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Die Erfindung betrifft eine Fertigteilplatte aus insbesondere Stahlbeton und insbesondere zur Verwendung als Bauteil einer festen Fahrbahn für Hochgeschwindigkeitsverkehrsmittel mit zwei sich auf einer Grundplatte nebeneinander in Längsrichtung erstreckenden, höckerartigen Erhebungen, die mit der Grundplatte einstückig gefertigt sind und die jeweils als Auflager für den Schienenfuß einer Schiene eines Gleises dienen, und mit Befestigungsmitteln für die Schienen auf den Erhebungen, die beidseits in Längsrichtung der Schiene voneinander beabstandet sowie seitlich von der Schiene angeordnet sind, und ein Verfahren zur Herstellung einer festen Fahrbahn mit einer derartigen Fertigteilplatte.
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Eine derartige Fertigteilplatte ist durch die
DE 6923227 U bekannt. Schienentragplatten für sogenannte Schnellfahrgleise mit einer aus Beton oder dergleichen hergestellten Grundplatte sowie Lager- und Befestigungsmitteln zur Festlegung der Gleise bzw. Schienen sind seit langem bekannt, beispielsweise aus dem o. g. deutschen Gebrauchsmuster. Bei der dort beschriebenen Schienentragplatte werden die Schienen auf Auflagern befestigt, die auf der Oberseite der Grundplatte der Schienentragplatte angeordnet, gegenüber der Ebene der Oberseite der Grundplatte erhaben sind und sich über die ganze Länge der Platte erstrecken. Es handelt sich somit um eine kontinuierliche Schienenlagerung.
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Im Laufe der Zeit sind dann verschiedene Fertigteilplatten bzw. Stahlbetonfertigteilplatten entwickelt worden, die zur Herstellung einer festen Fahrbahn für den Hochgeschwindigkeitsschienenverkehr vorgesehen sind. Diesbezüglich wird beispielsweise auf die
DE 19733909 A1 und die
WO 01/25538 A1 verwiesen. Unter dem Begriff „feste Fahrbahn” wird im übrigen eine instandhaltungsarme Oberbaukonstruktion verstanden, bei der die lastabtragenden Funktion des Gleisschotters durch gebundene Materialien ersetzt wird. Die feste Fahrbahn ist ein hinsichtlich ihrer Einsenkung definierte Oberbaukonstruktion, die frostsicher auf einer Betontrageschicht oder Asphalttrageschicht gegründet ist. Eine derartige feste Fahrbahn ist bekannt und kann beispielsweise aus den ebenfalls bekannten Fertigteilplatten der genannten Art hergestellt werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fertigteilplatte für eine einfach herzustellende, lärmarme Schienenlagerung für den Schienenverkehr und insbesondere für den Schienenfernverkehr sowie ein Verfahren zur Herstellung einer festen, lärmarmen Fahrbahn aus einer derartigen Fertigteilplatte bereitzustellen.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch die Lehre der Ansprüche 1 und 13.
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Die erfindungsgemäße Fertigteilplatte besitzt somit Befestigungsmittel in Form von Haltebacken, die sich von der Grundplatte der Fertigteilplatte über die Erhebung, auf der die Schiene aufliegt, nach oben erstrecken. Diese Haltebacken besitzen eine zur Schiene zeigende Stirnfläche, die zweckmäßigerweise senkrecht zur Grundplatte verläuft. In der Haltebacke ist eine zur Schiene hin offene Ausnehmung vorgesehen. Mit anderen Worten, von der Stirnfläche der Haltebacke erstreckt sich ein Hohlraum in das Innere der Haltebacke.
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Derartige Haltebacken sind im Abstand voneinander in Längsrichtung der Schiene auf beiden Seiten der Schiene angeordnet. Zweckmäßigerweise liegen sich dabei zwei Haltebacken jeweils gegenüber. Allerdings ist es auch möglich, die Haltebacken auf einer Seite der Schiene versetzt zu den Haltebacken auf der anderen Seite der Schiene anzubringen.
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Die Haltebacke ist vorzugsweise mit der Grundplatte einstückig gefertigt. Mit anderen Worten, die Haltebacke wird zusammen mit der Grundplatte und den höckerartigen Erhebungen aus dem gleichen Material gefertigt. Es kann sich dabei um Stahlbeton oder um ein anderes, zur Herstellung von derartigen Fertigteilplatten geeignetes Material handeln.
