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Die Erfindung betrifft eine Eisenbahn-Fahrbahn mit Lärmschutzwänden.
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Stand der Technik
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Eine vorteilhafte Feste Fahrbahn für den Schienenverkehr ist aus dem europäischen Patent
EP 1 558 815 B1 des Anmelders bekannt. Es wird im Folgenden abgekürzt als System NFF bezeichnet und wird nun kurz dargestellt.
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1. Die Konstruktion (siehe Fig. 9)
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Das System NFF besteht vorzugsweise aus Einzelgründungen, im Normalfall Verpresspfählen, wobei die Länge und der Durchmesser der Pfähle (11) nach der jeweils vorgefundenen Bodengüte, den Achslasten, den Geschwindigkeiten etc. bemessen werden.
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Die Pfähle werden mit den als Fertigteilen aus Stahlbeton gelieferten Querjochen (24) kraftschlüssig und lagerichtig durch Vergussbeton verbunden. Auf die Querjoche werden, getrennt durch eine Dichtungsschicht (Stärke 1,3 mm, unter Last 1,1 mm), die ebenfalls als Stahlbeton-Fertigteile gefertigten Längsträgereinheiten (2) (LTE) lagerichtig und kraftschlüssig eingebaut. Diese LTEs bestehen aus zwei Längsschwellen (3) und drei Querverbindungen (25) in Höhe der Querjoche, so dass ein Schienentragrost in Fertigbauweise aus Stahlbeton gebildet wird.
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Auf den Längsschwellen 3 der LTEs sind die Schienenbefestigungen (26) mit Segmentschienen (27) bereits lagerichtig und höhengenau vormontiert. Durch diesen höhen- und lagerichtigen Einbau wird aus dem Polygonzug der LTEs eine Gleisführung mit den fachgerechten Rampen, Klothoiden, Kreisbögen und Überhöhungen. Da es sich bei den Schienenbefestigungen um zugelassene Systeme handelt, sind Höhen- und seitliche Verstellungen in der erforderlichen Größenordnung möglich. Durch unterschiedliche Rippenplatten kann eine Schienenneigung von 1:20 oder 1:40 sichergestellt werden; die geforderte Elastizität wird durch eine elastische Zwischenplatte unter der Rippenplatte gewährleistet.
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2. Der Einbau
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Das System NFF kann in Ausbaustrecken auch direkt von der Schiene aus eingebaut werden:
- – Einbringen der Verpresspfähle in Sperrpausen auf dem Baugleis in der Nacht oder am Wochenende. Auf dem Betriebsgleis ist keine Sperrpause erforderlich.
- – Die Aushärtung des Betons der Pfähle kann unter laufendem Betrieb erfolgen.
- – Anschließend erfolgt der Ausbau der Schienen des Baugleises. Diese können, wenn sie noch brauchbar sind, in Langstücken im Betriebsgleis gelagert werden, ansonsten in Kurzstücken getrennt abgefahren werden. Dies bedeutet auf dem Betriebsgleis eine Sperrpause in der Nacht oder am Wochenende.
- – Ebenso erfolgen der Ausbau und die Abfuhr der Schwellen über das Betriebsgleis.
- – Der Schotter des Baugleises kann nach Einbau von NFF wiederverwendet werden zur Verfüllung. Er kann also, je nach Lagermöglichkeit, neben dem Baugleis oder zentral zwischengelagert werden nach dem Ausbau. Hierzu ist ebenso auf dem Betriebsgleis eine temporäre Sperrpause erforderlich.
- – Im nächsten Schritt werden Stahlsenkkästen, mit umlaufend 1 cm Übermaß, zu den Querjochen lagerichtig über den Pfahlgründungen verlegt und vom Betriebsgleis aus ausgesaugt, bis sie auf die richtige Höhe zur Oberkante Querjoch kommen. Diese Senkkästen dienen quasi als temporärer Verbau zum Betriebsgleis.
- – Die Pfahlköpfe werden auf Höhe gebracht, die erforderlichen Scheiben montiert, die Querjoche höhen- und lagerichtig einschließlich Anschluss-Bewehrung eingebaut und die Öffnungen der Querjoche einbetoniert.
