mini|Schotteroberbau mit Holzschwellen
Der Oberbau oder Gleiskörper einer Eisenbahnstrecke besteht aus der Bettung und den darauf liegenden Gleisen. Der Unterbau bildet die feste Unterlage für den Oberbau, indem er Höhenunterschiede des Geländes durch Dammschüttungen, Einschnitte oder Kunstbauwerke wie Brücken oder Tunnel ausgleicht.
Der Oberbau und insbesondere die Bettung dient der Aufnahme und Verteilung der Kräfte, die durch Masse, Beschleunigung, Sinuslauf, Geschwindigkeit der Schienenfahrzeuge sowie thermische Belastungen durch Witterung entstehen.
Von der Funktionsfähigkeit des Ober- und Unterbaus hängen unter anderem die zulässige Höchstgeschwindigkeit einer Strecke und die zulässige Achslast der Fahrzeuge ab, so werden bei Mängeln im Oberbau aus Sicherheitsgründen Langsamfahrstellen eingerichtet.
Oberbauelemente mini|Feste Fahrbahn auf der Schnellfahrstrecke Nürnberg–Ingolstadt; System Bögl
Der Oberbau besteht aus den Elementen
Schienen, Schienenunterstützung, i. d. R. Schwellen, Schienenbefestigungsmittel, Schienenverbindungsmittel, und Gleisbettung, Schotter oder die festen Tragschichten einer festen Fahrbahn.
Die Schienen bilden zusammen mit der Schienenunterstützung, den Schienenbefestigungs- und Schienenverbindungsmittel das Gleis.
Schienen
Die Schienen bilden die Fahrbahn, sie übernehmen die Aufnahme und Ableitung der statischen und dynamischen Kräfte der Radsätze und die Führung der Räder.
Schienenunterstützung Die Schienenunterstützung ist entweder als Querschwellen, Langschwellen, Einzelstützpunkte, Rahmen oder Platten ausgeführt. Die heute am häufigsten eingesetzte Schienenunterstützung sind quer zur Fahrtrichtung liegende Querschwellen, die auf damit gleichzeitig die Einhaltung der Spurweite gewährleisten. Sie bestehen heute in der Regel aus Spannbeton, aber oft noch aus Holz oder Stahl, tragen die Schienen und leiten die einwirkenden Kräfte in die Gleisbettung ab.
Neben der Unterschwellung mittels Querschwellen sind Langschwellen bekannt. Diese werden unter beiden Schienen in Längsrichtung eingebaut und erfordern zusätzliche Spurhalter für die Sicherung der Spurweite. Langschwellen wurden unter anderem auf den Breitspurstrecken der britischen Great Western Railway verwendet, jedoch setzten sie sich nicht dauerhaft durch. Im 19. Jahrhundert gab es auch Versuche mit direkt in der Bettung zu verlegenden Sattel- und Trägerschienen, die ohne Schwellen auskommen sollten. In Großbritannien, Frankreich und den USA wurden sie auch auf langen Strecken eingebaut, doch hielten sie sich nicht lange. Ein generelles Problem aller Oberbauformen mit Langschwellen ist die Flächenpressung, die die Entwässerung des Raumes zwischen den Schienen erschwert.
Bei Festen Fahrbahnen ist die Schienenunterstützung in die Fahrbahnplatte integriert.
Schienenbefestigungsmittel Auf der Schienenunterstützung werden die Schienen durch Schienenbefestigungsmittel gehalten. Diese werden auch Kleineisen genannt. Sie dienen zur Übertragung aller Kräfte und Momente aus den Schienen auf die Schienenunterstützung. Hierfür müssen sie bei gleichzeitig elastischem Verhalten einen hohen Widerstand gegen Verdrehen und Durchschieben der Schienen bieten. Dabei darf jedoch der Schienenquerschnitt nicht geschwächt werden. Aus Aspekten der Wirtschaftlichkeit müssen die Schienenbefestigungsmittel des Weiteren einfach zu montieren, demontieren und zu inspizieren sein sowie einen geringen Materialaufwand aufweisen.
Im einfachsten Fall sind dies in die Holzschwellen geschlagene Schienennägel, deren eine Flanke des T-Kopfs über eine Kante des Schienenfußes ragt. Aktuell werden i. d. R. elastische Systeme von Gewindebolzen, Muttern und Klemmen verwendet. In Deutschland gängige Befestigungsverfahren sind der Oberbau W bei neueren Betonschwellen, bei Holz-, Stahl- und älteren Betonschwellen eine Variante des Oberbaus K. Historisch bedeutsam ist der 1925 entwickelte Reichsbahnoberbau.
