Berger Modellbau, Göttingen

Holzschwellen

Abb. 1 Gleissperre im Betonschwellengleis

Abb. 1 Gleissperre im Betonschwellengleis

Abb. 2 Querschnitt

Abb. 2 Querschnitt

Abb. 4 Kuppelschwelle mit ehemaliger Weichenschwelle

Abb. 4 Kuppelschwelle mit ehemaliger Weichenschwelle

Abb. 5 Kuppelschrauben

Abb. 5 Kuppelschrauben

Abb. 6 Kuppelschrauben

Abb. 6 Kuppelschrauben

Abb. 7 Eine Methode Schwellen zu kuppeln

Abb. 7 Eine Methode Schwellen zu kuppeln

Abb. 8 Lebensdauer

Abb. 8 Lebensdauer

Abb. 9 Lebensdauer

Abb. 9 Lebensdauer

Abb. 10 Lebensdauer

Abb. 10 Lebensdauer

Abb. 11 Neuschwellen

Abb. 11 Neuschwellen

Abb. 12 Rüping-Verfahren

Abb. 12 Rüping-Verfahren

Abb. 13 Gewichte

Abb. 13 Gewichte

Abb. 14 Altschwellen

Abb. 14 Altschwellen

Abb. 15 Schwellenband

Abb. 15 Schwellenband "Spannfix"

Abb. 16 Schwellenband

Abb. 16 Schwellenband "Dörr"

Abb. 17 Schwellenband

Abb. 17 Schwellenband "Dörr" und Schwellennägel

Abb. 18 Schwellenband punktgeheftet

Abb. 18 Schwellenband punktgeheftet

Abb. 19 Jahresnagel 1962

Abb. 19 Jahresnagel 1962

Abb. 20 Jahresnagel 1992

Abb. 20 Jahresnagel 1992

Abb. 21 Viele Nägel

Abb. 21 Viele Nägel

Abb. 22 Nägel EW190 M

Abb. 22 Nägel EW190 M

Abb. 23 Zustand nach 15 bis 20 Jahren

Abb. 23 Zustand nach 15 bis 20 Jahren

Abb. 24 36 Jahre alt

Abb. 24 36 Jahre alt

Abb. 25 Zechenbahn über 30 Jahre alt

Abb. 25 Zechenbahn über 30 Jahre alt

Abb. 26 Privatanschluss 30 bis 40 Jahre alt

Abb. 26 Privatanschluss 30 bis 40 Jahre alt

Abb. 27 ca. 40 Jahre alt

Abb. 27 ca. 40 Jahre alt

Abb. 28 Privatanschluss ca. 50 Jahre alt

Abb. 28 Privatanschluss ca. 50 Jahre alt

Abb. 29 50 bis 60 Jahre alt

Abb. 29 50 bis 60 Jahre alt

Abb. 30 50 bis 60 Jahre alt

Abb. 30 50 bis 60 Jahre alt

Abb. 31 50 bis 60 Jahre alt

Abb. 31 50 bis 60 Jahre alt

Abb. 32 50 bis 60 Jahre alt

Abb. 32 50 bis 60 Jahre alt

Abb. 33 Gleisabschluss

Abb. 33 Gleisabschluss

Abb. 34 geätze Teile für

Abb. 34 geätze Teile für "Spannfix"- und "Dörr"-Spannbänder

Abb. 35

Abb. 35

Abb. 36

Abb. 36

Abb. 37

Abb. 37

Abb. 38

Abb. 38

Abb. 39

Abb. 39

Abb. 40

Abb. 40

Abb. 41

Abb. 41

Abb. 42

Abb. 42

Abb. 43

Abb. 43

Das Thema dieses Aufsatzes sind die hölzernen Querschwellen wie sie das Erscheinungsbild der Eisenbahn seit über 150 Jahren prägen. Frühere Entwicklungen wie Einzelstützpunkte oder Langschwellen bleiben hier außen vor.

