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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Schiene, insbesondere Rillenschiene,
umfassend ein Oberteil und ein Unterteil, die aus unterschiedlichen
Materialien bestehen, wobei das Oberteil einen Kopf umfasst oder
ein Kopf ist und aus verschleißfestem Material besteht
und das Unterteil vorzugsweise aus Baustahl besteht.
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Schienen
müssen unterschiedlichen Beanspruchungen genügen.
Insbesondere im Bereich von Weichen macht sich dabei häufig
eine schleifende Bewegung zwischen Rad und Schiene bemerkbar. Dabei
unterliegen insbesondere Backenschiene am Anfang der Zungenvorrichtungen
bei Stumpfbefahrung einem hohen Verschleiß. Daher sind
eine Vielzahl von Vorschlägen bekannt, um hohe Standzeiten im
Bereich der Weichen zu erzielen. So können Backenschienen
aus einem Block aus verschleißfestem Stahl durchgehend
von Kopf bis Fuß ausgebildet sein. (
EP-A-1 524 364 oder
DE-U-298 24 701 ).
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Aus
der
DE-B-10 2004
048 751 ist eine Zungenvorrichtung bekannt, bei dem eine
Backenschiene aus einem Grundblock aus einem verschleißwiderstandsfähigen
schweißbaren Vergütungsstahl hergestellt ist.
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Andere
Konstruktionen sehen eine Zweiteilung zwischen einem einen Kopf
aufweisenden Oberteil und einer Unterkonstruktion vor, wobei das
Oberteil mit einem Zungenbett aus einem Stahl hochfester Güte
und das untere Teil aus Baustahl bestehen kann (
DE-C-10112979 ).
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Um
in Kreuzungsbereich eines Rillenschienenherzstücks den
Verschleiß zu reduzieren, gleichzeitig jedoch mit einfachen
Maßnahmen eine Erneuerung zu ermöglichen, sieht
die
WO-A-2004/081286 einen
austauschbaren Einsatz vor, der aus verschleißfestem Material
besteht.
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Auch
sind sogenannte Monoblock-Zungenvorrichtungen bekannt, wobei der
Block aus Kostengründen den Mittelteil einer Zungenvorrichtung
bildet, der kastenförmig zur Aufnahme der Zungenschiene
ausgebildet ist. An dem Block werden Anschlussschienen angeschweißt,
so dass sich Unstetigkeiten aufgrund der Schweißstöße
ergeben können.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schiene
der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass diese kostengünstig
herstellbar ist, hinsichtlich der zum Einsatz gelangenden Materialien
optimiert ist und gleichzeitig im Vergleich zur Blockkonstruktion
ein geringes Gewicht aufweist.
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Zur
Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung im Wesentlichen
vor, dass das Unterteil der Schiene ein einen Steg aufweisendes
Profilelement oder ein einen Steg bildendes Flachelement ist.
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In Übereinstimmung
mit dem Stand der Technik wird eine Schiene zur Verfügung
gestellt, die aus einem aus verschleißfesten Material bestehenden
Oberteil und einem Unterteil besteht, das aus kostengünstigen
Materialen wie Baustahl hergestellt ist. Allerdings wird keine Blockkonstruktion
gewählt, die zu einer erheblichen Kosten- und Gewichtsbelastung
führt. Vielmehr wird ein Profil oder Flachelement verwendet,
das kos tengünstig zur Verfügung steht, gewünschte
Geometrien aufweist und relativ leicht ist, ohne Einbußen
hinsichtlich der Tragfähigkeit in Kauf nehmen zu müssen.
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Dabei
ist insbesondere vorgesehen, dass das Profilelement ein U-, L-,
Z-, T- oder Doppel-T-Profil ist, das durch Walzen, Biegen oder aus Flacherzeugnissen,
wie Blech oder Flachstählen, hergestellt werden kann.
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So
können zum Beispiel zwei Bleche zu einem T-Profil durch
Schweißen verbunden werden, um ein Profilelement zur Verfügung
zu stellen. Entsprechend können Bleche bzw. Flachstähle
gebogen und/oder verbunden werden, um gewünschte Profilgeometrien
zu erhalten.
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Das
Unterteil ist mit dem Oberteil vorzugsweise verschweißt,
wobei insbesondere ergänzend ein Formschluss vorgesehen
ist.
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Unabhängig
hiervon sollten die Profil- und Flachelemente eine Mindestwandstärke
von 10 mm, insbesondere im Bereich zwischen 10 mm und 20 mm aufweisen.
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Zum
formschlüssigen verbinden von Unter- und Oberteil kann
letzteres unterseitig eine nutartige Aussparung aufweisen, in die
formschlüssig das Profilelement bzw. das Flachelement bzw.
ein Abschnitt von diesen eingreift. An den frei zugänglichen Übergangsstellen
kann sodann ein Verschweißen erfolgen. In die entsprechende
nutartige Aussparung kann oberer Flansch des Doppel-T-Profils oder
das freie Ende des Stegs des L-Profils, T-Profils oder des Flachelementes
eingesetzt werden.
