Verkehr 2 - K6

• Schienen: 25 Jahre
• Schwellen: 30 Jahre
• Weichen: 25 Jahre
• Schotter: 30 Jahre
• Fahrleitung Drahtwerk und Masten: ca. 50 Jahre
• Fahrdraht: ca. 25 Jahre
• Tunnel und Brücken: über 100 Jahre

Unterhalt:

• Überwachung
• Instandhaltung
• Störungsbehebung
• Instandsetzung
• Teilerneuerung

Erneuerung:

• Veränderung
• Verstärkung
• Erweiterung
• Ausbau
• Rückbau

Nebst der Überwachung beinhaltet der Unterhalt mit der Instandhaltung den geplanten Kleinunterhalt wie

• Weichenschmierung,
• Grünpflege oder
• Reinigung.

Instandsetzung dagegen ist der ungeplante Kleinunterhalt mit Aufgaben wie

• unmittelbarer Störungsbehebung oder
• Bankettsicherung.

Als Teilerneuerung gilt beispielsweise ein Austausch des Schotterbettes. Unter die Erneuerung fallen Aufgaben wie Schotter- und Schienenersatz, Weicherneuerungen sowie Neubauten von Niveauübergängen.

• Vordergrund steht die absolute Gleislage, die in alle drei geometrischen Dimensionen (x, y, z) rekonstruierbar sein soll.
• Der Vorteil gegenüber relativen Messmethoden besteht darin, dass jeder Punkt eindeutig definiert ist und sich allfällige Anfangsfehler nicht fortpflanzen.
• Numerischen Gleisstopfmaschinen, die sich an Fixpunkten (alle 25 m) entlang des Eisenbahntrassees orientieren, erkennen automatisch die Differenz zwischen Soll- und Ist-Lage des Gleises und stellen die ursprüngliche (absolute) Lage wieder her.
• Die verbesserte Gleislagequalität wirkt sich spürbar als erhöhter Reisekomfort aus.
• Die bessere Ausnutzung der Toleranzen des Lichtraumprofils und der Fahrdynamik ermöglicht höhere Geschwindigkeiten und dadurch eine Erhöhung der Streckenkapazitäten.
• Die Gleisbelegung für den Unterhalt reduziert sich merklich.

Wichtige Informationsinhalte sind etwa:

• Geometrische Lage und Ausprägung der Objekte.
• Nichtmaterielle, raumrelevante Sachverhalte (Grundstückgrenzen, Rechte und Dienstbarkeiten).
• Typen/Bauarten der Komponenten (Schienentypen, Schwellentypen, etc.).
• Einbaujahre der Komponenten, Jahre der Erhaltungsmassnahmen.
• Belastungen.

Mussten die Infrastrukturdaten in früheren Jahren auf analogen Papierplänen, in Datentabellen und Büchern sowie umfangreichen Fotobild-Bibliotheken umständlich abgelegt werden, kann die gesamte Anlagen-Infrastruktur dank neuster Softwarelösungen in einem einzigen Datensystem erfasst werden.

Bei der Eisenbahn als Netzwerkindustrie sind die Anlagen über die Fläche verteilt und hängen über grössere Distanz funktional zusammen. Man spricht von Netzwirkung. Die Infrastrukturunternehmung muss ihr Netz und die darauf geplanten Anpassungen in mehrerer Hinsicht koordinieren:

• Inhaltliche Koordination.
• Terminliche Koordination.
• Finanzielle Koordination.
• Technologische Koordination.

• Zahlreiche Einzelmassnahmen haben nicht nur isolierte, sondern auch netzweite Auswirkungen.
• Investitionsmassnahmen können den angestrebten Nutzen oft nur in Kombination mit Investitionen auf anderen Netzteilen bringen.
• Die Planung und Realisierung von Infrastrukturanpassungen ist zwar ein lokales Projekt, das aber in die allgemeine Netzentwicklung eingebunden sein muss.

