Slab Track System ÖBB–PORR Elastically Supported Track Base Plate ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Slab Track System ÖBB–PORR Elastically Supported Track Base Plate Advisor: Jörg Fenske, Dipl.-Ing. Sehr geehrte Damen, sehr geehrte Herren, Ich freue mich sehr Ihnen heute das Feste Fahrbahnsystem ÖBB-PORR elastisch gelagerte Gleistragplatte präsentieren zu dürfen. Ladies und Gentlement, I’m very happy to give you a presentation of Slab Track System ÖBB-PORR Elastically Supported Track Base Plate. My name is Jörg Fenske. I‘m the Manager of Track Technology. Angela Kuo Porr Bau GmbH Railway Division www.porr-group.com

Slab track development in Austria ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Slab track development in Austria Construction (space requirements,...) Method (sensitivity of laying,...) Quality (track set, acoustics,...) Economy The ÖBB–PORR elastically suspended track support layer is now the STANDARD SYSTEM in Austria Auf Grundlage einer Bewertung: der Konstruktion mit z.B. Platzbedarf dem Verfahren mit z.B. Sensibilität der Verlegung der Qualität bezüglich z.B. Gleislage und Akustik und der Wirtschaftlichkeit wurde die elastisch gelagerte Gleistragplatte die eine gemeinsame Entwicklung der Österreichischen Bundesbahn und der PORR ÖBB war zum Regelsystem. The basis of such evaluation: Construction with e.g. space constraints Methods used that affects the e.g. sensitivity of placement Quallity reagarding e.g. track bed, acoustics and from an economic point of view … all this contributes to the development of the elastically suspended track base plate together with the Austrian Federal Railways, the ÖBB-PORR system became the standard.

System Design Main element - track base plate - (TBP) ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate System Design Main element - track base plate - (TBP) Zur Systembeschreibung: Hauptelement der Festen Fahrbahn ÖBB/PORR ist eine schlaff armierte Betonfertigteilplatte. Diese integriert 8 Schienenstützpunktpaare im Abstand von 65 cm. Daraus ergibt sich, unter Berücksichtigung der Entkopplungsfuge zwischen den einzelnen Gleistagplatten von 4 cm, eine Regellänge von 5,16 m. Die Regelbreite beträgt 2,40m. Axial mittig sind zwei rechteckige Vergussöffnungen vorgesehen. Diese sind konisch ausgebildet um ein Abheben des Fertigteils zu vermeiden. Besonders zu erwähnen ist, dass sowohl an der kompletten Unterseite der Gleistragplatte als auch in den Vergussöffnungen eine elastische Trennschicht aufgebracht ist . => Hier rot dargestellt. Diese bewirkt eine gezielte Entkopplung zwischen Fertigteil und Vergussbeton. System Description: The main element ÖBB/PORR slab track system is an untensioned reinforced precast concrete plate. There are 8 pairs of intergrated 8 rail seatings at the distance from 65cm. At each end, in consideration to the expansion joint, a gap of 4cm is set between the individual track slab, the track slab itself has the standard length of 5,16 m, and width of 2.40m. In the axial centre there are two rectangular openings. The conical design prevents the slab component from lifting from its final position. We should especially point out that both the complete under surface of the track support plate and in the capping openings a flexible interface is applied. Here represented in red. This sets the uncoupling between finished track plate and grouting concrete. 3 3

