AT395254B

AT395254B - Gleisoberbau mit zwischenplatte

Info

Publication number: AT395254B
Application number: AT267689A
Authority: AT
Inventors: Heinrich Ing Salzmann
Original assignee: Porr Allg Bauges
Priority date: 1989-11-23
Filing date: 1989-11-23
Publication date: 1992-11-10
Also published as: ATA267689A

Description

AT 395 254 B

Die Eifindung bezieht sich auf einen Gleisoberbau mit Schienen für schienengebundene Fahrzeuge, wobei die Schienen lösbar mit Befestigungsmittel mit Tragplatten verbunden sind und zwischen Schienenfuß und Tragplatte eine Zwischenplatte angeordnet ist.

Der Gleisoberbau unterliegt immer mehr höheren mechanischen Belastungen, die einerseits auf den höher 5 weidenden Achsdruck derFahrzeuge zurückzuführen sind und auf die insbesondere in letzter Zeit hoch ansteigenden

Geschwindigkeiten. So sind Reisegeschwindigkeiten für Personenzüge von 200 und mehr km/h bereits vielerorts realisiert und auch Geschwindigkeiten für Güterzüge mit 120 km/h ebenfalls eingeführt. Mit dieser doppelten Steigerung der Belastung des Gleisoberbaues muß eine besonders sichere und dauerhafte Konstruktion gewählt werden. Weiters muß, um dieLebensdauer eines Gleisoberbaues zu gewährleisten, eine gewisse, wenn auch geringfügige, 10 vertikale Beweglichkeit gegeben sein, d. h. unterhalb der Schiene muß ein elastisch deformierbarer Körper angeordnet sein. Dieser gummielastisch verformbare Körper hat weiters die Aufgabe, die Weiterleitung des Körperschalles von Schiene zum Oberbau zu schwächen. Aus der AT-B-387.249 wird eine derartige elastomere Zwischenplatte bekannt, die über die gesamte Oberfläche verteilt, Durchbrechungen bzw. Sacklöcher aufweist, die ein bestimmtes Mindestvolumen ausmachen sollen. Dadurch soll eine besonders hohe Schalldämmung erreicht werden. IS Bei Schienen kommt es nun, und das nichtnur bei Belastungen in Kurven, zu Wankbewegungen, d. h. der Schie nenkopfbewegt sich einmal nach links und einmal nach rechts, wodurch es einerseits zu zusätzlichen Belastungen des Gleisoberbaues kommt und anderseits die Räder des Schienenfahizeuges, und hier insbesondere des Zugfahrzeuges, zu Schwingungen im akustischen Bereich angeregt weiden.

Zum Stand der Technik zählt es auch, daß der Mittelbereich einer Unterlagsplatte aus gummielastischem Material 20 unter dem Schienenfuß einen gleichbleibenden höheren Widerstand gegen Verformung als an ihrem Randbereich aufweist. DerartigeUnterlagsplatten sind beispielsweise den DE-Bl 2006071 oderDE-Al 2032915 zu entnehmen.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, einen Gleisobeibau zu schaffen, der es auch bei gut schalleitenden Materialien, wie beispielsweise Beton und Stahl, erlaubt, die Weiterleitung des Körperschalles von Schiene zum Gleisoberbau zu dämpfen, eine Beweglichkeit der Schiene in vertikaler Richtung erlaubt und gleich-25 zeitig eine Wankbewegung der Schienen weitgehendst verhindert.

Der erfindungsgemäße Gleisoberbau mit Schienen für schienengebundene Fahrzeuge, wobei die Schienen mit Befesügungsmittel lösbar, z. B. über Schrauben und Spannklemmen, mit Tragplatten, z. B. Betontragplatten, Stahlschwellen, Spannbetonschwellen, verbunden sind undzwischen Schienenfuß undTragplatte zumindesteine gummielastisch verformbare, insbesondere planparallele, Zwischenplatte, vorgesehen ist, die sich gegebenenfalls bis über 30 die Schrauben erstreckt, wobei die Zwischenplatte im wesentlichen sich parallel zur Schienenlängsrichtung eistreckende Bereiche unterschiedlicher gummielastischer Verformbarkeit aufweist, und ein mittlerer Bereich, welcher zumindest die Normalprojektion des Schienenkopfes, insbesondere die des Schienenfußes, umfaßt, quer zur Schienenlängsrichtung gesehen, vorgesehen ist, welcher insbesondere eine im wesentlichen gleichbleibende gummielastische Verformbarkeit aufweist, besteht im wesentlichen darin, daß der mittlere Bereich eine größere 35 gummielastische Verformbarkeit als die anschließenden äußeren Bereiche aufweist. Durch eine derartige gummi elastische Zwischenplatte wird einerseits die vertikale Beweglichkeit der Schiene gewährleistet, wobei gleichzeitig durch die unterschiedlichen Bereiche der gummielastischen Verformbarkeit den Wankbewegungen in beiden Richtungen ein besonders erhöhter Widerstand entgegengesetzt wird.

