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Die
Erfindung betrifft ein Eisenbahnsystem zur Nutzung auf Gleisen verschiedener
Spurweiten für
Fahrzeuge, deren Radsätze
Räder mit
verbreiterten Laufflächen
aufweist.
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Schienenbahnen
mit Spurkranzrädern
gab es erstmalig im Bergbau des mittelalterlichen Deutschland. Die
Weiterentwicklung über
von Pferden gezogenen Wagen dieser Art bis zum öffentlichen Transportmittel
fand jedoch in England statt, wo es schon wenige Jahre nach Einführung der
von Dampflokomotiven gezogenen Bahnen im September 1825 mehr als
dreißig
unterschiedliche Schienenabstände
bei den Gleisen gab. Dadurch wurde eine weitere Ausbreitung der
Eisenbahnen zunächst stark
behindert. Der Durchbruch kam in England mit der Einigung auf einen
Gleisabstand von 4 ft. (feet) + 8½ in. (inches), umgerechnet
1435 mm. Dieses Maß, immer
gemessen zwischen den Innenkanten der Schienenköpfe, wurde ab dem Jahre 1848
auch in den USA eingeführt
und ist gegenwärtig
in ca. 62 % des Welteisenbahnnetzes verbindlich für die Normal- oder
Regelspur. Die restlichen 38 % verteilen sich heutzutage auf acht
weitere verschiedene Spurweiten zwischen 1676 mm (= 5 ft. + 6 in.)
als der breitesten für
Hauptbahnen, z.B. in Argentinien u. Chile und 762 mm (= 2 ft. +
6 in.) für
Regionalbahnen in Brasilien u. Indien.
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An Übergängen mit
Wechsel der Bahn-Spurweite muss im Eisenbahnverkehr entweder umgestiegen
bzw. umgeladen werden oder es sind, nach dem heutigen Stande der
Technik, Vorrichtungen zum Umrüsten
von Eisenbahnwagen auf die jeweiligen Spurweiten erforderlich. Solche Übergänge finden
i.d.R. in oder in der Nähe
von Bahnhöfen
statt, oder auch vor oder hinter Häfen für Eisenbahnfähren. Bisher
werden dazu die Waggons auf Tieflader für den Straßenverkehr geschoben oder auf
Rollwagen, die selbst auf der neuen Schienenspur fahren, auf denen
die An- oder Weiterfahrt allerdings nur bei kurzen Strecken sinnvoll
ist. Deshalb werden bei längerer
An- und Weiterfahrt entweder die Radsätze ausgetauscht oder die ganzen
Fahrgestelle, meistens sind das die sog. Drehgestelle der Waggons
mit den auf den Achsen festsitzenden Rädern. Oder es werden die Räder mittels
spezieller, konstruktiver Ergänzungen
und Vorrichtungen auf den Achsen verschoben, vorbekannt z.B. in
DD 286481A7 ,
DE 2811502A1 und
DE 69815931 T2 2004.04.15.
Bei einer anderen vorbekannten Erfindung
DE 2112511 A werden Radachsen
mit unterschiedlichen Spur weiten wechselweise angehoben und abgesenkt,
dabei zwischenzeitlich durch einen gummibereiften, auf den Schienen
rollenden Hilfsradsatz gestützt.
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Aus
der
EP 1 354 724 A1 ist
eine Radachse für
Eisenbahnen verschiedener Spurweiten beschrieben, deren Räder eine
verbreiterte Lauffläche
aufweisen, die allerdings sowohl auf der Innenseite wie auch auf
der Außenseite
eines jeden Rades einen Spurkranz tragen. Diese Art der Ausbildung
von Eisenbahnrädern,
die fest auf einer Achse montiert sind, ist für bestehende Gleitsysteme vollständig ungeeignet,
weil sämtliche
Weichen und Kreuzungen auf den Eisenbahnnetzen beider Spurweiten
vollständig
neu gestaltet werden müssten.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Eisenbahnsystem der
eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem ein Umspuren von einer Spurweite
auf die andere ohne großen
Aufwand an Zeit, Kosten und Arbeit ermöglicht wird und das nur geringfügige Änderungen
an einem bestehenden Gleissystem erfordert.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Räder
als Doppelspurräder
jeweils nur einen innenliegenden Spurkranz aufweisen und die Laufflächen mindestens
um die Hälfte
der Differenz zwischen den Spurweiten breiter sind als die Laufflächen für eine Spurweite.
