Verkehr II - Bahninfrastruktur

• Dienstweg: Aufenthalt des Personals im Gleisbereich, Evakuation von Reisenden
• Schlupfweg: Evakuation unter erschwerten Bedingungen (bei Fehlen eines Dienstweges).
• Fensterraum: Schutz von Fahrgästen, die sich aus dem Fenster beugen

Normalspur: Das Lichtraumprofil berücksichtigt die Ausladung in Gleisbogen mit Radien über 250 m. Für Radien unter 250 m sind die Breitenmasse zu vergrössern (Keine Kurvenerweiterung R > 250).

Meterspur: Die Breitenmasse des Lichtraumprofils sind für alle Kurven zu erweitern.

- Sicherstellung einer optischen und taktilen Höhendifferenz zur Vermeidung von Stolperfallen

- Höhendifferenz jedenfalls unter 5 cm (Rollstühle)

- Wagenboden höher als Perronoberkante

- Fahrzeugtoleranzen: Radreifenabnützung, Einfederung, Wanken des Fahrzeugs

- Gleislagetoleranzen

- Bautoleranzen des Perrons und seiner Oberkante

-> Behindertengleichstellung im öffentlichen Verkehr (Art.3 VböV):

Behinderte sollen öffentlichen Verkehr autonom benützen können; wenn möglich durch technische Vorkehrungen, nur ausnahmsweise mittels Unterstützung durch Personal

• Einstiege zw. den Drehgestellen entfernen sich im Aussenbogen zusätzl. von der Perronkante
• Einstiege an den Wagenenden entfernen sich im Innenbogen von der Perronkante
• Für Behinderte gilt s = 7 cm und für übrigen Reisenden s = 20 cm (Meist Schiebe- oder Klapptritte)

1. Die elektrische Energie wird am Unterwerk in die Fahrleitung eingespeist und gelangt so zum Triebfahrzeug. Der Rückstrom muss zur Schliessung des Stromkreises meist über die Schienen zum speisenden Unterwerk zurückgeführt werden. Ein Teil tritt aus und fliesst durch das Erdreich zum Unterwerk. (siehe Bild)

2. Zur Minimierung der elektromagnetischen Einwirkungen des Bahnstromes bei Wechselstrombahnen durch nicht-ionisierende Strahlung wird in der Schweiz ein Rückleitungsseil am Fahrleitungsmast angeordnet.

Kopplungseffekte                           

Die Energieversorgungsanlagen von Bahnen können in ihre Umgebung Personen gefährden, sowie bauliche und übrigen elektrische Anlagen oder diejenigen Dritter beeinflussen. Vorkommende Beeinflussungsarten:                                             

• Galvanische Kopplung (ohmscher Widerstand)
• Kapazitive Kopplung (bewirkt elektrisches Feld durch Spannung hervorgerufen)
• Induktive Kopplung (führt zu magnetischem Feld erzeugt durch elektrische Ströme)

Die Stromrückleitung von Gleichstrombahnen erfolgt ebenfalls über Schienen. Metallene Bauteile unter dem Fahrweg werden von Teilaustritten des Rückstroms, sogenannter Streustrom, bevorzugt und bewirkt damit die elektrochemische Korrosion am Austrittsort des Stroms. Je nach Polarität von Fahrleitung und Schienen tritt die Korrosion entweder beim Unterwerk oder beim Leistungsbezüger auf. Da das Unterwerk im Gegensatz zum Fahrzeug ortsfest ist, empfiehlt es sich eine positiv gepolte Fahrleitung mit besonderem Schutz von Rohrleitungen am Unterwerk. Kritisch metallische Bauteile sind zudem gezielt elektrisch zu erden.

Sicherheit bezüglich der Fahrzeugbewegungen untereinander ( -> Grundlage für Kapazität)

• Gleisfreimeldung und Signalisierung: Überprüfung der Belegung der Fahrstrasse durch Achszähler oder Gleisstromkreise
• Vermeidung von Folge- und Gegenfahrten zwischen zwei Bahnhöfen durch Streckenblock = Sicherungstechnische Abhängigkeit der beiden Stellwerke
• Individuelle Übermittlung der Fahrvorschrift für jede Fahrstrasse und jeden Zug mittels Hauptsignale
• Zugbeeinflussung zur Sicherstellung der Befehlsausführung: Geschwindigkeitsüberwachung
  • Punktförmige Zugbeeinflussung (diskretisiert)
  • Linienförmige Zugbeeinflussung (kontinuierlich)

• kombinierte Heissläufer-/Festbremsortungsanlage
• Radlastwaagen
• Flachstellenortungsanlage
• Lichtraumprofilmessanlage
• Brand- und Gasdetektoren

Interoperabilität bezeichnet: (technische und betriebliche Übergangsfähigkeit der Züge von einem Netz auf ein anderes.)

die Eignung des transeuropäischen Eisenbahnsystems für den sicheren und durchgehenden Zugverkehr, indem der für diese Strecken erforderlichen Leistungskennwerten entsprochen wird. Beruht auf den gesamten ordnungsrechtlichen, technischen und betrieblichen Voraussetzungen, die zur Erfüllung der grundlegenden Anforderungen gegeben sein müssen.

