Oberbau (Eisenbahn)
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, indem 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.
Von der Funktionsfähigkeit des Ober- und Unterbaus hängen unter anderem die zulässige Höchstgeschwindigkeit einer Strecke und die zulässige Achslast der Fahrzeuge ab. Durch sogenannte Mängel im Oberbau müssen aus Sicherheitsgründen Langsamfahrstellen eingerichtet werden, die sich auf die Fahrzeiten von Zügen nachteilig auswirken und somit zu Verspätungen führen.
In Deutschland ist für die Einhaltung der rechtlichen Voraussetzungen das Eisenbahn-Bundesamt zuständig, für die Erhaltung und den laufenden Betrieb des Schienennetzes wurde DB Netz verpflichtet.
Aufbau
Der Oberbau enthält zunächst ein Gleisbett, das in der Regel aus Schotter besteht. Auf diesen „Schotteroberbau“ werden quer zur Fahrtrichtung Schwellen gelegt, auf denen in Fahrtrichtung die Schienen befestigt werden. Die in der Regel aus Beton, aber oft noch aus Holz oder Stahl gefertigten Schwellen halten die Schienen im vorgesehenen Abstand, der Spurweite, zueinander und müssen bei endlos verschweißten Schienen auch die thermisch bedingten Längenausdehnungskräfte in den Unterbau ableiten.
Auf den Schwellen werden Schienen durch Befestigungsmittel gehalten. Im einfachsten Fall sind dies in die Holzschwellen geschlagene Nägel, deren eine Flanke des T-Kopfs über eine Kante des Schienenfußes ragt. Aktuell werden i.d.R. Systeme von Gewindebolzen, Muttern und Klemmen verwendet. In Deutschland gängige Befestigungsverfahren sind auf Betonschwellen der Oberbau W, auf Holzschwellen eine Variante des Oberbaus K.
Das Schotterbett ist flexibel und hilft, sowohl statische als auch dynamische Belastungen gleichmäßig auf den Unterbau zu übertragen. Weitere Vorteile eines Schotterbetts sind eine relativ gute Geräuschdämmung sowie die Aufnahme von Schwingungen, die durch den Sinuslauf fahrender Züge entstehen. Ein Schotterbett lässt sich mit einfachen Mitteln instandhalten. Weiterhin führt ein Schotterbett die in Europa üblichen Niederschlagsmengen in den Boden ab. Nachteilig ist, dass bei Hochgeschwindigkeitsfahrten Schotter vom Luftzug des fahrenden Zuges aus dem Gleisbett hochgerissen werden kann („Schotterflug“) und eine Gefahr für in der Nähe befindliche Menschen und Tiere sowie für die Technik darstellt.
Neben der Unterschwellung mittels Querschwellen sind Längsschwellen bekannt. Diese werden unter beiden Schienensträngen in Längsrichtung montiert. Dabei kommen Schwellenschrauben mit Klemmplatten, Vergußmasse oder Spannbacken zur Fixierung zum Einsatz. Die Anwendung setzt voraus, dass die zu übertragenden Kräfte über eine feste Unterlage auf den Untergrund abgeleitet werden können.
Das Gleisbett kann auch als Feste Fahrbahn gefertigt werden, bei der die Schienen direkt auf einen aus Beton oder Asphalt bestehenden, festen Oberbau montiert werden. Der Oberbau aus Beton wird vor allem bei modernen Schnellfahr- und Hochgeschwindigkeitsstrecken verwendet, während Oberbauten auf Asphaltbasis vor allem bei Straßenbahnen eingesetzt werden, die sich ihre Fahrstraßen mit dem Kraftfahrzeugverkehr teilen müssen. Ein festes Gleisbett benötigt als zusätzliches Oberbauelement eine Schallisolierung in Form von Isoliermatten.
Pflege
Der Oberbau benötigt regelmäßige Pflegearbeiten um seine Aufgaben erfüllen zu können. Unzureichender Unterhalt lässt die Belastbarkeit des Gleisbetts sinken, und die Einrichtung von Langsamfahrstellen ist die Folge.
