Stahlschwellen
Stahlschwellen sind gemäß Norm DIN 5904 spezifiziert. Ihre konstruktive Gestaltung ermöglicht den Einsatz auch bei begrenzten Höhenverhältnissen. Die charakteristische Trogform (siehe Bild unten, rechts), die sich trotz länderspezifischer Unterschiede in der geometrischen Ausgestaltung durchgesetzt hat, gewährleistet bei korrekter Unterstopfung eine hohe Lagestabilität im Schotterbett. Fortschritte in der Befestigungstechnik, wie das werkseitige Aufschweißen von Rippenplatten, haben die anfänglichen Herausforderungen bei der Montage deutlich minimiert.
Die Stahltrogprofile sind Walzprofile, die im Schwellenwerk in entsprechende Längen gesägt werden. Die beiden Enden werden sodann mechanisch verbogen, um den Querverschiebewiderstand zu erhöhen. Im gleichen Arbeitsschritt können die Schwellen je nach Schienenbefestigungssystem sowie Kundenanforderung unter den späteren Schienenauflagern so verbogen werden, dass die gewünschte Schienenneigung (1:20 – 1:40) direkt im Profil vorhanden ist, falls keine geneigte Rippenplatte gewünscht ist.
© Patrick Braess
Die CO2-Belastung beim Walzen der Rohprofile ist durch kontinuierliche Optimierung der Stahlwerke erheblich gesunken. So entsteht beim Walzen der Profile beispielsweise im Stahlwerk Thüringen (stahlwerk-thueringen.de), einem der Hauptlieferanten der Rohprofile, nur noch eine CO2-Belastung von 327 kg CO2/Tonne Stahl. Das Stahlwerk nimmt damit einen Spitzenplatz in der Nachhaltigkeit weltweit ein. Stahlschwellenprofile bestehen dort zu 100 % aus Altstahl, der im Elektrolichtbogenverfahren eingeschmolzen wird. Der Hochofen wird mit regenerativen Energien betrieben, sodass der Stahl als Green Steel klassifiziert wird.
Die Vorteile von Stahlschwellen sind vielfältig: Sie bieten durch ihre Form und das Einbetten im Schotter eine ausgezeichnete Lagestabilität. Neue Stahlschwellen werden seit ca. 20 Jahren mit 22 cm langen Kappen (den umgebogenen Flügeln) hergestellt. Dies erhöht den Querverschiebewiderstand und garantiert eine hohe Lagestabilität auch in engen Bögen.
Ihr geringes Gewicht erleichtert die Handhabung erheblich und die Robustheit des Materials Stahl verspricht eine lange Lebensdauer. Die Liegedauer von modernen Stahlschwellen wird von den Herstellern mit bis zu 75 Jahren garantiert, es finden sich jedoch auch wesentlich längere Liegedauern im Eisenbahnnetz.
© Patrick Braess
Zudem ist eine Wiederverwertung durch Aufarbeitung möglich, was die Nachhaltigkeit dieses Materials weiter erhöht. Am Ende der Lebensdauer können Stahlschwellen zu 100 % recycelt werden. Durch die Reinheit sind sie als Rohstoff in Stahlwerken sehr geschätzt.
Auch an Fahrbahnübergängen von Brücken oder zur Unterbringung der Antriebstechnik von Weichen kommen mitunter spezielle Stahlschwellenprofile zum Einsatz.
Allerdings sind auch Nachteile zu beachten: Die hohe Leitfähigkeit von Stahl kann zu Problemen bei der Isolierung des Signalstroms führen. Ein unzureichendes Einbetten im Schotter kann die Gleislagestabilität beeinträchtigen. Zudem können bei Entgleisungen starke Deformationen, ausgelöst durch den sich einpressenden Spurkranz, auftreten, die eine Spurverengung bewirken können.
© Schwihag AG
Heutzutage werden moderne Stahlschwellen in der Schweiz mit der ST(i) 14-Schienenbefestigung ausgeliefert. Die standardmäßige SKL 14-Spannklemme, welche auch für B70- und (in der Schweiz) B91-Betonschwellen verwendet wird, ist dafür zum Teil kunststoffummantelt, sodass keine Streuströme mehr den Gleisstromkreis beeinflussen. Notwendige Spurerweiterungen im Bogen oder auch Korrekturen der Spurweite können einfach durch Austausch der Winkelführungsplatten erfolgen. Damit die Hakenbolzen jederzeit ausgetauscht werden können, befindet sich unterhalb im Schwellentrog ein aufgeschweißtes U-Profil, sodass ein Verklemmen mit dem Schotter verhindert wird.
Y-Stahlschwellen
Aus der Trogschwelle entwickelte sich über die Jahre eine weitere Form der Stahlschwelle: die Y-Schwelle. Sie hat ihren Namen aufgrund ihrer charakteristischen Form. Zwei geschwungene I-Stahlträger (das I steht dabei für die charakteristische Querschnittsform des Trägers) verbinden sechs Schienenstützpunkte (drei Doppelauflager) miteinander. Die beiden Stahlträger sind über oben und unten liegende Stahlflansche miteinander verschweißt.
Durch diese besondere Formgebung weisen Gleise mit Y-Schwellen trotz ihres vergleichbar geringen Gewichts von ca. 143 kg pro Schwelle eine sehr hohe horizontale Lagestabilität auf. Dies ist auf die sehr hohe Rahmensteifigkeit des Y-Schwellen Gleisrosts zurückzuführen. Mit einer Länge von 2,30 m besitzt die Y-Schwelle darüber hinaus geringere Abmessungen, wodurch der Einsatz bei kleinerer Bettungsbreite besonders interessant ist. Die Korrektur der Gleislage muss mit speziellen Stopfmaschinen erfolgen, denen es möglich ist, das Stopfaggregat auf die spezielle Schwellenform einzustellen. Trotz einiger Vorteile hat sich die Y-Schwelle aufgrund des höheren Stückpreises und der besonderen Instandhaltungsanforderungen nicht durchgesetzt.
Dennoch findet man sie an besonders beanspruchten Stellen mit geringer Schotterbettdicke oder kleinen Radien. Der Einsatz der Y-Stahlschwelle ist in Deutschland bis zu Geschwindigkeiten von 120 km/h auf Schotteroberbau möglich. Auch in der Schweiz werden Y-Stahlschwellen insbesondere bei den Meterspurbahnen eingebaut.
In freundlicher Zusammenarbeit mit Tensol Rail SA erstellt.
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Der Gleislage auf der Spur
Dieses Fachbuch gibt einen umfassenden, praxisnahen Überblick über alle Aspekte der Gleislagekorrektur unter Berücksichtigung der einschlägigen Regelwerke der DACH-Staaten (Deutschland, Österreich und Schweiz).
Anschaulich und praxisnah werden zunächst die Grundlagen des Fahrwegs sowie die Zusammenhänge zwischen den Gleiskomponenten und deren Beanspruchungen beschrieben. Ausgehend von diesen Grundlagen der Trassierung des Oberbaus spannt das Buch dann den thematischen Bogen von der Ermittlung über die Methoden der Vermessung und Berichtigung von Gleislagefehlern bis hin zur Qualitätskontrolle. Der gesamte Stopfprozess inkl. aller notwendigen Begleitarbeiten wird anschaulich und herstellerunabhängig erklärt.
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.
- [1] Hansmann F., Nemetz W.: Der Gleislage auf der Spur. TrackoMedia, 2019.