• Vereinheitlichung und Verbesserung der Einrichtungs- und Betriebsbedingungen der Eisenbahn im Hinblick auf den internationalen Verkehr
• Fachdokumente verbindlicher oder freiwilliger Anwendung
• Sind keine Normen, da die Vorschriften der UIC nur für ihre Mitglieder gelten

• Technische Spezifikation für die Interoperabilität (TSI):
  • wird kontrolliert und umgesetzt von der European Rail Agency ( = ERA)
  • Basis für die europäische Normen
  • Grundlegende Anforderungen der TSI: Sicherheit, Zuverlässigkeit und Betriebsbereitschaft, Gesundheitsschutz, Umweltschutz, technische Kompatibilität

Regelwerk Technik der Schweizerischen Eisenbahnen RTE

Verbindlichkeit von RTE

• nicht zwingend, die Bahn kann selber entscheiden, durch Verbindlichkeitserklärung wird die Regelung zur Vorschrift
• Einhalten RTE bietet Konformität der Projektierung, des Baus oder Umbaus, des Betriebs und der Erhaltung mit den hoheitlichen Vorschriften und technischen Normen
• eigene Regeln möglich, Konformität und Sicherheit muss selber nachgewiesen werden

1. Erhaltung und Anpassung

2. Erweiterung oder Rückbau

• Fahrwegnetz: Schienennetz der Strecken und Knoten
• Personenverkehrsanlagen: Bahnhöfe, Haltestellen, Umsteigeanlagen
• Güterverkehrsanlagen: Verladungen, Umschlaganlagen, Rangierbahnhöfe
• Betriebsanlagen: Depots, Werkstätte, Werkhöfe
• Anlagen im Strassenraum: Strassenbahnanlagen, Busspuren, Haltestellen

1. Erfüllung der erwarteten Anforderungen hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Qualität
2. Bessere Nutzung der vorhandenen Infrastruktur mittels weiterentwickelter Verkehrsmanagementverfahren (Steuerung, Regelung)
3. Berücksichtigung der raumplanerischen Zielsetzung und der beabsichtigten Entwicklung der Landnutzung
4. Koordination mit anderen Verkehrssysteme, insbesondere Strassenverkehr, Luftfahrt und Schifffahrt

• Bahnnetz ist Witterung und Naturgefahren ausgesetzt
• Materialienverschleiss aufgrund der Interaktion zwischen Zug und Fahrweg
• Funktionale Anforderungen ändern sich, wodurch Anpassung der Anlage an neue Bedürfnisse

Personenverkehr, Güterverkehr, Unterhalt, Dienstfahrten (innerbetriebliche Bedürfnisse)

• Sicherstellung der Substanzerhaltung der vorhandenen Anlagen
• Leistungssteigerung, Qualitätssteigerung, Netzerweiterung und Netzrückbau (Anpassung des Netzes an neue Marktbedürfnisse und Betriebsform)
• Netzanpassungen aus übergeordneten (verkehrs-)politischen Gründen (gemäss Auftrag des Infrastruktureigners = Staat)

Die Netzplanung wird von vielen Aspekten beeinflusst. Es gibt verschiedene Einflüsse;

• verkehrliche Einflüsse (Personenverkehr, Güterverkehr, z.B. wie gross ist die Auslastung)
• betriebliche Einflüsse (Zugsbildung, Zugsförderung, Fernsteuerungsstrategie,…)
• technische Einflüsse (Achslasten, Sicherungssysteme, Lichtraumprofile, Spurweiten,…)
• finanzielle Randbed. (Trassenpreissysteme, erwartetes Verkehrsvolumen pro Zugkategorie

• Funktionale Verkehrskorridore (z.B. für Transit, Hafenanbindung, etc.)
• Lage von Grossknoten / Verknüpfung von Korridoren
• Funktion der Netzteile
• Angestrebte Kapazität
• Erforderliche Leistungskennwerte (Streckenhöchstgeschwindigkeiten, Achslasten)
• Technische Parameter, Streckenausrüstungen

Bei Grossknoten werden die Korridore und Grossknoten in Einzelstrecken und Einzelknoten aufgelöst (Um gegenseitige Störungen und Betriebsbeeinträchtigungen zu vermeiden, Entflechtung der Verkehrsarten wie z.B eigene Infrastrukturen für S-Bahnen). Dabei gelten folgende Anforderungen sicherzustellen und untereinander zu optimieren:

• Funktionen des Knotens im Betrieb des Netzes
• Funktion des Knotens als Kernelement des regionalen Nahverkehrs-Netzes
• Erschliessung des Siedlungsraumes im näheren Umfeld im Personen- und Güterverkehr
• Verknüpfungspunkt mit dem städtischen Nahverkehr                                                                                               
• Städtebauliche Anforderungen hinsichtlich Anordnung und Gestaltung der Anlagen
• Optimale städtebauliche Nutzung allfällig freiwerdender Areale

