Gleisplaneditor: Annäherung von Blossbögen

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Alwin Meschede
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Gleisplaneditor: Annäherung von Blossbögen

#1 Beitrag von Alwin Meschede »

Frage in die Expertenrunde: Gibt es bereits eine Empfehlung, was man macht wenn das Vorbild offenbar einen verkürzten Übergangsbogen in Form eines Blossbogens trassiert hat? Da ist Zusis Gleisplaneditor, der nur die Klothoide kennt, dann ja am Ende seiner Möglichkeiten.

Gegeben war in meinem aktuellen Fall ein 3 Kilometer langer Kreisbogen mit 4200 m Radius. Auf einer Seite war der Übergangsbogen eine Klothoide, aber auf der anderen Seite ging es partout nicht auf. Trassierung nach dem sonst im Gleisplaneditor üblichen Vorgehen (Klothoide mit 4200 m Endradius) führte zu einer seitlichen Abweichung von fast 2 Metern über den größten Teil der besagten 3 km Streckenlänge, die egal was man machte auch nicht wesentlich kleiner wurde. Meine Lösung für das Problem: Ich habe von Hand eine Klothoide mit 3500 m Endradius an den 4200er Bogen angesetzt. Damit kam das Gleis recht gut mit dem Hintergrundbild zur Deckung. Den Ruck durch die Krümmungsdifferenz 4200 m <> 3500 m hoffe ich durch händische Manipulation an den Krümmungswerten vermeiden zu können, sobald der st3-Export gelaufen ist. Insgesamt eine ziemlich verbastelte Lösung, aber ich hatte wirklich keine Lust, die 2 Meter Abweichung später durch den gesamten Landschaftsbau durchzuschleppen. Oder hat jemand eine noch smartere Idee?

Ich äußere mal vorsichtig den Wunsch, dass der Gleisplaneditor und/oder der Standalone-Absteckrechner den Blossbogen als alternativen Übergangsbogen anbieten können sollen, um sich solche Krämpfe zukünftig ersparen zu können. Blossbögen sind zwar verhältnismäßig selten, aber ich bin auch im niedersächsisch-hessischen Grenzgebiet schon damit in Berührung gekommen. Dort war die Abweichung aber nicht so extrem, dass ich das Bedürfnis hatte dafür etwas zu erfinden.
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Carsten Hölscher
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Re: Gleisplaneditor: Annäherung von Blossbögen

#2 Beitrag von Carsten Hölscher »

Es gäbe die Möglichkeit, Splines als weiteres Geometrieelement zu integrieren. Wäre wohl die universellste Lösung.

Carsten

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F Sch
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Re: Gleisplaneditor: Annäherung von Blossbögen

#3 Beitrag von F Sch »

Um das Thema nochmal auszugraben: Gibt es Zusi-seitig bereits eine angedachte oder fertige Lösung für s-förmig geschwungene Bögen und Blossbögen (ausschließlich der bekannten Tricks)?

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Carsten Hölscher
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Re: Gleisplaneditor: Annäherung von Blossbögen

#4 Beitrag von Carsten Hölscher »

nein, ich halt das auch nur für mäßig relevant.

Carsten

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Michael_Poschmann
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Re: Gleisplaneditor: Annäherung von Blossbögen

#5 Beitrag von Michael_Poschmann »

Aus der Zusi-Praxis: Selbst die in Sachen Gleisbögen sehr anspruchsvolle Linke Rheinstrecke ließ sich mit Bordmitteln vor einigen Jahren recht problemarm trassieren. Da sehe ich in der Tat andere Baustellen, die dringender sind.

