Schienenbefestigung zur Herstellung eines verwerfungssicheren und wandersicheren Eisenbahngeleises. Ein bei stärksten Beanspruchungen be- triebssioheres Eisenbahngleis verlangt eine Schienenbefestigung, -die nachstehende vier Hauptforderungen erfüllt: 1. Wandersicherheit (unverschiebliche Ver bindung zwischen Schiene und Schwelle); 2. Verwerfungssieherheit; 3.
Toleranz der Schwellenlage hinsicht lich des Winkels zwischen Schiene und Schwelle, und 4. Vermeidung von schädlichen Biegungs- vorspannungen durch den Einbau.
Die bisher bekannten Oberbauformen er füllen immer nur einen Teil dieser Forde rungen. Zum Beispiel sind alle glemm- platten-Oberbauformen nicht wander- und verwerfungssicher. Sie genügen nur der Forderung unter 3. und 4.
Beim Selbstspann- C, bei .dem die Schienen an ihrem Fuss in Verbindung mit Klemmstücken kniehebel- gelenkartig wirkend zwischen hakenartigen Ansätzen an,den Unterlagplatten odereiser nen Schwellen gehalten werden, wird den Bedingungen unter 3. und 4. nicht ent sprochen.
Da die Schwellenlage rechtwinklig zu den Schienen sein muss, erfordertes einen über das zulässige Mass hinausgehenden Zeit aufwand bei Gleisstreckenumbauten. Der Selbstspannoberbau ist daher für Umbauten unter Aufrechterhaltung des vollen Betriebes nicht geeignet. Die bisher bekannten Keil oberbauarten erfüllen meist nur die Forde rungen unter 1. und 3. Sie sind aber nicht verwerfungssicher, da die nötige starre Ver bindung zwischen den Schienen und Schwel len fehlt. Rahmen- oder Fachwerksteifigkeit ist nicht vorhanden.
Ferner können bei ihnen starke Biegungsvorspannungen durch den Einbau entstehen. .
Die nachstehend erläuterte Schienen befestigung mit keilförmigen Spannmitteln gegenüber dem zwischen hakenförmigen Nasen befindlichen Schienenfuss vermeidet diese Mängel erfindungsgemäss dadurch, dass die Einspannung der Längskanten der Schiene zwischen den seitlichen, hakenför migen Nasen Stützflanken mit mindestens drei punktförmigen Berührungsflächen auf weist, das Ganze so, dass Schiene und Unter lage ein steifes, verwerfungssicheres Fach werk bilden,
in welchem Biegungsvorspan- nungen vermieden sind.
Dadurch werden in der Einspannung sta tisch eindeutige Kräfteverhältnisse zwischen Schiene und Unterlage (Schwelle oder Unter lagsplatte) erzielt.
In den Fig. 1 bis 16 der beigefügten Zeichnung sind verschiedene Ausführungs beispiele der erfindungsgemässen Schienen befestigung jeweils im -Querschnitt und im Horizontalschnitt dargestellt. Die Fig. 17 und 18 veranschaulichen eine Einzelheit.
In allen gezeichneten Beispielen ist für die Aufnahme des Schienenfusses und seiner Befestigungsmittel eine Stahlschwelle mit durch ein bekanntes Walz- und Pressverfäh- rengebildeten Hakennase 2 und 3 angenom men. Es lassen sich statt Schwellen auch mit entsprechend ausgebildeten Nasen ver sehene Unterlagsplatten für die Schienen be nutzen.
Die mit 1 bezeichnete Schiene greift nach den Fig. 1 und 2 mit ihrem Fuss einerseits unter die Hakennase 2. An -der gegenüber liegenden Hakennase 3, deren Flanke 4 zur Schwellenlängsachse schräg verläuft, ist. das Spannstück 5 eingesteckt. Durch die in Draufsicht wälzbogenartige Gestaltung der Flanke 2' der Nase 2 gegenüber dem Schienenfuss lässt sich die Schwelle in ihrer Winkellage zur Schiene leicht einspielen. Zum Festlegen des an der Nasenflanke 4 und mit der gewölbten Flanke 8 an dem Schienenfuss auf Presssitz vorgetriebenen Spannstückes 5
wird zwischen die gewölbte Flanke 9 an dem Spannstückstiel 6 und die Schienenfusskante das keilförmige Verschluss- stück 7 ebenfalls auf Presssitz eingetrieben. Die Schiene ist sonach in drei Punkten fest gelegt, und zwar einerseits unmittelbar gegenüber der Flanke 2' an der Nase 2 und anderseits unmittelbar gegenüber,der Flanke 8 und mittelbar durch das Verschlussstück 7 gegenüber der Flanke '9 des Spannstückes -5.
