Welche Ausführungsvarianten gibt es bei Abzweigungen oder bei Bahnhöfen? Wie sind mehrgleisige Strecken richtungstechnisch konzipiert? Wie sind die vielen verschiedenen Betriebsstellen und Anlagenarten definiert? Welche Rückschlüsse kann man anhand einer Ausführungsvariante auf ihre Leistungsfähigkeit ziehen? Wie wird der Anlagenbestand erneuert beziehungsweise erhalten? Auf alle Fragen hierzu gibt es Antworten, und zwar in unserer Rubrik Infrastruktur:
In der Kategorie Infrastruktur werden die Anlagenarten und die möglichen planerischen Gestaltungsformen der Anlagen behandelt. Kurzum, es geht um alle Betriebsstellenarten aber auch um Gleise, Oberbau oder Oberleitung. Aber bei der Definition von Betriebsstellen kann es schon schwierig werden. Hier bietet sich die Unterscheidung in zwei Dimensionen an. In der einen Dimension lohnt sich die Unterscheidung zwischen Bahnhofsbereich und freie Streckenbereiche. In der anderen Dimension sind die vielen Betriebsstellenarten wie Überleitstellen, Bahnhof, Haltepunkt oder Anschlussstelle einzuordnen.
Jede dieser Betriebsstellenarten hat ihre Besonderheit. Je nach Ausführungsvariante bestimmen sie mehr oder weniger die Wirtschaftlichkeit, Sicherheit, Verfügbarkeit und Leistungsfähigkeit. Auf alle Spezialitäten gehen wir in unserer Rubrik „Infrastruktur“ ein.
Operating points
The infrastructure of railroad systems can be clearly divided into different facilities, categorically and spatially. For this purpose, there are the so-called operating points and their respective designations. These would be, for example, junctions, transfer points, stations, stops, connection points and many more. Each of these types of operating points fulfil their own function in the overall rail operation process, which is explained in detail in our video chapter. By clearly classifying and assigning an operating point to the categories, the related operating rules and responsibilities are then defined. They standardize the behavior of driving personnel, control center personnel, but also, for example, the behavior of planning engineers.
Another part of this short video is the superordinate division of rail lines into station areas and areas of free track. It also serves to standardize procedures by establishing rules. Further, it represents a further level of categorization in rail operations. It may happen that the above-mentioned types of operating stations can be operating stations of the free track. Otherwise, it can be an operating stations of the station area.
Berechnungsformel zur Überhöhung
Um wieviel Millimeter muss die Außenschiene bei einem Trassierungsbogen überhöht sein, sodass sie die Zentrifugalkraft ausgleicht? Wie wirkt sich die Befahrungsgeschwindigkeit auf die Seitenbeschleunigung aus? Wie entsteht dennoch eine Seitenbeschleunigung, obwohl eine Überhöhung trassierungstechnisch berücksichtigt ist? Und was ist eigentlich der Überhöhungsfehlbetrag? Alle Antworten dazu liefert unser Überhöhungsrechner:
Zu den Eingabedaten unseres Überhöhungsrechners zählen die Entwurfsgeschwindigkeit, der Entwurfsradius und die vorherrschende Spurweite. Im weiteren Verlauf kann der Bediener eine konkrete Überhöhung auswählen, sodass sich dadurch resultierende Seitenbeschleunigungen und Überhöhungsfehlbeträge ermitteln lassen.
Der Überhöhungsrechner verbindet alle physikalischen Zusammenhänge wie die Zentrifugalkraft, die entgegenwirkenden Hangabtriebskraft, die resultierende Seitenbeschleunigung und weitere Parameter. Dabei ist jeder Rechenvorgang mit ausführlichen Herleitungen genau beschrieben.
Abzweig, Überwerfung und Bypass
Ein Abzweig ist eine bahntechnische Betriebsstelle, an der zwei oder mehr Strecken zusammenführen. Generell verbinden entsprechende Weichen diese Strecken miteinander. Hier gibt es aber sehr viele Gestaltungsmöglichkeiten einer solchen Verknüpfung. Sie können einerseits klassisch niveaugleich verbunden sein. Andererseits können sie niveaufrei mit sogenannten Überwerfungsbauwerken verknüpft sein. Darüber hinaus können besondere Konstruktionsvarianten mit Staugleisen oder Bypässen auf den Konstruktionsplänen und in der Realität Platz finden. Jede dieser Gestaltungsmöglichkeit haben hinsichtlich der Fahrtausschlüsse, der Leistungsfähigkeit, der realisierbaren Fahrbeziehungen und der Wirtschaftlichkeit entsprechende Vor- und Nachteile.
