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Numerical analysis of soil behavior and stone columns effects on the railway track

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[Quelle: http://d-nb.info]

Railway systems are highly competitive compared with other means of transportation because of their distinct advantages in speed, convenience and safety. Therefore, the demand for railway transportation is increasing around the world. Constructing railway tracks and related engineering structures in areas with loose or soft cohesive subgrade usually leads to problems, such as excessive settlement, deformation and instability. Several remedies have been proposed to avoid or reduce such problems, including the replacement of soft soil and the construction of piles or stone columns. The thesis aims to expand the geotechnical knowledge of how to improve subgrade ballasted railway tracks, using stone columns and numerical modeling for the railway infrastructure. Three aspects are considered: railway track dynamics modeling and validation by field measurements; modeling and parametric studies on stone columns; studies on the linear and non-linear behavior of stone columns under the dynamic load of trains. The first step of the research was to develop a reliable numerical model of a railway track. The finite element method in a time domain was used for either a 2D plane strain or 3D analysis. Individual methods for modeling a train load in 2D and 3D were implemented and are discussed in this thesis. The developed loading method was validated with three different railway tracks using obtained vibration measurements. Later, these numerical models were used to analyze the influence of stone column length and train speed in the stress field. The performance of the treated ground depends on various parameters, such as the strength of stone columns, spacing, length and diameter of the columns. Therefore, the second step was devoted to a parameter study of stone columns as a unit cell with an axisymmetric condition. The results showed that even short stone columns were effective for settlement reduction, and area of replacement was the main influential parameter in their performance. The third part of the thesis focuses on a hypothetical railway-track response to the passage of various train speeds and the influence of stone-column length. The stress-strain response of subgrade is analyzed under either an elastic–perfectly plastic or advanced constitutive model. The non-linear soil response in the finite element method and the impact of train speed and stone column length on railway tracks are also evaluated. Moreover, the reductions of induced vibration - in both a horizontal and a vertical direction - after improvement are investigated.

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Sie befördert ihre Fahrgäste mit hohem Komfort, maximaler Sicherheit und minimalem Platzbedarf. Sie verbindet Metropolen, transportiert Gütermengen über lange Distanzen und braucht wenig Energie. Um ihre Haltepunkte herum entfalten sich Wohnen und Arbeiten und sie ist für alle Personen gleichermassen zugänglich. Kurz: Die Bahn bietet sich als Mobilitätsträgerin der Zukunft geradezu an. Die Bahn ist für alle da und doch eine Welt für sich. Rückgrat ist die Bahninfrastruktur, ein komplexes soziotechnisches System. Bei ihrer Weiterentwicklung ist höchste Wirtschaftlichkeit gefordert: nicht zu viel, aber auch nicht zu wenig und vor allem das Richtige soll gebaut werden. Lebenszykluskostenoptimierte Technologien sollen die Ausführung bestimmen und während der Nutzung sind die Anlagen effizient und effektiv zu erhalten. Die intensive Planungs- und Bautätigkeit im Bahnbereich äußert sich in einem breiten Interesse an einem Einführungswerk. Das Buch ist auf Grundlage jahrzehntelanger Tätigkeit in Lehre und Forschung entstanden. Die Struktur folgt - nach einer übergreifenden Einleitung - dem Lebenszyklus einer Infrastruktur, von der Planung über die Realisierung bis zu ihrer Erhaltung. Die Darstellung soll Grundlegendes aufzeigen und den Einstieg in eine vertiefte Auseinandersetzung erleichtern.

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Das Lehr- und Fachbuch zeigt systematisch und mit vielen Abbildungen, wie eine sichere Durchführung des Bahnbetriebs erfolgt. Sowohl die Stellwerkslogik als auch die Umsetzung in der Technik werden ausführlich beschrieben. Besonderen praktischen Nutzen hat das Kapitel zur LST-Planung, deren Darstellung am Beispiel eines elektronischen Stellwerks erfolgt. In der aktuellen Auflage wurde der Abschnitt zum European Train Control System aktualisiert und deutlich erweitert.

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Mit der Eröffnung der zweiten Alpentransversale 1913, die in weiter Voraussicht elektrisch betrieben werden sollte, erfüllte sich der Kanton Bern den Wunsch, direkt mit Italien verbunden zu sein. Für die Finanzierung und den Bau der Lötschberglinie hatte er sich die Unterstützung Frankreichs gesichert, das ein großes Interesse an einer Verbindung hatte, mit der das vom Deutschen Kaiserreich 1871 eroberte Elsass umfahren werden konnte. 1918, nach dem Ende des Ersten Weltkriegs, brachen harte Zeiten an. Frankreich hatte wieder eine direkte Verbindung über Basel und den Gotthard nach Italien. Die BLS versuchte mit weitsichtigen technischen Lösungen, wie zum Beispiel mit der Elektrolokomotive Ae 6/8 oder dem Blauen Pfeil, die Effizienz zu steigern und mit innovativer Werbung Passagiere zu generieren. Die Autoren beschreiben die Geschichte der Lötschbergbahn in vier Kapiteln von den Anfängen bis heute.

