DE102005004506A1

DE102005004506A1 - Hochelastischer elektrisch isolierender Schienenstützpunkt

Info

Publication number: DE102005004506A1
Application number: DE200510004506
Authority: DE
Original assignee: Wirthwein AG
Current assignee: Wirthwein AG
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2005-08-18
Also published as: SI1709249T1; DK1709249T3; ES2433993T3; PT1709249E

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hochelastischen elektrisch isolierenden Stützpunkt für Schienen eines spurgeführten Fahrzeuges mit einer Verankerung in einer Tragkonstruktion und federnder Befestigung des Fußes der Schiene mittels einer eine Platte für die seitliche Führung für den Schienenfuß und eine Feder durchgreifenden Schraube beidseits des Schienenfußes, der auf einer elastischen Unterlage und diese auf der Tragkonstruktion aufliegt, wobei beidseits neben dem Schienenfuß je eine Verankerung, umfassend eine in die Tragkonstruktion integrierte Hülse aus Kunststoff, die einen Schraubenbolzen umhüllt, dessen Gewindeende aus der Verankerung zur Schienenseite herausragt, angeordnet ist, zwischen der Tragkonstruktion und dem Schienenfuß ein Satz von mehreren aufeinander liegenden Kunststoffplatten, die breiter als der Schienenfuß samt zugehöriger federnder Befestigung sind, angeordnet ist, von denen die obere Platte als Schienenfußauflage ausgebildet ist, mindestens eine Platte elastisch und rückstellbar für eine vordefinierte Schhienenfußeinsenkung gestaltet ist und alle Platten Durchbrüche für das Gewindeende aufweisen, auf welches eine Mutter zur federnden Verspannung des Schienenfußes aufsetzbar ist. Alternativ wird ein Bausatz für den Stützpunkt und - ergänzend - ein Verfahren zur Herstellung eines Stützpunktes für eine feste Fahrbahn mit einem derartigen Bausatz vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft einen hochelastischen elektrisch isolierenden Stützpunkt für Schienen eines spurgeführten Fahrzeuges mit einer Verankerung in einer Tragkonstruktion und federnder Befestigung des Fußes der Schiene mittels einer eine Platte für die seitliche Führung für den Schienenfuß und eine Feder durchgreifenden Schraube beidseits des Schienenfußes, der auf einer elastischen Unterlage und diese auf der Tragkonstruktion aufliegt sowie einen Bausatz für den Stützpunkt und ein Verfahren zur Herstellung eines Stützpunktes für eine Feste Fahrbahn.
Von heutigen Schienenbefestigungen wird erwartet, dass sie zuverlässig, sicher und wartungsfrei sind, bei langem Federweg, hoher Spannkraft, großem Durchschubwiderstand und wirkungsvollem Kippschutz. Außerdem sollte eine vollautomatische Gleisverlegung durch Vormontage aller Teile im Schwellenwerk möglich sein.

Es sind gattungsgemäße Schienen-Befestigungssysteme bekannt, bei denen beidseits des Schienenfußes nur jeweils eine Schraube in der Unterschwellung verankert ist, wobei eine Schwellenschraube in einen Kunststoff-Dübel, der in der Beton-Unterschwellung vergossen ist, einschraubbar ist. Dazu gehört z.B. das Vossloh System 300 mit Spannklemme für Feste Fahrbahnen, offenbart durch die Firma Vossloh Rail Systems im internet unter httpa/www.vossloh-rail-systems.de am 12.05.2004 um 13:57:54 Uhr mit dem Titel „Oberbau 300 mit Spannklemme Skl 15". Eine oder mehrere hochelastische Zwischenplatten unter dem Schienenfuß ersetzen die Elastizität des Schotterbettes. Zur besseren Lastverteilung auf diese, lose auf der Unterschellung angeordneten Zwischenplatten dient eine sandwichartig eingeschobene stählerne Druckverteilungsplatte, auf der unter Zwischenschaltung üblicher Zwischenlagen die Schiene ruht. Die Winkelführungsplatte, die zur Führung der Seite des Schienenfußes und der rückwärtigen Auflagerung für die Spannklemme zur federnden Verspannung des Schienenfußes dient, ist entsprechend dick ausgeführt. Die Schienenbefestigungsschraube durchgreift also die Winkelführungsplatte und fixiert diese im Rahmen der groben Toleranzen in ihrer Lage sowie die Spannklemme auf dem Schienenfuß. Der rückwärtige Teil der Spannklemme stützt sich auf der Winkelführungsplatte ab und nimmt daher Reaktionskräfte auf, die sich aus der Einsenkung des Schienenfußes und der daraus resultierenden Bewegung der Federschlaufe auf dem Schienenfuß auf.

