<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleisoberbau mit Schienen für schienengebundene Fahrzeuge, wobei die Schienen einer Spur mit Befestigungsmittel lösbar mit Tragplatten verbunden sind, und zwischen den Schienenfüssen und der Tragplatte gummielastisch verformbare Zwischenplatten vorgesehen sind.
Gleise für den schienengebundenen Verkehr unterliegen einer vielfachen Beanspruchung, welche mit steigender Geschwindigkeit der Verkehrsmittel in der Regel mit dem Quadrat der Geschwindigkeit steigt. Um eine besonders niedrige Bauhöhe der Gleise zu erreichen und um auch die Wartungsarbeiten geringer zu halten. wird vielfach vom Schotterbett zum schotterlosen Oberbau übergegangen. Der exakte Abstand der Schienen zueinander, also die genaue Einhaltung der Spurweite wird in der Regel dadurch erreicht, dass die Schienen auf Schwellen, Tragplatten od. dgl. lösbar befestigt werden.
Da die Befestigungsmittel, wie Winkelführungsplatten, Spannklemmen, Schrauben, Zwischenplatten u. dgl. einer gewissen einheitlichen Ausbildung unterliegen, ist durch die Festlegung der Dübel, welche die Schrauben aufnehmen, in der Regel die Spurbreite vorgegeben. Neben dieser horizontalen Relativlage der Schienen zueinander ist auch die vertikale Relativlage der Schienen von Bedeutung, da dadurch die Geschwindigkeit von Zügen In Kurven höher gehalten werden kann. Derartige Überhöhungen einer Schiene gegenüber der anderen Schiene bewirken eine Kurvenlage der Verkehrsmittel.
Eine weitere konstruktive Voraussetzung für Gleise besteht darin, dass die Schienen in ihrer Vertikallage nicht starr sein dürfen, sondern bei Belastung sich im Millimeterbereich absenken können. Dieses vertikale Absenken kann bei Schotterbetten dadurch erreicht werden, dass eine zusätzliche Verdichtung desselben bel Belastung eintritt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass Zwischenschichten vorgesehen werden, die bel Belastung deformiert werden. Derartige Zwischenschichten bieten noch zusätzlich den Vorteil, dass sie beispielsweise Vibrationen, wie sie durch die periodische Beanspruchung von Schienenfahrzeugen gegeben sind, nur gedämpft an den Oberbau weitergeben, so dass damit eine zusätzliche konstruktive
EMI1.1
möglichst unverändert zu halten.
Aus der AT 387 249 B wird eine Zwischenplatte aus elastomerem Material bekannt, die über ihre gesamte Oberfläche verteilt Durchbrechungen bzw. Sacklöcher aufweist, die ein bestimmtes Mindestvolumen besitzen. Durch diese Ausbildung soll eine besonders hohe Schalldämmung erreicht werden.
In der WO 90/08224 Al ist eine Unterlage aus elastischem Material beschrieben, die unterhalb einer Schiene angeordnet werden soll. Diese Unterlage, welche beidseits von ihren Hauptflächen abragende Fortsätze aufweist, die jeweils nicht gegenüberliegen, soll eine unterschiedliche Steifigkeit aufweisen. Bei Belastung dieser Unterlage kommt es aufgrund der Anordnung der Fortsätze zur Einfederung der Schiene um die Höhe eines Fortsatzes. Erst wenn diese Einfederung stattgefunden hat, können die Fortsätze als solche deformiert werden. Wie eine derartige Unterlage eingebaut werden soll, ob beispielsweise derartige Unterlagen gegengleich eingesetzt werden, so dass die Schiene in Summe auf Bereiche gleicher Deformation und damit gegebenenfalls Steifigkeit auflagert, kann dieser Literaturstelle nicht entnommen werden.
