Die dynamische Stabilisation der Gleise
Ein wesentlicher Faktor bei der Durcharbeitung
Die dynamische Stabilisation der Gleise ist eine von Plasser & Theurer entwickelte erfolgreiche Methode für eine optimale Gleisinstandhaltung. Es gibt kaum eine andere Methode im Bereich von Gleisbau und Gleisinstandhaltung, die derart intensiv von Eisenbahnen und Forschungsinstituten untersucht wurde wie die dynamische Gleisstabilisation. Die Erkenntnisse aus diesen umfangreichen Tests haben zur weiteren Optimierung des Verfahrens beigetragen. Heute ist der Dynamische Gleisstabilisator fixer Bestandteil des Maschinenparks von Bahnverwaltungen und Gleisbauunternehmern in aller Welt.
Das Ziel
Das Ziel der dynamischen Gleisstabilisation besteht darin, eine verbesserte Verankerung des Gleisrostes im Schotter zu erreichen. Der Zustand des Gleises bietet nach einer dynamischen Gleisstabilisation eine erhöhte Betriebssicherheit und ermöglicht insbesondere auf Neulagen oder nach Durcharbeitungen das Befahren mit der zugelassenen Streckenhöchstgeschwindigkeit. Dadurch können Langsamfahrstellen vermieden und Betriebsstörungen insgesamt verringert werden.
Darüber hinaus soll die geometrisch richtige bzw. im Toleranzbereich liegende Gleislage über einen längeren Zeitraum verfügbar sein. Der Einfluss des Dynamischen Gleisstabilisators auf die bedeutend längere Haltbarkeit der Gleislage ist vielfach dokumentiert. Damit wird ein zusätzlicher Qualitätsvorrat ins Gleis eingebracht.
Die systematische Anwendung dieses Verfahrens der Gleisdurcharbeitung bringt vor allem eine günstige Kosten/Nutzen-Rechnung der gesamten Gleisinstandhaltung durch Verlängerung der Liegedauer zwischen den Instandhaltungsarbeiten sowie durch Einsparungen im betrieblichen Bereich aufgrund des Wegfalls von Langsamfahrstellen.
Das Prinzip
Das Gleis wird in waagrechte Schwingungen versetzt und gleichzeitig mit einer vertikalen Auflast beaufschlagt. Die dadurch bewirkte Neuordnung der Schottersteine hat zur Folge, dass das Gleis abgesenkt und in das Schotterbett "eingerieben" wird. Die in den Schotter eingeleitete Vibration liegt im Eigenfrequenzbereich des Schotters und bewirkt, dass sich die Schotterkörner innerhalb ihrer Freiräume formbündig enger aneinander schlichten. Es erfolgt somit eine dynamische Neuordnung der Schotterkörner, wobei sich die Anzahl der Berührungsflächen zwischen den Schotterkörnern und zwischen Schotter und Schwellen erhöht. Die vertikale statische Auflast dient im Wesentlichen zur Übertragung der Schwingbewegung und zur Steuerung der kontrollierten Setzung.
Die Wirkungsweise
Bei der Durcharbeitung mit der Stopfmaschine wird das Gleis nivelliert, gehoben, gerichtet und unterstopft. Dabei wird der Schotter unter den Schwellen im Bereich der Stopfzonen verdichtet. Die anschließende dynamische Stabilisation sorgt für ein homogenes Schottergefüge.
Diese Homogenisierung des Schotterbettes erhöht die Nachhaltigkeit der Gleisinstandhaltung. Die insgesamt größere Reibungsfläche zwischen Schwellen und Schotter ergibt einen größeren Querverschiebewiderstand sowohl für das belastete als auch für das unbelastete Gleis. Im Gegensatz zu anderen, herkömmlichen Methoden der Schotterbehandlung erfolgt eine räumliche Verdichtung mit einer veränderten Schotterstruktur.
Für die Schwelle wird unter Beibehaltung oder sogar Verbesserung der einwandfreien Gleisgeometrie ein neues Auflager geschaffen, breitere Zonen des Schotterbettes übernehmen die Übertragung der Kräfte. Auch der Längsverschiebewiderstand steigt.
