindung mit Weichen mit geradem Herzstück (Bild 14.1a) die Herzstückgerade lHg bereits ein Teil der geforderten Zwischengeraden ist.

Bild 14.1a Weichen mit geradem Herzstück

Bild 14.1b Weichen mit Bogenherzstück Bild 14.1 Gerade Gleisverbindung zwischen parallelen Gleisen mit Weichen gleicher Neigung Beispiel 14.1 Für eine Baumaßnahme auf freier Strecke muss ein Gleis für die Dauer der

Bautätigkeit gesperrt werden. Die Baustelle liegt nahe des Einfahrsignals des Bahnhofes X. Eine Gleisverbindung zwischen parallelen Gleisen mit Gleisabstand e = 4,00 m soll mit möglichst hoher Geschwindigkeit befahren werden. Welche Weichen können gewählt werden ? Das Einfahrsignal des Bahnhofes wird im notwendigen Abstand von der Bauweichenverbindung versetzt. Damit ist die Verbindung signaltechnisch Teil des Bahnhofes.

198

14 Berechnen von Gleisverbindungen

Bei Neubauten von Gleisverbindungen wird ein Gleisabstand von 4,50 m gefordert. Dies gilt nicht für Gleisverbindungen im Rahmen von Baumaßnahmen. 1. Gewählt: Weichen 1 200 - 1 : 18,5, Zulässige Geschwindigkeit im Zweiggleis: max v = 100 km/h. Nach Kap. 12.10.1 hat die gewählte Weiche ein Bogenherzstück. Die Länge der Tangente beträgt: lt = 32,409 m. Die Länge der Zwischengeraden beträgt (Gl.14.3): l g daraus wird mit (Gl.14.2): c

c 2 lt

a 2 e 2 und (Gl.14.1a): a = e n

lg e n 2 e2 2 lt 4,0 18,5 2 4,02 2 32,409 Die gewählten Weichen sollten nicht eingebaut werden, weil lg = 9,29 m = 0,093 v < 0,15 v.

9,29 m

2. Gewählt: Weichen 760 - 1 : 14. Zulässige Geschwindigkeit im Zweiggleis: max v = 80 km/h. Die Weichen haben ein Bogenherzstück, Tangentenlänge:lt=27,108 m lg

e n 2 e 2 2 lt

4,0 14 2 4,0 2 2 27,108

1,93 m

Die Länge der Zwischengeraden ist nicht ausreichend. Die Weichenverbindung ist nicht zulässig. 3. Gewählt: Weichen 760 - 1 : 18,5. Zulässige Geschwindigkeit im Zweiggleis: max v = 80 km/h. Die gewählten Weichen haben ein gerades Herzstück. Die Tangentenlänge beträgt lt = 20,526 m. Die Länge der Zwischengeraden errechnet sich aus lg = c - 2 lt = 33,056 m. Sie ist größer als 0,15 v. Die gewählte Weichenverbindung ist möglich. In Bild 14.1a ist ersichtlich, dass in diesem Fall die Zwischengerade lg bei Einbau der Weichen mit geradem Herzstück um 2 lHg größer ist, als die zusätzlich einzubauende gerade Schiene. Dies ist bei der Bestellung der Schienen zu berücksichtigen.

14.1.2 Gleisverbindung mit Weichen verschiedener Neigung Der Zweiggleisradius r0 der Weiche 1 wird über das Weichenende hinaus bis BE verlängert. Dieses Bogenende liegt auf der Verlängerung der Tangente der Weiche 2, der Geraden von A bis WTS2.

199

14.2 Abzweig in ein Parallelgleis

Die Zwischengerade hat die Länge: lg

c lt 2 l A BE

mit l A BE

ro tan

(Gl.14.3) D2 2

Bild 14.2 Gerade Gleisverbindung zwischen parallelen Gleisen mit Weichen verschiedener Neigung

Wenn Weiche 2 ein gerades Herzstück hat, dann ist die Herzstückgerade ein Teil der Zwischengeraden. Die Tangenten an die Verlängerung des Zweiggleisbogens haben die Länge: lt = Gerade BA - M = Gerade M - BE = r0 . tan J / 2 darin J = D1 - D2

14.2 Abzweig in ein Parallelgleis Im Regelfall wird der Gegenbogen (Bild 14.3) wie die Weiche ohne Überhöhung und ohne Übergangsbogen verlegt. Es ist zweckmäßig, den Gegenbogen mit dem Radius des Zweiggleises der Weiche zu trassieren. Zwischen WE und BA soll eine Zwischengerade mit der Länge bei ve d 70 km/h: lg 0,10 ve (m) bei ve ! 70 km/h: lg 0,15 ve (m) vorgesehen werden.

200

14 Berechnen von Gleisverbindungen

Bild 14.3 Abzweig in ein Parallelgleis (hier: Weiche mit Bogenherzstück)

Der Weichenwinkel und der Tangentenschnittwinkel des Gegenbogens sind gleich groß, weil die Gleise 1 und 2 parallel verlaufen. Die Tangentenlänge des Gegenbogens entspricht, wenn r = r0 gewählt wurde, der Länge der Weichentangente. Sie kann den Weichentabellen entnommen werden, oder mit: lt = r tan D / 2 berechnet werden. Die Berechnung von a und c ist in Kap. 14.1 erläutert. Bei großem Gleisabstand e ist es zweckmäßig, den Zweiggleisradius über das Weichenende hinaus zu führen. Auf diese Weise wird der Tangentenschnittwinkel vergrößert und die Entwicklungslänge a verkürzt. Beispiel 14.2 Die Absteckelemente für den Abzweig in ein Parallelgleis mit einem Gleisab-

stand e = 4,75 m sollen berechnet werden. Die Fahrt in das Parallelgleis soll mit v= 50 km/h erfolgen. Die vorgegebene Geschwindigkeit ist nach Tabelle 12.10 in einem Zweiggleisradius r0 = 300 m zulässig. Um die Entwickelungslänge klein zu halten, wird eine Weiche mit Bogenherzstück gewählt:300-1:9. Gewählter Radius des Gegenbogens: r = r0 = 300 m. Entwicklungslänge:

a = e n = 4,75 9 = 42,75 m.

Abstand der Tangentenschnittpunkte (Gl.14.2): c

a 2 e2

42,75 2 4,75 2

43,01 m

Die Tangente des Gegenbogens ist gleich lang wie die Weichentangente: lt = 16,615 m. Länge der Zwischengeraden: lg = c - 2lt = 43,01 - 33,23 = 9,78 m. Die Zwischengerade hat damit eine Länge von lg ! 0,15 v.

15 Hinweise zur Gestaltung von Lageplänen Selbstverständlich ist es aktueller Stand der Technik, Entwürfe EDV-gestützt zu bearbeiten. Die nachfolgenden Hinweise sollen helfen, falls Kleinigkeiten „von Hand“ erledigt werden sollen. Der bautechnische Entwurf wird im allgemeinen im Lageplan im Maßstab 1:1000 dargestellt.

15.1 Zeichnen eines Kreisbogens Als Hilfsmittel stehen Eisenbahnkurvenlineale zur Verfügung. Sie werden in unterschiedlicher Abstufung der Radien von kleinsten Halbmessern bis r = 50 000 m im Maßstab 1 : 1 000 hergestellt. Die Lineale sind am Anfang gerade ausgebildet. Dieser Teil ist die Tangente an den Kreisbogen. Der Bogenanfang ist mit einem kleinen Strich gekennzeichnet. So kann das Kurvenlineal mühelos am Bogenanfang (BA) oder Bogenende (BE) an die Tangente angelegt werden. BA und BE werden durch Absetzen der Tangentenlänge lt = r tan D/2 von TS aus auf der Tangente gefunden. Der Wert tan D/2 kann graphisch bestimmt werden (Bild 15.1). Vom Tangentenschnittpunkt TS aus wird auf den Tangenten ein beliebiges, möglichst rundes Maß a abgesetzt. Man findet die Punkte A und B. Verbindet man die Punkte A und B miteinander, entsteht das gleichschenklige Dreieck A - TS - B. Die Winkel in A und B sind jeweils D/2. Auf der Verlängerung der Tangente A - TS wird der Lotfußpunkt von B konstruiert. Dieser Fußpunkt C wird nach Pythagoras kontrolliert. Es soll sein : b a2 c2 (Gl.15.1) Die Strecke c wird gemessen. Falls der gemessene Wert deutlich vom berechneten Wert abweicht, muss die Konstruktion berichtigt und abermals kontrolliert werden.

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15 Hinweise zur Gestaltung von Lageplänen

Bild 15.1 Graphische Bestimmung von tan

D 2

Im rechtwinkligen Dreieck A-B-C ist in A der Winkel D/2. In diesem Dreieck gilt: D c c tan (Gl.15.2) 2

ab

d

damit wird die Tangentenlänge: D c lt

r tan

2

d

r

(Gl.15.3)

15.2 Konstruktion einer Tangente an einen Kreisbogen Der Berührungspunkt zwischen Tangente und Kreis sei bekannt (Bild 15.2). Um diesen Punkt wird zu beiden Seiten das gleiche Maß b abgesetzt. Die Punkte A und B werden durch eine Sehne miteinander verbunden. In der Sehnenmitte wird das Lot FC errichtet. Die Parallele zur Sehne AB durch den Berührungspunkt C, gleichzeitig Normale zum Lot FC, ist die gesuchte Tangente.

Bild 15.2 Konstruktion einer Tangente an einen Kreisbogen

15.3 Darstellung von Übergangsbögen

203

15.3 Darstellung von Übergangsbögen Wenn zwischen einer Geraden und einem Kreisbogen ein Übergangsbogen eingebaut wird, dann rückt der Kreis bei einem Übergangsbogen mit geradem Krümmungsverlauf um das Maß f = lU2 / 24 r von der Endtangente ab. Dieses Abrückmaß ist im Bahnbau im allgemeinen sehr klein, fast immer kleiner als 2 m. Im üblichen Maßstab (1 : 1 000) entspricht dies 2 mm. Der Übergangsbogen kann auf unterschiedliche Weise hinreichend genau dargestellt werden: x der Übergangsbogen wird mit einem Klothoidenlineal exakt gezeichnet, x wenn das Abrückmaß im jeweiligen Maßstab nicht mehr sinnvoll darzustellen ist, wird die Gerade um lU/2 über den Anfang des Übergangsbogens hinaus weitergeführt und hier direkt der Kreisbogen angeschlossen, x der Übergangsbogen wird durch einen Vorbogen ersetzt (Bild 15.3): Bei geradem Krümmungsverlauf wird die Gerade um 0,2 lU über den Übergangsbogenanfang hinaus verlängert. Der Kreisbogen beginnt bereits 0,2 lU vor dem Übergangsbogenende. Die verbleibende Länge von 0,6 lU wird mit dem doppelten Radius des anschließenden Kreisbogens gezeichnet.

Bild 15.3 Konstruktion eines Übergangsbogens mit gerader Krümmungslinie mittels Vorbogen

Verläuft die Krümmungslinie des Übergangsbogens geschwungen, dann gelten folgende "Ersatzmaße": die Gerade wird 0,3 lU über UA hinaus verlängert, die anschließenden 0,4 lU werden mit dem Radius 2 r und die verbleibende Länge 0,3 lU wird mit dem Radius r des anschließenden Kreisbogens gezeichnet.

