Shell Bitumen - Sonderanwendungen

Eisenbahnoberbau auf Asphalt für den schnellen und schweren Verkehr der Zukunft

Einleitung

Im Wettbewerb mit anderen Verkehrsmitteln, wie z. B. dem Flugzeug, dem Personen- und Lastkraftwagen, strebt die Deutsche Bahn nach immer schnelleren Zügen, die auch immer größere Lasten in möglichst kurzer Zeit transportieren können. Besondere Anforderungen werden beim Schienenschnellverkehr an die Stabilität und Lagegenauigkeit des Gleises gestellt. Um auf lange Sicht wirtschaftlich zu bleiben, muss das Gleis wartungsarm sein, d. h. die Gleislage muss über einen langen Zeitraum ohne Unterhaltung erhalten bleiben.

Die bisherigen Neubaustrecken der Deutschen Bundesbahn wurden als Querschwellengleis mit Schotteroberbau ausgeführt [1]. Für Geschwindigkeiten über 200 km/h liegen bei der Deutschen Bahn für den Schotteroberbau bisher keine ausreichenden Erfahrungen vor, d. h. die Erfüllung der Anforderungen des Schienenschnellverkehres bei vertretbarem Unterhaltungsaufwand steht hierfür noch aus [2]. Aus diesem Grunde ist das Interesse der Deutschen Bahn an festen Fahrbahnen im Verlauf von Planung and Ausführung der verschiedenen Neu- und Ausbaustrecken für den "Hochgeschwindigkeitsverkehr" ständig gestiegen [1,3].

Dieses führte zur Entwicklung verschiedener Eisenbahnoberbaukonstruktionen, in denen der nicht gebundene Schotter durch eine gebundene Tragschicht, in diesem Fall Asphalt, ersetzt wird.

Basierend auf den guten Erfahrungen mit Asphalt im Straßenbau wurde bereits vor ca. 40 Jahren das erste Gleis mit Asphalttragschichten gebaut. Nach zahlreichen Versuchen und Prüfungen im Labor, in Großversuchsständen im Maßstab 1:1 und in der Praxis wurde jetzt ein Entwicklungsstand erreicht, der sowohl aus technischer wie auch aus wirtschaftlicher Sicht die Anwendung von Asphalt im Eisenbahnoberbau in den nächsten Jahren erwarten lässt.

Anforderungen an die Asphaltschichten

Die Anforderungen an die Asphaltbefestigungen für feste Fahrbahnen im Eisenbahnwesen unterscheiden sich erheblich von denen im Straßenbau. Im Allgemeinen liegt die Zahl der Lastübergänge im Eisenbahnwesen niedriger als auf Straßen. Die Achslasten und somit die Radlasten sind im Eisenbahnwesen jedoch größer.

Die Lasteinleitung in die Befestigung ist ebenfalls sehr unterschiedlich: Während die 5,75 t eines Lastkraftwagens über die Fläche von 710 cm², d. h. ungefähr 0,8 MPa, direkt in den Asphalt geleitet wird, erfolgt durch die Schiene und Schwelle eine erhebliche Lastverteilung. Bei einer Radlast von ca. 11,25 t ergibt sich eine Spannung an der Unterseite der Schwelle von ca. 0,25 MPa. Dies ist weniger als ein Drittel der Straßenbelastung.

Die Ebenheitsanforderungen im Gleisbau sind besonders groß, um einen ruhigen Radlauf zu gewährleisten. Außerdem ist im Eisenbahnbau zu beachten, dass Asphaltschichten unter der Schwelle nur mit erheblichen Aufwand zu ersetzen sind und dass eine Verstärkung der Konstruktion durch Aufbringen zusätzlicher Asphaltschichten - im Gegensatz zum Straßenbau - praktisch unmöglich ist. Das hat zur Folge, dass

• bei der Herstellung der Asphaltschichten eine größere Ebenheit als im Straßenbau erreicht werden muss,
• die Asphaltbefestigungen schon bei der Planung für eine ausreichend lange Gebrauchsdauer bemessen werden müssen,
• eine möglichst große Standfestigkeit erreicht werden muss, um Korrekturen der Gleislage auszuschließen und somit Unterhaltsarbeiten zu minimieren, und
• eine einwandfreie Verklebung der Asphaltschichten sicherzustellen ist, damit keine negative Auswirkungen auf die Gebrauchsdauer [4] eintreten.

