FAHRWEGE DER BAHNENim Nah- und Regionalverkehr in Deutschland

Local and regional railway tracks in Germany

FAHRWEGE DER BAHNENim Nah- und Regionalverkehr in DeutschlandLocal and regional railway tracks in Germany

Die Untersuchung und deren Veröffentlichung sind gefördert von

Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft (BG BAU)Berufsgenossenschaft der Straßen-, U-Bahnen und Eisenbahnen (BG BAHNEN)

Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS)Deutscher Verkehrssicherheitsrat e.V. (DVR)

Verband Deutscher Verkehrsunternehmen (VDV)VDV-Förderkreis e.V.

Sponsored byInstitution for statutory accident insurance and prevention in the building trade (BG BAU)

Statutory accident insurance to Tramways, Underground Railways and Railways (BG BAHNEN)Federal Ministry of Transport, Building and Urban Affairs (BMVBS)

German traffic security council incorporated society (DVR)Association of German Transport Undertakings (VDV)

VDV Promotional Group

HerausgeberVerband Deutscher Verkehrsunternehmen (VDV)VDV-Förderkreis

Mitglieder des Förderkreises siehe S. 672

© 2007, Verband Deutscher Verkehrsunternehmen · VDV-Förderkreis

Übersetzung: Linguanet sprl, Brüssel

Bildbearbeitung: Dipl.-Bibl. Martin Schäfer STUVA e.V.

Gestaltung und Vertrieb:Alba Fachverlag GmbH + Co. KGPostfach 110150 · 40501 Düsseldorf

Druck: Druckerei Knipping, Düsseldorf

Erschienen: Mai 2007

ISBN 978-3-87094-674-6

Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.dbb.de abrufbar.The Deutsche Bibliothek lists this publication in the Deutsche National -bibliografie; detailed bibliographic data are available in the Internet athttp://dnb.ddb.de

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Gesamtbearbeitung · EditorsStudiengesellschaft für unterirdische Verkehrsanlagen e.V., Köln

Research Association for Underground Transportation Facilities, Cologne

Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E. h. Günter GirnauDr.-Ing. Friedrich Krüger

Dipl.-Ing. Jürgen BreuerLeiter Bereich Infrastruktur; Rheinbahn AG, Düsseldorf

Dipl.-Ing. (FH) Alfred d’AvisBundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, Ref. E 14, Bonn

Dipl.-Ing. Georg Drechsler Vorstandsvorsitzender; Bremer Straßenbahn AG,Bremen

Dipl.-Ing. Gerhard DukatzBezirksregierung Düsseldorf; Technische Aufsichtsbehörde für die Straßenbahn- und O-Busunternehmen in NRW

Baudirektor Dr.-Ing. Dieter Glück Referatsleiter; Bundesministerium für Verkehr,Bau und Stadtentwicklung, Ref. E 14, Bonn

Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Lars JensenCenterleiter Infrastruktur; Bremer StraßenbahnAG, Bremen

Dipl.-Ing. Dipl.-Kfm. Bernd KaiserGeschäftsführer BFA Eisenbahnoberbau; Haupt-verband der Deutschen Bauindustrie e.V., Wiesbaden

Dipl.-Ing. (FH) Marion KempteBundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, Ref. E 14, Bonn

Dipl.-Ing. Uwe KonrathLeiter der Bauabteilungen; Verkehrsbetriebe Karlsruhe GmbH/Albtal- Verkehrs-GesellschaftmbH, Karlsruhe

Dipl.-Ing. Peter Matthiesehem. stv. Leiter der Präventionsabteilung; BG Bahnen, Hamburg, gleichzeitig Vertreter für DVR, BG BAU

Dipl.-Ing. Herbert SladekFachbereichsleiter; Verband Deutscher Verkehrs-unternehmen (VDV), Köln

Begleitender Ausschuss · Advisory Committee

Dipl.-Betrw. (FH) Thea BeerVerkehrs- und betriebswirtschaftliche Beratung,Projektleiterin; DB International GmbH

Dipl.-Ing. Ulrich BetteLeiter des Labors für Korrosionsschutz undElektrotechnik; Technische Akademie Wuppertal e.V.

Dr.-Ing. Friedhelm BlennemannGeschäftsführer a.D.; Studiengesellschaft fürunterirdische Verkehrsanlagen e. V. – STUVA –

Dipl.-Ing. Hermann BüchenProjektleiter; Verkehrsanlagen, RAMS/LCC-Experte; DB International GmbH

Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E. h. Günter GirnauVorstandsvorsitzender a.D., Studiengesellschaftfür unterirdische Verkehrsanlagen e.V. – STUVA –

Bauassessor Dr.-Ing. Helmut GrossmannStudiengesellschaft für unterirdische Verkehrs-anlagen e.V. – STUVA –

Dipl.-Ing. Wulf Heineking-FürstenauBerliner Verkehrsbetriebe (BVG)

Dipl.-Ing. Jörg HermaProjektleiter; Betriebliche Infrastrukturplanung,RAMS/LCC-Experte; DB International GmbH

Dipl.-Ing. Ing. Helmut HoeberBerliner Verkehrsbetriebe (BVG), im Ruhestand

Dipl.-Ing. Michael Jäcker-CüppersLeiter des Fachgebiets „Lärmminderung im Verkehr“; Umweltbundesamt

Bauassessor Dr.-Ing. Friedrich KrügerGruppenleiter; Studiengesellschaft für unterirdi-sche Verkehrsanlagen e.V. – STUVA –

Dipl.-Ing. Heribert LehnaLeiter Bereich Systemtechnik Fahrzeug/Fahrweg,IFB – Institut für Bahntechnik GmbH an derTechnischen Universität Berlin

Dipl.-Ing. Gerhard NimphiusLeiter Bahntechnik; Essener Verkehrs-AG

Dipl.-Ing. Winfried OttoBerliner Verkehrsbetriebe (BVG)

Dipl.-Ing. Andreas PlamannBerliner Verkehrsbetriebe (BVG)

Dipl.-Ing. Herbert SladekFachbereichsleiter; Verband Deutscher Verkehrs-unternehmen (VDV), Köln

Dipl.-Ing. Thomas WagenerBereichsleiter; Studiengesellschaft für unterirdi-sche Verkehrsanlagen e.V. – STUVA –

Dipl.-Ing. Günter WitteReferatsleiter; Hamburger Hochbahn AG

Autoren von Einzelbeiträgen · Authors of Contributions

6

Vorworte 18

1 Grundlagen,Rahmenbedingungen 24

1.1 Bedeutung der Schienenfahrwege 24

Historischer Rückblick 24Anfänge und Jahre des Aufschwungs 24

Niedergang 26Rückbesinnung und Wiederkehr des schienengebundenen ÖPNV 26

Merkmale des Schienenverkehrs 28Formen des schienengebundenen Nah- und Regionalverkehrs 30

Straßenbahn 30Stadtbahn 30U-Bahn 32Bahnen besonderer Bauart 32S-Bahn 32Einige interessante Daten 32

Übergang auf den Schienenweg anderer Bahnen (Wechselbetrieb) 32Zukunft des innerstädtischen und des regionalen Schienenverkehrs 34

1.2 Rechtliche Grundlagen 38Anforderungen des Gesetzgebers 38

Zielsetzung 38Getrennte Regelwerke für Straßen- und Eisenbahnen 40

BOStrab-Bereich 42Rechtlicher Rahmen 42Sicherheitsvorgaben der BOStrab 44Schutz von Personen im Bereich von Schienenfahrweg-Anlagen 48Weitere Anforderungen der BOStrab 50Pflichten der Unternehmer 52Pflichten der Betriebsleiter 54Technische Aufsicht, Planfeststellungs- und Genehmigungsbehörden 54Staatliche Arbeitsschutzbehörden und gesetzliche Unfallversicherungsträger 56

EBO-Bereich 56Rechtlicher Rahmen 56Sicherheitsvorgaben des AEG und der EBO 58Eisenbahnaufsicht 60Übergang auf den Schienenweg anderer Bahnen 60Gesetzliche Anforderungen an den Arbeits- und Gesundheitsschutz 60

Weitere Bestimmungen 62Grundsatz 62BOStrab-Richtlinien und Technische Regeln im Geltungsbereich der BOStrab 62Technische Regelwerke für den Arbeits- und Gesundheitsschutz 62Eisenbahnspezifische Technische Baubestimmungen 64Technische Regelwerke der Unternehmen 64

Anforderungen aus Sicht der EU 66Rechtsetzungskompetenz 66Internationale Verbreitung deutscher Erfahrungen und Erkenntnisse 66BOStrab-Bereich 66LibeRTiN 66„Urban Rail Directive“ (Draft) 68URBAN TRACK 68EBO-Bereich 70Interoperabilitäts-Richtlinie 70Europäische Eisenbahnagentur 70TSI 70

Bewertung der unterschiedlichen Anforderungen 72

Kontinuität deutscher Regelungen 72Vorschriften und Risikoorientierung 72Fazit 74

1.3 Technische Grundlagen 76Grundsätze der Trassierung 76

Allgemeines 76Geschwindigkeiten 76

Bogenradius, Überhöhung und Querbeschleunigung 76Übergangsbogen und Überhöhungsrampe 80Längsneigung und Ausrundung von Neigungswechseln 82

Spurführungsgrundsätze 84Wirkungsprinzipien 84Einfluss der Spurführung auf den Fahrweg 86Spurführungsanforderungen an den Fahrweg 86Spezielle Spurführungsgrundsätze bei Straßen- und Stadtbahnen 92Wichtige Begriffe und Maßbezeichnungen 92Bezugsebenen und -linien an Radsatz und Gleis 94Ein- und Zweipunktberührung Rad/Schiene 96Tiefrillen-Herzstücke in Weichen 96Quermaß-Tabelle 98Stirnflanken-Quermaß 100Mischbetrieb von EBO- und BOStrab-Bahnen 102

Lichtraumprofil 102Allgemeine Grundsätze 102Berechnung des Lichtraumbedarfes bei Bahnen nach EBO 104Berechnung des Lichtraumbedarfes bei Bahnen nach BOStrab 104

Grundsätze des Schall- und Erschütterungsschutzes 106

Rechtliche Grundlagen 106Umweltverträglichkeitsprüfung 108Prüfung auf Lärmvorsorgeansprüche nach der 16. BImSchV 112Allgemeine Hinweise für die schalltechnische Berechnung und Beurteilung 112Schalltechnische Berechnung und Beurteilung von Bahnen nach dem Personenbeförderungsgesetz („Straßenbahnen“) 116

Inhalt

7

Contents

Preface 19

1 Basics, framework conditions 25

1.2 The importance of railway tracks 25

A historical review 25Beginnings and boom years 25Decline 27The renaissance and return to favour of rail-bound public transport 27

Characteristic features of rail transport 29Forms of rail-bound local and regional transport 29

Tramways 29Light rail systems 31Metros 31Special types of railways 31Urban railways 31Some interesting statistics 33

Transition to tracks of other railways (alternating operation) 33The future of inner-city and regional rail transport 35

1.2 Legal bases 39Legislative requirements 39

Objective 39Separate regulations for tramways and railways 41

BOStrab systems 43Legal framework 43BOStrab safety regulations 45Protection of people in the track area 47Other BOStrab requirements 51Operators’ obligations 53Obligations of operational managers 53Technical supervision, planning permission and licensing authorities 55

State-run occupational safety and health authorities and statutory accidents insurers 57

EBO systems 57Legal framework 57AEG and EBO safety regulations 59Railway inspection 61Transitions to tracks operated by other railways 61Statutory requirements for occupational health and safety 61

Further provisions 61Principle 61BOStrab guidelines and technical rules within the scope of BOStrab 61Technical rules and regulations for occupational safety and health 63Specific Technical Building Regulations for Railways 65Technical rules and regulations issued by operators 65

