Oberbau der Eisenbahnen

[700] Oberbau der Eisenbahnen ist das Gleis samt der Bettung, die auf dem Bahnkörper, dem Unterbau, ruht. Das Gleis besteht aus zwei auf Unterlagen befestigten Schienensträngen. Seine einzelnen Bestandteile sind: die Schienen mit den zu ihrer Längs- oder Stoßverbindung dienenden Teilen, die Schienenunterlagen und die Mittel zur Befestigung der Schienen auf den Unterlagen. Die Schienen sind die Fahrbahn und die Leiter der Räder der Fahrzeuge; sie müssen eine ebene, stetige Oberfläche und eine den Radlasten entsprechende Tragfähigkeit haben. Der Druck der auf den Schienen rollenden Lasten und die mit dem Betrieb verbundenen Erschütterungen werden durch die Unterlagen, welche Langschwellen, Querschwellen oder Einzelunterstützungen sein können, unter Verteilung auf größere Flächen auf die Bettung übertragen. Diese überträgt den Druck unter weiterer Verteilung auf das Bahnplanum. Die Bettung soll wasserdurchlässig und rauh sein, um die Erhaltung des Gleises in seiner richtigen Lage zu sichern, dabei aber ermöglichen, diese bei Aenderungen leicht wiederherzustellen. Näheres über Bettung s. Bd. 1, S. 752. Hohe Schienen mit besonders breitem Fuß, Schwellenschienen (s.d.), werden bei Straßenbahnen und manchmal auch bei Nebenbahnen unmittelbar auf die Bettung gelegt. Bei Hauptbahnen hat lieh diese Anordnung nicht bewährt.

I. Die Schienen.

Bei Lokomotivbahnen kommen gegenwärtig als Schienenformen nur noch die unsymmetrischen Doppelkopf- oder Stuhlschienen und die Breitfußschienen in Betracht. Die erstere Form ist in England und einem Teil von Frankreich, die letztere in den sonstigen Ländern beinahe allgemein gebräuchlich. Die Schienen müssen mit einer den Belastungen entsprechenden und den Erschütterungen des Betriebs dauernd widerstehenden Tragfähigkeit, eine gewisse Biegsamkeit und eine möglichst große Widerstandsfähigkeit gegen die unmittelbaren Angriffe der Räder und ihrer Spurkränze verbinden, um raschem Verschleiß des Schienenkopfes zu begegnen. Das Material der Schienen muß eine hohe Fertigkeit haben sowie zäh, hart und gleichmäßig dicht sein. Die Schienen werden daher gegenwärtig stets aus Stahl hergestellt.

Ueber die Anforderungen, die an die Güte des Schienenstahls zu stellen und in welcher Weise diese zu ermitteln sind, gehen die Ansichten noch auseinander. Die Verwaltungen des Vereins deutscher Eisenbahnverwaltungen verlangen gegenwärtig meistens 60 kg/qmm Festigkeit,[700] einige 65 kg/qmm, während früher nur 50 kg/qmm verlangt wurden. In Frankreich werden 70–80 kg/qmm und in England wurden bis 1900 von 63–78,8 kg/qmm verlangt. Ein in England zur Festsetzung von Lieferungsbedingungen für Schienen eingesetzter Ausschuß schlägt aber nur 59,9–70,9 kg/qmm Zerreißfestigkeit vor. Außer der Festigkeit wird eine gewisse Zähigkeit verlangt, die durch das Maß der Dehnung eines Probestabs (von bestimmtem Querschnitt und bestimmter Länge) beim Zerreißen auf 200 mm Länge bestimmt wird oder durch die Einschnürung seines Querschnitts an der Bruchstelle. In Deutschland bestand früher die Bestimmung, daß die Summe aus Zerreißfestigkeit in Kilogramm/Quadratmillimetern und der Einschnürung in Prozenten mindestens die Zahl 85 ergeben Toll. Diese Bestimmung wurde aber fallen gelassen, da man fand, daß Flußstahl von 60 kg Zerreißfestigkeit stets eine so hohe prozentuale Einschnürungsziffer ergab, daß die Zahl 85 überschritten wird. In der Schweiz gilt auf Vorschlag Tetmajers die Bestimmung, daß das Produkt aus Zerreißfestigkeit in Tonnen/Quadratzentimeter und der Dehnung in Prozenten 90 betragen soll.

In Deutschland und Oesterreich wird die Festigkeit durch Zerreißversuche (s.d.) ermittelt, bei denen gewöhnlich auch Dehnung und Einschnürung bestimmt werden. Außerdem werden Biegeproben (s.d.) und Schlagversuche (s.d.) ausgeführt, in deren Ergebnis man eine besondere Gewähr für die Brauchbarkeit der Schienen erblickt. In gleicher Weise geschieht die Ermittlung der Festigkeit des Schienenmaterials in Belgien, England, Skandinavien, der Schweiz und in Spanien, während man in Frankreich zur Ermittlung der Festigkeit Biege- und Schlagproben sowie Härteproben vornimmt. Die aus den Biegeproben sich ergebenden Ziffern für die Festigkeit sind erheblich höher als die aus Zerreißproben; daraus sind auch die in Frankreich verlangten höheren Festigkeitsziffern erklärlich. Die Festigkeit des Stahls steht in engem Zusammenhang mit seiner chemischen Zusammensetzung. Es werden deshalb vielfach auch Vorschriften hierüber gegeben, ein Kohlenstoffgehalt von mindestens 0,3–0,4% verlangt und der Phosphorgehalt auf 0,1% beschränkt. In England ist üblich C 0,35–0,5%, Si 0,06–0,15%, P 0,06–0,08% und Mn 0,08–0,1%. Auch mikroskopische Untersuchungen werden als zweckmäßig bezeichnet. Die Ansichten über den Wert von Vorschriften über die chemische Zusammensetzung und die mikroskopischen Untersuchungen sind aber noch auseinander gehend.

Den besten, aber auch teuersten Schienenstahl liefert der Siemens-Martin-Ofen (s. Flußeisen, Bd. 4, S. 107). Der weitaus größte Teil des Schienenstahls wird jedoch durch das Bessemer- und das Thomas-Verfahren hergestellt. In Deutschland herrscht wegen des Phosphorgehalts der Erze das Thomas-Verfahren (s. Flußeisen, Bd. 4, S. 111) vor. Anfangs war es schwer, den Thomasstahl bei hoher Härte und Festigkeit genau gleichmäßig herzustellen; man begnügte sich deshalb mit geringerer Festigkeit (50–55 kg/qmm). Die Untersuchungen Tetmajers [18] haben aber gezeigt, daß der Thomasstahl jetzt mit dem Bessemerstahl gleichwertig, ja vielfach diesem sogar überlegen ist.

Der auf die verschiedenen Arten erzeugte Stahl wird in gußeisernen Formen zu Blöcken gegossen. Sobald diese so weit abgekühlt sind, daß sie transportabel erscheinen, werden sie aus den Formen herausgenommen und in Heizgruben eingesetzt, damit sie eine durch und durch gleichmäßige Wärme erhalten. Von hier kommen die Blöcke direkt in die Walzen und werden in einer Hitze, d.h. ohne nochmalige Erwärmung, meistens mit 15 Durchgängen ausgewalzt. Das Walzstück, das beim Verlassen der letzten Schienen noch hellrot glühend sein soll, hat die Länge von mehreren Schienen. Die Schienen werden nun nach vorgeschriebener Länge unter Zugabe des Schwindmaßes mit der Kreissäge abgeschnitten und dann aufrechtstehend zum Erkalten auf das Warmlager gebracht, wo sie während des Erkaltens mit Holzhämmern gerade gerichtet werden, um keine innere Spannungen zu erhalten. Die Enden des Walzstückes fallen ab, da dort die Querschnittsform noch nicht genügend genau ist. Das Warmlager ist eine leicht nach oben gewölbte Unterlage (auf 10 m Länge 100–150 mm Pfeilhöhe); bei ebener Unterlage würde die Schiene – weil der dicke Schienenkopf beim Erkalten mehr schwindet als der dünne Fuß – nach oben konkav gekrümmt werden. Nach dem Erkalten werden die Schienen mittels Spindelpressen vollends genau gerade gerichtet, besonders werden etwaige kurze Knicke auf diese Weise entfernt. Hierdurch können aber in der Schiene Spannungen entstehen; man hat deshalb das Warmrichten in neuerer Zeit dadurch zu vervollkommnen gesucht, daß man die noch rotwarme Schiene durch 3 Paare senkrechter Walzen laufen läßt, wobei die Knicke beseitigt werden und die Schiene so aufgebogen wird, daß sie nachher beim Erkalten auf ebenem Warmlager gerade wird. Nach dem Geraderichten werden die Schienen genau auf die richtige Länge abgefräst, an den Enden werden die Ober- und Seitenkanten des Kopfes auf 1–2 mm unter 45° abgefast, etwaige Gräte am Kopf und Fuß (an den Berührungsstellen der Walzen) werden abgefeilt und sodann die Löcher für Laschen- und Stemmwinkelbolzen eingebohrt. Mit Rücksicht auf die Art der Herstellung müssen für die Abmessungen der Schienen kleine Abweichungen zugelassen werden; so z.B. bei den Preußisch-hessischen Staatsbahnen in der Höhe, Kopfbreite und Stegdicke ± 0,5 mm, in der Fußbreite ± 1,0 mm, in der Länge (bei 10° C.) auf 12 m ± 2,00 mm (in Württemberg ± 3,0 mm), im Gewicht – 2% und + 3% (in Württemberg wird aber nur 1% Uebergewicht bezahlt). Die Schienen müssen beim Transport sowie beim Abladen und Einbauen in das Gleis schonend behandelt werden. Durch heftige Stöße oder Schläge können leicht seine Risse (besonders am Fuß) entstehen, die später, wenn die Schienen im Gleis liegen, Anlaß zu Schienenbrüchen und damit zu Eisenbahnunfällen geben können. Die Schienen dürfen daher weder beim Abladen, noch um sie zu biegen, noch um sie zu kürzen, nachdem sie eingekerbt worden sind, geworfen oder gar geschlagen werden. (Das Kürzen geschieht am besten durch Abschneiden mittels der Kreissäge.) Ebenso dürfen die Löcher für die Laschenbolzen nur eingebohrt, nicht eingestoßen werden.

Die Abmessungen der Querschnitte der Schienen und damit auch ihr Gewicht sind im Laufe der Zeit infolge Zunahme des Verkehrs und der dadurch bedingten Vergrößerung der[701] Radlasten der Lokomotiven und der Fahrgeschwindigkeit stetig vergrößert worden. Die Querschnittsformen der Schienen haben aber, so verschieden sie noch sind, gewisse charakteristische Merkmale angenommen. Flachschienen (auf hölzernen Langschwellen) sind nirgends mehr gebräuchlich; auch bei Pferdebahnen, wo sie einige Bedeutung hatten, sind sie durch hohe Schienen ersetzt. Die Wichtigkeit einer guten Verbindung der Schienenenden zur Erhöhung der Betriebssicherheit und einer möglichst geringen Abnützung wurde immer mehr erkannt. Die heutigen Schienenformen sind daher gekennzeichnet durch gerade mögliche breite Unterschneidungen des Schienenkopfes und symmetrisch hierzu gelegte Neigung des Schienenfußes. Diese geraden Flächen gestatten ein dichtes Anliegen der entsprechend gestalteten Laschen, welche die Schienen nur an diesen Flächen, nicht aber am Steg berühren dürfen und durch Schrauben (Laschenbolzen) keilförmig eingespannt werden (s. unten Fig. 3437).

Die Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung vom 4. November 1904 gibt Vorschriften über die Tragfähigkeit der Schienen deutscher Hauptbahnen. In § 16 ist vorgeschrieben, daß Gleise bestehender Bahnen, die mit Lokomotiven befahren werden, Fahrzeuge mit 7,5 t Raddruck (im Stillstand gemessen) mit Sicherheit müssen aufnehmen können. Bei Neubauten oder bei Erneuerung des Oberbaues muß die Tragfähigkeit mindestens 8 t und auf besonders stark beanspruchten Strecken muß sie mindestens 9 t betragen. Der Verein deutscher Eisenbahnverwaltungen schreibt in § 5 der Technischen Vereinbarungen vor, daß die seitliche Abrundung des Schienenkopfes innen mit 14 mm erfolgen muß. Der Kopf der Schienen soll nicht weniger als 57 mm breit sein und eine ebene oder eine mit mindestens 200 mm Halbmesser gewölbte Oberfläche haben. Empfohlen werden größere Kopfbreiten bis zu 70 mm, ebenso für Breitfußschienen auf Querschwellen eine Schienenhöhe von nicht unter 125 mm und eine Fußbreite von mindestens 100 mm. Die Mindestabmessungen sind bei allen neueren Schienenprofilen eingehalten, im übrigen sind die Abmessungen sehr mannigfaltig. Zahlreiche Beispiele für Breitfußschienen und Stuhlschienen finden sich in [2], S. 199 ff.; von diesen geben wir einige in den Fig. 112.

Je breiter und dünner der Fuß ist, desto schwieriger ist die Herstellung der Schienen in Hinsicht auf Gleichmäßigkeit der Streckung und Abkühlung. Bei den Breitfußschienen liegen diese Verhältnisse weit ungünstiger als bei den Stuhlschienen. Am günstigsten wäre in dieser Hinsicht eine völlige Symmetrie der beiden Köpfe; diese hat sich jedoch sonst als zwecklos erwiesen, weil ein Umdrehen der Schiene, wie früher beabsichtigt war, wegen starker Abnutzung des unteren Schienenkopfes an den Auflagerstellen nicht ausführbar ist.