Aufbau der Asphaltbefestigung

Bei den ersten Ausführungen wurde eine 30 cm dicke Asphaltschicht, zum Teil mit Shell Bitumen 70/100 bzw. polymermodifiziertem Bitumen, angeordnet. Sie wurde in zwei oder mehr Lagen der Korngröße 0/22 oder 0/32 mm eingebaut. Zur Verbesserung der Ebenheit und ggf. erforderlichen Fräsarbeiten haben sich die Korngrößen von 22 bzw. 32 mm an der Oberfläche als nachteilig erwiesen.

Bei später gebauten Abschnitten wurde auf der freien Strecke folgender Aufbau der Asphaltschichten von unten nach oben ausgeführt:

• Asphalttragschicht 0/22 oder 0/32 mm mit Shell Bitumen 70/100
• Asphalttragschicht 0/22 mit polymermodifiziertem Bitumen, Shell Cariphalte 45/80-50
• Asphaltbinderschicht 0/16 mit polymermodifiziertem Bitumen, Shell Cariphalte 45/80-50
• Splittmastixasphalt 0/11 S oder 0/8 S mit polymermodifiziertem Bitumen, Shell Cariphalte 45/80-50.

Zur Berücksichtigung der geänderten Bedingungen und Aufgaben im Tunnel wurden sowohl der Aufbau der Befestigung als auch die Zusammensetzung des Asphaltes, verglichen mit der freien Strecke, geändert. Der Aufbau sieht von unten nach oben wie folgt aus:

• konstruktiver Tunnelbeton oder z. B. anstehender Fels
• Asphaltausgleichsschicht
• Asphalttragschicht 0/22 mm mit polymermodifiziertem Bitumen, Shell Cariphalte 45/80-50
• Asphaltbinderschicht 0/16 mm mit polymermodifizierten Bitumen, Shell Cariphalte 45/80-50
• Splittmastixasphalt 0/8 mm mit polymermodifiziertem Bitumen, Shell Cariphalte 45/80-50.

Untergrund

Das Tragverhalten des Untergrundes ist für die erforderlichen Schichtdicken des Oberbaues und damit für die Gebrauchsdauer bzw. den Unterhaltungsaufwand von entscheidender Bedeutung. Das vorhandene Tragverhalten ist durch Plattendruckversuche zu prüfen und mit den Anforderungen bzw. den Ausgangswerten für die Berechnung zu vergleichen. Bei ungünstigem Tragverhalten ist eine Bodenverbesserung vorzunehmen, oder die oberen Schichten sind zu verstärken. Eine flexible Asphaltplatte wirkt sich wegen der gleichmäßigen Lastverteilung günstig aus.

Um die Frostschutzschicht zu entwässern und ein Aufsteigen von bindigen Böden in die Frostschutzschicht zu verhindern, wird auf das 1:20 zur Entwässerung geneigte Planum des Untergrundes ein Kunststoff-Filtervlies verlegt.

Frostschutzschicht

Die Frostschutzschicht wird, wie im Straßen- bzw. Eisenbahnbau üblich, entsprechend den in Deutschland gültigen Vorschriften und Richtlinien eingebaut. Die Dicke richtet sich nach der Frostempfindlichkeit des Untergrundes bzw. nach den Erfordernissen der Dickenberechnung.

Auch hier ist eine Prüfung des erreichten Tragverhaltens, wie beim Untergrund beschrieben, erforderlich.

Zusammensetzung des Mischgutes

Durch die Variationsmöglichkeiten bei der Zusammensetzung des Mineralstoffgemisches, verbunden mit der Verwendung unterschiedlich harter bzw. polymermodifizierter Bitumen, können die Eigenschaften von Asphalt fast allen Anforderungen angepasst werden. Hiermit besteht die Möglichkeit in Abhängigkeit vom Verwendungszweck und -ort bzw. von der Tatsache, ob Neubau oder Reparatur vorliegt, die geeigneten Mischguttypen auszuwählen.