Vor der Einführung der Betonschwelle hatten die Ingenieure die Wahl zwischen Stahl- und Holzschwellen. Für die Holzschwelle sprachen:

  • Holz war ausreichend vorhanden und (zunächst) günstig zu beschaffen.
  • Sie sind einfach zu bearbeiten.
  • Sie können in die Stufenwirtschaft integriert werden, d.h. Weiternutzung abgenutzter Stoffe in weniger beanspruchten Gleisen.
  • Nach Ende der Nutzung sind sie noch als Bau- oder Brennholz brauchbar.
  • Sie erzeugen geringere Fahrgeräusche als Stahlschwellen.
  • Sie sind unempfindlicher gegenüber Stößen und Schlägen. Das spielt eine Rolle beim Transport, empfiehlt diesen Baustoff aber auch an gefährdeten Bereichen im modernen Betonschwellengleisbau. Eine Gleissperre muss eine Entgleisung ohne größere Schäden aushalten (Abb. 1).
  • Holz ist weniger anfällig gegen Schadstoffe in der Luft und wird der korrosionsanfälligen Stahlschwelle in Tunneln und Wegübergängen vorgezogen.
  • Isolierte Gleisabschnitte lassen sich einfach herstellen.

Nachteile gibt es auch:

  • Sie haben eine geringere Lagestabilität als Stahlschwellen.
  • Nach ca. 25 Jahren Liegezeit müssen sie in Gleisen 1. Ordnung ausgetauscht werden.
  • Ein wertvoller Naturstoff „verrottet“ im Gleisbett.
  • Knapper werdende heimische Ressourcen und starke Preisschwankungen erschweren den Stoffhaushalt.

Insgesamt waren in den Augen der Verantwortlichen zur Reichsbahnzeit die Vorzüge der Holzschwellen gewichtiger als die der Stahlschwellen. Während diese zum Beispiel bei Preußens Bahn noch favorisiert war, wurden bei der DRG Strecken für den Fernreiseverkehr nur noch in Holz ausgeführt. Die neu entwickelten S49-Weichen mit Federschienenzungen wurden nur noch mit Holzschwellen gebaut. Bis auf spezielle Anwendungen wurden ab 1939 keine Stahlschwellen mehr beschafft. Mehr dazu demnächst in einem eigenen Stahlabschnitt.

Abmessungen
Die Gleisschwellen von Länderbahnen waren bis 2700 mm lang, die Regelschwelle Form I für die S49-Oberbauarten ist 2600 mm lang. In den Tabellen werden Schwellen Form II mit 2500 mm Länge für Gleise 2. und 3. Ordnung genannt. Da im Rahmen der Stufenwirtschaft auch Form I-Schwellen in diesen nachrangigen Gleisen verlegt wurden, kann der Gleismodellbauer hier auch auf solche Schwellen zurückgreifen. Bei eigenen Messungen habe ich die 2500 mm-Schwellen nur selten gefunden.
Die Anforderungen an den Querschnitt zeigt Abb. 2 (Siehe auch den älteren Beitrag zu Schwellenlängen). Für die längeren Länderbahnschwellen wird die Breite mit 270 mm angegeben.
Ende der fünfziger Jahre wurden die Vorschriften auf UIC-Ebene angepasst. Die umfangreichen Vorgaben für die Beschaffung und Herstellung von Gleis- und Weichenschwellen wurden für die Bundesbahn durch

  • das UIC-Merkblatt 863-V
  • die ergänzenden TL 918 144 (Okt. 1960 ff.) und
  • die Az Obv 33 (Aug. 1961 ff.)
    geregelt.

Davon ist für den Gleismodellbau interessant:

  • Toleranzen für die Schwellenlängen: +/- 3 cm
  • Toleranzen für die Schwellenlängen in nachgeordneten Gleisen: +3 cm bis -10 cm
  • Toleranzen für Breite und Dicke sind minimal und ergeben sich bei der Holzbearbeitung in 1:32 von selbst.
  • Die Schwellen werden ab 50 cm von der Schwellenmitte gemessen auf eine Länge von 50 cm (+- Abweichungen) abgehobelt, dass beide Schienenauflager die gleiche Höhe haben. Die Aushobelung soll nicht tiefer als 5 mm sein. Ab 35 cm von der Schwellenmitte soll über eine Länge von 60 cm die Auflagebreite mindestens 16 cm betragen.
  • Weichenschwellen werden über die ganze Länge bearbeitet.
  • Wenn nicht eingebaute Schwellen dargestellt werden sollen: ab ca. Epoche 3b werden gegeneinander isolierte Schienen für die Stellwerkstechnik allgemein wichtig. Deshalb werden die Bohrungen für die Platten nicht mehr durchgebohrt, um aufsteigende Feuchtigkeit zu vermeiden.
  • Siehe auch Brückenbalken.

