DE19622463A1 - Verfahren zur Lärmreduzierung eines Eisenbahnzuges - Google Patents

Description

Eisenbahnzüge machen Lärm. Bei neuen ICE-Strecken müssen Schallschutzwände aufgestellt werden.

Aufgabe

Der Lärm eines Eisenbahnzuges soll reduziert werden.

Lösung

Der Zug muß ebenso wie Autos und Lkws auf Gummireifen fahren. Man stelle sich einmal ein Auto vor, das mit Eisenrädern fährt:
Was das für einen Lärm machen würde.

Bei Bollerwagen, die mit der Hand gezogen werden, hat man den direkten Vergleich. Es gibt solche mit Holzrädern und andere mit Gummirädern. Die mit Gummirädern sind leiser.

Wenn man bei den heutigen Schienen Gummiräder einführen wollte, würde das Gummi wahrscheinlich zu schnell verschleißen. Selbst wenn das Rad anders als ein heutiges Eisenbahnrad auf der ganzen Breite der Schiene aufliegt: Die Auflagefläche ist nur 8 cm breit.

Ich würde die neuen Gleise folgendermaßen konstruieren:
Die heutige Schiene ist sowohl für die senkrechte als auch für die waagerechte Kraft zuständig. Das paßt mir nicht. Die Zuständigkeit wird getrennt.

Das neue Gleis besteht aus 4 Schienen: 2 äußeren Laufschienen und 2 inneren Führungsschienen.

Die äußeren Laufschienen haben eine 20 cm breite Auflagefläche. Der Reifen wird ziemlich hart auf gepumpt. Die Achslast beim Zug ist 16 t, also 8 t pro Reifen. Wenn der Reifen auf einer 20 cm × 10 cm großen Fläche aufliegen soll, so muß er auf 40 bar auf gepumpt werden. Die Achslast ist übrigens nicht viel größer als beim Lkw. Ein Lkw hat auch 10 t Achslast.

Bei den inneren Führungsschienen soll man möglichst auch rollende Reibung haben. Der Zug wird mit Hilfe von kleinen Führungsrädern, eher Rollen, geführt. Die Rollen haben 10 cm Durchmesser. An einer Führungsleiste befinden sich 10 Rollen nebeneinander. Es ist übrigens eine ähnliche Konstruktion wie bei der Achterbahn. Bei der Achterbahn hat man noch eine dritte Sorte Räder, die dafür zuständig sind, daß das Gefährt nicht entgleist.

Nun kann man schlecht von heute auf morgen alles umrüsten. Bei der automatischen Kupplung wollte man auch erst von heute auf morgen alles umrüsten. Jetzt wird eine automatische Kupplung eingeführt, die zur alten kompatibel ist.

Die neuen Schienen lassen sich leicht so konstruieren, daß die alten Züge auch drauf fahren können. Die beiden inneren Schienen haben einfach die alte Spurweite. Für die alten Züge sind sie Lauf- und Führungsschienen, für die neuen Züge nur Führungsschienen. Es sollte sich irgendwie eine Weiche konstruieren lassen, die für beide Zugsorten geeignet ist.

Die Umrüstung der Gleise kann dann nach und nach erfolgen. Es ist nicht anzustreben, das ganze 80 000 km lange Netz umzurüsten. Lediglich 10 000 km Hauptstrecken sollen umgerüstet werden:
ICE-, IC-Strecken, stark belastete Güterfernverkehrsstrecken. An der schönen IC-Rheinstrecke Köln - Bonn - Koblenz - Mainz - Mannheim stehen die Wohnhäuser teilweise dicht an der Zugstrecke. Die Anwohner bekommen einen ganz schönen Lärm ab. Der Zugverkehr soll noch gesteigert werden. Die Fahrgastzahlen sollen um mindestens einen Faktor 2 erhöht werden.

Die Umrüstung der Zugstrecke kann abschnittsweise erfolgen. Es wird immer ein 50 km langer oder 100 km langer Abschnitt umgerüstet. Wenn ein Abschnitt umgerüstet wird, müssen die Züge über Nebenstrecken umgeleitet werden. Ich habe leider keine Landkarte da mit allen Zugstrecken drauf, sonst könnte ich ein genaues Beispiel geben. In manchen Zügen hängt so eine Landkarte. Wenn der Abschnitt IC-Strecke Bielefeld - Hannover umgerüstet wird, müssen die Züge glaube ich irgendwie über Paderborn umgeleitet werden.

Die Nebenstrecken brauchen nicht elektrifiziert zu sein. Es werden 2 Dieselloks vor den ICE gespannt. In Schleswig-Holstein fährt der Intercity auch mit 2 Dieselloks.

Kosten der Gleisumrüstung Material

Wenn man die Schienen sehr dick (sehr "massiv") macht, dann hat eine Schiene 200 cm² Querschnittsfläche. Ein Meter Schiene wiegt dann 160 kg, 8 Schienen wiegen 1 200 kg. Baustahl kostet in Deutschland zwischen 0.80 DM und 1.60 DM. Rechne eher 0.80 DM. Die Schienen kosten 1 000 DM pro Meter. Vielleicht kann man die Schienen weniger "massiv" konstruieren und billigen ausländischen Stahl zu 0.40 DM verwenden. Dann werden sie wesentlich billiger.

