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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Austausch eines defekten oder verschlissenen Schienenstückes gegen ein neues Schienenstück.
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Gelegentlich müssen Schienen einer bestehenden Gleisanlage gewechselt werden, weil sie lokal Fehler aufweisen. Hierbei kann unterschieden werden zwischen dem Erfordernis eines Wechsels von langen (> 30 m bis mehrere Kilometer) und von kurzen (< 30 m) Schienen bzw. Schienenabschnitten oder -stücken.
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Für lange Schienen gibt es gut eingeführte Verfahren für den An- und Abtransport, das Ab- und Aufladen von Neu- und Altschiene sowie für das Wechseln.
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Bei Kurzschienen (Schienen(stücke) < 30 m) erfolgt ein Schienenaustausch derzeit mit Hilfe eines Transportwagens, der die neue Schiene anliefert, und mit einem gleisgebundenen Bagger (2-Wegefahrzeug), der die Schiene zunächst in Gleismitte oder auf die Schwellenköpfe ablädt und in einem zweiten Schritt in die Einbauposition rückt. Außerdem greift er die alte Schiene bzw. das alte Schienenstück und lädt diese(s) wieder auf. Das Manipulieren von Schienen mit Hilfe von Baggern wird zwar häufig durchgeführt, belastet aber die Schiene durch das quasi punktförmige Anheben und ist in vieler Hinsicht ein plumpes, wenig präzises und nicht sehr zügiges Verfahren. Außerdem muss der Bagger zunächst an die Baustelle transportiert werden.
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Hinzu kommt als ein weiteres Problem, dass die Schiene im Gleis unter Spannung liegt und diese Spannung auch bei einem Austausch eines Schienenstückes erhalten werden muss. Wenn also die Schiene aufgetrennt wird und das schadhafte Stück entnommen wird, werden die Spannungen freigesetzt und die freien Enden bewegen sich. Beim Einbau der neuen Schiene nach der vorbekannten Methode muss deshalb durch ein Ziehgerät die Spannung wieder aufgebracht werden. Dieses Ziehgerät ist ein weiteres Stück Ausrüstung von nicht unerheblichem Gewicht, dessen Bedienung zusätzliche Zeit und Personal erfordert.
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Ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 4 zum Entfernen schadhafter Schienenstücke eines Gleises sind in der
AT 501 272 A4 offenbart. Bei dem dort offenbarten Verfahren, so wird gelehrt, wird in einem weitläufigen, sich über das zu entfernende Schienenstück hinaus erstreckenden Bereich der Schienenstrang vom Gleisunterbau gelöst. Gemäß diesem Verfahren werden nicht nur Schienenanker und Schienennägel gelöst, sondern es werden weitere Anstrengungen zum Ablösen der Schienen von den Schwellen unternommen, indem mit Hilfe abgesenkter Rolle ein Ablösen der Unterlagsplatten vom Schienenfuß der geringfügig von den Schwellen abgehobenen Schienen erfolgt. Dieses Lösen des Schienenstranges vom Unterbau über einen weit über den Bereich des herauszutrennenden Schienenstückes hinaus reichenden Abschnitt dient der Erfassung der Schienenvorspannung im Gleis und der Möglichkeit der Einstellung derselben im Zuge des Austausches bzw. des Einbaus des neuen Schienenabschnittes. Zur Aufrechterhaltung der Schienenvorspannung wird bei dem in der genannten Druckschrift offenbarten Verfahren die auf ein Austauschstück aufzubringende Zugkraft ermittelt, indem mit dem weitläufigen Ablösen des Schienenabschnittes vom Untergrund und Anbringen eines ersten Trennschnittes, der durch ein Relaxieren der Schienen entstehende Spalt mittels einer Schienenziehvorrichtung geschlossen wird und die dabei aufzuwendende Kraft gemessen wird. Zugleich wird als weiterer wesentlicher Parameter für die Ermittlung der zum Erhalt der Schienenspannung auf einen eingebauten Schienenabschnitt aufzuwendenden Kraft zum Schließen eines Spaltes die Temperatur gemessen.
