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Die Y-Stahlschwelle in der Schweiz

EisenbahninfrastrukturKonferenz 27. – 29. März 2007

in Zlin Tschechien St. Strolz Zlin07 01

Allgemeines über die Schweizer BahnenDas Schweizerische Eisenbahnnetz weist eine Länge von über 5000 Kilometer auf. Davon werden etwa 3000 Kilometer von der Schweizerischen Bundesbahn (SBB) und 2000 Kilometer von ca. 50 Privatbahngesellschaften (die sich um Synergien zu nutzen immer mehr zusammenschliessen) betrieben.

Rund 1400 Kilometer sind Schmalspurstrecken mit grösstenteils Meterspur.

Als Folge der topographischen Verhältnisse entstanden viele kurven- und steigungsreiche Streckenabschnitte sowie viele Tunnels. In den Alpen sind zur Überwindung grosser Höhenunterschiede viele Bahnen (32) teilweise oder ganz mit Zahnstangen ausgerüstet.

Die schwierigen Linienführungen, gepaart mit oftmals hoher Streckenbelastung stellen grosse Anforderungen an den Eisenbahnoberbau. Dies führte dazu, dass Entwickler neuer Oberbauelemente seit jeher bestrebt waren, Dauerversuche mit Neuentwicklungen im Schweizer Eisenbahnnetz durchzuführen

Bei grossen Bahnunternehmungen erschweren Gründe wie Standardisierung, Logistik, mechanische Bauverfahren oft die Durchführung von Versuchen.

So sind es immer wieder die kleineren Privatbahnunternehmungen, die zu Versuchen mit neuen Bauteilen bereit sind.

St. Strolz Zlin 07 02

Durch diese Besonderheiten bei den Schweizerbahnen wurde die Schweiz zum Pionierland der Y-StahlschwelleIch möchte Ihnen anhand von einigen Bahnen zeigen wo und aus welchem Grunde die Y-Stahlschwelle eingesetzt wurde und auch in Zukunft eingesetzt wird. Dazu möchte ich Ihnen zuerst die besonderen Eigenschaften und Vorteile der Y- Stahlschwelle erläutern.

Die Stahlschwelle hat eine lange Tradition im Eisenbahnbau. Bereits frühzeitig bewährte sie sich als Trogschwelle, vor allem auch auf Gebirgsstrecken mit starker Neigung und engen Kurvenradien. Ihre Vorteile lagen auf der Hand:

Sie war robust gegen Umwelteinflüsse, garantierte eine hohe Lagestabilität und eine lange Lebensdauer. Mit den Hochgeschwindigkeitszügen und dem wachsenden Verkehrsaufkommen haben die Anforderungen an den Oberbau stetig zugenommen. Auch die Stahlschwelle hat sich weiterentwickelt. Die moderne Y-Stahlschwelle verbindet die Vorteile des Werkstoffs Stahl mit einer Schwellenkonstruktion, die neue Massstäbe in der Fahrbahntechnik setzt. Ihren Namen erhielt sie von der Form des Schwellengrundrisses, einem Ypsilon.


Bei den Schweizerbahnen wird die Y-Stahlschwelle eingesetzt da sie folgende Eigenschaften respektive Vorteile aufweist:

1. Zusammen mit den Schienen bildet ein Y-Stahlschwellengleis praktisch ein Fachwerk

- Dies ergibt eine hohe Rahmensteifigkeit

- Durch die Y-Form und die Querriegel entsteht ein hoher Querverschiebewiderstand

- Dadurch ist das durchgehende Verschweissen der Schienen auch in engsten Radien möglich

2. Schwellenlänge

- obere Länge Normalspur 2000 mm

- obere Länge Meterspur 1550 mm

3. Schwellen Höhe nur 95 mm

4. Schwellenbedarf ca. die halbe Stückzahl im Vergleich zur Stabschwelle


2000 mm

Die Y-StahlschwelleDie Y-StahlschwelleSpezialträgerprofil IB 100S (kaltverformt 20,8kg/m)

