Bild 1: Spurkranzrad mit erweichtem Fugenmaterial

Vor einiger Zeit wurde erneut die Forderung laut, dass insbesondere im Verkehrssektor ein größerer Beitrag geleistet werden muss, um möglichst bald die erforderlichen Einsparziele bei den CO₂-Emission zu erreichen. Der Stärkung des ÖPNV kommt hierbei eine wichtige Rolle zu. Hierunter fallen auch Straßenbahnen, die gerade in Großstädten häufig unterwegs sind. Der voranschreitende Klimawandel, insbesondere die Erwärmung, stellt bereits jetzt an diese Verkehrsinfrastruktur neue Anforderungen, da die im Schienenbereich verbauten Materialien an ihre technischen Grenzen kommen.

Die technischen Grenzen wurden in der Vergangenheit schon mehreren Verkehrsbetrieben schmerzhaft aufgezeigt. Es kam zu Schäden, da die Schienenfugenmasse bei hohen Temperaturen aus der vorgesehenen Fugenkammer herausgequollen ist und an den Spurkranzrädern der Straßenbahnen haften blieb (Bild 1).

In der Folge wurde die Fugenmasse über die gesamte Verkehrsfläche verteilt (Bild 2) und stellte ein Gefährdungspotenzial für alle Verkehrsteilnehmer dar. Weiterhin kam es zum Stillstand des Straßenbahnverkehrs über einen längeren Zeitraum sowie zu einem notwendigen Schienenersatzverkehr durch Busse und somit zu höheren CO₂-Emissionen durch den Einsatz fossiler Brennstoffe.

Aufgrund der typischen Eigenschaft von Bitumen, das bei Wärme weicher und klebriger wird und sich ausdehnt, sind solche Schadensbilder hauptsächlich bei heiß verarbeitbaren Schienenfugenmassen festzustellen.

Bild 2: Schäden und Verunreinigungen an Schiene und Straße

Anpassungen sind nötig

Um künftig die Risiken von Schäden solcher Art zu reduzieren, gilt es, die konstruktive Ausbildung von Fugen sowie die Fugenfüllstoffe unter den Aspekten der geänderten klimatischen Bedingungen und der Nachhaltigkeit zu analysieren und zu optimieren. Die Schienenfahrwege müssen an die kommenden klimatischen Anforderungen angepasst werden. Diese Anpassung kann auch durch Maßnahmen der Erhaltung wie einer Sanierung der Schienenfugen mit überschaubarem Aufwand erfolgen, um die Leistungsfähigkeit der Fugenfüllsysteme in allen Arten von Schienenverkehrswegen mit angrenzenden gebundenen Verkehrsflächen sicherzustellen.

In diese Betrachtungen sollten neben den klimatischen Gegebenheiten aber auch sämtliche relevanten Randbedingungen wie bspw. überfahrene oder unbefahrene Fugen, verschiedene Oberbauvarianten, gemeinsame Nutzung der Verkehrsfläche durch Schienen- und Straßenfahrzeuge oder getrennte Bereiche, Fahrbahnübergange mit Querbefahrung usw. mit einfließen. Auch das eventuelle Erfordernis von Lärmminderung (Luft- und Körperschall) muss hier berücksichtigt werden. Die Einflüsse der Rahmenbedingungen auf die Fugenkonstruktion sind anschließend zu ermitteln und Lösungen für die aufgeführte Problematik zu entwickeln.

Dies führt zur Notwendigkeit der Weiterentwicklung vorhandener Fugenfüllstoffe oder gar der Neukonzeptionierung optimierter Fugenmassen. Auch die vorhandenen nationalen und internationalen Regelwerke müssen vor diesem Hintergrund geprüft und voraussichtlich angepasst werden, damit zum einen der Einsatz der neuen Fugenfüllstoffe geregelt und zum anderen die zukünftigen Anforderungen korrekt abgebildet werden.

Erste vielversprechende Lösungsansätze

Erste Schritte in diese Richtung wurden bereits gemacht. Von der Otto Alte-Teigeler GmbH, Niederlassung Gleis- und Systembau in Idstein, wurden in Zusammenarbeit mit der OAT green tech solutions GmbH und weiteren Partnern neue kunststoffbasierte Fugenmaterialien (z. B. OAT Schiene 25) entwickelt und untersucht.

An der TU München wurden bspw. gem. DIN 45673-8 „Mechanische Schwingungen – Elastische Elemente des Oberbaus von Schienenfahrwegen – Teil 8: Labor-Prüfverfahren für kontinuierliche Schienenlagerung“ Materialprüfungen durchgeführt. Im Dauerversuch konnten nach 3 Mio. Lastwechseln bei der „OAT Kunststofffugenmasse“ keine Beschädigungen, Risse, Ablösungen und/oder oberflächlichen Veränderungen festgestellt werden.

Dank der Innovationsfreudigkeit einiger Verkehrsbetriebe konnten neben den Laborversuchen auch bereits Teststrecken mit der neuen Fugenmasse in der Praxis angelegt werden (Bild 3).

Bild 3: Einbringen der Fugenmasse OAT Schiene 25 mittels 2K-Mischanlage

Durch die Möglichkeit, solche Systeme auf die jeweiligen Anforderungen (Einsenkung, Oberbaumaterial, Befahrung usw.) abzustimmen, eignen sie sich insbesondere in hoch belasteten Bereichen und haben hier die bitumenhaltigen Fugenmassen zum Teil schon abgelöst. Mit der Entwicklung und dem Einsatz von neuen Materialien, welche den zukünftigen Anforderungen hinsichtlich Umweltschutz (Körper- und Luftschallreduktion) und Klimawandel gewachsen sind, wurde bereits der Grundstein gelegt, einen Beitrag zur Erhöhung der Nachhaltigkeit bei der Infrastruktur für Schienenverkehrswege zu leisten.

Verfasser
Jürgen Guse
Niederlassungsleiter
juergen.guse@oat.de
Otto Alte-Teigeler GmbH
D-65510 Idstein
www.oat.de