System Design operating characteristics of elastic separation layer ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate System Design In der folgenden Animation werde ich Ihnen die Wirkungsweise der elastischen Trennschicht veranschaulichen. Zur Sichtbarmachung sind die Einfederungen und Verformungen der Schiene und Gleistragplatte übertrieben groß dargestellt. Sehr gut zu Erkennen ist, dass der primären Belastung eine Abhebe-welle vorweg- und nachläuft. In diesem Diagramm sehen Sie somit als erstes die Flächen-pressungen im Verhältnis zur Einfederung der 6mm dicken Trennschicht in den konisch ausgebildeten Vergussöffnungen. Nun folgt die Flächenpressung und Einfederung der 3mm dicken Trennschicht an der Unterseite des Fertigteils. Nachlaufend wiederum die Abhebewelle. Das bedeutet, dass durch die elastische Trennschicht zum Einem die Kraftspitzen aus den Verkehrslasten sicher abgetragen werden und zum Anderem, dass keine rissbildenden Spannungen infolge Kriechen, Schwinden und Temperatur zwischen Fertigteil und Vergussbeton entstehen. In the following animation I will demonstrate the impact of the flexible interface. For the purpose of this demonstration we have exaggerated the compressions and deformations of the rail and track support plate. We can very well see the primary load causing a lifting wave front and a removal wave after the run. In this diagram you see the surface pressures in relation to the compression of the 6mm elastomeric bearings in the conical openings. Now the surface pressure and compression of the 3mm elastomeric foil at the under surface of the track slab follow. Again running after is the removal wave. By integrating the elastomeric interfaces the forces from the live loads are diverted away and on the other hand the system ensures no tear-forming tensions due to creeping, shrinking and temperature between finished unit and grouting concrete to develop. operating characteristics of elastic separation layer 4 4

Cross-section beside pouring aperture Querschnitt neben Vergussöffnung ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate System Design High degree of prefabrication Low construction dimensions Cross-section through pouring aperture Querschnitt durch Vergussöffnung Diese Draufsicht und die beiden Querschnitte einmal durch die Vergussöffnung und einmal neben ihr, zeigt den hohen Vorfertigungsgrad des Festen Fahrbahn Systems. Lediglich der grün dargestellte Verguss wird als Ortbeton eingebracht. Dies führt zu einer hohen Verlegeleistung und ermöglicht die Herstellung des Systems in relativ kurzen Bauphasen wie z. B. Sperrpausen. Die minimale Konstruktionshöhe des Systems beträgt lediglich 43 cm. Somit ist, wie hier schematisch dargestellt eine Reduktion von Tunnelquerschnitten und somit der Gesamtkosten eines Projektes möglich. The plan view and the cross section presentated in the area next to the camplate opening and once beside it, show the high degree prefabrication of the slab track system. The parts represented here in green are cast-in-situ concrete. We can achieve the slab laying with high efficiency and deliever the system in relatively short constrction program e.g. during track possesion. The minimum construction height of the system requires only 43 cm. This makes it possible to make conservations by reducing the cross-sections of tunnels and in end effect the total costs of a project. Cross-section beside pouring aperture Querschnitt neben Vergussöffnung >430

Construction Construction process ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Construction Construction process Anhand dieser Animation werde ich Ihnen vereinfacht den Bauablauf zur Herstellung des FF-Systems ÖBB/PORR am Beispiel Tunnel erläutern. Im ersten Arbeitsschritt wird, soweit noch nicht geschehen, die Tunnelsohle gereinigt. Hiernach werden die Bewehrungsmatten auf Abstandhalter verlegt. Die Verlegung der Gleistragplatten erfolgt anschließend mit z. B. Portalkränen auf +/-0,5 cm Genauigkeit. Nach dem Einspreizen und Verspannen der Langschiene werden die Gleisjoche über Spindeln feinjustiert. Nach den seitlichen Abschalungen erfolgt der Verguss mittels eines selbst verdichtenden Betons. With this animation I would like to present you a simplified representation for the construction for the slab track system ÖBB/PORR in a tunnel example. In the first work procedure, if not already done, is the cleaning of the tunnel floor. From here the reinforcement mats are layed on distance holders. After this the transfer of the track base plates takes place by using e.g. Gantry cranes to +-0,5 cm accuracy. Then after spreading and fixing of the long rail, the track length are fine-adjusted using the spindles. After placing the lateral end stops the grouting takes place by adding self-compacting concrete. 6 6

