Oberbau (Eisenbahn)

Schotteroberbau mit Holzschwellen

Der Oberbau oder Gleiskörper einer Eisenbahnstrecke besteht aus dem Gleisbett und den darauf montierten Gleisen. Der Unterbau bildet eine feste Vorlage für die Konstruktion des Oberbaus, in dem er Unebenheiten des Geländes ausgleicht.

Der Oberbau und insbesondere das Gleisbett dient der Aufnahme und Verteilung der Kräfte, die durch Masse, Beschleunigung, Sinuslauf, Geschwindigkeit der Schienenfahrzeuge sowie thermische Belastungen durch Witterung entstehen.

Von der Funktionsfähigkeit des Ober- und Unterbaus hängen unter anderem die zulässige Höchstgeschwindigkeit einer Strecke und die zulässige Achslast der Fahrzeuge ab. Durch so genannte Mängel im Oberbau müssen aus Sicherheitsgründen Langsamfahrstellen eingerichtet werden, die sich auf die Fahrzeiten von Zügen nachteilig auswirken und somit zu Verspätungen führen.

In Deutschland ist für die Einhaltung der rechtlichen Voraussetzungen das Eisenbahn-Bundesamt zuständig, für die Erhaltung und den laufenden Betrieb des Schienennetzes wurde DB Netz verpflichtet.

Aufbau

Feste Fahrbahn auf der SFS Nürnberg–Ingolstadt; System Bögl

Der Oberbau enthält zunächst ein Gleisbett, das in der Regel aus Schotter besteht. Auf diesen „Schotteroberbau“ werden quer zur Fahrtrichtung Schwellen gelegt, auf denen in Fahrtrichtung die Schienen befestigt werden. Die in der Regel aus Beton, aber oft noch aus Holz oder Stahl gefertigten Schwellen halten die Schienen im vorgesehenen Abstand, der so genannten Spurweite, zueinander und müssen bei endlos verschweißten Schienen auch die thermisch bedingten Längenausdehnungskräfte in den Unterbau ableiten.

Auf den Schwellen werden Schienen durch Befestigungsmittel gehalten. Im einfachsten Fall sind dies in die Schwellen geschlagene Nägel, deren Köpfe über die Kante des Schienenfußes ragen und in dessen Richtung umgeschlagen werden. Aktuell werden i.d.R. Systeme von Gewindebolzen, Muttern und Klemmen verwendet. In Deutschland gängige Befestigungsverfahren sind auf Betonschwellen der Oberbau W, auf Holzschwellen eine Variante des Oberbaus K.

Das Schotterbett ist flexibel und hilft, sowohl statische als auch dynamische Belastungen gleichmäßig auf den Unterbau zu übertragen. Weitere Vorteile eines Schotterbetts sind eine relativ gute Geräuschdämmung sowie die Aufnahme von Schwingungen, die durch den Sinuslauf fahrender Züge entstehen. Ein Schotterbett lässt sich mit einfachen Mitteln instand halten. Weiterhin führt ein Schotterbett die in Europa üblichen Niederschlagsmengen in den Boden ab. Nachteilig ist, dass bei Hochgeschwindigkeitsfahrten Schotter vom Luftzug des fahrenden Zuges aus dem Gleisbett hoch gerissen werden kann ("Schotterflug") und eine Gefahr für in der Nähe befindliche Menschen und Tiere sowie für die Technik darstellt.

Das Gleisbett kann auch als so genannte Feste Fahrbahn gefertigt werden, bei der die Schienen direkt auf einen aus Beton oder Asphalt bestehenden, festen Oberbau montiert werden. Der Oberbau aus Beton wird vor allem bei modernen Schnellfahr- und Hochgeschwindigkeitsstrecken verwendet, während Oberbauten auf Asphaltbasis vor allem bei Straßenbahnen eingesetzt werden, die sich ihre Fahrstraßen mit dem Kraftfahrzeugverkehr teilen müssen. Ein festes Gleisbett benötigt als zusätzliches Oberbauelement eine Schallisolierung in Form von Isoliermatten.

Pflege

Bettungsreinigungsmaschine, die von der Deutschen Bahn AG eingesetzt wird, um den Schotter im Gleisbett auszuwechseln. Zu sehen ist der vordere Teil, der das Gleis anhebt und die Schottersteine einsammelt.

Hinterer Teil, der den Schotter in der richtigen Größe ausschüttet.

