Lehr- und Forschungsgebiet für Öffentliche Verkehrs
Lehr- und Forschungsgebiet für Öffentliche Verkehrs
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<strong>Lehr</strong>- <strong>und</strong> <strong>Forschungsgebiet</strong> <strong>für</strong> <strong>Öffentliche</strong> <strong>Verkehrs</strong>- <strong>und</strong><br />
Transportsysteme - Nahverkehr in Europa<br />
Bahnverkehr:<br />
Weichen <strong>und</strong> Kreuzungen<br />
Vorlesung am 19.07.2013<br />
Dr.-Ing. Volker Albrecht<br />
Folie 1
<strong>Lehr</strong>- <strong>und</strong> <strong>Forschungsgebiet</strong> <strong>für</strong> <strong>Öffentliche</strong> <strong>Verkehrs</strong>- <strong>und</strong><br />
Transportsysteme - Nahverkehr in Europa<br />
Überblick<br />
• Definitionen <strong>und</strong> Begriffe<br />
• Darstellungsweise<br />
• Weichenbauteile<br />
• Bauarten<br />
(Einfache Weichen, Bogenweichen, Doppelweichen, Kreuzungen, Kreuzungsweichen)<br />
• Betriebliche <strong>und</strong> planerische Aspekte<br />
(Befahren von Weichen, Anordnung von Weichen, Weichenfolgen, Gleiswechsel)<br />
Folie 2
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Transportsysteme - Nahverkehr in Europa<br />
Definitionen <strong>und</strong> Begriffe<br />
Weiche<br />
Oberbaukonstruktion, die einem Schienenfahrzeug den Übergang<br />
von einem Gleis in ein anderes ohne Fahrtunterbrechung<br />
ermöglicht.<br />
Kreuzung<br />
Oberbaukonstruktion, bei der sich zwei Gleise höhengleich<br />
schneiden.<br />
Kreuzungsweiche<br />
Abzweigende Fahrten von einem Kreuzungsgleis auf das andere<br />
sind möglich.<br />
Auch Drehscheiben <strong>und</strong> Schiebebühnen sind Gleisverbindungen.<br />
Hierbei ist jedoch eine Fahrtunterbrechung nötig.<br />
Folie 3
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Transportsysteme - Nahverkehr in Europa<br />
Definitionen <strong>und</strong> Begriffe<br />
Wichtige Begriffe der Weichengeometrie:<br />
Folie 4
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Transportsysteme - Nahverkehr in Europa<br />
Darstellungsweise<br />
Das Fahrkantenbild mit allen<br />
Fahrkanten <strong>und</strong> zur Spurführung<br />
notwendigen Bauteilen<br />
Das Linienbild stellt nur die Achse<br />
des geraden Gleises <strong>und</strong> Tangente<br />
am Ende des gekrümmten Gleises<br />
dar (sowie Weichenanfang,<br />
Weichenende <strong>und</strong> Weichentangentenschnittpunkt).<br />
Folie 5
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Weichenbauteile<br />
Folie 6
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Transportsysteme - Nahverkehr in Europa<br />
Weichenbauteile<br />
(1) Weichenzunge<br />
(2) Backenschiene<br />
Die Zunge wird unterschieden nach der Gestaltung des<br />
Drehpunktes: Gelenkzunge (Gz), Federzunge (Fz)<br />
Federschienenzunge (Fsch) – Fz <strong>und</strong> Fsch ohne<br />
Unterbrechung der Fahrkante<br />
Die Zungenspitze müsste sehr spitz anliegen, dies<br />
jedoch birgt die Gefahr des Ausbrechens. Deshalb setzt<br />
die Zunge zunächst unterhalb des Schienenkopfes an<br />
<strong>und</strong> übernimmt nur die horizontale Führung. Von dort<br />
aus wird sie breiter.<br />
Folie 7
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Weichenbauteile<br />
Der Weichenantrieb bringt über die Zungenverbindungsstange die<br />
Zungenvorrichtung in die beiden möglichen Weichenstellungen.<br />
Folie 8
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Transportsysteme - Nahverkehr in Europa<br />
Weichenbauteile<br />