- – Nach dem Aushärten des Vergussmörtels der Querjoche werden diese mit der Dichtungsbahn abgedeckt, anschließend können die LTEs montiert werden. Hierzu fährt der Gleiskran auf dem Baugleis und dann auf den verlegten LTEs auf den Segmentschienen; auf dem Betriebsgleis werden die zu montierenden LTEs vorgehalten. Das bedeutet eine Sperrpause auf dem Betriebsgleis. Nach der Montage werden die LTEs lagerichtig, höhenrichtig und kraftschlüssig mit den Querjochen verbunden.
- – Hiernach erfolgt der Ersatz der Segmentschienen durch Langschienen, der Wiedereinbau des Schotters zwischen und neben den Längsträgern der LTEs, eine erneute Überprüfung der Gleislage, sowie der Verguss der Dübelverankerungen zwischen Querjochen und LTEs.
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3. Die Ökonomie
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- – Erdbau: Es sind keine aufwändigen Maßnahmen wie Bodenverbesserung, Bodenaustausch, Bodenverdichtung, Rüttelstopfsäulen, etc. erforderlich. Der Abtrag der Lasten erfolgt ausschließlich über die Mantelreibung der Pfähle, d. h. z. B. nicht mehr über die Dammkrone. Dadurch können auch vorhandene destabilisierte Dämme wieder ertüchtigt werden.
- – Entsorgung: Da kein Bodenaustausch stattfindet bei dem Einbau von NFF, muss auch kein eventuell kontaminierter Boden in großen Mengen, je nach Baustelle, mit vielen LKW-Fahrten auf anzulegenden Baustraßen zu Zwischenlagern und dann zur Entsorgung zur Deponie verfahren werden. Ebenso entfällt der Transport des Lieferbodens mit LKWs zur Baustelle.
- – Trassenoptimierung: Der Einsatz von NFF kann durch die sehr hohe Lagegenauigkeit und -beständigkeit sowohl zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit als auch zu einer Verbesserung des Komforts in den Fahrzeugen führen.
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4. Die Vorfertigung
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- – Durch den hohen Grad der Vorfertigung des Systems (Querjoche und Längsträgereinheiten) können wesentlich geringere Bauzeiten realisiert werden.
- – Durch die Vorfertigung kann ein sehr hoher Qualitätsstandard erreicht werden.
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5. Die Instandhaltung
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- – Möglicherweise höheren Investitionskosten, in Abhängigkeit von den o. g. Faktoren, steht die Reduzierung der Kosten für die Instandhaltung, Ertüchtigung/Sanierung bei gleichzeitiger Erhöhung der Gesamtlebensdauer gegenüber.
- – Bei schlechten Böden (Bodenaustausch bei anderen Systemen erforderlich) sind die Investitionskosten für NFF geringer als für die meisten anderen Systeme.
- – Die Setzungen können auf Größenordnungen von 2–4 mm berechnet werden.
- – Die Kosten für Ausfallzeiten werden durch die mögliche kontinuierliche Nutzung bis auf nahe Null (Schienenwechsel, -schleifen, etc.) reduziert.
- – Im Falle einer schweren Havarie kann ein kompletter LTE durch Lösen von vier Muttern (Abhebesicherung) in kürzester Zeit ausgebaut und durch einen neuen LTE ersetzt werden.
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6. Die Ökologie
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- – Da keine Bodenversiegelung stattfindet und die Bohrpfähle auch Zugkräfte aufnehmen können, sind keine besonderen Entwässerungsmaßnahmen erforderlich.
- – Die Bohrpfähle haben, durch ihren relativ kleinen Durchmesser und dem großen Abstand zueinander, keinen nennenswerten Einfluss auf die Grundwasserbewegungen.
- – Da bei dem Einbau von NFF nur relativ wenig Abtransport (kein Bodenaustausch) anfällt, der über die Schiene erfolgt, und der Antransport und Einbau ebenfalls komplett über die Schiene erfolgt, sind weder Baustraßen, laute LKW-Transporte noch verschärfte Naturschutzmaßnahmen erforderlich. Das Einbringen der Bohrpfähle erzeugt weniger Lärm als ein durchfahrender Zug. Die Bauzeit wird ebenfalls stark verkürzt. Dies alles dürfte für eine größere Akzeptanz durch die Anwohner und die Naturschutz-Verbände führen.
- – Nach der Bauphase sind die Lärm-Emissionen durch die Lagegenauigkeit und -beständigkeit des NFF-Systems erheblich geringer als vorher.
