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Die Bahnschwelle oder kurz Schwelle ist eine Schienenunterstutzung Als Teil des Eisenbahnoberbaus tragt sie die Schienen und verteilt deren Belastungen auf die Gleisbettung Sie fixiert die Schienen in ihrer Lage und stellt die Einhaltung der Spurweite sicher 1 Die Schwellen bilden zusammen mit den Schienen den Schienenbefestigungs und Schienenverbindungsmitteln das Gleis Gleis mit Stahl Holz und BetonschwellenMan unterscheidet zwischen Langschwellen historisch belegt und Querschwellen heute vorherrschend 1 Inhaltsverzeichnis 1 Anforderungen 2 Querschwellen 2 1 Holzschwelle 2 1 1 Rohstoff 2 1 2 Produktion 2 1 3 Abmessungen und Form 2 1 4 Schienenbefestigung 2 1 5 Impragniermittel 2 1 6 Erhaltungsmassnahmen 2 1 7 Verwendungsbeschrankungen und Entsorgung 2 2 Stahlschwelle 2 2 1 Trogschwelle 2 2 2 Y Schwelle 2 3 Betonschwelle 2 3 1 Einblockschwelle 2 3 2 Zweiblockschwelle 2 3 3 Schaden 2 4 Kunststoffschwelle 2 4 1 Glasfaserverstarkte Kunststoffrezyklatschwelle 2 4 2 Langglasfaserverstarkte Polyurethanschwelle 2 5 Steinschwelle 3 Spezielle Bauformen 4 Besohlung 5 Recycling 6 Schienenbefestigung 7 Alternativen zur Bahnschwelle 8 Handhabung 9 Literatur 10 Weblinks 11 EinzelnachweiseAnforderungen BearbeitenEisenbahnschwellen mussen diversen Anforderungen gerecht werden so mussen sie der Witterung widerstehen Lasten gut verteilen konnen die Spurweite dauerhaft garantieren hoher Langs und Querverschiebewiderstand ausreichend masshaltig und nicht zuletzt gunstig in der Instandhaltung sein Querschwellen BearbeitenIm Laufe der Entwicklung von Querschwellen sind verschiedene Materialien verwendet worden oder werden auch heute noch verwendet Zu diesen Materialien zahlen Hartholz Buche und Eiche Weichholz Kiefer und Larche Stahl Trogschwelle oder Bauform Y Spannbeton KunststoffHolzschwelle Bearbeiten nbsp Gleis mit Holz und Gleis mit BetonschwellenHolzschwellen waren uber Jahrzehnte bis zur Einfuhrung der Stahlschwelle die am haufigsten angewandte Querschwelle Mit der Verbreitung von Betonschwellen ging der Anteil an Holzschwellen weiter zuruck 2 Sie werden heute uberwiegend auf Brucken und in Weichen aber auch in engen Bogen eingebaut Direkt also ohne Schotterbettung auf den Fahrbahntragern von Stahlbrucken mit offener Fahrbahn verlegte Holzschwellen werden Bruckenbalken genannt Ihr Querschnitt ist deutlich grosser Da sich Holz gut verarbeiten lasst ist es moglich kostengunstig individuelle Schwellenlangen sowie Schwellenbohrungen nach Mass herzustellen Wegen der gegenuber Betonschwellen geringeren Hohe werden Holzschwellen insbesondere dort verlegt wo die Bettungsstarke begrenzt ist Das betrifft Brucken Tunnel und andere Uberwerfungsbauwerke Sie erreichen eine Lebensdauer von bis zu 35 Jahren Holzschwellen ubertragen Vibrationen weit weniger als andere Materialien deshalb sind sie das bevorzugte Material fur Brucken in Wohngebieten Weichenschwellen haben viele unterschiedliche Langen was dazu gefuhrt hat dass sich hier Holz als Material lange gehalten hat auch bei sonst mit Betonschwellen ausgerusteten Bahnanlagen Ein weiterer Vorteil von Holzschwellen ist dass sie Entgleisungen besser als Beton und Stahlschwellen verkraften Deshalb werden sie insbesondere auf Rangierbahnhofen und in Ablaufanlagen weiterhin eingesetzt Rohstoff Bearbeiten Als Rohstoff fur Holzschwellen sind verschiedene Holzarten zulassig Es werden folgende Holzarten empfohlen 3 europaische Laubholzer Buchen und Eichenholz europaische Nadelholzer Gemeine Kiefer Seekiefer Pinie Schwarzkiefer Douglasie Larche tropische Laubholzer Lophira alata Shorea laevis Dicorynia guianensis Eucalyptus marginata Eucalyptus diversicolor Ocotea rodiaei Mora excelsaDer Anteil der verwendeten einzelnen Holzarten bei Holzschwellen veranderte sich im Laufe der Zeit Wahrend um 1880 uber die Halfte der Holzschwellen in Deutschland aus Eichen und der Grossteil des Restes aus Kiefernholz bestand wurden in den 1960er Jahren ausschliesslich Buchenholzschwellen eingebaut 2 Wahrend in der Vergangenheit auch in Deutschland importierte tropische Laubholzer verwendet wurden 2 werden heute nur noch europaische Laubholzer bei der Deutschen Bahn eingesetzt welche mit dem FSC und oder dem PEFC Gutesiegel zertifiziert sind 4 also aus okologischen und nachhaltigen Quellen stammen Hartholzschwellen werden sowohl auf freier Strecke als auch im Bereich von Brucken und Weichen eingebaut Fur wenig belastete und Strassenbahngleise werden auch Weichholzschwellen aus Kiefern oder Larchenholz verwendet Aus Schallschutzgrunden konnen ebenfalls Weichholzschwellen eingesetzt werden da diese eine bessere Korper und Luftschalldammung als Hartholzschwellen aufweisen 2 In anderen Landern verwendet man in Abhangigkeit von der ortlichen Verfugbarkeit verschiedene Holzarten In tropischen Landern beispielsweise das widerstandsfahige Teakholz sowie andere harte und resistente Holzer wie z B Muhuhu und in Sudamerika Quebracho In Landern ohne Laubholzwalder wurden dagegen hauptsachlich Nadelholzer eingesetzt Die Rohstoffe mussen verschiedenen Qualitatsanforderungen genugen um eine lange Liegedauer zu erreichen 3 Produktion Bearbeiten nbsp Ausgebaute Holzschwelle