Die meisten neuen Objekt oder Anlageanpassungen sind mit geplanten Angebotsveränderungen verbunden und daher terminlich an bestimmte Fahrplanwechsel geknüpft. Die terminliche Gesamtkoordination bedingt eine zentrale
Projektsteuerung:

• Führung einer mehrjährigen Erweiterungs- und Erneuerungsplanung.
• Zusammenstellung aller Projekte, welche für definierte Fahrplanwechsel umgesetzt sein müssen.
• Aushandlung allfälliger Projektetappierungen und Abstimmung mit ebenfalls etappierten Angebotsanpassungen.
• Zeitgerechtes Erkennen von Terminverzögerungen mit Angebotsauswirkungen, Auslösen beschleunigender Eingriffe.
• Abgleich mit der laufenden Finanzplanung und der aktuellen Gesamtbudgetsituation.
• Führung der regelmässigen Kontakte mit den EVU.

Die öffentliche Finanzierung verlangt eine möglichst grosse Stetigkeit der finanziellen Aufwendungen:

• Vermeidung der Überschreitung des Gesamtjahreskredites der EIU.
• Möglichst weitgehende Kreditausschöpfung durch nachweislich sinnhafte Projekte.
• Möglichst gleiche Jahreskredite in sich folgenden Jahren.

Der Ausgleich ist durch eine strukturierte Bewirtschaftung der Mittel zwischen den Projekten zu schaffen:

• Permanentes Controlling des Kostenverlaufes aller aktiven Projekte, mindestens im Monatsrhythmus.
• Vergleich mit Jahres-Kostenverlaufskurve, aufgrund von Erfahrungen der Vorjahre.
• Ermittlung des aufgrund der bisherigen Kostenentwicklung zu erwartenden Abschlusses der Ausgaben zu Ende des Bundgetjahrs.
• Einleitung steuernder Eingriffe.

Bahninfrastrukturen sind in Rolle eines Anwenders bahntechnischer Systeme und Produkte, welche von der Industrie entwickelt und angeboten werden. Eine Minimierung der Erhaltungskosten lässt sich auf diesem Gebiet insbesondere erzielen durch:

• Straffes, möglichst kleines Programm eingesetzter Produkte.
• Echte Konkurrenzsituation der Anbieter, keine Beschränkung auf einen einzigen Lieferanten.
• Proaktiver Generationenwechsel, um technologischen Wandel selbst gestalten zu können.
• Möglichst flexible Integrierbarkeit von Ersatzprodukten.
• Beurteilung der Produkte aufgrund von LCCBetrachtungen, Maximierung der Verfügbarkeit.

Oft bilden mehrere über das Netz verteilte Einzelprojekte ein inhaltlich oder technologisch zusammenhängendes Ganzes. Dieser Zusammenhang kann gegeben sein durch:

• Migration einer neuen Technologie, z.B. Automation von Stellwerken und Einbindung in eine Fernsteuerung.
• Fachlich ähnliches, spezifisches Know-how, z.B. Tunnel oder Brückensanierungen für ganzes Netz.
• Gemeinsame Finanzierungsquelle, verbunden mit staatlichem Auftrag, z.B. Sanierung von Niveauübergängen.

• Technisch-physikalische Einflüsse sind jene Vorgänge der Schädigung, die zu Veränderungen der Abmessungen, der Form, der geometrischen Zuordnung von Teilen zueinander, der Oberflächengüte oder anderer Eigenschaften führen.
• Die Abnutzung ist der Oberbegriff für Verschleiss, Korrosion und Ermüdung als wesentlichste Erscheinungsform, die selbst bei richtigem Einsatz der technischen Mittel kaum vermeidbar ist.
• Der Verschleiss ist gemäss DIN-Norm 50320 die „Unerwünschte Veränderung der Oberfläche von Gebrauchsgegenständen durch Lostrennen kleiner Teilchen infolge mechanischer Ursachen bei aufeinander gleitenden Oberflächen“.