(4) Fahrschiene (weist keine Fahrkantenunterbrechung auf)<br />
(5) Herzstück<br />
(6) Radlenker<br />
Am Herzstück kommt es zu einer Fahrkantenunterbrechung.<br />
Um ein Anlaufen an die Herzstückspitze zu verhindern <strong>und</strong> die<br />
Führung des Schienenfahrzeuges zu sichern, wird gegenüber<br />
dem Herzstück der Radlenker angeordnet.<br />
Durch bewegliche Herzstückspitzen lassen sich<br />
Fahrkantenunterbrechungen vermeiden <strong>und</strong> Radlenker werden<br />
überflüssig. Sie sind jedoch mit hohem Konstruktionsaufwand<br />
verb<strong>und</strong>en <strong>und</strong> werden nur im HGV eingesetzt.<br />
Folie 9
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Weichenbauteile<br />
Die Unterschwellung erfolgt am Weichenbeginn mit 2,60 m langen<br />
Schwellen (Regelschwellen).<br />
In Schritten von 10 cm wachsen die Schwellen bis zum Weichenende bis<br />
zu einem Maß von 4,70 m an.<br />
Nach der letzten durchgehenden Schwelle (ldSch) unter beiden sich<br />
verzweigenden Gleisen werden Kurzschwellen (2,20 m bis 2,50 m)<br />
verwendet, bis der Gleisabstand wieder 2,60 m lange Regelschwellen<br />
zulässt.<br />
Folie 10
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Bauarten<br />
Folie 11
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Bauarten<br />
Folie 12
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Bauarten<br />
Bezeichnung der Weichen:<br />
(Die Zahl entspricht dem Gewicht der Schiene pro Meter)<br />
Folie 13
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Bauarten: Einfache Weiche<br />
Die einfache Weiche (EW) besteht aus einem gerade Stammgleis <strong>und</strong><br />
einem gekrümmten Zweiggleis <strong>und</strong> ermöglicht zwei Fahrtmöglichkeiten:<br />
gerade <strong>und</strong> gekrümmt.<br />
Der Zweiggleisbogen kann entweder vor dem Herzstück enden – dann<br />
wird ein gerades Herzstück verwendet. Oder der Zweiggleisbogen ist bis<br />
zum Weichenende gekrümmt, dann wird ein Bogenherzstück<br />
verwendet.<br />
Folie 14
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Transportsysteme - Nahverkehr in Europa<br />
Bauarten: Einfache Weiche<br />
Es gibt tabellierte Gr<strong>und</strong>formen einfacher Weichen (nach DB AG-Norm).<br />
Bei Straßenbahnen (Rillenschienen), die sich der Linienführung der<br />
Straßen anpassen müssen, sind Halbmesser von 25 m, 50 m, 100 m <strong>und</strong><br />
150 m sowie Weichenneigungen zwischen 1:2,7 <strong>und</strong> 1:9 üblich.<br />
Folie 15
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Transportsysteme - Nahverkehr in Europa<br />
Bauarten: Bogenweichen<br />
Bogenweichen besitzen ein gekrümmtes Stammgleis <strong>und</strong> ein gekrümmtes<br />
Zweiggleis.<br />
Unterschieden wird nach<br />
• Innenbogenweichen (IBW, zwei gleichsinnig gekrümmte Gleise)<br />
• Außenbogenweichen (ABW, zwei entgegengesetzt gekrümmte Gleise)<br />
Folie 16
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Bauarten: Bogenweichen<br />
Man wählt einen Radius <strong>für</strong> den Hauptfahrweg sowie eine<br />
Weichengr<strong>und</strong>form. Daraus lässt sich lässt sich der Radius des<br />
abzweigenden Gleises wie folgt ermitteln:<br />
r Z = Radius des Zweiggleises (stärker gekrümmtes Gleis)<br />
r 0 = Radius der Zweiggleises der Weichengr<strong>und</strong>form<br />
r S = Radius des Stammgleises (schwächer gekrümmtes Gleis)<br />
Folie 17
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Übung 1<br />
Im Zuge eine Beschleunigungsprogramms soll ein<br />