mit Kronenblech im HirnholzNach dem Fallen der Baume werden diese in einem Sagewerk eingeschnitten Anschliessend erfolgt eine Lufttrocknung bis ein bestimmtes Rohgewicht unterschritten wird Bei Buchenholz betragt dieses 750 kg m und bei Eichenholz 900 kg m 2 4 Im Anschluss an die Lufttrocknung erfolgt die Bearbeitung der Holzschwellen Dazu werden sie an den Plattenauflagern gehobelt und anschliessend gebohrt Die Bohrungen dienen der spateren Schienenbefestigung Zusatzlich werden bei Buchenholzschwellen an der Unterseite sogenannte Impragnierlocher gebohrt um die Trankmittelaufnahme zu verbessern Um die Isolierung der Schienen zu gewahrleisten durfen die Schwellen nicht durchbohrt werden Gegen die Neigung des Holzes an den Stirnseiten der Schwellen aufzuplatzen werden Schwellensicherungsmittel wie S Haken Krallenbander Stahlbandagen Nagel oder Kronenbleche in das Hirnholz der Schwellenenden angebracht 2 4 Nach der Bearbeitung erfolgt die Impragnierung der Holzschwellen im Kesseldruckverfahren und das Aufplatten Hierunter wird das Verschrauben der Rippenplatten auf den Schwellen mit den Schwellenschrauben verstanden Zum Abschluss erfolgt eine Qualitatsabnahme durch den Kunden 2 4 Holzschwellen mussen an der Stirnseite gekennzeichnet sein Markierungsnagel Nageno Nagelschmiede Oberschona bezeichnen die Einbaulage von Weichenschwellen Jahresnagel bezeichnen den Hersteller und das Erzeugungsjahr von Schwellen nbsp Zur Luft trocknung gestapelte Holz schwellen nbsp Holz bearbeitungs zentrum zum Hobeln und Bohren der Platten auflager nbsp Imprag nierung im Kessel druck verfahren nbsp Auf platten einer Holz schwelleAbmessungen und Form Bearbeiten Die Holzschwellen haben einen rechteckigen Querschnitt und sind an der Oberseite gefast oder abgerundet Die Abmessungen von Holzschwellen sind in verschiedene Gruppen eingeteilt Je Gruppe betragt die Breite zwischen 20 0 und 30 5 cm und die Hohe zwischen 12 5 und 16 0 cm 3 Bei der Deutschen Bahn werden ublicherweise Holzschwellen mit dem Querschnittsmass 26 cm Breite 16 cm Hohe verwendet 4 Fur Normalspur haben Holzschwellen ublicherweise eine Lange von 2 4 bis 2 7 m wobei die Regellange der Deutschen Bahn 2 6 m betragt 4 Schienenbefestigung Bearbeiten nbsp Genagelter OberbauZur Befestigung der Schienen werden verschiedene Schienenbefestigungsmittel verwendet auf Holzschwellen solche ohne oder mit Unterlagsplatte Zu Ersteren zahlen die Schienennagel und die Doppelspannnagel sogenannter Federnagel zu Letzteren die unmittelbare Befestigung mit Schienenschrauben sowie die Bauformen K und Ks Heute werden im deutschsprachigen Raum ausschliesslich die Oberbauformen K und Ks verwendet Offene Unterlagsplatten Hakenplatten Federnageloberbau und Schienenbefestigungen ohne Unterlagsplatten gibt es nur noch vereinzelt sie werden nicht mehr neu beschafft und eingebaut Die Schienenbefestigung mit Nageln war jahrzehntelang in Nordamerika und Russland bzw der UdSSR und ihren Nachfolgestaaten ublich An gelaschten Schienenstossen und generell an den Stossen von Reichsbahnweichen auch bei Verschweissung werden zwei miteinander verschraubte Holzschwellen eingebaut Stossschwellen oder Kuppelschwellen genannt Diese sollen die Stosse besser unterstutzen und die Wirkung der Laschen stabilisieren Sie lassen sich allerdings schlechter stopfen Sollten derartige Stosse doch verschweisst werden dann werden bei der Oberbauart K statt der durchgehenden Rippenplatten getrennte eingebaut Trotzdem ist das Thermitschweissen auf Stossschwellen aufwandiger und erfordert gesonderte Formen In nur noch selten neu einzubauenden Reichsbahnweichen werden sie nur noch verwendet um die Passung von Ersatzteilen zu gewahrleisten Impragniermittel Bearbeiten nbsp Aus einer Schwelle austretendes Impragniermittel Goschenen 2018 Holzschwellen weisen keine ausreichende naturliche Dauerhaftigkeit auf 5 Seit etwa 1850 wird als Impragnierol Kreosot 5 Carbolineum ein Steinkohleteer Destillat verwendet um sie gegen Pilz und Insektenbefall widerstandsfahig zu machen Diese Impragnierung ist auch die Ursache fur das typische dunkle Aussehen von Holzschwellen Zuletzt wurde ausschliesslich Kreosot vom Typ C gemass EN 13991 verwendet Dieses enthalt maximal 50 mg kg Benzo a pyren 6 Gemass Beschluss EU 2021 1839 vom 15 Oktober 2021 ist die Genehmigung zur Verwendung von Kreosot als Holzschutzmittel zum 31 Oktober 2022 abgelaufen 7 Es gibt keinen ahnlich wirksamen Ersatz fur Carbolineum Erhaltungsmassnahmen Bearbeiten Um die Dauerhaftigkeit und die Funktionsfahigkeit der Holzschwellen zu gewahrleisten werden Erhaltungsmassnahmen durchgefuhrt Dazu werden die Schwellen aufgearbeitet Mulden oder Sprunge in denen Wasser stehen bleibt und die Faulung fordert werden aufgebohrt oder angeschnitten sodass sie trocknen konnen nbsp Zerfallene Holzschwellen bei Fridingen nbsp Fras maschine zur Nach bearbeitung des Platten auflagers nbsp Bohr maschine zum Nach bohren der Schienen befestigungs schraubenVerwendungsbeschrankungen und Entsorgung Bearbeiten nbsp Mit Carbolineum getrankte Schwellen nach mehr als 30 40 JahrenDas Impragniermittel und die durch Verdampfung daraus entstehenden gasformigen Kohlenwasserstoffe sind ebenso wie Kupfer Chrom und