SONDERDRUCK AUS

"EISENBAHNTECHNISCHE RUNDSCHAU" HEFT 4/1959

CARL RÖHRIG VERLAG - DARMSTADT

ALWEG - STADTBAHN - EINHEIT

Die Alweg-Bahn und ihr Einsatz 1)

1) Für freundliche Unterstützung durch Auskünfte und Material ist der Verfasser den
Herren der Alweg-Forschung G.m.b.H. in Köln-Fühlingen zu Dank verpflichtet

Von Professor Dr.-Ing. Rudolf KLEIN, Darmstadt

Für die Überwindung der anwachsenden Schwierigkeiten im großstädtischen Straßenverkehr durch Verlegung öffentlicher Verkehrsmittel in eine zweite Ebene scheint die Alweg-Bahn in ihrer jetzt fortgeschrittenen konstruktiven Entwicklung günstig verwertbare Möglichkeiten zu bieten. Es ist deshalb angebracht, ihre baulichen Grundlagen sowie die daraus abzuleitenden Leistungs- und Wirtschaftlichkeitsangaben den interessierten Kreisen in objektiver Form näher zu  bringen.

1. Aufgaben

Die Zunahme es individuellen motorisieren Straßenverkehrs führte zu einer Belastung der Verkehrsflächen, die an vielen Orten, insbesondere im Bereich der Groß´städte nicht mehr oder nur noch mühsam bewältigt werden kann. Der individuelle Verkehr behindert bei Überlastung der Straßen nicht nur sich selbst, sondern auch oft die öffentlichen Verkehrsmittel, die ihrerseits wieder den individuellen Verkehr behindern. Dabei muß von den öffentlichen Verkehrsmitteln gefordert werden, daß sie den Fahrplan pünktlich einhalten und schnell verkehren. Man sieht bereits seit Jahren als letztlich allein vollen Erfolg versprechend nur noch zwei Möglichkeiten, die aus den Schwierigkeiten heraus führen könnten. Entweder muß der individuelle Kraftfahrzeugverkehr von den Kernen der Großstädte mehr oder weniger vollständig ferngehalten werden, oder es muß der Gesamtverkehr eine vertikale Auflockerung erfahren. Hier soll nur die zweite Möglichkeit behandelt werden. Schon überschlägliche Betrachtungen zeigen, daß es bei gleichzeitig zu bewältigendem öffentlichem und individuellem Verkehr aus Kostengründen geboten ist, den öffentlichen Verkehr aus der Straßenebene herauszunehmen und den individuellen Verkehr dort zu belassen.

Es ist einleuchtend, daß es sich mit Rücksicht auf das Stadtbild stets empfiehlt, den öffentlichen Verkehr tief, also unter die Straßenebene zu legen. Tiefbahnen haben den großen Vorteil, die Oberfläche außer den Zuführungen zu den Haltestellen überhaupt nicht zu belasten. Sie sind deshalb am besten geeignet, der Raumnot der Städte Rechnung zu tragen; ihre Ausführung scheitert aber in vielen Fällen an den außerordentlich hohen Kosten, die bei ungünstigen Untergrundverhältnissen und Grundwasser unerträglich werden. Man wird deshalb trotz aller städtebaulichen Bedenken Hochbahnen vorsehen müssen, die billiger zu bauen und deshalb wirtschaftlicher zu verwirklichen sind. Berechtigte Forderungen auf Schonung des Stadtbildes müssen erfüllt werden. Das bereitet aber bei Hochbahnen herkömmlicher Art wie übrigens auch bei Hochstraßen im allgemeinen große, oft nicht überwindbare Schwierigkeiten.

Dagegen scheint die Alweg-Bahn 2)
2) Die Bahnart ist nach dem schwedischen Industriellen Axel Wenner Gren benannt, der als ihr Initiator anzusehen ist.
hierfür brauchbare Möglichkeiten zu bieten. Deshalb ist wohl eine kritische Betrachtung über ihren voraussichtlichen Beitrag zur Lösung großstädtischer Verkehrsprobleme am Platze, nachdem in jahrelanger Arbeit baureife Konstruktionen für die neuartige Bahn entwickelt worden und auf ihre Betriebstüchtigkeit auf einer großangelegten Versuchsstrecke erprobt worden sind. Es besteht auch Aussicht, daß die Baukosten der Alweg-Bahn relativ niedrig sind. Voraussetzung für ihren Einsatz ist aber in jedem Fall der Nachweis, daß sie ihren verkehrlichen Aufgaben voll entsprechen kann.

2. Fahrzeugumgrenzung und Lichtraum

Die Alweg-Bahn ist eine sogenannte Einschienenbahn. IhreFahrzeuge rollen rittlings auf einem Betonbalken von 0,8 m Breite und 1,4 m Höhe.

Bild 1: Querschnitt durch einen Fahrbahnbalken mit Alweg - Fahrzeug

Sie übertragen ihre Last durch Doppelreifen auf die Oberseite des Balkens und werden an beiden Seiten des Balkens durch je zwei um lotrechte Achsen laufende bereifte Räder geführt. Es sind dreiteilige Fahrzeuge 3)
3) Mölbert, die Fahrzeuge der Alweg-Bahn, Seiten 157-162 dieses Heftes
mit einer Gesamtlänge von knapp 30 m und einem Fassungsvermögen von etwa 300 Personen vorgesehen.

Bild 2: Fshrzeugumgrenzungen und Lichtraum.