Die Länge der Schienen wird gegenwärtig nur noch durch die Rücksicht auf die durch Wärmeschwankungen bedingte Längenänderung und etwaige Transportschwierigkeiten eingeschränkt. Da die Wärmeausdehnung (Dilatation) auf 100° C. etwa 1 : 800 der Länge beträgt und die größte Schwankung in der Erwärmung zwischen Sonnenbestrahlung im Hochsommer und Frost im Winter für Mitteleuropa etwa auf 80° (+ 50, – 30°) geschätzt werden kann, so würde einer Länge von 1 m ein Längenunterschied von 1 mm entsprechen und bei 12–15 m Schienenlänge die Wärmelücke 12–15 mm betragen. Hierzu kommen aber noch kleine Spielräume zur Ermöglichung der Ausgleichung kleiner Fehler in der Länge der Schienen in der Geraden sowie zur Ausgleichung von kleinen Längenunterschieden des äußeren und inneren Schienenstrangs in Krümmungen (s. unten). Bei stumpfgestoßenen Schienen geht man daher über 12 m Länge zurzeit kaum hinaus. Schienen, die bis zum Kopf mit Bettungsmaterial oder Straßenpflaster umgeben sind, erscheinen vor so großen Wärmeschwankungen gesichert. Noch mehr ist dies der Fall bei Schienen in Tunnelstrecken, wo zum minderten die Wirkung der Sonnenstrahlen wegfällt und meist auch die Kälte geringer ist. In solchen Fällen kann man die Anwendung von 18 m langen Schienen (z.B. bei der Preußischen Staatsbahn) unbedenklich zur Regel machen. Ebenso ist eine größere Schienenlänge (15–18 m) zulässig, wenn die Stoßlücke durch Ueberblattung oder durch Auflauflaschen gedeckt ist (s. unten).

Die Lochung der Schienen muß – an jedem Ende mit zwei, in neuester Zeit vielfach mit drei Löchern – so weit sein, daß die Wärmeausdehnung durch die (als fest zu betrachtenden) Laschenbolzen nicht gehindert wird und daß auch bei größter Erwärmung keine Pressung der Schienen eintritt. Die Bolzen müssen daher bei mittlerer Temperatur (10° C.) in den Löchern zu beiden Seiten je einen Spielraum gleich der Hälfte der Wärmelücke haben. Die Löcher an beiden Schienenenden werden deshalb entweder länglich oder auch rund, mit entsprechend vergrößertem Durchmesser, gebohrt. Beim Verlegen des Gleises werden Wärmeplättchen, deren Dicke der Wärmelücke bei der jeweiligen Luftwärme entsprechen muß, zwischen die Schienenköpfe gelegt, um ein Pressen der Schienen in der Längsrichtung bei größter Erwärmung sicher zu verhindern.

Für Krümmungen müssen außer den Schienen normaler Länge noch sogenannte Ausgleichschienen vorhanden sein, die es ermöglichen, die Verkürzung des inneren gegen den äußeren Schienenstrang, ohne zu große Schieflage der Schwellen, zu vermeiden, was besonders bei eisernen Querschwellen wichtig ist wegen ihrer rechteckigen Lochung. Da es jedoch nicht wohl angeht, für jeden Krümmungshalbmesser besondere Ausgleichschienen in Vorrat zu halten, so begnügt man sich in der Regel mit zwei bis drei Längen (z.B. mit Verkürzungen von 40, 80 und 120 mm bei 12 m langen, 45, 90 und 135 mm bei 15 m langen Schienen), die im inneren Schienenstrang nach Bedarf fortlaufend oder mit Vollschienen wechselnd so eingelegt werden, daß die beiden gegenüberliegenden Stöße nie mehr als den halben Unterschied der einzelnen Ausgleichschienensorten aus dem rechten Winkel sind. Kleine Längenunterschiede, die durch geeignete Verwendung von Ausgleichschienen nicht zu beseitigen sind (1–2 mm), müssen durch Vergrößerung der Stoßlücken beseitigt werden. Ist l die Länge der normalen Schiene, so ist die dieser Normallänge entsprechende Kürzung im inneren Schienenstrang, wenn s die Entfernung der Schienenstränge von Mitte zu Mitte ist, k = s · l/R. Ist nun die Kürzung der Ausgleichschienen b, so[702] ergibt sich das Verhältnis der Zahl der Ausgleichschienen zur Gesamtzahl der Schienen im inneren Strang aus n = k : b. Für l = 12,00 m, s = 1,50 und R = 800 ist k = 22,5 mm. Ist nun die Länge der Ausgleichschiene 11,96 m, so ist b = 40 mm und n = 22,5 : 40 = 9 : 16 d.h. auf 16 Schienenlängen sind im inneren Strang 9 Ausgleichschienen einzulegen. Macht man aber die Wärmelücke im äußeren Strang um 1,5 mm größer als normal und im inneren Strang um 1,0 mm kleiner, so ergibt sich n = 20 : 40 = 1 : 2, d.h. jede andre Schiene im Innenstrang ist eine Ausgleichschiene.[703] Außer den Normalschienen und den Ausgleichschienen hat man noch kürzere Schienen, sogenannte Paßschienen (9,0 m, 7,5 m). Diese legt man auf Bahnhöfen vor oder in Weichenverbindungen ein, um zu kurze Stücke, und auf der Strecke, um auf kleineren Brücken oder auf schienengleichen Wegübergängen Stöße zu vermeiden. Im letzteren Falle können auch einzelne Schienen von 18 m Länge verwendet werden.

Die Schienen sollen, der Kegelgestalt der Radreifen entsprechend, gegen die Senkrechte um ein Zwanzigstel bis zu einem Sechzehntel geneigt sein.

II. Die Unterlagen der Schienen und die Befestigung der Schienen auf denselben.

Die Unterlagen können sein: Einzelstützen von Stein, Gußeisen, Stahlblech (gepreßt); Querschwellen von Holz, Walzeisen oder Eisenbeton; Langschwellen von Walzeisen. – Steinwürfel wurden in der ersten Zeit des Eisenbahnbaues häufig angewendet, jedoch später wegen Schwierigkeiten in der Schienenbefestigung und in der Gleisunterhaltung sowie wegen zu hartem Fahren ganz aufgegeben. – Gußeiserne Einzelstützen in glockenartigen Formen, oben für Aufnahme von Stuhlschienen eingerichtet und durch Querverbindungsstangen in Spur und Neigung gehalten, sind unter dem Namen »Topfschwellen« (potsleepers) von England aus in Argentinien, Aegypten und andern frostfreien Ländern vielfach verlegt worden. In Indien sind auch plattenförmige Einzelstützen mit Rippen, sowohl für Stuhl- als für Breitfußschienen, sowie aus Blech gepreßte Glockenstützen für Breitfußschienen mit Schraubenbefestigung verwendet worden ([2], S. 319 ff.). Diese Anordnungen haben jedoch für die Gegenwart und namentlich für Europa wenig Bedeutung. – Eiserne Langschwellen sind in nennenswertem Umfang nur in Deutschland verlegt worden; aber auch da werden sie bei Hauptbahnen kaum mehr verwendet und im Jahr 1905 betrug die Länge der auf Langschwellen liegenden durchgehenden Gleise nur noch 2%. – Die weitaus größte Verbreitung haben die Querschwellen. Diese haben zwar den Nachteil, daß die Schienen nicht fortlaufend unterstützt sind, man braucht deshalb stärkere Schienen als beim Langschwellenoberbau, dagegen wird die Spurweite, die Seitenneigung der Schienen und die Ueberhöhung des äußeren Strangs in Krümmungen durch sie am besten dauernd erhalten und damit die größte Betriebssicherheit erreicht. Außerdem kann bei Querschwellen die Bettung am besten entwässert und durch Einziehen weiterer Schwellen der Oberbau leicht verstärkt werden, ohne an den Einzelteilen etwas zu ändern. Hölzerne Querschwellen werden sowohl für Breitfußschienen als für Stuhlschienen angewendet, eiserne bis jetzt nur für Breitfußschienen. Versuche mit Querschwellen aus Eisenbeton wurden in Frankreich und Bayern gemacht. In Bayern war das Ergebnis bis jetzt nicht befriedigend, jedenfalls haben Eisenbetonschwellen noch keine Bedeutung (s. [2], S. 245). Eisenschwellen haben bis jetzt nur in Deutschland und in der Schweiz in größerem Umfang Verwendung gefunden, wie aus folgender Tabelle hervorgeht, welche die Verwendung in Prozenten der Gesamtlänge der durchgehenden Gleise angibt:


Oberbau der Eisenbahnen

Auch in Deutschland ist die Verwendung von Eisenschwellen bei den einzelnen Verwaltungen außerordentlich verschieden. Von den durchgehenden Gleisen lagen im Jahre 1905 auf Eisenschwellen in Baden 95,3%, in Württemberg 49%, in Preußen-Hessen 28,2%, in Bayern 22,9%, in Elsaß-Lothringen 18,2%, in Sachsen 1,7%, in Oldenburg 0,4% und in Mecklenburg sind Eisenschwellen in nennenswertem Umfang überhaupt nicht verwendet. Eisenschwellen erfordern als Bettungsmaterial möglichst hartes Geschläg; andernfalls verschlammt die Bettung rasch und muß erneuert werden. In Gegenden, wo Sand und Kies als Bettuhgsmaterial zur Verwendung kommen, sollten daher Eisenschwellen nicht verwendet werden; außerdem ist Zweifellos, daß das Fahren auf Holzschwellen im allgemeinen sanfter ist als das auf Eisenschwellen.

A. Oberbau und Holzquerschwellen.

1. Die Schwellen. Die in Europa für Querschwellen in Frage kommenden Holzarten sind Eiche, Lärche, Kiefer (Forche, Föhre), Fichte und in neuerer Zeit auch Buche. Das Eichenholz ist nach Härte und Dauer das beste und war daher früher allgemein in Anwendung, gegenwärtig wegen der hohen Kosten beinahe nur noch für Weichen. Nachdem es jedoch gelungen ist, die andern Holzarten durch geeignete Behandlung (Tränkung) in ihrer Lebensdauer wesentlich zu erhöhen und zugleich durch Verbesserung der Befestigungsmittel die Schwellen gegen mechanischen Angriff weit besser zu schützen, als dies früher der Fall war, sind auch diese Holzarten in steigendem Maße mit gutem Erfolge zu Schwellen verwendet worden. Solange das Holz der Schwellen an den Stellen, wo die Schienen befestigt sind, durch den Angriff der Schienen und ihrer Befestigungsmittel mechanisch zerstört wurde, bevor Fäulnis eintrat, wie dies besonders auf starkbefahrenen Bahnen der Fall war, erschien die Verlängerung der Dauer der Schwellen durch Tränkung nicht vorteilhaft; die Tränkung wurde daher, besonders bei Eichenholz, vielfach noch in neuerer Zeit unterlassen. Nach Einführung großer und dicker, keilförmiger Unterlagsplatten und Verbesserung der Befestigung ist aber auch bei Eichenholz der Nutzen einer guten Tränkung, zumal es hoch im Preise steht, Zweifellos, da seine Dauer von 14–16 Jahren auf reichlich 20 Jahre erhöht wird. Bei den andern Holzarten ist die Tränkung noch viel erfolgreicher. Bei Kiefern steigt die Dauer von etwa 7–8 auf 14–18 Jahre und bei Buchenholz, das ohne Tränkung nur eine Dauer von etwa 3 Jahren hat, wird sie durch Tränken außerordentlich erhöht (bei Tränken mit karbolsäurehaltigem Teeröl auf 20–30 Jahre), besonders wenn jede Schwelle gegen Aufreißen durch Klammern oder Schrauben in Nähe der Enden[704] geschützt wird. Das Buchenholz zeigt übrigens je nach Standort große Verschiedenheit. – Die weichen Holzarten werden durch das Tränken zugleich in ihrer Widerstandsfähigkeit gegen den mechanischen Angriff und das Ausziehen der Befestigungsmittel verbessert. – Ueber das Tränkungsverfahren s. Holzkonservierung, Bd. 5, S. 116 ff.

Die Weichholzschwellen leiden stark unter dem Angriff der rollenden Fahrzeuge. Sie werden meistens wegen Eintreffens der Unterlagsplatten und Zerstörung der Holzfasern um die Befestigungsmittel unbrauchbar und müssen erneuert werden, obgleich das Holz der Schwellen in den übrigen Teilen noch gesund ist. Um ihre Widerstandsfähigkeit zu erhöhen, werden sie in neuerer Zeit vielfach dort, wo die Befestigungsmittel eingreifen, mit weißbuchenen, in Teeröl getränkten Schraubendübeln (Fig. 13) versehen, auf deren Köpfen die Unterlagsplatten dann ruhen und in denen die Befestigungsmittel eine größere Haltekraft als in Weichholz haben. Durch die Verdübelung wird aber der Schwellenquerschnitt, besonders wenn zwei Befestigungsmittel nebeneinander sind, sehr geschwächt. Bis jetzt sollen die Erfahrungen günstige sein; ob aber aus dieser Schwächung der Schwellen sich mit der Zeit nicht Uebelstände ergeben, ist noch abzuwarten. Das Verfahren ist von dem französischen Ingenieur Collet erfunden und in [1] 1905, S. 9 ff., eingehend beschrieben. Es kann auch angewendet werden, um gebrauchte Schwellen, in denen die Befestigungsmittel nicht mehr festhalten, wieder verwendbar zu machen, wenn die Zerstörung des Holzes noch nicht zu weit vorgeschritten ist.