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Schließlich darf allgemein auch nicht vernachlässigt werden, dass die Arbeit im Gleis besondere Gefahren birgt. Zwar wird im Falle eines Wechsels das Gleis gesperrt, im Nachbargleis kann jedoch sehr wohl Zugverkehr stattfinden. Herkömmlich sichern mehrere Sicherungsposten die Strecke und warnen die Arbeiter vor herannahendem Verkehr im Nachbargleis. In letzter Zeit gibt es sogar Entwicklungen, welche die Gleisbauarbeiter durch feste Wände innerhalb des schützenden Profils des gesperrten Gleises „einsperren”. In Frankreich beispielsweise sind keine Verfahren mehr erlaubt, bei denen der Gleisbauarbeiter dieses Profil verlassen kann.
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Bereits heute existiert ein Transportfahrzeug mit bordeigenen Kränen, das in der Lage ist, kurze Passenden selbständig im Gleis abzulegen. Allerdings kann das System die Schiene nur seitlich über die Bordwand abladen und somit nur seitlich neben dem Gleis (und nicht direkt in der Einbauposition) ablegen. Hier ist immer noch ein Bagger zum Einwechseln erforderlich.
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Mit der neuen Erfindung soll daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Austausch eines defekten oder verschlissenen Schienenstückes gegen ein neues Schienenstück (ein so genanntes Schienenpassende, d. h. ein genau abgelängtes Stück Neuschiene) angegeben werden, welches gegenüber den vorbekannten Verfahren einfacher auszuführen ist. Ferner soll eine Vorrichtung angegeben werden, mit der ein vereinfachtes Verfahren durchgeführt werden kann und die insbesondere weitgehend autark aufgebaut ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist hinsichtlich des Verfahrens in Patentanspruch 1 skizziert, eine diese Aufgabe lösende Vorrichtung ist in Anspruch 4 in ihren Merkmalen gekennzeichnet. Weiterbildungen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 3 angegeben; vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen 5 bis 7 genannt.
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Erfindungsgemäß wird bei dem neuen Verfahren ein defektes Schienenstück mit einem oder mehreren schienengebundenen Wagen überfahren, so dass jeweils vor und hinter dem Schienenstück ein oder mehrere Räder des bzw. der Wagen angeordnet sind, auf dem Schienenstück selbst aber keine Räder auflasten. Das defekte Schienenstück wird, sofern dies nicht bereits zuvor schon geschehen ist, von dem Schienenstrang getrennt und mittels einer auf dem/den Wagen angeordneten Hebevorrichtung, z. B. von auf einem Transportwagen befindlichen, bordeigenen Kränen, aus dem Schienenstrang gehoben. Bevor allerdings das defekte Schienenstück aus dem Schienenstrang herausgetrennt wird, wird dieses nahe der Trennstelle mit Fixierungsmitteln derart fixiert, z. B. verklemmt, dass sich die frei werdenden Schienenenden relativ zueinander nicht bewegen können. Die Vorrichtung zum Austausch eines defekten oder verschlissenen Schienenstücks gegen ein neues Schienenstück enthält dazu eine Klemmeinrichtung zum Fixieren der Enden des in dem Gleisbett verbleibenden Schienenstranges vor dem Heraustrennen des defekten Schienstückes.
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Vorzugsweise wird das mit der Hebevorrichtung heraus gehobene fehlerhafte Stück Altschiene auf dem Wagen/den Wagen mittels der Hebevorrichtung abgelegt. Anschließend wird ein in der Länge passgerecht abgelängtes Schienenstück von dem/den Wagen mittels der Hebevorrichtung abgesenkt und direkt auf den Befestigungspunkten der Schwellen abgelegt, so dass es nach einem Verbinden mit dem restlichen Schienenstrang sofort wieder befahren werden kann.
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Die Schwierigkeit bestand bisher darin, dass der Zugang zur Schiene von oben durch das Baufahrzeug selbst räumlich verwehrt war: Der Abstand zwischen den Drehgestellen eines Wagens ist nämlich nicht groß genug, um auf dieser Länge ein Schienenpassende zu setzen.
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Bei der hier beschriebenen Erfindung wird die erforderliche Spannweite z. B. dadurch erzielt, dass zwei handelsübliche Flachbett-Güterwagen mit einer ausziehbaren Brücke verbunden sind. Auf dieser Brücke befindet sich die Hebevorrichtung z. B. in Form von zumindest zwei Kränen, sowie das vorzugsweise wenigstens ein Magazin für Alt- und Neuschienen. In Transportstellung sind in diesem Beispiel die Wagen zusammen gekuppelt, die Brücke ist eingefahren. Bei Erreichen der Baustelle werden die Flachwagen entkuppelt und auseinander gezogen, so dass der Zwischenraum von der Brücke überspannt ist. Jetzt haben die Kräne von oben vollen Zugang zum Gleis und können die Altschienen direkt anheben, bzw. die Neuschienen direkt in den Schienenstrang absenken.