Eine besonders gute Kraftverteilung und damit auch hohe Lebensdauer des G leisoberbaues so wie gute Dämpfung 40 ergibt sich dann, wenn die äußeren Bereiche, quer zur Schienenlängsrichtung gesehen, eine vom mittleren Bereich, insbesondere linear, abnehmende gummielastische Verformbarkeit aufweisen.

Die unterschiedliche gummielastische Verformbarkeit kann besonders einfach und gezielt durch Materialschwächungen gebildet sein.

Weisen die die Materialschwächungen bildenden Ausnehmungen im mittleren Bereich ein größeres Volumen auf 45 als die Ausnehmungen in den äußeren Bereichen, so kann unter Beibehaltung einer bestimmten Formgebung der Materialschwächung die unterschiedliche gummielastische Verformbarkeit erhalten werden, wobei im übrigen ein analoges Federungsverhalten der Bereiche vorliegt.

Sind die Materialschwächungen durch Sacklöcher gebildet, so wird einerseits die Gesamtstruktur der Zwischenplatte am wenigsten gestört und anderseits wird ein Eindringen von Verunreinigungen, wie Sand u. dgl., in die 50 Schienenbefestigungskonstruktion vermieden.

Werden die Materialschwächungen durch Nuten, die vorzugsweise zickzackförmig oder mäanderförmig verlaufen, gebildet, so können einerseits bei an sich schmaler Ausführung der Nuten volumsmäßig mehr Materialschwächungen vorgesehen sein, wobei gleichzeitig ein Weitertransport von Verunreinigungen in den Nuten durch die sich andauernd ändernde Richtung der Nuten leicht vermieden werden kann. 55 In besonderen Fällen können die Bereiche unterschiedlicher gummielastischer Verformbarkeit aus unterschied lichem Material bestehen. So kann beispielsweise ein Strang extrudiert werden, bei dem im Mund einer Strangpresse mehrere Stränge aus einem analogen Material, jedoch unterschiedlich stark vernetztem Material, zusammengefügt werden. -2-

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Ist die Zwischenplatte aus zumindest zwei Teilplatten mit unterschiedlicher gummielastischer Verformbarkeit aufgebaut, welche im mittleren Bereich gleichbleibende Dicke und von diesem ausgehend äußere Bereiche mit insbesondere keilförmig zunehmender Dicke des härteren Materials und mit abnehmender, insbesondere keilförmig abnehmender, Dicke des weicheren Materials aufweist, so können derartige Zwischenplatten besonders einfach, 5 beispielsweise durch Extrusion, hergestellt werden, wobei das Federungsverhalten lediglich durch das Dicken-verhältnis der mittleren zu den äußeren Bereichen eingestellt werden kann.

Um die Lebensdauer dieser Teilplatten zu erhöhen, können diese miteinander verbunden, z. B. verklebt oder vulkanisiert, sein und gemeinsam eine planparallele Platte bilden. Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß zwischen den einzelnen Platten eine gegenseitige dynamische Verschiebung erfolgt, wodurch Wärme erzeugt wird, 10 die eine vorzeitige Zerstörung der Platten bedingen könnten und weiters wird verhindert, daß Verunreinigungen in die Trennfuge eintreten und ebenfalls eine vorzeitige Zerstörung der Platten bedingen.

Weist die Zwischenplatte eine im wesentlichen nicht dehnbare Schicht auf, die parallel zum Schienenfuß orientiert ist, so wird die Hinderung der Wankbewegung der Schiene noch besonders günstig dadurch unterstützt, daß Änderungen im Federungsverhalten durch die Längenänderung vermieden werden können. IS Die im wesentlichen nicht dehnbare Schicht kann mit einem im Material der Zwischenplatte eingebetteten

Gewebe, insbesondere Stahlgewebe, gebildet sein, wobei aufgrund der besonders hoch entwickelten Technologie, wie sie beispielsweise bei Handläufen für Rolltreppen, Fahrzeugreifen u. dgl. entwickelt wurde, eine besonders einfache Adaption des Produktionsprozesses erlaubt und weiters die Lebensdauer einer derartigen Zwischenplatte besonders einfach erhöht werden kann. 20 Besteht die im wesentlichen nicht dehnbare Schichte aus einer Stahlplatte, die mitder Zwischenplatte verbunden, z. B. verklebt oder vulkanisiert, ist, so ist einerseits eine besonders einfache Montage möglich, wobei Längenänderungen während einer Belastung besonders günstig vermieden werden können.