204

15 Hinweise zur Gestaltung von Lageplänen

15.4 Konstruktion einer Bogenweiche In einem Kreisbogen sei die Lage des Weichenanfangs bekannt (Bild 15.4). In diesem Punkt wird die Tangente an den Kreis konstruiert. Der Tangentenschnittpunkt WTS wird im Abstand lt auf der Tangente gezeichnet. Das Weichenendes WE findet man durch Bogenschlag mit lt um WTS auf dem gegebenen Kreisbogen. Die Neigung der Weichengrundform bleibt beim Verformen zur Bogenweiche erhalten (Kap. 12.5). Sie wird folgendermaßen konstruiert: auf der Verlängerung der Geraden WTS - WE wird ein Vielfaches der Weichenneigung abgetragen (a n). Man findet den Punkt D. Auf dem Lot in D wird a abgesetzt. Der Endpunkt ist E. Auf WTS - E liegt im Abstand lt von WTS das Weichenende WE des Zweiggleises. Das Zweiggleis wird zwischen WA und WE mit dem berechneten Zweiggleisradius gezeichnet. Diese Konstruktion gilt analog für Außenbogenweichen.

Bild 15.4 Konstruktion einer Innenbogenweiche (IBW)

16 Bahnübergänge Bahnübergänge sind höhengleiche Kreuzungen von Eisenbahnen mit Straßen, Wegen und Plätzen. Übergänge, die nur dem innerdienstlichen Verkehr der Bahnen dienen und Übergänge für Reisende gelten nicht als Bahnübergänge (§ 11 EBO). Auf Strecken mit einer Geschwindigkeit v > 160 km/h und bei Magnetschwebebahnen sind Bahnübergänge nicht zugelassen. Grundsätzlich sind neue Kreuzungen als Überführungen zu planen. Der Bau von höhengleichen Kreuzungen bedarf der Ausnahmegenehmigung der Aufsichtsbehörde. In der Praxis werden neue Bahnübergänge nahezu ausschließlich beim Bau von Anschlußbahnen hergestellt. Man ist bemüht, die Bahnübergänge im Netz der öffentlichen Bahnen aufzuheben und, soweit erforderlich, durch Überführungen zu ersetzen. Der Eisenbahnverkehr hat auf Bahnübergängen Vorrang gegenüber anderen Verkehrsteilnehmern. Der Vorrang wird durch Aufstellen von Andreaskreuzen (Bild 16.1) gekennzeichnet. Bahnübergänge mit Fußwegen, Feld- und Waldwegen müssen nicht gekennzeichnet werden, wenn sie ausreichend erkennbar sind. Gleiches gilt für Privatwege ohne öffentlichen Verkehr. In Hafen- und Industriegebieten kann auf das Aufstellen von Andreaskreuzen an den einzelnen Bahnübergängen verzichtet werden, wenn an den Einfahrten zum Hafen-/Industriegebiet das Zusatzschild „Hafengebiet / Industriegebiet, Schienenfahrzeuge haben Vorrang" aufgestellt ist. Wenn in diesen Bereichen technisch gesicherte Bahnübergänge vorhanden sind ( s. u.) müssen die-se mit Andreaskreuz versehen sein. Bild 16.1 Andreaskreuz

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16 Bahnübergänge

Andreaskreuze sind in einer Entfernung vom Gleis aufzustellen, in der Straßenbenutzer anhalten müssen, wenn der Bahnübergang nicht überquert werden darf. Unter Wahrung des lichten Raumes und des Platzbedarfs für Oberbaugeräte ist der Standort möglichst nah am Gleis zu wählen, um die Sperrstrecke klein zu halten. Bahnübergänge werden nach der jeweiligen Stärke des Kraftfahrzeugverkehrs in drei Kategorien eingeteilt. Bei der Art der Sicherung (Tabelle 16.2) werden folgende Gesichtspunkte beachtet: - Art der Bahn (s. Kap. 2) und Zahl der Gleise, - Entwurfsgeschwindigkeit/zulässige Geschwindigkeit der Bahn, - Art des kreuzenden Weges und seine Verkehrsstärke, - örtlichen Gegebenheiten, wie: Sichtverhältnisse und Wegeführung im Kreuzungsbereich, Kreuzungswinkel. Grundsätzlich ist zwischen Bahnübergängen ohne technische Sicherung und solchen mit technischer Sicherung zu unterscheiden. Tabelle 16.2 Sicherung von Bahnübergängen (§11 EBO) Art der Bahn und Zahl der Gleise Art des Weges bzw. Nebenbahnen und Nebengleise von Verkehrsstärke Hauptbahnen Hauptbahnen gem. §11 EBO (ve>80 km/h) mehrgleisig eingleisig Bahnübergänge... Art der Sicherung ..mit starkem Verkehr (über 2500 Technische Sicherung Kfz/24 Std ) Übersicht + Pfeifsignale ..mit mäßigem Ver(bei bes. Genehmigung kehr (über 100 bis Technische Sicherung Pfeifsignale bei v<20km/h 2500 Kfz/24 Std.) am BÜ) ..mit schwachem Übersicht, sonst PfeifsigVerkehr (bis 100 Technische Übersicht nale bei v < 20km/h am Sicherung Kfz/24 Std) (ohne BÜ Feld- u. Waldwege) Feld- und WaldweÜbersicht, sonst Pfeifsigge mit schwachem Technische Übersicht nale bei v < 60km/h am Verkehr (bis 100 Sicherung BÜ Kfz/24 Std)

16.1 Bahnübergänge ohne technische Sicherung

207

An Bahnübergängen sind Eisenbahnanlagen und Straßenanlagen zu unterscheiden. Zu den Bahnanlagen gehören das dem Bahnverkehr und auch dem Straßenverkehr dienende Kreuzungsstück, das durch Linien begrenzt wird, die im Abstand von 2,25 m parallel zur jeweils äußeren Schiene verlaufen, sowie Schranken, Warnkreuze, Blinklichter und andere der Sicherung des sich kreuzenden Verkehrs dienende Eisenbahnzeichen und –einrichtungen. Zu den Straßenanlagen gehören die Sichtflächen, die freizuhalten sind um das Annähern von Schienenfahrzeugen rechtzeitig zu bemerken, Warnzeichen und Merkzeichen (Baken), sowie andere der Sicherung des sich kreuzenden Verkehrs dienende Straßenverkehrszeichen und –einrichtungen. Im Bereich des Kreuzungsstücks hat die Bahn den ordnungs-gemäßen Zustand der Anlagen herzustellen und zu unterhalten, sowie die Verkehrssicherungspflicht.

16.1 Bahnübergänge ohne technische Sicherung Die Sicherung erfolgt durch Übersicht des Verkehrsteilnehmers über den Schienenbereich und/oder hörbare Signale der Schienenfahrzeuge. Übersicht auf eine Bahnstrecke ist vorhanden, wenn Wegenutzer bei richtigem Verhalten auf Grund der Sichtverhältnisse die Bahnstrecke derart übersehen können, dass sie bei Anwendung der im Verkehr erforderlichen Sorgfalt den Bahnübergang ungefährdet überqueren oder vor ihm anhalten können. Damit Verkehrsteilnehmer ihr Verhalten auf den Schienenverkehr abstimmen können, sind Sichtflächen im Kreuzungsbereich freizuhalten. Diese sind derart zu bemessen, dass sowohl "schnelle" als auch "langsame" Straßenverkehrsteilnehmer bei Annäherung eines Schienenfahrzeugs noch vor dem Gefahrenpunkt (Andreaskreuz) abgebremst bzw. den lichten Raum der Schienenbahn noch räumen können. Den Berechnungen der Abmessungen der Sichtdreiecke werden v = 50 km/h für "schnelle" und v = 10 km/h - in Gebieten mit extremem Landwirtschaftsverkehr wie Holzabfuhr oder Viehtrieb v = 5 km/h - für "langsame" Verkehrsteilnehmer angesetzt. Wenn keine ausreichenden Sichtflächen vorhanden sind, ist eine technische Sicherung erforderlich. Die Genehmigungsbehörde kann die Art der Sicherung anordnen. Die Sichtfläche hat, bei geradem Verlauf der sich kreuzenden Verkehrswege, im Grundriß eine Dreiecksform. Die Katheten liegen in den Achsen der Verkehrswege.

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16 Bahnübergänge

Die Annäherungsstrecke des Schienenfahrzeugs, Anhaltewege und Räumstrecken können nach den Regeln der gleichmäßigen Bewegung bzw. gleichförmig beschleunigten Bewegung berechnet werden. In Bild 16.3 ist der Grundriss der freizuhaltenden Sichtfläche für Geschwindigkeiten des Straßenverkehrs vmax = 50 km/h und vmin = 10 km/h dargestellt. Die Sichtfläche ist in allen vier Quadranten der Kreuzung freizuhalten.

Index 10 bedeutet vmin=10 km/h auf der Straße Index 50 bedeutet vmax 50 km/h auf der Straße A10 = Sehpunkt der Straßenfahrzeuge A50 = Sehpunkt der Straßenfahrzeuge B10 = Sichtpunkt der Schienenfahrzeuge B50 = Sichtpunkt der Schienenfahrzeuge la10 = Anhalteweg der Straßenfahrzeuge la50 = Anhalteweg der Straßenfahrzeuge sa10 = Annäherungsstrecke Schienenfahrzeuge sa50 = Annäherungsstrecke Schienenfahrzeuge

Bild 16.3 Freizuhaltende Sichtflächen bei BÜ mit öffentlichem Kfz-Verkehr (Quelle: Richtlinie 815.0031 der DB AG)

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16.2 Bahnübergänge mit technischer Sicherung

Der Raum über der Sichtfläche muss im Sehpunkt A50 im Bereich zwischen 1,00 m und 2,50 m über Straßenoberkante freigehalten werden. Der Verlauf der freizuhaltenden Sichtraumes ist in Bild 16.4 dargestellt. Das Freihalten des Sichtraumes z. B. von Bewuchs, ist Aufgabe des Straßenbaulastträgers.

Legende s. Bild 16.3

Bild 16.4 Raum über den Sichtflächen (Quelle: Richtlinie 815.0031 der DB AG)

16.2 Bahnübergänge mit technischer Sicherung Technische Hilfsmittel ersetzen die Übersicht über den angrenzenden Schienenbereich. Dem Verkehrsteilnehmer wird mittelbar die Annäherung eines Schienenfahrzeugs angezeigt. Dies muss rechtzeitig erfolgen, damit er sein Verhalten entsprechend abstimmen kann. Sicherungsarten sind (§ 11 EBO): x Lichtzeichen (gelb/rot) oder Blinklichter (rot) (Bild 16.5), x Lichtzeichen (gelb/rot) mit Halbschranken oder x Blinklichter (rot) mit Halbschranken, x Lichtzeichen (gelb/rot) mit Schranken, x Schranken. . Bild 16.5 Blinklicht

