Gleisbau und Instandhaltung

Gleisbau in vergangen Tagen
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Die Errichtung von Eisenbahnstrecken erfordert hohe Investitionen. Durch lange Lebenszyklen (z.B. 30 bis 50 Jahren für den Oberbau) kann das System jedoch einen wirtschaftlichen Vorteil gegenüber anderen Verkehrsträgern gewinnen.  Um diese Dauerhaftigkeit zu erreichen ist es jedoch notwendig, die Eisenbahnanlage auf höchstem Qualitätsniveau zu errichten und in Stand zu halten. War in frühen Tagen der Gleisbau noch mit hohem Personalaufwand verbunden, zählt er heute zu jenem Sektor der Bauindustrie mit dem höchsten Automatisierungsgrad. Von der Instandhaltung bis zum Austausch des Oberbaus werden heute eine Vielzahl der Tätigkeiten teil automatisiert und gleisgebunden abgewickelt. 

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In freundlicher Zusammenarbeit mit Plasser&Theurer erstellt.


Bau- und Instandhaltungsarbeiten sichern die hohe Verfügbarkeit und Gebrauchstauglichkeit des Gleises. Wirtschaftlich sind sie, wenn sie eine hohe Anfangsqualität mit großem Abnutzungsvorrat, geringem Verschleiß und minimalen Kosten verbinden.

Durch hohe Qualität oder präventive Maßnahmen beim Errichten der Anlage können Problemstellen minimiert oder vermieden werden. Entstehen sie trotz aller Sorgfalt, so können sie durch kontinuierliche Instandhaltungen aus Inspektion, Wartung und Instandsetzung rechtzeitig erkannt und beseitigt werden. Im Folgenden werden einzelne Schlüsselverfahren kurz beschrieben:

Pflege der Berührungsgeometrie Rad/Schiene (Schienenlauffläche)

Eine optimale Berührungsgeometrie Rad/Schiene und geringe dynamische Zusatzbelastungen im System Fahrzeug/Fahrweg erfordern kontinuierliche Schienenpflege (auch präventives Schleifen) sowie umgehende Berichtigung von Schienenfehlern. Dies gilt insbesondere auch für Weichen und Kreuzungen mit ihrem kritischen Radlauf und für dynamische Zusatzbelastungen im Zungen- und Kreuzungsbereich.

Schotterbett

Der Vorteil der Schotterbettung ist ihre kraftverteilende Wirkung und die daraus resultierende Schonung des Unterbaus. Der Eisenbahnschotter überträgt und verteilt die Lasten von den Schwellen über den Unterbau in den Untergrund und sichert die geforderte Lagesicherheit des Gleisrostes in horizontaler und vertikaler Richtung. Der Eisenbahnschotter als Bettung muss den hohen Anforderungen an die Kornzusammensetzung und die Qualität des Gesteines entsprechen. 

Die Gleislage ist wesentlich von der Qualität des eingesetzten Schotters und der eingebrachten Belastung abhängig. Durch die dauerhaften dynamischen Belastungen aus dem Zugverkehr kommt es neben elastischen Durchbiegungen auch zu bleibenden (plastischen), ungleichmäßigen Verformungen im Schotterbett. Im Gegensatz zur gewünschten Durchbiegung des Gleisrostes verursacht die plastische Verformung eine Verschlechterung der Gleislage, die sich nur durch Instandhaltungsarbeiten beheben lässt. Die ungleichmäßige Setzung des Gleisrostes wirkt sich nicht nur negativ auf den Fahrkomfort aus, sondern vergrößert auch die Einwirkung auf das System (Lastabtragung).

Stopfmaschinen erlauben eine nachhaltige Korrektur der Gleislage und gewährleisten so den sicheren Betrieb des Gesamtsystems. Mit zunehmendem Verschleiß des Schotters und der fortschreitenden Bettungsverschmutzung ist diese Korrektur der Gleislage nicht mehr nachhaltig möglich.


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Bettungsverschmutzung und Schotterverschleiß sind nur durch hochwertige Bettungsreinigung (siehe Bild 1) zu minimieren. Dadurch können die ursprünglichen Eigenschaften des Schotters als Bettung wiederhergestellt werden. Dazu zählen die ausreichende Scherfestigkeit und Drainagefähigkeit des Schotters genauso wie ein konstantes Planumsquergefälle.


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-        Aushub des Altschotters mit Räumkette

-        Absiebung von Unter- und Überkorn

-        Reinigung durch Sieben, Prallen, Waschen

-        Einbau des gereinigten Schotters


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Entwässerung

Maßnahmen zur Entwässerung können Wasserstau mit Wasseranreicherung im Boden und damit eine kritische Erhöhung des Wassergehaltes mit Konsistenzänderung und erhöhter Verformbarkeit zuverlässig verhindern. Am Bahnkörper übernehmen das Planumsquergefälle, die offenen Bahngräben, die Abfanggräben und die dazugehörigen Vorflutanlagen die Fassung und Ableitung des Oberflächenwassers. Tiefenentwässerungen werden als unterirdische Entwässerungsanlage zur Aufnahme und Ableitung von ungebundenem Bodenwasser und Schichtwasser angeordnet. Entwässerungsanlagen sollen wegen ihrer verzögerten Wirkung im Vorlauf hergestellt werden, um die in Bild 2 genannten Aufgaben zu übernehmen. Sie sind ständig funktionsfähig zu halten.