Grüße
Michael

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Carsten Hölscher
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Re: Gleisplaneditor: Annäherung von Blossbögen

#6 Beitrag von Carsten Hölscher »

Hier gibt es inzwischen eine neue Lage: Die DB pflegt ja mittlerweile Teile oder auch das gesamte Netz als digitale Datensätze. Es kam nun die Aufgabe auf uns zu, etwas Strecke nachzubauen, für die solche Daten verfügbar sind. Wenn es gut läuft, kann man dann auf Knopfdruck so einen Datensatz in eine st2-Datei verwandeln.
Einzige Fehlstelle ist der Blossbogen, weshalb ich mir heute mal etwas zur Berechnung angelesen habe. Was ich dabei noch nicht ganz verstanden habe: Es gibt offenbar eine Anwendung als ganz normalen Übergangsbogen und dann eine S-förmige Version, so eine Art Verschwenkung? Was ist denn das was man typischweise in den Gleisplänen antrifft? Vermutlich gibt die Formel beides her je nach Anwendung (hab noch nicht praktisch damit rumgespielt).

Carsten

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F Sch
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Re: Gleisplaneditor: Annäherung von Blossbögen

#7 Beitrag von F Sch »

Carsten Hölscher hat geschrieben: 22.04.2024 01:22:02 Hier gibt es inzwischen eine neue Lage: Die DB pflegt ja mittlerweile Teile oder auch das gesamte Netz als digitale Datensätze. Es kam nun die Aufgabe auf uns zu, etwas Strecke nachzubauen, für die solche Daten verfügbar sind. Wenn es gut läuft, kann man dann auf Knopfdruck so einen Datensatz in eine st2-Datei verwandeln.
Das hört man doch sehr gerne. In welchem Format müssen die Geodaten denn vorliegen? Als Trasse im TRA-Format oder als Vektordaten in bspw. SHP-Format? Die Vektordaten sind m.W. flächendeckend verfügbar.
Carsten Hölscher hat geschrieben: 22.04.2024 01:22:02 Einzige Fehlstelle ist der Blossbogen, weshalb ich mir heute mal etwas zur Berechnung angelesen habe. Was ich dabei noch nicht ganz verstanden habe: Es gibt offenbar eine Anwendung als ganz normalen Übergangsbogen und dann eine S-förmige Version, so eine Art Verschwenkung? Was ist denn das was man typischweise in den Gleisplänen antrifft? Vermutlich gibt die Formel beides her je nach Anwendung (hab noch nicht praktisch damit rumgespielt).
Bei Bedarf kann ich auf ein Buch verweisen, in dem nicht nur die allgemeine Formel für Bloss- und s-förmige Übergangsbögen beschrieben werden, sondern auch explizite Formeln zur Berechnung der x- und y-Koordinaten genannt werden. Was du jetzt mit s-förmiger Version und Verschwenkung meinst, ist mir nicht ganz klar. Blossbögen sind immer geschwungen, egal ob sie als Überhöhungsrampe oder Übergangsbogen verwendet werden. Gleisscheren bei Gegenbögen, wie beim klothoidalen oder s-förmigen Übergangsbogen, werden jedoch bei Blossbögen nicht mehr verwendet (war in Zusi sowieso nicht umsetzbar), hier sind lt. Regelwerk geschwungene Überhöhungsrampen aneinander zu reihen. Es gibt jedoch Stellen im Netz, wo Blossbögen im Übergangsbogen, jedoch eine Gleisschere mit s-förmigen Bögen in der Überhöhungsrampe genutzt wurden. Was weiterhin problemlos möglich ist, ist die Umwandlung einer Klothoiden in einen Blossbogen, wobei Entwicklungslänge und Abrückmaß in diesem Fall gleich bleiben (für diese Umwandlung gibt es auch eine Formel). Nutzt man die normale Formel für Blossbögen, so ergibt sich in der Regel immer ein anderes Abrückmaß bei gleicher Entwicklungslänge (was das eigentliche Problem bei der Nachbildung solcher Bögen in Zusi ist).

Noch ein Zusatz aus dem Regelwerk: Scheitelbögen (Bögen, in denen Übergangsbögen ohne einen Vollbogen zwischendrin direkt aneinander angeordnet sind) sollen in der Zukunft immer als Blossbögen ausgeführt werden. S-förmige Übergangsbögen sollen durch Blossbögen ersetzt werden (hier gibt es auch eine Umwandlungsformel).