Arsenverbindungen gesundheits und umweltgefahrdende Stoffe Diese Stoffe und damit impragnierte Holzschwellen unterliegen in Deutschland seit 1991 Verwendungsbeschrankungen die bis 2002 in der Teerolverordnung und seit 2002 in der Chemikalien Verbotsverordnung festgelegt sind Die Beschrankungen fur carbolineumimpragnierte Holzschwellen sind im 1 und im Abschnitt 17 des Anhangs der Chemikalien Verbotsverordnung festgelegt Zum Beispiel durfen solche Schwellen nicht in Innenraumen in Garten in der Landwirtschaft oder an Orten verwendet werden an denen haufiger Hautkontakt mit dem impragnierten Holz stattfinden kann Dasselbe gilt fur Mobel Spielzeug auf Spielplatzen oder an Orten an denen die Schwellen mit Nahrungsmitteln Nutztieren oder Nutzpflanzen in Beruhrung kommen Fruher fanden preisgunstig erworbene gebrauchte Holzschwellen haufig im gewerblichen Landschaftsbau und durch Privatpersonen etwa in Kleingarten als Stutzmauern freistehende Sichtschutzwande Sitzgelegenheiten und Ahnliches Verwendung Da es noch kein ausreichendes Bewusstsein fur die Giftigkeit der verwendeten Holzschutzmittel gab wurden sie sogar auf Kinderspielplatzen verwendet allenfalls der klebrige Teer und der starke Geruch wurden als unangenehm erachtet Wahrend sie aus offentlichen Grunanlagen meist wieder entfernt wurden finden sich wiederverwendete Bahnschwellen mitunter noch in privaten Garten vor allem von Einfamilienhausern aus den 1970er und 1980er Jahren Auch als preiswertes Heizmaterial wurden sie jahrzehntelang verwendet Fur mit Kupfer Chrom Arsen impragnierte Holzschwellen sind Verwendungsbeschrankungen im Abschnitt 10 des Anhangs der Chemikalien Verbotsverordnung festgelegt Diese verbieten unter anderem eine Verwendung in Wohngebauden in Meeresgewassern in der Landwirtschaft sowie an Orten an denen die Gefahr haufigen Hautkontakts oder des Kontakts mit Lebensmitteln besteht Holzschwellen stellen neben den Impragniermitteln auch aufgrund von Ruckstanden aus dem Bahnbetrieb eine Gefahr fur Gesundheit und Umwelt dar Dazu zahlen unter anderem Achsol aus Achsgleitlagern Spurkranzschmieranlagen und sonstigen geschmierten Teilen von Schienenfahrzeugen an der oligen Oberflache locker gebundener Staub aus teilweise asbesthaltigem Bremsabrieb Russ aus Abgasen sowie bei der Unkrautbekampfung in den Gleisbereich eingebrachte Pflanzenschutzmittel Schwellen aus Regionen mit Bergbau und Metallverhuttung konnen durch den Gutertransport bedingte Anhaftungen von Bergbauprodukten oder Metallen haben mit ihren entsprechenden Umweltauswirkungen Holzschwellen mussen als gefahrlicher Sondermull betrachtet werden und werden daher in Mullverbrennungsanlagen mit entsprechenden Rauchgasfiltern entsorgt Gut erhaltene gebrauchte Schwellen konnen aufgearbeitet und in anderen Bahnstrecken weiterverwendet werden Stahlschwelle Bearbeiten Vor dem Aufkommen der Spannbetonschwellen wurden auch Stahlschwellen verwendet Sie sind mit einer Liegedauer von etwa 70 bis 100 Jahren deutlich langlebiger als Holzschwellen Erste Formen von Stahlschwellen wurden nach ihren Erfindern benannt u a die Carnegie Stahlschwelle Crenier Stahlschwelle und Vautherin Stahlschwelle 8 9 Als Hauptformen wurden Stahlschwellen in Trog I Doppel T Trager und Hohl Form entwickelt 8 9 Weil sich gerade Schwellen in I Form aufgrund des geringen Querverschiebewiderstands nicht durchsetzen konnten 8 wurde in den 1980er Jahren die geschwungene Y Schwelle entwickelt Hohlschwellen auch Hohlkastenschwellen genannt konnten sich ebenfalls aufgrund des geringen Querverschiebewiderstands nicht allgemein durchsetzen sie werden jedoch seit den 1990er Jahren vereinzelt als Verschlussfachschwelle einer Weiche verwendet 10 Trogschwelle Bearbeiten nbsp Stapel alter Trogstahlschwellen in DeutschlandTrogschwellen haben eine hohle nach unten offene Trogform die im eingebauten Zustand mit Schotter gefullt ist Trogschwellen werden aus speziellen Walzprofilen aus unlegierten Baustahlen hergestellt Heute werden die Stahlschwellenprofile SW 82 und UIC 28 mit einem Metergewicht zwischen 24 und 28 kg m verwendet 11 Die Unterkanten der Stahlschwellenprofile sind wulstartig verstarkt um den Stopfpickeln einen erhohten Widerstand zu bieten 8 Zur Erhohung des Querverschiebewiderstandes sind die Schwellenenden nach unten gebogen die sogenannten Sicherungskappen 12 Stahlschwellen haben eine Lange von 2 4 bis 2 6 m Durch den Trog bieten sie trotz ihrer geringeren Masse eine gute Gleislagestabilitat und weisen eine sehr geringe Bauhohe auf Es gab und gibt unterschiedliche auf die Stahlschwellen angepasste Schienenbefestigungen doch hat sich zumindest im deutschsprachigen Raum seit den 1930er Jahren auch hier die Oberbauart K und zuletzt Ks mit auf die Trogschwelle aufgeschweissten Rippenplatten durchgesetzt Fur Spurerweiterungen in Gleisbogen werden die Rippenplatten in einem entsprechend grosseren Abstand eingeschweisst Bei Entgleisungen neigen Stahlschwellen zu Verbiegungen und in der Folge zu Spurverengungen Ein weiterer Nachteil ist die nur mangelhafte Isolierfahigkeit Der Einsatz von Gleisstromkreisen ist genauso erschwert wie die Moglichkeit den Triebruckstrom im Gleis zu halten Letzteres ist bei Gleichstrombahnen