Schwellensohlen
für den Schotteroberbau

1 Getzner
Schwellensohlen

Die elastische Lösung
für Gleis und Weiche im
Schotter
Zunehmende Betriebsbelastungen
und Geschwindigkeiten im modernen Eisenbahnverkehr stellen Bahnmanager weltweit vor neue technische, aber auch wirtschaftliche
Herausforderungen.
chwellensohlen bieten eine Möglichkeit, diesen Herausforderungen zu begegnen: Sie schonen den
Oberbau, verbessern die Gleislagequalität und reduzieren störende Schwingungen, sowohl im Gleis als auch inder Weiche.

S

Schwellensohlen bieten folgende
Vorteile:— Reduktion desInstandhaltungsaufwandes— Verlängerung der Lebensdauer desGleiskörpers— Reduktion störender Vibrationen

lastische Schwellensohlen vonGetzner sind eine Weiterentwicklung des klassischen Eisenbahnoberbaus. Die Produkte werden direkt unterhalb der Gleisschwelle angebracht
und erhöhen die vertikale Elastizität
im Oberbau. Durch Schwellensohlen
trägt sich die Last der Schienenfahrzeuge gleichmäßig über die elastischen
Komponenten in den Untergrund ab.
Schwellensohlen mit definierten elastischen Eigenschaften reduzieren den
Verschleiß am Fahrweg beträchtlich.

E

Hochelastische Schwellensohlen als vibrationsisolierende Maßnahme können
auch eine wirtschaftliche Alternative
zur Unterschottermatte darstellen.
Getzner stellt seit 1990 Schwellensohlen
her. Sie sind heute auf allen Arten vonStrecken, vom Hochgeschwindigkeitsnetz bis hin zum Nahverkehr, weltweit
erfolgreich im Einsatz.

Schwellenlager bieten den Betreibern
die Möglichkeit, die jährlichen Erhaltungskosten von Gleis und Weiche
maßgeblich zu reduzieren.

32 Wirkungsweise

Lastverteilung
mit Schwellensohlen

Lastverteilung
ohne Schwellensohlen

4Besohlte Schwellen

ie weltweit am häufigsten vorkommende Form des Oberbaus sind
Fahrwege mit Schotter. Schotter, als
schwächstes Glied im System, ist einer
latenten dynamischen Umlagerung unterworfen. Ständige Belastung (Schotterpressung) führt zu Abrieb und Absplitterung. Diese Effekte reduzieren
die Gleislagequalität, der Gleiskörper
muss gestopft werden.

D

Der gezielte Einbau von Schwellensohlen verlangsamt diesen Prozess
durch folgende Tatsachen:

Verteilung der Achslasten auf eine größere
Anzahl von Schwellen

Vergrößerung der
Kontaktfläche zwischen
Schwelle und Schotter

Die elastischen Eigenschaften
der Schwellensohlen verlängern
die Biegelinie der Schiene. Die
Belastung durch den Zug verteilt
sich auf eine größere Anzahl vonSchwellen und daher auf eine
größere Fläche. Diese reduzierte
mittlere Pressung verringert
damit die Belastung desSchotters.

Die einzigartigen Eigenschaften
des Polyurethan-Werkstoffes
von Getzner bewirken eine
ideale Einbettung des Schottersin die Oberfläche der Schwellensohle. Sie stabilisieren die oberste Schotterebene. Dadurcherreicht man eine Vergrößerung
der Kontaktfläche zwischen
Schwelle und Schotter von ca.
8 % (ohne Besohlung) auf bis zu
35 % (mit Besohlung).

Abschwächung der
dynamischen Kräfte und
Schwingungen im
SchotterSchwellensohlen von Getzner
reduzieren die direkte dynamische Belastung des Schotters.
Sie verringern die Umlagerungdes Schotters sowie die Setzungdes Gleises.