Entsprechend den bahnspezifischen Anforderungen und aufgrund der bisherigen Erfahrungen mit Asphalt im Gleisbau werden geeignete, vom Straßenbau abweichende Zusammensetzungen für den Eisenbahnbau in einer Eignungsprüfung ermittelt.

Asphalt ist ein dauerhaftes, flexibles und standfestes Material, das fugenlos über lange Strecken eingebaut werden kann. Über den Rahmen einer Standardeignungsprüfung - d. h. Wahl der Mineralstoffe und des Bitumens sowie Optimierung der Mineralstoffzusammensetzung und des Bitumengehaltes - hinausgehend, bestehen viele Möglichkeiten, bestimmte Eigenschaften des Asphaltes durch Zusätze und Modifizierungen zu verbessern.

Der im Eisenbahnbau verwendete Asphalt ist dichter, d. h. mit größerem Bindemittelgehalt aufbereitet als im Straßenbau. Die oberen Schichten werden außerdem durch die Zugabe von stabilisierenden Zusätzen und die Verwendung von polymermodifiziertem Bitumen (Shell Caribit) im Hinblick auf Standfestigkeit, Flexibilität und Dauerhaftigkeit verbessert. Hierdurch wird den besonderen Bedingungen im Eisenbahnbau (so gut wie keine Reparatur- und Verstärkungsmöglichkeit während des Betriebes) Rechnung getragen.

Einbau des Asphaltes

Mit dem heute zur Verfügung stehenden Fertigern wird eine Einbauleistung und -qualität erreicht, die auch den größeren Anforderungen im Eisenbahnbau gerecht werden.

Voraussetzung für die im Eisenbahnbau geforderte Genauigkeit ist sowohl eine gute Vorbereitung der Asphaltarbeiten als auch der Einbau selbst. Die Berechnung der Höhen für die Referenzlinie muss mit größtmöglicher Genauigkeit erfolgen. Die sich aus Überhöhungen des Gleises ergebenden Achsverschiebungen für die Tragschicht und die damit verbundenen Änderungen der Höhen sind zu berücksichtigen. Im Straßenbau verwendete EDV-Programme sind nicht anwendbar. Ein speziell für den Eisenbahnbau geeignetes Programm wurde bereits entwickelt und erprobt. [5].

Genauso wichtig für die Ermittlung der Bezugswerte ist auch deren Umsetzung in der Praxis. Die im Straßenbau allgemein verwendeten Stützvorrichtungen und Drahtseile oder Perlonschnüre sind für den Eisenbahnbau nicht ausreichend. Es wurden deshalb neue Stützvorrichtungen mit Feinjustierung entwickelt und Stahldrähte als Referenzlinie verwendet. Durch die so mögliche große Vorspannung wird ein Durchhängen des Drahtes bei Belastung und Temperaturveränderung vermieden. Der Stützpunktabstand ist entsprechend gering (< 5 m) zu wählen.

Vor Arbeitsbeginn ist jeweils die Funktionsfähigkeit des gesamten Fertigers, besonders aber die Nivellierautomatik zu prüfen. Größter Wert ist auch auf gleich bleibende Mischgutzusammensetzung, -temperatur und -zufuhr zu legen. Nur unter diesen Bedingungen ist eine konstante Fertigergeschwindigkeit möglich und damit auch ein höhengerechter Einbau gewährleistet.

Die im Eisenbahnbau verwendeten Asphaltbeton- und -tragschichten müssen verdichtet werden. Durch Walzverdichtungen, besonders im Bereich großer Überhöhungen, besteht die Gefahr, dass die durch den Fertiger erreichte Höhengenauigkeit negativ beeinflusst wird. Der Einsatz von Fertigern mit Hochverdichtungsbohle ist deshalb im Eisenbahnbau unabdingbar. Für eine geringe Restverdichtung sowie die Verdichtung von möglichen Fehlstellen/-Nacharbeiten ist eine kleine Glattmantelwalze vorzuhalten, speziell für die obere Lage. Zur Erzielung einer möglichst großen Höhengenauigkeit und Ebenheit ist der Einbau in vier bis fünf Lagen empfehlenswert. Auf jeder Lage ist eine genaue Höhenkontrolle hinter dem Fertiger erforderlich.

