Eisenbahntunnelaerodynamik für Hochleistungsstrecken

Abstract

Tunnelbauwerke prägen moderne Eisenbahnhochleistungsstrecken. Aktuelle Bauwerke (Gotthard-Basistunnel – CH, Koralmtunnel – AT) werden in eingleisiger, zweiröhriger Bauweise ausgeführt. Beide Tunnelröhren sind über Querschläge verbunden. Aus Sicherheitsgründen weisen diese Querschläge gegenüber den Tunnelröhren einen Überdruck auf und sind gegenüber den Tunnelröhren mit druckdichten Türen getrennt. Die Öffnung der Türen ist nur im Notfall oder Instandhaltung vorgesehen. Durchfahrende Züge verursachen Druckwellen. Diese beeinflussen einerseits den Fahrgastkomfort. Anderseits üben die Druckschwankungen mechanische Lasten auf die Tunnelausrüstung (z.B. Notausgangstüren zwischen Tunnelröhre und Querschlag) aus. In der vorgestellten Arbeit wird für Zugdurchfahrten im Geschwindigkeitsbereich von 160 bis 230 km/h der Einfluss lokaler und globaler Veränderungen der Tunnelgeometrie auf die Drucksignatur untersucht. Die 3D-Strömungssimulationen (CFD) werden im Modellmaßstab 1:25 und 1:1 durchgeführt. Die Validierung der Ergebnisse der CFD-Simulationen erfolgt anhand der Tunnelsimulationsanlage des DLR in Göttingen (TSG) im Maßstab 1:25. Für beide Methoden wird ein generisches Zugmodell auf Basis des ÖBB-Railjets genutzt. Ergebnisse der CFD-Simulation und TSG-Versuche sind Basis für eine FEM-basierte Lebensdauerbewertung einer dynamisch belasteten, generischen Notausgangstür zwischen Tunnelröhre und Querschlag