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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Errichten von zumindest
einer Oberleitung für eine
elektrische Traktion von schienengeleiteten Fahrzeugen mit einer
Darstellung des Verlaufes von zumindest einem Gleis.
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Der
Transport von Menschen und Gütern,
sei es auf Straße,
Schiene oder Wasser, weist kapazitive Grenzen auf, so dass vielfache
Bemühungen
zur Erhöhung
der Kapazität
vorliegen. Beispielsweise durch Neubau von Schienentrassen, Straßen und Ausbau
von Wasserwegen.
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Ein
wesentlicher Faktor bei den Schienenwegen ist eine Ertüchtigung
des Gleisober- und Gleisunterbaues,
auch um die Wartungsintervalle zu verringern. Eine bekannte Möglichkeit
hierfür
besteht darin, dass der Schotteroberbau durch eine feste Fahrbahn
ersetzt wird. Diese feste Fahrbahn kommt besonders in Bahnhöfen aber
auch in Tunneln zum Einsatz, da die feste Fahrbahn zusätzlich eine
geringere Höhe
als ein Schotterbett aufweist und damit die Höhe von Fahrzeugen beladen oder
unbeladen größer sein
kann.
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Von
besonderer Bedeutung ist auch die Oberleitung, und zwar sowohl bei
bestehenden Gleisanlagen als auch bei in Errichtung befindenden Anlagen.
Zurzeit wird anhand eines zweidimensionalen Planes die Lage von
Masten vorläufig
festgelegt und anhand von Auswahltabellen und zusätzlichen Berechnungsprogrammen
die vorläufige
Lage der Masten festgelegt, wobei bei dieser Art von Planung besonders
die langjährige
Erfahrung der Planer einfließen
muss, und eine Entscheidung über
die endgültige
Lage der Masten vor Ort getroffen wird. Nach Errichtung der Masten
und Montage der Ausleger und der Tragseile werden vor Ort die Hänger, mit
welchen die Oberleitung mit dem Tragseil verbunden wird, angefertigt,
da erst dann die Länge
derselben bekannt wird. Neben dem besonderen Aufwand für die Fertigung
der Hänger
vor Ort ist dadurch auch die erwünschte
exakte Führung
der Oberleitung nicht gewährleistet,
insbesondere wenn berücksichtigt
wird, dass Oberleitungen nicht einheitlich gerade, sondern in Zickzack
geführt
werden. Durch die letztendlich nur manuell erfolgte höhenmäßige Lagefixierung
der Oberleitung kann es zu höherem
Stromverbrauch führen,
da der Stromabnehmer des Fahrzeuges mit unterschiedlichem Druck
an der Oberleitung anliegt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zur Errichtung von Oberleitungen für Fahrzeuge mit elektrischer
Traktion zu schaffen, bei welchem die Lage der Masten bereits mit
einer Datenverarbeitungsanlage festgelegt werden kann, wobei gegebenenfalls
nach Eingabe von zu erwartenden Kräften durch Ausleger, Tragseile, Hänger und
Oberleitung erneut festgelegt werden können, wobei eine Vorfertigung
von Materialien nicht vor Ort, sondern in einer eigenen Produktionsstätte erfolgen
kann, da die Dimensionierung, insbesondere auch die Länge der
Hänger,
in Abhängigkeit der
Lage am Tragseil vorbestimmt werden kann.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Errichten von zumindest einer Oberleitung für eine elektrische Traktion
von schienengeleiteten Fahrzeugen mit einer Darstellung des Verlaufes
von zumindest einem Gleis und Vorgabe der Grenzwerte für die Abstände der
Masten zueinander, wobei die Masten gesetzt und mit Auslegern und
Tragseilen verbunden werden, und die Oberleitung über Hänger mit
dem Tragseil verbunden werden, besteht im Wesentlichen darin, dass
der Verlauf des Gleises mit jeweiligen Höhen und Überhöhungen digital in eine Datenverarbeitungsanlage
eingegeben wird, und erste Lagen für die Masten bestimmt werden,
worauf die auf die Masten von Auslegern, Tragseilen, Hängern und
Oberleitungen ausgeübten
Kräfte
bestimmt werden, und zweite Lagen der Masten bestimmt und die Masten gesetzt
werden.
