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HFA-Projekt

HFA-Projekt: Suche nach möglichen Alternativen für Kreosot zur Imprägnierung von Bahnschwellen aus Holz

Die Holzforschung Austria (HFA) betreut das Forschungsprojekt „Bahnschwelle 2020“. Ziel ist es, Alternativen für das derzeit wegen der guten Langzeiterfahrungen noch unverzichtbare Schutzmittel Kreosot (Steinkohlenteeröl) zur Imprägnierung von Bahnschwellen aus Holz zu finden.

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Die Holzschwelle im Oberbau

Der Oberbau oder Gleiskörper einer Eisenbahnstrecke besteht aus dem Gleisbett und den darauf montierten Gleisen. Der Unterbau bildet eine feste Vorlage für die Konstruktion des Oberbaus, in dem er Unebenheiten des Geländes ausgleicht.

Der Oberbau und insbesondere das Gleisbett dient der Aufnahme und Verteilung der Kräfte, die durch Masse, Beschleunigung, Sinuslauf, Geschwindigkeit der Schienenfahrzeuge sowie thermische Belastungen durch Witterung entstehen.

Die Holzschwelle ist für alle Unterbau- und Bettungsarten sehr gut geeignet. Sie ist sowohl auf weichem als auch felsigem Untergrund, auf Kiesbettung und auf Schotterbettung einsetzbar.
In Gleisstrecken, in denen noch Bodensetzungen zu erwarten sind (z.B. Bergsenkungsgebiete), ist die Holzschwelle bevorzugt verwendbar.

Auf den Holzschwellen können alle Befestigungsarten verwendet werden, insbesondere auch einfachere wie Federnägel u. ä. Das einfachste und kostengünstigste Befestigungselement wäre der Doppelschaft-Federnagel DS 18.

Der Oberbau KS (Spannklemmen SKL 12) unterscheidet sich vom Oberbau K nur in Bezug auf die Spannklemmen SKL 12 mit Hakenschrauben und Unterlegscheiben anstatt Klemmplatten, Hakenschrauben und Federringen. Die SKL 12 werden im Schwellenwerk bereits vormontiert. Im Bild sehen Sie rechts der Schiene die Spannklemme SKL 12 in Vormontagestellung, links der Schiene in Endmontagestellung.

Durch die werkseitige Vormontage der Spannklemmen SKL 12 führt der Oberbau KS zu einer wesentlichen Kosteneinsparung beim Einbau bzw. Befestigung der Schienen an der Baustelle.

Der K-Oberbau mit Rippenplatten, Schwellenschrauben und Federringen als Schienenunterlage (wunschgemäß auch mit Kunststoffzwischenlagen) sowie Klemmplatten, Hakenschrauben und Federringen ist zur Befestigung der Schienen auf der Holzschwelle eine gängige und auch gute Form des Oberbaus.

Um einer Verletzung oder Abrieb von Schienenfuß und Rippenplatte beim Abrollen der Schiene vorzubeugen, ist es zweckmäßig, eine Kunststoffzwischenplatte (ZW) unter den Schienenfuß zu legen.

Im Gefolge der Lageveränderungen, die der Gleisrost im Schotterbett unter den Lasteinwirkungen der Fahrzeuge vollführt, treten auch Bewegungen beim Übergang der Kräfte von der Schiene zur Schwelle innerhalb der Schienenbefestigung auf. Diese muss demnach so gestaltet sein, dass die Schiene dauerhaft unverändert auf der Schwelle verankert bleibt. Das bedeutet, dass die Verbindung zwischen Schiene und Schwelle zwar unverrückbar fest sein, aber auch die Bewegungen der Schiene auf der Schwelle verarbeiten muss. Um auf Jahrzehnte diesen Einwirkungen standzuhalten und dabei möglichst geringe Instandhaltungskosten zu verursachen, soll eine Schienenbefestigung folgenden Forderungen genügen:

Die Schiene muss gegen die Schwelle verspannt sein. Sie soll sich, von gewissen begrenzten elastischen Bewegungen abgesehen, weder abheben, noch seitlich wegkippen, noch unter der Wirkung der Temperaturkräfte in Längsrichtung unter der Befestigung durchrutschen. Die Schiene muss deshalb auf die Schwelle geklemmt werden. Die Klemmkraft des Spannelements (Klemmplatte beim K-Bau und SKL beim KS-Bau) muss ständig auf den Schienenfuß wirken. Dies ist nur dann der Fall, wenn ein federndes Teil zwischengeschaltet wird. Dies ist beim K-Bau der Federring zwischen Klemmplatte, Hakenschraube und Mutter. Beim KS-Bau ist es die Spannklemme mit Hakenschraube, Unterlegscheibe und Mutter.

Da die Spannklemme beim KS-Bau gegenüber dem Federring über der Klemmplatte beim K-Bau durch die zwei freien Federarme eine wesentlich bessere Spann- und Klemmwirkung besitzt, wird eine dauerhafte kraftschlüssige Verspannung der Schiene mit langem, elastischem Federweg erreicht, wodurch die Befestigung in der Regel keine Wartung benötigt.

Aufgrund von geringerem Wartungsbedarf und Wartungskosten sowie einem besseren Fahrkomfort hat die Deutsche Bahn schon vor einigen Jahren ihren Oberbau mit Holzschwellen auf den KS-Oberbau mit in den Schwellenwerken vormontierten SKL 12 umgestellt. Zwischenzeitlich sind weitere Staatsbahnen in anderen Ländern und auch sonstige Anwender diesem System gefolgt, wobei dort fallweise andere Befestigungsarten zum Einsatz kommen.

Zusammengefasst ist festzustellen, dass die Schienenbefestigung ein für die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit des Eisenbahnbetriebes wichtiger Konstruktionsbestandteil des Gleises ist. Sie muss preiswert sein, sich leicht einbauen lassen, eine ständig wirksame und dauerhafte Verspannung der Schienen mit den Schwellen gewährleisten, den Verdrehwiderstand garantieren, sie darf nur geringe Unterhaltungskosten verursachen und muss eine lange Lebensdauer aufweisen.