Der Querschnitt der Schwellen ist am betten ganz oder nahezu rechteckig, je nach dem Schnitt aus dem Stamm (zwei bis fünf, auch sechs aus einem Stamm), auch wohl trapezförmig oder mit kleinen Wahnkanten an der oberen Seite. Die obere Breite sollte jedoch wegen guten Auflagers der Unterlagsplatten nicht unter 15 cm herabgehen; bei Hauptbahnen ist gewöhnlich 17 cm Auflagerbreite Vorschrift. Die Auflagerfläche auf der Bettung muß vollkantig sein, da Schwellen mit abgerundeten Kanten nicht ruhig liegen, die Breite sollte bei Hauptbahnen mindestens 24 cm, besser 26 cm betragen, die Höhe 15, besser 16 cm. Gegenwärtig ist die Zweckmäßigkeit einer Schwellenlänge von 2,7 m für Vollspur ziemlich allgemein anerkannt. Dieses Maß ist u.a. bei den Preußischen Staatsbahnen für Strecken mit starkem Verkehr zur Regel gemacht (s. unten, B. 1); einige Bahnen gehen, namentlich bei Stuhlschienen, noch darüber hinaus.

2. Die Schienenbefestigung auf Holzschwellen. Der senkrechte Druck der Räder beansprucht die Befestigungsmittel nur indirekt durch Aufbiegen der Schienen an entlasteten Schwellen, die an den Befestigungsmitteln nach oben gehoben werden. Die durch diesen Zug ausgeübte Wirkung ist jedoch nicht erheblich, weil immer von ganz kurzer Dauer, und weil die unbelasteten Schwellen ihm folgen können. Die wagrechten Kräfte, deren Größe nicht mit Sicherheit ermittelt werden kann, die jedoch auf Grund verschiedener Versuche bis zur Hälfte, ja zwei Dritteln der senkrechten Achsgewichte geschätzt werden, können nur zum kleinsten Teile durch die zwischen Rad und Schiene quer zum Gleis vorhandene Reibung auf die eine Schiene übertragen werden und an dieser nach innen wirken; sie werden daher fast in voller Größe durch den Spurkranz auf die andre Schiene übergehen und diese nach außen zu verschieben und umzukippen (umzukanten) suchen. Diesen beiden Wirkungen haben die Befestigungsmittel (Fig. 1417) zu widerstehen. Als solche kommen bei Breitfußschienen auf Holzschwellen nur Nägel, Schienennägel, auch Hakennägel genannt, oder Schrauben, Schwellenschrauben, Holzschrauben (Tirefonds), in Betracht. Die Befestigungsmittel dürfen niemals den Schienenfuß durchdringen, sondern müssen ihn stets von der Seite übergreifen, damit der Bewegung durch die Wärmeschwankungen freies Spiel bleibt und der Querschnitt der Schiene nicht geschwächt wird. Gegen Umkippen oder Kanten nach außen können immer nur die inneren Befestigungsmittel, gegen Verschieben nach außen ohne Anwendung von Unterlagsplatten nur die äußeren, mit solchen jedoch alle Befestigungsmittel wirken. In letzterem Fall ist es daher richtiger, an der inneren Seite zwei, an der äußeren ein Befestigungsmittel anzubringen als umgekehrt. Die inneren und äußeren Befestigungsmittel werden gegeneinander versetzt, um das Aufspalten des Holzes zu vermeiden.

Die Unterlagsplatten werden aus Flußeisen gewalzt und bezwecken: 1. die Schonung der Schwelle durch möglichst gleichmäßige Druckverteilung auf größere Fläche, sie sollen daher groß und dick sein; 2. die Vermeidung des Einschneidens (Kappens) der Schwellen, daher keilförmige Gestalt; 3. die Zusammenwirkung sämtlicher Befestigungsmittel gegen Verschiebung der Schienen nach außen; 4. die Gewinnung eines guten Stützpunkts für die Außenkante des Schienenfußes gegen Aufkamen; 5. die Stützung der Köpfe der Befestigungsmittel gegen Umbiegen. Einige Beispiele von Unterlagsplatten zeigen Fig. 18 und 19. Die Anbringung des Hakens an der inneren[705] Seite, wie bei der Sächsischen Staatsbahn, erscheint durchaus richtig, um das Aufkippen der Schiene sicher zu verhindern, wenn auch wegen unvermeidlicher Ungenauigkeiten bei der Herstellung ein kleiner Spielraum notwendig ist; dieser tritt auch bei andern Befestigungsmitteln regelmäßig sehr bald ein (s. unten). Bei der Unterlagsplatte Fig. 19 sollen die kleinen Rippen an der Unterfläche die Reibung zwischen Platte und Schwelle erhöhen. Dies kann aber nur durch Einfressen der Rippen in die Schwellen geschehen, d.h. durch Zerstörung der Holzfaser, und bei der geringen Entfernung der einzelnen Rippen läßt dies für die Dauer des Holzes zwischen den Rippen fürchten.

Bedingung für die gute Wirkung der Unterlagsplatten ist, daß die beiden Auflagerflächen jeder Schwelle nicht windschief zueinander und daß sie eben sind, so daß beide Unterlagsplatten, wenn die Schienen voll aufliegen, auf ihrer ganzen Fläche gleichmäßig auf der Schwelle auflagern. Um dies zu erreichen, werden gegenwärtig bei verschiedenen Verwaltungen die Auflagerflächen der Schwellen, bevor diese getränkt werden, gehobelt.

Die Befestigungsmittel werden meist aus Flußeisen, noch besser aus besonders zähem, sehnigem Schweißeisen hergestellt. Gegen Verschiebung wirken am besten vierkantige Nägel, wobei die Holzgattung wesentlich mit in Betracht kommt; gegen Ausziehen wirken Schrauben, wenigstens solange das Holz gesund ist, kräftiger. Manchmal werden daher an der inneren Seite Schrauben, an der Außenseite Nägel verwendet. Die Gewinde der Schrauben sollen scharf geschnitten sein. Schrauben zerstören das Holz rascher als Nägel und verbiegen sich leichter; besonders machte sich das fühlbar, solange man sie ohne Unterlagsplatten anwendete, auf deren Ansatz der Schraubenkopf eine Stütze gegen Verbiegen findet (s. Fig. 18).

Unter Annahme einer wagrechten Seitenkraft von der Hälfte bis zu zwei Dritteln des Gewichts einer Lokomotivachse läßt sich leicht nachweisen, daß zur Aufhebung eines kräftigen Seitenstoßes die Befestigung an der Innenseite einer Schwelle nicht genügen kann, um das Umkanten zu verhüten, daß vielmehr die Nachbarschwellen mit in Wirksamkeit treten müssen. Die Uebertragung eines Teils des Umkantungsmoments auf die Nachbarschwelle kann aber erst durch Beanspruchung der Schiene auf Torsion zustande kommen, wobei ein geringes, aber bald begrenztes Nachgeben der inneren Befestigungsmittel nicht ausbleiben kann. Hieraus dürfte die bekannte Erscheinung sich erklären, daß an der Innenseite auch neuer Gleise sehr bald ein Spielraum zwischen Schienenfuß und Nagel(Schrauben-)kopf eintritt, der bald eine gewisse Größe (1–2 mm) annimmt, dann aber nicht mehr zuzunehmen pflegt und deshalb nicht schädlich ist. Es scheint vielmehr ein gewisses Federn der Schiene auf der Schwelle nützlich zu sein (s. unten).

Bei diesen Befestigungsarten müssen in Krümmungen die Befestigungsmittel für die beiden Schienenstränge um die Spurerweiterung weiter auseinander gerückt werden als in der Geraden. Die Schwellen müssen deshalb für die normale Spurweite und die verschiedenen Spurerweiterungen besonders gebohrt werden, und zwar geschieht dies am besten, ehe sie getränkt werden. Um nicht zu viele Sorten von Schwellen hinsichtlich der Bohrung zu bekommen, stuft man die Spurerweiterungen von 3 zu 3 mm ab und gibt jeder Schwelle einen Nagel, auf dessen Kopf die Erweiterung eingepreßt ist, oder aber man bohrt alle Schwellen gleich und[706] stellt die Spurerweiterung in diesen Abstufungen durch Einsetzen von verschiedenen Spurplättchen her. Hierher gehört die Anordnung von Kohn (1897), welche unter die Normen der Preußischen Staatsbahn aufgenommen ist. Bei ihr wird mit zwei unsymmetrischen Spurplättchen (Nr. 3 und 4) die Herstellung von acht Spurweiten (Erweiterung 0–21 mm) ermöglicht (s. Fig. 20a–20d).

Durch die letztere Anordnung wird auch erreicht, daß der Schienenfuß nicht unmittelbar an den in das Holz eingreifenden Befestigungsmitteln angreift, wodurch die Schwelle geschont wird. Das Befestigungsmittel, das innen zum Beteiligen der Schiene auf der Schwelle dient, ist aber dem unmittelbaren Angriff der senkrechten Kräfte ausgesetzt, welche die Schiene umzukanten suchen. Um dies zu vermeiden, hat man die Beseitigung der Schiene auf der Unterlagsplatte und die der Unterlagsplatte auf der Schwelle zu trennen gesucht durch Anwendung von Spannplatten. Die Spannplatte wird in gleicher Weise wie die Unterlagsplatten mit Schwellenschrauben oder Nägeln auf der Schwelle beteiligt und die Schiene dann mittels besonderer Klemmschrauben und Klemmplatten auf der Spannplatte festgespannt. Die Spurerweiterung kann wie oben durch verschiedene Bohrung der Schwellen oder durch verschieden geformte Klemmplatten hergestellt werden. Spannplatten sind in Anwendung in Oesterreich bei der Staatsbahn (s. Fig. 21) und bei der Nordwestbahn nach dem Vorschlage von Hohenegger seit 1882 in Nachbildung seiner Befestigung auf eisernen Langschwellen (s. unten); ferner nach dem System Heindl bei der Kaiser-Ferdinand-Nordbahn [2], S. 239 (s.a. Fig. 32). Sonst haben sie noch wenig Anklang gefunden. Die Teile zur Beteiligung der Schienen auf den Spannplatten, besonders die Berührungsflächen, sind zu klein. Es muß sich daher bei diesen Befestigungsmitteln eine starke Abnützung ergeben.

Die Stuhlschienenbefestigung (Fig. 22) ist in England fast ausschließlich, in Frankreich namentlich für Schnellzuggleise in Anwendung und hat sich auch bei den weitestgehenden Anforderungen des Betriebes aufs beste bewährt, insbesondere auch bei größter Geschwindigkeit bis 120 km/st eine so ruhige Fahrt ermöglicht, wie sie auf deutschen Bahnen auch nach Einführung der langen Wagen mit Drehgestellen nicht bekannt ist. Was davon dem Oberbausystem und was den Betriebsmitteln oder andern Umständen zuzuschreiben ist, steht freilich noch dahin. Jedenfalls aber hat die Beteiligung der Stuhlschienen durch einen Holzkeil in einem starken Stuhl gegenüber der bei Breitfußschienen bisher üblichen Befestigung den Vorzug, daß die Schiene durch den Holzkeil in elastisch er Weise gegen Seitenstöße gleich oben am Kopf gestützt wird. Weitere Vorzüge sind, daß die Auflagerfläche des Stuhls sehr groß ist, viel größer als die jeder Unterlagsplatte des Breitfußschienenoberbaus, daß die Stuhlplatte sehr dick ist, sich daher nicht biegt, also den Druck[707] gleichmäßiger überträgt, daß die Befestigungsmittel dem Angriff der Schienen entrückt sind, daß die Beteiligung des Stuhls auf der Schwelle mittels zweier Holz- und zweier Eisennägel (oder Schrauben) gegen Verschieben und Abheben lehr günstig wirkt, so daß die Schwelle und die 20–25 kg schweren Stühle ein Ganzes von großer Masse bilden und dadurch seitlichen Stößen einen großen Widerstand entgegensetzen, daß zur Befestigung der Schienen auf dem Stuhl nur ein einziges, verhältnismäßig großes Stück verwendet ist, und endlich, daß das Auswechseln der Schiene sehr rasch geschehen kann, da nach Lösen der Laschenbolzen nur die Keile loszuschlagen lind, was schnell geschehen ist, viel schneller als das Lösen von Schrauben oder Herausziehen von Nägeln. Einen Uebelstand bringt die hohe Abstützung des Schienenkopfes mit sich, nämlich die Gefahr, daß Spurerweiterungen eintreten, da durch die seitlichen Stöße die Stühle außen stärker auf die Schwelle gedrückt werden und sich daher mehr in die Schwelle eintreffen als innen. Dies sowie der weitere Uebelstand, daß die Holzkeile sich stellenweise lockern und dann wieder festgeschlagen oder auch mit dünnen Nebenteilen oder Blechen festgeklemmt werden müssen, hat aber der Anwendung dieses im allgemeinen befriedigend sich verhaltenden Oberbaues keinen wesentlichen Eintrag getan. Die Anwendung von Keilen aus Stahlblech statt aus Holz hat wenig Eingang gefunden. Die Holzkeile oder, wie sie in England heißen, »Schlüssel« (key) werden in der Regel prismatisch (nicht keilförmig) aus Eichenholz hergestellt, in Leinöl gekocht oder anders getränkt und stark gepreßt, damit sie sich wohl ausdehnen können, aber nicht weiter schwinden. Die 32 mm Harken Holznägel zur Befestigung des Stuhls auf der Schwelle sollen gegen Verschiebung und Erschütterung, die 23 mm starken eisernen gegen Ausziehen und heftige Einzelstöße wirken. Der Stuhlschienenoberbau stellt sich im ganzen etwas teurer als derjenige mit Breitfußschienen von theoretisch gleicher Tragfähigkeit, er ist aber auch schwerer.

