Gestiegene Mobilitätsanforderungen machen Investitionen in den Verkehrsweg Schiene unverzichtbar. Um Investitionen in Modernisierungs- und Digitalisierungsprojekte sowie den notwendigen Ausbau langfristig abzusichern, sind sowohl Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen über die gesamte Lebensdauer des Schienenwegs als auch ganzheitliche Anlagen-Bewertungen erforderlich. Neben der Weiterentwicklung und Schaffung neuer Netzkapazitäten ist also die optimierte Organisation der Instandhaltung auf Basis von Nutzungsstatistiken sowie des regelmäßig gemessenen und dokumentierten Zustands der Infrastruktur der entscheidende Schlüssel für eine gleichbleibend hohe Streckenqualität und -leistungsfähigkeit.
Ganzheitlich denken
Der Lebenszyklus erstreckt sich von der Planung, Installation über die betriebliche Nutzung bis zur Erneuerung über mehrere Jahrzehnte. Daher empfiehlt es sich, bereits bei der Design- und Planungsphase die Kosten aller Lebenszyklusphasen zu berücksichtigen. Schließlich werden mit der Investitionsentscheidung über 95% der Folgekosten bestimmt, die mit 65% insbesondere in der Betriebsphase entstehen. Dies verdeutlicht gleichzeitig, dass einer intelligenten Wartungsstrategie eine Schlüsselrolle beim Anlagenmanagement zukommt. Digitalisierung und künstliche Intelligenz gelten mit ihrer disruptiven Kraft als Hoffnungsträger, um sowohl die stetig steigenden Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Bahninfrastruktur zu meistern als auch zukünftige Wartungsbedarfe präziser einschätzen und planen zu können.
Sie wollen bei Ihren Infrastrukturprojekten mögliche Kostensenkungspotenziale identifizieren? Wir beraten Sie gerne.
Die vier Phasen des Lebenszyklus sind zeitlich und budgettechnisch sehr unterschiedlich zu bewerten, wobei die wahren Kosten einer Bahnstrecke erst nach der Inbetriebnahme entstehen. Betrieb, Instandhaltung, Ersatzinvestitionen, Stillstandzeiten – all das summiert sich über Jahrzehnte hinweg. Wer also nur auf Anschaffungskosten schaut, unterschätzt spätere Kostenblöcke und übersieht schlummernde Einsparpotenziale. Deshalb empfiehlt sich eine ganzheitliche Betrachtung der Lebenszykluskosten, die eine kurzfristige Optimierung der Einkaufspreise ablöst. Entlang der vier Phasen des Lebenszyklus, von der Planung über Installation und Betrieb bis hin zur Modernisierung oder Zweitverwertung, erfahren sie anhand exemplarischer Beispiele, welche Potenziale Vossloh aufgrund seines Systemverständnisses liefern kann:
Phase 1: Planung & Design Qualität zahlt sich aus
Die Lebensdauer und der zukünftige Wartungsaufwand werden durch die Qualität der Produkte bzw. Komponenten bestimmt. Die neusten Systemkomponenten verlängern aufgrund ihres materialgerechten Designs, des ressourcenschonenden Materialeinsatzes und den verbesserten Isolationseigenschaften nicht nur die Lebensdauer des Oberbaus, sondern minimieren auch die Betriebskosten über den gesamten Lebenszyklus.
Die Rippenstruktur der Winkelführungsplatte (Wfp) verringert Eigenspannungen im Material und verstärkt für eine optimale Lastenableitung die Kraftflusswege. Gleichzeitig führt der reduzierte Materialeinsatz zu einer CO₂-Einsparung bei Produktion und Transport.
Die optimierte Geometrie und das robuste, wasserabweisende Material des Dübels der Schrauben-Dübel-Kombination führen zu einer Reduzierung der Querkräfte in Betonschwellen, wodurch Betonschwelle und Gleisoberbau geschont und die Lebenszykluskosten für die gesamte Infrastruktur nachhaltig gesenkt werden.
