Innovation im Übergangsbereich des Gleises
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FAHRWEG
Innovation im Übergangsbereich
des Gleises
Reduzierung des Instandhaltungsaufwands und Erhöhung der Streckenverfügbarkeit
durch den Einbau des Versatile Transition System im Übergangsbereich
NORMAN KRUMNOW | GEORG GABLER | Grundproblematik Eisenbahnbetrieb führen. Die Folgen können
BARNABY TEMPLE | BRIAN WHITNEY der Übergangsbereiche Schäden an der Eisenbahninfrastruktur sowie
Das vorhandene Streckennetz der Deutschen Verspätungen bis hin zu Totalausfällen von
Bahn AG (DB) umfasst ca. 33 700 km, wobei Zugverbindungen sein. In Großbritannien (GB)
Eisenbahnstrecken werden auf Grundlage der überwiegende Teil davon im traditionellen haben diese Setzungen im Gleis in extremen
einer Vielzahl von Parametern geplant und SchO, der weitaus geringere Teil als FF errichtet Fällen plötzliche und unvorhergesehene Aus-
errichtet. Aufgrund der sich teilweise än- wurde. Außerdem zählen zum Netz der DB ca. fälle von Eisenbahnverbindungen aufgrund
dernden Anforderungen an das Strecken- 25 000 Brückenbauwerke. Bei Systemwechseln eines Ermüdungsausfalls des Schienenfußes
profil erfolgen an vielen Stellen System- der Oberbauart oder am Ende von Kunstbau- verursacht, die zu einem potenziellen Entglei-
wechsel vom Schotteroberbau (SchO) zur werken entstehen Übergangsbereiche, deren sungsrisiko und in der Folge zu Betriebsschlie-
Festen Fahrbahn (FF) sowie generell von je- Komponenten sich hinsichtlich Steifigkeiten ßungen führten. Sind solche Gleislageschäden
dem Brückenbauwerk zum anschließenden und Setzungsverhalten unterscheiden. Durch entstanden, müssen diese vom Eisenbahnin
Erdbauwerk. Wegen dieser Systemwechsel die dynamisch einwirkenden Kräfte aus dem frastrukturunternehmen (EIU) wie der DB Netz
entstehen Übergangsbereiche, welche bei Eisenbahnbetrieb und die geologischen bzw. AG (DB Netz) schnellstmöglich als Ad-hoc-
der Planung und Errichtung der Eisenbahn- konstruktiven Gegebenheiten können in Maßnahme sowie in wiederkehrenden Inter-
anlage einer signifikanten Aufmerksamkeit diesen Übergangsbereichen Setzungen und vallen behoben werden, wobei Behinderun-
bedürfen, um einen störungsfreien Bahn- Hebungen zu Gleislagefehlern führen. Abwei- gen des Bahnverkehrs möglichst vermieden
verkehr und damit die nachhaltige Nutz- chungen zwischen der Gleis-Soll-Lage und oder zumindest in Grenzen gehalten werden
barkeit der neuen und bestehenden Eisen- der Gleis-Ist-Lage können bei Überschreitung sollen. Des Weiteren können die eingebauten
bahnstrecken langfristig zu gewährleisten. von Grenzwerten zu einer Reduzierung der Oberbaustoffe (Schiene, Schwelle, Schotter
Der Einsatz des Übergangsmoduls Versatile zulässigen Streckengeschwindigkeit oder im usw.) eine Überbeanspruchung, z. B. durch das
Transition System (V-TRAS) stellt eine opti- extremen Fall zu einer Sperrung der Gleis- „Pumpen“ des Gleises, erfahren haben, welche
male Möglichkeit dar, dies zu erreichen. nutzung für den regulären kommerziellen die Dauerhaftigkeit ihrer Nutzung beeinträch-
Abb. 1: Schematische Darstellung des Setzungsverhaltens ohne V-TRAS
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Abb. 2: Schematische Darstellung des Setzungsverhaltens mit V-TRAS
tigen kann. Oft sind die Gleislagekorrekturen Variante 1: FF auf Erdkörper SchO auf Erd- (hier: FF) und SchO beruhen in der Regel auf
nicht nachhaltig und können die Hauptursa- körper (Abb. 1 und 2) unterschiedlicher Nachgiebigkeit des jewei-
che des lokalen Problems, nämlich den ursäch- Variante 2: SchO auf Erdkörper SchO auf ligen Baukörpers unterhalb der Schwellen.