• Korrosion ist die Werkstoffschädigung von der Oberfläche her durch chemische Reaktion mit Flüssigkeiten oder Gasen.
• Die Ermüdung ist die Folge wechselnder Belastungen und führt zum Bruch.
• Die Überlastung hat ihre Ursachen in fehlerhafter Benutzung technischer Arbeitsmittel oder ist die Folge von Abnutzung. Ursachen können sein:
  • zu schwere Züge
  • zu hohe Achslasten
  • zu hohe dynamische Beanspruchungen aufgrund von Fahrwerksmängeln
  • zu hohe Geschwindigkeiten
  • instabiler Fahrzeugverlauf

Als Alterung wird der innere Vorgang in Werkstoffen bezeichnet, in deren Verlauf in der Regel alters- und umweltbedingt eine bleibende Veränderung der Festigkeit oder anderer Eigenschaften eintritt. Im weiteren Sinn zählen auch die Vegetationseinflüsse zur Alterung. Diese bewirken unter anderem in folgender Hinsicht einen Erhaltungsbedarf:

• Wuchs im Nahbereich
  • Verletzung des Lichtraumprofils
  • Beeinträchtigung der Sichtbarkeit von Signalen
  • Erschwerung der Zugänglichkeit, Gefährdung von Unterhaltspersonal
• Humusbildung im Schotterbett
  • Beeinträchtigung der Entwässerung der Fahrbahn
  • Erschwerung der Regulierbarkeit

• Technisch-ökonomische Einflüsse führen zu Wertminderungen technischer Anlagen infolge der durch den technischen Fortschritt geschaffenen neuen Arbeitsmittel mit höherer Produktivität, besserer Arbeitsqualität u.Ä.
• Sie mindern nicht die Gebrauchseigenschaften, sondern treten im Sinne eines moralischen Verschleisses auf und verursachen deshalb zu hohe laufende Kosten.
• Diese Art der Wertverminderung kann aber auch (und vor allem) durch gewandelte, insbesondere gesteigerte Anforderung entstehen. Spezifisch bei Bahnanlagen werden zum Beispiel Anlagenänderungen durch Änderungen des Fahrplanes und der Betriebsprozesse ausgelöst.

• Differenz zwischen Soll- und Ist-Zustand feststellen.
• Instrument zur Auslösung von Erhaltungsmassnahmen.

Ein wesentliches Fundament der zeitgemässen Anlagenerhaltung ist die regelmässige Kontrolle und Überwachung des Zustandes der Anlage. Diese hat eine mehrfache Funktion:

• Erkennung von Sicherheitsmängeln und Auslösen einer Intervention.
• Erfassung des generellen Zustandes und Einbezug in die Erhaltungsplanung einschliesslich der Bestimmung des Finanzbedarfs.
• Schaffung einer Zeitreihe zu allen Komponenten und Subsystemen zur Modellierung ihres Alterungsverhaltens.

Zur Entdeckung von Einzelschäden am Oberbau sowie zur Überwachung des Unterbaus und der Kunstbauten sind periodische visuelle Kontrollen durch Begehungen heute oft noch sinnvoll. Dazu werden folgende Überwachungssysteme angewendet:

• Streckenwärter: Dieser läuft periodisch eine ihm zugeteilte Strecke ab. Neben der Kontrolle obliegt ihm die Ausführung kleiner Unterhaltsarbeiten wie das Anziehen von Befestigungen, das Reinigen der Entwässerungen oder das Schmieren von Weichen.
• Inspektionen: Periodisch sind Inspektoren von Bauwerken und der gesamten Anlage durch die Anlageverantwortlichen (Bahnmeister, Bahningenieur) erforderlich. Insbesondere werden bei allen Bahnen die Brücken und Tunnels in einem Turnus überprüft. Die Periodizität beträgt üblicherweise fünf Jahre bei Brücken und zehn Jahr bei Tunnels.

