LÖSUNGSVORSCHLAG Institut für Verkehr Verkehr 2 (A) · Als Hilfsmittel ist nur ein beidseitig handschriftlich beschriebenes DIN A4-Blatt zugelassen. Zahlenwerte und Ergebnisse können

Verkehr 2 (A) – Klausur Frühjahr 2009 Seite 1/17

Institut für Verkehr Verkehr 2 (A) Klausur – Frühjahr 2009

LÖSUNGSVORSCHLAG

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Seitenanzahl (abgegebene Seiten ohne Aufgabenstellung)

Hinweise

• Bitte beginnen Sie jede Aufgabe auf einem eigenen Blatt.

• Bitte schreiben Sie lesbar und geben Sie zum eigenen Nutzen sämtliche von Ihnen beschriebenen Blätter ab. Alle Blätter müssen mit Namen und Matrikelnummer versehen sein.

• Tragen Sie im Feld oben die Anzahl der von Ihnen abgegebenen Seiten (ohne Aufgabenstellung) ein.

• Die Bearbeitungsdauer für die ganze Klausur ist 120 Minuten.

• Zum Bestehen der Klausur benötigen Sie 45 % der möglichen 120 Punkte (=54 Punkte).

• Sollten Sie Ergebnisse anderer, nicht bearbeiteter Teilaufgaben benötigen, so treffen Sie bitte sinnvolle Annahmen für die fehlenden Werte. Ein solcher Annahmewert bringt Ihnen keine Nachteile, wenn er als solcher bezeichnet ist.

Als Hilfsmittel ist nur ein beidseitig handschriftlich beschriebenes DIN A4-Blatt zugelassen. Zahlenwerte und Ergebnisse können nur gewertet werden, wenn nachvollziehbar ist, wie Sie diese

erlangt haben. Gestalten Sie Ihre Berechnungen daher verständlich und geben Sie bei den Richtlinienwerten die Quelle (z.B. „RAS-L“ oder „RAS-Q“), beim Ablesen aus Diagrammen alle Eingangswerte an.

Für die Aufgaben zu Bahnsysteme und Bahntechnik ist jeweils derjenige Aufgabenteil zu bearbeiten, für den die Hausübungen testiert wurden.

Viel Erfolg!


Matrikelnummer: Name:

LÖSUNGSVORSCHLAG Aufgabe 1: Straßenwesen (40 Punkte)

Aufgabe 1.1: Entwässerung (16 Punkte)

a) Warum ist die schadlose Aufnahme und Versickerung bzw. die Weiterleitung und Ableitung des Wassers einer Straßenbefestigung bis zum Vorfluter festzulegen?

Beim Neubau einer Straße und deren späterem Betrieb darf das abzuleitende Oberflächenwasser zu keinen nachteiligen Beeinträchtigungen des Grund- und Oberflächenwassers führen.(2)

b) Warum ist grundsätzlich eine flächenhafte Versickerung des Straßenoberflächenwassers über die Böschungen oder über die Rasenmulden anzustreben?

Hierdurch wird das Wasser an Ort und Stelle während der Bodenpassage durch konzentrationsmindernde Rückhalte- und Abbauvorgänge gereinigt und steht der Grundwasserneubildung zur Verfügung. (2)

c) Warum muss das anfallende Straßenoberflächenwasser unter Umständen gesammelt abgeführt und an geeigneter Stelle mittels Versickeranlagen zur Versickerung gebracht werden?

Aus geologischen, hydrologischen, ökologischen oder konstruktiven Gründen (2)

d) Skizzieren Sie in der nachfolgenden Abbildung den Querschnitt eines 500m langen Landstraßenabschnitts (Einschnitt, RQ 10,5, Querneigung 6,5% nach rechts) inklusive Bankett, Mulde und Böschung inklusive Bemaßung!



LÖSUNGSVORSCHLAG

(10)

Aufgabe 1.2: Straßenentwurf (10 Punkte)

In der unten aufgeführten Abbildung ist der Lageplan einer Kreisstraße (Ve=70 km/h, RQ10,5) gegeben!

a) Warum sollte die Entwurfsgeschwindigkeit Ve nach Möglichkeit auf längeren zusammenhängenden Streckenabschnitten innerhalb eines topographisch einheitlichen Landschaftsraumes konstant bleiben?

Damit die Streckencharakteristik im Verlauf eines Straßenzuges für den Kraftfahrer ausgewogen ist(1,5)

b) Warum sollen die Entwurfsgeschwindigkeit Ve und die Geschwindigkeit V85 in einem ausgewogenen Verhältnis zueinander stehen?