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Dieses
erfindungsgemäße Eisenbahnsystem,
das zusätzlich
noch ein Übergangsgleis
und eine speziell ausgestaltete Backenbremse aufweist, hat den Vorteil,
dass außer
für die
Herstellung und Montage bzw. Umrüstung
von Waggons mit neuen Radsätzen,
einem einmaligen Austausch von jeweils einem kurzen Gleisabschnitt
für das Übergangsgleis und
ebenfalls nur einmaligen geringfügigen
Anpassungsmaßnahmen
an Weichen und Kreuzungen der jeweils breiteren Spur, auf denen
Bahnen mit Doppelspurradsätzen
fahren sollen, keine Vorkehrungen und Kosten, die nicht ohnehin
bei allen normal ausgestatteten Waggons und jedem anderen Gleis
für Wartungen
und Betrieb nötig
sind, erfordern. Das erfindungsgemäße Umspuren läuft automatisch
während
des Überfahrens
des Übergangsgleises
ab, vorzugsweise bei geringen Geschwindigkeiten (Schritt bis zu
ca. 15 km/h); dabei ist kein Gerät
und Personal nötig,
es entfällt
jeglicher Arbeitsvorgang.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung und den beigefügten
Zeichnungen in denen ein Eisenbahnsystem in drei bevorzugten Ausführungsformen
beispielsweise veranschaulicht sind.
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(In
den 1 bis 17 ist die erfindungsgemäße Lösung veranschaulicht.
Die Zeichnungen sind bewußt
maßstäblich dargestellt,
weil die Proportionen wichtig sind, Maße sind weggelassen.)
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 den
Querschnitt durch eine normale Breitfußschiene (1) und durch
den unteren Teil eines darauf rollenden herkömmlichen Rades (2);
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2 den
Querschnitt wie in 1 mit einer im Abstand d daneben
liegenden zweiten Breitfußschiene
(1');
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3 das
Radprofil DB II der Deutschen Bahn AG;
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4 den
Querschnitt wie in 2, jedoch mit einem verbreiterten
Querschnitt (5) des unteren Teils eines herkömmlichen
Rades mit dem Laufprofil nach 1. Ausführungsform und zum Größenvergleich den
gestrichelt eingezeichneten Umriss (2) eines herkömmlichen
Rades;
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5 wie 4,
nun aber mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen
Querschnitt (8) des unteren Teils des Doppelspur-Rades
mit dem Laufprofil nach 2. Ausführungsform;
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6 vergrößert die
erfindungsgemäßen Abrollkonturen
des Rades (8) mit Laufprofil nach 2. Ausführungsform,
den innen liegenden Schienenkopf der schmalen Radspur (1)
und den außen
in erfindungsgemäß angehobener
Position liegenden Schienenkopf der breiten Radspur (1'), übereinander gezeichnet;
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7 wie 6,
aber mit erfindungsgemäßen Abrollkonturen
des Rades (8) mit Laufprofil nach 3. Ausführungsform;
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8 das
erfindungsgemäße Profil
des Doppelspur-Rades (8) nach 2. Ausführungsform auf innen liegender
Schiene (1) der Schmalspur;
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9 wie
in 8 das Profil (8) nach 2. Ausführungsform
auf dem sich in Fahrtrichtung ändernden
Querschnitt der erfindungsgemäßen Übergangsschiene
(13);
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10 wie 8,
jetzt aber mit dem Doppelspur-Rad nach 2. Ausführungsform auf der außen liegenden
Schiene (1')
der Breitspur;
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11 wie 9 mit
Doppelspur-Rad nach 2. Ausführungsform
auf der Übergangsschiene
in Längsrichtung
in anderer Position, darum (13'); Radreifen jetzt aber auf den
Laufflächen
gleichmäßig stark
abgefahren, darum (8');
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12 einen
Querschnitt durch die Drehachse des Doppelspur-Rades (16)
in der Draufsicht, mit erfindungsgemäßer Rollflächen-Kontur nach 2. Ausführungsform
mit Profil (8), aufgeschrumpft auf die angepasste Achse
(17) des Radsatzes und Querschnitt durch die erfindungsgemäßen Bremsklötze (18);
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13 ein
vergrößertes Detail
aus 12 mit Doppelspur-Radreifen nach 2. Ausführungsform mit
Profil (8) und Schnitt durch einen Bremsklotz (18);
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14 die
linke Hälfte
des unteren Teils der Grenzlinien (19) des lichten Raums
für Züge der europäischen Eisenbahnen
mit Normalspur;
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15 die
Draufsicht (29) und Seitenansicht (30) des Umspurbereichs
mit Übergangsgleisstück in der
Länge (31)
sowie angedeutete Schnitte durch die Normalprofile wie (1)
und (1')
und die Übergangsschiene
wie (13), bezogen auf die 2. Ausführungsform;
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16a Weiche mit Weichenzungen in der Stellung für Geradeaus-Fahrt;
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16b Weiche mit Weichenzungen in der Stellung für Kurvenfahrt;
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17 Herzstücke in Kreuzungen
und Kreuzungsweichen.