Es muss zudem gewährleistet sein, dass das Betriebspersonal seine Beobachtungen rechtzeitig melden kann.

• Zur Prüfung der Lagegenauigkeit der Gleise und des Schienenzustandes werden Gleismesswagen eingesetzt.
• Sie ermitteln Daten über Verschiebe- und Hebewerte, Spurweite, Überhöhung, Schienenoberflächen und Schienenprofil, bei einer Messgeschwindigkeit von bis zu 120 km/h.
• Analoge Fahrzeuge werden zur Ausmessung Höhen- und Seitenlage der Fahrleitungen eingesetzt, ebenso zur Überprüfung des Lichtraumprofiles.
• Erste Fahrzeuge zur Messung der Gleislage gehen auf etwa 1875 zurück. Bereits damals war es möglich, die Spurweite sowie die gegenseitige Höhenlage der Schienen zu messen und auf einem Schrieb aufzuzeichnen.
• Anfangs des 20. Jahrhunderts wurden zusätzlich die Stosseinsenkung bei jeder Schiene, der Bogenverlauf und die Kilometrierung gefordert.

Serienmässige Messsysteme

• Berührungsloses Gleisgeometriemesssystem mit integrierter GPS-Navigation und optischer Spurweitenmessung zur Aufzeichnung der Gleisgeometrie. Variable Messsysteme
• Schienenprofilmesssystem (optional: Softwarepaket zur Berechnung der äquivalenten Konizität).
• Achslagerbeschleunigungsmesssystem.
• Riffelmesssystem (optional: Software zur automatischen Stosslückenmessung).
• Lichtraumprofilmesssystem / Schotterprofilmesssystem.
• Fahrleitungsgeometriemesssystem mit Mastortungssystem.
• Stromabnehmer für Dynamische Fahrleitungsmessung.
• Fahrleitungsparametermesssystem (Spannung, Stromabnehmeranpresskraft, Beschleunigungen).
• Überwachungssystem für Fahrdrahtstärkeabnutzung.
• Ultraschallschienenfehlererkennungssystem.

Video-Überwachungssysteme

• Gleisumgebungsvideo in Fahrtrichtung (aus Sicht des Fahrers), ggf. Tunnelbeleuchtung.
• Videosystem zur Überwachung der dynamischen Fahrdrahtlage.
• Gleiskomponentenüberwachungssystem (Schienenoberfläche, Befestigungsmittel, Schienenlaschen, Schwellenzustand).
• Aufnahme der Stromschienen.
• Gleisumgebungsvideo mittels Wärmebildkamera.
• Head-Check-Überwachungssystem (Risse an der Fahrkante).

Weitere Parameter:

• Innen- und Umgebungstemperatur.
• Luftfeuchtigkeit
• Schienentemperatur.
• Heissläufersimulation.
• Dynamische Schienenbefestigungsmessung (Gage Restraint Messsystem).
• Stromschienen-Profilmessung.
• Stromschienen-Profilmessung.
• Schienenlärmmessung.
• Wagenkastenbewegungen.

Die Fernüberwachung lässt sich zunächst für alle informationstechnischen Systeme wie etwa Stellwerke sowie die Systeme der Haustechnik einsetzen. Die Ferndiagnose erfolgt über entsprechende Leit- und Störmeldesysteme. Fernüberwachungssysteme liefern eine ausserordentliche Informationsmenge, welche für komplexe mathematische Analysen und Prognosen genutzt werden können. Sie sind damit eine wertvolle Grundlage für gezielte präventive Eingriffe.

Anhand der aufgenommenen Daten kann der Vergleich zum Soll-Zustand der Bestandesdatenbanken durchgeführt werden.
Damit lassen sich:

• dringende Massnahmen einleiten,
• über periodische Messfahrten streckenspezifische Langfristplanungen für die Oberbauerhaltung und Budgetierung aufstellen,
• Betriebssicherheit und -bereitschaft erhöhen.

