Bahnsystemtechnik Zusammenfassung PDF

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Bahnsystemtechnik Zusammenfassung...

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Bahnsystemtechnik – kleine Zusammenfassung 1. Wechselwirkungen Fahrzeug – Infrastruktur – Betrieb Transportsystem: Gesamtheit aller Systeme, die Güter oder Personen über räumliche Distanzen bewegen Verkehrssystem: Gesamtheit aller Systeme, die der Überwindung von geometrisch oder geografisch bestimmten Räumen dienen

Überwachung: Fahrzeugkommunikation Betriebsüberwachung Bedienung: Fahrzeug Fahrer Betriebsmittelwahl: Fahrzeugauswahl Transportaufgabe Planung: Fahrzeugwartungsplanung Fahrzeugeinsatzplanung

Betrieb

Fahrzeug

Zugsicherung: Fahrzeugmagnete Gleismagnete Energieversorgung: Stromabnehmer Fahrleitung Ladegut: Güterwagen Belade/Entladeeinrichtung

Infrastruktur Bahnhöfe-Verkehrsdienste: Bahnsteighöhe und -länge Personenverkehrsart, Güterverkehr Infrastrukturgestaltung /Transportaufgabe: HGV-Strecken/S Bahn Strecken HGV Verkehr /S Bahn Verkehr

2. Gesetze 1

Allgemeine Eisenbahngesetz (AEG): regelt den sicheren Betrieb der Eisenbahn in Deutschland und bezweckt ein attraktives Verkehrsangebot auf der Schiene. Seine ursprüngliche Fassung wurde am 29. März 1951 erlassen. Es wurde am 27. Dezember 1993 als Artikel 5 des Eisenbahnneuordnungsgesetzes neu gefasst. Erfasst nicht Magnetschwebebahn und Straßenbahnen. Es regelt u.a. Gebühren und Tarife, Eisenbahnaufsicht, Sicherheitspflichten. Eisenbahn – Bau – Betriebsordnung (EBO): ist eine Verordnung für den Bau und Betrieb regelspuriger Eisenbahnen in Deutschland. Die EBO gilt nicht für den Bau, den Betrieb oder die Benutzung der Bahnanlagen eines nichtöffentlichen Eisenbahninfrastrukturunternehmens. Umfasst z.B. Baurichtlinien für den Gleiskörper, Anforderungen an Personal, Sicherheit und Ordnung. Personenbeförderungsgesetz (PBefG): Vorschriften regeln die Beförderung von Personen. Genehmigungen, Vergabe, Beförderungsentgelte, Aufsicht. 3. Megatrends Ziel  möglichst wenig Energieverbrauch / Energiebedarf mit Erneuerbaren decken Vergleich mit Verkehrsträgern in Pkm (Personenkilometer) und tkm (Tonnenkilometer). -

Reisezüge verbrauchen spezifisch wenig Energie und emittieren spezifisch wenig.

-

Güterverkehr verbrauchen spezifisch am wenigsten Energie und emittieren spezifisch am wenigsten.

 Bahn ist der ideale Verkehrsträger hinsichtlich der Megatrends

1. Lärmschutz Mehr Aufmerksamkeit in den letzten Jahren. Lärm erzeugt Stress. Maßnahmen: -

Reduzierung der Rollgeräusche (glatte Räder und Schienen)

-

Aerodynamische Gestaltung der Züge

Vorbeugung von Lärm: -

Konditionieren von Schienen (Schienenkopfschmierung)

-

Fahrwerke von aktiv gelenkten Rädern

Fahrlärm: -

Bis 30 km/h Antriebsgeräusch 80 dB(A)

-

Bis 300 km/h Rollgeräusch

-

Ab 300 km/h Aerodynamische Geräusche 120 dB(A)

105 dB(A)

1. Spurweiten 1. Normalspur, 1435mm 2. Meterspur, 1000mm 3. Sonderspur, Berechnen Transportkapazität: Transportkapazität * 60min/Taktabstand 2

Vignolschiene:

1. Güterwagen a. Ganzzugverkehr: Transport großer Gütermengen in kompletten Zügen vom Sender zum Empfänger, meistens mit Waggons gleicher Bauart; keine betriebliche Behandlung unterwegs b. Wagenladungsverkehr: Frachten nehmen einen oder mehrere Güterwagen vollständig in Anspruch c. Einzelwagenverkehr: Einzelne Wagen oder Wagengruppen werden zum Zielbahnhof des Kunden transportiert d. Kombinierter Verkehr: Fracht wird in Wechselcontainern mit LKW, Bahn und Schiff transportiert. 2. Betriebsplanung Bedienkonzepte: -

Nicht systematische Verkehrsangebote  nachfrageorientiert, unregelmäßige Abfahrzeiten

-

Taktfahrplan  fester Zeittakt, betriebliche Abläufe auf der Infrastruktur wiederholen sich

Integraler Taktfahrplan: Vertaktung der Verkehre untereinander, Synchronisation der Verkehrsdienste. Im Idealfall treffen sich am Verknüpfungspunkt in konstanten Zeitabständen alle Züge und Busse aus allen und in alle Richtungen

1. Infrastruktur Wirkung auf ein fahrendes Fahrzeug: 3

-

Fliehkraft nach Kurvenaußen

-

Resultierende Kraft aus Fliehkraft nach Kurvenaußen und Querkraft aus Erdbeschleunigung

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Begrenzung der Fliehkraft- und Querkraftänderung

-

Fliehkraft nach oben oder unten

Spurkranz nötige wegen Fliehkräften bei Kurvenfahrten, damit Fahrzeug bei Weiche die richtige Spur findet und wenn die Spurweite kleiner wird.

Neigetechnik:

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Fährt ein Zug in eine Kurve, so wirkt auf die Fahrgäste, die sogenannte Querbeschleunigung. Diese hat mit der „Fliehkraft“ zu tn, die man z.B. auch im Kettenkarussell spürt. Aus Komfort- und Sicherheitsgründen ist diese Querbeschleunigung, die während einer Kurvenfahrt auf die Fahrgäste wirkt, im Eisenbahnverkehrs gesetzlich nach oben begrenzt (amax=1 m/s²). Da die Querbeschleunigung mit der Geschwindigkeit bei der Kurvenfahrt zunimmt, muss je nach Kurvenradius die Fahrgeschwindigkeit des Zuges nach oben begrenzt werden. Die Geschwindigkeitsbeschränkungen in kurvenreichen Strecken liegen also meist nicht daran, dass der Zug ansonsten „aus der Kurve fliegen“ würden, sondern lediglich daran, dass die Kräfte, die ansonsten auf den Fahrgast wirken würden, zu groß wären – es könnten z.B. stehende Passagiere stürzen. Eine Entgleisung des Fahrzeugs wäre erst bei deutlich höheren Querbeschleunigungen zu befürchten. Durch das Neigen der Strecke kann man nun generell diese Querbeschleunigung ein Stück weit ausgleichen (vgl. „Steilkurven“ auf Autorennstrecken). Das macht man standartmäßig auch bei der Bahn so, indem man das bogenäußere Gleis in der Kurve höher legt als das Bogeninnere (Fachbegriff: Gleisüberhöhung). Allerdings kann man dies nicht beliebig weit treiben, sonst würden z.B. in der Kurve stehengebliebene Fahrzeuge einfach umfallen. An dieser Stelle kommt nun die Neigetechnik ins Spiel. Mit ihr kann man den Wagenkasten noch zusätzlich zur Gleisüberhöhung neigen (um bis zu weitere 8°) und so noch mehr Querbeschleunigung ausgleichen und folglich – auf der gleichen Infrastruktur – bis zu 40% schneller zu fahren. http://www.matthias-gastel.de/neigetechnik-mit-dem-zug-bogenschnell-um-die-kurve/ #.W3voj7hCTb1 https://www.youtube.com/watch?v=xHWwuSQjtqg

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1. Weichen: a. Einfache Weiche b. Doppelweichen c. Kreuzungsweichen d. Innenbogenweichen e. Außenbogenweichen

Weichenradien werden in Abhängigkeiten von der erlaubten Geschwindigkeit gewählt Bei Schnellfahrweichen sind Übergangsbögen im Zweiggleis üblich. 2. Bahnhöfe Bahnhöfe haben mindestens eine Weiche. Hier dürfen Züge beginnen, enden, ausweichen oder wenden. Er hat verschiedene betriebliche Funktionen: -