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16 Bahnübergänge

Beim Einbau neuer Sicherungsanlagen sollen Blinklichter mit/ohne Halbschranken nicht mehr verwendet werden (Bild 16.5). Technische Sicherungsanlagen werden nach ihrer Steuerung und Funtionsüberwachung unterschieden. Es gibt zuggesteuerte Anlagen, die fernüberwacht (Fü) werden oder durch den Triebfahrzeugführer (Tf) mit Hilfe von örtlich aufgestellten Überwachungssignalen (ÜS) überwacht werden. Die Kombination Tf/ÜS ist auf Strecken bis zu einer maximalen Geschwindigkeit max v=120 km/h zulässig. Dabei steht im Bremswegabstand vor dem Bahnübergang ein Überwachungssignal, welches dem Triebfahrzeugführer anzeigt, ob der Bahnübergang befahren werden darf oder ob davor anzuhalten ist. Es gibt Anlagen, die mit Hilfe einer Infrarotpistole handgesteuert und vom Tf überwacht werden. Weiter gibt es Anlagen, die durch ein Hauptsignal überwacht werden. Dabei kann der BÜ zugbewirkt oder über eine Fahrstraßeneinstellung gesichert werden. Das Hauptsignal kann erst gestellt werden, wenn der BÜ gesichert ist. Dann gibt es auch wärterbediente Anlagen, die durch den Bediener überwacht werden. Halbschranken verwehren in geschlossenem Zustand die Zufahrt in den Gefahrenraum, sie ermöglichen aber das Räumen dieses Bereiches. Vollschranken verschließen den Gefahrenraum zu beiden Seiten. Deshalb müssen Bahnübergänge mit Vollschranken von der Bedienunugsstelle aus mittelbar (z. B. mit Hilfe von Videokameras) oder unmittelbar eingesehen werden können, damit keine Verkehrsteilnehmer eingeschlossen werden. Die Sicht ist nicht erforderlich, wenn das Schließen der Schranken durch eine Lichtzeichenanlage auf den Straßenverkehr abgestimmt werden kann. Bei Anschlußbahnen (EBOA) sind Blinklicht- oder Lichtzeichenanlagen üblich. Sie werden nach der Art der Überwachung durch das Bahnpersonal und nach der Art der Einschaltung unterschieden. Möglichkeiten der Überwachung der Funktionsfähigkeit: x der Triebfahrzeugführer kann an einem ortsfesten Überwachungssignal erkennen, ob die Anlage fehlerfrei funktioniert. Das Überwachungssignal steht im Bremswegabstand vor dem Bahnübergang. x die Betriebsbereitschaft und der -zustand der Anlage werden von einer Zentrale fernüberwacht, x die Anlage wird örtlich handeingeschaltet, der Bediener überwacht die Funktion.

16.3 Bautechnische Ausbildung der Bahnübergänge

211

Möglichkeiten der Einschaltung der technischen BÜ-Sicherung x durch das Triebfahrzeug während der Fahrt x durch Personal vom Fahrzeug aus während der Fahrt, x durch Personal örtlich, das Fahrzeug hält aus diesem Grund vor dem Bahnübergang an.

16.3 Bautechnische Ausbildung der Bahnübergänge Die Querschnittsgestaltung der Straßenfahrbahn, der Rad- und Fußwege erfolgt nach den einschlägigen Richtlinien des Straßenbaus. Die Straße muss im Kreuzungsbereich und auf einer ausreichenden Anschlußlänge derart breit sein, dass ein Begegnungsverkehr der Straßenfahrzeuge auf dem BÜ möglich ist. Im Bereich von BÜ mit technischer Sicherung soll die Straße mindestens 5,50 m breit sein. Es sollen möglichst rechtwinklige Kreuzungen angestrebt werden. Der Straßenbelag wird im Bereich der Schienen und der Spurkranzdurchgänge, den Spurrillen, unterbrochen. Die Elastizität des Oberbaus im Bahnübergangsbereich sollte mit der anschließenden Strecke vergleichbar sein. Die Qualität der Straßenfahrbahn im Kreuzungsbereich wird in der Regel von der Stärke des Straßenverkehrs bestimmt. Das Oberflächenwasser der Straße soll nicht in das Schotterbett gelangen, um die Lagestabilität des Gleises und eine sichere dauerhafte Lage der Straßenoberfläche im Kreuzungsbereich zu gewährleisten. Die Entwässerungsanlagen werden nach den Richtlinien für die Anlage von Straßen, Teil Entwässerung (RAS-Ew) bemessen und ausgeführt werden. Bei Kreuzungen mit Wegen und Straßen mit schwachem Verkehr ist es ausreichend, einen Schwarzdeckenbelag, der aus ca. 10 cm Grobsplitt und 8 cm Asphaltbeton über Schwellenoberkante besteht, einzubringen. Die Dicke der Grobsplittschicht hängt von der Oberbauform im Bereich des Bahnübergangs ab. Die Spurrillen werden bei dieser Bauart durch Formgebung des Asphaltbetons freigehalten. Bei mittlerem Straßenverkehr reicht diese Maßnahme nicht aus. Hier muss der Durchgang des Spurkranzes durch Einbauten freigahalten werden. Bei Nebenbahnen kann dies mit Hilfe von Beischienen -Bauart Lindau- (Bild 16.6) erfolgen. Als Beischienen können altbrauchbare Stoffe parallel zu den Fahrschienen eingebaut werden.

212

16 Bahnübergänge

Bild 16.6 Beischiene Bauart Lindau (Quelle: Elberg, R.: Der Bahnübergang als Teil der Fahrbahn von Schiene und Straße, in Der Eisenbahningenieur Heft 3, März 2000)

Der gleiche Effekt kann durch Einbau einer Spurrillenschiene erzielt werden (Bild 16.7). Dadurch bekommt das Schienenprofil im Kopfbereich eine Rillenschienenform.

Bild 16.7 Freihalten des Spurrillendurchgangs mit Hilfe einer Spurrillenschiene. (Quelle: Elberg, R.: Der Bahnübergang als Teil der Fahrbahn von Schiene und Straße, in Der Eisenbahningenieur Heft 3, März 2000)

Bei hoher Belastung des Bahnübergangs werden Stahlbetonfertigteile als Großflächenplatten -System Bodan, Moselland oder Strail - eingebaut. Bei schwerster Beanspruchung können Gleistragplatten in Ortbeton vorgesehen werden.

17 Ausgewählte Signale Signale wurden mit Beginn des Eisenbahnbetriebs als Kommunikationsmittel zwischen ortsfesten Betriebsstellen, z. B. Stellwerken, und Triebfahrzeugführern geschaffen. Signale übermitteln Informationen, die für das Betriebspersonal von Bedeutung sind. Die Signaltechnik hat sich im Laufe der Zeit von mechanisch bedienten Formsignalen über elektrisch bediente Form- und Lichtsignale bis zum elektronisch gesteuerten Zugleitbetrieb gewandelt. Es wird hauptsächlich zwischen Formsignalen und Lichtsignalen unterschieden. Es gibt aber auch manuelle und akustische Signale. Nach § 38 EBO ist auf zweigleisigen Bahnen rechts zu fahren. Von dieser Regelung darf in Bahnhöfen und bei der Einführung von Streckengleisen in Bahnhöfe, bei Gleiswechselbetrieb, bei Sperrung oder Belegung des rechten Gleises, bei Hilfszügen und bei Nebenfahrzeugen abgewichen werden. Diese Regelung führt dazu, dass Signale grundsätzlich rechts anzuordnen sind, bei Gleiswechselbetrieb kann davon abgewichen werden. Die Signale für Eisenbahnen des öffentlichen Verkehrs sind in der Eisenbahn - Signalordnung (ESO) aufgeführt. Abweichungen von der ESO können der Bundesminister für Verkehr für bundeseigene Bahnen und die zuständigen obersten Verkehrsbehörden für nichtbundeseigene Eisenbahnen zulassen. Die einzelnen Signale sind in Gruppen zusammengefasst, die nachfolgend aufgelistet sind. In Klammern ist die jeweilige Abkürzung angegeben. - Hauptsignale ( Hp ) - Vorsignale ( Vr ) - Kombinationssignale (Ks) - Haupt- und Vorsignalverbindungen ( Sv ) - Zusatzsignale ( Zs ) - Signale für Schiebelokomotiven und Sperrfahrten ( Ts ) - Langsamfahrsignale ( Lf ) - Schutzsignale ( Sh ) - Signale für den Rangierdienst ( Ra ) - Weichensignale ( Wn ) - Signale für das Zugpersonal ( Zp )

V. Matthews, Bahnbau, DOI 10.1007/978-3-8348-9867-8_17, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

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17 Ausgewählte Signale

- Fahrleitungssignale ( El ) - Signale an Zügen ( Zg ) - Signale an einzelnen Fahrzeugen ( Fz ) - Rottenwarnsignale ( Ro ) - Nebensignale ( Ne ) - Signale für Bahnübergänge ( Bü ) Nachfolgend werden Haupt -, Vor - Kombinations- und Rottenwarnsignale erläutert.

17.1 Hauptsignale (Hp) Hauptsignale zeigen an, ob der anschließende Gleisabschnitt befahren werden darf. In Tabelle 17.1 sind die Bezeichnungen der Hauptsignale und ihre Bedeutung zusammengestellt. Die Signale sind entweder Formsignale und zeigen ein oder zwei Flügel als Tageszeichen und ebenso viele Lichter als Nachtzeichen, oder sie sind Lichtsignale mit ein oder zwei Lichtern als Tages- und Nachtzeichen (Bild 17.2). Hauptsignale werden als Einfahr-, Ausfahr-, Zwischen- Block- und Deckungssignale von Gefahrenstellen verwendet. Jedes Signal hat eine Bezeichnung: Einfahrsignale werden in Richtung der Kilometrierung der Strecke mit den Buchstaben A, B, C, D oder E, entgegen der Richtung der Kilometrierung mit den Buchstaben F, G, H, I, oder K bezeichnet. Ausfahrsignale werden in Richtung der Kilometrierung der Strecke mit dem Buchstaben N und der Gleisnummer ihres Standortes, entgegen der Kilometrierung mit dem Buchstaben P und der Gleisnummer ihres Standortes bezeichnet. Blocksignale werden mit römischen Ziffern versehen.

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17.1 Hauptsignale (Hp)

Tabelle 17.1 Bezeichnung und Bedeutung der Hauptsignale Signalbild

Formsignal

Lichtsignal

Hp 0

Der Signalflügel zeigt waagrecht nach rechts.

Ein rotes Licht.

Hp 1

Der obere Signalflügel zeigt nach rechts aufwärts.

Ein grünes Licht.

Hp 2

Zwei Signalflügel zeigen schräg nach rechts aufwärts.

Ein grünes und senkrecht darunter ein gelbes Licht.

Bedeutung Halt. Fahrzeuge müssen vor dem Signal anhalten. Fahrt. Fahrzeuge dürfen mit der im Fahrplan angegebenen Geschwindigkeit vorbeifahren. Langsamfahrt. Geschwindigkeitsbeschränkung auf 40 km/h im anschließenden Weichenbereich, sofern nicht eine abweichende Geschwindigkeit angegeben wird.

Bild 17.2 Hauptsignal (Hp 0), Formsignal Tag (links), Formsignal Nacht (mitte) der schwarze Punkt bedeutet ein rotes Licht, Lichtsignal (rechts) der schwarze Punkt bedeutet ein rotes Licht

216

17 Ausgewählte Signale

17.2 Vorsignale (Vr) Vorsignale zeigen an, welches Signalbild am zugehörigen Hauptsignal zu erwarten ist. In Tabelle 17.3 sind die Bezeichnungen der Vorsignale und ihre Bedeutung zusammengestellt. Vorsignale stehen im Bremswegabstand vor den zugehörigen Hauptsignalen. Der Abstand beträgt auf Nebenbahnen 700 oder 400 m, auf Hauptbahnen 1 000 m oder 700 m. Dies bedeutet, dass auf Hauptbahnen bei der hier beschriebenen Haupt-/Vorsignalisierung nur eine Höchstgeschwindigkeit von 160 km/h möglich ist. Bei höheren Geschwindigkeiten muss eine Linienzugbeeinflussug (LZB ) installiert sein, die eine "elektronische Sicht" über 5000 m ermöglicht. Wenn die Sicht auf das Hauptsignal nicht frei möglich ist, kann bei Lichtsignalen ein Vorsignalwiederholer vorgesehen werden. Ortsfeste Formvorsignale zeigen in der Regel eine um eine waagrechte Achse klappbare gelbe runde Scheibe mit schwarzem Ring und einem weißen Rand, unter der sich zur Ankündigung des Signals Hp 2 ein beweglicher gelber, schwarzumrandeter pfeilförmiger Flügel mit weißem Rand befinden kann. Lichtvorsignale zeigen zwei nach rechts steigende Lichter. Lichtvorsignale dürfen am selben Standort eines rückgelegenen Hauptsignals stehen. Vorsignale werden mit dem kleinen Buchstaben des zugehörigen Hauptsignals bezeichnet. Dieser Buchstabe kann auch in Verbindung mit einem klein geschriebenen „v“ stehen, z. B. p ist Vorsignal der Ausfahrsignale P, vIX ist Vorsignal des Blocksignals IX. Tabelle 17.3 Bezeichnung und Bedeutung der Vorsignale Signalbild Vr 0 Vr 1 Vr 2

Formsignal

Lichtsignal

Bedeutung

Die runde Scheibe steht senkrecht. Die runde Scheibe liegt waagrecht. Die runde Scheibe steht senkrecht, der Flügel zeigt schräg nach rechts.

