DER EISENBAHN INGE-NIEUR - Getzner Werkstoffe GmbH
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, DER
EISENBAHN
INGE-NIEUR
INTERNATIONALE FACHZEITSCHRIFT
FÜR SCHIENENVERKEHR & TECHNIK
Grundlagen
Bahnbetrieb
17. - 18. Juni 2021
Online
Quelle: https://www.eurailpress.de/
LÄRMSCHUTZ
Langzeiterfahrungen mit elastischen
Oberbauelementen in Japan
Elastische Polyurethan-Elemente für den Eisenbahnoberbau setzen sich
seit Jahrzehnten weltweit als bevorzugte Lösung von Bahnbetreibern durch.
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TSUYOSHI MORISHIMA | STEFAN VONBUN Tokio mit der Stadt Odawara in der Prä- Lösung
fektur Kanagawa (Abb. 1). Die Odakyū- Im Jahr 2001 wurde die bestehende Strecke mit
Eisenbahngesellschaft ging 1948 aus der Erschütterungsschutzprodukten von Getzner
Lärm und Erschütterungen aus dem Schie Odawara Express Railway Co. Ltd hervor und Werkstoffe aufgerüstet. Ein Weichenabschnitt
nenverkehr stellen Störquellen für Anwoh betreibt ein Eisenbahnnetz von 120,5 km. Die im Bahnhof Yamato wurde mit Sylomer-Schwel-
ner von Bahnstrecken dar. Durch den Mega 82,5 km lange Odawara Line ist eine der wich- lensohlen ausgestattet und ein 6,4 km langer
trend der Urbanisierung und den Kollaps tigsten Schnellbahnstrecken im Großraum Streckenabschnitt mit hocheffizienten Polyure-
des motorisierten Individualverkehrs ist die Tokio [1]. Die Schienenfahrzeuge mit Achs- than-Punktlagern. Der Oberbau hat eine be-
Bahn nach wie vor der Hoffnungsträger der lasten von bis zu 16 t fahren mit moderaten sondere Bauform, die vom japanischen Railway
Zukunft für die Bewältigung der Mobilitäts Geschwindigkeiten von 80 km/h bis maximal Technical Research Institute (RTRI) im Jahr 1998
herausforderungen unserer Zeit. Elastische 110 km/h durch dicht besiedelte Gebiete und [2, 3] entwickelt wurde: Der sogenannte „D-Typ-
Elemente aus High-Tech-Werkstoffen er zahlreiche Viadukte im Südwesten Tokios. Das Oberbau“ besteht aus punktförmig gelagerten
möglichen durch ihre erschütterungsredu Klima in dieser Region Japans ist durchaus Schwellen. Zwischen Betontrog und jeder Be-
zierende Wirkung eine gesteigerte Lebens eine Herausforderung: Im Sommer steigt die tonschwelle sind jeweils zwei Punktlager (Sylo-
qualität, die jahrzehntelang anhält. Temperatur auf Werte um 40°C und im Winter dyn) angebracht, sodass ein schwingungsfähi-
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sinkt sie regelmäßig auf 0°C ab. Da die Bahn- ges Masse-Feder-System entsteht. Ein weiteres
trasse teilweise extrem nahe an Wohngebäu- besonderes Merkmal ist die Langlochbohrung
Ausgangssituation den und Geschäftslokalen vorbeiführt, war in der Mitte der Lager, durch die ein Metallstift
Die japanische Eisenbahnlinie Odakyū Oda- der Einbau eines hochwirksamen Erschütte- geführt wird, um starke Horizontalbewegung
wara verbindet den Bahnhof Shinjuku in rungsschutzes notwendig. und damit ein Verrutschen der Lager im Erd-
Abb. 1: Verlauf der Odakyū Odawara-Linie in der Nähe von Tokio inklusive Kennzeichnung der Oberbauformen Quelle: eigene Darstellung, nach [1]