Für Kuppelschwellen, auch Doppel-, Breit- oder Stoßschwellen genannt (Schienenstöße) und Weichenschwellen werden Eichenschwellen erster Wahl verwendet. Sie sind allseitig gesägt, ganz ohne oder mit nur geringen Waldkanten (Abb. 4). Weichenschwellen sind zwischen 2200 und 6600 mm lang.
Kuppelschwellen für Gleise werden verschraubt. Die Bohrungen liegen 987,5 mm von der Schwellenmitte entfernt. Längere Kuppelschwellen in Weichen erhalten drei oder vier Verschraubungen (Abb. 5 und 6).
Manchmal findet man auch nicht normgerechte Doppelschwellen. Das Beispiel Abb. 5 der Deutschen Bahn AG habe ich 2017 in der Nähe des Abzw Lippe in Marl fotografiert (Abb. 7).

Material und Herstellung
Die meisten Informationen und Textausschnitte habe ich einem Aufsatz aus dem Jahr 1952 entnommen. Zahlenangaben müssen in diesem Zusammenhang gesehen werden.
Es werden (seit Reichsbahnzeiten) hauptsächlich Harthölzer (Buche und Eiche) und in geringem Umfang Nadelhölzer (Kiefer und Lärche) verwendet. Buche konnte erst mit der Einführung der Tränkung wirtschaftlich eingesetzt werden. Eichenholz ist schon in der ersten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts knapp geworden und wird dann vornehmlich für Kuppelschwellen, Brückenbalken und im Weichenbau eingesetzt.
Buchenschwellen machen in den Modellbahnepochen 3 und 4 den größten Teil der Holzschwellen aus. Auch lange abgelagert behält es die unfreundliche Neigung zum Biegen, was zu großen Beeinträchtigungen durch Spurverengung und Lageveränderungen führen kann.
Es gab auch Versuche mit dem Import tropischer Harthölzer. Diese sind aber so dicht (Dichte teilweise >1, schwerer als Wasser), dass eine ausreichende Durchdringung mit Tränköl nicht möglich war.
Dann und wann tauchen in Fachzeitschriften (z.B. Der Eisenbahningenieur) Hinweise auf Bongossi-Schwellen in speziellen Einsatzbereichen auf, bisher gefunden: Brückenbau und Schiebebühnen. Nageln (Zimmermansnägel) ist nur mit Vorbohren möglich und im Fall einer Schiebebühnensanierung musste das Betonfundament abgesenkt werden, da die Hobelmaschinen den Schwellen nicht beikommen konnten.

Die Haltbarkeit unbehandelter Hölzer ist sehr beschränkt (Abb. 8).

Die Liegezeit lässt sich durch Behandlung und eine geänderte betriebswirtschaftliche Bewertung steigern (Abb. 9 und 10).
Anmerkung zur Tabelle Abb. 10: Da die Betonschwellen 1952 noch keine wesentliche Rolle spielten, hat der Autor sie den Weichhölzern zugeschlagen.

Die Bundesbahn sorgte in Eigenregie für den Schwellennachschub (Abb. 11). Die Tränkung und Aufplattung (Oberbau H ohne Platten) fand überwiegend in eigenen Werken statt. Die Tränkung ist ein recht aufwendiges Verfahren (Abb. 12) und es ist beeindruckend wie viel Tränköl sich nach der Prozedur in einer Schwelle findet (Abb. 13).
Die Behandlung mit Teeröl muss durchaus auch kritisch betrachtet werden.
Beispiel für eine moderne Aufplattanlage.
Auch die Behandlung der Altschwellen sorgte für reichlich Arbeit (Abb. 14).