Der Querverschiebewiderstand
Der Querverschiebewiderstand (QVW) des Gleises gibt sehr rasch über den Sicherheitsstandard des Gleises Auskunft.
Die Erfassung des QVW während der Einsätze des Dynamischen Gleisstabilisators wurde von der Plasser & Theurer-Forschungs- und Versuchsabteilung aus den bekannten und messbaren Parametern mathematisch abgeleitet und messtechnisch adaptiert. Grundlage für die Ermittlung ist die Tatsache, dass sein Wert proportional zum Energieaufwand (Reibungsarbeit) der Schwingaggregate ist. Aus der konstanten Amplitude, der konstant eingestellten Frequenz und dem veränderlichen Arbeitsdruck des Hydraulikmotors wird der QVW ermittelt und kann als absoluter Wert (kN) und als Prozentwert im Vergleich zum Zustand vor der Arbeit ermittelt und aufgezeichnet werden.
Stabilisation mit konstanter Auflast
Bild vergrößern Verbesserung der Haltbarkeit der Gleisanlage - durchschnittliche Verbesserung der mit der Oberbaumesswageneinheit OMWE gemessenen Gleisqualitätsziffern gegenüber dem Zustand vor der Stopfung
Diese Arbeitsmethode wird hauptsächlich bei Gleisneubau, Gleisumbau und im Zuge der Bettungsreinigung angewendet. Zur optimalen Homogenisierung des Schotterbettes wird lagenweise gestopft und dynamisch stabilisiert.
Nach Einbringung der ersten Schotterschicht erfolgt der erste Stopfgang: Das Gleis wird gehoben und unterstopft. Danach kommt der Dynamische Gleisstabilisator mit ausgeschalteter Nivelliereinrichtung zum Einsatz, das heißt, der Gleisstabilisator arbeitet mit konstanter Grundeinstellung und bringt dadurch eine optimale Homogenisierung zustande. Die dabei bewirkten Setzungen können fallweise ungleichmäßig sein, die Dichte der Schotterbettung ist jedoch hervorragend. Je nach Stärke des Schotterbettes sind eine unterschiedliche Anzahl von Schotteraufbringungen und Durcharbeitungen erforderlich.
Beim letzten Stopfgang wird das Gleis in die exakte Lage gebracht und daraufhin mit dem Dynamischen Gleisstabilisator unter Einsatz der Nivellieranlage durchgearbeitet. Das Ergebnis ist ein exakt liegendes Gleis in einem homogenen Schotterbett, das sofort nach der Durcharbeitung mit Streckenhöchst-geschwindigkeit befahren werden kann.
Kontrollierte Setzung durch gesteuerte Auflast
Ziel jeder systematischen Gleisinstandhaltung muss sein, das Gleis in die geometrisch richtige Lage zu bringen und diesen Zustand für einen möglichst großen Zeitraum zu konservieren. Um unregelmäßige Setzungen durch die Zuglast nach der Durcharbeitung mit der Stopfmaschine zu minimieren, werden mittels dynamischer Stabilisation Anfangssetzungen gezielt vorweggenommen. Die Setzungen werden vom Dynamischen Gleisstabilisator anhand eines Mess-Bezugssystems durchgeführt. Dadurch ist die Gleislage nach erfolgter Stabilisation so exakt wie nach dem Einsatz der Nivellier-, Richt- und Stopfmaschine, und dies über einen größtmöglichen Zeitraum. Die Strecke steht sofort für den Betrieb mit der jeweiligen Höchstgeschwindigkeit zur Verfügung.
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Die Vorteile
Homogene, räumliche Verdichtung des gesamten Schotterbettes
Erhöhung des Querverschiebewiderstandes
Schonung des Schottermaterials vor Abrieb durch dynamisches Schlichten der Schotterkörner
Verminderung der Gefahr von Gleisverwerfungen
Dauerhaftigkeit der präzisen Gleislage über einen längeren Zeitraum, der Qualitätsvorrat des Gleises steigt
Verlängerung der Durcharbeitungsintervalle
Große Einsparungen in den Bereichen Instandhaltungs- und Betriebsbehinderungskosten bei einer regelmäßigen Anwendung des Verfahrens
Dynamisches Stabilisieren erhöht die Sicherheit und wirkt kostensenkend









