Header der Gleisbau-Welt

ZSX Zwillingsschwelle – die besondere Spannbetonschwelle:

zsx zwillingsschwelleDie Entwicklung des Hochgeschwindigkeitsverkehrs und die steigende Belastung des Streckennetzes haben auch im Oberbau zu wachsenden Anforderungen geführt. Dazu gehören vor allem eine hohe Gleisqualität zur Verbesserung des Fahrkomforts und eine erhöhte Lagebeständigkeit des Gleises zur Verringerung der Unterhaltungsarbeiten.

 

 

 




  • Der Querverschiebewiderstand des Gleises wurde durch den Übergang von der leichten Holzschwelle zu immer schwereren Betonschwellen erheblich vergrößert.
  • Die besonders hohen, schädlichen Schotterspannungen in der Kontaktzone zwischen Schwelle und Schotterbett wurden durch Vergrößerung der Schwellengrundfläche und in den letzten Jahren durch den Einbau von elastischen Schwellenbesohlungen verringert.
  • Neben der Schotterschonung haben Schwellenbesohlungen wegen ihrer Elastizität zusätzlich den Vorteil, auch bei größeren Schwellengrundflächen noch optimale Schieneneinsenkungen von ca. 1,0 bis 1,5 mm zu ermöglichen.
  • Weiterhin wurde auch die horizontale Gleissteifigkeit dadurch erhöht, dass die Querschwellen paarweise in Form steifer Rahmen mit drei oder vier Schienenbefestigungen pro Rahmenelement zusammengefasst wurden und dadurch ein liegender Träger mit schubübertragenden Rahmenelementen entsteht. Die erhöhte horizontale Gleissteifigkeit führt zu höheren Verwerfungstemperaturen und geringeren seitlichen Gleisverformungen.
  • In besonders kleinen Radien werden Sicherungskappen eingebaut, die den Querverschiebewiderstand im Gleis um ca. 20 % vergrößern und dazu beitragen, die Gleislagestabilität gegenüber Gleisverdrückungen zu erhöhen. Sicherungskappen bedeuten einen erhöhten Aufwand beim Einbau und in der Instandhaltung. Bei jeder Durcharbeitung müssen die Sicherungskappen vorher ausgebaut und später wieder eingebaut werden. Auch zeigen Sicherungskappen einen erhöhten Wartungsaufwand, da in Verbindung mit Betonschwellen die dynamischen Lasten aus dem Zugverkehr zu einem Lockern der Befestigungsschrauben führen können.

Die Entwicklungsziele der ZSX-Zwillingsschwelle
Mit der ZSX-Zwillingschwellen konnte eine neue Standardschwelle entwickelt werden, unter der Verwendung von Regelschwellen durch hinzufügen von X-Stäben. Die ZSX-Zwillingsschwelle wurde für die folgenden Einsatzgebiete entwickelt:

fertigung 1
  • Bereiche kleiner Radien mit durchgehend verschweißten Schienen, bei gleichzeitigem Verzicht auf weitere Sicherungsmaßnahmen (z.B.: Schwellenanker, Sicherungskappen).
  • Erhöhung der kritischen Verwerfungstemperatur im Gleis
  • Bei Übergangsbereichen an Brücken mit erhöhten örtlichen Längskräften
  • Übergang von Fester Fahrbahn auf Schotteroberbau
fertigung 2

Unter Nutzung der Erfahrungen mit der Rahmenschwelle sollte mit der Entwicklung der ZSX-Zwillingsschwelle vor allem die Rahmensteifigkeit der Schwellenelemente zusammen mit einer uneingeschränkten Nutzung der vorhandenen Stopfmaschinen technisch und wirtschaftlich optimiert werden.

Im Einzelnen standen dabei folgende Zielsetzungen im Vordergrund:

  • Optimale Rahmensteifigkeit und die damit verbundene erhöhte Verwerfungssicherheit
  • Das Schwellensystem muss auf verschiedene Schwellentypen und Schwellenlängen anwendbar sein.
  • Vorhandene Schwellentypen und Schienenbefestigungen müssen unverändert übernommen werden, um das Auswechseln einzelner Komponenten zu ermöglichen Damit soll auch erreicht werden, dass Querschwellen im Wechsel mit gleichartigen ZSX- Zwillingsschwellen die gleiche Einsenkung unter den Radlasten aufweisen. Übergangsbereiche zwischen den wechselnden Gleisabschnitten entfallen.
  • Der ungehinderte Einsatz der heute vorhandenen Verlege- und Stopfmaschinen muss gewährleistet bleiben.
  • Für die Produktion der ZSX-Zwillingsschwellen sollen vorhandene Fertigungseinrichtungen so weit wie möglich genutzt werden.