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Zur Herstellung einer festen Fahrbahn, worauf nachstehend noch näher eingegangen wird, werden mehrere erfindungsgemäße Fertigteilplatten miteinander verbunden, beispielsweise nach der in der genannten
WO 01/25538 A1 bekannten Art und Weise. Danach werden die Schienen auf die höckerartigen Erhebungen derart aufgebracht, dass sie mit ihrem Schienenfuß auf diesen höckerartigen Erhebungen aufliegen. Die Schienen werden dabei zweckmäßigerweise mittels einer hydraulischen Vorrichtung auf Lage und Höhe gebracht. Anschließend wird in den Bereich zwischen Haltebacken und der Schiene mit einem Kunststoffmaterial ausgefüllt, welches die Schiene an dem gewünschten Ort hält und an der Grundplatte fixiert, wonach nachstehend ebenfalls noch näher eingegangen wird.
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Bei dem Kunststoffmaterial kann es sich beispielsweise um ein Fertigteil bzw. Einlegeteil handeln, das zuvor hergestellt wurde und dann als fertiges Teil insbesondere hydraulisch zwischen die Haltebacke und die dazugehörige Schiene eingebracht wird.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem Kunststoffmaterial um ein Vergussmaterial, das vor Ort in den Bereich zwischen Haltebacke und Schiene eingegossen wird und in die Ausnehmung fließt, diese möglichst ausfüllt und auf den Bereich zwischen der Haltebacke und dem Fuß sowie dem Steg der von der Haltebacke gehaltenen Schiene zumindest teilweise ausfüllt. Nach Aushärten des Gussmaterials wird dann die Schiene an dem gewünschten Ort gehalten. Bei dem Vergussmaterial handelt es sich vorzugsweise um ein Polyurethan-Vergussmaterial. Dieses Polyurethan-Vergussmaterial kann vor Ort mit Hilfe einer Maschine in den Zwischenraum zwischen Haltebacke und Schiene eingebracht werden. Zweckmäßigerweise wird dabei der genannte Bereich mittels einer Form abgedeckt, so dass das Vergussmaterial nicht zu sehr nach außen dringt und keine halternde Funktion mehr ausüben kann.
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Die Ausnehmung in der zur Schiene zeigenden Stirnfläche der Haltebacke dient dazu, einen Formschluss zwischen Haltebacke und dem Kunststoffmaterial herzustellen. Eine derartige Ausnehmung kann beispielsweise in Form von Rillen oder Riefen ausgebildet sein.
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Um jedoch die bei einer Schiene auftretenden Schub- bzw. Zugbewegungen in Längsrichtung der Schiene aufzunehmen und um auch diejenigen Kräfte aufzunehmen, die in etwa senkrecht zur Grundplatte wirken, läuft der Rand in der Stirnfläche vollständig um die Ausnehmung herum. Mit anderen Worten, die Ausnehmung ist nur zur Schiene hin offen bzw. zeigend und stellt einen zur Schiene hin offenen Hohlraum dar. Dadurch können alle in jedwede Richtung zeigenden Kräfte aufgenommen werden.
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Nach einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der untere Rand der Ausnehmung auf der Höhe der Erhebung zur Lagerung des Schienenfußes. Die Ausnehmung besitzt vorzugsweise in Aufsicht auf die Stirnfläche eine rechteckige oder auch quadratische Form. Eine der Seiten dieses Rechtecks verläuft dann parallel und auf Höhe der Erhebung. Auf diese Weise ist es möglich, einen Schienenunterguss aus einem Kunststoffmaterial, der vorzugsweise auf der Erhebung aufgebracht ist, auch in die Ausnehmungen sich hineinerstrecken zu lassen. Auf diese Weise wird eine größere Verzahnung erreicht.
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Der Schienenunterguss besteht ebenfalls aus einem Kunststoffmaterial und wird dabei vorzugsweise stulpenartig auf die höckerartigen Erhebungen aufgebracht. Auf diese Weise wird Feuchtigkeit weggehalten und verhindert, dass Feuchtigkeit in den Grenzbereich zwischen den Schienenunterguss und die darunter liegende Erhebung gelangt.
