Eine Feste Fahrbahn (FF, vormals auch schotterloses Gleis oder schotterloser OberbauGünter Oberweiler: Entwicklung fester Fahrbahnen für schnelle RS-Fahrzeuge. In: Hans Matthöfer (Hrsg.): Technologien für Bahnsysteme. (= Forschung aktuell). Umschau-Verlag, Frankfurt am Main 1977, ISBN 3-524-10019-8, S. 83–95.) ist ein bei Eisen-, Straßen- und U-Bahnen verwendeter Oberbau, bei dem der Schotter und die Bahnschwellen durch einen festen Oberbau-Fahrbahnstrang aus Beton oder Asphalt ersetzt werden.
mini|Zwei Varianten der Festen Fahrbahn auf der Schnellfahrstrecke Nürnberg–Ingolstadt. Links Bauart Rheda klassisch, rechts Bauart Rheda 2000 mini|Feste Fahrbahn auf der Schnellfahrstrecke Nürnberg–Ingolstadt; System Bögl mini|Übergang zwischen Fester Fahrbahn und Schotteroberbau auf der Schnellfahrstrecke Nürnberg–Ingolstadt mini|Feste Fahrbahn Bauart Rheda-Berlin HGV im Bahnhof Leipzig/Halle Flughafen, Neubaustrecke Erfurt–Leipzig/Halle mini|Plan für eine „Steinbahn“ – eine feste Fahrbahn von 1833
Merkmale Bei höheren Zuggeschwindigkeiten steigt die Belastung des Fahrweges stark an. Der klassische Schotteroberbau, der elastisch auf die Zugüberfahrten reagieren soll, kann diesen Kräften nicht ausreichend standhalten und es kommt durch dauerhafte Verschiebungen des Gleisrostes zu sogenannten Gleislagefehlern. Diese führen zu einer Einschränkung des Fahrkomforts und des Betriebes, beispielsweise durch die Einrichtung von Langsamfahrstellen. Bei sehr hohen Fahrgeschwindigkeiten werden die Schottersteine des Oberbaus von Fahrzeugen angesaugt und beschädigen diese (Schotterflug).
Der Erhaltungsaufwand verdoppelt sich bei einer mit 250 bis 300 km/h befahrenen gegenüber einer mit 160 bis 200 km/h befahrenen Strecke. Ein Austausch des Schotters wird bereits nach etwa 300 Mio. Lasttonnen (Summe der Achslasten, Lt.) statt bei über eine Milliarde Lasttonnen erforderlich. Mit hochelastischen Schienenbefestigungen kann dieser Zeitraum erhöht werden.J. Eisenmann, G. Leykauf: Feste Fahrbahn für Schienenbahnen. In: Betonkalender 2000 BK2. Verlag Ernst & Sohn, Berlin 2000, S. 291–298. In Tunneln, wo die Instandhaltung des Oberbaus als besonders aufwendig und gefährlich gilt, wirkt der Vorteil reduzierter bzw. entfallender Unterhaltsarbeiten umso stärker.
Die Kosten für den Oberbau in fester Fahrbahn hängen von zahlreichen Faktoren (Bauart, Schienenprofil, Trassierung etc.) ab. Grobe Richtwerte bei vielen Systemen reichen bis zum etwa eineinhalbfachen des Schotteroberbaus bzw. bis knapp 1000 bis 1500 Euro pro Meter zweigleisiger, gerader Fahrbahn bei längeren Strecken. Grundsätzlich steigen mit zunehmender Streckenlänge die Möglichkeiten des maschinellen Gleisbaus, was zu niedrigeren Kosten pro Meter Fahrbahn führt. Auf der Schnellfahrstrecke Köln–Rhein/Main lagen die Kosten pro laufendem Kilometer Feste Fahrbahn bei rund 770.000 Euro.Ohne Autor: Das Projekt Neubaustrecke Köln–Rhein/Main. In: Eisenbahn Journal: Tempo 300 – Die Neubaustrecke Köln–Frankfurt. Sonderausgabe 3/2002, ISBN 3-89610-095-5, S. 34–63.
1995 gab die Deutsche Bahn die Erstellungskosten pro Kilometer Schotterfahrbahn mit durchschnittlich 850.000 DM an, bei der Festen Fahrbahn 970.000 DM je Kilometer. Das Schotterbett muss nach 40 Jahren, die Feste Fahrbahn nach 60 Jahren erneuert werden. Die jährlichen Unterhaltungsarbeiten des Schotterbetts wurden dabei mit 15.000 DM je Kilometer, die der Festen Fahrbahn mit 1000 DM je Kilometer angegeben. 2015 wurden die Mehrkosten der Festen Fahrbahn gegenüber einem Schotteroberbau mit 40 Prozent beziffert.
Schotter findet bei Feste-Fahrbahn-Systemen vereinzelt Anwendung: zum Schutz von Asphalttragschichten vor ultravioletter Strahlung sowie als Sicherungselement im Schwellenfach bei Schienenbrüchen.
