Festen Fahrbahn - RAIL.ONE GmbH

Das Breitschwellengleisthe way to go

23Das Breitschwellengleis wirkt auch optisch sehr attraktivund eignet sich auch gut für Bahnhofsgleise und urbaneAnwendungen.Die gute und dauerhafte Gleislage ist das Ergebnis ausgroßer Auflagerfläche und dem hohen Gewicht desGleisrostes.Fernverkehr | BREITSCHWELLE

Breiter, schneller: kräftigerDer Breitschwellenoberbau verbindet die Vorteile der Festen Fahrbahnund des herkömmlichen Schotteroberbaus. Damit ist diese Oberbauformeine wirtschaftliche Alternative für unterschiedlichste Anwendungen.>>In Europa werden neue Gleise gelegt: Grenzen fallen,Länder wachsen zusammen. Mehr denn jesind heute wirtschaftliche und umweltfreundlicheSysteme gefragt, um die Mobilität von morgen zusichern. Eine Zukunft, die ohne Schienenverkehrnicht denkbar ist. Im Wettbewerb zu anderen Verkehrsträgernwerden höhere Betriebs- und Achslasten,eine verbesserte Streckenverfügbarkeitund die Life Cycle Costs die maßgebenden Determinantensein. Pfleiderer track systems bietetrund um die Bahninfrastruktur effiziente und kundenorientierteLösungen - für mehr Wirtschaftlichkeitund Sicherheit, für mehr Komfort und Umweltverträglichkeit.Als Alternative zum klassischen Querschwellengleishaben wir in enger Zusammenarbeit mit derHeinrich Cronau GmbH - die auch das Grundsatzpatentinnehat - die Beton-Breitschwellen entwickelt.Nach 8 Jahren Erfahrung und einer Streckenbelastungvon über 150 Mio. Lasttonnenerfolgte im Dezember 2002 die allgemeine Zulassungdurch das Eisenbahn-Bundesamt (EBA).Neben den guten Erfahrungswerten wurde dieEntlastung des Schotters und des Unterbausbesonders positiv herausgestellt. Zudem ist dieBreitschwelle zur Aufnahme von höheren Achslasten(25 t Achse) und größeren Temperaturbeanspruchungen(Wirbelstrombremse) bestens geeignet.Zurzeit werden die Einsatzfelder desBreitschwellenoberbaus bei der Deutschen BahnAG untersucht. Dabei stehen vor allem Abschnittemit hohen Gleisbelastungen und Geschwindigkeitenim Fokus. Auch international werden für dieBreitschwellentechnik gute Chancen gesehen:problematische Bodenverhältnisse und der reduzierteBedarf an hochwertigem Schotter bieteninteressante Marktpotentiale.

45Die Überprüfung der Tauglichkeit der Vorkopfstopfungerfolgte mit speziellen Glasschwellen, durch die dasWandern der farbig markierten Schottersteine verfolgt werdenkonnte.Fernverkehr | BREITSCHWELLE

Von der Idee zur RealisierungDurch intensive Entwicklungsarbeit und die Nutzung moderner Oberbau-Maschinentechnik wurde mit der Breitschwellentechnik eine kompatibleLösung für moderne Gleisanlagen erarbeitet.>>Der Breitschwellenoberbau ist keine grundsätzlichneue Technik. Die prinzipiellen Vorteile einer größerenSchwellenauflageroberfläche und homogenenDruckverteilung auf dem Schotterbett sindschon früher erkannt worden. So wurden in Chinaund in der ehemaligen Tschechoslowakei Musterstreckenmit so genannten „Schwellenplatten“gebaut; auch bei der früheren Reichsbahn befasstensich Fachleute mit dieser Oberbauart. DieAnsätze scheiterten jedoch an der Unterhaltungder Gleise, wie z. B. der ausschließlich stirnseitigenStopfung.Die neue Oberbauform mit Breitschwellentechnikbringt eine deutliche Entlastung der Schotterpressungund des Unterbaus. Die Erschütterungswertefür das rollende Material, den Fahrweg unddas Umfeld werden gesenkt, Wartungsintervalleund Lebensdauer verlängern sich. Zudem wirddurch die geschlossene Oberfläche die Vegetationspflegeam Gleis vereinfacht.Die Entwicklungsschritte im Einzelnen:• Entwurf und Dimensionierung der Breitschwelle• Anpassung der Maschinentechnik zur Gleisverlegungund stirnseitigen Stopfung• Optimierung der Produktionstechnik fürinnovative Spannbetonschwellen• Nachweis der Schwellen-Tragfähigkeit durchTests an der TU München• Zulassung des Eisenbahn-Bundesamtes• Konzipierung der Testphase und Beurteilungder Testergebnisse

