Der Einfluss des Dynamischen Gleisstabilisators ... - Plasser & Theurer
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Bernhard Lichtberger<br />
EINFLÜSSE AUF DIE GLEISLAGE<br />
<strong>Der</strong> <strong>Einfluss</strong> <strong>des</strong> <strong>Dynamischen</strong><br />
<strong>Gleisstabilisators</strong> auf die Haltbarkeit<br />
der Gleislage<br />
In einem Langzeitversuch, der gemeinsam<br />
mit der DB AG in der Niederlassung<br />
Regensburg durchgeführt wurde, wurden<br />
22 Gleisabschnitte mit je 100 m Länge<br />
nach einer Durcharbeitung (DUA) mittels<br />
Stopfmaschine abwechselnd mit und<br />
ohne <strong>Dynamischen</strong> Gleisstabilisator behandelt.<br />
Die Präzisionsaufmessungen vor und<br />
nach der Durcharbeitung sowie nach<br />
einer Betriebsbelastung von 1 und 5 Mt<br />
wurden mittels <strong>des</strong> Gleisvormesswagens<br />
EM SAT durchgeführt.<br />
Zusätzlich liegen Messergebnisse, von<br />
Messfahrten <strong>des</strong> Oberbaumesswagens<br />
der DB AG, vor der Durcharbeitung und<br />
nach einer Betriebsbelastung von einem<br />
Jahr, vor. Ein Vergleich der SR-Analyse<br />
(Störgrößenreaktion) dieser Messfahrten<br />
zeigt, dass in den nicht stabilisierten Abschnitten<br />
nur noch eine durchschnittliche<br />
Verbesserung der SR-Ziffer von 9,9 %<br />
aber in den Abschnitten mit dynamischer<br />
Gleisstabilisierung noch immer eine durchschnittliche<br />
Verbesserung von 21,2 %<br />
vorhanden ist.<br />
<strong>Der</strong> Autor<br />
Dipl.-Ing. Dr. Techn. Bernhard Lichtberger<br />
ist Leiter der Forschungs- und Versuchsabteilung<br />
bei <strong>Plasser</strong> & <strong>Theurer</strong> in Linz<br />
Das Ergebnis der Untersuchungen weist<br />
nach, dass<br />
die Fehlerverschlechterungsrate der stabilisierten<br />
Abschnitte langsamer ansteigt<br />
als jene der nicht stabilisierten,<br />
das absolute Fehlerniveau der stabilisierten<br />
Abschnitte kleiner ist als jenes<br />
der nicht stabilisierten Abschnitte,<br />
die SR-Ziffer der Messwagenfahrten für<br />
die stabilisierten Abschnitte ebenfalls<br />
eine größere Haltbarkeit nachweist,<br />
die dynamische Gleisstabilisierung zu<br />
einer Verbesserung der langwelligen<br />
Haltbarkeit führt.<br />
Gleisqualität und Haltbarkeit<br />
Zur objektiven Erfassung der Gleislage<br />
wird häufig die Standardabweichung <strong>des</strong><br />
Längshöhenfehlers über eine bestimmte<br />
Streckenlänge (z.B. 100 m-Abschnitte) benutzt.<br />
Es werden aber auch gewichtete<br />
Gleisqualitätszahlen aus verschiedenen<br />
Gleisfehlerparametern gebildet.<br />
Maßgebend sind nicht die geometrischen<br />
Gleislagefehler alleine, sondern auch die<br />
sich mit den Fahrzeugen ergebenden Reaktionen<br />
und Wirkungen. Bei der DB AG<br />
wird ein eigenes Beurteilungsverfahren<br />
(SR... Störgrößen-Reaktions-Verfahren) angewendet.<br />
Für wählbare Zugkonfigurationen<br />
werden Reaktionen aus den gemessenen<br />
Geometrieparametern hochgerechnet.<br />
Als Ergebnis werden die Gleislagefehler<br />
Abb. 1: Gegenüberstellung der Entwicklung der Gleisqualität von Nebenstrecken und Haupt-<br />
/Schnellfahrstrecken<br />
wie bisher ausgegeben, es wird aber<br />
außerdem eine Beurteilung der zeitlichen<br />
Entwicklung der Fehler durchgeführt<br />
sowie eine wirkungsbezogene Beurteilung<br />
