Maximale Vertikalkraft (F_max) während des Eindringvorgangs, in Kilonewton (kN), und maximale gemessene Eindringgeschwindigkeit (v_max) in Metern pro Sekunde (m/s).
Diese Gleichung trägt der Tatsache Rechnung, dass die Absenkgeschwindigkeit der Aggregate durch den Bediener einstellbar ist und daher die Vertikalkraft beeinflusst. Die Eindringkraft variiert somit mit der von dem Bediener eingestellten Geschwindigkeit. Trotz dieser Variationen liefert der Schotterkoeffizient, dessen Dimension [kNs/m] eine Dämpfungskonstante darstellt, zuverlässige Indikatoren für den Zustand des Schotters. Dieser Koeffizient muss folglich so kalibriert werden, dass er die Eindringkraft in Relation zur Absenkgeschwindigkeit setzt, um eine möglichst präzise Metrik zu schaffen, die sowohl die Bedingungen des Eindringvorgangs als auch den Zustand des Schotters berücksichtigt. Langjährige praktische Erfahrungen zeigen, dass Schotter mit höherem Verschmutzungsgrad das Eindringen der Stopfpickel erschwert, was zu einem Anstieg des Koeffizienten führt. Diese Beziehung zwischen Eindringkraft und Absenkgeschwindigkeit muss in der Bewertungsmetrik des Schotterzustandes entsprechend berücksichtigt werden.
Schotterzustandsklassen
Basierend auf der statistischen Verteilung der Daten sowie aus mehreren praktischen Erwägungen wurde eine quantitative Klassifizierung der Werte des Schotterkoeffizienten in vier vorläufige Zustandsklassen vorgenommen. Diese systematische Einordnung wurde aufgrund ihrer Praktikabilität und der Möglichkeit zur Standardisierung des Vergleichsprozesses gewählt.
| Schotterzustandsklasse | βBallast in kNs/m |
|---|
| Klasse I (bester Zustand) | βBallast ≤ 35 |
| Klasse II | 35 < βBallast ≤ 45 |
| Klasse III | 45 < βBallast ≤ 60 |
| Klasse IV (schlechtester Zustand) | βBallast > 60 |
Wie aussagekräftig ist der Schotterkoeffizient βBallast?
Zur Validierung der Zustandsklassen unternahmen die ÖBB systematische Schotterbeprobungen, deren Ergebnisse mit den aus Messdaten ermittelten Klassifizierungen abgeglichen wurden. Die Analyse zeigte eine ausgezeichnete Übereinstimmung zwischen den expertenbasierten Bewertungen und der automatisierten, datengestützten Klassifizierung.
Um den Schotterkoeffizienten objektiv mit dem tatsächlichen Zustand des Schotters vergleichen zu können, benötigt man zusätzlich noch einen eindimensionalen Kennwert, der einerseits den Schotterzustand quantifiziert und andererseits aus den Analysedaten der entnommenen Schotterproben abgeleitet werden kann.
Die traditionellen Indizes zur Bewertung des Schotterzustands erweisen sich als unzureichend für diese Zwecke. Daher wurde ein alternativer Ansatz entwickelt: Im Labor werden die Massenprozente der Siebdurchgänge für die Öffnungsweiten 22,4 mm, 31,5 mm und 40 mm addiert. Diese Methode entspricht einer gewichteten Summe und bevorzugt kleinere Korngrößen, da sie in den Ergebnissen der größeren Sieböffnungen enthalten sind. Die kumulierten Werte dieser Summation variieren in Abhängigkeit vom Zustand des Schotters und stellen somit eine aussagekräftige Metrik dar.
Bei der Analyse der Beziehung zwischen dem Schotterkoeffizienten β und den gewichteten Summenwerten der Sieblinie wurde eine deutliche Korrelation festgestellt. Dies bestärkt die Annahme, dass der Schotterkoeffizient ein wirksames Instrument zur Bestimmung des Zustandes von Schotter darstellt.
Zukünftige Forschungsarbeiten sollen darauf abzielen, die Präzision des Schotterkoeffizienten weiter zu verbessern und verbleibende Einflüsse, die aus variierenden Maschinenkonfigurationen resultieren, zu eliminieren.
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