Bild 2 vermittelt einen Überblick über die Fahrzeugumgrenzungs- und Lichtraumprofile. Danach greifen die beiden Taschenartigen Seitenteile der Fahrzeuge bis 1,65 m unter die Fahrbahnoberkante (FOK); die dem Balken zugewendeten inneren Taschenseiten haben dabei einen Abstand von 0,61 m von der Balkenachse. Die äußere Umgrenzung weitet sich von 1,40 m am unteren Ende bis zu einer Höhe von 2,41 m - oder 0,76 m über FOK - auf 1,70 m von der Balkenachse; in Höhe der FOK ergibt sich daraus die halbe Fahrzeugbreite zu 1,4 + 0,3 x 1,65 / 2,41 = 1,605 m. In ihrer Höhe greift die Fahrzeugumgrenzung bis zu 2,56 m über FOK hinaus.

Das Lichtraumprofil umrahmt die Fahrzeugbegrenzungslinie mit Sicherheitsabständen, die in Anpassung an die bewährten Regeln der Zweischienenbahnen für Bahnhöfe und für die freie Strecke verschieden sind. Die untere Begrenzung des Lichtraums mit 1,85 m unter FOK und die obere Begrenzung mit 2,71 m über FOK liefern die Gesamthöhe mit 4,56 m. Sie bedingen als Mindesthöhe der FOK über Straßen 4,5 + 1,85 = 6,25 m und bei Kreuzung von zwei Alweg - Bahnen einen Höhenunterschied von mindestens 1,85 + 2,71 = 4,56 m. Die größte halbe Breite des Lichtraums beträgt auf der freien Strecke 2,1 m und in Bahnhöfen 2,45 m. Als Regelabstand von zwei Fahrbahnbalken sind 3,70 m vorgesehen, so daß bei der zulässigen Fahrzeugbreite von 3,40 m ein Zwischenraum von 0,3 m bleibt. Er dürfte als Sicherheitsabstand unter der Voraussetzung ausreichen, daß die Wagenbegrenzungslinie bereits das gesamte Federspiel berücksichtigt. Die Bahnsteigkanten liegen in 1,67 m Abstand von der Balkenachse 2,4 m über der unteren Lichtraumbegrenzung oder 0,55 m über FOK und damit praktisch in gleicher Ebene mit dem Fußboden des Fahrzeugs, der dank der Selbstregelung der Druckluftfederung bei jeder Belastung unverändert den gleichen Abstand von der Fahrbahnfläche behält. So ist leichtestes Ein- und Aussteigen gewährleistet.

3. Fahrdynamische Betrachtungen

Ohne näheres Eingehen auf die Fahrzeuge 4)
4) Die Fahrzeuge der Alweg-Bahn werden im Aufsatz Mölbert auf den Seiten 157-162 im einzelnen beschrieben und kritisch beurteilt.
sollen hier lediglich ihre fahrdynamischen Eigenschaften soweit beleuchtet werden, als sie zur Beurteilung ihres betrieblichen Einsatzes gekennzeichnet werden müssen.

Vier 120-kW-Motoren gestatten bei vollbesetztem Fahrzeug auf waagerechter Strecke in Auswertung des s-V-Diagramms

Bild 3; s-V-Diagramm einer dreiteiligen Alweg-Einheit

eine Anfahrbeschleunigung von etwa 1,25 m/s². Bereits nach 35 m wird gemäß Bild 4 eine Geschwindigkeit von etwa 35 km/h, nach 90 m von etwa 50 km/h, nach 150 m von etwa 60 km/h, nach 240 m von etwa 70 km/h und nach 300 m von etwa 75 km/h erreicht. Der Einfluß von Steigungen auf die Beschleunigung ist ebenfalls aus dem s-V-Diagramm abzuleiten. Die erreichbaren Geschwindigkeiten betragen bei 40 ‰ Steigung noch fast 80 km/h, bei 60 ‰ Steigung noch 60 km/h, die Anfahrbeschleunigungen noch fast 0,9 bzw. 0,7 m/s². Die Übergangsgeschwindigkeit Vo von 35 km/h wird deshalb selbst bei diesen starken Steigungen bereits nach etwa 11 bzw. 14 Sekunden und nach rd. 50 m bzw. rd 70 m erreicht. Bei gleicher Bremsverzögerung und 1200 m Haltestellenabstand benötigt er Alweg-Zug auf einer durchweg in 60  ‰ Steigung gelegenen Strecke eine insgesamt nur um knapp 20 Sekunden längere Fahrzeit als auf der Waagerechten. Der fahrdynamische Nachweis für die Leistungsfähigkeit in Steigungen ist damit erbracht.

Bild 4: Fahrschaubilder und Reisegeschwindigkeit bei verschiedenen Haltestellenabständen und Haltezeiten von 20 Sekunden.

In Bild 4, dem Fahrdiagramm für Fahrt auf waagerechter Fahrbahn, sind Fahrweisen für Haltestellenabstände von 400 bis 1200 m in Betracht gezogen. Wie ersichtlich, wird man den Alweg-Zug nach erreichen einer Höchstgeschwindigkeit bis zur Bremsung auslaufen lassen. Eine solche Fahrweise ermöglicht einerseits Energieersparnisse und birgt andererseits noch wertvolle, für die Elastizität des Betriebes wesentliche Zeitreserven. Die Bremsung auf der Waagerechten ist im Regelfall mit einer Verzögerung von 1,5 m/s² vorgesehen. In Bild 4 sind noch die den Fahrschaulinien zugeordneten Reisegeschwindigkeiten eingetragen. Sie sind unter der Voraussetzung eines Zughaltes von 20 Sekunden an den Haltestellen ermittelt und steigen von 22 km/h bei 400 m Haltestellenabstand auf 44 km/h bei 1200 m Entfernung zwischen den Halten; in den beiden Grenzfällen werden je Streckenabschnitt Fahrzeiten von 45 bzw. 79 Sekunden benötigt oder mittlere Fahrgeschwindigkeiten von 32 bzw. 55 km/h erreicht.

