Warum Hochgeschwindigkeitsbahnstrecken keine Dehnungsfugen haben

Wenn Hochgeschwindigkeitszüge mit Geschwindigkeiten von über 250 Kilometern pro Stunde fahren, haben die Stabilität und die extreme Laufruhe der Gleise oberste Priorität. Dehnungsfugen verursachen ständige Stöße zwischen den Rädern des Zuges und den Stahlschienen. Dies beeinträchtigt nicht nur den Fahrkomfort der Fahrgäste, sondern schränkt auch die Betriebsgeschwindigkeiten der Züge ein, verstärkt den Verschleiß an Schienenköpfen und Rädern (wobei die Räder besonders stark in Mitleidenschaft gezogen werden) und verkürzt die Lebensdauer der Räder. Um diese Nachteile zu beheben, ist die Beseitigung von Schienenfugen die optimale Lösung, weshalb die meisten Hochgeschwindigkeitsstrecken Gleise mit durchgeschweißten Schienen (CWR).

Stahlschienen dehnen sich bei hohen Temperaturen aus und können ohne geeignete Gegenmaßnahmen einknicken und sich verformen.

So gleichen Sie thermische Ausdehnung und Schrumpfung aus: Vorstrecken von Schienen

Die Vorstreckungstechnologie ist eine moderne Innovation, die dazu dient, thermischen Verformungen von Schienen entgegenzuwirken. Durch das Aufbringen einer Vorspannung auf Stahlschienen werden die durch Temperaturschwankungen verursachten Maßänderungen vollständig ausgeglichen, sodass extrem lange Schienen ohne Dehnungsfugen betrieben werden können. Solche fugenlosen Gleise werden auch als vorgespannte, vorgestreckte Schienenstrecken bezeichnet.

Die Vorstreckungstechnik kommt nicht nur bei Hochgeschwindigkeitszügen zum Einsatz. So werden beispielsweise auch die Tragseile von Schrägseilbrücken vorgestreckt, um Spannungsschwankungen auszugleichen, die durch thermische Ausdehnung und Kontraktion verursacht werden.

Befestigen Sie die Schienen mit Befestigungselementen und Kriechschutzvorrichtungen an den Schwellen

Um die durch Temperaturschwankungen verursachte freie Ausdehnung und Kontraktion von Stahlschienen zu begrenzen, werden die Schienen mittels Schienenbefestigungen und Kriechschutzvorrichtungen fest auf den Schwellen verankert. Dadurch entstehen in den Schienen innere thermische Spannungen, darunter Zugkräfte bei kaltem Wetter und Druckkräfte bei heißem Wetter, die zusammenfassend als Temperaturkräfte bezeichnet werden.

Das Ausmaß der thermischen Beanspruchung bei durchgehend verschweißten Schienen steht in direktem Zusammenhang mit den Temperaturänderungen der Schienen. Daher wird für die Schienenverriegelung eine bestimmte feste Schienentemperatur festgelegt. Die Bauarbeiter verriegeln die Schienen in der Regel in Jahreszeiten, in denen die Durchschnittstemperaturen zwischen den lokalen jährlichen Höchst- und Tiefstwerten liegen. Dadurch werden die inneren thermischen Spannungen minimiert, wodurch zwei kritische Sicherheitsrisiken vermieden werden: Schienenbrüche aufgrund übermäßiger Zugspannung in eisigen Wintern sowie Gleisverformungen oder Schienenverschiebungen aufgrund übermäßiger Druckspannung in sengend heißen Sommern, die beide eine ernsthafte Gefahr für die Sicherheit des Zugbetriebs darstellen.

Regler für Schienen-Dehnungsfugen: Spezielle Vorrichtungen zum Ausgleich thermischer Verschiebungen

Schienenausdehnungsregler dienen als spezielle Ausgleichskomponenten. Ihre Kernfunktion besteht darin, Verschiebungsunterschiede zwischen der thermischen Verformung langer Stahlschienen und der Ausdehnung bzw. Kontraktion der Brückenträgerenden bei Brücken mit großer Spannweite auszugleichen. Die Vorrichtungen gleichen thermische Verformungen der Schienen auf Brücken automatisch aus, verringern die auf die Schienen und Brückenunterbauten einwirkenden Belastungen und gewährleisten die strukturelle Integrität der Gleise und Brückenfundamente.

Klassifizierung von Reglern für Schienenausdehnungsfugen

Regler für Schienenausdehnungsfugen werden in vier Hauptnormen unterteilt:

Nach Betriebsgeschwindigkeit: Zwei Typen, darunter Regler für Schottergleise auf Hochgeschwindigkeitsstrecken mit 250 km/h (für den gemischten Personen- und Güterverkehr) und Regler für schotterlose Gleise auf Hochgeschwindigkeitsstrecken mit 350 km/h.
Nach Expansionsrichtung: Einwegregler und Zweiwegregler.
Nach der Art des Unterbaukörpers: Weichen für Schienen mit Schotterbett und Weichen für schotterlose Gleise.
Nach der Form der Weichenschienen und der Gegenstangen: gerade, gebrochene und gekrümmte Ausführungen.

Grundlegende bauliche Komponenten von Reglern für Schienen-Dehnungsfugen

Am Beispiel des Reglers für unidirektionale Schienen-Dehnungsfugen, der häufig auf schotterlosen Gleisen von Chinas Hochgeschwindigkeitsbahnen Zu den wichtigsten Komponenten zählen beispielsweise Hauptschienen, Weichenschienen, Befestigungssysteme, Schwellen oder Gleisplatten sowie Schienenhebevorrichtungen. Die Lauffläche der Weichenschiene sorgt für eine gleichbleibende Spurweite. Das grundlegende Funktionsprinzip beruht darauf, dass sich die Hauptschienen frei ausdehnen können, während die Weichenschienen in ihrer Position fixiert bleiben.

Einsatz von Dehnungsausgleichern für Schienen in China

In den 1960er Jahren begann China mit dem großflächigen Einsatz von Reglern für gebogene Schienenausdehnungsfugen mit zugeschnittenen Schienen, die an bedeutenden Brücken wie der Wuhan-Brücke über den Jangtse und der Jinan-Brücke über den Gelben Fluss installiert wurden.

Frühe Hochgeschwindigkeitsbahnprojekte in China wurden importiert Deutsche BWG-Regler für Schienen-Dehnungsfugen, die an bedeutenden Bauwerken wie der „Extra Large Bridge“ über den Gelben Fluss entlang der Hochgeschwindigkeitsstrecke Peking–Shanghai und der „Extra Large Bridge“ über den Gelben Fluss entlang der Hochgeschwindigkeitsstrecke Peking–Guangzhou zum Einsatz kamen. Diese Regler wurden zudem in großem Umfang auf reinen Personenverkehrsstrecken eingesetzt, darunter die Personenzugstrecke Qinhuangdao–Shenyang und die Personenzugstrecke Zhengzhou–Xi’an.