Zwei gelbe Lichter nach rechts steigend. Zwei grüne Lichter nach rechts steigend.

Halt (Hp 0) erwarten. Fahrt (HP 1) erwarten.

Ein gelbes und nach rechts steigend ein grünes Licht.

Langsamfahrt (Hp 2) erwarten.

217

17.4 Kombinationssignale (Ks)

17.3 Planzeichen der Haupt- und Vorsignale Tabelle 17.4 Planzeichen der Haupt- und Vorsignale FormSignal signal

Lichtsignal

Vorsignal Vr 0 / Vr 1 / Vr 2

Hauptsignal Hp 0 / Hp 1

Hauptsignal Hp 0/ Hp 1/ Hp 2

Hauptsignal Hp 0 / Hp 2

17.4 Kombinationssignale (Ks) Kombinationssignale sind Lichtsignale, welche die Fahrtaufträge mit einem einzigen Signallicht anzeigen. Die Signale können die Funktion eines Hauptsignals, eines Vorsignals oder eines Haupt- und Vorsignals haben. Es gibt nur zwei Ks-Signalbilder (Tabelle 17.5): grünes Licht = Ks 1 = „Fahrt“ und gelbes Licht = Ks 2 = „Halt erwarten“. Rotes Licht bedeutet „Halt“ = Hp 0. Ein blinkendes Ks 1 bedeutet „Fahrt“ und macht auf das Einhalten einer veränderten zulässigen Geschwindigkeit aufmerksam. Diese wird mit dem Signalbild Zs3v (Geschwindigkeitsvoranzeiger: eine gelbleuchtende Kennziffer zeigt an, dass der 10fache Wert als Fahrgeschwindigkkeit am folgenden KS-Signal zu erwarten ist) angezeigt. Bei den Kombinationssignalen sind bei Signalisierung der gleichen Bedeutung- weniger Lichtpunkte erforderlich, als beim Haupt-/Vorsignalsystem.

218

17 Ausgewählte Signale

Tabelle 17.5 Bezeichnung und Bedeutung der Kombinationssignale Signalbild Ks 1

Ks 2

Lichtsignal

Bedeutung Fahrt mit der im Fahrplan zugelassenen GeEin grünes Licht. schwindigkeit. Ein grünes Blinklicht. Fahrt mit der im Fahrplan zugelassenen Geschwindigkeit. Aber ein Geschwindigkeitsvoranzeiger (Zs3v) = gelbleuchtende Kennziffer zeigt an, dass der 10fache Ziffernwert in km/h ab dem nächsten Signal der als Fahrgeschwindigkeit zugelassen ist. Dieses Signal hat somit zugleich eine Vorsignalfunktion (vgl. Vr 2). Das Signal erlaubt die Vorbeifahrt und künEin gelbes Licht. digt Halt an (vgl. Vr 0).

17.5 Rottenwarnsignale (Ro) Rottenwarnsignale geben den im Gleis oder in dessen Gefahrenbereich beschäftigten Personen Hinweise über die Annäherung von Fahrzeugen. Baustellen im Gleisbereich werden in der Regel "unter Betrieb" abgewickelt, das bedeutet, dass der Bahnbetrieb wegen der Baumaßnahme in der Regel nicht unterbrochen wird, wohl aber der Baubetrieb bei Fahrzeugbewegungen. In vielen Fällen kann der Betrieb bei zweigleisigen Strecken auf ein Gleis verlagert werden. Dann wird das Baugleis gesperrt. Auch in diesem Fall müssen Personen im Bereich der Baustelle vor Fahrzeugen im Betriebsgleis gewarnt werden. In Tabelle 17.6 sind die Bezeichnungen der Rottenwarnsignale und ihre Bedeutung dargestellt. Tabelle 17.6 Bezeichnung und Bedeutung der Rottenwarnsignale Signalbezeichnung

Bedeutung

Ro 1 (Bild 17.7)

Vorsicht! Im Nachbargleis nähern sich Fahrzeuge.

Ro 2 (Bild 17.8)

Arbeitsgleis räumen

Ro 3 (Bild 17.9)

Arbeitsgleis schnellstens räumen

Die Signale werden mit in der Regel mit pressluftbetriebenen Mehrklanghörnern gegeben. Dies führt bei Nachtbaustellen zu erheblichen Beeinträchtigungen in bebauten Gebieten. Hier können optische Warneinrichtungen eingesetzt werden.

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17.6 Zugsicherung

Mischklang aus zwei verschieden hohen Tönen

Zwei lange Töne nacheinander in verschiedener Tonlage

Bild 17.7 Signal Ro 1

Bild 17.8 Signal Ro 2

Mindestens fünf mal je zwei kurze Töne nacheinander in verschiedener Tonlage Bild 17.9 Signal Ro 3

17.6 Zugsicherung Die konventionelle Signalisierung mit einem Haupt- Vorsignal – System (HV) erlaubt auf Hauptbahnen bei einem Vorsignalabstand von 1.000 m eine Höchstgeschwindigkeit von v = 160 km/h, weil der vorhandene Bremsweg zwischen Vorund Hauptsignal für höhere Geschwindigkeiten ist nicht mehr ausreicht. Auf den Schnellfahrstrecken Köln – Rhein/Main (Frankfurt/Main) und Nürnberg – Ingolstadt verkehren Züge der Generation ICE 3 mit einer Streckengeschwindigkeit v d 300 km/h; der notwendige Weg für eine Betriebsbremsung bei 300 km/h beträgt hier 7.500 m. Es ist leicht einsichtig, dass für Geschwindigkeiten v > 160 km/h eine HV-Signalisierung weder sinnvoll noch ausreichend ist. Wenn zwischen dem Ausfahrsignal des Bahnhofs A und dem Einfahrsignal des Bahnhofs B keine weiteren Hauptsignale angeordnet sind, kann diese Strecke stets nur von einem Zug befahren werden. Im Bf. A kann der nächste Zug dem vorausfahrenden erst folgen, wenn dieser die Strecke A-B geräumt hat und das Einfahrsignal des Bf. B „Halt“ zeigt. Wenn die Strecke A-B lang ist, ist die Leistungsfähigkeit der Strecke sehr gering, da die sich folgenden Züge einen entsprechend großen Abstand haben. Die Leistungsfähigkeit kann gesteigert werden, wenn zwischen A und B Hauptsignale als Blocksignal angeordnet werden und so mehrere Züge gleichzeitig auf dieser Strecke verkehren können, die Blocksignale aber ein „Auffahren“ der Züge verhindern. Ein Zug kann erst in einen durch zwei aufeinanderfolgende Blocksignale begrenzten Blockabschnitt einfahren, wenn der vorausfahrende Zug diesen geräumt hat und das für ihn rückliegende Blocksignal „Halt“ zeigt. Die Zugsicherung erfolgt beim Haupt-/Vorsignalsystem durch Punktförmige Zugbeeinflussung (PZB). Dieses System wurde früher als Induktive Zugsicherung = In-

220

17 Ausgewählte Signale

dusi bezeichnet. Am Vorsignal ist ein 1000 Hz Magnetkreis, etwa 250 m vor dem Hauptsignal ein 500 Hz Magnetkreis und am Hauptsignal ein solcher mit 2000 Hz angebracht. Wenn der Triebfahrzeugführer an einem Vr0 zeigenden Vorsignal vorbeifährt, muss er eine Wachsamkeitstaste bedienen, um dem System zu zeigen, dass er das Signal registriert hat. 250 Meter vor einem Hp0 zeigenden Hauptsignal muss bei einer angehängten Geschwindigkeitsprüfung eine Grenz-Geschwindigkeit unterschritten sein und das Hp= Signal darf nicht überfahren werden. Bei Zuwiderhandlungen wird der Zug zwangsgebremst. Auf Strecken mit einer zulässigen Geschwindigkeit 160 v 200 wird in Deutschland derzeit das System „Linienzugbeeinflussung“ (LZB) genutzt (Kap. 17.6.1). Ein Sicherungssystem, das bevorzugt für den Hochgeschwindigkeitsbereich und später europaweit flächendeckend bei den Bahnen zum Einsatz kommen soll ist bereits entwickelt (ETCS = European Train Control System) und auf den Strecken Wien – Budapest, Madrid – Barcelona, HSL Zuid (Niederlande), Mattstetten – Rothrist (Schweiz), Rom – Neapel und auf 110 km der 160 km langen Betuweroute, die den Hafen Rotterdam mit der Industrieregion in Nordrhein-Westfahlen verbindet, realisiert. (Kap. 17.6.2).

17.6.1 Linienzugbeeinflussung Fahrzeuge können elektronisch, also mittels Rechner, geführt werden, wenn die Streckendaten und der aktuelle Streckenzustand sowie die Zugdaten bekannt sind. Linienzugbeeinflussung (LZB) ist ein technisches System, mit dem die Zugfahrten durch lückenlose Überwachung der Geschwindigkeit gesichert und mit Hilfe einer Anzeige im Führerraum des Triebfahrzeugs geführt werden. Bei Schnellfahrten auf LZB - Strecken hat die Führerraumanzeige Vorrang vor den Signalen am Fahrweg und dem Fahrplan. Das System besteht aus ortsfesten Komponenten und aus Einrichtungen, die im Fahrzeug installiert sind. Kernstück des Systems sind Streckenzentralen mit Rechnerausstattung, die mit den Stellwerken und der Betriebssteuerzentrale verbunden sind. Der Datentausch mit den Fahrzeugen erfolgt induktiv über Linienleiterschleifen. Diese sind Teil der Streckenausrüstung und ortsfest als Kupferkabel im Gleis verlegt. In den Fahrzeugen sind ebenfalls Rechner installiert, die im Zusammenspiel mit der jeweiligen Streckenzentrale die Führungsgrößen Sollgeschwindigkeit, aktuelle Zielentfernung (dies kann ein Halt in einem Bahnhof, eine Langsamfahrstelle bei einer Baustelle oder ein Betriebshindernis sein) und Zielgeschwindigkeit auf ei-

17.6 Zugsicherung

221

nem modularen Führertisch - Anzeigegerät ausgeben. Nach diesen Vorgaben führt der Triebfahrzeugführer oder eine automatische Fahr- und Bremssteuerung (AFB) den Zug. Bei vorhandener AFB ist eine "vollautomatische" Betriebsführung möglich. Mit LZB sind alle Strecken des Schienennetzes der DB AG ausgerüstet, die mit einer Geschwindigkeit von v > 160 km/h befahren werden können. Die Ausbaustrecken – sie können mit v d 200 km/h befahren werden – sind mit einem HV-System und mit LZB ausgerüstet.

