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Über dieses Buch

Die Neuauflage des Handbuchs zeigt den erreichten Stand der Technik und spiegelt die aktuelle Vorschriftenlage wieder. In den teilweise ausführlicher gefassten Kapiteln werden die technischen und operativen Grundlagen der Eisenbahninfrastruktur und der Interaktion von Infrastruktur, Fahrzeug, Betrieb und Leit- und Sicherungstechnik sowohl in ihren Zusammenhängen als auch in Maß und Zahl dargestellt. Das neu aufgenommene Kapitel zur betrieblichen Infrastrukturplanung und Spurplangestaltung schlägt die Brücke zu den Anforderungen, die jeder Planer von Eisenbahninfrastruktur kennen sollte. Es wird Wert darauf gelegt, dass der Nutzer durch eine knappe, aber fakten- und detailreiche Darstellung mit Bildern, Zeichnungen, Diagrammen und Tabellen einen schnellen Zugriff auf das gesuchte Wissensgebiet bzw. auf die nachzuschlagenden Einzelheiten erhält. Systematisch organisierte Querverweise vermitteln die Komplexität und Vernetzung der Ingenieurdisziplinen der Eisenbahninfrastruktur.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Das Zusammenwirken von Rad und Schiene

Zusammenfassung
Der Rad-Schiene-Kontakt bestimmt die Leistungsfähigkeit des Systems Eisenbahn. Aufgrund der Dynamik und der hohen Kontaktspannungen ist er der kritische Punkt bei allen Bahnen, ganz besonders jedoch bei Hochgeschwindigkeits- und Schwerlastverkehr. Der Kontakt Rad-Schiene ist aber auch maßgeblich für Lärm und Verschleiß verantwortlich. Die Rauigkeit von Schiene und Rad regt die Lärmemissionen an, durch Materialabtrag verändern sich zudem die jeweiligen Profile in Längs- und Querrichtung, was im Laufe des Betriebes veränderte Kontaktsituationen hervorruft. Hinzu kommt, dass das Durchfahren von engeren Bögen durch Eisenbahnfahrzeuge mit erheblichen Gleitanteilen (Schlupfen) verbunden ist, die Räder also eher rutschen als rollen. Außerdem hat es eine große Tradition, ausgerechnet am Kontaktpunkt Rad-Schiene die Trennung von Bauingenieurwesen und Maschinenbau vorzunehmen. Im Folgenden wird noch deutlich dargelegt werden, dass Kräfte und Bewegungen und mit ihnen der Verschleiß immer aus dem Zusammenwirken zweier Komponenten herrühren, der Schiene und dem Rad, oder genauer, dem Laufwerk und dem Gleis, und daher von beiden Fachbereichen pflegliche Maßnahmen nötig sind um dauerhaft ein befriedigendes Zusammenwirken der Komponenten sicherzustellen.
Klaus Rießberger

2. Auslegung des Eisenbahnoberbaus

Zusammenfassung
Die grundlegende Auslegung des Eisenbahnoberbaus umfasst die Auswahl der Schiene, der Schienenbefestigung, der Schwellenart, des Schwellenabstandes sowie der Schottergeometrie in Abhängigkeit von der statischen Radkraft, der Geschwindigkeit und der jährlich akkumulierten Verkehrsmasse. Die Deutsche Bahn hat die Auslegung des Eisenbahnoberbaus in Form eines „Ausrüstungsstandards“ formalisiert. Das vorliegende Kapitel beschreibt die grundlegenden Zusammenhänge der Auslegung des Eisenbahnoberbaus und kommentiert den genannten „Ausrüstungsstandard“.
Ulf Gerber

3. Schienen und Schienenschweißen

Zusammenfassung
Die Schiene ist die am stärksten belastete Komponente der Fahrbahn der Eisenbahn. Bei den heutigen Achslasten und Geschwindigkeiten erfordert dies Schienenstähle höchster Qualität und eine Formgebung der Schiene, die den hohen Beanspruchungen gewachsen ist. Gleiches gilt für die Verbindung der Walzlängen der Schienen zum durchgehenden Schienenstrang mittels leistungsfähiger Schweißverfahren im Schweißwerk und auf der Baustelle, wo zur Herstellung des lückenlosen Gleises außerdem ein Spannungsausgleich durchgeführt werden muss. Abweichungen bei Maßen und Eigenschaften von Schienen bei Herstellung und im Einsatz werden als Schienenfehler klassifiziert. Unebenheiten und Fehler auf Fahrfläche und Seitenflanken werden durch das Schleifen der Schienen beseitigt.
Klaus Meißner, Alfred Wöhnhart