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LÄRMSCHUTZ
bebenfall zu verringern. Diese besondere Form
des Oberbaus war damals ein absolutes Novum
und existiert in dieser Variante aufgrund der
außergewöhnlichen plattentektonischen He-
rausforderungen nur in Japan. Bisher wurden
insgesamt 60 000 Polyurethan-Lager installiert,
um eine einzigartige und äußerst wirksame
Vibrationsreduktion zu gewährleisten. Insge-
samt wurden 60 km Gleis – sowohl bei Japan
Railways als auch privaten Betreibern – mit
dieser Oberbauform gebaut, bevor sie im Jahr
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2016 durch eine Neuentwicklung des RTRI, den
„S-Typ-Oberbau“, der zusätzliche Schubnocken
aufweist, abgelöst wurde. Darüber hinaus wur-
de die neueste Generation dieser Oberbauvari-
ante derart optimiert, dass in Summe die Bau-
kosten um 20 % reduziert werden können [3, 4]. Abb. 2: D-Typ-Oberbau, hervorgehoben in Orange die Polyurethan-Punktlager
Quelle: eigene Darstellung, nach RTRI
Langzeituntersuchungen
Die Lösung für den D-Typ-Oberbau funktio-
niert seit der 2001 erfolgten Installation der den die Prüfungen möglichst genauso durch- aktuell gültigen Norm EN 16730:2016 geprüft,
Lager ausgezeichnet und hat sogar die Eröff- geführt wie im Jahr 2000. Punktlager für Masse-Feder-Systeme werden
nung einer Bibliothek und eines Cafés im frei- Weiter ist anzumerken, dass die Auswahl der nach DIN 45673-7:2010 gemessen. Diese Nor-
en Bereich unterhalb des Viadukts ermöglicht, Parameter für die Qualitätsprüfung nach mo- men enthalten jeweils eine Vielzahl möglicher
die nun dank der hochwirksamen Schwin- dernen Gesichtspunkten und dem Stand der Parameter, die zur Qualitätsbeurteilung von
gungsisolierung ungestört von vorbeifahren- Technik entsprechend anders gewählt werden elastischen Oberbauelementen dienen können.
den Zügen betrieben werden können. würde als noch vor 20 Jahren. Im Jahr 2021 wird Für die Vergleichbarkeit mit den Qualitätssiche-
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Im Jahr 2016 beschlossen Odakyū Electric Rail- die Produktkategorie Schwellensohlen nach der rungsmaßnahmen bei Auslieferung wären diese
way Co. Ltd. und Nihon Getzner nach 15 Jahren
erfolgreichem Betrieb ohne Störungen oder Be-
schwerden der Anwohner, Proben der beiden
verwendeten Produkte (Sylomer-Schwellen-
sohlen und Sylodyn-Punktlager für Schwellen)
zu nehmen, um die mechanischen Eigenschaf-
ten nach 810 Mt (54 Mt pro Jahr auf einem Gleis)
zu bestimmen. Bei einer Wartungsunterbre-
Druck-, Zug- und
chung während einer Nachtschicht wurden die
Proben aus dem Gleis genommen (Abb. 3). Wechsellasten? 5+$)7
Bei der ersten Sichtprüfung zeigten sich kei- 8(
Mikropfahl TITAN.
'$
ne Beschädigungen an den Oberflächen der
Produkte (Abb. 4). Die Polyurethan-Lager be- = X O=
' ,% W
fanden sich in einwandfreiem Zustand, wenn
auch verschmutzt, schließlich waren sie ein-
einhalb Jahrzehnte den herausfordernden
Umwelteinflüssen ausgesetzt. Die gemessene
Dicke entsprach der Dicke neuer Produkte,
also war in 15 Jahren Betrieb keine bleibende
Verformung („Kriechen“) aufgetreten.
