Aushub, Kette

Zur Herstellung eines einwandfreien, geraden Planums ist bei den Plasser & Theurer Bettungsreinigungsmaschinen eine querliegende Kettenführung der Aushubkette vorgesehen. Die Kettenführung ist an quer und vertikal liegenden Hydraulikzylindern angelenkt, kann genau auf die gewünschte Räumtiefe und Planumsneigung eingestellt und während der Arbeit vom Arbeitssitz - oder über die Meßeinrichtung - verstellt bzw. gesteuert werden.

Die Aushubeinrichtung ist so ausgebildet, daß das komplette Planum in einem Arbeitsgang hergestellt wird. Räumbreiten bis fast 8 m sind je nach Konstruktion möglich. Dabei kann die Räumbreite durch Zwischenstücke im Kettenquerbalken um jeweils 500 mm variiert werden. Schnellverschlüsse ermöglichen eine rasche Durchführung dieser Arbeit. Damit ist auch die Durcharbeitung von Weichen mit den Maschinen RM 76 U und RM 80 U möglich.

Messend Reinigen

Ein ganz wesentlicher Faktor für eine hohe Gleisqualität ist die Gleichförmigkeit. Die Forderung an die Bettungsreinigungsmaschine besteht daher in der automatischen Führung der Aushubkette hinsichtlich Räumtiefe und Querneigung, nachdem diese Parameter richtig eingestellt wurden.

Anzeigen für Räumtiefe und Planumsneigung ermöglichen zunächst die genaue Einstellung der Räumkette. Während der Arbeit kann die Kette über Laser-Steuerung oder über Leitseil in der Längshöhe geführt werden. Die Lasersteuerung dient zur Verlängerung der Meßbasis auf bis zu 300 m. Damit ist die gleichmäßige Höhe des Schotterbettes und weiters auch die richtige Querneigung des Planums garantiert.

Die stetige Einhaltung der Reinigungsparameter ist eine wichtige Voraussetzung für die gute Gleislage unmittelbar hinter der Maschine. Zusatzeinrichtungen zum Schotterplanieren und eine Schoppeinrichtung können eine weitere Steigerung der Gleisqualität hinter der Reinigungsmaschine garantieren. Aufgrund dieser guten Gleisqualität ist es möglich - je nach Vorschrift der Eisenbahnverwaltung - das Gleis unmittelbar mit Geschwindigkeiten bis 70 km/h zu befahren.

Die optimale Ausbildung des Bettungsplanums ist nach dem Einschottern nicht mehr zu sehen. Daher ist eine genaue Dokumentation der Arbeitsqualität, des Arbeitsablaufes und insbesondere des Verlaufes des Bettungsplanums besonders wichtig.

Mit einem Meßschreiber können bis zu sechs Parameter aufgezeichnet werden. Aus den Parametern Räumtiefe, Planumsneigung, Überhöhung des gereinigten und des alten Gleises, Verwindung des gereinigten Gleises, Gleisablagehöhe-Gleisabsenkung, kann eine genaue Qualitätskontrolle erfolgen.

Sieb

Je besser die Qualität des ausgesiebten Materials ist, um so seltener muß danach gereinigt und gestopft werden. Die Siebqualität ist daher für die Wirtschaftlichkeit einer Reinigungsmaschine sowie der Gesamttechnologie ein entscheidender Faktor, der bei der Bettungsreinigung berücksichtigt werden muß.
Die Optimierung der Siebanlage einer Bettungsreinigungsmaschine hinsichtlich Qualität und Leistung erfolgt über die Faktoren Siebgröße, Sieblochung, Siebschwingung sowie Schwingungsrichtung und Siebneigung. Beim Arbeiten in Überhöhungen muß die Siebanlage waagrecht gestellt werden können. Leiteinrichtungen an den Siebböden ermöglichen die Steuerung des Schotterflußes, so daß bei Überhöhungsunterschieden der größere Schotterbedarf im Bereich eines Schienenstranges berücksichtigt werden kann.

