Das Einmal Eins der Eisenbahn

Anschnitt

Ein Erdbauwerk im Hang. Sollen Bahngleise an einem Berghang entlangführen, wird ein Anschnitt erforderlich. Er ermöglicht eine horizontale Gleislage und überhaupt erst die Streckenführung. Der Anschnitt ist gewissermaßen ein halber Einschnitt, auch in Kombination mit einem ebenso halben Damm ausgeführt. Hangseitig können schützende Futtermauern erforderlich werden, talseitig Stützmauern, zudem Maßnahmen gegen Steinschlag oder Lawinenverbauungen. 

Bahnanlagen

Zu den Bahnanlagen gehören alle ortsfesten, baulichen Elemente, die für den Bahnbetrieb und seine Sicherung wesentlich sind. Unterschieden wird nach Bahnhofbereichen, der freien Strecke und sonstigen Bahnanlagen wie Betriebshöfen, Abstellgleisen oder Werkstätten. Die Bahnanlagen lassen sich unterteilen in Grundstücke, darauf befindliche Bahnkörper, Gebäude und andere Bauten sowie die für Telekommunikation, Sicherungs- und Leittechnik und die Stromversorgung erforderlichen Komponenten. 

Bahngraben

Der Bahnkörper muss wirksam entwässert werden. Zur Ableitung des aus Niederschlägen resultierenden Oberflächenwassers sind die Trassen von seitlichen Gräben (Gerinne, Mulden) begleitet. Sie können offen liegen oder abgedeckt ausgeführt sein und haben stets eine leichte Längsneigung. Bei Einschnitten werden zwei Gräben links und rechts der Trasse am Fuß des Bahnkörpers ausgeführt, in Anschnitten nur einer (hangseitig). Die Dimension des Grabens richtet sich nach der zu erwartenden Niederschlagsmenge. Soll der Grundwasserspiegel im Bereich der Trasse abgesenkt oder der Boden insgesamt entwässert werden, werden abgedeckte, tiefere Entwässerungsgräben („Tiefentwässerung“) eingebaut. Entwässerungsanlagen müssen regelmäßig kontrolliert und gewartet werden.  

Bahnkörper

Der Bahnkörper ist der dem rollenden Verkehr unmittelbar dienende Teil der Bahnanlagen. Er bildet die Fahrbahn. Technisch ist der Bahnkörper in den Unterbau (z. B. der zum Ausgleich von Unebenheiten vorbereitete, gegebenenfalls verfestigte Baugrund) und den Oberbau (z. B. Schotteroberbau samt Gleis) zu unterteilen. Zum Bahnkörper gehören auch Brücken und Tunnel, Mauern und weitere Kunstbauten. Unterschieden wird je nach örtlicher Lage zudem nach straßenbündigen Bahnkörpern, besonderen (im öffentlichen Verkehrsraum, jedoch abgetrennt) und unabhängigen oder eigenen Bahnkörpern. Letztere sind bei Eisenbahnen der Normalfall. 

Begriffe zu Erdbauwerken
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Drainage

Anfallendes Wasser muss unbedingt aus dem Bahnkörper entfernt werden, da sonst Aufweichungen, Ausspülungen und Frostschäden drohen. Eine gut funktionierende Drainage hat dabei große Bedeutung, denn sie führt das Wasser ab. Aufgrund ihrer Wichtigkeit müssen Drainagen regelmäßig instandgehalten, überprüft und gegebenenfalls gespült werden. Dafür sind Schächte in Abständen von 40 bis 50 m vorgesehen. 

Einschnitt

Ein Erdbauwerk unterhalb des Geländes. Tiefere Einschnitte ersetzen, falls möglich, Tunnelbauten, erfordern aber wegen erheblicher Erdbewegungen und ausreichend abgeböschten Seiten größere Eingriffe in die Landschaft. Nicht selten werden aus dem beim Einschnitt anfallenden Material in hügeligem Gelände benachbarte Dämme aufgeschüttet. Ein Paradebeispiel für Trassen mit schneller Folge von Einschnitten und Tunneln, Dämmen und Brücken sind kombinierte Schnellfahr- und Güterzugstrecken mit möglichst geringen Steigungen (z.B. Hannover–Würzburg, Mannheim–Stuttgart).

