Konzeptionelle Bewertung
Richard Schneider / RS Engineering AG, 2023
Projektziel
FIMO ist eine Methode beziehungsweise ein Verfahren zur Analyse und Optimierung der Interaktion von Fahrzeug-Fahrweg.
Der Begriff FIMO bedeutet: à FIMO = Fahrzeug-Fahrweg Interaktion Meterspur Optimierung.
Zur Analyse des Verhaltens bestehender und zukünftiger Fahrzeuge wurde ein Simulations- und Bewertungssystem entwickelt, mit welchem die komplexen Zusammenhänge der mechanischen Interaktion Fahrzeug/Fahrweg und Rad/Schiene sowie die sich daraus ergebenden vielfältigen Anforderungen systematisch analysiert und transparent dargestellt werden können.
Ergebnisse
Da für den Rad-Schienen Bereich vereinfachte Modellierungen grundsätzlich ungeeignet sind, wurde ein vollständig 3-dimensionales Fahrzeugmodell, inkl. 2-Punkt Berührung und Vorverlagerung des Spurkranzkontaktes im Rad-Schienen Kontakt entwickelt, mit welchem das Verschleiss- und Schädigungsverhalten des Rades durch den Kontakt Rad/Schiene mit allen möglichen Zugskonzepten und Lösungsansätzen berechnet werden kann. Das Modell wurde mittels Vergleichsrechnungen mit Simpack verifiziert. Die Verifikation zeigt eine sehr gute Übereinstimmung zwischen den Ergebnissen mit den beiden Systemen Simpack und FIMO.
Dokument(e)
SF-00021_Konzeptionelle Bewertung
SF-00031_Begutachtung Modell Simulationsmodell RSESim und Simpack
Präsentation FIMO
Claudio Häni / RBS, Richard Schneider / RS Engineering AG, Alessandro Bianchi / RhB 2022
Ergbenisse
Anbei finden Sie eine Präsentation über die Systemanalyse FIMO: Stand Dezember 2022
Dokument(e)
SF-00002_Präsentation FIMO
Profils des roues et des rails
Gaël Vuillème / MOB, 2023
Ergbenisse
Ce document recense tous les profils de rails et de roues utilisés par les compagnies de chemins de fer métrique ainsi que quelques tramways ayant répondu à nos demandes. Il présente aussi l’usure et les dommages recensés par les différentes compagnies sur les surfaces de contact des roues et des rails. Ces informations sont à disposition de la maîtrise de système pour d’autres analyses. Le nombre de profils de roue est important. On trouve des profils venant de la RTE 29500, développés par les compagnies avec ou sans l’aide d’une entreprise externe ou encore proposés par le fournisseur du matériel roulant.
Les profils de rail sont plus standard avec une nette majorité de profil 46 E1 (anciennement CFF I). On trouve du profil plus léger, principalement du 36 E3 (VST 36), mais aussi plus lourd (54 E2 ; CFF VI).
Dokument(e)
SF-00017_Profils des roues et des rails
Konzept Modellierung und Validierung
Roland Müller / Felix Platzer / Blasius Buchegger / Mahdiyar Nejadhamzeeigilani / Nikolaus Ritter, 2023
Projektziel
Immer mehr Meterspurbahnen sind von massiv zunehmendem Verschleiss und von Lärm/Erschütterungen betroffen. Steigende Kapazitätsansprüche, straffere Zeitpläne und die Anforderungen an die Lärmemission und Erschütterung aus der Umweltschutzgesetzgebung sind eng mit den aufgeführten Problemstellungen verbunden, welche technisch dem Bereich der Interaktion Fahrzeug/Fahrweg zuzuordnen sind. Die Systemführerschaft Interaktion Fahrzeug-/Fahrweg Meterspur ist damit beauftragt Ergebnisse zu entwickeln, welche die Meterspurbranche bei ihrer langfristigen Strategie unterstützt die Schaden- und Lärmeffekte zu verstehen und zu optimieren. Im Rahmen des K2-Projektes wurden zu diesem Zweck zielgerichtet aufeinander abgestimmte Arbeitspakete festgelegt.