notwendig um unerwunschte elektrochemische Korrosion in Gleisnahe zu vermeiden Stahlschwellen sind gegen Chemieabgase und Salzwasser empfindlich Die herkommliche trogformige Stahlschwellenbauart wird heute nur noch in Sonderfallen eingesetzt da ihr Einbau insbesondere mit Schnellumbaumaschinen Schwierigkeiten bereitet Zusatzlich ist das mechanisierte Stopfen erschwert da die Troge von unten mit Schotter gefullt werden mussen Vor der Mechanisierung wurde das Fullformverfahren angewendet bei dem auf seitliche Lehrschienen aufgelagerte Fullformen Rahmen mit Abmessungen wie die danach auszulegenden Schwellen mit Schotter gefullt und verdichtet wurden Danach wurden die Fullformen abgenommen die Schwellen aufgelegt der Gleisrost komplettiert und die Schwellenfacher mit Schotter verfullt Damit verlegte Gleise sind sehr lagestabil doch sind der personelle Aufwand und der geringe Arbeitsfortschritt nicht mehr vertretbar Aufgrund ihrer geringen Bauhohe werden sie aber beispielsweise noch auf und unter Brucken eingebaut da damit auch bei begrenztem Raum noch eine ausreichende Bettungsstarke zu erzielen ist Y Schwelle Bearbeiten Eine besondere Form der Schwelle ist die Y Stahlschwelle bei der paarweise geschwungen geformte Doppel T Stahlprofile zusammengefugt werden und so eine Y formige Schwelle ergeben Im Gleis wird diese Schwelle mit jeweils einem Befestigungspunkt an der einen und zwei Befestigungspunkten an der gegenuberliegenden Schiene und in der Abfolge jeweils wechselweise um 180 gedreht in der Schotterbettung platziert Am Ubergang auf andere Schwellenformen werden besondere Endschwellen eingebaut Diese sind auch erforderlich wenn Drahtzugleitungen von mechanischen Stellwerken das Gleis queren Entwickelt wurde diese Schwellenform von Jurgen Frenzel und Gunter Fasterding woraufhin erste Betriebsversuche im Jahr 1984 im Stahlwerk Peine Salzgitter durchgefuhrt wurden 1986 folgte ein Betriebsversuch auf der Bahnstrecke Hannover Braunschweig im Jahr 1987 die Ausrustung von Gleisen der OHE und eines Gleises im Linderhauser Tunnel 13 Vorteile der Y Stahlschwellen sind die geringe Bauhohe die hohe Gleislagestabilitat auch bei engen Bogenradien das schmale Schotterbett nur 2 6 m an der Schotterbettoberkante Vorkopfschotter eingerechnet und die weitgehende Unempfindlichkeit gegen Entgleisungsfolgen im Rangierbetrieb Y Stahlschwellen weisen einen hohen Querverschiebewiderstand auf und sind elastischer als Betonschwellen Nachteilig sind die Kosten je einzelner Schwelle und ihre Abhangigkeit von den Stahlpreisen Auch die geringe Aufstandsflache macht ein haufiges aufwandiges Nachregulieren des Gleiskorpers notwendig Mittlerweile eignen sich diese Schwellen fur alle Umbautechnologien und sie erlauben die gleichen Geschwindigkeiten bei der maschinellen Durcharbeitung wie in Querschwellengleisen Bei ihrer ublichen Verwendung werden Streckenhochstgeschwindigkeiten von bis zu 120 km h zugelassen Es sind aber auch schon wesentlich schneller befahrene Strecken mit Y Schwellen in Betrieb gegangen Oberbaumaschinen insbesondere Gleisstopfmaschinen mussen allerdings auf den Versatz der Schienenauflagen eingerichtet sein Vielfach wird auf Strecken die mit Y Schwellen ausgerustet sind eine verstarkte Neigung zur Riffelbildung beobachtet die zu erhohten Schallemissionen fuhrt Sie werden daher nicht verwendet wenn schalltechnische Anforderungen zur Vermeidung von Larm zu erfullen sind Aufgrund durchgerosteter Y Stahlschwellen die Mitte der 1990er Jahre versuchsweise auf fester Fahrbahn eingebaut wurden musste ein 14 km langer Streckenabschnitt der Bahnstrecke Berlin Halle zwischen Bitterfeld und Halle am 1 August 2012 gesperrt werden 14 Die Schaden waren entstanden weil das Niederschlagswasser durch einen fehlerhaften Einbau des Asphalts Wulstbildung um die Auflageflache der Schwellen herum nicht vollstandig ablaufen und wegen der zur Schalldammung abgedeckten Gleisroste auch nicht verdunsten konnte nbsp Y Stahlschwellen Trogstahlschwellen und Holzschwellen in Balingen Wurtt nbsp Oberbau mit Y Stahlschwellen an einem Bahnsteig im Vinschgau in Sudtirol nbsp Y StahlschwelleBetonschwelle Bearbeiten nbsp Spannbetonschwellen Typ B 70Betonschwellen sind heute die Standardschwellen in ganz Europa Diese werden maschinell aus Beton gegossen wobei im Gegensatz zu Holzschwellen die Bohrungen fur die Schwellenschrauben mit Dubeln von vornherein eingegossen werden Bei neueren Bauarten werden auf der Oberflache auch die Schienenaufnahmen angeformt In Spanien werden etwa seit 1990 traviesas polivalentes also Betonschwellen mit Schienenaufnahmen nach Oberbau W fur iberische Breit und UIC Regelspur eingebaut damit kann man die Spurweite durch einfaches Umsetzen der Schiene und Winkelfuhrungsplatten andern ohne den Gleisrost auswechseln zu mussen Einblockschwelle Bearbeiten Wesentliche Vorteile von Schwellen aus Spannbeton gegenuber Holz und Stahlschwellen sind eine bessere Lagestabilitat durch die grossere Masse und eine lange Nutzungsdauer von 30 bis 45 Jahren im Mittel 42 Jahre 15 16 Beim Regeloberbau fur Geschwindigkeiten bis 230 km h werden bei der Deutschen Bahn Spannbetonschwellen des Typs B 70 mit einem Schwellenabstand von 60 cm verwendet 15 