Aus diesen Zielsetzungen lässt sich erkennen, dass die ZSX- Zwillingsschwellen sich den technischen und wirtschaftlichen Bedingungen des bestehenden Gleisnetzes möglichst ohne Probleme anpassen soll. Sie ist daher nicht als revolutionäres, sondern vielmehr als evolutionäres Schwellensystem anzusehen.
Der Einsatz der ZSX-Zwillingsschwelle für beliebige Spurweiten und Schwellentypen ist möglich. Da die Schwellenfertigung auf die Nutzung vorhandener Fertigungsanlagen ausgelegt ist, können auch kurze Schwellen, Breitspurschwellen oder Schmalspurschwellen für Mindestradien als ZSX-Zwillingsschwellen geplant werden.

zsx zwillingsschwelle

Wegen seiner hohen horizontalen Gleissteifigkeit eignet sich der ZSX-Oberbau besonders für Gleisabschnitte mit hoher Temperaturbelastung, bei unzureichendem Querverschiebewiderstand und großen Radseitenkräften.
Dazu gehören:

  • Strecken mit engen Radien und durchgehend verschweißten Schienen
  • Strecken, in denen ZSX-Zwillingsschwellen mit Querschwellen gleichen Typs im Wechsel für Bogen und Geraden eingesetzt werden
  • Übergangsbereiche von Brücken
  • kombinierten Gefälle- und Bremsstrecken
  • Strecken in denen Neigezüge mit erhöhten Radseitenkräften verkehren
  • Strecken mit Betrieb der linearen Wirbelstrombremse
  • Übergangsbereiche zur Festen Fahrbahn
  • als Ersatz von Schwellen mit Sicherungskappen

Darüber hinaus kann die ZSX-Zwillingsschwelle auch in Kombination mit allen Regelschwellen verwendet werden. Somit ist z.B. der Einbau in Rahmen von kleinen Instandhaltungsmaßnahmen möglich. Der Bettungsquerschnitt entspricht dabei dem Regelquerschnitt.
Die ZSX-Zwillingsschwelle wurde vom Eisenbahn-Bundesamt (EBA) mit dem Schreiben 21.61 lozb (519/05) zur Betriebserprobung mit der Bezeichnung B70 ZSX W-54/W-60 zugelassen.

Einbauverfahren
Für die ZSX-Zwillingschwelle sind verschiedene Einbauverfahren möglich, im Folgenden wird auf die Besonderheiten beim Einbau der ZSX-Zwillingschwelle bei den verschiedenen Verfahren eingegangen:

  • Einzelschwellenverlegung mit Zweiwegebaggern
  • Der Einbau mittels Zweiwegebagger erfolgt mittels Kettengehänge oder Verlegezange. Die Arbeitsgänge gegenüber der konventionellen Betonschwelle erfolgen analog.
zweiwegebagger mit zsx zwillingsschwelle

Aufgrund der hohen Rahmensteifigkeit eines Gleises mit Zwillingsschwellen sind bei Stopf und Richtarbeiten besondere Hinweise zu beachten:

Stopfarbeiten

  • Es können alle zugelassenen Stopfmaschinen verwendet werden. Die X-Stäbe der ZSX-Zwillingschwelle haben keinen Einfluss auf das maschinelle Stopfen, da diese unter den Schienen angeordnet sind.
  • Der Schwellenabstand beträgt 60 cm.
  • Der Einsatz von Anbaugeräten, z.B Stopfaggregat AST ist möglich.
  • Beim Stopfen mit handgeführten Stopfhämmern ist der Bereich direkt unter der Schiene mit besonderer Sorgfalt zu bearbeiten.

Richtarbeiten

  • Ein Richten des ZSX Gleises unter voller Verspannung der Schienenbefestigung ist nicht möglich.
  • Die Schienenbefestigungen dürfen nur teilverspannt sein, d.h. es ist eine verringerte Verspannung an allen Spannklemmen aufzubringen.
  • Das Andrehmoment der Schwellenschrauben darf maximal 80 Nm bis 100 Nm betragen.
  • Nach dem letzten Richtvorgang sind die Schienenstränge mit dem Anzugsdrehmoment nach RIL 824.5050 zu verspannen.
stopfen von zwillingsschwellen

Gleisvorbau jochweise
Der jochweise Einbau von ZSX-Zwillingsschwellen kann konventionell erfolgen. Die Zwillingschwellen werden auf dem Vormontageplatz mittels Bauschienen zu Jochen bis zu 15 m verschraubt. Nach dem Transport zum Einbauort können die Gleisjoche mittels Zweiwegebagger oder Kran vom Nachbargleis aus verlegt werden. Für den Einbau im Baugleis können alle Portalkransysteme Verwendung finden.