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Grundsätzlich ist
das im Folgenden genauer beschriebene erfindungsgemäße Eisenbahnsystem für alle in
Frage kommenden Spurweiten anwendbar. Dieses wäre allerdings nicht bei allen
Spurweitenunterschieden sinnvoll. Hat z.B. die Breitspur die Spurweite
Wb und die Schmalspur die Spurweite Ws, dann ist die Differenz auf
beide Seiten der Achsen zur Hälfte
zu verteilen mit je (Wb – Ws)/2
= d. Betrachtet man die am Ende des zweiten Absatzes dieser Beschreibung
angedeuteten insgesamt neun Spurweiten daraufhin, welche Kombinationen
davon als Doppelspur sinnvoll benutzt werden können, dann kommen bestimmte
Wb und Ws deswegen nicht in Betracht, weil sie nicht in Regionen
mit gemeinsamen Umspurstellen liegen (Ausnahme Irland mit Wb = 1600
mm und England/Schottland mit Ws = 1435 mm bei Fährübergängen) oder weil der Unterschied
so groß ist,
dass man zwischen den Schienen eines Gleises besser eine dritte
Schiene in Nachbarschaft zu einer der Außenschienen anordnet – so macht
man es nach dem Stande der Technik schon lange bei Normalspur-Bahn
und Kleinbahn auf gleichem Gleis. In Europa käme dieses z.B. für einen Wechsel
von Frankreich nach Spanien/Portugal und umgekehrt in Betracht.
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Die
Anwendung der Erfindung ist aber sinnvoll an den Grenzen zwischen
Europa und den Nachfolgestaaten der ehemaligen Sowjetunion einschließlich Finnland,
wo zwischen der Normalspur als schmalerer Spur und der russischen
Spur als der breiteren Spur gewechselt werden muss. – Das gilt mit
gleichen Wb und Ws übrigens auch
für den
Spurwechsel zwischen Russland einerseits und China und evtl. auch
Japan (möglicher
Fährverkehr)
andererseits. – In
den Fällen
beträgt
die oben berechnete Differenz zwischen Wb und Ws 89 mm, bei mittiger Gleisanordnung
der Wert d also 44,5 mm. An diese Situationen ist erfindungsgemäß auch vorrangig
gedacht.
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Denkbar
und praktisch möglich
ist auch ein mehrfacher Wechsel zwischen Normalspur und russischer
Breitspur innerhalb einer Region mit Breitspurbahnen, wenn auf diese
Weise z.B. in Russland eine Metropole wie Moskau oder ein Verkehrsbereich mit
vielen Weichen und Kreuzungen wie Güterbahnhöfe und Umschlagszentren umfahren
werden können.
Da in Russland auch Gleise mit Normalspuren im Bau und weiterhin
in Planung sind, ist man dort technisch sowieso darauf eingerichtet.
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Bei
einem Vergleich in 1 mit dem Querschnitt durch
eine normale Breitfußschiene 1 und
den unteren Teil eines darauf rollenden herkömmlichen Rades 2 und
mit dem in der Anordnung maßstäblich proportional
im Abstand a hinzugefügten
Querschnitt 1' in 2,
ist ersichtich, dass zwischen 1 und 1' für die Anordnung
beider Schienen kein Platz ist. Der Abstand müsste mindestens so groß sein,
dass der Radkranz von 2 mit einer Zugabe in der Breite 23 in 14 dazwischen
paßt.
Damit der Radkranz auch auf Schiene 1' rollen kann, müsste diese um die Distanz 3,
siehe 2 angehoben werden, worauf später noch eingegangen wird.
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Es
bleibt in dieser Situation also nur die herkömmliche, aufwendige Umspurmethode
oder die erfindungsgemäße Verwendung
eines breiteren Radreifens, wie mit
5 in
4 gezeigt
(zum Größenvergleich
ist der Umriss
2 des üblichen
Radprofils DB II gestrichelt mit eingezeichnet). Dieses wurde übrigens
in der vorbekannten
EP
1 354 724 A1 schon empfohlen, allerdings mit zwei Radkränzen pro
Rad an der Innen- und der Außenseite.
Wahrscheinlich wurde dabei an Strecken ohne Weichen und Kreuzungen
gedacht; wie diese überfahren
werden sollen ist allerdings nicht beschrieben.
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Bekanntlich
laufen die Radreifen-Laufflächen
im üblichen
Eisenbahnbetrieb nach außen
konisch zu. Für
die Deutsche Bahn gilt hierbei heute eine zusammengesetzte Geometrie,
wie sie in 3 mit 2 am Beispiel
des Radprofils DB II mit den gültigen
Proportionen, jedoch ohne Maßangaben,
wiedergegeben ist. An der äußeren Radrei fen-Seite,
in 3 links, beginnt das Profil mit einer gefassten Kante.