Das Spannstück 5 weist im Querschnitt durch den Scheitel der Wölbung 9 eine an nähernd X-förmige Gestalt auf, während das Verschlussstück 7 einen V-förmigen Quer schnitt zeigt.
Die durch den U-förmigen Querschnitt kerbende Wirkung des Ver- schlussstückes 7 bezweckt eine Erhöhung des Reibungsdruckes an den sich berührenden Flächen bei 10 und 11 des Spannstückes 5, so dass die Keilform des Verschlussstückes 7 einen ziemlich starken Anzug aufweisen darf.
Die Fig. 3 und 4 zeigen die Hakennase 2 statt .mit einer gewölbten mit einer zur Schwellenachse ebenfalls schräg verlaufen den Innenflanke 2'. Zwischen dieser Flanke und dem Schienenfuss haben das Spannstück 5' mit den Wölbungen 8' und 9' und -das Verschlussstück 7' wie das Spannstück 5 nebst Verschlussstück 7 an der gegenüber liegenden Seite des 'Schienenfusses ihre An ordnung.
Hierdurch ist die Schiene 1 in vier Punkten .gegenüber den Flanken 8, 9, 8' und 9' festgelegt. Diese Bauform erlangt dann besondere Bedeutung, wenn bei stark gekrümmten Gleisen an die Momentübertra gung :des Knotenpunktes besondere Anforde rungen gestellt werden.
Die Form der das Spannstück 5 auf nehmenden Hakennase 3 weicht nach den Fig. 5 und 6 insofern von,den oben erläuter ten Beispielen ab, als sie eine zur Schwellen längsachse symmetrische Wölbung 4' zeigt.
Der Halbmesser der Wölbung kann verhält nismässig klein sein, so -dass der keilförmige Teil 5"' des .Spannstückes 5" bei ziemlich grossem Steigungswinkel die Wölbung 4' be rührt. Zwischen dem Spannstückstiel 6' und der Wölbung 4' ist Raum für das Eintreiben des Verschlussstüekes 7' gelassen, das hierbei in Punktberührung mit der Wölbung 4' ge langt.
Die Festlegung der Schiene 1 erfolgt hier wieder in drei Punkten, und zwar gegen- über der Nasenflanke 4' mittelbar und gegen über der Nasenflanke 2' unmittelbar. Wie das Spannstück 5", hat auch das Verschluss- stück 7' bei dieser Bauart V-förmigen Quer- Schnitt.
Die Fig. 7 und 8 zeigen die Anwendung zweier Spannstücke 5" und zweier Ver- cchlussstücke 7' gemäss den Fig. 5 und 6 beiderseits des Schienenfusses, womit die Schiene in vier Punkten winkelsteif ein gespannt wird. Die Hakennase 2 ist hierbei in ihrer Breite und Flankenwölbung 2' der Hakennase 3 mit der gewölbten Flanke 4' entsprechend geformt.
Die Spannstücke @5" haben zur Erzielung einer genügenden Selbst- sperrung bei starkem Anzug auch im 'Quer schnitt keilförmige Gestalt.
Eine weitere Lösung zeigen die Fig. 9 und 10 dergestalt, dass sich statt einem Spannstück mit Verschlussstück einerseits am Schienenfuss hier nur ein Spannstück 5" mit zwei entgegengesetzten, keilförmigen Teilen 5"' an die gewölbte Innenflanke 4' der Hakennase 3 anlegt.
Dadurch wird erreicht, dass die Schiene 1 bei jeder beliebigen Schräglage der Schwelle über das Spann stück 5" an jeweils zwei Punkten an der Wölbung 4' anliegt, nachdem der durch Auf- rauhung sperrig gemachte Verschlusskeil 7" an der gegenüberliegenden Seite zwischen dem Schienenfuss und der Wölbung 2' der Hakennase 2 eingetrieben ist, womit sieh der dritte Anliegepunkt für die Einspan nung ergibt.