gemacht. Das System basiert auf einem linearen<br />
Fahrzeugmodell mit einem Wagenkasten<br />
auf zwei Drehgestellen.<br />
Den typischen Verlauf einer Gleislagequalität,<br />
in diesem Falle an der Standardabweichung<br />
<strong>des</strong> Längshöhenfehlers dargestellt,<br />
zeigt Abb. 1. Oben in Abb. 1 links<br />
ist der Gleislagequalitätsverlauf für eine<br />
typische Nebenstrecke, darunter für eine<br />
Haupt- oder Hochgeschwindigkeitsstrecke<br />
zu sehen. Die Eingriffsschwelle Q SN der<br />
Nebenstrecke liegt dabei höher als jene<br />
der Haupt- oder Hochgeschwindigkeitsstrecke<br />
(Q SH ). Die Verschlechterungsrate<br />
der Gleisqualität verläuft für Nebenstrecken<br />
steiler als jene für die besseren<br />
Strecken. Dies ist eine Folge der hochwertigeren<br />
und schwereren Gleisbaumaterialien<br />
sowie <strong>des</strong> besseren Schichtaufbaus<br />
(Planumsschutzschichten) und der optimaleren<br />
Herstellungstechnologien auf<br />
Hauptstrecken.<br />
Kann durch eine verbesserte Instandhaltungsmethode<br />
oder -technologie wie der<br />
dynamischen Gleisstabilisierung die Anfangsqualität<br />
um -∆Q verbessert werden,<br />
so schieben sich (rot eingezeichnet) die<br />
Gleisverschlechterungsgeraden nach unten<br />
und erhöhen so die Haltbarkeit der Gleislage.<br />
Dem Bild kann aber auch entnommen<br />
werden, dass die gleiche Verbesserung<br />
der Anfangsqualität bei einem<br />
Hauptgleis eine – absolut gesehen –<br />
größere Verlängerung der Haltbarkeit mit<br />
sich bringt. Dies zeigt die wirtschaftliche<br />
Bedeutung der Anwendung modernster<br />
Oberbaumaschinen und Instandhaltungstechnologien<br />
vor allem auf Haupt- und<br />
Hochleistungsstrecken, weil dort der absolute<br />
Gewinn am größten ist.<br />
In Abb. 1 rechts wird qualitativ der Längshöhenverlauf<br />
einer Nebenstrecke dem<br />
einer Haupt-/Schnellfahrstrecke gegenübergestellt.<br />
Für die Gleisqualitätsdarstellung<br />
wird für Abschnitte bestimmter<br />
Länge (z.B. 100 m) mit Gleismesswagen in<br />
regelmäßigen Abständen die Standardabweichung<br />
ermittelt. Aus der Auswertung<br />
dieser Gleisqualitätsziffern kann neben der<br />
absoluten Standardabweichung <strong>des</strong> Gleislagefehlers,<br />
auch der Entwicklungstrend<br />
und dadurch die verbleibende mögliche<br />
Gleisbelastung bis zum Erreichen der Ein-<br />
14 EI – Eisenbahningenieur (52) 6/2001
griffsschwelle vorausberechnet werden.<br />
Dies ist für die Planung und Koordinierung<br />
von Gleisbauarbeiten eine große Hilfe.<br />
Untersuchungen [1] haben gezeigt, dass<br />
die Gleislage eines guten Gleises sich prozentual<br />
zu einem schlechten Gleis mehr<br />
verbessern lässt. Diesen Zusammenhang<br />
zeigt qualitativ das Diagramm links in<br />
Abb. 2. Eine Gleislageverschlechterungsrate<br />
mit geringer Steigung ist ein Kennzeichen<br />
eines hochwertigen Gleises. Ein Gleis<br />
mit einer Gleislageverschlechterungsrate<br />
von nur 0,01 mm/Mt lässt sich durch<br />
Stopfung um 75 % verbessern. Liegt zum<br />
Beispiel die Eingriffsschwelle eines solchen<br />
Gleises bei 1 mm, dann lässt sich durch<br />
die Stopfung die Standardabweichung der<br />
verbleibenden Restfehler bis auf 0,25 mm<br />
verbessern. Bei einem Nebengleis mit 0,2<br />
mm/Mt ließe sich im Gegensatz dazu das<br />