Die Materialkosten für Beton sind in Deutschland 200 DM/m³.

Ich würde für die Schienen etwas dickere Schwellen nehmen:
Schwellen vom Maß 0.5 m × 0.5 m × 4 m in 1 Meter Abstand (Mittenabstand). Die Schwellen kosten 400 DM/Meter.

Die Schwellen brauchen allerdings auch nicht unbedingt in Deutschland eingekauft zu werden.

Die Umrüstung sollte möglichst so vonstatten gehen, daß die 2 Gleise der Zugstrecke hintereinander umgerüstet werden. Auf diese Art und Weise kann das eine Gleis zum Materialan- und -abtransport verwendet werden.

Die Umrüstung läuft in folgender Reihenfolge ab:
Das alte Gleis wird rausgerissen. Ein Teil des Schotters wird von einem Bagger weggenommen. Die Strecke wird eingeebnet. Das neue Gleis wird draufgelegt. Es wird Schotter angefüllt.

Ich will in etwa schätzen, was es kosten wird. Die Zahl der Arbeitsstunden liegt sicher bei unter 10 pro Meter, also unter 400 DM pro Meter. Es werden jedoch teure Baumaschinen benötigt. Ich schätze einfach 1 000 DM pro Meter. Bei 1 000 DM Stahl, 400 DM Beton, 1 000 DM Baufirma kostet die Umrüstung 2 400 DM pro Meter. Die Umrüstung kostet einen Betrag, der zwischen 1 000 DM/Meter und 4 000 DM/Meter liegt.

Vergleich

Die neue ICE-Strecke Köln - Frankfurt kostet 40 000 DM/Meter. Die Schienen machen nur den geringsten Teil der Streckenbaukosten aus. Am teuersten sind die Tunnels. 20% der Strecke verlaufen im Tunnel. Dann kommen die Brücken. Auch die Erdverschiebungen zum Einebnen der Strecke kosten viel Geld. Auf der Neubaustrecke Hannover - Würzburg sieht man oft einen 10 Meter hohen Erdwall aufsteigen.

Ich möchte noch einen weiteren Vergleich machen, um zu sehen, wieviel Geld man für Brücken und Tunnels ausgeben kann:
In Dänemark wird zur Überquerung des Belt eine kombinierte Brücken-, Tunnelkonstruktion gebaut. Länge: 15 000 Meter.
Kosten: 6 Mrd DM, 400 000 DM/Meter.
Die ICE-Strecke Köln - Frankfurt ist noch billig.

Weitere Vorteile

Auf den neuen Schienen kann schneller gefahren werden. Auf alten Schienen liegt die Höchstgeschwindigkeit bei 160 km/h. Ich weiß nicht, ob diese Vorschrift sinnvoll ist, ob die Schienen kaputtgehen, wenn der Zug schneller drauf fährt. Jedenfalls ist es so.

Die Geschwindigkeit des Zuges wird durch Kurven gehemmt. Auf der schönen Rheinstrecke ist die Durchschnittsgeschwindigkeit nur 100 km/h. In manchen engen Kurven muß der Zug auf 80 km/h abbremsen.

Die zulässige Zentrifugalbeschleunigung z zu1 liegt bei alten Schienen bei z zu1 = 0.1 g, g = Erdbeschleunigung. Durch den größeren Abstand der äußeren Laufschienen könnte der neue Zug mit z = 0.4 g durch die Kurve fahren. Es bestände keine Gefahr, daß er entgleist. Es ist allerdings die Frage, ob das sinnvoll ist.

Bei z = 0.4 g müßte der Fahrgastraum um insgesamt 20 Grad geneigt werden, damit die Fahrgäste die Zentrifugalbeschleunigung nicht merken. Technisch wäre es kein Problem. Es ist die Frage, ob die Fahrgäste die Neigung als angenehm empfinden. Es würde möglicherweise eine Qualität des Zugfahrens verloren gehen:
Die Ruhe. Wenn die Leute andauernd 20 Grad zur einen und zur anderen Seite gekippt werden, dann kommen sie sich möglicherweise vor wie in der Achterbahn.

Eine Erhöhung auf z zu1 = 0.2 g ist jedoch in jedem Fall akzeptabel. Die Schienen werden um 10 Grad geneigt. Der neue Zug braucht noch nicht einmal Neigetechnik.

Bemerkung: Ich würde nicht weiter als auf z = 0.2 g erhöhen.

Wegen z = v²/R kann bei Erhöhung von z um den Faktor 2 v um den Faktor 1.4 erhöht werden.

Wenn man auf alten Strecken schneller fahren kann, dann werden möglicherweise viele teure neue Strecken überflüssig.

