DE10196374B4

DE10196374B4 - Blockschuh für Eisenbahnschienensysteme

Info

Publication number: DE10196374B4
Application number: DE10196374T
Authority: DE
Inventors: Bernard Sonneville; Anderson Thomas Bray jun.
Original assignee: SONNEVILLE AG
Current assignee: Sonneville Ag Ch
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2021-06-30
Also published as: GB2379235A; AT7822U1; KR100655001B1; DE10196374T5; AU2002216765A1; WO2002002872A8; GB2379235B; GB0300176D0; CH695698A5; US6364214B1; WO2002002872A1; KR20030066334A

Abstract

Ein Eisenbahnschienenblockschuh mit: einer unteren Oberfläche; einer peripheren Wand, die sich von der unteren Oberfläche aus erstreckt und ein offenes Ende definiert, wobei die periphere Wand Rippen aufweist; und Flossen, die sich von den Rippen nach innen erstrecken.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schuh zum Aufnehmen eines Blockes oder Balkens (Ankers), der die Schiene eines Eisenbahnschienensystems stützt und auf ein Eisenbahnschienensystem.
In den letzten Jahrzehnten wurden eine Anzahl von Nahverkehrs-, U-Bahn- und Eisenbahnlinien weltweit mit verschiedenen schotterfreien Bahnsystemen (Schienensystem) ausgerüstet, um Instandhaltungskosten zu reduzieren und die Leistung zu erhöhen. Einige solcher Systeme weisen einen im Allgemeinen aus Beton bestehenden Block oder Balken (Anker) auf, einen im Allgemeinen aus geformten Gummi bestehenden Schuh, der den Block oder Balken aufnimmt, sowie einen elastischen Elastomerdämpfer, der zwischen dem Boden des Blockes oder Balkens und dem Boden des Schuhs angeordnet ist. Der Schuh wird dann mit Beton oder Zement (Mörtel) verkleidet. Der Block oder Balken wie auch eine Wand des Schuhs sind schräge, um ein Austauschen dieser Komponenten zu ermöglichen, ohne dass die Beton- oder Zementverkleidung aufgebrochen werden muss. Obwohl diese Systeme jahrelang zufriedenstellend arbeiteten, wurde offensichtlich, dass ihr Verhältnis zwischen der dynamischen und der statischen Steife mit der senkrechten Bewegung des Blockes oder Balkens stieg, und somit die Verformung des elastischen Dämpfers (Polsters) unter dynamischer Last durch eine Berührungsfläche zwischen dem Block oder Balken und der Schuhwand behindert wurde. Diese Berührungsfläche ist ein als Keileffekt bekanntes Phänomen.
Eine Methode, die in der Vergangenheit zum Verringern der dynamischen Steife des Bahnsystems (Schienensystems) umgesetzt wurde, bestand darin, zuerst das Bahnsystem zusammenzusetzen, dann den Block oder Balken aus dem Schuh zu heben, dann einen zweiten elastischen Dämpfer über dem ursprünglichen Dämpfer zu installieren, und dann den Block oder Balken wieder in den Schuh auf den zweiten elastischen Dämpfer einzusetzen. Diese Methode zielte primär darauf, die Steife des Systems durch Erhöhen der Dämpferdicke zu verringern, hatte aber als indirekte Folge das Eliminieren des Keileffektes innerhalb eines Bereiches, welcher durch die Schräge des Blockes oder Balkens und der Schuhwand und der Dicke des zweiten elastischen Dämpfers bestimmt wird.
Auch wenn das Einsetzen des zweiten elastischen Dämpfers den Keileffekt eliminierte, und damit das Verhältnis zwischen dynamischer und statischer Steife verringerte, reduzierte es auch die effektive Einbettungstiefe des Blockes oder Balkens in der Beton- oder Zementverkleidung, und beeinflusste somit in negativer Weise den lateralen Widerstand der Bahn. Auch haben die Kosten der zum Bereitstellen des zweiten elastischen Dämpfers involvierten Schritte die Umsetzung dieser Methode auf einige wenige, meist experimentelle Anwendungen begrenzt.