Diese Schienen-Befestigungssysteme können in der Höhe und in der Spurweite regulierbar gestaltet sein.

Die stählerne Platte begrenzt durch ihre Druckverteilungswirkung die Einsenkung der Schiene auf der Unterschwellung bzw. Tragkonstruktion bei Belastung durch überrollende Fahrzeuglasten und somit die Elastizität des Schienenstützpunktes insgesamt. Demgemäß ist der Federweg am Schienenfuß sehr gering und an der rückwärtigen Auflagerseite der Feder auf der Winkelführungsplatte noch geringer.

Ähnlich gestaltet ist der Oberbau Vossloh System W 14 „Oberbau W 14 mit Spannklemme Skl 14", offenbart im internet unter http://www.vossloh-railsystems.de am 12.05.2004 um 13:57:04 Uhr für Betonschwellen, die üblicherweise auf Schotterbetten liegen.

Das Schotterbett wirkt elastisch, sodass bei dieser Bauweise keine dickeren elastischen unterlagen oder Zwischenplatten erforderlich sind.

Beiden Arten ist gemein: Seitlich wird die Schiene durch Kunststoff-Winkelführungsplatten in Position gehalten; je eine Schwellenschraube durchgreift diese Platte und wird in den im Beton eingegossenen Dübel aus Kunststoff eingeschraubt und fixiert so die Platte in ihrer Lage sowie die Spannklemme auf dem Schienenfuß. Durch den langen elastischen Federweg einer W-förmigen Spannklemme aus Federstahl wird die Schiene dauernd kraftschlüssig verspannt.

Bekannt ist auch aus der Praxis eine andere Form, z.B. der Oberbau Ks, mit Rippenplatte und einer Unterlage / Zwischenlage unter dem Schienenfuß. Die Rippenplatte wird durch je eine Schraube beidseits des Schienenfußes, die entweder in Dübeln in Spannbetonschwellen oder direkt in eine Holzschwelle geschraubt werden, gehalten.

Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, einen einfachen aber wirksamen Stützpunkt für die Oberbauart Feste Fahrbahn, beispielsweise auch für Straßenbahnen, vorzuschlagen, der gegenüber dem Stand der Technik verbessert und montagefreundlicher ist.

Das Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1, 12 und 15. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Die erste Lösung umfasst für einen gattungsgemäßen hochelastischen elektrisch isolierenden Stützpunkt für Schienen eines spurgeführten Fahrzeuges beidseits neben dem Schienenfuß (3) je eine Verankerung, umfassend eine in die Tragkonstruktion integrierte Hülse aus Kunststoff, die einen Schraubenbolzen umhüllt, dessen Gewindeende aus der Verankerung zur Schienenseite herausragt, angeordnet ist,
zwischen der Tragkonstruktion und dem Schienenfuß ein Satz von mehreren aufeinander liegenden Kunststoffplatten, die breiter als der Schienenfuß samt zugehöriger federnder Befestigung sind, angeordnet ist,
von denen die obere Platte als Schienenfußauflage ausgebildet ist,
mindestens eine Platte elastisch und rückstellbar für eine vordefinierte Schienenfußeinsenkung gestaltet ist und alle Platten Durchbrüche für das Gewindeende aufweisen, auf welches eine Mutter zur federnden Verspannung des Schienefußes aufsetzbar ist.