Spannbetonschwellen vom Typ B 70 benannt nach dem verwendeten Betontyp und dem Einfuhrungsjahr 17 haben eine Lange von 2 6 m bei maximalen Querschnittsabmessungen von 0 30 0 21 m und eine Masse von ca 300 kg 15 Diese Masse der Schwellen macht den Einsatz von Maschinen fur den Einbau zwingend erforderlich In Deutschland begann die Erprobung von Schwellen aus Beton in den 1920er Jahren 18 Grossere Verbreitung fanden sie nachdem der Einbau von Spannstahl Spannbetonschwellen die Rissbildung verhinderte 17 Im Bereich der Deutschen Bundesbahn wurden sie in grosserem Umfang erstmals 1949 eingebaut Bis 1974 wurden im Netz der Deutschen Bundesbahn 25 Millionen Betonschwellen eingebaut 18 2017 waren rund 78 Millionen Betonschwellen im Netz eingebaut was zu diesem Zeitpunkt einem Anteil von 78 entsprach 15 2019 betrug der Anteil an Betonschwellen 81 16 Nachdem die Schienenbefestigungen in den ersten Jahrzehnten den bei Holzschwellen ublichen entsprachen wurde zunachst die Schienenneigung in die Schwellen eingearbeitet in den 1970er Jahren konnte man zu vereinfachten Bauarten wie dem Oberbau W ubergehen die unter Verzicht auf Rippen bzw Unterlagsplatten fur den Einsatz mit Betonschwellen optimiert wurden In vielen Landern wurden schraubenlose Schienenbefestigungen eingefuhrt weit verbreitet sind Pandrol Spannklemmen beispielsweise in Grossbritannien Norwegen und Schweden Zweiblockschwelle Bearbeiten nbsp Zweiblockschwellen fur feste Fahrbahn vor dem Betonieren der FahrbahnplatteIn Frankreich und in der Schweiz waren sind Zweiblockschwellen weit verbreitet Diese bestehen aus zwei Betonblocken die mit einem Spurhalter aus einem L oder T formigen Stahlprofil miteinander verbunden sind Durch das Auflosen der Schwelle in zwei Blocke wird der Querverschubwiderstand vergrossert Zweiblockschwellen werden in Deutschland zur Befestigung der Schienen bei der festen Fahrbahn verwendet allerdings nur um die Schienenbefestigungen mit definierter Spurweite unter Werksverhaltnissen vorproduzieren zu konnen Schaden Bearbeiten nbsp Betonschwelle mit RissTrotz der Langlebigkeit von Betonschwellen kommt es immer wieder zu Schadensserien verursacht durch haufige stoffliche Schaden bei der Verwendung unzureichender Rohstoffe Fehler im Herstellungsprozess oder beim Einbau bzw Instandhaltung 15 1973 begann die Deutsche Reichsbahn fur die Fertigung von Spannbetonschwellen Ostseekies beizumischen wodurch der Beton sehr schnell kristallisierte und eine zunachst ungewohnliche Festigkeit erhielt Unter standiger Belastung setzte sich die Kristallisation aufgrund von Alkali Kieselsaure Reaktionen uber Jahre bis zur volligen Zerstorung des Betons fort Betroffen waren 6700 Kilometer Eisenbahnstrecken was vor allem auf den stark ausgelasteten Hauptbahnen enorme Auswirkungen auf den Zugbetrieb hatte Es dauerte bis Ende der 1990er Jahre bis alle betroffenen Strecken saniert waren 19 Anfang der 2000er Jahre musste von der Deutschen Bahn hunderttausende Betonschwellen getauscht werden die zwischen 1992 und 1999 eingebaut wurden Allein auf der Bahnstrecke Berlin Hamburg mussten 260 000 Schwellen getauscht werden 15 20 Anfang 2001 kundigte die schwedische Banverket an 3 2 Millionen zwischen 1992 und 1996 gelieferte Betonschwellen fur insgesamt mindestens 100 Millionen DM auszutauschen Die Schwellen verwitterten aufgrund einer zu hohen Aushartetemperatur vorzeitig 21 Nach dem Eisenbahnunfall von Burgrain kundigte im Juli 2022 die Deutsche Bahn an 200 000 zu dieser Zeit etwa 15 Jahre alte Betonschwellen eines bestimmten Bautyps zu uberprufen und ggf austauschen zu wollen 22 Mit Stand 19 August gab es im DB Netz 165 betroffene Stellen mit 137 000 auszutauschenden Schwellen 23 Der Schaden wird auf einen dreistelligen Millionenbetrag geschatzt Schon Ende Juni hatte eine Ausschussdrucksache des Verkehrsausschusses des Bundestages von der die ARD erfuhr horizontale Bruche in Betonschwellen als mogliche Ursache fur die Entgleisung des Zuges genannt 24 Es wird ein Herstellungsfehler beim Fabrikanten der betroffenen Schwellen angenommen 23 die DB pruft Schadensersatzanspruche gegen diesen Hersteller 25 Im November 2022 teilte die Deutsche Bahn mit dass weitere 130 000 Schwellen anderer Hersteller uberpruft werden sollen Hintergrund dieser Massnahme sind Erkenntnissen aus technischen Gutachten die zeigen dass neben Herstellungsfehlern auch eine bestimmte Gesteinsart die zur Betonschwellenproduktion genutzt wurde mitursachlich fur die Schaden sein konnte 26 Man vermutet dass es sich bei diesem Problem um ein Phanomen handelt das mit dem Begriff Betonkrebs umschrieben wird 27 Kunststoffschwelle Bearbeiten Im Jahr 1961 meldeten Magazine dass in Hamburg Belastungsproben fur Kunststoffschwellen erfolgreich stattgefunden hatten welche von einem Herrn Ostermann entwickelt worden waren Es handelte sich um Metallschwellen ahnelnde unten offene Hohlform Schwellen von uber 2 m Lange Moderne Vollform Kunststoffschwellen konnten eine Alternative zu Holzschwellen darstellen da sie materialbedingt als unempfindlicher gegenuber Witterungseinflussen Faulnis und Insektenbefall gelten Des Weiteren mussen mit Teerol impragnierte Holzschwellen bei Umbauten ersetzt werden Aktuelle mit Salz