Schienenverbindungsmittel
Die Verbindung zweier Schienen in Längsrichtung an ihren zusammenstoßenden Enden (»Schienenstoß«) erfolgt mit lösbaren Verbindungselementen (z. B. Laschen) oder unlösbare Verbindungen (z. B. Schienenschweißungen). Je nach Ausführung der Schienenverbindungen unterscheidet man zwischen Stoßlückengleisen und durchgehend geschweißtem bzw. lückenlosen Gleisen. Die Schienenverbindungen müssen eine ebene Fahrbahn gewährleisten und die Kräfte und Momente zwischen den Schienen übertragen können.
Gleisbettung Die Gleisbettung dient als Unterlage des Gleises und zur Ableitung und Verteilung der Kräfte in den Unterbau. Die Bettung besteht heute in der Regel aus Schotter. Das Schotterbett ist elastisch und hilft, sowohl statische als auch dynamische Belastungen gleichmäßig auf den Unterbau zu übertragen. Hierdurch wird auch eine relativ gute Geräuschdämmung sowie die Aufnahme von Schwingungen, die durch den Sinuslauf fahrender Züge entstehen, gewährleistet. Elastizität und Lagesicherheit sind aber nur sicherzustellen, wenn der Unterbau tragfähig und der Schotter sauber und wasserdurchlässig ist. Beides bedingt einen gewissen und regelmäßigen Instandhaltungsaufwand. Des Weiteren ist beim Schotteroberbau die gute Regulierbarkeit und die einfache Anpassbarkeit bei Änderungen vorteilhaft. Das Schotterbett lässt sich dadurch mit einfachen Mitteln instand halten. Weiterhin führt die Schotterbettung die in gemäßigten Zonen (u. a. Europa, Nordamerika) üblichen Niederschlagsmengen in den Boden ab. Nachteilig ist, dass bei Hochgeschwindigkeitsfahrten Schotter vom Luftzug des fahrenden Zuges aus der Gleisbettung hochgerissen werden kann („Schotterflug“) und eine Gefahr für in der Nähe befindliche Menschen und Tiere sowie für die Technik darstellt.
Die Gleisbettung kann auch als Feste Fahrbahn gefertigt werden, bei der die Schienen direkt auf aus Beton oder Asphalt bestehenden, festen Tragplatten befestigt werden. Der Oberbau aus Beton wird vor allem bei modernen Schnellfahr- und Hochgeschwindigkeitsstrecken verwendet, während Oberbauarten auf Asphaltbasis vor allem bei straßenbündigen Straßenbahnstrecken eingesetzt werden. Ein festes Gleisbett benötigt als zusätzliches Oberbauelement eine Schallisolierung in Form von Isoliermatten.
Auf geringbelasteten Nebenbahnen wurde in der Vergangenheit auch Kiesbettung angewendet. Diese ist preisgünstiger, doch Lagestabilität und Tragfähigkeit fallen gegenüber dem Schotteroberbau deutlich ab.
Bauarten Die Bauart des Oberbaus, kurz Oberbauart oder früher Oberbauform genannt, bezeichnet die Art der konstruktiven Gestaltung, d. h. die Kombination der Oberbauelemente des Gleises. Eisenbahninfrastrukturunternehmen definieren zulässige Kombinationen bestimmter Schienenformen, Schienenunterstützungen und Schienenbefestigungsmittel. Diese werden häufig in sogenannten Regelzeichnungen dargestellt.
Die Gesamtheit der konstruktiven Gestaltung des Oberbaus einer Eisenbahnstrecke wird als Oberbauanordnung bezeichnet. Diese kennzeichnet die gesamte konstruktive Gestaltung bezogen auf eine bestimmte Gleislänge und umfasst neben der Oberbauart auch die Angabe der Schienenstoßart, der Schienenlänge, der Schwellenanzahl sowie der Bettungsart. Dabei bestehen Einschränkungen bezüglich der Kombinierbarkeit der einzelnen Elemente des Oberbaus. So kann beispielsweise die Schienenbefestigung W nicht mit Holzschwellen kombiniert werden.
Bei den Oberbauanordnungen kann heute im Wesentlichen zwischen Schotteroberbau und der Festen Fahrbahn unterschieden werden.
Schotteroberbau Der Schotteroberbau (kurz SchO) ist gekennzeichnet durch eine ungebundene Bettung aus Schotter.
Feste Fahrbahn
Bei der Festen Fahrbahn (kurz FF), auch schotterloser Oberbau genannt, wird das ungebundene Schotterbett durch eine gebundene bzw. abgestuft gebundene Tragschicht ersetzt. Es handelt sich dabei um eine lastverteilende Tragplatte aus Beton oder Asphalt.
