Ich heiße euch Willkommen auf Bahntechnik und Bahnbetrieb.
Bahntechnik und BahnbetriebRichtungsbetrieb und Linienbetrieb
Bahngleise haben entweder einen Richtungsbezug oder sie sind für beiden Richtungen tauglich. Eng mit dieser technischen Ausrichtung ist der Bahnbetrieb entsprechend unterschiedlich ausgeführt. Eine weitere Kausalität zu den Fahrtrichtungsmöglichkeiten liegt in der Anzahl der Gleise. Da gibt es zum Beispiel eingleisige Strecken, die das Befahren von beiden Richtungen erfordern. Es gibt aber auch oft genug eingleisige Streckenabschnitte, die das an bestimmten Stellen genau nicht erfordern. Bei den zweigleisigen Strecken ist der Sachverhalt wiederum gänzlich anders. Interessante Richtungskonstellationen bieten sich bei dreigleisigen und viergleisigen Strecken an. Da spricht man bereits von den zwei grundverschiedenen Betriebsweisen „Richtungsbetrieb“ und „Linienbetrieb“. Die Betriebsweise ist aber bereits infrastrukturtechnisch strikt vorgegeben, sodass man eher von einer Streckenausprägung sprechen muss.
Während beim Linienbetrieb die zusammengeführten Streckengleise nicht miteinander verflochten sind, ist das beim Richtungsbetrieb sehr wohl der Fall. Durch die letztgenannte Variante befinden sich die Gleise mit gleichem Richtungsbezug auf der gleichen Streckenachsenseite.
Bahntechnik und BahnbetriebIn Arbeit: Abgrenzung der Straßenbahnsysteme
In diesem angedachten Video wollen wir die Systematik der verschiedenen Straßenbahnsysteme beleuchten. Im ersten Durchlauf stellen wir die klassische Straßenbahn als Einrichtungsfahrzeug vor, die im Stadtgebiet straßenbündig fährt. Von dieser Systematik tastet sich die Handlung über einzelne Veränderungsstufen bis hin zu den stadtbahnähnlichen Systemen vor. Als große Veränderung gilt der vom Straßenverkehr unabhängiger Bahnkörper oder die Umstellung auf Zweirichtungssysteme. Zu jeder Veränderungsstufe schlüsseln wir die Vorteile aber auch die Aufwände dafür auf.
Aber neben diesen genannten Veränderungen gibt es auch Veränderungen, welche dem Fahrgast nicht auf Anhieb ersichtlich sind. Das wären die Einführung von Fahrstraßen mittels Fahrsignalanlagen, oder eine teilweise Geschwindigkeitsüberwachung. Straßenbahnsysteme durchlaufen gewöhnlich einen Anpassungsprozess. Je urbaner der Verkehrsraum ist, umso eher sind die Planer bereit, ihre Straßenbahn den Stadtbahnen, U-Bahnen oder S-Bahnen anzugleichen. Dadurch werden sie dem wachsenden verkehrlichen und betrieblichen Herausforderungen besser gerecht. Das in Produktion befindliche Kapitel ist insbesondere das Einstiegskapitel der Rubrik Straßenbahn, Stadtbahn und U-Bahn. Es verdeutlicht, warum Straßenbahnen anders aber ähnlich sind zu Eisenbahnen.
Bahntechnik und BahnbetriebMeilenstein „Besucher auf der Internetseite“
Die Internetseite von Bahntechnik und Bahnbetrieb heißt den zehntausendsten Besucher Willkommen! Dieses erreichte Ziel ist nur ein kleiner Erfolg unseres Vorhabens. Trotzdem würdigen wir es, denn dahinter steckt ein kontinuierlicher Feinschliff, der viel Aufwand bedeutet. Unsere Internetseite ist bezogen auf das Instagram Konto und den Youtube Kanal unsere wichtigste Medienplattform von den dreien. Sie ist unser Schaufenster und erlaubt uns im Gegensatz zu den anderen Plattformen, alles frei zu gestalten. Das sind vor allem Designansprüche, Bedienungskomfort, inhaltlicher Aufbau und hierarchischer und strukturelle Zusammenstellung von Themen. Hier bringen wir das umfangreiche Ansinnen von Bahntechnik und Bahnbetrieb zum Ausdruck. Das passiert entsprechend mit Animationsvideos, Anhangvideos, Formeln, Bildern, Grafiken, Diagrammen, Symbolen und Texten.
Die Internetseite soll also das abgestimmte Zusammenspiel verschiedener Darstellungsmöglichkeiten sein. Mittlerweile bietet sie weit mehr Inhalte als sie auf dem entsprechende Youtube Kanal zu finden sind. Die Besucherzahlen entwickelten sich dabei von ca. 10 Besuchern pro Tag zu ca. 40 Besuchern pro Tag. Förderlich hierfür war das kontinuierliche Anwachsen der Beiträge und Themeninhalte aber auch der Beginn einer Restaurierung und ein umfangreicher Schlüsselwortkatalog. Nahezu alle Besucher gelangen über Suchseiten auf unsere Seite, und nicht über aktives Bewerben. Positiv ist auch die durchschnittliche Verweildauer. Im Schnitt besucht jeder der Besucher eine zusätzliche Unterseite von Bahntechnik und Bahnbetrieb. Für die Zukunft sind weitere Ideen und Erweiterungen vorgesehen, um noch mehr unseren Besuchern zu bieten.
Bahntechnik und BahnbetriebTaktschema in Abhängigkeit der Tageszeit
Welcher Takt lässt sich auf wirtschaftliche Weise zu welcher Tageszeit betreiben? Gibt es entsprechend differenzierte Berechnungen zum Taktschema in Abhängigkeit des Wochentages? Mit wie vielen Fahrgastfahrten ist pro Einwohner und pro Tag zu kalkulieren, um den Takt zu ermitteln? Welche Fahrzeugauslastungen dürfen im Allgemeinen sinnvollerweise angenommen werden? Werden die Anzahl der Fahrten von anderen Verkehrsträgern oder anderen Schienenverkehrslinien verdrängt? Alle Antworten dazu liefert unser Taktangebotsrechner:
Zu den Eingabedaten unseres Taktangebotsrechners zählen die Auswahl des Wochentages, die Anzahl der Einwohner im Einzugsgebiet, der Modal Split und ein weiterer Verkehrsanteilwert. Außerdem gibt es als Eingabemöglichkeit sowohl die Schieberegler zur Bestimmung der Tagesganglinie als auch die Fahrzeugkapazität. Die meisten dieser Eingabewerte dienen im ersten Schritt der Errechnung der Anzahl von Fahrgastfahrten. Diese Fahrgastfahrten beziehen sich auf einen Tag und auf die zu untersuchende Linie.
Im zweiten Schritt bestimmen der Wochentag und die jeweils gesetzten Schieberegler der Tagesganglinie, verschnitten mit den anderen Werten, den wirtschaftlich sinnvollen Takt zur jeweiligen Tageszeit. Das resultierende Taktschema dient dann als Grundlage für die Aufstellung eines Betriebsfahrplans.
In Arbeit: Linienbetrieb und Richtungsbetrieb
Wir wollen mit dem Video „Linienbetrieb und Richtungsbetrieb“ die verschiedenen Fahrtrichtungskombinationen von ein- und mehrgleisigen Strecken aufzeigen. Da gibt es beispielsweise die klassische zweigleisige Strecke, die entweder im Standardbetrieb oder mit einer Möglichkeit zum Gleiswechselbetrieb konzipiert ist. Sowohl bei den dreigleisigen als auch bei den viergleisigen Strecken bedienen sich die Bahningenieure etlicher weiterer Gestaltungsmöglichkeiten hinsichtlich der Fahrtrichtung. Da wäre zum Beispiel der Richtungsbetrieb bei einer viergleisigen Strecke. Dabei haben jeweils zwei nebeneinanderliegende Gleise eine Hauptlastrichtung, ähnlich wie bei den Fahrspuren bei einer Autobahn.
Hinter den Begriffen Richtungsbetrieb, Linienbetrieb, Gleiswechselbetrieb etc. stecken jedoch tiefergehende systematische Eigenschaften. Sie werden erst deutlich, wenn man sich mit den entsprechenden Betriebsabläufen genauer beschäftigt. Dies alles bauen wir in dieses angedachte Videokapitel auf verständliche Art und Weise ein.
Betriebsstellen
Die Infrastruktur von Bahnsystemen lässt sich übersichtlich in verschiedene Anlagen kategorisch und räumlich einteilen. Dafür gibt es die sogenannten Betriebsstellen und ihre jeweiligen Bezeichnungen. Das wären beispielsweise Abzweigungen, Überleitstellen, Bahnhöfe, Haltepunkte, Anschlussstellen und vieles mehr. Jede dieser Betriebsstellenarten erfüllt ihre entsprechende Funktion im Gesamtablauf des Bahnbetriebes, auf welche unser Videokapitel ausführlich eingeht. Durch eine eindeutige Einordnung und Zuordnung einer Betriebsstelle zu den Kategorien sind dann diesbezügliche Betriebsregeln und Verantwortlichkeiten festgelegt. Sie standardisieren das Verhalten von Fahrpersonal, Leitstellenpersonal aber beispielsweise auch das Verhalten von Planungsingenieuren.
Ebenso Inhalt des Kurzvideos ist die übergeordnete Aufteilung der Schienenstrecken in Bahnhofsbereiche und in Bereiche der freien Strecke. Sie dient ebenso der standardisierten Abläufe durch festgesetzte „Spielregeln“. Sie stellt eine weitere Kategorisierungsebene im Bahnbetrieb dar. Dabei kann es vorkommen, dass die zuvor erwähnten Betriebsstellenarten einerseits Betriebsstellen der der freien Strecke oder Betriebsstellen des Bahnhofbereichs sein können.
Bahntechnik und BahnbetriebDreieckslinie im Personenverkehr
Quiz Nr. 11: Wir suchen diesesmal eine Dreieckslinie im Personenverkehr. Insbesondere ist sie bekannt dafür, dass sie auch vor Verwaltungsgrenzen nicht Halt macht.
Umlaufzeit und Mindestumlaufzeit
Wie viele Züge werden für einen Linienbetrieb benötigt? Welche Wendezeiten nimmt man dafür an? Gibt es Minimalwerte, die nicht unterschritten werden dürfen? Wie bemisst man die technischen Prozesse einer Wende? Wie setzt sich die Umlaufzeit zusammen? Wo und in welchem Ausmaß sind die Pufferzeiten einzuplanen? Welche Rolle spielen die Zuglaufzeiten bei der Mindestumlaufzeit? Inwiefern gibt es Zusammenhänge zwischen dem ausgewählten Takt und den Pufferzeiten? Alle Antworten dazu liefert unser Umlaufzeitrechner:
Zu den Eingabewerten unseres Umlaufzeitrechners zählen einerseits die Zuglaufzeiten von und nach den beiden Endstationen, aber auch verschiedene Auswahlfelder zum Verkehrssystem, zu den Wendeschemata an den Endstationen, und nicht zuletzt die Zuglänge. Aus all diesen Daten geht dann die Mindestumlaufzeit als Ergebniswert hervor. Für alle Eingabedaten gibt es entsprechende sinnvolle Annahmen, die ebenso transparent für den Nutzer sind.
In einer weiteren Komponente des Rechners lassen sich dann durch die Auswahl einer bestimmten Taktung der Linie eine bevorzugte Umlaufzeit errechnen. Weitere Ergebnisprodukte sind die Anzahl der Züge im Linienbetrieb als auch ein Gesamtwendezeitpuffer, der indirekt eine Aussagekraft über die Verspätungsanfälligkeit der Linie gibt. Alle Berechnungsschritte sind im Unterkapitel Formeln nachvollziehbar dargestellt.
Bremsweg und Bremszeit
Wie lang ist der Bremsweg eines Zuges? Wie lange dauert überdies der Bremsvorgang? Ist der Bremsweg unabhängig davon, ob ein Zug von 250 km/h auf 200 km/h bremst oder ob er nur von 50 km/h bis zum Stillstand? Welchen Einfluss haben die Bremsstellungen und die Bremsarten, die für jeden Zug angegeben sind? Warum ist gegebenenfalls die Zuglänge relevant für die Bremszeit und für den Bremsweg? Und welchen Verzögerungswert nimmt man im Falle eines ausgewählten Fahrzeuges an? Alle Antworten dazu liefert unserer Verzögerungsrechner:
Zu den Eingabewerten des Verzögerungsrechners zählen neben der mittleren Bremsverzögerung des Zuges auch die Ziel- und Startgeschwindigkeit, die Bremsstellung des Zuges und gegebenenfalls die grobe Zuglängenkategorie. In dem hier nun veröffentlichten Verzögerungsrechner handelt es sich um zwei Zielwerte, nämlich um die resultierende Bremsweglänge und um die resultierende Bremszeit. Mit der Auswahlliste sind mehr als 99% aller Bremsvorgänge der realen Bahnwelt abgedeckt. Jeder Algorithmus wie auch dieser hier ist jedoch nur eine Idealisierung der realen Welt, deswegen gibt es entsprechende niedergeschriebene Annahmen.
Der Verzögerungsrechner ist übrigens in zwei verschiedenen Varianten ausgeführt. Einmal in der Form der Betriebsbremsverzögerung, dessen Ergebniswerte vor allem für fahrplantechnische Konstruktionen herangezogen werden. Die andere Form ist die Zwangs- und Notbremsverzögerung. Sie wird meistens für Regelwerte von Schutzstrecken, Durchrutschwege, Infrastrukturdimensionierungen oder für zugsicherungstechnische Aspekte herangezogen.
In Arbeit: Bahnhofsbereich und freie Strecke
Die Bahninfrastruktur wird zum besseren Verständnis in „Bahnhofsbereich“ und in „freie Strecke“ eingeteilt. Auf den jeweiligen Bereichen gelten entsprechende spezielle Regeln. Neben dieser Grobordnung gibt es für alle Bahnanlagen eine weitere Unterteilungsebene, nämlich die Betriebsstellenarten. Ein Haltepunkt ist beispielsweise eine Betriebsstelle, an welcher Fahrgäste ein und aussteigen dürfen. Diese Aufteilung in Betriebsstellenarten trägt die Ordnung, Abgrenzung und klare Verantwortlichkeiten in den täglichen Ablauf des Betriebes. Es gibt Betriebsstellen innerhalb eines Bahnhofbereiches, und es gibt Betriebsstellen bezogen auf die freie Strecke.
Leider ist aus historischen Gründen bei vielen Bahnhöfen nicht jeder Gleismeter einer Betriebsstelle oder einem Streckenbereich unterscheidungsfrei und vollständig zuzuordnen. In unserem hier angedachten Themenkapitel „Betriebsstellen“ wird aber davon ausgegangen, allein schon wegen des besseren Verständnisses. Dieses Kapitel ist logischerweise das zentrale Einführungskapitel der Kategorie Infrastruktur, weil von diesem weitere tiefergehende Erklärungen dann aufbauen.
Einführung von interaktiven Berechnungsformeln
Auf unserer Internetseite setzen wir auf eine neue Karte der Wissensvermittlung, nämlich auf interaktive Berechnungsformeln für verschiedene bahntechnische Anwendungsbereiche. Die Formeln sind algorithmisch so hinterlegt, dass der Internetseitenbesucher eine Auswahl aus verschiedenen Eingabewerten für verschiedene Eingabeparameter treffen kann. Ein Beispiel für eine solche Auswahlmöglichkeit ist ein Dropdownfeld mit der Auflistung verschiedener Bremsstellungen. Dabei sind aber die Bremsstellung mit näheren eindeutigen Erklärungen versehen, dass auch Laien die Eingabedaten ohne große Vorkenntnisse richtig auswählen können. Aus einer Zusammenstellung mehrerer solcher Eingabedaten berechnet ein entsprechender Algorithmus einen Ergebniswert.
Alle Rechner haben den gleichen strukturellen Aufbau. Zuerst führt ein sehr kurz gefasster Text in das Thema und in die beabsichtigten Ergebnisattribute ein. Im zweiten Abschnitt dominiert der eigentliche Rechner mit seinen Eingabefeldern und seinen Ergebnisfeldern den Inhalt. Nebenbei erklären genauere textliche Ausführungen die Besonderheiten bestimmter Eingabewerte. Der dritte Abschnitt ist das Sammelsurium aller physikalischen Annahmen, die den Berechnungsformeln zu Grunde liegen. Im vierten und letzten Abschnitt werden schließlich die Formeln transparent gemacht und bei Bedarf hergeleitet.