SYSTEMÜBERSICHT67Systemaufbau und -komponenten>>Funktionale und sichere TechnikIm Vergleich zur B70 Schwelle wurde bei den vorgespanntenMonoblockschwellen mit zusätzlicher Schlaffbewehrung lediglichdas Gewicht, die Breite und die Länge verändert. Hinsichtlichihrer gleisgeometrischen Daten, d. h. Höhe, Spurweiteund Stützpunkte, entspricht die Breitschwelle dentechnischen Vorgaben dieser Standardschwelle. Auch beimBefestigungsmaterial werden keine besonderen Ansprüchegestellt: Auf der Breitschwelle wird die Schiene mit der SchienenbefestigungW14 von Vossloh mit elastischen Zwischenlagenmontiert.Die Schwellenverlegung erfolgt ohne Schotterfach, jedoch miteiner auflagerfreien Mittelzone. Diese befindet sich an derUnterseite der Schwelle und wirkt nicht zur Lastabtragung.Um die Übertragung von negativen Momenten zu verhindern,wird eine ca. 2 cm dicke Hartschaum-Platte einbetoniert. Anden Außenseiten der Schwelle sind Wasserrinnen für die Ableitungdes Oberflächenwassers zu den Schwellenköpfen hinausgebildet.Bei einem mittleren Verlegeabstand von 60 cm entsteht einSchwellenfachspalt mit 3 cm Breite. Dieser kann mit einerelastischen Spaltabdeckung verschlossen werden. Das Eindringenvon Wasser und Schmutz in den Gleiskörper wirdsomit verhindert. Die Schotterreinigung reduziert sich auf derSchwellenflanke und die geringere Durchfeuchtung des tragendenUnterbaus lässt eine hohe Lagestabilität erwarten.Selbst bei niedrigen Temperaturen ist das Auffrieren des Gleisesnicht möglich, und Frostschäden sind sehr unwahrscheinlich.>>Vergleich der SchwelleneigenschaftenKriterium B 70 W BBS 1 UnterschiedeSchwellenlänge in m 2,60 2,40 - 0,20 mSchwellenbreite in m 0,30 0,57 + 0,27 mAuflagerfläche in cm 2 5.700 10.260 + 80 %Vorkopffläche in cm 2 570 830 + 45 %Eigengewicht in kg 320 560 + 75 %>>Die Eigenschaften des Breitschwellenoberbaus in der Übersicht und Ihre Vorteile als BetreiberGeringere Schotterpressung und homogeneAuflagedruckverteilung auf dem SchotterbettErhöhter QuerverschiebewiderstandHohe AuflagerflächeEntlastung von Untergrund und -bauGeringere Gleisbreite mit240 cm SchwellenlängeGeringerer SchotterbedarfSchonung des SchottersGeschlossene OberflächeWasserableitung vom UnterbauGute Gleislage und dauerhafte LagestabilitätErhöhte Sicherheit,Einsatz von Wirbelstrombremse möglichGeringere SchotterbeanspruchungGeringere InvestitionenEntlastung auf Dämmen und Brücken,weniger Schotter, Verbreiterung von RandwegenGeringere InvestitionskostenWerterhaltung von InvestitionenGeringer Reinigungsaufwand undvereinfachte VegetationskontrolleErhöhte FrostsicherheitFernverkehr | BREITSCHWELLE