oder Ol hitzebehandelte Holzschwellen erreichen nicht die gleiche Lebensdauer wie mit Teerol impragnierte Holzschwellen 28 Als mogliche Alternative werden auch Kunststoffschwellen eingesetzt Aufgrund der elastischen Eigenschaften mancher Kunststoffe sollen einige dieser Schwellen im Vergleich zu Holz erhohte schwingungs und schalldampfende Eigenschaften besitzen Kunststoffschwellen sind in der Regel Einblockschwellen es gibt aber eine in Bi Block Ausfuhrung die Durcret Bi Block Schwelle 29 Im Gegensatz zu Holzschwellen geben Kunststoffschwellen keine Schadstoffe an die Umwelt ab Wahrend die impragnierten Holzschwellen nach Ende ihrer Liegedauer laut Gesetz als Sonderabfall zu behandeln sind konnen Kunststoffschwellen wiederverwertet werden Glasfaserverstarkte Kunststoffrezyklatschwelle Bearbeiten Glasfaserverstarkte Kunststoffrezyklatschwellen werden aus recycelten Kunststoffgranulaten hergestellt nbsp Kunststoff brucken balken auf der Eisen bahn brucke Pritzerbe nbsp Kunststoff brucken balken Pritzerbe nbsp Kunststoff weichen schwel len Ham burger HochbahnLangglasfaserverstarkte Polyurethanschwelle Bearbeiten Die japanischen Eisenbahnen JNR stellten in den 1970er Jahren fest dass mehr als 70 der von ihnen verwendeten Holzschwellen aufgrund von Verwitterung eine sehr kurze Nutzungsdauer hatten Sie suchten ein Unternehmen das Kunststoffschwellen mit ahnlichen Eigenschaften wie Holzschwellen entwickeln sollte Im Jahr 1978 wurde FFU Kunstholz in Zusammenarbeit der japanischen Eisenbahnen mit dem Unternehmen SEKISUI entwickelt Im Jahr 1980 fanden die ersten Feldversuche an einem Brucken und einem Tunnelprojekt statt RTRI Railway Technical Research Institute testete 1985 diese Schwellen und JNR setzte aufgrund der Untersuchungsergebnisse FFU Kunstholzschwellen ein als Standardschwellen im Bereich von Brucken Weichen und bei Sonderprojekten in jeder Art von Oberbau Im Jahr 2011 wurden wiederum Schwellen des Feldversuches aus dem Jahr 1980 vom RTRI ausgebaut und getestet Als Ergebnis informierte RTRI die japanischen Eisenbahnunternehmen dass diese Schwellen weitere 20 Jahre eingesetzt bleiben konnen 30 FFU Kunstholz wird hauptsachlich im Bereich von Eisenbahnbrucken Weichenanlagen Sonderprojekten und Schwellen mit geringer Bauhohe eingesetzt Erstmals in Europa wurden 2004 FFU Kunstholzschwellen auf der Zollamtsbrucke in Wien eingesetzt 30 In Deutschland wurden Kunstholzschwellen zum ersten Mal 2008 in eine Weiche im Chemiepark Leverkusen eingebaut 30 Nach einem erfolgreichen Forschungsbericht der TU Munchen 31 erfolgte 2009 die Zulassung zur Betriebserprobung fur FFU Kunstholzschwellen durch das Eisenbahn Bundesamt 2017 dann die Regelzulassung 30 32 33 Bei der Deutschen Bahn wurden FFU Kunstholzschwellen erstmals im August 2011 auf mehreren Bruckenbauwerken bei Vilsbiburg auf der Strecke Bahnstrecke Neumarkt Sankt Veit Landshut eingesetzt 32 34 In der Schweiz wurden sie erstmals 2014 von der BLS Netz verwendet 32 Bis 2012 sind mehr als 1200 km Gleis mit FFU Kunstholz ausgerustet worden Es wird ahnlich wie Holz bearbeitet jedoch werden Werkzeuge mit Hartmetallschneiden empfohlen Die UV stabilen FFU Kunstholzschwellen sind materiell wiederverwertbar Derzeit 2022 werden in Deutschland Kunststoffschwellen als Ersatz fur Holzschwellen in Weichenbereichen in Streckengleisen sowie als Ersatz fur Holzbruckenbalken auf Brucken mit offener Fahrbahn verwendet Ihre Bestandigkeit gegen Temperatureinflusse und Chemikalieneinwirkung lasst auch den Einbau in Industriegleisen zu etwa in Abfullanlagen nbsp FFU Brucken balken auf einer Brucke der Deutschen Bahn nbsp Bohrungen im Kunstholz nbsp Shinkansen in Tokio auf FFU Schwellen nbsp Weiche mit FFU Schwellen in fester FahrbahnSteinschwelle Bearbeiten nbsp Reste der ursprunglichen Gleisanlage der Stockton and Darlington Railway Zustand um 1925 Die Schienen wurden auf Steinquadern gelagert In der Anfangszeit der Eisenbahn wurden die beiden Schienen auf in den Boden eingegrabenen Steinquadern befestigt Dieses Verfahren wurde etwa bei der Stockton and Darlington Railway aber auch 1835 bei der ersten deutschen Eisenbahn von Nurnberg nach Furth angewandt 35 Spezielle Bauformen BearbeitenFur Weichen konnen Verschlussfachschwellen verwendet werden Sie bestehen aus einem Stahlhohlkasten der den Weichenverschluss die Pruferstangen und die Verschlussfachheizung enthalt Bei klassischen Verschlusschwellenfachern kommt es zu Stopfhindernissen Besohlung BearbeitenSchwellensohlen bezeichnen eine auf der Unterseite von Betonschwellen angeordnete elastische Schicht die so genannte Schwellenbesohlung engl under sleeper pad Abk USP Diese unterseitigen Beschichtungen konnen im Fertigungsverfahren beim Betonieren im Frischbeton aufgelegt oder nachtraglich an den Unterseiten der Schwellen aufgeklebt werden In einigen technischen Parametern konnten Betonschwellen bisher nicht die Vorteile von Holzschwellen aufwiegen mit besohlten Betonschwellen sind jedoch in der Kontaktflache zwischen Schwelle und Schotter Lagerqualitaten der Holzschwelle erreichbar Bei allen Materialien von unterseitigen Schwellenbeschichtungen ist eine Oberflachenfestigkeit der Materialien erforderlich die ein Eindringen der