EU requirements 65Legislative competence 65International dissemination of German experience and knowledge 67BOStrab 67LibeRTiN 67The Urban Rail Directive (Draft) 69Urban Track 69EBO 69The Interoperability Directive 69European Railway Agency (ERA) 71TSIs 71

Evaluating different requirements 71Continuity of the rules applying in Germany 71Provisions and risk orientation 73Conclusion 73

1.3 Technical bases 77Principles of track layout 77

General remarks 77

Speeds 77Curve radius, canting and lateral acceleration 77Transition curve and superelevation ramp 81Longitudinal gradient and transition from one gradient to another 83

Principles of track guidance 85Principles of operation 85Effect of track guidance on the track 87Track guidance demands on the track 89Special track guidance principles in tramways and light rail systems 93Key terms and given dimensions 93Reference levels and lines on wheelset and track 95Wheel/rail one- and two-point contact 97Deeply grooved common crossings in switches 99Lateral dimension table 99Lateral dimension of the flange face 101Mixed operation of EBO and BOStrab railways 103

Clearance 103General principles 103Calculating the clearance required on EBO railways 105Calculating the clearance required on BOStrab railways 107

Principles of noise and vibration protection109Legal bases 109Environmental impact assessment 109Checking noise precautions required under the 16th BImSchV 113General tips for acoustic calculation and assessment 113Acoustic calculation and assessment of railways under the Passenger Transport Act (“Tramways”) 117Raising the assessment level outside the area where the infrastructure is being constructed 117Noise control measures in buildings 119

Inhalt

8

Erhöhung der Beurteilungspegel außerhalb des Baubereiches eines Verkehrsweges 116Schallschutzmaßnahmen am Gebäude118Lärmsanierung 118Schutz vor Erschütterungen und Sekundärschall 118

Streustromschutz und Kriterien 122Korrosion 122Streustromkorrosion 124Verringerung von Streuströmen 126Streustromkriterien – Allgemeine Anforderungen 128Spezielle Anforderungen an Stahlbetonbauwerke 128Ableitungsbeläge verschiedener Oberbauformen 130

Harmonisierung, Standardisierung, Normung 136

Einführung 136Begriffe 136Normungsobjekte 138Bedeutung der Normung 138Grundsätze der Normung 138Abgrenzung zwischen Gesetzgebung und Normung 138Anwendung und rechtliche Bedeutung von Normen 138Ablauf des Normungsprozesses 140Normungsarbeit in den Normungs-Organisationen 140Nationale Ebene 140Europäische Ebene 142Internationale Ebene 146Andere Regelwerke 146Interoperabilität des europäischen Eisenbahnwesens 146DIN-Normen im Bereich Oberbau 150

1.4 Finanzierung von Schienenwegen 152

Grundlagen 152Finanzhilfen nach dem GVFG 154Auswirkungen des Entflechtungsgesetzes 158Finanzbeträge nach dem Regionalisierungsgesetz 160Finanzierung nach dem Bundesschienenwegeausbaugesetz 162

1.5 Literaturverzeichnis 164

2 Bauelemente der Schienenfahrwege 176

2.1 Begriffsbestimmungen 176

2.2 Belastungsannahmen und Anforderungen 180

2.3 Untergrund 184

2.4 Unterbau 186Eisenbahntechnischer Unterbau 186

Definition 186Ausführung 186Erdbauplanum, Erdplanum und Planumsschutzschicht 188Dammschüttung und Anschüttung 188Entwässerung des Planums 188

Straßenbautechnischer Unterbau 188Definition 188Ausführung 188

Besondere Tragkonstruktionen 190Unterirdische Leitungen 190

2.5 Frostschutzschicht und Planumsschutzschicht 192

Frostschutzschicht 192Planumsschutzschicht 192Geokunststoffe 196

2.6 Schotter 198

2.7 Schwellen 202Aufgaben 202Holzschwellen 202Betonschwellen 206

Anforderungen 206Monoblock-Spannbetonschwellen 208Zweiblockschwellen 210Betonschwellen-Sonderformen 212

Stahlschwellen 212Kunststoffschwellen 216

2.8 Schienenbefestigungen 220Anforderungen 220Prüfungen 220

Ausführungsformen 224Unmittelbare (direkte) Befestigung 224Mittelbare (indirekte) Befestigung 228Doppelt mittelbare Befestigung 228Spurstangen 228

2.9 Schienen 232Arten und Formen 232Anforderungen 232Technische Lieferbedingungen 234Schienenprofile 236Werkstoff 238Schienenlängen 242Vorbiegen von Schienen 242Schienenabnutzung 242Schienenschweißen 244Leitschienen, Schutzschienen, Hilfsführungen 244

2.10 Weichen/Kreuzungen 248Allgemeines 248Weichen 248

Begriffe 248Bezeichnung von Weichen 250Geometrie 250Bereiche einer Weiche 250Bauteile einer Weiche 252Bauteile im Zungenbereich 252Bauteile im Zwischenschienenbereich 256Bauteile im Herzstückbereich 256Umstellen von Weichen 256Antrieb und Verschluss 256Auffahren von Weichen 258Sicherheit an Weichen 258Zungenbereich 258Spurführungstechnisch wichtige Maße und Anforderungen im Herzstückbereich 258

Kreuzungen 260Begriffe 260Bezeichnung von Kreuzungen 260Geometrie 260Bereiche und Bauteile einer Kreuzung 260

Weitere Bauteile von Weichen und Kreuzungen 262Werkstoffe 262Verwendung und Auswahl der Weichenanlagen 262

Contents

9

Noise abatement 119Protection against vibrations and secondary noise 119

Stray current protection and criteria 123Corrosion 125Stray current corrosion 125Reduction of stray currents 127Stray current criteria – General requirements 129Special requirements for reinforced concrete structures 129Conductances per unit length of various track types 131

Harmonisation, standardisation, normalisation 137

Introduction 137Definitions 137Subjects of standardisation 137The importance of standardisation 139Principles of standardisation 139Delimitation between legislation and standardisation 139The application and legal significance of standards 139The process of standardisation 139Standardisation work by standards organisations 141National level 141European level 143International level 147Other regulatory frameworks 147Interoperability in the European railway sector 147Track-related DIN standards 151

1.4 Track financing 153Principles 153Financial assistance under the Municipal Transport Financing Act 155Impact of the Unbundling Act (EntflechtG) 159Funding under the Regionalisation Act 161Financing under the Federal Railway Extension Act (BSWAG) 163

1.5 Bibliography 164

2 Components of railway tracks 177

2.1 Definitions 177

2.2 Load assumption and requirements 181

2.3 Subsoil 185

2.4 Substructure 187Railway substructure 187

Definition 187Execution 187Earth formation, subsoil formation and protective sub-layer 189Embankments and rockfill 189Drainage of the track formation 189

Road engineering substructure 189Definition 189Execution 189

Special supporting structures 191Underground lines and cables 191

2.5 Frost blanket and protective sub-layer 193

Frost blanket 193Protective sub-layer 193Geosynthetics 195

2.6 Ballast 199

2.7 Sleepers 203Tasks 203Wood sleepers 203Concrete sleepers 207

Requirements 207Monoblock pre-stressed concrete sleepers 209Bi-block sleepers 211Special types of concrete sleepers 213

Steel sleepers 213Plastic sleepers 215

2.8 Rail fastening systems 221Requirements 221Tests 221

Designs 225Direct fastening 225Indirect fastening 227Double indirect fastening 229Ties 229

2.9 Rails 233Types and designs 233Requirements 233Technical specifications 235Rail profiles 237Material 239Rail lengths 241Pre-bending rails 243Rail wear 243Rail welding 243Guard rails, check rails and guiding devices 247

2.10 Switches and crossings 249General remarks 249Switches 249

Terms 249Designation of switches 251Geometry 251Areas of a switch 251Components of a switch 253Tongues 253Components in the closure rail area 257Components in the common crossing area 257Setting of switches 259Activating and locking 259Forcing points open 259Switch safety 259In the tongue area 259Important dimensions and require-ments for the common connection area that need to be applied in track guidance technology 261

Crossings 261Terms 261Designation of crossings 261Geometry 263Areas and components of a crossing 263

Other switch and crossing components 263Materials 263Use and selection of switches 265

Inhalt

10

Besonderheiten bei Weichenanlagen von Straßenbahnen 266Instandhaltung von Weichenanlagen 268

2.11 Entwässerungseinrichtungen 270Entwässerung des Bahnkörpers 270Entwässerung von Spurrillen 270Entwässerung an besonderen Stellen im Gleis 272

2.12 Gleisabschlüsse 274Definition 274Aufstoßenergie 274Angriffspunkte an Schienenfahrzeugen 274Wirkungsweise von Gleisabschlüssen 274Formen und Anwendungsbereiche 274Bogengleise 274Grundstellung 274Überwachung und Instandhaltung 276

2.13 Vorrichtungen zur Sicherung der Gleislage 278

Ziele 278Seitliche Festlegung des Gleises 278Festlegung des Gleises in Längsrichtung 280

Schwellenanker 280Wanderschutzmittel 280

2.14 Literaturverzeichnis 282

3 Technische Ausführungsformen der Schienenfahrwege 284

3.1 Definitionen/Begriffe 284Bahnkörper 284Offener Oberbau 286Geschlossener Oberbau 288Offener Oberbau mit Eindeckungen 288Oberbauqualität 290

3.2 Ausführungsformen des offenen Oberbaues 292

Schwellengleis auf Schotter 292Sonderformen zur Verringerung der Schotterpressungen 294

Offener Oberbau in Verbindung mit Fester Fahrbahn 298

3.3 Ausführungsformen des geschlossenen Oberbaues 300

Grundsätze 300Mögliche Eindeckungen 300

Grundregeln und Regelwerke 300Asphalteindeckungen/Asphaltbauweisen 304Betoneindeckungen/Betonbauweisen 308Pflaster- und Platteneindeckungen 308

Geschlossener Oberbau beim Schwellengleis auf Schotter 312Geschlossener Oberbau bei Fester Fahrbahn 316

Feste Fahrbahn als Regellösung 316Feste Fahrbahn als Betontragplatte 316Feste Fahrbahn als Bauart Rheda-City 320Feste Fahrbahn in Verbindung mit elastischer Einbettung 320

3.4 Ausführungsformen Feste Fahrbahn (FF) 324

Definitionen/Grundsätze 324Einsatzbereiche/Einsatzkriterien 324Bauarten 326

Vorbemerkungen 326Setzungsfreier Unterbau 328Feste Fahrbahnen als Ortbetonkonstruktion 328Feste Fahrbahn aus Stahlbeton-fertigteilen mit Ortbetonergänzungen 330Grundsätze 330Bauart Freiburg 332Bauart INPLACE 332Bauart Bremen 334Bauart Rheda-City 334Bauart INFUNDO LR-HFT 338Feste Fahrbahn aus Stahlbetonfertigteilen 338Bauart mit Stahlbetonfertigteil-Längsbalken 338Bauart mit Stahlbeton-Fertigteil-Gleisrosten 340Bauart ATD-G 340Bauart GETRAC 342Bauart BTD/BES 344

Feste Fahrbahn als Masse-Feder-Systeme 344Leichte Masse-Feder-Systeme 344Schwere Masse-Feder-Systeme 346

3.5 Ausführungsformen Grünes Gleis 352

Stadtökologische Bedeutung 352Grundsätzliche Ausführungsformen 352

Gleis mit tief liegender Vegetationsebene 352Gleis mit hoch liegender Vegetationsebene 356Gleis mit zwischen den Schienen tief und an den Außenseiten hoch liegender Vegetationsebene 356

Vegetationsarten 356Rasen 358Vegetationsmatten 358Sonstige Begrünungssysteme 360Anwendungskriterien 360