Fahrbahn

Die Fahrbahn nimmt alle vom Fahrzeug im Bahnbetrieb ausgehenden statischen und dynamischen Kräfte in allen drei Dimensionen auf. Sie trägt vertikale Kräfte und setzt horizontalen Längs- und Querkräften jeweils gleich große Reaktionskräfte entgegen. Die Fahrbahn ist für alle auftretenden Betriebszustände und darüber hinaus mit genügend Sicherheit dimensioniert. Ihr Aufbau kann sehr unterschiedlich sein, so etwa Schotteroberbau oder feste Fahrbahn.  

Fahrleitungsmasten

Fahrleitungsmasten, im Regelfall beidseits der Trasse aufgestellt, tragen die gesamte Fahrdrahtanlage. Bei den Eisenbahnen werden an den Masten die Quertragwerke abgespannt, die das längs zum Gleis verlaufende Tragseil tragen, das wiederum den eigentlichen Fahrdraht hält. An ausgewählten Punkten muss die Fahrdrahtanlage auch in Längsrichtung an Masten abgespannt werden. Sogenannte Bogenabzüge am Quertragwerk geben dem Fahrdrahtverlauf in Kurven die Form eines Polygonzuges, die Maststandorte werden passend dazu gewählt. Alle Leitungen sind gegen die Masten zu isolieren. Auf der Mastspitze werden Speiseleitungen geführt, an der Mastrückseite auch Rückleiter. Zudem tragen die Masten in Bodennähe, dem Gleis zugewandt, die Festpunkte (Bolzen) zur Gleislagevermessung sowie Standortkennzeichen (Hektometertafeln der Kilometrierung). Fahrleistungsmasten können aus Stahl oder aus Stahlbeton bestehen. Fahrleitungsmasten aus Holz sind nicht mehr üblich, bei Nebenbahnen aber zumindest möglich.

Fahrweg

Der Fahrweg der Bahnen wird vom Oberbau vorgegeben, seine Merkmale sind das Gleis und dessen Verlauf samt Weichen und Kreuzungen. Bei der Linienführung des Fahrweges sind einerseits geologische Gegebenheiten (Geländeform, Untergrund) und bauliche Lösungen (Einschnitte, Dämme, Brücken, Tunnel, Bögen, Ausrundungen), andererseits die Leistungsfähigkeit der vorgesehenen Schienenfahrzeuge zu berücksichtigen. Die Summe der Fahrwege bildet ein Netz, das in sich abgeschlossen sein kann (z. B. bei Schmalspurbahnen oder im urbanen Bereich) oder international verknüpft ist. 

Fahrzeuglauf

Für den Fahrzeuglauf ist das Zusammenspiel von Rad und Schiene verantwortlich, genauer von Radprofil und Fahrkopf. Ein guter Fahrzeuglauf bei Schienenbahnen zeichnet sich durch einen ruhigen, zwängungsfreien Sinuslauf der Radsätze im geraden Gleis aus. Im Bogen wird das Rad – abhängig von der Fahrwerks- und Fahrzeugauslegung – eine Längs- und Querbewegung auf dem Fahrkopf vollführen, die aus den unterschiedlichen Radien von Innen- und Außenschiene resultiert. Fliehkräfte lassen sich durch eine Überhöhung der bogenäußeren Schiene begrenzen. Für einen guten Fahrzeuglauf sind regelmäßige Kontrollen und gegebenenfalls Nacharbeit der Profile von Rad-Lauffläche samt Spurkranz und des Schienen-Fahrkopfes erforderlich. 

Geokunststoffe

Zu den Geokunststoffen gehören Vliese (gepresste Fasern) und Geotextilien (verwobene Fasern). Während Vlies, oberhalb der Planumsschutzschicht eingebaut, eine filternde Wirkung hat, werden Geotextilien unterhalb der Planumsschutzschicht verlegt. Sie sollen die Tragfähigkeit des Planums verbessern und haben zudem eine gegen Wasser sperrende und es seitwärts ableitende Wirkung. Geotextilien werden seit etwa 1985 verwendet und von der Rolle eingebracht. Frei liegende Enden der Kunststoffbahnen zersetzen sich unter der Einwirkung von UV-Strahlung im Laufe von etwa fünf Jahren. 