Insgesamt erfüllen somit die Fahrzeuge fahrdynamisch die Voraussetzungen für den Einsatz im hochwertigen Stadtschnellverkehr.

4. Die Fahrbahn und ihr Aufbau

Die Fahrbahn besteht im Regelfall aus 15m, 17,5m oder 20 m langen Tragbalken, die als Spannbeton-Fertigbauteile fabrikmäßig hergestellt werden. Sie haben eine Breite von 0,8 m und eine Höhe von 1,4 m und sind dank der Materialverteilung im Querschnitt (Bild 1) außerordentlich biege- und torsionssteif; so können sie aneinandergefügt werden, ohne wie die Schienen an Stößen biegesteife Längslaschen zu benötigen. Der Hohlraum im Inneren bringt verschiedene Vorteile. Man kann Gewicht sparen, die Fabrikation wird einfacher und die Form statisch zweckmäßiger. Die Seitenflächen sind in der Mitte etwas eingezogen und zur Aufnahme der Stromschiene geeignet. Ein  15 m langer Balken wiegt 28 t, je Meter seiner Länge also knapp 1,9 t. Die Balken sind vertikal durch insgesamt sechs Lauf- oder Antriebsachsen mit 5 t bei leeren und mit 9 t bei voll besetzten Wagen belastet. Die zur Stabilisierung und Führung des Wagens dienenden Seitenräder belasten den Balken im allgemeinen nur wenig. Die von ihnen zu übertragenden Kräfte sind in ihrer Größe von mehr oder weniger zufälligen äußeren Einflüssen, wie z.B. von Wind oder von unsymmetrischer Verteilung der Fahrgäste im Wagen, abhängig. Seitenkräfte entstehen aber auch als Massenkräfte infolge der durch Neigen des Balkens in Krümmungen nicht ausgeglichenen Seitenbeschleunigung sowie durch dynamische Schwingungserscheinungen, die bei schnell bewegten Massen nie ganz vermeidbar sind. Insgesamt wird mit größten Seitenkräften bis 6000 kg gerechnet. Im allgemeinen dürft die Seitenbelastung der Balken zwischen 300 und 1000 kg liegen. Damit wäre sie wesentlich kleiner als die vertikale Belastung. Dieser Umstand bedingt nur kleine Dauerbeanspruchungen der Konstruktionsteile, mit denen die Balken auf den Stützen gegen seitliche Verschiebung befestigt sind. Gleichzeitig werden die Reifen der Führungsräder geschont. Damit sind günstige Voraussetzungen für geringen Unterhaltungsaufwand und lange Lebensdauer gegeben.

Die Fahrbahnbalken müssen als steife Träger bereits genau in der Krümmung gefertigt werden, in welcher sie die Trasse benötigt werden. Gleichzeitig muß beim Balken die in den Krümmungen anzuordnende Überhöhung und in Übergangsbögen zusätzlich die Verwindung berücksichtigt werden. Um Sonderanfertigungen der teuren Schalungen zu ersparen und alle nur in Frage kommenden Krümmungen, Überhöhungen und Verwindungen freizügig herstellen zu können, hat die Alweg-Forschung G.m.b.H. eine verstellbare Stahlschalung entwickelt, die an der Fabrikationsstelle aufzustellen ist. Die beiden seitlichen stählernen Schalungsbleche können in der Festhalteeinrichtung nach rechts und links so gebogen und in dieser Lage verspannt werden, daß ihre inneliegende Oberfläche genau die gewünschte Form es zu betonierenden Balkens erhält.

Bild 5: Verstellbare Schalung der Seitenwände von Fahrbahnbalken mit Gleis zum Einbringen des Bewehrungskorbes.

Aus Zweckmäßigkeitsgründen, insbesondere zur Gewährleistung einer einwandfreien Lauffläche werden alle Balken auf dem Kopf liegend, also um 180 ° gedreht, betoniert. Entsprechend wird auch der Bewehrungskorb

Bild 6: Bewehrungskorb von Fahrbahnbalken.

um 180 ° gedreht eingebracht und genauestens eingerichtet. Nach Schließen der Stirnflächen werden von beiden Seiten zwei Dorne von jeweils halber Balkenlänge

Bild 7: Aussparungsdorn vor dem Einfahren in die Schalung.

eingefahren, deren Oberfläche aus einem Filtertuch besteht, das über dem Dorn aufgezogen ist. Bild 8 zeigt die Unterseite der Bewehrung während des Betoniervorganges.

Bild 8: Ansicht der nach oben gekehrten Unterseite der Bewehrung während des Betonierens.

An den hellen Stellen sieht man das Filtertuch, das an den dunkleren Stellen vom Beton bereits verdeckt ist. Nach vollständigem Einbringen und Einrütteln des Betons wird durch das Filtertuch des Dorns dem Beton mittels Vakuumpumpe bei etwa 1 at Unterdruck das überschüssige Wasser entzogen und durch das Dorninnere abgeführt; dieser Vorgang dauert etwa eine Stunde. Der Balken wird anschließend auf seinem Wagen ausgefahren und kann sofort ausgeschalt werden. Nach einem bis zwei Tagen hat er bereits eine solche Festigkeit, daß er mit einfachen Vorrichtungen um 180 ° gedreht werden kann und sein Fertigungswagen frei wird.

Bild 9: Kippen des ein bis zwei Tage alten Fahrbahnbalkens.

Mit einer Schalung können in einer Schicht vier Balken hergestellt werden. Das Arbeiten mit zwei Schalungen bringt nicht nur eine Verdoppelung der Leistung, sondern darüber hinaus den Vorteil einer besseren Ausnutzung der Betoniereinrichtung und der Arbeitskräfte.