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Mit
der digitalen Eingabe des Verlaufes des Gleises mit jeweiligen Höhen und Überhöhungen in eine
Datenverarbeitungsanlage kann eine Vorbestimmung der Lage der Masten
durchgeführt
werden, da nicht nur zweidimensional, sondern auch in der dritten
Dimension eine Berücksichtigung
der Lage durchgeführt
werden kann. Mit dieser Lage der Masten können die Kräfte, die auf die Masten Auswirkung haben,
mit einem weiteren Programm, gegebenenfalls in derselben Datenverarbeitungsanlage,
bestimmt werden. Aufgrund einer Optimierung der ausgeübten Kräfte kann
eine Änderung
der beabsichtigten Standorte der Masten, also eine zweite Lage für die Masten,
bestimmt werden.
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Es
besteht auch die Möglichkeit,
die Endlagen zusätzlich über die
Lagen der Masten über
vorgegebene Kräfte,
insbesondere maximale Windlasten und Eislasten, festzulegen. Damit
fließen
Erfahrungswerte für
bestimmte Strecken ein.
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Eine
besonders vorteilhafte Bestimmung der Lagen besteht darin, dass
die Darstellung des Verlaufes des Gleises eine Gleisachse aufweist,
welche in die Datenverarbeitungsanlage digital eingegeben wird.
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Wird
die Auswahl der Masten über
die Endlagen der Masten durchgeführt,
so kann eine kräftemäßige Anpassung
leicht erreicht werden, wodurch eine unnötige Überdimensionierung, aber auch
eine Unterdimensionierung, vermieden werden kann.
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Werden
die Lagen der Masten unter Berücksichtigung
von Einbauten und Umbauten der Gleise und Trassen festgelegt, so
können
die besonderen Situationen bei Weichen, Kreuzungen, Signalen und auch
Gebäuden
bei der Festlegung der Lagen berücksichtigt
werden.
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Wird
vor dem Setzten der Masten eine Fahrt eines Fahrzeuges simuliert
und gegebenenfalls die Lagen der Masten erneut festgelegt, so können die Abstände während einer
simulierten Fahrt des Fahrzeuges zu den Umbauten, insbesondere Gebäuden, auf
der Trasse ermittelt werden und der erwünschte Sicherheitsabstand,
gegebenenfalls durch Änderung der
Lage der Masten, sowie eine besonders störungsfreie Befahrung der Strecke
unter Berücksichtigung
der gegebenenfalls neuen Situierung der Masten erreicht werden.
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Wird
ein Durchhängen
des Tragseiles und die Längen
der Hänger
an prädestinierten
Stellen bestimmt, so kann eine besonders einfache Vorfertigung der
Hänger
an einem Produktionsort, beispielsweise einer Fabrik, erfolgen.
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Werden
die auftretenden Kräfte
aufgrund der Lagen, die unter Berücksichtigung von Ein- und Umbauten
der Gleise und Trassen ermittelt werden, bestimmt, so kann eine
besonders genaue Lagenermittlung des Tragseiles erfolgen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Trasse für
zwei Gleise mit Masten mit Querträgern, Tragseilen, Hängern und
Oberleitungen,
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2 ein
Tragseil mit einer Oberleitung und oberen Enden von Masten,
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3 in
schematischer analoger Darstellung eine Gleisebene mit Höhen und Überhöhungen,
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4 in
schematischer analoger Darstellung ein Gleis mit Weiche in Sicht
von oben.
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Die
Bahntrasse 4 in 1 weist zwei Gleise 1 und 5 auf
mit zwei Schienen 2, die über Schwellen 3 auf
einem nicht dargestellten Schotterbett aufliegen. Die Masten 6 tragen über Isolatoren 7 die
Ausleger 8, an welchen das Tragseil 9 befestigt
ist, welches über
Hänger 10,
die Oberleitung 11 trägt,
die parallel zum Gleis 1, 5 ausgerichtet ist.
Diese Ausrichtung wird durch die Hänger 10 bedingt, die
unterschiedliche Längen
aufweisen. Über
weitere Isolatoren 7 ist eine Bahngleisleitung 12 mit
den Masten verbunden.