Züge werden eingesetzt und ausgestattet

-

Züge halten an, um Fahrgäste aufzunehmen und aussteigen zu lassen

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Züge können überholt werden

-

Züge können abgestellt werden

Bahnsteige sind unterschiedlich hoch von 15cm – 103cm Lichtraumprofil: Queerschnitt eines Bahngleises, der von Einbauten freizuhalten ist, damit das größte, auf diesem Gleis zulässige Fahrzeug nirgendwo anschlägt und sicher fahren kann.  Regeln die Zulässigkeit baulicher Anlagen in Gleisnähe

Haft und Gleitreibung: https://www.youtube.com/watch?v=QkFcBmtbJ4Q

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Wirkt eine Zugkraft am Radumfang, so ergibt sich grundsätzliche eine als Schlupf bezeichnete Relativbewegung zwischen Rad- und Schienenoberfläche, deren Betrag von den wirkenden Kraft und der Geschwindigkeit abhängt. Nähert sich die Zugkraft der maximalen Reibungskraft, so wird der Schlupf zunächst größer (Makroschlupf), bis es bei einer Überschreitung der maximalen Reibungskraft zu einer Entkopplung zwischen Rad und Schienen kommt und das Rad sich unkontrolliert schneller dreht, als es der Fahrgeschwindigkeit entspricht. Diesen Zustand bezeichnet man als Schleudern. Schleudern führt zu erhöhtem Verschleiß an Schienenköpfen und Radlaufflächen, zusätzlich können sich durch Übertourung oder plötzliches Fangen des Radsatzes Schäden am Antrieb ergeben.

Rollen (Radumfangsgeschwindigkeit ≈ Fahrgeschwindigkeit) Schleudern (Radumfangsgeschwindigkeit ≫ Fahrgeschwindigkeit) Gleiten (Radumfangsgeschwindigkeit ≪ Fahrgeschwindigkeit)

Kommt es zu einem Schleudern der Radsätze, so wird dem zunächst durch eine Reduzierung der Zugkraft sowie vor allem bei klotzgebremsten Fahrzeugen auch durch Anlegen der Bremse mit geringen Drücken von maximal 1,0 bar begegnet (Schleuderschutzbremse). Dadurch können schleudernde Achsen schnell abgefangen werden, zudem werden die Radlaufflächen vom Schmierfilm gereinigt und aufgeraut. Anschließend (oder auch vorbeugend) kann, um den Haftreibungsbeiwert zu erhöhen, an bestimmten Achsen Sand aus einer Sandungsvorrichtung unter die Räder geblasen werden. ----

Radsatz auf der Schiene Radsatz mittig auf der Schiene: Aufgrund von Koizität und einer starren Verbingung von zwei Rädern zentriert sich der Radsatz immer, wenn die Rollradien von den beiden Rädern sich unterscheiden. Es entsteht ein sogenannter Sinunslauf.

Wenn sich das linke Rad versetzt, hat es einen größeren Laufdurchmesser als das rechte. Dadurch legt das linke Rad eine größere Strecke zurück und überholt das rechte. Dies wiederholt sich mit dem rechten Rad, das nun eine längere Strecke zurücklegt. Dies passiert immer wieder und so entsteht ein Sinuslauf. Man kann den Verlauf mit einer Differentialgleichung lösen.

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Der Sinusverlauf entsteht immer, da schon die kleinste Störung auf der Schiene einen Sinusverlauf veranlasst. Klingelregel: Die Bewegungsgleichungen für den Sinusverlauf ist nur von geometischen Parametern abhängig. Mit steigender Geschwindigkeit nimmt die Frequenz zu. Rückführung des Stroms: Der Fahrstrom wird aus der Fahrleitung oder der Stromschiene aufgenommen und über den RadSchiene Kontakt zur Schiene zurückgeführt. Der Rückstrom fließt über die Rad Schiene Kontaktfläche -

Rad Schiene bilden ein Wirkflächenpaar

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Aufgrund der hohen Flächenspannung und der relativ großen Kontaktfläche liegt bei sauberen Schienen der elektrische Kontaktwiederstand im Bereich...