5

3 AnwendungsbereicheVerbesserung im
Langzeitverhalten desSchotteroberbaus
Der gezielte Einsatz von Schwellensohlen von Getzner führt zu einer
geringeren Belastung des Schotters.
Dadurch verringern sich Schotterbruch und Abrieb.
urch die plastischen Eigenschaften
der Sohle wird der Schotter optimal
eingebettet. Als Folge daraus nehmen
die Schotterumlagerungen ab. Diese
Methode schont gezielt das Schotterbett und verlangsamt die Setzung desGleises beträchtlich. Erfahrungen derletzten Jahre haben gezeigt, dass sichDdurch diese Vorgehensweise die Länge der Stopfintervalle mindestens verdoppelt. An stark belasteten Stellen,
wie beispielsweise Weichen, Kunstbauwerken oder Trassierungen mit sehrkleinen Kurvenradien, wird der positive Effekt einer Schwellensohle besonders schnell sichtbar.
Bei Schwerlaststrecken mit Belastungen von bis zu 37 Tonnen Achslast
sind die Vorteile besohlter Schwellenbesonders eindrücklich.

Gleislagequalität

Veränderung der Gleislagequalität auf einer Teststrecke in Österreich seit
2001.

Ungenügend
Eingreifschwelle
Genügend

Gut

Sehr gut

2001

6

2002

2003

2004

2005

2006

2007

Gerader Gleisabschnitt 1 (unbesohlt)

Gleisbogen Radius 425 m mit besohlter Schwelle

Gerader Gleisabschnitt 2 (unbesohlt)

Haltestelle Bahnhofsbereich (unbesohlt)

2008
Jahr

Die Verbesserungen derGleislagequalität in den
Gleisabschnitten 1 und 2
sowie im Bahnhofsbereich
wurden durch Stopfarbeiten
erzielt.

Erschütterungsschutz
und Reduzierung vonsekundärem Luftschall
Bisher ließen sich dabei keine signifikanten Änderungen des direkt abgestrahlten Luftschalls feststellen.

Hochelastische Besohlungen stelleneine einfache und im Vergleich zu
Unterschottermatten kostengünstige
Maßnahme zur Reduktion von Erschütterungen an Eisenbahnstrecken dar. Zusätzlich verfügen sieüber alle positiven Eigenschaften
einer elastoplastischen Besohlung.

eine sehr effektive Maßnahme, um sekundären Luftschall zu reduzieren.

Sekundärer Luftschall entsteht durch
die Schallabstrahlung eines Bauwerks,
das, beispielsweise durch einen vorbeifahrenden Zug, zu Schwingungenangeregt wurde.

bhängig von der maximal zulässigen Schieneneinsenkung erzielen
besohlte Schwellen Einfügungsdämmmaße in der Größenordung von
10 dB(v) bis zu 15 dB(v) (bei 63 Hz).

A

Dies betrifft besonders Metallbauwerke wie Stahlbrücken und Viadukte. Elastische Schwellensohlen mit
schwingungsisolierender Wirkung sindEinfügedämmung in dB

Wirkung der Schwellenbesohlung
30

20

Die Erschütterungen werden im
maßgebenden Frequenzbereich
reduziert, was die Emissionen
an die angrenzende Umgebung
verringert.

Minderung
10

0
Verstärkung

Quelle: Köstli K.; Schwellenbesohlung zur Reduktion vonKörperschall-Immissionen; S 10; Tagungsunterlagen, 10.
Symposium Bauwerkdynamik und Erschütterungsmessungen,Ziegler Consultants 2007.

-10
5

6,8

8

10

12,5

Offene Strecke

16

20

25

31,5

40

50

63

80

100

125

160 200
250
Frequenz in Hz

Tunnelnahes Bankett

Tunnelfernes Bankett

7

Reduzierung der
Schlupfwellenbildung

Abgestimmte Elastizität
bei besohlten Weichen

Schlupfwellen sind periodische
Unebenheiten an der Schienenoberfläche.

Innerhalb einer Weiche variieren die
Bettungssteifigkeiten. Gründe dafürsind die unterschiedlichen Schwellenlängen und versteifend wirkende
Bauteile, wie Herzstück, Radlenker
oder Flügelschienen.

ehrjährige Untersuchungen ergaben, dass Schwellensohlen die
Entstehung derartiger Gleisschäden
signifikant einbremsen. Besonders bemerkbar macht sich diese Tatsachebei den anfälligen engen Gleisbögen.