Ergebnisse
Im vorstehenden Dokument werden die Modellkonzepte für die Bereiche Verschleiss/Schädigung, Lärm und Reibungsmanagement vorgestellt. Diese geben einen strukturierten Einblick in die verschiedenen Aktivitäten bei den Modellentwicklungen, den dabei benötigten Inputdaten der Bahnen und Hersteller (bestehende aus Erfahrungen und/oder Untersuchungen/Betriebserprobungen), den benötigten Inputdaten aus Versuchsreihen auf Klein- und Grossprüfständen und den Verfahren zur Validierung der Modelle anhand von zusätzlichen Versuchen im Feld. Basierend auf den Modellkonzepten werden nun einerseits Spezifikationen für die Ermittlung der benötigten Inputdaten erstellt, welche wiederum zur Planung von dafür notwendigen Messungen und Versuchen verwendet werden.
Dokument(e)
SF-00010_Konzept Modelierung und Validierung
Grundlagen zu Anforderungen an Fahrsicherheit / Fahrverhalten und deren Nachweismethoden – Meterspur
Johannes Keudel / PROSE, 2024
Projektziel
Für Vollbahnfahrzeuge sind lauftechnische Nachweise insbesondere durch die EN 14363 weitreichend standardisiert. Für Bogenradien kleiner als 𝑅𝐵 = 250 m besteht für die Vollbahn mit CEN/TS 17843 ein ergänzendes Regelwerk. Die spezifischen Eigenschaften von Meterspuranwendungen wie insbesondere auch kleine Bogenradien, große Vertikalneigung inkl. Zahnrad/Zahnstangen-Anwendungen, Fahrgeschwindigkeit, Spurweite etc. sind in diesen Vorgaben jedoch nicht berücksichtigt. Das Grundlagenscanning in LO 1.2 des Projekts P1 hat insbesondere in kleinen Bogenradien erhebliche Probleme aufgezeigt. Für Schweizer Meterspuranwendungen ist eine BAV-Richtlinie in Kraft, die aber ausschliesslich auf die Aspekte der Sicherheit gegen Entgleisen im verwundenen Gleisbogen sowie der Fahrstabilität fokussiert. Damit verbleiben für die lauftechnischen Nachweise von Meterspuranwendungen diverse Aspekte offen.
Ziel des vorliegenden Dokuments ist es daher, einen fundierten Vorschlag zu lauftechnischen Nachweisen künftiger Fahrzeuge und Umbauten von Meterspuranwendungen vorzulegen. Gegenstand sind dabei insbesondere die Fahrsicherheit, die Fahrwegbeanspruchung und das Schwingungsverhalten. Die Aspekte der Wirtschaftlichkeit werden im vorliegenden Dokument anteilig berücksichtigt, sind aber insbesondere Gegenstand der Lieferobjekte LO 6.1.2 und 6.2.1 des Projekts P3.
Ergebnisse
Abschnitt 2.3 des vorliegenden Dokuments bietet zunächst einen systematischen Überblick wesentlicher Schutzziele und zugehöriger fahrzeug- wie gleisseitiger Einflussfaktoren. Dabei stehen verschiedene Aspekte bekanntermassen in Zielkonflikten zueinander: So begünstigt beispielsweise ein niedriger Ausdrehwiderstand der Drehgestelle die Bogengängigkeit, was aber für die Fahrstabilität sensitiv ist, sodass bereits die typischen maximalen Fahrgeschwindigkeiten der Meterspuranwendungen von 100 bzw. 120 km/h anspruchsvoll sein können. Weiterhin besteht hier ein offener Punkt zum Phänomen «Cyclic Top», der auch im Vollbahnbereich nicht normativ gefasst ist. Meterspuranwendungen können von diesem Phänomen betroffen sein, da die Gleislage unter anderem auch periodische Längshöhenfehler aufweist.
Kapitel 3 enthält eine Zusammenstellung der lauftechnisch relevanten Merkmale von Meterspuranwendungen, wie sie sich insbesondere aus den gleisseitigen Aspekten der Trassierung (Bogenradien, Überhöhung, Längsneigung), aber auch den Gleisbauformen bis hin zu Flachrillenanwendungen ergeben. Dies schliesst auch eine geeignete Adaption der lauftechnischen Prüfbereiche für die Verhältnisse von Meterspuranwendungen mit ein.
