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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen von Schienen, insbesondere Backen- schienen oder Fahrschienen in Weichen, bestehend aus einer Unterlagsplatte für die Schiene mit einem darauf befestigten Gleitstuhl bzw. Trägerbock für die Weichenzunge bzw. den Radlenker, einer Klemmplatten- oder Spannbügelbefestigung an der Aussenseite des Schienenfusses der Backen- schiene bzw. Fahrschiene sowie einem in einen bis über die Innenseite des Schienenfusses reichen- den Durchlass an der Unterseite des Gleitstuhles bzw. im Trägerbock einschiebbaren, im wesent- lichen U-förmigen Federbügel zum Niederhalten des Schienenfusses auf der Gleitstuhl- bzw. Träger- bockseite, wobei die freien Enden der Schenkel des Federbügels in gespanntem Zustand desselben durch Rastverbindung mit Ausformungen des Gleitstuhles bzw.
Trägerbockes gesichert sind und wobei der Durchlass an der Unterseite des Gleitstuhles bzw. im Trägerbock und/oder der Feder- bügel auf seiner Oberseite eine bei seinem Spannen als Widerlager wirkende buckelartige Ausformung aufweist.
Derartige Vorrichtungen zum Befestigen von Schienen in Weichen sind beipsielsweise durch die DE-AS 2000482, die DE-PS Nr. 2153534 und die DE-AS 2409138 als sogenannte innere Backen- schienenverspannung bekannt. Mit grundsätzlich gleichem Aufbau sind diese Vorrichtungen zum Be- festigen von Schienen in Weichen aber auch als sogenannte innere Fahrschienenverspannung benutz- bar. Die innere Fahrschienenverspannung unterscheidet sich von der inneren Backenschienenver- spannung nur dadurch, dass auf der Unterlagsplatte für die Schiene an Stelle eines Gleitstuhles für die Weichenzunge ein Trägerbock für den Radlenker angeordnet ist.
Bei modernen Eisenbahnen wurden im Verlauf des letzten Jahrzehntes in immer grösserem
Umfang Vorrichtungen zum Befestigen von Schienen in Weichen in Benutzung genommen, die nach dem System der inneren Backenschienen- und Fahrschienenverspannung arbeiten. Es hat sich ge- zeigt, dass durch die stossdämpfende Wirkung dieses Systems, insbesondere bei der inneren Backen- schienenverspannung, die Führungskraft gegenüber den bekannten äusseren, starren Backenschienen- abstützungen um etwa 40% reduziert werden kann. Dadurch wird wieder der Verschleiss an den
Schienen der Weichenzungen und auch an den Radbandagen der Schienenfahrzeuge wesentlich redu- ziert.
Gezeigt hat sich ferner, dass durch die Vorrichtungen zum Befestigen von Schienen in Weichen der Aufwand für die Unterhaltung der letzteren wesentlich verringert werden kann und trotzdem eine beträchtliche Lebensdauerverlängerung der Zungenvorrichtungen erreichbar ist. Schliesslich wird durch die verbesserte Stossdämpfung dieser Befestigungsvorrichtung der Fahrkomfort gravierend verbessert, weil nämlich keine ruckartigen Seitenbeschleunigungen an den Schienenfahrzeugen bei der Einfahrt in die Zungenvorrichtung auftreten.
Die praktische Erfahrung hat gezeigt, dass diese bekannten Systeme der inneren Backenschienen-und Fahrschienenverspannung insofern noch Nachteile aufweist, als sich unerwünschte Spannbügel- und Plattenbrüche sowie auch Lockerungen der Gleitstühle oder Trägerböcke einstellen. Während die Lockerung der Gleitstühle und Trägerböcke meist systembedingt ist, treten die Plattenbrüche nach einer gewissen Liegedauer insbesondere bei hoch beanspruchten Weichen, wie Innenund Aussenbogenweichen auf, die hohen Fliehkräften ausgesetzt sind. Überlastungsbrüche der Spannbügel werden hingegen durch das sehr häufig auftretende Kippen der Schienen verursacht.