Spannklemme Skl 14 in vormontierter Stellung

oberer Querriegel zur Aufnahme der Horizontalkräfte

Zwischenlage mit Doppelauflage und Wechseleinlagenvariable Ausbiegung

der Gabelunterer Querriegel zur Bildung des Querverschiebewiderstandes

Seitenansicht

Schienenstützpunkt S 15, Doppelauflager, voll elektrisch Isoliert

patentierte Schienenbefestigung S 15

Schwellengewicht komplett: 143 kg

St.- strolz Zlin 07 05

Versand und EinbauVersand und Einbau

30 cm

Nur 30 cm Schotter vor Kopf erforderlich

Schwellenbedarf:

( )Streckenlänge [m] =Anzahl der Schwellen

1,5* Schwellenabstand [m]+ 0,23

auf 1000 m bezogen:

( )1000 m 1000 m= =803 Schwellen

1,5* 0,6 m+ 0,23 1,245 m

30 cm

sowie 30 cm unter der Schwelle


5. Dadurch Einsparungen an:- Trassebreite- Schottermenge- Transportgewicht- Bauhöhe

6. Lange Lebensdauer7. Verlängerung der Unterhaltsintervalle

Die Vorteile können einzeln oder auch zusammen wirken, je nach Bahn und Situation. Bei Berg- oder Zahnradbahnen spielt das Transportgewicht eine wesentlich wichtigere Rolle als im Flachland. Die Trassebreite kann im Gebirge aber auch im Flachland im überbauten Gebiet mit teurem Landerwerb eine entscheidende Rolle spielen. Die Schwellenhöhe kann bei bestehenden Tunnels, Unter- oder Überführungen die Kosten stark beeinflussen.

Beim Betonschwellengleis muss eine genügend starke Fundationsschicht eingebaut werden, bei der Y-Stahlschwelle ist dies nicht in jedem Fall notwendig.


Es ist somit entscheidend, dass man bei einem Vergleich nicht nur den Schwellenpreis vergleicht, sondern alle Kosten in die Berechnung einbezieht.

Dies sind zum Beispiel:

-Landerwerb

- Materialeinkauf (Schottermenge)

-Stütz- und Bankettmauern (Wegfall)

- geringerer Aushub für Fundation oder Wegfall der Fundation

-Wegfall oder reduzierte Kosten bei Tunnelsanierung (Lichtraumprofil)

-Stopfintervalle

-- Recyclingkosten (Schrottpreis)


Einige Beispiele von Schweizer Bahnen

Die SZU (Sihltal-Zürich-Ütliberg Bahn NORMALSPURBAHN

Die SZU verwirklichte ihre 100 Jahre alte Idee, die Streckenverlängerung zum Zürcher Hauptbahnhof. Als Zielbahnhof konnte die SZU den freigehaltenen Raum der vom Stimmvolk abgelehnten Zürcher U-Bahn nutzen. Da die U-Bahn aber mit Stromschienen vorgesehen war, waren die als Vorinvestition bereits erstellten Schlitzwände für eine Normalbahn zu kurz.

Daher wurde ein Oberbau mit geringer Bauhöhe gewählt, Kunststoffschwellen mit 100mm Höhe als feste Fahrbahn. Der Lieferant konnte obwohl versprochen aber für die Weichen keine Lösung anbieten. Darauf stiess ich, damals als Chef Fahrbahn auf die nur 95 mm hohe Y-Stahlschwelle. Die Entscheidung viel dann schnell und es wurden die 7 Weichen mit den Zwischengleisen mit Y-Stahlschwellen auf Asphalt ausgeführt. Die Strecke wurde 1990 in Betrieb genommen und funktioniert einwandfrei.

Damit wurde das Tor für die Y-Stahlschwelle in der Schweiz geöffnet.