Seit dem Jahre 1890 hat man auch in Deutschland dem Stuhlschienenoberbau wieder Aufmerksamkeit zugewendet. Auf der Linie Potsdam-Magdeburg, wo streckenweise von früher her ein weit schwächerer Oberbau mit leichten Stühlen (zwei Nägel) noch lag und sich trotz geringer Abmessungen leidlich erhalten hatte, wurden an den Stößen verbesserte neue Stühle eingezogen und dadurch die Lebensdauer des Oberbaues verlängert. Zwischen Bückeburg und Minden wurde 1892 eine Versuchsstrecke von 1 km Länge mit dem Oberbau der Midlandeisenbahn verlegt (jedoch mit nur 13 cm starken Schwellen), der sich bisher gut bewährt hat, und auf der Badischen Staatsbahn (Fig. 11, 22 und 40) wurde 1893 ein Stuhlschienenoberbau verlegt, der sich von dem der Midlandbahn (s. Zentralbl. d. Bauverwalt. 1890, April) fast nur durch die kleinen Rippen am Stuhl unterscheidet, die zur besseren Festhaltung des Holzteils von dem Stuhl der Englischen Nordwestbahn übernommen sind.

Um die Vorteile des Stuhlschienenoberbaus mit denen des Breitfußschienenoberbaus zu verbinden, hat die Badische Staatsbahn 1900 einen Oberbau eingeführt, bei welchem Breitfußschienen mittels Stühlen auf Holzschwellen beteiligt werden (s. Fig. 23). Dieser Oberbau kommt zur Anwendung in längeren Tunnels, wo eiserne Schwellen, die in Baden allgemein eingeführt sind (s. oben), rasch durch Rost zerstört werden und die Keile auch bei anhaltender Trockenheit nicht schwinden, sowie vor Stationen zur Isolierung von Schienen in der Nähe von Schienendurchbiegungskontakten. Aehnliche Oberbauanordnungen haben auch die Italienische Mittelmeerbahn (am Simplon) und die Oesterreichische Staatsbahn.[708]

B. Oberbau mit Eisenquerschwellen.

1. Eiserne Querschwellen werden aus Flußeisen gewalzt und erhalten zurzeit vorwiegend durch keine Mittelrippen geteilte, trog- oder kastenförmige Querschnitte nach Art der Fig. 24–28, damit der Druck auf die Bettung möglichst gleichmäßig wird und der Bettungskörper in der Schwelle ungeteilt bleibt und nicht zu klein wird. Darüber, ob das zur Verstärkung der Fußränder aufgewendete Material nicht besser zur Verlängerung der Seitenrippen verwendet würde (wie bei Fig. 24), sind die Meinungen geteilt. Die Verstärkung erleichtert die Erzielung guter Walzränder und schützt die Schwelle besser vor Beschädigung beim Stopfen, dagegen soll sie die Zerstörung der Bettung beschleunigen. Formen mit mehreren wagrechten Auflagerflächen, wie die frühere Vautherinschwelle und die nach 1881 auf preußischen Bahnen mehrfach angewendete Form mit engem Mittelkasten, in welchen die Bettung schlecht eindringt, haben sich nicht bewährt.

Bei den Eisenschwellen tritt der bei Holzschwellen in viel geringerem Grade vorkommende Uebelstand ein, daß durch die elastischen Senkungen und Biegungen der Schwelle das Bettungsmaterial rasch zermalmt wird. Das zermalmte Material stäubt bei trockenem Wetter an den Seiten, namentlich aber durch die Befestigungslöcher heraus, bei nassem Wetter und besonders auf wenig durchlässigem Untergrunde spritzt es aber als Brei heraus und überdeckt die Befestigungsstellen. Die Trogform der Schwellen wirkt bei diesen Bewegungen pumpenartig. Beim Zurückfedern der Schwelle füllt sich der darunter entstehende kleine Hohlraum mit Wasser und Bettungsschlamm, der beim folgenden Niederdrücken hinausgedrückt wird. Dadurch wird die Zerkleinerung und Verunreinigung des Bettungsstoffs beschleunigt und die feste Lage der Schwelle zerstört. Der verschlammte Bettungskörper unter der Schwelle wird außerordentlich hart, und beim Regulieren des Gleises muß er zertrümmert oder wenigstens losgehauen werden, damit die Höhlung der Schwelle beim Stopfen ausgefüllt wird, da dies auf andre Weise nicht möglich ist. Dabei wird aber wieder eine Menge Bettungsmaterial zertrümmert und die Verschlammung beschleunigt. Das Eintreten dieser Uebelstände kann zwar durch Verwendung harten Bettungsmaterials (s. unten) und möglichst gute Entwässerung verzögert werden. Es entstehen aber doch erhöhte Baukosten und mit der Zeit auch erhöhte Unterhaltungskosten, und zwar um so rascher, je mehr bei der Neuanlage gespart wurde. Sehr eingehende und dauernde Versuche E. Schuberts ([4] und [1], 1897) scheinen den Nachweis erbracht zu haben, daß diese Uebelstände sich durch eine andre Form der Schwelle, nämlich durch Einführung einer unteren Mittelrippe und Verkürzung oder Fortlassung der Seitenwände, beseitigen oder doch sehr mildern lassen, zumal wenn die erforderliche Steifigkeit durch eine obere Rippe ersetzt wird. Diese muß aber an der Stelle des Schienenauflagers, wo die Schwelle am steifsten sein sollte, ausgeschnitten werden. Eine Versuchstrecke von 1 km Länge mit derartigen kreuzförmigen Schwellen und einer neuen Klemmhebelbefestigung ([1] 1897, Taf. 18) ist im Herbst 1897 zwischen Liegnitz und Breslau verlegt worden. Die untere Mittelrippe bezweckt namentlich das Hin- und Herschieben der Bettung beim Stopfen der. Schwelle zu vermeiden und die Fortlassung der Seitenwände soll ein besseres Stopfen ermöglichen. Auch Haarmann gibt seiner Rippenschwelle eine mehr flache Form, um das Stopfen zu erleichtern (s. Fig. 29). Die beiden kleinen Rippen zu beiden Seiten der Kopfplatte bezwecken die ruhige Lage der Hakenplatte (s.a. unten, Fig. 31). Ein andres Mittel, um die zermalmende Wirkung durch das Hämmern der Schwellen auf der Bettung zu vermindern, hat Zimmermann vorgeschlagen: die doch einmal unvermeidliche senkrechte Bewegung in die Befestigung, also zwischen Schiene und Schwelle zu verlegen und bestimmt zu begrenzen (Glasers Annalen 1892, Bd. 31, S. 21). Eine derartige Anordnung für Eisenschwellen ist versuchsweise zwischen Minden und Bückeburg auf 250 m Länge 1893 verlegt und hat gegenüber einer sonst gleichen Strecke ohne diese Beweglichkeit sehr günstige Ergebnisse gezeigt.[709]

Die Länge der Eisenquerschwelle ist früher viel zu klein (2,2, ja bis 2 m herab) bemessen worden. Durch Versuche der Reichseisenbahnen in Elsaß – Lothringen und durch die wissenschaftlichen Forschungen [5] Zimmermanns wurde dies nachgewiesen, und gegenwärtig wird die Länge der Eisenschwelle wohl allgemein gleich der der Holzschwelle, bei den Preußischen Staatsbahnen beispielsweise zu 2,70 m, bemessen. Eine Verbesserung der Eisenschwelle brachte sodann die Einführung des Kopfverschlusses (zurzeit durch Abbiegen der Enden in warmem Zustande mittels Pressen in eine Form hergestellt), um gegen Seitenverschiebung des Gleises die Reibung von Bettung auf Bettung an Stelle der geringen von Eisen auf Bettung zu setzen. Die geneigte Auflagerfläche für die Schienen wurde anfangs durch Biegen, später durch Pressen hergestellt. Es hat sich aber gezeigt, daß bei unmittelbarer Befestigung der Schienen auf den Schwellen die Abnützung der Schwelle, besonders an den Löchern für die Befestigungsmittel wie an diesen selbst, eine sehr große ist. Man wendet deshalb auch hier keilförmige Unterlagsplatten an und läßt die Schwelle gerade. Ebenso wurde das Gewicht der Schwellen von etwa 28,5 kg im Jahre 1868 allmählich durch Verstärkung des Querschnitts und Verlängerung der Schwelle auf 70 und 75 kg gesteigert, so daß das Gewicht einer Weichholzschwelle und einer Eisenschwelle annähernd gleich groß ist. Durch die stärkeren Abmessungen des Querschnitts wurde die Lebensdauer der Schwellen erhöht und die Kosten der Erneuerung vermindert, und durch ihre größere Breite und Steifigkeit werden die der Bahnunterhaltung verringert, also die Wirtschaftlichkeit der Eisenschwellen erhöht, so daß der Eisenschwellenoberbau, auch bei hohem Gewicht der Schwellen, bei Vergleichung der Anlagekosten zuzüglich der kapitalisierten Kosten für Unterhaltung bei billigem guten Bettungsmaterial unter Berücksichtigung der Lebensdauer mit dem Holzschwellenoberbau wohl konkurrieren kann ([6], Bd. 32, S. 233). Allerdings können derartige Rechnungen nie mit voller Sicherheit ausgeführt werden, weil dabei eine Anzahl ungewisser Werte eingesetzt werden muß, wie die mutmaßliche Dauer der Schienen und Schwellen, der Zinsfuß in nicht ganz naher Zukunft u.a.m. (s. unten).

Die kurzen, schwachen und besonders die gebogenen Schwellen der Anfangszeit haben sich bei Unterstopfung der Mitte an den Enden nach abwärts gebogen und dadurch zu Spurerweiterungen und schwieriger Bahnunterhaltung Anlaß gegeben. Um dies zu vermeiden, hat man dann die Mitte der Schwelle nicht mehr gestopft; dadurch wurde dann aber der Flächendruck auf den unterstopften Stellen der Schwelle noch erhöht. Aus gleichem Grunde hat man auch, zuerst bei holländischen Bahnen, dann neuerdings in ausgedehntem Maße auf schweizerischen Bahnen, den Schwellen durch Warmpressen, zugleich mit Herstellung der Schienenneigung, eine eigentümliche Form gegeben, die in der Mitte eine starke Einschnürung der Breite, aber eine Vergrößerung der Höhe zeigt (s. [2], S. 252, Fig. 260 und 261). Dadurch erhält die Schwelle in der Mitte ein schmäleres Auflager, aber ein größeres Widerstandsmoment gegen Biegung. Diese schwierige Umformung erscheint indessen nicht erforderlich, wenn man die Schwellen ausreichend lang macht. Die gleichmäßig feste Unterstopfung der ganzen Schwelle (wie u.a. sehr ausgedehnte und langjährige Erfahrung im Rheinland erweist) ist dann durchaus zweckmäßig, da hierdurch die Pressung auf die Flächeneinheit der Bettung verkleinert wird. Die gerade, gleichbreite Schwelle mit keilförmiger Unterlagsplatte dürfte daher der eingeschnürten unbedingt überlegen sein.

2. Die Schienenbefestigung wurde bei den ersten Eisenschwellen von le Crenier in Portugal (1858) durch Schrauben mit Klemmplättchen, dann aber bei französischen Bahnen in den 1860er Jahren durch Keile und Krampen – anfangs mit, dann ohne keilförmige Unterlagsplatten – bewirkt. Diese Bauart (s. [2], S. 255, Fig. 262) ist in Deutschland eingeführt und lange beibehalten worden und noch bei manchen Bahnen mit geringerer Betriebslast wegen ihrer Einfachheit beliebt. Seit Ende der 1870er Jahre ist jedoch in Deutschland, Oesterreich und der Schweiz die Schraubenbefestigung, zuerst ohne, später mit (keilförmiger) Unterlagsplatte, in vielen verschiedenen Einzelformen allgemein üblich geworden. Bei allen Befestigungsarten sind die Schwellen in der Geraden und in Krümmungen gleichgelocht, die Spurerweiterung wird durch verschiedene Befestigungsmittel hergestellt. Diese sollen folgenden Anforderungen genügen: 1. Sicherung der Spurweite durch möglichst wenige, möglichst große und leicht genau herstellbare Teile. 2. Tunlichst direkte Uebertragung der seitlichen Stöße vom Schienenfuß auf die Schwelle durch ein Stück mit geraden, möglichst großen Berührungsflächen (nicht etwa durch Seitendruck auf die Schraubenbolzen). 3. Angriff des dem Umkippen der Schienen entgegenwirkenden Befestigungsmittels möglichst unmittelbar am Schienenfuß (z.B. ein vor jedem Seitendruck geschützter Bolzen). 4. Nachstellbarkeit bei etwaiger Lockerung. 5. Das Einbringen[710] und Auswechseln der Beteiligung muß von oben möglich sein, ohne die Bettung auflockern und ohne unter die Schwelle greifen zu müssen.

Die Haarmannsche, bei den Preußischen Staatsbahnen übliche Hakenplattenbefestigung (Fig. 30a und 30b) hat den Vorzug großer Einfachheit und den weiteren, daß die äußere Seite der Schienen ganz angefüllt werden kann, weil nur an der Innenseite eine zu überwachende und nachzustellende Befestigungsschraube vorhanden ist. Dagegen erfordert sie für die Herstellung der Spurerweiterung (in Abstufungen von 3 mm von 0–24 mm) vier verschiedene Untertags- und vier verschiedene Klemmplatten (deren Absätze a und b sich immer zu 20 mm ergänzen). In Württemberg wurde diese Befestigungsart 1907 in verbesserter Form eingeführt (s. Fig. 31). Die Hakenplatte ist bedeutend stärker, sie übergreift das Loch in der Schwelle, ferner wird die Schiene durch die Klemmplatte mit keilförmiger Berührungsfläche besser auf der Platte festgeklemmt und zu vier verschiedenen Hakenplatten ist nur eine Sorte Klemmplatten erforderlich. Zu wünschen wäre noch, daß die Kopfplatte der Schwelle, wo der Haken eingreift, verstärkt und damit die Abnützung verringert würde.