Takt und Taktsysteme
Der Takt und die Taktgestaltung im Bahnverkehr sind einigen Regeln aus der Fahrplantechnik unterworfen. Das Ziel dabei ist einerseits, die Nachfrage möglichst zeitlich gleichmäßig abzudecken. Andererseits erreichen Bahnsysteme eine hohe Fahrplanleistungsfähigkeit, nämlich durch die Konstruktion von systematisch wiederkehrende Zugtrassen. Fahrplanzwänge gibt es meist dann, wenn mehrere verschiedene Taktsysteme aufeinander treffen. Der Takt ist also eine Eigenheit im Schienenverkehr, der viele Vor- aber auch Nachteile mit sich bringt.
Perfektioniert werden Bahnsysteme, wenn sie zueinander takttechnisch abgestimmt sind. Dabei entstehen vordefinierte Umsteigezeitfenster, beispielsweise an einem Taktknoten immer um die Minute dreißig. Hier spricht man bereits vom integralen Taktfahrplan, der ebenso Thema in diesem Videokapitel ist.
Meilenstein „Abonnenten“
Die Videoserie „Bahntechnik und Bahnbetrieb“ zählt seit heute hundert Abonnenten. Das ist ein sehr kleines Ziel, aber ein hart erarbeitetes Ziel. Dieser erste erreichte Meilenstein ist einer von insgesamt sieben definierten Meilensteinen: Unsere vorläufigen Zwischenziele sind neben diesem, bestimmte Werte hinsichtlich der Wiedergabeminuten, Besucher und Follower auf dem Kanal, auf Instagram und auf der Homepage, als auch zwei produktionstechnische Ziele.
Die Abonnentengemeinde ist deswegen so wichtig, weil sie uns eine Indikation gibt, ob unsere definierten Inhalte entweder nur einmalig angesehen werden oder auch bewusst dauerhaft angenommen werden. Was noch nicht in Gang gekommen ist, ist eine stärkere Beteiligung durch Kommentare und Diskussionen. Sie wird sich wahrscheinlich erst ab einer anderen Größenordnung auf dem Kanal und anderswo einstellen. Bei Bahntechnik und Bahnbetrieb sind aber noch viele Maßnahmen angedacht, die vor allem für die Abonnentengemeinde von Interesse ist. Das sind zum Beispiel interaktive Berechnungsformeln für bahntechnische Aufgabenstellungen, aber auch die konsequente Weiterführung der Produktion aller geplanten Videos. Für alle Abonnenten, es geht munter weiter!
Trassierung von Gleisen
Das Verlegen von Gleisen unterliegt einigen Regeln. Sie legen bei der planungstechnischen Trassierung bereits den Grundstein für einen hohen Fahrkomfort und schließlich auch für geringen Verschleiß an Fahrzeug und Infrastruktur. Wenn möglich ist das Gleis Gerade zu planen, denn dies bringt generell Vorteile mit sich. Um die Infrastrukturtrasse aber auch an bestehendes Landschaftsrelief anpassen zu können, sind die wohlabgestimmten Radien mit ihren Übergangsbögen und ggf. Überhöhungen die Instrumente der Trassierungsplaner.
Was die Vertikale Dimension betrifft, so behilft man sich der Neigungen und Steigungen und den dazugehörigen Neigungswechseln. In diesem Kapitel behandeln wir darüber hinaus die Spurweite, das Lichtraumprofil und die Geometrie von Weichen.
In Arbeit: Trassierungsparameter
Aktuell behandeln wir das bauingenieurtechnische Thema „Trassierungsparameter von Schienenwegen„. Wir ordnen es der Kategorie Infrastruktur zu. In der Entwurfsplanung und in weiteren Planungsschritten konkretisieren Planungsingenieure den zentimetergenauen Verlauf von Gleisen und Schienen. Dabei verwenden die Planer ein eigens bahntechnisches Koordinatensystem, das aus der axialen, einer lateralen und einer vertikalen Dimension besteht.
In jeder Dimension bestimmen dabei Regel- und Grenzwerte den Trassierungsverlauf, damit eine Zugfahrt in ihrer Fahrdynamik fließend ohne Unstetigkeiten und ohne Ruck stattfinden kann. Jeder einzeln gewählte Trassierungsparameter ist dabei ein Kompromiss aus den Zielkriterien Instandhaltungsaufwand und Entwurfsgeschwindigkeit bzw. Entwurfslänge. Die wichtigsten Parameter sind die Werte für Radien, Übergangsbögen, Weichen, Steigungen und Neigungen.