4. Eisenbahndämme und Einschnitte

Zusammenfassung
Erdbauwerke bestehen i. d. R nur aus natürlichen Stoffen, die meist in der unmittelbaren Nähe gewonnen wurden. Sie zeichnen sich aus durch Langlebigkeit und verträgliche Eigenschaften zur Umwelt. Wesentlich ist, dass der eingebaute Boden jederzeit bei Umbauten ohne Verlust wieder eingebaut oder ergänzt werden kann. Diesen Ansprüchen genügen Beton, mit Zement injizierte Böden und Einbauten von Geotextilien nicht. Ihr Ausbau bedeutet Entsorgung als Abfall. Es ist das Anliegen des Kapitels, darauf hinzuweisen, zukünftig nur dort solche Hilfsstoffe einzusetzen, wo es unumgänglich ist. Den nachfolgenden Generationen darf eine Explosion der Abfälle und die aufwändige Aufbereitung großer Abfallmengen nicht zugemutet werden. Der Beitrag soll nicht der Wiedergabe bestehender Vorschriften und Richtlinien dienen, sondern diese Kenntnisse voraussetzen. Nur im Fall erkennbarer Widersprüche wird darauf Bezug genommen. Die Grundkonzeption des Buches legt fest, dass der Schwerpunkt der Betrachtungen die Vermittlung von Erfahrungen ist. Dies bedeutet eine starke Betonung der Analyse von Schadensfällen und der daraus zu ziehenden Schlussfolgerungen. Als Ingenieur ist man geneigt, bei einem Schaden zuerst Fehler in der Berechnung der Konstruktion zu suchen. Bei nüchterner Betrachtung lässt sich jedoch erkennen, dass die Technologie mit den zum Einsatz kommenden Geräten häufig wegen der Nebenwirkungen die Ursache für erhebliche Auswirkungen auf nicht geplante Veränderungen des Bauzustandes, d. h. auch eine Hauptursache der Schadensauslösung sind.
Horst Rahn

5. Weichen

Zusammenfassung
Weichen sind ein kennzeichnendes Merkmal spurgeführter Verkehrssysteme wie der Eisenbahn, weil ohne Weichen nicht die Spur gewechselt werden kann. Dabei treten, abhängig von der Geschwindigkeit und der Masse der Fahrzeuge, hohe vertikale und horizontale Belastungen auf, die durch entsprechend ausgefeilte und bewährte Konstruktionen aufgenommen und abgeleitet werden. Gleichwohl sind Weichen die am höchsten belasteten Elemente der Fahrbahn, die entsprechend hohe Instandhaltungsaufwendungen verursachen. Da Weichen gestellt und gesichert werden müssen, sind sie auβerdem ein wesentliches Element der Sicherungstechnik. Für den Einbau und die Instandhaltung der Weichen gibt es - je nach Bedeutung der betroffenen Gleise - unterschiedlich aufwendige und leistungsfähige Verfahren und Prozesse.
Ekkehard Lay, Reinhold Rensing

6. Querschnittsgestaltung der Bahnanlagen

Zusammenfassung
Alle Eisenbahnfahrzeuge benötigen einen von gleisnahen Gegenständen freigehaltenen lichten Raum. Dieser setzt sich aus Fahrzeug- und Infrastruktur-Anteilen zusammen. Gemeinsame Basis ist nach EN 15273 die so genannte „kinematische Bezugslinie“, die Grundlage aller Lichtraumberechnungen ist. Die Infrastrukturseite berücksichtigt Zuschläge in Breite und Höhe, die der Bewegung des Eisenbahnfahrzeugs auf einem realen, imperfekten Gleis und in Überhöhungen Rechnung tragen, sowie Sicherheitsanforderungen im Hinblick auf die Aerodynamik schnell fahrender Züge.
Anton Schmitt, Eberhard Jänsch

7. Eisenbahnbrücken, Tunnel und Ingenieurbauwerke

Zusammenfassung
Als Ingenieurbauwerke bezeichnet die DIN 1076 Brücken, Tunnel, Trogbauwerke, Stützbauwerke mit mindestens 1,5 m sichtbarer Höhe, Lärmschutzwände mit mindestens 2 m sichtbarer Höhe und Bauwerke, für die ein statischer Einzelstandsicherheitsnachweis erforderlich ist, z. B. Regenrückhaltebecken und Schachtbauwerke.
Tristan Mölter, Michael Fiedler