Die Balken werden auf Stützen gelagert, die ebenfalls in der Regel fabrikmäßig hergestellte Betonfertigteile sind. Die Stahlschalungen sind innerhalb gewisser Grenzen auf die jeweils benötigte Stützenhöhen einstellbar. Stützen können demnach wie die Fahrbahnbalken ganz die Form erhalten, welche durch die Trassierung bedingt wird. Um den Bedarf an Grundfläche so niedrig wie möglich zu halten, ist es zweckmäßig, die Fahrbahnbalken für die beiden Fahrtrichtungen über eine Stütze auf einen etwa 4,5 m langen Kragbalken aufzulegen. Von Kragarmen kann man auch anderen vorteilhaften Gebrauch machen, wenn ein Abweichen der Bahnachse von der durch die Fundamente der Stützen gebildeten Achse notwendig oder zweckmäßig ist. Bei beengten Verhältnissen kann man auf diese Weise gleichzeitig eine günstige Linienführung der Fahrbahnbalken und günstige Stützenstandorte erreichen.

Bei stützenfreier Überquerung breiter Straßen wird die größte Normlänge der Tragbalken von 20 m nicht ausreichen. In diesem Fall sind Sonderkonstruktionen erforderlich; verschiedene hierfür von der Alweg-Forschung G.m.b.H. ausgearbeitete Vorschläge beweisen, daß hier keine Schwierigkeiten zu erwarten sind. So können beispielsweise lichte Weiten bis 30 m zweckmäßig dadurch bewältigt werden, daß 20 m lange Fahrbahnbalken auf in Längsrichtung einseitig auskragenden Stützen aufgelegt werden.

Zur Befestigung der Fahrbahnbalken auf den Stützen werden auf diesen stählerne Lagerteile aufgebracht, welche mit an der Unterseite der Fahrbahnbalken einbetonierten Stahllagern verschraubt werden. Die Konstruktion ermöglicht sowohl eine einfache und schnelle Montage als auch während des Betriebes jederzeit eine genaue Regulierung nach Höhe, Längs- und Querrichtung. Auf diese Weise ist es möglich, allfällige Setzungen der Stützen auszugleichen und stets eine einwandfreie Lage der Fahrbahnbalken zu gewährleisten.

Die anfänglich bestehenden Schwierigkeiten bei der Bauart der Weichen konnten überwunden werden. Für die von Zügen befahrenen Weichen konstruierte man 30 m lange Hohlträger aus einer Hartaluminiumlegierung, die dank der Elastitzität des Materials und ihrer geringen Breite von 0,5 m so flexibel sind, daß sie durch die Kraft der Weichenantriebsmotoren nach einem mittleren Halbmesser von 400 m (zwei Übergangsbogen von je 7,5 m Länge und ein 15 m langer Kreisbogen bei einem Halbmesser von 304 m) gebogen werden können. Die Sollbreite von 0,80 m wird durch Auflagen aus Kunststoff mit niedrigem Elastizitätsmodul erreicht. Gegenüber der Ursprungsgeraden beträgt bei einem 30 m langen, nach400 m Halbmesser gekrümmten Balken der Ausschlag 1,10 m bei einer Neigung von etwa 1 : 13,7. Durch Anfügen eines steifen 15 m langen Fahrbahnbalkens als Schleppbalken an den 30 m langen flexiblen Balken wird der Endausschlag auf 2,20 m vergrößert. Damit ist das als Lichtraum für den Zug benötigte Maß von 1,67 + 0,4 = 2,07 m ausreichend überschritten. Durch Anschläge an einem gegen seitliche Biegung steifen Führungsrahmen wird erreicht, daß er flexible Balken genau nach den verlangten Maßen gebogen wird. Die Endstellung wird durch Verriegelung gesichert und überwacht. Die Umstellzeit dauert etwa 15 Sekunden.

Die einfachen Rechts- und Linksweichen haben somit eine Gesamtlänge von 45 m. Sie lassen sich sehr leicht zu nicht verschränkten Doppelweichen ausbilden. Wird die Weiche als gleichzeitige Außenbogenweiche hergestellt, dann erreicht der 40 m lange flexible Balken in seinen Endstellungen einen Ausschlag von 2,20 m Gleichseitige Außenbogenweichen müssen als nur 30 m lang sein. Der angehängte nicht biegsame Schleppbalken ist nicht nötig.

Für Rangierzwecke hat die Alweg-Forschung G.m.b.H. noch eine vereinfachte Ausbildung ohne Biegeträger vorgeschlagen. Sie besteht aus 15 m langen geraden Betonbalken, die so querverfahren werden, daß sich für das Zweiggleis ein Polygon bildet.

5. Trassierungselemente

Im Grundriß setzt sich die Linie einer Alweg-Bahn wie die einer Eisenbahn aus Geraden und Bogen zusammen. Die größte Krümmung

wird durch die Bogenläufigkeit der Fahrzeuge begrenzt. Der Mindesthalbmesser beträgt 100 m. Nur ausnahmsweise darf er auf 80 m verringert werden. Zwischen Gerade und Kreisbogen oder Krümmungswechsel sind Übergangsbögen zu schalten. Auf sie sollte nur in Fällen ohne Querneigung und nur dann verzichtet werden, wenn die Krümmungsunterschiede mit Geschwindgkeiten befahren werden, bei denen die Zentrifugalbeschleunigung unter 0,1 oder höchstens 0,2 m/s² bleibt.

