Die Weiche erfährt aufgrund der komplexen Fahrzeug/Fahrweg-Interaktion entsprechend hohe Belastungen, welche sich ebenfalls stark auf den Gleisschotter darunter auswirken. Dadurch wird die Entstehung von Einzelfehlern, wie z.B. Schotterhohllagen, begünstigt. Diese Einzelfehler können wiederum aufwändige Instandhaltungsmaßnahmen nach sich ziehen. Zur Beschreibung und Untersuchung solcher Phänomene werden entsprechende Berechnungsmodelle und Systemerkenntnisse benötigt.
Um die Wechselwirkung zwischen Schwelle und Schotter besser zu verstehen, wurden Schotterboxversuche durchgeführt, in denen eine besohlte und eine unbesohlte Weichenschwelle zyklisch belastet wurden. Diese Laborversuche wurden durch diskrete Elemente (DEM) Simulationen ergänzt, um detaillierte Einblicke auf Partikelebene zu erlangen. Die Ergebnisse zeigen eine asymmetrische Druckverteilung an der Schwellen-Schotter Grenzfläche, die in einer ungleichmäßigen Schwellensetzung resultiert, wobei festgestellt wurde, dass die Steifigkeiten der einzelnen Systemkomponenten sowohl kurzfristig als auch langfristig dieses Verhalten maßgeblich beeinflussen.
Gemeinsam ermöglichen diese Untersuchungen eine genaue Beschreibung des Zusammenhangs der Schotterpressung mit der Schwellensetzung. Diese Erkenntnisse werden im nächsten Schritt in ein makroskopisches Fahrzeug/Fahrweg-Interaktion Modell integriert, um das Setzungsverhalten im Weichenbereich zu bestimmen und Einflussfaktoren zu identifizieren, welche sich besonders stark auf den Zustand der Schwellenbettung und des Schotters auswirken. Dadurch können zielgerichtete Maßnahmen getroffen werden, um zustandsorientierte Instandhaltungsstrategien umzusetzen und die ganzheitliche Optimierung des Systems Weiche voranzutreiben.