Beschichtung der Schwellenunterseite

Die Schwellenunterseite wird im Auflagerbereich mit einer ca. 3 mm dicken Beschichtung versehen. Sie dient zum Ausgleich und Ausfüllen der noch vorhandenen geringen Unebenheiten des Asphaltes unter der Schwelle und verhindert ein Verschieben der Schwelle. Ein Ausrichten des Gleises vor dem Verankern, bzw. Vergießen ist möglich.

Herstellen des Gleises

Der Gleisrost kann auf der Baustelle hergestellt oder vormontiert in großen Längen auf dem Asphalt verlegt und eingebaut werden. Die Anwendung der im Eisenbahnbau üblichen Einbaumethoden ist möglich. Die Ankerlöcher werden erst nach dem Ausrichten des Gleises gebohrt. Die Schwellen dienen als Lehren für die Lage der Bohrlöcher. Der für die Verankerung des Gleises erforderliche Flachstahl wird mit 15 cm Überdeckung zwischen zwei Asphaltlagen eingebaut.

Die im konventionellen Eisenbahnbau üblichen Schienen und Befestigungsteile können auch im Asphaltoberbau weitgehend verwendet werden. Bei direkter Auflagerung sind an die Schwelle hinsichtlich der Höhengenauigkeit und Ebenheit an der Unterseite besondere Anforderungen zu stellen.

Ein großer Vorteil dieser Konstruktion ist, dass die Herstellung des Oberbaues von unten nach oben erfolgt. Zuerst wird der Asphalt verlegt. Bereits die erste Lage dient dann als Baustraße, was sich sehr positiv auf die weitere Materialzufuhr auswirkt. Da die Schwellen direkt auf dem Asphalt liegen, kann auch der montierte bzw. vormontierte Gleisrost sofort befahren und somit für den weiteren Materialtransport genutzt werden.

Dämmmaterial in den Schwellenfeldern

Zur Reduzierung der Schallabstrahlung und zum Schutz des Asphaltes vor Sonneneinstrahlung und somit Erwärmung, können die Schwellenfelder mit Dämmmaterial verfüllt werden. Gleichzeitig wird hierdurch der Querverschiebewiderstand des Gleises erhöht.

Messungen und Versuche am Gleis

Um den besonderen Sicherheitsanforderungen im Eisenbahnwesen Rechnung zu tragen, wurden vor Beginn der Praxiserprobungen die einzelnen Komponenten und die gesamte Konstruktion verschiedenen Prüfungen an der Technischen Universität München unterzogen. Nach positivem Abschluss dieser Prüfungen wurde eine erste Erprobungsstrecke in einem privaten Industriegleis angelegt [6]. Mit freundlicher Zustimmung der Betreibergesellschaft konnten an diesem Teststück bzw. in Parallelversuchen alle praxisrelevanten Messungen und Untersuchungen wie

• Spannungsmessungen in der Schiene, im Asphalt und im Untergrund,
• Einsenkungsmessungen an der Schiene und an der Asphaltoberfläche,
• Temperaturmessungen in der Luft und im Asphalt,
• Schallmessungen,
• Prüfung der Gleislage,
• Brandversuch auf dem Asphalt,
• Entgleisungsversuch und
• Reparaturversuch

durchgeführt werden [7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14].

Die Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:

Die größere Steifigkeit des Asphaltes im Vergleich zum Schotter führte zu einer besseren Lastverteilung, zu geringeren Einsenkungen und damit zu geringeren Spannungen.

Die Gleislage hat sich im Untersuchungszeitraum durch "Einfahren" der Strecke, ohne zusätzliche Regulierungen noch verbessert.

