URBAN TRACK. Tests auf einer Rundlaufablage (RLA) Symposium, Köln. Dr.-Ing. Friedrich Krüger, STUVA, Köln

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1 Symposium, Köln Tests auf einer Rundlaufablage (RLA) Dr.-Ing. Friedrich Krüger, STUVA, Köln

2 1. Wirksame kostengünstige Methoden für Erneuerung & Sanierung von Gleisen Krüger Folie 2

3 WP2.1 Wirksame kostengünstige Methoden für Erneuerung & Sanierung WP2.1.1 Gleise in Tunnels & Brücken/Viadukte WP2.1.2 Gleise auf Besonderem & unabhängigem Bahnkörper WP2.1.3 Gleise eingebettet in Straßen Partner: FCP (Wien); STUVA (Köln); TTK (Karlsruhe) Krüger Folie 3

4 Sanierung und Erneuerung (Beispiele) WP2.1.1 Gleise in Tunneln und auf Brücken Lage des Gleises WP2.1.2 Gleise auf besonderem/unabhängigem Bahnkörper WP2.1.3 Gleise in Straßen eingebettet Reparatur und Auswechselung von Einzelelementen (z.b. Schienen, Schienenbefestigung, Schwellen, Weichen) Reinigung / Stopfen von Schotter Installation von Bauteilen zur Schall und Erschütterungsminderung Umbau der Kontaktbereiche zwischen Schiene / Straße Reparatur ebenerdiger Kreuzungen mit Fußgängerüberwegen und Straßen Einbau Grüner Gleise in bestehenden Gleisanlagen Erneuerung/ Sanierung aus Brandschutz- und Rettungsgesichtspunkten Sanierung von Weichen und Gleisbögen Maßnahmen zur Verlängerung der Lebensdauer (Nutzung) vorhandener Gleise Komplette Erneuerung Krüger Folie 4

5 Gleisvariationen Ausführung als Lage des Bahnkörpers Straßenbündiger Bahnkörper Oberbauform Eindeckung mit Asphalt oder Pflaster Bettungsoberbau Besonderer Bahnkörper: - straßenmittig - straßenseitig Grünes Gleis, Rasengleis Feste Fahrbahn Unabhängiger Bahnkörper, ebenerdig, Damm, Einschnitt Auf Brücken oder Viadukten Unterschottermatte Besohlte Schwellen Leichte und schwere Masse- Feder-Systeme Im Tunnel El. Schienenlager (normal und hochelastisch) Krüger Folie 5

6 Erneuerung und Sanierung Vorhandene Gleise Instandhaltung (DIN 31051) Erneuerung Wartung Inspektion Instandsetzung Verbesserung Teilweise Erneuerung Vollständige Erneuerung Aufgabe für SP2.1 Krüger Folie 6

7 Typische Gleisbauformen in Abhängigkeit von der Art der Brücken-/ Viaduktkonstruktion Brücken & Viadukte Gleisunterbau: Stahl (Träger- oder Kastenbauweise) Gleisunterbau: Beton oder Mauerwerk Offen Schottergleis Offen Feste Fahrbahn Geschlossen eingebettete Gleise (nur auf Brücken) Offen Schottergleis (teilweise mit Matten) Offen direkte Auflage auf der Brückenkonstruktion Offen Feste Fahrbahn Krüger Folie 7

8 3 Berichte Efficient low cost renewal and refurbishment methods for tracks in tunnels and on bridges & viaducts Efficient low cost renewal and refurbishment methods for tracks at grade with segregated right of way Efficient low cost renewal and refurbishment methods for embedded tram tracks Krüger Folie 8

9 2. Tests Krüger Folie 9

10 Ausgangslage -1 Beschädigte Kontaktbereiche zwischen Straßenfahrbahn und eingebetteter Schiene, Beispiel Krüger Folie 10

11 Ausgangslage -2 Krüger Folie 11

12 Ausgangslage -3 Krüger Folie 12

13 Ausgangslage 4, Belastung durch Busse und LKW Krüger Folie 13

14 Typischer Fahrbahnaufbau Drei Möglichkeiten von unterschiedlichen Fahrbahnoberflächen für eingebettete Gleise, Bereich zur Realisierung in den Testkörpern Krüger Folie 14

15 Umsetzung in Testkörper, Beispiel Krüger Folie 15

16 Testanlage, Beschreibung Rundlaufanlage der STUVA mit 16 Testkörpern mit eingebetteten Schienen Krüger Folie 16

17 Testanlage, Beschreibung-Daten URBAN TRACK Die technischen Daten der Rundlaufanlage sind: 1. Achslast Q = 10 t (= 100 kn; maximal mit Zusatzgewichten), 2. Abstand der Radmitten d = 10 m; 3. RadlastF Rad = 5 t (= 50 kn), luftgefedert, keine Übertragung von Beschleunigungs- und Bremskräften, Reifen: 445/65R22.5 (RHT 169K); 4. Elektrischer Antrieb bis zu einer Radgeschwindigkeit von V = 100 km/h; Versuche mit V = 50 km/h bzw. 30 km/h 5. Temperierung: -30 C bis +60 C; 6. Maximale Höhe der Testkörper: h = 40 cm. Krüger Folie 17