Die langjährige Erfahrung der Plasser & Theurer Konstrukteure mit Maschinen, die in der ganzen Welt im Einsatz stehen, ist aus diesen angeführten Gründen ein notwendiges Erfordernis für erfolgreiche Maschineneinsätze.
Die Plasser & Theurer Bettungsreinigungsmaschinen verfügen über Siebanlagen mit drei Siebebenen. Die gebräuchlichsten Maschenweiten sind dabei 80/50/40 mm (oder auf Wunsch auch andere Abstimmungen). Der wichtigste Vorteil dieser Siebkonstruktion liegt darin, daß auf der obersten Siebebene das Überkorn ausgeschieden und über einen Schacht dem Abraumförderband zugeführt wird. Auf der mittleren Ebene wird das Mittelkorn gewonnen, auf der untersten Ebene wird Restkorn und Abraum getrennt und das Kleinkorn (40 - 50 mm) gewonnen.

Die Ergebnisse der Aussiebung sind bei den Plasser & Theurer Bettungsreinigungsmaschinen hervorragend. Der Feinkornanteil ist oft geringer als bei Neuschotter. Der zurückgewonnene Schotter hat auch in der Folge ein günstigeres Abriebverhalten, da es nicht zu einem Absplittern der Kanten wie bei Neuschotter kommt.

Einschotterung

Der von der Siebanlage kommende gereinigte, wiedergewonnene Schotter kann über hydraulisch verstellbare Leitbleche schwenkbaren Verteilförderbändern zugeführt oder direkt im Gleis abgeladen werden.

Damit sind folgende Schotterverteilmöglichkeiten gegeben:

• Der gesamte Schotter wird über die schwenkbaren Verteilförderbänder unmittelbar hinter der Aushubkette ins Gleis gebracht. Er kann dort über das gesamte Planum gleichmäßig verteilt oder je nach Einstellung des Schwenkbereiches in gewünschten Zonen abgelagert werden. Die Abwurfparabel der Förderbänder ist so ausgelegt, daß mit dem einzubringenden Material genau durch das Zwischenfach unter die Schwellen gezielt wird.
• Der gesamte Schotter fällt unmittelbar im Bereich vor dem hinteren Drehgestell direkt in das Gleis.
• Ein Teil des Schotters fällt direkt ins Gleis, während der übrige Teil von den Verteilförderbändern verteilt und/oder seitlich ausgelagert wird.

Aufgrund dieser Technologie der Schottereinbringung läßt sich die genaue Ablagehöhe des Gleises exakt regeln.

Hinter der Schotterverteileinrichtung ist ein Pflugabstreifer angeordnet, der bei der Gleisreinigung den auf den Schwellen und eventuell Schienen abgelagerten Schotter abstreift und gleichzeitig die Bettungskrone planiert.

Das rechte Verteilförderband ist jeweils so weit ausschwenkbar, daß bei der Weichenreinigung der abzweigende Strang wieder eingeschottert werden kann.

Weichenreinigung

Plasser & Theurer bietet die einzigen Bettungsreinigungsmaschinen auf dem Weltmarkt an, mit denen die gleisgebunde Weichenreinigung möglich ist. Die Räumbreite bei den Bettungsreinigungs- maschinen RM 76 U bzw. RM 80 U liegt bei serienmäßiger Ausführung und Normalspur etwas unter 4,0 m. Zum Reinigen von Weichen ist eine größere Arbeitsbreite erforderlich.

Die Räumbreite wird durch das Einsetzen von Zwischenstücken mit je 500 mm Breite in den Kettenquerbalken und zusätzliche Kettenglieder zum Verlängern der umlaufenden Kette erweitert. Schnellverschlüsse ermöglichen eine rasche Durchführung dieser Arbeit.

Es können maximal acht Zwischenstücke eingesetzt werden, d.h. eine gesamte (projizierte) Räumbreite von 7,7 m (Bei einer gesamten Balkenbreite von fast 8,0 m) erzielt werden. Die Räumbreite wird so lange erweitert, bis jene Stelle erreicht wird, wo der Abstand zwischen den Schwellenköpfen so groß ist, daß jedes Gleis einzeln bearbeitet werden kann.