Typisch für Holzschwellen sind die sogenannten Trockenrisse. Sie werden durchaus auch positiv bewertet, da sie das Eindringen der Tränkmittel erleichtern. Wesentlich ist der dauerhaft feste Sitz der Schrauben im Holz. Um das Reißen zu begrenzen werden die Schwellenköpfe mit Stahlbändern gesichert. Für die Epochen 3 bis 4 sind die Bauformen „Spannfix“ (Iotkv 142, Abb. 15) und „Dörr“ (Iotkv 143, Abb. 16 und 17) interessant. Außerdem gab es noch 30 mm breite S-Haken, die in die Köpfe eingeschlagen werden. Später wurden als weitere Sicherungsmethoden Schwellenkopfplatten eingeführt (siehe auch Link zur Rissbildung).
Bei NE-Bahnen werden auch punktgeheftete Bänder in verschiedenen Breiten verwendet (Abb. 18).

Kennzeichnung – Schwellenbezeichnungsnägel
Auf die Schwellenenden werden Jahresnägel eingeschlagen. In die runden Köpfe (Ø 17 mm) sind zwei Ziffern eingeprägt. Die Doppelschwelle mit dem originellen Isolierstoß hat den Jahresnagel (19)62 in der Gleismitte (Abb 19). Das wurde gemacht, wenn die Platten bei der Schwellenaufarbeitung wegen erweiterter alter Bohrungen mit Spurverengung aufgeschraubt wurden. Diese liegt in einem Schutzgleis in einem unkritischen Bereich.
Der Nagel ZA 92 (Abb. 20) steckt in einer Weichenschwelle des Betreibers Evonik. “ZA” ist das Kurzzeichen des Herstellers.
Für Gleisabschnitte mit Spurerweiterung werden die Plattenbohrungen in den entsprechenden Abständen eingebracht. Die Nägel haben dreieckige Köpfe (23*21 mm) mit den Zahlen 5, 10, 15 oder 20.
Weichenschwellen werden mit einer Nummer gekennzeichnet. Dafür werden für jede Ziffer und Buchstaben viereckige Nägel (15*15 mm) verwendet. Die erste S49-Weiche war die EW 190-1:9 mit Gelenkzungen. Ihre Schwellen wurden von 1 bis 52 durchnummeriert, ergänzt durch die Sonderschwellen 128 und 164. Schon die nächste Variante mit Federzungen erhielt im Bereich der Zungenvorrichtung geänderte Schwellen mit eigenen Nummern.
Die Weichen mit 300 m Radius haben Schwellennummern ab 301, die Anfangsschwelle 1 und einige Endschwellen der EW 190 1:9. Die mit 500 m Radius haben Schwellen ab 501, am Weichenanfang die 1 und ein paar passende aus der 300er Reihe. Die komplette Auflistung wäre extrem umfangreich und lässt nachvollziehen, dass die privaten und staatlichen Bahnverwaltungen eine strikte Vereinheitlichung und Vereinfachung ihrer Anlagen anstreben.
Ein paar Beispiele:
Abb. 21: Schwellennummer 10003 am Weichenanfang einer EW 190 mit S54 Schienen und IbaV, Baujahr 1982
Abb. 22: Schwellennummer 8RM in der Zungenvorrichtung einer EW 190 mit S49, R für Rechtsweiche, M für Keilverspannung

Gleismodellbau mit Holzschwellen
Mit größter Hingabe widmen sich viele Modellbahner der Alterung der Schwellen. Die Ergebnisse sind fast durchgängig erschreckend und lassen mich vermuten, dass 1:32-Modellbahner den Kontakt mit dem Vorbild scheuen.
Der puristisch angehauchte Eisenbahnmodellbauer sollte sich an die Qualitätsvorgaben des Vorbilds halten. Dann werden auch keine wild beschnitzten Knüppelhölzer den Weg ins Schotterbett finden. Und die Drahtbürste sollte der vorbildorientierte Gleisbauer entweder gar nicht oder nur sehr dezent einsetzen.
Bei meinen Holzschwellen benutze ich für die Darstellung von Rissen ein Skalpell. Wenn ich eine etwas stärker verwitterte Schwelle mit der Drahtbürste bearbeite, dann folgt darauf auf jeden Fall wieder ein Arbeitsschritt mit Schleifpapier, damit die Maserung nicht zu sehr hervortritt (Abb. 33). Allzusehr mit der Drahtbürste traktierte Schwellen können schnell zu Alterungskarikaturen verkommen.

