Fahrleitungsbau

Es folgt e­in erster ­Baubericht aus einer losen Folge von Zusi 3-Vorabberichten. Thema ist der vorbildgerec­hte Bau von Oberleitungen mit dem 3D-Editor.

Einleitung

Da es ein kaum zumutbarer Aufwand wäre, diverse Aspekte des vorbildgerechten Oberleitungsbaus manuell zu berücks­ichtigen, hat der 3D-Editor Schnittstellen zur Oberleitungserzeugung. Alle bauartspezifischen Funktionen (Mastabstände, Mastbauarten, Fahrdrahtbauart usw.) sind in dlls ausgelagert und können somit auch auf beliebige andere (z.B. ausländische) Oberleitungssysteme erweitert werden. Dabei braucht sich der dll-Programmierer nicht um die Analyse der Streckendaten oder gar DirectX-Programmierung zu kümmern. Der 3D-Editor bereitet alle Daten so weit wie möglich auf und die dll braucht kaum mehr als die eigentliche Oberleitungsgeometrie zu regeln. Die dlls für gängige deutsche Systeme werden auf jeden Fall serienmäßig mitgeliefert, womit auch schon diverse ausländische Systeme sehr vorbildnah nachgebildet werde­n können.

Zur Wahrung einer größmöglichen Allgemeingültigkeit werden die Anbindungspunkte der Oberleitung über Ankerpunkte im 3D-Modell der Masten definiert. So hat z.B. ein normaler Oberleitungsmast drei derartige Punkte (Fahrdraht, Tragseil und Y-Beiseil-Abspannung), die über ihre x-, y- und z-Koordinaten und eine Funktions-ID definiert werden. Die Lage dieser Ankerpunkte wird an die dll übergeben, welche daraus Art und Lage der Drähte berechnen kann.

Der Oberleitungsbau wird anhand der Bauart RE160 demonstriert. Dieses ist die Standardfahrleitung der Bundesbahn bis 160 km/h, die man in weiten Teilen des elektrischen Netzes findet. Die bis 200 km/h zugelassene RE200 und die Fahrleitungen der DR sind sehr ähnlich aufgebaut.

Folgende Merkmale sind charakteristisch für die Bauart RE160 und sollen auch in der Nachbildung berücksichtigt werden: Der Mastabstand beträgt 80m, in Kurven entsprechend weniger. In der Geraden bzw. bei großem Radius läuft das Tragseil mittig über dem Gleis und der Fahrdraht wird mit +/- 40 cm im Zickzack geführt. In Kurven hingegen läuft der Fahrdraht immer senkrecht unter dem Tragseil. In Kurven unter 1200m Radius wird außerdem beim kurvenäußeren Mast statt des Stützrohrs lediglich ein Seil verbaut. Unter 500m Kurvenradius wird auf das Y-Beiseil verzichtet.

Bau mit Einzelmasten

Die erläuterten Merkmale sind in der serienmäßigen RE160-dll berücksichtigt und die Anwendung wird anhand einer zweigleisigen Strecke erläuert (geht gleichartig auch für jede andere Gleiszahl in einem Durchgang).

Man wählt einen Ausgangspunkt und markiert die gewünschten Startelemente. Aktivieren des Oberleitungsmod­us' bringt ein eher unscheinbares Fenster zum Vorschein, das in der ersten Registerkarte die Funktionen für den vollautomatischen Oberleitungsbau enthält. Freie Strecken kann man damit in wenigen Sekunden vorbildgerecht ausrüsten.

Mit "Markierte übernehmen­" werden die gerade markierten Streckenelemente in die Tabelle übernommen, es kann ggf. die Mastseite und die Baurichtung angepaßt werden und dann muß nur noch die zu bauende Streckenlänge angegeben und "Ausführen" gedrückt werden und nach wenigen Sekunden Rechenzeit ist das Werk vollbracht - werfen wir einen Blick auf das Ergebnis (zum Teil ist etwas stärker­ gezoomt, um mehrere Mastreihen noch gut erkennen zu können):

­Gerades Gleis mit Tragseil in Gleismitte und Fahrdraht im Zickzack

­Größerer Kurveradius: Fahrdraht liegt senkrecht unter dem Tragseil (auch eine Gleisaufweitung, z.B. für einen Bahnsteig, bringt den Automatismus nicht durcheinander: die Masten werden immer exakt gegenüber aufgestellt)

Mittlere Kurve: Der "kurze" Mast hat statt des Stützrohrs nur noch ein Seil

Besonders enge Kurve: Es wird kein Y-Beiseil mehr verbaut (und auch der Mastabstand ist erkennbar geringer)

Selbstverständlich sind die Mastabstände gemäß originaler RE160-Bauvorschrift radienabhängig gesetzt und auch die Ausführung der Oberleitungsdrähte entspricht geometrisch genau der echten RE160.

Evtl. ist auch ein mehrstufiges Verfahren vorteilhaft, wenn an einzelnen Stellen nicht der Standardmast verbaut werden soll. Bei nicht gesetzten Haken "Fahrdraht verlegen" werden zunächst nur die Masten gesetzt und können dann z.B. hier und da in ihrer Lage verändert oder gegen Sonderbauarten ausgetauscht werden. Im zweiten Schritt ruft man dann erneut die Automatikroutine auf, dieses Mal aber nur mit dem Haken "Fahrdraht verlegen". Dann werden keine Masten neu aufgestellt, sondern nur die Ankerpunkte oberhalb des Gleises gesucht und dort automatisch der normgerechte Fahrdraht verlegt.

Außerdem kann auch in einem manuellen Modus (zweite Registerkarte) zwischen zwei ausgewählten Masten ein einzelnes Stück Fahrdraht verlegt werden.