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Eine der besonderen Möglichkeiten einer solchen Wagenanordnung ist es, die Spannung im Gleis durch einen, die Schienenlücke überspannenden Halterahmen zu erhalten. Dieser Halterahmen wird zu Beginn der Arbeiten über die zu wechselnde Schiene gesetzt und an beiden Enden fest mit dieser verklemmt. Durch zwei optional in dem Rahmen vorhandene Trenngeräte, die auf dem Rahmen angebracht sind, kann ein innerhalb des Rahmens liegendes Stück Schiene herausgetrennt werden, ohne dass die frei werdenden Schienenenden des an dieser Stelle unterbrochenen Schienenstranges sich bewegen können. Das neue Passende wird nun in die Lücke gelegt. Dabei kann durch eine Einrichtung zum thermischen Neutralisieren, z. B. durch gasbetriebene Wärmegeräte, die sich auf dem Halterahmen befinden können, das Passende noch zum Längenausgleich auf die korrekte Temperatur gebracht werden (thermisch neutralisiert werden). Anschließend wird das Passende mit dem Gleis verschweißt. Nun kann der Halterahmen gelöst und mit der Hebevorrichtung, z. B. dem bordeigenen Kran, auf die Brücke gehoben werden.
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In dem Halterahmen kann zudem noch eine Ziehvorrichtung zum Aufbringen einer Zugkraft auf eines oder beide der im Schienenstrang nach dem Heraustrennen des Schienenabschnittes offen liegenden Schienenenden enthalten. So kann mit ein und demselben Werkzeug die Schiene zusätzlich „gespannt” werden, wenn dies erforderlich sein sollte.
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Ein solchermaßen gestalteter Zug kann zudem als Werkzeugwagen für die anfallenden Schweiß- und Schraubarbeiten genutzt werden. Der Halterahmen kann als Schiene für ein Schraubgerät dienen und diese schweren Geräte direkt mit ins Gleis heben.
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Durch das präzise Absenken der Neuschiene direkt an die Einbauposition sowie den in einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehenen Spannungserhalt mittels Halterahmen werden mehrere konventionelle Arbeitsschritte eingespart. Es bedarf zusätzlich zu dem Transportsystem auch keiner weiteren Baufahrzeuge. Der Wechselvorgang kann somit schneller durchgeführt werden, die erforderliche Sperrpause kann kürzer gehalten werden.
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Ferner wird die Sicherheit des Arbeitspersonals durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung deutlich erhöht. Zunächst wird eine Gefährdung des Personals bereits durch den Verringerten Personalbedarf geringer. Ferner kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren/mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Großteil der Arbeiten innerhalb des das auszutauschende Schienstück enthaltenden Gleises bzw. von dem/den Wagen aus vorgenommen werden und nicht neben dem Gleis bzw. zwischen diesem Gleis und einem möglicherweise noch befahrenen Nachbargleis. Das Gleis mit dem auszutauschenden Schienenabschnitt ist durch die für die Arbeiten ohnehin erforderliche Sperrung ein sicherer Ort. Schließlich kann die Sicherheit noch erhöht werden, wenn z. B. an dem optionalen jedenfalls auf seiner der Außenseite des Baustellen-Gleises zugewandten Seite Halterahmen eine Einrichtung zur Absperrung, z. B. ein Absperrgitter oder dergleichen, angeordnet ist, die für das Baupersonal eine Barriere darstellt.
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Weitere Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
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1a) bis f): schematisch den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer möglichen Ausgestaltungsvariante in insgesamt 6 Schritten;
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2 eine schematische Darstellung der in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt; und
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3 eine dreidimensionale Ansicht eines mit der Vorrichtung mitgeführten Halterahmens mit integrierter Tempereinrichtung inklusive Schnittdarstellungen genommen in drei unterschiedlichen Schnittebenen.