8. Betriebsführung der Infrastruktur

Zusammenfassung
Kennzeichnend für die Eisenbahn ist das Fahren der Züge im Raumabstand als Konsequenz aus dem geringen Reibfaktor zwischen Rad und Schiene. Dies führte in der Entwicklung der Eisenbahn zu spezifischen Betriebsverfahren, Sicherungsprinzipien und Signalsystemen. Die Betriebsgrundsätze der europäischen Eisenbahnen sind noch immer stark national orientiert und weichen in einzelnen Ländern erheblich voneinander ab. Die Ausführungen beschränken sich daher auf die Situation in Deutschland, Österreich und der Schweiz. Da in großen Eisenbahnnetzen ständig gebaut wird, wird am Schluss des Kapitels auf den betrieblichen Umgang mit Baumaßnahmen „unter dem rollenden Rad“ eingegangen.
Jörn Pachl

9. Spurplangestaltung und betriebliche Infrastrukturplanung

Zusammenfassung
Die drei Aspekte der betrieblichen Infrastrukturgestaltung – die Angebotskonzeption, die Spurplangestaltung und die Leistungsuntersuchungen – bilden eine untrennbare Einheit und sind Gegenstand des Kapitels. In der Praxis sind die drei Teile alle gleichberechtigt und ergänzen einander. Die Angebotskonzeption dient der Vorplanung der Zugtrassen des Schienenpersonenfern- und –nahverkehrs sowie des Güterverkehrs für einen in der Zukunft liegenden Zeitpunkt. Die Spurplangestaltung überprüft und entwickelt die Voraussetzungen der Schieneninfrastruktur zur Durchführbarkeit der Zugfahrten auf den vorgesehenen Zugtrassen. Mit den Leistungsuntersuchungen wird überprüft, ob die Infrastruktur bedarfsgerecht dimensioniert ist bzw. ob ein bestimmtes Betriebsprogramm auf einer gegebenen Infrastruktur durchführbar ist.
Werner Weigand, Andreas Heppe

10. Leit- und Sicherungstechnik

Zusammenfassung
Dass der Schienenverkehr eines der sichersten Verkehrsmittel ist, liegt unter anderem daran, dass viele Prozesse wie z. B. die Fahrwegsicherung technisch mit hoher Zuverlässigkeit gesteuert werden. Um das zu erreichen, bedarf es ausgefeilter Verfahren und Techniken, die die Anforderungen des Bahnbetriebs mit Mitteln der Automatisierungstechnik unter Beachtung der Sicherheitswissenschaft realisieren. Dabei lassen sich nicht alle Aufgaben technisch umsetzen – der Mensch wird immer Teil des Systems bleiben – doch ist die Sicherheit höher, je weniger sicherheitsrelevante Aufgaben beim Menschen verbleiben. Die Steuerung und Sicherung des Bahnbetriebs basiert auf den Grundsätzen der Eisenbahnbetriebsführung und geschieht mittels der Leit- und Sicherungstechnik.
Ulrich Maschek

11. Funktionale Sicherheit

Zusammenfassung
Die Eisenbahn ist unbestreitbar nach wie vor eines der sichersten Verkehrsmittel, im Sicherheitsniveau nur mit der zivilen Luftfahrt vergleichbar. Allerdings treten wie in anderen komplexen Systemen trotz des hohen technischen und organisatorischen Aufwands zur Unfallvermeidung immer wieder Unfälle auf, teilweise mit katastrophalen Folgen. Diese Unfallursachen gehen zwar in den wenigsten Fällen direkt auf technisches Versagen zurück, aber trotzdem ist die sog. Funktionale Sicherheit, das ist der Teil der Sicherheit, der von der korrekten Funktion des betrachteten Systems abhängt, ein wichtiger Eckpfeiler der Eisenbahnsicherheit. In dem Kapitel werden die grundlegenden Konzepte der Funktionalen Sicherheit dargestellt und an Beispielen erläutert.
Jens Braband

12. Trassierung und Gleisplangestaltung

Zusammenfassung
Der Beitrag beschreibt die Trassierungselemente der durchgehenden und sonstigen Hauptgleise und der Nebengleise. Die Entstehung und die Weiterentwicklung der Trassierungselemente werden an Beispielen aus der praktischen Planung und anhand der Erkenntnisse, die bei fahrdynamischen Untersuchungen gewonnen wurden, dargestellt. Vergleiche mit anderen europäischen Ländern werden gezogen.
Manfred Weigend