Vorteile Bei Geschwindigkeiten über 200 km/h sind neben der besseren Gleislagestabilität insbesondere die Instandhaltungskosten bei der Festen Fahrbahn deutlich geringer, sie ist verformungs- und witterungsbeständiger; Gleislageprobleme (und damit Einschränkungen im Betrieb, wie Langsamfahrstellen) treten kaum auf. Ein Nachstopfen oder eine Reinigung von Schotter ist nicht nötig; auch das im Hochgeschwindigkeitsbereich zu beobachtende schwingungsbedingte Zerbröseln des Schotters tritt nicht auf. Man erwartet, dass eine Feste Fahrbahn eine Lebensdauer von mindestens 60 Jahren haben wird. Dadurch steigen Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit der Strecke. Ein konventioneller Schotteroberbau müsse dagegen etwa alle vier Jahre durchgearbeitet werden, um die Gleislage aufrechtzuerhalten.Konrad H. Naue, Wolfram Neuhöfer: Die Konzeption der DB zur Fortentwicklung schotterloser Oberbaukonstruktionen für zukünftige Neubaustrecken. In: Die Bundesbahn. 8/1988, S. 855–864. Die Instandhaltung beschränkt sich im Wesentlichen auf den Austausch von Verschleißteilen, beispielsweise den Fahrschienen.
Durch die gegenüber der herkömmlichen Bauweise erhöhte Tragfähigkeit zur Aufnahme von Querkräften ermöglicht die Feste Fahrbahn in der Trassierung eine größere Überhöhung (im Netz der Deutschen Bahn bis 170 mm statt 160 mm auf Schotteroberbau). Die Trassierung, beispielsweise die Gestaltung der Bogenhalbmesser, wird damit flexibler. Durch die größere Lagestabilität in Verbindung mit geringeren dynamischen Kräften könnte laut einer Dissertation auch der Überhöhungsfehlbetrag bei geeigneten Randbedingungen auf 180 bis 200 mm angehoben werden.Reinhard Pospilschil: Auswirkungen einer geänderten Oberbauform auf die Linienführung der Neu- und Ausbaustrecken der Deutschen Bundesbahn. Dissertation. TU München, 1991 (Mitteilungen des Prüfamtes für Bau von Landverkehrswegen der Technischen Universität München, , Heft 62), S. 179–182. Daraus folgen geringere Gleisradien und verringerter Flächenbedarf.
Auch das erforderliche Planum für die Gleise kann flacher ausfallen. Im Tunnel kann der Querschnitt, aufgrund der geringen Konstruktionshöhe der Festen Fahrbahn, geringer ausfallen. Bei vorgegebenem Querschnitt kann das Lichtraumprofil vergrößert und der aerodynamische Widerstand reduziert werden. In manchen Ländern ist die Verwendung von Festen Fahrbahnen in Tunneln heute vorgeschrieben.
Nach Angaben der Deutschen Bahn weist die Feste Fahrbahn, laut zahlreichen Messungen des Unternehmens, bessere Federeigenschaften als klassischer Schotteroberbau auf. Eine Elastomer-Schicht sorge für eine geringere Steifigkeit der Festen Fahrbahn als die von Schotteroberbau.Feste Fahrbahn federt eher besser. In: DB Welt. Januar 2009, S. 14.
Da die Anfälligkeit der Festen Fahrbahn für hitzebedingte Gleisverwerfungen geringer ist, ist sie auch für den Einsatz der Wirbelstrombremse, die beim Bremsen die Schienen aufheizt (und damit u. U. Veränderungen in der Gleislage bewirkt), besser geeignet. In Deutschland werden Wirbelstrombremsen daher im Regelbetrieb nur auf den in Fester Fahrbahn ausgeführten Schnellfahrstrecken Eltersdorf–Leipzig, Köln–Rhein/Main, Nürnberg–Ingolstadt und Wendlingen–Ulm genutzt. Für Not- bzw. Schnellbremsungen wurden hingegen weite Teile des von ICE 3 befahrenen Streckennetzes ertüchtigt.
Gegenüber dem Schotterbett sinkt bei einer Festen Fahrbahn der Aufwand zur Vegetationskontrolle. Einige Feste-Fahrbahn-Systeme sind insbesondere im Havariefall mit Straßenfahrzeugen befahrbar. Durch die höhere Verfügbarkeit kann auch die Zahl von Überleitstellen reduziert werden.Wolfgang Pißler: Feste Fahrbahn für die Eisenbahn – wird eine alte Idee Wirklichkeit? In: Baukultur. Heft 3, 1994, S. 46–49, .
Anhand von Laborversuchen wurde Ende der 1980er Jahre eine Lebensdauer von mindestens 60 Jahren für die Feste Fahrbahn erwartet. Diese sei um etwa 50 Prozent höher als bei Schotteroberbau. Die Deutsche Bahn hält nach eigenen Angaben inzwischen 80 Jahre für möglich.