Kapitel 4 enthält zunächst einen Vorschlag zum grundlegenden Vorgehen bei der Erstzulassung oder Änderungen bestehender Fahrzeuge: Aus dargelegten Gründen wird empfohlen, dass sich die Erstzulassung überwiegend auf Simulationsrechnungen abstützt, die durch einen ergänzenden Anteil an messtechnischen Nachweisen flankiert werden. Für die Zulassung bauähnlicher Fahrzeuge oder Änderungen an bestehenden Fahrzeugen ergibt sich nach RTE 49100 die Frage, ob es sich dabei um eine wesentliche Änderung handelt und somit neue Nachweise erforderlich sind. Dazu enthält Kapitel 4 einen Vorschlag zur Adaption des sogenannten λ-Verfahrens nach Anhang U der EN 14363 für Meterspuranwendungen. Weiterhin sind im Kapitel 4 konkrete Vorschläge zum Umfang lauftechnischer Nachweise künftiger Meterspuranwendungen benannt. Dazu werden die Prinzipien der EN 14363 auf die spezifischen Verhältnisse von Meterspuranwendungen adaptiert. Dies umfasst im vorliegenden Dokument insbesondere die Aspekte der Fahrstabilität, des dynamischen Fahrverhaltens inklusive der Beanspruchung von Fahrweg und Rad sowie der Sicherheit gegen Entgleisen im verwundenen Gleis.
Dokument(e)
SF-00047_Grundlagen zu Anforderungen an Fahrsicherheit/Fahrverhalten und deren Nachweismethoden – Meterspur
Spezifikation zur Mess- und Auswertetechnik für die Anwendung bei Einzelmessung
Volkmar Walz / zb Zentralbahn AG, 2023
Projektziel
Der Bericht spezifiziert die Mess- und Auswertetechnik für Einzelmessungen von Rad und Schiene. Ziel ist es, eine einheitliche Erfassung und Auswertung der Messdaten zu ermöglichen, um die Interaktion von Rad und Schiene im Rahmen der Systemführerschaft zu untersuchen. Dabei wird der Fokus auf die Erfassung und Auswertung von Einzelmessungen gelegt.
Ergebnisse
Der Bericht liefert detaillierte Anforderungen an die Hardware und Software zur Vermessung von Radsatz und Gleis. Die Hardware muss robust und für den Unterflureinsatz geeignet sein, während die Software modifizierbar und exportfähig sein muss. Die Analyse der Messdaten umfasst Funktionen wie die Auswertung der Rollradiendifferenz und der Berührpunktgeometrie. Der Bericht schafft eine Grundlage für die bahnübergreifende Beschaffung und Nutzung der Messtechnologie im Rahmen der Systemführerschaft.
Dokument(e)
SF-00003_Spezifikation Hard-Software Einzelauswertung
Schadenskatalog Interaktion – Kontaktflächen Rad und Schiene
A. Bianchi / Rhätische Bahn AG, L. Sing / Rhätische Bahn AG, 2025
Projektziel
Zuvor gab es kein Dokument, das die durch den Kontakt von Rad und Schiene verursachten Schäden an den Radlaufflächen und an den Schienenfahrflächen der Meterspurbahnen anhand von codierten Fehlerbeschreibungen übersichtlich zusammenfasst. Dieses Dokument wird den Ingenieuren sowie den Fachleuten im Bereich Interaktion Rad-Schiene als Werkszeug dienen, mit dem sie anhand von Bildern die unterschiedlichen Schäden an Rad- und Schienenfahrflächen vergleichen und beurteilen sowie deren Ursachen eingrenzen können.
Ergebnisse
Durch die aktive Zusammenarbeit der Meterspurbahnen und den daraus eingebrachten konkreten Beispielen (z.B. Beschreibungen oder Bilder) bildet der Katalog die Schädigungen in den Kontaktflächen von Rad und Schiene im spezifischen Anwendungsbereich der Meterspurbahnen durch den fortlaufenden Erfahrungsrückfluss aus der Praxis immer präziser ab. Die direkte Einbindung der Bahnen zielt auch darauf ab, das Know-how innerhalb der Branche zu verstärken. Beim vorstehenden Schadenskatalog handelt es sich um eine lebende bzw. dynamische Dokumentation, welche durch kontinuierliche Bearbeitung aktuell gehalten wird. Der Schadenskatalog Interaktion – Kontaktflächen Rad und Schiene beschränkt sich bewusst auf die im direkten Kontakt zueinanderstehenden Bereiche. Die übrigen Bereiche der Räder und der Schienen im Anwendungsbereich der Meterspurbahnen werden in weiteren zum Teil schon bestehenden bzw. im Aufbau befindlichen Dokumenten behandelt.