17.6.2 Europäisches Zug-Kontroll-System (ETCS) In Europa bestehen derzeit dreiundzwanzig miteinander nicht kompatible Zugsicherungs- bzw. Zugsteuerungssysteme, sodass die Triebfahrzeuge, die auf mehreren Netzen verkehren, mit den jeweils erforderlichen Ausrüstungen bestückt sein müssen. Dies erhöht die Kosten und kann die Zuverlässigkeit des Verkehrs beeinflussen. Um für Europa eine Lösung zu finden, haben die europäischen Eisenbahninfrastruktur- und Eisenbahnbetriebsgesellschaften gemeinsam ein „European Train Control System“ (ETCS) entwickelt. Damit soll im Rahmen der Interoperabilität der Netze grenzüberschreitend ein einheitliches System für die Zugsicherung -primär für den Hochgeschwindigkeitsbereich- geschaffen werden. Das System besteht aus ortsfesten Einrichtungen entlang der Strecke und aus Elementen in den Triebfahrzeugen. Die Ortung der Fahrzeuge erfolgt mit Hilfe ortsfester Einrichtungen („EuroBalisen“). Ein Zentralrechner, der mit den Soll-Daten der fahrplanmäßigen Zugbewegungen bestückt ist, erfasst alle Informationen des IstSzenarios in seinem Bereich und steuert die Signale bzw. in einer höheren Entwicklungsstufe die Fahrzeuge entsprechend einer optimierten Soll – Ist Situation. Es wurden drei Entwicklungsstufen (Levels) definiert: Level 1: Ein ortsfestes Signalsystem mit fester Blockteilung bleibt erhalten. Das ETCS-System überlagert dieses ortsfeste System vorrangig. Wenn keine ECTSRechner zentral vorhanden sind, müssen die Daten auf die Triebfahrzeuge übertragen und dort verarbeitet werden. Level 2: ETCS kann in diesem Level die bisher notwendigen Signale an der Strecke ersetzen. Die bisherigen Blockabschnitte bleiben aber erhalten, wie auch die ortsfesten Einrichtungen zur Prüfung der Gleisbelegung. Die Kommunikation zwischen den Fahrzeugen und Steuerzentren erfolgt mittels digitalem Zugfunk. Der Steuerrechner gibt den Abstand zwischen den sich folgenden Zügen vor.

222

17 Ausgewählte Signale

Level 3: Es gibt keine festen Blockabschnitte. Diese werden in Abhängigkeit der Geschwindigkeit der aufeinanderfolgenden Fahrzeuge vom Rechner im jeweiligen Einzelfall fiktiv definiert, sie wandern entsprechend der jeweils aktuellen Bedürfnisse. Es kann eine ideale Zugfolge berechnet und im Eisenbahnbetrieb umgesetzt werden. Somit kann die Kapazität einer Strecke durch dieses System optimal ausgenutzt werden. Der ETCS - Probebetrieb begann in Deutschland im Herbst 2003 auf der Strecke Berlin-Halle/Leipzig zwischen Ludwigsfelde und Halle/Leipzig. Diese Strecke ist mit ETCS Level 2 ausgerüstet. Inzwischen wird die Strecke im Regelbetrieb mit v d 200 km/h befahren. Die Neubaustrecke Köln – Rhein/Main war bereits im Bau, als ETCS entwickelt wurde. Deshalb ist hier das System „Computer Integration Railroading – Erhöhung der Leistungsfähigkeit im Kernnetz der Eisenbahn“, abgekürzt CIR-ELKE II, installiert worden. Dies ist eine Weiterentwicklung der LZB. Mit CIR-ELKE soll die Leistungsfähigkeit dicht befahrener Hauptabfuhrstrecken um bis zu 40% gesteigert werden. Dichtere Zugfolgen, die unabhängig von festen Signalen von einem Rechnersystem organisiert werden, eine Optimierung der Verkehre durch Harmonisierung der Geschwindigkeiten und die Koordinierung von Brems- und Überholvorgängen sind Kernpunkte des Systems. Seit 2001 ist die Strecke Offenburg – Basel als Pilotstrecke mit CIR-ELKE in Betrieb. CIR-ELKE II ist eine Fortentwicklung die auf eine Geschwindigkeit von 300 km/h ausgelegt ist. Dies hat u.a. zur folge, dass die Zielentfernung (elektronische Sicht) wegen des langen Bremsweges mindestens 9.900 Meter, im Regelbetrieb 13.000 Meter beträgt. Die Sicherungs- und Betriebsleitsysteme erfordern ein leistungsfähiges Kommunikationssystem. Europaweit sind 14 Kommunikationssysteme implantiert, die nicht kompatibel sind. 32 UIC – Mitglieder haben ein Memorandum of Understanding unterzeichnet in dem sie sich verpflichten, ein kompatibles System einzuführen. Der analoge Zugbahnfunk wurde/wird bei der DB AG vom digitalen Global System for Mobile Communications – Railway (GSM – R oder GSM – Rail) abgelöst. GSM ist ein weltweit dominierender Funkstandart. Dieses Mobilfunksystem wurde für die Verwendung bei den Eisenbahnen angepasst. Bei der DB AG sind 2007 etwa 25.000 Netzkilometer mit GSM –R ausgestattet. Mit dieser Streckenausstattung und einer entsprechenden Ausstattung der Triebfahrzeuge werden Voraussetzungen für die Interoperabilität im Schienenverkehr, also der Möglichkeit, dass Schienenfahrzeuge durchgängig zwischen verschiedenen europäischen Eisenbahnnetzen verkehren können, geschaffen.

18 Schienenverkehrslärm Der Beurteilung des Verkehrslärms für Bahnen liegen für Schienenbahnen die 16. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes in Verbindung mit der Schall 03 der DB AG und für Magnetschwebebahnen die Magnetschwebebahn-Lärmverordnung als Artikel 2 der Magnetschwebebahnverordnung zugrunde. Nachfolgend wird der Verkehrslärm der Schienenbahnen behandelt.

18.1 Grundlagen Schallwellen werden durch Erschütterung der Luft hervorgerufen. Sie äußern sich durch Verdichtungen und Verdünnungen der Luft und können physikalisch als elastische Wellen in deformierbaren Medien bezeichnet werden. Diese Wellen haben Energie. Das Verhältnis der auf eine Fläche einfallenden Schallenergie zur Größe der Fläche und der Beschallungszeit nennt man Schallintensität I. Diese Größe kann gemessen oder berechnet werden. Die Schallintensität der Hörschwelle des Menschen wird mit I0 bezeichnet. Die subjektive Empfindung im Gehör entspricht dem Logarithmus der objektiven Schallintensität (Weber-Fechnersches Gesetz) und wird als Schallpegel bezeichnet: Lx

10 lgI x / I 0 [dB]

(Gl.18.1)

[dB] = Dezibel. Es gibt verschiedene Schallpegel. Der A-Schallpegel, seine Bezeichnung lautet [dB(A)], ist frequenzbewertet. Dabei wird berücksichtigt, dass niedere Frequenzen bei gleicher Intensität subjektiv als weniger störend empfunden werden. Beim Betrieb von Verkehrssystemen wird Schall emittiert. Dieser wird am Immissionsort als Verkehrslärm empfunden. Um die von der Verkehrswegeplanung betroffene Nachbarschaft vor schädlichen Umwelteinflüssen durch Verkehrsgeräusche zu schützen, sind beim Bau oder bei wesentlichen Änderungen von Eisenbahnen und Straßenbahnen Grenzwerte der Schallimmission einzuhalten. So schreibt es das Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) von 1990 vor.

V. Matthews, Bahnbau, DOI 10.1007/978-3-8348-9867-8_18, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

224

18 Schienenverkehrslärm

Eine wesentliche Änderung liegt vor, wenn ein Schienenweg um ein oder mehrere durchgehende Gleise baulich erweitert wird, oder durch einen erheblichen baulichen Eingriff der Beurteilungspegel des von dem zu ändernden Verkehrsweg ausgehenden Verkehrslärms um mindestens 3 dB(A) oder auf mindestens 70 dB(A) am Tage oder mindestens 60 dB(A) in der Nacht erhöht wird. Anhand von Berechnungsmodellen können Schallpegel ermittelt werden. Dabei sind Beurteilungspegel und Emissionspegel von wesentlicher Bedeutung. Der Beurteilungspegel ist eine rechnerische Größe, welche die Immissionen kennzeichnet. Der Berechnung liegen relevante Emissionspegel, Pegeldifferenzen auf den jeweiligen Ausbreitungswegen und ein Korrekturwert für die geringere Störwirkung des Schienenverkehrslärms im Vergleich zum Straßenverkehrslärm in Höhe von 5 Dezibel (A) zugrunde. Als Emissionspegel wird der Mittelungspegel in 25 m Abstand von der Achse des betrachteten Gleises in Höhe von 3,50 m über Schienenoberkante bei freier Schallausbreitung bezeichnet. Die Berechnung des Beurteilungspegels erfolgt nach §3 der 16. Verordnung zur Durchführung des BImSchG (Verkehrslärmschutzverordnung - 16. BImSchV). Die dort beschriebene Berechnung unterstellt lange, gerade Gleise, die auf ihrer gesamten Länge konstante Emissionen und unveränderte Ausbreitungsbedingungen aufweisen. Falls eine dieser Voraussetzungen nicht zutrifft, ist die Berechnung nach der ‘’Richtlinie zur Berechnung der Schallimmissionen von Schienenwegen - Ausgabe 1990 - Schall 03’’ der DD AG zu berechnen. Die Berechnung des Beurteilungspegels für Rangieranlagen erfolgt nach der ‘’Richtlinie für schalltechnische Untersuchungen bei der Planung von Rangier- und Umschlagbahnhöfen - Ausgabe 1990Akustik 04’’ der DB AG. Bei Rangier- und Umschlagbahnhöfen entfällt der Korrekturwert von 5 Dezibel (A). Bei schalltechnischen Untersuchungen wird der Beurteilungspegel zuerst für den Fall der freien Schallausbreitung, also ohne Abschirmung, berechnet. Der Pegel muss unterhalb der in der Verkehrslärmschutzverordnung festgelegten Immissionsgrenzwerte liegen (Tabelle 18.1). Werden diese Werte überschritten, sind aktive oder passive Lärmschutzmaßnahmen vorzusehen. Unter Berücksichtigung dieser Bedingungen wird der Beurteilungspegel dann erneut berechnet.