In Krümmungen erhalten die Fahrflächen und damit die Fahrbahnbalken eine Querneigung, deren Höchstmaß auf 8º30' begrenzt worden ist. Der entsprechende Wert der Tangensfunktion beträgt rd. 0,15 und ist damit um etwa 50 % höher als bei der Deutschen Bundesbahn. Da bei dem Betrieb der Alweg-Bahn keine größeren Beschleunigungen als p8 = 0,65 m/s² auftreten sollen, die auch bei der Deutschen Bundesbahn zugelassen sind, erhält man als Formel für die anzuwendenende Mindestquerneigung

Die Mindestquerneigung wird man jedoch nur in Ausnahmefällen, insbesondere dort anwenden, wo die Regelüberhöhung nicht möglich ist; diese soll nach Vorschlägen der Alweg-Forschung G.m.b.H. nach der Formel

bemessen werden, weil im Gegensatz zu den Eisenbahnen die Alweg-Züge an den einzelnen Stellen der Strecke im allgemeinen mit den gleichen Geschwindigkeiten fahren. Im Regelfall wäre also die Seitenbeschleunigung gleich Null, wenn mit Rücksicht auf die größte zulässige Querneigung der Halbmesser

ist. Bei der Höchstgeschwindigkeit V = 80 km/h ergeben sich danach bei allen Halbmessern H < 334 m zwingend Seitenbeschleunigungen. Ihre Größe wird nach der bekannten allgemeingültigen Formel

errechnet.

Es erscheint zweckmäßig, auch bei der Alweg-Bahn entsprechend der Übung bei den Zweischienenbahnen im Regelfall die Seitenbeschleunigung bei der rechnungsmäßigen Geschwindigkeit nicht voll auszugleichen, weil im Betrieb stets mit Unter- und Überschreitungen zu rechnen ist. Deshalb wird empfohlen, als Regelquerneigung

zu wählen, der die Seitenbeschleunigung

entspricht. Für V = 80 km/h und H = 300 m erhält man mit den beiden letzten Formeln q = 0,15 und p8 = 0,15 m /s². Man kann somit grundsätzlich bei der Höchstgeschwindigkeit V = 80 km/h und Halbmessern H > 300 m die Regelquerneigung anwenden.

Bei der höchstzulässigen Seitenbeschleunigung p8 = 0,65 m/s² und bei der größtzulässigen Querneigung q = 0,15 erhält man als kleinstzulässigen Halbmesser:

oder als zulässige Geschwindigkeit:  V zul = 5,25 H min [km/h].

Die Geschwindigkeiten Vzul ebenso wie die Querneigung q, die Seitenbeschleunigung p8 und die Zentrifugalbeschleunigung p2 sind in Zuordnung zu den Krümmungen

bzw. den Halbmessern H in Bild 10 aufgetragen.

Die Alweg-Forschung G.m.b.H. hat vorgesehen, den Quotienten aus der Zentrifugalbeschleunigung und der zum Befahren des Übergangsbogens erforderlichen Zeit, welcher differentiell gesehen ohne Querneigung dem sogenannten Ruck entspräche, gleich 0,26 zu setzen; dann errechnet sich die Länge der Übergangsbögen nach der Formel

Da im Bereich H > 232 m die volle Geschwindigkeit Vmax = 80 km/h eingehalten werden kann, wird hier:

und im Bereich H < 232 bei Benutzung der oben abgeleiteten Formel für Vzul:

Die Kurve für l ist ebenfalls in Bild 10 eingetragen. Damit gewinnt man aus dieser Darstellung einen vollständigen Überblick über die Zuordnung der wesentlichen Trassierungselemente.

Bild 10: Regelzuordnung von zulässiger Geschwindigkeit, Krümmungshalbmesser, Querneigung, Zentrifugal- und Seitenbeschleunigung sowie Übergangsbogenlängen.

Übergangsbogen sind nur bei solchen Krümmungswechseln geboten, wo Querneigungen angeordnet werden und die Zentrifugalbeschleunigung größer als etwa 0,1 m/s² wird. Das ist für V = 80 km/k etwa bei H < 5000 m der Fall. Infolgedessen sind die q - und l - Linien nur für H   < 5000 m aufgetragen worden.

Als Form der Übergangsbögen wird die im neuzeitlichen Straßenbau übliche Klothoide vorgeschlagen. Sie ist die genaue Lösung der Differentialgleichung

Läßt man bei Werten von Y' < 0,1 zu, daß der Nenner gleich 1 gesetzt wird, so erhält man als Lösung die Gleichung der kubischen Parabel

welche das erste Glied der in kartesischen Koordinaten nur als unendliche Reihe darstellbaren Klothoide bildet. Wie einfache Rechenbeispiele zeigen, wird in vielen Fällen die Tangentenneigung y' > 0,1, so daß die kubische Parabel nicht mehr ohne weiteres anwendbar ist. Es ist also zweckmäßig, den Übergangsbogen als Klothoide auszubilden.

Wie im Abschnitt 3 dargelegt worden ist, können Steigungen bis zu 6 % ohne Schwierigkeiten angeordnet werden. Steigungen bis 10 % sind auf kurze Längen möglich.

6. Eingliederung der Alweg-Bahn in die Stadt

Die Alweg - Bahn ist ein Verkehrsmittel, das nicht auf die Straße oder ein Zweischienengleis übergehen kann und das wagen seiner Eigenart wirtschaftlich nur dort einsetzbar ist, wo der öffentliche Verkehr aus der Straßenebene herausgehoben werden muß. Daraus ergibt sich zwingend, daß häufig - vor allem an den Endpunkten der Bahn - das Bedürfnis nach günstigen Übergangsmöglichkeiten zu anderen Landverkehrsmitteln und an allen Haltestellen ein Bedürfnis nach leichterer Erreichbarkeit durch Fußgänger besteht. Alle Haltestellen müssen deshalb und in ihrer Anlage so angeordnet sein, daß die Reisenden von ihnen mit möglichst kurzen und guten Wegen ihr Ziel erreichen. Dort, wo Übergang auf ein anderes Verkehrsmittel in Frage kommt, muß genügend Raum für eine zweckmäßige Gestaltung der Umsteigeanlage vorhanden sein.