Aus der FR 2 648 489 A1 ist ein Schuh zum Aufnehmen eines Eisenbahnschienenblocks bekannt, der eine untere Oberfläche, eine sich von der unteren Oberfläche aus erstreckende periphere Wand und Rippen aufweist, die sich von der peripheren Wand aus nach innen erstrecken.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den vorher erwähnten Keileffekt zu eliminieren ohne den lateralen Widerstand der Bahn (des Gleises) zu reduzieren. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Verhältnis zwischen dynamischer und statischer Steife zu verringern.
Diese Aufgabe wird mit einem Eisenbahnschienenblockschuh nach Anspruch 1 sowie einem Eisenbahnschienensystem nach Anspruch 13 gelöst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Schuh vorgeschlagen, der Flossen an den Rippen aufweist, die sich von einer Rippe des Schuhs aus erstrecken. Die Ausmaße der Flossen bestimmen den Bereich, in welchem der Keileffekt eliminiert wird. Das Eliminieren des Keileffektes ermöglicht die freie senkrechte Bewegung des Blockes oder Balkens und volle vorgesehene Verformung des elastischen Dämpfers (Polsters) unter dynamischer Last innerhalb des vorbestimmten Bereiches, sobald die Flossen von dem Block oder Balken zerdrückt oder abgerieben wurden. Dementsprechend wird das Verhältnis zwischen dynamischer und statischer Steife des Bahnsystems reduziert, wodurch die Fähigkeit des Bahnsystems, die Beschränkung beim Verhältnis zwischen dynamischer und statischer Steife zu erfüllen, welche oft spezifiziert werden, um von dem Bahnsystem an die Umwelt übertragenen Lärm und Vibrationen zu kontrollieren, verbessert wird.
Die vorliegende Erfindung eliminiert den Keileffekt ohne die effektive Einbettungstiefe des Blockes oder Balkens in die Beton- oder Zementverkleidung zu reduzieren, und somit ohne den lateralen Widerstand der Bahn negativ zu beeinflussen.
Die vorliegende Erfindung erfüllt die vorher genannte Aufgabe in einer ökonomischen Weise durch das Einbeziehen von Flossen an den Rippen in dem Schuh, anstatt durch die Umsetzung von teuren sukzessiven Bauschritten und das Hinzufügen einer Komponente wie z. B. eines Abstandhalters oder eines zweiten Dämpfers in das System.
Es zeigen:
1 zeigt einen Querschnitt eines ersten Typs eines schotterfreien Bahnsystems;
2 zeigt einen Querschnitt eines zweiten Typs eines schotterfreien Bahnsystems;
3 zeigt eine Gesamtübersicht eines Schuhs gemäß dem Stand der Technik;
4 zeigt einen Querschnitt einer Schuhwand gemäß dem Stand der Technik;
5 zeigt einen Teilquerschnitt eines schotterfreien Bahnsystems gemäß dem Stand der Technik;
6 zeigt einen Querschnitt einer Schuhwand gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt eine detaillierte Sicht einer internen Schuhflosse an einer Schuhrippe;
8 zeigt einen Teilquerschnitt eines schotterfreien Bahnsystems gemäß der vorliegenden Erfindung; und
9 zeigt einen Teilquerschnitt eines schotterfreien Bahnsystems gemäß der vorliegenden Erfindung nach wiederholten Lastzyklen.
1 und 2 zeigen jeweils zwei Typen eines schotterfreien Bahnsystems (Gleissystems). 1 zeigt eine Anordnung mit einem elastischen Dämpfer (Polster) 2, der in einem Gummischuh 1 aufgenommen ist, einem Block 3, der innerhalb des Schuhs 1 auf dem elastischen Dämpfer 2 aufgenommen ist und einer an einer oberen Fläche des Blockes 3 befestigten Schiene 7. Eine zweite Anordnung mit einem Schuh, einem elastischen Dämpfer, einem Block und einer Schiene ist gegenüber der ersten Anordnung positioniert, sodass ein vorbestimmter Abstand zwischen den Schienen, d. h. eine Spurweite, festgelegt wird. Sobald die Spurweite festgelegt ist, wird Beton oder Zement (Mörtel) 4 um die Schuhe dieser Anordnung gegossen, wodurch bei dem Aushärten dieses Betons oder Zementes 4 die Schuhe sich darin festsetzen und die Spurweite festgelegt wird. Das in 2 gezeigte Bahnsystem ist im Wesentlichen dasselbe wie das in 1 gezeigte, außer dass ein Balken (Anker) 6 anstelle des Blockes benutzt wird.