Lichtraum

Der Lichtraum ist jener Bereich im Querschnitt einer Gleisanlage, der von jeglichen Einbauten freizuhalten ist. In das „Lichtraumprofil“ darf nichts hineinragen, andererseits dürfen Fahrzeuge es – bei Güterwagen samt Beladung – nicht überschreiten. Knapp außerhalb des Lichtraumes befinden sich beispielsweise Schienen, Schwellen, Fahrleitungsmasten und Oberleitung, Tunnelwände und Geländer sowie Bahnsteigkanten. Der Lichtraum berücksichtigt auch sämtliche seitlichen Fahrzeugbewegungen während der Fahrt oder denkbare Lagefehler des Gleises. Fahrzeuge müssen darin ohne Gefahr des Anprallens und Anstoßens verkehren können. Innerhalb des Lichtraumes liegen die – engeren – Fahrzeugbegrenzungslinien. Größer als der Lichtraum ist der von der Eisenbahn-Betriebsordnung vorgegebene Regellichtraum. In diesem sind Sicherheitsräume und der Platz für betriebsnotwendige Einbauten inkludiert, die in den Regellichtraum hineinragen dürfen.    

Oberbau

Zum Oberbau zählen alle Teile des Bahnkörpers oberhalb des Planums. Das sind insbesondere das Schotterbett, der Gleisrost (manchmal auch Gleisgestänge genannt) aus Schienen und Schwellen sowie Weichen und Kreuzungen, gegebenenfalls auch Gleiseindeckungen und Überwege. Der Oberbau benötigt regelmäßige Pflegearbeiten, um seine Aufgaben erfüllen zu können. 

Oberleitung

Die Oberleitung dient dem letzten Teil der Stromzuführung vom Kraftwerk zum Verbraucher, der Elektrolokomotive. Der auch Fahrdraht genannte Kupferleiter befindet sich normalerweise in einer Höhe von 4,95 bis 5,75 m über SO (Schienenoberkante). Um den Stromabnehmer nicht zu zerstören, ist die Oberleitung in leichtem „Zickzack“-Verlauf verspannt und bestreicht so einen 50 bis 75 cm breiten Bereich der Schleifstück-Oberfläche des Stromabnehmers.

Planum

Das Planum (auch Unterbaukrone genannt) ist die zur Aufnahme des Oberbaues vorbereitete Geländeoberfläche, die oberste Schicht des gewachsenen Untergrundes. Eine auf das Planum aufgebrachte Planumsschutzschicht ist heute integraler Bestandteil des Gleisbaues.

Planumsschutzschicht

Die feinkörnige Planumsschutzschicht wird auf dem Planum aufgebracht, gegebenenfalls noch auf einer zusätzlichen Lage von Geokunststoffen (Geotextilien). Sie wird auch Tragschicht genannt, denn sie soll die Tragfähigkeit des Bodens erhöhen und kann zur Bodenverbesserung mit einem Kalk-Zement-Gemisch versetzt sein. 

Schiene

Ohne Schienen keine Eisenbahn. Zwei Schienen bilden das Gleis. Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Schienenprofile, teilweise für eng begrenzten Einsatz (z. B. Kranschienen). Vom Prinzip her ist jede Schiene ein gewalzter, langer Stahlträger. Breitestes Element ist stets der Schienenfuß, darüber erhebt sich der Schienensteg, der oben in den Schienenkopf mündet. Der Schienenfuß liegt auf der Schwelle auf, gegebenenfalls durch eine elastische Zwischenlage getrennt. Werden Schienen durch Verschraubung verbunden, sind Bohrungen im Schienensteg vorgesehen und die Schienenenden werden mit stählernen, in der „Laschenkammer“ liegenden Verbindungseisen, den Laschen, verbunden. In der Regel werden Schienen heute „endlos“ verschweißt.

