Bahnbau und Bahninfrastruktur

Bahnen des Rad-Schienesystems sind seit 1835 im Bereich des heutigen Deutschland zu finden. Andere Bahnen konnten sich in vergleichbarem Umfang bislang nicht durchsetzen. Eine grundsätzliche Charakterisierung von Bahnsystemen wird vorgestellt.

Die Bahnen können hinsichtlich ihrer Bauart, Betriebsform, Eigentumsverhältnisse und ihrer Verkehrsform unterschieden werden.

Wesentliche, die Bahnen in der Bundesrepublik Deutschland betreffende, Gesetze und gesetzesgleiche Verordnungen werden beschrieben. Diese Regelungen betreffen nicht nur die Rechtsverhältnisse im engeren Sinn, sondern auch Verfahrensweisen und die Organisation sowie Bau und Betrieb von Bahnen. Auch wird auf Organisationen internationaler Vereinigungen, zur Vereinheitlichung des Eisenbahnwesens hingewiesen.

Um Bahnen kontrolliert bewegen zu können, müssen entsprechende Komponenten für das Tragen, Führen, Beschleunigen und Bremsen beherrscht werden. Bei der Eisenbahn und entsprechenden Schienenbahnsystemen werden die Kräfte durch das Rad-Schiene-System mittels Formschluss und Reibung übertragen. Bei anderen Bahnsystemen, wie z. B. bei der Magnetfahrtechnik, bei der Kräfte mithilfe von Magnetfeldern übertragen werden, wären auch andere Komponenten zu betrachten. Die wesentlichsten Grundlagen für das sichere Funktionieren des Rad-Schiene-Systems und eine Auswahl wesentlicher fahrdynamischer Komponenten werden aufgezeigt.

Die aufgezeigte Auswahl von Definitionen zu Bahnanlagen der Bahnhöfe und der freien Strecke orientiert sich an den wesentlichsten Begriffen.

Das Lichtraumprofil ist ein wesentliches Element der Querschnittsgestaltung der Bahnen. Die Zusammenhänge der Bezugslinien, Fahrzeugbegrenzungslinien und der Lichtraumprofile werden beschrieben und die den Planungen zugrunde zu legenden Lichtraum- bzw. Planungsprofile erläutert.

Bei Schienenbahnen versteht man unter dem Gleisabstand (e) den horizontalen Abstand zwischen den Achsen benachbarter Gleise (Gleismittenabstand). Behandelt werden die verschiedenen Gleisabstände, deren Zusammenhänge und Ableitungen sowie Abstände zu Kunstbauwerken. Die nachfolgenden Ausführungen referenzieren vorrangig auf die EBO [1] und die Richtlinie 800.0130 der DB [2]. Ergänzend ist vorab darauf hinzuweisen, dass die Gleisabstände auch nach der Euronorm DIN EN 15273-3 [3] berechnet werden können.

Die Linienführung der Gleise in Grund- und Aufriss wird durch Trassierungselemente bestimmt. Für Trassierungselemente sind in den Bau- und Betriebsordnungen (EBO [1], EBOA/BOA [2], BOStrab [3], ESBO [4], MbBO [5]) Grenzen für zulässige Mindest- bzw. Höchstwerte sowie Regelwerte festgelegt. Für die Schienenbahnen sind die Trassierungsparameter in Richtlinien und weiteren Vorschriften festgelegt; für die DB Netz ist besonders die Richtlinie 800.0110 [6] maßgebend, während für Stadt-, Straßen- und U-Bahnen die BO-Strab Trassierungsrichtlinien als Anhalt dienen [3, 7]. Die aufgezeigten und abgeleiteten Berechnungs- und Dimensionierungsansätze ermöglichen das Entwerfen von Trassierungen normalspuriger Gleisanlagen entsprechend den bei der DB Netz eingeführten Regeln. Auch wird aufgezeigt, wie vorhandene Gleisanlagen hinsichtlich möglicher Geschwindigkeiten aufgrund der Trassierung untersucht werden können. Die Trassierungsgrundsätze samt möglichen Spielräumen und deren Bedingungen sind beschrieben. Die angegebenen Formeln und deren Ableitung ermöglichen bei Bedarf auch Umrechnungen auf die Bedingungen anderer Spurweiten (Schmalspur oder Breitspur).

Die Grundbegriffe zu Anlagen des technischen Anlagenmanagements werden erläutert.

Als Untergrund wird der anstehende Boden oder Fels bezeichnet. Der Unterbau ist ein Erd- oder Kunstbauwerk, welches zwischen dem Oberbau und dem Untergrund angeordnet ist. In diesem Kapitel werden Erdbauwerke und ihre Entwässerung behandelt. Die im Kap. 10 aufgezeigten Themen sind vorwiegend grundsätzlich beispielhaft und decken die Bandbreite des Handbuchs 83601 (Erdbaurichtlinie) der DB AG und der dort genannten Normen sowie der einschlägigen Richtlinien des Straßenbaus nur teilweise und punktuell schwerpunktmäßig ab.