Die Fahrleitung wird standardmäßig alle 1500m abgespannt. Die dafür nötigen Einrichtungen baut und verdrahtet die Routine (mit einstellbarem Anfangsversatz) vollautomatisch:

Nachspannstrecke, die aus den Einzelkomponenten je nach Kurvenlage zusammengesetzt wird (Bild ohne weitere Landschaft, da man so am besten die Drähte erkennen kann)

Bekanntlich benötigt die Oberleitung zusätzlich in der Mitte zwischen zwei Nachspannstrecken einen Festpunkt, damit die Fahrleitung eine definierte Lage behält. Auch diese wird vollautomatisch eingerichtet. Der Festpunkt besteht aus einer Fixierung des Tragseils mit dem Nachbarmast, der dann zusätzlich mit Ankerseilen stabilisiert wird. Damit auch der Fahrdraht erreicht wird, gibt es eine diagonale Verspannung im Kettenwerk in Richtung des Festpunkts.

Festpunkt

Bau mit Quertragwerken

Ohne programmseitige Unterstützung wäre es ein gewaltiger Aufwand, vorbildgerechte Quertragwerke zu bauen. Daher gibt es eine zweite dll-Schnittstelle zur Generierung von Quertragwerken (dritte Registerkarte). Der 3D-Editor ermittelt für zwei Masten automatisch die Lage und Radien der betroffenen Gleise. Das Ergebnis kann ggf. vom Anwender nachbearbeitet werden, bevor dann die dll das auf die Einbausituation zugeschnittene Quertragwerk generiert.

Der Ablauf wird am besten am Beispiel erläutert: Zunächst müssen irgendwie die Masten gesetzt werden. Im Bahnhof wird man diese meistens individuell setzen (z.B. per Drag&Drop in die Landschaft ziehen). Bei gleichmäßigem Verbau könnte man auch auf die oben gezeigte Mastsetzroutine für die freie Strecke zurückgreifen.

Jetzt klickt man den ersten Mast an: Die Ankerpunkte des Mastes werden automatisch in das Oberleitungsfenster übernommen und mit Kennung und Koordinate angezeigt. Bei Klick auf den anderen Mast werden dessen Daten in die andere Tabelle übernommen und die Gleisliste unten links füllt sich.

Die beiden Masten wuden nacheinander angeklickt und der Editor hat die Gleislage analysiert

Der Editor hat jetzt die Verbindungslinie zwischen den beiden Masten berechnet und alle schneidenden Gleise mit Lage und Radius ermittelt. Der Radius ist erforderlich, weil es auch bei Quertragwerken wieder radienabhängige Bauparameter gibt. Die dll schlägt anhand dieser Daten die Bauart vor. Das ist hier "[oberes] Richtseil isoliert", was die übliche Bauart darstellt. Bei Kurvenradien unter 800m ist das obere Richtseil spannungführend, was wegen der zusätzlichen Isolatoren Mehraufwand bedeutet. Der Grund ist die dann schon recht starke Schräglage der vertikalen Isolatoren, so daß das spannungführende untere Isolatorende dem Richtseil zu nahe kommen kann.

Die Vorschläge von dll und Editor können ggf. noch bearbeitet werden (hier sollen mal die beiden letzten Gleise keinen Fahrdraht bekommen, was jetzt manuell eingestellt wird) und dann entsteht bei Drücken auf "Ausführen" ein komplettes Quertragwerk inklusive Seitenhalter, Isolatoren und (unsichtbarer) Ankerpunkte für die spätere Fahrdrahtanbindung:

Das Quertragwerk mit isoliertem oberen Richtseil und zwei "blinden" Abspannungen für die beiden äußeren Gleise. Die Isolatoren mit Fahrdrahtanschluß werden automatisch radienabhängig geneigt, damit sich insgesamt mit dem Fahrdraht ein harmonischer Drahtverlauf ergibt

Die Ausrüstung mit Fahrdraht erfolgt im zweiten Schritt mit der bereits weiter oben erläuterten Methode: In der ersten Registerkarte werden irgendwo vor dem Quertragwerk die Startgleise bestimmt und nur Fahrdraht ohne Masten erzeugt:

Startgleise für den Fahrdrahtbau sind ausgewählt

Ein Blick auf das Ergebnis zeigt, daß alle Ankerpunkte des Quertragwerks und der hinten folgenden Standardmasten korrekt identifiziert wurden und entsprechend Fahrdraht nach RE160-Bauart eingebaut wurde. In der Geraden erfolgt wieder eine Verlegung im Zickzack (+/- 40 cm). Die Ausrichtung der Seitenhalter wird von der Quertragwerksroutine standardmäßig aufgrund der Kurvenradien für jedes einzelne Gleis korrekt vorgeschlagen, kann aber auch vor dem Bau der Quertragwerks manuell umgestellt werden.

Mit Fahrdraht ausgerüstete Gleise

Mit dem vorgestellten Verfahren ist es also möglich, in kurzer Zeit sehr vorbildnahe Oberleitungen zu erstellen und das sogar ohne sich besonders tief einarbeiten zu müssen, da fast alle bauartspezifischen Dinge automatisch erledigt werden. Außerdem ist die Technik durch das Plug-In-Konzept offen für Erweiterungen.

Etwas Aufwand ergibt sich zwangsläufig im Bereich von Weichenstraßen, da diese nicht automatisch verarbeitet werden können. Hier wird man i.d.R. Masten manuell aufstellen und zwischen diesen denFahrdraht im manuellen Modus anlegen (also ähnlich wie beim Quertragwerk: beide Masten anklicken und "Ausführen" drücken).

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