Was die Forschung sagt

„Wie wirksam ist die dynamische Gleisstabilisation tatsächlich?“

Fakten:

„Der Zuwachs des QVW durch den DGS liegt bei den unbesohlten Schwellen des Typs B 70 bei rund 30 %. Beim Schwellentyp B 07 (besohlt) besteht von Beginn an ein höherer Kraftschluss zwischen Schotter und Besohlung, dennoch führt der DGS zu einer QVW-Erhöhung von rund 10 %. Durch gezielte Anpassung der Maschinenparameter an die Steifigkeitseigenschaften des Schwellentyps ist ein zusätzliches Steigerungspotenzial zu erwarten.“

„Mit den Messergebnissen kann für die Schwelle B 70 die Aussage bestätigt werden, dass der DGS einer Konsolidierung infolge Verkehrsbelastung von ca. 100000 Lt entspricht.“

S. Feurig, W. Stahl, S. Freudenstein, B. Antony, F. Auer: Vom Feld ins Labor – der Dynamische Gleisstabilisator auf dem Prüfstand. Der Eisenbahningenieur, Mai 2020


„Mit dem Stabilisator erreicht man ca. 70–80 % des ursprünglichen Querverschiebewiderstandes (nur Stopfen: 45–50 %).“

K. Rießberger, R. Wenty: 40 Jahre „dynamische Gleisstabilisation“. EIK – Eisenbahn-Ingenieur-Kompendium 2015, Seite 55-76, DVV Media Group GmbH | Eurailpress, Hamburg


„Unmittelbar nach der Schotterbettreinigung oder Stopfung sind die Querverschiebewiderstände um 40 bis 50 % verringert. Die dynamische Gleisstabilisierung erhöht den Querverschiebewiderstand um 30 bis 40 %.“

„Durch die dynamische Gleisstabilisierung werden Kornumlagerungsvorgänge und damit Setzungen im Betrieb vorweggenommen, die Anzahl der Berührpunkte der Schotterkörner untereinander wird erhöht und damit der Spitzendruck verringert.“

C. Kuttelwascher, M. Zuzic: Oberbauschotter – Kompendium für Österreich. EIK – Eisenbahn-Ingenieur-Kompendium 2013, Seite 100-126, DVV Media Group GmbH | Eurailpress, Hamburg


Dr. Ernest T. Selig, Professor an der University of Massachusetts, analysierte ebenfalls die Wirkung der dynamischen Gleisstabilisation und kam zu dem Ergebnis, dass dadurch die Verminderung des QVW nach dem Stopfen zur Hälfte kompensiert werden kann. Gemäß Selig ermöglicht die dynamische Gleisstabilisation außerdem einen im Vergleich zu anderen Arten der Schotterverdichtung nochmals erhöhten QVW.

E. T. Selig, J. M. Waters: Track Geotechnology and Substructure Management. London: Telford, 1994


In einem Langzeitversuch der Deutschen Bahn (DB) in Regensburg wurden 22 Gleisabschnitte von je 100 m Länge abwechselnd mit und ohne DGS gestopft. Die danach in regelmäßigenAbständen durchgeführten Messungen zeigten, dass die Fehlerverschlechterungsrate der stabilisierten Abschnitte langsamer anstieg als jene der nicht stabilisierten, das absolute Fehlerniveau der stabilisierten Abschnitte kleiner war als jenes der nicht stabilisierten und die dynamische Gleisstabilisation zu einer Verbesserung der Situation im Bereich langwelliger Fehler führte.

Dynamische Gleisstabilisation – Ein Beitrag zur Kostensenkung. Plasser & Theurer, 1998

„Beschleunigt die dynamische Gleisstabilisation den Verschleiß des Oberbaus?“

Fakten:

„Anhand der Bestimmung der Sieblinienänderungen konnte kein erhöhter Schotterverschleiß durch den DGS festgestellt werden.“

S. Feurig, W. Stahl, S. Freudenstein, B. Antony, F. Auer: Vom Feld ins Labor – der Dynamische Gleisstabilisator auf dem Prüfstand. Der Eisenbahningenieur, Mai 2020


„Die Untersuchung zeigte hinsichtlich der Korngrößenverteilung anhand der Sieblinien, des Fein- und Feinstkorns sowie auch hinsichtlich der Kornformkennzahl und der Plattigkeitskennzahl keinen erkennbaren Schotterverschleiß durch den Einsatz des DGS.“

„Wie bei den Feldversuchen konnte bei den Laborversuchen kein erhöhter Schotterverschleiß oder Verschleiß der Zwischenlagen bzw. der Schwellen festgestellt werden. Die Schwellen erfahren teilweise kurzfristig höhere Biegebeanspruchungen als durch die übliche Betriebsbelastung. Allerdings liegt diese kurzfristige höhere Belastung deutlich unter dem Grenzwert für eine strukturelle Schädigung der Schwelle, der sich aus einem Prüfverfahren der Richtlinien DBS 918 143 und DIN EN 13230-1:2016:11 ergibt.“

„Es konnte kein Schädigungspotential in Bezug auf die Schwelle, den Schotter und die Zwischenlage festgestellt werden.“