Im 1990 entschied sich die SZU auf der Üetliberglinie für einen Umbau von 1.4 Kilometer auf Y-Stahlschwellen. Bei der steilsten Adhäsionsbahn mit Normalspur von Europa (70%o) spielten für den Entscheid folgende Punkte eine Rolle:- Verschweissen von engen Kurven mit Radius 120 m- Geringerer Schotterbedarf- Keine Trasseverbreiterung notwendig-Geringes Transportgewicht

In den vergangenen Jahren hat die SZU noch weitere Streckenabschnitte auf Y- Stahlschwellen umgebaut

Y-Stahlschwellen auf Asphalt

Y- Stahlschwellen

Haltestelle Ringlikon


SOB (Schweizerische Südostbahn) NormalspurDie SOB ist eine Normalspurbahn die von der Zentralschweiz an den Bodensee führt, neben dem Personenverkehr betreibt sie ebenfalls noch einen beachtlichen Güterverkehr, dies zum Teil auf einer Kurvenreichen Strecke mit Radien hinunter bis 140 m bei einer Steigung bis 50%o.

Im 1992 entschied sie sich erstmals für den Einbau von Y-Stahlschwellen. Gründe waren die engen Radien, die engen Platzverhältnisse. Dadurch konnte teilweise auf den Bau von Stütz- oder Bankettmauern verzichtet werden. Das Gleis wurde aber durchgehend verschweisst wodurch der Fahrkomfort gesteigert und die Unterhaltskosten gesenkt werden konnten.

SOB

50%0 Rampe

Steinerberg

St.. Strolz Zlin 07 11

In der Zwischenzeit wurde der Kurvenreichste und steilste Abschnitt praktisch ganz mit Y-Stahlschwellen ausgerüstet.


In den Jahren 2004 – 2006 wurde der ganze 16 Kilometer lange Abschnitt von St. Gallen nach Romanshorn am Bodensee mit Y-Stahlschwellen erneuert. Gründe die zur Vergabe mit der Y-Stahlschwelle führten:- Preislich günstigstes Angebot nach dem Vergleich der Gesamtkosten- Geringere Schotterbettbreite (Y-Stahlschwelle 2000mm, Betonschwelle 2600mm)- Geringerer Schotterbedarf- Geringere Trassebreite- Geringerer Aushub für Fundation (12cm Einsparung im Vergleich zur Betonschwelle)- Für die Entwässerungsleitungen musste die bestehende Böschung nicht angeschnitten werden (geringerer Aushub)

- Teilweise Verzicht auf Steinkorbmauern- Geringere Transport und Deponiekosten-Verzicht auf Landerwerb


BIBUS-UTO STAHL AGSt. Strolz Zlin 07 14

Umbau SOB St. Gallen – Romanshorn 2004 - 2006St. Strolz Zlin 07 16

RhB Rhätische Bahn (Meterspur)Im 1991 machte auch die RhB einen Versuch mit der Y-Stahlschwelle. Es wurde ein 600 Meter Abschnitt mit einem Kurvenradius von 100 m ausgewählt. Die RhB wollte das Verhalten des verschweissten Gleises mit der Y-Stahlschwelle im engen Radius testen. Die Ergebnisse waren so positiv dass sie im 1993 auf der Berninastrecke (70%o) einen Versuch mit dem Radius 45 m wagte. Ein Jahr später wurde vor Thusis ebenfalls nochmals eine Kurve (praktisch ein Halbkreis mit Radius 130 m) bei dem dauernd Gleisverwerfungen auftraten auf Y-Stahlschwellen umgebaut.

Alle Gleisabschnitte verhalten sich einwandfrei, es sind keine Probleme aufgetreten. Die Gleisabschnitte mussten erst nach 10 – 11 Jahren erstmals nachgestopft werden. Die RhB baut nun regelmässig kritische stellen auf die Y-Stahlschwelle um.


RhB Radius 100 m Einbau 1991 St. Strolz Zlin 07 18

RhB Berninastrecke kleinster Radius 45 m seit 1993 St. Strolz Zlin 07 19

BD Bremgarten – Dietikon Bahn (Meterspur)Die BD hatte im Jahre 1996 zwei Kurven mit Radien von 35m und 39 m mit Holzschwellen und Schwellenkappen erneuert. Da aber Gleisverschiebungen durch Temperaturschwankungen von über 20 cm auftraten, wurde nach nur 2 Jahren im 1998 dies beiden Kurven auf Y-Stahlschwellen umgebaut. Seit dem liegen die durchgehend verschweissten Gleise einwandfrei und wurden noch nie nachgestopft.