lichen konstruktiven Mangel, nicht beheben. Brückenbauwerk Während die FF eine sehr hohe Steifigkeit in ih-
Variante 3: SchO auf Erdkörper FF auf Brü- rer Aufbauart beginnend vom Erdplanum auf-
Entwicklung und Wirkungsprinzip ckenbauwerk weist, kommt es beim SchO als schwimmende
des V-TRAS System Variante 4: FF auf Erdkörper SchO auf Brü- Lagerung zu Schotterumlagerungen und -zer-
Seit über 20 Jahren errichtet die Rhomberg Ser- ckenbauwerk störungen. Als Folge davon unterscheiden sich
sa Rail Group (RSRG) Kunstbauwerke auf den Variante 5: FF auf Brückenbauwerk SchO die Kunstbauwerke vom SchO durch ein unglei-
verschiedensten Strecken in Europa. Die Eigen- auf Brückenbauwerk (Abb. 4 und 5) ches zeitliches Setzungsverhalten, welches in
schaften der Kunstbauwerke bleiben über viele Variante 6: FF auf Erdkörper FF auf Brü- den Übergangsbereichen zu Störstellen führen
Jahrzehnte konstant, während der SchO hinge- ckenbauwerk (kein Einsatzbereich für V-TRAS) kann. Die Folgen sind, wie erläutert, eine Be-
gen wegen seiner schwimmenden Lagerung Abb. 1 erläutert den Zustand am Beispiel des einträchtigung des Fahrkomforts, ein erhöhter
auch unter Berücksichtigung der Instandhal- Übergangs zwischen FF und SchO unmittelbar Instandhaltungsbedarf oder sogar Totalausfälle
tungsmaßnahmen vor allem in den Übergangs- nach dem Neubau des Streckenabschnittes von Strecken und Zugverbindungen.
bereichen beträchtliche Gleislagesetzungen er- (oben) und den Zustand nach gewisser Nut- Wegen der im Vorfeld erläuterten Probleme
fährt. Grundsätzlich werden sechs verschiedene zungszeit ohne Instandhaltungsmaßnahme wurden verschiedene bauliche Maßnahmen
Varianten bei Übergangsbereichen von Kunst- (unten). Die möglichen Störungen in dem entwickelt und umgesetzt, um die Übergangs-
bauwerk auf Erdbauwerk unterschieden: Übergangsbereich zwischen Kunstbauwerk bereiche dahingehend zu verbessern. Der
überwiegende Teil der Lösungsansätze beruht
auf einer abgestuften, gleichmäßigen Anpas-
sung der unterschiedlichen Steifigkeitsmo-
dule zwischen den Oberbauarten. Die RSRG
bezweckt mit dem V-TRAS-Modul eine techni-
sche Erweiterung der bereits erreichten Gleis-
lageverbesserungen im Übergangsbereich
und hat sich daher zum Ziel gesetzt, eine Kon-
struktion für den Übergangsbereich zwischen
Kunstbauwerk und Erdbauwerk mit folgenden
Prämissen zu entwickeln:
1. Gleichmäßige Angleichung der Steifigkeits
strukturen und des Steifigkeitsverhaltens
2. Verhinderung von Differentialsetzungen
der angrenzenden Oberbauformen bei ein-
fachen und nur gelegentlich erforderlichen
Abb. 3: Grafische Darstellung Stahlmodul V-TRAS Maßnahmen der Instandhaltung
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Abb. 4: Längsschnitt Ausführungsplanung, Projekt New Bailey Street, Manchester (NR, GB)
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hintereinander möglich, wobei dann nur das
schotterseitig letzte Modul eine abnehmen-
de Steifigkeit hat. Das V-TRAS System besitzt
eine Zulassung des Eisenbahn-Bundesamtes
zur Betriebserprobung.
Einbau und Testphase
im europäischen Streckennetz
Ein Prototyp des V-TRAS Systems wurde im
Jahr 2012 auf dem Betriebsgelände der RSRG
in Dornbirn zum ersten Mal eingebaut und
bewährt sich seitdem im Übergangsbereich
zwischen FF und SchO. In weiterer Folge
wurden kommerzielle Projekte in Australien
bei der Australian Rail Track Corporation in
Newcastle, in der Schweiz bei der Montreux-
Berner Oberland-Bahn in Zweisimmen und
bei der Matterhorn-Gotthard-Bahn in Ober-
wald realisiert sowie zahlreiche Projekte in
GB im Streckennetz der britischen Network
Rail (NR). Vor allem in GB wurden durch die
NR die Vorteile des V-TRAS Systems erkannt
und das Anwendungsspektrum des Über-
gangsmoduls auf verschiedene Einsatzbe-
dingungen erweitert. Zuerst wurden von
Abb. 5: Einbau V-TRAS an Brückenbauwerk, Projekt New Bailey Street, Manchester (NR, GB) RSRG die Übergangsbereiche zwischen den
Quelle aller Abbildungen: Rhomberg Sersa Rail Group neugebauten FF-Abschnitten und SchO
mit dem V-TRAS System ausgerüstet. Im
Austausch der gewonnenen Erkenntnisse
3. Einfache, beliebig oft wiederholbare Korri- Ende des V-TRAS-Moduls im weiteren zeitli- zwischen NR und RSRG wurde festgestellt,
gierbarkeit der zeitlichen Veränderungen im chen Nutzungsverlauf entstehenden Endt- dass sich das V-TRAS System bewährte und
Ober- und Unterbau agentenwinkel sind aufgrund der Länge des die Gleislage jeweils differenzsetzungsfrei
4. Genaue Definierbarkeit der Eigenschaften Moduls von ca. 8 m unwesentlich und somit und stabil blieb. Ein Auftreten von Gleisla-
und deren langfristige Einhaltung in der unkritisch. Die einwirkenden Kräfte aus dem gefehlern, vor allem Längshöhenfehler, und
Praxis durch klar bestimmte Komponenten. Fahrbetrieb werden aufgenommen und das sogenannte „Pumpen des Gleises“ bei
Dazu wird im Übergangsbereich zwischen gleichmäßig in das Schotterbett übertragen. der Überfahrt der Züge blieb aus. Weiterhin
Kunstbauwerk und SchO eine spezielle Treten nun während der Verwendungsperi- konnten die Instandhaltungskosten der NR
Stahl-Schleppkonstruktion (V-TRAS) einge- ode Setzungen auf, können diese gleichför- für diese Übergangsbereiche deutlich re-
baut. Während das V-TRAS-Modul am Ende mig abgeleitet werden, und der Fahrweg ist duziert und die Verfügbarkeit der Strecken
des Kunstbauwerkes auf einem Endsporn für den Eisenbahnbetrieb regulär ohne Ein- ohne Einschränkung gewährleistet werden.
fest aufgelagert wird, wird der andere Be- schränkungen nutzbar. In einem weiteren Schritt wurde im Jahr
reich im Schotterbett schwimmend ver- Das V-TRAS-Modul eignet sich sowohl für den 2017 das V-TRAS-Modul in dem Übergangs-
legt. Die Schwellen werden direkt auf das Übergang von FF zum SchO wie auch für den bereich vom Brückenbauwerk zum Erdbau-
V-TRAS-Modul aufgelegt, welches selbst Übergang am Ende von Brücken. Dies gilt werk eingebaut, um den dort entstehenden
auf dem Unterschotter aufliegt. Durch die- auch für die vielen Fälle, bei denen der an- Gleislageveränderungen im Übergangsbe-
se Ausführung ist der Anschluss am Kunst- grenzende SchO über die Brücke geführt ist, reich entgegenzuwirken. Das erste Projekt
bauwerk differenzsetzungsfrei. Das andere wenn auf der Widerlagerbank der Brücke ein für den Einbau des V-TRAS Systems im Über-
Ende kann dem angrenzenden SchO folgen, entsprechendes Auflager geschaffen wird. gangsbereich am Ende einer Brücke war bei
wobei Setzungen ohne Weiteres möglich der NR im Jahr 2017 das Projekt „New Bailey
sind und zugelassen werden. Die einwir- Konstruktionsmerkmale Street“ des Streckenabschnittes „Ordsall
kenden Verkehrslasten aus dem Eisenbahn- Der Aufbau der V-TRAS-Konstruktion ist der Chord“ der NR in Manchester (Abb. 4 und 5).