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Es folgen nun Ausführungen zum Stand der Technik zum Lärmschutz beim Bahnverkehr zusammen mit erfindungsgemäßen Vorüberlegungen.
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Der Lärmschutz (Schienen nahe und niedrig)
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1. Der Lärm (Auswirkungen)
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- – Lärm wirkt gesundheitsschädlich und zwar sowohl direkt auf das Gehör als auch durch Dauerbeanspruchung z. B. auf das Herz-Kreislauf-System. Da es hierzu bereits eine große Anzahl von Untersuchungen gibt, sowohl national als auch international (EU) beauftragt, kann es zu diesem Tatbestand keine Diskussionen mehr geben.
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2. Der Lärm (Entstehung) (siehe Fig. 10)
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- – Lärm und Verkehr treten fast grundsätzlich gemeinsam auf, egal ob es sich um Flug-, Schiffs-, Straßen- oder Bahnverkehr handelt. Daneben gibt es noch den Lärm aus Bautätigkeit, Produktion (Industrie) oder den selbsterzeugten Lärm in Discotheken oder durch Kommunikation und Musik, die mit Ohrhörer übertragen werden.
- – Hier interessiert der durch das System Bahnverkehr entstehende Lärm.
- – Der Verkehrslärm durch Bahnverkehr ist wiederum in drei Teilbereiche zu unterscheiden:
- – Antriebsgeräusche, Rollgeräusche (Rad/Schiene) und aerodynamische Geräusche.
- – Die Antriebs- oder Maschinengeräusche (28) sind in ihrem Anteil an den Gesamtgeräuschen dominant bis ca. 30 bis 50 km/h, die Rollgeräusche (29) (Rad/Schiene) dann bis ca. 300 km/h, die aerodynamischen Geräusche (30) im Geschwindigkeitsbereich v > 300 km/h.
- – Für die Entstehung der Rollgeräusche sind hauptsächlich folgende Einflüsse dominant:
- – Die Bremsbauart, Klotz-(Güterwagen) oder Scheibenbremse > Schiene und Rad
- – Geschwindigkeit
- – Zuglänge
- – Fahrbahnart > Schotteroberbau/Feste Fahrbahn
- – Rauigkeit von Schienen- und Radlaufflächen
- – Lagegenauigkeit der Schienen
- – enge Kurvenradien
- – Zugart (Güter- oder Personenzug).
- – Es kann also festgehalten werden, dass besonders im Geschwindigkeitsbereich von 80 bis 100 km/h, hauptsächlich die Güterzüge durch Rollgeräusche den Gesamtlärmpegel (31) prägen.
- – Eine schienennahe, niedrige Lärmschutzwand entsprechend der Erfindung wäre daher vorteilhaft.
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3. Der Lärm (Verbreitung)
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- – Die Ausbreitung des Schalls in gasförmigen oder flüssigen Stoffen kann nie als vollkommen homogen oder unendlich gleichbleibend betrachtet werden, da die Medien, in die der Schall abgestrahlt wird, nicht immer homogen und niemals unendlich sind.
- – Daher sind noch andere Effekte wie Brechung, Streuung (Beugung), Reflexion und Absorption zu beachten.
- – Alle vier Erscheinungen können (müssen) den Aufbau einer spezifischen LSW (Lärmschutzwand) bestimmen.
- – Brechung: Sobald Schall auf eine Grenzschicht unterschiedlicher Medien oder verschiedener Dichte/Temperaturunterschiede innerhalb desselben Mediums trifft, erfolgt eine Brechung des Schalls (Strahlkrümmung, Schattenzonen, Ausbreitungskanäle). Diese Brechung kann durch unterschiedliche Absorptionsmaterialien genutzt werden und muss im Labor und auf der Strecke im Feldversuch untersucht werden (s. u.).
- – Streuung (Beugung): Wenn Schall auf ein Hindernis trifft, wird er zum Teil abgelenkt. Bei einem großen Hindernis spricht man von Reflexion, bei kleineren von Streuung oder Beugung. Schall pflanzt sich von Luftmolekül zu Luftmolekül fort. Daher ist die Schallgeschwindigkeit relativ langsam und die Schallenergie relativ schnell erschöpft. Die Verbreitung der Schallwellen erfolgt also, im Bereich der Ausbreitung von der Schallquelle, nicht jeweils geradlinig, da sich die Fortpflanzung auch teilweise wie beim Billardspiel ergeben kann. Anders als beim unreflektierten Lichtstrahl kann Schall also von der Quelle zum z. B. zu schützenden Wohnhaus auch Hindernisse (Schallschutzwände), wenn auch in abgeschwächter Form, sozusagen umgehen. Hier ist z. B. der Einsatz einer Helmholz-Abdeckung der LSW sinnvoll. Andererseits kann dieser Effekt auch durch unterschiedliche Absorptionsmaterialien ausgenutzt werden (s. u.).
