EineFeste Fahrbahn (FF, vormals auchschotterloses Gleis oderschotterloser Oberbau[1]) ist ein bei Eisen-, Straßen- und U-Bahnen verwendeterOberbau, bei dem derSchotter und dieBahnschwellen durch einen festen Oberbau-Fahrbahnstrang ausBeton oderAsphalt ersetzt werden.
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 sogenanntenGleislagefehlern. Diese führen zu einer Einschränkung des Fahrkomforts und des Betriebes, beispielsweise durch die Einrichtung vonLangsamfahrstellen. 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 derAchslasten, Lt.) statt bei über eine Milliarde Lasttonnen erforderlich. MithochelastischenSchienenbefestigungen kann dieser Zeitraum erhöht werden.[2] In Tunneln, wo dieInstandhaltung des Oberbaus als besonders aufwendig und gefährlich gilt, wirkt der Vorteil reduzierter bzw. entfallender Unterhaltsarbeiten umso stärker.[1]
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 desmaschinellen Gleisbaus, was zu niedrigeren Kosten pro Meter Fahrbahn führt. Auf derSchnellfahrstrecke Köln–Rhein/Main lagen die Kosten pro laufendem Kilometer Feste Fahrbahn bei rund 770.000 Euro.[3]
1995 gab dieDeutsche 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.[4] 2015 wurden die Mehrkosten der Festen Fahrbahn gegenüber einem Schotteroberbau mit 40 Prozent beziffert.[5]
Schotter findet bei Feste-Fahrbahn-Systemen vereinzelt Anwendung: zum Schutz von Asphalttragschichten vorultravioletter Strahlung sowie als Sicherungselement im Schwellenfach bei Schienenbrüchen.[6]
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.[7] Die Instandhaltung beschränkt sich im Wesentlichen auf den Austausch von Verschleißteilen, beispielsweise den Fahrschienen.[6]
Durch die gegenüber der herkömmlichen Bauweise erhöhte Tragfähigkeit zur Aufnahme von Querkräften ermöglicht die Feste Fahrbahn in der Trassierung eine größereÜberhöhung (im Netz der Deutschen Bahn bis 170 mm statt 160 mm auf Schotteroberbau). Die Trassierung, beispielsweise die Gestaltung derBogenhalbmesser, wird damit flexibler.[2] Durch die größere Lagestabilität in Verbindung mit geringerendynamischen Kräften könnte laut einer Dissertation auch derÜberhöhungsfehlbetrag bei geeigneten Randbedingungen auf 180 bis 200 mm angehoben werden.[8] Daraus folgen geringere Gleisradien und verringerter Flächenbedarf.
Auch das erforderlichePlanum für die Gleise kann flacher ausfallen. Im Tunnel kann der Querschnitt, aufgrund der geringen Konstruktionshöhe der Festen Fahrbahn, geringer ausfallen. Bei vorgegebenem Querschnitt kann dasLichtraumprofil vergrößert und deraerodynamische Widerstand reduziert werden.[2] 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. EineElastomer-Schicht sorge für eine geringereSteifigkeit der Festen Fahrbahn als die von Schotteroberbau.[9]
Da die Anfälligkeit der Festen Fahrbahn für hitzebedingteGleisverwerfungen geringer ist, ist sie auch für den Einsatz derWirbelstrombremse, die beim Bremsen die Schienen aufheizt (und damit u. U. Veränderungen in der Gleislage bewirkt), besser geeignet.[2][10] In Deutschland werden Wirbelstrombremsen daher im Regelbetrieb nur auf den in Fester Fahrbahn ausgeführten SchnellfahrstreckenEltersdorf–Leipzig,Köln–Rhein/Main,Nürnberg–Ingolstadt undWendlingen–Ulm genutzt. FürNot- bzw.Schnellbremsungen wurden hingegen weite Teile des vonICE 3 befahrenen Streckennetzes ertüchtigt.
Gegenüber dem Schotterbett sinkt bei einer Festen Fahrbahn der Aufwand zurVegetationskontrolle. Einige Feste-Fahrbahn-Systeme sind insbesondere imHavariefall mit Straßenfahrzeugen befahrbar. Durch die höhere Verfügbarkeit kann auch die Zahl vonÜberleitstellen reduziert werden.[11]
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.[7] Die Deutsche Bahn hält nach eigenen Angaben inzwischen 80 Jahre für möglich.[12]
Als weitere Vorteile werden größere Unempfindlichkeit der Fahrbahnkonstruktion gegenüber Einflüssen aus dem Untergrund sowie eine bessere Lastverteilung (und damit geringere Beanspruchung des Untergrunds) genannt.[7] Darüber hinaus kann eine Feste Fahrbahn auch ohne gleisgebundene Baumaschinen errichtet werden. Im Zusammenhang mit derNeubaustrecke Wendlingen–Ulm, deren rund 26 km langer Abschnitt auf der Hochfläche derSchwäbischen 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.[12]
Wesentliche Nachteile sind der aufwendigere Bau, die deutlich höherenInvestitionen im Vergleich zum Schotteroberbau und bei einigen Bauformen die bei Ersteinbau fehlende allgemeine Zulassung durch dasEisenbahn-Bundesamt.