Es schließt
sich ein konischer Abschnitt A unter der Steigung von 1 : 15,5 an,
dann ein Kegelstumpf mit der Kontur B, unter dem Radius von 300 mm
schwach konvex gehalten. An diesen grenzt wieder ein Kegelstumpf
C mit gleichem Radius, aber konkav geführter Kontur. Das Profil geht
jetzt über
in den Abschnitt D mit dem Kurvenradius von 80 mm. Hiernach folgen
die Abschnitte E bis J, die Radien der Kontur sind maßstäblich angedeutet.
Die Radreifenbreite beträgt
135 mm, die Breite der Radkranzkurve, die die Abschnitte F bis J
begrenzt, ist 33 mm.
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Die
vertikal strichpunktierten Linien in den
3 bis
11 kennzeichnen
die idealen Lauflinien für
die Räder. Übrigens
werden bei gut gewarteten Radsätzen
und Schienen die Radkränze,
jedenfalls außerhalb
sehr enger Kurven und bestimmter Weichen, kaum in Anspruch genommen.
Jedenfalls findet auf den Konturabschnitten F und G der Radkränze praktisch
kaum ein sichtbarer Abrieb statt. – Früher wurde die ganze Lauffläche von
einem Kegelstumpf gebildet, nach innen vom angerundeten Radkranz
begrenzt, diese vereinfachte Geometrie ist auch in der
EP 1 354 724 A1 gezeigt.
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In 4 ist
angedeutet, das die Schiene 1' das Rad gar nicht berühren kann,
weil wie soeben beschrieben, bei konusförmiger Lauffläche prinzipiell ein
Spalt 4 entsteht, es sei denn, das Radprofil ist im Laufbereich
der Schiene 1 derart abgenutzt, dass das Rad deshalb auf
der Schiene 1' aufsetzt.
Grundsätzlich
kann dieses aber auch für
fabrikneue Profile geändert
werden, wenn die äußere Schiene 1' um den Versatz 4 höher gelegt
wird, was mit den später zu
beschreibenden Schienen des erfindungsgemäßen Übergangsgleises auch bewerkstelligt
wird.
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Wird
das Radprofil DB II in das verbreiterte Profil 5 des Radreifens
in 4 übernommen
und werden dabei die Abschnitte B, C und D aus 3 zwischen
die bisherigen Abschnitt A und B ein zweites Mal eingefügt, der
Radreifen dadurch also verbreitert, dann wäre schon auf diese Weise die
Möglichkeit
entstanden, auf den Profilen der Schienen 1 und 1' gleichzeitig
zu fahren, wenn man sie, immer bei Berücksichtigung des Versatzes 4,
in einem Schienenkörper
vereinigt, wie es erfindungsgemäß im Bereich
von Übergangsgleisen
auch vorgesehen ist, siehe 9 und 11.
Oder wenn die bisherigen Schienen 1 und 1' abrupt wechseln,
was aber ein ruckfreies Überrollen
des Gleiswechsels erschwert. Diese soeben beschriebene Art der Verbreiterung der
Lauffläche
um d auf die neue Breite 135 + 44,5 = 179,5 ≈ 179 mm wird erfindungsgemäß als die
1. Ausführungsform
des Doppelspur-Rades betrachtet.
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Die
2. Ausführungsform
der Erfindung ist in den 5, 6 und 8 bis 11 veranschaulicht.
Die Geometrieabschnitte A bis E werden, wie bei der 1. Ausführungsform,
angepasst übernommen und
eingefügt.
Alternativ erhält
die Lauffläche
aber einen besonderen ringwulstförmigen
Absatz zwischen den idealen Lauflinien im Abstande d für Schiene 1 und
Schiene 1';
dieser Umstand ist in 5 mit 6 angedeutet
und vergrößert in 6 an
Radreifen 8 gezeigt. Der herkömmliche Radkranz bleibt bei 8 grundsätzlich bestehen,
direkt daneben ist die Lauffläche für Schiene 1.
Die im Wesentlichen konische Verjüngung zur Rad-Außenseite
bleibt bis zum Absatz 6 erhalten. Danach schließt sich
zur Außenseite
des Rades nun die ebenfalls im Wesentlichen konische Lauffläche für Schiene 1' an, der Abstand
zwischen 1 und 1' ist
wieder durch d bestimmt. Bei besonderen Betriebsvoraussetzungen
und aus Gründen,
die im nächsten
Absatz und später
noch behandelt werden, reicht die für Schiene 1 und Schiene 1' vorgesehene, konische
Form der Rad-Laufflächen
prinzipiell für
die Seitenführung
aus. Der Absatz 6 wirkt bei entsprechender Größe des Versatzes 7,
eingezeichnet in 9, wie eine zwischengefügte, etwas
kleiner dimensionierte seitliche Flanke des Radkranzes, gewissermaßen als
Hilfs-Radkranz.