Gleis nur mehr um 50 %, also z.B. von<br />
einer Eingriffsschwelle von 2 auf 1 mm<br />
verringern.<br />
Diese Zusammenhänge sind ein Hinweis<br />
darauf, dass sich hochwertige Gleise mit<br />
guter Gleislage leichter und wirtschaftlicher<br />
auf hohem Standard halten lassen als<br />
vergleichsweise weniger hochwertige<br />
Gleise.<br />
Die Darstelleung rechts in Abb. 2 zeigt die<br />
Liegedauerverlängerung ∆M in Mt, die<br />
Abb. 2: Zusammenhang zwischen Gleisverschlechterungsrate und Liegedauerverlängerung<br />
und Gleislageverbesserung<br />
sich durch einen bestimmten Gleisqualitätsgewinn<br />
bei einer vorgegebenen<br />
Gleislageverschlechterungsrate k ergibt.<br />
Durch die Anwendung <strong>des</strong> <strong>Dynamischen</strong><br />
<strong>Gleisstabilisators</strong> (DGS) wird zum Beispiel<br />
ein Teil der irregulären Setzungen <strong>des</strong><br />
Gleises nach einer Stopfarbeit durch die<br />
Betriebsbelastung vermieden, dadurch<br />
schiebt sich die Gleislageverschlechterungsrate,<br />
z.B. um 0,3 mm nach unten.<br />
Bei einem Gleis mit einer Gleislageverschlechterungsrate<br />
von 0,01 mm/Mt<br />
würde bei diesem Gleis die Liegedauer um<br />
ca. 30 Mt verlängert.<br />
EI – Eisenbahningenieur (52) 6/2001 15
EINFLÜSSE AUF DIE GLEISLAGE<br />
Bezeichnung Abschnitte mit DGS Abschnitte ohne DGS<br />
Mittlere Hebung d. Stopfmaschine [mm] 23 17,1<br />
Mittlere Setzung durch DGS [mm] 13,5 -<br />
Standardabw Fehler nach DUA [mm] 5,0 4,6<br />
Standardabw Fehler nach 1 Mt [mm] 4,1 5,1<br />
Standardabw Fehler nach 5 Mt [mm] 4,1 5,4<br />
Mittlere Steigung Fehlerwachstum -0,2 mm/Mt +0,8 mm/Mt<br />
gesamt Fehlerverringerung! Fehlerwachstum!<br />
[mm/Mt]<br />
Tab. 1: Ergebnisübersicht<br />
Arbeitsweise, Funktion und<br />
Anwendung <strong>des</strong> <strong>Dynamischen</strong><br />
<strong>Gleisstabilisators</strong><br />
Seit der Einführung <strong>des</strong> DGS wurden weltweit<br />
etwa 300 Stück in über 36 Ländern<br />
der Welt in Betrieb genommen und<br />
erfolgreich betrieben.<br />
<strong>Der</strong> Dynamische Gleisstabilisator ist mit<br />
zwei Schwingaggregaten ausgerüstet. Die<br />
Schwingaggregate <strong>des</strong> DGS erfassen beide<br />
Schienen mit Rollzangen und bringen<br />
unter vertikaler Auflast das Gleis in horizontale<br />
Schwingungen. Umfangreiche<br />
Versuche der TU Graz [2] dienten der Ermittlung<br />
der optimalen Einstellwerte: Auflast,<br />
Frequenz, Einwirkzeit und Amplitude.<br />
Dabei wurde auch ermittelt, dass die Verdichtung<br />
<strong>des</strong> Schottergesteines mit Horizontalschwingungen<br />
bis zum Faktor 7 effizienter<br />
ist als mit Vertikalschwingungen.<br />
Während das Stopfen, die Vorkopf- und<br />
Zwischenfachverdichtung nur lokal begrenzt<br />
wirksam sind, stabilisiert und homogenisiert<br />
der Gleisstabilisator das gesamte<br />
Schotterbett. Man spricht daher<br />
von „räumlich umfassender“ Verdichtung<br />
[3]. Dabei ergibt sich eine Stabilisierung<br />
und Homogenisierung in alle drei räumlichen<br />
Richtungen.<br />
<strong>Der</strong> DGS nimmt durch seine Wirkungsweise<br />
einen Teil der zur Stabilisierung <strong>des</strong><br />
Gleises notwendigen Zugbelastung vorweg.<br />
Diese Vorwegnahme der Zugbelastung<br />
führt zu einer Wiederherstellung <strong>des</strong><br />
