Instandsetzung des Oberbaues der Linie U1 nach 34 Jahren Betriebsbelastung Dipl.-Ing. Dr. Edgar FISCHMEISTER, Wiener Linien GmbH & Co KG Dipl.-Ing. Dr. Günther ACHS, FCP Fritsch, Chiari & Partner ZT GmbH Dipl.-Ing. Dr. Andreas OBERHAUSER, Wiener Linien GmbH & Co KG Dipl.-Ing. Edgar Fischmeister Wiener Linien GmbH & Co KG 1 Inhalt Das Wiener U-Bahnnetz Oberbau damals und heute Problemstellung Problemlösung 2 Das Wiener U-Bahnnetz Statistische Zahlen (2012): 839 Mio. Fahrgäste / Jahr 1,5 Mio. Fahrgäste / Tag 5 Linien 114 Fahrzeuge pro Tag 74,8 km Linienlänge 226 km Gesamtgleislänge 75 km Feste Fahrbahn 581 Weichen ca. 220 Fahrten/Tag und Linie ca. 2,0 Mio. Lastwechsel/Jahr ca. 20,0 Mio. t/Jahr 3 Entwicklung des Wiener U-Bahnnetzes 2. Ausbauphase 1. Ausbauphase 07.10.1989 U6 Philadelphiabrücke-Heiligenstadt 9,3 km bzw. Friedensbrücke 1,3 km 08.05.1976 U4 Heiligenstadt-Friedensbrücke (Probebetrieb) 2,5 km 04.03.1991 U6 Nussdorfer Str.-Friedensbrücke -1,3 km 25.02.1978 U1 Reumannplatz-Karlsplatz 3,2 km 06.04.1991 U3 Erdberg-Volkstheater 5,0 km 03.04.1978 U4 Friedensbrücke-Schottenring 1,5 km 04.09.1993 U3 Volkstheater-Westbahnhof 2,0 km 03.09.1994 U3 Westbahnhof-Johnstraße 1,4 km 15.08.1978 U4 Schottenring-Karlsplatz 3,1 km 15.04.1995 U6 Philadelphiabrücke-Siebenhirten 5,2 km 18.11.1978 U1 Karlsplatz-Stephansplatz 0,8 km 07.10.1995 U4 Station „Spittelau“ 24.11.1979 U1 Stephansplatz-Nestroyplatz 1,3 km 30.08.1980 U2 Karlsplatz-Schottenring 3,5 km 26.10.1980 U4 Karlsplatz-Meidling 4,0 km 28.02.1981 U1 Nestroyplatz-Praterstern 0,8 km 31.08.1981 U4 Meidling-Hietzing 1,8 km 05.09.1981 bis 25.09.1981 U2/4 U4/2 Karlsplatz - Hietzing 20.12.1981 U4 Hietzing-Hütteldorf 3,6 km 04.05.1996 U6 Nußdorfer Straße-Heiligenstadt -2,1 km 03.09.1982 U1 Praterstern-Kagran 3,9 km 04.05.1996 U6 Nußdorfer Straße-Floridsdorf 5,1 km 05.12.1998 U3 Johnstraße-Ottakring 2,1 km 02.12.2000 U3 Erdberg-Simmering 3,0 km 3. Ausbauphase 27.09.2003 U2 Auflassung Station Lerchenfelder Straße 02.09.2006 U1 Kagran-Leopoldau 4,6 km 10.05.2008 U2 Schottenring-Stadion 3,9 km 02.10.2010 U2 Stadion-Aspern 5,1 km 4. Ausbauphase 2013 U2 Aspern-Flugfeld 4,5 km 2013 Straßenbahnlinie 25 2013 Straßenbahnlinie 26 2015 U1 ReumannplatzOberlaa 4,7 km Oberlaa 4 Ursprung des Wiener U-Bahnnetzes 5 Netzplan der Wiener Stadtbahn 6 Anforderungen an „neuen“ U-Bahnoberbau Wahl des neuen Oberbaues muss folgende Kriterien erfüllen: Bauhöhe = normaler Schotterbettoberbau 1. Verwendung möglichst vieler Elemente des bestehenden Oberbaues 2. Einbau des Oberbaues ohne Einsatz von komplizierter Lehrgerüste 3. Oberbauform auch im Weichen- und Kreuzungsbereichen 4. Umstellung auf neues System unter Aufrechterhaltung des Betriebes - Stadtbahn auf U-Bahn 5. Verringerung der erforderlichen