Es sollte auch untersucht werden, ob nicht z zu1 auch auf 100 Jahre alten Schienen von 0.1 g auf 0.2 g erhöht werden kann. Da die alten Schienen nur 6 Grad geneigt sind, würden sie bei z = 0.2 g mit 0.1 g seitlich belastet. Pro Achse werden sie also mit 1.6 t belastet. Der neue Zug muß Neigetechnik haben. Ich würde vermuten, daß es geht. Es muß trotzdem untersucht werden.

Falls das so wäre: Der neue Zug hat auch eine höherer Beschleunigung. Bei 20 kw/t beschleunigt der Zug in 1 Minute von 0 auf 180 km/h.

Wenn er auf der Rheinstrecke vor einer scharfen Kurve auf 120 km/h abbremsen muß, so erreicht er schnell wieder die Höchstgeschwindigkeit von 160 km/h. Möglicherweise läßt sich auf den uralten Schienen der Rheinstrecke eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 150 km/h fahren. Die Fahrtzeit zwischen Köln und Frankfurt ist dann 90 Minuten statt 130 Minuten. Auf der Neubaustrecke ist sie 60 Minuten. Ich bin hier davon ausgegangen, daß auf den alten Schienen nicht schneller als 160 km/h gefahren werden soll.

Wenn die Rheinstrecke mit den neuen Schienen ausgerüstet wird: Die Höchstgeschwindigkeit ist 200 km/h. Die Durchschnitts­ geschwindigkeit ist möglicherweise 170 km/h. Die Fahrtzeit ist 80 Minuten statt 60 Minuten auf der neuen Strecke. Ich persönlich würde keine 8 Mrd DM für eine Fahrtzeitverkürzung von 80 Minuten auf 60 Minuten auf einer einzelnen Zugstrecke ausgeben.

Die Verbindung Nürnberg - München ist ein weiteres Beispiel. Es existiert eine Zugstrecke über Augsburg. Eine neue ICE-Strecke über Ingolstadt ist geplant.

Im Spiegel las ich: Die Fahrtzeit ist angeblich, wenn man die vorhandene Strecke über Augsburg ausbaut, nur 11 Minuten kürzer. Die zulässige Zentrifugalbeschleunigung liegt, so viel ich weiß, auf der Ausbaustrecke bei 0.15 g, allerdings auch auf der Neubaustrecke.

Trotzdem

Im privaten Bereich bin ich zwar nicht sehr sparsam. Ich würde nicht für Fahrtzeitverkürzungen von wenigen Minuten zig Milliarden DM ausgeben. Mit den neuen Gleisen könnten die Züge auf alten Strecken schneller fahren und würden dabei noch weniger Lärm machen. Die Lärmbelästigung der Anwohner würde sinken.

Man könnte noch einwenden, daß auf den alten Strecken auch Nahverkehrszüge fahren und daß auf den Strecken nicht genügend Platz ist. Die Nahverkehrszüge können jedoch auch mit 20 kw/t motorisiert werden.

Mit anderen Worten: Der ganze Bundesverkehrswegeplan sollte überdacht werden.

Bisher war es so, daß neue Strecken immer der Bundesfinanzminister privat bezahlt hat. Jetzt ist der Bundesfinanzminister auf die Idee gekommen, daß die Bahn sich an den Baukosten beteiligen soll.

Mit anderen Worten: Wenn die Deutsche Bahn AG superteure Strecken baut, dann kann sie nicht die Fahrpreise senken und die Fahrgastzahlen steigern.

Weitere Bemerkungen

Es soll ein europäisches Hochgeschwindigkeitsnetz geschaffen werden. Der deutsche Zug soll auch in Frankreich fahren können und der französische TGV auch in Deutschland.

Am besten wäre, wenn die Franzosen auf ihren Hochgeschwindigkeits­ strecken auch die neuen Gleise einführten. Aber das machen die sowieso nicht. Einen Vorschlag, der von den Deutschen kommt, machen die Franzosen schon allein aus Trotz nicht, auch wenn der Vorschlag gut ist.

Da die alten Züge auch auf den neuen Gleisen fahren können, kann der TGV auch in Deutschland fahren. Der ICE allerdings nicht in Frankreich.

Damit der ICE in Frankreich fahren kann, muß er mit einem kompatiblen Drehgestell ausgerüstet werden. Mit dem kompatiblen Drehgestell habe ich mich schon in einer anderen Patentanmeldung beschäftigt.

Ich würde es folgendermaßen konstruieren (siehe Skizze):
Die 4 Räder für die alte Spurweite befinden sich an einer Platte. Die Platte ist wie bei einer Presse durch 4 Säulenführungen geführt, Mit einem Hydraulikzylinder oder einer Spindel kann die Platte in der Höhe verstellt werden. Auf den alten Schienen wird praktisch der ganze Zug um 20 cm angehoben.

Für dem ICE könnte man auch auf das kompatible Drehgestell verzichten und die paar Züge, die international verkehren, mit alten Drehgestellen ausrüsten.

Für Güterwaggons wäre das kompatible Drehgestell interessant. Im Fernverkehr fahren die Güterwaggons auf Gummireifen. Im Nahverkehr auf alten Schienen ist das kompatible Drehgestell nötig. Wenn außer den Franzosen die Österreicher, Schweizer, Holländer und alle anderen auch die neuen Schienen nicht einführen, braucht man vielleicht auch für den ICE das kompatible Drehgestell. Es fahren ja doch viele Züge ins Ausland.