225

18.2 Berechnungsverfahren

Tabelle 18.1 Immissionsgrenzwerte nach 16. BImSchV. Anlagen und Gebiete (gemäß Bebauungsplan) 1 Krankenhäuser, Schulen Kur-, Altenheime Reine u. allg. Wohngeb., Kleinsiedlungsgebiete Kerngebiete, Dorfgebiete, Mischgebiete Gewerbegebiete

Immissionsgrenzwert Dezibel (A) Tag Nacht 6-22 Uhr 22-6 Uhr 2 3 57

47

59

49

64

54

69

59

Neben Beurteilungs- und Emissionspegel ist der Mittelungspegel von Bedeutung. Er dient der Kennzeichnung der Stärke von Geräuschen mit zeitlichen Schwankungen, z. B. der Vorbeifahrt eines Zuges. In den Wert des Mittelungspegels gehen Stärke und Dauer eines jeden Schallereignisses während des Mittelungszeitraumes ein. Er entspricht dem A - Schallpegel eines Ersatzdauergeräusches mit vergleichbarer Störwirkung. Es gibt viele Parameter, die Einfluss auf die Schallpegel haben. Soweit möglich werden sie durch Korrekturwerte (dB(A)) erfasst. Es sind dies: - Fahrzeugarten - Bremsbauarten - Zuglängen und Zugzahlen - Zuggeschwindigkeiten - Oberbauart und Zustand - Brücken - Bahnübergänge - Linienführung

18.2 Berechnungsverfahren Ziel der schalltechnischen Untersuchung ist es, den auf einen Immissionsort einwirkenden Schall zu bestimmen. Bei unbebautem Gelände ist der Immissionsort in 3,50 m über Gelände, bei Gebäuden 0,2 m über den Oberkanten der Fenster anzu-

226

18 Schienenverkehrslärm

nehmen. Wenn die Geschosshöhe der betrachteten Häuser nicht bekannt ist, wird sie mit 3,5 m über Gelände für das Erdgeschoss und mit 2,8 m für jedes folgende Geschoss angenommen. Der Abstand zwischen Immissionsort und dem nächsten Punkt des Gleises wird im Grundriss mit sA bezeichnet. Diese Strecke ist im Raum schräg (Bild 18.2). Beginnen und enden Strecken in den doppelt schraffierten Bereichen und verlaufen sie innerhalb der schraffiertren Bereiche, dann sind sie lang und gerade.

Bild 18.2 Definition der langen, geraden Bahnanlage

Eine Schienenstrecke wird als „lange, gerade Strecke“ im Sinne der 16. BImSchV bezeichnet, wenn sie über beide Seiten vom Immissionsort aus über eine Länge von 3 sA einen Bogenradius von mindestens 5 sA aufweist (Bild 18.2). In diesem Bereich müssen Schallemission und Oberbaubeschaffenheit konstant sein, es dürfen keine Brücken und keine Bahnübergänge vorhanden sein und die Schallausbreitung darf nicht durch Gebäude, Gehölz oder Reflexionen beeinflusst werden. Ist eine dieser Bedingungen nicht erfüllt, wird die Schall 03 angewandt.

18.2.1 Berechnung der Beurteilungspegel Der Beurteilungspegel Lr wird für den Tag (Lr T ) für die Zeit von 6.00 bis 22.00 Uhr und für die Nacht (Lr N ) für die Zeit von 22.00 bis 6.00 Uhr berechnet. In der 16. BImSchV werden für die Berechnung des Beurteilungspegels für „lange, gerade“ Gleise folgende Formeln angegeben: Lr ,T

L

Lr , N

L

m,T ( 25) m , N ( 25)

DF z Dl ,v DFb DsA DMB DB S

(Gl. 18.2)

DFz Dl ,v DFb DsA DMB DB S

(Gl. 18.3)

Darin bedeuten: = Beurteilungspegel für den Tag Lr T = Beurteilungspegel für die Nacht Lr N Lm T (25) = Mittelungspegel der Emission für den Tag

18.2 Berechnungsverfahren

227

Lm N (25) = Mittelungspegel der Emission für die Nacht D FZ = Korrekturwert aus Einfluss der Fahrzeugarten = Korrekturwert aus Einfluss der Zuglänge und Geschwindigkeit D lv D Fb = Korrekturwert aus Einfluss der Fahrbahn = Pegeländerung durch unterschiedliche Abstände D sA zwischen Emissionsort und Immissionsort = Pegeländerung durch Meteorologie- und BodenD MB dämpfung = Pegeländerung durch örtliche topographische Verhältnisse DB und bauliche Veränderungen (In Schall 03 als D K o r r bezeichnet) S = Korrektur um minus 5 dB(A) zur Berücksichtigung der geringeren Störwirkung des Schienenverkehrslärms Die meisten dieser Werte können Diagrammen und Tabellen der Verordnung entnommen werden. Wie zuvor beschrieben, ist die Berechnungsweise der 16. BImSchV nur beschränkt anwendbar. Für die Berechnung nach der Schall 03 wird der Fahrweg in Teilstücke k zerlegt. Innerhalb dieser Teilstücke herrschen homogene Verhältnisse hinsichtlich des Lärmverhaltens. So können z. B. Bahnübergänge, Brücken oder Abschnitte mit unterschiedlichem Oberbau als Teilstück definiert werden. Auf diese Weise können viele Teilstrecken mit unterschiedlichem Lärmverhalten in die Berechnung der Mittelungspegel einfließen.

Bild 18.3 Definition der Teilstücklänge lk (Quelle: Schall 03, DB AG)

228

18 Schienenverkehrslärm

Die Teilstücklänge (Bild 18.3) wird als lk bezeichnet. Sie muss die Bedingung 0,01 sk d lk d 0,5 sk

(Gl. 18.4)

erfüllen. Dabei ist sk der Abstand des Immissionsortes vom Mittelpunkt der Teilstrecke k (Bild 18.3). Für jede Teilstrecke k werden die Beurteilungspegel für den Tag und die Nacht berechnet. Lr , k

Lm, E , k 19,2 10 lg lk DI , k Ds , k DL, k DBM , k DKorr , k S

(Gl. 18.5)

Darin sind: Lm , E , k = Emissionsspegel = Teilstücklänge lk = Pegeländerung durch Richtwirkung DI , k DI , k

Ds , k

(Gl. 18.6)

10 lg

1 2Ssk 2

(Gl. 18.7)

= Pegeländerung durch Luftabsorption DL, k

DB M , k

darin ist G k der Winkel am Emissionsort zwischen der Strecke sk und der Gleisachse (Def. sk s.o.) = Pegeländerung durch Abstand Ds, k

DL , k

10 lg 0,22 1,27 sin 2 G k

sk 200

(Gl. 18.8)

= Pegeländerung d. Boden- und Meteorologiedämpfung DBM ,k

600 · hm §

¨ 34 ¸ 4,8 d 0 sk © sk ¹

(Gl. 18.9)

darin hm die mittlere Höhe der Linie sk über Gelände DK o r r , k = Korrektur durch örtliche topographische Verhältnisse und bauliche Veränderungen S = Korrektur um minus 5 dB(A) zur Berücksichtigung der gerigeren Störwirkung des Schienenverkehrslärms Aus Beurteilungspegeln der einzelnen Teilstrecken wird für jeden Immissionsort der Gesamtbeurteilungspegel für den Tag und für die Nacht durch energetische Addition über alle Teilbereiche k gebildet. Lr , ges

10 lg ¦10 k

0,1 Lr , k

(Gl. 18.10)

229

18.2 Berechnungsverfahren

18.2.2 Berechnung des Emissionspegels Der Emissionspegel Lm wird für den Tag (6.00 - 22.00 Uhr) und für die Nacht (22.00 - 06.00 Uhr) getrennt für jedes zu betrachtende Gleis bestimmt. Er wird als Mittelungspegel in 25 m Abstand von der Achse des zu betrachtenden Gleises in 3,5 m Höhe über Schienenoberkante bei freier Schallausbreitung ermittelt. Der Emissionspegel wird rechnerisch bestimmt. Es erfolgen keine Schallmessungen. Das Betriebsprogramm der zu untersuchenden Strecke muss bekannt sein; i. a. wird es von den Eisenbahnverkehrsunternehmen vorgegeben. Die einzelnen Züge werden zu Zugklassen i mit gleicher Fahrzeugart, mit gleichen mittleren Zuglängen und Geschwindigkeiten und mit gleichem Anteil scheibengebremster Fahrzeuge zusammengefaßt. Nach Schall 03 berechnet man den Emissionspegel nach: Lm, E

ª 0,1 (51 DF z DD Dl DV D Ae ) º 10 lg «¦10 » DFb DBr DBü DRa »¼ «¬ i

(Gl. 18.11)

Darin bedeuten: = Mittelungspegel der Emission Lm , E = Korrekturwert aus Einfluss der Fahrzeugarten DFz Die Korrekturwerte können Tabelle 18.4 entnommen werden. Tabelle 18.4 Korrekturwert D Fz zur Berücksichtigung der Fahrzeugart. Fahrzeugart D Fz in dB(A) 1 2 1 Fahrzeuge mit Radscheibenbremsen -2 2 -4 Fahrzeuge mit zul v ! 100 km/h u. Radabsorbern 3 Fahrzeuge von Straßenbahn-/Stadtbahnen 3 4 U-Bahn Fahrzeuge 2 5 alle anderen Fahrzeuge 0

DD = Korrekturwert aus Einfluss der Bremsbauart

Dl

DD 10 lg5 0,04 p (Gl. 18.12) Der prozentuale Anteil der scheibengebremsten Fahrzeuge -dazu gehört auch die Lok- wird mit p angegeben. Der Anteil bezieht sich auf die Gesamtlänge des Zuges einschließlich der Lok. Die Länge eines Reisezugwagens wird mit 26,4 m, die Loklänge mit 20 m angesetzt. Güterzüge bestehen i. a. nur aus klotzgebremsten Waggons. = Korrekturwert aus Einfluss der Zuglängen

230

18 Schienenverkehrslärm

Dl 10 lg0,01 l ) (Gl. 18.13) Darin ist l die Länge aller Züge der jeweils gleichen Zugklasse i pro Stunde. Wird die Zahl der Züge für den Tag (06.00 - 22.00 = 16 Std.) oder für die Nacht (22.00 - 06.00 = 8 Std.) als Summe angegeben, ist der Stundenwert durch entsprechende Division zu errechnen. Dv = Korrekturwert aus Einfluss der Geschwindigkeit Dv 20 lg0,01 v (Gl. 18.14) Darin ist v die jeweilige Geschwindigkeit einer Zugklasse, höchstens die zulässige Streckengeschwindigkeit. Die zur Berechnung der Korrekturwerte DD , Dl und Dv erforderlichen Ausgangsgrößen sind in Tabelle 18.5 zusammengestellt.

DAe = Korrekturwert aus aerodynamischen Einflüssen Für v d 250 km/ gilt: DAe = 0, für 250 km/h v d 300 km/h gilt: DAe = 1. Tabelle 18.5 Geschwindigkeiten, Längen und Anteile der Wagen mit Scheibenbremsen bei verschiedenen Zugarten nach 16. BImschV (Auswahl) Zugart 1 1

ICE

max. v >km/h@

mittlere Zuglänge > m@

2 250

3 420

1)

Anteil >%@ der Wagen mit Scheibenbremsen im Jahr 1988 2000 4 5 100 100

2

EC/IC

200

340

100

100

3

IR

200

205

100

100

4

D/FD-Zug

160

340

30

100

5

Eilzug

140

205

20

30

6

Nahverkehrszug

120

150

20

30

7

S-Bahn (Triebzug)

120

130

100

100

8

Güterzug (Fernverkehr)

100

500

0

0

9

Güterzug (Nahverkehr)

90

200

0

0

80

80

100

100

11 Straßenbahn/Stadtbahn 60 25 100 1) seit 1992 max. v = 280 km/h - In Spalte 2 ist die Loklänge bei lokbespannten Zügen enthalten - Man beachte das umfangreiche Fußnotenwerk der 16.BImschV.

