Forschungsprojekt - DZSF - Weiterentwicklung des dynamischen Lastmodells DLM-PT/FT für Eisenbahnbrücken

Im Auftrag des DZSF wurde in den Jahren 2019-2023 von einem internationalen Konsortium ein neues dynamisches Lastmodell für Eisenbahnbrücken (DLM), jeweils für Personen- (DLM-PT) und für Güterzüge (DLM-FT), entwickelt. Beide Lastmodelle bestehen aus jeweils 20 Lastmodellzügen. Die Entwicklung wurde anhand der dynamischen Zugsignaturen und anhand umfangreicher Finite-Elemente-Berechnungen vorgenommen. Grundlage dafür war eine umfassende Datenbank gegenwärtiger und zukünftiger Zugkonfigurationen in Europa. Ein häufiges Problem in der Praxis der Entwicklung neuer Schienenfahrzeuge besteht jedoch immer noch darin, dass die Grenzwerte von Eisenbahnbahnbrücken, für welche sie bemessen und konstruiert wurden, von Schienenfahrzeugherstellern nicht ausreichend berücksichtigt werden. Dieser Umstand führt gelegentlich dazu, dass neue Schienenfahrzeuge zugelassen oder Zugkonfigurationen gebildet werden, die in bestimmten Brücken jedoch zu hohen und unzulässigen dynamischen Resonanzen führen können. Die DB InfraGO führt deshalb eigene und komplexe Brückenkompatibilitätsprüfungen durch, um zu ermitteln, ob und unter welchen Bedingungen ein bereits zugelassenes Schienenfahrzeug auf einer bestimmten Strecke der DB InfraGO fahren darf. Es besteht folglich ein großer Bedarf nach einfachen Methoden zur Prüfung, ob die von einem beliebigen Schienenfahrzeugmodell verursachten Verkehrslasten vom dynamischen Lastmodell DLM-PT/FT abgedeckt werden oder nicht. In der Praxis der Berechnung von Eisenbahnbrücken hat sich zudem gezeigt, dass eine instationäre Bauwerksberechnung und Auswertung mit dynamischen Lastmodellen sehr aufwendig und zeitintensiv ist. Weil das neu entwickelte dynamische Lastmodell DLM-PT/FT umfangreicher als das alte HSLM ist, ist mit einer deutlichen Erhöhung des Berechnungsaufwands und der Berechnungszeit zu rechnen. Da es jedoch Eisenbahnbrücken gibt, die nur mit Personenzugverkehr oder nur mit maximal 120 km/h, 160 km/h oder 200 km/h befahren werden, kann bzw. sollte die Anwendung des DLM-PT/FT potenziell vereinfacht werden. Die Entwicklung eines abgestuften Berechnungsschemas der verschiedenen Lastmodelle könnte für die Praxis sehr hilfreich sein und soll mit diesem Projekt erreicht werden. Das neu entwickelte DLM-PT/FT wurde außerdem für Eisenbahnbahndeckbrücken ab einer Länge von 5,0 m konzipiert. Das deutsche Eisenbahnnetz verfügt jedoch über eine nennenswerte Anzahl kürzerer Brücken, bei denen eine resonante Anregung bei Zugüberfahrt möglich ist. Ob das DLM-PT/FT auch für diese Brücken anwendbar ist oder angepasst werden muss, soll im Rahmen einer Untersuchung in diesem Forschungsprojekt ermittelt werden. Die Erfahrungspraxis zeigt auch, dass manche Bestandsbrücken nach dem (aktuell gültigen) HSLM rechnerisch nicht nachgewiesen werden können. Der Nachweis der zulässigen vertikalen Beschleunigung und andere Nachweise können vermutlich bei einer Anwendung des neuen DLM-PT/FT von einer größeren Anzahl von Eisenbahnbrücken nicht erbracht werden. Es muss deshalb untersucht und verglichen werden, welche Auswirkungen die zwei dynamischen Lastmodelle HSLM nach DIN EN 1991-2 und DLM-PT/FT auf Neubau- und Bestandbrücken in Deutschland haben könnten.