Um dauerhaft gute Produkteigenschaften und Wartungsfreiheit im Gleis zu garantieren, entwickelt Vossloh eigene Materialien, wie beispielsweise
- cellentic als Vibrationsabsorber in Form von hochelastischen Zwischenlagen und -platten,
- amalentic für seine Verbundstoffschwellen Engineered Polymer Sleeper (EPS) oder
- das dreilagige Material für die Schwellenbesohlung Engineered Polymer Pad (EPP).
Durch die Simulation der dynamischen Fahrzeug-Fahrweg-Interaktion und umfangreiche Tests im firmeneigenen Technologiezentrum wird sichergestellt, dass jede Lösung höchsten Belastungen standhält und langfristig zur Stabilität der Infrastruktur beiträgt.
Da das mikrozellulare Material unter Belastung innerhalb seiner eigenen Struktur bleibt, erhöhen die hochelastischen Zwischenlagen und -platten aus cellentic die Elastizität des Gesamtsystems und sorgen für sicheren Fahrkomfort bei allen Belastungsprofilen.
Dank amalentic vereint die Engineered Polymer Sleeper (EPS) alle positiven Eigenschaften von Beton-, Holz- und Kunststoffschwellen auf sich. Aufgrund des isotropen Materialverhaltens zeichnet sich die EPS durch eine hohe Formstabilität und eine hohe Witterungsbeständigkeit aus, verbunden mit einer hohen UV-Beständigkeit sowie marginalen Wasseraufnahme von ca. 0,1 % aus. Ohne Verwendungsbeschränkungen eignet sich die EPS für alle Klimata sowie den sicheren Einsatz auf Brücken; Form, Materialverhalten sowie die mechanischen Eigenschaften (Festigkeit, Biegesteifigkeit, etc.) bleiben über die Lebensdauer hinweg ausreichend gut.
Heute schon an morgen denken
Eine wichtige Erkenntnis aus der Analyse des Gleisschwingungsverhaltens bei Zugüberfahrten ist, dass die in der Gleisstruktur vorkommenden charakteristischen Frequenzen – die sogenannten Anregungsfrequenzen – oftmals durch unerwartete Einflüsse von Fahrzeug und Infrastruktur (z.B. durch Deformationen an Schiene oder Radsatz) deutlich höher ausfallen können. Veränderte Frequenzen, höhere Kräfte und besonders große Schwingungsamplituden sind die Folge. Diese können unter Umständen zu einer Überlastung des konventionellen Befestigungssystems führen. Um also Resonanzschwingungen selbst bei erhöhten Belastungen im Gleis zu vermeiden und langfristig die Robustheit der Spannklemmen vor äußeren Einflüssen zu stärken, wurde bei den Spannklemmer der M-Generation die Eigenfrequenz signifikant erhöht. Außerdem führt der mehrfach erhöhte Verdrehwiderstand zu einer verbesserten Rahmensteifigkeit des Betonschwellengleises im Schotteroberbau. Da die M-Generation jetzt zusätzlich höhere Elastizitäten ermöglicht, ist dies insbesondere auf Fester Fahrbahn ein großes Plus. In Summe sind vergleichsweise niedrigere Lebenszykluskosten das Ergebnis.
Phase 2: Realisierung & Installation Zeit ist Geld – Schnell installiert zahlt sich aus
In der Installationsphase sind eine gute Planung und innovative Systemlösungen die Basis für eine (kosten)effiziente Umsetzung.
Um den Arbeitsaufwand auf der Baustelle zu reduzieren und zugleich mit weniger Personal für mehr Sicherheit im Gleis zu sorgen, können z.B. alle Vossloh Befestigungssysteme für den Schotteroberbau im Schwellenwerk vormontiert werden. Für die aufgeständerte Feste Fahrbahn hat Vossloh in Zusammenarbeit mit mehreren Partnern ein Fertigteil-Sockelsystem entwickelt. Diese vorgefertigten Betonmodule mit Befestigungssystemen (ohne Bodenplatte) ermöglichen eine bessere Lastverteilung als Einzelblöcke und werden in dieser Kombination als montagefreundliche und kostengünstige Gleisanlage auf Viadukten und Brücken eingesetzt. Das System kann einen Entgleisungsschutz enthalten und als Lärmschutzwand dienen. Das Befestigungssystem kann auch auf dem Sockel vormontiert werden.
