Erforschung und Optimierung von Fahrwegkomponenten

Feste Fahrbahn

© FG SFWBB / C. Canis

Das Fachgebiet Schienenfahrwege und Bahnbetrieb hat langjährige Erfahrung im Bereich der Erforschung von Fahrwegkomponenten mit einem gut ausgerüsteten Fahrweglabor. Dieses Know-How wird ständig erweitert. In den vergangenen Jahren waren wir verstärkt im Bereich LCC tätig.

Lebenszykluskosten des Fahrwegs

Der Fahrweg des Schienenverkehrs ist als System sehr komplex, langlebig und teuer. Um so mehr gilt es, die Kapazitäten optimal auszunutzen und mit modernen Techniken einen in seinen Lebenszykluskosten preiswerten Fahrweg vorzuhalten, der den Anforderungen der Fahrwegkunden und damit der Nutzer einer Eisenbahn gerecht wird. Langfristig und auf Basis diverser Projekte wurden ein LCC-Tool und eine diesbezügliche Datenbank aufgebaut, mit denen verschiedene Fragestellungen am Fahrweg und bei den Fahrzeugen untersucht werden können. Mit dem Modell ist es möglich, die Kosten zu ermitteln, die über den gesamten Produktzyklus anfallen. Mit Hilfe des Modells ist es möglich, verschiedene Oberbaukonstruktionen bei gleichen Anforderungen miteinander zu vergleichen. Diese Modelle sind auch speziell anwendbar für Neben- und Regionalnetze.

Optimierung der Instandhaltung

Zur Lärmreduktion und zur Vermeidung größerer Schäden an der Schiene werden diese von Zeit zu Zeit geschliffen. Eine moderne Methode dazu ist das HighSpeedGrinding (HSG), bei dem die Schleiffahrzeuge mit Streckengeschwindigkeit verkehren sollen und sich damit gut dem Fahrplan anpassen. Das Fachgebiet untersucht grundsätzlich das Schleifen und beim HSG die LCC und die Lärmreduktionsmöglichkeiten dadurch. Im Rahmen der erwähnten Promotionsförderung durch die DB AG werden die Instandhaltungsarbeiten an der Schotterfahrbahn durchleuchtet, insbesondere das Stopfen.

Dynamik des Oberbaus und Lärmreduktion

Hammeranregung eines Kontilagers

© FG SFWBB

Die Akzeptanz spurgeführter Verkehrssysteme lässt sich für die Kunden als Nutznießer, die Anwohner als Betroffene sowie für die Betreiber deutlich erhöhen, indem die Dynamik zwischen Fahrzeug und Fahrweg minimiert wird. Die Reduzierung der Schwingungen im nieder- und hochfrequenten Bereich führt durch mehr Fahrkomfort und weniger Lärm zu mehr Qualität für den Fahrgast und Akzeptanzerhöhung bei den Anwohnern. Für den Betreiber ermöglichen entsprechende Maßnahmen weniger Verschleiß und damit längere Wartungsintervalle, was die Verfügbarkeit von Fahrzeugen und Infrastruktur erhöht. Diese Aspekte stellen für die Verkehrsbetriebe des Nah- und Fernverkehrs wichtige Eckpfeiler für die Erzielung eines günstigen Betriebs­ergebnisses dar. Derzeit werden in diesem Forschungsfeld am Fachgebiet folgende Problembereiche bearbeitet:

• Optimierung elastischer Zwischenlagen zwischen Schiene und Schwelle bzw. Fester Fahrbahn in Zusammenarbeit mit der Oberbauindustrie
• Verschleiß- und Lärmverhalten neu entwickelter Formen der Festen Fahrbahn, u.a. zur Lebensdauerschätzung und LCC-Ermittlung
• Akustische Untersuchungen zur Optimierung von Absorptionselementen zur Lärmminderung bei der Festen Fahrbahn und engen Gleisbögen (Kurvenkreischen)
• Akustische Untersuchungen an der Strecke zur Auswahl geeigneter Lärmschutzmaßnahmen
• Dauerversuche zur Erforschung des Verhaltens elastischer Schienenlager und Untersuchungen an Schienendämpfungssystemen
• Körperschalluntersuchungen an Schienenlagerungssystemen

Gestützt auf neu entwickelte Simulationsmodelle und Messergebnisse werden die Beanspruchungen in den einzelnen Fahrbahnelementen abgebildet. Damit können die Lebensdauer wesentlich sicherer abgeschätzt und Instandhaltungsstrategien optimiert werden. Für die genannten Optimierungen sowie Festigkeitsnachweise bahntechnischer Komponenten sowohl im mechanischen als auch im akustischen Bereich verfügt das Fachgebiet über ein entsprechendes Equipment, u.a. eine Universalschwingungsprüfmaschine für dynamische Kräfte von ± 400 kN und einen Shaker für Frequenzen zwischen 1 Hz und 10 kHz.