100

10 U-Bahn

231

18.2 Berechnungsverfahren

DFb = Korrekturwert aus Einfluss der Fahrbahnarten. Neben der Fahrbahnart ist der Zustand der Schienenoberflächen maßgebend für die Größe des Korrekturwertes. Veränderungen der Schienenkopfabmessungen infolge Abnutzung der Schiene und z. B. Rillen in der Schienenoberfläche erhöhen die Emissionen. Werden Fahrbahnen in regelmäßigen Abständen auf eine eventuelle Schallpegelzunahme überprüft und, wenn nötig, geschliffen, dürfen entsprechende Korrekturwerte wegen Lärmminderung angesetzt werden (Tabelle 18.6). Tabelle 18.6: Korrekturwerte aus Einfluss der Fahrbahnarten nach 16.BImschV DFb Fahrbahnart >db(A)@ 1 Gleiskörper mit Raseneindeckung -2 2

Schotterbett, Holzschwelle

0

3

Schotterbett, Betonschwelle Nicht absorbierende Feste Fahrbahn Straßenbahn im Straßenraum

2

4

5

DB = Korrekturwert aus Einfluss von Brücken Der Korrekturwert beträgt 3 dB(A). DBü = Korrekturwert aus Einfluss von Bahnübergängen.Die Teilstücklänge eines Bahnübergangs ist gleich der doppelten Straßenbreite. Für Immissionsorte, deren maßgeblicher Abstand größer als das Zehnfache der Straßenbreite beträgt, wird die zusätzliche Emission von Bahnübergängen nicht mehr nachgewiesen. Der Korrekturwert DBü beträgt 5 dB(A). DRa = Korrekturwert aus Einfluss von Kurven Beim Durchfahren enger Bögen können Quietschgeräusche entstehen. Die Korrekturwerte sind vom Radius abhängig und in Tabelle 18.7 angegeben. Ob ein Quietschen auftritt, kann erst nach Inbetriebnahme einer Anlage beurteilt werden. Erst wenn mit technischen Hilfsmitteln, wie z. B. Schmieranlagen, keine Abhilfe geschaffen werden kann, wird ein Korrekturwert in die Rechnung eingeführt. Tabelle 18.7 Korrekturwert aus Einfluss von Kurven nach Schall 03 Bogenradius r >m@ r 300 300 d r 500 r t 500

DRa >dB(A)@ 8 3 0

232

18 Schienenverkehrslärm

18.2.3 Behinderungen der Schallausbreitung Ist eine Schallausbreitung wegen der topographischen Verhältnisse oder wegen baulicher Anlagen nicht ungehindert möglich, ist der Beurteilungspegel nach der Schall 03 zu berechnen (Kap. 18.1.1). Korrekturen infolge Behinderungen der Schallausbreitung werden in (Gl. 18.5) als DK o r r , k bezeichnet. Dabei ist:. DKorr

De DB DG DR

(Gl. 18.15)

Der Korrekturwert wird, wie der Beurteilungspegel, nach dem Teilstückverfahren für lk berechnet. In (Gl. 18.15) bedeutet: De = Korrekturwert eines Schallschirms. Wird zwischen Emissions- und Immissionsort ein Hindernis z. B. eine Schallschutzwand errichtet, ändert sich der Ausbreitungsweg des Schalls. Er gelangt über einen ‘Umweg’ zum Immissionsort. Dieser Weg besteht aus der Entfernung zwischen Emissionsort und Hindernisoberkante plus der Entfernung zwischen Hindernisoberkante und Immissionsort. Die Differenz zwischen ‘Umweg’ und direktem Weg sk wird als Schirmwert bezeichnet. Je größer der Schirmwert, um so besser der Schallschutz. Der Schirmwert ist von der jeweiligen Konstruktion des Hindernisses abhängig und in jedem Einzelfall zu berechnen. DB

= Korrektur durch die Abschirmwirkung einer Bebauung mit Lücken. Entsprechend der Anordnung der Baukörper zwischen Emissionsort und Immissionsort wird die Schallausbreitung unterschiedlich beeinträchtigt.

DG = Korrekturwert bei Behinderung der Schallausbreitung durch dichten Wald mit bleibender Unterholzausbildung. DR = Korrekturwert aus Schallreflexionen. Diese können von nicht schallabsorbierenden Stützmauern erfolgen, die parallel zur Gleisachse verlaufen. Der Immissionsort wird neben den direkten Schallwellen durch die reflektierten Schallwellen erreicht. Bei schalltechnischen Untersuchungen sind in der Regel viele Immissionspunkte zu bewerten. Deshalb ist der Einsatz der EDV für derartige Untersuchungen zu empfehlen.

Abkürzungsverzeichnis Erläuterung weiterer Abkürzungen in Kap. 8.1 ABS.............. Ausbaustrecke AEG ............. Allgemeines Eisenbahngesetz AFB.............. Automatische Fahr- und Bremssteuerung AMbG .......... Allgemeines Magnetschwebebahngesetz ATS .............. Asphalttragschicht BlmSchV ...... Bundesimmissionsschutzverordnung BOA ............. Betriebsordnung für Anschlussbahnen BOStrab ....... Verordnung über den Bau und Betrieb von Straßenbahnen DB AG ......... Deutsche Bahn Aktiengesellschaft DBGrG ......... Deutsche Bahn Gründungsgesetz BTS .............. Betontragschicht EBA ............. Eisenbahn-Bundesamt EBO ............. Eisenbahn- Bau- und Betriebsordnung EBOA .......... Eisenbahn- Bau- und Betriebsordnung für Anschlussbahnen EDS .............. Elektrodynamisches Schweben, abstoßende Wirkung der Magnetfelder EKrG ............ Eisenbahnkreuzungsgesetz EMS ............. Elektrodynamisches Schweben, anziehende Wirkung der Magnetfelder ENeuOG Eisenbahnneuordnungsgesetz ESO .............. Eisenbahn-Signalordnung ETCS............ European Train Control System FF ................. Feste Fahrbahn GG................ Grundgesetz GMS-R ......... Global System for Mobile Communications – Rail(way) GVFG .......... Gemeindeverkehrsfinanzierungsgesetz LEG.............. Landeseisenbahngesetz LZB .............. Linienzugbeeinflussung MbBO .......... Magnetschwebebahn-Bau- und Betriebsverordnung MBPlG ......... Magnetschwebebahnplanungsgesetz

V. Matthews, Bahnbau, DOI 10.1007/978-3-8348-9867-8, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

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Abkürzungsverzeichnis

NBS.............. Neubaustrecke NE-Bahn ...... Nichtbundeseigene Eisenbahn ÖPNV .......... Öffentlicher Personennahverkehr PBefG .......... Personenbeförderungsgesetz RegG ............ Regionalisierungsgesetz SGV ............. Schienengüterverkehr SPFV ............ Schienenpersonenfernverkehr TSI ............... Technische Spezifikationen Interoperabilität UIC .............. Union internationale des chemins de fer Internationaler Eisenbahnverband VDV ............. Verband Deutscher Verkehrsunternehmen

Abkürzungen der Zuggattungen: Personenfernverkehr: EC ........ EuroCity, schnellfahrende Personenzüge im internationalen Verkehr. IC ......... InterCity, schnellfahrende Personenzüge. ICE ....... InterCity Express, schnellfahrende Personenzüge mit bes. Komfort. ICN ...... Intercity Neigezug THA ..... Thalys, schnellfahrende Personenzüge Paris-Brüssel -Köln-Amsterdam CNL ..... CityNightLine, Personenzüge des Nachtverkehrs UEx ...... UrlaubsExpress D .......... Schnellzug, (inter)nationaler Fernzug Regionalverkehr: RE ........ Regionalexpress, schneller Nahverkehrszug, mit wenigen Systemhalten RB ........ Regionalbahn, Nahverkehrszug S ........... S-Bahn im linienbezogenen Ballungsverkehr Güterverkehr: CS, CT . und weitere Kennbuchstaben, Complete train, Ganzzüge IK ......... Züge des InterKombi-Verkehrs IKE ....... InterKombiExpress, Direktzüge des InterKombi-Verkehrs IKL ....... InterKombi-Logistikzug FR ........ Freight train (Regio), regionale Züge des Einzelwagenverkehrs FS ......... Freight train (Sonderzug) FZ ......... Freight train, Zubringerfahrt im Nahbereich

Literaturverzeichnis Abkürzungen: Ril = VDV =

Konzernrichtlinie der DB AG Verband Deutscher Verkehrsunternehmen

Darr, E., Fiebig, W.: Feste Fahrbahn, 2006, Hamburg: Tetzlaff – Hestra Derlin, K. u.a.: Oberbauschweißen, 1980, Heidelberg: Eisenbahn - Fachverlag Eisenmann, J.; Leykauf, G.: Feste Fahrbahn für Schienenbahnen Beton Kalender 2000, Berlin: Ernst&Sohn Fiedler, J.: Grundlagen der Bahntechnik 5. Aufl., 2005, Düsseldorf: Werner Freystein H., Muncke M., Schollmeier, P.: Entwerfen von Bahnanlagen 2. Aufl., 2008, Hamburg: DVV Media Group/Eurailpress Fricke, Pierick: Verkehrssicherung, 1990, Stuttgart: Teubner Göbel, Lieberenz, Richter: Der Eisenbahnunterbau, 1996, Heidelberg: Eisenbahn - Fachverlag Hendrichs, W. und Voß, G.: Der Ingenieurbau/Fahrdynamik + Verkehrsfluß, 1995, Berlin: Ernst & Sohn Lichtberger, B.: Handbuch Gleis, 3. Aufl., 2010, Hamburg: DVV Media Group/Eurailpress Krüger, M.: Zugsicherung in Deutschland-von der LZB zu ETCS, Der Eisenbahningenieur 2/2003, Hamburg: Tetzlaff Motherby, M: Kompendium Eisenbahngesetze 15. Aufl., 2009, Hamburg: DVV Media Group/Eurailpress Müller, Ch.: ETCS in der Serienerprobung, Der Eisenbahningenieur 9/2003, Hamburg: Tetzlaff Müller, G. u.a.: Handbuch der Ingenieurgeodäsie, Eisenbahnbau 2. Aufl., 2000, Heidelberg: Wichmann Morgenschweiß, O. u.a.: Bauarten des Oberbaues, 1979, Heidelberg: Eisenbahn – Fachverlag V. Matthews, Bahnbau, DOI 10.1007/978-3-8348-9867-8, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

236

Literaturverzeichnis

Wittenberg/Heinrichs/Mittmann, Mallikat: Kommentar zur Eisenbahn- Bau- und Betriebsordnung, 5. Aufl., 2006, Darmstadt: Hestra

Gesetze, Verordnungen und Richtlinien: Allgemeines Eisenbahngesetz (AEG) vom 27. Dezember 1993 Gesetz über die Eisenbahnverkehrsverwaltung des Bundes vom 27. Dezember 1993 Gesetz zur Regionalisierung des öffentlichen Personennahverkehrs (Regionalisierungsgesetz - RegG) vom 27. Dezember 1993 Gesetz über die Gründung einer Deutschen Bahn Aktiengesellschaft Deutsche Bahn Gründungsgesetz (DBGrG) vom 27. Dezember 1993 Gesetz über Kreuzungen von Eisenbahnen und Straßen (Eisenbahnkreuzungsgesetz – EKrG) vom 20. August 1963 Gesetz zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen, Geräusche Erschütterungen und ähnliche Vorgänge (BundesImmissionsschutzgesetz - BImSchG) vom 14. Mai 1990 Gesetz zur Gegelung des Planungsverfahrens für Magnetschwebebahnen (Magnetschwebebahnplanungsgesetz - MBPlG) vom 23. November 1994 Allgemeines Magnetschwebebahngesetz (AMbG) vom 19. Juli 1996 Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung (EBO) vom 8. Mai 1967 Eisenbahn - Signalordnung (ESO) vom 7. Oktober 1959 Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung für Anschlußbahnen (EBOA) Sechzehnte Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verkehrslärmschutzverordnung - 16. BImSchV) vom 12. Juni 1990