- – Reflexion: Wenn Schallwellen auf ein ebenes, glattes und nicht gekrümmtes großes Hindernis treffen, werden sie zu einem großem Teil reflektiert. Auch dieses kann durch einen entsprechenden Aufbau der Absorptionsmaterialien und Reflexionsmaterialien innerhalb der Lärmschutzwand entsprechend sinnvoll ausgenutzt werden.
- – Absorption (Dämpfung): Bei der Schallabsorption wird die Schallausbreitung, z. B. in einer Lärmschutzwand, einer Dämpfung unterworfen. Hierbei wird Schallenergie in Wärme umgewandelt. Diese Dämpfungsstoffe werden auch als Schallschluckstoffe benannt. Die Schalldämpfung bezeichnet die Verminderung der Schallenergie auf der Erzeugerseite (Lärmquelle) der Schallschutzwand zur abgewandten Seite der Schallschutzwand innerhalb der Wand. Hierzu stehen, innerhalb der Wand bzw. bei Betonwänden zur Fahrbahnseite aufgebrachte Absorbermaterialien, verschiedene Stoffe zur Verfügung: Homogene oder poröse Materialien (mit durchgehenden Poren). Beide Materialien können, belegt durch die o. g. Versuche, hervorragend benutzt werden: Bei den Stoffen erfolgt die Umwandlung von Schallenergie in Wärme bei den homogenen Materialien durch innere Reibung (Deformation) und bei den porösen Materialien durch äußere Reibung (Schwingungen).
- – Durchgehend kann bei allen Schallschutzwänden die Absorption nur indirekt gemessen werden. Hierzu werden die folgenden Daten im Labor unter geregelten Bedingungen festgehalten: Ausgangsschallenergie auf der Erzeugerseite, Energie des Schalls durch Reflexion auf der Erzeugerseite, Schallenergie auf der abgewandten Seite. Der Verlust an Schallenergie bedeutet das Maß der Dämpfung innerhalb der Wand. Bei Feldversuchen sind die Werte auf der Erzeugerseite i. A. bekannt, es wird also nur in bestimmten Abständen und Höhen auf der Anliegerseite gemessen.
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4. Maßnahmen
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- – Für Neubaustrecken gibt es gesetzliche Vorgaben, wie viel Lärm die Anwohner zu welcher Tageszeit beeinträchtigen darf. Bei dem Ausbau einer Bestandsstrecke (zusätzliches Gleis, mehr Zugverkehr, höhere Geschwindigkeiten, etc.) gelten die gleichen oder ähnliche Vorgaben.
- – Hier sind also, in der Nähe von bewohnten oder gewerblich genutzten Gebieten durch die Schallemissionen des Bahnverkehrs, Lärmschutzmaßnahmen erforderlich. Diese unterscheiden sich nach der Art der Nutzung der Gebiete, der Entfernung zur Bahnstrecke, der Art und Anzahl des Zugverkehrs, etc. In der Regel werden Schallschutzwände in der jeweils erforderlichen Höhe in relativ großem Abstand zum Gleis eingebaut.
- – Dies führt bei Ausbaustrecken oft zu einer verminderten Anwohner-Akzeptanz, da die teilweise 5 m hohen Lärmschutzwände z. B. ganze Dörfer zerschneiden.
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Aufgabe und Lösung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung: Es soll ein Lärmschutz im Eisenbahnverkehr ohne größeren Platzbedarf und Bodenbedarf für die Lärmschutzelemente erreicht werden. Eine Sichtbehinderung für die Anwohner soll dabei vermieden werden. Eine hohe Akzeptanz der Lärmschutzmaßnahmen für die Anwohner und andere Beteiligte wie Fahrgäste der Eisenbahn soll gewährleistet sein. Die Kosten für die Maßnahmen sowie die Bauzeit sollen erheblich niedriger als im Stand der Technik sein. Der Instandhaltungsaufwand soll außerdem erheblich verringert werden. Insbesondere sollen die Lärmschutzmaßnahmen auf engstem Raum durchführbar sein, insbesondere wenn zwischen den Schienen und Umgebungselementen nur sehr wenig Platz bleibt, wie beispielsweise bei Bahnstrecken zwischen Flussufern und unmittelbar am Flussufer aufragenden Bergen.