%2c_Anschwenkung.jpg)
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.[10] Auch kleine Anpassungen im Rahmen von Infrastrukturoptimierungen, beispielsweise eine Vergrößerung vonÜberhöhungen zur Geschwindigkeitserhöhung, sind nachträglich kaum möglich.[13][14]
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.[12] Eine Nachrüstung von Schalldämmplatten, auch zur Vermeidung desTunnelknalls, ist allerdings möglich.
Die Lage der Schienenbefestigungen muss bereits beim Gießen der Betonbettung präzise eingemessen sein. Auch die Befestigung vonEurobalisen (insbesondere fürETCS) ist aufwendiger, insbesondere wenn die Fahrbahn über einen Befahrbarkeitsbelag verfügt. Sind, wie bei den in Deutschland üblichenBalisenteppichen 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 einemFahrzeugbrand.[6] 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 beimEisenbahnunfall 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.[6]
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.
Mittlerweile wurden vielfältige Varianten von Festen Fahrbahnen entwickelt, grundsätzlich lassen sich dabei folgende Bauweisen unterscheiden:
Die nach demBahnhof Rheda-Wiedenbrück bezeichnete Bauform besteht aus einer 20 Zentimeter dicken, hydraulisch gebundenenTragschicht, auf der eine 14 Zentimeter dickeStahlbetonplatte (Tragplatte) angeordnet ist. Darauf werden dieBetonschwellen ausgerichtet und abschließend mit Füllbeton fixiert, der durchBewehrung mit der unteren Tragplatte verbunden ist. Das System Rheda wurde von mehreren Herstellern unabhängig weiterentwickelt. Größere Verbreitung erfuhr die Variante Rheda 2000, bei der statt der Vollblockschwellen jeweils zwei Halbschwellen verwendet werden. Von Vorteil ist die kleinere Verbundfläche zwischen Füllbeton und Schwelle (der Übergang zwischen Schwelle und Füllbeton stellt eine rissgefährdete Störstelle dar, die die Lebensdauer einer Festen Fahrbahn mit eingebetteten Schwellen maßgeblich beeinflussen kann).
Dieses System ist heute Bestandteil des Lieferprogrammes der FirmaRailOne und wird in mehreren Ländern eingesetzt.[16]
Von der FirmaZüblin wurde ein weiteres Feste-Fahrbahn-System entwickelt. Bei dieser Bauart werden Schwellen in den frischen Beton einer durchgehendbewehrten Betonplatte eingerüttelt. Die Erprobung des Systems erfolgte auf demNordring inMünchen sowie im BahnhofOberesslingen, ebenso im Versuchsabschnitt Karlsfeld. In Tunneln kam das System im Jahr 1990 auf derÖsterreichischen Westbahn im 247 m langen Dürrenbergtunnel bei Rekawinkel sowie auf der 1991 eröffnetenSchnellfahrstrecke Mannheim–Stuttgart zum Einsatz[17]. Weitere Anwendungen fand die BauartZüblin auf derBahnstrecke Berlin–Hamburg zwischenWittenberge undDergenthin, auf der Schnellfahrstrecke Berlin–Hannover (10 km Länge, beiNahrstedt) und im Südabschnitt der Neubaustrecke Köln–Rhein/Main.[2]
Die anspruchsvolle Bautechnologie der Bauart Züblin erwies sich trotz mehrfacher Weiterentwicklungen als schwer beherrschbar, was dazu führte, dass die Fahrbahnen vorzeitig schadhaft wurden. Der Abschnitt zwischen Wittenberge und Dergenthin wurde deshalb durch Schotteroberbau ersetzt[18], und der Abschnitt auf der Schnellfahrstrecke Hannover–Berlin wird voraussichtlich ab 2025[19] abgebrochen.
Auch auf der Strecke Berlin–Hamburg soll die Feste Fahrbahn durch Schotteroberbau ersetzt werden.[20][21][22]
Bereits in den 1970er Jahren entwickelte die BaufirmaMax Bögl eine alsGleistragplattensystem bezeichnete Feste Fahrbahn, die ab 1977 versuchsweise bei Dachau erprobt wurde. Ab 1999 folgte die weitere Erprobung der nun zur Serienreife weiterentwickelten Fahrbahn in Schleswig-Holstein sowie bei Heidelberg. Der Abschnitt bei Heidelberg sollte im Zuge von Umbauarbeiten (Stand April 2017) jedoch wieder mit Schotteroberbau versehen werden. Allerdings besteht bis heute (2025) im Bahnhof Rot-Malsch ein etwa 400 Meter langer Abschnitt.
Hierbei werden Betonplatten in einer Fabrik inklusive aller Schienenverbindungen komplett vorgefertigt. Die Platten sind ca. neun Tonnen schwer, 6,45 m lang, 2,55 m breit und 20 cm hoch. Sie werden auf der Baustelle nur noch auf die Tragschicht gelegt und untereinander fest verbunden, anschließend wird durch Löcher ein Bitumen-Zementmörtel eingefüllt, der als Kleber zwischen Tragschicht und Platte dient. Damit die projektierte Gleisgeometrie hergestellt werden kann, müssen die an den Stirnseiten verzapften Gleistragplatten jeweils einzeln maßgenau vorgefertigt und anschließend am vorgesehenen Standort eingebaut werden. Das bedingt einen erhöhten logistischen Aufwand sowie sehr exakte Fertigungsprozesse, erlaubt andererseits aber geringere Witterungsabhängigkeit bei der Bauausführung, besser mechanisierbare Baustellenabläufe und kürzere Bauausführungszeiten.[23][24]
Dieses System wurde beim Bau derchinesischenSchnellfahrstrecke Peking–Shanghai angewendet.[25]
Das Feste-Fahrbahn-System ÖBB/PORR besteht aus einer elastisch gelagerten Gleistragplatte. Es ist eine gemeinsame Entwicklung derÖsterreichischen Bundesbahnen und derPorr AG. Erstmals im Jahr 1989 auf einer 264 m langen Versuchsstrecke eingebaut, ist sie seit 1995 das Regelsystem in Österreich und wird seit 2001 nach Herstellerangaben ebenfalls in Deutschland auf Brücken und in Tunneln eingebaut.