Die Heindlsche Beteiligung, in Bayern, Württemberg u.s.w. verwendet (s. Fig. 32a und 32b), hat den Vorzug, daß die Uebertragung der senkrechten und der wagrechten Kräfte durch besondere Teile geschieht und daß die Spurerweiterung durch Wechsel von vier Beilagen (Spurplatten) bewirkt wird, welche zudem als durchweg rechteckig begrenzte Formen leicht genau herzustellen sind. Dagegen hat sie den großen Nachteil, daß zu jeder Beteiligung einer Schiene auf einer Schwelle sieben, zudem noch kleine Teile erforderlich sind, wodurch eine große Zahl kleiner Berührungsflächen und kleiner Spielräume und damit eine große Abnützung entsteht. In Württemberg waren die Unterlagsplatten nach einigen Jahren messerscharf durchgescheuert. Ein weiterer Nachteil ist, daß nicht nur die inneren, sondern auch die äußeren Klemmschrauben überwacht werden müssen. Diese Befestigungsart dürfte daher wohl bald verschwinden.

Um das Lösen der Schraubenmuttern infolge der Erschütterungen des Betriebs möglichst zu vermeiden, werden neben mancherlei andern, meist nicht recht befriedigenden [711] Mitteln, wie Nutstifte, Hoheneggersche Fixierungsplättchen (s. [2], S. 264) u.s.w. – namentlich federnde Ringe angewendet. Diese scheinen entbehrlich zu sein, wenn die Schrauben kräftig, die Gewinde sorgfältig und scharf geschnitten und die Muttern mit einem Bundring versehen werden, durch welchen die Berührungsfläche zwischen Mutter und Klemmplatte erheblich vergrößert und daher die rasche Abnützung verringert wird (s. Fig. 30b, 31 und 33).

Eine Umbildung der Hakenplattenbefestigung für eine tiefere Lage der Schwellen, wie sie z.B. auf schienengleichen Wegübergängen, welche gepflastert werden, erforderlich ist, zeigt die von Kohn erdachte Anordnung (Fig. 33). Bei ihr ist die flußeiserne Hakenplatte durch eine Gußstahlplatte ersetzt und die Schraubenmutter mit einer »Stellkappe« zum Schutz gegen Sand und Schmutz und zugleich gegen Losrütteln versehen, was bei der schwer zugänglichen läge der Schraube sehr zweckmäßig erscheint.

C. Der Schienenstoß bei Querschwellenoberbau.

Der Stoß ist der schwächste Punkt des Gestänges und hat bisher noch keine ganz befriedigende Anordnung gefunden. Die bis Mitte der 1860er Jahre übliche unmittelbare, anfangs sogar ohne Laschen ausgeführte Unterstützung des Stoßes durch eine Schwelle: der sogenannte ruhende oder feste Stoß ist seitdem fast allgemein verlassen und durch den freitragenden oder schwebenden Stoß mit Unterstützung durch zwei einander mehr oder weniger nahgerückte Schwellen ersetzt. Die unmittelbare Unterstützung des Stoßes hat sich als ungenügend erwiesen, da die Schwelle unter dem Stoß durch die Erschütterungen beim Uebergang der Räder hin und her gerüttelt wird und die Schienenenden zwischen Rad und Schwelle ähnlich wie zwischen Hammer und Amboß breitgeschlagen werden; auch wird die Wirkung der Laschen durch die gelenkartige Wirkung beeinträchtigt. Beim schwebenden Stoß wird die Last auf zwei Stützpunkte verteilt, die Schienenenden können sich deshalb etwas durchbiegen, werden aber durch kräftige, als eingespannte Träger wirkende Laschen gestützt, welche das fehlende Biegungsmoment der Schiene ersetzen müssen und dieserhalb keilförmig zwischen die ebenen Anschlußflächen am Kopf und Fuß der Schiene (ohne Berührung des Stegs) durch vier oder sechs Schraubenbolzen eingepreßt werden. Die Laschen wurden früher als Flachlaschen hergestellt. Obwohl die unsymmetrische Gestalt in statischer Beziehung nicht wünschenswert ist, hat man später die Laschen zur Erhöhung ihres Widerstandsmoments unten mit kräftigem wagerechten Schenkel (Winkellasche, Fig. 34), versehen, dem dann noch ein nach unten zwischen die Schwellen hinabreichender senkrechter Ansatz beigefügt wurde (die verstärkte Winkellasche, Ansatz- oder Z-Lasche Fig. 35), der bei Stuhlschienen bisweilen unter dem unteren Kopf nach innen gekrümmt ist (s. Fig. 40) An der Außenseite, wo der Spurkranz nicht im Wege ist, hat man der Lasche auch wohl einen oberen Winkelschenkel gegeben (sogenannte U-Laschen, Fig. 36), der bisweilen bis zur Oberkante der Schiene heraufreicht und dort eine Erbreiterung erhält, auf der die Räder über die Stoßlücke geführt werden (Auflauflasche, Fig. 37). Die Neigung der Anschlußflächen beträgt bei den neueren Schienenprofilen meist 1 : 3 oder 1 : 4, doch kommen auch stärkere Neigungen bis zu 1 : 2 (Reichseisenbahnen), ja 1 : 1,78 (Englische Nordwestbahn) und flachere bis 1 : 5 (Belgische Staatsbahn) vor, und auf amerikanischen Bahnen ist vielfach die Neigung 13° (1 : 4,33) üblich. Eine steile Neigung begünstigt zwar das Nachstellen der Laschen, erleichtert aber auch das[712] Auseinandertreiben der Laschen durch den Schienenkopf, erhöht also die Spannung der Bolzen.

Beispiele von Laschenverbindungen aus neuerer Zeit geben Fig. 38 und 39. In beiden Fällen sind die Laschen über die Befestigungsmittel auf den Schwellen nächst dem Stoß verlängert und umfassen diese mittels Ausschnitten im wagerechten Schenkel der Lasche, um die Schienen in wirksamer Weise gegen Längsverschiebung, gegen das sogenannte Wandern der Schienen (s.d.), durch Verspannung mit den beiden Schwellen am Stoß zu sichern. Im ersten Beispiel umfassen die Laschen die Heindlschen Klemmplatten auf Holzschwellen (s.a. [2], S. 239, Fig. 227; auf Eisenschwellen s. oben Fig. 32), im zweiten einerseits die Haken (Krempen) der Unterlagsplatten, anderseits bei Eisenschwellen die Klemmplatten, bei Holzschwellen lassen sie Raum für die Schwellenschraube. Die Querschnitte der Innen- und Außenlaschen sind gleich und im übrigen unterscheiden sich Innen- und Außenlasche nur durch die Form der Laschenlöcher, die in der Innentasche rund und in der Außenlasche länglich sind, um durch die entsprechende Form des Bolzenschafts diesen am Drehen beim Anziehen der Schraubenmutter zu verhindern. Dies kann auch durch Eingreifen eines quadratischen Bolzenkopfs in eine Nute der Lasche oder durch andre Mittel erreicht werden.

Bei Stuhlschienen werden die Laschen gewöhnlich nur so lang gemacht, daß sie gerade zwischen die Stühle der beiden Stoßschwellen hineinpassen (s. Fig. 40), so daß sie durch Vorstoßen nach der einen oder andern Richtung das Gestänge gegen Wandern schützen, aber immer nur eine Schwelle fassen. Bei Stuhlschienen tritt die Längsverschiebung im allgemeinen in geringerem Maße auf, weil die Schienen oben am Kopf gestützt und auf jedem Stuhl festgekeilt sind. Beim Wandern der Schienen ist nämlich die Aufhängungsart der Schienen ganz wesentlich, wie durch Versuche von Orth in Hamburg nachgewiesen ist [7]. Ueber die sehr mannigfaltigen Ursachen des Wanderns der Schienen und die Gegenmittel s. S. 718 und [3], Bd. 7, S. 3432; [14], 1890, S. 437; besonders auch [1], 1897. S. 138, 1901, S. 21 u. 167, [2], S. 264, und [19], S. 208.

Eine vollständig befriedigende Stoßverbindung müßte dauernd bewirken, daß die beiden Schienenenden beim Uebergange des Rades weder einen Höhenunterschied noch einen merkbaren Richtungsunterschied[713] zeigen [8], damit weder ein Stoßen des Rades gegen den einen Schienenkopf noch eine seitliche Bewegung der Schienenenden, die bei großer Fahrgeschwindigkeit auch als Stoß wirkt, eintreten kann, ferner sollte die Fahrbahn des Rads beim Ueberfahren des Stoßes nicht unterbrochen sein. Diese Ziele sind bis heute bei keiner Stoßverbindung vollständig erreicht. Auch bei der besten Laschenverbindung treten infolge der Auf- und Abwärtsbewegung der Schienen beim Darüberfahren an den Enden der Laichen und in deren Mitte, d.h. an den Schienenenden, kleine Abnützungen sowohl an den Schienen als auch an den Laschen ein, welche ein verstärktes hammerartiges Arbeiten der Schienenköpfe und -füße gegen die Lasche zur Folge haben und die bekannten hörbaren Schläge verursachen, die, wenn ein Oberbau längere Zeit in der Bahn liegt, den Uebergang jedes Rades über einen Schienenstoß begleiten. Dieser Uebelstand kann durch Nachziehen der Schraubenbolzen nicht beseitigt werden, weil ein gutes Anliegen der abgenützten Stellen der Laschen durch die fest anliegenden, entweder noch gar nicht oder doch weniger stark abgenützten Stellen der Lasche zwischen den abgenützten Stellen verhindert wird. Auch eine Erneuerung der Laschen führt nicht zum Ziel, da die Schienen eben gleichfalls abgenützt sind. Hierin liegt der wesentlichste Mangel des Laschenstoßes. Zimmermann stellt deshalb [8] auf Grund eingehender Untersuchungen die Forderung auf, daß die Verbindungskörper die Schienen nur in den angegebenen drei Stellen, deren fetter Schluß für die statische Wirkung notwendig ist, auf kurze Längen berühren, voneinander unabhängig und einzeln nachstellbar sein sollen. Er hat auch zwei derartige Anordnungen, die eine mit Seitentaschen, die andre mit einer Fußlasche, in Vorschlag und versuchsweise zur Ausführung gebracht ([8], S. 25). Eine weitergehende Verwendung haben diese Anordnungen aber nicht gefunden. Das Zerlegen der Lasche in mehrere kleinere Teile ist wegen der rascheren Abnützung kleiner Teile bedenklich, auch wird durch Lösen einzelner Teile die wirksame Art der ganzen Laschenverbindung aufgehoben.

Von andrer Seite, namentlich in Nordamerika, hat man das Ziel durch den sogenannten Brückenstoß (Fisher-Stoß) zu erreichen gesucht (s. Fig. 41). Bei diesem liegen die Schienenenden nur in der Mitte der Brücke auf, die etwas elastisch angeordnet ist, um die Nachteile des ruhenden Stoßes nicht wieder herbeizuführen; die Schienenenden werden auf der Brücke festgeklemmt. In Deutschland hat die Preußische Staatsbahn 1890 einen Versuch mit einem Brückenstoß gemacht. Der Erfolg war vermutlich wegen der großen Starrheit der Brücke ungünstig, ebenso hat sich der Brückenstoß nach dem Vorschlag des Bochumer Vereins von 1892 ([2], S. 295, 333 und 334) nicht bewährt. Dasselbe bezwecken die Kalker Werkzeugmaschinenfabrik mit ihrer aus einem Stück Blech gepreßten Doppelschwelle ([2], S. 294, Fig. 332), welche von verschiedenen Verwaltungen versuchsweise mit günstigem Erfolg angewendet ist, und die in Baden angewendete Schulersche Stoßanordnung mit Durchlochung der unteren Laschenansätze und Einlegung von Stahlteilen in diese Durchlochung, wodurch die Schienenenden, und zwar nachstellbar, unterstützt werden (s. [2], S. 296; Fig. 335 und 336). Diese Anordnung hat sich nicht bewährt. Beim Antreiben der Keile entstanden Risse in den Schienen von den äußeren Laschenlöchern aus.

Bei den bis jetzt besprochenen Anordnungen müssen die Räder über die je nach der Temperatur bald kleineren, bald größeren Wärmelücken am Stoß wegrollen, wodurch ebenfalls kleine Schläge und ungleiche Abnützung entstehen. Um diese zu vermeiden, haben schon 1870 Währer und Bergmann durch Trag- oder Auflauflaschen eine unmittelbar wirkende Stoßbrücke gebildet, die den Schienenenden die Last ganz abnehmen und die Räder über die Stoßlücke führen sollen. Die Laschen steigen an der Außenkante der Schiene allmählich bis zu deren voller Höhe an. Sie erfordern daher eine besondere Bearbeitung und sind wohl deshalb lange Zeit fast gar nicht beachtet worden. Erst 1897 ist eine solche Traglasche mit 850 mm Länge und sechs Bolzen auf den Sächsischen Staatsbahnen eingeführt worden. Denselben Zweck verfolgt die schwerfällige Stoßfangschiene der Dresdner Bank (s. [2], S. 301, Fig. 348) durch Anordnung einer besonderen, entsprechend bearbeiteten Schiene neben der Fahrschiene und Einfügung eines Zwischenstücks zwischen beiden, das nach seiner ganzen Anordnung nicht voll zur Wirkung gelangen kann. Versuche mit diesen und ähnlichen Anordnungen auf der Berliner Stadtbahn und zahlreichen Strecken der Preußischen Staatsbahnen hatten auch ungünstigen Erfolg. Auflauflaschen sind außer bei den Sächsischen Staatsbahnen bei den Bayrischen und den Württembergischen (s. unten) Staatsbahnen u.a. mehrfach verlegt worden und scheinen sich bis jetzt zu, bewähren. Von verschiedenen Seiten wird aber bezweifelt, ob sie auf die Dauer ihren Zweck erfüllen können, weil stark ausgelaufene Radreifen die Seitenlasche möglicherweise bald so abnützen können, daß andre, noch neue Radreifen sie nicht mehr berühren. Dies weist aber darauf hin, daß diese Konstruktionen allgemein eingeführt werden müssen, wenn sie dauernd[714] wirksam bleiben sollen, damit die Radreifen sich auch außen gleichmäßig abnützen. Dasselbe versuchte Neumann mit seiner Kopflasche ([2], S. 301, Fig. 349) zu erreichen, welche 1890 bei der Sächsischen Staatsbahn eingeführt wurde. Hier werden die Schienenköpfe am Stoß außen bis auf den Steg ausgeschnitten und durch eine äußere Lasche ersetzt, die auf Kopfhöhe reicht und die Räder über die Stoßlücke führt.