18 Testanlage, Beschreibung-Daten URBAN TRACK Um praxisnahe Untersuchungen auf der Rundlaufanlage durchführen zu können, ergaben sich folgende Anforderungen an die Testkörper: unterschiedliche Fahrbahnarten, um so die in dargestellten Möglichkeiten abdecken zu können; eingebettete Schienen, die in Quer- und Längsrichtung überfahren werden; Einhaltung bestimmter Abmessungen in Höhe, Länge und Breite. Diese Maße werden durch die Prüfanlage vorgegeben. Die Testkörper sind trapezförmig und bilden aneinander gereiht einen Kreis. Die Abmessungen der Testkörper betragen näherungsweise b = 1250mm, h = 350 mm; die Abmessungen des Trapezes betragen innen 1704 mm und außen 2195 mm. Krüger Folie 18

19 Anordnung der Testkörper in der RLA Krüger Folie 19

20 Partner TTK Karlsruhe (D) BSAG Bremen (D) VBK Karlsruhe (D) Tests auf der RLA der STUVA (D) CDM Overijse Prüfkörper (B) IASP Berlin (D) Prüfkörper Weitere Lieferanten von Prüfkörpern (D) Krüger Folie 20

21 Testkörper, Beschreibung (1+2) URBAN TRACK Betonoberfläche C30/37 mit Schiene 59 Ri 2 (Ri 59 N) Details: Schienenunterguss Icosit 340/65, Kammerfüllelement, Fugenverguss Lieferant: Gütegemeinschaft Verkehrsflächen aus Beton e.v., Düsseldorf (D) Krüger Folie 21

22 Testkörper, Beschreibung (3+4) URBAN TRACK Gussasphalt (3 cm), mit Schiene 59 Ri 2 (Ri 59 N) (Details: Schienenunterguss Icosit 340/65, Kammerfüllelement Edilon)(Sedra Lieferant: Edilon)(Sedra, Wiesbaden (D) Krüger Folie 22

23 Testkörper, Beschreibung (5+6) URBAN TRACK Betonoberfläche C30/37, mit Schiene S 49 Details: PU-Zwischenschicht P 12, Kammerfüllelement, Fugenverguss Lieferant: Hastrabau-Wegener, Langenhagen und Regum GmbH, Röthenbach (D) Krüger Folie 23

24 Testkörper, Beschreibung (7+8) URBAN TRACK Granitpflasterstein, ungebunden, bituminöser Fugenverguss, mit Schiene: 59 Ri 2 (Ri 59 N) Details: Schienenunterguss Icosit 340/65, Kammerfüllelement, Fugenverguss Lieferant: Hastrabau-Wegener, Langenhagen und Regum GmbH, Röthenbach (D) Krüger Folie 24

25 Testkörper, Beschreibung (9+10) URBAN TRACK Granitpflasterstein, mit Spezialmörtel gebunden, Schiene: 59 Ri 2 (Ri 59 N) Details: Schienenunterguss Icosit 340/65, Kammerfüllelement, Fugenverguss Lieferant: Hastrabau-Wegener, Langenhagen und Regum GmbH, Röthenbach (D) Krüger Folie 25

26 Testkörper, Beschreibung (11+12) Asphaltoberfläche, mit Schiene 59 Ri 2 (Ri 59 N) Details: Schienenunterguss Icosit 340/65, Kammerfüllelement, Fugenverguss Lieferant: Hastrabau-Wegener, Langenhagen und Regum GmbH, Röthenbach (D) Krüger Folie 26

27 Testkörper, Beschreibung (13+14) Betonvollkörper als Fertigteil mit Schiene Ri 59 R13 Details: Edilon Corkelast VA-60, Edilon Fillerblock 020, Schienenunterbau: Edilon polymer shims, Edilon resilient Strip 2000 Lieferant: Edilon)(Sedra, München (D) Krüger Folie 27

28 Testkörper, Beschreibung (15+16) Pflastersteine (gebunden), Schiene Ri 60 N (Testkörper 15 und 16) Details: CDM-Prefarail-Modulix system mit Schieneneinbettung im CDM- Jacket Lieferant: CDM Belgium, CDM-Group Overijse (B) Krüger Folie 28

29 Testkörper, Grünes Gleis Zusätzliche Tests für Grüne Gleise mit Überfahrmöglichkeiten im Notfall: Feuerwehr Polizei Krankenwagen? Krüger Folie 29

30 Testkörper, Grünes Gleis Grünes Gleis, Testkörper 7: Kunstrasen CDM-4evergreen, unterhalb der Schiene gelegen; CDM-Jackets; radial angeordnete Schienen, geringe Kunstfaser-Dichte Krüger Folie 30