Als weitere Vorteile werden größere Unempfindlichkeit der Fahrbahnkonstruktion gegenüber Einflüssen aus dem Untergrund sowie eine bessere Lastverteilung (und damit geringere Beanspruchung des Untergrunds) genannt. Darüber hinaus kann eine Feste Fahrbahn auch ohne gleisgebundene Baumaschinen errichtet werden. Im Zusammenhang mit der Neubaustrecke Wendlingen–Ulm, deren rund 26 km langer Abschnitt auf der Hochfläche der Schwäbischen Alb beidseitig von Tunneln in schwierigem Baugrund begrenzt ist, wird dies als weiterer Vorteil angegeben, da damit die Inbetriebnahme früher als mit Schotteroberbau erfolgen könne.
Nachteile mini|Schallabsorber auf Fester Fahrbahn im Euerwangtunnel zur Vermeidung des Tunnelknalls
Wesentliche Nachteile sind der aufwendigere Bau, die deutlich höheren Investitionen im Vergleich zum Schotteroberbau und bei einigen Bauformen die bei Ersteinbau fehlende allgemeine Zulassung durch das Eisenbahn-Bundesamt.
mini|Feste Fahrbahn bei Bauzuständen (Valencia, 2024) Da eine Anpassung der Gleislage nach Einrichtung der Festen Fahrbahn nur noch im Rahmen der Korrekturmöglichkeiten des Schienenbefestigungssystems (wenige Zentimeter nach oben bzw. unten) möglich ist, bestehen besonders hohe Anforderungen an die dauernde Stabilität des Untergrundes. Auch kleine Anpassungen im Rahmen von Infrastrukturoptimierungen, beispielsweise eine Vergrößerung von Überhöhungen zur Geschwindigkeitserhöhung, sind nachträglich kaum möglich. Aufgrund der hohen Setzungsempfindlichkeit ist eine grabenlose Querung mittels Rohrvortriebsverfahren nur eingeschränkt technisch realisierbar.
Das nachträgliche Ändern der Gleislage, beispielsweise beim Einbau von zusätzlichen Weichen, ist nur dann einfach möglich, wenn diese Änderungen bereits beim Bau berücksichtigt wurden. Neben dem Zeitaufwand entsteht bei Änderungen auch viel zu deponierendes Abbruchmaterial. Für die Realisierung von Bauzuständen sind Feste Fahrbahnen nur sehr bedingt geeignet.
Die Schallemissionen von darüberfahrenden Zügen sind größer.Oliver Kraft: Erfahrungen der Deutschen Bahn AG mit der Festen Fahrbahn. In: Der Eisenbahningenieur, Heft 6/2012, S. 12–15. Eine Nachrüstung von Schalldämmplatten, auch zur Vermeidung des Tunnelknalls, ist allerdings möglich.
mini|GFK-Abdeckung auf einer Eurobalise der Schnellfahrstrecke zwischen Bamberg und Erfurt Die Lage der Schienenbefestigungen muss bereits beim Gießen der Betonbettung präzise eingemessen sein. Auch die Befestigung von Eurobalisen (insbesondere für ETCS) ist aufwendiger, insbesondere wenn die Fahrbahn über einen Befahrbarkeitsbelag verfügt. Sind, wie bei den in Deutschland üblichen Balisenteppichen viele Balisen einzubauen oder (aufgrund von Regelwerksänderungen) umzubauen, bedeutet dies einen erheblichen Aufwand.
Als problematisch gilt auch die Wiederherstellung der Fahrbahn im Havariefall, beispielsweise nach Entgleisungen oder nach einem Fahrzeugbrand. Während Schotteroberbau in einigen Stunden bis wenigen Tagen erneuert werden kann, bewegt sich der Zeitaufwand zur Wiederherstellung eines einige hundert Meter langen Feste-Fahrbahn-Oberbaus zumeist im Bereich einiger Wochen. Bei größeren Schäden, wie beim Eisenbahnunfall im Gotthard-Basistunnel, kann der Wiederaufbau einer Festen Fahrbahn auch einige Monate dauern. Eine Ausnahme bilden Feste-Fahrbahn-Systeme in Plattenbauweise, bei denen zumindest einzelne Platten binnen einiger Stunden, beispielsweise während nächtlicher Sperrpausen, gewechselt werden können.
Als Nachteil gelten auch unkontrollierte Rissbildungen in der Konstruktion der Betontragschicht.
Bauformen mini|Schwellen des Feste-Fahrbahn-Systems Rheda 2000 vor dem Einbetonieren auf der Stahlbetonplatte mini|Itztalbrücke, noch ohne Feste Fahrbahn
Ursprüngliche Einsatzorte der Festen Fahrbahn sind Tunnelstrecken, da sie dort insbesondere die Vorteile der besseren Gleislagestabilität und des geringeren Platzbedarfs ausspielen kann.
Die nötige Elastizität wird dabei in der Regel durch elastische Materialien zwischen Fahrbahnplatte und Unterbau gewährleistet.
Einteilung Mittlerweile wurden vielfältige Varianten von Festen Fahrbahnen entwickelt, grundsätzlich lassen sich dabei folgende Bauweisen unterscheiden: