Neue Ökonomie und Ökologie in der Tunnelinstandhaltung
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BAUMASCHINEN www.eurailpress.de/archiv/instandhaltungstechnik
Neue Ökonomie und Ökologie in
der Tunnelinstandhaltung
Technologische Lösungen für mehr Wirtschaftlichkeit, Klimaschutz
und Arbeitnehmerschutz bei Gleisbauarbeiten im Untergrund
MARTIN RUDHOLZER | OTTO WIDLROITHER kehrsteilnehmern behoben werden. Immer Serie von Hybrid-Gleiskraftwagen wird dieser
mehr Netzbetreiber stellen deshalb ihren Entwicklung Rechnung getragen. Erster Auftrag-
Fuhrpark auf Fahrzeugsysteme um, die auf- geber sind die Stadtwerke München: Ab 2024
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Arbeiten an der Infrastruktur im Tunnel sind grund modularer Komponenten flexibel für kommen sechs elektrische GKW auf den städti-
eine komplexe und anspruchsvolle Aufgabe. eine Vielzahl von Arbeiten einsetzbar sind und schen U-Bahn-Strecken zum Einsatz (Abb. 2).
Zusätzlich zum Zeitdruck herrschen meist so Prozesse erheblich beschleunigen. Die 20 m langen, vierachsigen Arbeitsfahrzeuge
schwierige Licht-, Sicht- und Platzverhältnis- Bereits 2007 entschieden sich die Stadtwerke sind mit mittiger Kabine, beidseitiger Ladefläche
se, Emissionen erreichen Höchstwerte. Ins- München sowie die VAG Nürnberg für den Ein- auf Bahnsteigniveau und je einem Kran / Bag-
besondere Abgase und Lärm, verursacht von satz von Robel Gleiskraftwagen (GKW) speziell gergreifer an beiden Fahrzeugfronten für den
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Diesel-Arbeitsfahrzeugen, Zweitakt-Klein- für Bauarbeiten an den U-Bahn-Netzen sowie Zweirichtungsbetrieb und maximale Einsatz-
maschinen und Bewetterung, wirken im Tun- für Intervention, z. B. um liegen gebliebene bereitschaft im Tunnel optimiert. Für erweiterte
nel ungleich stärker auf die Beschäftigten ein Züge aus dem Stand aus größten Steigungen Aufgaben ist eine Doppel- und Dreifachtraktion
als in jedem anderen Bereich der Infrastruk- zu schleppen. Einige Aufgaben von vielen, die vorgesehen, beidseits können Transportwagen
turinstandhaltung. Mit dem Ziel einer leisen, diese Fahrzeuge bis heute zuverlässig erledi- gekuppelt werden. Die Anhängelast beträgt bis
sauberen und sicheren Baustelle entwickelt gen. Die Kölner Verkehrs-Betriebe AG (KVB) zu 125 t, entsprechend einem U-Bahn-Zug, der in
Robel seit Jahrzehnten Gleisbaumaschinen setzt seit 2016 ein System aus GKW, Container- Rampen mit 60 ‰ Steigung abzuschleppen ist.
speziell für diesen Einsatzbereich. tragwagen, Anhängern mit Saug-Spül-Aggre- Die Fahrt zum Einsatzort erfolgt mit elektrischer
gat sowie Schienen- und Schottertransportan- Energie aus der seitlichen Stromschiene. Um
Wie überall am Gleis gilt es, die Arbeiten so hänger auf allen städtischen Strecken ein [3]. den Arbeitsbetrieb bei den begrenzten Platz-
sicher, so ergonomisch und so schnell wie Auch auf der Londoner Elizabeth Line, voraus- verhältnissen im Tunnel nicht zu behindern,
möglich abzuwickeln. Hinzu kommen Aspek- sichtlich operativ ab Mitte 2022, übernimmt sind die Stromabnehmer am Drehgestell ein-
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te der Wirtschaftlichkeit und der Umweltver- ein Transportsystem mit modularen Aufsätzen klappbar konstruiert. Ein Akkuspeicher liefert
träglichkeit. Der europäische Grüne Deal [1] die Oberleitungsinstandhaltung, Passschie- die Energie für Arbeitsfahrt und Kranbetrieb.