Aus der DE 2 627 864 A wird eine Eisenbahngleisanlage bekannt, welche Betontragplatten aufweist, die mit Schienen verbunden sind. Zwischen den Schienenfüssen und den Betontragplatten sind nachgiebige Unterlagen angeordnet, die keilförmig ausgebildet sind, so dass eine vorbestimmte Neigung der Schienen erreicht werden kann. Diese vorbestimmte Neigung soll zum Einhalten einer Spurweite dienen. Die Unterlagen können aus gummielastischem Material bestehen und nutenförmige Ausnehmungen aufweisen.
Die gummielastische Verformbarkeit soll derart ausgestaltet sein, dass sie bei der grösseren Dicke der keilförmigen Unterlage geringer ist als im Bereich der kleineren Dicke.
Aus der DE 933 342 C wird eine weitere elastische keilförmige Zwischenlage zwischen Schienen und Schwellen bekannt. Die Schienen einer Spur liegen jeweils auf gummielastischen Zwischenlagen auf, die innen, also näher zur Gleismitte, weicher ausgebildet sind als aussen. Auch hier soll eine Neigung der beiden Schienen zur Gleismitte erreicht werden. Eine entsprechende Ausbildung ist auch in Kurven vorgesehen.
Es ist auch bekannt, den Mittelbereich einer derartigen Unterlagsplatte mit Bereichen unterschiedlicher elastischer Verformbarkeit, bezogen auf die Richtung parallel zu den Schienen, auszubilden. Bei den Ausführungsformen gemäss den DE 2 600 071 B und DE 2 032 915 A weist der mittlere Bereich einen höheren Widerstand gegen die Verformung auf als die Seitenbereiche, wohingegen bei der Ausführungsform gemäss der AT 395 254 B, von welchem Stand der Technik die vorliegende Erfindung ausgeht, der mittlere Bereich, also jener Bereich, der unterhalb des Schienenkopfes liegt, einen geringeren Widerstand gegenüber der Verformung aufweist, so dass die Schiene mit ihrem Fuss in einer Art Mulde der Zwischenlage liegt, wenn die Zwischenlage durch das Verkehrsmittel über die Schiene belastet wird.
Die EP 0 295 685 A 1 sowie die AT 395 254 B geben lediglich den Hinweis, wie eine Zwischenplatte bei der Befestigung von Eisenbahnschienen angeordnet sein kann. Wie und in welcher Art eine Zwischenplatte
<Desc/Clms Page number 2>
angeordnet werden soll, lässt sich nicht entnehmen. Insbesondere ist diesen beiden Literaturstellen der Hinweis auf eine symmetrische Ausbildung derartiger Zwischenplatten, bezogen auf die Gleismitte, zu entnehmen, wobei keine Anleitung gegeben wird, wie Zwischenplatten in Kurven ausgebildet und insbesondere auch eingebaut sein sollen.
Die EP 0 432 357 A 1 zeigt verschiedene Ausführungsformen von gummielastischen Zwischenlagen bel einem schotterlosen Oberbau oder Schotteroberbau, wobei unterschiedliche Ausgestaltungen der Zwischenplatten, beispielsweise mit Schraubenfedern, unterschiedlichen Vorsprüngen, Ausnehmungen u. dgl. beschrieben sind. Eine Anregung, wie Zwischenplatten für Kurvenbereiche ausgestaltet und wie diese eingebaut werden sollen, kann dieser Literaturstelle ebenfalls nicht entnommen werden.
Die GB 2 237 833 A betrifft eine Zwischenplatte mit gummielastischen Materialien, wobei eine Grundplatte aus einem härteren Material mit einem Rand aus einem weicheren Material versehen ist. Eine derartige Konstruktion soll verhindern, dass Teilchen zwischen der Schwelle oder der Betonplatte und der Zwischenplatte gelangen, so dass dieselbe zerstört würde. Eine darüber hinausgehende Aussage kann dieser Literaturstelle ebenfalls nicht entnommen werden.
Die DE 2 210 741 B hat eine gummielastische Zwischenplatte für eine Schienenbefestigung zum Gegenstand, wobei die beiden Randbereiche der Zwischenplatte im unbelasteten Zustand der Schiene in Abstand zu einer Unterlage, z. B. Schwelle, angeordnet sind. Erst bei Belastung, also elastischer Vorspannung des Bereiches zwischen den beiden Randbereichen, kommen dieselben auf der Unterlage zur Anlage.
