Ich heiße euch Willkommen auf Bahntechnik und Bahnbetrieb.
Bahntechnik und BahnbetriebUmlaufzeit 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 Fahrzeug 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.
Bahntechnik und BahnbetriebIn 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.
Bahntechnik und BahnbetriebEinführung 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.
Bahntechnik und BahnbetriebTakt 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.
Bahntechnik und BahnbetriebKonkurrierende U Bahnlinie
Quiz Nr.10: Wir suchen in unserem aktuellen Bahnquiz eine konkurrierende U-Bahnlinie. Sie stand daher mit einer anderen Linie im Wettbewerb und hat eine beträchtliche Länge hat.
Methoden der Abfertigung
Zugbegleiter, Stationswarte oder Triebfahrzeugführer fertigen Züge im Personenverkehr nach dem Fahrgastwechsel ab. Mit dem Begriff Abfertigung ist gemeint, dass damit das Personal die Züge für die Abfahrt vorbereitet. Dazu gehören die Beendigungen des Fahrgastwechsels, das sichere Türschließen, die Türverriegelung und einige Kommunikationssignale zur Abfahrt.
Prozesstechnisch lässt sich der Abfertigungsvorgang noch weiter unterteilen. Wichtige Schritte sind der Aufruf zur Abfertigungsbereitschaft und die Übermittlung der Abfahrtbereitschaft. In dieser prozesstechnischen Zusammenfassung behandeln wir die fahrzeugtechnischen Methoden. Das sind das Zentrale Schließen, die Rücknahme der Türfreigabe und die Abfertigung mit mehreren Personalen. Dabei gehen wir auf die Grundzüge dieser Prozesse ein, ein detailgetreue Abbildung aller Abfertigungsvorgänge dieser Welt ist aus Umfangsgründen nicht möglich.
In Arbeit: Takt und Taktsysteme
Ein Video zum Thema „Takt und Taktsysteme“ wird die Kategorie Fahrplantechnik erweitern. Neben den Inhalten sind bereits die Vertonung und die Animationszeichnung abgeschlossen. Die Animation und der Moderatorenteil stehen noch aus. Thematisch geht es hier vor allem um die bevorzugten Taktsysteme der jeweiligen Verkehrsträger und über die betrieblichen Vor- und Nachteile bestimmter Takte.
Da wären einerseits die Eisenbahntakte, die sich an den Stundentakt und dem Vielfachen oder Teilbaren orientieren. Im Nahverkehr ist oftmals der 5 Minutentakt als Ausgangstakt verbreitet, von dem sich dann andere Takte ableiten. Und nicht zuletzt sind die aus der Reihe tanzenden U-Bahntakte oder Güterverkehrstakte ein Thema. In einer zweiten Abhandlung geht es dann auch um die Funktionsweise des integralen Taktfahrplans, dessen Wirkmechanismen und dessen Voraussetzungen.
Hauptsignal und Vorsignal
Das Hauptsignal und sein dazugehöriges Vorsignal prägen das Bild der Eisenbahn. Doch mit beiden ist es zukünftig nicht gut bestellt, immer mehr Fahrerstandssignale ersetzen ortsfeste Signale. Sie machen generell das streckenseitige Signalsystem obsolet. Trotzdem ist das Verständnis über das herkömmliche Signalsystem auch für die Zukunft relevant. Hauptsignale geben die Zustandsinformationen des dahinter liegenden Blocks wieder. Mit anderen Worten, sie sagen darüber aus, ob der dazugehörige Block belegt ist, reserviert ist, oder ob er sich im Grundzustand sich befindet.
Vorsignale sind eine zusätzliche Unterstützung bei mittleren bis hohen Geschwindigkeiten sowie bei Sichteinschränkungen. Sie ermöglichen ein rechtzeitige Zustandsinformation des Blockes, indem sie den gleichen Inhalt wiedergeben, den das Hauptsignal anzeigt.
Städteverbindung
Quiz Nr. 9: Wir suchen im Folgenden eine bahntechnische Städteverbindung, die 1965 Technikgeschichte schrieb. Welche Städte sind hierdurch verbunden?
In Arbeit: Hauptsignal und Vorsignal
In Arbeit befindet sich das Einführungskapitel der Fachkategorie „Fahrtbegriffe„, nämlich das Thema Haupt- und Vorsignal. Man kann heute zum Thema Bahnsignale im Internet viel Fachliches finden. In unserer Videoserie geht es hierbei weniger um Signalvorschriften einzelner Verkehrsunternehmen. Es geht vielmehr um die grundsätzlichen Funktionen von Haupt- und Vorsignalen, sowie deren Standorte und die planungstechnischen Grundsätze. Da unsere Videoserie den Anspruch hat, die technischen Abläufe hinter den Kulissen aller Verkehrsunternehmen zu beschreiben, gehen wir ausschließlich auf das gemeinsame Prinzip aller Signalsysteme ein.
Hauptsignale bilden den Zustand des nachfolgenden Streckenblockes ab. Ist eine Zugfahrt durch eine eingestellte Fahrstraße erlaubt, zeigt das Signal „freie Fahrt“. Ist noch keine Fahrstraße für den Betrachtungszug eingestellt, oder ist der nachfolgende Abschnitt belegt, zeigt das Signalbild Halt. Die Rolle von einem Vorsignal ist dabei die Abbildung des Signalbildes des dazugehörigen Hauptsignals und ist, wenn man so will, der „verlängerte Arm“ des Hauptsignals.
Systemeigenschaften im Schienenverkehr
Im Schienenverkehr gibt es grundlegende Eigenschaften, die sich von anderen Verkehrsträgern erheblich unterscheiden. Bahnsysteme sind Massenverkehrsmittel, die effizient ist. Sie sind indessen auch Systeme die aufwendig sind, und nur interdisziplinär erklärbar sind. Viele Eigenschaften führen zu einem besonderen Merkmal, dem Fahrplan, den es beispielsweise im Individualverkehr nicht gibt. Hier gehen wir der Frage nach, warum beispielsweise Züge nicht spontan und flexibel auf einer Bahninfrastruktur ohne Fahrplan fahren, wie es im Straßenverkehr der Fall ist.
Doch interessant bei dieser Betrachtung ist, dass alle Systemeigenschaften auf drei grundlegende Eigenheiten zurückzuführen sind. Das ist zum einen die Spurführung. Zum anderen die geringe Haftreibung. Und zum dritten die Verantwortlichkeit in der Verkehrsdurchführung. Gäbe es nur eines der drei Eigenheiten nicht, sähe der Schienenverkehr ganz anders aus, als sie sich die letzten 250 Jahre entwickelt hat. In dieser Videoserie behandeln wir alles rund um das Thema Bahn. Willkommen auf der Videoserie Bahntechnik und Bahnbetrieb. Schaut sie euch an!