Im allgemeinen Sprachgebrauch werden „Schiene“ und „Gleis“ oft synonym verwendet, was aber falsch ist. In der Regel bilden zwei Schienen mit Schwellen und Schotter oder fester Fahrbahn das Gleis. In besonderen Fällen wie bei der Einbindung von Schmalspurbahnen kann es auch Drei- und sogar Vier-Schienen-Gleise geben. Trassen mit nur einer zentralen, eingepflasterten Führungsschiene wurden für gummibereifte, omnibusähnliche Bahnen insbesondere in französischen Innenstädten angelegt. 

Schienenbefestigung

Die Schienenbefestigung sorgt für den sicheren, vorgegebene Werte erfüllenden Halt der Schienen auf den Schwellen. Die Schienen können einfach genagelt werden (erinnert sei an den „goldenen Schienennagel“ zum Abschluss von Arbeiten einst in den USA) oder mit Schrauben direkt an der Schwelle befestigt sein. Heute übliche Schienenbefestigungen setzen auf eine indirekte Befestigung durch Schrauben und Federelemente (Spannklemmen). Alle verwendeten Befestigungs- und Verbindungsmittel fallen unter den Eisenbahnbegriff „Kleineisen“.

Schotter

Schotter besteht aus Hartgestein mit scharfen Kanten und einer Körnung (Korngröße) zwischen 32 und 65 mm. Er wird in speziellen Schotterwerken gebrochen, wichtig sind scharfe Kanten für eine sichere Lage im Schotterbett. Materialien sind Granit, Diabas oder Basalt, wobei die Verbreitung verschiedener Materialien regional unterschiedlich ist. Der Schotterbedarf pro Streckenmeter liegt bei durchschnittlich rund 3,5 bis 4 t, das sind etwas mehr als 2 m³. Nach etwa 30 bis 50 Jahren muss der Schotter komplett erneuert werden. 

Schotterbett

Das Schotterbett trägt den Gleisrost und sorgt für eine stabile Lage, muss aber zugleich elastisch sein und ein gewisses Einfedern des Gleises unter Last ermöglichen. Außerdem muss das Schotterbett auftreffendes Niederschlagswasser wirksam abführen. Regelmäßiges Durcharbeiten des Schotterbettes (Einsatz von Stopfmaschinen, punktuell auch Handstopfern) sichert seine Eigenschaften. In größeren Zeitabständen, abhängig von Belastung und Umgebungsbedingungen, muss das Schotterbett gereinigt (Humus, Abrieb; Einsatz von Bettungsreinigungsmaschinen), teilweise oder vollständig ausgetauscht werden (Einsatz von Gleisumbauzügen). Unzureichende Instandhaltung reduziert die Belastbarkeit des Gleisbetts, die Einrichtung von Langsamfahrstellen bis hin zur Zerstörung sind die Folgen.

Schwelle

Die quer zur Fahrtrichtung verlegte Schwelle verbindet in der Regel beide Schienen parallel zueinander, verteilt die Last und stellt die korrekte Spurweite sicher. Typische Formen sind die klassische Holzschwelle, die stahlverstärkte Beton- und die Stahlschwelle sowie die sogenannte Y-Stahlschwelle. Bei der sogenannten Bi-Block-Schwelle sind zwei Betonelemente unter den Schienen durch Stahlstangen verbunden, sie hat einen erhöhten Querverschiebewiderstand. Für Tunnel (Feuchtigkeit!) sind Holzschwellen untauglich, für Brücken über Gewässer nur ohne Imprägnierung zulässig. Hinzu kommen seit einigen Jahren verschiedene Arten von Kunststoffschwellen aus mit Harzen ummantelten Glasfaserbündeln, mit Stahleinlage oder endlos aus Recycling-Kunststoffen extrudiert. Mit der stählernen Brückenkonstruktion fest verbundene Schwellen werden Brückenbalken genannt, sie haben im Gegensatz zu Schwellen nur zwei Auflagepunkte. Weichenschwellen können teilweise eine ganz erhebliche Länge erreichen, hier gibt es auch sogenannte Trogschwellen, in denen die Anlagen der Weichenheizung oder Stellstangen geführt werden. Als Längsschwelle wiederum werden beidseits längs zur Fahrtrichtung unter beiden Schienen liegende Schwellen bezeichnet, die jedoch zusätzliche Spurstangen oder andere Elemente zur Einhaltung des korrekten Abstandes erfordern; sie können auch einbetoniert werden (Bauart der festen Fahrbahn). 