Schotterspitzen in diese Besohlung ausschliesst Fur Schwellenbesohlungen werden international von den Bahngesellschaften unterschiedliche technische Anforderungen festgelegt Neben diesen Vorgaben der Gebrauchstauglichkeit werden Anforderungen gestellt an die Systemredundanz die Betriebsfestigkeit und gemass KrW AbfG auch an das Recycling der Sohlenmaterialien und an die Recyclingfahigkeit des verbleibenden Betonkorpers der Schwellen Besohlte Schwellen verlangern durch die geringere Schotterbeanspruchung die Wartungszyklen von Gleisen und Weichen bis auf etwa das Vierfache mindern die Korperschallemission von Gleisanlagen und ermoglichen eine Reduzierung der Schotterstarke 36 37 Recycling Bearbeiten nbsp Mobile Brechanlage zum Recycling von BetonbahnschwellenUm Problemen durch Materialverschleiss vorzubeugen wird in Industrielandern jahrlich ein Teil aller Bahnschwellen auf den Trassen entfernt und durch neue ersetzt Gebrauchte Holzschwellen durfen seit 1992 nicht mehr fur andere Zwecke eingesetzt werden und mussen aufwendig als Sondermull entsorgt werden Betonbahnschwellen werden durch Brechanlagen in ihre Komponenten Stahl und Schotter zerlegt die moglichst wieder in den Wirtschaftszyklus eingebracht werden Schienenbefestigung Bearbeiten Hauptartikel Schienenbefestigung im Eisenbahn Oberbau Die Schienen wurden anfangs mit Nageln und etwas spater insbesondere in Grossbritannien und Frankreich in Schienenstuhlen mit Holz oder Federstahlkeilen auf den Stein oder Holzschwellen fixiert Danach wurden Schrauben und dann zusatzliche Federelemente verwendet Diese nehmen die Schwingungen der Schiene bei Belastung sowie ihre Dehnung bei Temperaturschwankung auf ohne zu brechen In Kontinentaleuropa setzten sich Unterlagsplatten zwischen Schwellen und Schienen durch anfangs als offene Unterlagsplatten bzw Leistenplatten spater zu Hakenplatten und den noch heute 2022 ublichen Rippenplatten weiterentwickelt Die verschiedenen Gesamtsysteme normierter Kleinteile zur Schienenbefestigung werden als Oberbauarten bezeichnet in Deutschland dominieren auf Betonschwellen der Oberbau W und auf Holz sowie Stahlschwellen die Oberbauten K und Ks mit Varianten Alternativen zur Bahnschwelle BearbeitenMitte der 1990er Jahre wurden verschiedene neuartige Oberbausysteme entwickelt Die Feste Fahrbahn kommt ohne Schotteroberbau und klassische Bahnschwellen aus Je nach Ausfuhrung werden die Schwellen dabei zu kleinen Betonsockeln reduziert die Schienenbefestigungen tragen bzw die Schienen werden direkt auf der Betonfahrbahn befestigt Insbesondere auf Hochgeschwindigkeitsstrecken und bei Stadt und U Bahnen in Tunneln wird die feste Fahrbahn wegen der stabileren Gleislage und der geringeren Unterhaltungskosten eingesetzt Ein Kompromiss zwischen Schwellenoberbau und fester Fahrbahn ist das Rahmen Schwellen Gleis Handhabung BearbeitenAuf Baustellen wurden insbesondere die leichteren Holzschwellen traditionell von mindestens zwei oder mehr kraftigen Personen durch beidseitiges Umfassen mit Schwellenzangen getragen Diese sind so lang dass sie breitbeiniges uber der Schwelle gegratschtes weitgehend aufrechtes Stehen zum Heben derselben erlauben Wenn diese Zange zum Transport uber der Schulter zusammengeklappt ist stossen die rechteckigen Griffringe flach aneinander Fassen die rechtwinkelig einwarts gebogenen Enden der Zangengreifarme unter die Schwellenunterseite oder klemmen sie etwas ins Holz eindringend die Schwelle am Querschnitt seitlich so stehen die Griffe 50 100 cm auseinander Schon Ziehen oder Heben mit den ja schulterbreit angelenkten Menschenarmen bewirkt da ein meist ausreichendes Greifmoment am Zangengelenk um mit den kurzeren Greifschenkeln die Schwelle gut zu klemmen Um eine beschadigte Schwelle zu tauschen wurde sie mit Krampen und Schottergabeln vom seitlich umgebenden Gleisschotter freigelegt die Schienenbefestigungen gelost und seitlich aus dem Gleisbett gezogen Das Positionieren der neu eingeschobenen erfolgte mit Hammerschlag auf die Stirnseite und durch ruckendes Hebeln Nach dem Einbau und dem Verfullen mussen erneuerte Schwellen gestopft werden Das Anlegen eines Gleisdurchbruches fur eine Kabelquerung unterhalb des freizuhaltenden Arbeitsraumes fur den Baumaschineneinsatz kann ebenfalls einen Schwellenausbau notig machen Zuge konnten mit Geschwindigkeitsbegrenzung und Abfangung in der Arbeitsgrube dennoch passieren Inzwischen ist Handarbeit fur den Schwellenwechsel selten geworden und zumindest in Industrielandern nur noch bei beengten Platzverhaltnissen ublich Gestiegene Lasten und Geschwindigkeiten erlauben die Arbeit im nichtgesperrten Gleis nicht mehr zudem ist die Lagesicherheit des Gleises beeintrachtigt Das am haufigsten eingesetzte weil vielseitigstes Hilfsmittel ist der Zweiwegebagger Betonschwellen sind wegen ihrer Masse und aus Arbeitsschutzgrunden nicht ohne Hebezeuge handhabbar Fur das Wechseln von mehreren aufeinanderfolgenden Schwellen gibt es Schwellenwechsler als Anbaugerat fur Zweiwegebagger die Einrichtungen fur den Schotteraushub und das Greifen der Schwellen in einem Gerat vereinigen Literatur BearbeitenAugust Haarmann Das Eisenbahn Geleise Geschichtlicher Teil Engelmann Leipzig 1891 XL 852 S Standardwerk