Ein echter „Einbau-Beschleuniger“ ist das neuartige multifunktionale Werkzeug-Konzept der Engineered Polymer Sleeper (EPS), das projektspezifische Vorgaben bereits im Produktionsprozess berücksichtigt. Welche Vorteile das mit sich bringt – also einen echten Vergleich bekam der Kunde beim Brückensanierungsprojekt in Tampere, da auf dem Gegengleis der Brücke andere Kunststoffschwellen nach dem konventionellen Einbauverfahren verbaut wurden.
Schienen- und Weichenwechsel in Rekordzeit
Der fast 300 m lange Schienenwechselzug von Vossloh vereint alle Arbeitsgänge in einem Fließbandverfahren, da es auf modularen Fahrzeugen basiert, die in Abhängigkeit vom Schienentransportsystem (Robel, STS oder öffentliche Wagen) projektspezifisch zusammengestellt werden. In Kombination mit der mobilen Schweißeinheit für das Abbrennstumpfschweißen (RA-Schweißen) und einem hydraulischen Ziehgerät für den Spannungsausgleich entsteht das lückenlose Gleis mit maximaler Qualität und in einer unvergleichbaren Geschwindigkeit von bis zu 600 m Gleis pro Stunde.
Der Austausch einer Weiche ist ein technisch komplexer und logistisch anspruchsvoller Vorgang. Der Transport komplett vormontierter Weichen auf Spezialwaggons zur Baustelle kombiniert mit dem Plug & Play-Einbau der Weichensegmente mithilfe eines speziellen gleisgebundenen Krans ist Vosslohs innovatives, zeit- und kosteneffizientes Angebot.
Phase 3: Betrieb & Instandhaltung Wartungskosten im Blick – mit jedem Detail
Die Instandhaltung einer Bahnstrecke ist zeitlich wie budgetär aufwändig. Daher setzt Vossloh auf Lösungen, die – wie zuvor beschrieben – nicht nur robust sind und den Wartungsbedarf systematisch senken, sondern vor allem den Eingriff ins operative Geschehen minimieren und im Falle dessen besser planbar machen. Hervorragende Beispiele für Kosteneinsparpotenziale bei der präventiven und korrektiven Schienen- und Weicheninstandhaltung sind das weltweit einzigartige High Speed Grinding, das System Flexis, der MillingXpress statt eines Schienenwechsels bei Einzelfehlern oder das neue V-Tram-Konzept mit austauschbaren Komponenten.
Doch insbesondere digitale Tools werden die Effizienz der Schienen- und Weicheninstandhaltung dramatisch verbessern. Die spezifischen Lösungen auf der cloudbasierten Plattform Vossloh connect liefern in Echtzeit den Überblick über Zustand und Beanspruchung des Gleises. Das gemeinsame Ziel ist, Wartungsintervalle zu optimieren, Kosten zu senken und gleichzeitig die Sicherheit sowie Verfügbarkeit zu erhöhen.
Vorbeugen ist immer günstiger als reparieren
Im letzten Jahrzehnt hat die präventive Instandhaltung von Schienen und Weichen immer mehr an Bedeutung gewonnen. Im Allgemeinen gibt es drei Gründe für die vorbeugende Instandhaltung:
- um einen Ausfall zu verhindern,
- Erkennen und Beseitigen eines sich anbahnenden Ausfalls,
- um die Schienen/Gleise langfristig in einem besseren Zustand zu halten.
Ein Materialabtrag von 0,1 mm reicht aus, um die Entstehung von Oberflächenrissen zu verhindern, die sich sonst tiefer in das Metall ausbreiten und zu Schienenbrüchen führen könnten. Eine kontinuierlich in optimalem Zustand gehaltene Schienenoberfläche reduziert den Verschleiß des Oberbaus und des rollenden Materials. Dies verlängert die Lebensdauer der Schiene im Gleis und reduziert die Lebenszykluskosten und damit auch die Lärmemissionen der Schiene erheblich. Nach einer Studie der Technischen Universität Berlin können durch regelmäßiges präventives Schleifen der Schienenoberflächen mit der High Speed Grinding (HSG)-Technologie von Vossloh die Lebenszykluskosten von stark befahrenen Stadtbahn- und Fernbahnstrecken im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren um 50 bis 61 % gesenkt werden. Diese deutliche Reduzierung ist auf die Verlängerung der Lebensdauer der Schienen durch die präventive HSG-Behandlung zurückzuführen.