Die BD hat bereits weitere Abschnitte mit Y-Stahlschwellen ausgeführt.

BD Radius 35 und 39 m

Mutschellen

Einbau 1998


TPC (Transport Public du Chablais) Meterspur

Die TPC hatte 1999 bei der notwendigen Gleiserneuerung durch die Rebberge bei Aigle das Problem dass die vorhandene Dammkrone zu schmal war und die Strecke eine S-Kurve mit Radien von 60 m vorwies. Mit der Y-Stahlschwelle konnte das Problem gelöst werden und das Gleis wurde ebenfalls durchgehen verschweisst. Bis heute wurde noch keine Unterhaltsarbeiten (Stopfen) notwendig.


MGB (Matterhorn – Gotthard Bahn) Meterspur teilweise ZahnradNoch unter dem Namen FO /Furka – Oberalp Bahn wollte diese die Y- Stahlschwelle speziell für den Zahnradbereich testen.

Dies Bahn ist berühmt durch den Glacier-Express der von St. Moritz nach Zermatt führt.

MGB Abschnitt

Andermatt -Oberalppass


Das war im Herbst 1990 die Aussage des von der MGM (Matterhorn-Gotthard Bahn) für eine Streckensanierung beauftragten Ingenieurbüros.

Wir handelten schnell und die Bahnunternehmung zeigte Risikobereitschaft, so erfolgte der Einbau der ersten Y-Stahlschwellen für Zahnradbahnen nur ein Jahr später im Herbst 1991 und zwar auf der Hauptlinie des Glacierexpress. Im Frühjahr hatten wir ja bereits bei der RhB die ersten Meterspur-Y-Stahlschwellen eingebaut.


Seit dem ersten Einbau im Jahre 1991 sind auf der Zahnradstrecke der ehemaligen FO bis auf wenige Kilometer alle Zahnradabschnitte auf Y- Stahlschwellen umgebaut worden. Viele Kurven haben Radien von 60 – 80 m. Dank der Y-Stahlschwelle sind die Gleise nun durchgehend verschweisst. Die MGB hat aber auch Abschnitte in den Adhäsionsstrecken mit Y-Stahlschwellen umgebaut.

MGB Andermatt – Nätschen 1991


BRB ( Brienz – Rothorn Bahn) Spur 800mm Zahnrad Steigung 250 %oDie BRB eine reine Touristen Bahn die sehr auf die Kosten achten muss, hatte jahrelang nur immer mit gebrauchtem Material von anderen Bahnen den Unterhalt bewältigt. Dies hatte aber zur Folge dass auch an den erneuerten Abschnitten immer wieder Unterhalt notwendig wurde. Im 2002 hat sich dann die BRB für einen Versuch mit der Y- Stahlschwelle entschieden und der Entschluss ist gefallen, dass die ganze Strecke in den nächsten Jahren sukzessiv mit Y-Stahlschwellen erneuert wird.

Die Gründe sind wie bei den meisten anderen Bahnen: Das Gleis kann auch mit Radien von 60 - 70m verschweisst werden. Es bleibt in seiner Lage, daher geringer Unterhalt, kein Problem bei dem vorhandenen schmalen Trasse und kein Problem wegen dem Lichtraumprofil in den sehr engen Tunnels.

BRB Umbau 2006

Schienen S49

Länge 15 m

nicht vorgebogen


Y-Stahlsschwellen mit Zahnstangenhalter


BRB Spur 800 mm St. Strolz Zlin 07 27

Der erfolg der Y-Stahlschwelle in der in der Schweiz brachte auch den Erfolg im Ausland.So konnten wir als Vertretung von ThyssenKrupp GfT für die Y-Stahlschwelle auch einige Erfolge im Ausland feiern. Da die Schweizerischen Bergbahnen die Kontakte zu den Ausländischen Bergbahnen sehr pflegen und auch einen gewissen Vorbildcharakter haben, ist es uns gelungen auch bei ausländischen Bergbahnen die Y-Stahlschwelle einzusetzen.