Trennung Schiene/Umgebung 364Schienensteg- und Schienenfußelemente 364Schienenkammerfüllprofile 364Schienenvergussmasse 366

Konstruktive Lösungen 368Grundsätze 368Grünes Gleis bei offenem Schotter-Oberbau mit Schwellen 368Grünes Gleis bei Fester Fahrbahn 370Grundregel 370Grünes Gleis auf FF aus Ortbetonkonstruktionen 370Grünes Gleis auf FF aus Stahlbeton-fertigteilen mit Ortbetonergänzungen 372Grünes Gleis auf FF aus Stahlbeton-fertigteilen 376

3.6 Ausführungsformen in besonderen Bereichen 382

Feste Fahrbahn in Tunneln und auf Brücken 382

FF in Tunneln 382FF auf Brücken 384

Übergänge zwischen verschiedenen Bauformen 384

Feste Fahrbahn (FF)/Schotteroberbau (SchO) 384Kunstbauwerk/Erdbauwerk 386

Contents

11

Specific features of tram switches 267Switch maintenance 269

2.11 Drainage 271Drainage of the track formation 271Drainage of flange grooves 273Drainage at particular places in the track 273

2.12 Track stops 275Definition 275Impact energy 275Points of contact on rail vehicles 275Types of track stop 275Design variants and areas of application 275Curved tracks 275Normal position 275Monitoring and maintenance 275

2.13 Securing the track position 279Objectives 279Side fastening 279Longitudinal track fastening 281

Sleeper anchors 281Rail-anchoring device 281

2.14 Bibliography 282

3 Types of track 285

3.1 Definitions and concepts 285Track formations 285Open track 287Covered track 289Covered open tracks 289Superstructure quality 291

3.2 Open track 293Sleeper track on ballast 293Special designs for reducing ballast compression 295Open track in conjunction with slab track 299

3.3 Covered track 301Principles 301Possible coverings 301

Basic rules and regulations 301Asphalt coverings and asphalt construction methods 305Concrete coverings and concrete construction methods 309Sett paving and slab coverings 309

Covered superstructure with sleeper track on ballast 315Covered track with slab track 317

Slab track as a standard solution 317Slab track as a supporting concrete slab 317The Rheda City ballastless track system 321Slab track with elastic bedding 321

3.4 Slab track 325Definitions and principles 325Areas of application and criteria for use 325Designs 327

Preliminary remarks 327Subsidence free substructure 327Slab track as a cast-in-place concrete structure 329Slab track made of precast reinforced concrete units with added cast-in-place concrete 331Basics 331Freiburg design 331INPLACE design 333Bremen design 335Rheda City design 335INFUNDO LR-HFT design 339Slab track on precast reinforced concrete units 339Designs featuring precast reinforced longitudinal concrete beams 339Design with precast reinforced concrete track panels 341ATD-G design 341GETRAC design 343BTD/BES design 345Slab track as mass-spring-systems 345Light mass-spring-systems 345Heavy mass-spring-systems 345

3.5 Green track 353Importance to urban ecology 353

Basic designs 357Track with low vegetation 357Track with high vegetation 357Track with low vegetation between the rails and high vegetation outside 357

Types of vegetation 357Grass 357Vegetation mats 359Other greenery systems 359Criteria for use 363

Rail-environment separation 365Rail web and rail base elements 365Rail chamber filling profiles 365Rail grout 367

Structural solutions 369Principles 369Green track with an open ballast superstructure with sleepers 369Green track with slab track 371Basic rule 371Green slab track made of cast-in-place concrete structures 373Green slab track made of precast reinforced concrete units with added cast-in-place concrete 373Green slab track made of precast reinforced concrete units 375

3.6 Designs used for special applications 383

Slab track in tunnels and on bridges 383Slab track in tunnels 383Slab track on bridges 385

Transitions between different designs 385Slab track/ballast superstructure 385Engineering structure/earth structure 387

Track design at stops 389Requirements 389Platform-track demarcation 391Track variants 395

Level crossings 397Requirements 397Level crossings based on road design criteria 399Level crossings using precast reinforced concrete units 399Precast concrete units as cover slabs 399

12

Fahrweggestaltung in Haltestellenbereichen 386

Anforderungen 386Abgrenzung Bahnsteig/Fahrweg 390Fahrwegvarianten 390

Bahnübergänge 396Anforderungen 396Bahnübergänge nach Straßenbaukriterien 398Bahnübergänge mit Stahlbetonfertigteilen 398Betonfertigteile als Abdeckplatten 398Betonfertigteile als Gleistragplatte 400Bahnübergänge mit Gummi-Elementen 400Sonstige Bahnübergänge 402

3.7 Bewertung und Empfehlungen zu den Einsatzbereichen der Fahrwegausführungsformen 404

Technische Aspekte 404Vereinheitlichung der Lösungsvielfalt 404Anwendungsregeln für Fahrwegarten 406Technische Grundsätze für Feste Fahrbahnen 406Grundsätze für Grünes Gleis 410

Wirtschaftliche Aspekte der Ausführungsformen 412

Grundsätzliche Erkenntnisse 412Zu berücksichtigende Einzelfaktoren 414

Betriebliche Aspekte 416

3.8 Zukünftige Entwicklungen und notwendige Erprobungen 418

3.9 Literaturverzeichnis 422

4 Einfluss der Fahrwege auf Schall- und Erschütterungsemissionen 426

4.1 Grundsätzliche Zusammenhänge 426

Städtebau 426Trassenführung 426Schallschutz 430Erschütterungsschutz 436

4.2 Technische Lösungen 444Überblick 444

Primärschall 444Erschütterungen 446Sekundärschall 448Einfügungsdämm-Maß 448

Elastische Schienenlagerungen 450Kontinuierlich elastische Schienenlagerungen 452Bedämpfte Schienen 452Elastische Schwellenbesohlung 452Unterschottermatten 454Leichte Masse-Feder-Systeme 454Schwere Masse-Feder-Systeme 454Sondermaßnahmen 456

4.3 Prüfungen 458Luftschall 458Erschütterungen 458

4.4 Bewertung der Einsatzbereiche der verschiedenen Lösungen 462

Luftschall 462Erschütterungen und Sekundärschall 462

4.5 Zukünftige Entwicklungen 466

4.6 Literaturverzeicnis 468

5 Bauausführung und Umweltschutz 470

5.1 Baumaschinen, Geräte und Werkzeuge für die Fahrwegeinstandsetzung 470

Instandsetzungsarbeiten 470Schienenwechsel 470

Maschineller Schienenwechsel 472Schienenwechsel mit Spezial-vorrichtungen an Baumaschinen 472Schienenwechsel mit Umsetzböcken 476

Schwellenwechsel 476Schwellenwechselmaschinen 476Schwellenwechsel von Hand 476

Weichenwechsel 478

Transporte von im Werk vormontierten Weichenanlagen 478Weicheneinbau von im Werk vormontierten Weichenanlagen 478

Gleisstopfen 478Stopfmaschinen 478Weichenstopfmaschinen 480Stopfen mit Kleinmaschinen 480

Bettungsreinigung 482Gleisgebundene Bettungsreinigungsmaschinen 482Gängige Bettungsreinigungsmaschinen 484Flankenreinigungsmaschinen 484Konventionelle Bettungsreinigung 484

Untergrundsanierung 484Konventionelle Methode 484Untergrundsanierung mittels Planumsverbesserungsmaschinen 486

5.2 Baumaschinen, Geräte und Werkzeuge für die Fahrwegeherstellung 488

Maschinen zur Herstellung von Unterbau und Schutzschichten 488Maschinen für den Schotteroberbau 488

Schottereinbau 488Schwellen-, Schienen- und Weicheneinbau 488

Maschinen bei Fester Fahrbahn 490

5.3 Umweltschutzaspekte bei der Bauausführung 492

Bodenschutz 492Anforderungen und Regelungen 492Erhebung von Bodendaten 492Bodenkundliche Baubegleitung durch Sachverständige 494Bodenabtrag 494Bodenzwischenlagerung 494Bodeneinbau, Bodenverbesserung, Bodenaustausch 496Maschinenwahl für den Erdbau 496Materialtransporte 498

Abfälle 498Einstufung 498Abfallvermeidung 498Zuführung einer Wiederverwertung 498

Inhalt

13

Contents

Precast concrete units as a track base plate 399Level crossings with rubber elements 401Other types of level crossings 403

3.7 Assessment and recommendations re applications of different track designs 405

Technical aspects 405Harmonising the wide range of solutions 405Rules of application for track types 405Technical principles applying to slab track 407Principles applying to green track 411

Economic aspects of designs 413Basic findings 413Individual factors to consider 415

Operational aspects 417

3.8 Future developments and necessary trials 419

3.9 Bibliography 422

4 Tracks’ impact on noise and vibration emissions 427

4.1 General rules 427Urban planning 427Routing 427Noise control 431Vibration protection 435

4.2 Technical solutions 445Overview 445

Airborne noise 445Vibrations 447Secondary noise 447Insertion loss 449

Elastic rail fasteners 451Continuous elastic rail fastenings 453Damped rails 453Fitting sleepers with elastic soles 453Ballast mats 455Light mass-spring systems 455

Heavy mass-spring systems 455Special measures 455

4.3 Tests 459Airborne noise 459Vibrations 459

4.4 Assessing the applicability of various solutions 463

Airborne noise 463Vibrations and secondary noise 463

4.5 Future developments 467

4.6 Bibliography 468

5 Construction and environmental protection 471

5.1 Plant, equipment and tools for track corrective maintenance 471

Corrective maintenance work 471Rail replacement 471

Machine rail replacement 473Rail replacement using specially equipped plant 473Rail replacement using transfer frames 473

Sleeper replacement 477Sleeper replacement machines 477Manual sleeper replacement 477

Replacing points 479Transporting factory-preassembled points 479Installation of factory-preassembled points 479

Track tamping 479Tamping machines 481Points tamping machines 481Small tamping machines 481

Cleaning ballast 481Track-bound ballast cleaning machines 483Common ballast cleaning maschines 483Flank cleaning machines 485Conventional ballast cleaning 485

Subsoil corrective maintenance 485

The conventional method 485Restoring subsoil using formation improvement machines 487

5.2 Plant, equipment and tools for track production 489

Machines for making substructure and protective layers 489Machines for ballast superstructure 489

Installing ballast 489Fitting sleepers, rails and points 489

Machinery used on slab track 491

5.3 Protecting the environment during construction work 493

Soil protection 493Requirements and rules 493Collecting soil data 493Construction work supervision by soil scientists 495Soil removal 495Tempory soil storage 495Soil filling, improvement and exchange 497Selecting machinery for earthworks 499Transporting material 499

Waste 499Classification 499Waste avoidance 499Consignment of waste for recovery 501Reprocessing contaminated materials 501Disposing of non-recyclable waste and submitting proof 503

Contaminated sites and harmful changes to soil 503

Contaminated sites 503Hazardous substances and other harmful changes to soil 503Monitoring contaminated sites and harmful substances 503

Protection of trees, plants and vegetation 505Potential hazards 505Protection of trees and vegetation against mechanical damage 505Protecting roots during the application and removal of soil 505Protecting roots during the excavation of troughs and ditches 505

14

Inhalt

Aufbereitung von kontaminierten Materialien 500Entsorgung von nicht verwertbaren Abfällen und Nachweisführung 502

Altlasten und schädliche Bodenveränderungen 502

Altlasten 502Sonstige schädliche Bodenverände-rungen und Gefahrenstoffe 502Überwachung von Altlasten und schädlichen Stoffen 502

Schutz von Bäumen, Pflanzen und Vegetationsflächen 504

Schädigungsgefahren 504Schutz von Bäumen und Vegetations-flächen gegen mechanische Schäden 504Schutz der Wurzelbereiche beim Bodenauftrag und Bodenabtrag 504Schutz der Wurzelbereiche beim Aushub von Gräben und Baugruben 504

