Wenn draussen die Lufttemperatur steigt, erwärmen sich auch die Gleise. Schienen in der Schweiz heizen dabei auf bis zu 55 °C auf. Die genaue Temperatur hängt von der direkten Sonneneinstrahlung ab. Beim Erwärmen des Stahls entstehen sogenannte Längskräfte, also Druckkräfte, in den Schienen, da sich das Material ausdehnen möchte. Weil aber Schienen im Schweizer Normalspurnetz lückenlos verschweisst sind, ist eine Ausdehnung nicht möglich. In den Gleisen baut sich so immer weiter Spannung auf. «Bei mehrtägigen Hitzeperioden mit Temperaturen von 30 Grad oder mehr und starker Sonneneinstrahlung, muss verhindert werden, dass sich diese Spannungen in sogenannten Gleisverwerfungen entladen.» Bei diesem Systemversagen knicken die Gleise plötzlich zur Seite aus, weil Schwellen und Schotter nicht mehr genügend Widerstand geben. Das Gleis muss dann wegen Entgleisungsgefahr umgehend gesperrt werden.
Einblick
Sommerhitze fordert Schiene und Fahrbahn
Gleise unter Dauerbelastung
Es ist aber nicht nur die Hitze, die auf die Gleise einwirkt. Schatten–Sonne, Beschleunigen–Bremsen, Kräfteeinwirkungen auf dem Gleis bei Weichen versus auf geraden Strecken oder auch Temperaturgefälle bei Tunnelportalen haben einen Einfluss auf die Gleise. «Das Gesamtsystem Fahrbahn ist sehr komplex», erklärt Terence. «Klar sind stark sonnenexponierte Gleise mit warmem Lokalklima stärker belastet. Allerdings sind auch enge Bögen kritischer als gerade Strecken. Oder auch punktuelle Schwächungen im Schotterbett können einen Einfluss auf die Gleise haben», ergänzt er. So dauere es beispielsweise nach einem Gleisumbau eine Weile, bis sich das Schotterbett durch die Verkehrsbelastung setze – konsolidiere, im Fachjargon. Bis dann seien Gleise ebenfalls geschwächt.
Wartung und Instandhaltung als zentrale Elemente
Die Südostbahn achtet auf eine gute Einbau- und Gleislagequalität, um solche Verwerfungen zu verhindern. Genauso wichtig ist eine gut unterhaltene Fahrbahn. Das Team Fahrbahn passt seine Instandhaltungsarbeiten dem Wetter an. So verschweissen die Mitarbeitenden Schienen im Sommer oft nur nachts oder am frühen Morgen.
Entscheidend ist zudem die richtige Dimensionierung des Oberbaus, also dem Gleiskörper bestehend aus Schienen, Schwellen und Schotterbett. «In ganz engen Radien auf unserem Netz setzen wir deshalb auf Y-Stahlschwellen. Oder auch beim Verschweissen der Schienen achten wir darauf, dass der genau definierte Spannungszustand eingehalten wird. Wir wärmen die Schienen also mit Gasbrennern so lange vor, bis sie die berechnete Länge erreichen. Dann können wir sie befestigen und verschweissen. So erreichen die wirkenden Längskräfte keine kritischen Werte. Das hilft uns bei Hitze wie auch bei Kälte», sagt Terence.
Das Klima fordert die Bahn
Obwohl die Fahrbahn einen sehr langen Lebenszyklus hat und Anpassungen nur langsam möglich sind, beschäftigt sich die Allianz Fahrweg Normalspur (Mitglieder: SOB, BLS, SBB, TPF) mit der Frage wie sich das Bahnnetz den verändernden klimatischen Bedingungen anpassen kann. So werden beispielsweise neue Schwellenarten (lesen Sie hier mehr zum Thema) und Befestigungen getestet. Die steigenden Temperaturen könnten auch dazu führen, dass die Neutralisationstemperatur künftig höher angesetzt werden muss. Dies würde bedeuten, dass die Schienen bei einer höheren Referenztemperatur spannungsfrei eingebaut bzw. neutralisiert werden. Bei der SOB liegt diese Temperatur aktuell bei 25 °C. Eine Anpassung auf eine höhere Neutralisationstemperatur könnte die im Sommer auftretenden Druckspannungen reduzieren, würde jedoch gleichzeitig zu höheren Zugspannungen im Winter führen. Zudem sind auch organisatorische Anpassungen nötig, wie das Verlegen der Arbeit auf kühlere Randzeiten bzw. in die Nacht.
Hitzeperioden werden wohl auch künftig ein Stresstest für das Bahnnetz bleiben. Allerdings kann man die Physik nicht aufhalten. Deshalb achtet die Südostbahn auf eine hohe Einbauqualität, eine gute Instandhaltung und wir passen den Einsatz unserer Komponenten den neusten Entwicklungen an. Terence sagt: «So tun wir unser bestes für eine optimale Fahrbahn und tragen zu einem sicheren Bahnbetrieb bei».
Text: Jeannine Lieberherr
Bilder: SOB, Daniel Ammann