zum Thema Herbert Lachmayer Peter Plica Hrsg Uber die Schwelle Bohlau Wien 2003 ISBN 3 205 77090 0 333 S m zahlr Abb Gut ausgestatteter Band zur Technik und Kulturgeschichte der Bahnschwelle Gerhard Hempel Spannbetonschwellen ein immerwahrendes Problem Ernst amp Sohn Berlin 2001 Bautechnik 78 S 421 429 Railway Technical Research Institute Follow up Survey on FFU Synthetic Sleeper after 30 years in Service Report June 2011 Markus Barth Sepp Moser Praxisbuch Fahrbahn AS Verlag Zurich 2014 ISBN 978 3 906055 29 9 S 43 54 Weblinks Bearbeiten nbsp Commons Bahnschwellen Sammlung von Bildern nbsp Wiktionary Bahnschwelle Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme Ubersetzungen Literatur von und uber Bahnschwelle im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek Studiengesellschaft Holzschwellenoberbau e V Schwellen auf www gleisbau welt deEinzelnachweise Bearbeiten a b Schwelle In Lexikon Eisenbahn 6 bearbeitete und erganzte Auflage transpress Berlin 1981 S 693 a b c d e f g Siegfried Lewark Die Holzschwelle im Wettbewerb In Forst und Holz Band 46 1991 S 27 30 uni freiburg de PDF abgerufen am 29 Oktober 2022 a b c Norm DIN EN 13145 2011 12 Bahnanwendungen Oberbau Gleis und Weichenschwellen aus Holz a b c d e f Deutsche Bahn Hrsg Technische Lieferbedingungen Holzschwellen DB Standard 918 144 Dezember 2007 deutschebahn com PDF abgerufen am 29 Oktober 2022 a b Notburga Pfabigan Helmut Reitbauer Eine Ara geht dem Ende zu Alternative Impragnierung als Chance fur die Holzschwelle In ETR Eisenbahntechnische Rundschau Nr 12 Eurailpress Dezember 2020 S 68 72 Norm EN 13991 2003 Derviate der Kohlenpyrolse Ole aus Steinkohleteer Kreosot Anforderungen und Prufverfahren Durchfuhrungsbeschluss EU 2021 1839 der Kommission vom 15 Oktober 2021 zur Verschiebung des Ablaufs der Genehmigung von Kreosot zur Verwendung in Biozidprodukten der Produktart 8 abgerufen am 30 Oktober 2022 a b c d Moritz Oder Oberbau In Victor von Roll Hrsg Enzyklopadie des Eisenbahnwesens 2 Auflage Band 7 Kronenbreite Personentarife Urban amp Schwarzenberg Berlin Wien 1915 S 381 414 a b Stahlschwelle In Lexikon Eisenbahn 6 bearbeitete und erganzte Auflage transpress Berlin 1981 S 733 Albrecht Demmig Frank Meyer Weichen UIC 60 mit Verschlussschwellen bei der DB Netz AG In EI Der Eisenbahningenieur Eurailpress November 2012 S 27 30 Norm DIN 5904 1905 11 Stahlschwellenprofile Masse statische Werte und Stahlsorten Jean Louis Monnier Jacques Miauton Renaissance des Stahlschwellenoberbaus In EI Der Eisenbahningenieur Eurailpress Dezember 2021 S 23 26 https www hyperion ip eu tag y stahlschwelle 2 Alexander Schierholz Kai Gauselmann Rost frisst Schwellen auf In Mitteldeutsche Zeitung 3 August 2012 S 2 4 a b c d e f Thomas Hempe Thomas Muller Folker Srocka Qualitatsoffensive Betonschwellen In Der Eisenbahningenieur Nr 6 2017 EurailPress Juni 2017 S 20 24 a b Antwort der Bundesregierung auf die Kleine Anfrage der Fraktion BUNDNIS 90 DIE GRUNEN Nachhaltigkeit beim Bauen im Schienennetz BT Drs 19 31140 Drucksache 19 31140 vom 22 Juni 2021 Abgerufen am 15 Juli 2022 a b Heins Schultheiss Dreissig Jahre Betonschwellen bei der Deutschen Bundesbahn In Die Bundesbahn Jg 57 Nr 10 1981 ISSN 0007 5876 S 841 846 a b Meldung 25 Millionen Betonschwellen in 25 Jahren verlegt In Eisenbahntechnische Rundschau August 1974 S 533 Ralph Kaschka Auf dem falschen Gleis Infrastrukturpolitik und entwicklung der DDR am Beispiel der Deutschen Reichsbahn 1949 1989 Campus Frankfurt 2011 ISBN 978 3 593 39488 6 S 254 eingeschrankte Vorschau in der Google Buchsuche abgerufen am 14 Juli 2022 Helge Schreinert Karsten Derks Strecke Hamburg Berlin wieder fit fur den Hochgeschwindigkeitsverkehr In Der Eisenbahningenieur Heft September 2009 S 6 10 Meldung Aktuelles in Kurze In Eisenbahn Revue International Heft 5 2001 ISSN 1421 2811 S 224 Nicole Knapp Deutsche Bahn tauscht Betonschwellen im Schienennetz aus Deutsche Bahn 13 Juli 2022 abgerufen am 14 Juli 2022 a b Verdacht auf Herstellerfehler DB tauscht 137 000 Betonschwellen aus Deutsche Bahn 6 September 2022 archiviert vom Original abgerufen am 7 September 2022 deutsch Bahn uberpruft nach Ungluck Betonschwellen in Frankfurter Allgemeine Zeitung vom 14 Juli 2022 mdr de Materialfehler Bahn repariert Gleisschwellen in Mitteldeutschland MDR DE Abgerufen am 19 August 2022 Deutsche Bahn inspiziert weitere Betonschwellen Deutsche Bahn 22 November 2022 abgerufen am 23 November 2022 Thiemo Heeg Wenn die Verkehrswege wegbroseln In Frankfurter Allgemeine Zeitung vom 26 November 2022 Heiko Matthay Benedikt Stender Kunststoffschwellen 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hundertjahrigen Bestehen der deutschen Eisenbahnen Verkehrswissenschaftliche Lehrmittelgesellschaft Berlin 1 Auflage 1935 Fototafeln zwischen S 80 und 81 Gunther Leykauf Walter Stahl Untersuchungen und Erfahrungen mit besohlten Schwellen In EI Eisenbahningenieur 55 6 2004 S 8 16 Frank H Muller Borrutau Betonschwellen mit elastischer Sohle Erfahrungen und Erkenntnisse mit einem neuen Bauteil PDF 351 kB Abgerufen am 9 Juli 2010 Normdaten Sachbegriff GND 7669188 3 lobid OGND AKS Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Bahnschwelle amp oldid 236568786