Erhaltungsarbeiten 6. Schalltechnische Verbesserung gegenüber Schotteroberbau 7. Leichtere Reinigungsmöglichkeit gegenüber dem Schotteroberbau 8. Fahrkomfort nicht schlechter als beim Schotteroberbau – Einfederung min. 1 mm, besser 2 mm 7 Versuche am Oberbau 1968 - 1973 8 Probestrecke 1968 - 1973 Feste Fahrbahn mit Kunststoff- schwellen in Gummischuhen auf elastisch gebetteter Gleistragplatte 9 Versuchsoberbau 1968 - 1973 10 Oberbau damals Feste Fahrbahn mit Kunststoff- schwellen in Gummischuhen auf elastisch gebetteter Gleistragplatte 5 cm Roofingplatte in PVC-Folie eingeschweißt 300 250 5 20 50 75 75 50 20 5 Spurweite 1.435 mm C25/30/B3/GK16 Linienleiter Kunststoffschwelle S 48U mit Gummischuh 13 25 10 13 Unterbeton C20/25/B2 32 Sohlplatte C25/30/B2 Gleistragplatte 30 30 124 52 124 30 360 Magerbetonauffüllung ≥30 cm C8/10 Offene Entwässerungsrinne 11 Beanspruchung des Oberbaues Ermittlung der statischen Radkräfte 1855 Fahrten pro Woche 1855 x 52 (Wochen) = 96.460 jährliche Fahrten (Züge) 96.460 x 6 (Fahrzeuge) x 4 (Achsen) = 2,315.040 Lastwechsel pro Jahr 2,315.040 x 9,00 = 20,835.360 Tonnen pro Jahr und Gleis (mittel) 22,855.372 x 34 = ~ 708,40 Mio. Tonnen seit 25.02.1978 (mittel) 96.460 x 34 = ~ 3,28 Mio. Züge seit 25.02.1978 12 Entwicklung eines neuen Oberbaues Verbesserungsbedarf nach 25 Jahren > Gleislage > Dauerhaftigkeit > Begehbarkeit und Entwässerung > Einbau > Wartung und Reparatur > Schäden an Stromschiene > Gesamtwirtschaftlichkeit Beizubehalten > Schall- und Erschütterungsschutz > Verformungsverhalten (Schieneneinsenkungen) > Sicherungs- und Elektrotechnik > Ersatzteilbewirtschaftung 13 Probestrecke ZW Simmering Umfangreiche Testversuche an 3 Oberbauarten: Wiener Oberbau mit Kunststoffschwellen (= Referenzsysten) Betonmonoblockschwellen Betonzweiblockschwellen Messungen: Schieneneinsenkung, Schwingung, Pressung Luftschall 14 Oberbau heute - Neubau Feste Fahrbahn mit Bi-Block- schwellen in Gummischuhen auf elastisch gebetteter Gleistragplatte 300 2.5 75.75 71.75 71.75 75.75 2.5 Putzschacht 40/50cm mit Stromschiene Lichtraumprofil offenen GFK Gitterrost 44/54 cm Zweiblockschwelle C45/55/B3/GK16 Linienleiter Elastische Zwischenlage 5 mm S 48U Elastische Schwellenummantelung 5 6 16.5 7 14.9 1 4.5 9.2 11.3 Gleistragplatte C25/30/B3/GK16 9 2.5 Unterbeton C16/20 42.5 64.0 43.5 43.5 64.0 42.5 Entwässerung des Unterbetons Pecafil VR10 (PE DN = 100 mm) Entwässerungsrinne Elastisches Flächenlager mit Gefälle 15 Oberbau heute - Erneuerung Erneuerung des gesamter Oberbaues vs. Austausch schadhafter Teile – Roofingmatten, Schienen, Schwellen, etc. 16 Erprobung auf Linie U3 - VT Austausch der Roofingmatten in der Wendeanlage auf der Linie U3 im Bereich Station Volkstheater im Jahr 2010 17 Einstellung