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Wird
im Fahrbetrieb auf sog. Hochgleisen (also nicht auf Rillenschienen)
nur auf geraden Strecken oder durch Kurven mit sehr großen Halbmessern
und mit nur moderaten Geschwindigkeiten gefahren, wären bei
den heutigen Bahnen und bei gut gewarteten Gleisen Spurkränze eigentlich
gar nicht erforderlich, sie dienen dann nur einer zusätzlichen Sicherheit.
Hierauf wird in der Literatur und z.B. in den Druckschriften
AT 384 783 und
DT 26 03 275 A1 hingewiesen.
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In 7 ist
die 3. Ausführungsform
gezeigt. Sie unterscheidet sich von der 2. Ausführungsform im Prinzip nur dadurch,
dass die Kontur der Lauffläche für die äußere Schiene 1' umgekehrt konisch
gestaltet ist, also der zugehörige
Radhalbmesser nach innen abnimmt. Die Laufflächenneigung 11 ist,
wie sie bei der 2. Ausführungsform
für Schiene 1 und 1' gilt, in der
3. Ausführungsform
um die horizontale Bezugslinie 10 symmetrisch gedreht und
wird dadurch zur Lauffläche 12 des
Rades. Ein dergestalt sich nach innen konisch verjüngendes
Laufrad-Profil ist grundsätzlich
nicht neu. Es wurde in den Anfängen der
Eisenbahn sogar praktiziert, hat sich aber nicht durchgesetzt.
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Wenn
auf einer Radachse beide Räder
mit einem Profil gemäß 7 symmetrisch
zur Fahrtrichtung bestückt
sind, wirkt auch hier eine automatische Spurführung aufgrund der Gewichtsschwerkraft,
sie ist bei Geradeausfahrt stabil. In Kurvenfahrten erzeugen Horizontalkräfte infolge
der nach außen
wirkenden Beschleunigung auch in diesem Fall, dass die äußeren Räder mit
ihren innen angeordneten Radkränzen
gegen die Innenseiten des Außengleis-Schienenkopfes
gedrängt
werden, mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit übrigens in zweiter Potenz.
Bei der Profilform nach 7 sucht das äußere Rad auf der Schiene 1' aber gleichzeitig,
in den Bereich des größeren und
das innere Rad auf den des kleineren Radhalbmessers zu gelangen,
was mit einer gegensätzlichen
horizontalen Krafteinwirkung gleichzusetzen ist. Beide zeitgleich
wirkenden Effekte eliminieren sich teilweise, stabilisieren auch
die Spurführung,
erzeugen jedoch ein stärkeres
Längsgleiten.
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Würde mit
den Doppelspur-Rädern
nach den drei vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Ausführungsformen
nur auf der schmalen Spur gefahren, brauchte an bestehenden Gleisen,
Weichen und Kreuzungen nichts geändert
zu werden, der Regellichtraum an den Schienenköpfen wäre eingehalten. Alle Besonderheiten
haben ausschließlich
Bedeutung für
eine Nutzung auf der jeweiligen Breitspur. Vergleicht man Vor- und
Nachteile unter diesem Aspekt, dann überwiegen in der Summe die
Vorteile der 2. Ausführungsform,
speziell weil bei ihr die wenigsten Änderungen am Schienensystem
der breiten Spur nötig
sind.
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Nachstehend
wird die Erfindung nur noch mit Bezug auf die 2. Ausführungsform
behandelt, alles ist aber auch für
die 1. und 3. Ausführungsform
anwendbar.
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Die
Fahrsituation ist folgendermaßen
zu beschreiben: Die Waggons mit den erfindungsgemäß ausgerüsteten Radsätzen und
Radreifenbreiten wie in 8 rollen auf der schmalen Spur,
wie in 8 gezeigt, auf das Übergangsgleis in 9 zu.
Während gemäß 9 die
innen liegende Schienenoberkante von 13 sich bei der Überfahrt
absenkt, ist die außen liegende
Schienenoberkante von 13 nach oben gerückt derart, dass die Lauffläche der
Radreifen 8 möglichst
schnell und ruckfrei vom inneren Ring auf den äußeren Ring der Lauffläche wechselt.
Nach Verlassen des Übergangsgleises 13 rollen
die Waggons auf der breiten Spur, es gilt der Zustand wie in 10 dargestellt.
