Wie belastbar ist ein Gleis, wenn Züge jahrzehntelang darüberfahren? Und wie verändert sich sein Verhalten, wenn sich die Bedingungen im Untergrund verändern? Antworten auf solche Fragen lassen sich an der TU Graz künftig unter kontrollierten, realitätsnahen Bedingungen untersuchen.
Simulierter Realbetrieb von Ober- und Unterbau
Mit dem neuen Railway and Infrastructure Laboratory (RaIL) am Institut für Eisenbahn-Infrastrukturdesign nahm im August 2026 eine europaweit einzigartige Labor-Infrastruktur für die Eisenbahn-Forschung ihren Betrieb auf. Im RaIL können vollständige Eisenbahn-Fahrwegsysteme auf ihre Belastbarkeit und Haltbarkeit während des simulierten Realbetriebs geprüft werden – von Schiene und Schwelle über Schotter und Unterbau bis in den Untergrund. Das ermöglicht neue Erkenntnisse über die Wechselwirkungen zwischen Verkehrsbelastungen und den verschiedenen Schichten des Gleisaufbaus. Realisiert wurde die rund 4 Mio. Euro teure Einrichtung aus Mitteln der TU Graz, der Forschungsförderungs-Gesellschaft FFG und mit finanzieller Unterstützung der voestalpine. Die technischen Prüfmaschinen stammen vom deutschen Unternehmen Form + Test.
Bisher erfolgt die Forschung zu neuen Lösungen für den Eisenbahnfahrweg vor allem im Zusammenspiel von analytischen Berechnungen, numerischen Simulationen und Messungen im realen Betrieb. Das Labor erlaubt es nun, das Gesamtsystem Schiene sowie einzelne Entwicklungen für etwa Weichen-Komponenten oder Befestigungssysteme zu testen, bevor eine aufwendige Prüfung im laufenden Bahnbetrieb erfolgt. Das kann Entwicklungszyklen verkürzen und die Grundlage für leistungsfähigere und langlebigere Fahrwegsysteme schaffen. Das RaIL ermöglicht zudem normgerechte Prüfungen des Eisenbahn-Oberbaus sowie Versuche in der Produkt-Entwicklung und für die Zulassung.
Oberbausimulator, Aufspannfeld und Schotterbox
Das Herzstück des Labors ist ein 5 m langer, 3,5 m breiter und 1,8 m tiefer Oberbausimulator. Mit hydraulisch und elektronisch angesteuerten Prüfzylindern lassen sich hier statische und dynamische Belastungen nachbilden, denen Gleise ausgesetzt sind, wenn ein tonnenschwerer Zug über sie hinwegrollt. Untersuchen kann man im Simulator die dynamische Kraftübertragung im System von Schiene, Befestigung, Schotterbett, Unterbau im Gleisrost sowie bis zu acht Schwellen. Auch kritische Bereiche wie Isolierstöße, Dehnfugen oder Brückenübergänge sowie die Auswirkungen von Stopfarbeiten im Schotter lassen sich untersuchen.
Für größere Systeme steht ein 9 x 5 m großes Aufspannfeld zur Verfügung (erweiterbar auf 14 x 5 m), bei dem ebenfalls die Prüfzylinder zum Einsatz kommen. Dort können beispielsweise Weichenbereiche und Auszugsvorrichtungen, die temperaturbedingte Längenänderungen von Schienen ausgleichen, normgerecht geprüft werden. Eine flexible Schotterbox ermöglicht die Untersuchung einzelner Komponenten, etwa Weichen-, Rahmen- oder Holzersatzschwellen, um das fundamentale Verschleißverhalten des Schotters unter spezifischen Frequenzen und Lasten zu erforschen. Dies hilft dabei, elastische Elemente und Schwellen optimal aufeinander abzustimmen und so den Verschleiß des Oberbaus zu minimieren.
Tests mit durchfeuchtetem Gleisbett
Ein Alleinstellungsmerkmal des RaIL ist es, die Feuchtigkeitsbedingungen gezielt zu verändern. Dadurch lässt sich experimentell untersuchen, wie unterschiedliche Wassersättigungsgrade die Steifigkeit, Lastverteilung und das Langzeitverhalten des Ober- und Unterbaus beeinflussen. Auf diese Weise können die Auswirkungen veränderter Umweltbedingungen auf die Dauerhaftigkeit von Eisenbahninfrastruktur erforscht werden.
Für die resiliente Bahn der Zukunft
Ferdinand Pospischil, Leiter des Instituts für Eisenbahn-Infrastrukturdesign der TU Graz, erklärte Ende August 2026: „Mit dem RaIL wollen wir das Eisenbahnfahrwegsystem als Ganzes besser verstehen. Gleichzeitig schaffen wir eine Infrastruktur, mit der neue Komponenten unter reproduzierbaren Bedingungen entwickelt und geprüft werden können und Studierende direkt am realen System lernen. Unser Ziel ist es, wissenschaftliche Erkenntnisse schneller in die Praxis zu bringen und damit einen Beitrag zu einer klimaresilienten Bahn zu leisten.“ Die Leitung des RaIL hat der stellvertretende Institutsleiter Julian Torggler übernommen.
Text: TU Graz/red, Bild: TU Graz, Lunghammer