Aufgrund der Messungen kann ein gutes Langzeitverhalten erwartet werden. Vom Betreiber durchgeführte Körperschallmessungen ergaben im Vergleich zum Holzschwellengleis im Schotter am Asphalt um 7 dB geringere Maximal- und um 2 dB geringere Durchschnittswerte. Die Anlaufphase ist beim Asphalt erheblich kürzer und die Bandbreite geringer.

Temperaturmessungen am mit Dämmmaterial abgedeckten Asphalt im Gleis haben gezeigt, dass die Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht sehr gering sind. Bei Außentemperaturen von > 50°C an der Schotteroberseite betrug die Asphalttemperatur max. 24°C an der Oberfläche. Bei einer Außentemperatur von -10°C in der Nacht und etwa 0°C am Tage verharrte die Asphalttemperatur bei ca. 0°C.

Da es sich bei Bitumen um ein Mineralölprodukt handelt, kommt immer wieder die Frage nach der Gefährlichkeit des Einsatzes von Asphalt, z. B. im Tunnel, auf. Um diese Frage zu klären, wurde ein Brandversuch durchgeführt. Als Versuchsfläche diente eine Asphalttragschicht mit und ohne Schotterabdeckung. Durch kontinuierliches Nachspritzen von Diesel/Heizöl wurde eine Branddauer von ca. 40 Minuten erreicht. Nach dem Verlöschen des Feuers wurde der Asphalt sofort freigelegt und beurteilt. Am Asphalt waren, außer einer dunkleren Färbung, keine Brandspuren zu erkennen. Der Asphalt konnte sofort belastet werden. Beim Überfahren mit einem Radlader hinterließen die Profile nur leichte Eindrücke.

Die problemlose und schnelle Instandsetzung ist für den Eisenbahnbetrieb von großer Bedeutung, weil Reparaturen, Gleissperrungen und Umleitungen äußerst nachteilige Auswirkungen haben. Die Reparaturfreundlichkeit von Asphaltkonstruktionen wurde deshalb in einem Entgleisungs- und Reparaturversuch überprüft. Ein schwer beladener Güterwagen wurde zum Entgleisen gebracht.

Bei den in Versuchsabschnitt verwendeten Stahlschwellen wurde eine Spurverengung von nur 3-4 mm gemessen. Die Haftschicht hat alle Kräfte von der Schwelle auf den Asphalt übertragen; der Asphalt war nicht beschädigt. Das Gleis konnte im Langsamfahrbetrieb befahren werden.

Um den gesamten Arbeitsablauf einer Reparatur zu demonstrieren, wurde, obwohl nicht erforderlich, das Gleis im beschädigten Bereich entfernt und die obere Lage Asphalt abgefräst. Wegen der Kürze der Reparaturstrecke wurde der ausgefräste Asphalt durch Gussasphalt ersetzt.

Alle Arbeiten waren nach 8 Stunden abgeschlossen und die Entgleisungsstelle war wieder befahrbar.

Aufgrund der aus dem Entgleisungsversuch gewonnenen Erfahrungen können folgende Schlussfolgerungen gezogen werden:

• Reparaturen an einem Gleis mit Asphalttragschichten lassen sich problemlos durchführen.
• Wegen des geringen Geräteeinsatzes bei der Verwendung von Gussasphalt - es sind keine Fertiger und Walzen nötig - können auch kleine Reparaturen mit ungünstigem Zugang schnell und kostensparend erfolgen; der Aufwand wird minimiert.
• Im Entgleisungsfall oder in den Setzungsbereichen vor und hinter Kunstbauten (Brücken oder Tunnel) können Strecken von ca. 100 m Länge in etwa 8 bis 10 Stunden repariert werden. Ein entsprechender Geräteeinsatz ist dann möglich.