betrieb werden primär von den Schwellen Abb. 3 zu entnehmen. Die vorgefertigte Bei diesem Projekt bewährt sich V-TRAS beim
sowie von der Bettung, nicht jedoch von den Stahlkonstruktion besteht zum überwiegen- Übergang vom SchO auf einer Gewölbebrü-
Längsträgern, aufgenommen und sicher ab- den Teil aus Stahl der Materialgüte S 355. Das cke zu einer FF, die auf dem angrenzenden
getragen. Es handelt sich hierbei also nicht rostartige Stahlmodul ist eine Schweißkon- Brückenüberbau liegt. Die üblich auftreten-
um eine Brückenkonstruktion, sondern um struktion, bestehend aus zwei Längsträgern den Setzungen im Übergangsbereich über
eine Versteifungs- und Schleppkonstrukti- und Querträgern mit aufgeklebten elasti- dem Brückenpfeiler konnten mit Einbau der
on innerhalb des Gleisoberbaus. Durch die schen Lagen (Typ Sylodyn) zur Aufnahme Übergangskonstruktion deutlich reduziert
spezielle Konstruktion von V-TRAS mit einer der Gleisschwellen, welche jeweils gelenkig werden. Somit konnte das Ziel der Verringe-
linearen Verringerung des Querschnitts der auf einer Konsole aufgelagert werden. Die rung von Instandhaltungsarbeiten und der
Längsträger und die dadurch in Richtung Gesamtlänge der V-TRAS-Konstruktion kann Erhöhung der Verfügbarkeit der Strecke er-
des Schotterbetts abnehmende Steifigkeit den projektspezifischen Gegebenheiten reicht werden. Es hat sich gezeigt, dass der
des V-TRAS-Moduls findet im Übergangs- angepasst werden; dadurch kann es für un- Einbau des V-TRAS-Moduls damit das poten-
bereich eine gleichmäßige Setzung (Abb. 2) terschiedliche Fahrzeuggeschwindigkeiten zielle Risiko von Zugausfällen in der Zukunft
statt, ohne dass sich einzelne Differenzset- und Achslasten ausgelegt werden. Ferner ist verringern wird, den Lebenszyklus des Ober-
zungen einstellen. Die am Anfang und am auch die Kopplung mehrerer V-TRAS-Module baus in der beschriebenen Übergangszone
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verlängern und dort die gesamten Lebens- einer kundenorientierten Ausrichtung für die Gespräche statt. Dabei geht es um einen
zykluskosten reduzieren wird. Beförderung von Menschen und Gütern. Einbau der Übergangskonstruktion V-TRAS
Mit der DB finden aufgrund der bereits vor- auf der Neubaustrecke Wendligen – Ulm im
Resümee und Ausblick liegenden Erkenntnisse und Erfahrungen Jahr 2022 für den Übergang von der FF zum
Das Übergangsmodul V-TRAS bewährt sich vor allem aus GB die ersten fachtechnischen SchO.
seit mehr als acht Jahren in den verschie-
densten Streckenkategorien, sei es im Über-
gangsbereich von FF zum SchO oder als
Übergangskonstruktion vom Brückenbau-
werk zum Erdbauwerk. Insgesamt wurden
mehr als 50 Stück V-TRAS-Module für die
unterschiedlichen europäischen und aus
tralischen Anforderungen, welche aus den Dipl. Ing. (FH) Norman Krumnow Dipl. Ing. Georg Gabler
Nutzungsprofilen der jeweiligen Eisenbahn Prokurist, Leiter Innovation CEO
resultieren, eingebaut. Die üblicherweise Rhomberg Sersa Deutschland GmbH, Rhomberg Sersa Deutschland GmbH,
auftretenden Gleislagefehler konnten vor ih- Berlin Berlin
rer Entstehung durch technisches Know-how norman.krumnow@rsrg.com georg.gabler@rsrg.com
von RSRG und Innovation verhindert werden.
Damit konnten die bisherigen Instandhal-
tungskonzepte und -maßnahmen deutlich
vereinfacht werden. Auch können die Kosten
der Instandhaltung durch die Verwendung Barnaby Temple M.Eng., C.Eng., MICE Brian Whitney B.Eng.
der V-TRAS-Module wesentlich reduziert wer- Head of Engineering Engineering Expert Track and S&C
den. Des Weiteren wird mit dem Einbau von Rhomberg Sersa UK Limited, Network Rail Ltd, UK-Milton Keynes
V-TRAS-Modulen die Eisenbahninfrastruktur UK-Chesterfield brian.whitney@networkrail.co.uk
verlässlicher und leistungsfähiger im Sinne barnaby.temple@rsrg.com
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