Beim Stand der Technik ist vor dem Gießen des Betons oder Zementes 4 der Abstand zwischen einer äußeren Fläche des Blockes oder Balkens (3, 6) und einer inneren Fläche einer Schuhwand 8 klein. Dementsprechend drückt der Beton oder Zement 4 beim Gießen die Wand 8 des Gummischuhs 1 gegen den Block oder Balken (3, 6), wodurch der bereits erwähnte Abstand zwischen dem Block oder Balken (3, 6) und der Schuhwand 8 wenigstens entlang eines Teils des Blockes oder Balkens und der Schuhwand eliminiert wird. Dies wird in 5 durch Bezugszeichen 13 gezeigt.
Diese Eliminierung des Abstandes zwischen dem Block oder Balken (3, 6) und der Schuhwand 8 verhindert nicht das Erreichen der vorgesehenen Verformung des elastischen Dämpfers 2, wenn eine statische senkrechte Last auf den Block oder Balken (3, 6) angewandt wird. Das bedeutet, der Block oder Balken (3, 6) wird sich unter der senkrechten Last nach unten bewegen bis die vorgesehene Verformung des elastischen Dämpfers 2 erreicht ist. Die Abwärtsbewegung des Blockes oder Balkens (3, 6) wird durch die sich progressiv vergrößernde Kompression und Scherverformung der Rippen 9, welche in der Schuhwand 8 geformt sind und den Block oder Balken (3, 6) berühren, verlangsamt aber nicht verhindert. Man begegnet jedoch Problemen bei der dynamischen Belastung des Blockes oder Balkens (3, 6).
Unter den dynamischen Belastungsbedingungen, die in der Bahn vorherrschen, wo die Räder von vorbeikommenden Zügen den Block oder Balken (3, 6) durch Belastungs- und Entlastungszyklen mit kurzen Abständen beanspruchen, während Rad oder Schienendefekte Vibrationen in einem großen Frequenzbereich generieren, stört insbesondere die Eliminierung des Abstandes zwischen dem Block oder Balken (3, 6) und der Schuhwand 8, d. h. der Keileffekt oder die Berührungsfläche zwischen dem Block oder Balken (3, 6) und der Schuhwand 8, die elastische Reaktion des Bahnsystems. Dies führt zu einem höheren Verhältnis zwischen dynamischer und statischer Steife, was dazu führen kann, dass übermäßiger Lärm und Vibrationen an die Umwelt abgegeben werden. Das Verhältnis zwischen dynamischer und statischer Steife kann durch das Benutzen eines Schuhs gemäß der vorliegenden Erfindung verringert werden.
Der erfindungsgemäße Schuh ist in allen Aspekten dem Schuh aus dem Stand der Technik ähnlich, außer dass sich beabstandete Flossen 5 von den Rippen 14 des Schuhs 1 erstrecken. Dementsprechend besteht der Schuh 1 vorzugsweise aus Gummi und weist eine untere Oberfläche 10 mit einer peripheren Wand 8 auf, die sich von der unteren Oberfläche 10 nach oben erstreckt. Die Wand verjüngt sich von ihrem oberen Ende zur unteren Oberfläche 10 und weist sich nach innen erstreckende Rippen 14 auf. Genauer gesagt weist die periphere Wand 8 Rillen 13 auf, die entlang dieser vom oberen Ende der peripheren Wand 8 bis zum unteren Ende der peripheren Wand 8 beabstandet sind. Dementsprechend sind zwischen diesen Rillen 13 Rippen 14 definiert, und es sind diese Rippen 14 von denen sich die Flossen 5 erstrecken.
7 zeigt die Abmessungen einer Flosse 5. Jede Flosse 5 erstreckt sich eine Strecke ”x” von einer inneren Oberfläche 11 der Rippe 14, wobei diese Strecke zwischen ungefähr 0,3 mm und ungefähr 1,5 mm liegt, und bei vorzugsweise 0,5 mm. Die Strecke ”x” wird entlang einer senkrechten Richtung zur inneren Oberfläche 11 der Rippe 14 gemessen. Die Dicke der Flosse ist als Größe ”y” dargestellt und liegt zwischen ungefähr 0,3 mm und ungefähr 2,0 mm und vorzugsweise bei 0,5 mm. Die Größe ”y” wird entlang einer zu der Strecke ”x” senkrechten Richtung gemessen und parallel zu der inneren Oberfläche 11 der Rippe 14. Auch liegt der Abstand zwischen zwei nächstliegenden Flossen 5 zwischen ungefähr 7,0 mm und 30,0 mm und vorzugsweise bei 14,0 mm. Dieser Abstand, in 8 als Größe ”z” bezeichnet, wird von dem Mittelpunkt einer Flosse 5 zum Mittelpunkt der nächstliegenden Flosse 5 entlang einer parallel zur Größe ”y” liegenden Linie gemessen. Außerdem liegt die Härke des Schuhs 1 zwischen 50 und 100 Shore A und vorzugsweise zwischen 60 und 90 Shore A. Der Schuh 1 gemäß der vorliegenden Erfindung führt wie folgt zu einem kleineren Verhältnis zwischen der dynamischen und der statischen Steife im Vergleich zu dem des Standes der Technik.