Regulierungen der Gleisgeometrie sind auf verschiedene Weise möglich. Kleinere Korrekturen, sowohl in der Richtung als auch in der Höhe, erfolgen in der Schienebefestigung des Auflagers. Bei größeren seitlichen Korrekturen kann der Gleisrost auf dem Asphalt verschoben werden. Bei größeren Höhenregulierungen bestehen zwei Möglichkeiten. Der gesamte Asphaltoberbau kann durch Unterpressen, z. B. mit Heißbitumen [15], auf die richtige Höhe angehoben werden. Dieses kann sogar in relativ kurzen Zugpausen geschehen. Die erforderliche Höhe kann auch durch das Einbringen einer zusätzlichen Ausgleichsschicht, ggf. Gussasphalt, erreicht werden. Hierfür muss der Gleisrost entfernt werden. Eine Regulierung der Gleisgeometrie war bisher an keiner Erprobungsstrecke erforderlich.

Die positiven Ergebnisse der ersten Praxisanwendungen führten zu verschiedenen Erprobungsstrecken in Gleisen von Privatbahnen und der Deutschen Bahn, sowohl im Tunnel als auch auf freier Strecke. Ausgewählt wurden Abschnitte in der Geraden, im Übergangsbogen und im Bogen sowie in Bahnhöfen, an Bahnsteigen und in Weichen. Die letzten Abschnitte wurden in Strecken mit IC-Verkehr, bei denen Geschwindigkeiten bis über 200 km/h erzielt werden, gebaut.

Weiterentwicklungen

Die Verankerung des Gleisrostes stellt im Asphalt einen Fremdkörper dar und führte bei unsachgemäßer Herstellung zu Schäden am Asphalt. Um auf die Verankerung verzichten zu können, muss der Gleisrost seitlich unverschieblich fixiert werden.

Abweichungen sind aus Sicherheitsgründen bzw. aufgrund von Anforderungen der Baustelle möglich, wie z. B. Ersatz eines Teiles der Frostschutzschicht durch Mineralbeton, hydraulisch gebundene Tragschicht oder eine Zementverfestigung. Auch kann die Binderschicht durch eine besonders standfeste Tragschicht ersetzt werden. Bei der Schwelle handelt es sich um eine schwere Zweiblockschwelle aus Stahlbeton, die im Auflagerbereich an der Unterseite mit einer Spezialhaftschicht versehen ist. Sie liegt nur mit den Betonblöcken auf dem Asphalt und ist nicht verankert. Die oberste Asphaltlage wird mit einem um vier Zentimeter erhöhten Streifen (Asphaltrippe) aus einem sehr standfesten und zähen Asphaltbeton mit polymermodifizierten Bitumen (Shell Cariphalte 45/80-50) als Bindemittel hergestellt.

Die Asphaltrippe, die zur seitlichen Führung des Gleisrostes dient, wird fünf Zentimeter schmaler als der Abstand zwischen den Blöcken hergestellt. Der sich ergebende Zwischenraum wird nach dem Ausrichten des Gleises mit einem festen, aber elastischen Mörtel vergossen.

Die Schwellenfelder werden bis zur Oberkante der Schwelle mit Füll-(Dämm-)schotter verfüllt. Hierdurch wird erreicht, dass die Schallabstrahlung des Gleises erheblich verringert wird, der Asphalt nicht der direkten Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist und auch an heißen Sommertagen kaum über 20°C warm wird [13]. Der eingebrachte Füll-(Dämm-)schotter hat keine tragende Funktion.

Folgende Befestigungen wurden im Sommer 1993 ausgeführt:

Freie Strecke:

4 cm Asphaltbeton 0/11 mit Shell Cariphalte 45/80-50 mit einem um 4 cm erhöhten Mittelstreifen auf

26 cm Asphalttragschicht mit Shell Bitumen 50/70 auf

30 cm hydraulisch gebundener Tragschicht auf Frostschutzschicht und Unterbau;

Tunnel:

4 cmAsphaltbeton 0/11 mit Shell Cariphalte 45/80-50 mit einem um 4 cm erhöhten Mittelstreifen auf

11 cm Asphalttragschicht auf einer Asphaltausgleichsschicht und der Tunnelsohle.