Literaturverzeichnis

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Verordnung über den Bau und Betrieb der Straßenbahnen (BO Strab) vom 11. Dezember 1987 Verordnung über den Bau und Betrieb der Magnetschwebebahnen (Magnetschwebebahn-Bau- und Betriebsverordnung - MbBO) vom 23. September 1997 BN 918 143: Bahn-Norm, Technische Lieferbedingungen, Gleis- und Weichenschwellen aus Beton für Schotteroberbau und Feste Fahrbahn, Dezember 2005 Ril 800: Bahnanlagen entwerfen, mit den Modulen 800 0110 Linienführung 800 0120 Weichen u. Kreuzungen 800 0130 Streckenquerschnitte auf Erdkörpern Ril 815 Bahnübergänge entwerfen und instandhalten Ril 820 Oberbaurichtlinien für Regelspurbahnen Ril 836 Erdbauwerke planen, bauen und instand halten Handbuch 883 Eisenbahnvermessung (Umfangreiche Sammlung von Richtlinien des Vermessungswesens im Bahnbau und dessen Umfeld) Schall 03: Richtlinien zur Berechnung der Schallimmissionen von Schienenwegen (DB AG) Oberbau-Richtlinien und Oberbau-Zusatzrichtlinien (OR/OR-Z) des VDV für Bahnen nach der BOStrab Oberbau-Richtlinien für nichtbundeseigene Eisenbahnen (Obri-NE) Magnetschnellbahn Transrapid, Richtlinie zum Trassieren von Magnetschnellbahnfahrwegen – Erläuterungsheft, 1998 Regelwerk Magnetschnellbahnen - Sicherheitstechnische Anforderungen+Nachweise, 1996, TÜV Rheinland, Köln Merkblätter des internationalen Eisenbahnverbandes: UIC-Kodex 506: Regeln für die Anwendung der erweiterten Begrenzungslinien GA, GB, GC

Sachwortverzeichnis AEG 19 Abkürzungen 68, 241 Abrückmaß 102, 105, Abstand- der Schienenkopfmitten 55, 81 - zwischen Streckengleisen 57 Abstände zu Kunstbauten 73 Absteckmaße 187 Abzweig in Parallelgleis 207 Abzweigstelle 40 Allgemeines- Eisenbahngesetz 19 - Magnetschwebebahngesetz 21 Anfallwinkel 168 Aufriss 67 Antrieb 34 Anschlussstelle 40 Auftreffwinkel 167 Ausgleichende Überhöhung 82 Ausnahmewert 67 Ausrundungsbogen 74 Außenbogenweiche 158, 178 Ausweichanschlussstelle 40 Bahn- anlagen 38 - graben 120 - hof 38 - steighöhen 48 - übergang 213 - körper 113 Balise 229

Baurechtliche Verfahren 22 Bebauungsplan 22 Befestigungsmittel 133 Bereiftes Rad 30 Beschleunigungskomponenten 82 Beton-Breitschwellengleis 142 Beton- plattenoberbau 145 - schwellen 130 Betriebslänge 11 Bettung 137 Bettungsquerschnitte 137 Beurteilungspegel 232, 234 Bezugslinie 41 Block- Signal 227 - stelle 39 - strecke 39 Bloss 94, 105 Bogenlauf des Radsatzes 32 Bogenweichen 173 - Berechnung 175 - Grenzradien IBW 175 - Konstruktion 212 - mit geradem Herzstück 179 Bogenwiderstand 37 Bremsprellbock 152 Bundeseigene Eisenbahnen 14 Casagrande 118 CIR-ELKE 230

V. Matthews, Bahnbau, DOI 10.1007/978-3-8348-9867-8, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

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Sachwortverzeichnis

Darcy 118 Deckungsstelle 40 Doppelweiche 172 Durchlässigkeit 118 EBA 18 EBO 21 Eingriffsschwelle 201 Eisenbahn- Bundesamt 18 - Gesetze 16 - infrastrukturunternehmen 15 - Kreuzungsgesetz 20 - Neuordnungsgesetz 17 - verkehrsunternehmen 15 Elektrische Traktion 35 Elektromagnetisches Schweben 33 Emissionspegel 232, 237 Entgleisungssicherheit 31 Entwässerung 119 Entwurfsgeschwindigkeit 70 Ermessens- bereich 67 - grenzwert 67 ETCS 229 Europarecht 22 Fahrbahnhöhe 139 Fahrdynamik 34 Fahrzeugbegrenzung 41 Federring 133 Feste Fahrbahn 142 Filterregel 118 Flachkreuzungen 195 Flächennutzungsplan 22 Flügelschienen 164 Formelzeichen 68 Freie Seitenbeschleunigung 86

Frost- kriterium 118 - sicherheit 118 Genehmigungsbereich 67 Geschichte der Bahnen 9 Geschwindigkeit 70 - Güterzüge 71 - Reisezüge 70 - zulässige 112 Gesetze 16 Gestaltung von Lageplänen 210 Gleis - abschlüsse 152 - abstand 57 - - bei Gleisen mit Überhöhung 61 - - in Bahnhöfen 61 - - zwischen Streckengleisen 57 - bogen 80 - schere 91 - verbindungen 205 - vermarkungsplan 78 - verziehung 106 GMS-R 230 Gräben 120 Gradiente 74 Grenzlinie 45, 49 Grenzradien der IBW 175 Grenzzeichen 185 Grundgesetz 16 Grundriss 67www. Grundlagen, technische 27 Hakenschraube 134 Haltepunkt 40 Haltestelle 40 Haupt- gleis 40 - signale 222 Herstellungsgrenze 67 Herzstück 169

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Sachwortverzeichnis

Höhe- Bahnsteig- 48 - Seitenrampe 48 Holzschwellen 130

- GC 51 - in Überhöhungen 55 - Magnetschwebebahn 54 - S-Bahn 52

Immissionsgrenzwerte 233 Innenbogenweiche 158, 176 Interoperabilität 22 Isolierstoß 128

- Vergrößerung 48 Linien- führung 66 - zugbeeinflussung 228 Loseradlaufwerk 29 Luftwiderstand 37

Klammerspitzenverschluss 170 Klemmplatte 133 Klothoide 100 Klothoidenweiche - für Abzweigstellen 192 für Gleisverbindungen 193 K -Oberbau 134 Kombinationssignale 225 Kreisbogen 80 - Überhöhung 81 Kreuzungen 180 - Absteckmaße 187 Kreuzungsweiche 182 - Absteckmaße 196 Krümmungslinie - gerade 99 - geschwungene 103 Krümmungswiderstand 37 Kuppenausrundung 76 Längsneigung 72 Lageplan 209 - Neigungswechsel im- 77 Landeseisenbahngesetz 16 Laschenkammer 125 Leistungsnetz 71 Leitschienen 149 Letzte durchg. Schwelle 164,171 Lichte Bauwerksabmessungen 63 Lichtraumprofil 41, 45 - EBO 45 - EBOA 53

Magnetfahrtechnik 33 Magnetschwebebahn 13, 33 - Fahrbahn 155 - Lichtraumprofil 54 - Planungsgesetz 21 - Spurmittenabstand 65 - Verordnung 21 - Weichen 199 Maßstab 67, 68 Mindest- gleisabstand 57 - überhöhung 86 Mittelungspegel 233 Nebengleis 40 Neigung - der Bahnhofsgleise 73 - der freien Strecke 73 Neigungswechsel 74 - im Lageplan 77 - im Längsprofil 77 Neigungswiderstand 36 Nichtbundeseigene Bahnen 14 Oberbau 123 - Abnahme 200 - schotterloser 142 - Sonderformen 149 - Temperatureinflüsse 151 Offene Entwässerung 119

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Sachwortverzeichnis

Personenbeförderungsgesetz 20 Pfeilhöhe 203 Plan - feststellung 22, 24 - genehmigung 22, 24 Plattendruckversuch 116 Prellbock 154 Profilpunkte in Überhöhungen 55 Proctorversuch 116 Qualitäsgrenzwert 201 Rad-Schiene-System 27 Räder 28 Rad- lenker 169 - körper 30 - reifen 30 Radsatz 28 - im Bogen 32 Rampe - gerade- 89 - geschwungene - 92 Rangiergeschwindigkeit 72 Raumordnung 22 Rechtsgrundlagen 16 Regel- ausrundung 76 - lichtraum 45 - überhöhung 88 - wert 67 Regionalisierungsgesetz 18 Regionalnetz 71 Reibungsgewicht 35 Rheda 145 Rillenschiene 125 Rippenplatte 133 Rottenwarnsignale 226 Scheitelabstand 75 Scherenrampe 91

Schienen 125 - Auszüge 150 - Befestigungsmittel 133 - Formen 126 - Abmessungen 126 - kopf 125 - stoß 127 - Verbindungen 127 Schutzschiene 149 Schwellen 129 - Abmessungen 132 - Eigenschaften 132 Seitenrampe 48 Seitenwege 138 Sicherung der Gleislage 151 Sicherungsraum 63 Signalbilder 221 Sinuslauf 31 Sonderformen des Oberbaus 149 Sprengring 30 Spur - erweiterung 28 - spiel 31 - weite 28 - weitenmeßgerät 202 Spurkranz 27 Stahlschwellen 130 Stammgleis 159 Stoßlückengleis 127 Tangentenschnittwinkel 209 Temperatureinsflüsse 151 Terminologie 113 Terzaghi 118 Tiefenentwässerung 121 Tragmagnete 33 Transeuropäische Netze 22 Transrapid 33 Trassierungselemente 67 TSI 22

242 Übergangsbogen 95 - bei Gegenbögen 105 - - Darstellung 211 - gerade 99 - geschwungene 103, 105 - Kriterien zur Anordnung 98 - mit gerader Krümmungslinie 99 Uberhöhung 81 - ausgleichende - 82 - mindest - 86 - regel - 88 - zulässige - 88 Überhöhungs- Fehlbetrag 83 - Überschuss 84 - Rampe 89 - - gerade 90 - - geschwungene 92 - - nach Bloss 94 Überleitstelle 40 Unterhaltungsrichtwert 201 Ungleichförmigkeit 117 Unterbau 115 Untergrund 115 Verdichtungsgrad 117 Verformungsmodul 117 Verkehrs- Lärm 238 - Strom 9 Verschluss 170 Verspannungstemperatur 127 Vignolschiene 125 Vollrad 30 Volumen der Bettung 140 Vorrangnetz 71 Vorsignale 224 Wagenkastensteuerung 111 Wanderschutzklemme 151,152

Sachwortverzeichnis

Wannenausrundung 76 Weichen 157 - Absteckmaße 187 - Antrieb 170 - Bauteile 165 - Bestandteile 159 - Bezeichnung 160 - Darstellung 162 - der Magnetschwebebahn 199 - Einbaukriterien 185 - Fahrkantenbilder 162 - Geometrie 163 - Hauptteile 159 - im Übergangsbogen 180 - Unterschwellung 171 - Verschluss 170 - Zunge 165 Widerstände 36 Winkelführungsplatte 135 W -Oberbau 135 Y - Schwelle 130 Zentrifugalbeschleunigung 80 Zug- Gattungen 66, 242 - Kräfte 35 - Sicherung 227 Zulässige - Überhöhung 88 - Geschwindigkeiten 71 Zungen- spitze 165 - vorrichtung 165 Zustimmungswert 67 Zweiggleis 159 Zwischengerade 67 -in Gleisverziehungen 110 - in Weichenverbindungen 204