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In 1 ist schematisch ein Schienenwechselzug 1 dargestellt, wie er eine Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Austausch kurzer Schienenstücke (Schienenstücke von < 30 m Länge) eingesetzt werden kann. Neben einem Zugfahrzeug (einer Lokomotive) 2 enthält der Schienenwechselzug 1 zwei im wesentlichen verkehrsübliche Flachbett-Güterwagen 3. Auf diesen Flachbett-Güterwagen 3 ist z. B. auf darauf aufgesetzten Schienen eine Arbeitsbrücke 4 relativ zu den Flachbett-Güterwagen 3 verfahrbar aufgesetzt. Auf der Arbeitsbrücke 4 sind Kranläufer 5 sowie damit verbundene Schienenauflagen 6 (vgl. 2) angeordnet. Auf den Kranläufern sitzt jeweils eine Kranvorrichtung 7, die entlang der quer zur Längsrichtung des Schienenwechselzuges 1 sich erstreckenden Kranläufer 5 verfahren werden kann. Am Ende der Kranvorrichtung 7 ist ein Anschlaghaken 8 zum Festlegen einer Schiene angeordnet.
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Anhand der 1a) bis f) wird nun die prinzipielle Vorgehensweise bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Austauschen eines kurzen Schienenstückes (Länge bis 30 m) erläutert. Zunächst fährt der Schienenwechselzug mit aneinander gekoppelten Flachbett-Güterwagen 3 über den in den Figuren grau markierten, auszutauschenden Schienenabschnitt A (1a). Dann werden in der richtigen Position die beiden Flachbett-Güterwagen 3 voneinander entkoppelt, der aus Sicht des Zugfahrzeuges 2 hintere Flachbett-Güterwagen 3 wird mittels einer Feststellbremse blockiert und das Zugfahrzeug 2 zieht den vorderen Flachbett-Güterwagen 3 über den auszutauschenden Schienenabschnitt A hinweg. Hierbei wird die Arbeitsbrücke 4 über den auszutauschenden Schienenabschnitt A gezogen, so dass sie diesen vollständig überspannt. In diesem Zustand lasten die aus Sicht des Zugfahrzeuges zwei hintersten Räder des vorderen Flachbett-Güterwagens 3 auf der einen Seite des auszutauschenden Schienenabschnittes A, die vordersten Räder des hinteren Flachbett-Güterwagens 3 lasten auf der anderen Seite des auszutauschenden Schienenabschnittes A. Auf diesem Schienenabschnitt A selbst lastet keines der Räder.
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In einem nächsten, in 1c) dargestellten Arbeitsschritt wird der auszutauschende Schienenabschnitt A, nachdem die an diesen Abschnitt angrenzenden Bereiche des Schienenstranges zum Erhalt der Schienenspannung in Ihrer Position mit einem hier nicht näher dargestellten Mittel, welches z. B. ein wie in 3 dargestellter Halterahmen sein kann, fixiert worden sind, vom restlichen Schienenstrang getrennt und mit Hilfe der Kranvorrichtung 7 aus dem Schienenstrang gehoben. Dieser ausgetauschte Schienenabschnitt A kann z. B. auf einer der Schienenauflagen 6 abgelegt werden. Nun wird (vgl. 1d) ein neues Schienenpassende P (das ist ein genau in den Abmessungen des auszutauschenden Schienenstückes A abgelängtes Schienenstück) von einer der Schienenauflagen 6 des Schienenwechselzuges 1 entnommen und in die entstandene Lücke im Schienenstrang abgesenkt und eingepasst. Dies geschieht mit Hilfe der Kranvorrichtungen 7. So entsteht die in 1e) gezeigte Situation. Das in den Schienenstrang eingesetzte Schienenpassende P wird an den Enden mit dem bisherigen Schienenstrang verschweißt. Damit ist der Austausch des Schienenstückes abgeschlossen, der Schienenwechselzug 1 kann über das neu eingesetzte Schienenpassende P hinweg gefahren werden. Hierzu wird mit dem Zugfahrzeug 2 der vordere Flachbett-Güterwagen 3 wieder in Richtung des hinteren Flachbett-Güterwagens 3 geschoben, und die beiden Wagen werden miteinander verkuppelt. Dabei wird auch die Arbeitsbrücke 4 auf den beiden Flachbett-Güterwagen wieder eingefahren. Schließlich wird die Feststellbremse am hinteren Flachbett-Güterwagen 3 gelöst und der Schienenwechselzug 1 kann abfahren (vgl. 1f).