Ob der elastisch vorgespannte Bereich zwischen den beiden Randbereichen eine grössere oder geringere gummielastische Verformbarkeit aufweist, kann der gesamten Patentanmeldung nicht entnommen werden.
Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, einen Gleisoberbau über gummielastische Zwischenlagen derartig auszugestalten, dass die Schienen bei Belastung, welche eine Parallelverschiebung In vertikaler Richtung verursacht, auch bei unsymmetrischer Kraftbeaufschlagung der Schienenköpfe keine Änderung der Spurweite, also des Abstandes von Schienenkopf zu Schienenkopf, bedingen können. Auch ist damit eine ungezielte Kippbewegung der Schienen und somit eine Änderung der Überhöhung in Kurven durch unterschiedliche Kräfte vermieden.
Der erfindungsgemässe Gleisoberbau mit Schienen für schienengebundene Fahrzeuge, wobei die Schienen einer Spur mit Befestigungsmittel lösbar, z. B. über Schrauben und Spannklemmen, mit Tragplatten, z. B. Betontragplatten, Stahlschwellen, Spannbetonschwellen, verbunden sind, und zwischen den Schienenfüssen und der Tragplatte gummielastisch verformbare, insbesondere planparallele, Zwischenplatten vorgesehen sind, die sich gegebenenfalls bis über die Schrauben od. dgl.
erstrecken, und die
EMI2.1
unterschiedlicher gummielastischer Verformbarkeit bei Druckbelastung der Schienen aufweisen, besteht im wesentlichen darin, dass die gummielastische Verformbarkeit der Zwischenplatten in Kurven des Gleisoberbaues beider Schienen einer Spur quer zur Schienenlängsrichtung von der Kurveninnenseite zur Kurvenau- ssenseite hin, abnehmend ausgebildet ist, so dass bei Belastung der Schienen einer Spur eine Kippbewegung dieser verhindert ist.
Durch die lösbare Befestigung der Schienen mit den Tragplatten kann eine nachträgliche Korrektur bei bereits verlegtem Gleis durchgeführt werden, ohne dass es erforderlich ist, die Tragplatten erneut zu situieren. Die Zwischenplatten mit gummielastischem Material ermöglichen die erforderliche Einfederung während der Belastung des Gleises durch die Verkehrsmittel.
Dadurch, dass die Zwischenplatten, quer, bezogen auf die Längsrichtung der Schienen von der Kurveninnen- zur Kurvenaussenseite, mit abnehmender gummielastischer Verformbarkeit ausgestattet sind, kann mit der Druckbelastung neben der vertikalen Bewegung der Schienen eine Bewegung in Richtung der Horizontalen, selbst bei asymmetrischer Belastung der Schienenköpfe, verhindert werden, so dass kein Kippen der Schiene eintritt, womit selbst geringfügige Änderungen in der Spurweite und auch Änderungen der Überhöhungen der Schienen in der Kurve bei Belastung vermeidbar sind, wobei über die lösbare Befestigung die Grenzen der während der Belastung ausgeführten vertikalen Bewegung vorgegeben sind.
Entsprechen, wie an sich bekannt, die Erstreckungen der Zwischenplatten quer zur Schienenlängsnch- tung gesehen jenen der Schienenfüsse, so kann die Druckbeaufschlagung der Zwischenplatte direkt durch den Schienenfuss erfolgen, so dass eine besonders geringe Weiterleitung von Vibrationen an andere Konstruktionselemente der Schienenbefestigung gegeben ist, wobei gleichzeitig ein besonders geringer Materialaufwand bedingt ist.
