ETH D-BAUG


Chiara Steffen
Diese Lernkarten behandeln auf universitärem Niveau die Bahninfrastrukturen, insbesondere den Unterbau, die Schienen und Weichen. Sie beleuchten die Anforderungen an Schwellen, die verschiedenen Arten von Weichenverschlüssen und Herzstücken, sowie die Herstellung und Eigenschaften von Schienen. Die Karteikarten eignen sich für Studierende der Verkehrskunde, die sich mit der Leistungsfähigkeit und Zugfestigkeit von Bahninfrastrukturen auseinandersetzen möchten.
Karten
38
Lernende
19
Sprache
Deutsch
Kategorie
Verkehrskunde
Stufe
Universität
Erstellt / Aktualisiert
25.11.2016 / 10.04.2023

Lernkarten

Dimensionierungsziele von Fussgängeranlagen

- Kapzität der Anlagenteile für den erwarteten Personenfluss

- Zeitbedarf für Fusswege (Dauer der Umsteigevorgänge / Optimierung unter Berücksichtigung der Zusammenhänge zwischen Anlagenbelastung und Fussgängergeschwindigkeit

- Nachweis einer angemessenen Benützungsqualität

Teilelemente einer Fussgängeranlage

- Perronanlage

- Perronzugägne

- Unter-/Überführungen

- Zugänge zu Unter-/Überführungen

- verzweigungs- und Zubringeranlagen

- Haltestellen des öffentlichen Nahverkehrs

- Anlagen der kombinierten Mobilität

- Fussgägneranlagen in Einrichtungen kommerzieller Nutzungen

Durchschnittsgeschwindigkeit von Fussgängern (in Formelsammlung)

1.34 m/s

Spezifische Leistungsfähigkeit

LS: Anzahl Fussgänger passieren pro Zeiteinheit ein Querschnitt von 1 m

Zusammenhänge für Leistungsauslegung von Fussgängeranlagen

- Geschwindigkeit in Funktion der Fussg$ngerdichte

- Leistungsfähigkeit in Funktion der Fussgängerdichte

- Leistungsfähigkeit in Fuktion der Geschwindigkeit

= Fundamentaldiagramm

Leistungsminderung bei Gegenverkehr (ausgeglichene Richtungsanteile

4 %

Rolltreppenneigung

- 30°: für Sicherheit und Benützungsqualität gut

- 35°: für Wirtschaftlichkeit gut 

Leistungsfähigkeit von Rolltreppen abhängig von

- Lichte Innenbreite der Rolltreppe

- Fussgängerdichte

- Geschwindigkeit der Rolltreppe

- Eigenbewegung der Fussgänger

Leistungsfühigkeit von Liftanlagen: abhängig von

- Fahrgeschwindigkeit

- Höhendifferenz

- Zwischenstationen (+ Zeitverlust für Bremsen, Fahrgastwechsel, Anfahren und Reaktionszeiten)

- Grösse der Kabine (grosse Kabine = + Leistungsfähigkeit / - Fahrgastwechselzeiten)

Graphisches Verfahren zur Ermittlung der Passagiergruppengrösse mit maximaler Leistungfähigkeit der Anlage

- Füllkurve auftragen

- Fahrzeit auf linke Seite zeichnen

- Tangente von Fahrzeitpunkt an Füllkurve -> steilst mögliche Gerade = höchste Förderleistung der Liftanlage

Aufbau der Fahrbahn

- Schiene: primäres Trag-, Führungs- und Verschleisselement

- Schienenbefestigung: verbindet Schiene - Schwelle = Rahmnesteifigkeit des Gleisrostes

- Querschwelle: lastverteilend / Sicherung Spurhaltung

- Schotterbett: elastische Lagerung / Gleislagekorrekturen

- Fundationsschicht: lastverteilend / leitet Oberflächenwasser aus dem Lastbereich auf die Seite des Gleises

Beanspruchungen der Fahrbahn

- Vertikal- und Horizontalkräfte (über Schienenrad in Schienenkopf eingeleitet

- Umwelteinflüsse (Temperaturänderungen, Feuchtigkeit und Vegetationswuchs)

Abgrenzungen Oberbau - Unterbau / Unterbau - Untergrund

- Oberbau - Unterbau: Planie

- Unterbau - Untergrund: Planum

Lastverteilung durch den Fahrbahnaufbau

- schichtartiber Aufbau: Verkehrslasten verteilen -> Höchstwerte Schotterpressungen unter der Schwelle / Bodendruckspannungen unterhalb des Planums unterschreiten