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Der Schienenunterguss wird im übrigen vorzugsweise bereits in der Fertigungsstätte für die Fertigteilplatte auf die höckerartigen Erhebungen aufgebracht. Erforderlichenfalls kann dieser Schienenunterguss auch vor Ort hergestellt werden. Nach Fertigstellen des Schienenuntergusses wird die Schiene dann mit dem Fuß auf diesen Schienenunterguss aufgelegt und auf die oben beschriebene Weise auf Lage und Höhe gebracht.
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Auch dieser Schienenunterguss wird vorzugsweise aus einem Polyurethan-Vergussmaterial hergestellt.
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Das Polyurethan zur Ausfüllung der Ausnehmung und des Bereiches zwischen Haltebacke und Schiene ist vorzugsweise unelastisch, während das Polyurethan für den Schienenunterguss vorzugsweise hoch elastisch ist. Im Bereich der Ausnehmung stützt sich dann das härtere Polyurethan-Material auf dem elastischen Polyurethan-Material des Schienenuntergusses ab.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer festen Fahrbahn, bei dem die oben beschriebenen Maßnahmen und die in den Verfahrensansprüchen beschriebenen Maßnahmen durchgeführt werden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
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1 in schematischer Darstellung eine Aufsicht auf einen Teil einer erfindungsgemäßen Fertigplatte,
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2 die in 1 gezeigte Fertigteilplatte in Seitenansicht,
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3 eine Aufsicht (teilweise weggebrochen) auf einen Bereich einer erfindungsgemäßen Fertigteilplatte mit zwei einander gegenüberliegenden Haltebacken und mit einer eingesetzten Schiene in vergrößerter Darstellung,
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4 einen Schnitt entlang der Linie A-A der 3,
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5 eine Seitenansicht auf eine Haltebacke und
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6 einen Schnitt durch einen Bereich einer erfindungsgemäßen Fertigteilplatte in einem Abschnitt, in dem keine Haltebacken vorhanden sind.
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Die in der
1 in Aufsicht gezeigte Fertigteilplatte
1, wobei von dieser Fertigteilplatte
1 nur ein gewisser Bereich dargestellt ist, besteht aus einer Grundplatte
2 aus einem üblicherweise zur Herstellung einer Fertigteilplatte eingesetzten Material, beispielsweise Stahlbeton. Diese Fertigteilplatte
1 wird mit anderen Fertigplatten zu einer festen Fahrbahn auf per se bekannte Weise vereinigt bzw. verbunden. Dies kann beispielsweise gemäß der Lehre der bereits oben genannten
WO 01/25538 A1 geschehen. Diese Fertigteilplatten werden dabei in Längsrichtung
3 aneinander gelegt und an ihren Stirnseiten miteinander verbunden.
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Auf der Grundplatte 2 sind zwei sich nebeneinander und in Längsrichtung 3 erstreckende, höckerartige Erhebungen 4 vorhanden, auf die eine Schiene aufgelegt wird. In der 1 ist dabei nur eine derartige Erhebung 4 gezeigt, die andere, nicht gezeigte Erhebung verläuft parallel dazu und dient als Auflage für die zweite Schiene, wobei natürlich beide Schienen zusammen ein Gleis bilden.
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Die höckerartige Erhebung 4 ist durchgehend bzw. kontinuierlich und zusammen mit der Grundplatte aus dem gleichen Material einstückig gefertigt. Auf beiden Seiten der Erhebung 4 sind in gewissen Abständen jeweils eine Haltebacke 6, 6' vorgesehen, die sich über die Erhebung 4 nach oben erstrecken und eine zur Schiene bzw. zur höckerartigen Erhebung hin zeigende Stirnfläche 7 besitzen.
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Die Haltebacken sind aus dem gleichen Material wie die Grundplatte 2 einstückig gefertigt. Grundplatte 2, Erhebungen 4 und Haltebacken 6, 6' können somit im gleichen Arbeitsgang hergestellt werden.