Die Vorbildfotos (Abb. 23 bis 32) zeigen Holzschwellen unterschiedlichen Alters, sämtlich nicht mehr ganz neu. Um Zustände mit sich auflösenden Zellstrukturen und stark hervortretender Maserung zu erhalten muss eine Vorbildschwelle sehr, sehr lange liegen. Die Beispiele solcher Erosionen (40 – 60 Jahre alte Anlagen) wurden schon gefühlte Ewigkeiten nicht mehr befahren, geschweige denn gepflegt.

Bevor Schwellen einen so bedauernswerten Zustand erreichen, werden sie in der Regel erkannt und ausgetauscht. Die häufigsten Schäden sind allerdings nicht der (mangelnden) Holzqualität oder den Angriffen des Wetters geschuldet, da ist die Qualitätssicherung bei der Herstellung und Beschaffung gut genug. Es sind Mängel, die immer wieder im laufenden Betrieb auftreten, wie an der ausgetauschten Kuppelschwelle, die übrigens aus gebrauchten Weichenschwellen entstanden ist: Deutlich ist zu sehen, dass sich die Rippenplatte in die Decke eingearbeitet hat. Ein weiterer häufiger Befund sind lose Schrauben.

Die Bindung der Schwellenköpfe ist auf den ersten Blick aufwendig. Das Ergebnis hebt das Werk aber deutlich vom Standard ab. Man kann die Bindung „Dörr“ wie beim Vorbild mit Zahnband und Schloss gestalten. Ich habe zur Vereinfachung Band und Schloss in einem Stück geätzt (Abb. 34). Das gezahnte Gegenstück wird wie beim Vorbild durch Umbiegen der Zähne festgeklemmt und mit wenig Lot an der Rückseite gesichert.
Die ebenfalls geätzte Version “Spannfix” ist fast maßstäblich und deshalb sind die Widerhaken sehr klein. Ein befriedigender Aufbau ist mir mit den Teilen noch nicht gelungen.
Eine kleine Vorrichtung um Schwelle und Band dicht zu fixieren ist schnell angefertigt (Abb. 35 ff.). Die Nut ist 8 mm breit. Die Schwellenbreite liegt zwischen 8 und 8,15 mm. Holz ist allerdings ein lebendiger Werkstoff, Luftfeuchtigkeit oder durch Beize und Farben eingebrachte Feuchtigkeit führen zu schwankenden Werten. Die Schwellen sollen schön eng in der Nut sitzen, dann kann man auch Schwellen mit schrägen Kanten stramm binden. Ich montiere die Vorrichtung deshalb immer auf dem Frästisch, so dass ein Stempel im Maschinenfutter die Schwelle niederhalten kann.

  • Das Schwellenband wird in eine 0,7 mm breite flache Nut eingelegt.
  • Die Schwelle wird positioniert.
  • Die Schwelle wird in die Nut gedrückt und mit demm Stempel gesichert. Die Enden des 0,1 mm dicken Schwellenbandes sind gerade noch wahrnehmbar.
  • Die Enden werden übereinander gefaltet
  • und verlötet. Ich habe den nicht so eleganten Lötzinnknubbel hier mal wegen der guten Sichtbarkeit stehen gelassen. Man sollte das Zinn mit dem Kolben glatt ziehen.
  • Das Band liegt auch an den Fasen dicht an.
  • Abb. 43: Da manche Schwellen sehr fest sitzen, habe ich eine kleine Nut eingefräst, die beim Raushebeln klemmender Schwellen nützlich ist.

Quellen

  • Gerhard Schramm, Eisenbahnschwellen (in Jahrbuch des Eisenbahnwesens 1952)
  • Gustav Wulfert, Der Oberbau bei der Deutschen Bundesbahn, 9.Auflage, Mühlheim 1962
  • Der Bundesbahn-Oberbau Teil 1, Eisenbahn-Lehrbücherei der Deutschen Bundesbahn Band 82, Starnberg 1962

Letzte Änderung: 28. Juni 2021