Reichen die Erstreckungen der Zwischenplatten quer zur Schienenlängsrichtung gesehen über jene der Schienenfüsse und sind zur Krafteinleitung zwischen den Schienenfüssen und den Zwischenplatten Platten aus starrem Material vorgesehen, die sich über die Bereiche der unterschiedlichen gummielastischen Verformbarkeit erstrecken, so kann der auf die Zwischenlagen ausgeübte Druck besonders gering gehalten werden, wobei die Kippbewegungen der Schiene auch bei besonders starker asymmetrischer Belastung der
<Desc/Clms Page number 3>
Schienenköpfe vermieden werden kann.
Sind die Bereiche mit unterschiedlicher gummielastischer Verformbarkeit durch unterschiedliche Volumina von Materialschwächungen in den Flächenbereichen gebildet, so kann die Zwischenplatte aus einem einheitlichen Material bestehen, das insbesondere eine einheitliche Weiterreissfestigkeit hat, so dass eine besonders hohe Standfestigkeit der Zwischenplatten erreicht werden kann und gleichzeitig eine besonders einfache Herstellung der Bereiche unterschiedlicher elastischer Verformbarkeit gegeben ist.
Die Materialschwächungen können durch unterschiedlich tiefe Sacklöcher gebildet sein. Mit Sacklöchern ist, wenn beim Einfederungsvorgang die Basis des Sackloches erreicht wird, eine sprunghafte Änderung der elastischen Verformbarkeit gegeben. Sollen mehrere derartige sprunghafte Änderungen eintreten, so müssen nur verschiedene Reihen von verschieden tiefen Sacklöchern gebildet werden. Eine weitere Änderung besteht darin, dass der Durchmesser der Sacklöcher variiert wird, wobei hier bei gleichbleibender Tiefe der Sacklöcher eine kontinuierliche Änderung der Federungseigenschaften quer zur Schienenlängsrichtung erreicht werden kann, wenn die Durchmesser der Sacklöcher kontinuierlich verän- dert, also beispielsweise vergrössert oder verkleinert, werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen :
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teilbereich des Gleisoberbaues im Bereich der lösbaren Schienenbefe- stigung,
Fig. 2 eine Zwischenplatte in Draufsicht von unten gesehen.
Fig. 3 einen Schnitt durch die Zwischenplatte gemäss Fig. 2 entlang der Linien 111-111,
Fig. 4,5 und 7 Grundrissdarstellungen von weiteren Zwischenplatten von unten gesehen.
Fig. 6 sowie 6a den Schnitt der Zwischenplatte gemäss Fig. 5 entlang der Linie VI-VI,
Fig. 8 eine weitere Ausführungsform einer Zwischenplatte,
Fig. 9 eine Schiene im Bereich einer Kurve des Gleisoberbaues und Flg. 10 ein Diagramm über das Verhalten der Zwischenplatten bei Belastung.
Die in Fig. 1 im Schnitt teilweise dargestellte Tragplatte 1, auf welcher zwei Schienen 2 einer Spur befestigt sind (nur eine dargestellt), ist mit Beton aufgebaut und weist eine Stahlarmierung auf. In dieser Tragplatte sind Ausnehmungen vorgesehen. in welchen die lösbaren Befestigungsmittel angeordnet sind.
Die Schiene 2 weist einen Kopf 3 und einen Schienenfuss 4 auf. Der Schienenfuss 4 ruht seinerseits auf einer Zwischenplatte 5 auf, die aus weichelastischem Material, beispielsweise Gummi, Polypropylen, Polyäthylen, Polyurethan od. dgl. besteht. Unterhalb dieser Zwischenplatte ist eine Platte 6 aus Stahl angeordnet, die ihrerseits über eine weitere Zwischenplatte 7, die ebenfalls aus einem der oben angeführten gummielastischen weichen Materialien aufgebaut ist, aufliegt. Die Schienen sind über Winkelführungsplatten 8 mit einem Vorsprung 9 in der Tragplatte lagefixiert. Durch die Winkelführungsplatte 8, die Platte 6 aus Stahl, die weitere Zwischenplatte 7 sind Schrauben 10 in Dübel 13 geführt, welche ihrerseits Spannklemmen 11 gegen den Schienenfuss 4 elastisch gepresst halten.