Die Spannstückteile 5"' und das Verschlussstück 7" haben im Querschnitt wieder eine V-form.
Eine Vereinfachung der Befestigo-ungsteile zeigt der Vorschlag gemäss den Fig. 11 und 12. Als Befestigungsglieder gegenüber der Wölbung 4' der Hakennase 3 dienen zwei keilförmige Spannbacken 5"' mit beispiels weise etwa elliptisehern: Querschnitt.
Beim Verspannen der hier mit ihrem Fuss ander- saus wieder unmittelbar an .der Wölbung 2' der Hakennase 2 anliegenden Schiene 1 wer den die einzelnen Spannbacken 5"' zunächst mit dem Hammer eingetrieben. Als Siche rung gegen selbsttätiges Lösen -dient die nachträglich durch eine Bohrung der einen Spannbacke geführte und in Gewinde der an dern Spannbacke eingedrehte Kopfschraube 12.
Die Schraube selbst nimmt dabei an der Schieneneinspannung keinen Anteil, sie hat lediglich die fehlende Selbstsperrung der Spannbacken zu ersetzen. Die Einspannung des Schienenfusses liegt wieder in drei Punkten.
Bei,dem Vorschlag nach den Fig. 1.3 und 14 ist entscheidend, dass die entgegengesetz ten Druckflanschen an einem Spannstück 5" wieder einheitlich verbunden sind. Dieses Spannstück ist einerseits gespalten.
Die da durch gebildeten Flügel 6", 6"' werden durch das Eintreiben des keilförmigen Verschluss- stückes 7' auseinandergespreizt. Hierbei ist der eine Flügel 6"' gegen die Wölbung 4' ,der Hakennase 3 und der andere Flügel 6" gegen den Schienenfuss gepresst. Das Ver- schlussstück 7' ist nicht nur in waagrechter, sondern auch in senkrechter Ebene keilför mig.
Damit wird ein so hoher Anpress.druck an den Keilflanken 13 und 14 erreicht, dass der gemäss seiner Form nicht selbstsperrende Keil sich doch nicht von selbst lösen kann. Diese Eigenschaft wird noch weiter .dadurch gesteigert, indem das keilförmige Verschluss- stück 7' noch mit der dritten Fläche 15 an der Hakennase 3 anliegt.
Um die Wander festigkeit der Verbindung zu steigern, sind an dem Flügel 6" des Spannstückes 5" an sich bekannte Vorsprünge 16 vorgesehen, die sich beim Eintreiben des keilförmigen Ver- schlussstückes 7' in den Schienenfuss ein drücken und so einen sperrigen Formschluss herbeiführen. Das Versohlussstück 7' muss zur Erfüllung der letztgenannten Aufgaben aus einem härteren Werkstoff bestehen. -Um die Verbindung
wieder leicht lösen zu kön nen, hat das Verschlussstück 7' für das An setzen eines Werkzeuges entweder eine Nase 7"', oder der keilförmige Kopf 5"' des Spann- Stückes 5" besitzt eine Bohrung 17, durch die ein Bolzen zum Zurücktreiben des Keils 7' eingeführt werden kann.
In den Fig. 9 und 10 ist eine Ausfüh rungsform gezeigt, bei der mittels des Spannstückes 5" zunächst die Lage der Spannpunkte an der Wölbung 4' der Haken nase 3 ermittelt und :daraufhin durch Ein treiben .des Verschluss.keils 7" an der andern Schienenfussseite der Knotenpunkt unter Spannung gebracht werden soll.
Diese Lösung setzt aber voraus, dass die Reibungs- verhältnisse zwischen dem .Spannstück 5" und der Wölbung 4' ein Einspielenlassen -des Spannstückes zugeben.
Die Vorbedingungen hierzu sind aber nicht immer gegeben. Dem wird mit einer Ausbildung der Schienen- befestigung nach .den Fig. 15 und 16 be gegnet. Unter Verwendung eines Spann stückes 5" an .der einen und einem Ver- schlussstück 7" an der andern Schienenfuss- seite werden zunächst auch bei gewisser Schräglage der Schwelle -die Spannpunkte abgetastet. Dies
geschieht in der Weise, dass nach dem Aufsetzen der Schiene auf die Schwelle zuerst das Spannstück 5" mit dem Keilansatz 5"' bis zur Anlage an die Wölbung 4' der Hakennase 3 eingeschoben wird, worauf ein Gegenkeil 17' ebenfalls bis zur Anlage an die Wölbung 4' eingesteckt wird.
Beim darauffolgenden Eintreiben des Verschlusskeils 9" zwischen den .Schienenfuss und die Wölbung 2' der Hakennase 2 kom men drei Anlagepunkte des Knotenpunktes Schiene-Schwelle unter Spannung.
Um weiterhin die Spannung des Systems besser ,zu erhalten, kann der Verschlusskeil 7" als federndes Glied ausgebildet sein, und zwar so,
dass die Übertragung der Spann- kräfte ohne Beanspruchung der Federung erfolgt. Zu diesem Zweck hat der Verschluss- keil eine Form gemäss den Fig. 17 und 1$. Fig. 17 zeigt den Keil in entspanntem Zu stand, während er in Fig.18 nach ,
dem Ein treiben zwischen die Wölbung 2' der Haken nase 2 und den Schienenfuss dargestellt ist. Zur Erhaltung einer gewissen Vorspannung im System kann der Verschlusskeil seinen Enden zu federn, wo er mit Nasen 18 ver sehen ist, die bezogen auf die Flächenebene 19 des Keilmittelteils 20 etwas vorstehen und am Schienenfuss anliegen.
Beim Eintreiben des Keils 7" bis .zur spannenden Anlage seines Mittelteils 20 an der Wölbung 2' und dem Schienenfuss 21 werden die Nasen 118 zurückgedrückt und dadurch die Keilenden unter Biegungsspannung ,gebracht. Diese damit ,gewonnene Vorspannung sorgt für eine stets vorhandene Haftreibung zwischen dem Spannkeil 7" und,
dem Fuss 21 der Schiene 1, so dass eine selbsttätige Lockerung der Ver bindung durch die stets vorhandenen Be- triebserschütterungen wesentlich erschwert wird.
Mindestens .drei Anlagepunkte lassen bei allen beschriebenen Beispielen erreichen, dass die Verbindung zwischen Schiene und Unter lage (Schwelle oder Unterlagsplatte) .zur Bildung eines Rahmenfachwerkes einen win kelsteifen Knotenpunkt bildet.
Ferner be finden sich die Anlageflächen in solcher gegenseitiger Lage zueinander, dass die Ein- spannverhältnisse sich nicht ändern, auch wenn eine gewisse Abweichung von der lot rechten Lage zwischen Schiene und Unter lage in der Gleisebene vorhanden ist. @Schäd- liche Biegungsvorspannungen in Schiene und Unterlage sind vermieden.
Rail fastening for the creation of a fault-proof and non-moving railway track. A railway track that is not operational under the heaviest loads requires a rail fastening that fulfills the following four main requirements: 1. Walking safety (immovable connection between rail and sleeper); 2. rejection security; 3.
Tolerance of the sleeper position with regard to the angle between the rail and sleeper, and 4. Avoidance of harmful bending preloads through the installation.
The previously known types of superstructure he always fill only part of these demands. For example, all Glemmplatte superstructures are not resistant to migration or warping. They only meet the requirements under 3 and 4.
In the self-tensioning C, where the rails are held at their feet in connection with clamping pieces toggle-joint-like between hook-like lugs, the support plates or the sleepers, the conditions under 3 and 4 are not met.
Since the sleeper position must be at right angles to the rails, the time required for track reconstruction exceeds the allowable amount. The self-tensioning superstructure is therefore not suitable for conversions while maintaining full operation. The previously known wedge superstructures mostly only meet the requirements under 1. and 3. However, they are not fault-proof as the necessary rigid connection between the rails and sleepers is missing. There is no frame or truss stiffness.
Furthermore, strong bending preloads can arise from the installation. .
The rail fastening explained below with wedge-shaped clamping means opposite the rail foot located between hook-shaped noses avoids these deficiencies according to the invention in that the clamping of the longitudinal edges of the rail between the lateral, hook-shaped noses has support flanks with at least three point-shaped contact surfaces, the whole thing so that the rail and base form a rigid, warp-proof framework,
in which bending prestresses are avoided.
In this way, statically clear balance of forces between the rail and the base (sleeper or base plate) are achieved in the clamping.
In FIGS. 1 to 16 of the accompanying drawings, various execution examples of the rail fastening according to the invention are shown in cross-section and in horizontal section. Figures 17 and 18 illustrate a detail.
In all the examples shown, a steel sleeper with a hooked nose 2 and 3 formed by a known rolling and pressing method is assumed to accommodate the rail foot and its fastening means. Instead of sleepers, it is also possible to use supporting plates with appropriately designed noses for the rails.
According to FIGS. 1 and 2, the rail designated by 1 engages with its foot on the one hand under the hook nose 2. On the opposite hook nose 3, the flank 4 of which runs obliquely to the longitudinal axis of the sleeper. the clamping piece 5 inserted. As a result of the arch-like configuration of the flank 2 'of the nose 2 opposite the rail foot in plan view, the threshold can easily be incorporated in its angular position to the rail. To fix the clamping piece 5, which is driven forward with a press fit on the nose flank 4 and with the curved flank 8 on the rail foot
the wedge-shaped locking piece 7 is likewise driven into a press fit between the curved flank 9 on the clamping piece shaft 6 and the rail foot edge. The rail is therefore fixed in three points, on the one hand directly opposite the flank 2 'on the nose 2 and on the other hand directly opposite the flank 8 and indirectly through the locking piece 7 opposite the flank 9 of the clamping piece -5.
The clamping piece 5 has in cross section through the apex of the bulge 9 to an approximately X-shaped shape, while the locking piece 7 shows a V-shaped cross section.
The purpose of the notching effect of the locking piece 7 through the U-shaped cross-section is to increase the frictional pressure on the contacting surfaces at 10 and 11 of the clamping piece 5, so that the wedge shape of the locking piece 7 is allowed to have a fairly strong tightening.
3 and 4 show the hook nose 2 instead of an arched one with an inner flank 2 'which also extends obliquely to the threshold axis. Between this flank and the rail foot, the clamping piece 5 'with the bulges 8' and 9 'and the locking piece 7' as well as the clamping piece 5 together with the locking piece 7 on the opposite side of the 'rail foot have their order.
As a result, the rail 1 is fixed in four points. Opposite the flanks 8, 9, 8 'and 9'. This design is of particular importance when the torque transmission of the junction is subject to special requirements on heavily curved tracks.
The shape of the clamping piece 5 on receiving hook nose 3 differs according to FIGS. 5 and 6 from the examples erla th above, as it shows a curvature 4 'which is symmetrical to the sleepers longitudinal axis.
The radius of the curvature can be relatively small, so that the wedge-shaped part 5 "'of the .Spannstückes 5" touches the curvature 4' with a fairly large pitch angle. Between the clamping piece handle 6 'and the bulge 4' space is left for driving in the locking piece 7 ', which here comes into point contact with the bulge 4'.
The splint 1 is fixed here again in three points, namely indirectly with respect to the nose flank 4 'and directly with respect to the nose flank 2'. Like the clamping piece 5 ″, the locking piece 7 'also has a V-shaped cross-section in this design.
7 and 8 show the use of two clamping pieces 5 "and two locking pieces 7 'according to FIGS. 5 and 6 on both sides of the rail foot, with which the rail is clamped at four points at a rigid angle. The width of the hook nose 2 is here and flank curvature 2 'of the hook nose 3 with the curved flank 4' shaped accordingly.
The clamping pieces @ 5 "also have a wedge-shaped cross-section in order to achieve sufficient self-locking when tightened strongly.
9 and 10 show a further solution such that instead of a clamping piece with a locking piece on the one hand on the rail foot, only one clamping piece 5 "with two opposing, wedge-shaped parts 5" 'rests on the curved inner flank 4' of the hook nose 3.
This ensures that the rail 1 rests against the arch 4 'at two points at any inclined position of the sleeper via the clamping piece 5 "after the locking wedge 7" made bulky by roughening on the opposite side between the rail foot and the curvature 2 'of the hook nose 2 is driven, so see the third contact point for the clamping results.
The clamping piece parts 5 "'and the locking piece 7" again have a V-shape in cross section.
The proposal according to FIGS. 11 and 12 shows a simplification of the fastening parts. Two wedge-shaped clamping jaws 5 '' 'with, for example, approximately elliptical: cross-section serve as fastening members opposite the bulge 4' of the hook nose 3.
