Großprojekt Crossrail in London
Betonlogistik mit innovativem Betonzug
Michelstadt. – Das Jahrhundertprojekt Crossrail in London mit dem Bau von Tunneln in einer Gesamtlänge von 42 km stellt hohe Anforderungen an die Betonlogistik beim Gleisbau. Die Karl-H. Mühlhäuser GmbH & Co. KG hat eigens für dieses Projekt eine spezifische Lösung entwickelt, um die vom Kunden gestellten Anforderungen zu erfüllen. Gefordert war die Lieferung einer verfahrbaren Betoniereinheit ohne Lokomotive mit Vorratsspeicher und Versorgungseinheit, die einen reibungslosen Durchlaufbetrieb der Betonagen über große Distanzen gewährleistet. Die Karl-H. Mühlhäuser GmbH & Co. KG entwickelte und produzierte einen Betonzug bzw. Concrete Train, der die hohen technischen und logistischen Anforderungen erfüllt. Unter Nutzung ihrer langjährigen Erfahrungen und bewährter Komponenten entstand eine maßgeschneiderte Lösung mit den beiden Zugkombinationen:
Technische Beschreibung
- Buffer-Shuttle für den Betoneinbau,
- Concrete-Shuttle für die Versorgungslogistik.
Der Durchlaufbetrieb der Betonagen wird durch zwei Zugkombinationen ermöglicht. Mit dem Buffer-Shuttle wird unter Tage durchgängig Beton eingebaut. Der Concrete-Shuttle pendelt zwischen der in der Regel obertägigen Beladestation, z. B. einer Betonmischanlage, und der mobilen Entladestation, dem Buffer-Shuttle, unter Tage und transportiert den Beton von der Belade- zur Entladestation. Der Concrete-Shuttle ermöglicht somit den reibungslosen Betonierbetrieb über den Buffer-Shuttle.
Der selbstfahrende Zugverband des Buffer-Shuttles für den Betoneinbau im Tunnel besteht aus drei Wagen:
- Förderbandwagen mit Antriebseinheit,
- Betonspeicherwagen (Buffer),
- Pumpenwagen.
Der Förderbandwagen ist wesentlicher Bestandteil des auf 1435 mm Spurweite selbstfahrenden Buffer-Shuttles. Zum Einen bildet er mit dem installierten Förderband die Schnittstelle zu dem zur Betonversorgung dienenden Concrete-Shuttle, zum Anderen beinhaltet er die Antriebseinheit. Die Antriebseinheit bildet ein V8 Dieselmotor mit einer Leistung von 520 kW und einer Abgasreinigungsanlage mit zwei installierten SCR-Anlagen (SCR = Selective Catalytic Reduction). Zum Verfahren des Zugs ist der Förderbandwagen mit einer Steuerkabine ausgerüstet.
Der Betonspeicherwagen übernimmt im Buffer-Shuttle zwei Hauptfunktionen. Zum Einen ist er mit zwei selbstfahrenden Drehgestellen (Bogies) ausgestattet, die über die Antriebseinheit im Förderbandwagen hydraulisch angetrieben werden und das Verfahren des Buffer-Shuttles ermöglichen. Zum Anderen dient er als Vorratsspeicher für den im Tunnel zu verarbeitenden Beton. Die Buffertrommel hat ein Gesamtvolumen von 52 m³ und eine Betonspeicherkapazität von 15 m³. Die hydraulische Versorgung der Bogies und der Antriebe für die Trommelrotation erfolgt über zwei unabhängige Hydraulikkreisläufe, die an die Antriebseinheit des Förderbandwagens gekoppelt sind. Während Bogies über die beiden Steuerstände auf dem Pumpen- und Förderbandwagen angesteuert werden, werden die Trommelrotation und -drehrichtung über eine Kabelbedienung eingestellt – je nach Standort des Bedieners entweder vom Pumpenwagen oder vom Förderbandwagen aus. Der Füllstand des Buffers wird mit einer in den Grundrahmen integrierten kalibrierten Gewichtsmessung überwacht. Die Befüll- und Entladegeschwindigkeit der Buffertrommel richtet sich nach der jeweils eingestellten Trommeldrehzahl. Die Befüllungsgeschwindigkeit der Buffertrommel beträgt bei maximaler Trommeldrehzahl ca. 1,2 m³/min.
Wesentliche Bestandteile des Pumpenwagens sind die Betonpumpe und die zweite Steuerkabine für den Fahrerbetrieb des Buffer-Shuttles. Am Pumpenwagen ist die bis zur Einbaustelle weiterführende Betonförderleitung angeschlossen. Zusätzlich verfügt der Pumpenwagen über eine Reinigungseinheit (Hochdruckreiniger mit Wasservorratsbehälter) für kleinere Reinigungsarbeiten. Zum Auffahren des Waschwassers ist der Pumpenwagen mit einer Auffangwanne ausgestattet.
Von den beiden Steuerkabinen auf dem Förderbandwagen und dem Pumpenwagen aus werden die Geschwindigkeit und Richtung zum Verfahren des Buffer-Shuttles eingestellt. Die Geschwindigkeit ist stufenlos regulierbar und beträgt maximal 20 km/h beim reinen Verfahren. Im Betoniermodus kann der Buffer-Shuttle mit einer konstanten Geschwindigkeit von 3 km/h fahren, was dem kontinuierlichen Betonfortschritt entspricht.