In der Zeichnung ist lediglich im linken Teil die Schraube mit Spannklemme aus Gründen der Übersicht dargestellt.
Die Tragplatte 1 trägt lösbar befestigt zwei Schienen einer Spur und ihre Länge beträgt ein Mehrfaches der Spurweite und liegt auf dem Untergrund über eine plastisch-elastische Masse auf, wobei der Untergrund selbst ebenfalls mit Beton aufgebaut ist.
In Fig. 2 ist eine Zwischenplatte 7 dargestellt, die zwei Ausnehmungen 12 aufweist, durch welche einerseits die Schrauben 10 hindurchgeführt sind und andererseits ein-Teil der Winkelführungsplatte 8 direkt an der Tragplatte 1 zum Anliegen kommt. Die Länge der Zwischenplatte beträgt 290 mm, die Breite 160 mm und die Dicke 10 mm. Die Nuten 14 sind in regelmässigen Abständen zueinander angeordnet und so dimensioniert, dass ihre Breite a der Breite b der Bereiche 15 zwischen den Nuten entspricht, damit Flächenbereiche unterschiedlicher gummielastischer Verformbarkeit gebildet werden.
Wie in Fig. 3 ersichtlich, nimmt die Tiefe c der Nuten von links nach rechts kontinuierlich, u zw. von 8 mm auf 2 mm ab. Die Nuten sind geradlinig ausgeführt. Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, sie wellenförmig, zick-zack-förmig gemäss Fig. 7 oder auch mäanderförmig auszubilden. Die Federungscharakteristik kann auch, wie in Fig. 8 dargestellt, durch Änderung des Verhältnisses der Breiten der Nuten 14 zu jenen der Bereiche 15 bei gleichbleibender Tiefe c der Nuten erreicht werden, womit Flächenbereiche unterschiedlicher gummielastischer Verformbarkeit vorliegen.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Zwischenplatte 7 sind die Materialschwächungen durch Sacklöcher 16 verwirklicht, wobei aus Gründen der Übersicht dieselben mit einem grösseren Durchmesser und in geringerer Anzahl in der Zeichnung wiedergegeben sind. Der Durchmesser der Sacklöcher beträgt 12 mm, wohingegen die Tiefe analog zu Fig. 3 abnimmt. Auch hier ist, so wie der in der Ausführungsform gemäss Fig. 2 Im linken Flächenbereich der Zwischenplatte eine höhere gummielastische Verformbarkeit gegeben als Im rechten Flächenbereich, wobei der Übergang annähernd kontinuierlicher ist.
Die Zwischenplatte kann
<Desc/Clms Page number 4>
mit der Platte 6 aus Stahl durch Vulkanisation verbunden sein oder es können auch Gewebeeinlage aus Stahlgewebe vorgesehen werden, um die Formbeständigkeit normal zur Kraftbeanspruchung grösser zu halten.
Die in Fig. 5 dargestellte Zwischenplatte 5 liegt gemäss Fig. 1 direkt am Schienenfuss 4 an. Sie besteht, wie in Fig. 6 im Schnitt dargestellt, aus zwei Platten 5a und 5b, die in ihrer Dicke keilförmig zu-bzw. abnehmen. Eine andere Ausführungsform besteht darin, wie in Fig. 6a dargestellt, dass die Platten 5a und 5b in ihrer Dicke treppenförmig ändernd ausgebildet sind. Die Platte 5a weist eine grössere gummielastische Verformbarkeit als die Platte 5b auf, so dass die Zwischenplatte 5 im linken Flächenbereich eine grössere gummielastische Verformbarkeit als im rechten Flächenbereich aufweist. Die Platten 5a und 5b sind durch Klebung miteinander verbunden. Die unterschiedliche Verformbarkeit kann durch Schaumstoff mit unterschiedlicher Dichte aus identem Kunststoff gebildet sein.
