Ein Labor für ganze Eisenbahnsysteme
Was unterschiedliche Belastungen der Gleise oder feuchtere Witterungsbedingungen für die Stabilität kompletter Eisenbahn-Fahrwegsysteme bedeuten, lässt sich seit Neuestem in einem speziellen Forschungslabor der TU Graz simulieren und erforschen. Es ist laut TU europaweit einzigartig.
Quelle: Helmut Lunghammer / Copyright: Lunghammer, TU Graz
Blick in das Railway and Infrastructure Laboratory am Institut für Eisenbahn-Infrastrukturdesign der TU Graz.
Wie stabil ist ein Geleise, wenn Züge jahrzehntelang darüber hinweg donnern? Und wie verhält es sich, wenn sich der darunterliegende Grund verändert? Antworten auf solche Fragen liefert das neue Railway and Infrastructure Laboratory (RaIL) am Institut für Eisenbahn-Infrastrukturdesign der TU Graz. Die kürzlich in Betrieb gegangene Forschungseinrichtung ist laut der TU europaweit einzigartig.
Im Forschungslabor kann die Belastbarkeit kompletter Eisenbahn-Fahrwegsysteme überprüft werden, indem ein realer Betrieb simuliert wird – von Schiene und Schwelle über Schotter und Unterbau bis in den Untergrund. Das ermögliche neue Erkenntnisse über die Wechselwirkungen zwischen Verkehrsbelastungen und den verschiedenen Schichten des Gleisaufbaus, schreibt die TU in ihrer Medienmitteilung.
Prüfzylinder simulieren statische und dynamische Belastungen
Möglich macht dies das Herzstück des Labors: ein fünf Meter langer, 3,5 Meter breiter und 1,8 Meter tiefer Oberbausimulator. Hydraulisch und elektronisch angesteuerte Prüfzylinder simulieren hier die statischen und dynamischen Belastungen, die entstehen, wenn ein tonnenschwerer Zug auf den Geleisen unterwegs ist. Konkret lässt sich so die dynamische Kraftübertragung im System von Schiene, Befestigung, Schotterbett und Unterbau mit einem Gleisrost aus bis zu acht Schwellen untersuchen. Untersucht werden können ebenso kritische Bereiche wie Isolierstösse, Dehnfugen oder Brückenübergänge sowie die Auswirkungen von Stopfarbeiten im Schotter.
Für grössere Systeme bietet das Labor ein neun mal fünf Meter grosses Aufspannfeld, das auf 14 mal fünf Meter erweitert werden kann und bei dem ebenfalls die Prüfzylinder zum Einsatz kommen. Dort können beispielsweise Weichenbereiche und Auszugsvorrichtungen, die das temperaturbedingte Ausdehnen oder Zusammenziehen der Schienen ausgleichen, normgerecht geprüft werden. Zudem können dank einer flexiblen Schotterbox auch einzelne Komponenten wie Weichen-, Rahmen- oder Holzersatzschwellen unter die Lupe genommen werden. Damit lässt sich das Verschleissverhalten des Schotters unter spezifischen Frequenzen und Lasten analysieren. So können elastische Elemente und Schwellen aufeinander abgestimmt und der Verschleiss des Oberbaus minimiert werden.
Auswirkungen von Feuchte auf Eisenbahninfrastruktur
Wie die TU in ihrer Medienmitteilung anführt, ist das Alleinstellungsmerkmal des RaIL, dass hier die Feuchtigkeitsbedingungen gezielt verändert werden können. Auf diese Weise lässt sich experimentell erforschen, wie unterschiedliche Feuchtigkeitsgrade die Steifigkeit, die Lastverteilung und das Langzeitverhalten des Ober- und Unterbaus beeinflusst. Oder vielmehr: was sich verändernde Umweltbedingungen für die Dauerhaftigkeit von Eisenbahninfrastruktur bedeuten.
Realisiert wurde die rund vier Millionen Euro teure Einrichtung mit Mitteln der TU Graz, der Forschungsförderungsgesellschaft FFG und der finanziellen Unterstützung von Voestalpine, einem weltweit tätigen österreichischen Stahl- und Technologiekonzern. Die technischen Prüfmaschinen stammen vom deutschen Unternehmen Form + Test. (mai/mgt)