und die damit verbundenen Aufgaben für nen- und Weichenwechsel sowie Kanalspü- Der Akku wird im Betriebshof, aber auch wäh-
eine klimafreundliche Schiene [2] treiben Ent- lung und Tunnelreinigung [4]. Wo Kran oder rend jeder Fahrt beim Bremsen und im Gefälle
wicklungen in der Infrastrukturinstandhaltung Großmaschinen an ihre Grenzen stoßen, ar- per Rekuperation nachgeladen. Möglich ist zu-
verstärkt voran, entsprechend spezialisierte beitet Robel mit speziell für den Tunneleinsatz dem dieselelektrischer Antrieb, der einen Gene-
Arbeitsfahrzeuge und Kleinmaschinen sind entwickelter, automatischer Umsetz-Technik rator antreibende 100 kW Dieselmotor verfügt
bereits im Einsatz. (Abb. 1) (s. Anwendungsbeispiele). über modernste Abgas-Nachbehandlung.
Gleiskraftwagen als Alleskönner Emissionsfreie Tunnelinstandhaltung: Sicheres Arbeiten in
in urbaner Umgebung Gleiskraftwagen mit Hybrid-Antrieb der mobilen Werkstatt
Die Metropolen wachsen schnell, die Schie- Der nächste logische Schritt nach der Optimie- Um punktuelle Instandhaltungsarbeiten in kri-
nen- und Tunnelinfrastruktur ist durch Ver- rung der Prozessgeschwindigkeit und -qualität tischen Gleisumgebungen schnell, sicher und
kehrszunahme und Taktverdichtung belastet ist die Reduzierung fossiler Brennstoffe bzw. völlig unabhängig von äußeren Bedingungen
wie nie zuvor. Gewartet wird, während die Senkung von Luft- und Lärmemissionen und so- durchführen zu können, setzen Bahnen in
Stadt schläft; Störfälle im laufenden Betrieb mit die spürbare Verbesserung der Umwelt- und Europa, Amerika und Japan mobile Instand-
müssen schnell und parallel zu anderen Ver- Arbeitsbedingungen im Tunnel. Mit einer neuen haltungssysteme ein [5]. Diese sind im Arbeits-
Abb. 1: Weichen- / Schienenwechsel im Tunnel ohne Kran: Abb. 2: Die Stadtwerke München erhalten 2024 sechs elektrische
Automatisches Umsetzsystem für die Londoner Elizabeth Line Gleiskraftwagen. Die Energie kommt wahlweise von Stromschiene,
Quelle Abb. 1-9: Robel Akku oder Generator.
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Abb. 3: Die geöffnete Seitenwand des mobilen Abb. 4: Ein durchlaufender Deckenkran, Belüftung, Beleuchtung und
Instandhaltungssystems ermöglicht den geschützten Zugang für die der Einsatz von handgeführten Akku-Maschinen sorgen für maximale
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Reinigung von Drainage-Kanälen im Tunnel. Ergonomie und Arbeitssicherheit im mobilen Instandhaltungssystem.
bereich zwischen den Fahrwerken zum Gleis Tunnelwänden und Randwegzone, Kabeln und damit verbundene Belastungen werden durch
offen, Teile der Längswände sind geradlinig Kanälen. Optionale Frontdurchführungen für den Einsatz durchlaufender Deckenkräne redu-
ausfahrbar. So entsteht ein geschützter Ar- Druck-, Saug- und Spülschläuche unterstützen ziert. Vom System oder über Akku emissionsfrei
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beitsraum rund um beide Schienen mit siche- Gleis-, Tunnel- und Kanalreinigung wie das versorgte, handgeführte Elektro-Kleinmaschi-
rem Zugang, vollständig ausgeleuchtet und Spülen der Tunnel-Drainagen mit Hochdruck- nen unterstützen effizientes und ergonomi-
belüftet, bei offenem Nebengleis und mit au- lafetten. Da die Wände des Systems nicht nur sches Arbeiten am Gleis, von Passschienen- und
tarker Versorgung aller Maschinen und Geräte. den Arbeitstrupp schützen, sondern auch die Schwellenwechsel über Reparatur- und Auf-
Die Kompakt-Ausführung (Abb. 3) ist mit einer Tunnelumgebung vollkommen abschirmen, tragsschweißungen bis zur Inspektion von Wei-
Länge von 15 m speziell für Einsätze im Unter- entfällt die üblicherweise aufgrund des Spritz- chen, Melde- und Signalanlagen (Abb. 4).