Die Bearbeitung des Schienenkopfes ist lästig. Diese Lasche wurde deshalb später durch einfache Auflauflaschen ersetzt.

Wieder in andrer Weise suchten Rüppell & Kohn eine stetige Fahrbahn für die Räder zu schaffen und die andern Uebelstände zu umgehen durch eine lange Ueberblattung der Schiene am Stoß, also durch Beseitigung der durchgehenden stumpfen Stoßfuge, nachdem sich früher bei Eisenschienen kurze Ueberblattungen ebenso wie schräge Stoßfugen wegen der damit verbundenen Schwächung der Schiene als unbrauchbar erwiesen hatten und auch bei Stahlschienen die schräge Fuge nur auf Straßenbahnen bei geringen Laden und breitem Schienenkopf (Doppel- oder Phönixkopf) sich zulässig gezeigt hat. Einen vollständig durchgebildeten und in die Normen der Preußischen Staatsbahn aufgenommenen Blattstoß zeigt Fig. 42 für Holzschwellen. Bei diesem beträgt die Ueberblattung 200 mm, die Entfernung der Schwellen am Stoß 540 mm (von Mitte zu Mitte), die Dicke des Stegs ist aber auf 18 mm erhöht, damit der Steg am Blatt noch einige Stärke (9 mm) hat. Die Anordnung hat den Nachteil,[715] daß neben dem Verlust an Schienenlänge durch die Ueberblattung der Steg unnötig stark gemacht werden muß. Letzteres vermeidet die von Vietor angegebene Schiene mit unsymmetrischem Steg der Georg-Marienhütte in Osnabrück. Diese Schienen werden so eingelegt, daß der Steg abwechselnd rechts und links von der Kopfmitte liegt. Bei der Ueberblattung am Stoß ist dann von jeder Schiene diejenige Hälfte des Kopfes und Fußes wegzunehmen, welche den Steg nicht enthält. Die Schienen heißen Wechselstegschienen, der Stoß Wechselstegverblattstoß (s. Fig. 43).

Im Jahre 1900 schlug Haarmann eine Vereinigung der Stoßbrücke und Ueberblattung in seinem Starkstoßoberbau vor ([2], S. 299, Fig. 343 und 344). Die Stoßbrücke war ein Gußstahlstück, daher schwierig genau herzustellen, sehr starr, schwer und teuer. Im Jahre 1906 wurde in Württemberg auf einer größeren Versuchsstrecke ein von Haarmann den dortigen Verhältnissen angepaßter Wechselstegverblattstoß mit gewalzten Stoßträgern und Auflauflaschen auf Holzschwellen und eisernen Rippenschwellen eingelegt (s. Fig. 44). Die Ueberblattung beträgt 250 mm, die Laschen sind für Holz- und Eisenschwellen gleich, 800 mm lang, die äußere Lasche übergreift den Haken (Krempe) des Stoßträgers, die innere die Befestigungsmittel. Die Stoßträger haben die Querschnitte der Unterlagsplatten und sind für Holzschwellen 660 mm, für eiserne Schwellen 616 mm lang, bei 500 mm Schwellenentfernung am Stoß. Bis jetzt hat sich der Blattstoß im allgemeinen gut bewährt, ein endgültiges Urteil ist aber verfrüht. Es bleibt auch noch abzuwarten, ob die unsymmetrische Anordnung des Stegs auf die Dauer nicht nachteilig ist.

Die Versuche, die Uebelstände durch exzentrische Lage der Stoßfuge zwischen den beiden Stoßschwellen oder durch Einfügung einer dritten Schwelle unter der Stoßfuge (Dreischwellenstoß, Amerika) zu beseitigen, haben wenig Erfolg gehabt. Dagegen erscheint ein möglichstes Zusammenrücken der Stoßschwellen (Gotthardbahn 340 mm, Schubert 360 mm), so nahe es das Stopfen erlaubt, zweckmäßig, und hiervon ausgehend hat die preußische Eisenbahnverwaltung die aus Fig. 45 ersichtliche Doppelschwelle eingeführt. Die verschiedenen Ausführungen und Vorschläge für die Stoßverbindung sind ungemein zahlreich, so daß es nicht angängig ist, hier sämtliche beachtenswerten anzuführen. Die besprochenen mögen als besonders kennzeichnend für die neueren Bestrebungen genügen.

Was die Lage des Stoßes in den beiden Schienensträngen anlangt, so ist in Amerika die Lage in Verband (Wechselstoß) sehr verbreitet. In Europa zieht man aber allgemein den Gleichstoß vor, um die Zahl der Punkte, welche Schwankungen veranlassen, nicht zu vermehren und solche nicht abwechslungsweise auf beiden Schienensträngen anzuordnen.

D. Oberbau mit Eisenlangschwellen.

Hier sind zu unterscheiden: 1. Dreiteilige Formen mit zwei – meist stumpfwinkligen – Trageisen und einer dazwischen eingreifenden kleinen, nur leitenden, der unmittelbaren Abnützung unterworfenen Kopfschiene, zuerst von Köstlin und Battig und von Scheffler um 1861 angegeben, dann in sehr zahlreichen Einzelformen, unter anderm von Daelen, teils vorgeschlagen, teils ausgeführt, aber längst ohne Bedeutung, besonders seit Einführung des Flußstahls [9]. Diese Formen können daher hier übergangen werden, ebenso die zweiteiligen Formen mit besonderer Kopfschiene, wie sie z.B. von Winkler und Zorés, auch von Schwarzkopff vorgeschlagen sind. – 2. Zweiteilige Formen mit selbständiger Schiene und Langschwelle, System Hilf (1865), und zahlreiche Ableitungen dieser Form, in den 1870er und 1880er Jahren in Deutschland ziemlich viel verlegt, zurzeit um noch für Nebenbahnen von Bedeutung. 3. Schwellenschienen, d.h. Formen, die ohne Schwelle verlegt werden, also Schiene und Schwelle vereinigen. Sie können in einem Stück als eine hohe Breitfußschiene gewalzt werden oder aber in zwei Stücken, mitten durch Kopf, Steg und Fuß geteilt; die beiden Teile werden durch Niete, Schrauben oder Klammern zu einem Ganzen verbunden. Die erste Form kommt gegenwärtig bei Straßenbahnen beinahe ausschließlich zur Verwendung, im übrigen nur noch bei Nebenbahnen. Die zweite, die Haarmannsche Schwellenschiene, hat sich auf Hauptbahnen nicht bewährt, ist dagegen zu Hafenbahngleisen, Gleisen in Packhöfen, wo mit Fuhrwerken über die Gleise gefahren wird, vielfach angewendet, auch für Nebenbahnen hat sie Verwendung gefunden.

1. Der zweiteilige Langschwellenoberbau mit selbständiger Schiene mag in der Form Hilf (Fig. 46) und in der Hoheneggerschen Form der Oesterreichischen Nordwestbahn vom Jahre 1883 (Fig. 47) vorgeführt werden. Bei der Hilfschen Form wurden in Krümmungen die Langschwellen der Krümmung entsprechend gelocht, die Befestigung der Schienen geschah durch einfache, in die Schwelle nicht eingreifende Klemmplatten; die Klemmplattenschrauben gehen dicht am Schienenfuß durch die Schwelle und müssen sämtliche Seitenstöße aufnehmen, daher sehr rascher und starker Verschleiß. Der Schwellenstoß blieb meist ganz unverlascht und bildete dann einen sehr schwachen Punkt des Gestänges; das führte zur Unterlegung von Querschwellen unter den Schwellenstoß, wodurch die Gleichmäßigkeit des Gestänges im entgegengesetzten Sinne gestört wurde. Die Haltung von Spur und Seitenneigung wurde durch Spurstangen, je zwei bis drei auf jede Schienenlänge von 7,5 m, bewirkt, die den Schienensteg mit großen Löchern stark schwächten und doch nicht dauernd genügten, so daß außerdem noch besondere steife Querverbindungen, z.B. Querschwellen gleichen oder schwächeren Profils wie[716] die Langschwellen oder ⊏-Eisen, je zwei bis drei auf jede Schienenlänge, nötig wurden. – Die Hoheneggersche Langschwelle wurde für Krümmungen schon im Hüttenwerk gebogen, die Beteiligung der Schienen geschah durch Klemmplatten, die zwischen Schienenfuß und Rippen an der Schwelle eingespannt wurden. Die Schraubenbolzen klemmen die Schienen nur fest, die Klemmplatten übertragen die Seitenstöße auf die Schwelle. An den Stößen wurden die Schwellen gut verlascht und die Spurhaltung und Seitenneigung durch steife Querverbindungen aus Winkel- oder -Eisen bewirkt, die auch in der Mitte nach Bedarf eingesetzt und durch Sattelstücke mit der Langschwelle verbunden wurden. Der Schienen- und Schwellenstoß ist an einer Stelle vereinigt und das fehlende Widerstandsmoment wird durch die Summe der Momente der Schienen- und Schwellenlaschen ersetzt. Bei andern Formen, wie der Haarmannschen von 1881/83 ([2], S. 329, Fig. 380, 381 und 382), fand eine Versetzung der beiden Stöße statt. Diese statisch sehr wirkungsvolle und daher von Schwedler für die Berliner Stadtbahn bevorzugte Querschnittsform erwies sich jedoch wegen der Teilung der Auflagerfläche, des kleinen, für die Bettung nicht gut zugänglichen mittleren Kastens, wegen der großen Klammerlöcher und andrer Umstände so großen Ansprüchen, wie sie gerade dort eintraten, nicht gewachsen und mußte daher später durch Querschwellenoberbau ersetzt werden. Bei diesen Formen liegt eine große Schwierigkeit in der tiefen Lage der Querverbindungen, die zwar steif sein, aber nicht tragen sollen, in der Regel Spurstangen doch nicht entbehrlich machen und die Regelung der Spurweite in solcher Tiefe aber sehr erschweren. Durch die große Zahl der Befestigungsmittel werden diese Formen auch recht umständlich; ferner üben die Langschwellen an den Kanten bei Seitenstößen sehr hohe Pressungen auf die Bettung aus und sind daher schwer in guter Lage zu erhalten. Außerdem bietet die Entwässerung des Langschwellenoberbaues große Schwierigkeiten, da sich unter den Langschwellen ein wasserundurchlässiger Bettungskörper bildet, der die Erhaltung der Seitenentwässerung der Bettung außerordentlich erschwert. Diese und andre Uebelstände haben bei Hauptbahnen dem Langschwellenoberbau trotz der theoretisch recht wünschenswerten fortlaufenden Unterstützung der Schienen in neuerer Zeit fast jeden Boden entzogen.

2. Der Schwellenschienenoberbau. Einfache hohe Breitfußschienen wurden zuerst von Hartwich auf der ehemaligen rheinischen Bahn für Hauptgleise verwendet, haben sich aber als unzureichend erwiesen, da die Fußfläche zu schmal war und sich deshalb zu sehr in die Bettung eindrückte. Für Neben- und Kleinbahnen werden solche Formen noch heute verwendet, besonders aber für Straßenbahnen, bei denen die Schienen in der Fahrbahn der Straße liegen, da die Schwellenschienen gestatten, die Fahrbahn leichter anzuschließen, besonders bei Pflasterung. Zur leichten Herstellung und Unterhaltung der Spurrinnen wird vielfach entweder die Spurrinne in den Kopf[717] eingewalzt oder durch eine Bei- oder Leitschiene hergestellt Die Schienen heißen dann Rillenschienen. Hierher gehören die »Phönix«-Rillenschienen und die mehrteiligen Rillenschienen von Haarmann, die beide in einer ganzen Reihe von Abarten und Größen ausgeführt und gebräuchlich sind. Die Fig. 48 und 49 zeigen Muster derselben (weitere s. [21], S. 61–80). Von zweiteiligen Schwellenschienen ist die Haarmannsche Schwellenschiene mit senkrechter Fuge durch Kopf, Steg und Fuß zu erwähnen. Die Zweiteilung der Schiene ermöglicht zwar leicht eine vollständige Verblattung, führt aber eine vorzeitige Zerstörung des Kopfes herbei. Dieser Oberbau war in Württemberg auf größeren Strecken der Hauptbahn eingelegt. Nach Verfluß von über 10 Jahren zeigten sich an der Kopfnaht zahlreiche muschelförmige Absplitterungen und Klassen der Fuge. Durch den schweren Betrieb wurde das Material im Kopf nicht nur mit der Zeit abgefahren, sondern auch gestaucht, wodurch die Fuge am Kopf geöffnet wurde. Die hierbei entstandenen Spannungen im Material scheinen dann die Absplitterungen bewirkt zu haben (s. [9] Kritischer Teil, S. 98). Bei starkem Hauptbahnbetrieb hat sich diese Schiene also nicht bewährt, wohl aber bei Hafengleisen und andern ähnlichen Anlagen, wo die Fahrgeschwindigkeit nicht groß ist. Eine derartige Schiene mit Beischiene für die Spurrinne zeigt Fig. 50. Die Spurhaltung geschieht durch Querverbindungen, meistens aus hochkantig gestellten Flacheisen. Wenn die Schienen ganz in der Straßenfahrbahn liegen, genügt sie. An den Stößen sind die Schienen auf die verschiedenen obenbesprochenen Arten verlascht, auch Verblattstoß ist zum Teil angewendet; s.a. Straßeneisenbahnen.