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Leonard K.
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Re: Gleisplaneditor: Annäherung von Blossbögen

#8 Beitrag von Leonard K. »

Carsten Hölscher hat geschrieben: 22.04.2024 01:22:02 Es gibt offenbar eine Anwendung als ganz normalen Übergangsbogen und dann eine S-förmige Version, so eine Art Verschwenkung? Was ist denn das was man typischweise in den Gleisplänen antrifft?
Neben den Blossbögen gibt es noch s-förmig geschwungene Bögen, die im Gegensatz zu Blossbögen aus zwei symmetrischen Parabeln konstruiert werden (Blossbogen: Funktion 3. Grades). Meinst Du das mit der S-förmigen Version?
Beide haben geschwungene Rampen. In der Praxis kommt der Blossbogen deutlich häufiger vor, wobei ich auch schon einige S-förmig geschwungene Bögen gesehen habe, z.B. zwischen Regensburg und Schwandorf (da gibt es abschnittsweise deutlich mehr geschwungene Bögen als Klothoiden).

Als Buch kann ich das hier empfehlen, da sind auch einige Formeln drin (Kapitel 8.6.2 bzw. 8.7.2): https://link.springer.com/book/10.1007/ ... 58-17177-3

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Johannes
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Re: Gleisplaneditor: Annäherung von Blossbögen

#9 Beitrag von Johannes »

F Sch hat geschrieben: 22.04.2024 08:45:25 Bei Bedarf kann ich auf ein Buch verweisen, in dem nicht nur die allgemeine Formel für Bloss- und s-förmige Übergangsbögen beschrieben werden, sondern auch explizite Formeln zur Berechnung der x- und y-Koordinaten genannt werden.
Klingt interessant, lass mal hören :)

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Carsten Hölscher
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Re: Gleisplaneditor: Annäherung von Blossbögen

#10 Beitrag von Carsten Hölscher »

Untersuchungen zu Auswirkungen von Geschwindigkeitserhöhungen auf Bahnstrecken im Bestand
https://mediatum.ub.tum.de/1295100

Das scheint nicht schlecht zu sein.

Kann mir mal jemand georef. Gleispläne zukommen lassen, die Blossbögen enthalten?

Carsten

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F Sch
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Re: Gleisplaneditor: Annäherung von Blossbögen

#11 Beitrag von F Sch »

Zwei sehr ausführliche wissenschaftliche Arbeiten zum Thema:
Hier wird nochmal ausführlich auf die mathematischen und geometrischen Grundlagen eingegangen. Es werden die Formeln für die Berechnung der x- und y-Koordinaten für die Klothoide, den s-förmigen Übergangsbogen und den Blossbogen beschrieben. Weiterhin wird im zweiten Werk auf Seite 48 eine Reihenentwicklung nach Taylor für die Koordinatenberechnung im Blossbogen beschrieben (das sollte für Zusi am nützlichsten sein).

Den Verweis auf das Buch suche ich noch vergebens. Die o.g. Formeln sollten aber eine mathematische Berechnung in Zusi ermöglichen und für diese Zwecke ausreichend sein.
Carsten Hölscher hat geschrieben: 22.04.2024 10:19:28Kann mir mal jemand georef. Gleispläne zukommen lassen, die Blossbögen enthalten?
Auf welchem Weg?

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Leonard K.
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Re: Gleisplaneditor: Annäherung von Blossbögen

#12 Beitrag von Leonard K. »

Carsten Hölscher hat geschrieben: 22.04.2024 10:19:28 Kann mir mal jemand georef. Gleispläne zukommen lassen, die Blossbögen enthalten?
Hab Dir eine Mail geschickt.

