AT412351B - Übergangsschiene sowie verfahren zur herstellung dieser übergangsschiene - Google Patents

Description

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   Die Erfindung bezieht sich auf eine Übergangsschiene für die Verbindung von Schienen mit voneinander verschiedenem Schienenquerschnitt, wobei die Übergangsschiene zwei Übergangs- bereiche aufweist, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Übergangsschiene. 



   Im modernen Eisenbahnverkehr kommen immer höhere Achslasten zum Einsatz, sodass Belastungsgrenzbereiche des laufenden Gleises leicht überschritten werden können. Insbesondere in Bereichen oder Schienenabschnitten, bei welchen die rollende Last sich von einem Schienen- profil auf ein anderes Schienenprofil bewegt, kommt es im Übergangsbereich zu besonders hohen Belastungen. Derartige Übergangsbereiche sind nicht nur im Weichenbereich und insbesondere beim Übergang von Regelschienen auf Federzungen bekannt. Dickstegige unsymmetrische Schie- nenprofile, wie sie beispielsweise bei den bekannten Federzungen- und Federschienenweichen für Eisenbahnen eingesetzt werden, müssen an Schienenprofile mit grösserer Höhe angeschlossen werden.

   Bei Sanierungsarbeiten an Gleiskörpern kann es aber auch vorkommen, dass ältere Schienenprofile an modernere Schienenprofile angepasst werden müssen, wobei sich derartige unterschiedliche Schienenprofile nicht nur in ihrer Höhe sondern auch in der Breite ihres Fusses voneinander unterscheiden. 



   Bei den bekannten Massnahmen zur Herstellung derartiger Übergangsstücke bzw. Übergangs- schienen wurde beispielsweise in der DE 828 792 C vorgeschlagen, unsymmetrische dickstegige Schienenprofile in Schienenprofile von grösserer Höhe umzuschmieden, wobei bei diesem bekann- ten Verfahren die asymmetrischen dickstegigen Schienenprofile ohne wesentliche Vergrösserung der Profilhöhe in ein zumindest angenähert symmetrisches Profil umgeschmiedet wurden und in der Folge die Profilhöhe durch Verformung des Steges durchgeführt wurde. 



   Ebenso wie bei der DE 33 33 700 C wird hier aber das Übergangsstück so ausgebildet, dass sämtliche zu ändernde Parameter im wesentlichen gleichzeitig verändert werden und über die gleiche Länge des Übergangsschienenstückes sowohl eine Anpassung der Höhe des Steges als auch des Schienenfusses vorgenommen wurde. Mit geschmiedeten Formstücken sollte hier auf möglichst kurzer Länge ein Übergang von einem Schienenprofil in das andere Schienenprofil gewährleistet werden. 



   Auch die EP 1 013 826 geht noch von der Überzeugung aus, dass im Bereich des Überganges von einem Schienenprofil auf ein weiteres Schienenprofil ein im wesentlichen stetiger Geometrie- verlauf erzielt werden soll, wobei entsprechende Anpassungen in einem anschlussseitigen Endbe- reich vorgenommen werden sollen. 



   Weiters ist aus der DE 617 016 C ein Verfahren zum Zusammenschweissen von Eisenbahn- schienen verschiedener Querschnitte nach dem Stumpfstosswiderstandsabschmelzverfahren bekannt geworden, bei welchem diejenige Schiene mit dem niedrigeren Querschnittsprofil durch Aufschlitzen des selben und Abbiegen des unteren Schienenteils dem höheren Profil der anschlie- &num;enden Schiene angeglichen wird, wobei die Breitenabmessungen von Kopf und Fuss des stärke- ren Schienenprofils der anderen Schiene durch Nacharbeiten denen des schwächeren Profils angepasst werden. 



   Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Übergangsschiene der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher es möglich ist, Schienen mit voneinander verschiedenen Schienenquer- schnitten und Schienenprofilen miteinander zu verbinden, welche auch höheren Radlasten ohne lokale Überbelastung und Spannungsspitzen zulässt und daher in höherem Masse bruchfest ausge- bildet ist als bisher bekannte Übergangsschienen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungs- gemässe Übergangsschiene im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Über- gangsbereich das Querschnittsprofil mit der grösseren Höhe in eine geringere Profilhöhe überge- hend umgeformt ist und im nachfolgenden zweiten, die geringere Profilhöhe aufweisenden Über- gangsbereich der Schienenfuss in Anpassung an das neue Profil des anschliessenden Schienenfu- &num;es bearbeitet ist.

   Im Gegensatz zum Stand der Technik wird erfindungsgemäss somit vorgeschla- gen, die erforderlichen Anpassungen in räumlich voneinander getrennten Übergangsbereichen gesondert vorzunehmen und in einem ersten Teilbereich lediglich die Profilhöhe zu verändern und erst in einem räumlich getrennten weiteren Teilbereich den Schienenfuss an das neue Profil anzu- passen. Eine Veränderung der Profilhöhe, wie sie in besonders einfacher Weise durch Stauchen bzw. Pressen erfolgt, hat naturgemäss zur Folge, dass andere Dimensionen und insbesondere die Breite des Fusses bei entsprechender seitlicher Presskraft an den Steg in diesem Teilbereich zunimmt. Dadurch, dass nicht gleichzeitig in derartigen sich ändernden Teilbereichen weitere 

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 Verfahrensschritte bzw.

   Formanpassungsschritte vorgenommen werden, hat sich nun überra- schenderweise gezeigt, dass Spannungsspitzen, wie sie bei Ausbildungen, bei welchen eine Höhen- und Fussbreitenprofiländerung im selben Querschnitt erfolgt, nicht mehr auftreten und dass daher insgesamt die Bruchfestigkeit einer derartigen Übergangsschiene auch bei extremen Achs- lasten wesentlich verbessert werden kann. Dieses überraschende Ergebnis konnte in der Folge in einem rechnerischen Modell, bei welchem eine Spannungsermittlung durch ein Finite Elemente Modell entsprechend modelliert wurde, überprüft werden. In diesem rechnerischen Modell wurde die auftretende Achskraft als Flächenpressung eingeleitet und es konnte gezeigt werden, dass die bei bekannten Ausbildungen ersichtlichen deutlichen Spannungsspitzen nicht mehr auftreten. 



  Zwischen den beiden gesondert voneinander an die jeweils neue Geometrie angepassten Teilbe- reiche kann erfindungsgemäss auch ein neutraler Zwischenbereich vorgesehen werden, sodass zwischen den beiden Verformungszonen eine weitere Reduzierung der Spannungskonzentration erreicht werden kann. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung einer derartigen Übergangsschiene ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsschiene zunächst erwärmt und in eine Pressform eingebracht wird, worauf die Schiene im Stegbereich umgeformt und in der Profilhöhen- richtung gepresst wird und dass anschliessend an die vollständige Umformung der Schienenfuss mechanisch bearbeitet wird. Dadurch, dass in einem ersten Verfahrensschritt nach einem Erwär- men lediglich eine Pressung erfolgt, gelingt es, die Übergangsschiene auf die gewünschte Profil- höhe zu verformen, wobei dadurch, dass eine Pressform zum Einsatz gelangt, auch die Stegbreite auf das gewünschte Mass gebracht bzw. auf dem gewünschten Mass gehalten werden kann.

   Erst im Anschluss an eine derartige vollständige Umformung, welche sich naturgemäss über eine bestimm- te axiale Länge der Übergangsschiene erstreckt, wird die zweite Anpassung vorgenommen, wobei anschliessend der Schienenfuss mechanisch bearbeitet wird. In vorteilhafter Weise wird hierbei der Schienenfuss anschliessend spanabhebend bearbeitet, wodurch es gleichzeitig gelingt, den Über- gang von einem breiteren auf einen schmäleren Schienenfuss mit einer entsprechenden Verrun- dung unter Einhaltung von definierten Radien vorzunehmen. Mit Vorteil ist hierbei die Ausbildung so getroffen, dass der Übergangsbereich des Schienenfusses, in welchem die Breite des Schienen- fusses zu- oder abnimmt, in der Draufsicht verrundet ausgebildet ist, wodurch die Gefahr von Ris- sen in diesem Übergangsbereich weiter herabgesetzt wird. 



   Die Erfindung erlaubt es, entsprechende Übergangsschienenstücke gesondert von beiden Schienen auszubilden, wobei ein derartiges Übergangsstück werkseitig in besonders einfacher Weise mittels Abbrennstumpfschweissens mit einem Anschlussschienenstück mit dem geänderten Schienenprofil verbunden werden kann, sodass in der Folge der Einbau in das Geleise weiter vereinfacht wird und weitere Schweissvorgänge den Bereich der Übergangsschiene in keiner Weise mehr beeinträchtigen. 



   Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Aus- führungsbeispieles näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht auf einen Schienen- verlauf mit eingebautem Übergangsstück, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Darstellung nach Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie lll/lll der Fig. 1, Fig. 4 eine Schnitt nach der Linie IV/IV der Fig. 1 und Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V/V der Fig. 

Claims (4)

1. In Fig. 1 ist mit 1 eine Übergangsschiene bezeichnet, welche ausgehend von einem Regel- schienenprofil 2 einen Übergang zu einem weiteren Schienenprofil 3 ermöglicht. Die Übergangs- schiene 1 ist mit der Regelschiene mit geänderter Profilhöhe 3 mittels Schweissen verbunden, wobei die entsprechende Schweissnaht mit 4 bezeichnet ist. Der Übergangsschienenbereich 1 weist Abschnitte a, b und c auf, wobei der Abschnitt a bereits auf geringere Profilhöhe gepresst wurde und lediglich im Schienenfussbereich bearbeitet wurde. Wie insbesondere aus Fig.

2 ersicht- lich, erfolgt diese Bearbeitung durch spanabhebendes Bearbeiten des Schienenfusses mit einem Verrundungsradius r = 120 mm -150 mm. Der Bereich b ist bei der Ausbildung nach Fig. 1 und 2 als im wesentlichen neutraler Bereich ausgebildet, bei welchem der Schienenfuss in seiner Breite noch nicht bearbeitet wurde und lediglich die Profilhöhe durch Umschmieden bzw. Pressen an die neuen Gegebenheiten angepasst wurde. Im der Regelschiene 2 benachbarten ersten Teilbereich c der Übergangsschiene erfolgt dieser Schmiede- bzw. Pressvorgang, bei welchem, wie sich insbe- sondere aus den Querschnitten nach den Fig. 3,4 und 5 ergibt, gleichzeitig Presskräfte in Höhen- richtung und quer zum Steg zum Einsatz gelangen. <Desc/Clms Page number 3> In Fig. 3 ist das endgültige Anschlussprofil mit der geänderten Schienenhöhe und der geänder- ten Stegbreite, welches dem Schienenabschnitt 3 entspricht, ersichtlich. Diese dem Schnitt nach Linie lll/lll der Fig. 1 entsprechende Profilform entspricht somit dem Profil, welches mit der Über- gangsschiene verschweisst werden kann. Im Bereich der Übergangsschiene selbst wurde der Schnitt IV/IV gelegt, welcher in Fig. 4 dargestellt ist. Bei dieser Darstellung ist ersichtlich, dass lediglich der Schienenfuss von seiner Sollbreite verschieden ist und in der Folge noch auf die Soll- breite spanabhebend abgenommen werden muss. Das Ausgangsprofil entsprechend der Schiene 2 zeichnet sich durch wesentlich breitere Schienenstege und grössere Profilhöhe aus. Dieses Ausgangsprofil entspricht dem Schnitt nach der Linie VN und ist in Fig. 5 ersichtlich. Beim Ver- gleich der Profile nach Fig. 3,4 und 5 ist unmittelbar ersichtlich, dass das Kopfprofil im Bereich der Übergangsschiene und zwischen den beiden miteinander verbundenen Schienen keinerlei Verän- derungen erfährt. Der Steg ist beim Übergang von der Schiene 2 auf die Schiene 3 geringfügig schmäler geworden, woraus ersichtlich ist, dass im Zusammenhang mit der Verformung der Schie- ne mit dem Profil nach Fig. 5 in eine Schiene mit dem Profil nach Fig. 4 nicht nur Kräfte in Höhen- richtung zur Stauchung der Profilhöhe sondern gleichzeitig auch seitliche Presskräfte aufgewandt wurden, um die Stegbreite entsprechend zu begrenzen. Bei einem derartigen Verformungsschritt ändert sich naturgemäss der Bereich des Schienenfusses und die endgültige Bearbeitung des Schienenfusses erfolgt in einem Teilbereich der Länge der Übergangsschiene, bei welchem die Schmiedeverformung bzw. die Pressverformung bereits abgeschlossen ist, und im Anschluss an einen derartigen Teilbereich. PATENTANSPRÜCHE: 1. Übergangsschiene für die Verbindung von Schienen mit voneinander verschiedenem Schienenquerschnitt, wobei die Übergangsschiene (1) zwei Übergangsbereiche (a, c) auf- weist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Übergangsbereich (c) das Quer- schnittsprofil mit der grösseren Höhe in eine geringere Profilhöhe übergehend umgeformt ist und im nachfolgenden zweiten, die geringere Profilhöhe aufweisenden Übergangsbe- reich (a) der Schienenfuss in Anpassung an das neue Profil des anschliessenden Schienen- fusses bearbeitet ist. 2. Verfahren zur Herstellung einer Übergangsschiene nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet. dass die Übergangsschiene zunächst erwärmt und in eine Pressform einge- bracht wird, worauf die Schiene im Stegbereich umgeformt und in der Profilhöhenrichtung gepresst wird und dass anschliessend an die vollständige Umformung der Schienenfuss mechanisch bearbeitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schienenfuss spanabhe- bend bearbeitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Über- gangsbereich des Schienenfusses, in welchem die Breite des Schienenfusses abnimmt, in der Draufsicht verrundet ausgebildet ist.

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