Weltweit gibt es rund 800 km dieses Feste-Fahrbahn-Systems in mehr als 40 Projekten, wobei die längste Strecke der ÖBB-PORR in Deutschland auf den Neubaustrecken desVerkehrsprojekts Deutsche Einheit Nr. 8 zu finden ist.[26] Daneben sind unter anderem dieU-Bahn-Linien in Doha, Katar auch mit diesem System ausgestattet worden. Die britischeHigh Speed 2 wird ebenfalls damit ausgerüstet.
Das System wird im englischsprachigen Raum auch alsSlab Track Austria bezeichnet.[26]
1966 wurde zum ersten Mal ein von denSBB und der Firma Roger Sonneville/STEDEF gemeinsam entwickeltes System imBözbergtunnel eingesetzt.[27] Es handelt sich dabei um Zweiblockschwellen mit Spurstangen. Die Schwellenblöcke werden mit Gummischuhen versehen. Das System wurde unter der Bezeichnung «SBB/RS-Bauart Bözberg» oder «Bauart STEDEF» bekannt.
Durch eine Mikrozelluar-Einlage im Gummischuh wird das geforderte elastische Verhalten erreicht. Bei der Herstellung der elastischen Einlage kann auf die besonderen Anforderungen des Auftraggebers im Hinblick auf dieSteifigkeit eingegangen werden. Die Funktionsweise der Einlage dient der Nachempfindung einer elastischen Lagerung von Schwellen imGleisbett. Durch den Gummischuh wird die Trennung der Zweiblockschwelle vom Umgebungsbeton und damit die Möglichkeit der Einsenkung erreicht. Die mit Gummischuhe und Einlagen ausgerüsteten Zweiblockschwellen werden auf dem Ausgleichsbeton der Tunnelsohle ausgerichtet und einbetoniert. Beim System Bözberg lassen sich alle Komponenten einzeln auswechseln.
Die BauartLow Vibration Track (LVT)[28] kann als Weiterentwicklung der Bauart SBB Bözberg/STEDEF betrachtet werden und funktioniert ebenfalls mit Gummischuh und Einlage. Als wesentlicher Unterschied wird beim System LVT auf dieSpurstange, welche die Schwellenblöcke verbindet, verzichtet.[27] Die Wirkungsweise von LVT kann auch wegen der zweistufigenElastizität der einesMasse-Feder-Systems gleichgesetzt werden und bewirkt somit zusätzlich Vibrationsschutz. Das System wurde Anfang der 1990er Jahre von der Firma Sonneville entwickelt und imEurotunnel eingebaut, darum teilweise auch als «LVT-Euroblock» bezeichnet. Bei den SBB wird für den Bau von Festen Fahrbahnen insbesondere inTunneln auf dieses System zurückgegriffen. Das System LVT wurde nach Herstellerangaben bereits auf einer Länge von über 1300 km sowohl auf Hochgeschwindigkeits- und Metro- als auch auf Schwerlaststrecken eingebaut.
Bei diesem System werden für die Montage die Schwellenblöcke mit elastischer Einlage und Gummischuh im vorgesehenen Stützpunktabstand ausgelegt und mit der aufgelegten Schiene verbunden. Anschließend wird eine Montagespurstange zum Herstellen derSpurweite installiert. Nach dem Ausrichten wird der Gleisrost wie beim System Bözberg mit unbewehrtem Füllbeton vergossen.
Beim System LVT können die Schwellenblöcke sowohl mit als auch ohne Schienenneigung hergestellt werden. Die vorgegebene Schienenneigung kann durch den entsprechend geneigten Einbau erzielt werden.