Ist die Zwischenplatte aus einem Schaumstoff aufgebaut, dessen Raumgewicht quer zur Schienenlängsrichtung nach außen, insbesondere kontinuierlich, zunimmt, so wird eine Zwischenplatte erhalten, die besonders genau in 25 ihrem Federungsverhalten eingestellt werden kann, da es beispielsweise lediglich erforderlich ist, beim Herstellungs vorgang, beispielsweise beim Strangpressen, eines derartigen Profiles den einzelnen Bereichen unterschiedliche Mengen an porenbildendem Material, beispielsweise Fluorkohlenwasserstoffe, zuzumengen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen: 30 Fig. 1 einen erfmdungsgemäßen Gleisoberbau im Schnitt,

Fig. 2 eine Zwischenplatte in Sicht von oben,

Fig. 3 und 4 die Ansicht von Zwischenplatfen von unten,

Fig. 5 eine Zwischenplatte im Querschnitt,

Fig. 6 eine Zwischenplatte in der Ansicht von vome und 35 Fig. 7 ein Diagramm über die gummielastische Verformbarkeit

Der in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Gleisoberbau im Schnitt weist eine Schiene (1) mit Kopf (2) und Fuß (3) auf. Der Schienenfuß (3) ruht über eine Zwischenlage (4), einer Winkelführungsplatte (5) und einer Zwischenplatte (6) auf der Tragplatte (7) aus Stahlbeton auf. Die Befestigung erfolgt über die Spannklemme (8), welche durch die Schraube (9) niedergehalten ist die über den Dübel (10) in die Tragplatte eingeschraubt ist Die Zwischenlage 40 (4) besteht aus einer dünnen gummielastischen Schicht, die planparallel ausgeführt ist und ein vollkommen homogenes Verhalten aufweist Die Winkelführungsplatten sind aus einem starren Material gebildet, wobei durch Kooperieren der keilförmigen Teile (11) mit entsprechend ausgebildeten Mulden (12) in der Tragplatte ein seitliches Auswandem der Schienen, auch beispielsweise in Kurven, verhindert werden soll.

Die in Fig.2dargestellteZwischenplatte(6) in Draufsicht weisteine Länge von 30 cm,Breite von 17cm undHöhe 45 von 10 mm auf. Wie deutlich ersichtlich, sind zwei Langlöcher (13) vorgesehen, durch welche die Schrauben (9) bei der Montage hindurchgeführt werden.

Bei da in Fig. 3 dargestellten Zwischenplatte (6), bei welcher die Durchbrechungen (13) der Übosicht halba nicht dargestellt sind, ist ein mitüoa Baeich (14) vorgesehen, da in der Zeichnung durch zwei strichlierte Linien von den beiden äußeren Boeichen (15) begrenzt wird. Der mittloe Baeich (14) weist Materialschwächungen in 50 Form von Nuten (16) auf, die zickzackföimig mit einheitlicha Tiefe valaufen. Diese Nuten (16) sind jeweils nicht üba die Ränder geführt, sodaß ein Eindringen von Vounreinigungen, wie Sand od. dgl., sicher vermeidbar ist. In doi äußeren Bereichen (15) nimmt stufenweise das Volumen der Materialschwächungoi ab, indem der Gesamtverlauf da Nuten verringert wird. Ein ähnliches Verhalten kann auch dadurch erreicht werden, daß nicht der Gesamt-verlauf verringert wird, sondern lediglich die Tiefe der Nuten variiert wird, wodurch ebenfalls das Volumen der 55 Materialschwächungen im mittleren Bereich größer gehalten werden kann, als in den beiden Randbereichen. Anstelle von zickzackförmigen oder mäanderförmigen Nuten können beispielsweise aus produktionstechnischen Gründen auch in Querrichtung zur Zwischenplatte parallel verlaufende gerade Nuten vorgesehen sein, wobei ein -3-