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Die Haltebacken 6, 6' sind paarweise voneinander beabstandet in Längsrichtung 3 angeordnet. Der Abstand kann dabei bis zu 75 cm betragen. Zwischen den aufeinander in Längsrichtung 3 folgenden Haltebacken 6, 6' ist in der Grundplatte 2 und in der Erhebung 4 ein Schlitz 5 vorgesehen, der dazu dient, Wasser von den Oberflächen der Erhebung und der Grundplatte abzuführen.
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In der 3 ist noch einmal ein Bereich mit einem Paar von Haltebacken 6, 6' in vergrößerter Darstellung wiedergegeben, wobei eine Schiene 9 mit ihrem Schienenfuß 10 auf die Erhebung 4 aufgesetzt ist. Die Erhebung 4 besitzt abgeschrägte Flanken 8 und weist daher im Querschnitt im wesentlichen eine domartige Form auf, man vergleiche 6.
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Die eingesetzte Schiene 9 stellt eine übliche Vigniol-Schiene dar, die einen Schienenfuß 10, einen Steg 11 und einen Kopf 12 besitzt, man vergleiche 4 und 6.
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Aus den beiden zuletzt genannten Figuren ist auch ersichtlich, dass zwischen dem Schienenfuß 10 und der höckerartigen Erhebung 4 ein Schienenunterguss 13 aus einem Polyurethan-Material angebracht ist. Dieser Schienenunterguss 13 ragt über die Kante zwischen der Oberfläche der Erhebung 4 und der abgeschrägten Flanke 8 hinüber und sitzt somit in etwa stulpenartig auf der Erhebung 4 auf. Mit anderen Worten, die Erhebung 4 wird von dem Schienenunterguss 13 kappenartig übergriffen, so dass kein Wasser in den Grenzbereich zwischen dem Polyurethan-Material und der Erhebung 4 bzw. der abgeschrägten Flanke 8 gelangen kann. Vielmehr wird das Wasser abgeführt.
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Da die Erhebung 4 und der Schienenunterguss 13 durchgehend ausgebildet sind (mit Ausnahme der Schlitze 5), wird die Schiene 9 kontinuierlich gelagert. Damit wird eine optimale Schallpegelminderung der Schiene erreicht.
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Der Schienenunterguss 13 ist auch im Bereich zwischen zwei Haltebacken 6, 6' vorhanden, wie dies insbesondere aus der 4 hervorgeht, welche einen Schnitt durch eine Grundplatte 2 im Bereich von zwei einander gegenüberliegenden Haltebacken 6, 6' zeigt. Auch in der 3 ist dieser Schienenunterguss 13 zwischen den beiden Haltebacken 6, 6' angedeutet, jedoch ansonsten aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit in der 3 weggelassen.
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Die beiden Haltebacken 6, 6' erstrecken sich über die Erhebung nach oben und somit senkrecht von der Grundplatte 2 nach oben und besitzen eine zur Schiene 9 zeigende Stirnfläche 7, die in etwa senkrecht sowie parallel zur Schiene 9 (genauer zum Steg 11) verläuft. Der Abstand der beiden einander gegenüberliegenden Haltebacken 6, 6' ist dabei derartig gewählt, dass diese Stirnfläche 7 zu dem Seitenrand des Schienenfußes 10 nur einen geringen Abstand besitzt.
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Die beiden Haltebacken 6, 6' besitzen jeweils eine Ausnehmung 14, die sich von der Stirnfläche 7 in die dazu gehörige Haltebacke 6, 6' erstreckt. Der Rand 15 dieser Ausnehmung 14 (man vergleiche 5) läuft dabei in der Stirnfläche 7 vollständig um. Diese Ausnehmung 14 besitzt in Aufsicht eine rechteckige Form, wobei der untere Rand 15' parallel zur Oberfläche der Erhebung 4 und auf der gleichen Höhe davon verläuft.
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Der Schienenunterguss 13 erstreckt sich im Bereich zwischen zwei Haltebacken 6, 6' zwischen den beiden Stirnflächen 7 und auch in die Ausnehmungen 14 hinein (man vergleiche 3 und 4).
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Der Bereich zwischen den Haltebacken 6, 6' und der dazwischen liegenden Schiene 9 ist durch ein Polyurethan-Material 16 ausgefüllt. Mit anderen Worten, der Innenraum der Ausnehmung 14 und der Bereich zwischen den Stirnflächen 7 und dem Schienenfuß 10 und dem Steg 11 ist oberhalb des Schienenuntergusses 13 von diesem Polyurethan-Material ausgefüllt, das somit auch an den Wänden der genannten Teile anliegt.