Construction Phase 1 Elastomeric layer Drainage formwork Endstops ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Construction Phase 1 Elastomeric layer Drainage formwork Endstops Reinforcement mat Earthing rod Hier der Bauablauf in Bildern Verlegung der Querentwässerungen, Bewehrungsmatten und des Erdungsbandes. Here the stages of construction in pictures Installation of cross-drainage, reinforcement mats and the earthing rods

Construction Phase 2: Track base plates Rail installation ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Construction Phase 2: Track base plates Rail installation Track positioning Die Bauphase 2: Beinhaltet die Verlegung der GTP mittels Lkw mit Ladekran oder alternativ mit Portalen, das Einspreizen der Langschienen, Und das Justieren des Gleisrostes auf der endgültigen Schiene über 5 Spindeln je GTP. The 2nd stage of construction: Involves the distribution of track abse plates by means of track vehicle with loading crane or alternatively with portal crane Distribution of long rails And the adjustment of the track unit with the final rails over the 5 spindles in each track base plate.

Construction Phase 3: Formwork Reinforcement cage Concreting with SCC ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Construction Phase 3: Formwork Reinforcement cage Concreting with SCC Surveying of track In der letzten Bauphase 3 werden die GTP seitlich mittels Brettschalung und Schalungsbügel abschalt, die Bewehrungskörbe in die Vergussöffnungen eingelegt, und das Gleistragplattensystem mit einem selbst verdichtenden Beton vergossen. Abschließend erfolgte die Dokumentation der Gleislage. Hervorzuheben ist unter Anderem die nur geringe Nacharbeit. In the 3rd and last construction phase are the track abse plates with side formwork and bracing The reinforcement for the concrete opeenig placed Self compacting concrete is poured into the track base plate system Finally followed by the documentation of the track Among other points it should be emphisised that there is very little reworking or remedial works.

+/- 0,3 mm tolerance for precast ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Precision of Track Base Plate +/- 0,3 mm tolerance for precast 10 10 10

High-speed tests: V  300 km/h ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Description of the system High-speed tests: V  300 km/h Da Feste Fahrbahnen insbesondere auch in Streckenbereichen mit hohen Fahrgeschwindigkeiten zum Einsatz kommen, ist die Eignung hierfür von besonderer Bedeutung. Das System ÖBB/Porr wurde hierfür einerseits theoretisch umfassend untersucht, andererseits fand eine Vielzahl von Schnellfahrversuchen mit Geschwindigkeiten > 300 km/h mit entsprechenden messtechnischen Untersuchungen statt. Dabei wurde festgestellt, dass das System zumindest bis V = 350 km/h jedenfalls geeignet ist. In Deutschland besitzt das System eine unbeschränkte Zulassung für Hochgeschwindigkeit. Since slab track are used in particular to serve high speeds rail operations, the suitability of this system is of special importance. It is worthwhile to mention that the ÖBB/Porr system has been theoretically and comprehensively examined, in addition the driving speed above 300 km/h has been tested and investigated using using appropriate instruments. It was stated that the system is suitable to at least V = 350 km/h. In Germany the system holds unlimited authorised permit for high speed lines.

System Developments Transitional Areas with System ÖBB-PORR ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate System Developments Transitional Areas with System ÖBB-PORR Fotos von der bisherigen Entwicklung des Systems, die Integration der Übergangskonstruktionen auch mit Gleistragplatte System. Photos of the recent developement of the system, integrating the transitional areas also with precst track base plate system.

ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Options Standard 5.16 m 2.1 m 2.4 m Variation X m Variation Y m Highly-modular formwork to produce variable dimensions according to the project‘s requirements Das System beinhaltet unter Verwendung von hoch-modularer und präziser Schalungen für die Herstellung der Platten. Die Regelplatten sind 5.16m lang und 2,4 m breit. Jedoch, wenn nötig, ist es möglich nach dem Projekt Platten von verschiedener Abmessungen zu produzieren. The system involves using highly-modular and precise formwork for the production of the plates. The standard track base are 5.16m long and 2.4 m wide. However if necessary, it is possible for us produce plates of different dimentions according to the project needs.