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Carsten Hölscher
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Re: Gleisplaneditor: Annäherung von Blossbögen

#13 Beitrag von Carsten Hölscher »

Wenn noch wer etwas Mathematik zur Hand hat, dann gerne mal melden. Was mir vor allem noch fehlt ist ein Zusammenhang zwischen der Lauflänge, also der wirklich befahrenen Gleislänge und der den Formeln zugrunde liegenden Länge, die geradlinig vom Anfangspunkt aus gezogen wird.
Kann man sich irgendwie iterativ hinrechnen, aber das Problem müsste ja schon mal wer gelöst haben.

Carsten

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Re: Gleisplaneditor: Annäherung von Blossbögen

#14 Beitrag von Jan »

F Sch hat geschrieben: 22.04.2024 08:45:25 Was weiterhin problemlos möglich ist, ist die Umwandlung einer Klothoiden in einen Blossbogen, wobei Entwicklungslänge und Abrückmaß in diesem Fall gleich bleiben (für diese Umwandlung gibt es auch eine Formel). Nutzt man die normale Formel für Blossbögen, so ergibt sich in der Regel immer ein anderes Abrückmaß bei gleicher Entwicklungslänge (was das eigentliche Problem bei der Nachbildung solcher Bögen in Zusi ist).
Nein, die Entwicklungslänge bleibt auch bei einer Umwandlung eben nicht gleich und es gibt auch nur eine einzige Definition der Blossbögen, egal ob Umwandlung oder Neutrassierung. Entweder das war historisch mal anders (falls mathematisch tatsächlich möglich), oder es ist irgendein Missverständnis.

Wenn ich eine bestehende Klothoide umwandle, kann ich damit also entweder die Übergangsbogenlänge, oder die Abrückung, oder keines von beiden festhalten, aber nicht beides gleichzeitig. Für den Anwendungsfall einer Geschwindigkeitserhöhung einer bestehenden Strecke mit möglichst geringem Aufwand wird man natürlich die Abrückung festhalten, um nicht den kompletten Bogen um ggf. mehrere Dezimeter seitlich verschieben zu müssen.

Beim Festhalten der Abrückung verlängern sich die Übergangsbögen gegenüber einer Klothoide um ca. √(5/3) und ich habe lokale Gleislageverschiebungen im Bereich des Übergangsbogens (aber deutlich geringere, als es sonst die Abrückungsänderung im restlichen Gleisbogen gewesen wäre). Der längere Übergangsbogen gibt mir dann aber auch Spielräume, die Überhöhung im Gleisbogen hochzunehmen (zumal Blossbögen da im oberen Geschwindigkeitsbereich, bei dem der Faktor aus Δu ∙ v die erforderliche Übergangsbogenlänge dominiert, ohnehin günstiger als Klothoiden bezüglich erforderlicher Mindest-/Regellängen ausfallen), und damit höhere zulässige Geschwindigkeiten im Gleisbogen zu ermöglichen.

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Re: Gleisplaneditor: Annäherung von Blossbögen

#15 Beitrag von Carsten Hölscher »

Wo ist denn mal ganz exakt die räumliche Lage des Blossbogens nachzulesen? Ich hab bisher nur Darstellungen gefunden, die Fragen offen lassen bzw. offenbar Näherungen sind (ohne dass das aber ausdrücklich dabeistand was man vereinfacht).

Carsten

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Re: Gleisplaneditor: Annäherung von Blossbögen

#16 Beitrag von Jan »

Das Handbuch Eisenbahninfrastruktur verweist an der Stelle auf Schlemmer H, Müller G u. a. (Hrsg) (2000) Handbuch Ingenieurgeodäsie. 3. Aufl. Herbert Wichmann, Heidelberg, wobei es davon inzwischen wohl eine ganz frische Auflage mit einem Band speziell für den Eisenbahnbau gibt.

Edit: Wobei das von F Sch gefundene "Untersuchungen zu Auswirkungen von Geschwindigkeitserhöhungen auf Bahnstrecken im Bestand" mit den Formeln um Seite 48 herum mir auch schon stark nach dem gesuchten aussieht.