Lärmschutz 506Erschütterungsschutz 508Luftreinhaltung 510Grundwasser- und Binnengewässerschutz 512

Grundwasserschutz 512Bauen im Bereich von Grundwasser und Gewässern 512Wasser- und Abwasserableitung 514

Inanspruchnahme von Flächen 514Eingriff in die Natur und Landschaft 514

Denkmalschutz und archäologische Funde 516

5.4 Zukunftsperspektiven 518

5.5 Literaturverzeichnis 520

6 Sicherheitsaspekte bei Bau und Instandhaltung von Schienenfahrwegen 522

6.1 Arbeitsschutzbestimmungen 522Staatliche Arbeitsschutzbestimmungen 522

Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG) 522Arbeitssicherheitsgesetz (ASiG) 528Geräte- und Produktsicherheitsgesetz (GPSG) 528Siebtes Buch Sozialgesetzbuch (SGB VII) – Unfallversicherung 528

Gesetz zur Regelung der gewerbsmäßigen Arbeitnehmer-überlassung (AÜG) 530

Arbeitsschutzbestimmungen der Träger der gesetzlichen Unfallversicherung 530Weitere Arbeitsschutzbestimmungen 532

6.2 Verteilung der Verantwortlichkeiten 534

Bahnbetreiber 534Unternehmer 534

Verantwortung 534Anzeigepflicht 534Anweisungen 534Unterweisungen 536

Zusammenwirken mehrerer Unternehmer 538Koordinationspflicht 538Sicherheits- und Gesundheitsschutzplan (SiGe-Plan) 540

6.3 Sicherung gegen Gefahren aus dem Bahnbetrieb 542

Grundsätzliches Verhalten der Beschäftigten im Gleisbereich 542Sicherungsplanung 544Organisatorische Sicherungsmaßnahmen 548

Gleissperrung/Sperrfahrten 548Langsamfahrstellen und Fahren auf Sicht 548

Technische Sicherungsmaßnahmen 548Automatische Warnsysteme 548Signalabhängige Sicherungsanlagen 550Automatische Warnsysteme für mobilen Einsatz 550Anwendung Automatischer Warnsysteme bei BOStrab-Bahnen 552Feste Absperrungen 552Feste Absperrungen mit integrierter akustischer und optischer Warnung 552Haltscheiben und Schranken 554Technische Sicherungsmaßnahmen für Arbeitsstellen im Bereich von Straßen 554

Personelle Sicherungsmaßnahmen 556Sicherungsposten (Sipo) 556Sicherungsaufsicht (Sakra) 556Selbstsicherung in Kleingruppen 558Akustische Warn- und Signalmittel des Streckenpersonals 558Tyfon 560Mehrklangsignalhorn 560

Optische Warn- und Signalmittel des Streckenpersonals 560Signalfahne 560Handleuchte 560

6.4 Schutzmaßnahmen bei bestimmten Arbeiten 562

Arbeiten in der Nähe von Fahrleitungsanlagen 562Schweißarbeiten 562Arbeiten im Tunnel 564

Staub und Schadstoffbelastungen 564Belüftung 564Beleuchtung 564Sicherheitsräume 564

Manuelles Heben und Tragen von Lasten 568

6.5 Zukunftsperspektiven 570

6.6 Literaturverzeichnis 572

7 Instandhaltung der Schienenfahrwege 574

7.1 Allgemeines 574Begriffe 574Rechtliche Vorgaben 574Ziele der Instandhaltung 576Methoden 576Betriebliche Rahmenbedingungen für die Instandhaltung 576

7.2 Wartung 578Schienen- und Spurkranzschmierung 578

Zweck der Schmierung 578Schmiertechniken 578Schmiermittel 578Anordnung der Schmieranlagen 580

Reinigung der Gleisanlagen 580Oberflächenreinigung 580Bettungsreinigung 582Rillenreinigung 584Weichenreinigung 584Reinigung der Gleisentwässerungs - anlagen 584

Pflege und Kontrolle der Vegetation 586Rückschnitt von Baum- und Strauchbewuchs 586

15

Noise protection 507Vibration protection 509Air quality management 511Protecting groundwater and inland waterways 513

Protecting groundwater 513Building near groundwater and bodies of water 513Water drainage and sewage 515

Land use 515Intervention in nature and the landscape 515

Monument conservation and archaeological discoveries 517

5.4 Future prospects 519

5.5 Bibliography 520

6 Safety considerations when constructing and maintaining railway tracks 523

6.1 Health and safety provisions 523Federal occupational health and safety provisions 523

Protection of Labour Act (ArbSchG) 523Occupational Safety Act (ASiG) 529Equipment and Product Safety Act (GPSG) 529Book VII of the Social Code (SGB VII) – Accident insurance 529Law governing the supply of temporary labour (AÜG) 529

Occupational health and safety provisions of the providers of statutory accident insurance 531Further occupational health and safety provisions 533

6.2 Division of responsibilities 535Rail operators 535Entrepreneurs 535

Responsibility 535Notification requirement 535Instructions 535Directions and guidance 537

Collaboration between multiple entrepreneurs 537

Coordination requirement 539Safety and health protection plan 541

6.3 Protection against hazards of rail operation 543

Basic conduct of workers in the track area 543Safety planning 545Organisational safety measures 547

Track closure/blocked runs 547Speed restriction sectionsand running at sight 549

Technical safety measures 551Automatic warning systems 551Signal-dependent protection systems 551Automatic warning systems for mobile use 551Use of automatic warning systems on BOStrab railways 553Fixed barriers 553Fixed barriers with integrated audible and visual warnings 553Stop signal discs and barriers 555Technical safety measures for work sites in street spaces 555

Personal safety measures 557Lookouts 557Safety supervisor 557Self-protection in small groups 557Audible warnings and signals by section personnel 559Tyfon 561Multitone horn 561Visual warning and signal devices used by section personnel 561Signal flag 561Hand lamp 561

6.4 Protective measures for certain types of work 563

Work near catenary systems 563Welding 563Working in tunnels 565

Dust and pollutants 565Ventilation 565Lighting 565Safety areas 565

Manual lifting and carrying of loads 569

6.5 Future prospects 571

6.6 Bibliography 572

7 Track maintenance 575

7.1 General considerations 575Terms 575Legal standards 575Aims of maintenance 577Methods 577The operating environment for maintenance 577

7.2 Servicing 579Rail and flange lubrication 579

The purpose of lubrication 579Lubrication techniques 579Lubricants 581Where to place rail lubricators 581

Cleaning track systems 581Surface cleaning 581Cleaning ballast 583Cleaning rail grooves 583Cleaning switches 585Cleaning track drainage systems 587

Care and control of vegetation 587Trimming back tree and bush growth 587Suppressing uncontrolled plant growth on tracks 587Caring for green tracks 587

Snow clearing and ice removal in winter 589

7.3 Inspection 591Basic options 591Track parameters to keep an eye on 591

Checking track geometry 591Non-destructive rail inspection 593

Measuring methods and measuring devices 595

Devices with measuring wheels and axles mounted beneath standard vehicles 595Methods involving the use of self-contained measuring devices 597Laser light-section procedure 597

Contents

16

Inhalt

Bekämpfung von Pflanzen-Wildwuchs im Gleiskörper 586Pflege Grüner Gleise 588

Winterdienst 588

7.3 Inspektion 590Grundsätzliche Möglichkeiten 590Zu überwachende Gleisparameter 590

Überprüfung der Gleisgeometrie 590Zerstörungsfreie Schienenprüfung 592

Messverfahren und Messgeräte 594Messgestelle mit Messrädern und -achsen unter Regelfahrzeugen 594Verfahren mit autark arbeitenden Messgeräten 596Laser – Lichtschnitt – Verfahren 596Kombinierte Verfahren 598Mechanische/elektronische Kontur-messung des Schienenkopfes 598Ultraschallprüfung des Schienenkopfes 598Handmessgerät für Riffel 600

Laufflächenüberwachung der Räder durchGeräte im Gleis 600

Ziele 600Erfassung des Verschleißzustandes der Radprofile 600Erfassung der Kreisförmigkeit der Radreifen 600

7.4 Instandsetzung 604Schienenbearbeitung im Gleis 604

Zweck der Schienenbearbeitung 604Schienenbearbeitungsmethoden 604Eingesetzte Geräte 606Abnahme der Schienenbearbeitung 606

Gleisregulierung im Schotterbett 606Eingriffskriterien 606Vorbereitung der Gleisregulierung 606Durchführung der Gleisregulierung 608Abnahme der Gleisregulierung 608

Instandsetzung bei geschlossenem Oberbau 608

Schäden am Deckenschluss 608Schäden am Fugenverguss 608Schäden im Schienenbereich 610

Auftragsschweißen 610Ziel des Auftragsschweißens 610Randbedingungen des Auftragsschweißens 610Arten des Auftragsschweißens 612Schweißzusatzwerkstoffe 612Reparaturarbeiten 612

7.5 Zukünftige Entwicklungen 616

7.6 Literaturverzeichnis 618

8 Wirtschaftliche Aspekte 620

8.1 Bedeutung 620

8.2 Wiederverwendung von Oberbaustoffen 624

Wirtschaftliche und rechtliche Grundlagen 624Wiederverwendung von Schotter 624

Schotterverschmutzung 624Recyceln oder deponieren 626Wirtschaftlichkeit verschiedener Aufbereitungsmöglichkeiten 626

Schienenaufarbeitung und Lebensdauerverlängerung 626

Schienenverschleiß/Lebensdauer 626Schienenausbaukriterien 628Schienenkreislauf/Stufenbewirtschaftung 628Aufarbeitungsmethoden 630Wirtschaftlichkeit der Schienenaufarbeitung 630Liegedauerverlängerungen 632LCC-Ergebnisse bei Rillenschienen 632

8.3 Ergänzende Wirtschaftlichkeits-aspekte bei der Instandhaltung der Fahrwege 634

Bedeutung von Qualität und Kennwerten 634Verbesserungen durch interdisziplinäre Instandhaltungsteams 636Fahrweginstandhaltung mit EDV-Unterstützung 636Verbesserungen bei Gleisbaumaschinen 638

8.4 Qualitätsmanagement 642

8.5 LCC im Gleisbau 646Bedeutung 646Strukturierung und Komponenten 648

8.6 RAMS-Analysen 652Wichtige Kennwerte 652Ziele und Nutzen von RAMS 654Risikoanalyse als Bestandteil der RAMS-Analyse 656

Verfahrensablauf 656Vorgehen zur Erstellung der FMEA 658Dokumentation und Auswertung der Ergebnisse 660

Prognose von Zuverlässigkeit, Verfügbarkeitund Instandhaltbarkeit 662Datengrundlagen/Datenerfassung und -pflege 662Datenauswertung/Erstellung von Berichten 662

8.7 Bewertung und zukünftige Entwicklungen 666

8.8 Literaturverzeichnis 670

17

Contents

Combined methods 599Mechanical and electronic measurement of rail head profiles 599Ultrasonic testing of the rail head 599Hand-held measuring device for corrugations 601

Monitoring wheel running surfaces using devices in the track 601

Objectives 601Ascertaining wear on wheel profiles 601Ascertaining the circularity of wheel rims 603

7.4 Corrective maintenance 605Machining rails in track 605

Why machine rails? 605Rail machining methods 605Devices used 607Acceptance of rail machining 607

Rail alignment in the ballast bed 607Criteria for taking action 607Preparing for rail alignment 607Rail alignment procedures 609Acceptance of rail alignment 609

Maintaining covered track 609Damage to the covering 609Damage to joint sealant 609Damage to rails 611

Build-up welding 611The aim of build-up welding 611Ancillary conditions for build-up welding 611Types of build-up welding 611Filler metals 613Repair work 613

7.5 Future developments 617

7.6 Bibliography 618

8 Economic aspects 621

8.1 Importance 621

8.2 Re-using superstructure materials 625

Economic and legal bases 625Re-using ballast 625

Ballast contamination 625Recycle or landfill? 627The economics of various options 627

Reconditioning tracks and extending their service life 627

Track wear and service life 627Rail removal criteria 629Rail cycle and staged management 629Reconditioning methods 631The economics of rail reconditioning 631Extending service life 631LCC results with grooved rails 633

8.3 Additional economic aspects of track maintenance 635

The importance of quality and characteristic values 635Improvements by interdisciplinary maintenance teams 637Computer-supported track maintenance 637Improvements with track-laying machines 639

8.4 Quality management 643

8.5 LCCs in a track-laying context 647Importance 647Structure and components 649

8.6 RAMS analyses 653Important characteristic values 653Goals and benefits of RAMS 655Risk evaluation as an element of the RAMS analysis 657

The procedure 657Procedure for producing an FMEA 659Documentation and evaluating results 661

Predicting reliability, availability and maintainability 663Databases, data acquisition and data administration 663Data analysis and drawing up reports 663

8.7 Assessment and future developments 667

8.8 Bibliography 670

18

S-Bahnen, U-Bahnen, Stadt- und Stra -ßenbahnen bilden das Rückgrat einesattraktiven Verkehrsangebotes in denStädten und Regionen. Qualität undKundenorientierung bestimmen dabeimaßgeblich den Markterfolg von Pro-dukten für den öffentlichen Personen-nahverkehr (ÖPNV) und tragen zu einem lebenswerten Umfeld entschei-dend bei.