M

ie unterschiedlichen Bettungssteifigkeiten bewirken bei derZugüberfahrt eine dynamische Belastung. Diese führt zu einem raschen
Verschleiß der Strecke, was die Erhaltungskosten erhöht und den Fahrkomfort senkt. Zusätzlich übertragen sichüber den Untergrund SchwingungenD

auf die benachbarte Bebauung.
Getzner bietet speziell für Weichen
eine Kombination unterschiedlicher
Schwellensohlen (Steifigkeiten). Sie
homogenisieren die Lasteinleitung in
den Oberbau. Differenzen bei Einsenkungen minimieren sich, die Weiche
wird somit geglättet. Daraus ergibt
sich ein gleichmäßiges Lastbild, dasden Schotter schont.
Schwellensohlen von Getzner tragenauch an dieser Stelle dazu bei, dieIntervalle zwischen den Stopf- undMittlere Wellentiefe in mm

Zeitliche Entwicklung der Schlupfwellenbildung im Gleisbogen
0,20

25 Mio. t*(Gleisbogen-Radius: 230 m)
20 Mio. t*

0,15

0,10
10 Mio. t*

0,05

0 Mio. t*

5 Mio. t*

0,00

8

Mit Sylomer®
Schwellensohle
Bettungsmodul
0,15 N/mm3

15 Mio. t**Streckenbelastung in
Bruttotonnen
2003

Ohne
Schwellensohle

2004

2005

2006

2007

2008
Zeit

Endbericht Hief lau,
Universität Innsbruck 2001

Wartungsarbeiten zu verlängern. Erhöhter Fahrkomfort und niedrigere Lebenszykluskosten machen die Schwellensohlen von Getzner zur begehrten Lösung
für Bahnmanager.

Mit einem eigens entwickelten Computermodell kann die Einsenkung bei derZugüberfahrt simuliert und durch dengezielten Einsatz von Getzner-Sohlen
optimiert werden.

— Glättung der Einsenkung bei
Zugüberfahrt— Erhöhung des Fahrkomforts— Schonung des Schotters— Reduzierung störender
Schwingungen— Reduzierung der Lebenszykluskosten(LCC)

Anpassung der Gleissteifigkeit bei Übergängen
chwellenbesohlungen helfen, Steifigkeits- und somit Einsenkungssprünge zu reduzieren und Schwellenhohllagen zu vermeiden. Diese
treten vor allem an Übergängen auf,
wo Oberbauarten mit unterschiedlicher Steifigkeit aufeinandertreffen.
Die Schwellenbesohlung führt zu einer homogeneren Zugüberfahrt undzusätzlich zu einer Schonung der
Oberbaukomponenten.

S

Schotteroberbau

Brücke9

4 Der Einsatz von Schwellensohlen
zahlt sich aus

Betrachtung der Lebenszykluskosten (LCC) beim
Einsatz von Schwellensohlen
zwischen Stopfarbeiten zu einer signifikanten Verlängerung der Lebensdauer des gesamten Gleiskörpers.

Seit mehreren Jahren wird systemischerfasst, inwiefern sich durch den Einsatz von Schwellensohlen die Gleislagequalität verändert. Die Ergebnisse
fließen laufend in die Entwicklung ein.

Werden weiters Betriebserschwerniskosten, die bei Gleissperren fürInstandhaltungsarbeiten auftreten,
einbezogen, sind Schwellensohlenbesonders auf stark belasteten Strecken eine äußerst wirtschaftliche
Investition.

abei konnte beim Einsatz vonSchwellensohlen eine Verlängerung der Intervalle zwischen den Stopfarbeiten um den Faktor 2 bis 2,5 beobachtet werden. Berücksichtigt man,dass der Stopfzyklus ein Indikator für
die erreichbare Nutzungsdauer eines
Gleises ist, führen längere Zeiträume

D

Zusammensetzung der normalisierten Jahreskosten(stark belastete Strecke)
120 %
100 %

100

80 %

60 %

71
61
48

Statistische Auswertung(Zinssatz 0 %)

40 %
23
20 %

16

10

13

0%
Konventioneller Oberbau
mit 60E1-Schienen und
Betonschwellen

10

Oberbau mit 60E1Schienen und besohlten
Schwellen

Jahreskosten
Abschreibung
Betriebserschwerniskosten
Instandhaltungskosten

5 Erfahrung mit
Schwellensohlen

Vielseitig bewährt
Fast alle großen Bahngesellschaftenin Europa setzen seit mehr als 18
Jahren erfolgreich die Schwellensohlen von Getzner ein.
chwellensohlen finden im Erschütterungsschutz Anwendung, sorgen
für Elastizität von großen Brückenbauwerken, verbessern die Gleislagequalität und verringern die Erhaltungskosten von Strecken.