QVW (Querverschiebewiderstand – bedeutender<br />
Parameter im Hinblick auf die<br />
Verwerfungssicherheit). Dadurch kann das<br />
Gleis nach einer Instandhaltungsarbeit<br />
ohne Langsamfahrstelle wieder mit voller<br />
Streckengeschwindigkeit in Betrieb genommen<br />
werden [4, 5].<br />
Im Gegensatz zu den Zügen werden<br />
durch die Einbringung einer sinusförmigen<br />
horizontalen Schwingfrequenz und einer<br />
Nivelliersteuerung gleichmäßige Setzungen<br />
herbeigeführt. Damit geht eine Verlängerung<br />
<strong>des</strong> Instandhaltungszyklus einher.<br />
Lockergesteine werden am besten lagenweise<br />
verdichtet. Bei Neulagen, Umbauten<br />
oder nach Reinigungen wird eine<br />
lange Haltbarkeit der Gleislage durch die<br />
Stopfung und Stabilisierung der einzelnen<br />
Schotterlagen (70 bis 100 mm Stärke) erzielt.<br />
Untersuchungen der Auswirkungen <strong>des</strong><br />
DGS auf den Untergrund zeigten, selbst<br />
bei sehr ungünstigen Baugründen wie<br />
Löß, Feinsand, Schluff oder Ton [6] , dass<br />
der DGS keine Schäden und keine nachteiligen<br />
Auswirkungen auf den Untergrund<br />
hat.<br />
Die durch den DGS verursachte Schotterpressung<br />
wirkt vor allem in vertikaler<br />
Richtung rein statisch und bringt dabei<br />
aufgrund der über vier Achsen aufgeteilten<br />
Vertikallast eine wesentlich geringere<br />
Beanspruchung ein, als darüber rollende<br />
Zugachsen.<br />
Da der DGS Betriebslasten gezielt vorwegnimmt<br />
– und dies bei vergleichsweise geringeren<br />
Beanspruchungen <strong>des</strong> Schotterbettes<br />
– hat er auch nachweislich keinen<br />
nachteiligeren <strong>Einfluss</strong> auf die vertikale<br />
Elastizität der Schotterbettung als die darüber<br />
rollenden Zuglasten [7]. Zahlreiche<br />
weitere Untersuchungen belegen, dass es<br />
zu einer geringen Beeinflussung <strong>des</strong> Gleisumfel<strong>des</strong><br />
kommt. <strong>Der</strong> Einsatz <strong>des</strong> DGS<br />
hinsichtlich der Beanspruchungen der Befestigungsmittel<br />
und signal- und fernmeldetechnischer<br />
Einrichtungen ist unbedenklich.<br />
<strong>Der</strong> typische Setzungsverlauf nach einer<br />
Instandhaltungsarbeit verläuft wie folgt:<br />
Durch die Instandhaltungsarbeit wird der<br />
mittlere Gleisfehler verkleinert. Innerhalb<br />
der ersten Zugbelastungen (bis 1 Mt) stabilisiert<br />
sich das Gleis von selbst, so dass<br />
hinterher mit Streckengeschwindigkeit gefahrlos<br />
gefahren werden kann. Dabei<br />
kommt es durch die Betriebsbelastung zu<br />
unregelmäßigen Setzungen und damit zu<br />
einer relativ schnellen Einbuße eines Teils<br />
der gewonnenen Gleislageverbesserung.<br />
Grund dafür sind Umordnungen der<br />
Schottersteine zu einer dichteren Packung,<br />
teilweises Brechen der Kornspitzen aufgrund<br />
der Zugbeanspruchung usw. Nach<br />
dieser exponentiellen Verschlechterungsphase<br />
beginnt der lineare Teil der Gleislageverschlechterung,<br />
der für die Dauerhaftigkeit<br />
der Gleislageberichtigung von<br />
ausschlaggebender Bedeutung ist. Aus<br />
vielen Untersuchungen weiß man, dass<br />
die Steigung dieser linearen Verschlechterung<br />
für einen Gleisabschnitt typisch ist<br />
(also auch nach künftigen Instandhaltungsarbeiten<br />
gleich bleibt), aber dass<br />
