Gleis

Ein Eisenbahngleis besteht aus zwei parallelen Stahlschienen, die auf einer Reihe von hölzernen oder Betonschwellen befestigt sind, welche wiederum auf einem vorbereiteten Untergrund oder einer Schotterung verlegt werden. Die Schienen sind in der Regel gewalzte Stahlprofile mit umgekehrter T-Form im Querschnitt: flache Basis, senkrechter Steg und gerundeter Kopf. Der Kopf bildet die Lauffläche für die Radflügel, während die Basis die Last auf die Schwellen verteilt. Die Normalspur in Nordamerika beträgt 4 Fuß 8,5 Zoll zwischen den inneren Schienenkanten; andere Länder verwenden unterschiedliche Spurweiten, besonders 1.435 mm (praktisch identisch) in Europa und 1.000 mm bei einigen Berg- und Industriebahnen.

Die Schienen selbst gibt es in verschiedenen Gewichten und Profilen je nach Betriebsanforderungen. Schwerlastgüterbahnen nutzen Schienenprofile von 130 bis 155 Pfund pro Yard; Personen- und leichtere Industriebahnen verwenden 100 bis 115 Pfund pro Yard. Moderne Durchgehend verschweißte Schienen, verlegt als einzelne Stücke von mehreren Meilen Länge, haben weitgehend das gelenkige Gleis mit geschraubten Stoßplatten ersetzt, was Wartung und Radaufschläge an Stoßstellen reduziert. Die Schienen werden durch Spurstangen oder Queraussteifung in der richtigen Spurweite gehalten und typischerweise mit Nägeln, Klemmteilen oder Befestigungssystemen an den Schwellen befestigt, die eine gewisse seitliche Bewegung zulassen und gleichzeitig das Wandern, die allmähliche Verschiebung unter wiederholter Belastung, verhindern.

Schotterung und Untergrund

Die Schotterung, üblicherweise Schotter oder Kies, liegt unter den Schwellen und erfüllt mehrere Funktionen: Sie verteilt die konzentrierte Last der Schwellen auf eine breitere Fläche des Untergrundes, ermöglicht die Wasserableitung und bietet seitliche Abstützung. Bei schlechtem Wasserabzug oder feuchtem Klima kann die Schottertiefe 12 bis 15 Zoll erreichen; in trockenen Regionen werden 8 bis 10 Zoll verwendet. Der Untergrund selbst muss ordnungsgemäß eingeebnet und verdichtet werden, um Setzungen zu vermeiden; ungleichmäßige Absenkungen führen zu welliger Trasse und schlechtem Radkontakt, was zu beschleunigtem Verschleiß und Entgleisungsrisiko führt.

Holzschwellen sind in Nordamerika weit verbreitet und haben typischerweise einen Querschnitt von 7 mal 9 Zoll und eine Länge von 8,5 Fuß, mit Abständen von 19 bis 21 Zoll bei geraden Strecken und kleineren Abständen in Kurven. Betonschwellen sind schwerer und langlebiger, aber weniger fehlerverzeihend bei Unebenheiten und haben sich in stark belasteten Korridoren und in Regionen mit extremem Wetter oder holzschädlingenden Plagen durchgesetzt. Holzschwellen nehmen Feuchtigkeit auf, faulen und müssen mit Konservierungsmitteln behandelt werden; Betonschwellen sind gegen diese Probleme immun, können aber nicht mit Nägeln befestigt werden und erfordern spezielle Befestigungsklammern.

Die Gleisgeometrie ist kritisch: Schienen müssen auf Kurven richtig überhöht sein, die äußere Schiene relativ zur inneren angehoben, typischerweise 4 bis 6 Zoll Erhöhung auf Hauptstreckenkurven, um Zentrifugalkraft und Gewicht auszugleichen. Schienen verschleißen je nach Verkehrsbelastung, Kurvenradius und Geschwindigkeit unterschiedlich; innere Schienen in engen Kurven verschleißen schneller. Regelmäßige Kontrolle auf Schienenfehlstellen (interne Flözigkeiten, durch Ultraschallprüfung erkannt), korrodierte Befestigungen und Schwellenverschleiß ist erforderlich; vernachlässigte Trasse erzeugt Verzögerungen und Unfallrisiken. Das gesamte System ist ein Gleichgewicht zwischen Steifheit (zur Unterstützung schwerer Lasten und Zugdynamik) und Nachgiebigkeit (zur Verteilung von Stößen und Wasserableitung).