Als weltweit einzige Technologie zur Bearbeitung von Schienen im laufenden Verkehr lässt sie im Gegensatz zu konventionellen Schleifverfahren den Lichtraum der Gleise absolut unversehrt. So entstehen für Betreiber weder Betriebserschwerniskosten noch Personalaufwände für die aufwändige Demontage und den Wiedereinbau der Schaltmittel und es gehen auch keine Trassenumsätze wegen einer Streckensperrung.
Je nach Zustand der Schiene zum Zeitpunkt der Entscheidung des Netzbetreibers, mit dem Präventivschleifen zu beginnen, kann ein vorheriges Schienenfräsen unabdingbar sein, um eine Grundlage für die gewünschte Qualität zu schaffen. Das Fräsen reprofiliert den Schienenkopf auch bei tieferen Fehlern, die bis zu 3 mm in die Schiene hineinreichen. Diese mobile Behandlung ist auch eine kostengünstige Alternative zum Schienenaustausch. Nach Berechnungen von Vossloh sind die Kosten für den Austausch einer Schiene im Gleisbett etwa 15-mal höher als die Fräskosten. Auch der Zeit- und damit Kostenaufwand für die Planung des Schienenwechsels ist deutlich höher als bei einer Fräsarbeit.
Statt Schienenpassenden aufwändig zu setzen bzw. kleinere Schienenwechsel durchzuführen, bietet Vossloh mit der VTM-compact als MillingXpress eine vergleichsweise einfache und günstige Alternative. Dank hohem Abtrag ist die kompakte Fräsmaschine sehr flexibel einsetzbar.
Phase 4: Erneuerung & Recycling Altes in Neues verwandeln
Selbst in der letzten Lebenszyklusphase sind Kostenreduzierungen durch Ertüchtigung, Upgrades oder Zweitverwertungen möglich. Wenn z.B. bestehende Strecken aktuellen Ansprüchen nicht mehr genügen und sich Wartungsintervalle unweigerlich erhöhen, können Bahnstrecken durch Retrofit-Lösungen an die höheren Anforderungen angepasst werden.
Je nachdem wie modular die Infrastrukturkomponenten und Weichensysteme konzipiert sind, können neue Produktlösungen oder verbesserte Komponenten während der Inspektion und Instandhaltung identifiziert und anschließend in Betrieb genommen werden. Weiterentwicklungen von Weichenkomponenten sind bei Vossloh so ausgelegt, dass sie rückwärtskompatibel sind. Damit kann immer die modernste Technik in bestehenden Weichenanlagen garantiert werden. Durch die Nachrüstung mit Cogilink werden beispielsweise ältere, abgenutzte bewegliche Weichenteile wie Ringe und Gelenke, die noch eine regelmäßige Schmierung, Wartung und Einstellung benötigten, ersetzt und wartungsfrei. Dadurch verbessert sich die Vibrationsbeständigkeit und die Lebensdauer verlängert sich um das Sechsfache.
Im Bereich der Zweitverwertung können Vossloh-Spannklemmen aufgrund ihrer Langlebigkeit und wartungsfreien Eigenschaften in Depots oder auf Nebengleisen wieder verwendet werden. Auch im Hinblick auf die Schienen kann durch die Nutzung in zweiter Lage die Lebensdauer verdoppelt werden. Da sich Schienen im Gleis überwiegend einseitig abnutzen, bleibt auf der Nichtfahrkante genug Material für eine neue Fahrkante. Die aufgearbeiteten Gebrauchtschienen sind in der Regel 50% günstiger als ein Neukauf und können mit Längen von bis zu 180 m auf Streckenabschnitten, die für Geschwindigkeiten bis zu 160 km/h klassifiziert sind, eingesetzt werden.