diese Werte von Gleisabschnitt zu Gleisabschnitt<br />
stark streuen können, obwohl<br />
vielleicht äußerlich und auch beim ursprünglichen<br />
Bau <strong>des</strong> Gleises die gleichen<br />
Gleisbaumaterialien und die gleiche Arbeitstechnologie<br />
verwendet wurden.<br />
Mit Hilfe <strong>des</strong> DGS gelingt es, den Anteil<br />
der anfänglichen schnellen Verschlechterung<br />
der Gleislage zu verringern. Damit<br />
liegen die Gleislageverschlechterungskurven<br />
in den Abschnitten mit DGS niedriger<br />
und führen so zu einer Verlängerung der<br />
Liegedauer zwischen Instandhaltungsarbeiten<br />
von bis zu etwa 30 %.<br />
Ziel <strong>des</strong> beschriebenen Langzeitversuches<br />
auf Gleisen der Deutschen Bahn war es,<br />
den Effekt der Liegedauerverlängerung<br />
<strong>des</strong> Gleises durch dynamische Gleisstabilisierung<br />
nachzuweisen.<br />
Versuchsdurchführung<br />
Die gewählten Versuchsabschnitte von je<br />
100 m Länge wurden abwechselnd stabilisiert<br />
und nicht stabilisiert. Die Zuordnung<br />
der Abschnitte wurde durch die DB AG<br />
festgelegt. Die 100 m-Abschnitte wurden<br />
dabei, um die Messergebnisse nicht zu<br />
verfälschen, durch 50 m lange Abschnitte<br />
getrennt.<br />
Jeder der 100 m-Abschnitte wurde vor der<br />
Durcharbeit, unmittelbar nach der Durcharbeit<br />
und nach 1 und 5 Mt Betriebsbelastung<br />
mit Laserlangsehne (EM SAT) aufgemessen.<br />
Aus diesen Laserlangsehnenaufmessungen<br />
wurde für die gewählten Messabschnitte<br />
(à 100 m) die Standardabweichung der<br />
Längshöhe statistisch ermittelt. Sie beinhaltet<br />
neben den kurzwelligen Fehlern<br />
auch die langwelligen Fehler, da die Laserstandsehne<br />
dabei als Referenz diente. Dies<br />
erklärt auch den scheinbar großen Wert<br />
der Standardabweichung – langwellige<br />
Fehler treten immer mit größeren Amplituden<br />
in Erscheinung als kurzwellige.<br />
Aus den Laserlangsehnenaufnahmen wurden<br />
die mittlere Hebung über die einzelnen<br />
Abschnitte, die mit dem DGS und<br />
durch die Zuglasten bewirkte Setzung und<br />
die Standardabweichung der Längshöhenfehler<br />
errechnet.<br />
Es wurden insgesamt 22 Abschnitte zu je<br />
100 m Länge statistisch ausgewertet.<br />
Streckenparameter:<br />
Wöchentliche Belastung<br />
der Strecke Mirskofen-<br />
Neufahrn/Ndb.<br />
Wöchentliche Belastung<br />
der Strecke Neufahrn/Ndb.-<br />
Mirskofen<br />
Oberbau Strecke Mirskofen-<br />
Neufahrn/Ndb.<br />
130 000 t<br />
150 000 t<br />
B58, K54<br />
16 EI – Eisenbahningenieur (52) 6/2001
Oberbau Strecke Neufahrn/<br />
Ndb.–Mirskofen<br />
B70, W54<br />
Schwellen Baujahr 1960 bis 1968<br />
Schienen in gutem Zustand,<br />
Baujahr 1976 bis 1977<br />
Das Gleis wurde teilweise zuletzt (1977)<br />
vor 22 Jahren gereinigt (es ist also ein entsprechender<br />
Verschmutzungsgrad und<br />
eine verringerte Haltbarkeit der Stopfung<br />
anzunehmen).<br />
Termine der durchgeführten Arbeiten:<br />
Durcharbeit mit / ohne DGS 23.09.1999<br />
Nachmessung nach 1 Mt 17.11.1999<br />
Nachmessung nach 5 Mt 13.06.2000<br />
Ergebnisse<br />
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengefasst.<br />
Auffallend ist das große Setzmaß, von<br />
etwa 60 % der mittleren Hebung über alle<br />
Abschnitte gerechnet, welches durch den<br />
