Einführung in die Trassierung von Eisenbahngleisen und ... · TU Dresden, Professur für...

TU Dresden, Professur für Gestaltung von Bahnanlagen (1)

Einführung in die Trassierung Version: 01-18

Einführung in die Trassierungvon Eisenbahngleisen und -strecken

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• Abbildung des räumlichen Verlaufs der Eisenbahnstrecke

• Bogenfahrt und Seitenbeschleunigung

• Überhöhung (allgemein, ausgleichend, Stand im Bogen)

• Regelungen EBO und Deutsche Bahn AG

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NeubaustreckeKöln – Rhein / Main

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Raumkurve desVerkehrsweges:„Trasse“

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Achsenpolygon

Achse

Lageplan

Trasse

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Höhenplan

Gradientenpolygon Gradiente

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Querprofil

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Lageplan (x, y)

Höhenplan (x‘, z)

Querprofil (y‘, z)

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22

,min 2

*cos *cos3,6

3,6*cos *sin

H

yv

v

Rv

a gR

α β

β α

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠=⎛ ⎞⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟

⎝ ⎠⎜ ⎟+ +⎜ ⎟−⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

Horizontaler Mindestradius Transrapid

a : Fahrbahnquerneigung

b : Fahrbahnlängsneigung

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Tafeltabelle: Wechselwirkungen Trassierungsparameter - Systemgestaltung

Ebene wesentliche Parameter bestimmt von

Lageplan RadiusHöchstgeschwindigkeit,Geschwindigkeitsspreizung (Zugzahlen und Zuggeschwindigkeiten)

Gradientenneigung erforderliche Zugkraft bzw. max. Zugmasseerforderliche Bremskraft

Gradientenausrundung Höchstgeschwindigkeit

Anzahl Gleise Betriebsprogramm (Zugzahlen, Zuggattungen)

Lichtraumprofil Betriebsprogramm (Zuggattungen)

Gleisabstand Lichtraumprofil, Höchstgeschwindigkeit

Mindestbahnkörperbreite Höchstgeschwindigkeit, Lichtraumprofil, Unterhaltungskonzept, UVV*)

*) Unfallverhütungsvorschrift: Gefahrenbereich des Gleises, Sicherheitsraum

Höhenplan

Querprofil

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Fahrt im geraden Gleis und im Gleisbogen

y

x

querkraftfreierLauf

querkraftfreierLauf

Fliehkraft,Bogenwiderstand,

Verschleiß,(Entgleisungsgefahr),

reduzierte Sicht

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Abhängigkeit des Instandhaltungsaufwands vom Bogenradius

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Notwendigkeit von Vorsignalwiederholern

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Aufgabe:Zur Verbindung der Universitätsbereiche soll eine Hängebahn gebaut werden. Merkmal der Hänge-bahn ist, dass die Fahrgastkabinen – speziell in Kurven – seitlich frei ausschwingen können. Aus konstruktiven Gründen (Gestaltung der Stützen und Ausleger) darf der Ausschwingwinkel 30° nicht überschreiten. Die Bahn soll aufgeständert den Straßenverläufen folgen; der minimale Kurvenradius beträgt daher 25 m.

• Berechnen Sie die maximal zulässige Geschwindigkeit der Bahn im 25 m – Bogen.

• Um welchen Faktor erhöht sich die bei der errechneten Geschwindigkeit auf die Fahrgäste im 25 m – Bogen wirkende Beschleunigung senkrecht zum Fahrzeugboden (anders gefragt: um welchen Faktor wird ein Fahrgast stärker in den Sitz gepresst als auf der Geraden)?Schwerpunktverlagerungen durch ungleichmäßige Besetzung werden vernachlässigt.

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Seitenbeschleunigung bei der Fahrt durch einen (ebenen) Bogen

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Kompensation von Seitenbeschleunigung bei zweispurigen Verkehrsmitteln

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Überhöhung (allgemeiner Fall)

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Ausgleichende Überhöhung

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Stand im Bogen

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qarvu *153*8,11

2

−=

( ) ( )⎪⎩

⎪⎨

⎧

+=−+=−==−<==

−=−==>

uqquq

fqfq

q

uuauauuuauu

uuauuuaa

000

0

00

*153*153;*153:0 : 0

*153;*153:0

u Überhöhung [mm]V Geschwindigkeit [km/h]r Gleisbogenradius [m]aq Seitenbeschleunigung in der Ebene des Wagenbodens [m/s2]

u0 ausgleichende Überhöhung [mm]uf Überhöhungsfehlbetrag [mm]uu Überhöhungsüberschuss [mm]

Überhöhungsfehlbetrag und Überhöhungsüberschuss (Regelspur)

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0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

20

40

60

80

100

120

140

160

180

u [mm]

V [km/h]

uvr0

2

118= , *

Abhängigkeit u0 – V für r = 500 m (Regelspur)

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Zusammenhang von Geschwindigkeit und zulässiger Überhöhung (Regelspur)

u, u0, uu, uf

zul u0

zul u

v2

Bereich fahrdynamischzulässiger Überhöhungen

vorh u

min u = u0 - zul uf

u0 = 11,8*v2 / r

1

3 4

2

v2 bei zul u, zul uf

zul uf

zul uf

1 Bereich mit Überhöhungsüberschuss bei u = vorh u

2 Bereich mit Überhöhungsfehlbetrag bei u=vorh u

3 Bereich mit Überhöhungsüberschuss bei u = zul u

4 Bereich mit Überhöhungsfehlbetrag bei u = zul u

v2 beivorh u, zul uf

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Aufgabe:Auf einer Eisenbahnstrecke verkehren Güterzüge mit vGz = 80 km/h, Regionalzüge mit vRz = 120 km/h und Fernzüge mit vFz = 160 km/h. In einem Gleisbogen mit dem Radius r = 1600 m wird die ausgleichende Überhöhung für die Regionalzüge eingebaut: u = u0, Rz

Wie groß ist beim Durchfahren des Gleisbogens

• die Seitenbeschleunigung aq in den Regionalzügen?

• die Seitenbeschleunigung aq und der Überhöhungsüberschuss uu in den Güterzügen?

• die Seitenbeschleunigung aq und der Überhöhungsfehlbetrag uf in den Fernzügen?

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Zurückführung der Transrapid-Überhöhungsformelauf die Verhältnisse der Eisenbahn

22

,min 2

2

,min, 0 2

2

*cos *cos3,6

3,6*cos *sin

*cos3,6

3,6 *sin

3,6wobei *sin der Einfluss von

Kuppe und Wanne auf d

H

yv

H

yv

v

v

Rv

a gR

v

Rv

a gR

v

R

β

α β

β α

α

α

α

=

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠=⎛ ⎞⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟

⎝ ⎠⎜ ⎟+ +⎜ ⎟−⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠=⎛ ⎞⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟

⎝ ⎠⎜ ⎟+ +⎜ ⎟−⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠−

ie Seitenbeschl. ist.

2

,min,

2

,min,

*cos3,6

*sin

3,6 *cos *sin

H Eisenbahny

yH Eisenbahn

v

Ra g

v

a gR

α

α

α α

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠=

+

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠⇒ = −

mit β = 0 und Vernachlässigung Kuppe bzw. Wanne