Diese Gewaltbrüche sind dabei darauf zurückzuführen, dass der den inneren Backenschienen- und Fahrschienenverspannungen zugeordnete Überlastungs- oder Kippschutz vertikal etwa 1, 5 mm oberhalb des Schienenfusses am Ausrundungsradius des Gleitstuhl-Kragarms liegt. Der hierauf wirkende Hebelarm ist also der gleiche wie bei der bei fest aufliegender Schiene vom Spannbügel bewirkten normalen Verspannung. Durch das Anschlagen der Schiene am Überlastungs- oder Kippschutz wird daher die Verspannung des Spannbügels linear entsprechend dem Kraftwegediagramm so erhöht, dass sich Spannbügelbrüche einstellen können.
Damit beim Kippen der Schienen der vertikale Ausweichweg nicht allzu gross werden kann, ist es bekannt, den vertikalen Abstand zwischen dem Schienenfuss und dem Überlastungs- oder Kippschutz zu verringern. Es hat sich jedoch gezeigt, dass hiedurch das Einlegen der Schienen, u. zw. insbesondere der gebogenen Backenschienen beträchtlich erschwert wird und dass durch die Abstandsverminderung zwischen dem Überlastungs-oder Kippschutz und dem Schienenfuss erhöhte punktuelle Belastungen am Gleitstuhl oder Trägerbock am Beginn des den Schienenfuss übergreifenden Kragarms auftreten, die sich bei Schweisskonstruktionen nachteilig auf den Anfangsbereich
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der Schweissnaht auswirken können.
Um die sich hieraus ergebenden Probleme zu verringern, wird bei Schweisskonstruktionen die Gesamtplatte zum Zwecke des Spannungsabbaues und einer Gefügever- besserung im Schweissnahtbereich normal geglüht, weil hiedurch das Aufreissen der Schweissnaht verhindert werden kann. Im Anschluss an den Glühvorgang muss jedoch die gesamte Platte wieder gerichtet werden, so dass sich ein hoher Kostenaufwand ergibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemässe Vorrichtung zum Befestigen von Schienen, u. zw. sowohl von Backenschienen als auch von Fahrschienen in Weichen zu schaffen, die mit geringem technischem Aufwand nicht nur Lockerungen der Gleitstühle und Trägerböcke an den Unterlagsplatten vermeidet, sondern auch Brüche der Unterlagsplatten sowie der Spann- bügel sicher verhindert.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, dass erfindungsgemäss im Abstandsbereich zwischen der buckelartigen Ausformung und der Innen- seite des Schienenfusses an der Unterseite des Gleitstuhles bzw. im Trägerbock oder an der Ober- seite des Spannbügels eine weitere buckelartige Ausformung vorgesehen ist, die bei normaler Ver- spannung des Spannbügels ein geringfügiges Spiel gegenüber der Oberseite des Spannbügels und/ oder gegenüber der Stützebene am Gleitstuhl bzw. Trägerbock hat.
Auf Grund dieser Massnahmen stellt sich der wesentliche Vorteil ein, dass der bei normaler
Verspannung in einem relativ schwachen Querschnittsbereich des Gleitstuhles oder Trägerbockes liegende Kraftangriffspunkt des Spannbügels beim Kippen der Schiene in einen wesentlich grösseren
Querschnittsbereich desselben wandert, mit der Folge, dass nicht nur eine wesentlich geringere
Beanspruchung des kritischen Querschnittes am Gleitstuhl bzw. Trägerbock, sondern auch am Spann- bügel eintritt.
Vorteilhaft ist ferner, dass sich für eine die Erfindungsmerkmale aufweisende innere
Backenschienenverspannung oder innere Fahrschienenverspannung eine Kraft-Wege-Kennlinie ein- stellt, die im Gegensatz zur Kraft-Wege-Kennlinie der bekannten Bauarten nicht nur einen Progres- sionsknick, sondern vielmehr zwei solcher Progressionsknicke aufweist, was sich auf die Grösse der Verspannungshöhe positiv auswirkt, ohne dass die zulässige Spannung des Spannbügels über- schritten wird. Dabei kann erreicht werden, dass sich die Verspannungskraft gegenüber den bisher bekanntgewordenen Bauarten mehr als verdreifacht.
Bei in Schweisskonstruktion hergestellter Gesamtplatte - bestehend aus Unterlagsplatte und Gleitstuhl oder aus Unterlagsplatte und Trägerbock - werden die Schweissnähte auch nicht mehr punktuell am Nahtanfang, sondern über eine grössere Länge hinweg beansprucht, u. zw. in erster Linie auf Schubzug. Hiedurch können nicht nur Plattenbrüche vermieden werden, sondern es wird auch das Aufreissen der Schweissnähte durch Überbeanspruchung verhindert. Ein Glühen der Schweissnähte ist nicht mehr erforderlich, so dass auch das Nachrichten der Gesamtplatten entfällt und sich damit die Herstellungskosten beträchtlich verringern.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, dass der vertikale Abstand zwischen dem Schienenfuss und dem diesen übergreifenden Kragarm des Gleitstuhles bzw. Trägerbockes gegenüber der herkömmlichen Bauart verdoppelt, nämlich von 1, 5 mm ohne weiteres auf 3 mm vergrössert werden kann und sich damit gebogene Backenschienen auch bei Weichen mit kleinem Radius problemlos und schnell einlegen lassen. Da sich beim Kippen der Schiene auf Grund der neuartigen Ausbildung des Überlastungs- und Kippschutzes eine wesentliche Verkürzung des Hebelarmes einstellt, können Spannbügelbrüche an der inneren Backenschienenverspannung oder der inneren Fahrschienenverspannung nicht mehr auftreten, da die zulässige Spannung trotz wesentlicher Erhöhung der Schienenfussverspannung nicht überschritten wird.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung kann das Abstandsverhältnis der beiden buckelartigen Ausformungen zur Innenseite des Schienenfusses zwischen 1 : 0, 25 und 1 : 0, 5 liegen. Ferner kann der Abstand der ersten buckelartigen Ausformung von der Innenseite des Schienenfusses etwa 70 mm betragen, während der Abstand der zweiten buckelartigen Ausformungen von der Innenseite des Schienenfusses zwischen 20 und 30 mm liegt. Weiters kann das Spiel zwischen der zweiten buckelartigen Ausformung und der benachbarten Anschlagfläche des Spannbügels zwischen 0, 3 und 0, 5 mm liegen.
Es hat sich gezeigt, dass hiedurch ein Aufbau geschaffen werden kann, bei dem die Kippniederhaltekraft für die Schiene gegenüber der normalen Verspannung um mehr als das Dreifache
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zur Anlage, während sie an allen übrigen Stellen noch einen Abstand von der oberen Begrenzungs- fläche --21-- des Durchlasses --10-- im Gleitstuhl --8-- behalten. Durch das Einrücken der Enden --19-- der Bügelschenkel --20-- in die Rasten --14-- werden daher die Bügelschenkel - unter Biegespannung gesetzt und zwingen damit den Schlaufenteil --18-- mit grosser Halte- kraft auf den inneren Teil des Schienenfusses --2--.
Die Stützanschläge --15-- an den Seitenstegen --13-- wirken mit den Stirnflächen der Schen- kelenden --19-- zusammen, um zu verhindern, dass der Federbügel --17-- sich infolge von Er- schütterungen in Längsrichtung verschieben und dadurch vom Schienenfuss --2-- abgleiten kann.
Weiters wirken die Seitenflächen der Stützanschläge --15-- mit den Seiten der Schenkelenden --19-- so zusammen, dass der Federbügel --17-- vor dem Schlaufenteil --18-- zum Schienenfuss - hin keine Arretierung benötigt. Da sich nämlich bei ungewolltem Hinaufgleiten des Feder- bügels --17-- auf den Schienenfuss --2-- die beiden Bügelschenkel --20--, bezogen auf die Längs- mittel des Federbügels --17-- um ein Mass nähern müssten, welches grösser ist als der geringste
Abstand zwischen den Bügelschenkeln --20--, verhindern die schräg liegenden Seitenflächen der Stützanschläge --15-- eine solche ungewollte Verschiebung.