31 Testkörper, Grünes Gleis Grünes Gleis, Testkörper 1: Split-Tragschicht, ohne Drainagestreifen Krüger Folie 31

32 Testkörper, Grünes Gleis Grünes Gleis, Testkörper 2: Split-Tragschicht, mit Drainagestreifen Krüger Folie 32

33 Testkörper, Grünes Gleis Anordnung der 10 Testkörper Grünes Gleis in der Rundlaufanlage (6 mit granulatgefülltem Kunststoff-Rasengitter und 4 mit Kunstrasen) Krüger Folie 33

34 Beschreibung der Tests C Oberflächenmessung Temperatur, C Zyklus 1 Zyklus 2 Zyklus Anzahl Überrollungen Ablauf der Tests und Änderung der Raumtemperatur in der Testhalle während der Versuche auf der Rundlaufanlage Krüger Folie 34

35 Ergebnisse der Tests Verwerfungen an Testkörper 7 und 8 bei einer Temperatur von +30 C im ersten Zyklus Krüger Folie 35

36 Ergebnisse der Tests (1+2) Krüger Folie 36

44 Ergebnisse der Tests (Grün) Abtrag von Kunstfasern an den Rasenkanten nach den (für diese Testkörper) zusätzlichen Überrollungen Krüger Folie 44

45 Ergebnisse der Tests (Grün) Sedum Krüger Folie 45

46 URBAN TRACK Grün mit Sedum Krüger Folie 46

47 Oberflächenprüfung mit einem Laser Metallrahmen mit Linearführung, Schlitten und Laser-Messgerät Krüger Folie 47

48 Oberflächenprüfung mit einem Laser querliegende Schienen längsliegende Schiene Anordnung der Messprofile an den Testkörpern zur Oberflächenmessung Krüger Folie 48

49 Oberflächenprüfung mit einem Laser Profilhöhe, mm Schienenfahrfläche Rillenkopfhöhe Rillengrund Testkörper 2 - Vollbeton Testkörper 4 - Mastix Asphalt Testkörper 6 - Beton Testkörper 8 - Pflaster 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 Breite des Testkörpers, m Schienenfahrfläche Messung der Oberflächen-Profile einiger Testkörper unter Benutzung der Lasermesstechnik Krüger Folie 49

50 Gesamtergebnis - Lasermessungen Testkörper Mittlere Abweichung [mm] Ranking 1/2 1,06 2 3/4 2,03 5 5/6 0,99 1 7/8 9,84 8 9/10 2, /12 6, /14 1, /16 1,43 3 Vergleichende Gegenüberstellung der Ergebnisse aus den Überrollungen Verformungsmessungen mit einem Laser Krüger Folie 50

51 Gesamtergebnis - Überrollungen Fahrbahnaufbau Belastung durch Busse/LKW Testkörper Schiene ohne gering 1) mittel 2) stark 3) Bemerkungen 1/2 Beton Ri 59N X X X X 3/4 Gussasphalt, Edilon Ri 59N X X X - Empfindlich bei hohen Temperaturen 5/6 Beton, S 49 X X X X 7/8 Pflaster, ungebunden Ri 59N X Empfindlich bei hohen Temperaturen 9/10 Pflaster, gebunden Ri 59N X X X - 11/12 Asphalt Ri 59N X X- - - Empfindlich bei hohen Temperaturen 13/14 Betonvollkörper Ri 59 R13 X X X X 15/16 Pflasterfläche, Modulix Ri 60N X X X X 1) < 10 Überfahrten pro Tag ; 2) bis 50 Überfahrten pro Tag; 3) > 50 Überfahrten pro Tag Empfehlungen für den Einsatz der untersuchten Straßenfahrbahnarten bei unterschiedlicher Belastung durch den Bus-/Lkw-Verkehr Krüger Folie 51

52 Bericht(e) Tests on a test circuit and hydro-pulsefacility for embedded tracks Lang- und Kurzzeituntersuchungen von in Straßenfahrbahnen eingebetteten Gleisen mit unterschiedlichen Straßendecken - Simulation der Belastung durch Busse und LKW auf einer Rundlaufanlage sowie Ermittlung der statischen Steifigkeit auf einem Hydro-Pulser - Krüger Folie 52

53 Veröffentlichungen (Krüger, F.) Effektive und kostengünstige Methoden der Gleissanierung Der aktuelle Stand der Technik: Übersicht im Rahmen von URBAN TRACK DER NAHVERKEHR 6/2009 Unterschiedliche Straßendecken von Gleisen im Langzeittest Simulation der Belastung durch Busse und LKW auf einer Rundlaufanlage der STUVA DER NAHVERKEHR 9/2009 Krüger Folie 53

54 Dr.-Ing. Friedrich Krüger Studiengesellschaft für unterirdische Verkehrsanlagen e.v., STUVA, Mathias-Brüggen-Straße 41 D Köln Tel.: 49 (0) Fax: 49 (0) f.krueger@stuva.de Krüger Folie 54