Die Qualität der Bahnen wird nach- haltig durch den Fahrweg bestimmt: Sicherheit des Betriebsablaufs, Inte -gration in das Stadtbild, Fahrkomfort,Verfügbarkeit eines dichten Angebo-tes, Fahrzeugbeanspruchung, Lärm-und Erschütterungsschutz sowie nichtzuletzt die Bau- und Unterhaltungs -kosten sind Kriterien, die entscheidendvon der Fahrweggestaltung geprägtwerden.

Aus diesen Gründen fördert die Bun-desregierung – gemeinsam mit denLändern – bereits seit Mitte der 60er-Jahre über das Gemeindeverkehrs -finanzierungsgesetz (GVFG) den Bauder Schienenfahrwege des ÖPNV inStadt und Region. Allein in den Jahrenzwischen 1992 und 2005 sind 5,9 Mil -liarden Euro in den Bau der Schienen-

fahrwege von S-, U-, Stadt- und Stra -ßenbahnen geflossen. 1996 wurde dieÖPNV-Finanzierung um die Regionali-sierungsmittel erweitert, von denenebenfalls große Anteile in die Verkehrs-wege der Bahnen geflossen sind.

Der Erfolg dieses Engagements vonBund und Ländern ist deutlich sicht-bar: die Erschließung der deutschenStädte und Regionen durch moderneund leis tungsfähige Nahverkehrsbah-nen hat nicht nur einen weltweit füh -renden Stand erreicht, sondern auchdie Nachfrage durch die Kunden istdeutlich angestiegen – in zahlreichenFällen hat sie sich vervielfacht. Dasträgt maßgeblich zur Straßen ver -kehrsent lastung und zum Umwelt-schutz in Form von CO2-Einsparun-gen bei.

Um diesen Weg auch in Zukunft kon -sequent fortzusetzen, nimmt sich auchdie Europäische Union dieser Fragenan. Seit 2006 fördert sie das europa -weite Projekt „Urban Track“ mit demZiel, die einzelnen Erkenntnisse einesmodernen Fahrwegebaues für Nah -verkehrsbahnen zusammenzuführensowie neue Entwicklungen und Ver -besserungen voran zu treiben. Dieser

wichtige Schritt zum Wissenstransfer in alle Mitgliedsländer der EU und zur Vereinheitlichung in Europa wird auch von der Bundesregierung begrüßt.

Das hier vorgelegte Buch „Fahrwegeder Bahnen im Nah- und Regionalver-kehr in Deutschland“ soll den Fahr -wegebau fördern und zur praktischenUmsetzung in hoher Qualität beitra-gen. Es kann für die europäische Initiative als ein äußerst wichtiger Beitrag angesehen werden, denn esfasst die in Deutschland gewonnenenvielfältigen Erkenntnisse in allen Be -reichen des Fahrwegebaues zusam-men, bewertet sie und weist den Weg für zukünftige weitere Entwick -lungen und Verbesserungen. Wissen-schaft und Praxis können weltweit davon profitieren. Nicht zuletzt des-halb wurde das Werk zweisprachig in deutscher und englischer Spracheangelegt.

Allen, die zur Entstehung dieses neuenBuches beigetragen haben, insbeson-dere dem Gesamtbearbeiter und Koor-dinator STUVA, danke ich für das Engagement und das Einbringen desweit verstreut vorliegenden Wissens.

Vorwort

Wolfgang Tiefensee

Bundesminister für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung

19

Rapid transit systems, undergroundrailways, light rail systems and tramsform the backbone of an attractive range of transport services in citiesand regions. Quality and customer focus are key factors in determiningthe commercial success of local publictransport products and make a crucialcontribution to creating a liveable environment.

The quality of rail-based systems is determined to a large extent by thetrack. Safe operation, integration intothe townscape, passenger comfort, theavailability of a dense public transportnetwork, vehicle stress, noise and vibration mitigation and, last but notleast, construction and maintenancecosts are criteria that are crucially determined by track design.

For this reason, the Federal Govern-ment – together with the federal states– has, since the mid-1960s, been pro-viding assistance to the construction oflocal public transport rail infrastructurein cities and regions by means of theLocal Authority Transport InfrastructureFinancing Act. In the period from 1992to 2005 alone, a total of 5.9 billion euros was provided for the construc-

tion of track for rapid transit systems,underground railways, light rail sys -tems and trams. In 1996, local publictransport funding was augmented bythe state subsidies for local and re -gional passenger rail services, a largeproportion of which has also beenused to fund rail infrastructure.

The success of this commitment by theFederal Government and the federalstates is plain to see. Not only has theprovision of modern and efficient localrail services in German cities and regions reached a level that makesGermany a world leader. Customer demand has also risen significantly –in many cases it has increased several times. This is a major contribution toreducing road congestion and to pro-tecting the environment by cutting CO2emissions.

In order to systematically continuealong this road in the future, the Euro-pean Union is also addressing theseissues. Since 2006, it has been fund -ing the Europe-wide “Urban Track”project, the aim of which is to consoli-date the individual findings of moderntrack construction for local rail-basedsystems and to progress new develop-

ments and improvements. This majorstep towards a transfer of knowledgein all EU Member States and towardsstandardization in Europe is also wel-comed by the Federal Government.

The present book, “Local and RegionalRailway Tracks in Germany”, is intend -ed to promote track construction andmake a contribution to its high-qualitypractical implementation. For the Euro-pean initiative, it can be regarded asan extremely important contribution,because it summarizes the multiplicityof findings gained in Germany in allfields of track construction, assessesthem and points the way ahead for future developments and improve-ments. Scholars and practitionersthroughout the world can benefit fromit. This is one of the main reasons why the book has been published inGerman and English.

I would like to thank all those involvedin the production of this new book, especially the Research Associationfor Underground Transportation Facil -ities (STUVA) as the overall editorsand coordinators, for their commitmentand for contributing knowledge that iswidely scattered all over the world.

Preface

Wolfgang Tiefensee

Federal Minister of Transport, Building andUrban Affairs

20

Die Schienenbahnen des öffentlichenNahverkehrs stehen im Fokus des In-teresses von Öffentlichkeit und Politikebenso wie von Kunden und Fachwelt.Das zeigte sich schon im Jahre 2000,als der VDV und der VDV-Förderkreis,in Zusammenarbeit mit der STUVA, indieser Reihe ein Buch „Stadtbahnen inDeutschland“ herausgegeben haben.Es war so erfolgreich, dass etwa 5000Exemplare in kurzer Zeit vergriffen wa-ren. Wenn wir heute ein neues Werküber die Fahrwege der Nahverkehrs-bahnen herausgeben, so folgt dieskonsequent dem mit den Stadtbahnenerfolgreich eingeschlagenen Weg.

Die Idee, ein solches Buch erarbeitenzu lassen, entstand beim VDV und sei-nem Ausschuss für Bahnbau vor demHintergrund des Wandels und der da-durch ausgelösten vielfältigen Entwick-lungen auf diesem bedeutendenMarktsegment des ÖPNV. Darüberhinaus sollte – ergänzend zu den be-reits vorliegenden Oberbau-Richtlinienund einschlägigen VDV-Schriften – einWerk geschaffen werden, dass die ge-samten Entwicklungen zusammen -fasst. Dabei setzten wir ein äußerst an-spruchsvolles Ziel: ausgehend von denrechtlichen und technischen Grundla-gen, über die konstruktiven Lösungen,

den Lärm- und Erschütterungsschutz,die Gerätetechnik, die Fahrwegunter-haltung, die Arbeitsschutzgesichts-punkte bis hin zum Infrastruktur-Ma -nagement sowie zu den wirtschaftli-chen Aspekten und der Finanzierungsollte ein Werk geschaffen werden,dass die gesamte breite Palette dieseswichtigen Fachgebietes darstellt.

Das hiermit vorgelegte Buch stellt nichtnur den aktuellen Stand des Wissensund der Technik dar, sondern es ver-deutlicht auch, wie die einzelnen Berei-che zusammenwirken und sich gegen-seitig beeinflussen. Bemerkenswert istschließlich, dass zur technischen Lö-sung immer auch die Auswirkungenauf Kosten und Wirtschaftlichkeit ange-sprochen werden. Damit gibt das Buchwichtige Hinweise im laufenden Re-strukturierungsprozess der Verkehrs-unternehmen und öffnet den Blick indie Zukunft.

Das Werk dokumentiert aber auch,welch gewaltige Bauleistungen undEntwicklungen bei den VDV-Unterneh-men gerade in den letzten 15 Jahrenim Fahrwegebau der Schienenbahnenerbracht wurden. Der Weg vom her-kömmlichen offenen Schotteroberbauzur unterhaltungsarmen Festen Fahr-

bahn und zum ästhetisch ansprechen-den Grünen Gleis dokumentiert diesenProzess, der gleichzeitig auch einenWertewandel kennzeichnet.

Damit bestätigt sich nachdrücklich: die(Mit-)Finanzierung der Schienenfahrwe-ge im Nah- und Regionalverkehr durchBund und Länder im Rahmen des Ge-meindeverkehrsfinanzierungsgesetzesund des Regionalisierungsgesetzes hatsich gelohnt. Ohne diese Unterstützungwären die dargestellten positiven Ent-wicklungen nicht möglich gewesen. Dadie Verkehrsunternehmen auch in Zu-kunft nicht in der Lage sein werden, dieInfrastruktur durch Fahrgeldeinnahmenzu erwirtschaften, lässt sich die positiveEntwicklung nur fortsetzen, wenn die öffentlichen Finanzmittel zur ÖPNV-Förderung erhalten bleiben.

Der Dank des VDV und des VDV-För-derkreises gilt einerseits den Partnern,die dieses Projekt mitfinanziert haben,andererseits aber vor allem dem be-gleitenden Ausschuss, den Bearbei-tern und der STUVA, die in bewährterWeise die Gesamtbearbeitung durch-geführt hat. Die Qualität des Werkesspricht für sich. Es wird der „BlauenBuchreihe“ des VDV und des VDV-Förderkreises zur Ehre gereichen.