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Diese Aufgabe wird bei einer Eisenbahn-Fahrbahn mit Lärmschutzwänden der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Fahrbahn als eine Feste Fahrbahn für den Schienenverkehr ausgebildet ist und schienenparallele Längsschwellen (3) aufweist, dass die parallel verlaufenden Längsschwellen (3) den Schwellenkörper darstellen und dass die Lärmschutzwände (20) an den Außenseiten der Längsschwellen befestigt sind.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.
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Von Vorteil aus statischen Gründen ist es, wenn die Befestigungselemente (21) für die Lärmschutzwand (20) in Höhe der Querverbindungen (25) an den Längsschwellen befestigt sind. D. h. die beiden gegenüberliegenden Befestigungselemente (21) und die Querverbindungen (25) sollten (etwa) in einer Linie liegen (fluchten). Daher wird vorgeschlagen, dass die schienenparallelen Längsschwellen (3) über Querverbindungen (25) miteinander verbunden sind und die Befestigungselemente (21) für die Lärmschutzwand (20) in Höhe der Querverbindungen (25) angebracht sind.
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Ausführungsbeispiel
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. In allen Zeichnungen haben gleiche Bezugszeichen die gleiche Bedeutung und werden daher gegebenenfalls nur einmal erläutert.
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Es zeigen 1 bis 9 das System NFF ohne die erfindungsgemäßen Lärmschutzwände und die 11 bis 14 das System NFF zusammen mit den erfindungsgemäßen Lärmschutzwänden.
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1 stellt einen Querschnitt durch den neuartigen Stahlbetonbalken (3) als Fertigteil dar. Es sind die verschiedenen Befestigungsprofile (16) zu erkennen, die überwiegend in Balkenrichtung über die Länge des Balkens einbetoniert sind. Das an der Oberkante quer zum Balken einbetonierte Befestigungsprofil dient der Schienenbefestigung und wiederholt sich im Abstand der Schienenbefestigung. Außerdem ist der vorbereitete Durchlass für die Entwässerungsröhren (8) zu erkennen.
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2 stellt ein zusammengehörendes Paar der Stahlbetonbalken (3) zu Beginn der Vorfertigung einer Längsschwelleneinheit (2) im Querschnitt dar. Die jeweils unteren Befestigungsprofile (16) in Balkenlängsrichtung wurden bereits zum dichten Anschluss der Folie (5) verwandt.
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3 stellt ein mit Hilfe der unteren Stahlkonstruktion (4) bereits auf Spurweite fixiertes Paar Stahlbetonbalken (3) im Querschnitt dar. Die Verbindung Balken (3)/Stahlkonstruktion (4) erfolgt ebenfalls über die jeweiligen Befestigungsprofile (16).
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4 stellt einen Querschnitt durch eine komplett vormontierte Längsschwelleneinheit dar. Es ist, über die jeweiligen Befestigungsprofile (16), die Transport- und Betoniersicherung (10) kraftschlüssig mit dem Paar Stahlbetonbalken (3) verbunden, sowie die obere und untere Längs- und Querbewehrung (9) an der Stahlkonstruktion (4) fixiert. Ebenfalls vormontiert sind die Entwässerungsröhre (8)
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5 stellt einen Querschnitt durch eine an Ort und Stelle montierte Längsschwelleneinheit (2) dar. Zwischen der Folie (5) der Längsschwelleneinheit und der Frostschutzschicht (1) befindet sich zusätzlich die Entdröhnungsmatte (6). Der Trog, gebildet aus dem Paar Stahlbetonbalken (3) und der Frostschutzschicht (1), abgedichtet durch die Folie (5), ist gefüllt mit Vergussbeton (7), der im leichten Gefälle zu den Einläufen der Entwässerungsröhren (8) eingebracht und verdichtet wurde. Nach dem Aushärten dieses Betons kann die Transport- und Betoniersicherung (10) entfernt und wiederverwendet werden.