Trassierungsabschnitt <strong>für</strong> eine Geschwindigkeit v = 130 km/h<br />
(Abzweiggeschwindigkeit v = 80 km/h) ausgelegt werden.<br />
Die Berechnung (in Hinblick auf die angestrebte<br />
Geschwindigkeiten <strong>und</strong> zulässige Überhöhung) ergab einen<br />
Mindestradius <strong>für</strong> das Zweiggleis von 328,35 m.<br />
Es wird geprüft, ob bei dem gegebenen Radius des<br />
Hauptfahrweges von 1000 m die Weichengr<strong>und</strong>form<br />
EW 500 – 1:12 geeignet ist.<br />
Der Zweiggleishalbmesser errechnet sich wie folgt:<br />
1000<br />
r<br />
Z<br />
1000<br />
r<br />
S<br />
1000<br />
r<br />
0<br />
1000<br />
r<br />
Z<br />
1000<br />
1000<br />
1000<br />
500<br />
r<br />
Z<br />
333,33m<br />
328,35 m<br />
r<br />
min<br />
Folie 18
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Übung 2<br />
Auf einer mit v = 130 km/h befahrenen Eisenbahnstrecke soll in<br />
einem Bogen mit dem Halbmesser r=1100 m eine<br />
Außenbogenweiche der Gr<strong>und</strong>form EW 500 – 1:12 eingebaut<br />
werden. Der Radius <strong>für</strong> das Zweiggleis ist zu ermitteln.<br />
1000<br />
r<br />
Z<br />
1000<br />
r<br />
0<br />
1000<br />
r<br />
s<br />
1000<br />
r<br />
Z<br />
1000<br />
500<br />
1000<br />
1100<br />
r<br />
Z<br />
916,66 m<br />
Folie 19
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Transportsysteme - Nahverkehr in Europa<br />
Bauarten: Doppelweichen<br />
Doppelweichen bestehen aus zwei ineinander geschobenen einfachen<br />
Weichen. Somit besitzen sie ein Stammgleis <strong>und</strong> zwei Zweiggleise.<br />
Man unterscheidet<br />
• Einseitige Doppelweichen (Zweiggleise in gleiche Richtung gekrümmt)<br />
• Zweiseitige Doppelweichen (Zweiggleise entgegengesetzt gekrümmt)<br />
Folie 20
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Bauarten: Kreuzungen<br />
Kreuzungen (Kr) dienen nicht der Verbindung, sondern dem<br />
höhengleichen Kreuzen zweier Gleise. Ein Wechseln des Fahrweges ist<br />
also nicht möglich.<br />
Regelkreuzungen haben eine Neigung von 1:9.<br />
Da sich die Schienen an vier Stellen schneiden, ist die Anordnung von<br />
Herzstücken <strong>und</strong> Radlenkern erforderlich.<br />
Folie 21
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Bauarten: Kreuzungsweichen<br />
Kreuzungsweichen (KW) sind Kreuzungen, bei denen (durch den Einbau<br />
von Zungenvorrichtungen) Verbindungen zwischen den sich kreuzenden<br />
Gleisen hergestellt werden. Unterschieden werden:<br />
• Einfache Kreuzungsweichen (3 Fahrtmöglichkeiten)<br />
• Doppelte Kreuzungsweichen (4 Fahrtmöglichkeiten)<br />
• Einfache Bogenkreuzungsweichen (EIBKW, EABKW)<br />
• Doppelte Bogenkreuzungsweichen (DBKW)<br />
Folie 22
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Betriebliche <strong>und</strong> planerische Aspekte<br />
Befahren von Weichen<br />
Es wird unterschieden:<br />
spitz befahrene Weiche (Weichenanfang Weichenende)<br />
stumpf befahrene Weiche (Weichenende Weichenanfang)<br />
Wird eine Weiche in falscher Stellung stumpf befahren, so ist vom<br />
Auffahren der Weiche die Rede. Hierbei stellt ein<br />
Klammerspitzenverschluss sicher, dass die Weichenzungen entriegelt<br />
<strong>und</strong> durch den Anpressdruck umgestellt werden können.<br />
Ist eine Weiche nicht <strong>für</strong> das Auffahren ausgelegt, entsteht dadurch eine<br />
Betriebsstörung.<br />
Das Zweiggleis darf nur mit eingeschränkter Geschwindigkeit befahren<br />
werden:<br />
Das Ergebnis wird durch die nächste durch 10 teilbare Zahl abger<strong>und</strong>et.<br />