Es wird angestrebt, dass die Streckencharakteristik und das Fahrverhalten der Kraftfahrer aufeinander abgestimmt sind (1,5)



LÖSUNGSVORSCHLAG c) Welche beiden Unstimmigkeiten fallen Ihnen bei der gegebenen Trassierung auf?

Radienfolge ungünstig

2-Sekundenregel nicht eingehalten(2)

d) Machen Sie einen ersten Entwurf zur Verbesserung als Handskizze in die Abbildung mit der gegebenen Trassierung!

(4)

e) Sind Sie mit Ihrem Entwurf zufrieden, was würden Sie noch ändern?

z.B. bessere Anbindung an das Gelände(1)

Aufgabe 1.3: Bemessung nach RStO 01 (14 Punkte)

a) Erläutern sie die Begriffe Oberbau, Unterbau und Untergrund!

Oberbau: Decke und eine oder mehrere Tragschichten

Unterbau: Künstlich hergestellter Erdkörper zwischen Untergrund und Oberbau

Unmittelbar unter dem Ober- oder Unterbau angrenzender Boden bzw. Fels (3)

b) Bestimmen Sie für eine Straße die Bauklasse unter Verwendung der folgenden Angaben und der gegebenen Tafel:

Lkw-Klasse (Achslast in t) Anzahl der Achsübergänge in Mio. 7...9 t 0,8 9...11 t 1,2 11...13 t 0,9



LÖSUNGSVORSCHLAG Mittlere Achslasten 8t, 10t, 12t

2,39,0*10122,1*

10108,0*

108 444

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

Bauklasse II(4)

c) Wählen Sie anhand Ihrer Bauklasse und der gegebenen Tafel den Schichtenaufbau (Bauweise mit Betondecke, möglichst kleine Dicken gebundener Schichten) für eine Dicke des frostsicheren Oberbaues von 70 cm unter Verwendung eines Materials aus einer Gegend, in der sich viele Steinbrüche mit hochwertigem Gestein befinden! Skizzieren Sie den Aufbau unter Angaben der Schichten und Schichtdicken!



LÖSUNGSVORSCHLAG

Betondecke 27cm

Schottertragschicht 30cm

Schicht aus frostunempfindlichen Material 13cm (4)



LÖSUNGSVORSCHLAG

d) Geben Sie drei „sonstige Verkehrsflächen“ nach RstO 01 an!

Busverkehrsflächen

Neben- und Rastanlagen

Parkflächen (3)



LÖSUNGSVORSCHLAG Aufgabe 2: Bahnsysteme und Bahntechnik (40 Punkte)

Teil Weichen (für Studierende, deren Hausübung bis einschließlich SS 2008 testiert wurde)

An einer zweigleisigen Hauptbahn liegt der Bahnhof Balduinstein. Die Höchstgeschwindigkeit auf der Strecke beträgt 130 km/h. Im Bahnhof liegt nördlich der Streckengleise ein Überholungsgleis mit einem Gleisanschluss zu einem Industriegebiet.

Der Gleisabstand zwischen Gleis 1 und 2 beträgt 4,50 m und zwischen Gleis 2 und 3 8,30 m. Die einfachen Weichen W1 bis W3 und W5 bis W11 sollen mit 50 km/h befahren werden können.

Die Weiche 4 ist eine Außenbogenweiche und hat im durchgehenden Gleis einen Radius von 675 m.

Zur Bearbeitung der Aufgabenteile sind die Regelwerte anzusetzen. Wird ein Aufgabenteil nicht bearbeitet, dessen Ergebnis für folgende Rechnungen benötigt wird, werden für die weitere Bearbeitung Richtwerte angegeben, alle Gleise werden mit Schotteroberbau gebaut. Es ist jeweils die kostengünstigste Weichenbauform zu wählen.

a) Ist zwischen W2 und W3 eine Zwischengerade notwendig? Wenn ja, geben Sie bitte die Länge

an, wenn nein begründen Sie bitte ihre Antwort!

Lösungsvorschlag:

Ja, es ist eine Zwischengerade notwendig, da die beiden Weichen gegensinnig gekrümmt sind.

mmmv,z 66510 →<=∗=

b) Ist zwischen W9 und W10 eine Zwischengerade notwendig? Wenn ja, geben Sie bitte die Länge

an, wenn nein begründen Sie bitte ihre Antwort!