Options Track equipment: Noise absorbers fit for traffic Guard rails ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Options Track equipment: Noise absorbers fit for traffic Guard rails Emergency breaking system Track magnets Power rails So können z.B.: befahrbare Schallabsorber planverlegt werden und für die Befestigung von z. B.: Führungsschienen, Fahrsperren, Gleismagneten und Stromschienen - Dübel in den GTP vorgesehen werden. For example: accessible noise absorbers laid horizontally and for the attachments of for example: Guard rails, Buffer stops, Track magnets and conductor rails – where supports in the GTP are placed

Accessible noise dampers for emergency road vehicles ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Options Angepasste Lösungen ermöglicht den Zugang von Straßenfahrzeuge im Tunnel auf der Oberflächen der Strecke. Dies ist durch die Installation von Betonplatten (Schallabsorber), die für den Verkehrbelastung ausgelegt und gefertigt sind. In diesem Foto ein Löschfahrzeug durchführt ein Trainingsfahrt für z.B. Soforthilfe in Notfallsituation. Solutions adapted to allow the access of tired / road vehicles inside the tunnels on track surfaces. This is done by installing concrete plates (sound absorbers) that are designed for traffic loading conditions. This photo shows a fire fighting vehicle performing drilling to respond to e.g. emergency incident. Accessible noise dampers for emergency road vehicles

Options Large openings till 1,80 m ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Options till 1,80 m Des Weiteren ist es möglich an beliebiger Stelle in der Gleisachse Aussparungen vorzusehen. Bislang wurden Öffnungen bis 1,80 m Länge und 70 cm Breite realisiert. In addition to this it is possible to reserve any space or openings in the track for other required fittings. We have so far made openings up to 1.8m x 0.7m. Large openings

Repair and replacement ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Repair and replacement Derailment repair Gründliche Untersuchung wurde auf fester Fahrbahn mit Betonschallabsorber nach dem Unfall durchgeführt. Der Feste Fahrbahn Bereich wurde wieder bei 60 km /h während der Reparaturperioden in Betrieb genommen. In diesem Fall sind nur die Betonstützpunkte unter den Schienen und Befestigungssysteme beschädigt, aber die Beschädigung waren reparierbar. Die GTP selbst waren intakt, nicht ein einziges GTP ausgetauscht werden mussten. Hier ist ein Beispiel dafür, wie die Betonstützpunkte unter den Schienen durch die Verwendung spezieller Schalung und Vergussbeton repariert werden können. Thourough examination was performed on slab track fitted with concrete noise dampers after the accident. The slab track section was put back into operation at 60 km/h during repair periods. In this case only the concrete supports under the rails and fastening systems were damaged to repairable degree. The TBP itself were intact, not a single TBP had to be exchanged. Here is an illustration of how the concrete support under the rails can be repaired by using special formwork and grouting concrete. 17 17

Repair and replacement ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Repair and replacement Replacement concept Ein weiterer Vorteil der elastischen Trennschicht ist, dass nach demfreischneiden bzw. freischrämen der konisch ausgebildeten Vergussöffnungen beschädigte Gleistragplatten abgehoben werden können. Nach dem Verlegen und dem Verguss einer dünneren Gleistragplatte kann der Betrieb bereits nach 3 bis 4 Stunden wieder aufgenommen werden. Somit können bei größeren Reparaturen infolge von Unfällen z.B. eine Strecke von 50 m in nur 10 Stunden die Gleistragplatten ausgetauscht werden. Another advantage of the elestomeric foil is that after cutting free the track support plate can be simply lifted away from the conical opening. After transporting and pouring of the a thinner track support plate the track can be in operation after 3 to 4 hours . With our system the track support plates can be exchanged in situations for repairs on a large scale, caused by e.g. accidents. Repairs of distance 50 m can be achieved in only 10 hours. 18 18