Bei einem derartigen Stützpunkt kann die Verankerung in einer Unterschwellung z.B. plattenförmigen Schwellen oder in Ortbeton – im Folgenden allgemein als Tragkonstruktion bezeichnet – angeordnet, z.B. vergossen sein. Über den nach oben vorstehenden Gewindeteil des Schraubenbolzens kann dann ein Satz von Kunststoffplatten gestülpt werden und mit der Verankerung gekoppelt werden. Nach Auflegen der Schiene, gegebenenfalls auf eine auf der obersten Platte des Satzes von Kunststoffplatten angeordneten Zwischenlage zur Verhinderung von Reibbeschädigungen des Stützpunktes, und Aufstülpen der für sich bekannten W-Feder – und hier auch zu verwendenden Feder – auf den Schienenfuß mit rückwärtiger Abstützung auf der obersten Platte, wird eine Mutter auf das Gewindeende geschraubt und angezogen. So ist zugleich die Schiene verspannt und der Satz von Kunststoffplatten kraftschlüssig aufeinander gepresst.

Der große Vorteil dieser Stützpunktversion liegt darin, dass er eine höhere Elastizität aufweist als bisherige Bauformen. Die in einer mittleren Lage des Bausatzes / der Vielzahl von Platten gelegene stark elastische und rückstellbare Kunststoffplatte bewirkt eine doppelte Elastizität. Bei Belastung durch überrollende Lasten wie Fahrzeugachsen sinkt der Schienenfuß um einen zuvor berechneten Betrag ein und presst dabei die beschriebene Platte rückstellbar zusammen. Die Spannklemme am Schienenfuß mit ihrer bekannten speziellen Federcharakteristik folgt der Einsenkung im Sinne einer Teil-Entspannung der Feder, da ihre Position an der Mutter oder dem Kopf des Schraubenbolzens beibehalten wird. Beim Stand der Technik ist ein Federweg an der rückwärtigen Schlaufe, aufliegend auf der Winkelführungsplatte kaum feststellbar, da die stählerne Druckverteilungsplatte an dieser Stelle keine merkliche Einsenkung der Winkelführungsplatte erlaubt.

Die Erfindung erlaubt nun aber auch eine Einsenkung dieses Teils der Schienenbefestigung bzw. der neuartigen oberen Platte mit Auflager für den Schienenfuß und die Federschlaufe. Damit ergibt sich auch im Bereich der Federschlaufe, abgewandt von der Schienfußseite eine Einsenkbewegung des Stützpunktes mit entsprechendem Federweg, hervorgerufen durch die elastische Platte. Damit wird der Stützpunkt der Schiene insgesamt elastischer.

Da die Verankerung mit Vorsprüngen versehen ist, sitzt sie torsionssicher im Beton. Mindestens die unterste Platte, aber zur Versteifung vorzugsweise auch die oberste Platte des Satzes von Kunststoffplatten ist mit einer Verrippung an der Unterseite ausgestattet. Die unterste Platte kann daher mit der Verrippung formschlüssig in die bei Anwendung von Ortbeton noch frische Beton-Oberfläche der Unterschwellung eingreifen und einen sicheren Sitz erhalten.

Werksseitig kann also die Unterschwellung samt Verankerung und unterster Platte hergestellt sein, wenn nicht, wie später beschrieben der Stützpunkt auf Fester Fahrbahn in situ hergestellt werden soll.

In einer Ausführung soll die oberste Platte des Satzes als Führungsplatte für den Schienenfuß und die Feder ausgebildet sein und ersetzt so eine herkömmliche Winkelführungsplatte und auch eine Rippenplattenfunktion. Außerdem kann die oberste Platte des Satzes als Führung für den Schraubenbolzen ausgestattet sein, z.B. indem er zur Führung für einen gewindelosen Teil des Schraubenbolzens mit einer integralen Hülse ausgestattet wird.