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Carsten Hölscher
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Re: Gleisplaneditor: Annäherung von Blossbögen

#17 Beitrag von Carsten Hölscher »

Ich hab den Blossbogen in den Gleisplaneditor eingebaut, allerdings ist die Handhabung etwas komplizierter als bei der Klothoide.
Die AR-Funktion und auch das freihändige Verlegen erfordert entsprechende Funktionen in den Ziegler-dlls.
Mit Roland hab ich besprochen, dass es nicht so super viel Sinn ergibt, diese alte Technik noch aufzubohren, sondern das sollte besser dann für den 3.5-Gleisplaneditor neu passieren.

Eine Klothoide kann man ja "in sich selbst kürzen". Beim Blossbogen geht das nicht. Macht man den am Ende kürzer, ändert sich auch die Kurvengeometrie. Also sowas wie eine Weiche in einen Blossbogen ziehen, geht mit dem bisherigen Konzept nicht, weil sich die Auftrennungspunkte verschieben. Man müßte dem Blossbogen eine abweichende Endkrümmung vorgeben so wie es schon für die Anfangskrümmung geht. Darauf hab ich erstmal verzichtet. Kennt jemand Weichen in Blossbögen?

Was man im Moment machen kann: Klothoide einbauen und im Texteditor in "Blossbogen" umlabeln. Diesen stellt der Editor dann dar und man kann an ihren Enden weiterbauen und auch exportieren in st3. Ich bin nicht sicher, ob es dafür aktuell wirklich Anwendungen gibt.

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Re: Gleisplaneditor: Annäherung von Blossbögen

#18 Beitrag von Jan »

Carsten Hölscher hat geschrieben: 02.05.2024 18:47:58 Kennt jemand Weichen in Blossbögen?
Wahrscheinlich kommt jemand fünf Minuten später mit einem real trotzdem existierenden Gegenbeispiel an, aber die sollten ziemlich unüblich sein. Das Regelwerk sagt dazu "Nur mit Zustimmung der Zentrale", und wenn ich mich richtig erinnere, weigert sich die professionelle Trassierungssoftware auf der Arbeit komplett, Weichen in Blossbögen einzurechnen.

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Re: Gleisplaneditor: Annäherung von Blossbögen

#19 Beitrag von F Sch »

Gegenbeispiele gibt es, aber es ist in der Tat recht unüblich. Auf einen schnellen Blick durch die Regionen Südwest, Mitte und West fand ich um die zehn Stellen, wo Weichen in Blossbögen trassiert sind. Die übelste Stelle dürfte wohl die Weiche 14W73 im Bf Einsiedlerhof sein. Der Rest ist mit Sicherheit irgendwie umsetzbar.

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Johannes
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Re: Gleisplaneditor: Annäherung von Blossbögen

#20 Beitrag von Johannes »

F Sch hat geschrieben: 22.04.2024 10:26:18 Weiterhin wird im zweiten Werk auf Seite 48 eine Reihenentwicklung nach Taylor für die Koordinatenberechnung im Blossbogen beschrieben (das sollte für Zusi am nützlichsten sein).
Leider nur für den Fall des Übergangs zwischen Gerade und Kreisbogen. Dabei wird in dem Werk, aus dem die Reihenentwicklung zitiert wird, nicht nur auch eine Reihenentwicklung für den allgemeinen Fall angegeben, der Autor Peter Schuhr fügt sogar ein Computerprogramm zur Berechnung der Werte bei. (Geschrieben in BASIC – wir befinden uns im Jahr 1983. Man bekommt es aber heute noch zum Laufen, sofern man sich beim Abtippen nicht vertut …)

Da man die Formel im Netz nirgendwo findet, tue ich der Nachwelt mal einen Gefallen und zitiere sie hier:

Bild

Quelle: Schuhr, P., 1983. Reihenentwicklungen zur Berechnung des Übergangsbogens von BLOSS. Vermessungswesen und Raumordnung : VR, Vol. 45(8), pp. 420-425.

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