Vorwort

Dipl.-Kfm. Günter Elste

Präsident des Verbandes Deutscher Verkehrsunternehmen (VDV)

Dr.-Ing. Dieter Klumpp

1. Sprecher des VDV-Förderkreises e.V.

21

Both the public and policymakers, aswell as customers and experts, have akeen interest in local rail services. Thisbecame evident as far back as 2000,when the VDV and the VDV Promo -tional Group, in cooperation with STUVA, the Research Association forUnderground Transportation Facilities,produced a book in this series entitled“Light Rail in Germany”, which was sosuccessful that some 5,000 copies were quickly snapped up. Today weare presenting a new work on localrailway tracks as the logical extensionof the path taken with regard to lightrail.

The idea behind the book came fromthe VDV and its Committee on RailConstruction and was prompted bothby the transformation which the important sector that is public transportis currently undergoing and by the numerous developments triggered bythis process of change. In addition,building on the superstructure guide -lines and relevant VDV publications already available, the intention was to create a book that summed up allthe relevant recent developments. In so doing, we set ourselves an extremely ambitious goal. Starting with the legal and technical bases

and extending to design solutions, noise and vibration protection, equip-ment engineering, track maintenance,occupational safety and health as -pects, infrastructure management, andeconomic aspects and financing, theidea was to compile a book that coversthe entire, broad spectrum of this keydomain.

This book has achieved this objectiveremarkably well. Not only does it de-scribe the present state of the art; it also clarifies how individual areas worktogether and influence each other.Another remarkable achievement isthat not only technical solutions, but also their cost- and profitability-relatedconsequences are always addressed.Thus the book provides important in-formation for transport companies’ ongoing restructuring and affords us a preview of what lies ahead.

At the same time, the book also docu-ments the tremendous leaps made intrack construction and development by VDV companies over just the last15 years. The progression from con-ventional open ballast superstructuresto low-maintenance ballastless tracksand aesthetically appealing greentracks bears witness to this process,

whilst at the same time also reflectinga shift in values.

This emphatically confirms the fact thatthe (co)financing – by Germany’s federal government and the govern-ments of its respective federal states(Länder) – of tracks used by local and regional rail operators under theMunicipal Transport Financing Act(GVFG) and the Regionalisation Act(RegG) has been worth it. Withoutsuch support, the positive strides for-ward presented here would not havebeen possible. Since in future transportcompanies will remain unable to makea profit on infrastructure from fare revenues, this positive trend can onlybe continued if public coffers remain asource of funding for public transport.

The VDV and the VDV PromotionalGroup would like to thank the partnerswho helped to finance the project, butabove all the committee monitoring theproject, those who worked on its con-tents, and STUVA, who edited it intheir tried-and-tested manner. Thequality of the work speaks for itself. It does credit to the ‘blue series’ pub -lished by the VDV and the VDV Pro-motional Group. May it enjoy a widereadership, both in Germany and alsointernationally.

Preface

Dipl.-Kfm. Günter Elste President of the Association of German Transport Undertakings (VDV)

Dr.-Ing. Dieter KlumppFirst Spokesperson for the Promotional Group of the Association of German Transport Undertakings (Förderkreis des VDV)

24

11..11

Historischer RückblickAnfänge und Jahre des Aufschwungs

Die Geschichte des Schienenverkehrsund damit der Schienenfahrwege be-gann mit dem Bau von Eisenbahnstre-cken des „Fernverkehrs“, wobei die da-maligen Entfernungen nach heutigenMaßstäben allenfalls dem Regionalbe-reich zuzuordnen wären (Tabelle1.1/1).

Die fortschreitende Industrialisierungund Bürokratisierung im 19. Jahrhun-dert und damit verbunden die starkeAusdehnung der Städte sowie derwachsende Bedarf an Arbeitskräftenmachten aber schließlich auch in denStädten die Einrichtung eines öffentli-chen Personenverkehrs dringend erfor-derlich. Dessen erste Anfänge bestan-den darin, dass in die Straßen Schieneneingelassen wurden, auf denen Wagenfuhren, die – auch hinsichtlich der Größe – starke Ähnlichkeit mit Postkut-schen hatten und ebenso wie diese vonPferden gezogen wurden.

Diese erste Form eines ÖffentlichenPersonen-Nahverkehrs (ÖPNV) konnteaber auf längere Sicht und mit zuneh-

mender Nachfrage den gestellten An-forderungen nicht gerecht werden.

Den Pferdebahnen folgte – in Anleh-nung an die Eisenbahn – die Einfüh-rung von durch Dampfmaschinen an-getriebenen Straßenbahnen, die demheutigen Bild einer Straßenbahn schonnäher kamen, aber nur für kurze ZeitBestand hatten.

Der eigentliche und massive Auf-schwung der Straßenbahn begannschließlich mit Einführung des elektri-

schen Antriebs nach 1880. In der Fol-gezeit richtete eine Vielzahl von Städ-ten Straßenbahnen („die Elektrische“)ein, zunächst allerdings oft in erster Linie mit der Absicht, schneller an dasim Aufbau befindliche Netz der allge-meinen Stromversorgung angeschlos-sen zu werden. Die Straßenbahnnetzeerreichten teilweise eine beachtlicheAusdehnung und Dichte.

Schon frühzeitig wurde auch die „zweite“ Ebene für den schienen -

Bedeutung der Schienenfahrwege

Grundlagen,Rahmenbedingungen

1

Fenv

erke

hr 1. Eisenbahnstrecke: 1825 in England (Darlington–Stockton, Länge 18 km)1. Eisenbahnstrecke in Deutschland: 1835 (Nürnberg–Fürth, Länge 6 km)

Nahv

erke

hr

Straßenbahn, von Pferden gezogen (Pferdebahn)

1. Strecke: 1832 (New York)1. Strecke in Europa: 1840 (Wien)1. Strecke in Deutschland: 1865 (Berlin)

Straßenbahn mit Dampfantrieb 1. Strecke in Deutschland: 1877 (Kassel)

Straßenbahn mit elektrischem Antrieb 1. Strecke: 1881 (Berlin)

unterirdische Bahnen (U-Bahnen) 1. Strecke mit Dampfantrieb: 1863 (London)1. Strecke mit elektrischem Antrieb: 1896 (Budapest)1. Strecke mit elektrischem Antrieb in Deutsch-land: 1902 (Berlin)

Tabelle 1.1/1: Meilensteine der Entwicklung des Schienenverkehrs

25

steam-powered tramways, which camecloser to today’s image of a tramwaybut were short-lived.

The real – and truly massive – boomenjoyed by tramways finally began withthe introduction of the electric drive af-ter 1880. Thereafter a large number ofcities introduced (‘electric’) tramwaysystems. Admittedly, many cities initial-ly took this step with a view to beingmore rapidly connected to the generalpower grid being developed at thetime. Some tram networks attained aconsiderable size and density.

The ‘second level’ of rail-bound publictransport was also opened quite earlyon, with the opening of the (initiallysteam-powered) London Undergroundas early as 1863 (see Table 1.1/1).One reason for building it was the fear among city-dwellers that an overground tramway, along with all the equipment required for its operation, would overly spoil thecityscape.

The extremely rapid growth of cities in the 19th century and the swift ex-pansion of urban railway tracks were

The importance of railway tracks 1.1

A historical reviewBeginnings and boom years

The history of rail transport, and there-fore of railway tracks, began with theconstruction of ‘long-distance’ raillines, though by today’s standards thedistances covered back then would beclassified as regional at the most (seeTable 1.1/1).

Yet ultimately the progress of industria -lisation and advances in bureaucracymade in the 19th century, and accom-panying tide of considerable urban ex-pansion and rising demand for labour,entailed an urgent need to also createpublic transport within cities. The firststeps consisted in embedding rails instreets on which coaches were ridden.Those vehicles strongly re sembledstagecoaches (including in terms oftheir size), and like them were horse-drawn.

But in the longer term, rising demandmeant that this initial form of publictransport system was unable to meetthe requirements placed on it.

Following the pattern set by the rail-way, the original horse-drawn carswere followed by the introduction of

1Basics, framework conditions

Mai

nlin

e First railway line: 1825 in England (Darlington–Stockton, length 18 km)First railway line in Germany: 1835 (Nuremberg – Fürth, length 6 km)

Urba

n

Tramway, horse-drawn (horse tramway)

First line: 1832 (New York)First line in Europe: 1840 (Vienna)First line in Germany: 1865 (Berlin)

Steam tramway First line in Germany: 1877 (Kassel)

Electric tramway First line: 1881 (Berlin)

Underground railways (metros) First steam-driven line: 1863 (London)First electric line: 1896 (Budapest)First electric line in Germany: 1902 (Berlin)

Table 1.1/1: Milestones in the development of rail transport

Grundlagen, Rahmenbedingungen

92

Sprache zu sprechen, sollte zuerstKlarheit über alle die Spurführung be-treffenden Begriffe an Rad und Schie-ne bzw. Radsatz und Gleis geschaffenwerden. An Rad und Schiene werdenalle spurführungstechnisch wichtigenBereiche entsprechend Bild 1.3/9 be-zeichnet (an der Schiene finden großeBuchstaben, am Rad kleine Buchsta-ben Anwendung). Analog zu diesenBegriffen sind an Gleis und Radsatzdie Bezeichnungen vorzuneh men (Bilder 1.3/7 und 1.3/11), wobei die Endung „…weite“ charakteristisch istfür das Gleis und die Endung „…maß“für den Radsatz (vgl. Spurweite –Spurmaß oder auch Leitweite – Leit-maß).

Daneben ist festzulegen, wo und wieim Gleis gemessen wird (z.B. bei derGleisverlegung oder beim Verschleiß),um vergleichbare Werte zu erhalten.Diesem Ziel dienen die Bezeichnungenin den Bildern 1.3/7 und 1.3/11.

Die Spurmaß-Messgerade ist eine ge -dachte horizontale Gerade 10 mmunter dem Messkreisfußpunkt (MKF),die beide Räder einer Achse verbindet(gegebenenfalls können dies auchEinzelräder sein, z.B. in Einzelrad-Einzel-Fahrwerken EEF). Auf ihr wer-den neben dem Rückenflanken-Stich-maß auch das Spurmaß, die Spur -kranz dicke und die Spurkranzbreitegemessen, die Spurkranzbreite aller -dings von der Spurkranzstirn bis zumverlängerten Radrücken.

Der Messkreisfußpunkt ist ein Punktauf dem Fahrflächenprofil des Rades,der zum Messkreisfußpunkt des ge-genüberliegenden Rades einen Ab-stand von Nennspurweite plus 65 mmhaben soll, bei einer Nennspurweitevon 1435 mm also 1500 mm. DiesesMaß ergibt sich aus dem Abstand derRadaufstandspunkte einer Eisenbahn-Radachse in Mittelstellung auf S49-Schienen (1:40 geneigt stehend) im je-weils unverschlissenen Zustand.

s - Spurmaß

e - Spurkranzbreite r - Radrückenabstand b - Radbreite

d - Spurkranzdicke f - Rückenflanken-Stichmaß

k - Leitkreisabstand

l - Leitmaß

Spurmaß-Messgerade

h -

Sp

urk

ran

zhö

he

Spurweiten-Messebene

RillenkanteLeitkanteFahrkante

K - Rillenkanten- / Leitkantenabstand

LR - Leitweite über RadlenkerrilleLH - Leitweite über Herzstückrille

S - Spurweite

WR - Rillenweite Radlenker

Radlenker-schiene

MKF

GFT

A

a

Herzstückblock

WH - Rillenweite Herzstück

Bild 1.3/10: Leitweiten beim Rillenschienen-Blockherzstück (aus TR Sp [1.2/70])

Die Erfüllung dieser aus Gründen derSpurführungssicherheit an den Fahr -weg bestehenden Anforderungen trägtaußerdem zur Verminderung des Rad/Schiene-Verschleißes bei und verrin -gert die Beanspruchungen von Fahr -zeugteilen.

