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Die
Erfindung betrifft eine Fahrbahn für Schienenfahrzeuge, bei der
eine feste Fahrbahn an eine Fahrbahn mit Schotteroberbau angrenzt.
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Seit
einiger Zeit werden in steigendem Maße Schienenstrecken für den Hochgeschwindigkeitsverkehr
gebaut, bei denen feste Fahrbahnen eingesetzt werden. Der Begriff „feste
Fahrbahn" bezeichnet
allgemein einen Oberbau, bei dem der Schotter durch ein anderes
Material wie z. B. Beton oder Asphalt ersetzt wird. Bei dem Bau
der festen Fahrbahn werden die Schwellen beispielsweise justiert
und in eine Vergussmasse eingebettet, wodurch eine Fahrbahnplatte
entsteht. Der Unterbau der Fahrbahnplatte kann eine hydraulisch
gebundene Tragschicht, eine Schottertragschicht, eine Frostschutzschicht,
eine Folie, eine Geotextilie oder eine gebundene Tragschicht umfassen.
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Im
Bereich der Übergänge zwischen
einer herkömmlichen
Schienenstrecke mit einem Schotteroberbau und einer festen Fahrbahn
besteht allerdings das Problem, dass sich die Steifigkeiten der beiden
unterschiedlichen Fahrbahnen sehr stark unterscheiden. Die feste
Fahrbahn an sich besitzt eine sehr hohe Federsteifigkeit in den
Tragschichten, demgegenüber
ist die Steifigkeit einer herkömmlichen
Fahrbahn mit Schotteroberbau wesentlich geringer. Der Übergang
zwischen der festen Fahrbahn und der Fahrbahn mit Schotteroberbau
erfordert daher besondere konstruktive Maßnahmen wie den Einsatz besonderer
Schwellen, Stützpunkte
oder eine Schotterverklebung.
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Der
Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Fahrbahn für Schienenfahrzeuge
mit einem verbesserten Übergang
zwischen einer festen Fahrbahn und einer Fahrbahn mit Schotteroberbau zu
schaffen, sodass auf zusätzliche
Maßnahmen
am Schotteroberbau verzichtet werden kann.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist bei einer Fahrbahn für Schienenfahrzeuge der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen,
dass der an die Fahrbahn mit Schotteroberbau angrenzende Endabschnitt
der festen Fahrbahn eine verrin gerte Federsteifigkeit in den Tragschichten
bei höheren Stützpunktsteifigkeiten
aufweist.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die erforderliche
Steifigkeitsanpassung durch eine spezielle Ausgestaltung der festen
Fahrbahn und der Stützpunkte
erzielt werden kann. Dazu wird die Steifigkeit der festen Fahrbahn
in Richtung der Fahrbahn mit Schotteroberbau verringert, das heißt die normalerweise
geringe vertikale Elastizität
der Tragschichten der festen Fahrbahn wird erhöht. Dadurch kann ein Übergang
zwischen der festen Fahrbahn und der Fahrbahn mit Schotteroberbau
geschaffen werden, ohne dass an dieser Stelle ein zu großer Steifigkeitssprung
vorliegt. Da die Anpassung der Steifigkeit allein durch eine Änderung
der festen Fahrbahn und die Erhöhung
der Stützpunktsteifigkeiten
vorgenommen wird, kann auf besonders aufwändige Maßnahmen wie den Einsatz von
Sonderschwellen oder eine Schotterverklebung verzichtet werden.
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Erfindungsgemäß kann die
Steifigkeit der festen Fahrbahn stufenweise oder kontinuierlich
verringert werden. Wenn die Steifigkeit der festen Fahrbahn stufenweise
verringert wird, kann jeweils ein längerer Abschnitt der Tragplatte
der Fahrbahn mit konstanter Dicke gebaut werden. Alternativ kann
die Dicke der Tragplatte der festen Fahrbahn auch kontinuierlich
verändert
werden.
