Autor: Pandrol

Engineering einer Lösung in einem Erdbebengebiet

Die Metro von Santiago (Metro de Santiago) ist eines der größten und fortschrittlichsten U-Bahn-Netze Lateinamerikas. Sie verfügt derzeit über sechs Linien und 107 Haltestellen, die sich über 118 km erstrecken und täglich rund 2,5 Millionen Fahrgäste befördern. Pandrol ist derzeit mit einem Arbeitspaket beauftragt, das Teil eines 20-Jahres-Vertrags für den Bau und die Wartung der Linien 3 und 6 umfasst.

Die Herausforderung

Da Santiago einer der Standorte in der Welt mit den häufigsten Erdbeben ist, benötigte der Kunde eine Befestigungslösung, die eine mögliche zukünftige Anpassung der Gleise ermöglicht. In den letzten 12 Monaten hat es in Santiago 67 Erdbeben gegeben, daher verlangten die Projektanforderungen eine Anpassungsfähigkeit von +30 mm. Das Projekt erforderte eine Befestigungslösung für 50 km Gleis, und die Anforderungen bestanden in einer leichten Grundplatte und Gummimatten unter dem Gleis zur Lärm- und Vibrationsminderung.

Pandrol-Lösung

Pandrol lieferte eine vielseitige Gleislösung mit Befestigungen, Oberleitungen und schwimmenden Plattenmatten. Die einzigartigen und herausfordernden Anforderungen führten dazu, dass Pandrol eine neue Verbundplastik-Grundplatte, die SEE-SD, entwickelte. Diese Grundplatte ist für die Installation in Frischbeton oder im Nassgussverfahren vorgesehen. Dies ist kostengünstiger als ein traditioneller Aluminium-/Stahlguss und einfacher zu handhaben und auf der Strecke zu installieren. Die SEE-SD bietet ausreichende Elastizität (Steifigkeit) zur Dämpfung gegenüber der Betonplatte und ermöglicht große vertikale Anpassungen der Schienenposition. Das Pandrol-Luftevakuierungssystem verhindert, dass eingeschlossene Luft unter die Grundplatte verbleibt. Die SEE-SD-Kunststoffgrundplatte hat als Besonderheit Entlüftungen und Kanäle, die Einbringen in den Beton optimieren und ausgezeichneten Widerstand gegen Querkräfte gewährleisten.

Nachdem das System entwickelt war, führte das technische Team von Pandrol strenge Tests durch, um dem Kunden zu nachzuweisen, dass seine Lösung sowohl die Leistungs- als auch die Kostenanforderungen erfüllen konnte. Dies erforderte technische Validierung des Systems, einschließlich einer vollständigen und vollständig getesteten Bewertung der von Pandrol empfohlenen Lösung.

Die SEE-SD-Baugruppe ist so ausgelegt, dass eine typische vertikale dynamische Steifigkeit von etwa 60 MN/m erreicht wird. Sie bietet eine große Bandbreite an Steifigkeitsniveaus der Unterlage und erfüllt 
die Anforderungen an Lärm- und Schwingungsdämpfung bei diesem Projekt. Sie erfüllt auch alle Anforderungen der neuesten aktualisierten Normen EN 13146 und EN 13481-5. Darüber hinaus erfüllt ihre Leistung in Bezug auf die elektrische Isolierung
EN 13146-5:2012.

Die im SEE-SD-Design verwendeten Grundplatten bestehen aus glasfaserverstärktem Polyamidmaterial, um maximalen Widerstand gegen seitliche Belastungen zu bieten. Die Grundplatte wird nicht auf dem Beton „verlegt“, sondern darin „verankert“ und in die Platte integriert. Es besteht daher keine Rutschgefahr. Durch das Verankerungssystem, basierend auf der Verwendung von zwei Schrauben, werden Spannungen in den Schrauben auch bei engen Kurven deutlich reduziert.

Die SEE-SD wurde für die Verwendung mit der SD-Klammer konzipiert. Ihre geschraubte Konstruktion optimiert Gleisbaukosten und bietet eine sehr hohe technische Leistung. SD steht für (engl.) „safe driven“, was sich auf die kontrollierte Klammerführung von der „geparkten“ zur „im Einsatz befindlichen“ Position bezieht.