Die Bauart mit der BezeichnungNew Ballastless Track (NBT) der FirmaAlstom hat sich aus dem Stadt- und Nahverkehrsbereich heraus entwickelt. Unter den Anforderungen von kurzen Bauzeiten, hoher Mechanisierung der Baustelle, hoher Zuverlässigkeit, niedrigen Kosten bei Bau und späterem Betrieb sowie wenig Beeinträchtigung durch Lärm und Staub beim Bau wurde unter dem Namen «Appitrack» eine technischeFließproduktion für den Gleisbau entwickelt.[29][30] Daraus wurde mit weiteren Firmen eine für Hochgeschwindigkeits- und Hochlaststrecken der Eisenbahn geeignete Bauart abgeleitet. Diese Bauform wurde erstmals im Jahr 2013 auf der StreckeGisors–Serqueux in Frankreich praktisch getestet.[31] Im Jahr 2014 wurden im Rahmen einer Teststellung imEisenbahnversuchsring Schtscherbinka inRussland weitere Belastungstests vorgenommen.[32] Gegen Ende des Jahres 2016 gab dasEisenbahn-Bundesamt seineZulassung zur Betriebserprobung bekannt. Damit dürfen auch in Deutschland Tests auf öffentlichen Strecken mit diesem System vorgenommen werden.[33]
Die Bauart NBU (NaumburgerBauUnion) zeichnet sich durch eine monolithische Bauform des Tragkörpers unter vollständigem Verzicht von Schwellenelementen aus. Der Tragkörper besteht aus einer durchgängigen Betontragplatte mit vier Einkerbungen, die mitStahlbewehrung eine kontinuierliche Fertigung auf der Baustelle ermöglicht. Neben der kontinuierlichen Fließfertigung erlaubt die Bauform NBU bei räumlich beengten örtlichen Gegebenheiten oder bei Reparaturen auch eine manuelle Fertigung. Für die Schienenbefestigung kommt die elastische Schienenlagerung vom TypKrupp ECF (Elastic Clip Fastener)[34] zum Einsatz. Es können aber auch andere Schienenbefestigungssysteme verwendet werden. Für die Herstellung dieser Festen Fahrbahn gründeten die beiden Firmen ein gemeinsames UnternehmenSolid Slab Track GmbH.[35]
Seit dem Jahr 2008 wird durchDB Netz auf der StreckeKöln–Aachen ein Testabschnitt betrieben.[36] Im Jahr 2016 erfolgte für diese Bauart eine allgemeine Bauartfreigabe durch dasEisenbahn-Bundesamt für Erdbauwerke und Tunnel bis zu einer Geschwindigkeit von 300 km/h.
Die Bauart IVES (Intelligent,Vielseitig,Effizient undSolide) wurde vonRhomberg Bahntechnik 2010[37] entwickelt. Dieses schwellenlose System besteht aus einer Grundschicht (vorzugsweise herkömmlicherStraßenasphalt) und Tragelementen aus Beton, in welche die Schienenstützpunkte des Systems DFF 304[38] direkt vergossen werden. Die nötige Elastizität wird alleine mit einer elastischen Zwischenplatte in den Schienenstützpunkten erreicht.
Bei diesem System werden die Tragelemente individuell gefertigt und quer oder längs auf der Grundschicht verlegt. An der Oberseite verfügen die Tragelemente über Aussparungen, in welche die Schienenstützpunkte eingesetzt werden. Anschließend werden die Schienen darauf eingehoben und der so gebildete Gleisrost in seine exakte Lage und Höhe gebracht. Zuletzt werden die Schienenstützpunkte mit hochfestem Mörtel kraftschlüssig mit den Tragelementen fixiert. IVES ist dank dieses einfachen, flexiblen Aufbaus für alle Schienenverkehrsarten geeignet.[39]
Nach einer Teststrecke wurde IVES 2013 zum ersten Mal im Asfordby Tunnel in Großbritannien verbaut und seither auf sieben (Teil-)Strecken eingebaut[40]. Die längste Strecke dieser Bauart befindet sich imBruggwaldtunnel in der Schweiz, wo 1731 m davon eingebaut wurden.[41]
Eine weitere Entwicklung eines schotterlosen Oberbaues wird von den FirmenSystra undStradal (CRH) gemeldet.[42] Dort werden vorgefertigte Elemente der Fahrbahn (Brückenelemente) auf vorgefertigte Betonelemente (Pfeiler) direkt auf denUnterbau aufgesetzt. In der Präsentation wird hervorgehoben, dass damit die Nennbreite des Unterbaues je Fahrbahn von 4 m auf 2,5 m sinkt und damit z. B. bei einer Erneuerung keine vorhandenen Bahnsteige abgetragen und neu errichtet werden müssten. Durch die Höhe der Brückenkonstruktion über dem Unterbauplanum von 10 cm besteht eine vergrößerte Möglichkeit des Wasserdurchflusses bei Überschwemmungen sowie eine Verhinderung der Versandung des Schotteroberbaues mit Möglichkeiten der leichteren Reinigung. Für Kleintiere wird eine bessere Unterquerung der Gleise hervorgehoben.
Weitere Bauarten der Festen Fahrbahn verwendenAsphalttragschichten. Derartige Bauweisen kommen auf der 1994 eröffnetenNantenbacher Kurve (BauartATD,Deutsche Asphalt) und im Raum Berlin (BauartGetrac) zum Einsatz. Zwei auf der Strecke Halle–Bitterfeld im Jahr 1995 eingebaute Asphalt-Bauarten (BauartFFYS mitY-Schwellen sowie BauartWalter) wurden schwerwiegend schadhaft und mussten zwischen 2013 und 2017 durch andere Bauarten ersetzt werden.[43]
Eine Reihe von weiteren von der Industrie entwickelten Varianten wurden 1996 auf derBahnstrecke Mannheim–Rastatt beiWaghäusel eingebaut.[2]
Erste Überlegungen zu einer Festen Fahrbahn gab es in den frühen 1940er Jahren, als geplant war, die Breitspurbahn in einer sog.Gleismauer zu bauen. Aufgrund der Kriegsereignisse wurde das gesamte Projekt noch während der Planung eingestellt.