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Es
liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass die Befestigung, das heißt die Lagerung
der Schienen, zum Endabschnitt der festen Fahrbahn hin härter ausgebildet
ist. Dazu können
unterschiedliche Steifigkeiten für
die elastische Lagerung vorgesehen sein. Für den Endbereich der festen
Fahrbahn werden dabei solche Lagerungen gewählt, die die Schienen derart
elastisch lagern, dass ähnliche
Verhältnisse
wie bei der benachbarten Fahrbahn mit Schotteroberbau vorliegen.
Durch die elastische Lagerung der festen Fahrbahn kann die Verklebung
des angrenzenden Schotteroberbaus entfallen.
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Bei
der erfindungsgemäßen Fahrbahn
für Schienenfahrzeuge
kann wenigstens eine Schicht der festen Fahrbahn, insbesondere eine
Tragplatte und/oder eine Tragschicht zum Endabschnitt der festen
Fahrbahn hin elastischer gelagert sein.
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Eine
solche z. B. aus Beton bestehende Tragplatte oder Tragschicht muss
wegen der stärkeren
Belastung im Übergangsbereich
im Regelfall eine größere Dicke
aufweisen. Die Dickenanpassung kann stufenweise oder kontinuierlich
erfolgen.
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Alle
diese Maßnahmen
führen
dazu, dass der Endabschnitt der festen Fahrbahn eine stark vergrößerte Elastizität in den
Tragschichten aufweist. Einerseits wird dazu wie bereits erwähnt die
Tragplatte oder eine Tragschicht elastischer ausgebildet, andererseits
wird zur Kompensation die Befestigung der Schienen zum Übergang
hin härter
ausgebildet, damit die Gesamtsteifigkeit im Schotteroberbau vergleichbar
mit der festen Fahrbahn bleibt.
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Bei
der erfindungsgemäßen Fahrbahn
für Schienenfahrzeuge
kann die verringerte Steifigkeit und die damit einhergehende vergrößerte Elastizität durch
wenigstens eine in die feste Fahrbahn eingebettete Schicht aus einem
elastischen Material realisiert werden. Es ist besonders zweckmäßig, wenn eine
Gummimatte in die feste Fahrbahn eingebettet wird. Durch eine Gummimatte
oder ein anderes Material mit elastischen Eigenschaften kann die
gewünschte
Elastizitätsanpassung
erreicht werden.
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Es
sind auch Ausführungen
der erfindungsgemäßen Fahrbahn
möglich,
bei denen im Bereich der aneinander angrenzenden Endabschnitte der Fahrbahn
mit Schotteroberbau und der festen Fahrbahn ein Beischienenoberbau
vorgesehen ist. Eine solche Beischiene bzw. die paarweise Anbringung von
Beischienen kann vorgesehen sein, um eine zusätzliche mechanische Verbindung
zwischen der festen Fahrbahn und der Fahrbahn mit Schotteroberbau zu
schaffen. Dadurch werden die Auswirkungen eines eventuell vorhandenen
Steifigkeitsunterschieds nochmals verringert. In den meisten Fällen wird
es allerdings bereits ausreichend sein, die Steifigkeitsanpassung
allein im Bereich der festen Fahrbahn vorzunehmen.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Die Figuren sind schematische
Darstellungen und zeigen:
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1A–1C ein
erstes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Fahrbahn
für Schienenfahrzeuge;
und
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2A und 2B ein
zweites Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Fahrbahn
für Schienenfahrzeuge.
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In
dem oberen Teil der 1A–1C ist
jeweils eine Draufsicht auf eine Fahrbahn für Schienenfahrzeuge dargestellt,
in dem unteren Bereich ist jeweils die zugehörige Seitenansicht gezeigt.
Die 1A–1C zeigen
den Aufbau der Fahrbahn im Bereich des Übergangs zwischen der festen
Fahrbahn und der Fahrbahn mit Schotteroberbau.
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Im
linken Teil von 1A ist die Fahrbahn 1 mit
Schotteroberbau gezeigt. Die Schienen 2, 3 liegen
auf herkömmlichen
Monoblockschwellen 4 im verklebten Schotteroberbau auf.
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In
den 1B und 1C ist
die feste Fahrbahn 5 dargestellt, bei der die Schienen 2, 3 auf Schwellen 6 aufliegen.