Weichen können vom Stammgleis zum Zweiggleis bearbeitet werden oder in umgekehrter Richtung. Entsprechend wird der Kettenquerbalken durch Einbauen der Zwischenstücke erweitert oder durch Ausbauen der Zwischenstücke verringert.

Dem Einschottern der gereinigten Weiche kommt dabei höchste Bedeutung zu. Die Einschotterung mit gereinigtem Schotter kann dabei über schwenkbare Verteilförderbänder oder unmittelbar hinter dem Sieb direkt ins Gleis gebracht werden (oder teils/teils).

Die Reinigung einer einfachen Weiche kann nach dieser Methode in etwa 1 1/2 Stunden durchgeführt werden (Dabei ist kein Weichenausbau erforderlich).

Flankenreinigung

Die Reinigung der Bettungsflanken allein verbessert die Haltbarkeit einer Stopfung in geringerem Ausmaß als eine Reinigung des gesamten Schotterbettes. Man kann aber damit eine gewisse Zeitspanne, z.B. bis zur Erneuerung des gesamten Gleises, überbrücken.

Flankenreinigungsmaschinen der FRM-Serie von Plasser & Theurer sind auf dem Grundkonzept einer Bettungsreinigungsmaschine aufgebaut und ermöglichen durch ihre spezielle Bauweise, Flankenabtragungen in Verbindung mit Schotterreinigung durchzuführen.

Die Schotteraufnahmeeinrichtung, die nach dem Prinzip von Elevatorketten arbeitet, verfügt über eine automatische Ausschwenkbegrenzung und kann daher auch im Mittelkern (zwischen den Gleisen) eingesetzt werden, ohne das Nachbarprofil zu verletzen.

Der aufgenommene Schotter wird über Förderbänder auf eine frei schwingende Vibrationssiebanlage gebracht. Der Abraum kann über ein Abgabeförderband entweder direkt auf Verladeeinrichtungen verladen oder bis zu 6 m links oder rechts der Gleisachse abgeworfen werden.

Der gereinigte Schotter wird über Schotterverteilförderbänder wieder auf die Flanken zurückgeführt. Eine Abstreifvorrichtung streift den Schotter gleichmäßig ab.

Optionen

Das Konzept der Plasser & Theurer Bettungsreinigungsmaschinen ist so ausgelegt, daß von vornherein auch an andere Anwendungsmöglichkeiten als die Bettungsreinigung gedacht wurde.

Optionen - Totalaushub

Die Umstellung auf Totalaushub ist standardmäßig durch das Öffnen eines hydraulischen Schiebers möglich. Im aufwärts führenden Teil der Kettenführung ist dieser hydraulische Schieber angeordnet. Das gesamte Aushubmaterial kann direkt auf die Abraumförderbänder geleitet und von dort verladen werden. Der Totalaushub kann bei Bettungssanierungen eine wichtige Arbeitsfunktion sein; es kann jedoch auch wegen eines überaus hohen Verschmutzungsgrades, insbesondere durch bindigen Lehm, ein Totalaushub im Zuge der Bettungsreinigung erforderlich sein.

Optionen - Unterbausanierung/Geotextil

Wenn erforderlich, wird unmittelbar hinter der Aushubkette ein Geotextil oder eine Spezialfolie eingebracht. Durch die Fahrbewegung wird die Rolle abgewickelt. Auch eine Kombination zwischen Sandeinbringung und Geotextileinbau ist möglich.

Optionen - Einbau von Dämmplatten

Um teure Frostschäden im Gleis zu verhindern, können mit der Bettungsreinigungs- maschine RM 80 U im Zuge der Bettungsreinigung Dämmplatten eingebaut werden. Im Bereich zwischen der Aushubkette und den Verteilförderbändern werden die Platten automatisch zugeführt und sofort eingeschottert. Der gesamte Arbeitsablauf und die Zuführung der Platten erfolgt automatisch. Maschinen dieser Bauart wurden an die Schwedischen Staatseisenbahnen geliefert.