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Das Überfahren
des Übergangsgleises 13 soll
möglichst
ruckfrei und verschleißfrei
geschehen. Da die Radspuren für
Schiene 1 und Schiene 1' auf gleichem Rad unterschiedliche
Halbmesser haben, wenn auch nur geringfügig, ist bei längerem Fahren auf Übergangsschiene 13 bei
gleichzeitigem Rollen auf beiden Schienen mit einem Längspleiten
zu rechnen. Deshalb wird erfindungsgemäß vorgezogen, die gleichzeitige
Berührung
der Radlaufflächen
von 8 auf 13 so kurz wie möglich zu halten und dadurch
den Verschleiß infolge
des Längsgleitens
zu minimieren.
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Eine
erfindungsgemäße Alternative
hierzu ist eine Formgebung der Übergangsgleise
13 dergestalt,
dass der gleichzeitige Rollkontakt beim Wechsel von Schiene
1 auf
Schiene
1' einen
ganzen Radumfang beträgt.
Hierdurch würde
die Abrasion über den
ganzen Radumfang weitgehend gleichmäßig verteilt. Auf diesen Umstand
wird schon in der
DE 804
443 C hingewiesen.
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Bisher
ist in der Beschreibung stets unterstellt, dass die Laufflächen der
Radreifen mehr oder weniger gleichmäßig abgefahren werden. Dieses
trifft auch zu für
immer auf einer Spur rollende Räder.
Bei neuen Rädern
der Deutschen Bahn ist auf der Außenseite der Radflanken für die Sichtkontrolle
meistens eine Verschleißrille
vorgesehen, wie in den 1, 2, 4, 5 und 8 bis 11 auch
eingezeichnet. 11 enthält einen Querschnitt, der fast
bis zur Verschleißgrenze
gleichmäßig abgefahren
ist – in
der Praxis deutscher Bahnen ist i.d.R. zugelassen, dass der Radhalbmesser
um bis zu 40 mm reduziert wird. Bemerkenswert in 11 ist
auch, dass der Radkranz kaum Abnutzungen erkennen lässt. Gleichmäßig abgefahren
bedeutet in erster Linie also Ver schleiß auf den Konturabschnitten
A bis D in 3, sehr wenig jedoch in den Abschnitten
E und F, wodurch sich im Wesentlichen die Querschnittverringerung
ergibt.
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Zumindest
bei Waggons mit Drehgestellen werden die Radkränze auf geraden Strecken und
in Gleisbögen
bei Halbmessern > 300
m eigentlich nie berührt.
Das ist in Grenzen auch unabhängig
vom Gewicht der Waggons und der Fahrgeschwindigkeit. Bei weit auseinander
angeordneten, starr eingebauten Radsätzen, z.B. älteren Güterwagen, gilt das allerdings
nur mit gewissen Einschränkungen.
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Bei
Betrachtung der beiden Laufflächen
auf den Schienen 1 und 1' der erfindungsgemäßen Doppelspur-Räder gilt
das soeben Dargestellte für
jede der beiden Spuren allein, nicht aber ohne weiteres für beide.
Die Vorraussetzung ist, dass die Laufleistung auf beiden nebeneinander
liegenden Spuren annähernd
gleich groß ist.
Zusätzlich
hängen
die Verschleißunterschiede
von den Beladungsarten und -gewichten auf den beiden Spuren ab und
von der Streckenführung
mit unterschiedlichen Kurven, Neigungswechseln sowie von Steigungen
und Gefällen.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Gleichmäßigkeit
des aus den vorerwähnten
unterschiedlichen Ursachen erzeugten Verschleißes der Laufflächen der
Doppelspurräder
dadurch zu erzwingen, dass vorzugsweise die nach dem Stande der Technik
schon lange üblichen
Doppelbackenbremsen (allein oder neben Scheibenbremsen) eingesetzt werden.
Eine weitere Erfahrung aus der Praxis besagt, dass der Abrieb bzw.
Verschleiß auf
den Laufflächen
der Bahnräder
vorrangig durch das Bremsen erzeugt wird. Dieses soll erfindungsgemäß genutzt werden,
indem gemäß 12 die
Bremsbacken 18 aus einem für das Nachschleifen geeigneten
Material mit dem Profil der zu schleifenden gegenüberliegenden
Doppelspur-Radflächen
eingesetzt werden, siehe 13. Ein
gleichmäßiger Abrieb
würde dadurch garantiert.
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Ein
Gleisbereich mit einem erfindungsgemäßen Übergangsgleis ist in 15 veranschaulicht.