Der Asphalt muss wegen der erforderlichen Höhengenauigkeit in mehreren Lagen eingebaut werden. Der Fertiger wird in horizontaler und vertikaler Richtung drahtgeführt. Die Verdichtung wird überwiegend durch die Hochverdichtungsbohle erreicht. Nur die Auflagerbereiche der Schwelle werden zusätzlich durch eine Tandem-Vibrationswalze verdichtet. Der erhöhte Mittelstreifen wird direkt beim Verlegen der Deckschicht durch eine speziell geformte Bohle hergestellt. Dieser Streifen wird nur durch diese Bohle verdichtet.

Asphalt im schienengebundenen Nahverkehr

Der Einsatz von Asphalt ist in allen Bereichen des Schienenverkehrs möglich. Im U-Bahn-Bereich wurden bisher nur Erprobungsstrecken angelegt. Hierfür würde sich eine in den Abmessungen modifizierte Tunnelbefestigung anbieten.

Erfahrungen liegen mit dieser Bauweise seit 1967 vor. Gleisregulierungen waren bisher nicht erforderlich. Die Gebrauchsdauer der gesamten Befestigung ist praktisch der Gebrauchsdauer der Schiene gleichzusetzen. Die Tragschicht hat nach den bisherigen Erfahrungen sogar eine längere Gebrauchsdauer. Ein fertiges Gleis ist im Bild 7 gezeigt.

Eine Gleiserneuerung kann in relativ kurzen Sperrzeiten durchgeführt werden. An einem Wochenende, in 36,5 Stunden Sperrzeit, wurden z. B. 1.170 m Gleis, einschließlich zweier Weichen, ausgebaut und durch ein neues ersetzt. Voraussetzung ist, dass entsprechende Vorarbeiten unter Betrieb bzw. in nächtlichen Betriebspausen durchgeführt werden. Als Vorteil ergeben sich geringere Unterhaltungsaufwendungen durch verlängerte Unterhaltungs- bzw. Gleisregulierungsintervalle.

Die schweren, lohnintensiven Spezialarbeiten, wie Stopfen und Pflastern des Gleises, entfallen. Dadurch ergeben sich weniger Einschränkungen, d. h. Sperrungen, Umleitungen und Behinderungen, für den Straßenbahn- und Kraftfahrzeugverkehr sowie für die Anlieger.

Vorteile der Asphaltbauweise

• Asphalt ist dauerhaft, flexibel und elastisch und wird fugenlos eingebaut.
• Asphalt kann nach dem Abkühlen sofort befahren werden und dient ab der ersten Lage bereits als Baustraße.
• Gleise auf Asphalt sind wartungsarm, schnell zu reparieren und zu regulieren.
• Die Dicke des Asphaltes kann den Erfordernissen gut angepasst werden. Im Tunnelbau sind durch eine geringe Bauhöhe, besonders beim Einsatz von Stahlschwellen, erhebliche Kosteneinsparungen möglich.
• Asphaltschichten haben eine gute lastverteilende Wirkung, sind dicht und verhindern damit das Eindringen von Wasser, wodurch das Tragverhalten erheblich verbessert wird.
• Asphaltschichten haben eine lange Gebrauchsdauer.
• Gleise auf Asphalt versprechen einen ruhigen Radlauf und eine geringere Lärmabstrahlung.

Zusammenfassung und Ausblick

Gleise auf Asphalt werden seit mehreren Jahren mit Erfolg erprobt. Der Einbau erfolgte im Tunnel und auf der freien Strecke, in der Geraden, im Übergangsbogen und im Bogen sowie in Bahnhöfen und in Weichen mit Geschwindigkeiten bis über 200 km/h. In einzelnen Entwicklungsstufen aufgetretene Mängel wurden behoben, die Konstruktionen wruden laufend verbessert.

Die Verankerung des Gleisrostes, die im Asphalt ein Fremdkörper ist, führte bei unsachgemäßer Herstellung in den ersten Erprobungsstrecken zu Problemen.

Zurzeit ist deshalb eine Konstruktion in der Entwicklung/Erprobung, bei der auf eine Verankerung des Gleisrostes im Asphalt verzichtet werden kann.

Im öffentlichen Personennahverkehr, z. B. bei Straßenbahnen, sind ähnliche, aber leichtere Konstruktionen anzuwenden. Für Straßenbahnen liegen bereits langjährige Praxiserfahrungen vor.

