Nicht jede Schwelle passt überall: Der Einsatzort entscheidet, welcher Schwellentyp am besten geeignet ist. Stahl schwellen sind zwar langlebig, jedoch anfällig für Korro sion, vor allem, wenn Streusalz eingesetzt wird. So werden sie bei Bahnübergängen oder in der Nähe von Strassen ungern eingesetzt. Streusalz ist auch bei einer Fahrbahn mit Holzschwellen technisch und ökologisch ungünstig, da Salz die Durchfeuchtung des Holzes erhöht, den biologischen Abbau beschleunigt und die Auswaschung von Holzschutzmitteln deutlich verstärkt. Dies führt sowohl zu einer verkürzten Lebensdauer der Schwellen als auch zu einer erhöhten Umweltbelastung von Boden und Grundwasser.

Die am häufigsten eingesetzte Schwelle ist die Betonschwelle. Allerdings ist auch sie nicht in jeder Umgebung die optimale Lösung: Im Vergleich zu Holz- oder Kunst stoffschwellen benötigt sie eine grössere Schottermenge. Der Schotter übernimmt eine federnde Funktion, die erforderlich ist, da Betonschwellen selbst nur eine geringe Eigenelastizität aufweisen. Bei der SOB sind hauptsächlich Betonschwellen mit einer Besohlung im Einsatz. Diese schont den Schotter und erhält langfristig die Gleislage. Auf bestehenden Brücken ist ein Wechsel auf Betonschwellen oft nicht möglich, weil der Oberbau dadurch um etwa 20 Prozent schwerer wird. Bestehende Viadukte sind statisch häufig nicht für solche Zusatzlasten ausgelegt. Jürg Wipf, Technologie Manager Fahrbahn bei der SOB, fasst wie folgt zusammen: «Alle Materialien der unterschiedlichen Schwellentypen haben Vor- und Nachteile. Man hinterlässt immer Spuren bei allem, was man macht oder einsetzt. Auch die Bahn ist davon nicht befreit. Neue Technologien erlauben den Einsatz von Produkten mit geringerem Emissionswert in der Herstellung.» Jürg ist im Rahmen des Pilotprojekts der zentrale Ansprechpartner für Sicut; sämtliche technischen Fragestellungen zu den Kunststoffschwellen laufen bei ihm zusammen.

Beurteilung der ökologischen Nachhaltigkeit

Für die Beurteilung der ökologischen Nachhaltigkeit ist die Lebensdauer und Kreislauffähigkeit der verschiedenen Schwellen entscheidend. In diesem Kontext beauftragte die SOB die Empa und die Firma Volutio mit der Durchführung eines Pilotprojekts mit dem Ziel, den Ressourcen druck verschiedener Schwellenmodelle zu untersuchen. Die Ressourcendruckmethode quantifiziert den Druck auf die Umwelt, der durch den Ressourcenverbrauch entsteht. Betonschwellen weisen gemäss den Untersuchungen einen vergleichsweise geringen Ressourcendruck auf. Für die Sicut-Schwellen besteht bereits ein Recyclingkonzept: Sicut nimmt die Schwellen zurück und führt das Material wieder in den Produktionsprozess für neue Schwellen ein. Derzeit ist die tatsächliche Nutzungsdauer der Schwellen noch nicht abschliessend bekannt. Eine Lebensdauer von 20 Jahren gilt als Minimum, Fachpersonen erwarten jedoch, dass sie eher mit jener von Betonschwellen vergleichbar sein wird, also rund 40 Jahren oder mehr. Der Hersteller rechnet sogar mit einer möglichen Lebensdauer von bis zu 50 Jahren, was ungefähr der doppelten Lebensdauer von Holzschwellen entspricht. Eine längere Nutzungsdauer verringert den Austauschbedarf und da mit den Transport sowie den Einbau und senkt so den Ressourcenverbrauch für die Gleisinfrastruktur. Die Analysen zeigen, dass Kunststoffschwellen aus wieder aufbereiteten Materialien deutliche Vorteile bieten können, wenn lange Lebensdauer, effizientes Recycling und Materialrückgewinnung gemeinsam betrachtet werden. Können die Voraussetzungen aus den Analysen nicht erfüllt werden, sind Betonschwellen gemäss dieser Untersuchung – unter Berücksichtigung der ortsgebundenen Gegebenheiten – als bevorzugte Alternative einzustufen. Betonschwellen gelten in der Bahnbranche nach wie vor als Standard. Terence Reverdin, Leiter Fahrbahn bei der SOB, resümiert: «Es ist also nicht das Ziel, den Einsatz von Betonschwellen zu konkurrenzieren, sondern mögliche alternative Schwellen modelle zu evaluieren, um diese punktuell einzusetzen.»