Die Verankerung und mindestens eine der Platten sollten form- und / oder kraftschlüssig miteinander koppelbar sein. Dazu kann nach einer Ausführungsform die Umhüllung der Verankerung zum Gewindeende hin konisch sein und die unterste Platte ebenso nach unten einen sich konisch erweiternden Durchbruch aufweisen, der komplementär zum konischen Teil der Umhüllung der Verankerung gestaltet ist. Durch diese Maßnahme können Horizontalkräfte in dieser Ebene von der Verankerung auf die Platten übertragen werden.

Generell kann auch eine andere Gestaltung der zueinander komplementären Teile der Verankerung und der Platten vorgesehen werden.

Die zweite Lösung umfasst einen separat fabrikseitig vorzufertigenden Bausatz für eine Schienenlagerung und Fixierung einer Schiene, insbesondere für einen oben beschriebenen Stützpunkt mit einem Satz von Stützpunktteilen zur Verwendung für einen zuvor beschrieben Stützpunkt, umfassend

– eine Verankerung aus Kunststoff mit teils umhülltem Gewindebolzen und freiem Gewindeende;
– einem zueinander komplementären Satz von Kunststoffplatten, davon mindestens eine obere und untere aus hochfestem Kunststoff und mindestens eine dazwischen anzuordnende elastische Platte in einer einen Schienenfuß seitlich überragenden Breite und einem Durchbruch für das Einfügen der Verankerung und / oder des Gewindeendes;
– eine Mutter für das Gewindeende und eine spannbügelartige oder w-förmige Stahlfeder.

Die dritte Lösung besteht in einem Verfahren zur Herstellung eines Stützpunktes für eine Feste Fahrbahn umfassend die Schritte:

– Zusammensetzen des Bausatzes,
– Anklemmen des Bausatzes an die Schiene,
– Ausrichten der Schiene,
– Vergießen der Verankerung in eine Unterschwellung aus Ort-Beton.

Diese Lösung sieht anders als zuvor beschrieben und möglich, keine vorgefertigte Unterschwellung für den Stützpunkt vor, sondern eine reine in situ Herstellung des Stützpunktes. Nach Fertigstellung des Schienenstützpunktes wird die Verankerung in Ortbeton als Tragkonstruktion eingegossen.

Der Zusammenbau und temporäre Halt der Teile des Stützpunktes untereinander bzw. relativ zur Schiene wird durch entsprechende komplementäre und steckbare Ausbildung der Teile für ein entsprechendes Fügen von Verankerung zur unteren Platte bzw. des Schraubenbolzens mit seiner temporären Führungsfunktion und Halterungseigenschaften für die Platten und Feder des Bausatzes während des Zusammenbaues der Teile unterstützt.