13. Bahnübergänge

Zusammenfassung
Ausgehend von den Systemeigenschaften des Straßen- und Schienenverkehrs erläutert der Beitrag zunächst die Anforderungen und Rechtsgrundlagen zu Bahnübergängen. Weiterhin wird auf bauliche Aspekte eingegangen. Der Hauptteil des Beitrags beschäftigt sich mit den verschiedenen Technologien und Techniken zur Bahnübergangssicherung. Abschließend werden die Wechselwirkungen zwischen Bahnübergängen und ihrem straßenverkehrlichen Umfeld behandelt.
Eric J. Schöne

14. Energieversorgung elektrischer Bahnen

Zusammenfassung
Das Rückgrat leistungsfähiger Bahnsysteme mit hoher Belastung ist heute weltweit die elektrische Traktion. Die Energieversorgung der elektrischen Bahnen, in der Fachsprache kurz als Bahnenergieversorgung oder Bahnstromversorgung bezeichnet, weist wesentliche Unterschiede zu Energieversorgungssystemen mit stationären Verbrauchern auf. Die Bahnstromversorgung hat die Aufgabe, die elektrischen Triebfahrzeuge zuverlässig und sicher mit elektrischer Energie entsprechend den jeweils geltenden Qualitätsparametern für Spannungshöhe, Frequenz und Leistungsfähigkeit zu versorgen. Zudem sind die Anforderungen des Fahrbetriebes hinsichtlich Geschwindigkeit sowie Unterbrechungsfreiheit der Energieversorgung zu erfüllen. Das stellt besondere Anforderungen an die Fahrleitungsanlage. Sie fungiert als Leitung zur Leistungsübertragung über bestimmte Entfernungen und gleichzeitig als Gleitkontakt zum Stromabnehmer der Fahrzeuge.
Arnd Stephan, Bernd-Wolfgang Zweig

15. Stromversorgung der Infrastruktur

Zusammenfassung
Neben dem Energieverbrauch für die Traktion von Zügen gibt es bei den Eisenbahnen zahlreiche, stationäre Energieverbraucher der Infrastruktur. Mit der weiteren Entwicklung der Technik und der immer höher werdenden Komplexität werden diese immer intensiver zur Anwendung von Elektroenergie übergehen und zunehmend an Bedeutung gewinnen.
Eberhard Hunger, Jörg Mohrich

16. Kabelanlagen

Zusammenfassung
Kabel und Leitungen sind langlebige Investitionsgüter, die zur Übertragung von Energie und Signalen die einzelnen Betriebsmittel der elektrischen Bahnanlagen miteinander verbinden. Die Auswahl geeigneter Kabel- und Leitungstypen nach Verwendungsbereich und Einsatzort sowie eine sorgfältige Montage sind für eine hohe Zuverlässigkeit und eine lange technische Lebensdauer von entscheidender Bedeutung. Dieses Kapitel bietet Informationen über Typen und Eigenschaften von Kabeln und Leitungen im Gleisbereich sowie über die damit verbundenen Planungs-, Montage-, Betriebs- und Instandhaltungsprozesse.
Ralf Baumann, Andreas Boldt

17. Bahnbetriebliche Telekommunikationstechnik

Zusammenfassung
Das Kapitel beschreibt die wichtigsten, bahnbetrieblichen Telekommunikationstechnologien aus Sicht eines Eisenbahninfrastrukturunternehmens. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den Systemen der Sprach- und Datenkommunikation, die bei der DB Netz AG im Einsatz sind und welche die Abwicklung des Bahnbetriebs direkt unterstützen. Es wird darüber hinaus dargestellt, wie europäischen Regelungen zur Interoperabilität und neue Anforderungen aus dem Eisenbahnbetrieb die Entwicklung in jüngster Vergangenheit beeinflusst haben bzw. in welche Richtung die Technologieentwicklung in naher Zukunft zeigt.
Thomas Schnurrer

18. Elektromagnetische Verträglichkeit

Zusammenfassung
Das Themengebiet „Elektromagnetische Verträglichkeit im Bahnbereich“ lässt sich anhand der zu erfüllenden Schutzziele in mehrere Teilbereiche untergliedern:
  • Verträglichkeit der Komponenten und Geräte eines Fahrzeuges untereinander, so dass das Fahrzeug bestimmungsgemäß eingesetzt werden kann;
  • Verträglichkeit der Komponenten, Geräte und Anlagen der Infrastruktur untereinander, so dass die Infrastruktur bestimmungsgemäß arbeiten kann;
  • Störaussendung von Fahrzeugen in die Außenwelt;
  • Störaussendung der Eisenbahn-Infrastruktur in die Außenwelt;
  • sicheres und hochverfügbares internes Zusammenwirken von Fahrzeugen mit der Bahn-Infrastruktur sowie
  • Begrenzung der Störauswirkungen der Bahn zum Schutz anderer paralleler Infrastrukturen wie z. B. Telekommunikations- oder Rohrleitungen.
Franz Klier