Um zusätzliche Einblicke in das Alterungsver-
halten der statischen und dynamischen Eigen-
schaften beider Produkte zu gewinnen, wur-
de eine Testreihe im Labor am Hauptsitz von
Getzner in Österreich durchgeführt. VPDU W LINEBEMES
SEN
Als Prüfmaschine kam ein servohydraulischer -IKROPFH
LEON
Axialprüfstand der Type „PSB 250“ der Firma
Schenck zum Einsatz. Hinsichtlich der Prüf- • Einbau auch mit kleinem und leichtem Gerät
methoden und ermittelten Kennwerte ist • erschütterungsarm und schonend
kritisch anzumerken, dass sich die Prüfme- • dauerhafte Lösungen mit geringen Setzungen
thoden in den letzten Jahrzehnten selbstver- Weitere Infos: www.ischebeck.de
ständlich verändert haben. Die Genauigkeit
der Prüfmaschinen ist besser geworden und
die Prüfmethodik hat sich teilweise verändert
beziehungsweise weiterentwickelt. Um eine
möglichst hohe Vergleichbarkeit zwischen FRIEDR. ISCHEBECK GMBH
Loher Str. 31-79 | DE-58256 Ennepetal
den vor Auslieferung ermittelten Werten und
den Nachmessungen zu gewährleisten, wur-
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THEMENSCHWERPUNKTE:
Ausgabe Nr. 7/21
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• Konfliktmanagement auf Baustellen
• Baustellensicherung und Warnsysteme 4.0
• Digitale Helfer auf der Baustelle
• Baustellenlogistik innerhalb einer komplizierten
Baumaßnahme
• Durchbruch für Fahrerassistenzsysteme
Abb. 3: Ausbau der Schwellensohlen in einer Nachtschicht Quelle: Getzner Nihon
• Numerische Parameterstudien zum dynamischen
Gleisschotterverhalten
Anzeigenschluss: 14.6.21
Erscheinungstermin: 9.7.21
Ausgabe Nr. 8/21
Offizielles Berichtsheft zur
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Oberbaufachtagung des VDEI
• Baustandards – Personenbahnhöfe und
digitale Bauteilbibliothek
• Bergbahnen mit ihren besonderen Anforderungen
• Klimafreundlicher Verkehrsträger Bahn –
Fahrerassistenzsystem zum energiesparenden Fahren
• Mobile und stationäre Fahrgastinformation in
nahtloser Interaktion
• Vorbeugender baulicher Brandschutz im Alltag
• KIB trifft Oberbau
• Blitz- und Überspannungsschutz in der LST und TK
• Sicherheitsgehäuse für elektrotechnische Anlagen
in Bahntunneln
Anzeigenschluss: 9.7.21
Erscheinungstermin: 6.8.21
Ausgabe Nr. 9/21
Abb. 5: Vergleich von Federkennlinien bei Auslieferung und nach 15 Jahren im Einsatz Quelle: [5]
Offizielles Tagungsheft zur
18. Intern. Schienenfahrzeugtagung
RAD/Schiene, Dresden Messungen jedoch nicht aussagekräftig. Die hier damit, wie auch der dynamische Bettungsmo-
• Neue Erkenntnisse betreffend Rollkontaktermüdungs- vorgestellten Untersuchungen spiegeln deshalb dul, innerhalb der Originaltoleranz. [5]
schäden an Schienenoberflächen nur die speziellen Rahmenbedingungen der Die Polyurethan-Punktlager wurden einer-
• Rad-Schiene Kontaktoptimierung mittels vorliegenden Fallstudie wieder und können auf- seits dynamisch geprüft, das Ergebnis war
Schienenfräsen grund dessen nicht oder nur bedingt mit ande- mit 16,3 kN/mm um nur 7,7 % weicher als
• Kontakt von Radsatz und Schiene als ren Projekten verglichen werden. die gelieferte dynamische Federziffer von
Funktion der Querverschiebung Die Ermittlung der dynamischen Eigenschaf- 17,66 kN/ mm. Aufgrund der hohen Dicke
• Fortschritte bei modernen Lokomotiven und ten der Sylomer-Schwellensohlen wurde (30 mm) der Lager bat der Kunde auch um
ihr Einfluss auf die Fahrwegbelastung gemäß dem Original-Datenblatt aus dem eine Prüfung der statischen Steifigkeit, um die
• Monitoring der Bahnhofshalle Berlin OstBf Jahr 2000 mit einer projektspezifischen Vorlast Gewissheit zu erhalten, dass die Einsenkung
• Natürliche Kältemittel in Klimaanlagen für von 0,40 N/mm² und einer Frequenz von 10 Hz unter stehendem Zug nicht die zulässigen
Schienenfahrzeuge durchgeführt. Die Messung ergab einen ge- Grenzwerte überschreitet. Die Abweichung
ringfügigen Rückgang des dynamischen Bet- zwischen der aktuellen (12,2 kN/mm) und der
Anzeigenschluss: 9.8.21 tungsmoduls von ursprünglich 0,75 N/mm³ auf ursprünglichen statischen Federsteifigkeit
Erscheinungstermin: 7.9.21 0,71 N/mm³, was einer geringen Differenz von (10,7 kN/mm) betrug lediglich 14 % und liegt
5,3 % entspricht. Die statische Dauerlast war damit nach 15 Jahren, wie alle anderen ermit-
Haben Sie Fragen? mit einem gemessenen Wert von 0,4 N/mm² telten Kennwerte, innerhalb der Toleranz, die
um nur 0,3 % weicher als bei Auslieferung und bei Auslieferung der Produkte galt. [5]
Kontakt: Silvia Sander
Telefon: +49/40 - 237 14 - 171
E-Mail: silvia.sander@dvvmedia.com
LÄRMSCHUTZ
SCHALLSCHUTZ x VIER
1.