Dokument(e)
SF-00066_Schadenskatalog Interaktion
Identifikation repräsentativer Gleislagefehler für lauftechnische Nachweisrechnungen
Johannes Keudel / PROSE AG, 2025
Projektziel
Gleislagefehler beeinflussen die Rad/Schiene-Interaktion und die Laufdynamik deutlich; bei neuen oder wesentlich umgebauten Fahrzeugen sind Simulationen mit repräsentativen Unregelmässigkeiten Stand der Technik. Für die Schweizer Meterspurbahnen existiert jedoch kein charakteristischer Datensatz, weshalb vorhandene Instandhaltungs-Messungen von RHOMBERG/SERSA (mehrere RAILplus-Bahnen) genutzt wurden. Analysiert wurden 18 Abschnitte mit über 23 km auf geraden bzw. weiten Radien (bis 100 km/h) sowie 21 Kurvenabschnitte mit knapp 8 km (≥60 km/h), gezielt dort, wo Fahrzeuge lauftechnisch provoziert werden. Die Daten wurden in 128-/256-m-Fenstern zu spektralen Leistungsdichten (PSD) aufbereitet und mit Referenzen wie «ORE high» verglichen, um auch ausgeprägte Periodizitäten zu erkennen.
Ergebnisse
Es wurden drei Typen anspruchsvoller Gleislageabweichungen herausgearbeitet: regellose Fehler als RAILplus-Spektren, die abschnittsweise nahe «ORE high» liegen, teils darüber und auf den relevanten Wellenlängenbereich zugeschnitten; periodische Muster der Längshöhe mit Einzelereignissen alle 50–60 m, überlagert von harmonischen Schwingungen mit 5,5–9 m Wellenlänge; sowie länger ausgedehnte Einzelereignisse über 50–100 m, häufig an Zwangspunkten wie Oberbauwechseln, Bahnübergängen oder Tunnelportalen. Für alle drei Typen wurden konkrete Simulationsszenarien definiert und die zugehörigen Gleislagefehler als Dateien für lauftechnische Nachweisrechnungen bereitgestellt. Vor dem Einsatz in Nachweisen oder Lastenheften wird eine Erprobung in laufdynamischen Simulationen empfohlen; offene Punkte sind in einer Pendenzenliste dokumentiert.
Dokument(e)
SF-00019_Identifikation repräsentativer Gleislagefehler für lauftechnische Nachweisrechnungen
Empfehlungen zum optimalen Fahrbahnaufbau
Peter Güldenapfel / Track Expert GmbH, 2025
Projektziel
Im Projekt P4 Fahrbahnsteifigkeit der Systemführerschaft Fahrzeug/Fahrweg Meterspur soll mit gezielten Untersuchungen zur Fahrbahn die Gesamtwirtschaftlichkeit des Systems Fahrbahn/Fahrzeug gesteigert werden. Der Unterbau als wesentliches Element der Fahrbahn stellt dabei einen wichtigen Kostenfaktor dar. Der Zustand des Unterbaus und des darunterliegenden Untergrundes beeinflussen massgeblich die Entwicklung der Gleislage und damit die Nutzungsdauer der Fahrbahn.
Es wurde deshalb im Rahmen dieses Lieferobjektes eine Kooperation mit BAUGRUND DRESDEN abgeschlossen, mit Hilfe eines FE-Modells die gesamte Fahrbahn (Oberbau, Unterbau und Untergrund) zu modellieren und dem Ziel daraus Empfehlungen zum optimalen Fahrbahnaufbau für die Meterspur zu formulieren.