Mit Gummireifen würde der Zug eine größere Steigung schaffen. Beim ICE 2.2 ist jede 2. Achse angetrieben. Er schafft 4% Steigung. Wenn man jede Achse antriebe, würde der Zug 8% Steigung schaffen. Mit Gummireifen schafft der Zug auch 20% Steigung. In den Alpen braucht man keine Tunnels mehr.

Der Verschleiß bei den Reifen ist glaube ich geringer als beim Lkw. Die Schienen sind relativ glatt, der Asphalt ist eher rauh. Auf den glatten Schienen verschleißen die Reifen nicht so schnell.

20 % Steigung sehen noch nicht sehr gefährlich aus. Eine Steigung 20% entspricht 10 Grad, so viel, wie die Schienen geneigt werden sollen.

Es ist wirklich nicht nötig, bei neuen ICE-Strecken bereits bei mehr als 4% Steigung, also mehr als 2 Grad, einen Tunnel zu bauen.

Wenn es noch keine Eisenbahn gäbe und jemand konstruierte die Eisenbahn neu: Er würde sich wahrscheinlich auf 2 Schienen beschränken. Die Schiene wäre dann gleichzeitig Laufschiene und Führungsschiene für die Führungsrollen.

Bei der Neukonstruktion würde die Spurweite auch größer gemacht. Wie beim Auto wäre die Spurweite etwa so groß wie die Wagenbreite und nicht halb so groß wie heute bei der Eisenbahn.

In Amerika oder China, wo es noch keine Eisenbahn gibt, da könnte man das neue System einführen.

In Deutschland und Europa könnte man auch auf den Fernverkehrsstrecken das neue System einführen. Anstelle die Gleise so zu konzipieren, daß beide Sorten Züge drauf fahren können, reicht es auch aus, nur den Zug so zu bauen, daß er auf beiden Sorten Schienen fahren kann.

Die Umrüstung geht dann folgendermaßen vonstatten:
Erst müssen neue Züge mit kompatiblen Drehgestell angeschafft werden oder alte Züge mit kompatiblen Drehgestell ausgerüstet werden. Dann kann man die Schienen ändern. Ich glaube, dieses ist die elegantere Lösung.

Das einzige, was mir noch nicht gefällt, ist, daß die Führungsrollen so klein sind (10 cm). Die Drehzahl bei dem Lager ist dann sehr hoch. Vielleicht verschleißt das Lager zu schnell. Es wäre vorteilhaft, wenn die Führungsrollen größer wären, z. B. 50 cm Durchmesser.

Für diesen Fall muß noch eine Weiche konstruiert werden. Diese stelle ich mir wie folgt vor (siehe Zeichnung):
Die Schienensegmente 1 und 2 befinden sich auf einer Platte, welche gedreht werden kann. Die Stellung der Weiche wird durch Drehen der Platte geändert.

Weiterer Vorteil

Beim Durchfahren der Weiche knallt es nicht.

Noch eine Bemerkung zum Energieverbrauch:
Die Rollreibung ist zwar etwas höher. Aber bei hohen Geschwindigkeiten ist eh der Luftwiderstand der größte Fahrwiderstand.

Die Spurweite heute ist 1.43 Meter bei einer Wagenbreite von rund 3 Metern. Daß damals, zu Stephensons Zeiten, keine größere Spurweite eingeführt wurde, liegt wohl nicht darin begründet, daß die Leute damals kein technisches Verständnis gehabt hätten. Die Waggons waren damals sicher nicht breiter als 2 Meter.

Man könnte für die Rheinstrecke Köln - Frankfurt einmal genau ausrechnen, wie lange ein ICE bei einer zulässigen Zentrifugalbeschleunigung z = 0.2 g, Höchstgeschwindigkeit 200 km/h, Motorisierung 20 kw/t braucht.

Vom Energieverbrauch her wäre es zwar am besten, wenn der Zug mit konst. Geschwindigkeit durchführe. Auf der Rheinstrecke muß er vor jeder scharfen Kurve abbremsen. Falls nur mit den Fahrmotoren gebremst wird, kann bis 80% der zum Beschleunigen auf gewendeten Energie zurückgewonnen werden.

(Die Lok des ICE hat Wirkungsgrad 0.85. Falls der Wirkungsgrad der Rückführung auch 0.85 ist, ist der Gesamtwirkungsgrad 0.72. Man unterscheide beim Energieverbrauch zwischen der Energie, die zum Beschleunigen insgesamt gebraucht wird, und der Energie, die zur Überwindung des Fahrwiderstands bei konst. Geschwindigkeit gebraucht wird. Die Energie zum Beschleunigen ist bei dem Zug nur 1/4 so groß wie bei einem Zug ohne Rückgewinnung).

Die gleiche Rechnung könnte für einige anderer Strecken auch gemacht werden. Neubauvorhaben sollten unter diesem Gesichtspunkt überprüft werden.