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Trag- und Schutzschichten

Trag- bzw. Schutzschichten sind ein auf das Planum aufgebrachtes Schichtsystem, das den anstehenden Boden vor schädlichen Verformungen und Frosteinwirkungen schützt. Sie werden aus Korngemischen hergestellt und ihre Wirksamkeit kann mit Geokunststoffen, Übergangsschichten oder Bodenverbesserungen als Zusatzmaßnahmen verbessert oder ergänzt werden. Der Einbau einer Schutzschich kann gleislos oder gleisgebunden erfolgen (siehe Bild 3). Zur Anfangsqualität eines hochwertigen Gleises gehören funktionstüchtige Entwässerungsanlagen und bei feinkörnigen Böden Trag- bzw. Schutzschichten.

-        Aushub von Mischzone und Boden

-        Herstellen des Planums in Höhe, Neigung und Breite

-        Einbau und Verdichtung der Tragschicht

-        Kombination der Tragschicht mit Geokunststoffen möglich


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Elastische Elemente zur Modifikation des Tragverhaltens

Zur Erhöhung der Anfangsqualität und zur Reduzierung von Verschleiß/Verschlechterung werden höherelastischer Elemente im Oberbau eingesetzt. Mit der Anordnung zusätzlicher elastischer Elemente im Oberbau können Stör- und Unstetigkeitsstellen beseitigt werden, indem die Beanspruchung sowohl quasistatisch als auch dynamisch reduziert und die Steifigkeit im Gleisauflager vergleichmäßigt wird. Sie bewirken als Federelement eine höhere Schieneneinsenkung und eine größere Biegelinie und somit bei hoher Qualität des Tragsystems eine deutliche Reduzierung der Stützpunktkraft und der Schotterspannungen.


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Zur Reduzierung der Einwirkungen können die elastischen Elemente in unterschiedlichen Positionen unter der Schiene (als Zwischenlage), unter der Schwelle (als Schwellensohle) oder unter der Bettung (als Unterschottermatte) angeordnet werden.


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Mit höherelastischen Elementen kann auch die Steifigkeit in Gleislängsrichtung wirksam vergleichmäßigt werden (z. B. in Übergangsbereichen).

Das Verformungsverhalten des Tragsystems wird bisher durch den Bettungsmodul C als Verhältnis zwischen der Schwellenpressung und der elastischen Einsenkung der Schwelle ausgedrückt (Lastabtragung). Mit dem Einsatz der elastischen Elemente wird das Schienenauflager für das Verformungsverhalten des Systems maßgebend, sodass die Gleissteifigkeit kG als Modul eingeführt werden kann.

Durch die Wahl der Positionen und Steifigkeiten der höherelastischen Elemente kann das Auflager wirksam optimiert werden. Die Reduzierung der dynamischen Beanspruchung und die Vergleichmäßigung der Steifigkeit in Gleislängsrichtung gewinnen mit zunehmend höheren Fahrgeschwindigkeiten an Bedeutung.

In freundlicher Zusammenarbeit mit GEPRO Ingenieurgesellschaft erstellt.


Passende Fachliteratur zum Gleisbau und zur Instandhaltung finden Sie hier:

BIM - Anwendungen bei Fahrweginstandhaltung

Eine Möglichkeit den Planungs-, Kostenermittlungs- und Kalkulationsprozess von Gleisbaumaßnahmen zu verbessern, kann die Anwendung von Building Information Modeling (BIM)-Methoden sein. Dieses ABSTRACT zeigt, wie dies im Gleisbau umgesetzt werden kann.

Unter BIM wird hier eine Kombination aus kooperativen Arbeits- und Kommunikationsmethoden mit einem über alle Lebensphasen einer Infrastruktur konsistenten digitalen (Daten-)Modell verstanden. Die Anwendung von BIM-Methoden verspricht mehr Transparenz, höhere Planungsgenauigkeit sowie verbesserte Kosten- und Termintreue.

The Basic Principles of Mechanised Track Maintenance

The Basic Principles of Mechanised Track Maintenance

This book is dedicated to the many people involved in the day to day planning and performance of track maintenance activities. Providing a practical approach to everyday challenges in mechanised track maintenance, it is not just intended as a theoretical approach to the track system. 
Railways aim at transporting people and freight safely, rapidly, regularly, comfortably and on time from one place to another. This book is directed to track infrastructure departments contributing to the above objective by ensuring the track infrastructure’s reliability, availability, maintainability and safety – denoted by the acronym RAMS. Regular, effective and affordable track maintenance enable RAMS to be achieved.