Schwellenbesohlung

Bei Betonschwellen kann es sinnvoll sein, sie zu „besohlen“. Dabei wird während des Fertigungsprozesses in den noch feuchten Beton (die Oberseite wird nach dem Ausschalen zur Schwellenunterseite) eine Sohle aus Polymer-Werkstoffen aufgelegt. Diese elastisch nachgiebige Sohle vergrößert die Auflagefläche auf den Schottersteinen, sichert die Lagestabilität und vermeidet zugleich Beschädigungen, da Betonschwellen gegenüber durch Steine entstehende Punktlasten anfällig sind. Zudem wird der Schotter zugunsten längerer Haltbarkeit geschont. Schwellenbesohlungen sind insbesondere bei bituminöser Tragschicht unter dem Schotter erforderlich, da dieser wenig elastisch ist. 

Spurweite

Die Spurweite ist definiert als die engste Stelle zwischen den einander zugewandten Seiten der Fahrköpfe beider Schienen eines Gleises. Gemessen wird sie in einer Höhe von 14 mm unter der Schienenlauffläche, bei „Normalspur“ beträgt sie 1.435 mm. Im Betrieb normalspuriger Eisenbahnen zulässig sind Maße zwischen 1.430 und 1.470 mm, bei Straßen- und Stadtbahnen ist dieser Bereich enger. In Bögen, insbesondere bei kleinen Radien (Eisenbahn: unter 175 m), wird die Spurweite im Interesse eines zwängungsfreien Laufes radienabhängig in 5-mm-Schritten auf bis zu 1.450 mm erweitert. 

Unterbau

Der Oberbau liegt auf dem Unterbau auf, dem anstehenden, eventuell aufbereiteten und tragfähiger gemachten oder in der Höhe ergänzten Untergrund (Erdkörper). Die Oberseite wird als Planum bezeichnet, der Unterbau auch „erweiterter Fahrweg“ genannt. Gegebenenfalls gleicht er Niveauunterschiede zwischen vorgesehener Streckenführung und gewachsenem Untergrund aus.   

Zwischenlage

Die Zwischenlage ist Teil der Schienenbefestigung und befindet sich zwischen dem Schienenfuß und der auf der Schwelle montierten Rippenplatte. Klassisch wurde als Zwischenlage 5 mm starkes Pappelholz verwendet, das gute Federungseigenschaften hatte und lange haltbar war. Heutige Zwischenlagen bestehen aus Kunststoffen (Polymere), sie haben gegen Verrutschen beidseits abgewinkelte Kanten. Zwischenlagen müssen in bestimmten Abständen – je nach Streckenbelastung etwa alle fünf Jahre – gewechselt werden, um die Funktionsfähigkeit des Gleises sicherzustellen.

Quellen

Schachner, W.: Schulungsunterlagen Oberbau für Einsteiger. PMC Rail International Academy, Bingen 2017.

Göbel, C., Lieberenz, K. (Hrsg.): Handbuch Erdbauwerke der Bahnen, Planung Bemessung Ausführung Instandhaltung. 2. komplett überarbeitete Neuauflage 2013. Hamburg: DVV Media Group Eurailpress. ISBN 978-3-7771-0430-0

 Matthews, V.: Bahnbau. 7. überarbeitete und aktualisierte Auflage 2007. Wiesbaden: B. G. Teubner Verlag/GWV Fachverlage. ISBN 978-3-8351-0013-8


  1. [1] Fischer, R.; Göbel, C.; Lieberenz, K. et al.: Handbuch Erdbauwerke der Bahnen. Planung, Bemessung, Ausführung, Instandhaltung. Eurailpress in DVV Media Group, Hamburg, 2013.