DGS erzielt wurde. Vor allem auf der<br />
Strecke Mirskofen – Neufahrn traten besonders<br />
große Setzungen auf. Diese große<br />
Setzung ist ein Hinweis darauf, dass der<br />
Reibungswinkel <strong>des</strong> Schotterkorns durch<br />
die Verschmutzung herabgesetzt ist. Dies<br />
ist in Anbetracht <strong>des</strong> zeitlichen Abstan<strong>des</strong><br />
von bis zu 22 Jahren zur letzten Reinigungsarbeit<br />
nicht verwunderlich.<br />
<strong>Der</strong> Tabelle kann auch entnommen werden,<br />
dass die Standardabweichung <strong>des</strong><br />
Gleisfehlers nach der DUA in den Abschnitten<br />
mit DGS am Anfang geringfügig<br />
(5 mm) schlechter war als in jenen, in<br />
denen nicht stabilisiert wurde (4,6 mm).<br />
Nach 1 Mt (siehe Abb. 3) ist allerdings zu<br />
erkennen, dass sich der Fehler in den Ab-<br />
Abb. 3: Entwicklung der Gleislagefehler in stabilisierten und nicht stabilisierten<br />
Gleisabschnitten (Langzeitversuch DB AG, Regensburg, 1999/2000)<br />
Abb. 4: Vergleich der SR-Ziffer der Abschnitte ohne Stabilisierung nach Durcharbeitung und<br />
nach einem Jahr Betriebsbelastung<br />
EI – Eisenbahningenieur (52) 6/2001 17
EINFLÜSSE AUF DIE GLEISLAGE<br />
sonst üblicherweise mit einer 10 m-Sehne<br />
geschieht. In Abb. 4 wird die Gleisunebenheitsdichte<br />
nach 5 Mt für die stabilisierten<br />
und die nicht stabilisierten Abschnitte<br />
dargestellt. Dem Diagramm kann<br />
entnommen werden, dass die mittleren<br />
Gleisfehler der stabilisierten Abschnitte<br />
besonders im langwelligen Bereich deutlich<br />
unter den nichtstabilisierten liegen.<br />
Das heißt, der DGS verbessert auch die<br />
Haltbarkeit der Gleislage durch Vermeidung<br />
langwelliger Gleisfehler.<br />
Die Ergebnisse weisen damit den Effekt<br />
der Verlängerung der Liegedauer durch<br />
Anwendung <strong>des</strong> <strong>Gleisstabilisators</strong> nach.<br />
Es ist zu erwarten, dass sich mit der unregelmäßigeren<br />
Setzung der nicht stabilisierten<br />
Abschnitte, diese sich unter der Betriebsbelastung<br />
auch in Zukunft weiter<br />
schneller verschlechtern werden, als jene<br />
die mit DGS stabilisiert wurden.<br />
Auswertung der Meßschriebe<br />
<strong>des</strong> Oberbaumeßwagens<br />
Abb. 5: Vergleich der SR-Ziffer der Abschnitte mit Stabilisierung nach Durcharbeitung und<br />
nach einem Jahr Betriebsbelastung<br />
schnitten mit DGS verbessert hat (von 5,0<br />
auf 4,1 mm) während er sich in den Abschnitten<br />
ohne DGS verschlechtert hat<br />
(4,6 auf 5,1 mm). Nach weiteren 4 Mt<br />
kann dem Diagramm entnommen werden,<br />
dass der mittlere Gleisfehler in den<br />
stabilisierten Abschnitten gleich geblieben<br />
ist und dass er sich in den nicht stabilisierten<br />
Abschnitten weiter verschlechtert hat.<br />
Wie bereits früher bemerkt wurde, ist<br />
die große Standardabweichung darauf<br />
zurückzuführen, dass auch die langwelligen<br />
Gleisfehler mit ihren typischerweise<br />
größeren Amplituden in der Auswertung<br />
enthalten sind.<br />
Durch die Absolutvermessung mit EM SAT<br />
werden die langwelligen Fehler miterfasst<br />
und nicht nur die kurzwelligen, wie dies<br />
Abb. 5 zeigt den Vergleich der SR-Ziffern,<br />
in den Abschnitten die nicht stabilisiert<br />
wurden vor der Durcharbeit und nach<br />
einem Jahr Betriebsbelastung. Die Verbesserung<br />