• Rollmaterialabstellungen
• Rollmaterialunterhalt
• Güterverkehrsanlagen
• Anlagen des Infrastrukturunterhalts (Werkhöfe)
• Drittnutzungen nach kommerziellen städtebaulichen Gesichtspunkten

• Definition der verkehrlichen und betrieblichen Funktion der einzelnen Strecken
• Lage und Funktion einzelner Infrastrukturelemente
• Lage von Betriebsanlagen
• Nutzung der internen Flächen im näheren Bahnumfeld

• Vollständige, konkrete, korrekte Erfassung der funktionalen Anforderungen
• Erkennen und Beschreiben der Randbedingungen
• Denkbare Varianten entwickeln, stufenweise und transparent evaluieren und eliminieren
• Detaillierte Ausarbeitung der Bestvariante
• Ausschreibung der Arbeiten und deren Vergabe vornehmen
• Inbetriebnahme der neuen Anlagenteile

• Vorgehen in der Regel streng formalisiert
• Verbindliche Finanzierung des Objekts zwingend sicherzustellen
• Detaillierungsgrad hoch bis sehr hoch
• Planungsaufwand sehr gross

Zu bemerken ist, dass es sich fast immer um ein Trade-off handelt.

• Funktionale Anforderungen: abgeleitet von Betriebsprogrammen, insbesondere von den Massen und Geschwindigkeiten der Züge

• Streckenkategorien: Einteilung in Kategorien mit bestimmten Trassierungsvorgaben, jedoch ist durch die Einhaltung der Vorgaben die gleichzeitige Erfüllung der funktionalen Anforderungen nicht sichergestellt

1.Korridorevaluation

1. Festlegung des Anfangs- und Endpunktes der Trassierungsaufgabe, Identifikation allfälliger Zwischenpunkte
2. Analyse des Gelände
3. Identifikation möglicher Korridore
4. Evaluation der Korridore, Machbarkeitsprüfung
5. Auswahl von einem oder zwei Korridoren zur Weiterbearbeitung

2.Linienführungsentwicklung

1. Entwurf von Linienführungsvarianten innerhalb Korridore
2. Bewertung der Linienführungsentwürfe
3. Wahl der bestgeeigneten Linienführung

3.Trassenwahl

1. Erarbeitung der Trassierungsvariante unter Berücksichtigung aller Trassierungsparameter
2. Evaluation der Trassierungsvariante, vertiefte Machbarkeitsprüfung
3. Auswahl und Entscheid über die weiterzubearbeitende Besttrassierung

• Zentrale Aufgabe der Vorstudienphase
• Umsetzung der betriebliche Anforderungen in die Anlagenteile
• Verkehrlich und betrieblich optimale Anordnung der Gleise und deren Verbindung
• Berücksichtigung der technischen Einflüsse und topografischen Gegebenheiten
• Integration der weiteren relevanten Infrastrukturen wie Personen- und Güterverkehrsanlagen, Betriebsanlagen
• Verknüpfung mit dem Umfeld, insbesondere mit anderen Verkehrswegen

Daran anschliessendem Vorprojekt sollen möglichst keine Änderungen des Gleisplanes mehr nötig sein!

Gleistopologie ( = Gleisplanentwurf)

- Topologie = Konfiguration von Netzwerkknoten und Netzwerkverbindungen

- Gleistopologie = Spurplan = Anordnung sowie gegenseitige Lage und Verknüpfung der topologischen Grundelemente

Aus der Topologieentwicklung geht hervor, wo sich Gleise, Signale und andere Bauten befinden. Ausserdem sagt die Topologie aus, ob ein Projekt überhaupt realisierbar ist. Zudem lässt sich an der Topologie die Anlagenleistungsfähigkeit berechnen und Kosten abschätzen.

·       Entwurfsebenen

1.Topologie-Elemente: unterste Ebene, für jede geforderte betriebliche Funktionalität sind die benötigten Topologie-Elemente und deren logischen Abhängigkeiten zu bestimmen.

2.Elementgruppe: Gruppen von Topologie-Elementen, durch lokale Optimierung dieser Gruppen gelingt es, den gleichen Funktionsumfang mit weniger Elementen oder mit einer geringeren Längen- und Breitendehnung zu erreichen

3.Teilanlage: in sich abgeschlossene Bereiche, z.B. kleine und mittlere Knoten, Teilbereiche von Grossknoten, Streckenabschnitte ohne wesentliche Änderungen im Betriebsprogramm

4.Gesamtanlage: z.B. ganzes Streckennetz 

• Knoten zunehmend die kapazitätsbestimmende Teile des Netzes
• Integrierte Taktfahrpläne mit Anschlussgewährung in Taktknoten zwischen allen Relationen zu hohem Gleisbedarf und zu zahlreichen Fahrstrassenkonflikten
• Streckenkapazität lässt sich vergleichsweise einfach mittels signaltechnischer Massnahmen und mehrgleisigem Ausbau steigern. Leistungssteigerungen in Knoten sind schwieriger
• Überlagerung von Fern- und Agglomerationsverkehr in den Knotenbahnhöfen grosser Städte