Spezielle Spurführungsgrundsätzebei Straßen- u. Stadtbahnen

Wichtige Begriffe und Maßbezeichnungen

Vor allem im BOStrab-Bereich mitGleis bogenhalbmessern bis zu 15 m,mit Radreifenbreiten von 95 mm (beihistorischen Fahrzeugen auch 85 mm)und oft außergewöhnlichen Anlenk -konstruktionen zwischen Fahrwerk undWagenkasten, ist eine optimale Spur-führung aus der Sicht der Entglei -

sungs sicherheit, des Verschleißes anRad und Schiene, der Geräuschemis-sion und nicht zuletzt des Fahrkom-forts ein existenzielles Problem. Umden aktuellen spurführungstechni-schen Gegebenheiten Rechnung zutragen, wurden die seit 1986 gültigenund 1994 ergänzten Spurführungs-Richtlinien zur BOStrab grundlegendüberarbeitet und im Mai 2006 vomBMVBS der Fachwelt als „TechnischeRegeln Spurführung zur BOStrab (TR Sp)“ [1.2/70] vorgestellt. Im Fol-genden wird neben weitergehendenAusführungen zum Thema „Spurfüh-rung“ (speziell zu den Besonderheitenim BOStrab-Bereich) auf diese TR Sp Bezug genommen.

Um bei allen Spurführungsproblemenund -betrachtungen eine einheitliche

Basics, framework conditions

93

obtuse crossings are to be avoidedsimply because they result in longersections of track on which vehicles’wheels are not guided. Where this isnot feasible, in the case of overly longsections of track on which wheels arenot guided, guard rails raised beyondthe common running surface should beused if possible, as will usually be thecase if the tracks in question are notcovered.

In addition, meeting these track guidance safety requirements helps tocurb wheel/rail wear and lessens thestresses to which vehicle parts aresubjected.

Special track guidance principles intramways and light rail systems

Key terms and dimensions

In BOStrab networks, especially thosewith track curve radii of down to 15 m,wheel rim widths of 95 mm (and also85 mm on historical vehicles), and of-ten unusual hinging mechanisms be-tween running gear and coach bodies,optimal track guidance is critical fromthe standpoints of derailment safety,wear caused to wheels and rails, noiseemissions, and – last, but not least –travel comfort. To take account of thefeatures of current track guidancetechnology, the BOStrab track guidance guidelines in effect since1986 and supplemented in 1994 werefundamentally revised and presentedto the experts in May 2006 by the Federal Ministry of Transport, Buildingand Urban Development (BMVBS),published (in German), the translatedEnglish title being Technical Rules forTrack Guidance for BOStrab Railways(TR Sp) [1.2/70]. These TR Sp are referred to below, supplemented byfurther comments on the subject oftrack guidance (and specific featuresof BOStrab networks in particular).

Before we can use common terminolo-gy when referring to all track guidance

problems and considerations, we firstneed to be clear about all track guid-ance terms that refer to wheels, rails orwheelsets and tracks. On wheels andrails, all areas important to track guidance technology are designated inthe manner shown in Fig. 1.3/9 (withcapital letters used for rails and smallletters for wheels). By analogy withthese terms, for tracks and wheelsetsGerman designations may be used(see Figs. 1.3/7 and 1.3/11), wherebywords ending in …weite characterisetracks and words ending in …maßcharacterise wheelsets.

In addition, it must be specified where,when and how measurements are tobe taken (e.g. when the particular sec-tion of track is being laid or when it ischecked for wear) for comparable val-

ues to be obtained. The designationsused in Figs. 1.3/7 and 1.3/11 servethis purpose.

The gauge measurement line is animaginary horizontal straight line 10mm below the tread datum point (MKF)connecting the two wheels of an axle(if necessary, these can also be indi-vidual wheels, e.g. in single runninggear). Besides the dimension of therear side of the flange, gauge, flangethickness and flange width are alsomeasured here, but flange width ismeasured from the flange face to theextended wheel back.

The tread datum point is the point onthe running surface profile of the wheelwhich should be the nominal trackgauge plus 65 mm away from the tread

s - gauge

e - flange width r - wheel back distance b - wheel width

d - flange thickness f - lateral flange back dimension

gauge measurement line

h -

fla

ng

e h

eig

ht

track gauge measuring level

groove edgeleading edgerunning edge

K - distance between groove edge and leading edge

LR - check-rail groove gaugeLH - common crossing groove gauge

S - track gauge

WR - flangeway guard rail

guard rail

MKF

GFT

A

a

crossing block

WH - groove width in a common crossing

k - flange back distance

l - reference size

Figure 1.3/10: Check-rail gauges in a monobloc crossing with grooved rails (from TR Sp [1.2/70])

176

Fahrwege für Schienenbahnen beste-hen aus dem Oberbau – dieser wieder-um aus dem Gleis und den darunterliegenden Tragschichten – dem Unter-bau und dem Untergrund. Bild 2.1/1veranschaulicht die Begriffsbestim-mungen gemäß den Oberbaurichtliniendes VDV [1.2/201] für den BOStrab-Bereich.

Zum Oberbau gehören als Schichten/Bauteile (nach [1.2/201]):

� Gleise, Weichen und Kreuzungenmit Schienen, Schienenbefestigungs-mitteln und Schienenstützelementen(Schwellen, Längsbalken, Platten),Spurstangen

� Tragschichten, bestehend aus

– Bettung (z.B. Schotter), Betontrag-schicht, Asphalttragschicht,

– Planumsschutzschicht, Frostschutz-schicht1.

22..11 Begriffsbestimmungen

Bauelemente derSchienenfahrwege

2

Oberbegriffe Flächen Schichten / Bauteile

Gleis

Oberb

au

Bahnkö

rper

Schienen - Oberkante

Schienenunterstützungs-unterkante

Planum

Erdbauplaunum(Unterbaukrone)

Erdplanum

Unterschottermatten, Planums-schutzschicht, Frostschutzschicht

gewachsener Boden

Erd-, Stütz oderIngenieurbau-werke

Trag-schichten

Unterbau1)

Untergrund

Gleise, Weichen und Kreuzungen

Bettung (z. B. Schotter),Betontragschicht, bituminöse Trag-schicht

verdichtete oder verbesserteÜbergangsschicht

verdichteteUnterbauschüttung

verdichtete oder verbesserteÜbergangsschicht

1 Nach der EBO [1.2/5], die auch für Regional-bahnen gilt, zählen diese Schichten zum Unterbau. Nach den Oberbau-Richtlinien fürNichtbundeseigene Eisenbahnen (Obri-NE)[2/1] werden diese Schichten der Bettung zugerechnet.

Bild 2.1/1: Begriffsbestimmungen zum Oberbau, Unterbau und Untergrund im BO-Strab-Bereich (in Anlehnung an [1.2/201])

1) nach Bedarf

Bauelemente der Schienenfahrwege

236

Auch die Oberbau-Richtlinien des VDV[1.3/201] verweisen hinsichtlich dertechnischen Lieferbedingungen für rillenlose Schienen auf diese Vor -schriften.

SchienenprofileSchienenprofile sollen den folgendenAnforderungen genügen [2/20]:

� Die Schienenlauffläche soll genü-gend breit sein und so ausgeformt wer-den, dass die Kontaktverhältnisse zwi-schen Rad und Schiene die Flächen-pressung minimal halten.

� Die Höhe des Schienenkopfes sollim Hinblick auf eine lange Liegedauerausreichenden Abnutzungsspielraumbieten.

� Der Schienensteg soll ausreichenddick sein, damit Tragfähigkeit und Biegesteifigkeit gewährleistet sind.

� Der Schienenfuß soll genügendbreit sein, damit die Standsicherheithoch und die auf die unter dem Schie-nenfuß liegenden Bauteile wirkendenFlächenpressungen gering sind.

� Das Widerstandsmoment der Schie-ne soll vertikal und horizontal den vor-gesehenen Belastungen angepasstsein.

� Für einen günstigen Spannungsver-lauf sollen die Übergänge zwischenSchienenkopf und -steg bzw. Schie-nensteg und -fuß mit ausreichendgroßen Radien versehen werden.

� Schienenhöhe und -fußbreite sollenso gewählt sein, dass ausreichendeKippsicherheit garantiert ist.

� Der Schwerpunkt der Schiene sollaus statischen Gründen etwa in halberSchienenhöhe liegen.

Diese Forderungen widersprechen einander zum Teil. Die Entwicklungvon Schienen mit optimierter Form istdaher schwierig und oft nur durch den

langjährigen Praxiseinsatz zu erbrin-gen.

Die Industrie bietet für die beiden inBild 2.9/1 dargestellten Querschnitt-grundformen von Fahrschienen für deninternationalen Markt eine Fülle vonVarianten an.

Die Bilder 2.9/2 und 2.9/3 enthalten einige in Deutschland häufig ange-wandte Formen für Fahrschienen inStreckengleisen mit ihren Abmessun-gen. Nach den Technischen Lieferbe-dingungen der DB AG BN 918 254-1[2/59] werden z.B. ausschließlichSchienen der Profile 49 E 1, 54 E 3bzw. 60 E 2 bestellt. Das Profil 60 E 2ist bisher allerdings nicht in der NormEN 13674-1 enthalten [2/48]. Es wurdeaufgrund langjähriger Untersuchungenzur Optimierung der Berührungsgeo-metrie zwischen Rad und Schiene entwickelt [2/50]. Das Schienenkopf-profil ist hierbei stetig gekrümmt, während bei den übrigen Profilen die

Schwerpunktachseneutral axis

Schwerpunktachseneutral axis

Kennzeichnung neu/alt / marking new/old

49 E 1 / S 49 54 E 3 / S 54 60 E 1 / UIC 60

Schwerpunktachseneutral axis

Bild 2.9/2: Beispiele für Profile von rillenlosen SchienenFigure 2.9/2: Examples of profiles for vignol rails

Bauelemente der Schienenfahrwege

258

Antrieb durch einen Elektromotor un-mittelbar an der Weiche, der bei Ei-senbahnen sowie in U-Bahn- und teil-weise in Stadtbahnsystemen von ei-nem Stellwerk aus ferngesteuert wird.Bei Straßenbahnen wird der Stellvor-gang einer Weiche vom Fahrzeug ausüber Fahrleitungskontakte oder Mag-netimpulse ausgelöst, der Antrieb kann auch hydraulisch oder über Elektromagnete erfolgen. Eine Hand-Umstellvorrichtung erhalten nur Wei-chen, die selten befahren bzw. Wei-chen, die im Regelfall „stumpf“ befah-ren werden.

Wenn der Umstellvorgang abgeschlos-sen ist und die Zungen ihre Endlageerreicht haben, dürfen diese sich nichtmehr bewegen lassen, sondern müs-sen in ihrer planmäßigen Stellung (fürFahrt auf dem Stammgleis oder demZweiggleis der Weiche) festgelegtsein. Die an der Backenschiene anlie-gende Zunge muss also fest mit ihrverschlossen werden; die von der an-deren Backenschiene abliegende Zun-ge muss in bestimmtem Abstand vonihr festgehalten werden. Diesen Zwe-cken dient der Weichenverschluss, eine mechanische Einrichtung, die dieeinwandfreie Endlage der Weichen-zungen nach dem Umstellvorgang si-chert. Bei den im Nahverkehr ge-bräuchlichen Weichen reichen dafürmeist der an der Zungenspitze angrei-fende Klammerspitzenverschluss odergleichwertige Systeme (Bild 2.10/8)aus; bei langen Weichen wird zusätz-lich ein Verschluss in der Mitte derZunge angeordnet. Einfache Stellan-triebe der Straßenbahn führen zwarden Stellvorgang elektromagnetischdurch, legen aber die Zungen in derEndlage nicht fest und dürfen deshalbin „spitz“-befahrener Richtung nur mit15 km/h befahren werden.