- Kräfteverteilung: elastische Lagerung des Gleises

- Kraftverteilung auf immer grössere Flächen bei jeder Geliskomponente

Gestaltungsgrundsätze von Aufbau und Oberbau

- Höhe des Schotterbettes: vertikale Druckkräfte gleichmässig auf Unterbau übertragbar machen

- Bettungsstärke: Unterkante Schwelle - Oberkante Unterbau

- Höhendifferenz der Schienen bei Überhöhung < 30 mm = unterschiedliche Bettungsstärken

- Höhendifferenz der Schienen bei Überhöhung > 30 mm = auch Anpassung des Planums

Schotteroberbau: Vorteile

- kostngünstige Erstellung

- vorteilhafte Bauform bei schlechtem Untergrund

- einfach umbaubar

- unempfindlich bei Entgleisungen

- Lärm- und Erschütterungsdämmung

Schotteroberbau: Nachteile

- Abhängigkeit von der Streckenbelastung: notwendige Reinigung und teilweise Ersatz des Schotters

- Verriffelung der Schienen im Hochgeschwindigkeitsverkehr durch die Sekundärdurchbiegung -> Schallpegelerhöhung um 10 dB

anwendungsbereiche Feste Fahrbahn

- Bei Hochgeschwindigkeitsstrecken technisch gesehen Schotteroberbau möglich

- wenn Investitionskosten < 30 % höher als Schotteroberbau lassen

- Untergrundverbesserung 2 - 2.5 Mal teurer als bei Schotterfahrbahn

- Mehrkosten müssen durch kunstbautenärmere Trassierung kompensierbar sein

.- Tunnels: Untergrund fest, ab 1000 m

- lange Brücken: Vorkehrungen zum Ausglecih der Längsdehungen

- Feste Fahrbahn = Sonderbauform < 2 % des Streckennetzes

Schiene: Einwirkungen

Schiene = Tragsystem, Führungssystem und Fahrban

Einwirkungen:

- statische und dynamische Kräfte

- Abnützung druch Rad-Schienen-Kontakt

- Witterungseinflüsse

- Eigenspannungen (Walzen und Richten)

Anforderungen an Schienen

- geringe Flächenpressungen (günstige Forgebung / breite Lauffläche)

- ausreichender senkrechter Abnützungsspielraum am Schienenkopf

- genügende Stgdichte: grosse Tragfähigkeit / Beigesteifigkeit / ausreichende Tragfähigkeit bei Rostbildung

- breiter Fuss (Standsicherheit / geringe Flächenpressung) / genügende Dichte (Steifigkeit / Reserven bei Rostbildung)

- Grosses vertikales Widerstandsmoment = grosse Schienenhöhe + grosser Kopf- bzw. Fussuerschnitt

Hohes Widerstandsmoment gegen horizontale Kräfte

- hohe Kippsicherheit = günstiges Verhältnis Höhe - Fussbreite

- Schwerpunkt in halber Schienenhöhe

- grosse Ausrundungsradien (günstige Spannungsverteilung / einfache Herstellung) 

Rillschienen

- Fahrweg wird auch von Strassenfahrzeugen genutzt

- stärker ausgebildet, als aus statischen Gründen erfoderlich

- grösse Höhe des Stegs: Befestigung der Spurstangen

- Tiefe der Rille ist abhangig von der Form des Spurkranzes

- Regellänge: 18 m

- festigkeit: 700-900 N7mm^2

- Gebräuchliches Profil: Ri 60

Güteklassen von Schienen

- Regelgüte (Zugfestigkeit ca. 680 N/mm^2)

- Verschleissfeste Güte (Zugfestigkeit ca. 860 N/mm^2)

- Hochverschleissfeste Sondergüten (v.a. bei Kurven, Zugfestigkeit > 1080 N/mm^2

Schienenherstellung

- Stahl wird auf Stranggiessanlage zu Vorblöcken gegossen

- Erhjitzen auf Walztemperatur von 1280 C

- Walzen

- auf Kühlbett langsam und gleichmässig abküh^len

- au 60 C horizontal und vertikal richten

chemische Zusammensetzung der Schiene

- 97-98% Eisen

- Rest: Kohlenstoff, Mangan, Silicium, etc.

