Weiße Schienen nicht effektivBahngleise bleiben bei Hitze ein Problemfall
Von Max Patzig
Verformte Bahngleise, verklumpte Fugenmasse auf Straßenbahnschienen: Die 40-Grad-Hitzewelle macht dem Nahverkehr zu schaffen. Erschwingliche Lösungen für diese Probleme gibt es nicht. Sie müssen erst noch gefunden werden, erklärt eine Forscherin.
In der Hitzewelle des zurückliegenden Wochenendes haben Bahngleise - egal ob die der Deutschen Bahn oder im ÖPNV - schlappgemacht. Mehrere Nahverkehrsstrecken mussten teils tagelang gesperrt werden, etwa in Baden-Württemberg, Bayern und Sachsen. In Leipzig können viele Straßenbahnen noch immer nicht fahren, weil sich Schienen-Fugenmasse in den Gleisen und an den Fahrzeugen breitmachte.
Aufgrund der Hitze quoll die oftmals auf Bitumenbasis hergestellte Fugenmasse, die die Spalten zwischen Straßenbahnschienen und Straßenbelag abdichtet, aus den Fugen heraus. Die klebrige Masse setzte sich an den Rädern der Straßenbahnen fest und quoll teils in die Gleise und Weichen. Nicht nur Leipzig hatte am Wochenende dieses Problem, auch in Nürnberg trat das Phänomen auf. Beide Städte wurden mit Temperaturen um die 40 Grad konfrontiert - in der Luft. Die dunkle Oberfläche der Vergussmasse erhitzte sich bei diesen Bedingungen deutlich stärker. Ihre Temperatur kann mehr als 60 Grad erreichen, genauso die der Straße und der Schienen. Diese Temperatur reicht, um die Fugenmasse form- und knetbar zu machen - insbesondere, wenn sie nicht sachgemäß eingebaut werden.
Vorfälle wie diese lassen sich nicht zu 100 Prozent vermeiden, sagt Prof. Dr.-Ing. Jia Liu von der Technischen Universität Darmstadt. Sie leitet dort das Institut für Verkehrswegebau und forscht an materialtechnischen Lösungen im Bereich Bahn, Straße und Nahverkehr. "Wir haben hier in Deutschland ein riesiges Netz an Verkehrsbetreibern, da können wir das Rad nicht neu erfinden", sagt Liu im Gespräch mit ntv.de. Ihr Institut forscht deshalb vor allem daran, "die bestehenden Materialien klimaresilienter zu machen". Auch zum prozesssicheren Einbau von Schienenfugenvergussmassen werde geforscht, da der Einbauprozess eine sehr große Rolle für die Endqualität der Vergussmasse spiele.
Problematisch sei nicht unbedingt nur die Hitze an sich, sondern auch die Dauer. Eine oder zwei Stunden bei 40 Grad, quasi als Höhepunkt des Tages, würde die Vergussmasse noch einigermaßen mitmachen. Doch in der vergangenen Woche begann eine Hitzewelle in weiten Teilen Deutschlands, die ihresgleichen sucht. In Leipzig war es von Freitag bis Sonntag extrem heiß. "Auch in der Nacht sind die Fahrbahnen in den großen Städten nicht wirklich abgekühlt", sagt Liu. "Das Material hatte also keine Generierungsphase, in der es wieder zu seinem festen Ursprung zurückkommen konnte."
Da Fugenmasse auf Bitumenbasis die wirtschaftlichste Option sei, forscht das Team um die Schienenexpertin an Optimierungen des bisher üblichen Standards. "Das ist sicherlich ein komplexer und schwieriger, aber aus meiner Sicht notwendiger Weg." Sie führt an, dass überall in Europa Trambahnen gängig seien. In Italien und Portugal fahren ebenso Straßenbahnen, wie in Schweden und Norwegen. "Die haben ganz unterschiedliche Klimaverhältnisse. Das heißt, es besteht die Möglichkeit, Materialien zu finden, die zu bestimmten Witterungsverhältnissen besser passen." Einige Betreiber würden bisher auf Fugenmaße verzichten, um sich solchen Ärger zu ersparen. "Allerdings muss man dann mit den Folgen einer fehlenden Fugenabdichtung leben, was ebenfalls nicht ideal ist."
Wetterfestigkeit ist Geldfrage
Bei starker Hitze kommt es zudem hin und wieder zu starken Gleisverformungen, wie sie jetzt etwa nahe Schwäbisch-Hall, Cham oder auch Dresden auftraten. Es gebe zwar Lösungen, diesem Problem zu begegnen, doch Liu gibt zu bedenken: "Wie viel Geld und wie viel Zeit ist man bereit, in solche technischen Lösungen zu investieren?" Bisher wogen die Verkehrsverbände und Bahn-Dienstleister das Kosten-Nutzen-Verhältnis solcher Maßnahmen ab. Gut möglich, dass sie jetzt angesichts immer längerer Hitzephasen ihre Einstellung neu beurteilen müssen.
Die Institutsleiterin erklärt, dass eine Schiene nichts anderes ist als ein Stahlbalken. Bei Hitze dehnt sich dieser aus. "Aber die Schiene im Gleis wird ja gehalten. Das heißt, es entsteht eine enorme Druckkraft, die durch die Befestigungselemente aufgenommen wird. Wenn sie zu hoch wird, kann die Schiene in der Längsrichtung nicht mehr gehalten werden. Sie sucht sich einen Weg, wo der Widerstand am geringsten ist, und verformt sich", beschreibt die Expertin. "Beim Schottergleis ist eine Verformung in der Gleisebene üblich, während sich die Schiene bei Trambahngleisen nach oben verdrücken kann. Das ist die sogenannte vertikale Verwerfung."
Liu weiter: "Je größer der Unterschied zwischen Ist-Schienen-Temperatur und der Temperatur beim Verspannen ist, desto größer sind die Längskräfte im Gleis." Das Problem: "Eine durchgehende und ideale Verspanntemperatur ist bei sogenannten eingedeckten Trambahngleisen nicht immer möglich. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Verspannung der Schiene im Rahmen einer Instandhaltung durchgeführt wird."
Gleisbemalung nicht effizient genug
In warmen Ländern wie Italien oder Spanien werden die Gleise oft weiß angestrichen, um sie abzukühlen und Ausdehnungen zu minimieren. Die Deutsche Bahn testete das von 2018 bis 2020 auf einigen Strecken. "Weiße Schienen reflektieren deutlich mehr Licht und sind etwa sieben Grad Celsius kühler als das herkömmliche Modell", teilte der Staatskonzern dazu im Jahr 2019 mit. Doch der Test endete schließlich, ohne dass Gleise regelmäßig weiß angestrichen werden.
"Nach sorgfältiger Auswertung kamen unsere Infrastruktur-Expertinnen und -Experten zu dem Ergebnis, dass der kühlende Effekt von frisch mit weißer Farbe lackierten Schienen durch das Befahren mit Schienenfahrzeugen sowie zusätzlich durch Flugrost und Verschmutzung bereits kurze Zeit später deutlich nachlässt und nach wenigen Monaten nicht mehr vorhanden ist", erklärt die Bahn jetzt auf Anfrage von ntv.de. "Der kühlende Effekt der weißen Schiene ist gemessen am Aufwand für das häufige Nachstreichen gering. Eine Fortsetzung des Verfahrens ist daher aus Effizienzgründen nicht vorgesehen." Zu dem gleichen Resultat seien auch die Bahnen in Österreich und der Schweiz gekommen, die gleichzeitig weiß bemalte Gleise auf ihren Strecken testeten.