Aufgrund der hohen Rahmensteifigkeit eines Gleises mit Zwillingsschwellen sind bei Stopf-und Richtarbeiten besondere Hinweise analog zur Einzelschwellenverlegung zu beachten.

Gleisumbau im Fließbandverfahren
Für die Verlegung von ZSX-Zwillingsschwellen im Fließbandverfahren mittels Schnellumbauzug, muss der Umbauzug für die Verlegung modifiziert werden. Dies bezieht sich insbesondere auf die Schwellenablage sowie die Steuerung. Seine Eignung wurde im Vorfeld der Baustelle soll im Vorfeld baustellenbezogen geprüft werden, ein Vorversuch in Zusammenarbeit mit dem Bauunternehmen über das Handling der Schwelle im Umbauzug muss erfolgen.
Für die Verlegung von ZSX-Zwillingsschwellen sind folgende Umbauzüge bisher geeignet:

  • SUZ 500 UVR
  • Puscal IV
  • Hohenstaufen UH
umbauzug

Aufgrund der hohen Rahmensteifigkeit eines Gleises mit ZSX-Zwillingsschwellen sind beim Gleisumbau sowie bei Stopf- und Richtarbeiten folgende besondere Hinweise zu beachten:

  • Beim Verlegen des Gleises ist auf eine hohe Ablagegenauigkeit zu achten.
  • Die Ablage hat auf einem verdichteten Schotterplanum nach RIL 824.2060A01 der DB AG zu erfolgen (Hohllagen sind zu vermeiden).
  • Es darf nur die Anfangsverspannung der Schwellenschrauben aufgebracht werden.
  • Vor den Stopfarbeiten ist die reduzierte Verspannung der Schienenbefestigung mittels Drehmomentschlüssels zu überprüfen. (Andrehmoment der Schwellenschraube max. 80 Nm bis 100 Nm)
  • Nach dem letzten Stopfvorgang sind die Schienenstränge mit dem vollem Anzugsdrehmoment nach den Richtlinien zu verspannen.

Wartung und Instandhaltung bei ZSX-Zwillingsschwellen
Die Wartung- und Instandhaltungsarbeiten sind bei ZSX-Zwillingsschwellen analog zu allen zugelassenen Betonschwellen durchzuführen. Lediglich bei der Korrektur von Richtungsfehlern, kann es notwendig sein, die Schienenbefestigung vor den Richtarbeiten zu lösen und mit einer Teilverspannung mit einem Andrehmoment von 80 Nm bis 100 Nm anzuziehen. Nach dem letzten Stopfvorgang sind die Schienenstränge mit dem Anzugsdrehmoment zu verspannen

Wirtschaftlichkeit
ZSX- Zwillingsschwellen sind immer dann wirtschaftlich von Vorteil, wenn das konventionelle Schottergleis die technischen Anforderungen ohne zusätzliche Maßnahmen nicht mehr
erfüllt. Diese Situation ist in folgenden Fällen gegeben:

  • Bei engen Bögen mit Einbau von Sicherungskappen oder bei schnell absinkender Gleislagequalität.
  • Bei Strecken mit kombinierten Gefälle- und Bremsstrecken.
  • Bei Strecken mit erhöhter Temperaturbeanspruchung der Schienen durch den Einsatz der linearen Wirbelstrombremse.
  • Bei Fahrbahnübergängen Übergangsbereichen an Brücken mit erhöhten örtlichen Längskräften, erhöhter Verwerfungsgefahr oder schnell absinkender Gleisqualität.

ZSX Zwillingschwelle bereits bei einem Radius von 190m günstiger als vorhandene Alternativen, dabei wurden höhere Transportkosten sowie Einkaufspreise bereits berücksichtigt. Aufgrund der technischen Eigenschaften der ZSX erwarten wir eine Verringerung der Instandhaltungskosten. Für die Instandhaltung können alle gängigen Maschinen verwendet werden
Die ZSX Zwillingsschwelle ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung eines qualitativ besonders hochwertigen Oberbaus.

Quelle: Beschreibungen und Bilder mit Genehmigung von Herrn Dipl. –Ing. Markus Ahrens, Leonhard Moll Betonwerke GmbH & Co KG

 
© 2003-2014 Gleisbau-Welt.de | Nachdruck und Weiterverbreitung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung!
Sie finden uns auch hier: facebook.com/Gleisbau, Gleisbau-Blog.de oder jetzt auch auf Google+ gplus.to/gleisbau
Webdesign: das-Seitenreich.de