19. Umweltschutz

Zusammenfassung
Beim Planen, Bauen, Betreiben und Instandhalten von Eisenbahninfrastruktur sind Beeinträchtigungen der Umwelt zu vermeiden und unvermeidbare Beeinträchtigungen zu vermindern, auszugleichen oder zu ersetzen.
Die Prozesse des Bauens, des Betreibens und der Instandhaltung unterliegen vielfältigen rechtlichen Anforderungen, die beachtet werden müssen. Verstöße können zu straf- und haftungsrechtlichen Konsequenzen führen und dem positiven Umweltimage des Schienenverkehrs großen Schaden zufügen. Wichtige Anforderungen zum Lärm- und Erschütterungsschutz, zum Umgang mit Abfällen, zum Boden- und Gewässerschutz sowie zur Trinkwasserhygiene, zum Strahlenschutz und zum Transport gefährlicher Güter, werden in diesem Kapitel beschrieben. Um die Beachtung dieser Regeln in allen Ebenen des Unternehmens sicherzustellen, wurde bei der DB Netz ein Umweltmanagementsystem eingeführt.
Bernhard Koch

20. Netzzugang

Zusammenfassung
Zielsetzung der Europäischen Union ist die technische Harmonisierung der nationalen Eisenbahnnetze, um so den Zugang für Eisenbahnverkehrsunternehmen wesentlich zu erleichtern. Daher müssen die Eisenbahninfrastrukturunternehmen u.a. ihr Netz technisch sehr detailliert beschreiben. Die vorgegebenen Parameter sind in einem Register im INTERNET frei zugänglich zu veröffentlichen und jährlich zu aktualisieren.
Anton Schmitt

21. Instandhaltung und Anlagenmanagement des Fahrwegs

Zusammenfassung
Anlagenmanagement versucht bei Produktionsanlagen den gesamten Lebenszyklus, beginnend mit der Planung und Beschaffung, dem anschließenden Betrieb und der begleitenden Instandsetzung bis zum Ende der Nutzungsdauer der Anlage zu optimieren. Damit sind integrierte Instandsetzungskonzepte im Sinn von „Total Productive Maintenance“ sowie Qualitätsmanagement im Sinn von „Total Quality Management“ notwendige Bestandteile des Anlagenmanagements. Anlagenmanagement beschäftigt sich mit der Frage welche Anlagenausprägung zu wählen sei. Daraus folgt, dass neben der Instandsetzung auch die Auswahl des Anlagentyps ein integraler Teil des Anlagenmanagements ist. Auf Lebenszykluskosten (LCC) basierende Investitionsentscheidungen und nachfolgende ebenso LCC basierte Instandsetzungsstrategien entsprechen damit weitgehend den Anforderungen des Anlagenmanagements, wobei Lebenszykluskostenbetrachtungen auf RAMS Analysen aufbauen. Erst die Beantwortung der Fragen nach Reliability (Häufigkeit und Art der Fehler), Availability (Verfügbarkeit unter Berücksichtigung der auftretenden Fehler und ihrer Instandhaltbarkeit), Maintainability (Optionen zur Instandsetzung) und Safety (Konsequenzen der Fehler) erlauben das Verhalten einer Anlage und die erforderlichen Instandsetzungsmaßnahmen für die gesamte Nutzungsdauer abzuschätzen und in Form der Lebenszykluskosten zu bewerten.
Peter Veit

22. Anlagenmonitoring des Fahrwegs

Zusammenfassung
Modernes Anlagenmanagement ist ohne geeignete Datenverarbeitungssysteme heute nicht mehr denkbar. In diesem Zusammenhang findet man auch häufig den Begriff „Infrastruktur-Managementsystem“. Die Aufgabenstellung geht jedoch weit über das Verwalten von Anlagedaten und die Überwachung des Zustandes hinaus. Zielstellung ist es, letztendlich eine vom DV-System gestützte optimierte Instandhaltungsstrategie zu realisieren. Grundvoraussetzung dafür ist es, den Fahrweg als komplexes Ganzes zu betrachten. Es ist erforderlich, das gesamte Spektrum aller Inspektions- und Stammdaten in einem einzigen System zu speichern, und dies über einen historisch gesehen möglichst langen Zeitraum. Von essentieller Bedeutung sind geeignete Vorhersagemodelle sowie praxistaugliche Optimierungsverfahren für den Maschineneinsatz.
Ulrich Erdmann

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