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6 stellt einen Querschnitt durch das betriebsbereite System Feste Fahrbahn dar. Nach dem Entfernen der Transport- und Betoniersicherung (10) sind die Schienen (14), mit Schienenbefestigung und -auflager (15), über die oberen Befestigungsprofile (16), mit der Längsschwelleneinheit (2) kraftschlüssig verbunden. Außenseitig der Stahlbetonbalken (3) ist jeweils ein Kiesbett (17) als Schutz- und Filterschicht eingebracht.
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7 stellt zur besseren Veranschaulichung einen vergrößerten Ausschnitt von 6 dar.
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8 stellt einen Querschnitt durch den Auflagerbereich der Längsschwelleneinheiten (2) dar. Zu erkennen sind die paarweise in den gewachsenen Boden (18) eingebrachten Beton-Hochdruck-Injektionspfähle (11) mit den eingelassenen vertikalen Stahlträgern (12) und dem sich darauf befindlichen, fein justierbaren Stahlauflager (13). Die Längsschwelleneinheit(en) werden, vor dem Einbringen des Vergussbetons (7), mit dem Stahlauflager (13) über die inneren Befestigungsprofile (16) kraftschlüssig und lagegenau verbunden. Im Auflagerbereich eingebaut ist eine zusätzliche Stützenbewehrung (19).
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Erfindungsgemäß werden negative Aspekte der Festen Fahrbahn, wie zum Beispiel der äußerst aufwändige Bodenaustausch, überflüssig. Anstatt wie bisher zum Teil bis in eine Tiefe von 3,0 m den anstehenden Boden komplett austauschen zu müssen, reicht eine ausreichend (max. 80 cm) dimensionierte Frostschutzschicht (1) als Schutz- und Tragschicht auf dem gewachsenen Boden (18) aus. Dadurch wird das System auch für anstehende Böden mit sehr schlechten und schlechten Tragfähigkeitseigenschaften interessant.
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Durch eine weitestgehende Vorfertigung der Längsschwelleneinheiten (2), bestehend aus den Stahlbetonbalken (3), der Stahlkonstruktion (4) sowie Transport- und Betoniersicherung als Stahlkonstruktion (10), wird eine hohe Kosten- und Zeiteinsparung erreicht und so können Schienenstrecken, zum Teil im laufenden Verkehr, während der Nacht oder mit minimalen Einschränkungen (bis zu 400 m in einer Schicht sind theoretisch möglich) umgerüstet oder saniert werden.
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Die Stahlbetonbalken (3) werden industriell mit maximaler Maßhaltigkeit und minimalen Güteabweichungen vorgefertigt. Weiterhin werden die beiden zusammengehörenden parallelen Balken (3) mittels der verbindenden und aussteifenden Stahlkonstruktionen (4, 10) auf das benötigte Längenmaß, das auch noch transportabel ist, zusammen montiert und mit einer an der Unterseite anzubringenden Folie (5) versehen. Diese Folie (5) bildet im Einbauzustand, zusammen mit einer Entdröhnungsmatte (6) für eine schalltechnische Trennung von Gleiskörper und Unterbau, den unteren Abschluss gegen die Frostschutzschicht (1) und verhindert das Austreten von Vergussbeton (7).
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Allein durch die entsprechende Veränderung des Maßes der Stahlkonstruktionen (4, 10) quer zur Schienenlage (14) kann jede beliebige Veränderung der Spurweite des fertigen Gleises ohne Änderung der Stahlbetonbalken (3) erreicht werden.
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Ebenso in der Vorfertigung erfolgt die Anbringung einer Entwässerung mittels durch den Balken (3) geführter Entwässerungsröhren (8), welche zwischen den Balken befindliches Stauwasser von dort an die Außenseite der Gesamtkonstruktion führen.
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Außerdem wird bei der Vormontage bereits die obere und untere Längs- und Querbewehrung (9) eingelegt und durch die o. g. Stahlkonstruktion (4) lagemäßig fixiert.
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Oberhalb der Bewehrung (9) und des später einzubauenden Vergussbetons (7) wird als Transport- und Betoniersicherung (10) eine weitere wiederverwendbare Stahlkonstruktion in ausreichender Dimensionierung eingebaut.
