Bestehendes Wissen und Kooperationen
Jackson Buckner / MGB, 2022
Projektziel
Dieses Modul beinhaltet 3 Ziele, um das aktuelle Fachwissen zur Interaktion Fahrzeug - Fahrweg zu erfassen:
1. Erstellung einer Übersicht der Forschungsinstitutionen und ihren für das Projekt massgebenden Forschungsgrundlagen (Dissertationen, Forschungsberichte, laufende Forschungsaktivitäten).
2. Übersicht über die an einer Zusammenarbeit interessierten Forschungsinstitutionen mit Angaben zu möglichen Ressourcen.
3. Laufende Sammlung der Forschungsunterlagen und Ablage in einer Wissensdatenbank Systemführerschaft Fahrzeug - Fahrweg Meterspur.
Ergebnisse
Diese Ziele wurden mit 4 Lieferobjekte abgedeckt:
- Übersicht Institutionen
- Wissenslandkarte
- Kooperationslandkarte
- Ablage Fachartikel
Dokument(e)
SF-90001_Ergebnisse aus Grundlagenscanning - Bestehendes Wissen und Kooperationen
Umfrage der Bahnen
Peter Güldenapfel / KPZ Fahrbahn, 2022
Projektziel
Dieser Bericht beinhaltet drei Ziele, um das aktuelle bei den Bahnen vorhandene Wissen zur Interaktion Fahrzeug – Fahrweg zu erfassen:
1. Mit der strukturierten Befragung der Bahnen zum Verschleiss und zu Schädigungen an Rad und Schiene sollen die Grundlagen für die Analyse der Zusammenhänge zwischen Schädigungs- und Verschleissentwicklungen am Rad/Schiene - Kontakt und den Charakteristiken der eingebauten Fahrbahn, der verkehrenden Fahrzeuge und den Einsatzgebieten mit ihren charakteristischen Trassierungsgegebenheiten zusammengetragen werden.
2. Die zusammengetragenen Ergebnisse werden analysiert und hinsichtlich Ursachen und Auswirkungen grob bewertet. Bei Unklarheiten sind Interviews mit den betroffenen Bahnen geplant. Die Ergebnisse der Umfrage werden den Projekten P2 – P6 als Grundlage für die weiteren Arbeiten zur Verfügung gestellt.
3. Die zusammengetragenen Ergebnisse werden an die Projekte P2 – P6 übergeben und zusätzlich in geeigneter Form a die befragten Bahnen kommunizieren.
Ergebnisse
Die von 17 Mitgliederbahnen RAILplus sowie von zwei Trambahnen und der Forchbahn beantwortete Umfrage ergab für das Projekt Systemführerschaft Interaktion Fahrzeug / Fahrweg Meterspur wertvolle Informationen und Erkenntnisse. Sämtliche Fragen sowie Ergebnisse sind im Bericht detailliert verfasst.
Dokument(e)
SF-90002_Umfrage der Bahnen
Zielkonflikte Infrastruktur - Betreiber Rollmaterial / Industrie
Peter Güldenapfel / KPZ Fahrbahn, Yves Putallaz / IMDM, 2022
Projektziel
Die Strategie der Politik in Europa besteht seit den 1970er Jahren darin, die Modernisierung der Eisenbahnen zu fördern, indem sie den Wettbewerb in eine Unternehmungsstruktur bringen, die aufgrund ihrer Kapitalintensität im Wesentlichen monopolistisch geprägt ist.
Diese Strategie, deren Relevanz nicht Gegenstand der Systemführerschaft ist, hat je nach Land zu einer mehr oder weniger drastischen Umgestaltung der Bahnbranche geführt:
1. Trennung der Infrastrukturbetreiber von den Eisenbahnverkehrsunternehmungen, die je nach Fall mehr oder weniger streng gehandhabt wird.
2. Auslagerung von betriebsnahen Dienstleistungen wie Weichenherstellung (Schweden), Instandhaltung der Infrastruktur (Niederlande als Extrembeispiel), Instandhaltung von Fahrzeugen.
Diese Fragmentierung zielt darauf ab, Aktivitäten mit geringerer Kapitalintensität zu isolieren, sie für den Wettbewerb zu öffnen und, gemäss der oben ausgedrückten Logik, das Eisenbahnsystem zu einer wirtschaftlicheren Leistung zu führen.