grund konzipiert und schafft auf zwei Etagen wasseraufkommens erforderliche Vollsperrung
einen geschützten Arbeits- und Aufenthaltsbe- des Nachbargleises bei stromloser Oberleitung. Elektrische Kleinmaschinen –
reich für bis zu acht Personen mit Mannschafts- Neben der Optimierung der Prozessabläufe sauber, leise, ergonomisch
und Sanitärräumen sowie Werkzeug- und liegt die Besonderheit des mobilen Instandhal- Im Bahnbaubereich werden nicht nur Fahr-
Kleinmateriallager. Schiebetore in den Längs- tungssystems in einer signifikanten Steigerung zeuge und Systeme auf elektrische Antriebe
wänden der Arbeitseinheit bieten Zugang zu des Arbeitskomforts: Manuelle Tätigkeiten und umgestellt. Auch bei den handgeführten Klein-
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Abb. 5a und b: Diagramm Arbeitsschutz durch Akkumaschinen: Der Vergleich mit dem Verbrennungsmotor zeigt deutlich reduzierte Handarmvibrationen
und Lärmemissionen.
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Akkumaschinen im Tunneleinsatz
In manchen Fällen wird die Instandhaltung der
Infrastruktur durch alternative Antriebe erst
möglich, etwa dort, wo Vorschriften die Ver-
wendung flüssiger Kraftstoffe untersagen. Mit
der Substitution von Verbrennungsmotoren
durch akkugestützte Elektroantriebe eröffnen
sich im Tunnel und auch im urbanen Umfeld
neue Einsatzbereiche. Das bei reinen, kabel-
gebundenen Elektroantrieben erforderliche
sorgfältige, zeitintensive Verlegen von Strom-
Abb. 6: Betrieben von einem 2300 Wh Akku, Abb. 7: Ein batteriebetriebenes Hochdruck-Hyd- versorgungsleitungen oder das Aufstellen
schafft das elektrische Schienentrennschleifge- raulikaggregat liefert wahlweise Energie für von Stromaggregaten entfällt, denn für alle
rät bei einer UIC60 Schiene bis zu 20 Schnitte. Schienenspanner und Schweißwulst-Abschergerät. grundsätzlichen Tätigkeiten der Schienenin-
standhaltung stehen Akkumaschinen bereit:
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Abgesehen vom Schweißvorgang kann ein
maschinen weisen aktuelle Technologien klar in Motorteile sowie der komplette Wartungsbe- kompletter Passschienenwechsel emissions-
Richtung Klima- und Arbeitnehmerschutz: Be- darf fallen bei E-Antrieben weg. Der Verzicht auf frei durchgeführt werden.
reits heute ist es möglich, viele, oft sogar alle an- den schweren und prinzipbedingt immer vibra-
fallenden Arbeiten einer Gleisbaustelle elektrisch tionsstarken Verbrennungsmotor erlaubt eine Die batterieelektrische Gleisbaustelle
durchzuführen. Die Entwicklung alternativer An- leichte, dennoch robuste Maschinenkonstruk- Die Akku-Schienenbohr- und Schlagschraub-
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triebs- und Energieversorgungslösungen sowie tion aus Aluminium: Eine Akku-Schlagschraub- maschinen decken drei Haupt-Tätigkeitsberei-
verbesserte Speicher führen zu einem wach- maschine wiegt bei gleicher Leistung rund che ab: Das waagerechte Bohren von Löchern
senden Anteil von Akkumaschinen. Lithiumbat- 20 % weniger als ein vergleichbares Modell mit im Schienensteg für Laschen oder Schaltmittel,
terien und leistungsstarke Elektromotoren sind 4-Takt-Benzinmotor. Der kompakte E-Motor das zugehörige waagerechte Schrauben sowie
eine echte Alternative zum Verbrennungsmotor. bietet weitere konstruktive Möglichkeiten, das Lösen und Festziehen von Schwellen-
Sie sind leistungsfähig und langlebig, sauber etwa für die Platzierung auf der Maschine, ihre schrauben in senkrechter Haltung. Für punktu-
und drastisch leiser, leichter und vibrationsarm. Schwerpunktlage und Handlichkeit. Die Sicht elle Stopfarbeiten im Schotter steht eine Akku
(Abb. 5a und b). Sie ermöglichen ergonomisches auf den Arbeitsbereich bleibt frei, die Körper- version des Vertikal-Schwingstopfers bereit.