S

Die Schwellensohlen von Getzner besitzen ausgezeichnete Langzeiteigenschaften. Das beweisen zum einen

die bereits ausgebauten Schwellen,
die mit Getzner-Sohlen bestückt wurden. Andererseits bestätigen auch die
Messungen auf besohlten Streckenabschnitten die hervorragende Qualität
der Schwellensohlen.
Um die Lebensdauer einer Schwelle sicherzustellen, werden alle Typen auf
ihre Langlebigkeit gemäß BN 918 145-1
überprüft. Diese Tests werden entweder
extern an einem zertifizierten Prüfinstitut (z. B. TU München) oder intern amGetzner-Großprüfstand durchgeführt.

Getzner-GroßprüfstandGetzner-Besohlung SLB 2210G nach
190 Mio. LT. Die plastischen Eindrücke im Material verhindern das Umlagern der obersten Schotterschicht.
Es sind keine Einrisse oder Perforationen der Besohlung erkennbar.

11

6 Typenprogramm – für jedes Einsatzgebiet die passende Getzner-Sohle

Getzner-Schwellensohlen,
das vielseitige Typenprogramm
rei Werkstoffe – verfügbar in unter-schiedlichen Steifigkeiten –decken das Anwendungsspektrum
vom hochwirksamen Erschütterungsschutz bis zur Verbesserung der Gleislagequalität vollständig ab.

D

Die drei Werkstoffe:
SLB - Elastoplastisches Material
SLS - Elastisches Material mit
Dämpfungsanteil
SLN - Hochelastisches Material
ohne Dämpfung

SLB
Typen

Erschütterungsschutz

Straßenbahn
100 kNSLS
Typen
U-Bahn120 kN
SLN
Typen
Achslast

12

Vollbahn
250 kN
Güterzug(SchwereAchslasten)
370 kNÖresund-Brücke

Auswahl der idealen
Getzner-Sohle

Für jede Gleisanlage
das Richtige
Die Spezialität von Getzner sind mikrozellulare Polyurethan-Elastomere
mit den unterschiedlichsten Eigenschaften für den Eisenbahnoberbau. Komponenten aus Sylomer® und
Sylodyn® bewähren sich bereits seit
Jahrzehnten unter extremen Bedingungen in den verschiedensten
Industrien.
etzner bietet für jedes Einsatzgebiet die optimale Schwellensohle:von den elastoplastischen SLB-Typenfür die ausschließliche Verbesserung
der Gleislagequalität bis zu den hochelastischen Besohlungen aus Sylomer®
(SLS-Typen) und Sylodyn® (SLN-Typen)
zur wirksamen Reduzierung von Erschütterungen.

G

Zur Verringerung der Schotterbeanspruchung werden elastoplastische
Besohlungen vom Typ SLB eingesetzt.
Die optimierten Materialeigenschaften
dieser Typen erlauben eine besonders
stabile Einbettung des Schotters. Die
hohe Dämpfung dieser Besohlungstypen wirkt sich positiv auf das Schwingverhalten der Schwelle aus.

Wenn primär eine Reduktion der Erschütterungen bewirkt werden soll,kommen elastische Besohlungen derTypen SLS (Sylomer®) bzw. die hochwirksamen Typen SLN (Sylodyn®) zum
Einsatz.

Getzner hat für jeden Einsatzzweck
einen optimalen Sohlentyp. Die Auswahl der geeigneten Typen erfolgt
entsprechend der maximal zulässigen Schieneneinsenkung bei gegebener Achslast.

Während Besohlungen aus Sylomer®
noch einen gewissen dämpfenden Anteil aufweisen, sind bei Lösungen mit
Sylodyn® statische und dynamische
Steifigkeit nahezu identisch. Dadurch
ist eine äußerst wirkungsvolle Lösung
auch bei sehr geringer zusätzlicher
Schieneneinsenkung möglich.

D

ie einzelnen Besohlungstypen innerhalb einer Materialgruppe unterscheiden sich in erster Linie durch ihre
Elastizität. Die Elastizität wird mit Hilfe des Bettungsmoduls ermittelt. Sieergibt sich entsprechend DIN 45673-1
beim Test auf einer Schotterprofilplatte (Normschotterplatte). Getzner
stellt für Straßenbahnen, U-Bahnen,
S-Bahnen, Vollbahnen, Hochgeschwindigkeitsstrecken und Spezialanwendungen, wie schwere Achslasten bis 37
Tonnen, optimierte Besohlungstypen
zur Verfügung.