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Die eigentliche statische Befestigung erfolgt mit per Hochdruck-Injektionsverfahren paarweise eingebrachten Betonpfählen (11), mit eingeführten Stahlträgern (12) (oder mit herkömmlichen Großbohrpfählen aus Stahlbeton), auf die ein Stahlauflager (13) quer zur späteren Schienenlage (14) eingebaut wird. Nach genauer Justierung dieses Auflagers (13) in Höhe, Längs- und Querrichtung wird die vormontierte Längsschwelleneinheit (2) aufgelegt, ausgerichtet und befestigt. Über die Verbundpfähle (11, 12) sowie das Stahlauflager (13) werden die auftretenden statischen und dynamischen Kräfte abgeleitet. Diese Fundamentierung braucht nur ca. alle laufende 10 m eingebaut zu werden, wodurch der bei alten Systemen vorherrschende hohe Einmess- und Nivellieraufwand in großem Maße entfällt. Außerdem können diese Injektionspfähle (11, 12) mit relativ geringen Genauigkeitsanforderungen bei einer vorhandenen Strecke z. B. während der Nachtpause eingebracht werden, so dass die Aushärtung des Betons unter Betrieb erfolgen kann. Die exakte Ausrichtung erfolgt wie oben beschrieben mit dem Stahlauflager (13).
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Der zwischen der vormontierten Stahlbetonbalken-Konstruktion (2) entstehende Hohlraum (Betoniertrog) wird zuerst mit zusätzlicher Bewehrung (19) im Auflagerbereich ausgelegt und anschließend mit Vergussbeton (7) verfüllt, sorgfältig verdichtet, abgezogen und mit einem ausreichendem Gefälle für Oberflächenwasser zu den Entwässerungsröhren (8) hin versehen. Hierfür sollte frühhochfester Beton Anwendung finden. Durch diese Längsausbetonierung entsteht statisch gesehen eine unendlich lange Platte, welche hervorragende Eigenschaften in Bezug auf die Ableitung dynamischer Kräfte aus Beschleunigung, Abbremsen und anderen fahrdynamischen Kräften aus dem Schienenverkehr besitzt. Das Ausfüllen des Schwellenzwischenraumes gewährt weiterhin einen optimalen Kontakt zum Untergrund (Frostschutzschicht) (1).
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Nach der Aushärtung des Vergussbetons (7) wird die Transport- und Betoniersicherung (10) wieder demontiert.
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Anschließend werden die Schienen (14) nicht wie bisher auf einem im rechten Winkel angeordneten Gleisrost aus Einzelschwellen oder Zwei-Block-Schwellen, sondern auf den zwei parallel verlaufenden, statisch ausreichend bemessenen und z. B. vorgespannten Stahlbetonbalken (3) mit variabler Länge mittels der üblichen Verbindungsmittel (15) angebracht. So kann hier die maximale Schienenstücklänge von 360 m voll ausgeschöpft werden. Die Schienenneigung wird auch hier wie üblicherweise über eine standardisierte Rippenplatte (15) hergestellt. Alle diese Schienenbefestigungspunkte (15) sind später zu jeder Zeit zugänglich.
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Durch bereits in der Phase der Vorfertigung in den Stahlbetonlängsschwellen (3) mit einbetonierte Befestigungs-Profile (16) an der Innen- und Außenseite beider Balken (3) ist eine nachträgliche feste Anbringung von Lärmschutzmaßnahmen oder Weichenkonstruktionen problemlos möglich. Ebenso leicht können diese dann wieder entfernt, in der Lage verändert oder ausgetauscht werden.
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Seitlich der fertigen Gleiskörper und zwischen den Gleiskörpern einer mehrgleisigen Strecke kann eine Kiesschicht (17) eingebaut werden.
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So ergeben sich die direkten Vorteile der Erfindung Neuartiges System Feste Fahrbahn vor allem in den niedrigeren Konstruktionskosten, der hohen Einbaugeschwindigkeit, der relativen Unabhängigkeit vom Untergrund sowie der späteren Variabilität des Gleisbildes.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Systems NFF mit den erfindungsgemäßen Lärmschutzwänden näher beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Konstruktion (siehe 11 bis 14)
- – Die Konstruktion soll aus einer schienennahen, niedrigen Lärmschutzwand (20) bestehen, die den Anforderungen des Lichtraumprofils entspricht.
- – Die Konstruktion soll durch den Einsatz von Streckmetall statt Lochblechen so wenig wie möglich Lärm reflektieren.
- – Die Konstruktion soll durch eine Verbindung aus unterschiedlichen Absorbierungsmaterialien (s. o.) Schallenergie im Höchstmaß absorbieren.