E. Vorrichtung gegen das Wandern der Schienen.

Die Schienen werden in der Fahrrichtung der Züge langsam, aber mit großer Kraft fortbewegt, sie wandern (Ursache s. Wandern der Schienen). Das Wandern kann auf beiden Schienensträngen gleichmäßig oder verschieden stark auftreten. Von Einfluß auf die Stärke des Wanderns ist auch die Neigung der Bahn, die Art und Weise der Befestigung der Schienen auf den Schwellen und in Krümmungen die Größe der Ueberhöhung. Bei zu geringer Ueberhöhung wird der äußere Strang stärker wandern als der innere und umgekehrt. Hieraus ergibt sich, daß auf zweigleisigen Bahnen; bei denen jedes Gleis nur in einer Richtung befahren wird, das Wandern stärker auftritt als auf eingleisigen, bei welchen im allgemeinen das Wandern in der Richtung des stärksten Verkehrs stattfindet, und daß bei Oberbauarten, bei denen die Schienen auf den Schwellen festgeklemmt oder gar festgekeilt werden, so daß zwischen Schienen und Schwellen eine starke Reibung vorhanden ist, wie z.B. beim Stuhlschienenbau, das Wandern geringer ist als bei Oberbauarten, bei welchen die Schienen in der Längsrichtung sich frei bewegen können. Das Wandern gehört zu den schlimmsten Feinden einer geordneten Bahnunterhaltung, und es wird deshalb durch besondere Vorrichtungen zu verhindern gesucht. – Bei allen derartigen Vorrichtungen wird die Reibung der Schwellen auf dem Bettungsmaterial und der Widerstand, den dieses der Verschiebung der Schwellen in der Gleisrichtung entgegensetzt, benützt, um den Schub der Schienen aufzunehmen. Die Schienen werden deshalb mit einer oder mehreren Schwellen derart verbunden, daß diese sich gegen die Schienen stemmen und beim Wandern das Bettungsmaterial auf die Dicke der Schwellen mitnehmen müssen. – Bis vor verhältnismäßig kurzer Zeit wurden die Vorrichtungen gegen das Wandern mit dem Schienenstoß verbunden, indem man die wagrechten Schenkel der Winkellaschen am Stoß ausschnitt und über die Befestigungsmittel oder über die Auflagerplatten der Stoßschwellen oder über die Stoßbrücke greifen ließ, so daß der Widerstand der Stoßschwellen in der Bettung dem [718] Wandern entgegenwirkte. Beispiele hiervon geben Fig. 38, 39, 42 und 44. Der Widerstand der beiden Schwellen am Stoß genügte nicht, um das Wandern zu verhüten, außerdem müssen am Stoß die Wärmelücken wegen der Ausdehnung der Schienen durch die Wärme vorhanden sein und erhalten bleiben. Man hat daher die Vorrichtungen gegen das Wandern von der Stoßbefestigung getrennt und die Schienen mit drei bis fünf in der Mitte liegenden Schwellen durch besondere Stemmlaschen oder -winkel (s. Fig. 51) oder durch Stemmplatten (Haarmann, s. Fig. 52) verbunden. Ein Mangel dieser beiden Anordnungen ist, daß die Uebertragung des Schubs von Schiene auf Schwelle durch die Befestigungsmittel geschieht, wodurch diese in zweifacher Weise beansprucht und mit der Zeit gelockert werden. Dieser Mißstand ist vermieden bei der Stemmvorrichtung der Reichseisenbahnen (Fig. 53), bei welcher ein an der Schiene festgeschraubtes, sehr hohes Winkellaschenstück unmittelbar die Schwelle faßt, welche gegen Eintreffen durch ein angenageltes Blech geschützt ist. – Alle drei Vorrichtungen haben sich zwar bewährt, haben aber den gemeinsamen Nachteil, daß die Schiene besonders gebohrt werden muß und an den Durchbohrungen geschwächt wird. Bei den Anordnungen Fig. 51 und 52 kann die Bohrung schon im Walzwerk geschehen, da die Löcher symmetrisch zur Schwellenmitte liegen; bei der Anordnung Fig. 53 liegen die Löcher seitlich zur Schwelle, sie können nur dann vorher gebohrt werden, wenn die Richtung des Wanderns bekannt ist. Dies ist bei zweigleisigen Bahnen der Fall, nicht aber bei eingleisigen. – Alle Mißstände vermeidet die in Fig. 54 dargestellte, von dem Kgl. Preußischen Eisenbahnministerium prämiierte, patentierte Dorpmüllersche Keilklemme gegen Schienenwandern (Fabrik Heinrich Paulus, Aachen). Sie kann ohne weiteres und ohne jegliche Vorbereitung an den Schienen angebracht werden und stemmt sich ebenfalls unmittelbar gegen die Schwelle, sie kann vor beliebig vielen Schwellen angebracht werden, und genügt die Zahl der Schwellen nicht, so kann sie vergrößert werden. Mit Rücksicht auf die Längenänderung der Schienen durch die Wärme werden auch die Keilklemmen am zweckmäßigsten vor den in der Mitte der Schienen liegenden Schwellen angebracht, so daß die Schienenenden sich frei bewegen können.

III. Die Bettung (vgl. Bd. 1, S. 752, und Bahnprofil, Bd. 1, S. 490).

Eisenschwellen bedürfen einer besseren Bettung als Holzschwellen, nicht nur weil der Frost rasch den Eisendeckel der Schwelle durchdringt und etwa darunter befindliche Feuchtigkeit in Eis verwandelt, wodurch die Schwellen gehoben werden und die Gleislage geschädigt wird, sondern auch weil die Eisenschwellen biegsamer und härter sind als die Holzschwellen und daher durch ihre Bewegungen das Bettungsmaterial früher zermalmen. Für Eisenschwellen ist daher eine gute Entwässerung besonders wichtig, deshalb Steinschlag aus festem, wenig verwitterbarem Material: Basalt, Quarzit, Porphyr, Diorit, Grünstein, Grauwacke und ähnliche Gesteine, auch kalkfreie Hochofenschlacke, während feldspatreicher Granit leichter zergeht. Sparsamkeit in bezug auf das Bettungsmaterial erweist sich saß immer als unwirtschaftlich. Reichliche Abmessungen der Bettungsstärke, geeignetenfalls eine starke Sandlage unter der Bettung und eine geregelte Entwässerung namentlich auf lehmigem oder tonigem Untergrunde, sind bedingend für die Erhaltung einer guten Gleislage und für eine billige Unterhaltung derselben. Als die beste Bettung ist Steinschlag auf einer Packlage anzusehen (Fig. 55), sofern der Untergrund für diese geeignet, d.h. nicht zu weich ist. In solchem Falle sollte ein Sandlage darunter eingebracht werden. Ohne Packlage sollte die Bettung stärker sein (Fig. 56). In schärferen Krümmungen ist wegen der Ueberhöhung der äußeren Schiene einseitiges Gefälle des Planums zu empfehlen, um die Bettung nicht an einer Seite unnötig stark machen oder bei zweigleisigen Bahnen in der Mitte einen Absatz bilden zu müssen, der namentlich bei Wegübergängen hinderlich ist (Fig. 57). Bei Hauptbahnen soll die Bettungsstärke unter den Schwellen[719] mindestens 20 cm und die Verfüllung der Schwellen vor Kopf etwa 0,5 m betragen, während die Kronenbreite, d.h. die Schnittlinie der verlängerten Böschungsfläche, mit der Ebene durch die Schienenunterkanten bei Hauptbahnen mindestens 2 m von der nächsten Gleismitte abstehen muß. Bei normalspurigen Nebenbahnen kann die Dicke der Bettung unter Schwellenunterkante auf 15 cm, die Kronenbreite auf 1,75 m ermäßigt werden (s. Fig. 58). Auf undurchlässigem Untergrund muß dagegen die Bettungsstärke ganz erheblich größer sein. Nach [4] genügt es in allen Fällen, wenn unter den Schwellen noch eine Bettungstiefe gleich dem lichten Zwischenraum zwischen den Schwellen mit einem Zusatz von 20 cm besteht. Davon können aber die unteren Teile bis 36 cm unter Schienenunterkante aus gutem Sande bestehen; erst darüber muß besseres, stopfbares Bettungsmaterial vorhanden sein. Beispiele in [2], S. 173 ff.

IV. Berechnung des Oberbaues.

Die rechnerische Ermittlung der wirklichen Beanspruchung der Oberbauteile stößt auf sehr große Schwierigkeiten, da diese nicht nur von der statischen Wirkung ruhender senkrechter Lasten, sondern auch von den dynamischen Wirkungen der bewegten Lasten abhängt. Diese letztgenannten sind in ihrer Größe nicht sicher zu ermitteln und werden selbst wieder von der Gleislage beeinflußt; sie können daher nur auf Grund von Schätzungen in die Rechnung eingeführt werden, was bezüglich der senkrechten Kräfte in Gestalt von Prozentzuschlägen zu geschehen pflegt. Noch unsicherer ist die Bestimmung der von den wagrechten und andern Seitenkräften herrührenden Beanspruchungen. Wenn es nun auch nicht gelingt, die wirklichen Beanspruchungen von Schienen, Schwellen und Bettung sicher zu bestimmen, so ist es doch von hohem Wert, soweit möglich, zunächst die Wirkungen der ruhend gedachten senkrechten Lasten auf diese Teile bei den verschiedenen Oberbauarten durch Rechnung zu ermitteln, um unter gleichen Voraussetzungen verschiedene Formen vergleichen zu können und Klarheit zu erlangen über manche praktisch höchst wichtige Fragen, wie z.B. über die richtige Art der Verstärkung eines Gleises bei Erhöhung der Radlasten (ob durch Verstärkung der Schienen, der Bettung oder Vermehrung der Schwellen), endlich auch, um ein richtigeres Urteil über die dynamischen Wirkungen zu erlangen. Auch die Rechnung mit ruhenden senkrechten Lasten setzt Annahmen voraus, deren Richtigkeit nur in beschränkten Grenzen wahrscheinlich ist, und auch solche, die an Stelle wirklicher Verhältnisse andre setzen (wie z.B. gleiche Größe und Entfernung der Lasten an Stelle von ungleichen). Mit Hilfe solcher Voraussetzungen ist die wissenschaftliche Untersuchung der statischen Leistung des Oberbaues, namentlich durch die grundlegenden Forschungen Winklers [10], [11], Schwedlers [12] und Zimmermanns [5] und durch andre auf jenen fußende Arbeiten, gegenwärtig zu hoher Entwicklung gediehen Eine besondere Schwierigkeit lag zunächst darin, daß die Stützen des Oberbaues, seien es Lang- oder Querschwellen, nicht auf festen Punkten, sondern in voller Fläche auf einer zusammendrückbaren elastischen Unterlage aufruhen und sich unter der Belastung durch Räder nach irgend einer elastischen Linie eindrücken, dabei also einen überall veränderlichen unbekannten Flächendruck (p) auf die Bettung ausüben. Es mußte also zunächst eine Annahme über das Verhältnis zwischen Einsenkung (y) und Flächendruck gemacht und auf Grund einer solchen die Theorie eines so unterstützten elastischen Trägers aufgestellt werden. Dies ist durch Winkler (unter der Annahme p = Cy) angebahnt und für Langschwellen in beschränktem Maße angewendet worden, während er sich für die Berechnung des Querschwellenbaues mit der nicht zutreffenden Annahme unelastischer Stützen (in gleichen Entfernungen unter einem unbegrenzten kontinuierlichen Balken mit Lasten in gleichen Abständen) begnügte. Zimmermann ermittelte dann in folgerichtiger Durchführung zunächst die Einwirkung einer Einzellast (P) auf den unbegrenzten, elastisch aufruhenden Stab (Langschwelle, Fig. 59) und führte sodann die Wirkung beliebiger Einzellasten sowie auch den begrenzten Stab mit zwei Einzellasten – die Querschwelle auf jenen Fall durch Einflußzahlen zurück, deren Ermittlung für verschiedene Oberbauformen zugleich durch Tabellen und graphische Darstellungen wesentlich erleichternd. Dabei fand er den sehr fruchtbringenden Begriff der stellvertretenden Länge (L), welche die halbe Länge desjenigen starr gedachten Stabes bedeutet, der bei Belastung durch die gleiche, in seiner Mitte wirkende Einzellast P auf seine ganze Länge genau die gleiche Einsenkung, den gleichen Flächendruck auf die Bettung und in sich dasselbe Biegungsmoment zeigen würde wie der unbegrenzte biegsame Stab an dem Punkte, wo die Einzellast wirkt (Fig. 60). Da alle andern Fälle auf diesen zurückgeführt werden, so ist durch die stellvertretende Länge (auch Ersatzlänge, Grundmaß genannt) die Berechnung der verschiedenen Oberbauformen ungemein erleichtert. Dieses Grundmaß hat nach Zimmermann den Wert:


Oberbau der Eisenbahnen

wobei E den Elastizitätswert des Trägermaterials, C den der Bettung (s. oben), J das Trägheitsmoment und b die Breite des Trägers oder Stabes bedeuten. Es stellt demnach die Wirkung dar, welche von dem Querschnitt des Trägers (J/b) sowie von dem Material des Trägers (E) und dem der Bettung (C) ausgeübt wird, und ist für jede Schwellenform leicht anzunehmen, sobald C angenommen wird. Dieser Elastizitätswert, gewöhnlich die Bettungsziffer genannt, gibt in Kilogramm denjenigen Flächendruck auf den[720] Quadratzentimeter an, der eine Einsenkung von 1 cm hervorruft. Durch Versuche, namentlich solcher auf den Reichseisenbahnen in Elsaß-Lothringen durch Haentschel ([1] 1889, S. 141), sind Mittelwerte für C gefunden zu C = 3 bei Kiesbettung und C = 8 bei Kies auf guter Packlage oder auf Felsboden, endlich als Größtwert C = 15,4 bei Steinschlag auf Packlage. Auch fand sich, daß innerhalb der mit dem Bettungsdruck ohnehin innezuhaltenden Grenzen die von Winkler gemachte Annahme des Proportionsverhältnisses zwischen Druck und Einsenkung (also des Gleichbleibens von C) als zutreffend angenommen werden darf.

