Sogenannte Isolierstoßsysteme sind für den sicheren Bahnbetrieb entscheidend. Sie unterteilen das Schienennetz in elektrisch voneinander getrennte Abschnitte und registrieren, wann ein Zug einen Abschnitt erreicht und wieder verlässt. Erst wenn das Teilstück wieder frei ist, darf der nächste Zug hineinfahren. Das Problem: Sie sind anfällig für Störungen. Eine Weiterentwicklung der TU Graz soll die Lebensdauer verlängern und den Wartungs- und Reparaturaufwand reduzieren. Und damit für mehr Sicherheit und weniger Ausfallzeiten sorgen.
Ohne Isolierstöße geht nichts
Isolierstöße sind wenig bekannt, viele Bahnstrecken könnten aber ohne sie nicht betrieben werden. Aktuell sind in Österreich bei einem Schienennetz von etwa 5700 km rund 33.000 Isolierstöße verbaut, allerdings verschleißen sie an stark befahrenen Strecken rasch. Die TU Graz hat nun gemeinsam mit den Österreichischen Bundesbahnen (ÖBB) und Eisenbahndienstleister Martin Schienentechnik mit verbessertem Material und neuen Geometrien einen Prototyp für deutlich robustere Isolierstöße entwickelt.
Diese sollen gemäß aktueller Forschungsergebnisse zukünftig eine zumindest doppelt so lange Lebensdauer haben und Ausfälle und Schäden daher deutlich reduzieren. Die DB Netz AG betreibt in Deutschland ein Schienennetz mit einer Länge von rund 33.500 km, genaue Zahlen über die Anzahl der verbauten Isolierstoßsysteme liegen zwar nicht vor, Experten gehen jedoch von mehreren Hunderttausend aus.
Wichtig ist die Betrachtung des Gesamtsystems
„Bei einem Projekt wie diesem ist es für uns wichtig, nicht nur die Einzelkomponente zu betrachten, sondern das gesamte System – von der Belastung durch die Fahrzeuge bis zur Kraftübertragung in den Untergrund“, sagt Ferdinand Pospischil vom Institut für Eisenbahn-Infrastrukturdesign der TU Graz. „Mit dem Research Cluster Railway Systems haben wir an der TU Graz Experten und Expertinnen aus allen relevanten Bereichen vereint. So konnten wir einen Isolierstoß-Prototyp entwickeln, der bei Tests wesentlich länger durchhielt und auch die anderen Bahnkomponenten nicht negativ beeinflusste.“
Auf dem Weg zur Lösung identifizierten die Forschenden zunächst mit Daten von Gleismesswägen Schwachstellen im Netz. An defekten Isolierstößen führte das Team im Anschluss vor Ort Messungen durch, um zu verstehen, welche Kräfte dort wirken und welche Wechselwirkungen zwischen Zug, Gleis und Untergrund bestehen. Aus dieser Datenbasis entwickelten sie einen digitalen Zwilling, mit dem das Team Prototypen virtuell entwerfen und testen konnten.
Höhere Lebensdauer, weniger Verspätungen und geringere Wartungskosten
Der dadurch entstandene Prototyp musste sich anschließend bei Tests auf der Strecke beweisen – die ersten Ergebnisse zeigten, dass er viel geringere Spannungen im Material verursacht. Die auftretenden Kräfte werden besser verteilt, wodurch das ganze System stabiler ist und sich die Lebensdauer der neuen Isolierstöße nach Angaben der Forschenden im Vergleich zu bisher zumindest verdoppeln sollte. Der Prototyp lässt daher weniger Verspätungen, geringere Wartungskosten sowie ein zuverlässigeres Schienennetz erwarten.
„Auf vielbefahrenen Strecken verschleißen manche Isolierstöße sehr schnell, jede Zugachse beansprucht sie aufs Neue“, sagt Stefan Marschnig vom Institut für Eisenbahnwesen und Verkehrswirtschaft der TU Graz. „Unsere Weiterentwicklung sollte, den aktuellen Forschungsergebnissen folgend, deutlich länger halten und anderen Streckenkomponenten weniger stark zusetzen. Gleichzeitig haben wir darauf geachtet, dass der Isolierstoß zu verträglichen Kosten produziert werden kann.“
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