ABZ-Stellenmarkt
Der Zugverband des Concrete-Shuttles zur Versorgung des Buffer-Shuttles besteht aus folgenden Komponenten:
- Kombinationsbetonmischer (KBM12),
- Adapterwagen mit Stromgenerator,
- Lokomotive.
Das Kernstück des Concrete-Shuttles bilden zwei Kombinationsbetonmischer KBM12 mit einem Fassungsvermögen von jeweils 12 m³. Die beiden KBM12 können zur Entleerung kombiniert werden. Dieses Merkmal ist für derartige Maschinen einmalig im Markt und wichtig für die Gewährleistung des Durchlaufbetriebs. Dadurch können insgesamt bis zu 24 m³ Beton – auch über große Distanzen – schnell und unproblematisch zum Buffer-Shuttle an der Einbaustelle transportiert und an nur einer Stelle auf das Band des Förderbandwagens entleert werden. Die beiden KBM12 werden über den auf dem Adapterwagen installierten Stromgenerator elektrisch angetrieben. Selbstverständlich lassen sich die beiden Trommeln der KBM12 während der Fahrt im Kaskadenbetrieb drehen, um die Betonqualität sicherzustellen. Bei Bedarf kann der Concrete-Shuttle auch mit nur einem KBM12 betrieben werden.
Der Zugverband des Concrete-Shuttle wird mit einer Lokomotive verfahren.
Funktionsweise des Betonzugs
Zunächst fährt der Buffer-Shuttle – gesteuert über die Steuerkabine am Pumpenwagen – bis zur Betoneinbaustelle in den Tunnel ein. Die Buffertrommel kann beim Einfahren bereits mit Beton gefüllt sein. Anschließend fährt der Concrete-Shuttle in den Tunnel ein. Sobald er den Buffer-Shuttle erreicht hat, beginnt die Betonübergabe in die Buffertrommel. Dazu entlädt der KBM12 am Ende des Concrete-Shuttles direkt auf das am Förderbandwagen installierte Förderband. Die Buffertrommel kann sowohl bei stehenden Zugeinheiten als auch im Kriechbetrieb der Zugeinheiten über das Förderband befüllt werden. Für die Betonübergabe im Kriechbetrieb müssen die Geschwindigkeiten der beiden Zugverbände aufeinander abgestimmt werden. Die Trommel kann auch bei gleichzeitiger Betonentnahme/-übergabe an die Betonpumpe befüllt werden. Bei gleichzeitiger Befüllung und Entladung der Buffertrommel richtet sich die Befüllgeschwindigkeit nach der auf die Pumpgeschwindigkeit eingestellten Drehzahl der Buffertrommel. Aus der Buffertrommel wird der Beton direkt in den Trichter der Betonpumpe auf dem Pumpenwagen übergeben. Von dort aus wird der Beton über eine Betonförderleistung zur Einbaustelle gepumpt und eingebaut.
Sobald die beiden KBM12 leer sind, fährt der Concrete-Shuttle zur Beladestation über Tage, wird wieder befüllt und fährt erneut zur Versorgung des Buffer-Shuttles in den Tunnel ein. Je nach Tunnellänge kann das MCT-System um weitere Concrete-Shuttle-Züge erweitert werden, um eine durchgängige Betonversorgung auch über sehr große Distanzen in hoher Qualität zu gewährleisten. Somit können auch bei langen Tunnelstrecken kontinuierliche Einbauleistungen von bis zu 30 m³/h garantiert werden.
Einsatz im Crossrail-Projekt
Der erste "MCT – Mühlhäuser Concrete Train" wurde Ende 2015 an das Joint Venture ATC (Alstom Transport UK Ltd./TSO S.A.S (UK Branch)/Costain. Ltd.) für den Gleisbau geliefert und Anfang des Jahres 2016 in Betrieb genommen. Üblicherweise werden etwa 100 m Schienenbett pro Tag betoniert. Die Tagesspitzenleistung betrug bisher 153 m. Durch das Joint Venture ATC sind insgesamt über 50.000 m³ Beton einzubringen. Bereits fertiggestellt wurde die Strecke von Royal Oak bis Paddington und zurzeit wird das Schienenbett zwischen Paddington und Bond Street eingebaut. Seit Inbetriebnahme des Betonzugs Anfang 2016 stellte die Karl-H. Mühlhäuser GmbH & Co. KG Servicetechniker zur Verfügung, die den reibungslosen und kontinuierlichen Betrieb des MCT-Systems sicherstellen. Der Kunde, also das gesamte Joint Venture ATC, schätzt den Beton als komplexe Anlage, die kontinuierliches Betonieren ohne längere Stillstandzeiten ermöglicht und ausfallsicher ist.
Mit dem MCT-System, bestehend aus Buffer-Shuttle und Concrete-Shuttle, ist es gelungen, den hohen technischen und logistischen Anforderungen von Betonagen im Durchlaufbetrieb in großen Tunnelprojekten gerecht zu werden.
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