Claims

AT 395 254 B derartiges Produkt besonders leicht durch Extrusion eines Stranges erhalten werden kann, der dann lediglich abgelängt und mit entsprechenden Langlöchem versehen werden muß. Bei derZwischenplatte(6)gemäßFig.4sind die Materialschwächungen durch Sacklöcher(17) und (18)gebildet. Der mittlere Bereich (14) weist regelmäßig verteilte Sacklöcher (17) einheitlich»' Größe und Tiefe auf. Die äußeren S Bereiche (15) weisen Sacklöcher unterschiedlicher Größe auf, wobei die Sacklöcher (17') dasselbe Volumen wie die des mittleren Bereiches (14) aufweisen, wohingegen die Sacklöcher (18) ein geringeres Volumen besitzen. Durch unterschiedliche Durchmesser der Sacklöcher und auch der mengenmäßigen Verteilung kann eine spezifisch erwünschte gummielastische Verformbarkeit erreicht werden. Wenn es erwünscht ist, können auch die Sacklöcher über die gesamte Platte gleichmäßig verteilt sein, wobei in diesem Falle die Tiefe derselben bei gleichem Durchmes-10 ser nach außen hin abnehmend in den beiden äußeren Bereichen (15) zu gestalten ist, und im mittleren Bereich die Sacklöcher eine einheitliche Tiefe aufweisen. Die in Fig. 5 im Schnitt dargestellte Zwischenplatte (6) ist mit zwei Teilplatten (19,20) aufgebaut, wobei der mittlere Bereich (21) ebenfalls wieder durch strichUerte Linien gegenüb» den äußeren B»eichen (22) zeichn»isch abgegrenzt dargestellt isL In der Platte (20) istein Stahlgewebe (23) eingebettet DieTeilplatte(20)weist einegrößere 15 Shore-Härte auf als die Platte (19). Der mittlere Bereich (21) beider Teilplatten ist planparallel ausgefiihrt und weist dementsprechend eine einheitliche gummielastische Verformbarkeit auf, wohingegen die beiden äußeren B»eiche (22) so ausgebildet sind, daß die äußeren Bereiche (22) der Teilplatte (20) mit größerer Shore-Härte eine nach außen keilförmig zunehmende Dicke aufweisen, wohingegen die äußeren Bereiche (22) der aus einem weicheren Material bestehenden Teilplatte (19) nach außen hin eine abnehmende Dicke aufweisen. Die beiden Teilplatten sind 20 miteinander über eine Adhäsionskleberschicht verbunden. Bei der in Fig. 6 dargestellten Zwischenplatte (6) ist auf einer Stahlplatte (24) ein geschäumtes Material anvulkanisiert, wobei die unterschiedliche gummielastische Verformbarkeit durch den verschiedenen Anteil der Poren im Elastomermaterial erreicht wird. Wie den Darstellungen besonders deutlich entnehmbar ist, ist der mittlere Bereich (14,21) flächengleich mit dem 25 Schienenfuß (3) ausgebildet, der größer als die Normalprojektion des Schienenkopfes ist, wobei im montierten Zustand der mittlere Bereich (14,21) unterhalb des Schienenfußes (3) zu liegen kommt. Die Zwischenplatte kann aus Gummi, Naturgummi, Polyurethan od. dgl. aufgebaut sein. Das in Fig. 7 dargestellte Diagramm wurde wie folgt erhalten: Die Zwischenplatten mit ein» Abmessung von 300 x 170 x 100 mm wurden jeweils mit einem Belastungsstempel mit einer Breite von 15 mm, der parallel zur 30 Seitenkante d» Zwischenplatte orientiert war, schrittweise von einer Seitenkante bis zur anderen Seitenkante belastet, wobei jeweils die Kraft gemessen wurde, die erforderlich war, um eine gummielastische Verformung des Bereiches auf 50 % der ursprünglichen Dicke zu erreichen. Wie ersichtlich, ist die Kraft, die für eine derartige Verformung erforderlich ist, von den Außenkanten der beiden äußeren Bereiche (b) zum mittleren Bereich (a) kontinuierlich abnehmend ausgebildet, wohingegen eine einheitliche Verformbarkeit im mittleren Bereich gegeb»i 35 ist. Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung des Verlaufes der gummielastischen Verformbarkeit besteht darin, daß eine einheitliche Kraft vorgesehen ist, wobei die jeweilige Abnahme der Dielte des gummielastischen Materials bestimmt werden kann. Der Einbau derartiger Zwischenplatten in V»suchsstrecken hat gezeigt, daß Wankbewe-gungen d» Schienen besser vermieden werden können als bei einheitlich ausgebildeten Zwischenplatten, wobei 40 gleichzeitig eine Abnahme der Schallemission der Treibräder von einem schienengebundenen Fahrzeug festgestellt werden konnte. Als Materialien für den gummielastischen Werkstoff der Zwischenplatte körnten beispielsweise Gummi, Naturgummi, Polyurethane, Polyvinylchlorid, Polypropyl»i, Polyäthylen od. dgl. weichgemacht, geschäumt,verschieden vwnetzt od. dgl., verwendet werden. 