In den 1950er und 1960er Jahren unternahmen sowohl dieDeutsche Bundesbahn als auch dieDeutsche Reichsbahn Versuche zur Festen Fahrbahn.[6]
Im Ergebnis erstellte die Deutsche Reichsbahn 1964 beiZerbst einen Versuchsabschnitt mit kreuzweise vorgespannten Spannbetonplatten.[11] Außerhalb dieses Versuchsaufbaus sind keine betrieblichen Nutzungen bekannt.
Bei der Deutschen Bundesbahn (DB) begannen in den 1950er Jahren Versuche mit Gleisbefestigungen auf festen Fahrbahnplatten.[44] So wurden 1959 in dieTunnel Schönstein bzw.Hengstenberg ein schotterloser Oberbau von 130 bzw. 233 m Länge eingebaut. Der Einbau solcher Konstruktionen bot sich in Tunneln besonders an, da dort Setzungen des Untergrundes nicht zu erwarten waren.[1]
Zwischen 1961 und 1990 richtete die DB mehr als 20 Versuchsabschnitte ein.[11] Die Feste Fahrbahn kam u. a. in Form von dreiFertigteil-Konstruktionen ab 1967 auf derBahnstrecke Nürnberg–Bamberg im BahnhofHirschaid zur Anwendung.[1]
Die systematische Entwicklung und Erforschung erfolgte ab 1971 im Rahmen eines vomBundesministerium für Forschung und Technologie geförderten ForschungsvorhabensRad/Schiene.[45] Eine vomPrüfamt für Bau von Landverkehrswegen derTechnischen Universität München entwickelte Fahrbahn wurde im Frühjahr 1972 auf einer Länge von 637 m[6] sowie zwei Weichen[6] imBahnhof Rheda-Wiedenbrück eingebaut. Der Bahnhof liegt in einem Abschnitt derBahnstrecke Hamm–Minden, die für Hochgeschwindigkeitsversuche vorgesehen war. Nach Einbau der Fahrbahn erfolgten Komponentenversuche und Messungen, um eine Bemessung für das System zu entwickeln.[2] Nach mehr als 40 Betriebsjahren und mehr als 520 Millionen Lasttonnen sei keine nennenswerte Instandhaltung erforderlich gewesen. Eine der beiden Weichen wurde zwischenzeitlich instandgesetzt, die andere in Schotterbauweise ersetzt.[6]
Auch im benachbarten BahnhofOelde war 1972 ein schotterloser Oberbau auf 60 m Länge erprobt worden. Dieser erwies sich jedoch als weniger haltbar. Ab 1974 wurden in denTunneln Eichholzheim undSchefflenz drei feste-Fahrbahn-Systeme errichtet: 1263 m der BauartRheda, 565 m der BauartOelde und 70 m der BauartStedef (wieRheda, jedoch mit elastisch gelagerten, auswechselbaren Schwellen). 1977 wurden zwei Versuchsabschnitte von 10 bzw. 20 m Länge auf dem Münchner Nordring eingebaut.[1]
Ende der 1970er Jahre entstand zwischenDachau undMünchen-Karlsfeld (heute:S-Bahn München, AstPetershausen) eine Oberbau-Versuchsstrecke,[46] auf der das System Rheda, neben der BauweiseZüblin und zwei weiteren (Fertigteil-)Bauweisen, im Rahmen des ForschungsvorhabensRad/Schiene erprobt wurden.[2] Der 1,7 km lange Versuchsabschnitt wies mit einer Höchstgeschwindigkeit von 160 km/h und 57 000 Lasttonnen pro Tag die bis dahin härtesten Bedingungen auf. Mit ihm sollte die feste Fahrbahn zur Serienreife geführt werden. Kaum Erfahrungen lagen dabei mit festen Fahrbahnen in Gleisbögen vor.[1] Auch auf der geplantenEisenbahnversuchsanlage Rheine–Freren sollte die feste Fahrbahn (damals noch alsschotterloser Oberbau bezeichnet) erprobt werden.[46]
Das Feste-Fahrbahn-SystemRheda kam in der Folge bei Gleisabsenkungen in mehreren Tunneln (um Platz für dieElektrifizierung zu schaffen) sowie mehreren Röhren der ab Ende der 1980er Jahre eröffneten Neubaustrecken zur Anwendung. Auch bei der MetroSingapur und in mehreren Tunneln derÖsterreichischen Bundesbahnen wurde ein Feste-Fahrbahn-System vom TypRheda verwendet.[2] Ende der 1980er Jahre erprobte die DB (beiOberesslingen,Filstalbahn) eine Verlegemaschine, die Betonschwellen in den noch flüssigen Beton einrüttelte und damit erstmals eine praktikable mechanisierte Verlegung ermöglichte.[44]
1987 lief ein gezieltes Entwicklungsprojekt, bei dem bis Ende 1988 Lösungen für den serienmäßigen Einbau einer Festen Fahrbahn in Tunneln entwickelt werden sollten (Stand: Oktober 1987).[47] Die DB verfolgte um 1988 das Ziel, die verschiedenen Bauformen der Festen Fahrbahn bis Ende 1991 zur Anwendungsreife zu führen. Dazu sollten bekannte Schwachstellen beseitigt und überarbeitete Formen über wenigstens ein Jahr in Versuchsabschnitten getestet werden.[7]