An sich wären in erster Linie die Straßenzüge für die Führung der Alweg - Bahn zu bevorzugen.

Bild 11: Führung der Alweg - Bahn innerhalb des Straßenraumes.

Sie werden aber gerade dort, wo ein Verkehrsbedürfnis für die Bahn einer anderen Ebene vorliegt, in vielen Fällen so schmal sein, daß es unerwünscht ist, durch die Stützen für die Alweg-Bahn die Straße weiter zu verengen. Die Stützen können besonders bei engen Straßen auch Jalousienwirkung auslösen und unter Umständen die Sichtverhältnisse des Straßenverkehrs ungünstig beeinflussen. In diesem Fall muß man die Alweg - Bahn außerhalb des Straßenraums anordnen. Man führt sie, soweit sich keine anderen Lösungen anbieten, zweckmäßig innerhalb der Baublöcke, wie es als Beispiel die Bilder 12a und 12b zeigen.

Bild 12: Führung der Alweg - Bahn außerhalb des Straßenraumes mit Haltestelle und Zugängen innerhalb eines Baublocks; a) Lageplan b) Ansicht eines Durchbruchs.

Man erkennt sofort die großen Vorzüge der Linienführung außerhalb der Straße: sie ist wesentlich freier und läßt größere Halbmesser anwenden. Das Stadtbild bleibt praktisch völlig unberührt, weil die Fahrbahnbalken nur quer über die Straße führen und Stützen überhaupt nicht mehr in Erscheinung treten. Die Unterkante der Fahrbahnbalken liegt, wie sich aus Abschnitt 2 ableiten läßt, mindestens 4,95 m über Straßenoberkante. Sichtbehinderungen durch die Alweg - Bahn können also nicht auftreten. Durchbrüche durch die Bebauung sind, soweit sie wegen fehlender Baulücken nötig werden, ohne Schwierigkeit architektonisch einwandfrei zu gestalten. Das Durchfahren von Häusern ist wegen der geringen Fahrgeräusche der Alweg - Bahn unbedenklich. Der Raum unter ihr kann je nach Bedürfnis in beliebiger Weise genutzt werden.

Wenn Haltestellen von Baublocks umschlossen sind, können in einfachster Weise nach allen Richtungen Zugänge zu den umliegenden Straßen entweder allein für Fußgänger oder auch für Kraftfahrzeuge geschaffen werden, ohne daß sich massierter Zubringer- auf den sonstigen Straßenverkehr ungünstig auswirkt. Bei Kraftfahrzeugzufahrten zu den Haltestellen liegt die Schaffung von Parkplätzen nahe, soweit dafür Platz frei gemacht werden kann.

Für einfachste und schnellstmögliche Abwicklung des Verkehrs an den Haltestellen empfiehlt sich durchweg die Anlage von Rolltreppen zu den Bahnsteigen. um mit möglichst wenig Personal auszukommen, sollen alle Eingänge durch einen Sperrenbediensteten kontrolliert werden, der seinen Platz in Nähe der aufwärtsführenden Rolltreppe haben soll. Die Ausgangskontrolle ist entbehrlich. Durch Sperrgitter und nur in einer Richtung drehbare kreuze ist sicherzustellen, daß die Ausgänge nur in der Ausgangsrichtung benutzbar sind.

Die Länge der Bahnsteige wird zweckmäßig ein wenig größer als ein Zweieiheitenzug bemessen. Man wird also Längen von rd. 65 m wählen. Die Dimensionierung nach nur einer Einheit auf etwa 35 m bietet bei anfallenden Unterhaltungs- oder Ausbesserungsarbeiten nicht ausreichend Sicherheit. Bahnsteige für drei gekuppelte Einheiten werden fast 100 m lang und sind in vielen Fällen schwierig unterzubringen.

Innenbahnsteige sind mit Rücksicht auf die bessere Zusammenfaßbarkeit der Zugänge mit einer Eingangssperre Außenbahnsteigen vorzuziehen. Als Beispiel zeigt Bild 13,


Bild 13: Innenbahnsteig mit Treppenanlage, Zugängen und Sperre sowie Ausgängen

daß man bei fahrdynamisch einwandfreier Linienführung breite Bahnsteige bei kurzen Entwicklungslängen anordnen kann. Zugleich gibt das Bild ein Beispiel zur Gestaltung der Treppen, der Zugänge mit Sperre und der Ausgänge.

Unabhängig davon, ob die Haltestellen außerhalb des Straßenraumes, sei es auf Plätzen oder zwischen der Bebauung, oder über dem Straßenraum angeordnet werden, sollten stets nach allen Seiten Ab- und Zugangsmöglichkeiten geschaffen werden. Bei Anlagen außerhalb des Straßenraumes kann der somit stets zu fordernde Querweg in Erdhöhe verlaufen. Die Bahnsteigoberkanten liegen dann bei Berücksichtigung der angegebenen lichten Höhen etwa 4,85 m über dem Niveau. Bei Anlagen über Straßen mit Fahrzeugverkehr muß der Querweg einschließlich seiner Konstruktion mindestens 4,5 m lichte Höhe für den Straßenverkehr frei lassen. Bahnsteige über dem Straßenverkehrsraum liegen dann stets mindestens 5 m höher als solche außerhalb des von Kraftfahrzeugen befahrenen Straßenraums. Bei Unterführung des Querweges liegt der Bahnsteig knapp 7 m über der Straße. Auch diese Betrachtung zeigt deutlich die großen Vorzüge bei Linienführung außerhalb des Straßenraumes.

