Der Aufbau eines Eisenbahn-Fahrweges

Was die Straße für Autos und Lkws ist, ist für Personen- und Güterzüge die Eisenbahnstrecke. Sie verbindet zwei Orte mit einem Schienenweg, auf dem die Züge verkehren. Der Schienenweg ist damit die Fahrbahn für Schienenfahrzeuge. Dabei besteht ein Eisenbahn-Fahrweg aus einem Unter- und einem Oberbau.

Der Oberbau wird auch Gleiskörper genannt und beinhaltet das Gleisbett und die darauf montierten Gleise. Als feste Vorlage für den Oberbau dient der Unterbau. Durch Dämmschüttungen, Einschnitte oder auch Brücken und Tunnels gleicht er Höhenunterschiede im Gelände aus.

Die Funktionsfähigkeit eines Eisenbahn-Fahrweges entscheidet unter anderem über die zulässige Höchstgeschwindigkeit auf der Strecke und die maximale Achslast der Schienenfahrzeuge, die sie befahren dürfen.

Die Einhaltung der gesetzlichen Voraussetzungen fällt in Deutschland in die Zuständigkeit des Eisenbahn-Bundesamtes. Für den laufenden Betrieb und den Erhalt des Schienennetzes ist in erster Linie die DB Netz AG verantwortlich.

 

Der Aufbau eines Eisenbahn-Fahrweges

Die Basis für einen Eisenbahn-Fahrweg bildet der Unterbau. Als Unterbau werden alle Konstruktionen bezeichnet, die die Kräfte aus dem Gleisbett aufnehmen. Dazu zählen sowohl die räumlichen Formen des Erdkörpers wie Dämme oder Einschnitte als auch verschiedene Kunstbauten wie Stützmauern oder Brücken. Die wesentliche Aufgabe der Unterbaukonstruktionen besteht darin, alle Lasten aus dem Oberbau sicher aufzunehmen.

Bei Erdkörpern heißt die Fläche, auf der der Oberbau montiert ist, Planum. Damit das Oberflächenwasser zuverlässig abgeführt wird, hat das Planum eine pult- oder dachförmige Neigung. Auch bei viel Regen oder Frost bleibt so die Stabilität des Unterbaus erhalten.

Auf dem Unterbau liegt der Oberbau des Eisenbahn-Fahrweges auf. Dieser besteht aus dem Gleisbett, das meistens aus Schotter aufgebaut ist. Darüber sind quer zur Fahrtrichtung Schwellen verlegt, auf denen dann in Fahrtrichtung Schienen montiert sind. Früher wurden Schellen aus Holz oder Stahl gefertigt, inzwischen kommen Schwellen aus Beton zum Einsatz. Die Schwellen sorgen dafür, dass die Spurweite, also der vorgesehene Abstand zwischen den Schienen, bestehen bleibt. Bei endlos verschweißten Schienen leiten die Schwellen außerdem die Längenausdehnungskräfte, die thermisch bedingt entstehen, in den Unterbau ab.

Befestigungsmittel halten die Schienen auf den Schwellen. In der einfachsten Variante handelt es sich dabei um Nägel, die in hölzerne Schwellen geschlagen sind. Ansonsten sind Systeme aus Gewindebolzen, Muttern und Klemmen üblich. Die Schienen halten die Loks und Wagen durch ihre Fahrkanten in der Spur.

Das flexible Schotterbett trägt dazu bei, dass statische und dynamische Belastungen gleichmäßig an den Unterbau abgegeben werden. Außerdem nimmt es die Schwingungen, die der Sinuslauf fahrender Züge verursacht, auf und dämmt die Geräusche vergleichsweise gut. Die Niederschlagsmengen, die in Europa üblich sind, kann ein Schotterbett sicher in den Boden abführen. Ein weiterer Vorteil ist, dass einfache Mittel ausreichen, um das Schotterbett instand zu halten.

Nachteilig ist aber, dass der Luftzug eines fahrenden Zuges vor allem bei hohen Geschwindigkeiten Schotter aus dem Gleisbett hochreißen kann. Dieser sogenannte Schotterflug kann die Technik beschädigen und zu einer Gefahr für Menschen und Tiere werden, die sich in der Nähe des Eisenbahn-Fahrweges aufhalten.

Eine mögliche Alternative zu quer verlegten Schwellen sind Längsschwellen. Sie verlaufen in Längsrichtung unter beiden Schienensträngen. Zur Befestigung werden Schwellenschrauben mit Klemmplatten, Spannbacken oder Vergussmasse verwendet. Voraussetzung für Längsschwellen ist aber, dass eine feste Unterlage vorhanden ist, die die Kraftübertragung auf den Untergrund gewährleistet.

Eine weitere Bauart von Eisenbahn-Fahrwegen ist die sogenannte Feste Fahrbahn. Hier wird der Oberbau aus Schotter und Schwellen durch einen festen Oberbau aus Beton oder Asphalt ersetzt. Die Schienen werden direkt darauf montiert. Zum Einsatz kommt diese Bauart in erster Linie auf modernen Hochgeschwindigkeitsstrecken.

 

Die Pflege eines Eisenbahn-Fahrweges

Vor allem der Oberbau erfordert regelmäßige Wartungs- und Pflegemaßnahmen, um funktionsfähig zu bleiben. Entstehen Mängel, müssen aus Sicherheitsgründen Langsamfahrstellen eingerichtet werden.

 

Die Schwellen

Selbst die beste Imprägnierung kann nicht verhindern, dass Holzschwellen irgendwann verrotten und dadurch keine stabile Unterlage mehr für die Schienen sind. Die Liegedauer von Holzschienen beträgt deshalb nur selten mehr als 25 Jahre. Mitunter ist sie sogar wesentlich kürzer, so zum Beispiel in feuchten Tunneln. Haben die Befestigungsmittel in morschen Schienen keinen festen Halt mehr, drohen Spurerweiterungen, die im schlimmsten Fall zur Folge haben, dass der Zug entgleist.

Aber auch Schwellen aus Stahl und Beton altern. Sie müssen deshalb ebenfalls rechtzeitig ausgetauscht werden. Neuere Systeme wie die Y-Stahlschwelle oder die Stahl-Brücken-Schwelle verbessern die Stabilität und die erhöhen die Liegedauer deutlich. Sie sind eigens für einen längerfristigen Einsatz konzipiert.

 

Das Schotterbett

Die Tragfähigkeit und die Festigkeit des Schotterbetts nimmt mit der Zeit ab. Das liegt zum einen an Nässe und zum anderen an Verschmutzungen. Letztere entstehen unter anderem durch dynamische Verkehrslasten, den Abrieb von Schienen, Rädern, Bremsen und Oberleitungen, Verluste von Ladegut und Betriebsstoffen, Pflanzenbewuchs oder Schlamm, der durch die Bewegungen aus dem Unterbau aufsteigt.

Nimmt der Verschmutzungsgrad zu, kann das Oberflächenwasser schlechter abfließen. Das beeinträchtigt die Festigkeit des Schotterbetts. Ein weiterer Aspekt ist, dass sich die ursprünglich scharfen Kanten des Schotters durch die Bewegungen glätten. Die Folge davon ist, dass der Schotter unter den Schwellen hindurch nach außen abwandert.  

Instandhaltungsmaßnahmen zielen deshalb auf drei wesentliche Aspekte ab, nämlich dass

• das Abfließen von Regenwasser stets sichergestellt ist.

• genug innere Hohlräume vorhanden sind, die das Schotterbett elastisch halten.

• sich scharfkantige Schottersteine zu einer stabilen Unterlage verkrallen können.

Wann welche Maßnahmen notwendig sind, hängt davon ab, welchen Belastungen das Schotterbett ausgesetzt ist und wie lagestabil es sein muss. Dabei wird in aller Regel versucht, den vorhandenen Schotter zu reinigen und wieder einzubringen, um einen Vollaustausch des Schotterbetts zu vermeiden.

 

Die Schienen

Auch die Schienen müssen regelmäßig erneuert werden. Denn durch die Verkehrsbelastung nutzt sich das Material an der Fahrfläche ab. Ab einem gewissen Abnutzungsgrad ist es nicht mehr möglich, die Fehler mittels Schleifwagen zu beheben. Außerdem können die Schienenköpfe nicht beliebig oft abgeschliffen werden, weil sie bestimmte Mindestmaße haben müssen.

Die verschiedenen Belastungen, die auf die Schienen einwirken, können Haarrisse verursachen. Werden sie zu spät erkannt, besteht die Gefahr, dass es zu einem Schienenbruch kommt. Aus diesem Grund fahren inzwischen Ultraschallmesswagen die Hauptstrecken regelmäßig ab.