In einem Abstand --22"-- von der Begrenzungskante --23-- des Gleitstuhles --8-- ist an der oberen Begrenzungsfläche --21-- des Durchlasses --10-- eine zweite buckelartige Ausformung - vorgesehen, wobei der Abstand --22"-- etwa 20 bis 30 mm beträgt und demnach zum Abstand --22'-- der ersten buckelartigen Ausformung --21'-- ein Verhältnis hat, das zwischen
0, 25 : 1 und 0, 5 : 1 liegt.
Anderseits ist die Höhe der zweiten buckelartigen Ausformung --21"-- gegenüber der oberen Begrenzungsfläche --21-- des Durchlasses --10-- derart bemessen, dass im Zustand der normalen
Verspannung des Federbügels --17--, wie er in Fig. l gezeigt ist, zwischen der oberen Deckfläche des Federbügels --17-- und dieser buckelartigen Ausformung --21"-- im Bereich des Schlaufen- teiles Spiel --26-- zwischen 0,3 und 0, 5 mm aufrechterhalten bleibt.
Auf diese Art und Weise wird sichergestellt, dass die normale Verspannung des Federbügels --17-- nur darauf beruht, dass sein Schlaufenteil --18-- sich auf dem inneren Teil des Schienenfusses --2-- ab- stützt, die Schenkelenden --19-- der beiden Bügelschenkel --20-- in den Rasten --14-- ruhen und sein Mittelbereich ein Widerlager an der ersten buckelartigen Ausformung --21'-- findet.
Wird die Backenschiene-l-z. B. durch die Fliehkraftwirkung eines sie befahrenden Schienenfahrzeuges auf Kippen beansprucht, wie das in Fig. 3 durch den Pfeil 27 angedeutet ist, hebt sich der innere Teil des Schienenfusses --2-- von der Unterlagsplatte --3-- ab, wie das in Fig. 3 angedeutet ist. Hiebei kommt eine Biegekraft auf den Schlaufenteil --18-- des Federbügels --17-- zur Wirkung, die unter Erhöhung der Vorspannung des Federbügels --17-- ein Verbiegen desselben nach oben um die erste buckel artige Ausformung --21'-- hervorruft und dabei den Schlaufenteil - gegen die zweite buckelartige Ausformung --21"-- zur Anlage bringt.
In diesem Augenblick wird der Biegehebelsarm des Federbügels --17-- auf die Länge 28 und damit auf einen Bruchteil der für die normale Verspannung vorgesehenen Länge 29 des Biegehebelsarmes verkürzt.
Dieser Umstand hat zur Folge, dass sich die der Kippbewegung der Backenschiene-l-entgegenwirkende Kippniederhaltekraft um ein Mehrfaches gegenüber der für die normale Verspannung erzeugten Kraft erhöht, ohne dass der Abstand --25-- zwischen dem inneren Teil des Schienenfusses - und dem Kragarm --24-- wesentlich verringert wird. Damit wird die Kippbewegung der Backenschiene --1-- vom Federbügel --17-- voll elastisch abgefangen, weil der Schlaufenteil - desselben auch im Bereich des Kragarmes --24-- genügend Spielraum zur oberen Begren- zungsfläche --21-- des Durchlasses --10-- hin hat, wie das deutlich aus Fig. 3 hervorgeht.
Aus Fig. 3 ist ferner ersichtlich, dass die erhöhte Kippniederhaltekraft des Federbügels --17-nicht punktuell, d. h. nicht nur am Anfang der Verbindungsschweissnaht zwischen dem Gleitstuhl --8-- und der Unterlagsplatte --3-- in die letztere eingeleitet wird, sondern vielmehr über einen Längenbereich --30-- verteilt ist.