Im Zuge derAusbaustrecke Augsburg–Ulm entstanden 1988 kurzfristig zwei Versuchsabschnitte von 50 bzw. 100 m Länge, in die weiterentwickelte Varianten der Festen Fahrbahn eingebaut wurden.[48]
In insgesamt vier Tunneln der ersten beiden Neubaustrecken (Hannover–Würzburg undMannheim–Stuttgart) wurden Feste Fahrbahnen eingebaut. Während zwischen Hannover und Würzburg eine modifizierte FormRheda imEinmalberg- undMühlbergtunnel zum Einsatz kam, wurde auf derselben Strecke imSengebergtunnel eine anders überarbeitete Variante des Systems Rheda verwendet. ImMarksteintunnel zwischen Mannheim und Stuttgart wurde die BauartZüblin eingebaut.[49][50] Der Einbau der Festen Fahrbahn in den Tunneln wurde vom Vorstand der DB beschlossen und sollte auch dazu dienen, für zukünftige Neubaustrecken Erfahrungen mit dem Einsatz fester Fahrbahnen zu schaffen. Auch erhoffte man sich, bei zukünftigen Neubaustrecken kleinere Tunnelquerschnitte (aufgrund der mit 25 cm niedrigen Bauhöhe der festen Fahrbahn) realisieren zu können.[44]
1991 wurde ein vomBundesministerium für Forschung und Technologie gefördertes Programm zur Optimierung des Fahrwegs für hohe Geschwindigkeiten vorläufig abgeschlossen.[11]
Bis 1992 waren bei der DB in mit Hochgeschwindigkeit befahrenen Tunneln auf insgesamt 21,6 km Länge Feste Fahrbahnen installiert. Auf Brücken kam die Feste Fahrbahn bis zu diesem Zeitpunkt aufgrund unvermeidbarer Verschiebungen und Verdrehungen desTragwerks nicht zum Einsatz. Eine Ausnahme bildete eine Brücke über dieAmper derBahnstrecke München–Buchloe.[10] Mitte 1994 wurde die Feste Fahrbahn für weite Teile derNeubaustrecke Erfurt–Leipzig/Halle erwogen.[51]
Erstmals in größerem Umfang in Deutschland verwendet wurde die Feste Fahrbahn auf der 1994 in Betrieb genommenenNantenbacher Kurve, wo sie vom Südportal desSchönraintunnels bis zum Südportal desRammersbergtunnels zum Einsatz kommt.[52] Eine modifizierteRheda-Variante wurde 1994 auf derBahnstrecke Berlin–Hamburg zwischenBreddin undGlöwen eingebaut. Bis Ende 1994 waren fast 60 km Strecke in Deutschland in Fester Fahrbahn errichtet worden.[4] 1998 folgte ein erster, 58 km langer Abschnitt derSchnellfahrstrecke Hannover–Berlin, der später im Abschnitt Oebisfelde–Staaken auf eine Gesamtlänge von 91 Kilometern erweitert wurde.
In den Jahren 1995 bis 1998 wurde der Schotteroberbau derBerliner Stadtbahn durch eine Feste Fahrbahn ersetzt, wobei Zweiblock- stattSpannbeton-Schwellen zum Einsatz kamen. Eine Weiterentwicklung dieser so genanntenBauart Berlin wird auf derBahnstrecke Halle–Guntershausen beiNaumburg verwendet.[2] Auch auf derBahnstrecke Mannheim–Karlsruhe werden in einem 3,5 km langen Abschnitt mehrere Beton- und Asphalt-Varianten untersucht.[53]
Im Mai 1999 gingen mit dem südmainischen Abschnitt derSchnellfahrstrecke Köln–Rhein/Main 23 km Feste Fahrbahn in Betrieb.[54] Die 2002 in voller Länge in Betrieb genommene Strecke ist auf einer Länge von 146 km mit einem Oberbau als Fester Fahrbahn für Geschwindigkeiten bis zu 300 km/h ausgestattet. Auch auf der 2006 in Betrieb genommenenSchnellfahrstrecke Nürnberg–Ingolstadt besteht auf einer Länge von 75 km feste Fahrbahnen. Mittlerweile werden feste Fahrbahnen bei der Sanierung von Tunneln zum Standard, z. B. auch beimEsslingerberg-Tunnel auf derBahnstrecke München–Treuchtlingen.
Seit 2008 müssen Feste Fahrbahnen in bestimmten europäischen Eisenbahntunneln aufgrund von Neuregelungen derTSI für Straßenfahrzeuge befahrbar gestaltet werden.[55]
BeimElbehochwasser 2013 wurde ein fünf Kilometer langer Streckenabschnitt der Schnellfahrstrecke Hannover–Berlin unterspült und eine Instandsetzung erforderlich.[56]
Auf der Neubaustrecke Erfurt–Leipzig/Halle kommt eine neue Variante der Festen Fahrbahn zum Einsatz, die auch auf langen Brücken eingebaut werden kann. Aufgrund einer fehlenden Zulassung und eines fehlendenNachweises gleicher Sicherheit galt die Inbetriebnahme der Strecke Mitte 2015 als gefährdet.[5] NachGutachten und Anpassungen an der Festen Fahrbahn erfolgte die Inbetriebnahme Ende 2015.