Folie 23
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Betriebliche <strong>und</strong> planerische Aspekte<br />
Grenzzeichen<br />
Die Stelle des Gleisachsabstandes von 3,50 m zweier zusammenlaufender<br />
Gleise eine Weiche, Kreuzung oder Kreuzungsweiche wird durch das<br />
Grenzzeichen markiert. Bis dorthin können die Gleise mit Fahrzeugen ohne<br />
gegenseitige Gefährdung besetzt werden.<br />
Das Grenzzeichen ist ein rot-weißer Pflock zwischen den Gleisen.<br />
Kennzeichnung im Lageplan wie folgt:<br />
Folie 24
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Betriebliche <strong>und</strong> planerische Aspekte<br />
Weichenfolgen<br />
Regeln <strong>für</strong> Weichen, deren Anfänge gegeneinander verlegt sind:<br />
Bilden die Zweiggleise zusammen<br />
einen Gegenbogen, so ist eine<br />
Zwischengerade einzubauen<br />
l g = 0,1v (mind. 6 m)<br />
Ebenso wenn eine Weiche mit dem<br />
Weichenanfang oder Weichenende<br />
an einen gegensinnig gekrümmten<br />
Gleisbogen stößt<br />
Sind die Bögen jedoch gleichgesinnt,<br />
ist keine Zwischengerade erforderlich:<br />
Folie 25
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Betriebliche <strong>und</strong> planerische Aspekte<br />
Weichenfolgen<br />
Regeln <strong>für</strong> Weichen, deren Anfänge in gleicher Richtung verlegt sind:<br />
Hier ist zu beachten, dass die Zungenvorrichtung der Folgeweiche nicht<br />
auf den durchgehenden Schwellen der vorhergehenden Weiche zu<br />
liegen kommt. Dies ist gegeben, wenn am zweiten Weichenanfang ein<br />
Gleisabstand von 2,50 m bzw. folgender Anschlusspunkt eingehalten<br />
wird:<br />
Folie 26
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Betriebliche <strong>und</strong> planerische Aspekte<br />
Gleiswechsel<br />
Ein einfacher Gleiswechsel entsteht, wenn zwei<br />
parallel laufende Gleise durch zwei Weichen<br />
miteinander verb<strong>und</strong>en werden.<br />
Faustregel: Je kürzer die Entwicklungslänge, desto<br />
kleiner die mögliche Geschwindigkeit im Zweiggleis.<br />
Da innerhalb eines Gleiswechsels ein Gegenbogen<br />
auftritt, ist zwischen den beiden Weichenenden der<br />
Zweiggleise eine Zwischengerade vorzusehen.<br />
Bei Weichen mit geradem Herzstück besitzen diese<br />
bereits einen geraden Zweiggleisabschnitt, der auf die<br />
Länge der erforderlichen Zwischengerade<br />
angerechnet wird.<br />
Folie 27
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Betriebliche <strong>und</strong> planerische Aspekte<br />
Gleiswechsel<br />
Doppelte Gleiswechsel können als<br />
Weichenkreuz oder als aufgelöste bzw.<br />
versteckte Kreuzung ausgebildet werden.<br />
Folie 28
Betriebliche <strong>und</strong> planerische Aspekte<br />
Gleiswechsel<br />
Weichenstraße: Folge mehrerer Gleiswechsel, bei denen mindestens<br />
drei Gleise miteinander verb<strong>und</strong>en werden. Meist in Gleisvorfeldern<br />
von Bahnhöfen.<br />
Folie 29
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Übung 3<br />
Welcher Gleisabstand ist<br />
erforderlich, um eine<br />
Gleisverbindung zwischen<br />
zwei geraden, parallelen<br />
Gleisen mit Weichen der<br />
Bauart EW 300 – 1:9<br />
herzustellen?<br />
l WTS = l t + l z + l t<br />
l t ist der Tabelle zu entnehmen,<br />
l z ist zu berechnen<br />
Folie 30
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Übung 3<br />
(Weichen sind nach Möglichkeit nicht überhöht einzubauen.)<br />
Folie 31
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Übung 3<br />
Folie 32