Arbeiten, wirtschaftlich und umweltverträglich. haltung des Bedieners jederzeit ergonomisch. Zum Passschienenwechsel kommen darüber
Zudem ist elektrische Energie ungleich günstiger Kabellose Maschinen sind besonders unter be- hinaus folgende Akkumaschinen zum Einsatz:
zu beziehen als über Verbrennerkraftstoffe er- engten Verhältnissen ideal. Eine Akkumaschine Das Schienentrennschleifgerät (Abb. 6)
zeugte. In der Branche wird davon ausgegangen, ist einfach transportiert und schnell einsatzbereit. trennt in weniger als einer Minute den Schie-
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dass bereits im Jahr 2025 zwei von fünf Bahnbau- Ihre volle Drehzahl und Leistung erreicht sie ohne nenstrang, auch kann so das einzufügende
maschinen mit Akkukraft betrieben werden. Warmlaufphase, unabhängig von der Außen- Schienenstück auf Maß gebracht werden.
temperatur. Im März 2021 wurden dreimonatige Eine zweite Möglichkeit für den Schnitt
Die Vorteile des Elektromotors Testreihen im russischen Winter abgeschlossen. durch das Schienenprofil vor dem Schie-
in kritischem Baustellenumfeld Selbst bei –27 °C lieferten die Akkuversionen nentausch ist die Akku-Schienenbandsäge.
Kraftstofftanks, das Hantieren mit Treibstoff, mehrerer Handmaschinen bei permanenter Ver- Sie sorgt für einen gleichmäßigen, kalten
Öl und Filtern, im Betrieb heiße Auspuff- und fügbarkeit hervorragende Arbeitsergebnisse. Schnitt ohne Funkenflug, sauber, schnell
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iGM.NET integriert Inklinometer und Tachymeter zu einem voll redundanten
Monitoring System und erfüllt damit die Anforderungen der DB Ril 883.8000.
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und nahezu geräuschlos. Ist das neue Schie-
nenstück in Position, muss es verschweißt
werden. Dafür sind zunächst die beidseits
anschließenden Schienen zu spannen. Auch
dies ist mit Akkukraft möglich: Das Akku-
Hochdruck-Hydraulikaggregat (Abb. 7) baut
erst den erforderlichen Öldruck und darüber
die passende Zugspannung auf, hält diese
und liefert nach der abgeschlossenen alumi-
nothermischen Schweißung auch den Druck
für das hydraulische Schweißwulst-Abscher-
gerät. Abschließend muss die Schweißstel-
le verschliffen werden. Batterieelektrisch
geschieht dies mit einer Akku-Schienen-
kopf-Schleifmaschine. Das Anziehen der
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Schwellenschrauben sowie punktuelles Abb. 8: Das Transportsystem für die KVB ist sowohl in der U-Bahn als auch im öffentlichen
Unterstopfen werden mit den eingangs er- Straßenverkehr im Einsatz.
wähnten Akkumaschinen erledigt.
Gleisbauspezifische Akkutechnologie Unabhängig von der Tätigkeit reicht eine Ak- Fahrt. Nun setzt Robel als erstes der Partnerun-
Die Anforderungen an Gleisbaumaschinen kuladung mindestens für eine Arbeitsschicht, ternehmen von Plasser & Theurer ebenfalls E³
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unterscheiden sich wesentlich von jenen an meist deutlich länger. Mit dem Trennschleifge- für elektrisch betriebene, handgeführte Ma-
marktübliche Akkugeräte für Industrie und rät führt geschultes Personal bis zu 20 Schnit- schinen ein. Ein deutliches Kennzeichen für
Handwerk. Gefordert sind hohe Leistung, te pro Akkuladung aus. Die Akkuschraubma- umweltfreundliche Antriebe, Bedienerschutz
hohes Drehmoment, Ausdauer und Robust- schine erledigt mehr als 1000 Schraubzyklen und Kostensensibilität.