Lösungsvorschlag:

Nein, es ist keine Zwischengerade notwendig, da die beiden Weichen gleichsinnig gekrümmt sind.



LÖSUNGSVORSCHLAG c) Wählen sie die Weichen W1 und W2! Achten Sie auf eine möglichst kurze Entwicklungslänge

der Gleisverbindung und berechnen Sie die fahrdynamisch wirksame Zwischengerade zwischen

W1 und W2!

Lösungsvorschlag:

Wahl: EW 300 1:9

( ) m,²,²na²na²a²b²ac²c²b²a 749240915041 =+∗=+∗=∗+=+=⇒=+

Verbleibende Zwischengerade z:

mm,,,tcz 65182761551627492402 >=∗−=∗−=

d) Wählen sie die Weiche W7! Achten Sie auf eine möglichst kurze Entwicklungslänge der

Gleisverbindung. Berechnen Sie die Länge der Gleisverbindung und den Winkel im Bereich der

Zwischengerade! Der Gegenbogen hat einen Radius von 300 m.

Lösungsvorschlag:

Kürzeste Entwicklungslänge → Gleisverziehung

r = 300 m, e = 8,30 m, z = min z = 6 m

m,,,ezerL 634999308630830044 2222 =−+∗∗=−+∗∗=

( ) °=α→+

=+

=α 983796634999

3082 ,

,,

zLetan

e) Berechnen Sie den Zweiggleisbogen der ABW 4! Die ABW4 wird aus einer EW 300 1:9

abgeleitet.

Lösungsvorschlag:

mr..r

.r

.r

.r

.Z

ZSZ

5406750001

30000010001000100010001

0

=⇒−=⇒−=

f) Direkt an das Zweiggleis der ABW4 schließt ein Gegenbogen mit dem Radius 590 m an. Welche

Geschwindigkeit ist maximal zulässig?

Lösungsvorschlag:



LÖSUNGSVORSCHLAG

h/kmh/km,,.v

²v.k

,..r

.r

.k

503736505468300090009

546835900001

540000100010001

21

===⇒=Δ

=+=+=Δ

g) Berechnen Sie die horizontale Länge der Weichenverbindung von W1 bis W6! Wählen Sie für

W3, W5 und W6 die gleichen Bauformen wie für W1 und W2!

Lösungsvorschlag:

m,,,,tnatlztnatL WWWWWWW

69301862310336950426155164361

=++∗∗+∗=+∗+++++∗+=

h) Berechnen Sie die horizontale Länge der Weichenverbindung von W8 bis W11! Wählen Sie für

W8 bis W11 die gleichen Bauformen wie für W1 und W2!

Lösungsvorschlag:

m,,,lzLL WWWWW

462014723103366930186361118

=−−=−−=



LÖSUNGSVORSCHLAG Aufgabe 2: Bahnsysteme und Bahntechnik (40 Punkte)

Teil Bahnhofsentwurf und Signalisierung (für Studierende, deren Hausübung ab WS

2008/09 testiert wurde)

Im Bahnhof Sengotta kreuzen sich die beiden zweigleisigen Strecke Muthmannsdorf – Holgerode und Edemühlen – Käfertal.

Systemskizze

Verkehrliche Angaben

- Fernverkehrszüge (IC) verkehren auf beiden Strecken. - Auf der Strecke Muthmannsdorf – Holgerorde verkehren S-Bahnen. - Auf der Strecke Edemühlen – Käfertal verkehren Regionalbahnen (RB). - Alle Reisezüge einschließlich der S-Bahnen halten in Sengotta und bilden einen Knoten im

Integralen Taktfahrplan (ITF). - Güterzüge verkehren auf beiden Strecken und fahren üblicherweise in Sengotta außerhalb

der Systemzeit des ITF durch.

Beim Entwurf des Bahnhofs sind folgende Hinweise zu beachten:

- Es muss möglich sein, dass die den Bahnhof durchfahrenden Güterzüge bedarfsweise überholt werden können. Hierfür ist mindestens ein Gleis vorzusehen, das aus jeder Richtung ohne Kreuzung eines durchgehenden Hauptgleises der Gegenrichtung zu erreichen ist.

- Jeder IC soll bei Abweichungen eine zweite Bahnsteigkante erreichen können. - Aufgrund der unterschiedlichen Bahnsteighöhen dürfen sich die Bahnsteigkanten für S-

Bahnen nicht an Bahnsteigen befinden, an denen RB und IC halten. - Die IC für den ITF-Knoten müssen gleichzeitig einfahren können. - Die zulässige Geschwindigkeit auf allen Strecken sowie auf den durchgehenden

Hauptgleisen beträgt 120 km/h. - Die IC sollen auf den durchgehenden Hauptgleisen fahren. - Die von S-Bahnen und Regionalbahnen regulär benutzten Fahrwege sollen mit mindestens

60 km/h befahren werden können.



LÖSUNGSVORSCHLAG - Nicht regelmäßig benutzte Gleisverbindungen und die Güterzugüberholgleise sind für 40

km/h auszulegen.

Verlangt wird ein Lageplan des Bahnhofs mit Darstellung bzw. Angabe

- der Gleisnutzung durch die verschiedenen Zugarten unter Angabe der Richtung - der Vor-, Haupt- und Zusatzsignale

Bögen können anhand ihrer Tangenten dargestellt werden. Verziehungs- und Rampenlängen, Krümmungswechsel und Überhöhungen müssen nicht berechnet und nicht dargestellt werden.

Es ist auf die Wirtschaftlichkeit des Entwurfs zu achten.

Es ist das KS-Signalsystem zu verwenden.

Lösungvorschläge in der Anlage



LÖSUNGSVORSCHLAG Aufgabe 3: Verkehrsplanung und Verkehrstechnik (40 Punkte)

Aufgabe 3.1: Planung des Wirtschaftsverkehrs (3 Punkte)

Für den Güterverkehr eines Landes wird für die kommenden Jahre ein Wachstum des Verkehrsaufkommens im Straßenverkehr prognostiziert.

Welche der folgenden Aussagen stützen diese Prognose (bitte ankreuzen)?

Die Transportentfernungen nehmen beständig zu.

x Der Modal Split der Gesamtverkehre im Güterverkehr verschiebt sich zugunsten des Straßenverkehrs.

Im kombinierten Ladungsverkehr nehmen die durchschnittlichen Anteile an den Transportstrecken zu, die auf der Schiene zurückgelegt werden.

x Die Fahrzeugauslastungen von Lkws über 3,5 t zulässigem Gesamtgewicht im Güterverkehr steigen bei konstanter Fahrzeuganzahl.

Aufgabe 3.2: Verkehrsmodelle (16 Punkte)

Bei einer Modellierung soll der Schritt der Verkehrsmittelwahl durch ein Verfahren in Anlehnung an das Capacity-Restraint-Verfahren abgebildet werden. Dabei hängt die Attraktivität eines Verkehrs-mittels in Form des angesetzten Widerstands von der Anzahl der weiteren mit diesem Verkehrsmittel zurückgelegten Wege ab (weitere Angaben siehe Tabelle 1). Berechnen Sie den einfachen Modal Split für die insgesamt berücksichtigten Wege.

Tabelle 1: Inputgrößen

6 Umlegungsschritte mit folgender Aufteilung Schritt 1 Schritt 2 Schritt 3 Schritt 4 Schritt 5

26% 23% 20% 17% 14% Gesamtanzahl der Wege 15.900 Wege Besetzungsgrad MIV 1,8 Personen pro Fahrzeug Kapazität ÖV-Fahrzeuge 75 Personen pro Fahrzeug Anzahl ÖV-Fahrzeuge 200 Fahrzeuge Widerstandsfunktion MIV 1,01*ln(m) mit m=Anzahl Fahrzeuge MIV Widerstandsfunktion ÖV ln(196*n) mit n=Auslastungsgrad Fahrzeuge Startbelastung MIV 3595 Fahrzeuge (m=3595) Startbelastung ÖV Auslastungsgrad von 28% (n=28)



LÖSUNGSVORSCHLAG Lösungsvorschlag:

Start-Widerstandswerte: MIV: 1,01*ln(3595)=8,269 ÖV: ln(196*28)=8,610 (3P)

Schritt 1: Wahl: MIV, da 8,269 < 8,610 (0,5P) neuer Wert MIV: 1,01*ln(15.900*0,26/1,8+3595)=8,768 (1,5P)

Schritt 2: Wahl: ÖV, da 8,610 < 8,769 (0,5P) neuer Wert ÖV: ln[196*(15.900*0,23/(200*75)*100+28)]=9,237 (1,5P)

Schritt 3: Wahl: MIV, da 8,769 < 9,237 (0,5P) neuer Wert MIV: 1,01*ln(15.900*(0,26+0,20)/1,8+3595)=9,033 (1,5P)

Schritt 4: Wahl: MIV, da 9,033 < 9,237 (0,5P) neuer Wert MIV: 1,01*ln(15.900*(0,26+0,20+0,17)/1,8+3595)=9,214 (1,5P)

Schritt 5: Wahl: MIV, da 9,214 < 9,237 (0,5P)

Gesamtbelastung: MIV: 15.900*(0,26+0,20+0,17+0,14)+3595*1,8=18.714 Wege ÖV: 15.900*(0,23)+28/100*(200*75)=7.857 Wege (2,5P)

Modal Split: MIV: 18.714 / (18.714+7.857) = 70,4% ÖV: 100% - 70,4% = 29,6% (2P)



LÖSUNGSVORSCHLAG Aufgabe 3.3: Planung des öffentlichen Personennahverkehrs (9 Punkte)

a) Grenzen Sie kurz die Begriffe Einheitstarif, Zonentarif und Leistungstarif gegeneinander ab.

Lösungsvorschlag:

Beim Leistungstarif bezahlt jeder Fahrgast die tatsächlich in Anspruch genommene Betriebsleistung. Beim Einheitstarif gibt es Einheitsfahrpreise für das ganze Tarifgebiet. Beim Zonentarif wird das Bedienungsgebiet in Zonen unterteilt (meist Ringe um ein Zentrum, um alle Linienverkehrsangebote innerhalb der Zone nutzen zu können). (3P)

b) Welche der unten dargestellten Netzformen können nicht ohne Anpassungen in einen integrierten Taktfahrplan integriert werden (bitte ankreuzen)? Begründen Sie kurz den Ausschluss einer Variante. Geben Sie notwendige Formeln bzw. Berechnungen an.

: ITF-Knoten

x

Kantengleichung (tk = n * 0,5 * tT) für K4 und K2 nicht erfüllt

x

Kreisgleichung (ΣtK = m * tT) für K3/K4/K5 (4,5 * tT) und K1/K2/K5 (4,5 * tT) nicht erfüllt



LÖSUNGSVORSCHLAG (0,5P pro Kreuz/Nicht-Kreuz, 2P pro Begründung)



LÖSUNGSVORSCHLAG Aufgabe 3.4: Luftverkehr (12 Punkte)

Für die 115 Passagiere eines um 11 Uhr startenden Flugzeugs sind die in Tabelle 2 dargestellten Daten bekannt:

Tabelle 2: Modal-Split und Besetzungsgrade

Verkehrsmittel Modal-Split [%] der Passagiere Anzahl Personen / Pkw [P/Pkw]

MIV-Selbstfahrer (Privatfahrzeug) 26,1 1,3

MIV-Selbstfahrer (Mietfahrzeug) 1,2

Bringfahrzeuge (MIV) 2,46

Mitfahrer (gesamter MIV) 41,8

ÖPNV 27,7

Mit wie vielen Pkw wird die landseitige Anbindung des Flughafens durch diesen Abflug zu-sätzlich belastet?

Für welche Uhrzeiten sind die Belastungen bei der Planung mit einzubeziehen?

Lösungsvorschlag:

Anteil Mietwagen-Selbstfahrer: 100% - (26,1 + 41,8 + 27,7)% = 4,4% (1P) Pkws durch Pkw-Selbstfahrer: 115 * 0,261 = 30 Personen -> 30 Pkw (1,5P) Pkws durch Mietwagen-Selbstfahrer: 115 * 0,044 = 5 Personen -> 5 Pkw (1,5P)

Mitfahrer insgesamt: 115 * 0,418 = 48 Personen (1P) Mitfahrer bei Pkw-Selbstfahrer: 30 * (1,3 – 1) = 9 Personen (1,5P) Mitfahrer bei Mietwagen-Selbstfahrer: 5 * (1,2 – 1) = 1 Personen (1P) Mitfahrer bei Bringern: 48 – 9 – 1 = 38 Personen (0,5P) Anzahl Bringfahrzeuge: 38 / (2,46 – 1) = 26 Pkw (1P)

Anzahl Pkw zum Flughafen: 30 + 5 + 26 = 61 Pkw (0,5P) (ca. 8.30 Uhr bis 9.30 Uhr) (1P) Anzahl Pkw vom Flughafen weg: 26 Pkw (0,5P) (ca. 9 Uhr bis 10.30 Uhr) (1P)

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