2.
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3.
NEU 4.
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Abb. 4: oben: Schwellensohle; unten: Punktlagerung für Schwellen; beide nach 15 Jahren Einsatz
in ausgezeichnetem Zustand
Die Gesamtheit aller Prüfergebnisse spricht 2001 installierten Produkte wird problemlos die
vier Produkte, ein
eine klare Sprache: Die mechanischen Eigen- Lebensdauer aller anderen Oberbaukompo- Ergebnis > Ruhe!
schaften und somit die Fähigkeit zur effekti- nenten aus Beton und Stahl erreichen und stellt
ven Schwingungsisolierung der Lösungen aus damit für den Betreiber eine wartungsfreie, ¬ schnelles Entschärfen von Lärm-Hot-Spots
Polyurethan bleiben auch nach 15 Jahren Be- wirtschaftliche und hochwirksame Schwin- ¬ kein Planfeststellungsverfahren und keine
trieb mit steigenden Fahrgastzahlen und damit gungsschutzlösung dar. n Umweltverträglichkeitsprüfung nötig
Achslasten praktisch unverändert. Die positiven ¬ niedrige Bauhöhe > keine Sichtbehinderung
Ergebnisse der Laborprüfungen bestätigen QUELLEN für Fahrgäste und Anwohner
die zufriedenstellende und stressreduzieren- [1] Odakyū Electric Railway Co., Ltd.: „Firmenwebsite“. https://www.
odakyu.jp/english/transport/. Zugriff am 04.02.2021
de Funktion für Betreiber und Anwohner. Die [2] „Railway Technical Research Institute Website“: https://www.rtri.or. 1. STRAILastic_IP > Geländerausfachung
Kombination aus Prüfungen und praktischen jp/rd/division/rd45/rd4520/rd45200102.html. Zugriff am 25.01.2021 2. STRAILastic_mSW > mini-Schallschutz-
Erfahrungen unterstreicht die perfekte Eignung [3] Railway Technical Research Institute, „News Release“: https://www.
wand
rtri.or.jp/eng/press/2017/nr20170821_01_detail.html. Zugriff am
von Hightech-Polyurethanwerkstoffen sowie 04.02.2021 3. STRAILastic_A > Schienenstegdämpfer
ihre Widerstandsfähigkeit und Langzeitstabili- [4] Railway Technical Research Institute, „Research & Development“:
4. STRAILastic_mSW 730 > höhere mini-
tät bei anspruchsvollen Betriebsbedingungen https://www.rtri.or.jp/eng/rd/seika/02_13.html. Zugriff am 04.02.2021
im Eisenbahnoberbau, unabhängig von Konti- [5] Getzner Werkstoffe GmbH, „Ergebnisbericht zu Prüfauftrag P1688 Schallschutzwand mit hochabsorbierender
Langzeitreferenz Odakyu Line,“ Getzner Werkstoffe GmbH, Bürs, 2016
nenten und Klimazonen. Die Lebensdauer der Oberfläche > NEU
www.strailastic.de
KRAIBURG STRAIL GmbH & Co. KG
STRAIL | STRAILastic | STRAILway
Tsuyoshi Morishima Dipl.-Ing. Stefan Vonbun
Field Engineer Railway Freier Autor, AT-Bürs D-84529 Tittmoning // Göllstr. 8 //
Nihon Getzner K.K., JP-Tokio stefan@vonbun.at tel. +49 | (0)86 83 | 701-0 // info@strail.de
tsuyoshi.morishima@getzner.com @kraiburg strail @strail_official
EI | JUNI 2021 31
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