Für mehrteiligen Langschwellenoberbau wird E für Schwelle und Schiene meist gleich angenommen und J ist die Summe der Trägheitsmomente von Schiene und Schwelle, für Querschwellenoberbau ist J das Trägheitsmoment der Schiene allein. Die Wirkung einer Einzellast P auf ein Langschwellensystem mit der Schwellenbreite b ist nach vorstehendem sehr einfach zu finden (Fig. 60): Einsenkung y = P : 2 b C L; Flächendruck unter der Last p = P : 2 b L; Biegungsmoment unter der Last M = PL : 4. Die Größe 2 L ist von Schroeter [13] als die wirksame Stützlänge, die Größe 2 b L als die wirksame Stützfläche des Langschwellenbaues bezeichnet. Diese Zahlen werden nun durch Hinzukommen weiterer Lasten beeinflußt, indem deren Wirkungen sich algebraisch summieren; der Flächendruck nimmt im allgemeinen zu, das Moment ab. Ersterer wird bei vier Einzellasten in üblichen Abständen schon fast genau so groß wie bei unendlich vielen Lasten in gleichen Abständen; es genügt daher zu seiner Ermittlung diejenige Einflußzahl (als Faktor), welche unendlich vielen Lasten entspricht. Diese liegt nach Zimmermanns Ermittlungen ([5], Tabelle S. 290) für die möglichen Lastabstände etwa zwischen 1 und 2, diejenige für das Moment zwischen 1/3 und 1.

Für die Untersuchung der Querschwelle nimmt Zimmermann zunächst einen gegebenen Schienendruck P an, ermittelt dann die stellvertretende Länge 2 L der (ganzen) Querschwelle mit 2 Lasten P wie oben (Fig. 61), demnach zunächst Einsenkung y = P : b CL [·]; Flächendruck p = P : b L [·]; Moment M = (P · L)/2 [·]. Diese Ausdrücke sind mit Einflußzahlen [·] zu multiplizieren, welche für die Mitte, für die Belastungspunkte und für die Schwellenenden verschieden lauten, aber sämtlich von Zimmermann für die vorkommenden Verhältnisse berechnet sind. Um nun den Schienendruck P auf die Schwelle zu finden, benutzt Zimmermann ein von Schwedler angegebenes Annäherungsverfahren, welches von der Annahme ausgeht, daß die Radlast G mittels eines begrenzten und sich durchbiegenden Schienenstückes (Fig. 62) auf drei elastisch eingedrückten Stützen ruhe, und dann über der Mittelstütze zu dem Ergebnis führt: P = (γ + 2)/(3 γ + 2) G. Hierin bedeutet γ den Quotient B : D, wenn B = C E J : a3 den Schienensenkungsdruck und D = C b l : η den Schwellensenkungsdruck bezeichnen, worin J das Trägheitsmoment der Schiene, a den Abstand, l die Länge und b die Breite der Querschwellen und v eine Einflußzahl darstellt. Zimmermann findet, daß bei den üblichen Schwellenabständen und guter Bettung der Schienendruck P höchstens etwa zwei Drittel des Raddruckes G beträgt. Wegen des weiteren sei auf [5], [18], [19] und [2] verwiesen.

Die dynamischen Wirkungen können jedenfalls die mit ruhenden Lasten berechneten Beanspruchungen auf das Mehrfache (schätzungsweise wohl auf das 2–21/2fache) erhöhen, so daß der Sicherheitsgrad des Eisenbahngleises gegenüber dem bei Eisenbrücken üblichen verhältnismäßig nur gering erscheint. Desto wichtiger ist die gute Unterhaltung der Gleislage. Vgl. die Untersuchungen von Löwe [1], 1886, Ast [16], Schröter [13] u.a. Endlich mag noch auf das Annäherungsverfahren von Engesser [14] hingewiesen werden, das auch in [3] mitgeteilt ist. – Die früher oft für das Biegungsmoment der Schiene auf Querschwellen benutzte Formel M = 0,189 G · a von Winkler, die auf der Annahme starrer Stützen beruhte, kann, wie ausdrücklich bemerkt werden mag, oft zu erheblichen Trugschlüssen führen [15].

V. Die Ausführung und Unterhaltung des Oberbaues.

Die Ausführung (Legen) des Oberbaues und seine Unterhaltung sind in [3], S. 2510 ff., [19], S. 276 ff., und [21], S. 46 ff., eingehend behandelt. Beides hat in streng geregelter Weise zu erfolgen, damit die Kosten möglichst gering werden. Beim Legen des Oberbaues ist insbesondere auf genaue Einhaltung der Spurweite und der Wärmelücken zu sehen, da später Fehler in den Wärmelücken kaum mehr zu beseitigen sind, ebenso wie Fehler in der Spurweite bei Holzschwellen.

Von besonderer Wichtigkeit für den raschen Fortschritt der Arbeiten ist die Beifuhr der Oberbaumaterialien. Diese ist daher gut zu organisieren. Das Verlegen der Gleise geschieht in der Regel von Hand. Die Gleise werden dabei an Ort und Stelle aus den Bestandteilen zusammengefügt. In neuerer Zeit wurden auch schon Gleisstücke in Schienenlänge auf Lagerplätzen zusammengesetzt und aufgestapelt und später auf Bahnwagen verladen und an Ort und Stelle, mittels Maschinen vorgestreckt, so z.B. beim Bau der Bahn von Eskischehir nach Konia in Kleinasien, der von Phil. Holzmann & Cie. ausgeführt und von Mackensen geleitet wurde; die Gleisstücke wurden dabei auf leichte Wagengestelle aufgeladen, die auf mit Gleisen versehenen Bahnwagen standen. Die Bahnwagen wurden in langem Zuge samt der Verlegmaschine an der Spitze durch eine hinten befindliche Lokomotive vorgedrückt. Mit Hilfe der Verlegmaschine wurden dann die Wagengestelle mit den Gleisstücken auf dem Gleis der[721] Bahnwagen, nachdem die Zwischenräume zwischen den Wagen mit Gleisstücken überbrückt waren, auf den ersten Bahnwagen herangezogen, aufgewunden und vorgestreckt. Die leeren Wagengestelle wurden, um das Gleis auf dem Bahnwagen für die folgenden frei zu machen, seitlich abgeladen; (s. [21], S. 57 ff.). Auf diese Weise wurden Monatsleistungen bis zu 45 km (bei Vollspur und gleichen Gewichten wie auf deutschen Hauptbahnen) erreicht.

Grundbedingung für die Betriebssicherheit ist ein guter Zustand des Oberbaues. Dieser ist abhängig nicht nur von dem guten Zustand der Oberbaumaterialien, sondern und zwar ganz besonders auch von einer sicheren, gleichmäßigen und festen Lage der Schwellen in der Bettung, welche unter den Einwirkungen des Betriebs sich stetig ändert, von Zeit zu Zeit wieder reguliert werden muß und daher fortwährend Kosten verursacht. Die Unterhaltung der Gleise erfordert großes Verständnis, um diese Kosten möglichst nieder zu halten, ohne die Betriebsicherheit zu gefährden oder die regelmäßige Abnützung des Oberbaues zu vergrößern. Aus dem Gesagten ergibt sich, daß die jährlichen Kosten des Oberbaues sich zusammensetzen aus der Verzinsung der Anlagekosten, den jährlichen Erhaltungs- und Ergänzungs- sowie den Erneuerungskosten. Man hat also entweder diese summierten Jahreskosten oder deren Kapitalisierung (also Anlagekosten mit kapitalisierten Erhaltungs- und Erneuerungskosten) zu vergleichen, um ein Urteil über den wirtschaftlichen Wert einer Oberbauform zu gewinnen. Die Anlagekosten können ziemlich genau ermittelt werden. Sie bestehen aus den Material- und Transportkosten für Gestänge und Bettung und aus den Arbeitskosten für die Verlegung des Gleises sowie den bis zur Betriebsübernahme entstehenden Unterhaltungskosten. Die Unterhaltungs- und Ergänzungskosten lassen sich nach Erfahrungen auch ziemlich sicher überschlagen. Die Erneuerungskosten, d.h. die jährlich erforderlichen Rücklagen r, um nach Verschleiß die Hauptmaterialien – Schienen und Schwellen – von den angesammelten Zinsen und Zinseszinsen neu beschaffen zu können, erhalten nach der Rentenrechnung die Form: r = z/(en 1) · E/100, worin e = 1 + z/100 den Zinsfuß z enthält, E den Erneuerungswerk (gleich Neuwert weniger Altwert) des zu ersetzenden Materials und n die Dauer desselben in Jahren bezeichnet. Hierin steckt nun die Unsicherheit über die Dauerzahl n, über den Neuwert und Altwert des Materials in einer zukünftigen Zeit und über die Höhe des als wirksam zu nehmenden Zinsfußes. Die Erneuerungskosten sind also nicht mit Sicherheit zu berechnen, aber doch noch zu solcher Rechnung zu schätzen. Jedenfalls genügt es nicht, die Anlagekosten allein in Vergleich zu Hellen, da die Jahreskosten, die zugleich den technischen Wert des Gleises in gewisser Hinsicht zum Ausdruck bringen, durch den Einfluß der übrigen Kostenteile recht verschieden gestaltet werden können. Beispiele in [3]. Man darf jedoch nicht übersehen, daß die für Preise und anderes eingesetzten Werte mit Zeit und Ort erheblich wechseln können und daß auch Aenderungen in der Konstruktion (wie z.B. die dort empfohlene, inzwischen ausgeführte Vergrößerung der Schienenlänge von 9 auf 12 m) die Kostenvergleiche merklich beeinflussen.


Literatur: [1] Organ f. d. Fortschr. d. Eisenbahnwesens. – [2] Eisenbahntechnik der Gegenwart, Bd. 2, 2. Abschn.: Oberbau, 2. Aufl., Wiesbaden 1906. – [3] Rölls Encyklopädie d. Eisenbahnwesens, Art. Oberbau (Goering). – [4] Schubert. E., Schwellenquerschnitt, Schwellenabstand und Bettungsstoff im Eisenbahngleise, Berlin 1897. Auch in Zeitschr. f. Bauw. 1896/97 und Organ f. d. Fortschr. d. Eisenbahnwesens 1897, S. 116. – [5] Zimmermann, Berechnung des Eisenbahnoberbaus, Berlin 1888. – [6] Glasers Annalen f. Gewerbe u. Bauwesen, Bd. 32, S. 233. – [7] Deutsche Bauztg. 1876, S. 176 (Ohrt). – [8] Zimmermann im Zentralbl. d. Bauverw. 1892, S. 3. – [9] Haarmann, Das Eisenbahngleis, Leipzig 1891, und Kritischer Teil, ebend. 1902. – [10] Winkler, Elastizitäts- und Festigkeitslehre, Prag 1867. – [11] Ders., Eisenbahnoberbau, 3. Aufl., Prag 1875. – [12] Institution of Civil engineers, London 1882 (Schwedler). – [13] Schroeter, Organ f. d. Fortschr. d. Eisenbahnwesens 1894, S. 271, und Zeitschr. d. Arch. u. Ing.-Ver. zu Hannover 1896, S. 173. – [14] Zentralbl. d. Bauverw. 1890, S. 312 (Engesser). – [15] Ebend. 1891, S. 223 (Zimmermann). – [16] Ast, Beziehungen zwischen Gleis und rollendem Material, Wien 1893. – [17] Stane, Theorie und Praxis des Eisenbahngleises, Wien 1893. – [18] Tetmajer, Ueber das Verhalten der Thomasschienen, Zürich 1894. – [19] Handb. d. Ingen.-Wissensch., 5. Teil, Bd. 2: Berechnung Konstruktion aus Führung und Unterhaltung des Oberbaues, 2. Aufl., Leipzig 1906. – [20] Buchwald, Der Oberbau der Straßen- und Kleinbahnen, Wiesbaden 1903. – [21] Eisenbahntechnik der Gegenwart, Bd. 3, 1. Hälfte, Unterhaltung der Eisenbahnen, ebend. 1901.

H. Kübler.

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Quelle:
Lueger, Otto: Lexikon der gesamten Technik und ihrer Hilfswissenschaften, Bd. 6 Stuttgart, Leipzig 1908., S. 700-722.
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