Die Y-Stahlschwelle in der Schweiz. Eisenbahninfrastruktur Konferenz März 2007 in Zlin Tschechien St. Strolz Zlin07 01

Die Y-Stahlschwelle in der Schweiz

Eisenbahninfrastruktur Konferenz 27. – 29. März 2007 in Zlin Tschechien

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Allgemeines über die Schweizer Bahnen Das 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-Stahlschwelle Ich 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 YStahlschwelle 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. St. Strolz

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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

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Die DieY-Stahlschwelle Y-Stahlschwelle

Seitenansicht Schienenstützpunkt S 15, Doppelauflager, voll elektrisch Isoliert

Spezialträgerprofil IB 100S (kaltverformt 20,8kg/m) Spannklemme Skl 14 in vormontierter Stellung

m 0m 0 20 patentierte Schienenbefestigung S 15

oberer Querriegel zur Aufnahme der Horizontalkräfte

variable Ausbiegung der Gabel

Zwischenlage mit Doppelauflage und Wechseleinlagen

unterer Querriegel zur Bildung des Querverschiebewiderstandes

Schwellengewicht komplett: 143 kg

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Versand Versandund undEinbau Einbau 30 cm

30 cm

Nur 30 cm Schotter vor Kopf erforderlich

sowie 30 cm unter der Schwelle

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

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5. Dadurch Einsparungen an: - Trassebreite - Schottermenge - Transportgewicht - Bauhöhe 6. Lange Lebensdauer 7. 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.

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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)

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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. St. Strolz Zlin 07 09

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 YStahlschwellen umgebaut YStahlschwellen auf Asphalt

YStahlschwellen Haltestelle Ringlikon

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SOB (Schweizerische Südostbahn) Normalspur Die 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

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

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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

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BIBUS-UTO STAHL AG

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Umbau SOB St. Gallen – Romanshorn 2004 - 2006 St. 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.

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RhB Radius 100 m Einbau 1991

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RhB Berninastrecke kleinster Radius 45 m seit 1993

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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

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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.

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MGB (Matterhorn – Gotthard Bahn) Meterspur teilweise Zahnrad Noch unter dem Namen FO /Furka – Oberalp Bahn wollte diese die YStahlschwelle speziell für den Zahnradbereich testen. Dies Bahn ist berühmt durch den Glacier-Express der von St. Moritz nach Zermatt führt.

Das war im Herbst 1990 die Aussage des von der MGM (Matterhorn-Gotthard Bahn) MGB Abschnitt für eine Streckensanierung beauftragten Ingenieurbüros. Andermatt Oberalppass 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. St. Strolz Zlin 07 22

Seit dem ersten Einbau im Jahre 1991 sind auf der Zahnradstrecke der ehemaligen FO bis auf wenige Kilometer alle Zahnradabschnitte auf YStahlschwellen 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.

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MGB Andermatt – Nätschen 1991

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BRB ( Brienz – Rothorn Bahn) Spur 800mm Zahnrad Steigung 250 %o Die 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 YStahlschwelle 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

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Y-Stahlsschwellen mit Zahnstangenhalter St. Strolz Zlin 07 26

BRB Spur 800 mm St. Strolz Zlin 07

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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

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Ribbes – Nuria Spanien

Ribbes – Nuria Spanien 1998

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Montserrat Spanien Adhäsionsstrecke 2002

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Montserrat Spanien Zahnradstrecke 2002 St. Strolz

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TMB Tramway du Mont Blanc Frankreich

bei Chamonix St. Strolz Zlin 07

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Zusammenfassung und Ausblick Bei 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

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Y-STAHLSCHWELLEN IN DER SCHWEIZ

Reine Zahnradbahnen

Stromart 725 V Drehstrom Dampf/Diesel

Zahnrad- Adhäsionbahnen 11,5 kV Einphasenwechselstrom

Betriebsleistung

Betriebsart Personenverkehr Personenverkehr

Vmax. Achslast Maximal kleinster Radius km/h to Überhöhung mm in m verschweist 25 10 60 60 25 10 60 60

Gemischt Verkehr

120

16

60

11,5 kV Einph.-w bis 15'000 BRT/Tag Gemischt Verkehr 11 kV Einph.-w 1500 V Gelichstrom 600 + 940 V Gleich. 1200 V Gleichstrom 1000 v Gleichstrom

120

16

105 MGB Bahn 60 RhB Bernina 45

Normalspur

15 kV Einph. W 15'-20'000 BRT/Tg Gemischt 1200 V Gl. (Uetlib.) Personenverkehr

120 80

Bemerkungen:

z. Beispiel Bei verschiedenen Meterspurbahnen verk ehren Ganzgüterzü ge RhB mit Langholztransporten, Bei der BAM mit Panzern der Armee oder mit Zuckerrüben.

Meterspurbahnen

BD Bahn

22,5 16

150 SOB 150 SZU Bahn

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140 120

Bei den Normalspurbahnen Die SOB und die RM haben neben dem Personenvekehr ebenfalls einen ansehnlichen Güterverkehr 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 Deutschland beträgt bei der DB und Privatbahnen bei den Y-Stahlschwellen teilweise 140 km/h

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GGB Gornergratbahn

Ich danke Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit Stephan Strolz St. Strolz Zlin 07

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