Schwelle

Eine Eisenbahnschwelle, außerhalb Nordamerikas auch Schwellenbalken genannt, ist ein rechteckiger Balken, der senkrecht zu den Schienen verlegt wird, um diese in festem Abstand zu halten und die konzentrierte Last vorbeifahrender Züge auf das darunter liegende Schotterbett zu verteilen. Die Schwelle verhindert, dass Schienen auseinandergehen, einstürzen oder sich unter dynamischer Belastung verdrehen, und sie absorbiert und leitet den Stoß von Radaufprall durch die Gleisoberbaukonstruktion ab. Moderne Schwellen sind in den USA typischerweise 20 bis 23 cm breit, 15 bis 18 cm tief und 2,6 m lang, wobei die Abmessungen je nach Gleisklasse und Spurweite variieren.

Holzschwellen dominierten den Eisenbahnbau vom 19. Jahrhundert bis weit ins 20. Jahrhundert hinein und sind immer noch bei Güterbahnen weit verbreitet. Diese werden aus Hartholzarten wie Eiche geschnitten und mit Kreosot oder Kupfernaphthenat behandelt, um Fäulnis und Insektenschäden zu widerstehen; die dunkle Verfärbung auf älteren Gleisen stammt vom konservierten Kreosot. Unbehandelte Holzschwellen versagen je nach Klima und Drainage in fünf bis zehn Jahren. Betonschwellen mit Stahlbewehrung entstanden in den 1970er Jahren und dominieren heute Hochgeschwindigkeits- und Stadtnahverkehrsstrecken. Eine Betonschwelle wiegt etwa 113 kg gegenüber 68 kg für Holz, was die Verlegung verlangsamt, aber die Stabilität verbessert und die Lebensdauer auf vierzig Jahre oder mehr erhöht. Stahlschwellen gibt es, sind aber selten; Verbundkunststoffschwellen entstehen gerade, sind aber noch nicht Standard.

Ausfallarten und Wartung

Schwellen versagen durch Fäulnis (Holz), Risse unter wiederholter Biegung (Beton) oder Abrieb durch Schienenversatz und Schotterverschleiß. Bei Holzgleisen geht ein Eisenbahnertrupp das Gleis zu Fuß ab oder fährt mit einem Schwellenprüffahrzeug, ersetzt kaputte Schwellen und unterlegert weiche Stellen, um die Fahrbahnoberflächenlage zu halten. Betonschwellen sind schwerer zu ersetzen, aber Risse sind weniger häufig. Die Schwellplatine, eine Stahlplatte, die auf die Schwellenkopfoberseite geschraubt oder gespannt ist, verankert die Schiene; mit der Zeit lockert sich diese Verbindung, und das Befestigungssystem muss nachgezogen oder erneuert werden. Schlamm- und Vegetationsablagerungen im Schotterbett unter den Schwellen können Feuchte speichern und den Verfall beschleunigen, daher sind Gleisentwässerung und Schotterwäsche Teil der routinemäßigen Wartung.

Der Begriff "Schwelle" spiegelt ihre mechanische Rolle wider: sie verbindet die beiden Schienen in festem Abstand. In Großbritannien und den meisten Commonwealth-Ländern heißt die gleiche Komponente "sleeper", obwohl die Etymologie dort weniger klar ist und möglicherweise von der Praxis stammt, mehrere Schwellen in einer Reihe zu verlegen, um das Gleis "schlafen" oder setzen zu lassen. Der Begriff "crossie" erscheint in älterem amerikanischen Eisenbahnerjargon, ist aber in der fachlichen Verwendung heute veraltet.

Gleisgeometrie und die Integrität der Schwellen beeinflussen unmittelbar Fahrtqualität, Sicherheit und Wartungskosten. Abgenutzte oder beschädigte Schwellen werden als Unfallursache bei Entgleisungen genannt und müssen ersetzt werden, bevor sie kritische Verformungen erreichen. Moderne Eisenbahnen legen Schwellenwechselintervalle fest, gemessen in Jahren und transportierter Tonnage, und prädiktive Überwachung mit Streckensensoren kann problematische Schwellen vor katastrophalem Ausfall erkennen. Die Wahl zwischen Holz- und Betonschwellen hängt von Kapitalkosten, Geographie und Betriebsgeschwindigkeit ab; schwere Güterbahnen in feuchtem Klima bevorzugen oft Holz wegen der niedrigeren Anfangskosten, während Personen- und Nahverkehrsbahnen Beton bevorzugen wegen Zuverlässigkeit und reduziertem Wartungsaufwand.