Bezeichnung Für die Bezeichnung von Oberbauanordnungen nutzen Eisenbahninfrastrukturunternehmen häufig Kurzbezeichnungen (auch als Oberbauformel bezeichnet). Beispiele:
Deutsche Bundesbahn: Bedeutung: B = Reichsbahnoberbau auf Stahlschwellen ohne Unterlagsplatte, X = Bayerische Schienen Form X, Br = Breitschwellenstoß, 68 Mittelschwellen aus Stahl auf eine Schienenlänge von 45 m Deutsche Reichsbahn: Bedeutung: Lückiges Gleis mit Schienenbefestigung K (Klemmplatten), Schienenform S49, Hh = Hartholzschwellen, Br = feste Stoßanordnung auf Breitschwelle, 45 Mittelschwellen bei einer Schienenlänge von 30 m, Sch = Gleisschotter
Deutsche Reichsbahn: Bedeutung: Lückenloses Gleis mit Schienenbefestigung K, Schienenform R65, Betonschwelle BS66I (Isoliert), 1640 Schwellen auf 1000 m Gleis in Gleisschotter
Deutsche Bahn: Bedeutung: Lückenloses Gleis mit Schienenbefestigung W, Spannklemme Skl 14, Winkelführungsplatte aus Kunststoff, Schienenform UIC60, Betonschwelle B70 mit 1667 Schwellen auf 1000 m Gleis; bei der Deutschen Bahn wird die Bettungsart nicht angegeben, da sie aus der Schwellenart folgt Instandhaltung Der Oberbau benötigt regelmäßige Instandhaltungsarbeiten, um den definierten Sollzustand zu bewahren, damit dieser seine Aufgaben erfüllen kann. Unzureichende Instandhaltung lässt die Belastbarkeit des Oberbaues sinken, wodurch Einschränkungen im Betrieb, wie beispielsweise die Einrichtung von Langsamfahrstellen, notwendig sind.
Der Begriff Instandhaltung wird in die Grundmaßnahmen Wartung, Inspektion, Instandsetzung und Verbesserung strukturiert.
Wartung mini|Zweiwegefahrzeug zur Vegetationsbekämpfung Moderne Oberbausysteme sind sehr wartungsarm. Beispiele für Wartungsarbeiten sind: Weichen und/oder Schienen schmieren Vegetationskontrolle Schienenpflege
Die beweglichen Teile der Weichen müssen regelmäßig geschmiert werden, um sie leichtgängig und den Verschleiß der Weichenverschlüsse in Grenzen zu halten. Nachteilig ist der Eintrag der Schmierstoffe in die Bettung. Neu einzubauende oder zu sanierende Weichen erhalten in der Regel Zungenrollvorrichtungen, die das Schmieren der Gleitstuhlplatten überflüssig machen.
Die Fahrkanten der Schienen werden teilweise in engen Bögen geschmiert, um ebenfalls den Verschleiß zu verringern.
Ein Anstreichen der Schienen mit weißer Farbe kann die Schienentemperatur um 6 bis 10 Grad senken.Untersuchungsbericht zur Entgleisung von Z 54490 in Kirchberg in Tirol am 18. Juni 2019, Seite 93
Ziel der Vegetationskontrolle des Oberbaus ist das Hochkommen von Pflanzenbewuchs in der Gleisbettung zu unterbinden. Dazu werden heute häufig Herbizide durch Unkrautzüge ausgebracht.
Unter der eigentlichen Schienenpflege sind Maßnahmen, wie beispielsweise die Reinigung der Schienenköpfe von Verschmutzungen, zu verstehen. Eine Reinigung der Schienenköpfe ist insbesondere im Herbst von Laub etc. notwendig. Auch Rillenschienen und Spurrinnen an Bahnübergängen müssen von Sand und anderen Verschmutzungen gereinigt werden.
Inspektion Durch Inspektionen wird der Ist-Zustand des Oberbaus festgestellt und beurteilt. Maßnahmen im Rahmen von regelmäßig stattfindenden Inspektionen sind: Messfahrten mit Gleismesswagen Handmessungen Streckenfahrten Begehungen, früher durch Streckenwärter
Die früher regelmäßig anzutreffenden Streckenwärter, welche teilweise mehrmals täglich den ihnen zugewiesenen Streckenabschnitt zu kontrollieren hatten, werden heute nur noch auf besonders zu überwachenden Strecken, beispielsweise im Hochgebirge eingesetzt. Die Einführung durchgehend geschweißter, lückenloser Gleise mit elastischen Schienenbefestigungen und ohne gelaschte Schienenstöße hat die tägliche Überwachung entbehrlich gemacht.