Außerdem unterscheiden sich Abzweigungen dahin gehend, wie viele Gleise der jeweiligen Strecken zusammenkommen und mit wie vielen Gleisen der Stammstreckenbereich weitergeführt wird. Ein klassisches Beispiel von vielen ist die eins plus zwei gleich zwei Lösung. Sie besagt, dass eine eingleisige Strecke mit einer zweigleisigen Strecke zweigleisig weitergeführt wird. Auch hier sind zahlreiche Kombinationsmöglichkeiten denkbar, die ebenso entsprechende Auswirkungen auf die Gestaltungsvarianten haben. Dieses Kapitel schafft einen Überblick über den Abzweig und seinen zahlreichen Variationen.
In Arbeit: Abzweig, Überwerfung und Bypass
Wir arbeiten zur Zeit an einem Video mit dem Titel „Abzweig, Überwerfung und Bypass“. Verkehrsnetze entstehen durch das Verknüpfen von mehrere Streckenkanten an Knoten. Im Schienenverkehr sind diese Verknüpfungsstellen entweder Abzweigungen oder Bahnhöfe. Abzweigungen scheinen auf dem ersten Blick immer gleich aussehende Verkehrsgebilde zu sein. Hier täuscht man sich jedoch. Bei genauerer Betrachtung kann der Verkehrsplaner auf eine Überfülle an Gestaltungsvariationen zurückgreifen.
Hier sei zum einen niveaugleiche und niveaufreie Abzweigungen zu unterscheiden. Eine niveaufreie Abzweigung lässt sich mit Brückenbauwerken, auch Überwerfung genannt, herstellen. Weitere Unterscheidungsmerkmale sind das Vorhandensein von parallelen Fahrstraßenmöglichkeiten, richtungsbezogene Entflechtungen, oder die Realisierung von Bypässen. All das arbeiten wir in dem besagten Themenkapitel auf und präsentieren dabei eine üppige Auswahl der Variationen und erörtern sie mit allen Vor und Nachteilen.
Richtungsbetrieb und Linienbetrieb
Bahngleise haben entweder einen Richtungsbezug oder sie sind für beiden Richtungen tauglich. Eng mit dieser technischen Ausrichtung ist der Bahnbetrieb entsprechend unterschiedlich ausgeführt. Eine weitere Kausalität zu den Fahrtrichtungsmöglichkeiten liegt in der Anzahl der Gleise. Da gibt es zum Beispiel eingleisige Strecken, die das Befahren von beiden Richtungen erfordern. Es gibt aber auch oft genug eingleisige Streckenabschnitte, die das an bestimmten Stellen genau nicht erfordern. Bei den zweigleisigen Strecken ist der Sachverhalt wiederum gänzlich anders. Interessante Richtungskonstellationen bieten sich bei dreigleisigen und viergleisigen Strecken an. Da spricht man bereits von den zwei grundverschiedenen Betriebsweisen „Richtungsbetrieb“ und „Linienbetrieb“. Die Betriebsweise ist aber bereits infrastrukturtechnisch strikt vorgegeben, sodass man eher von einer Streckenausprägung sprechen muss.
Während beim Linienbetrieb die zusammengeführten Streckengleise nicht miteinander verflochten sind, ist das beim Richtungsbetrieb sehr wohl der Fall. Durch die letztgenannte Variante befinden sich die Gleise mit gleichem Richtungsbezug auf der gleichen Streckenachsenseite.
In Arbeit: Linienbetrieb und Richtungsbetrieb
Wir wollen mit dem Video „Linienbetrieb und Richtungsbetrieb“ die verschiedenen Fahrtrichtungskombinationen von ein- und mehrgleisigen Strecken aufzeigen. Da gibt es beispielsweise die klassische zweigleisige Strecke, die entweder im Standardbetrieb oder mit einer Möglichkeit zum Gleiswechselbetrieb konzipiert ist. Sowohl bei den dreigleisigen als auch bei den viergleisigen Strecken bedienen sich die Bahningenieure etlicher weiterer Gestaltungsmöglichkeiten hinsichtlich der Fahrtrichtung. Da wäre zum Beispiel der Richtungsbetrieb bei einer viergleisigen Strecke. Dabei haben jeweils zwei nebeneinanderliegende Gleise eine Hauptlastrichtung, ähnlich wie bei den Fahrspuren bei einer Autobahn.
Hinter den Begriffen Richtungsbetrieb, Linienbetrieb, Gleiswechselbetrieb etc. stecken jedoch tiefergehende systematische Eigenschaften. Sie werden erst deutlich, wenn man sich mit den entsprechenden Betriebsabläufen genauer beschäftigt. Dies alles bauen wir in dieses angedachte Videokapitel auf verständliche Art und Weise ein.
Betriebsstellen
Die Infrastruktur von Bahnsystemen lässt sich übersichtlich in verschiedene Anlagen kategorisch und räumlich einteilen. Dafür gibt es die sogenannten Betriebsstellen und ihre jeweiligen Bezeichnungen. Das wären beispielsweise Abzweigungen, Überleitstellen, Bahnhöfe, Haltepunkte, Anschlussstellen und vieles mehr. Jede dieser Betriebsstellenarten erfüllt ihre entsprechende Funktion im Gesamtablauf des Bahnbetriebes, auf welche unser Videokapitel ausführlich eingeht. Durch eine eindeutige Einordnung und Zuordnung einer Betriebsstelle zu den Kategorien sind dann diesbezügliche Betriebsregeln und Verantwortlichkeiten festgelegt. Sie standardisieren das Verhalten von Fahrpersonal, Leitstellenpersonal aber beispielsweise auch das Verhalten von Planungsingenieuren.
Ebenso Inhalt des Kurzvideos ist die übergeordnete Aufteilung der Schienenstrecken in Bahnhofsbereiche und in Bereiche der freien Strecke. Sie dient ebenso der standardisierten Abläufe durch festgesetzte „Spielregeln“. Sie stellt eine weitere Kategorisierungsebene im Bahnbetrieb dar. Dabei kann es vorkommen, dass die zuvor erwähnten Betriebsstellenarten einerseits Betriebsstellen der der freien Strecke oder Betriebsstellen des Bahnhofbereichs sein können.
In Arbeit: Bahnhofsbereich und freie Strecke
Die Bahninfrastruktur wird zum besseren Verständnis in „Bahnhofsbereich“ und in „freie Strecke“ eingeteilt. Auf den jeweiligen Bereichen gelten entsprechende spezielle Regeln. Neben dieser Grobordnung gibt es für alle Bahnanlagen eine weitere Unterteilungsebene, nämlich die Betriebsstellenarten. Ein Haltepunkt ist beispielsweise eine Betriebsstelle, an welcher Fahrgäste ein und aussteigen dürfen. Diese Aufteilung in Betriebsstellenarten trägt die Ordnung, Abgrenzung und klare Verantwortlichkeiten in den täglichen Ablauf des Betriebes. Es gibt Betriebsstellen innerhalb eines Bahnhofbereiches, und es gibt Betriebsstellen bezogen auf die freie Strecke.
Leider ist aus historischen Gründen bei vielen Bahnhöfen nicht jeder Gleismeter einer Betriebsstelle oder einem Streckenbereich unterscheidungsfrei und vollständig zuzuordnen. In unserem hier angedachten Themenkapitel „Betriebsstellen“ wird aber davon ausgegangen, allein schon wegen des besseren Verständnisses. Dieses Kapitel ist logischerweise das zentrale Einführungskapitel der Kategorie Infrastruktur, weil von diesem weitere tiefergehende Erklärungen dann aufbauen.
Trassierung von Gleisen
Das Verlegen von Gleisen unterliegt einigen Regeln. Sie legen bei der planungstechnischen Trassierung bereits den Grundstein für einen hohen Fahrkomfort und schließlich auch für geringen Verschleiß an Fahrzeug und Infrastruktur. Wenn möglich ist das Gleis Gerade zu planen, denn dies bringt generell Vorteile mit sich. Um die Infrastrukturtrasse aber auch an bestehendes Landschaftsrelief anpassen zu können, sind die wohlabgestimmten Radien mit ihren Übergangsbögen und ggf. Überhöhungen die Instrumente der Trassierungsplaner.
Was die Vertikale Dimension betrifft, so behilft man sich der Neigungen und Steigungen und den dazugehörigen Neigungswechseln. In diesem Kapitel behandeln wir darüber hinaus die Spurweite, das Lichtraumprofil und die Geometrie von Weichen.
In Arbeit: Trassierungsparameter
Aktuell behandeln wir das bauingenieurtechnische Thema „Trassierungsparameter von Schienenwegen„. Wir ordnen es der Kategorie Infrastruktur zu. In der Entwurfsplanung und in weiteren Planungsschritten konkretisieren Planungsingenieure den zentimetergenauen Verlauf von Gleisen und Schienen. Dabei verwenden die Planer ein eigens bahntechnisches Koordinatensystem, das aus der axialen, einer lateralen und einer vertikalen Dimension besteht.
In jeder Dimension bestimmen dabei Regel- und Grenzwerte den Trassierungsverlauf, damit eine Zugfahrt in ihrer Fahrdynamik fließend ohne Unstetigkeiten und ohne Ruck stattfinden kann. Jeder einzeln gewählte Trassierungsparameter ist dabei ein Kompromiss aus den Zielkriterien Instandhaltungsaufwand und Entwurfsgeschwindigkeit bzw. Entwurfslänge. Die wichtigsten Parameter sind die Werte für Radien, Übergangsbögen, Weichen, Steigungen und Neigungen.