der SR-Ziffer nach einem Jahr Betriebsbelastung<br />
beträgt in den nicht stabilisierten<br />
Abschnitten auf der Strecke<br />
Regensburg-München 15,6 % und auf<br />
der Strecke München-Regensburg 2,3 %.<br />
Auf den stabilisierten Abschnitten (Abb. 6)<br />
ergeben sich auf der Strecke Regensburg-<br />
München nach einem Jahr Betrieb Verbesserungen<br />
der SR-Ziffer von 21,9 % und<br />
auf der Strecke München-Regensburg von<br />
21,5 %.<br />
Betrachtet man alle Abschnitte, dann kann<br />
festgestellt werden, dass die stabilisierten<br />
Abschnitte eine durchschnittliche Verbesserung<br />
von 21,2 % gegenüber jenen in<br />
den nicht stabilisierten Abschnitten von<br />
nur 9,9 % aufweisen.<br />
Damit untermauern auch die Messfahrten<br />
mit dem Oberbaumesswagen die bessere<br />
Haltbarkeit der Gleislage nach der dynamischen<br />
Gleisstabilisierung.<br />
Neben diesem positiven Nachweis der<br />
Verlängerung der Liegedauer durch die<br />
dynamische Gleisstabilisierung beim vorgestellten<br />
Langzeitversuch auf den Gleisen<br />
der DB-AG gibt es auch Erfahrungen anderer<br />
Eisenbahnen, die diese Aussagen<br />
bekräftigen. Die südafrikanischen Eisenbahnen<br />
weisen in ihrer Untersuchung [8]<br />
unter anderem auf die folgenden positiven<br />
Auswirkungen der dynamischen<br />
Gleisstabilisierung hin:<br />
Abb. 6: Gleisunebenheitsdichte der Gleisabschnitte mit und ohne dynamische<br />
Gleisstabilisierung (Langzeitversuch DB AG, Regensburg,<br />
1999/2000)<br />
Abb. 7: Jährliche Einsparung versus Kalkulationszinssatz<br />
18 EI – Eisenbahningenieur (52) 6/2001
die Stabilisierung ergab eine<br />
60 % höhere Haltbarkeit<br />
der Gleisüberhöhung,<br />
die generelle Haltbarkeit der<br />
Gleislage erhöhte sich durch<br />
den Einsatz <strong>des</strong> <strong>Dynamischen</strong><br />
<strong>Gleisstabilisators</strong> von<br />
sechs Monaten auf 18 Monate<br />
(bei 100 Mt/Jahr Gleisbelastung).<br />
Wirtschaftlichkeit<br />
Es wurde eine Life-Cycle-Costs<br />
Berechnung durchgeführt [9].<br />
Das verwendete wirtschaftliche<br />
Bewertungsmodell kombiniert<br />
Life-Cycle-Costs als Differenzrechnungen<br />
zweier verschiedener,<br />
strategischer Ansätze mit<br />
dynamischen Wirtschaftlichkeitsrechnungen,<br />
wobei die<br />
Kapitalwertfunktion die wesentliche<br />
Bewertungsgröße<br />
darstellt. Es wurden die folgenden<br />
Annahmen getroffen:<br />
Österreichische Kostensätze<br />
für DGS, Umbau, Durcharbeitung<br />
und Durcharbeitung mit<br />
Reinigung, Betriebserschwerniskosten<br />
wurden nicht<br />
berücksichtigt, Liegedauer <strong>des</strong><br />
Gleises 35 Jahre, Stopfintervall<br />
mit DGS vier Jahre, ohne DGS<br />
drei Jahre, in der Mitte der Liegedauer<br />
Durchführung einer<br />
Schotterbettreinigung.<br />
Abb. 7 zeigt die jährliche<br />
Einsparung in €/km versus<br />
dem Kalkulationszinssatz. Das<br />
Ergebnis der Wirtschaftlichkeitsberechnung<br />
ist sehr positiv.<br />
<strong>Der</strong> interne Zinssatz (Zinssatz,<br />
mit dem eingesetztes<br />
Kapital sich verzinsen würde)<br />
beträgt 484 %, die Gesamteinsparung<br />
über die Liegedauer<br />
<strong>des</strong> Gleises von 35 Jahren<br />
liegt bei 15.000 €/km und die<br />
jährliche Einsparung beträgt<br />
430 €/km.<br />
Die Verlängerung der Liegedauer<br />