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Joachim Fiedler
Bahnwesen
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Seit der Veröffentlichung der Vorauflage sind bei den Systemen des spurgeführten Verkehrs "Schienenbahnen" eine Vielzahl von Modifizierungen eingetreten. Der Band beschreibt weiterhin umfassend das äußerst komplexe System der Bahn. Neben den historischen und rechtlichen Rahmenbedingungen werden Entwicklung, Werdegang, Rechtsgrundlagen sowie die flankierenden Bereiche Umweltschutz, Planung und Finanzierung, Projektmanagement, die Schienenbahn als Teil des Gesamtverkehrs, europäische Entwicklungen behandelt. Die Technik bildet allerdings den Schwerpunkt des Buches. Das Buch ist durch seine umfassende Betrachtungsweise für die Entscheidungsträger aus Politik, Planung, Betrieb, Auftraggeber und Auftragnehmer ein Nachschlagewerk. Es hilft, Lösungsfindungen für leistungsfähige, kundenorientierte, umweltschonende und aber auch wirtschaftliche Planungen im Rahmen des Gesamtverkehrsystems zu unterstützen.

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Wolfgang Heilmann
Beurteilung der Sicherheit an Bahnuebergaengen aufgrund baulicher und verkehrlicher Merkmale
1983, 209 S., Softcover
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Bahnuebergaenge stellen sowohl im Eisenbahn- als auch im Strassennetz ausgesprochene Unfallschwerpunkte dar. Dieser Sachverhalt wurde zum Anlass genommen, die Einfluesse der baulichen, verkehrlichen und eisenbahnbetrieblichen Merkmale von Bahnuebergaengen auf die jeweiligen Sicherheitsverhaeltnisse zu analysieren und ein Bewertungschema zur vorausschauenden Beurteilung der Sicherheit an Bahnuebergaengen zu entwickeln. Im Rahmen der Arbeit wurde das Verhalten der Wegebenutzer gegenueber den verschiedenen Sicherungsarten von Bahnuebergaengen untersucht. Ferner wurde nach den Methoden der technischen Zuverlaessigkeitstheorie ein Rechengang aufgezeigt, um die Erwartungswerte von Unfallzahlen an Bahnuebergaengen abschaetzen zu koennen. Es zeigte sich, dass das Verhalten der Wegebenutzer einen viel staerkeren Einfluss auf die Gefaehrdungen an Bahnuebergaengen hat als die i.a. mit hoher Zuverlaessigkeit arbeitenden Sicherungseinrichtungen. Probleme wurden bei der Sicherung durch hoerbare Signale an Bahnuebergaengen mit Kraftfahrzeugverkehr deutlich. Bei diesen Bahnuebergaengen kommt der "Restuebersicht" eine besondere Bedeutung zu, und es waere ueberlegenswert, anstelle der hoerbaren Signale die Uebersicht am Andreaskreuz (mit Stop-Schild) zu verwenden. (-z-)

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T. Seeger, B. Melber
Schallgedaempfte Stahlkonstruktionen im Brueckenbau
1980, 43 S., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel der Untersuchungen an den Eisenbahnbruecken ueber die Ilmenau in Bienenbuettel und der dazugehoerigen Laboruntersuchungen ist es, durch schalldaempfende Verbundsysteme und durch Entwicklung laermarmer Ausgangskonstruktionen die Eisenbahnbruecke aus Stahl so leise wie die freie Strecke zu machen. Am Neuprojekt der Bienenbuetteler Bruecke werden zum einen die Erfahrungen bei der Integration von Beschichtungsmassnahmen in den Fertigungsablauf beim Brueckenbau gewonnen, zum anderen Aussagen zum akustischen Verhalten einer geaenderten Brueckenkonstruktion gemacht. (to)

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T. Seeger, B. Melber
Schallgedaempfte Stahlkonstruktionen im Brueckenbau
1978, 44 S., Softcover
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Die fuer den Grossversuch erforderlichen Werkstoff- u. Fertigungskenndaten wurden durch experimentelle Untersuchungen im Labor ermittelt. Die Planungsarbeiten fuer den Grossversuch, Verlustfaktormessungen, Dauerschwingfestigkeitsuntersuchungen als Eignungspruefung fuer Prodophon "d", Temperaturbestaendigkeit und die statische Festigkeit von Prodophon sowie die Schwingfestigkeitsuntersuchungen als Bemessungsgrundlage fuer St 37 mit Setzbolzen wurden durchgefuehrt, bzw. behandelt. (to)

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Zeitschriftenartikel

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Damo, Matthias; Adolph, Gunter; Dox, Johannes; Brauner, Michael
Neueste Untersuchungen bestätigen: Gleisabwasser ist nur gering belastet. Ergebnisse der Österreichischen und Schweizerischen Bundesbahnen
EI Der Eisenbahningenieur, 2020

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Nitzschke, Henning; Wübbena, Jannes; Rahmig, Christian
SafeRailMap - Sichere Gleisdaten für eine sichere Zuglokalisierung. Das Forschungsprojekt SafeRailMap hat einen Prozess zur Erstellung und Verteilung sicherer Gleisdaten für die Onboard-Lokalisierung von Zügen entwickelt
EI Der Eisenbahningenieur, 2020

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Reiterer, Alexander; Dimopoulos, Nikolaos; Frey, Simon; Stemmler, Simon; Werner, Christoph
Nachhaltige Vegetationskontrolle. Herbizide bis zum kompletten Ausstieg aus ihrer Verwendung gezielter einsetzen
EI Der Eisenbahningenieur, 2020

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Schubert, Christopher; Heckmann, Mark; Höhn, Steffen; Pappritz, Julien von; Elfert, Lea
Investitions- und Instandhaltungsstrategie von Personenbahnhöfen. Fortschreibung und strategische Neuausrichtung des amp-Modells für die Verkehrsstationen und die Empfangsgebäude der DB Station&Service AG
EI Der Eisenbahningenieur, 2020

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Naumann, Kai; Sinning, Andreas
Einsatz moderner Messmethoden in der Bestandsdokumentation. Kombination von inertialer Messtechnik und Laserscanning beim Gleismesssystem GEDO IMS-Scan
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