45 PATENTANSPRÜCHE 50 1. Gleisoberbau mit Schienen für schienengebundene Fahrzeuge, wobei die Schienen mitBefesügungsmittel lösbar, z.B.überSchraubenundSpannklemmen,mitTragplatten,z.B.Betontragplatten, Stahlschwellen, Spannbetonschwellen, v»bunden sind, und zwischen Schienenfuß und Tragplatte zumindest eine gummielastisch verformbare, insbe-55 sond»e planparallele, Zwischenplatte vorgesehen ist, die sich gegebenenfalls bis über die Schrauben erstreckt, wobei dieZwischenplatteim wesentlichen sich paraüelzurSchienenlängsrichtungerstieckendeBereicheunterschiedlicher gummielastischer Verformbarkeit auf weist, und ein mittler» Bereich, welcher zumindest die Normalprojektion des -4- AT 395 254 B Schienenkopfes, insbesondere die des Schienenfußes, umfaßt, quer zur Schienenlängsrichtung gesehen, vorgesehen ist, welcher insbesondere eine im wesentlichen gleichbleibende gummielastische Verformbarkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Bereich (14,21) eine größere gummielastische Verformbarkeit als die anschließenden äußeren Bereiche (15,22) aufweist. 5
2. Gleisoberbau mit Zwischenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Bereiche (15,22), quer zur Schienenlängsrichtung gesehen, eine vom mittleren Bereich (14,21), insbesondere linear, abnehmende gummielastische Verformbarkeit aufweisen.
3. Gleisoberbau mit Zwischenplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedliche gummielastische Verformbarkeit durch Materialschwächungen (16,17,18) gebildet ist
4. Gleisoberbau mit Zwischenplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im mittleren Bereich (14,21) die die Materialschwächungen (16, 17) bildenden Ausnehmungen ein größeres Volumen aufweisen als die IS Ausnehmungen in den äußeren Bereichen (15,22).
5. Gleisoberbau mitZwischenplatte nach Anspruch 3 oder4, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialschwächungen durch Sacklöcher (17,17', 18) gebildet sind.
6. Gleisoberbau mit Zwischenplatte nach Anspruch 3,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialschwä chungen durch Nuten (16), die vorzugsweise zickzackförmig oder mäanderförmig verlaufen, gebildet sind.
7. Gleisoberbau mit Zwischenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche unterschiedlicher gummielastischer Verformbarkeit aus unterschiedlichen Materialien bestehen. 25
8. Gleisoberbau mitZwischenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dieZwischen-platte (6) aus zumindest zwei Teilplatten (19,20) mit unterschiedlicher gummielastischer Verformbarkeit aufgebaut ist, welche im mittleren Bereich (21) gleichbleibende Dicke und von diesem ausgehend äußere Bereiche (22) mit, insbesondere keilförmig, zunehmender Dicke des härteren Materials undmitabnehmender, insbesondere keilförmig 30 abnehmender, Dicke des weicheren Materials aufweist.
9. Gleisoberbau mit Zwischenplatte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilplatten (19, 20) miteinander verbunden, z. B. verklebt, vulkanisiert od. dgl., sind und eine planparallele Platte bilden.
10. Gleisoberbau mit Zwischenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenplatte (6) eine im wesentlichen nicht dehnbare Schichte (23,24), die parallel zum Schienenfuß orientiert ist, aufweist.
11. Gleisoberbau mit Zwischenplatte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen nicht 40 dehnbare Schichte aus einem im Material der Zwischenplatte eingebetteten Gewebe, insbesondere Stahlgewebe (23), gebildet ist.
12. Gleisoberbau mitZwischenplatte nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen nicht dehnbare Schichte aus einer Stahlplatte (24), die mit der Zwischenplatte verbunden, z. B. verklebt oder 45 vulkanisiert, ist, besteht.
13. Gleisoberbau mit Zwischenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenplatte (6) aus einem Schaumstoff aufgebaut ist, dessen Raumgewicht quer zur Schienenlängsrichtung von innen nach außen, insbesondere kontinuierlich, zunimmt. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 55 -5-