Anhand einer Zeichnung soll die Erfindung näher dargestellt werden.
Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Stützpunktes mit Teilschnitt durch eine Verankerung und die darüber liegenden Teile;
2 die Bauteile eines Stützpunktes in perspektivischer Sicht von unten, jedoch ohne Schiene, Feder, Schraubenmutter;
3 die Bauteile eines Stützpunktes in perspektivischer Sicht von oben, jedoch ohne Schiene, Feder, Schraubenmutter.
In einer Tragkonstruktion beispielsweise einer Unterschwellung, beispielsweise einer Betonschwelle 9 sind zwei Verankerungen 10 eingesetzt, die integral einen Schraubenbolzen 8 mit Gewindeende 81 umhüllen. Diese Verankerung 10 hat Vorsprünge oder Verrippungen 101 zur torsionssicheren Fixierung im Beton 9. In einer Ausführungsform kann die Umhüllung auch als Dübel gestaltet sein mit speziellem Kopf zur Ankoppelung des Dübels / der Umhüllung an untere Platte 4.
Auf der Unterschwellung ist eine Platte 4 aus beispielsweise Polyamid angeordnet, die an der der Schwelle zugewandten Seiten eine Verrippung 41, 42 trägt, die sich in einer frischen Betonschwelle 9 formschlüssig einkrallen kann. An der Unterseite der Platte 4 ist der Durchbruch für die Aufnahme des Schraubenbolzens 8 konisch gestaltet und zwar komplementär zum oberen Ende der Umhüllung / Verankerung 10 des Schraubenbolzens 8. Beispielsweise kann die Verankerung 10 einen Passteil 102 aufweisen, der formschlüssig und passgenau mit einer Aufnahme 43 der Platte 4 kooperiert nach Art einer Presspassung zur Übertragung von horizontalen Kräften auf die Platte 4 und den Schraubenbolzen 8. Damit wird ein Presssitz der Platte 4 auf der Umhüllung / der Verankerung 10 ermöglicht.
Auf der Platte 4 ist eine elastische Platte 5 vordefinierter und für den Einsatzfall berechneter Dicke, die einfedern kann, und eine weitere hochfeste Platte 6 zur Lastübertragung und teilweisen Druckverteilung angeordnet.
Zur Schiene 1 hin schließt eine mit einem eingeformten Sitz für den Schienenfuß 3 der Schiene 1 versehene oberste Platte oder Auflageplatte 7 den Stützpunkt nach oben ab. Diese Platte kann integral eine Führung 12 für den Schraubenbolzen 8 aufweisen. Unter dem Fuß 3 der Schiene 1 ist noch eine für sich bekannte elastische Zwischenplatte 2 mit angeformten Rippen 21 zum sicheren Umgreifen der Auflageplatte 7 angeordnet.
Der Schraubenbolzen 8 mit Gewinde 81 am oberen Ende und formschlüssig bzw. kraftschlüssig in der Umhüllung der Verankerung 10 sitzendem anderen Ende ist, kann auf mit Gewinde versehenen Ende 81 eine nicht gezeigte Feder / Spannklemme üblicher Bauart aufnehmen und diese mit einer nicht gezeigten Mutter soweit verspannt werden, dass die Schiene sicher, aber elastisch gehalten wird. Dabei stützt sich die Spannklemme auf dem Schienenfuß 3 einerseits und dem Auflager 71 auf Platte 7 sowie an der Mutter ab.
Zugleich wird damit das Paket der Kunststoffplatten 4 – 7 zwischen der Verankerung 10 und der Mutter zusammen gespannt.
Alternativ kann das gesamte Ensemble aus Verankerung und dem Satz von Kunststoffplatten wie in 2 dargestellt, zusammengesetzt werden, dann mit Feder und Mutter an der Schiene arretiert und schließlich durch Ortbeton die Verankerung 10 und die unterste Platte 4 in einer Festen Fahrbahn / Tragkonstruktion 9 vergossen werden.