89Vorteilefür den Einbau und BetriebDer Breitschwellenoberbau zeichnet sich durch eine mechanisierte Einbautechnikund niedrige Instandhaltungskosten aus.>>Einbau und Instandhaltung• Die Verlegung der Breitschwelle erfolgt mitkonventioneller Gleisbautechnologie.• Das Stopfen wird mit geringfügig modifizierterMaschinentechnik vorgenommen.• Der Einsatz von Breitschwellen verlängert dieWartungs- und Stopfintervalle erheblich.• Die Oberflächenreinigung im Bahnhofsbereichwird durch den geschlossenen Schwellenkörpervereinfacht.• Die geringeren Instandhaltungskosten wirkensich positiv auf die Life Cycle Costs aus.>>Zuverlässigkeit• Die starke Veränderung der Auflagerbedingungendes herkömmlichen Schotteroberbauswerden durch die vergrößerte Auflagerflächereduziert.• Die Qualität und Stabilität einer erstmals hergestelltenGleislage bleiben lange erhalten.• Die Querverschiebewiderstandswerte liegenbis zu 70 % höher.• Die Verfügbarkeit der Gleise wird deutlichgesteigert.>>Schonung des Schotterbetts• Hohe Masse und kontinuierliche Auflage imSchotterbett erhöhen die Lagesicherheit.• Weitere Verbesserungen ergeben sich durchdie Verwendung einer elastischen Schwellenbesohlung.Automatisierter Einbau der BreitschwellenElastische Schwellenbesohlung zurSchonung des GleisschottersFernverkehr | BREITSCHWELLE

Vorteile für die UmweltDer Breitschwellenoberbau verbindet zeitgemäße Ökologie mit wirtschaftlicherGleistechnik.>>Schutz der Gewässer• Oberflächenwasser und andere Flüssigkeitenkönnen gezielt abgeleitet werden.• In Lokabstellgleisen anfallende Öle undSchmierflüssigkeiten werden in seitlicheRinnen geführt und vollständig vom Untergrundferngehalten.>>Vegetationskontrolle• Durch die geschlossene Schwellenflächewird die Vegetationskontrolle am Gleiserheblich vereinfacht - unerwünschtesPflanzenwachstum zwischen den Schwellenist praktisch nicht möglich.• Auf den Einsatz von Herbiziden kann weitgehendverzichtet werden - dies kommtauch der Umwelt zugute.>>Schall und Vibration• Die bisherige Erprobung hat eine deutlicheReduktion der Beeinträchtigungen durchSekundärluftschall ergeben.• Der geringfügig höhere Luftschallpegel desBreitschwellengleises wird durch eine seitlicheSchotteranhäufung kompensiert, dieggf. verklebt werden kann.Optimale Vegetationskontrolle durch eine geschlossene Oberfläche

1011Die Vorteile der Breitschwelle können auch anBahnübergängen genutzt werden: Alle an der Oberflächewirkenden Belastungen werden gleichmäßig indas Schotterbett abgeleitet. Dieses wiederum bleibtdurch den Breitschwellenoberbau in unveränderter undstabiler Lage.Fernverkehr | BREITSCHWELLE