durch den <strong>Dynamischen</strong><br />
Gleisstabilisator, mit den Vorteilen<br />
der Homogenisierung<br />
und Stabilisierung <strong>des</strong> Schotterbettes,<br />
der Wiederherstellung<br />
<strong>des</strong> Querverschiebewiderstan<strong>des</strong><br />
und damit der<br />
Vermeidung von Langsamfahrstellen<br />
sind Wirtschaftsfaktoren,<br />
die eine umfassende<br />
Anwendung dieser Instandhaltungstechnologie<br />
zur Kosteneinsparung<br />
als besonders dringend<br />
erscheinen lassen.<br />
Literatur<br />
[1] Esveld, C.; Jourdain, A.; Kaess, G.;<br />
Shenton, M.J.: Historic data on<br />
track geometry in relation to maintenance;<br />
Rail Engineering International,<br />
Edition 1988 Number 2, p16<br />
[2] Fischer, Johann: Einfluß von Frequenz<br />
und Amplitude auf die Stabilisierung<br />
von Oberbauschotter, Dissertation,<br />
TU Graz, Juni 1983<br />
[3] Schubert, Egon: Die räumliche Wirkung<br />
der Verdichtung <strong>des</strong> Gleisschotters,<br />
Eisenbahntechnische Rundschau<br />
37 (1988), Heft 1/2 S 71–74<br />
[4] Kaess, Gerhard: Erfahrungen und<br />
Ergebnisse aus dem Einsatz <strong>des</strong> <strong>Dynamischen</strong><br />
<strong>Gleisstabilisators</strong>; ETR<br />
Heft 10/1987, S 663–667<br />
[5] Dynamic stabiliser cuts speed restrictions,<br />
Railway Gazette International,<br />
November 1987<br />
[6] Bun<strong>des</strong>bahn-Zentralamt München,<br />
Deutsche Bun<strong>des</strong>bahn: Stabilität der<br />
Schichtgrenzen von Frostschutzschichten<br />
auf Löß gegenüber dynamischen<br />
Belastungen durch den „<strong>Dynamischen</strong><br />
Gleisstabilisator“ (DGS),<br />
Konstanz/München, Juni 1991<br />
[7] Eisenmann, Josef; Deischl, F.: Forschungsbericht<br />
über Messungen an<br />
Oberbauabschnitten mit und ohne<br />
Gleisstabilisator-Einwirkung,<br />
Prüfamt für Bau von Landverkehrswegen,<br />
TU München, Bericht Nr.<br />
744 vom 2.6.1976<br />
[8] Gräbe, P.J.; Maree, J.S.: Use of a<br />
Dynamic Track Stabiliser to Improve<br />
Track Maintenance and Optimisation<br />
of Track Tamping, RTR 4<br />
(1997) p27-32<br />
Summary/Résumé<br />
The influence of the<br />
Dynamic Track<br />
Stabiliser on the track<br />
level<br />
In a long-term trial conducted<br />
jointly with the Regensburg area<br />
office of DB AG, 22 100-metre<br />
long sections of track were alternately<br />
treated or not with a Dynamic<br />
Track Stabiliser after tamping.<br />
Precision measurements were<br />
taken using the EM SAT track<br />
measurement car before and after<br />
treatment, and before and after an<br />
operating load of 1 and 5 Mt.<br />
L’influence du<br />
stabilisateur dynamique<br />
de la voie sur la<br />
durabilité de la<br />
géométrie de la voie<br />
Au cours d’un essai de longue<br />
durée dans la région de Ratisbonne<br />
en liaison avec la DB AG, 22<br />
sections de voie de 100 m chacune<br />
ont été traitées, après révision de<br />
la voie à l’aide d’une bourreuse, alternativement<br />
avec et sans stabilisateur<br />
dynamique. Les mesures de<br />
précision avant et après révision<br />
ainsi qu’après une charge de trafic<br />
de 1 et 5 millions de t ont été effectuées<br />
au moyen de la voiture<br />
d’auscultation de la voie EM SAT.<br />
EI – Eisenbahningenieur (52) 6/2001 19