- je nach zeitlichem Temperaturverlauf des Abkühlens: perlitisch oder bainitisch

- bainitisch: höhere Zugfestigkeit & längere Liegedauern

- perlistisch: geringere Herstellungskosten & niedrigere Life Cycle Costs

 

Leit- und Fangschienen

- Bei Entgleisung hindern sie das Rollmaterial daran, die Gleisanlage seitlich zu verlassen

- Einsatz in engen Kurven (Verhindern des Aufsteigens des bogenäusseren Rades)

- auf Stahlbrücken (Schutz der stahlkonstruktion bei Entgleisung

Anforderungen der Schienenbefestigungen

- elastische Lagerung der Schiene auf der Schwelle (Verschleiss, fahrkomfort, Lärm)

- gute Surgenauigkeit und Spurhaltung

- gute Lastverteilung, keine hohen Kantenpressungen

- hoher durchschubwiderstand

- hohe Verdrehungssteifigkeit des Systems Schiene-Schwelle

- Möglichkeit zur elektrischen Isolation

- einfache Montage und Demontage

- Eignung für mechanisiertes Verlegen

Korrosionsbeständigkeit

Verwendbarkeit in Gleisen und Weichen

- Verantwortung für genaue Spurweite

Bauarten der Schienenbefestigung

- Direkte Befestigung: mit / ohne Unterlagsplatte; mit / ohne Klemmplatte

- Indirekte Befestigung: mit Unterlagsplatte; mit / ohne Klemmplatte

elastische Zwischenlage (Kunststoff) bei der Schienenbefestigung

- zwischen Schiene und Unterlagsplatte

- erhöht Oberbauelastizität

- vermeidet örtliche Überbeanspruchungen auf einer Kante

- Haltung mit Federelementen für dauerhafte Elastizität

Schienenbefestigung für schotterlosen Oberbau

Betonschwelle wird auf Betontragplatte einbetoniert mit Zwischenschaltung einer Gummieinlage

Zungenvorrichtungen der Weichen

- zwei bewegliche Zungen lenken mit Zungenvorrichtungen und Zusammenwirken mit Spurkränzen das Fahrzeug in die geforderte Richtung

- Bewegung mittels Weichenantrieb

- starker Verschleiss, vozeitig auszuwechseln

Herzstück der Weiche

- ermöglciht das Durchfahren sich schneidender Schienenstränge

- mit Weichenzungen am stärksten beanspruchtes Teil der Weiche

- Übergang Flügelschiene - Herzspietze: starke Stösse

- Schienenköpfe aus besonders harten und schlagfesten Stählen

Bauformen von Herzstücken von Weichen

- Bockherzstück (Stahlguss): ganzes Herzstückkomplex (Spitze, Flügelschienen) in einem Block gegossen

- Berbundherzstücke: durch Bogenweichen begünstigt, jeweilige Teile materialmässig für entsprechende Anforderungen

- Herzstücke mit beweglichen Spitzen: Strecke mit hoher Geschwindigkeit, Räder sind kontinuierlich gestützt und geführt -> keine Radlenker notwendig

Herzstücke it beweglichen Flügelschienen: kleinbogige Weichen

Weichenantriebe

- Zungen der Weiche bewegen

- Verbindung zur Zunge mit Weichenverschluss

- enger steuerungstechnischer Zusammenhang mit dem Stellwerk

Weichenverschlüsse

- Weichenzungen in anliegender Stellung sicher an Stockschiene halten

- mechanische Sicherungen direkt an der Weiche

- Verbindung der anliegenden Zunge it ihrer Backenschiene

- Verbindung der anliegenden Zunge gegen einen Block in der Weichenmitte (Blockverschlüsse)

Arten von Weichenverschlüssen

- Jüdelverschluss (Blcokverschluss)

- Klammerspietzenverschluss

- Klinkenverschluss

Anforderungen an Schwellen

- günstige Herstellung

- einfacher Einbau

- hohe Liegedauer (Witterungs- und Korrosionsunempfindlichkeit)

- grosse Ermüdungsfestigkeit

- gute Weiterverwend- und Recyclierbarkeit

- gute Spruhaltung

- gute Lastverteilung

- hoher Seiten- und Längsverschiebewiderstand

- gute isolierfähikgkeit

- gute Befestigungsmöglichkeit für die Schienen

Holzschwellen Vorteile

- gute Bearbeitbarkeit

- relativ leicht und gut transportierbar

- gute Befestigung

- gut unterstopfbar und richtbar

- gute Beständigkeit gegen chemische Einflüsse aus der Luft

- Eignung für tunnels (konstante Feuchtigkeit)

- super elastisches Verhalten, unempfindlich gegen Überbeanspruchungen

- keine Probleme mt Spurhaltung bei Entgleisungen

- gute elektrische Isolation der Schienen

Holzschwellen Nachteile

- hoher Preis

- grosse Lagerhaltung notwendig (Tränken/Trocknen)

- relativ kurze Lebensdauer

- Anfällikgeit auf tierische und pflanzliche Schädlinge

- Aufwendige Entsorgung aufgrund Imprägnierung

- allmhliche Verschlechterung der Spurhaltung

- ca. 15% kleinerer Seitenverschiebewiderstand als Betonschwellen -> nur Geschwindigkeiten bis 160 km/h

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