Wie es in 8 zu sehen ist, wird ein elastischer Dämpfer 2 in den Schuh 1 eingesetzt und dann ein Block oder Balken (3, 6) in den Schuh 1 auf den elastischen Dämpfer 2 gesetzt. Die Flossen 5 dienen während des Gießens und Aushärtens des Betons oder Zementes 4 zur Beabstandung des Blockes oder Balkens (3, 6) von der Wand 8 des Schuhs. Das bedeutet, die Anzahl, Härte und Abmessungen der Flossen 5 sind so gewählt, dass diese unter dem hydrostatischen Druck, welcher durch den Beton oder Zement 4 während des Gießens und Nachbehandelns auf den Gummischuh 1 wirkt, ihre Integrität behalten. Somit verhindern die erfindungsgemäßen Flossen 5 die Berührungsfläche zwischen dem Block oder Balken (3, 6) und der Schuhwand 8, wie sie beim Stand der Technik besteht.
Auch sind die Anzahl, Härte und Abmessungen der Flossen 5 so gewählt, dass diese schnell durch den Block oder Balken (3, 6) zerdrückt oder abgetragen werden, der sich durch die wiederholten Belastungszyklen innerhalb des Schuhs 1 bewegt, sodass, nachdem die Flossen 5 von der Wand 8 des Schuhs 1 abgetragen oder auf andere Weise entfernt wurden, eine Passform zwischen dem Block oder Balken (3, 6) und dem Schuh 1 besteht, wie es in 9 gezeigt ist. Wie man es in 9 sehen kann, besteht zwischen dem Block oder Balken (3, 6) und der Schuhwand 8 entlang der gesamten Oberfläche des Blockes oder Balkens und der Schuhwand ein Spielraum oder Abstand 12. Dementsprechend wird wegen des festen Abstandes 12 zwischen dem Block oder Balken (3, 6) und der Schuhwand 8 der im Stand der Technik realisierte Keileffekt nicht festgestellt. Somit wird die freie senkrechte Bewegung des Blockes oder Balkens (3, 6) und die volle vorgesehene Verformung des elastischen Dämpfers 2 unter der durch die auf den Bahnen sich fortbewegenden Zügen bewirkten dynamischen Belastung ermöglicht. Dementsprechend wird das Verhältnis zwischen dynamischer und statischer Steife des Bahnsystems im Vergleich zum Bahnsystem des Standes der Technik auf einfache Weise erniedrigt, ohne die laterale Stabilität des Bahnsystems zu verringern. Folglich ist bei einem Bahnsystem, das den erfindungsgemäßen Schuh nutzt, das Erfüllen spezifischer Beschränkungen beim Verhältnis zwischen dynamischer und statischer Steife, um den an die Umwelt übertragenen Lärm und Vibrationen zu begrenzen, gesichert, ohne eine Reduktion in der lateralen Stabilität zu erfahren.
Außerdem können die Flossen auf einfache Weise durch Modifizieren einer vorhandenen Schuhform vorgesehen werden, und dadurch die mit der Produktion des Schuhs verbundenen Kosten begrenzen.
Auch wenn eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, wird es für den Fachmann naheliegend sein, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den in den beigefügten Ansprüchen definierten Bereich der Erfindung zu verlassen.

Claims

Ein Eisenbahnschienenblockschuh mit: einer unteren Oberfläche; einer peripheren Wand, die sich von der unteren Oberfläche aus erstreckt und ein offenes Ende definiert, wobei die periphere Wand Rippen aufweist; und Flossen, die sich von den Rippen nach innen erstrecken.