Erprobung und Erfahrungen>>Langzeituntersuchungen beweisen die perfekte Gleislage und den positiven Setzungsverlauf – auch unter schwierigstenBedingungen.>>Das Breitschwellengleis wurde bisher im Rahmen eines Testgleisabschnittsund eines Pilotprojektes auf ca. 12 km Gleislängeeingebaut. Für beide Projekte wurden umfangreicheMessprogramme festgelegt. Für den in 1996 eingebautenErprobungsabschnitt auf der sehr stark belasteten Rheintalstrecke(Nähe Bahnhof Waghäusel, Mischverkehr, V≤160 km/h,Achslasten bis 22,5 t) wurde bisher eine Betriebslast von ca.150 Mio. Lasttonnen erreicht. Die in regelmässigen Abständengemessene Gleislage hat sich nur wenig verändert, die vorhandeneInstandhaltungsreserve beträgt mehr als 50 % gegenüberder Eingriffsschwelle.>>Im Pilotprojekt des Streckenabschnitts Homburg (Saar) - Bexbachwurde im Rahmen einer zweigleisigen Erneuerung einweiteres Pilotprojekt realisiert. Hier wurde dem Breitschwellengleis(Pilotgleis) ein Referenzgleis in Standardausführunggegenübergestellt. Dabei wurde teilweise auch die Planums-Schutzschicht erneuert. Aus dieser Konstellation konnten interessanteErgebnisse zum Setzungsverhalten der Oberbauvariantengewonnen werden. Es zeigen sich gravierende Vorteilefür das Breitschwellengleis, auch ohne Erneuerung des Unterbaus.Die Langzeituntersuchungen haben deutlich ergeben, dass die Setzungsmessungen nach einer Belastung von 20 Mio. Lasttonnenim Breitschwellengleis nur halb so groß wie im Referenzgleis sind. Die Gleislageveränderungen blieben bei mehreren Messungensehr gering. Abgesehen von den Übergängen ist nach einer Gesamtbelastung von rund 150 Mio. Lasttonnen noch eine sehr hoheAbnutzungsreserve im Gleis vorhanden. Instandhaltungsarbeiten waren bislang nicht erforderlich. Selbstverständlich arbeiten wirweiter an der Optimierung des Systems - von der Schwellenherstellung bis zur Stopftechnik.Q-WertSR-100WertSetzungin mmSetzung im Gleis mit und ohne Einbau einer Planums-Schutzschicht (PSS)1,0 5,0 10,0 15,0 20,0Belastungin Mio. LT100Eingriffsschwelle10Breitschwellengleis BBS 113,32020,8Instandhaltungsreserve30Referenzgleis B 70 W26,629,3mmSetzung im Gleis mit Einbau einerPlanums-Schutzschicht (PSS)Setzung im Gleis ohne Einbau einerPlanums-Schutzschicht (PSS) nur mit Reinigung302010GleiszustandGMTZ-Messungen(Q-Wert)Gesamtverbrauch50 150OMWE-Messungen(SR-100-Wert)Mio. LTReferenzgleis B 70 WBreitschwellengleis BBS 1Ergebnisse:• Mittlere Erstsetzung bis1,0 Mio. LT um 10 mm•Setzungen im Breitschwellengleis BBS 1 um21,8 % geringer als im Referenzgleis B 70 W•Tendenz: Differenz zwischen BreitschwellengleisBBS 1 und Referenzgleis B 70 W wirdgeringfügig größerReferenzgleis B 70 WBreitschwellengleis BBS 1Ergebnisse:• Erstsetzung im Breitschwellengleis BBS 1 sehr geringim Gegensatz zum Referenzgleis B 70 W•Setzungen im Breitschwellengleis BBS 1 um 54,6% geringer als im Referenzgleis B 70 W•Tendenz: relativ große Zunahme imReferenzgleis B 70 W (4,2 mm) gegenüberdem Breitschwellengleis BBS 1 (1,5 mm) fürdie letzten 5 Mio. LTAuswertung der Gleislagestabilität nach rund 150 Mio. Lasttonnen(entspricht 8 Jahre Liegezeit)Setzungsverlauf nach Belastung von 20 Mio. Lasttonnen (LT)Vergleichende Messungen Breitschwellgleis BBS 1 – Referenzgleis B 70 W

September 2004 / A01 / 0280879 /1 / 09.04 Graf 8-)Technische Änderungen vorbehaltenRAIL.ONE GmbHIngolstädter Straße 5192318 Neumarkt - GermanyTel +49 9181 8952-250Fax +49 9181 8952-5050Mail info@railone.comwww.railone.com