So zum Beispiel in Spanien

Ribbes – Nuria (eine Bergbahn Meterspur und teilweise Zahnrad) in den Pyrenäen

und

Montserrat (eine Bergbahn Meterspur und hauptsächlich Zahnrad) zum Kloster Montserrat bei Barcelona

oder

Die TMB (Tramway die Montblanc) eine Meterspur Zahnradbahn in der Nähe von Chamonix


Ribbes – Nuria Spanien

Ribbes – Nuria Spanien 1998St. Strolz Zlin 07 29

Montserrat Spanien Adhäsionsstrecke 2002


Montserrat Spanien Zahnradstrecke 2002St. Strolz Zlin 07 31

TMB Tramway du Mont Blanc Frankreich bei ChamonixSt. Strolz Zlin 07 32

Zusammenfassung und AusblickBei allen in der Schweiz und von uns betreuten ausländischen Bahnen sind bei den eingebauten Y-Stahlschwellen keine Probleme aufgetreten.

Alle Gleise mit Y-Stahlschwellen sind lückenlos verschweisst und in einwandfreien Zustand.

Vor allem bei Meterspurbahnen wurden die Gleise mit Y-Stahlschwellen seit dem Einbau nur einmal oder noch nie gestopft.

RhB nach 10 – 11 Jahren, CJ (Jurabahn) nach 12 Jahren noch nie, BD Radius 35 und 39 m nach 8 Jahren noch nie.

In der Schweiz auf unseren kurvenreichen Strecken ist bei genauer Planung und Kostenbetrachtung die Y-Stahlschwelle eine hervorragende Lösung.

Ich hoffe dass Sie mit meinen Ausführungen einen kleinen Einblick über den Einsatz der Y-Stahlschwelle in der Schweiz erhalten haben.

Ich bin überzeugt, wenn bereits in der Projektierung die Möglichkeit der Y-Stahlschwelle in die Planung und Kostenberechnung einbezogen wird, können noch viele Eisenbahnlinien, die zur Gründerzeit errichtet wurden mit wesentlich geringerem Kostenaufwand an die heutigen Bedürfnisse angepasst werden.

Wir benötigen nicht überall eine Autobahn, es genügt oft eine Landstrasse.St. Strolz Zlin 07 33


Y-STAHLSCHWELLEN IN DER SCHWEIZVmax. Achslast Maximal kleinster Radius

Stromart Betriebsleistung Betriebsart km/h to Überhöhung mm in m verschweistReine Zahnradbahnen 725 V Drehstrom Personenverkehr 25 10 60 60

Dampf/Diesel Personenverkehr 25 10 60 60

Zahnrad- Adhäsionbahnen 11,5 kV Einphasen- Gemischt Verkehr 120 16 60wechselstrom

Meterspurbahnen 11,5 kV Einph.-w bis 15'000 BRT/Tag Gemischt Verkehr 120 16 105 MGB Bahn 6011 kV Einph.-w RhB Bernina 451500 V Gelichstrom600 + 940 V Gleich.1200 V Gleichstrom BD Bahn 351000 v Gleichstrom

Normalspur 15 kV Einph. W 15'-20'000 BRT/Tg Gemischt 120 22,5 150 SOB 1401200 V Gl. (Uetlib.) Personenverkehr 80 16 150 SZU Bahn 120

Bemerkungen: Bei verschiedenen Meterspurbahnen verkehren Ganzgüterzü ge z. BeispielRhB mit Langholztransporten, Bei der BAM mit Panzern der Armee oder mit Zuckerrüben.

Bei den Normalspurbahnen Die SOB und die RM haben neben dem Personenvekehr ebenfalls einen ansehnlichen Güter-verkehr mit Ganzzügen für Kieswerke, Zement, Stalweke, Tanklager etc.

In Deutschland sind die Y-Stahlschwellen auch bei Industriebahnen eingebaut, z.B. Stahlweke Salzgitter. Die Achslasten sind dort teilweise 25 To und die Geschwindigkeit in Deutschlandbeträgt bei der DB und Privatbahnen bei den Y-Stahlschwellen teilweise 140 km/h

Ich danke Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit

Stephan Strolz

GGB Gornergratbahn


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