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Bild einer weißen hohen Brücke, von unten aufenommen rundherum sind grüne Hügel und blauer Himmel

EBA-Lastmodell

Entwicklung eines neuen dynamischen Lastmodells für Eisenbahnbrücken

Eisenbahnbrücke über Autobahn, Vogelperspektive

Die in den 1990er Jahren entwickelten Hochgeschwindigkeitslastmodelle HSLM-A und -B sind im Eurocode "EN 1991-2" für eine dynamische Berechnung von Eisenbahnbrücken innerhalb von Strecken, die eine Fahrzeuggeschwindigkeit von 120 km/h überschreiten, vorgesehen. Die Einhaltung der (dynamischen) Tragfähigkeit sowie der Gebrauchstauglichkeit (Beschleunigungsgrenzwert) muss sowohl für den Entwurf neuer Brücken als auch für die Bewertung bestehender Brücken nachgewiesen werden. Insbesondere dann, wenn es zu einer Geschwindigkeitserhöhung im Streckenabschnitt kommt oder neue Fahrzeuge zugelassen werden.

Neue Fahrzeugtypen, sind nicht immer durch das standardisierte Lastmodell abgedeckt, und müssen besonders auf die zulässigen Lasten und Beschleunigungsgrenzen hin untersucht werden. Seit Erstellung der Norm sind somit viele neue Züge zugelassen worden, und führen zu einem klaren Bedarf an einer Überarbeitung des bestehenden Hochgeschwindigkeitslastmodells. Hinzu kommt, dass derzeit neue Züge meist auf nationaler Ebene für die dynamischen Analysen von Brücken definiert sind, was die Bewertung der transnationalen Kompatibilität für Strecken mit Interoperabilitätsanforderungen erschwert. Andererseits fehlt derzeit überhaupt ein Modell für schnell fahrende Güterzüge, obwohl deren dynamische Wirkung auf Eisenbahnbrückenstrukturen nicht vernachlässigbar ist.

Das internationale Konsortium, bestehend aus der Technischen Universität Darmstadt (Deutschland), AIT Austrian Institute of Technology, KU Leuven (Belgien) und REVOTEC (Österreich), wird im Auftrag des Deutschen Zentrums für Schienenverkehrsforschung DZSF des EBA (Eisenbahn-Bundesamt) ein neues normgerechtes dynamisches Lastmodell entwickeln, um das Verhalten von Schienenfahrzeugen auf Brücken zu simulieren. Die Ansätze basieren auf dem mechanischen Verhalten (Beschleunigung) während der Zugüberfahrt oder auf den Zugsignaturen, die die derzeit bekannten Standard- und Betriebszüge abdecken. Die Messung der dynamischen Eigenschaften der Fahrzeuge und die vertiefte Untersuchung der Dämpfungseffekte der Fahrzeug-Brücken-Interaktion runden die geplanten Ergebnisse ab. Die neu entwickelten dynamischen Lastmodelle werden abschließend an einem bestehenden großen Datensatz realer Eisenbahnbrückenstrukturen validiert. Einige von ihnen wurden bereits experimentell im Hinblick auf die tatsächlichen dynamischen Parameter und die Schwingungsantworten während der Zugdurchfahrt untersucht.

AIT nimmt eine führende Rolle bei der der Entwicklung des Lastmodells ein. Es wird eine groß angelegte dynamische FEM-Berechnung durchführen, mit der eine optimierte generische Lastkonfiguration gefunden werden kann. Dazu werden ca. 1500 Brücken nach einer realistischen Streuung der Strukturparameter von Brücken im Eisenbahnnetz definiert und mit einem reduzierten Satz relevanter Fahrzeugkonfigurationen (Ausgangsbasis ca. 3500 Züge) belastet. Die Variation der Zuggeschwindigkeiten bis zu 420 km/h mündet in einem großen Datensatz von >10 Millionen Konfigurationen von Zugüberfahrten, der die Grundlage für die Entwicklung des neuen Lastmodells im laufenden Projekt bildet, sowie die Basis für die Entwicklung von vereinfachten Bemessungsmethoden bilden. Die Projektlaufzeit ist bis 2022 definiert.

Das Projekt wird durch das Deutsche Eisenbahn-Bundesamt (EBA) finanziert.