In Draufsicht 29 und Seitenansicht 30 kommt das
Gleis mit breiter Spurweite 32 von links. Auf einer breiter dargestellten
Schwelle sind die Übergangsschienen 8 angeschlossen,
vorzugsweise durch Schweißung. Hier
beginnt das Über gangsgleis
von der angenommenen Länge 31 bis
zur rechten breiteren Schwelle. Aus 9 ist ein
Höhenabsatz 7 ersichtlich,
der beim erfindungsgemäßen Anschluss
an die rechts gezeichnete Anschlussstelle an das Gleis mit schmaler Spurweite 33 konstruktiv
berücksichtigt
werden muss. Da die Erfindung vorsieht, dass vorzugsweise nur Schienen
gleichen Typs mit gleichem Querschnitt eingesetzt sind, also die
Querschnitte der Schienen 1 und 1' gleich sind, ist der Höhenunterschied 7 zweckmäßigerweise
bei der Schwellenlage für
die Gleise mit der schmalen Spur zu berücksichtigen, in 15 rechts.
Erfindungsgemäß sollen
auch unterschiedliche Schienentypen für die schmale und die breite Spur
der Anschlussgleise verwendet werden können, dabei ändert sich
zwangläufig
das Maß 7.
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Es
gibt nach dieser Erfindung außerhalb
des Übergangsgleises
einige Besonderheiten, die sich nur auf die Bahnstrecken mit den
Gleisen der anschließenden
Breitspur beziehen. Sie betreffen die unteren Bereiche der Grenzlinie
des Lichtraumprofils 19 für die Bahnen, von der in 14 die
linke Hälfte dargestellt
ist. Des Weiteren betrifft es Weichen und Kreuzungen, wie in den 16 und 17 angedeutet.
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Die 14 ist
aus der „Eisenbahn-Bau-u-Betriebsordnung" der DB AG (EBO)
entnommen, die in der jetzigen Betrachtung für die schmale Spur zuständig ist.
Entsprechendes muss für
die Breitspur hinzugezogen werden. Die Schiene 20 gehört zur Breitspur
mit dem Maß 21.
In 14 nach oben gezogen, aber in richtigem Seitenabstand,
ist die Schiene der Schmalspur 24 mit dem Spurmaß 25 gezeigt.
Bezüglich
der Schienenumgebung sind die Maße 22, 23 und 28 bedeutungsvoll.
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Auf
der schmalen Spur könnte
in Ausnahmefällen
das Maß 22,
bei der Normalspur nach EBO = 150 mm, gerade eben passen. Beim Radprofil
DB II ist die Radreifenbreite = 135 mm. Zieht man davon die Breite
der Radkranzkurve (3) von 33 mm (aus der Originalzeichnung
des Herstellers für
das Schienenprofil) ab und addiert (26) = d = 44,5 mm, dann ergibt
sich das Maß 146,5 < 150 mm.
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Bei
Weichen und Kreuzungen besteht für
die schmale Spur keine Kollisionsgefahr, weil sich die Radkränze in der
herkömmlich üblichen
Position zu den Schienen be finden.
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Bei
der breiten Spur ist es anders. Der Außenüberstand des Doppelspur-Rades
passt in die Breite 22 gut hinein, wenn dieses Maß auch nach
den Regularien für
die Breitspur gültig
ist. Problematisch ist aber die Einhaltung von 23 = 61 mm; siehe 10,
dort ragt der Radkranz des Doppelspur-Rades um 14 nach
innen in den Raum zwischen den Schienen hinein. Man erhält 14 annähernd (die
Breite des Doppelspur-Rades (8) ist ja noch nicht verbindlich
festgelegt) nach Vorschlag der Erfindung aus halber Breite des Radreifens
von 2, siehe 1 bzw. 2 = 135/2 = 67,5 + d
= 44,5 = 112 mm. Unterstellt, dass in 10 vom
Radreifen-Innenrand das Maß 15 mit ≈ 12 mm abgezogen
werden darf, dann verbleiben als Freiraumbreite 14, das
sind 100 mm anstelle von 61 mm nach der EBO.
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Unter
den soeben vorgeschlagenen Voraussetzungen müsste die Differenz als Zugabe 27 in
den Raum zwischen den Schienen 39 mm betragen und in den
Regularien für
die Breitspur zugelassen werden. Hindernisse in der Breitspur entstehen
sonst in Rillenschienen, die auch in Hauptbahngleisen gelegentlich
vorkommen, speziell in Ortschaften bei höhengleichen Kreuzungen von
Gleisen mit Straßen und
Wegen. Eine Anpassung der Verkehrsführung und ein Austausch gegen
Hochgleise mit Normalprofilen dürfte
in Einzelfällen
und im Vergleich zum Nutzen durch die erfindungsgemäßen Doppelspur-Rädern vertretbar
sein.
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Ähnlich ist
es bei Weichen und Kreuzungen. Man unterscheidet Weichen mit Gelenkzungen
(Gz), Weichen mit Federzungen (Fz) und Weichen mit Federschienenzungen
(Fsch). Für
eine Nutzung der Erfindung eignen sich alle drei, abhängig von
Betriebsbedingungen, besonders von der Fahrgeschwindigkeit.