- – Die Konstruktion soll alle Vorteile, die durch die unterschiedlichen Arten der Schallausbreitung errungen werden können, ausnutzen.
- – Dies kann durch die unterschiedlichen Dämpfungsmaterialien, durch unterschiedliche Materialstärken, durch eingefügte Luftschichten, etc. erreicht werden.
- – Hierzu sind entsprechende Labor- und Feldversuche erforderlich.
- – Die Anwohner-Akzeptanz wird auf jeden Fall durch niedrige Lärmschutzwände erhöht.
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Der Einbau (siehe Fig. 13 und Fig. 14)
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- – Der Einbau der schienennahen, niedrigen Lärmschutzwände kann bei NFF durch in den Längsträgereinheiten schon eingebaute Befestigungselemente (z. B. Halfeneisen oder Gewindestangen) problemlos erfolgen.
- – Die Metallkonstruktion (21, 22) wird je nach Stärke der Lärmschutzwand berechnet, der Einfluss der Windkraft ist schon bei NNF eingerechnet.
- – Das neue, schienennahe, niedrige Lärmschutzelement kann auch durch Modifizierung der Befestigungselemente bei anderen FF Systemen wie Bögl, Rheda, PORR etc. eingebaut werden.
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Die Ökonomie
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- – Hier ist zuerst die Einsparung des Raumes, der verbaut wird, zu nennen. Der sonst übliche Abstand von 2–3 m zwischen Schiene und Lärmschutzwand an beiden Seiten der Strecke stellten eine enorme Menge Boden dar, der nicht anderweitig genutzt werden kann und von der DB erworben werden muss.
- – Durch den geringeren Bodenbedarf sind auch die entsprechenden Ausgleichsflächen kleiner.
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Die Vorfertigung
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- – Die Elemente (23) der Schallschutzwand (20) werden vorgefertigt, die Befestigungselemente (21, 22) im NFF-System auf die Materialstärke abgestimmt.
- – Die Elemente müssen auf der Baustelle also nur noch montiert werden.
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Die Instandhaltung
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- – Da die Lärmschutzelemente (23) in die vorhandene, an den NFF-Längsträgern befestigte Stahlkonstruktion (21) eingelassen werden und durch Abdeckung in der Höhe gesichert werden, kann ein Austausch einzelner Elemente (23) problemlos vorgenommen werden.
- – Die Stahlkonstruktion (21, 22) wiederum kann rostfrei geliefert und eingebaut werden. Die Sicherung der Stahlkonstruktion erfolgt durch selbst sichernde Muttern.
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Die Ökologie
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- – Als erstes Ergebnis ist natürlich die Raumeinsparung zu verzeichnen. Dieses bezieht sich nur auf den Anteil der schienennahen und niedrigen Lärmschutzwand.
- – Dann ist natürlich auch die Anwohner-Akzeptanz zu beachten.
- – Die Einsparung bei den normalerweise vorgesehenen Lärmschutzwänden ist allein im Fundament jeweils schon enorm, bei den Materialien ebenfalls.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Frostschutzschicht
- 2
- Längsträgereinheit (Längsschwelleneinheit)
- 3
- Längsschwelle (Stahlbetonbalken)
- 4
- Stahlkonstruktion
- 5
- Folie
- 6
- Entdröhnungsmatte
- 7
- Vergussbeton
- 8
- Entwässerungsröhren
- 9
- Längs- und Querbewehrung
- 10
- Transport- und Betoniersicherung
- 11
- Pfahl (Hochdruck-Injektions-Betonpfahl)
- 12
- Stahlträger
- 13
- Stahlauflager
- 14
- Schiene
- 15
- Schienenbefestigung und -auflager
- 16
- Befestigungsprofile
- 17
- Kiesbett
- 18
- gewachsener Boden
- 19
- zusätzliche Stützenbewehrung
- 20
- Lärmschutzwand (LSW)
- 21
- Einschub-Schiene (Metallkonstruktion, Befestigungselemente)
- 22
- Abstandshalter (Metallkonstruktion, Befestigungselemente)
- 23
- Lärmschutzteilwand (Lärmschutzelement)
- 24
- Querjoch
- 25
- Querverbindung
- 26
- Schienenbefestigung
- 27
- Segmentschiene
- 28
- Antriebsgeräusche
- 29
- Rollgeräusche
- 30
- aerodynamische Geräusche
- 31
- Gesamtlärmpegel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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