Aufgrund der für Eisenbahnsysteme noch neuen Technik der Festen Fahrbahn mussten bereits einige realisierte Streckenabschnitte vorzeitig erneuert werden, da sie aufgrund verschiedener Probleme nicht mehr betriebssicher waren. Die Probleme resultieren sowohl aus Ausführungsfehlern bei der Installation als auch auf unausgereiften Konstruktionen.
Zu letzteren gehören dieKorrosionsprobleme auf dem StreckenabschnittHalle–Bitterfeld, die zu einer außergewöhnlichen Vollsperrung durch die Aufsichtsbehörden führte. Die 1995 auf 15 km Länge zwischenRoitzsch undHohenthurm errichtete Konstruktion mitY-Stahlschwellen in Verbindung mit Asphalttragschicht und Schallschutzelementen wurde nach vorherigen Geschwindigkeitsreduzierungen im Sommer 2012 aus Gründen der Betriebssicherheit ganz gesperrt.[24] Ein weiterer vier Kilometer langer Abschnitt zwischenPeißen und Hohenthurm auf dieser Strecke mit einer nicht weiter verwendetenBauart Walter wurde Ende 2016 im Rahmen einer Systembereinigung auf die Bauart Getrac A3 umgebaut.[43]
Bei den Fernbahngleisen derBerliner Stadtbahn traten Schäden in engen Bögen auf.[6]
2015 waren bei der Deutschen Bahn rund 1300 km Oberbau in Fester Fahrbahn in Betrieb.[6]
Nach einemBrand auf der Schnellfahrstrecke Köln–Rhein/Main am 12. Oktober 2018 musste die Feste Fahrbahn im betroffenen Gleis auf einer Länge von rund 60 m ersetzt werden.[57]
2020 wurden im ProjektStuttgart 21 Aufträge zum Bau der Festen Fahrbahn im Gesamtwert von 278 Millionen Euro vergeben.[58]
Die Zulassungsbescheide werden in Deutschland seitens desEBA bekannt gegeben.[59]
Bei denSchweizerischen Bundesbahnen begann die Erforschung schotterlosenOberbaus in den frühen 1960er Jahren.[27] Im November 1963 wurde dazu eine Expertenkommission gegründet, die 1964 ein Konzept vorlegte, das ab 1966 in einem Abschnitt desBözbergtunnels erprobt wurde.[60] Das Feste-Fahrbahn-System mit gummigelagerten Zweiblockschwellen wurde seither in eine Reihe von Tunneln eingebaut.[2] Das System wurde im 1975 eröffnetenHeitersbergtunnel als Großversuch erprobt. Die Zweiblockschwellen und die Schienen wurden 2014 im laufenden Betrieb ersetzt, da laut SBB sich die Belastung auf der Festen Fahrbahn in den fast 40 Jahren seit der Inbetriebnahme verzehnfacht hatte.[61][62]
In den 1980er Jahren wurde in weiteren Tunnelbauwerken das System Bözberg/STEDEF eingebaut. Dazu gehören die Bahnhöfe Museumsstrasse imHauptbahnhof Zürich, die Station amFlughafen Zürich sowie die für die Eröffnung derS-Bahn Zürich neugebauten Tunnelbauwerke (Hirschengraben- undZürichbergtunnel).
Ab 1990 konnte sich die Feste Fahrbahn beim Bau von Bahntunneln in der Schweiz durchsetzen. Ein 800 m langer Abschnitt wurde auf derStrecke zwischen Bern und Olten imGrauholztunnel eingebaut. Im Zusammenhang mit dem Projekt «Bahn 2000» wurde dieNeubaustrecke Mattstetten-Rothrist erstellt, wobei knapp 30 km des Systems Bözberg/STEDEF in drei Tunneln (Emmequerung,Önzbergtunnel,Murgenthaltunnel) eingebaut wurde.
2003 ging derZimmerberg-Basistunnel zwischen Zürich und Thalwil in Betrieb. Beim Bau wurde zum ersten Mal in der Schweiz das System LVT/Sonneville auf einer längeren Strecke (18 km) eingebaut. Ebenfalls wurde dieses System im 2014 eröffnetenWeinbergtunnel (Bestandteil derDurchmesserlinie Zürich) verwendet.
Die beidenBasistunnel derNEAT waren weitere Projekte, bei denen auf das System LVT zurückgegriffen wurde. So wurden im 2007 eröffnetenLötschberg-Basistunnel 51,3 km Feste Fahrbahn eingebaut. Ebenfalls wurde der Oberbau des 2016 eröffnetenGotthard-Basistunnels durchgehend in Fester Fahrbahn (ca. 114 km) mit dem System LVT ausgeführt. Es handelt sich dabei um die längste Tunnelanwendung der Festen Fahrbahn weltweit.[60]
Feste Fahrbahnen wurden in der Schweiz über Jahrzehnte vornehmlich in Tunneln eingebaut, wo sie erfolgreich in Betrieb sind. Für den Einsatz außerhalb von Tunneln weisen sie aber aufgrund von potenziell eindringendem Niederschlag und den Temperaturschwankungen Risiken auf. Eine erste Strecke von 300 m des Systems Bözberg/STEDEF wurde 1990 anschließend an denZürichbergtunnel im Freien gebaut. Diese erweist sich trotz großer Belastung (900 Mio. Lasttonnen) als beständig. 2015 wurden auch beide Brückenbauwerke (Kohlendreieck- undLetzigrabenbrücke) derDurchmesserlinie Zürich aufgrund von konstruktiven Anpassungen der Brückenkonstruktionen im System LVT ausgeführt. Damit wurde dieses System in der Schweiz zum ersten Mal auf längeren Brücken verwendet[63] und damit der Strategie der SBB Rechnung getragen, Feste Fahrbahn auf stabilem Untergrund zu verwenden.