der Linie U1 Betriebseinstellung U1: 7 Wochen 7.7.2012 – 27.8.2012 Ersatzverkehr mit 2 Straßenbahnlinien 18 Problemlösung Austausch bestehender elastische Flächenlager > Randparameter > Höhenausgleich (Sollhöhe, Betonunebenheiten) > Betriebspause (Zeitmanagement) Füllmatte > Erschütterungsschutzwirkung > Gummigranulat Oberbauverhalten (Fahrdynamik) 5 cm Roofingmatte Sylomer Äquivalente Steifigkeit 19 Problemlösung - 1. Schritt Vorbereitung > Entfernen Linienleiter > Entfernen Stromschiene > Entfernen S-Verbinder > Schienen schneiden 13 25 10 13 32 30 30 124 52 124 30 360 20 Problemlösung - 2. Schritt Befestigung Hilfskonstruktion 30 124 52 124 30 360 21 Problemlösung - 3. Schritt Ausheben und Verführen Gleistragplatte 30 124 52 124 30 360 22 Problemlösung - 4. Schritt Entfernen Roofingmatten und Reinigung Betonoberfläche 30 124 52 124 30 360 23 Problemlösung - 5. + 6. Schritt Verlegen horizontales und vertikales elastisches Flächenlager 520 25 125 30 124 52 124 30 360 24 Problemlösung - 7. Schritt Verlegen der Füllplatten 520 Variabel 40 Variabel 40 Variabel Spindelpositionen Spindelpositionen (Variabel) (Variabel) 125 Ankerhülsen 2 Lagen Elastomer (vertikal) 30 124 52 124 30 360 25 Problemlösung - 8. Schritt Wiedereinbau der Gleistragplatte 30 124 52 124 30 360 26 Problemlösung - 9. Schritt Nacharbeiten > Vergießen Längs- und Querfugen > Tausch und Verschweißen der Schienen > Einbau der Stromschienen > Einbau der Linienleiter > Einbau der S-Verbinder > Abtransport Materialien Stromschiene + Stromschienenbefestigung 2 Lagen Elastomer (vertikal) Linienleiter Vergußmasse 30 124 52 124 30 360 27 Massenbilanz Stephansplatz km 14,350 bis Taubstummengasse km 12,770. 2,5 m x 3.160 lfm = 7.900 m² elast. Flächenlager tauschen 28 Ökologischer Fußabdruck CO2-Äquivalente gemäß IBO Ökologischer (Passivhaus-) Bauteilkatalog 1999 und 2009 bzw. Getzner Werkstoffe GmbH Plastics Europe Association of Manufacturers: Polyurethane Flexible Foam, March 2005, Table 8 29 Zusammenfassung Instandsetzung von insgesamt 3.160 lfm Gleis auf der Linie U1, Stephansplatz km 14,350 bis Taubstummengasse km 12,770. Die Länge beträgt 1,58 km = 3,16 km für beide Fahrtrichtungen Durch die Instandsetzung des bestehenden Oberbaus werden im direkten Vergleich 300 kg CO2e/lfm eingespart. » Ersparnis von 819,4 t CO2 = 45 % 30 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Dipl.-Ing. Dr.techn. Andreas OBERHAUSER Dipl.-Ing. Dr.techn. Edgar FISCHMEISTER Wiener Linien GmbH&CoKG Erdbergstraße 2002 , 1031 Wien e-Mail: [email protected] [email protected] Internet: www.wienerlinien.at Dipl.-Ing. Dr.techn. Günther ACHS FCP Fritsch, Chiari & Partner ZT GmbH Diesterweggasse 3, 1140 Wien e-Mail: Günther Achs [email protected] 31 Internet: www.fcp.at .