Schienennagel

Ein Eisenbahnnagel ist ein großer, schwerer Nagel, üblicherweise 5,5 bis 6 Zoll lang, der durch den Fuß einer Schiene in einen hölzernen Schwelle (oder Ties) getrieben wird, um die Schiene zu fixieren. Der Nagel hat einen verhältnismäßig kleinen Kopf, einen dicken quadratischen oder leicht verjüngten Schaft und eine stumpfe Spitze; diese Geometrie ermöglicht es ihm, in Holz einzudringen, ohne es längsseitig zu spalten. Das Gewicht und die Masse eines Eisenbahnnagels, üblicherweise zwischen 1 und 1,5 Pfund, geben ihm die Kraft, die nötig ist, um mit einem einfachen oder doppelten Hammerschlag tief in die Hartholzschwellen einzudringen.

Eisenbahnnägel werden aus Baustahl hergestellt und sind in mehreren Standardgrößen erhältlich. Die häufigsten in Nordamerika sind die 6-Zoll- und 6,5-Zoll-Längen mit Schaftdurchmessern um 0,5 Zoll. Nägel werden üblicherweise in einem Winkel von 20 bis 45 Grad von der Senkrechten getrieben, leicht zur Mittellinie der Schwelle geneigt, was die Haltekraft erhöht und hilft, die Last zu verteilen. Ein einzelnes Schienenelement kann mit 4 bis 8 Nägeln pro Schwelle befestigt werden, abhängig von Geschwindigkeit der Strecke, Achslast und Gleisgeometrie.

Warum sie funktionieren und wo sie versagen

Die Haltekraft des Nagels entsteht durch Reibung und die Verformung von Holzfasern um den Schaft. Diese Haftung wird jedoch mit der Zeit schwächer wegen Holzschrumpfung, Vibration durch Zugverkehr und chemische Verwitterung des Nagels selbst. Nägel können sich lockern, verrutschen oder ganz aus der Schwelle ziehen, was zu einer Spurweiterung (der Abstand zwischen den Schienen vergrößert sich) und gefährlicher Gleisfehlausrichtung führt. Rost, der den Nageldurchmesser reduziert, beschleunigt diesen Ausfall. Im Hochgeschwindigkeits- oder Schwerlastverkehr haben elastische Befestigungssysteme (Federklemmen oder andere Vorrichtungen) Nägel ersetzt oder ergänzt, um eine engere Spurweitenkontrolle zu gewährleisten.

Der Begriff "railroad spike" ist ausschließlich amerikanisch; in Großbritannien und vielen Commonwealth-Ländern heißt die entsprechende Befestigung "rail spike" oder einfach "spike", und frühere Konstruktionen enthielten Nägel mit Schulter, einer flachen Schulter unter dem Kopf, um seitlichen Zug zu widerstehen. Der Name Spike selbst spiegelt seine Verwandtschaft mit dem gemeinen Nagel wider, obwohl ein Eisenbahnnagel weit schwerer ist und schwer von Hand zu treiben ist. Der frühe amerikanische Eisenbahnbau in den 1830er und 1840er Jahren passte von Schmieden geschmiedete Nägel aus der allgemeinen Zimmerei an, und maschinell gefertigte Nagelherstellung wurde in den 1870er Jahren zum Standard.

Die moderne Eisenbahn-Instandhaltung beinhaltet immer noch Nagelkontrolle, Ausbau und Austausch, obwohl hydraulische Nagelzieher und pneumatische Antriebe manuelle Verfahren auf den meisten Hauptstrecken ersetzt haben. Nagelverschleiß ist eine vorhersehbare Instandhaltungskosten und ein wichtiger Indikator für den Gleisustand. Lockere Nägel sind gefährlich und müssen sofort zurückgetrieben oder ersetzt werden; ein gut gewarteter Nagel kann Jahrzehnte im Dienst bleiben, aber Hochgeschwindigkeits- oder Frachtintensive Strecken können je nach Last und Klima alle 20 bis 30 Jahre einen vollständigen Nagel-Austausch erfordern.