26.05.2014 Aufrufe

Der Einfluss des Dynamischen Gleisstabilisators ... - Plasser & Theurer

Der Einfluss des Dynamischen Gleisstabilisators ... - Plasser & Theurer

Der Einfluss des Dynamischen Gleisstabilisators ... - Plasser & Theurer

MEHR ANZEIGEN
WENIGER ANZEIGEN

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.

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

Hurra! Ihre Datei wurde hochgeladen und ist bereit für die Veröffentlichung.

Erfolgreich gespeichert!

Leider ist etwas schief gelaufen!