Ich würde neue Strecken nur noch dann bauen, wenn sie Teil einer europäischen Verbindung sind. Eine Nord - Süd - Verbindung ist z. B. Bergen - Oslo - Göteborg - Kobenhavn - Hamburg - Hannover - Frankfurt - München - Zürich - Milano - Genova - Firenze - Roma - Napoli - Palermo.

Eine West-Ost-Verbindung z. B. ist Glasgow - York - Manchester - Birmingham - London - Paris - Nancy - Luxembourg - Frankfurt - Leipzig - Berlin - Warszawa - Minsk - Moskau.

Der Zug sollte nur an diesen Orten halten. Wenn jemand von Hamburg nach Rom fährt und der Zug hält alle 20 km, dann ist das zu nervig.

Neue Strecken sollten auch nur dann gebaut werden, wenn die Baukosten sich von heute 40 000 DM/Meter auf unter 10 000 DM/Meter reduzieren lassen. Wenn der Zug eine größere Steigung schafft und daher auf Tunnels weitgehend verzichtet werden kann, dann bringt das allen schon eine wesentliche Kostenreduzierung. Vielleicht gibt es noch andere Tricks, die Kosten zu reduzieren.

Korrekturen

Beim kompatiblen Drehgestell kann man auch, statt alle 4 Räder zusammen abzusenken, jede Achse oder jedes Rad einzeln bewegen. Manche Lkws haben schon so etwas: Wenn der Lkw leer ist, wird eine Achse angehoben.

Ich habe mir am Heidelberger Hauptbahnhof noch ein paar Weichen von der Brücke von oben angesehen. Die Schienen auf einer Platte zu befestigen und die Platte zu drehen, ist vielleicht doch nicht so zweckmäßig. Die Platte müßte 20 Meter lang oder noch länger sein.

Bei einer heutigen Weiche werden die 2 Schienen der Weiche, die bewegt werden, nur an einem Ende bewegt. Auf einer Länge von ein paar Metern können sie etwas verbogen werden. Dahinter sind sie festgeschraubt.

Die Weiche könnte auch so konstruiert werden, daß die Schienen an beiden Enden verbogen werden können und nur in der Mitte festgeschraubt sind.

Die Züge auf der Strecke Liverpool - Manchester waren tatsächlich nicht breiter als die Schienen: 1.43 Meter bzw. 4 Fuß 8.

Bei der Gleisumrüstung könnte man die Oberleitungen liegenlassen. Vielleicht möchte man sie trotzdem erneuern. Dann kommen natürlich die Kosten für neue Oberleitungen dazu

Nachtrag

Vom ästhetischen her fände ich es schöner, wenn bei den neuen Schienen die äußeren Schienen gleichzeitig Laufschienen und Führungsschienen für die Führungsrollen sind. Innere Schienen mit alter Spurweite als Führungsschienen zu nehmen, fände ich nicht so schön. Wenn man etwas neu macht, dann alles neu.

Falls man die neuen Gleise nun so bauen will, daß Züge mit alten Drehgestellen auch drauf fahren können, so müssen zwischen die neuen Schienen 2 alte Schienen. Falls die Schienenoberkante bei beiden Sorten Schienen gleich hoch ist, so bekommt man bei den Weichen Schwierigkeiten. Die Führungsrollen bei den neuen Schienen müssen durch die alten Schienen durch. Es müßte eine sehr breite Nut in die alten Schienen gemacht werden. Das geht nicht, bzw. ist nicht so vorteilhaft.

Es ist aber möglich, die alten Schienen einfach 12 cm tiefer zu setzen als die neuen Schienen. In die neuen Schienen könnte man schon eine 20 cm breite Nut hineinmachen.

Jedenfalls läßt sich das Gleis so bauen, daß es kompatibel ist.

Ein Vorteil der breiten Schienen ist noch, daß der Fahrkomfort durch die Federung besser ist.

An Schwetzingen vorbei verläuft die Neubaustrecke Mannheim - Stuttgart. Ich habe mir noch den Lärm angehört. Der ICE macht echt ganz schön Lärm. Der größte Anteil am Lärm ist ein hochfrequenter, schriller.

Vielleicht würde der Lärm schon weniger, wenn man die Räder nicht mehr starr an der Achse befestigt. Bei Eisenbahnrädern sind ja die Auflageflächen schräg, damit der Zug durch eine Kurve fahren kann. Etwas schleift es immer, man hat nie nur rollende Reibung. Ich bezweifle aber, daß durch die Maßnahme der Lärm viel geringer würde.

Neben der Neubaustrecke verläuft die Autobahn. Ich habe den Lärm eines ICE und den Lärm der Autos verglichen: Der ICE macht weitaus mehr Lärm. Es ist kein Vergleich. Die Maßnahme mit den Gummireifen würde schon einiges bringen. Wenn man bedenkt, wieviel Geld demnächst für neue Strecken ausgegeben werden soll, dann ist die Umrüstung von 10 000 km Fernverkehrsstrecken in Deutschland auf neue Gleise gar nicht teuer. Die neuen Gleise lassen sich so bauen, daß die alten Züge auch drauf fahren können.

Die neuen Züge lassen sich mit einem kompatiblen Drehgestell ausrüsten.

Es wäre natürlich am besten, wenn die anderen in Europa auch mitmachten. D.h., man einigt sich auf eine Norm für die neuen Schienen. Etwa: Spurweite 2 400 mm, Breite der Auflagefläche 200 mm, seitliche Anlagefläche 100 mm breit. Die Deutschen könnten allerdings auch erst allein auf 1 000 km Strecke versuchsweise ein neues System einführen und dann versuchen, die anderen zu überzeugen. Es ist das gleiche Argument wie beim Transrapid: Man braucht ja angeblich eine Strecke, die sich im Alltag bewährt hat.

Wenn das System auch viel weniger Lärm macht, fällt ein Argument für den Transrapid weg.

Wenn die Baukosten einer neuen Strecke auf 10 000 DM/Meter begrenzt werden sollen, so muß der zulässige Kurvenradius so eng gewählt werden, daß keine Tunnels benötigt werden.

Es ist z = v²/R. Sei z = 0.2 g.

Im norddeutschen Flachland kann möglicherweise R = 4 km gewählt werden, v = 320 km/h
In hügeligeren Gegenden ist möglicherweise R = 2 km, v = 220 km/h.
In den Alpen ist möglicherweise R = 0.5 km, v = 110 km/h.

Mich würde noch interessieren, wie dieses schrille Geräusch beim Lärm eigentlich zustandekommt. Liegt es daran, daß die Räder an den Schienen schleifen? Oder liegt es daran, daß die ganze Schiene in Schwingung gerät, wie eine Saite? Eigentlich kann das ja nicht sein, daß die Schiene so stark schwingt.

Die Umrüstung von 10 000 km Fernverkehrsstrecken würde nach meiner Schätzung 20 Mrd DM kosten. Über einen Zeitraum von 10 Jahren sind das 2 Mrd DM pro Jahr. Es weniger, als heute für neue Strecken pro Jahr ausgegeben wird.

Eine Umrüstung der Nahverkehrsstrecken ist nicht notig, da im Nahverkehr die Züge mit geringerer Geschwindigkeit fahren und weniger Lärm verursachen. Den Lärm der Güterzüge kann man schon durch Anschaffung neuer Waggons reduzieren. Außerdem fährt auf den Nahverkehrsstrecken weniger häufig ein Zug als auf den stark belasteten Fernverkehrsstrecken.

Auf Strecken, auf denen tagsüber alle 5 Minuten ein Zug fährt und des nachts auch Züge fahren, ist eine Lärmreduzierung notwendig.

Auf Strecken, auf denen tagsüber nur alle halbe Stunde ein Zug fährt und des nachts kein Zug, ist eine Lärmreduzierung nicht notwendig.

Bei der Eisenbahn wird teilweise noch veraltete Technik benutzt.

Allmählich werden Scheibenbremsen eingeführt. Die Räder sind starr an der Achse befestigt. Ein Differential ist unbekannt.

Ein heutiger Zug unterscheidet sich doch etwas von einem Zug, der auf der ersten "richtigen" Eisenbahnstrecke Manchester - Liverpool fuhr. Es ist nicht unbedingt einzusehen, daß die Schienen immer noch die gleichen sind.

Ich lege noch einige Kopien aus dem Buch van Clive Lamming in "Die berühmten Züge von 1830 bis heute" bei, nämlich das 1. Kapitel "Von Liverpool nach Manchester". Das Kapitel ist sehr interessant und amüsant geschrieben.

Beispiel

Die Züge damals waren nicht breiter als die Schienen. Keiner weiß angeblich, was Stephenson dazu bewegt hat, die Spurweite auf 4 Fuß 8 festzulegen. Eine Vermutung geht dahin, daß er einfach den Radabstand einer Kutsche genommen hat.

Die Investitionskosten der Strecke verteilen sich ähnlich wie heute:
Gesamt: 800 000 Pfund Sterling.

Davon:
Brücken: 100 000 Pfund Sterling
Gräben, Geländeeinschnitte: 200 000 Pfund Sterling
Grunderwerb: 100 000 Pfund Sterling
Rest (Gebäude, Streckenbau, "rollendes Material"):
400 000 Pfund Sterling.

Die Strecke hatte sogar schon einen 2 km langen Eisenbahntunnel.

Die Baukosten waren gigantisch. Die Kosten einer Lokomotive fielen vergleichsweise bescheiden aus: Sie durfte nicht mehr als 500 Pfund Sterling kosten.

Es ist das gleiche Verhältnis wie heute. Neue Strecken kosten Milliarden DM, neue Züge nur Millionen DM (bzw. ein Zug kostet Millionen DM).

In Kapitel 4 befindet sich auch eine interessante Information:
Das kompatible Gleis gab es bereits.

Der Ingenieur I. K. Brunel von der Great - Western - Eisenbahngesellschaft war der Ansicht, daß die Stephensonsche Spurbreite zu klein sei. Er ließ die Gleise der Graeat - Western mit 7 Fuß Spurbreite (2.13 Meter) bauen.

Ab 1869 wurden die Gleise der Great - Western auf Normalspur umgebaut. Es wurde eine dritte Schiene zwischen die beiden äußeren gelegt. In der Übergangszeit konnten Züge beider Spurweite auf einem derart umgebauten Gleis fahren.

Am 20. Mai 1892 fuhren die letzten Züge mit breiter Spur. Das Kapitel 13 über den "Shin Kansen"-Zug enthält auch interessante Informationen.

Bei dem Zug waren bereits 1964 alle Achsen angetrieben im Gegensatz zum ICE 2.2, bei welchem jede 2. Achse angetrieben sein soll.

Bei Eröffnung 1964 fuhr alle Stunde ein Zug, der nur an 2 Stationen hielt, und dazwischen eine halbe Stunde später, der an 10 Stationen hielt.

Das entspricht meiner Empfehlung zur Aufgabentrennung ICE,IC. Der ICE sollte demnach nur in den Millionenstädten alle 200 km halten. Der IC sollte wie heute alle 40 km halten. Der Zug macht gewaltigen Lärm, so daß die Anwohner Lärmschutzmaßnahmen erzwangen. Dafür wurden allein in einem einzigen Jahr, 1972, umgerechnet 1 Mrd DM ausgegeben.

Der Zug fährt heute alle 6 Minuten.

Die Geschwindigkeit ist aus Energiespargründen heute auf 210 km/h begrenzt.

Clive Lamming schreibt in seinem Buch zur Spurweite der Great Western:
Kuriosität der Epoche der "Single Drivers": die Spurweite der Great Western.

Die englische Eisenbahngesellschaft Great Western Railway (GWR), die schon ziemlich früh für den gesamten Westen Englands und für Wales gegründet wurde, begann alsbald mit dem Bau eines außergewöhnlichen und weltweit einzigartigen Streckennetzes - weil sie nämlich ausschließlich mit der sehr ungewöhnlichen und beeindruckenden Spurweite 7 Fuß = 2.13 Meter arbeitet. Während sich längst fast überall die Standard-Norm = 1435 mm als Spurbreite durchgesetzt hat (so wie George Stephenson sie 1825 schon bei der allerersten Strecke Stockton - Darlington etablierte), entschied sich die Great Western für diese ungleich größere Spurweite, die die Linie von allen anderen englischen wesentlich unterscheidet, aber mit dieser großen Spurweite auch enorm viel Stabilität und Geschwindigkeit - vergleichsweise zum Standard der Zeit - gewann.

Zu einer Zeit, da die Maximalgeschwindigkeit auf Normalstrecken gerade 75 oder 80 km/h erreicht, fahren die großen Lokomotiven der Great Western schon über 100 km/h mit Antriebsrädern, die in manchen Fällen, wie bei der Lok Hurricane, einen Radius von bis zu 3.05 Meter haben können! Spitzengeschwindigkeiten von 120 km/h sind dort schon 1846 das Übliche, und 130 bis 132 km/h werden 1853 mit den "Single Driver"-Loks des Typs 212 (= eine Antriebsachse zwischen 2 Achsen vorne und hinten) Die "Single Driver"-Loks hatten 4 Achsen, davon eine Antriebsachse möglich.

Aber die Great Western kann sich mit ihrem Konzept nicht durchsetzen und sieht sich gezwungen, die Standards zu übernehmen. Diese Umrüstung und der damit verbundene Gleisumbau gehen nach und nach ab 1869 vonstatten, indem eine dritte Schiene zwischen die bestehenden zwei gelegt wird, was damit ein "gemischtes" Gleis für 2 Spurweiten ergibt. Das kompliziert die Gleisinstallationen zwar enorm, aber es erlaubt zugleich, auch in der Übergangszeit noch mit den alten und schon mit den Zügen der neuen, kleineren Standardspurweite zu fahren. Viele nicht konvertierbare Lokomotiven müssen verschrottet werden, selbst wenn sie noch ganz neu sind.

Die Wagen machen weniger Probleme, bei ihnen muß man einfach nur das Chassis samt Bogies auswechseln.

Am 20. Mai 1892 um 22.45 Uhr verläßt ein Zug der großen Spurweite den Londonder Bahnhof Faddington in Richtung Plymouth. In der Nacht begegnet er dem Gegenzug Plymouth - London. Es sind die letzten beiden Züge, die mit der Spurweite 2.13 fahren und sie begleiten ihre letzten Fahrten mit pausenlosem Pfeifgetöse. Die Eisenbahner der Gesellschaft legen Knallfrösche auf die Gleise, über die die Zugräder rollen. Ein wahrhafter Knalleffekt-Abschied . . .

I.K. Brunel, der Erfinder mit der buchstäblich großen Vision, wollte seine Great Western auch tatsächlich bis zum bitteren Ende groß sehen; sein Kummer war, daß er trotz allem gegen alle Recht zu haben glaubte. Einige wenige Überreste dessen, was er schuf, sind noch vorhanden: ungewöhnlich breite und hohe Tunnel, die für die heutigen Züge wie zu groß geratene Anzüge aussehen.