Sicut-Schwellen sind seit 1996 im Einsatz und wurden in mehr als 25 Ländern installiert, darunter bei Gleisbetrei bern in den USA, bei Network Rail in Grossbritannien so wie in Deutschland bei der Deutschen Bahn. Für den Einbau von sicherheitsrelevanten Produkten in der Schweiz ist die Genehmigung oder die Zulassung durch das Bundesamt für Verkehr (BAV) nötig. Weil die physikalischen Belastungstests der Kunststoffschwellen in Deutschland schon durch das Eisenbahn-Bundesamt (EBA) vollzogen worden sind, waren diese Tests für die Zulassung zur Betriebserprobung in der Schweiz nicht mehr nötig. Die Firma Sicut hat mit Unterstützung der SOB eine Betriebserprobung beim BAV veranlasst. Das bedeutet, dass die Sicut-Schwellen unter genau definierten Einsatzbedin gungen eingebaut und über mehrere Jahre hinweg überwacht werden. Wird die Betriebserprobung nach vier bis fünf Jahren erfolgreich abgeschlossen, kann eine Typen zulassung erfolgen. Damit wären die Kunststoffschwellen von Sicut in der gesamten Schweiz zugelassen, sofern die Einsatzbedingungen der Typenzulassung eingehalten werden. Der Entscheid über den Einbau dieser Schwellen liegt anschliessend bei der jeweiligen Infrastrukturbetreiberin, da die Betriebsbedingungen und die Anlagenstrategie je nach Strecke unterschiedlich sein können.

Materialeinsatz unter Beobachtung

In der Bahnbranche – insbesondere im Bereich der Fahrbahn – lassen sich neue Materialien oder Systeme nicht kurzfristig bewerten. Ihre Eignung zeigt sich erst über lange Zeiträume, da zahlreiche Faktoren zusammenspielen: Umwelt- und Witterungseinflüsse, Schotter, Gleise und deren Geometrie sowie das eingesetzte Rollmaterial und dessen Wechselwirkungen. Erst im realen Betrieb lässt sich abschätzen, wie ein Material funktioniert und wie gut Fahrbahn und Rollmaterial harmonieren. «Neue Lösungen flächendeckend einzusetzen und erst nach 20 Jahren zu wissen, ob sie sich bewähren, wäre nicht tragbar», sagt Terence. Deshalb sind laufende Beobachtungen, systematische Prüfungen und kontinuierliches Monitoring unerlässlich – und werden vom BAV eingefordert. Die Bahnen sind verpflichtet, ihre Infrastruktur regelmässig zu überprüfen, Belastungen zu dokumentieren und den Materialzustand zu analysieren. Dazu gehören beispielsweise Diagnosefahrzeuge, die Schienen mittels Ultraschall auf Fehler untersuchen, aber auch der Strecken läufer, der die gesamte Fahrbahn beurteilt, spielt dabei eine wichtige Rolle. Im Rahmen der Betriebserprobung werden nach fünf Jahren einzelne Kunststoffschwellen ausgebaut und gemäss dem Überwachungskonzept überprüft sowie dokumentiert. Auf diese Weise erweitern die Bahnen über Jahrzehnte hinweg ihr Wissen und bauen zugleich Kompetenzen in Materialbereichen auf – etwa bei Beton oder Kunststoff –, die nicht zu ihren klassischen Kernkompetenzen zählen. Langfristige Beobachtung und Erfahrung sind daher unverzichtbar, um fundierte Entscheidungen für die Fahrbahntechnik treffen zu können. Die gewonnenen Erkenntnisse fliessen in die Branche zurück und tragen dazu bei, neue Technologien verantwortungsvoll zu prüfen, ihre Umweltverträglichkeit zu bewerten und die Fahrbahntechnik kontinuierlich weiterzuentwickeln.

Text: Ramona Schwarzmann, Fotos: Sicut und Markus Schälli