In der Eisenbahnlandschaft gibt es somit eine Reihe unabhängiger Akteure, die mithilfe betriebswirtschaftlicher Logiken, die man als individuell gesund bezeichnen kann, versuchen, ihr eigenes wirtschaftliches Ergebnis zu optimieren. Da die Summe dieser Optima nicht gleich dem Optimum der Summe ist, tendiert das individuelle wirtschaftliche Verhalten der Akteure nicht zur Optimierung des gesamten Eisenbahnsystems.
Die Anfälligkeit der technischen und wirtschaftlichen Regulierungsmechanismen sowie der stark subventionierte Charakter des Sektors tendieren dazu, die Rechnung für die Desoptimierung des Systems den öffentlichen Körperschaften aufzubürden. Die folgenden Überlegungen konzentrieren sich auf Fragen der Interaktion zwischen Schienenfahrzeugen und Infrastruktur. Es gibt natürlich noch weitere Quellen für unterschiedliche Interessen.
Ergebnisse
Die identifizierten und hier beschriebenen divergierenden Interessen stimmen mit den Annahmen auf welchen das Gesamtprogramm der Systemführerschaft basiert, überein. Übergreifend kann festgestellt werden, dass die zu untersuchenden Themen passen. Neben den technischen Auswirkungen welche in P2 bis P5 behandelt werden, können insbesondere die wirtschaftlichen Themen, welche im P6 untersucht werden, den divergierenden Interessen Rechnung tragen. Dies mittels Erarbeitung von Empfehlungen für finanzielle Ausgleichsmassnahmen.
Durch das vorherrschende politische System mit den unterschiedlichen Stakeholdern, ist eine wichtige Aufgabe der Systemführerschaft, die Kommunikation zwischen den Beteiligten und insbesondere auch deren Verständnis zum Thema zu fördern. Gezieltes Wissensmanagement, zu welchem Kommunikation und Wissenstransfer über die ganze Branche gehört, soll dies als entscheidende Massnahme unterstützen.
Dokument(e)
SF-90010_Zielkonflikte Infrastruktur - Betreiber Rollmaterial / Industrie
Erstellung der zu untersuchenden Fahrbahnformen und den entsprechenden Gleislagefehler mit Bewertung
Peter Güldenapfel / KPZ Fahrbahn, 2023
Projektziel
Im Rahmen dieses Berichtes im Projekt Fahrbahnsteifigkeit wurden zwei Hauptthemen bearbeitet:
1. Die Aufstellung der zu betrachtenden Fahrbahnformen, die eine wesentliche Grundlage für die Erstellung eines Fahrbahnmodells bildet.
2. Die Ermittlung von Leistungsdichtespektren der Gleislageabweichungen als Input für das Projekt P3 für lauftechnische Simulationen und als Grundlage für zukünftige Ausschreibungen von Fahrzeugen.
Ergebnisse
Die Arbeiten sind bei Erstellung dieses Berichtes noch nicht vollständig abgeschlossen. Es kann aber bereits gesagt werden, dass die Messdaten der Bahnen erfolgreich genutzt werden können (mehr Details siehe Kap. 4). Nach Bereinigung von Detailfragen kann ein Datensatz von regellosen Gleislagefehlern für die lauftechnischen Simulationsrechnungen bei Neubeschaffungen von Meterspurfahrzeugen erzeugt und zur Verfügung gestellt werden.
Im Rahmen dieses Berichts wurden neben den Hauptthemen Aufstellung Fahrbahnformen und Leistungsdichtespektren der Gleislageabweichungen noch weitere Themen (Ermittlung Bogenverteilung, Aufbau Fahrbahnmodell Unterbau, Einwirkende Fahrzeugkräfte, Ermittlung repräsentative reale Schienenprofile etc.) in diesen Bericht integriert und bearbeitet. Diese Themen sind bei der Erstellung dieses Berichtes noch nicht abgeschlossen. Im Kapitel 5 wird zu jedem Arbeitspaket der Stand und das weitere Vorgehen beschrieben.