Abschlußbemerkung

Ein Shin Kansen-Zug, der für Berufspendler mit 200 km/h im 6-Minuten-Takt fährt, ist für mich auch nicht das erstrebenswerte Ziel von der Eisenbahn.

Wenn es nach mir ginge:
Ich würde auf den ganzen Geschwindigkeitswahn verzichten. Ich finde einen Orient-Express oder den ehemaligen Prestige-Zug der Deutschen, den "Rheingold", viel schöner als einen Shin Kansen-Zug.

Der Rheingold fuhr von Hoek van Holland den Rhein entlang nach Basel.

In den 50er Jahren hatte er sogar "Aussichtswagen" mit viel Glas, damit man die Natur besser sehen konnte.

Die Deutsche Bahn AG könnte statt mit Geschwindigkeit auch mit Komfort und niedrigeren Fahrpreisen versuchen, mehr Kunden zu gewinnen. Das Motto könnte lauten:
"Fast so komfortabel wie der Orient-Express und etwas schneller als ein heutiger Intercity".

Noch eine Bemerkung:
Eine Lärmreduzierung ist im Güterverkehr wünschenswert. Die Zugstrecke, die durch Schwetzingen führt, kann man getrost als Fernverkehrsstrecke des Güterverkehrs bezeichnen. Auch nachts fährt alle paar Minuten ein Zug.

Ich wohne in Plankstadt, dem Nachbarort von Schwetzingen, etwa 1 km von der Zugstrecke entfernt. Ich kann hören, wenn ein Zug vorbeifährt.

Es ist 22.46 Uhr. Ich will warten, bis der nächste Zug vorbeifährt. 22.48 Uhr. Es fährt ein Zug vorbei.

Die 200 000 Güterwaggons der Deutsche Bahn AG legen pro Jahr im Schnitt 4 000 km zurück, also zusammen 800 Mill km. Die Lkws des Fernverkehrs (nur Fernverkehr, nicht Nahverkehr) legen 10 Mrd km zurück. Es ist 22.52 Uhr. Wieder ist ein Zug vorbeigefahren. Wenn es gelingt nur 20% das Lkw-Fernverkehrs auf die Bahn zu verlagern, so bedeutet das eine Steigerung des Güterverkehrs um den Faktor 2.5. Ich schätze, daß eher 50% oder nach mehr des Lkw-Fernverkehrs im kombinierten Verkehr auf die Bahn verlagert werden könnten.

Auf der Zugstrecke durch Schwetzingen fahren übrigens weitaus mehr Güterzüge als auf der Neubaustrecke Karlsruhe - Mannheim, die an Schwetzingen vorbeiführt, Personenzüge. An der Neubaustrecke muß man etwa 1/4 Stunde warten, bis ein Zug vorbeifährt.

Es sollen nach dem Bundesverkehrswegeplan sehr viele alte Strecken für 200 km/h ausgebaut und mit neuen Schienen versehen werden. Wenn die Strecken sowieso umgebaut werden, dann kann man auch gleich ein neues System einführen.

Das gleiche Argument gilt natürlich auch für Neubaustrecken. Für den Aufbau des europäischen Hochgeschwindigkeitsnetzes soll viel Geld ausgegeben werden. Die Umrüstungskosten für einige bereits vorhandene Hochgeschwindigkeitsstrecken sind demgegenüber nicht so hoch.

Vielleicht sollte ich in dem Zusammenhang den zweiten wesentlichen Vorteil des Systems Gummireifen neben der Lärmreduzierung noch einmal hervorheben: Die größere Steigung. Neubaustrecken in hügeligem Gelände werden durch den weitgehenden Verzicht auf Tunnels viel billiger.

Beispiel: Die Schweizer wollen einen 50 km langen neuen Tunnel durch den Gotthard bauen. Mit 20% = 10 Grad zulässiger Steigung könnte der Zug auch über den Gotthard-Paß fahren.

Im letzten Jahrhundert, da fuhren die Züge noch nicht durch den Berg durch, sondern über den Berg drüber. Mitte des Jahrhunderts wurde eine erste Gebirgsstrecke über den Semmering gebaut. Das Unternehmen hat 600 Menschen das Leben gekostet.

Die Güterzugslokomotive "Engerth" zog einen Zug von 100 t bei einer zulässigen Steigung von 25 Promille mit 10 km/h den Berg hoch.

Claims (2)

1. Verfahren zur Lärmreduzierung eines Eisenbahnzuges, dadurch gekennzeichnet, daß der Zug auf Gummireifen fährt.

2. Verfahren zur Lärmreduzierung eines Eisenbahnzuges nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß neue Schienen mit breiterer Auflagefläche eingeführt werden;
daß die Führung des Zuges mit Hilfe von Führungsrollen geschieht, welche an der seitlichen Anlagefläche der Schienen entlangrollen;
daß bei einer Weiche die beiden Schienen, welche bewegt bzw. verbogen werden, an ihren beiden Enden bewegt werden, also auch am sog. Herzstück.