Universal-Gleisstopfmaschine Unimat 08-475 4S im Gleisneubau − Schnellfahrabschnitt Homburg/Saar−Saarbrücken bei Limbach

Der Oberbau benötigt regelmäßige Pflegearbeiten um seine Aufgaben erfüllen zu können. Unzureichender Unterhalt lässt die Belastbarkeit des Gleisbetts sinken und die Einrichtung von Langsamfahrstellen ist die Folge.

Schwellen

Holzschwellen beginnen auch bei bester Imprägnierung irgendwann zu verrotten und bieten dann keine stabile Unterlage mehr für die Schienen, sodass sie nur selten auf mehr als 25 Jahre Liegezeit kommen. In besonderen Umgebungen, beispielsweise in feuchten Tunneln, kann die Liegedauer auch wesentlich kürzer sein. Wenn die Befestigungsmittel in morschen Schwellen keinen Halt mehr finden, kann es zu Spurerweiterungen kommen, die sogar zu Entgleisungen führen können.

Auch Stahl- und Betonschwellen altern und müssen deshalb beizeiten ersetzt werden.

Neuere Entwicklungen haben hier, in Bezug auf Lagestabilität und Liegedauer, deutliche Verbesserungen gebracht. Zum einen die Y-Stahlschwelle für den normalen Oberbau, zum anderen die Stahl-Brücken-Schwelle (SBS). Beide Systeme sind so konzipiert, dass eine lange Liegedauer und geringer Durcharbeitungszeitraum zu erwarten ist.

Schotter

Auch das Schotterbett bedarf Pflege, weil stets ein einwandfreies Abfließen von Regenwasser in den Unterbau gewährleistet sein muss. Der Schotter braucht seine Kanten und die Zwischenräume, um seine Funktion richtig erfüllen zu können. Der Verschleiß der Kanten kann auch durch optimale Wahl der Gesteinsart nicht vermieden werden. Somit muss irgendwann der alte stumpfe Schotter durch neuen scharfkantigen ersetzt werden. Dies ist stark von der Belastung und der gewünschten Lagestabilität abhängig. Oft reicht es aus, den alten Schotter mit neuem zu mischen, um den erwünschten Effekt zu erreichen.

Ist der Wasserabfluss durch Verschmutzungen verstopft, kann der Schotter nicht mehr „atmen“ und übermäßiger Pflanzenwuchs kann einsetzen. Pflanzen sind aus mehreren Gründen im Gleisbett unerwünscht: Zum einen behindern sie zusätzlich den Abfluss des Wassers, zum anderen reichert sich dadurch der Schotter mit Humus an und wird dadurch unflexibel. Derartiger Pflanzenwuchs ist ein Anlass für die regelmäßig notwendige Reinigung des Schotters. Dabei wird dieser gewaschen und zum großen Teil wiederverwendet. Eine Überschwemmung kann wegen der Eintragung von Schwebestoffen wie Schlick ein Auswechseln des Schotters erfordern.

Auf Grund des losen Verbundes der Schottersteine untereinander werden diese im Laufe der Zeit auseinandergetrieben. Infolgedessen entstehen Lücken im Gleisbett, das seine Aufgaben nicht mehr übernehmen kann. Kleinere Mängel können von Hand durch Nachstopfen behoben werden. In der Regel werden zur Reparatur Stopfmaschinen eingesetzt. Dabei wird kein Schotter ersetzt, sondern fehlender Schotter nachgefüllt. Somit muss der seitlich nach außen verschobene Schotter nicht zurück an die gewünschte Position gebracht werden.

Schienen

Auch die Schiene selber muss regelmäßig ausgewechselt werden, denn gewisse Abnutzungen kann man nicht mehr durch Schleifen mit einem Schleifwagen beheben. Die Liegezeit der äußeren Schiene in einem Kehrtunnel der Gotthardbahn beträgt beispielsweise rund drei Jahre. Auch das Schleifen lässt sich nur wenige Male durchführen, weil eine gewisse Restdicke des Schienenkopfes vorhanden sein muss. Auch können durch die dauernde Wechselbelastung der Schiene Mikrorisse entstehen, welche − wenn sie nicht rechtzeitig erkannt werden − zu einem Schienenbruch führen. Zur frühzeitigen Erkennung von Schäden werden heutzutage die Hauptstrecken regelmäßig mit Ultraschallmesswagen abgefahren.

Die früher oft anzutreffenden Streckengänger sind heute meist durch Fahrzeuge abgelöst worden, die notwendige Kontrollen wirtschaftlicher durchführen.

Weblinks

 Commons: Oberbau – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Oberbauhandbuch – Fachseite vom Hersteller ThyssenKrupp
• gleisbau-welt.de – Alles über den Gleisbau