Anhand der Befunde dieser Messfahrten wird die jährliche Planung des Unterhalts des Streckennetzes und, bei Erreichen der Lebensdauer, die Erneuerung einzelner Abschnitte festgelegt

• Grundstrategie für Investitionsgüter.
• Bestrebung weg von der kurzfristigen Anschaffungskostenpolitik hin zur langfristigen Gesamtkostenbetrachtung.
• Im Eisenbahnwesen enorm wichtig aufgrund hoher Produktlebensdauern.

• Ungenügende Anfangsqualität der Anlagenteile.
• Schlechter Unterhaltszustand.
• Kurze Unterhaltsintervalle, speziell reduzierte Dauer der nächtlichen Zugspausen.
• Hohe Verkehrsdichte, die das Mengengerüst und die Komplexität der Topologie bestimmen. Zudem sind die Sicherheitsdispositive auf komplexen Anlagen mit hohem Zugsverkehr aufwändiger und bedingen einen höheren Personaleinsatz.
• Belastung: Sie bestimmt massgeblich den Verschleiss, die Lebensdauer bzw. den Unterhaltungsaufwand verschleissanfälliger Anlageelemente wie Weichenzungen und Herzstücke.
• Vielfältige Produktstruktur bei der Bahntechnik, indem gleiche Funktionalitäten mit mehreren unterschiedlichen bahntechnischen Produkten erfüllt werden.

• Präventive Erhaltung: Die Erhaltungsarbeiten erfolgen in einem vorausgeplanten Rhythmus aufgrund von Erfahrungswerten der Alterungsprozesse von Anlagenteilen.
• Vorausschauende Erhaltung: Die Erhaltungsmassnahmen werden aufgrund von Zustandskontrollen geplant und bereits ausgeführt, bevor der Schädigungsprozess zu stark fortgeschritten ist. Die Massnahmen unterliegen keinen bestimmten Rhythmus.
• Korrektive Erhaltung: Es erfolgt erst eine Erhaltungsarbeit, wenn der Zustand der Anlage eine bestimmte Schwelle unterschritten hat. Hier besteht die Gefahr, dass die Verfügbarkeit bis zur Instandsetzung vermindert werden kann.

Grenzen:

• Sicherheit
• Zuverlässigkeit
• Komfort

• Verbindliche Festlegung funktionaler Anforderungen von Anlagen anstelle vordefinierter technischer Parameter.
• Einbau robuster, unterhaltsarmer und -freundlicher Komponenten. Optimierung der Anlagen in Bezug auf geringen und einfachen Unterhalt.
• Vorgefertigte und vormontierte Weichen, Industrialisierung der Ingenieurbauten.
• Standardisierung der Bahntechnik.
• Einsatz modernster und weitgehend automatisierter Maschinen; dadurch möglichst weitgehende Eliminierung von Handarbeit.
• Grosse Arbeitsintervalle.
• Kurze Montagezeiten.
• Kombinationen einzelner Unterhalts- und Erneuerungsmassnahmen.
• Einsatz interdisziplinärer Planungstools des Erhaltungsmanagements zur Zusammenfassung aller Arbeiten auf einem Streckenabschnitt und Ausführung während relativ kurzer Totalsperre.
• Hohe Anfangsqualität.
• Bedarfsgesteuerte Bewirtschaftung auf Basis einer detaillierten Zustandserfassung.
• Hohe und gleichbleibende Qualität der Bauteile.

Beispiele der Einschränkungen der Anlagennutzung:

• Geschwindigkeitsbeschränkungen/ Langsamfahrstellen.
• Kurzzeitige Sperrung einzelner Geleise oder Weichen.
• Fahrleitungsabschaltungen.
• Einspurbetrieb bei Doppelspurstrecken.
• Totalsperrung einer Strecke während der Nacht, Busumstellung in den Randzeiten.
• Totalsperrung einer Strecke während einer längeren Zeit.