Schuh nach Anspruch 1, wobei die Flossen sich peripher um die periphere Wand erstrecken und entlang der peripheren Wand voneinander beabstandet sind, in einer Richtung, die sich von der unteren Oberfläche zum offenen Ende erstreckt.
Schuh nach Anspruch 2, wobei die Flossen durch einen Abstand zwischen 7,0 und 30,0 mm voneinander beabstandet sind.
Schuh nach Anspruch 3, wobei die Flossen durch einen Abstand von 14,0 mm voneinander beabstandet sind.
Schuh nach Anspruch 1, wobei sich die Flossen über eine Strecke von 0,3 mm bis 1,5 mm von den Rippen nach innen erstrecken.
Schuh nach Anspruch 5, wobei sich die Flossen über eine Strecke von 0,5 mm von den Rippen nach innen erstrecken.
Schuh nach Anspruch 1, wobei jede Flosse eine Dicke zwischen 0,3 mm und 2,0 mm aufweist.
Schuh nach Anspruch 7, wobei jede der Flossen eine Dicke von 0,5 mm aufweist.
Schuh nach Anspruch 1, wobei die Flossen eine Härte zwischen 50 und 100 Shore A aufweisen.
Schuh nach Anspruch 9, wobei die Flossen eine Härte zwischen 60 und 90 Shore A aufweisen.
Schuh nach Anspruch 1, wobei sich die periphere Wand vom offenen Ende hin zur unteren Oberfläche verjüngt.
Schuh nach Anspruch 1, wobei der Schuh Gummi aufweist.
Ein Eisenbahnschienensystem mit: einem Schuh mit einer unteren Oberfläche, einer peripheren Wand, die sich von der unteren Oberfläche aus erstreckt und ein offenes Ende definiert, wobei die periphere Wand Rippen aufweist, und Flossen, die sich nach innen von den Rippen erstrecken; und einem Eisenbahnschienenblock oder -balken(-anker) innerhalb des Schuhs.
Eisenbahnschienensystem nach Anspruch 13, wobei die Flossen sich peripher um die periphere Wand erstrecken und entlang der peripheren Wand voneinander beabstandet sind, in einer Richtung, die sich von der unteren Oberfläche zum offenen Ende erstreckt.
Eisenbahnschienensystem nach Anspruch 14, wobei die Flossen durch einen Abstand zwischen 7,0 und 30,0 mm voneinander beabstandet sind.
Eisenbahnschienensystem nach Anspruch 15, wobei die Flossen durch einen Abstand von 14,0 mm voneinander beabstandet sind.
Eisenbahnschienensystem nach Anspruch 13, wobei sich die Flossen über eine Strecke von 0,3 mm bis 1,5 mm von den Rippen nach innen erstrecken.
Eisenbahnschienensystem nach Anspruch 17, wobei sich die Flossen über eine Strecke von 0,5 mm von den Rippen nach innen erstrecken.
Eisenbahnschienensystem nach Anspruch 13, wobei jede der Flossen eine Dicke zwischen 0,3 mm und 2,0 mm aufweist.
Eisenbahnschienensystem nach Anspruch 19, wobei jede der Flossen eine Dicke von 0,5 mm aufweist.
Eisenbahnschienensystem nach Anspruch 13, wobei die Flossen eine Härte zwischen 50 und 100 Shore A aufweisen.
Eisenbahnschienensystem nach Anspruch 21, wobei die Flossen eine Härte zwischen 60 und 90 Shore A aufweisen.
Eisenbahnschienensystem nach Anspruch 13, wobei sich die periphere Wand vom offenen Ende hin zur unteren Oberfläche verjüngt und der Eisenbahnschienenblock oder -balken sich in gleicher Weise verjüngt, sodass die Flossen den Eisenbahnschienenblock oder -balken berühren.
Eisenbahnschienensystem nach Anspruch 13, weiterhin mit einem elastischen Dämpfer (Polster) zwischen der unteren Oberfläche und dem Eisenbahnschienenblock oder -balken, wobei der elastische Dämpfer den Eisenbahnschienenblock oder -balken stützt.
Eisenbahnschienensystem nach Anspruch 13, wobei der Schuh Gummi aufweist.
Eisenbahnschienensystem nach Anspruch 13, weiterhin mit einer durch den Eisenbahnschienenblock oder -balken gestützten Schiene.