Adjustment of settlements (large) ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Adjustment of settlements (large) Adjustment using Track Base Plate Weitere Möglichkeit der Niveauregulierung, wenn sie über die maximale Regulierung des Befestigungssystems erforderlich, kann durch die Manipulation der GTP gestellt werden Platten selber. In dem gleichen Prinzip wie die Reparatur-Konzept: Freistemmen der Vergussöffnungen heben (oder senken) der Platte zur gewünschten Position Untergirßen Further possibility to adjust the track, if required beyond the maximum adjustments of the fastening system, can be made through the manipulation of the track base plates itself. In the same principle as the repair concept the method: first cut free then lift (or lower) the plate to the desired position and concreting Side formwork Concreting 19 19

Austria – Tauern Tunnel ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Slab track projects Austria – Tauern Tunnel Slab Track Ballast Track 10 km of slab track In tunnel Reduction of track gradient Increased tunnel clearance Construction during single-track operation Der Tauerntunnel: wurde im Zuge einer Tunnelsanierung ca. 10 km Feste Fahrbahn hergestellt. Besonderheit hier war die Absenkung der Gleisgradiente zur Vergrößerung des Lichtraumprofils unter einseitigem Betrieb. Hierzu wurde die Systembreite der Festen Fahrbahn auf 2,10 m reduziert. The Tauerntunnel: Slab track of approx. 10 km was implemented during the sanitation of the tunnel. Was special here is lowering of the track height and therefore enlarging the light-space profile on one side of the corridor. Here is the system width reduced to 2,10 m.

Slab track projects Berlin Lehrte station East–West connection ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Slab track projects Berlin Lehrte station East–West connection On 25 bridges 5.6 km of slab track With mass-spring-system 4 Turnouts in slab track 6 bridge expansion joint construction 50 transitional construction Die Ost-West-Verbindung am Lehrter Bahnhof in Berlin Auf den neuen 25 Brückentragwerken des Lehrter Bahnhofs wurde von uns ca. 5,6 km FF ÖBB/PORR mit MFS, 4 Weichen, 6 SAV und 50 FÜK in FF bzw. als Stahlsonderkonstruktionen hergestellt. The East-West Connection on Lehrte Station in Berlin On the new 25 bridge girder works of the Lehrter Station was from us approx. 5.6km of ÖBB-PORR slab track with MSS, 4 turnouts, 6 rail expansion joints and 50 track transition constructions in slab track as special steel constructions.

north-south connection ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Slab track projects Berlin Lehrte station north-south connection In tunnel 20 km of slab track 13 km of light, medium & heavy MS systems 49 turnouts in slab track Letztes Beispiel die Nord-Süd-Verbindung im Bereich des Lehrter Bahnhofs Berlin. Hier haben wir in einer ARGE ca. 20 km FF mit ca. 13 km Masse-Feder-Systemen und 49 Weichen in FF hergestellt. The last example is the North-South Connection in the area of the Lehrter Station. Here we have in a ARGE approx. 20 km of slab track wih approx. 13 km of MSS and 49 turnout in place.

Slab track projects Vienna – St. Pölten High Speed Connection ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Slab track projects Vienna – St. Pölten High Speed Connection 73 km of slab track Mass-spring-systems Earthwork Bridges Tunnels In construction until 2012 Part of European HSL Paris − Budapest with a maximum speed of 200 km/h. When finished Vienna -> St. Pölten 25min The main prerequisite for the creation of a high-performance route in the greater Vienna area is the new construction of an environmentally beneficial and efficient connection between the Western and the Southern Railway Lines. Slab track construction is in progress and the scheduled finsish is end of 2012.

ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Suspended Track Support Layer Slab track projects High Speed Line VDE 8.2 Erfurt – Leipzig / Halle 90km x 2 (180km slab track) 67 % earthwork 60,5 (121 km) 17% in tunnels 16,5 (31 km) 16% on bridges 14,5 (29 km) (577 m) (1,012 m)   (248 m) (2,668 m) (297 m) (6,465 m / 2,112 m) This project which Porr received award July 2011 for design and construction of 180 km slab track for HSL in Germany VDE 8,2 Erfurt – Leipzig / Halle and is part of the high speed connection between Berlin and Verona. Design and approval will take 10 months to complete and construction will begin from mid 2012 – end 2013. Commissioning will be in mid 2015. In additon to the slab track construction on earthwork, tunnel and bridges we will also make noise barriers, overhead control lines and concrete poles for power lines. This is a prestigious project outside of Austria for our company and our team has worked hard to win against tough competition in Germany. (6.970 m) (6.466 m) (2.082 m) 24 VDE 8.2 Neubaustrecke Erfurt - Leipzig/Halle

Berlin North-South Connection Over 270 km track reference ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Tauern Tunnel Slab Track Ballast Track Tauern Tunnel Arlberg Tunnel Berlin North-South Connection Over 270 km track reference Emergency Vehicle Access Mass-Spring-Systems Noise dampers

Advantages of the system ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Advantages of the system Low maintenance Settlement adjustments possible Structural-born noise and vibration control Repair and replacement plan High track precision Fast installation High degree of prefabrication High early strength of SCC Great driving comfort Small construction dimensions Large openings possible Even surfaced concrete quality Little reworking High added value Abschließend erlaube ich mir die Vorteile des FF-Systems ÖBB/PORR wie folgt zusammenzufassen: Wartungsfreiheit bedeuten wirtschaftlichen Vorteil in der Langzeitbetrachtung (LCC)Das Reparaturkonzept schafft die Möglichkeit bei der Reparatur von Beschädigungen den Betriebsausfall sehr gering zu halten. Die geringe Konstruktionshöhe ermöglicht eine Optimierung von Tunnelquerschnitten und führt zu Reduktion der Gesamtprojektkosten. Die geringe Konstruktionsbreite ermöglicht die Herstellung neben einem in Betrieb befindlichen Gleis. Der hohe Vorfertigungsgrad der GTP und die hohe Frühfestigkeit des selbst verdichtenden Betons ermöglicht eine hohe Verlegeleistung und die Herstellung in Sperrpausen.Durch die elastische Trennschicht der GTP wird der Körperschall reduziert. Die Möglichkeit große Aussparungen in der Gleisachse des FF-Systems vorzusehen spart Platz und somit Geld beim Gesamtprojekt. Hohe Gleislagegenauigkeiten ohne Korrekturmaßnahmen sichern einen hohen Fahrkomfort und einen geringeren Verschleiß. Die glatte Oberfläche in Sichtbetonqualität bietet eine ideale Auflage für z.B. befahrbare Schallabsorber. Hohe Wertschöpfung durch Produktion der GTP. In conclusion and the advantages of the slab track Systems ÖBB/PORR: Maintenance free, meaning it is worth while economically advantageous in Life Cycle Costs The repair plan allows the possibilities to bring down repair time and therefore increse the availability of the track Very low construction hight can be achieved which allows optimisation of the tunnel cross-section leading to a toal reduction of the overall project cost. The small construction width allows installtion next to a operational track. The high prefabrication of the track base plate and the early setting of the self-compacting concrete allows a fast track laying in short periods of time like during track possessions. Through the elastomeric layer and bearings of the track base plate is the noise and vibrations reduced The possibility of reserving openings in the middle of the track which means planning ahead for savings in the track life cycle. High track precision without post correction ensures high travelling comfort with low wear to the rails. The flat smooth surface of the concrete finishing offers an ideal condition for the placement of e.g. noice dampers High added-value through the production of the track base plate. 26 26

Thank you for your attention! ÖBB–PORR Slab Track System with Elastically Supported Track Base Plate Thank you for your attention! Ich danke für Ihre Aufmerksamkeit. Thank you all for your attention.