Dokument(e)
SF-00015_Erstellung der zu untersuchenden Fahrbahnformen und den entsprechenden Gleislagefehler mit Bewertung
Stand der Technik Fahrbahnsteifigkeit
Stefan Werner / KPZ Fahrbahn AG, Martin Siegen / MGB, 2022
Projektziel
Bei der Umfrage der Meterspurbahnen hat sich gezeigt, dass die Belastungen auf die Fahrbahn durch erhöhte Achslasten und/oder durch eine Verdichtung des Fahrplantaktes in den letzten 20 Jahren bei den meisten Bahnen stark zugenommen haben. Die Belastungen wirken sich auf der einen Seite entsprechend im erhöhten Verschleiss der Schienen und Räder aus. Auf der anderen Seite haben diese auch Auswirkungen auf die Veränderungen bei der Gleislagequalität.
Um dieser Problematik entgegenzuwirken werden härtere Schienenstähle und steifere, tragfähigere Fahrbahnkörper gebaut. Dies hat zur Folge, dass die Lärmemissionen zunehmen. Bei 80% der Meterspurbahnen ist der Lärm ein Problem. Neben dem Kurvenkreischen sind die Lärmemissionen, welche durch den steiferen Fahrbahnaufbau mit Betonschwellen verursacht werden, bei den Anwohnern störend. Ebenso sind die Erschütterungen zunehmend ein Störfaktor.
Aufgrund dieser Thematik stellen sich einige Fragen in Bezug auf die optimale Fahrbahn beziehungsweise das ideale Zusammenspiel zwischen Fahrbahn und Fahrzeug:
- Hat die Schienenhärte einen Einfluss auf den Verschleiss der Räder?
- Welches ist die optimale Berührgeometrie zwischen Rad und Schiene unter Berücksichtigung des Verschleissprofils und welchen Einfluss hat dabei die Schienenneigung?
- Wie weit verändern die Betonschwellen oder der steifere Fahrbahnaufbau die Eigenfrequenz der Fahrbahn und welchen Einfluss hat dies auf den Verschleiss oder den Lärm?
Ergebnisse
Zurzeit können keine abschliessenden Antworten auf diese Fragen gegeben werden. Mit der Durchsicht der aktuellen Forschung zeigt sich, dass gerade im Bereich der Meterspurbahnen mit ihren besonderen Charakteristiken wie engen Kurven das Grundlagenwissen fehlt und noch erarbeitet werden muss.
Aufgrund der Erkenntnisse der Normalspurbahnen und Erfahrungen der Meterspurbahnen können doch einige Tendenzen festgestellt werden. Weitere Details finden Sie im unten angefügten Bericht.
Dokument(e)
SF-90007_Stand der Technik Fahrbahnsteifigkeit
Fahrbahnsteifigkeit - Berechnungstool nach Zimmermann
Stefan Werner / Railvision, 2022
Projektziel
Im Rahmen der Systemführerschaft Interaktion Fahrzeug – Fahrweg Meterspur wurde ein praxisorientiertes Berechnungstool entwickelt, das den Nachweis der Fahrbahnsteifigkeit für Meterspurbahnen ermöglicht. Das Tool basiert auf dem anerkannten Rechenverfahren nach Zimmermann und deckt zwei wesentliche Oberbauarten ab: den klassischen Schotteroberbau sowie die feste Fahrbahn mit LVT-System.
Ziel ist es, Infrastrukturbetreibern und Planern ein einfach bedienbares Werkzeug zur Verfügung zu stellen, das folgende Nachweise ermöglicht:
- Ermittlung der statischen Schieneneinsenkung und der Biegezugspannungen infolge vertikaler Achslasten.
- Nachweisführung gemäss AB EBV Art. 31 Ziffer 4.5 unter Berücksichtigung von Geschwindigkeitseinfluss und Gleisqualität.
- Berücksichtigung aller massgebenden elastischen Komponenten des Oberbaus (Zwischenlagen, Schwellenbesohlungen, Unterschottermatten, Untergrund).
Ergebnisse
Das Berechnungstool steht als Excel-basierte Applikation zur Verfügung und umfasst folgende Lieferobjekte:
- Eingabemaske Schotteroberbau (inkl. AC-Rail-Option)
- Eingabemaske Feste Fahrbahn (LVT-System)
- Bedienungsanleitung mit Hintergrundinformationen
- Nachweiskonzept gemäss Normvorgaben