Die Schwellen 6 sind in eine Fahrbahnplatte 7 eingebettet,
sodass der in die beiden Schwellenblöcken eingebundene Gitterträger 8 der
Zweiblockschwellen 6 in den Beton eingegossen ist.
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Um
die Steifigkeit bzw. Elastizität
der festen Fahrbahn im Bereich des Übergangs zu der Fahrbahn mit
Schotteroberbau anzupassen, weisen die einzelnen Abschnitte der
festen Fahrbahn unterschiedliche Steifigkeiten auf, wobei die Steifigkeit
in den Tragschichten zum Übergang
zur Fahrbahn mit Schotteroberbau steigt. Dementsprechend ist die
Federsteifigkeit der Tragschichten der festen Fahrbahn in den 1A–1C auf
der rechten Seite der einzelnen Darstellungen jeweils höher als
auf der linken Seite. Die Gesamtsteifigkeit des Systems ist in etwa gleich.
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Die
Einstellung der gewünschten
Steifigkeit und Elastizität
erfolgt einerseits über
eine abgestufte elastische Lagerung der Schienen 2, 3 im
Bereich der Schwellenblöcke.
Die Art der Lagerung kann dabei zwischen bestimmten Grenzen beein flusst
werden, um eine elastische oder eine steife Lagerung zu erzielen.
Die Lagerung der Schienen ist so gewählt, dass sie auf der festen
Fahrbahn zu dem Übergang hin
härter
wird.
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Gleichzeitig
wird die Lagerung der Fahrbahnplatten zum Übergang hin elastischer, indem unterhalb
der Fahrbahnplatte 7 eine Schicht aus einem elastischen
Material, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Gummimatte 9,
eingebettet ist. Diese Gummimatte 9 bewirkt eine Verringerung
der Steifigkeit der Lagerung der festen Fahrbahn 5. Damit
die Fahrbahnplatte 7 den erhöhten Belastungen im Übergangsbereich
Stand halten kann, weist sie eine erhöhte Dicke auf, die beispielsweise
bei 400 mm liegen kann, wohingegen ihre normale Dicke z. B. lediglich
240 mm beträgt.
Der Übergang
zwischen der Normalstruktur und der verstärkten Fahrbahnplatte 7 im Übergangsbereich
erfolgt wie in den 1A–1C dargestellt
kontinuierlich. Bei anderen Ausführungen
kann jedoch auch ein stufenförmiger
Verlauf vorgesehen sein. Eine weitere Gummimatte 10 ist
im Bereich des Endsporns 10 angeordnet.
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Die
Länge des
Endabschnitts einer festen Fahrbahn, in dem sich ihre Elastizität kontinuierlich oder
stufenweise an die Elastizität
der daran angrenzenden Fahrbahn mit Schotteroberbau angleicht, kann
zwischen 30 und 60 m betragen, bevorzugt wird ein Übergangsbereich
mit einer Länge
von etwa 45 m. Sofern eine hydraulisch gebundene Tragschicht verwendet
wird, kann diese im Übergangsbereich eine
gewisse Länge,
beispielsweise 10 m, über
das Ende der festen Fahrbahn hinaus verlängert sein.
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Die 2A und 2B zeigen
ein zweites Ausführungsbeispiel
der Fahrbahn für
Schienenfahrzeuge, wobei für
gleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Der
Aufbau der in 2A dargestellten Fahrbahn mit
Schotteroberbau sowie der festen Fahrbahn 5 entspricht
im Wesentlichen demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels. Zusätzlich sind
in dem Übergangsbereich
zwei Beischienen 11, 12 montiert, die die Schwellen
der festen Fahrbahn 5 mit denjenigen des Schotteroberbaus verbinden.
Um die Beischienen 11, 12 zu lagern, werden spezielle
Schwellen 13, 14 verwendet.
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Die
feste Fahrbahn 5 weist in Übereinstimmung mit dem ersten
Ausführungsbeispiel
eine Gummimatte 9 als elastische Lagerung auf, ebenso eine separate,
tiefe angeordnete Gummimatte 10, die sich unmittelbar an
dem Übergang
befindet.