S. Feurig, W. Stahl, S. Freudenstein, B. Antony, F. Auer: Der dynamische Gleisstabilisator (DGS) auf dem Prüfstand. ETR – Eisenbahntechnische Rundschau, Dezember 2020


„In Österreich wurden auch zahlreiche Versuche und Messungen zur Auswirkung der dynamischen Gleisstabilisation auf die Befestigungsmittel durchgeführt. Es konnte nachgewiesen werden, dass diese Gleisbehandlung keine Gefahr für die Schienenbefestigungen darstellt.“

K. Rießberger, R. Wenty: 40 Jahre „dynamische Gleisstabilisation“. EIK – Eisenbahn-Ingenieur-Kompendium 2015, Seite 55-76, DVV Media Group GmbH | Eurailpress, Hamburg

„Verursacht die dynamische Gleisstabilisation Schäden an Bauwerken?“

Fakten:

„Die DB untersuchte vor allem die Wirkung der Gleisstabilisation auf Neubaustrecken. Es wurden die Verdichtwirkung, der Einfluss auf die Gleislage sowie Auswirkungen auf Bauwerke und deren Umgebung untersucht. Die Ergebnisse belegten die hohe Verdichtwirkung und die geringe Beeinflussung des Gleisumfeldes.“

K. Rießberger, R. Wenty: 40 Jahre „dynamische Gleisstabilisation“. EIK – Eisenbahn-Ingenieur-Kompendium 2015, Seite 55-76, DVV Media Group GmbH | Eurailpress, Hamburg

„Da Bauwerke und Gebäude in der Regel Resonanzfrequenzen von ungefähr 23-25 Hz aufweisen, ist das Risiko sehr gering, wenn der DGS zwischen 30-35 Hz betrieben wird. Eine Ausnahme stellen Bauwerke mit gusseisernen Elementen sowie Tunnel dar; bei diesen wird der DGS-Einsatz vermieden. Durch den DGS erzeugte Vibrationen breiten sich seitlich weiter aus als bei Zügen oder Stopfmaschinen. Studien zeigten jedoch, dass die Vibrationen sehr gering sind und nach zwei Metern etwa 85 % der Kräfte abgebaut sind. Studien ergaben auch, dass durch das Stopfen vertikal fünf- bis sechsmal mehr Kraft als beim Einsatz des DGS erzeugt wird. Generell gilt in Kontinentaleuropa folgende Faustregel: Ist Stopfen erlaubt, ist auch der Einsatz des DGS zulässig.“
G. Penfold: An introduction to intelligent DTS. Rail Infrastructure, Issue No. 148, January/February 2022,Seite 43-45, NPT Publishing, Newport, United Kingdom


Die hier abgebildeten Diagramme basieren auf einer Vielzahl von Erschütterungsmessungen. Abbildung 1 zeigt die Erschütterungsemissionen bei Gleisbauarbeiten. Im Vergleich zu Tiefbauarbeiten (Abbildung 2) erzeugen Gleisbauarbeiten großteils ein deutlich niedrigeres Niveau an Erschütterungen.

Abbildung 1: Erschütterungsemissionen bei Gleisbauarbeiten (Quelle: RVE 04.02.04 (Richtlinien und Vorschriften für das Eisenbahnwesen – Erschütterungen und sekundärer Luftschall bei Bauarbeiten an Eisenbahnanlagen), Österreichische Forschungsgesellschaft Straße – Schiene – Verkehr (FSV), Wien)
Abbildung 2: Erschütterungsemissionen bei Tiefbauarbeiten (Quelle: RVE 04.02.04 (Richtlinien und Vorschriften für das Eisenbahnwesen – Erschütterungen und sekundärer Luftschall bei Bauarbeiten an Eisenbahnanlagen), Österreichische Forschungsgesellschaft Straße – Schiene – Verkehr (FSV), Wien)

Wie in Abbildung 1 zu erkennen ist, unterschreiten die vom DGS verursachten Vibrationen bereits bei einem Abstand von rund 8 m den Wert für geringfügige Erschütterungen von vR,max = 2,5 mm/s. Dieser Wert entspricht dem Grenzwert für erschütterungsempfindliche Gebäude in Österreich.

In Deutschland liegt der Grenzwert laut DIN 4150-3: 1999-02, Tabelle 1 je nach Frequenz zwischen 3 und 10 mm/s, also noch deutlich höher. Dazu heißt es in der Norm: „Werden die Anhaltswerte nach Tabelle 1 eingehalten, treten Schäden im Sinne einer Verminderung des Gebrauchswertes (siehe 4.5), deren Ursachen auf Erschütterungen zurückzuführen wären, nach den bisherigen Erfahrungen nicht auf. Werden trotzdem Schäden beobachtet, ist davon auszugehen, daß andere Ursachen für diese Schäden maßgebend sind.“

Zu beachten ist auch, dass die Unwuchterreger des DGS eine rein horizontale Schwingung erzeugen. Messungen zur Schwingungsausbreitung bei der dynamischen Gleisstabilisierung zeigten immer wieder, dass horizontale Schwingungen in der Regel eine größere Dämpfung erfahren, also mit der Entfernung stärker abnehmen, als Schwingungen in vertikaler Richtung.

Die Erschütterungen durch den DGS liegen bereits bei relativ geringen Abständen vom Gleis unter der Grenze für geringfügige Erschütterungen.

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