heit. Daher wurde eine zugehörige spezielle, ohne Nachladen. Die Akkuleistung des Akku-
wartungs- und verschleißfreie Akkumulator- Hochdruck-Hydraulikaggregats reicht für Ar- KVB: Schieneninstandhaltung
batterie für den Baustelleneinsatz entwickelt. beiten an mehreren Schweißstellen. Da meist im Mischbetrieb
Hochwertige Lithium-Ionen-Speicherzellen, zwischen den Arbeitsschichten genügend Die Arbeitsfahrzeuge in Köln (Abb. 8) sind als
umgeben von einem schlagfesten Aluminium- Ladezeit bzw. Tauschakkus zur Verfügung ste- Betriebsfahrzeuge sowohl nach Eisenbahn-
gehäuse, sichern eine lange Nutzungszeit; die hen, fiel die Entscheidung auf ein mit 250 W Bau- und Betriebsordnung für Anschlussbah-
Bauart schließt Batteriebrände aus. wirtschaftliches, batterieschonendes und nen (EBOA) als auch nach Straßenbahn-Bau-
Handgeführte Akkumaschinen von Robel nachhaltiges Nachladen. Die Lebensdauer und Betriebsordnung (BOStrab) im Einsatz.
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sind bislang in Europa, Australien und Nord- des Akkus beträgt mindestens 750 Ladezy- Das Transportsystem der KVB besteht aus drei
amerika sowie in Japan im Einsatz. Alle Ma- klen, bis seine Kapazität nur noch 80 % des GKW, zwei Niederflurwagen, einem Anhänger
schinen und Geräte arbeiten mit dem prin- Ausgangswertes erreicht. mit Saug-Spül-Aggregat für U-Bahnanlagen
zipiell gleichen Akkupack, einem im Einsatz (Pumpensümpfe, Entwässerungsrinnen, Ka-
bewährten Speicher auf Lithium-Ionen-Basis Anwendungsbeispiele nalsysteme), einem Transportwagen für Schie-
mit einer Spannung von 43 V bzw. 52 V und nen bis 18 m Länge und einer Schotterlore für
mehreren Kapazitätsstufen – 400, 700 und E³ für Robel Maschinen bis zu 17 t Schotter. Zwei der GKW besitzen
2300 Wh. Die aufsetzbare Batterie ist über sta- E³ steht für Economic – Ecologic – Ergonomic. heckseitig einen Ladekran mit integriertem
bile Kontakte, Formschluss und gesicherten Die blaugrüne Marke (Abb. 10) wurde von Plas- Hilfsführerstand. Insgesamt lassen sich bis zu
Spannschluss mit der Maschine verbunden, ser & Theurer 2015 eingeführt und kennzeich- 16 unterschiedliche Zugkombinationen bilden,
kann aber mit zwei Handgriffen gelöst und net Großmaschinen mit elektrischen oder um Transportaufgaben des Instandhaltungsbe-
gewechselt werden. elektrohydraulischen Antrieben für Arbeit und triebs im urbanen Umfeld abzudecken.
NÄCHSTER HALT: ZUKUNFT.
Am Anfang eines jeden Infrastrukturprojekts steht eine Vision: Menschen, Städte
und Länder näher zusammenzubringen. Lassen Sie uns diese Vision gemeinsam
verwirklichen: Wir unterstützen Sie mit unserem innovativen, wirtschaftlichen und
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Abb. 9: Sauber in allen Ecken: Das Reinigungssystem für die Wiener Abb. 10: Economic, Ecologic, Ergonomic: Die blaugrüne Marke E³ findet
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Linien wird auf einen Flachwagen montiert und verfügt über sich nun auch auf der Robel Akkufamilie sowie auf handgeführten
Saugbalken, Saugschläuche und Auffangcontainer. Maschinen mit alternativen Antrieben. Quelle: A. Uhlenhut
Elizabeth Line: Oberleitungsarbeiten, sungen an der Infrastruktur. Der Weichenwech- chenabsaugung mittels 2,30 m breitem
Kanalspülung und Weichenbau im Tunnel sel im Tunnel wird in weniger als 5,5 Stunden Saugbalken unter dem Fahrzeugrahmen
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Auf der Londoner Elizabeth Line arbeitet ein ohne Kraneinsatz realisiert. Der GKW führt und manuelle Reinigung mit Saugschläu-