Zur Prüfung der richtigen Lage derZungen sind die Weichenantriebe teil-weise mit Zungenprüfern ausgestattet.

In größeren Bahnhöfen in Systemen,bei denen die Weichensteuerung vonStellwerken aus erfolgt, werden dieWeichen, die der Zug bei der Einfahrtbefahren muss, um auf das vorgese-hene Gleis zu gelangen, oder bei derAusfahrt, um das für die Weiterfahrtvorgesehene Streckengleis zu errei-chen, zusammenwirkend so gestellt,dass jeweils alle Weichen gemeinsameine „Fahrstraße“ bilden.

Auffahren von Weichen

Das unplanmäßige „stumpfe“ Befahreneiner Weiche bei für die betreffendeRelation falscher Stellung der Zungensoll weder eine Entgleisung des Fahr-zeugs noch eine Beschädigung derWeiche (speziell: der Zungenvorrich-tung) oder des Verschlusses zur Folgehaben. Dies kann durch die „Auffahr-barkeit“ der Weiche erreicht werden:Die falsche Lage der Zungen wirddurch das vom Herzstück her in denZungenbereich der Weiche einfahren-de Fahrzeug aufgehoben, wobei dasUmstellen der Zungen in die richtigeLage durch die von den Rädern auf dieabliegende Zunge ausgeübte horizon-tale Kraft ausgelöst wird. Der Weichen-verschluss muss der Bewegung derZungen schadlos folgen können. BeiStraßenbahnen ist das „stumpf“ Befah-ren von „falsch“ stehenden Zungen imRegelfall üblich und deshalb werdenderartige Weichen auch nur mit Hand-umstellvorrichtungen ausgestattet unddie Zungen werden in der Endlagenicht festgelegt.

Bei planmäßigem stumpfen Befahrenvon Weichen können Rückfallweicheneingesetzt werden. Eine Rückfallwei-che bringt die Weiche jedes Mal, wennsie von einer Radachse aufgeschnittenworden ist, in den Grundzustand zu-rück. Um dieses Zurückfallen der Zun-gen aus Geräusch- und Verschleiß-gründen zu verlangsamen, kann es hydraulisch gebremst werden.

Sicherheit an Weichen

Zungenbereich

Um Weichen problemlos und sicherbefahren zu können, sind u.a. folgen-de Grundregeln zu beachten:

� Die Zungen müssen sich jeweils inder planmäßigen Endlage befinden; esdürfen keine Halbstellungen auftreten.

� Die anliegende Zunge muss an derzugehörigen Backenschiene anliegen.Ein eventuell auftretender Spalt, in dender Spurkranz eines Rades hineinge-raten könnte („Klaffen“ der Zunge),darf eine definierte Größe (z.B. 3 mm)nicht überschreiten,.

� Die abliegende Zunge muss ausrei-chenden Abstand von der zugehörigenBackenschiene haben, damit der freieRaddurchlauf sichergestellt ist. Es darfnicht dazu kommen, dass ein Rad ge-gen die Zungenspitze fährt oder seinSpurkranz auf die eigentlich abliegen-de Zunge gerät.

� Die Zungen müssen während derÜberfahrt eines Fahrzeugs in ihrerplanmäßigen Stellung festgehaltensein; sie dürfen sich unter dem Fahr-zeug nicht in eine andere Lage bewe-gen können und auch nicht umstellenlassen. Wenn dies bei Straßenbahnennicht gewährleistet werden kann, danndarf die Fahrgeschwindigkeit nichtschneller als 15 km/h betragen.

� Die Zungen müssen gleichmäßig aufden Gleitstuhl bzw. Gleitplatten auflie-gen.

� Die Höhendifferenz zwischen Zungeund Backenschiene darf ein bestimm-tes, von der Spurführungsgeometrieabhängiges Maß nicht übersteigen.

� Die Räder dürfen nicht auf die Zun-gen aufsteigen oder aufklettern.

Spurführungstechnisch wichtige Maße und Anforderungen im Herzstückbereich

Damit die Weichen spurführungstech-nisch sicher befahren werden können,

Technische Ausführungsformen der Schienenfahrwege

370

Notbefahrbarkeit (Bild 3.5/8 a) sowiesogar mit Befahrbarkeit durch Busse(Bilder 3.5/8 b und c) realisieren.

Die Lösung ist einfach und preiswert.Sie ist vor allem auch nachträglich rea-lisierbar und kann unter Betrieb ohneStreckensperrungen durchgeführt wer-den. Allerdings müssen bei notwendi-gen Stopfarbeiten die zusätzlichen Ein-bauten für die Begrünung im jeweiligenBereich entfernt werden. Mit Hilfe desGeotextils/der Folie ist jedoch eine flä-

chige Aufnahme und Wiederverlegungmöglich [3/43 e].

Bei der Begrünung eines klassischenSchotteroberbaues mit speziell ge-formten (zur Erreichung der Vegetati-onshöhe) Stahlbetonquerschwellenwurden in Bremen Vegetationsmattenmit zusätzlicher Armierung eingesetzt.Diese können bei später notwendigenStopfarbeiten aufgerollt, abgelegt undnach Abschluss der Arbeiten wiedereingebaut werden.

Es hat sich jedoch als sinnvoll erwie-sen, die erste Begrünung erst nachdem 2. Stopfgang (etwa ein halbesJahr nach Inbetriebnahme des Schie-nenfahrweges) vorzunehmen, wenndas Gleisbett eine ausreichende Stabi-lität aufweist [3/44 f].

Grünes Gleis bei Fester Fahrbahn

Grundregel

Hierbei können praktisch alle Varian-ten der Festen Fahrbahn zur Anwen-dung kommen, die in dem besonderenUnterkapitel „Feste Fahrbahn“ darge-stellt worden sind. Dabei sollte aller-dings systemunabhängig eine Grund-regel beachtet werden: DauerhafteFeuchtigkeit unter dem Begrünungs-system kann zur Absenkung des pH-Wertes und dadurch langfristig zur Zer-störung der Betonoberflächen der Fes-ten Fahrbahn führen [3/44 h]. Es istdeshalb zu empfehlen, bei derartigenGegebenheiten als Säureschutz fürden Beton der FF zunächst ein Geo-textil oder eine Folie auszulegen unddarauf dann das Begrünungssystemanzuordnen.

In der Praxis in Deutschland lassensich die folgenden Formen des GrünenGleises bei Fester Fahrbahn zusam-menfassen (s. auch Tabelle 3.5/4).

Grünes Gleis auf FF aus Ortbetonkonstruktionen

Bei den Lösungen mit Ortbetonplattensteht bei tief liegender Vegetationsebe-ne nur wenig Höhe für die Begrünungzur Verfügung (s. z.B. Bild 3.4/13 b inKap. 3.4). Es kommen daher nur Ve-getationsmatten in Betracht. Bei hochliegender Vegetationsebene kanndemgegenüber der gesamte Bereichzwischen den Schienen für eineWachstumsschicht von 10 bis 15 cmHöhe genutzt werden. Dabei werdender Beton mit einem Geotextil und die Schienen mit Schienenkammer-Füllprofilen geschützt. Auf der

Grundprinzip Bauarten FF Ausführung der Begrünung

Grünes Gleis auf FF aus Ortbetonkonstruktionen

Ortbetonplatte Wachstumsschicht auf Vlies zwischen den Gleisen; darauf beliebiges Vegetationssystem.Bei tief liegender Lösung: Vegetationsmatten

Ortbetonlängsbalken Wachstumsschicht zwischen Betonlängsbalken;darauf beliebig gewähltes Vegetationssystem

INFUNDO LR-MTP Wachstumsschicht zwischen den Gleiströgen;darauf beliebig gewähltes Vegetationssystem

BES Ausführung nur mit hoch liegender Vegetation s -ebene und Vegetationsmatten

Grünes Gleis auf FF aus Stahl beton-Fertigteilen mit Ortbetonergänzungen(„eingelagerte Systeme“)

Freiburg Wachstumsschicht zwischen Betonlängsbalken;darauf beliebig gewähltes Vegetationssystem

Rheda-City Wachstumsschicht auf Vlies zwischen den Gleisen; darauf beliebiges Vegetationssystem.Bei tief liegender Lösung: Vegetationsmatten

INPLACE Bei Längsbalken wie Freiburg; bei Lösung mitOrtbetonplatten sehr niedrige Wachstums-schicht: daher Vegetationsmatten

Bremen Wegen niedriger Höhe der Wachstumsschichtoberhalb der Schwellen kommen vorzugsweiseVegetationsmatten oder Rollrasen in Betracht

INFUNDO LR-HFT Gleistrog wird mit Wachstumsschicht aufgefüllt;darauf beliebig gewähltes Vegetationssystem.

Grünes Gleis auf FF aus Stahl beton-Fertigteilen(„aufgelagerte Systeme“)

Stahlbeton-Fertigteil-Längsbalken

Wachstumsschicht zwischen den Fertigteil -längsbalken; darauf beliebig gewähltesVegetations system

Stahlbeton-Fertigteil-Gleisroste

Wachstumsschicht in Gleisrosttrog einfüllen;darauf beliebig gewähltes Vegetationssystem

ATD-G Zwischen Asphaltschicht und Zweiblock-Schwel-len Wachstumsschicht einfüllen; darauf beliebiggewähltes Vegetationssystem

Getrac Wegen niedriger Höhe oberhalb der Spannbeton-Schwellen vorzugsweise Vegetationsmatten

BTD Wegen niedriger Höhe oberhalb der Spannbeton-Schwellen vorzugsweise Vegetationsmatten

Tabelle 3.5/4: Lösungen für das Grüne Gleis in Verbindung mit Fester Fahrbahn

522

66..11

Unter dem Begriff „Arbeitsschutz“ wer-den Maßnahmen zur Sicherheit undGesundheit der Beschäftigten bei derArbeit verstanden, die aus einer um-fassenden Sicht zur Verhütung von Ar-beitsunfällen, Berufskrankheiten undarbeitsbedingten Gesundheitsgefahrendienen.

Der Erlass der dafür erforderlichen Ar-beitsschutzgesetze und -Verordnun-gen sowie der entsprechenden Unfall-verhütungsvorschriften erfolgt in derBundesrepublik Deutschland in einemdualen Arbeitsschutzsystem: durchden Staat und durch die gesetzlichenUnfallversicherungsträger.

Staatliche Arbeitsschutzbestimmungen Die Arbeitsschutzbestimmungen desBundes gliedern sich in Gesetze, zu-gehörige Verordnungen, AllgemeineVerwaltungsvorschriften, Richtlinienund weitere Technische Regeln.

Nachfolgend sollen die im Zusammen-hang mit dem Verkehrswegebau wich-tigsten Arbeitsschutzbestimmungendes Bundes aufgezeigt werden.

Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG)

Das Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG)[1.2/18] dient dazu, die Sicherheit undden Gesundheitsschutz der Beschäf-tigten bei der Arbeit durch Maßnahmendes Arbeitsschutzes zu sichern. Es re-gelt für alle Tätigkeitsbereiche:

� Allgemeine Grundsätze bei der Pla-nung und Bauausführung,

� die grundlegenden Pflichten des Ar-beitgebers,

� die Pflichten und Rechte der Be-schäftigten,

� die Überwachung des Arbeits-schutzes nach diesem Gesetz durchstaatliche Behörden.

Im § 4 des ArbSchG sind „AllgemeineGrundsätze“ dargestellt (Bild 6.1/1),nach denen die Planung und die Aus-

führung eines Bauvorhabens im Hin-blick auf Sicherhe