Dieser Längenbereich --30-- des hauptsächlich der Kraftüberleitung dienenden Verbindungsbereiches zwischen dem Gleitstuhl --8-- und der Unterlagsplatte - wird dabei durch einen rechten Winkel bestimmt, dessen Scheitel auf dem durch die zweite buckelartige Ausformung --21"-- gebildeten Abstützpunkt für den Federbügel --17-- liegt, und dabei die Normalebene durch diesen Stützpunkt der Winkelhalbierenden des rechten Winkels ent-
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spricht, wie das ohne weiteres aus Fig. 3 hervorgeht.
Das nach Anlage an der zweiten buckelartigen Ausformung allein noch federwirksame Teilstück des Schlaufenteiles --18-- ist so ausgelegt, dass die Kippniederhaltekraft desselben bei einem geforderten Federweg von etwa 8 mm gegenüber der bei normaler Verspannung gegebenen Federkraft um mehr als das Dreifache, beispielsweise auf etwa 40 kN, ansteigt, ohne dass dadurch die zulässige Spannung im kritischen Querschnitt erhöht wird. Dabei ist der Durchlass --10-des Gleitstuhles --8-- in seinem Endbereich --11-- derart bemessen, dass der Schlaufenteil --18-des Federbügels --17-- selbst dann noch nicht zur Anlage kommt, wenn der innere Teil des Schie- nenfusses --2-- gegen die Unterseite des Kragarmes --24-- im Bereich des Ausrundungsradius zur Begrenzungskante --23-- zur Anlage kommt.
In Fig. 4 bis 6 ist eine innere Fahrschienenverspannung dargestellt, die grundsätzlich den gleichen Aufbau hat, wie die in den Fig. l bis 3 gezeigte innere Backenschienenverspannung.
Die Fahrschiene --31-- ist auch hier mit ihrem Schienenfuss --32-- auf eine Unterlagsplatte - aufgesetzt, die durch Schrauben auf einer Schwelle befestigt ist.
Auf der Unterlagsplatte --33-- ist eine Rippe --34-- vorgesehen, gegen die sich der Schie- nenfuss --32-- anlegt. Mittels einer in der Rippe --34-- verankerten Spannschraube --35-- und einer Mutter --36-- kann eine Klemmplatte --37-- auf den der Rippe --34-- benachbarten Teil des Schienenfusses --32-- gepresst werden.
An der gegenüberliegenden Seite der Fahrschiene --31-- befindet sich auf der Unterlags- platte --33-- ein Trägerbock --38-- für einen Radlenker --39--. Der Trägerbock --38-- weist dabei zwei im Abstand nebeneinander unsymmetrisch zu einer Vertikalebene auf der Unterlagsplatte --33-- verschweisste Wangen --38' und 38"-- auf, zwischen denen ein freier Durchlass - gebildet ist, der sich in Richtung zum Schienenfuss --2-- hin auf seinen engsten Bereich - verengt.
An dem vom Schienenfuss --32-- abgewendeten Ende --42-- des Durchlasses --40--
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Wangen-38'und 38"-- des Trägerbockes-38-- jeweils Seitenstege-43--Rasten --44-- sind dabei gegenüber der Unterlagsplatte --3-- erhöht angeordnet, wie das besonders deutlich aus Fig. 4 hervorgeht, so dass zwischen ihnen und der Unterlagsplatte --33-ein Abstand --46-- vorhanden ist. Ein Spannbügel --47-- lässt sich in entspanntem Zustand unter den Rasten --44-- hindurch in den Durchlass --40-- einführen, wobei sein Schlaufenteil --48-- im engsten Bereich --41-- des Durchlasses --40-- auf den inneren Teil des Schienenfusses - aufgleitet. In dieser Lage des Spannbügels --47-- liegen die Enden --49-- der Bügelschenkel --50-- im Abstandsbereich --46-- unterhalb der Rasten --44--.
Mit Hilfe eines beispielsweise gegen die Seitenstege --43-- abgestützten Hebel-Werkzeuges können sie dann einwärts unter den Rasten --44-- herausgedrückt und anschliessend nach oben in diese Rasten --44-- hineinge-
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--48-- stütztEnden --49-- der Bügelschenkel --50-- in die Rasten --44-- werden die Bügelschenkel --50-- über die Ausformung --51'-- unter Biegespannung gesetzt und zwingen dadurch den Schlaufenteil - mit beträchtlicher Haltekraft auf den inneren Teil des Schienenfusses --32--.