Auch beiU-Bahnen werden Feste Fahrbahnen gebaut.
Bei derU-Bahn Nürnberg sind alle Tunnelstrecken als Feste Fahrbahn ausgeführt, ausgenommen sind kurze Teilstücke im U-Bahnhof Langwasser-Mitte sowie Schoppershof. Auf den oberirdischen Abschnitten wird dagegen klassischer Schotteroberbau genutzt.
DieBerliner U-Bahn hat immer wieder versuchsweise Feste Fahrbahnen in Neubaustrecken eingesetzt, beispielsweise befindet sich im U-BahnhofTierpark Feste Fahrbahnen aus dem Jahr 1973. DieBVG sind jedoch bei anstehenden Sanierungen von solchen Versuchen meistens wieder zum Schotteroberbau zurückgekehrt.
Bei der Sanierung der Hochbahnstrecke derU1 inBerlin-Kreuzberg hat die BVG seit 2004 eine Feste Fahrbahn in Form einer neuartigen Ständerkonstruktion für die Gleise auf demHochbahnviadukt eingebaut, z. B. auf demU-Bahnhof Hallesches Tor. Der Hintergrund dafür ist, dass sich damit die Instandhaltungsaufwendungen auf dem Viadukt verringern lassen. In der Vergangenheit kam es im Bereich der Entwässerung unterhalb der Schotterbettung zu Verstopfungen. Durch den Schotter waren diese Stellen schwer zugänglich und durch den Wasserrückstau kam es zuKorrosionsschäden am Viadukt. Diese neue Form soll in den nächsten Jahren bei anstehenden Sanierungen auf den Hochbahnabschnitten verstärkt angewendet werden.
DieMoskauer U-Bahn (und in deren Folge alleMetros auf dem Gebiet der ehemaligenSowjetunion) setzt auf Tunnelstrecken bereits seit den 1930er Jahren eine Urform der festen Fahrbahn ein. Dabei werden teerölimprägnierteHolzschwellen nach Montage der Schienen und Ausrichtung der Gleistrasse mit Beton untergossen und damit zu einer starren Tragplatte verbunden. In Gleismitte wird dabei eine Rinne betoniert, die der Entwässerung dient; die Holzschwellen überspannen diese Rinne. In Bahnsteigbereichen wird der Mittelteil der Schwellen im Bereich der Rinne herausgesägt und dient zusätzlich der Sicherheit: Die Rinne ist so bemessen, dass ein Erwachsener darin liegend Platz findet und sich vor einem herannahenden Zug in Sicherheit bringen kann.
Neben der Verwendung bei U-Bahn-Strecken kommt das System der Festen Fahrbahn auch bei Stadtbahnen zum Einsatz.
Bei derSaarbahn inSaarbrücken wurden alle seit 1997 eröffneten Strecken, die in der Innenstadt verlaufen (zwischen den Haltestellen Römerkastell und Ludwigstraße sowie zwischen Cottbuser Platz und Siedlerheim) als Feste Fahrbahn angefertigt. Dabei werden vor Ort Betonplatten angelegt, auf die die Schienen und eine lärmdämmende Schicht verschraubt werden; diese werden daraufhin wieder mit Beton ausgegossen und mit Pflastersteinen oder einem Asphaltbelag überzogen, sodass sich mit der Schienenoberkante eine plane Oberfläche ergibt, die problemlos übertreten bzw. überfahren werden kann, und somit ein einheitliches Bild entsteht.
Auf den anderen Streckenabschnitten – dazu gehören die Bereiche der Systemschnittstellen, durch die das Stadtbahnnetz mit dem Netz der Deutschen Bahn verbunden ist und auf den Strecken der Deutschen Bahn, die von der Stadtbahn befahren werden – kommt konventioneller Schotteroberbau zum Einsatz. Auf einem kurzen Streckenabschnitt auf der Saarbrücker Josefsbrücke kommt die feste Fahrbahn auch ohne Betonausguss in Reinform zum Einsatz.
Auch in zahlreichen Straßenbahnennetzen bestehen Feste Fahrbahnen. So werden beispielsweise inLinz (etwa seit 1988) undGraz (etwa seit 2000) alle neu hergestellten Streckenabschnitte durchwegs auf einer am Ort gegossenen Stahlbetonplatte gegründet. Zur Vibrationsdämpfung wird die Fahrbahn dabei häufig auf (und zwischen) etwa 3 cm starken Gummigranulatmatten und gegen in den Untergrund ausstreuenden Strom isoliert sowie durch eine starke Kunststofffolie zur Vermeidung von Elektrokorrosion.
In Linz werden etwa seit 1990 die Schienen mit Spurhaltern zu einem Gleis verschraubt, auf konische Betonblöcke abgelegt und am Stoß verschweißt. Unterhalb werden viele 10 cm × 20 cm große Auflageplatten mit der Schiene verbunden, die samt Kunststoffdübel in die Betonplatte eingegossen werden. Darauf wird später die Schiene mit einer Gummibeilage angeschraubt.