Optionen - Zementstabilisierung

Für FS, die Italienischen Staatseisenbahnen, wurde eine RM 80 so modifiziert, daß sie zur Zementstabilisierung des Planums mit einer darüberliegenden Abdeckfolie eingesetzt werden kann. Mit der Räumkette wird der Schotter ausgehoben. Direkt hinter der Räumkette wird Zement exakt dosiert eingebracht, das Planumsmaterial mit Zement und Wasser vermischt, geglättet und verdichtet und darauf die Abdeckfolie abgelegt. Danach wird der gereinigte Schotter über die Verteilförderbänder eingebracht. Wasser und Zement werden in einem Arbeitszug mitgeführt. Der Abraum wird über MFS-Einheiten abtransportiert

Optionen - Nützliche Nebeneffekte der Bettungsreinigung

Ein mit Feinteilen angereichertes Schotterbett ist ein ideales Medium für Wildkrautwuchs, da an den Flanken und an der Bettungskrone keine mechanischen Beanspruchungen dem Pflanzenwuchs entgegen wirken.
Ein erfreulicher Nebeneffekt der Schotterbettreinigung ist daher auch das Entfernen von Wildkrautwuchs aus dem Bereich der Schotterbettung. Im Grunde ist dies die wirksamste Methode der Kontrolle bestehenden Wildkrauts, da sowohl die oberirdischen als auch die unterirdischen Pflanzenteile entfernt werden und durch das Entfernen der Feinteile im Schotterbett der Pflanzenwuchs zunächst auch vorbeugend für einige Jahre behindert wird.

Eine materielle Bewertung - der als Nebeneffekt erzielten Wildkrautkontrolle - ist zweifellos möglich, wenn man die Längen des gereinigten Gleises ermittelt und den dafür erforderlichen Aufwand für die Wildkrautkontrolle für mindestens die ersten drei Jahre von den Kosten der Bettungsreinigung abrechnet.

Optionen - Nützliche Nebeneffekte der Bettungsreinigung

Ein weiterer Nebeneffekt der Schotterbettreinigung ist die verringerte Neigung zur Riffelbildung. Ein gereinigtes Schotterbett hat einen höheren Elastizitätsmodul. Festgebackene Bettung sowie wenig elastischer Felsgrund sind riffelfördernd" (Die Eisenbahnschiene, Fastenrath). Ferner liegt der Körperschall einer unelastischen, festgebackenen Bettung höher, als der eines gereinigten Schotterbettes.

Technologie / Ablauf und Herstellung des Bettungsquerschnitts

Um wieder mit voller Geschwindigkeit fahren zu können ist notwendig:

• das Gleis in die vorgesehene Lage zu bringen
• den Bettungsquerschnitt wieder herzustellen
• den Schotter bestens zu verdichten und
• das Gleis zu stabilisieren
  
  Die Wiederherstellung der Lage und die Stabilisierung des Gleises erfolgt mittels einer Maschinengruppe MDZ (Mechanisierter Durcharbeitungszug) oder mit einer kombinierten Maschine wie der 09-DYNAMIC von Plasser & Theurer in einem Arbeitsgang.

Ablauf:

Der bei der Reinigung anfallende Schotter wird zuerst mit zweimaligem Pickeleingriff und Stabilisator verdichtet und die Lage, soweit möglich, verbessert.

Danach wird der Schotter in Lagen von etwa 10 cm Dicke eingebracht, das Gleis gehoben, ausgerichtet, ein zweites Mal gestopft und stabilisiert.

Dann wird das Gleis voll eingeschottert und es folgt ein dritter Arbeitsgang wie vorher.

Nach einer Zugbelastung von 0,7 bis 1 Mio. Lasttonnen erfolgt eine Nachbehandlung mit dem MDZ.

Wird der gesamte Schotter des Gleises gereinigt und wird nach dieser Technologie verfahren, dann ist ein homogenes Schotterbett vorhanden und das Produkt ist anzusprechen als ein

Verdichtung des Schotters

Das Unterstopfen des Gleises

Das Unterstopfen erfolgt mit Maschinen, die nach theoretischen Überlegungen und einer ausreichenden Erprobung optimal arbeiten (siehe Forschungsbericht der Fa. Plasser KOMP1/92[50]). Dabei wird gleichzeitig der Schotter vor den Schwellenköpfen verdichtet.