Wesentliche Bestandteile des Oberbaus der Schienenbahnen sind Schienen, Schwellen und Bettung. Auch werden Schutzschichten zum Oberbau zugeordnet. Schienen und Schwellen werden mittels Kleineisen zu Gleisrosten, Weichen, Kreuzungen oder Kreuzungsweichen verbunden. Bei der Festen Fahrbahn können die Schwellen durch Betonteile ersetzt sein, in denen die Schienenbefestigungspunkte verankert werden. In diesem Kapitel werden die grundsätzlichen Anforderungen an den Oberbau, teils anhand von Beispielen, behandelt.

In diesem Kapitel werden Begriffe und Übersichten zu Weichen, Kreuzungen und Kreuzungsweichen erläutert und die fachlichen Abkürzungen beschrieben. Die Berechnung von Weichen, Kreuzungen, Kreuzungsweichen, Bogenweichen, Bogenkreuzungen und Bogenkreuzungsweichen ist beschrieben.

Man unterscheidet beim Oberbau Abnahmen bei bzw. nach Baudurchführungen und Oberbautechnische Freigaben entsprechend der Richtlinie 824 [1] der DB AG. Die „Abnahme“ entspricht der Abnahme nach VOB, Teil B. Die „Oberbautechnische Freigabe“ ermöglicht dagegen das Befahren des Gleises bzw. der Weichen, Kreuzungen und Kreuzungsweichen im Regelverkehr. Die Oberbautechnischen Freigaben sind in Ril 820.0120 [2] beschrieben; mit der Oberbautechnischen Freigabe wird die Befahrbarkeit nach Baumaßnahmen (mit der zulässigen Höchstgeschwindigkeit und Radsatzlast) bis zur nächsten Inspektion geregelt. Die Inspektion des Oberbaus ist in Ril 821 [3] beschrieben. Die Instandhaltung beinhaltet Inspektion, Wartung, Instandsetzung, bzw. auch Verbesserung und ggf. Schwachstellenanalysen und ist auch in DIN 31051 [4] geregelt.

Gleisverbindungen können zwischen parallelen und nicht parallelen Gleisen sowie als Abzweig in Gleise geplant werden. Berechnungsansätze mit unterschiedlichen Weichen sind dargelegt und einfache Beispiele sind erläutert.

Selbstverständlich ist es aktueller Stand der Technik, Entwürfe IT-gestützt zu bearbeiten. Die nachfolgenden Hinweise sollen helfen, falls Kleinigkeiten „von Hand“ erledigt werden sollen.

Neben allgemeinen und grundsätzlichen Hinweisen werden die Sicherung und die baulichen Gestaltungsmöglichkeiten von Bahnübergängen in ihren wesentlichsten Grundzügen beschrieben. Hierzu gehören auch wesentliche Anforderungen an die bauliche Konstruktion von Bahnübergangsbelägen und die Gestaltung von Straßen und Wegen im unmittelbaren und weiteren Bahnübergangsbereich mit Rückwirkungen auf einen Bahnübergang.

Signale und Signalsysteme dienen zur sicheren Regelung der Zugfahrten. Analog gilt dies auch für Rangierfahrten. Eine kleine Auswahl von vorgestellten Signalen erleichtert das Grundverständnis. Ebenso werden die Grundzüge der Stellwerkstechnik und der Zugsicherungssysteme vorgestellt. Hinweise zum automatisierten Fahren bei Bahnen runden die Thematik ab.

In der folgenden kurzen Vorstellung des Themas Oberleitung werden einige besonders ausgewählte Gesichtspunkte vorgestellt, die zum Zusammenhangswissen und zum grundlegenden Verständnis bautechnischer Eisenbahn-Infrastruktur bzw. zur Streckenausrüstung wesentlich sind.

Die in diesem Kapitel vorgestellten Grundsätze und Unterlagen zeigen wesentliche Aspekte baubetrieblicher Zusammenhänge. Unter Baubetrieb wird hier das Zusammenwirken von Baumaßnahmen in Gleisbereichen mit dem Eisenbahnbetrieb und damit dem Fahren von Zügen bei Bauarbeiten, verstanden. In stark geraffter Form werden in diesem Kapitel ausgewählte und besonders wesentliche Punkte des Bauens unter Eisenbahnbetrieb vorgestellt.

Sicherungsmaßnahmen gegen die Gefahren aus dem Eisenbahnbetrieb dienen den am Gleis arbeitenden bzw. beschäftigten Personen und sollen diese vor Unfällen durch bewegte Eisenbahnfahrzeuge schützen. Maßgebende Unterlage auf der Baustelle ist der Sicherungsplan.

Ziel dieses Kapitels zum Schienenverkehrslärm ist es einen ersten Einblick zu den zu beachtenden Themen und Zusammenhängen sowie zu grundsätzlichen Aspekten von Berechnungsansätzen zu bekommen.

Ziel dieses Kapitels zu Erschütterungen aus Schienenverkehr ist es einen ersten kurzen Einblick in die zu beachtende Problematik zu eröffnen.

Ziel dieses Kapitels ist es Hinweise zum Building Information Modeling (BIM) im noch relativ neuen Anwendungsbereich der Bahninfrastruktur zusammenzustellen.

Ziel dieses Kapitels ist es anhand weniger Beispiele einen kleinen schlaglichtartigen Überblick über eine Auswahl wesentlicher Themen der Nachhaltigkeit und des Umweltschutzes der Bahnen und der Bahninfrastruktur aufzuzeigen.