Die Stützanschläge --45-- an den Seitenstegen --43-- wirken sodann mit den Stirnflächen der Schenkelenden --49-- zusammen und verhindern, dass der Spannbügel --47-- durch Erschütterungen in Längsrichtung verschoben werden und vom Schienenfuss --32-- abgleiten kann. Auch hier wirken die Seitenflächen der Stützanschläge --15-- mit den Aussenseiten der Schenkelenden --49-- so zusammen, dass der Spannbügel --47-- vor dem Schlaufenteil --18-- zum Schienenfuss - hin eine zusätzliche Arretierung benötigt.
Die Ausformung --51'-- bzw. der Quersteg ist in den Trägerbock --38-- bzw. dessen Seitenwangen --38' und 38"-- so eingesetzt, dass er einen Abstand --52'-- von einer Begrenzungs- kante --53-- des Trägerbockes --38-- hat, die seitlich neben dem inneren Teil des Schienenfusses - liegt. Der Abstand --52'-- beträgt dabei vorzugsweise etwa 70 mm. Im Anschluss an die Begrenzungskante --53-- weist der Trägerbock --38-- bzw. weisen dessen Seitenwangen --38'
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len Verspannung des Spannbügels --47-- ein Spiel --56-- zu dessen oberer Deckfläche hat, welches zwischen 0, 3 und 0, 5 mm beträgt.
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verschweisst ist.
Wirkt auf die Fahrschiene --31-- in Richtung des Pfeiles 57 nach Fig. 6 eine horizontale Kraft ein, dann hat die Fahrschiene --31-- die Tendenz, gegenüber der Unterlagsplatte --33-zu kippen, wie das in Fig. 6 angedeutet ist. Der innere Teil des Schienenfusses --32-- wirkt dann auf den Schlaufenteil --48-- des Spannbügels --47-- ein und setzt diesen zunächst um den Abstützpunkt der Ausformung --51'-- über den Hebelsarm --59-- hinweg unter steigende Vorspannung, bis er gegen die zweite Ausformung --51" -- zur Anlage kommt. Damit stellt sich dann am Schlaufenteil --48-- des Spannbügels --47-- ein beträchtlich verkürzter Hebelsarm --48-- ein,
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Verspannung der Fahrschiene --31-- bewirkende Federkraft.
Auch in diesem Falle wird die über den Schlaufenteil --48-- des Spannbügels --47-- in die zweite Ausformung --51" -- abgesetzte
Kraft nicht punktuell, sondern über einen relativ grossen Längenbereich --60-- der die Wangen - 38'und 38"-des Trägerbockes-38-- mit der Unterlagsplatte --33-- verbindenden Schweiss- nähte in die Unterlagsplatte --33-- eingeleitet, wie das der in Fig. 6 eingetragene rechte Winkel verdeutlicht, der mit seinem Scheitel im Stützpunkt der Ausformung --51"-- liegt, wobei seine
Winkelhalbierende die Normalebene auf die Unterlagsplatte --33-- bildet.
Sowohl die innere Backenschienenverspannung nach den Fig. l bis 3 als auch die innere
Fahrschienenverspannung nach den Fig. 4 bis 6 ist besonders vorteilhaft für den Einsatz in Verbindung mit hoch beanspruchten Aussen- und Innenbogenweichen geeignet, welche einer sehr hohen Fliehkraftbeanspruchung ausgesetzt sind. Mit Hilfe des durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung erzielten elastischen Überlastungs- oder Kippschutzes kann verhindert werden, dass sowohl geschweisste als auch gegossene Platten in ihrem kritischen Querschnittsbereich brechen. Auch Überbeanspruchungen der Federbügel wird entgegengewirkt.
Die erfindungsgemässe Befestigungsvorrichtung ist auch bei Gleisbögen anwendbar, wo neben den Schienen Radlenker vorgesehen sind.
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