7. Haltestellenabstände, Signalsystem und Leistungsfähigkeit

Den im Bild 4 dargestellten Fahrschaulinien entsprechen Reisegeschwindigkeiten VR, die im Bereich der Haltestellenabstände L von 400 bis 1200 m etwa der Gleichung
VR = 10 + 0,03 L [km/h]
entsprechen. Die zugeordneten Reisezeiten TR sind dann

aus denen man bei Abzug der angenommenen Haltezeit von 1/3 Minute die Fahrzeiten

erhält.

Grundsätzlich wird die Sicherheit des Betriebes durch ein Signalsystem wesentlich erhöht. Eine Signalisierung empfiehlt sich auch wegen der zu berücksichtigenden Sichtbehinderungen, die bei Krümmungen infolge der Bebauung häufig zu erwarten sind. Man wird nur selbsttätige Anlagen in Betracht ziehen, deren Signale in der Grundstellung Fahrterlaubnis zeigen. Die einfachste Art der Signalisierung liegt vor, wenn man nur Ausfahrsignale anordnet. Die Leistungsfähigkeit wird wesentlich gesteigert, wenn die Anlage durch Einfahrsignale ergänzt wird. Die größere Leistungsfähigkeit ist auch nützlich, wenn sie nicht voll ausgeschöpft wird. Sie ist in jedem Fall geeignet, die Elastitzität des Betriebes zu erhöhen. Bei Zugrundelegen der Fahrschaulinien des Bildes 5 läßt sich die Leistungsfähigkeit der Alweg-Bahn bei selbsttätiger Signalisierung einerseits nur mit Ausfahrsignalen, andererseits mit Aus- und Einfahrsignalen einfach überschlagen. Ist ta die Anfahrzeit für einen Weg, welcher der um einen kleinen Sicherheitsabstand vermehrten Länge eines Wagenzuges entspricht, und ri der aus betrieblichen Gründen erforderliche Zeitzuschlag bei ausschließlicher Verwendung von Ausfahrsignalen, dann beträgt die Leistungsfähigkeit bei einem bestimmten Haltestellenabstand L

sie wird bei dem durch Einfahrsignal ergänzten Signalsystem zu

Wählt man r1 = 1 Minute, aber r2 = 0,5 Minuten, was wegen der größeren Elastizität in der Wahl der Fahrweise gerechtfertigt erscheint, dann ergibt sich bei den in Betracht gezogenen Haltestellenabständen 400 < L < 1200 m ein Verhältnis

Zahlenmäßig sind die theoretischen Leistungsfähigkeiten bei Haltestellenabständen:
von   500 m:   N1 = 25     Züge/h  bzw.  N2 = 43,8 Züge/h,
von 1000 m:   N1 = 22,2 Züge/h  bzw.   N2 = 36    Züge/h,
von 1200 m:   N1 = 21,4 Züge/h  bzw.   N2 = 34,5 Züge/h.

Verwendet man Wageneinheiten mit 300 Plätzen, dann würde man also bei 1200 m Haltestellenabstand eine höchste Beförderungsleistung von 34,5*300 = 10350 Personen/h erzielen, die sich bei Verwendung von zwei hintereinandergereihten Wageneinheiten auf das Doppelte erhöht. Bei 500 m Haltestellenabstand ergäbe sich sogar eine stündliche Beförderungsleistung von 43,8 * 300 = 131140 Personen in einer oder 26280 Fahrgästen in zwei Dreiwageneinheiten. Wenn die geforderten Leistungen noch größer sein sollten, so lassen sie sich durch Verfeinerung des Signalsystems noch weiter steigern. Ihr Grenzwert wird letztlich durch die Räumungszeit der Bahnsteige bestimmt.

Der Energieverbrauch wächst mit Abnahme des Haltestellenabstandes um so stärker, je höher die Höchstgeschwindigkeit wird. Die durch die Fahrschaubilder des Bildes 4 gekennzeichneten Fahrweisen sind dadurch bestimmt, daß bei allen betrachteten Haltestellenabständen der Stromverbrauch mit etwa 130 Wh/tkm konstant ist. Nachdem bisher die vorgeschlagene Fahrweise hinsichtlich ihrer Reisegeschwindigkeit und der Fahrzeiten als zweckmäßig dargelegt werden konnte, ist nun ihre eigentliche Begründung gegeben. Sie liegt im sparsamen und gleichen Stromverbrauch bei guter Leistung.

8. Planung und Bauausführung

Damit die Alweg - Bahn den zur Entlastung der Straßen nötigen Verkehr an sich zieht, muß sie in die Mitte der wichtigsten Verkehrsströme gelegt werden. Im Regelfall sind das sogenannte Durchmesserlinien, die von den Haupteinzugsgebieten den Verkehr in die Mitte der Städte herein- und von dort wieder hinausbringen. Um dabei die Eisenbahn als einen wesentlichen Zubringer zu erfassen, ist es wichtig, die Alweg - Bahn in unmittelbare Verbindung mit dem Empfangsgebäude der Eisenbahn zu bringen und den Übergang zwischen beiden Verkehrsmitteln nach Möglichkeit zu erleichtern. Sind mehrere Durchmesserlinien nötig, so muß zwischen diesen eine Verbindung bestehen, um die Wagenzüge vom Betriebsbahnhof, der am Ende der stärkstbelasteten Linie liegen muß, auf alle Linien zu bringen. Der Betrieb soll aber im Regelfall nicht von einer Linie auf die andere übergehen. Die Strecken sollen also, so weit wie möglich, im Linienbetrieb befahren werden, wobei im Übergangsverkehr die Reisenden umsteigen. Das ist durch bauliche Anlagen besonders zu erleichtern.