Schwellen
Holzschwellen beginnen auch bei bester Imprägnierung irgendwann zu verrotten und bieten dann keine stabile Unterlage mehr für die Schienen, sodass sie nur selten auf mehr als 25 Jahre Liegezeit kommen. In besonderen Umgebungen, beispielsweise in feuchten Tunneln, kann die Liegedauer auch wesentlich kürzer sein. Wenn die Befestigungsmittel in morschen Schwellen keinen Halt mehr finden, kann es zu Spurerweiterungen kommen, die sogar zu Entgleisungen führen können.
Auch Stahl- und Betonschwellen altern und müssen deshalb beizeiten ersetzt werden.
Neuere Entwicklungen, zum einen die Y-Stahlschwelle für den normalen Oberbau, zum anderen die Stahl-Brücken-Schwelle (SBS), haben hier, in Bezug auf Lagestabilität und Liegedauer, deutliche Verbesserungen gebracht. Beide Systeme sind so konzipiert, dass eine lange Liegedauer und geringer Durcharbeitungszeitraum zu erwarten ist.
Schotterbett
Auch das Schotterbett bedarf der Pflege, weil
- stets ein einwandfreies Abfließen von Regenwasser in den Unterbau gewährleistet sein muss,
- das Schotterbett durch genügend innere Hohlräume elastisch bleiben muss und
- die Schottersteine sich durch scharfe Kanten zu einer stabilen Unterlage verkrallen müssen.
Pflanzen sowie der durch sie festgehaltene Humus verstopfen mit der Zeit die Zwischenräume, aber auch aufsteigender Schlick aus dem Unterbau kann durch das Schotterbett aufgrund Bewegung durch Schienenfahrzeuge hochgepumpt werden und zum gleichen Problem führen. Zuletzt verliert der Schotter durch seine Bewegung die scharfen Kanten und wandert dann unter den Schwellen nach außen.
Zur Instandhaltung werden deshalb folgende Maßnahmen gesetzt:
- Am einfachsten ist das Ausbringen von Herbiziden durch Unkrautzüge, um das Hochkommen von Pflanzenbewuchs zu unterbinden.
- Ausgewanderter Schotter wird durch neuen Schotter ergänzt, der bei einem Stopfdurchgang mit Stopfmaschinen eingebracht wird (dabei wird der Schotter sozusagen unter die Schwellen „gestopft“; tatsächlich ist der Vorgang ein Einrütteln).
- Wenn das Schotterbett entweder stark verunreinigt ist, also kaum noch Hohlräume enthält, oder stark abgerieben ist, ist ein Vollaustausch des Schotterbetts nötig.
Die Zeitdauer bis zu einer Durcharbeitung des Schotterbetts ist stark von der Belastung und der gewünschten Lagestabilität abhängig. Dabei wird in der Regel versucht, den vorhandenen Schotter durch Bettungsreinigungsmaschinen zu reinigen und wieder einzubringen, um den Bedarf an neuem Schotter möglichst gering zu halten.
Schienen
Auch die Schiene selbst muss regelmäßig ausgewechselt werden, denn gewisse Abnutzungen kann man nicht mehr durch Schleifen mit einem Schleifwagen beheben. Die Liegezeit der äußeren Schiene in einem Kehrtunnel der Gotthardbahn beträgt beispielsweise rund drei Jahre. Auch das Schleifen lässt sich nur wenige Male durchführen, weil eine gewisse Restdicke des Schienenkopfes vorhanden sein muss. Auch können durch die dauernde Wechselbelastung der Schiene Mikrorisse entstehen, welche − wenn sie nicht rechtzeitig erkannt werden − zu einem Schienenbruch führen. Zur frühzeitigen Erkennung von Schäden werden heutzutage die Hauptstrecken regelmäßig mit Ultraschallmesswagen abgefahren.
Die früher oft anzutreffenden Streckengänger sind heute meist durch Fahrzeuge abgelöst worden, die notwendige Kontrollen wirtschaftlicher durchführen.
Weblinks
- gleisbau-welt.de ( vom 11. Februar 2015 im Internet Archive): Oberbauarten