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Ein weiterer Bestandteil des Schienenwechselzuges 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein in 3 gezeigter, in dem vereinfacht dargestellten Arbeitsablauf gemäß den 1a) bis 1f) nicht näher erläuterter Halterahmen 9. Dieser dient dazu, beim Austausch des auszuwechselnden Schienenabschnittes A gegen das Schienenpassende P die im Schienenstrang bestehende und für den Betrieb notwendige Spannung aufrechtzuerhalten. Er wird auf den Schienenwechselzug 1 mitgeführt, z. B. auf einer der Schienenauflagen 6. Vor dem Heraustrennen des auszuwechselnden Schienenabschnittes A wird dieser in der Situation, wie sie in 1e) gezeigt ist, auf den Schienenstrang aufgesetzt, und es werden mittels in diesem Rahmen angeordneten Klemmvorrichtungen 10, die z. B. durch Hydraulikzylinder gebildet sein können, die Stellen des bestehenden Schienenstranges eingeklemmt und fixiert, die unmittelbar neben den für das Herausnehmen des auszuwechselnden Schienenabschnittes A vorgesehenen Trennstellen liegen.
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In dem Halterahmen 9 sind ferner Trennscheiben 11 vorgesehen, mit denen der Schienenstrang zum Heraustrennen des auszutauschenden Abschnittes A nach dem Fixieren mittels der Klemmvorrichtungen 10 durchtrennt werden kann. Diese Trennscheiben 11 sind motorbetrieben.
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Ferner ist in dem Halterahmen eine thermische Neutralisierungseinrichtung 12 angeordnet für eine Temperaturbehandlung des in den Schienenstrang einzusetzenden Schienenpassendes P. Diese thermische Neutralisierungseinrichtung 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine einfache Gasleitung mit Austrittsdüsen, die mit einer Gasversorgung, z. B. einem Gasreservoir verbunden ist. An diesen Gasaustrittsdüsen können bei aufgedrehtem Gasfluss Flammen gezündet werden, so dass ein in den Halterahmen 9 eingesetztes Schienenpassende P mittels der Einwirkung der heißen Flammen temperiert werden kann. Ein solches Temperieren, welches in Fachkreisen auch als Neutralisieren bezeichnet wird, dient dazu, das Schienenpassende P in den bestehenden Schienenstrang unter einer vorbestimmten Vorspannung einzubauen, um die Gesamtspannung des Schienenstranges aufrechtzuerhalten. So wird das Passende P also zunächst innerhalb des Halterahmens 9 in den Schienenstrang eingesetzt, dort mit Hilfe der thermischen Neutralisierungseinrichtung 12 wärmebehandelt und bei Erreichen einer für die gewünschte Vorspannung benötigten Temperatur dann mit den Enden des restlichen Schienenstranges verbunden, insbesondere verschweißt. Sind diese Arbeiten erfolgreich abgeschlossen, werden die Klemmvorrichtungen 10 gelöst, und der Halterahmen 9 kann insgesamt vom Schienenstrang abgehoben und wieder auf dem Schienenwechselzug 1 verstaut werden.
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Das gezeigte Ausführungsbeispiel macht noch einmal deutlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren einfach mit einem einfachen Schienenwechselzug und ohne weiteren apparativen Aufwand und zugleich mit wenigen Arbeitskräften ausgeführt werden kann. Aufgrund des in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehenen Halterahmens 9 und der darin angeordneten thermischen Neutralisierungseinrichtung 12 kann das Auswechseln des Schienenstückes A gegen das Schienenpassende P unter Aufrechterhaltung der vorgegebenen Spannung des Schienenstranges erfolgen, ohne dass es hierzu eines aufwendigen Spannens des Schienenstranges bedürfte.
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Das gezeigte Ausführungsbeispiel dient lediglich der Erläuterung und soll den Umfang der nachfolgend in den Patentansprüchen geschilderten Erfindung nicht beschränkten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schienenwechselzug
- 2
- Zugfahrzeug
- 3
- Flachbett-Güterwagen
- 4
- Arbeitsbrücke
- 5
- Kranläufer
- 6
- Schienenauflage
- 7
- Kranvorrichtung
- 8
- Anschlaghaken
- 9
- Halterahmen
- 10
- Klemmvorrichtung
- 11
- Trennscheibe
- 12
- thermische Neutralisierungseinrichtung
- A
- auszutauschender Schienenabschnitt
- P
- Schienenpassende