Der Gleisoberbau mit Asphalt verspricht entscheidende Vorteile für den Anwender hinsichtlich langer Gebrauchsdauer mit geringer Wartung und für den Benutzer und Bahnanlieger durch größeren Fahrkomfort bzw. geringere Lärmbelastung.

Der Asphaltoberbau stellt eine vielversprechende Alternative zum Schotteroberbau und anderen festen Fahrbahnen dar.

Literatur

[1] Rahn, Th.: Schienenschnellverkehr - eine Herausforderung und Notwendigkeit für die neue Bahn. ETR-Eisenbahntechnische Rundschau 36 (1987), 12, S. 796-798.

[2] Jänsch, E., und Geske, J.: Schotteroberbau oder feste Fahrbahn für die Neubauten der Deutschen Bundesbahn? - Technologische Systeme im Wettstreit. ETR-Eisenbahntechnische Rundschau 36 (1987), 1/1, S. 21-37.

[3] Jänsch, E., und Geske, J.: Schotteroberbau oder feste Fahrbahnen für die Neubaustrecken der Deutschen Bundesbahn? Rahmenbedingungen und Wirtschaftlichkeit. ETR-Eisenbahntechnische Rundschau 35 (1986), 6, S. 395-401.

[4] Metelmann, P., Beecken, G.: Über die Verwendung von Anspritzmitteln im Straßenbau. Straße und Autobahn 30 (1979), 5, S. 219-223.

[5] Schreiner, H.: Feste Fahrbahnen, Höhengenaue Asphalt-Tragschichten. Eisenbahningenieur 43 (1992), 3, S. 142-146.

[6] Beecken, G.: Y-Schwellengleis mit Asphalttragschichten für den Eisenbahnoberbau. Bitumen 47 (1985), 2, S. 66-72

[7] Oberweiler, H.-G.: Bericht über die Geometriemessungen und Aussage über die Eignung einer festen Fahrbahn mit Y-Stahlschwellen auf Asphalttragschichten. Nicht veröffentlichter Bericht.

[8] Eisenmann, J., Duwe, B.: Forschungsbericht über Messungen am Asphaltoberbau mit Y-Schwellen in Salzgitter. Bericht Nr. 1084 vom 2.12.1984.

[9] Eisenmann,J., Leykauf, G., Mattner, L.: Forschungsbericht über Wiederholungsmessungen am Asphaltoberbau mit Y-Schwellen in Salzgitter-Peine. Bericht Nr. 1130 vom 4.9.1985.

[10] Eisenmann, J., Mattner, L.: Forschungsbericht über Wiederholungsmessungen am Asphaltoberbau mit Y-Schwellen in Salzgitter-Peine während der Auftauphase. Bericht Nr. 1164 vom 3.6.1986.

[11] Fasterding, G.: Protokoll über den Brandversuch an einer Asphalttragschicht am 25.11. 1985 im Asphaltsplitt-Werk Anderten. Interner Bericht.

[12] Fasterding, G.: Bericht über einen Entgleisungsversuch im Rahmen der Erprobung einer festen Fahrbahn in Asphaltbauweise mit Y-Stahlschwellen. Nicht veröffentlichter Bericht.

[13] Beecken, G.: Y-Stahlschwellengleis mit Asphalttragschichten für den Eisenbahnoberbau - Erprobung in der Praxis. Bitumen 49 (1987), 4, S. 165-171.

[14] Séché, A., Beecken, G.: Feste Fahrbahnen aus Asphalt für den Eisenbahnoberbau, Weiterentwicklung und neue Anwendungen. Bitumen 50 (1988), 2, S. 74-81

[15] Dempwolff, K. R.: Verpressen mit heißem Bitumen. Bitumen-Teere-Asphalte-Peche und verwandte Stoffe, Heft 5/1969

[16] Beecken,G.: Asphalt im geschlossenen Straßenbahnoberbau - eine wirtschaftliche und technische Alternative? Bitumen 47 (1985), 3, S. 109-114.