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

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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


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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.:


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-


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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.


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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

22


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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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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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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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.


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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.


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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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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

40

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.


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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).

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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.

43


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)


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.

46

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.


50

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


7.1.2 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

.


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


59

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


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 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.


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


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 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 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


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


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


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


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


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


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


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


12.10 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@


183

184


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


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


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


12.10.5 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


12.10.6 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


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.


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


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

195


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)


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.


202

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


206

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 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.


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


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


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


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


18.2.2 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


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


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


18.2.3 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

234

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

237

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

239

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

240

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

241

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

Bahnbau, 8. Auflage

Bahnbau German

Maschinendynamik, 8.Auflage

Numerische Mathematik, 8. Auflage

Orthopädie, Unfallchirurgie, 8.Auflage

Österreichisches Sozialrecht 8. Auflage

Bauherren-Handbuch 8. Auflage

Entscheidungstheorie, 8. Auflage

Pharmakognosie - Phytopharmazie 8. Auflage

Besonderes Verwaltungsrecht 8. Auflage

Buchführungstraining, 8.Auflage

Fertigungstechnik, 8.Auflage

Grundlagen der Elektrotechnik 8. Auflage

Pflanzenkrankheiten und Pflanzenschutz 8. Auflage

Lehrbuch der Sozialpolitik, 8. Auflage

Biochemie und Pathobiochemie 8. Auflage

Die Hirnkönigin, 8. Auflage. Roman

Logistiksysteme: Betriebswirtschaftliche Grundlagen 8. Auflage (German Edition)

Philosophie der Mathematik und Naturwissenschaft, 8. Auflage

Einfuhrung in die Fertigungstechnik 8. Auflage (Studium)

Kompendium der Psychiatrischen Pharmakotherapie, 8.Auflage

Kaufmannisches Rechnen von A - Z, 8. Auflage

Roloff Matek Maschinenelemente. Formelsammlung 8. Auflage

Naturlich und Sicher - Das Arbeitsheft, 8. Auflage

Keine Panik vor Mechanik! 8. Auflage

Opioide in der Medizin, 8. Auflage

Atmen – Atemhilfen: Atemphysiologie und Beatmungstechnik, 8. Auflage

Technische Mechanik 1: Statik 8. Auflage

Neugeborenenintensivmedizin: Evidenz und Erfahrung, 8. Auflage

Werkzeugmaschinen 2: Konstruktion und Berechnung, 8. Auflage

Technische Mechanik 3: Kinetik 8. Auflage

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