Literatur:
Bericht über die Messung von Eindringversuchen des Stopfaggregates von einer 09-16 und einer 07-32 Stopfmaschine ins Schotterbett, Interner Forschungsbericht der Fa. Plasser S1/1988

Die räumliche Verdichtung des Schotters

Die Gleichmäßigkeit der Verdichtung und die Homogenität der Bettung sind von großer Bedeutung, weil sie wesentlichen Einfluß auf die Gleichmäßigkeit der bleibenden Setzungen und damit auf die Dauerhaftigkeit der Höhenlage haben. Eine gleichmäßige und hohe Verdichtung ist aber nur zu erreichen, wenn der Schotter auch zwischen den Schwellen und vor den Schwellenköpfen auch in den unteren Lagen verdichtet wird.

Literatur:
Egon Schubert: Die räumliche Wirkung der Verdichtung des Gleisschotters, Eisenbahntechnische Rundschau 37 (1988) Heft 1/2, S 71-74

Stabilisieren des Schotters

Der letzte Stand der Technik, mit dessen Hilfe sich eine räumliche Verdichtung bei Rückgewinnung des Querverschiebewiderstandes erreichen läßt, ist die dynamische Stabilisierung des Gleises nach der Stopfung und Vorkopfverdichtung.

Da sich Lockergesteine am besten durch horizontale Schwingungen verdichten lassen wurde diese Eigenschaft beim dynamischen Gleisstabilisator (DGS) benutzt. Diese Maschine erfaßt beide Schienen mittels Rollzangen und bringt unter vertikaler Auflast das Gleis in horizontale Schwingungen. Die Übertragung der Vertikalkraft erfolgt dabei gleichmäßig über mehr als fünf Schwellen. Bei der maximalen vertikalen Auflast der Maschine von 240 kN egibt sich dabei eine Schotterpressung von 8 N/cm2. Dies ist wesentlich weniger als die zulässige Schotterpressung (etwa 30 N/cm2). Die Verdichtwirkung des dynamischen Gleisstabilisators kann daher als kräftefreie räumliche Verdichtung bezeichnet werden.

Durch den DGS werden die Schotterkörner stabil und dicht an dicht kräftefrei gelagert. Die vertikale Auflast dient dabei der Übertragung der Schwingungen von den Schwingaggregaten ins Schotterbett. Ein Teil der großen Setzungen, die sonst durch die Betriebsbelastungen ungleichmäßig erfolgen würden, werden durch den DGS gleichmäßig und unter Erhaltung der erreichten hohen Gleisqualität vorweggenommen.

Als optimal hat sich, weitgehend unabhängig von der Oberbauart, ein Frequenzbereich zwischen 33 und 37 Hz herausgestellt. Bei wesentlich niedrigeren Frequenzen (20 Hz) kommt es zu erhöhten Schwingungsamplituden des Gesamtsystems Maschine-Gleisrost. Diese führen zu schwer kontrollierbaren Setzungen - deshalb wird dieser Frequenzbereich gemieden. Bei höheren Frequenzen nehmen die plastoelastischen Eigenschaften des Schotters zu, was ebenfalls in einer schwer zu kontrollierenden Absenkung des Gleises durch die Maschine führt. Die Absenkung wird durch ein Proportional-Nivelliersystem des DGS gesteuert. Über dieses wird auch die vertikale Auflast geregelt.

Die Auflastzylinder für die linke und rechte Seite werden dabei getrennt beeinflußt. Soll ein Größtwert an Absenkung erreicht werden, dann wird mit maximaler konstanter Auflast gearbeitet. Die Querhöhenqualität wird durch die Querhöhenautomatik gesichert. Das Proportional-Nivelliersystem erlaubt wegen der Fehlerverkleinerung die Beseitigung von Resthöhenfehlern.