Elastoplastische Besohlungen senken die jährlichen Erhaltungskosten
und verlängern die Lebensdauer einer
Gleisanlage.

13

7 Sichere
Anbindung

Die Montage im
Schwellenwerk

Einbau besohlter
Betonschwellen

Schwellenbesohlungen von Getzner
können an jede Schwellenform angepasst werden.

Der Einbau von besohlten Schwellen funktioniert mit allen gängigen
Verfahren.

esohlungen für Betonschwellen
werden standardisiert mit Montagegitter gefertigt (Kennbuchstabe„G“ am Ende der Typenbezeichnung).
Dieses einzigartige Montagegitter vonGetzner ist in die Besohlung integriert
und dient zur vollflächigen Befestigung
der Besohlung an der Schwelle. Das
Montagegitter wird bei der Herstellung
der Schwellen in den noch feuchten Beton eingebracht. Die formschlüssige,
vollflächige Anbindung gewährleistet
eine vom Produktionsverfahren undder Betonkonsistenz unabhängige,
dauerhafte Verbindung zwischen Besohlung und Betonschwelle.

urch das relativ geringe Gewicht
der Besohlungen kann die Anzahl
an Schwellen pro Waggon unverändert
bleiben. Auch Gleiserhaltungsarbeiten
können uneingeschränkt durchgeführt
werden.

B

Schwellenproduktion

Einbauzug mit Weichenbesohlung

14

Das Verbindungsverfahren funktioniertohne Zusatzstoffe oder aufwendige
Vorbehandlungen und erfüllt daher
selbst die sehr hohen Anforderungen der Norm BN 918 145-1. Auf Kundenwunsch können die Besohlungenauch auf bereits ausgehärteten Betonschwellen angebracht werden. Die
Lieferung der Schwellenbesohlungenerfolgt in einem solchen Fall ohne integriertes Montagegitter. Die Sohlen
werden mit Hilfe eines passenden Klebstoffes aufgeklebt, den Getzner auf
Wunsch mitliefert.

D

In den Übergangsbereichen zwischenbesohltem und unbesohltem Gleiskörper kann es erforderlich sein, die Steifigkeit durch eine Steifigkeitsabstufung
anzupassen. Dies betrifft in erster Linie
weiche Besohlungen (Bettungsmodul< 0,15 N/mm3). Für eine derartige Steifigkeitsanpassung empfiehlt Getzner,
auf einer Länge von 20 bis 30 Meterneine Besohlung mit höherer Steifigkeit
einzusetzen.

8 Internationale
Referenzen

Getzner-Projekte
sprechen für sich
Lösungen von Getzner sind weltweit
im Einsatz – wie auch das
Getzner-Team.
it den zehn Niederlassungen ist
Getzner Werkstoffe in den strategisch wichtigen Teilen der Erde präsent. Über zahlreiche Vertriebspartner
bedient das Unternehmen weltweit sogut wie alle relevanten Märkte.

M

Ziel: Schwellenbesohlung zur
Schwingungsisolation— Metro Amsterdam Linie Ost, (NL)
— Tunnel Bruchsal, (DE)— Umega Oka Line, (JP)— Britomart Station, (NZ)
— Matstetten-Rothrist, (CH)— Timelkam, Feldkirch und
Hallwang, (AT)

Ziel: elastisch gelagerte Weiche— ÖBB, (AT)— DB, (DE)— SBB, (CH)— CR, (CZ)
— Pro Rail, (NL)
— Jernbaneverket, (NO)

Referenzliste „Schwellenbesohlung fürden Schotteroberbau“ (Auszug):
Ziel: Schotterschonung undVerbesserung der Gleislagequalität— ÖBB, (AT)— DB, (DE)— SBB, (CH)— SNCF, (FR)— Bane Denmark, (DK)
— KR, (KP)
— Jernbaneverket, (NO)— CR, (CZ)
— Infrabel, (BE)— ADIF, (ES)15

Getzner Werkstoffe GmbHAm Borsigturm 11
13507 Berlin
Deutschland
T +49-30-405034-00
F +49-30-405034-35
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Grünwalder Weg 32
82041 Oberhaching
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