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Dieses Polyurethan-Material wird in Form eines Polyurethan-Vergussmaterials nach Einlegen und Fixieren der Schiene 9 in den genannten Zwischenraum eingebracht. Dabei handelt es sich um ein Reaktionsmaterial, das im flüssigen Zustand eingebracht wird und nach dem Ausreagieren fest wird sowie die Schiene 9 an ihrem gewünschten Ort hält.
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Derartige Polyurethan-Vergussmaterialien sind seit langem bekannt und werden zum Einbetten von Schienen häufig eingesetzt, so dass sich ein weiteres Eingehen auf dieses Polyurethan-Vergussmaterial erübrigt.
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Das Polyurethan-Material ist aufgrund der gewählten Ausgestaltung der Haltebacken 6, 6' in der Lage, nicht nur Kräfte aufzunehmen, die in Längsrichtung der Schiene 9 wirken. Ein Durchschub der Schiene 9 wird somit verhindert. Vielmehr können auch Kräfte aufgenommen werden, die senkrecht zur Oberfläche der Grundplatte 2 wirken. Ein Aufheben der Schiene 9 wird dadurch verhindert. Es können somit alle nur denkbaren Kräfte wirksam aufgenommen und auf die Haltebacken 6, 6' übertragen werden. Eine derartige Lagerung ist im übrigen nicht nur mechanisch stabil, sondern auch ausgesprochen lärmarm.
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Die Haltebacken 6, 6' mit dem Polyurethan-Material 16 stellen somit elastische Schienenstützpunkte dar, die über hervorragende Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften verfügen. Die Schallemission ist dabei so weit wie möglich reduziert. Dies beruht wahrscheinlich darauf, dass für die Schienenbefestigung keine Metallteile eingesetzt werden.
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Wie man insbesondere aus der 4 ersieht, erhebt sich die Haltebacke 6 höher von der Grundplatte 2 nach oben als die Haltebacke 6'. Auf Seiten der Haltebacke 6 reicht das Polyurethan-Material 16 bis an den unteren Bereich des Kopfes 12 heran, während das Polyurethan-Material auf Seiten der Haltebacke 6' bereits unterhalb des Kopfes 12 endet. Dies liegt daran, dass der Schienenkranz eines Rades einen gewissen Platzbedarf hat. Es ist allerdings auch möglich, die Haltebacke 6' höher auszubilden und für den Schienenkranz den erforderlichen Raum in Form einer in etwa U-förmigen Nut freizulassen.
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Zum Einbringen des PUR-Vergussmaterials kann im übrigen eine nicht gezeigte Schalung Anwendung finden, die auf die Haltebacke 6 bzw. 6' aufgesetzt wird und den Bereich zwischen diesen Haltebacken 6, 6' und der Schiene 9 nach außen mehr oder weniger abschirmt, so dass beim Eingießen des PUR-Vergussmaterials nur geringe Mengen nach außen treten, wobei dies nicht besonders nachteilig ist. Diese Schalung wird dann zum geeigneten Zeitpunkt wieder entfernt.
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Die Haltebacken 6, 6' sind vorzugsweise einander gegenüberliegend angeordnet und fassen die Schiene 9 somit zwischen sich ein. Gegebenenfalls können diese Haltebacken auch in Längsrichtung 3 beabstandet sein. Dies ist insbesondere bei besonderen Anwendungsfällen für eine feste Fahrbahn erforderlich, beispielsweise im Falle von Weichen etc.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fertigteilplatte
- 2
- Grundplatte
- 3
- Längsrichtung
- 4
- höckerartige Erhebung
- 5
- Schlitz
- 6
- Haltebacken 6, 6'
- 7
- Stirnfläche
- 8
- abgeschrägte Flanke
- 9
- Schiene
- 10
- Schienenfuß
- 11
- Steg
- 12
- Kopf
- 13
- Schienenunterguss
- 14
- Ausnehmung
- 15
- Rand
- 15'
- unterer Rand
- 16
- PUR-Material