SD-isolierte Blöcke sind so konstruiert, dass sie eine seitliche Einstellung der Spurweite in Schritten von 1,25 mm ermöglichen. Die Methode zur Einstellung der Spurweite besteht einfach in der Anpassung der Kombination der isolierten Blöcke. SEE-SD erfüllt die Anforderungen für alle Stadtbahnnetze, von Straßenbahnlinien
bis hin zu modernen Stadtbahn- und hochleistungsfähigen U-Bahn-Anwendungen.

Während der Laufzeit des Projekts hat Pandrol mehr als 200.000 SEE-SD-Befestigungssysteme für das französische Eisenbahnkonsortium ETF und Colas Rail im Auftrag der Metro de Santiago hergestellt.

Minderung von Vibrationen

Um die Anforderungen an Schwingungsminimierung zu erfüllen, lieferte Pandrol seine „Floating Slab Mats“ (FSM), d. h. durchgehend elastische Matten, die zur Isolierung von durch den Zug erzeugten Schwingungen in Betonplatten verwendet werden. Diese FSM werden aus hochwertigem harzgebundenem Gummi hergestellt, um Schwingungsdämpfung mit niedriger Resonanzfrequenz zu erreichen.

Das eingebettete Schienensystem Pandrol QTrack® wurde auch an die U-Bahn-Depots von Santiago geliefert, um eine wartungsfreie Plattenstruktur zu erreichen.

Die Schienen wurden elastisch gelagert und befestigt, während sie eingebettet waren, so dass sich die Arbeiter und Wartungsfahrzeuge frei und sicher bewegen konnten. Das Pandrol-System QTrack® kann auch so entwickelt werden, dass es die Weichen und Kreuzungen eines Depots wie ein reguläres Gleis vollständig kapselt.

Elektrifizierung

Elektrifizierung war auch ein wichtiger Teil des U-Bahn-Projekts von Santiago, das 2017 abgeschlossen wurde. Die Metro von Santiago benötigte für dieses Projekt 60 km starre Fahrleitung, für die wir das gesamte System entworfen und hergestellt haben. Diese wurde hauptsächlich für den Einsatz in Tunneln geliefert. Unser starres Oberleitungssystem wurde ausgewählt, da es geringen Wartungsaufwand, hohe Leistung und verbesserte Sicherheit bietet.

Das Projekt umfasste die technische Unterstützung und Schulung des Auftragnehmers, der das System installiert. Dazu gehörten Schulungen vor Ort, und Mitglieder unseres technischen Teams waren während der Installation anwesend, um sicherzustellen, dass der Prozess so reibungslos wie möglich ablief.

Starre Fahrleitung ist ein Oberleitungssystem, das Vorteile gegenüber der dritten Schiene oder der hängenden bimetallischen T-Schiene hat. Es wird über ein Profil aus einer Aluminiumlegierung hergestellt, das den Kupferkontaktdraht aufnimmt. Es besitzt einen großen Querschnitt für den Strom, der operative OCS-Spannungen von 750 bis 1.500 V ermöglicht, ohne jegliche Speisung.

Die starre Oberleitung bietet viele Vorteile gegenüber dem traditionellen flexiblen Oberleitungssystem, darunter keine Zugspannung, da sie einen höheren Fahrdrahtverschleiß ermöglicht, ohne dass die Gefahr besteht, dass der Fahrdraht abbricht. Die starre Oberleitung beaufschlagt den Fahrdraht nicht mit mechanischer Spannung. Dies hat weniger Verschleiß und Wartungsprobleme zur Folge.

Zusammenfassung

In Erdbebengebieten auf der ganzen Welt ist es gängige Praxis, dass Züge, sobald ein Erdbeben erkannt wird, sofort angehalten werden. Daraufhin wird der Betrieb je nach Stärke des Stoßes mit reduzierter Geschwindigkeit fortgesetzt oder ausgesetzt.

Metro de Santiago hat in eine Infrastruktur investiert, die die Auswirkungen häufiger Erdbebenaktivitäten mildert und gleichzeitig ihre langfristige Leistungsfähigkeit und Widerstandsfähigkeit gewährleistet. Im Jahr 2010 erschütterte ein Erdbeben der Stärke 8,8 den südlichen Teil Chiles. Der Großteil der Metro überlebte dies jedoch ohne Beeinträchtigung. Zuletzt wurde Santiago im April 2017 von einem Erdbeben der Stärke 7,1 heimgesucht, nachdem es an der chilenischen Küste begonnen hatte. Derweil blieb die Metro weitgehend unbeschadet.

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