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In 2 sind
die oberen Enden der Masten 6 dargestellt, die einen Abstand
a bis 80 m aufweisen. Das Tragseil 9, das parabelförmig durchhängt, weist
gegenüber
den oberen Aufhängungen 13 des Tragseiles
eine maximale Durchhängung
b bis 1,7 m auf. Die Hänger 10 sind
an prädestinierten
Stellen 14 mit dem Tragseil und an prädestinierten Stellen 15 mit
der Oberleitung 11 verbunden. Die Hänger weisen, wie dargestellt,
unterschiedliche Längen
auf, und zwar von 0,1 m bis 2,5 m und können durch die vorab bestimmte
Länge bereits
vorgefertigt vor Ort gebracht werden. Diese Längen werden in einer Datenverarbeitungsanlage,
gegebenenfalls in der, welche den Verlauf des Gleises 1 in
digitaler Form aufweist, bestimmt.
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In 3 sind
zwei Masten 6 dargestellt, zwischen welchen eine Gleisebene 16 mit
Gleisachse 17 dargestellt ist. Mit der Gleisachse 17 werden
die jeweiligen Höhen
c der Gleisachse gegenüber
der Horizontalen h angegeben, wohingegen durch Addition der Abstände d und
e die Überhöhung festgehalten ist.
Diese analoge Darstellung wird in digitaler Form einer Datenverarbeitungsanlage
eingegeben, wobei diese Werte in Abständen von 0,5 m bis 80 m auf
den Verlauf des Gleises aufgeteilt sind.
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In 4 ist
in schematischer analoger Darstellung der Verlauf eines Gleises 1 mit
Weiche 18 dargestellt. Entlang des Gleises 1 sind
Masten 6 angeordnet, die analoge Anordnung der Gleise wird
in digitaler Form einer Datenverarbeitungsanlage eingegeben.
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In
der Datenverarbeitungsanlage werden erste Lagen für die Masten
bestimmt, und es werden über
die Kräfte,
z. B Eigengewichte, die von Auslegern, Tragseilen, Hängern und
Oberleitungen auf die Masten ausgeübt werden, eine zweite Lage
der Masten bestimmt. Als Grundlage hierfür dient, dass auf die Masten
möglichst
gleichmäßige Kräfte ausgeübt werden
sollen. Nach Bestimmung der zweiten Lage werden in der Datenverarbeitungsanlage über die
extern festgelegten maximalen Wind- und Eislasten, gegebenenfalls
die Endlagen der Masten, bestimmt. Typische Werte für Eislasten
liegen von 0,3 kN bis 5 kN für
Windlasten von 0,3 kN bis 15 kN.
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Nach
Festlegung der Endlagen für
die Masten können
auch unterschiedlichen Anforderungen an die Festigkeiten der Masten
errechnet werden, worauf entsprechend diesen Werten die Masten mit ihren
unterschiedlichen Zugfestigkeiten festgelegt werden können. So
weisen die einzelnen Betonmasten, je nach Konstruktion, Festigkeiten
von 25 N/mm2 bis 60 N/mm2 und
entsprechende Gewichte von 5 kN bis 100 kN auf.
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Bei
der Lage der Masten 6 müssen
Einbauten 18 im Gleis 1 berücksichtigt werden, da diese nicht
behindernd für
die Fahrzeuge sein dürfen (4).
Auch die Anordnung von Signalen 19 kann eine Lagenänderung
der Masten 6 bedingen. Weiters muss der Schutzabstand s
von 1,48 m bis 4,50 m, je nach der zugelassenen Höchstgeschwindigkeit,
zu Gebäuden 20 eingehalten
werden. Nach einem simulierten erfolgreichen Lauf des Fahrzeuges
liegen die Endlagen der Masten 6 fest. Falls erwünscht, können der
Verlauf des Gleises 1 und der Oberleitung 11 mit
Hängern,
Auslegern, sowie Tragseilen mit den Endlagen der Masten 6 oder
auch der ersten und zweiten Lagen in analoger Form gezeigt oder
ausgedruckt werden.