Am Ende der Durchmesserlinie können Wendeschleifen angeordnet werden oder die Strecke kann stumpf enden. Welche Möglichkeit zu wählen ist, hängt von örtlichen Verhältnissen, insbesondere von Erweiterungsplänen ab. Betrieblichen Vorteilen der Wendeschleifen stehen als Nachteile hohe Kosten und Schwierigkeiten bei Erweiterungen gegenüber.

Der Betriebsbahnhof muß genügend Aufstellraum für die Wagenzüge während der Betriebsruhe bieten und daneben alle Unterhaltungsmöglichkeiten schaffen. Er wird im Grundsatz den Bahnbetriebswerken der Zweischienenbahnen zu entsprechen haben, wenngleich seine äußere Gestalt infolge der völlig andersgearteten Fahrbahn davon wesentlich abweichen wird. In jedem Fall ist seine Ausbildung mit besonderer Sorgfalt zu betreiben. Von der Unterhaltung und dem Einsatz der Fahrzeuge ist die Erfüllung der Verkehrsaufgaben im stärksten Maße abhängig.

Es erscheint zweckmäßig, die Betonfabrik für den Bau der Strecke auf dem Gelände des künftigen Betriebsbahnhofs zu erstellen und die Anlage später in verkleinertem Umfang für Unterhaltungszwecke beizubehalten. Die Montage der Fertigbetonteile kann mit Hilfe neuzeitlicher Krane einfach durchgeführt werden. Überall dort, wo Verkehrsraum überbrückt werden muß, wird man Freivorbau anstreben.

9. Bau- und Betriebskosten

Über die Bau- und Betriebskosten hat die Alweg - Forschung G.m.b.H. eingehende Untersuchungen angestellt. Es ist zwar nicht möglich, hier bestimmte Angaben zu machen, weil die Kosten bei Bauten im großstädtischen Bereich, durch örtliche Verhältnisse bedingt, außerordentlich verschieden sind. Man kann aber doch unterstellen, daß die Baukosten sämtlicher Anlagen einschließlich Grunderwerb, Bauzinsen, Planung und Bauleitung zwischen 3 und 5 Millionen DM je km Doppelspur liegen. Nimmt man eine 5 km lange Strecke, dann ergeben sich Kosten für die festen Anlagen in einem Betrage zwischen 15 und 25 Millionen DM. Da die Kosten für eine Dreiwageneinheit mit 550 000 DM angegeben werden, hätte man für eine Beschaffung von 17 derartigen Einheiten etwa 9,5 Millionen DM aufzuwenden. Der gesamte Kapitalbedarf beläuft sich also auf 24,5 bis 34,5 Millionen DM. Bei einem Satz von 7,5 % für Verzinsung und Tilgung betrüge der jährliche Kapitaldienst somit rd. 1,8 bzw. 2,6 Millionen DM. Die Jahreskosten für den Energiebedarf können bei vernünftigen Voraussetzungen zu etwa 0,75 Millionen DM, für das Personal zu etwa 1 Million DM angenommen werden. Als Unterhaltungskosten für die festen und beweglichen Anlagen werden jährlich etwa 1,2 Millionen DM nötig und für Allgemeinkosten (Sachbedarf, Verwaltung, Versicherungen und Unvorhergesehenes) etwa 0,8 Millionen DM einzusetzen sein. Damit ergeben sich jährliche Belastungen von 5,55 bzw. 6,35 Millionen DM. Die Selbstkosten eines Beförderungsfalles sinken demnach von 0,28 bzw. 0,32 DM bei 20 Millionen Fahrgästen über 0,18 bzw. 0,21 DM bei 30 Millionen auf 0,11 bzw. 0,13 DM bei 50 Millionen beförderten Personen. Die Zahlen ermöglichen eine Beurteilung, bei welchen Verkehrsleistungen die Alweg - Bahn in wirtschaftlicher Hinsicht erfolgreich sein kann.

10. Zusammenfassung

Nachdem die Alweg - Bahn ausschließlich als Bahn einer zweiten Ebene in Betracht kommt und das Bedürfnis hierfür ausschließlich im Bereich von Städten vorhanden ist, hat sich die Alweg - Forschung G.m.b.H. auf die hierfür geeigneten Entwürfe und Planungen beschränkt. Sie hat das neue Verkehrsmittel sorgfältig durchkonstruiert sowie die Entwicklung der festen Anlagen und der Fahrzeuge auf der großzügigen Versuchsanlage in Fühlingen soweit gefördert, daß die Alweg - Bahn nunmehr verkehrlich genutzt werden sollte. Es erscheint am Platze, überall dort ernsthaft zu prüfen, ob sie eine vorteilhafte Lösung zu bringen vermag, wo im großstädtischen Verkehr Schwierigkeiten auftreten, die mit herkömmlichen Mitteln - sei es aus Rücksicht auf das Stadtbild, sei es mit Rücksicht auf die Kosten - nicht zu bewältigen sind. Wohl mag dem Entschluß zu ihrer Einführung noch die Sorge entgegenstehen, daß die Alweg - Bahn anders gestaltet ist wie die herkömmlichen Verkehrsmittel der Normalebene, daß sie weder auf dem üblichen Gleis noch auf der Straße verkehren kann und daß keine praktischen Erfahrungen im Verkehrseinsatz vorliegen. Man muß aber auch bedenken, daß sie durch eine verhältnismäßig große, anders kaum erreichbare Freizügigkeit in der Linienführung und ihre verhältnismäßig niederen Kosten, solche Vorteile besitzt, daß sie vermutlich in vielen Fällen die sonst nicht überwindbaren Schwierigkeiten des großstädtischen öffentlichen Verkehrs zu erleichtern vermag.

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