Transportsystem aus vier GKW und zwei Trans- Umsetzportale mit, die an der Baustelle mittels chen an den Fahrzeugenden. Auf bis zu 20 m
portanhängern, je nach Aufgabe werden bis eines modularen Ladesystems über die Puffer verlängerbar, ermöglichen sie handgeführt
zu 85 m lange Züge zusammengestellt. Für abgesetzt werden. Das ferngesteuerte Umsetz- das gezielte Säubern auch von Nischen und
die Oberleitungs- und Anlageninstandhaltung system mit sechs über die Länge verteilten Por- Ecken außerhalb des Gleisbereichs. Das Fas-
führt der Transportwagen Kabeltrommel und talen platziert die Weiche synchron und materi- sungsvermögen der Auffangbehälter von
Scherenhebebühne mit. Ein Passschienen- alschonend am Einbauort. 10 m3 reicht für eine bis mehrere Schichten,
wechsel erfordert neben dem bordeigenen die Entleerung erfolgt automatisch. Die Ma-
Ladekran die Schienentransporteinrichtung Wiener Linien: schine arbeitet mit maximal drei Bedienern
und modulare Transportaufsätze auf den An- Systematische Tunnelreinigung im Zweirichtungsbetrieb, Feinpartikelfilter
hängern. Ebenfalls transportiert werden Bahn- Ab Mitte 2022 setzen die Wiener Linien für und Schalldämpfer reduzieren Staub- und
steigtüren, Transformatoren und Signaltechnik. die automatische Reinigung des U-Bahn- Lärmemissionen.
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Kanalspülung und Tunnelreinigung erfolgen Netzes ein neues Reinigungssystem ein
mittels aufsetzbarem Spülaggregat mit Hoch- (Abb. 9). Auf einem Flachwagen montiert QUELLEN
leistungspumpen. Ein weiterer Transportwagen und von einer Akkulokomotive bewegt, [1] Pressemitteilung Europäische Kommission, 14.07.2021, https://ec.europa.
eu/commission/presscorner/detail/de/IP_21_3541
ausgestattet mit Messtechnik dient zu Vermes- kombiniert das System automatisierte Flä- [2] Pressemitteilung Allianz pro Schiene, 26.08.2021, https://www.
allianz-pro-schiene.de/presse/pressemitteilungen/vor-der-wahl-breiter-
konsens-in-bahnpolitik-alle-parteien-versprechen-mehr-schiene/
[3] Pfingstl, A.: Urbanität in der Gleisinstandhaltung, EI 08/2017
[4] Schnellere Instandhaltung mit System, Nahverkehrs-praxis 11/12-2018
[5] Schmid, G.; Hechenberger, P.; Mühlbacher, C.: Mobile Instandhaltung löst
neue Aufgabenstellungen im Bahnbau, EI 02/2019
Gesellschaft für
Gesellschaft fürBaugeologie
Baugeologie
und -meßtechnik
-meßtechnikmbH mbH
Baugrundinstitut
Untersuchung, Planung und
Untersuchung, Planung und Beratung
Beratungininden
denBereichen
Bereichen
• §Ingenieur- undund
Ingenieur- Hydrogeologie
Hydrogeologie Dipl.-Ing. (FH) Martin Rudholzer
• Grundbau, Felsbau,
§ Grundbau, Felsbau, Geomechanik
Geomechanik Leiter Arbeitsfahrzeuge
martin.rudholzer@robel.com
• Tunnel- und Kavernenbau
§ Tunnel- und Kavernenbau
•
§Umwelt, Deponien
Umwelt, Deponien
• Geotechnische Messungen
§ Geotechnische Messungen
Unter anderem für:
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•Pforzheimer Str. 128b des Charlottenfelstunnels
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Tel. 07243 / 76 32 - 0 Tel. 06431 / 91 12 - 0 Dipl.-Ing. (FH) Otto Widlroither
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85622 Feldkirchen 67663 Kaiserslautern Maschinen & Werkzeuge
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Dornacher Str.Str.61
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Tel. 07243 / 76 32 - 0 Tel. 06431 / 91 12 - 0
Fax 07243 / 76 32 - 50 Fax 06431 / 91 12 – 10 Beide Autoren:
www.gbm-baugrundinstitut.de
www.gbm-baugrundinstitut.de Robel Bahnbaumaschinen GmbH,
Freilassing
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