Claims

Hochelastischer elektrisch isolierender Stützpunkt für Schienen eines spurgeführten Fahrzeuges mit einer Verankerung in einer Tragkonstruktion und federnder Befestigung des Fußes der Schiene mittels einer eine Platte für die seitliche Führung für den Schienenfuß und eine Feder durchgreifenden Schraube beidseits des Schienenfußes, der auf einer elastischen Unterlage und diese auf der Tragkonstruktion aufliegt, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits neben dem Schienenfuß (3) je eine Verankerung, umfassend eine in die Tragkonstruktion integrierte Hülse (10) aus Kunststoff, die einen Schraubenbolzen (8) umhüllt, dessen Gewindeende (81) aus der Verankerung zur Schienenseite herausragt, angeordnet ist, zwischen der Tragkonstruktion (9) und dem Schienenfuß (3) ein Satz von mehreren aufeinander liegenden Kunststoffplatten (4 – 7), die breiter als der Schienenfuß (3) samt zugehöriger federnder Befestigung (71) sind, angeordnet ist, von denen die obere Platte (7) als Schienenfußauflage ausgebildet ist, mindestens eine Platte (5) elastisch und rückstellbar für eine vordefinierte Schienenfußeinsenkung gestaltet ist und alle Platten Durchbrüche für das Gewindeende (81) des Schraubenbolzens (8) aufweisen, auf welches eine Mutter zur federnden Verspannung des Schienenfußes (3) aufsetzbar ist.
Stützpunkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerung (10) mit Vorsprüngen (101) versehen und torsionssicher in Beton (9) eingegossen ist.
Stützpunkt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens die unterste Platte (4) des Satzes von Kunststoffplatten (4 – 7) mit einer Verrippung (41,42) an der Unterseite ausgestattet ist, und die unterste Platte (4) mit der Verrippung (41, 42) formschlüssig in die Beton-Oberfläche der Unterschwellung (9) eingreifen kann.
Stützpunkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oberste Platte (7) des Satzes (4 – 7) als Führungsplatte für den Schienenfuß (3) und als rückwärtiges Auflager (71) für die Feder ausgebildet ist.
Stützpunkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oberste Platte (7) des Satzes (4 – 7) als Führung (12) für den Schraubenbolzen (8) ausgestaltet ist.
Stützpunkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oberste Platte (7) des Satzes (4 – 7) zur Führung für einen gewindelosen Teil des Schraubenbolzen (8) mit einer integralen Hülse (12) ausgestattet ist.
Stützpunkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerung (10; 102) und mindestens eine der Platten (4; 43) form- und / oder kraftschlüssig miteinander koppelbar sind
Stützpunkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unterste Platte (4; 43) komplementär zum oberen Teil der Umhüllung der Verankerung (10; 102) gestaltet ist
Stützpunkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung der Verankerung (10) zum Gewindeende hin konisch (102) gestaltet ist.
Stützpunkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unterste Platte (4) nach unten einen sich konisch erweiternden Durchbruch (43) aufweist.
Stützpunkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Platten (4 – 7) mehrteilig und / oder aus unterschiedlich belastbaren Kunststoffen ausgebildet sind.
Bausatz für eine Schienenlagerung und zur Fixierung einer Schiene, insbesondere für einen Stützpunkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen vorgefertigten Satz von Stützpunktteilen umfassend – eine Verankerung (10) aus Kunststoff mit teils umhülltem Gewindebolzen (8) und freiem Gewindeende (81); – einem zueinander komplementären Satz von Kunststoffplatten (4 – 7), davon mindestens eine obere (7) und untere (4) aus hochfestem Kunststoff und mindestens eine dazwischen anzuordnende elastische Platte (5) in einer den Schienenfuß (3) und die federnde Befestigung seitlich überragenden Breite und einem Durchbruch für die Verankerung (10) und / oder des Gewindeendes (81); – eine Mutter für das Gewindeende (81) und eine spannbügelartige oder w-förmige Stahlfeder.
Bausatz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz von Kunststoffplatten (4 – 7) eine oberste Platte (7) mit Führungseinrichtungen für den Schienenfuß (3), die Feder (71) und den Schraubenbolzen (8; 12) sowie eine Rippenstruktur an ihrer Unterseite hat, darunter eine ebene Lastverteilungsplatte (6) aus hochfestem Kunststoff angeordnet ist, darunter eine ebene elastische Platte (5) mit einem Einsenkvermögen von mindestens 1 mm liegt und als unterste Platte (4) eine unterseitig verrippte (41, 42) und oberseitig ebene Platte umfasst.
Bausatz nach den Ansprüchen 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (10) für den Schraubenbolzen (8) als Dübel ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Stützpunktes, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Bausatz, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für eine Feste Fahrbahn umfassend die Schritte: Zusammensetzen des Bausatzes (4 – 10), Anklemmen des Bausatzes an die Schiene (1), Ausrichten der Schiene (1), Vergießen der Verankerung (10) in eine Tragkonstruktion (9) aus Ort-Beton.