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Anhand
von 16 seien zunächst die Bauteile der Weichen
bezeichnet: 34 sind die Backenschienen, 35 die
Zungen, 36 markiert die Lage der konstruktionsbedingten
Schweißstöße und 37 die
der Federstellen, welche die Gelenkfunktionen ausführen. Mit 38 wird
die Länge
der Zungenschienen definiert.
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16a zeigt eine Weiche in der Stellung Geradeaus-Verkehr.
In dieser muss der Zungenspalt 36, d.h. der Durchfahrtsabstand
für den
Radkranz zwischen Backenschienen und Zungen, evtl. etwas vergrößert werden.
Für die
Weichenstellung auf Kurvenfahrt nach 16b gilt
das gleiche, der Durchfahrtsabstand für den Radkranz 40 ist
hier evtl. ebenfalls zu vergrößern. In
beiden Fällen
lässt sich
die Lösung
erfindungsgemäß über eine
Verkürzung
der Verbindungsstange zwischen den Zungenenden 39 erreichen.
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Herzstücke in Kreuzungen
und Kreuzungsweichen (17) müssen ebenfalls auf die erforderliche
Breite der Rille 41 für
die nach innen gerückten Radkränze überprüft und gegebenenfalls
umgerüstet werden.
Zu beachten ist die dabei zwangsläufige Vergrößerung der Distanz 42.
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Der
Ablauf eines nach der Erfindung möglichen Umspurvorgangs ist
mit einem Beispiel kurz beschrieben, für einen Zug, der auf dem Bahnhof
Brest an der polnischweißrussischen
Grenze abgefertigt werden soll. Bisher dauert dieses in Brest zwei
bis vier Stunden. Die Loks werden dort immer gewechselt, fahren
also nur auf einer der beiden Spuren. Folgender Ablauf ist erfindungsgemäß möglich:
Das Übergangsgleis
befindet sich im Bahnhof zwischen den Bahnsteig-Enden. Eine einspurige
Lok 1 zieht den Zug auf dem schmalen Gleis bis kurz vor die
Bahnhofseinfahrt, wird dort abgekuppelt und fährt über eine Weiche auf ein Nebengleis.
Eine
Rangierlok schiebt auf derselben Spur die Waggons langsam in den
Bahnhof, wo die Passagiere ein- und aussteigen; der Anfang der Wagenkette stellt
nun bereits auf der breiten Spur, das Ende noch auf der schmalen
Spur.
Eine neue, einspurige Lok 2 wird als Zuglok
auf dem breiten Gleis angekuppelt und zieht die Waggons aus dem
Bahnhof auf dem breiten Gleis hinaus.
Das ganze muss nicht
länger
dauern als ein normaler Zwischenhalt in einem Bahnhof, also wenige
Minuten.
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Dies
ist beispielhaft gedacht auch für
Tieflader-Transport mit überschweren
Lasten wie Turbinen, Transformatoren oder abgeschirmte Gefahrgut-Container
mit radioaktiven Abfällen.
Das herkömmliche
Umspuren mit Wechsel der Drehgestelle oder ähnlichem kommt dabei vor allem
wegen der hohen Gewichte wohl kaum in Frage.
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Sollten
in Russland auch Lokomotiven mit Doppelspur-Rädern ausgerüstet werden, dann würde das
Umkuppeln der Lokomotiven entfallen. Die Züge könnten das Umspurgleis einfach
langsam überfahren.
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Grundsätzlich ist
davon auszugehen, dass zunächst
nur solche Strecken von mit Doppelspur-Rädern ausgerüsteten Waggons befahren werden,
die schon jetzt von Zügen
benutzt werden, welche auf herkömmliche
Weise umgespurt werden müssen.
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In
Zukunft ist damit zu rechnen, dass für den schnellen Personenverkehr
auch in Russland nach und nach Normalspuren eingerichtet werden,
mit Sicherheit für
die neu zu bauenden und schnell zu befahrenden Magistralen. Die
generelle Umstellung wird in dem riesigen Land aber sicher viele
Jahre dauern, wenn sie überhaupt
sinnvoll ist. Beim Güterverkehr
kann damit gerechnet werden, dass beim hier vorrangig betrachteten
Zugbetrieb auf Normalspur und russischer Spur noch lange alles beim
alten bleibt und dass die Erfindung für die Zeit bis zu einer Umstellung
der Spurweiten auf Normalspur innerhalb von Russland und im grenzüberschreitenden
Schienenverkehr für
alle Beteiligten einen kostensparenden betriebswirtschaftlichen
und volkswirtschaftlichen Vorteil bringt.