Bei der Ausbildung dieser Platten aus Kautschuk können diese durch Vulkanisation miteinander verbunden werden. Bevorzugt wird die Zwischenplatte 5, welche unmittelbar unterhalb des Schienenfusses liegt, planparallel ausgebildet.
Bei der in Fig. 7 dargestellten Zwischenplatte 7 sind die Ausnehmungen 12 noch nicht vorgesehen. Die Nuten 14 sind zick-zack-förmig ausgeführt, wobei der Abstand der Nuten zueinander von links nach rechts zunimmt, so dass auch hier eine grössere gummielastische Verformbarkeit im linken Flächenbereich, denn im rechten Flächenbereich gegeben ist.
Bei der in Fig. 8 dargestellten Zwischenplatte 7 mit Ausnehmungen 12 sind Nuten 14 mit von links nach rechts zunehmenden Breite vorgesehen. Die Bereiche 15, welche zwischen den Nuten 14 vorgesehen sind, weisen eine von links nach rechts abnehmende Breite auf. Durch diese beiden Ausbildungen nimmt die gummielastische Verformbarkeit von links nach rechts ab.
In Fig. 9 ist eine von zwei analog gelagerten Schienen einer Spur im Bereich der Kurve des Gleisoberbaues dargestellt. A bedeutet Kurvenaussenseite und 1 Kurveninnenseite. Die Schiene 2 weist eine Symmetrieebene S auf. Das Rad 17, weiches am Schienenkopf 3 der Schiene läuft, greift mit seiner Kraft entlang dem Pfeil P auf die Schiene an. Dadurch wird eine asymmetrische Belastung der Schiene bewirkt, die durch die Abnahme der gummielastischen Verformbarkeit der Zwischenplatten 7 und gegebenenfalls 5 von der Kurveninnenseite 1 zur Kurvenaussenseite A kompensiert wird. Die Bewegungen des Schienenkopfes können dadurch vermieden werden, so dass eine besonders gute Spurhaltigkeit der Gleise gegeben ist.
Die Messwerte zu den in Fig. 10 dargestellten Diagrammen wurden wie folgt erhalten.
Die Zwischenplatten mit einer Abmessung von 300 mm x 170 mm x 100 mm wurden jeweils mit einem Belastungsstempel in einer Breite von 15 mm, der parallel zur Seltenkante der Zwischenplatte orientiert war, schrittweise von einer Seitenkante zur anderen Seitenkante belastet, wobei die Kräfte gemessen wurden, die erforderlich waren, um eine elastische Verformung der Flächenbereiche auf 50 % der ursprünglichen Dicke zu erreichen. Bei der Ausführungsform gemäss Kurve a ist ein Flächenbereich mit ca. zwei Drittel der Platte mit einer einheitlichen gummielastischen Verformung versehen, wohingegen der restliche Flächenbereich eine kontinuierlich zunehmende geringere Verformbarkeit aufweist.
Bei der Kurve b ist der Kraftaufwand zur gummielastischen Deformierung von links nach rechts stetig zunehmend, wohingegen bei der Zwischenplatte gemäss Kurve c im linken Flächenbereich des Diagrammes vorerst die Kräfte zur Deformierung der Platte abnehmen, entsprechend einem Randbereich mit geringerer gummielastischen Verformbarkelt, wohingegen dann die Verformbarkeit analog zur Kurve b kontinuierlich abnimmt.
Bei der Zwischenplatte gemäss Kurve d weist die Zwischenplatte einen Rahmen aus einheitlich deformierbarem Material auf, wohingegen der innere Flächenbereich der Zwischenplatte von links nach rechts ein abnehmendes gummielastisches Verformungsvermögen aufweist.
Die Nuten oder Sacklöcher können auch sich durch die gesamte Länge erstreckend ausgebildet sein.
Patentansprüche 1. Gleisoberbau mit Schienen (2) für schienengebundene Fahrzeuge, wobei die Schienen einer Spur mit
Befestigungsmittel lösbar, z. B. über Schrauben (10) und Spannklemmen (11), mit Tragplatten (1), z. B.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.