When tensioning the rail 1, which lies directly against the curvature 2 'of the hooked nose 2, the individual clamping jaws 5' '' are first driven in with a hammer. As a safeguard against automatic loosening, the subsequent use of a Bore of one clamping jaw guided and screwed into the thread of the head screw 12 on the other clamping jaw.
The screw itself does not take part in the rail clamping, it only has to replace the missing self-locking of the clamping jaws. The clamping of the rail base is again in three points.
In the proposal according to FIGS. 1.3 and 14, it is crucial that the opposing pressure flanges are again uniformly connected to a clamping piece 5 ". This clamping piece is split on the one hand.
The wings 6 ″, 6 ″ ′ formed there by are spread apart by the driving in of the wedge-shaped locking piece 7 ′. Here, one wing 6 ″ is pressed against the curvature 4 ′, the hook nose 3 and the other wing 6 ″ against the rail foot. The closure piece 7 'is not only wedge-shaped in the horizontal, but also in the vertical plane.
In this way, such a high contact pressure is achieved on the wedge flanks 13 and 14 that the wedge, which is not self-locking according to its shape, cannot come loose by itself. This property is increased even further by the fact that the wedge-shaped closure piece 7 'still rests against the hook nose 3 with the third surface 15.
In order to increase the hiking strength of the connection, projections 16 known per se are provided on the wing 6 ″ of the clamping piece 5 ″, which press into the rail base when the wedge-shaped locking piece 7 ′ is driven and thus bring about a bulky form fit. The Versohlussstück 7 'must be made of a harder material to fulfill the last-mentioned tasks. -To the connection
to be able to solve again easily NEN, the locking piece 7 'has to set a tool either a nose 7 "', or the wedge-shaped head 5" 'of the clamping piece 5 "has a hole 17 through which a bolt for driving back the Wedge 7 'can be inserted.
9 and 10, an embodiment is shown in which by means of the clamping piece 5 "first the position of the clamping points on the bulge 4 'of the hook nose 3 is determined and then by driving .desschluss.keils 7" on the on the other side of the rail foot the junction is to be brought under tension.
This solution, however, presupposes that the frictional conditions between the "clamping piece 5" and the bulge 4 'allow the clamping piece to play in.
However, the preconditions for this are not always given. This is countered by designing the rail fastening according to FIGS. 15 and 16. Using a clamping piece 5 ″ on one side and a locking piece 7 ″ on the other side of the rail foot, the clamping points are initially scanned, even if the sleeper is in a certain inclined position. This
happens in such a way that after the rail has been placed on the threshold first the clamping piece 5 "with the wedge attachment 5" 'is pushed in until it rests against the bulge 4' of the hook nose 3, whereupon a counter wedge 17 'also rests on the Curve 4 'is inserted.
When the locking wedge 9 ″ is subsequently driven in between the .Schienenfuss and the curvature 2 'of the hook nose 2, three contact points of the rail-sleeper junction come under tension.
In order to keep the tension of the system better, the locking wedge 7 ″ can be designed as a resilient member, namely as follows
that the clamping forces are transmitted without stressing the suspension. For this purpose, the locking wedge has a shape according to FIGS. 17 and 1. Fig. 17 shows the wedge in a relaxed to stand, while in Fig. 18 after,
the one drive between the curvature 2 'of the hook nose 2 and the rail foot is shown. To maintain a certain bias in the system, the locking wedge can spring at its ends, where it is seen ver with lugs 18, which protrude slightly relative to the surface plane 19 of the wedge middle part 20 and rest on the rail foot.
When the wedge 7 ″ is driven in until its central part 20 becomes tensioned against the arch 2 ′ and the rail foot 21, the noses 118 are pushed back and the wedge ends are thereby brought under bending stress Clamping wedge 7 "and,
the foot 21 of the rail 1, so that an automatic loosening of the connection is made much more difficult by the constant operational vibrations.
In all the examples described, at least three contact points ensure that the connection between the rail and the base (sleeper or base plate) forms an angularly rigid node to form a framework.
Furthermore, the contact surfaces are in such a mutual position to one another that the clamping conditions do not change, even if there is a certain deviation from the perpendicular right position between the rail and the base in the track plane. @ Harmful bending stresses in the rail and base are avoided.