Ergebnisse
Bei mittelgutem Baugrund bei 100 km/h und bei schlechtem Baugrund gelingt der Nachweis der dynamischen Stabilität nicht; es ist mit kumulativen Setzungen sowie erhöhtem Stopf- und Unterhaltsaufwand und verkürzter Nutzungsdauer zu rechnen. Änderungen am Ober- und Unterbau unterhalb von etwa 3 m unter OK Schotter beeinflussen die Bodenpressungen kaum, wohingegen Zugtyp (Achslast) und Geschwindigkeit die Beanspruchung des Untergrunds deutlich verändern; niedrigere Achslasten und/oder Geschwindigkeiten verringern zwar die Scherdehnungen, reichen jedoch nicht, um den Nachweis zu erfüllen. Zwischenlagen und Besohlung erhöhen über den Bettungsmodul die Schotterbeanspruchung um etwa den Faktor 2 und beeinträchtigen damit die Dauerhaftigkeit der Fahrbahn. Der Unterbau prägt die Lastverteilung: AC Rail und PSS erzeugen ähnliche vertikale Spannungsspitzen, wobei AC Rail insgesamt günstiger verteilt und die Beanspruchungen im Untergrund reduziert; im verwendeten 3D-FE-Modell wirken Geschwindigkeit und Achsabstände kaum, wohingegen niedrigere Achslasten die Beanspruchungen von Schotter und Unterbau signifikant senken.
Dokument(e)
SF-00059_Empfehlungen zum optimalen Fahrbahnaufbau
Empfehlungen zum optimalen Fahrbahnaufbau
Michael Stalder / CE cideon engineering Schweiz AG, 2025
Projektziel
Ausgehend von erhöhtem Verschleiss an Rädern und Gleisen und fehlendem Spezialwissen bei einzelnen Meterspurbahnen bündelt RAILplus – vom BAV temporär als Systemführerin eingesetzt – die Kräfte, um die Interaktion zwischen Fahrzeug und Fahrweg wirtschaftlich und fachlich zu beherrschen. Dafür werden Grundlagen, Werkzeuge und Prozesse aufgebaut, mit Schwerpunkt auf Geometrie, Berührgeometrie und Kontaktmechanik der Rad/Schiene-Interaktion, um systemische Auswirkungen zu verstehen und belastbare Empfehlungen für Rad, Schiene, Fahrzeug und Fahrweg abzuleiten. Das Abschlussdokument legt den Fokus auf Modul 5, das Hard- und Software zur Erfassung, Auswertung und Bewertung dieser Interaktionen bereitstellt und so die Grundlage für ein koordiniertes Vorgehen schafft.
Ergebnisse
Die präventive Instandhaltung setzt auf die laufende Überwachung von Rad- und Schienenprofilen; zwar liefern digitale Messgeräte viele Daten, doch fehlen bislang passende Auswertungstools. Eine einheitliche Spezifikation für Hand- und Automatikmessungen wird erarbeitet, und mit „Kontakt Meterspur CH“ entsteht eine Weiterentwicklung der seit 20 Jahren bewährten „Kontakt“-Software für Normalspur. So können Meterspurbahnen die Fahrzeug‑Fahrweg‑Interaktion eigenständig analysieren, Veränderungen früh erkennen und gezielte Massnahmen ableiten. Das verbessert die Planbarkeit und Effizienz der Instandhaltung und erhöht die Wirtschaftlichkeit des Betriebs.
Dokument(e)
SF-00075_Schlussbericht Messtechnik
Empfehlungen zum optimalen Fahrbahnaufbau
Michael Stalder / CE cideon engineering Schweiz AG, 2025
Projektziel
In diesem Bericht werden die Grundlagen zum Thema Gleislageabweichung erarbeitet. Diese dienen zur Erstellung des lauftechnischen Lastenheftes.
Ergebnisse
Gleislagefehler werden nach drei verschiedenen Gesichtspunkten identifiziert nach regellosen sowie periodischen Gleislagefehlern und Einzelereignisse. Zu allen drei Typen von Gleislageabweichungen werden Simulationsszenarien für künftige Nachweisrechnungen vorgeschlagen.
Dokument(e)
SF-00099_Nebendokument für Ausschreibungen: Geometrische Gleislageabweichungen für lauftechnische Berechnungen