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Sieht
der Stand der Technik zum einen den Einsatz verschleißfester
Stähle als Block – durchgehend von Kopf bis Fuß – und
zum anderen eine zweigeteilte Ausführung mit vollflächigem
Rechteckprofil für den Kopf und eine blockartige Unterkonstruktion vor,
wird erfindungsgemäß eine materialsparende Unterkonstruktion
vorgeschlagen, die aus einem Profil- bzw. Flachelement besteht und
die Funktionen von Fuß und Steg einer Schiene ausübt.
Somit sind erhebliche Materialkosteneinsparungen im Vergleich zu bekannten
Konstruktionen gegeben. Ungeachtet dessen besteht der Schienenkopf
aus verschleißfestem Werkstoff.
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Der
Schienenkopf weist vorzugsweise eine Quaderform auf, wobei bei einem
Einsatz für Rillenschienen in dessen Längsrichtung
eine Rille verläuft. Der Begriff Quaderform schließt
ein gewalztes, stranggepresstes oder entsprechend formgebend hergestelltes
Oberteil ein, wobei eine Rille eingearbeitet sein kann. Auch ein
Oberteil in Form eines Kopfes einer Rillenschiene mit entsprechender
Kontur kann unmittelbar zum Einsatz gelangen.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Unterteil einseitig
formschlüssig mit dem Oberteil verbunden ist. Einseitig
formschlüssig bedeutet dabei, dass ein Formschluss in Richtung der
Kraft erfolgt, in der diese auf das Oberteil durch ein die Schiene
durchfahrendes Fahrzeug eingeleitet wird. So wird z. B. eine Bogenschiene
hauptsächlich durch die Fliehkraft des Fahrzeugs in Richtung
des Kraftvektors bogenaußen belastet, so dass der Formschluss
bogeninnenseitig vorgesehen ist.
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Sofern
ein L-Profil als Unterteil benutzt wird, wird der Steg mit dem Oberteil
verbunden und dessen Flansch bildet eine Fußhälfte
der Schiene. Um ungeachtet dessen eine sichere Befestigung der Schiene
zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass auf gegenüber
zu dem Flansch liegender Seite des Stegs an diesem fußseitig
im Bereich der Einspannstellen der Schiene Plattenelemente befestigt wird
angeschweißt sind.
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Insbesonders
ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Schiene
als Konstruktionsschiene innerhalb von Weichen und Weichenkomplexen
angeordnet ist. Dies bedeutet, dass die Schiene als einfache Schiene,
als bearbeiteter Radlenker- und/oder Anschweißschiene für
Herzstücke oder als Backenschiene und/oder Regelschiene
innerhalb von Zungenvorrichtungen eingesetzt werden kann.
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Bevorzugterweise
ist vorgesehen, dass die Schiene eine Backenschiene einer Zungenvorrichtung
ist, wobei sich diese vom Anfang bis zum Ende der Zungenvorrichtung
in erfindungsgemäßer Konstruktion erstreckt. Es
besteht jedoch auch die Möglichkeit, die erfindungsgemäße
Schiene in Form einer Backenschiene allein vom Anfang bis zum Ende
des Zungenanschlags in einer Zungenvorrichtung einzubauen.
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Weitere
Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht
nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich
und/oder in Kombination –, sondern auch aus der nachfolgenden
Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.
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Es
zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform einer Schiene mit einem Doppel-T-Profil
als Unterteil,
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2 eine
zweite Ausführungsform einer Schiene mit einem Doppel-T-Profil
als Unterteil,
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3 eine
dritte Ausführungsform einer Schiene mit einem Doppel-T-Profil
als Unterteil,
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4 eine
erste Ausführungsform einer Schiene mit einem T-Profil
als Unterteil,
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5 eine
erste Ausführungsform einer Schiene mit einem L-Profil
als Unterteil,
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6 eine
erste Ausführungsform einer Schiene mit einem ein Flachelement
aufweisenden Unterteil,
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7 einen
Ausschnitt einer Schiene mit stoffschlüssig verbundenem
Unterteil,
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8 einen
Ausschnitt einer Schiene mit stoff- und formschlüssig verbundenem
Unterteil,
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9 einen
Ausschnitt einer Schiene mit stoff- und formschlüssig verbundenen
Unterteil,
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10 eine
perspektivische Darstellung einer Schiene mit einem L-Profil als
Unterteil sowie angeschweißten Platten und
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11 bis 24 verschiedene
Ausführungsformen von Zungenvorrichtungen mit Schienen erfindungsgemäßer
Konstruktionen.
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Anhand
der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen
wird die erfindungsgemäße Lehre erläutert,
die sich grundsätzlich dadurch auszeichnet, dass ein aus
verschleißfestem Werkstoff wie Stähle mit perlitischer
oder bainitischer Gefügestruktur und einer Festigkeit von
bis zu 1500 N/mm2 oder vergütete
Baustähle mit einer Härte bis zu 500 HB bestehendes
Oberteil vorzugsweise stoff- und formschlüssig mit einem
Unterteil verbunden ist, das aus Baustahl oder einem anderen geeigneten
die erforderliche Festigkeit aufweisenden kostengünstigen
Stahl besteht, wobei das Unterteil als Profilelement oder Flachelement
ausgebildet ist.
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Das
Oberteil bildet einen Kopf der Schiene und weist insbesondere im
Schnitt eine Rechteckform, also insgesamt eine Quaderform auf.
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Sofern
die erfindungsgemäße Schiene als Rillenschiene
ausgebildet ist, weist der Kopf in seiner Längsrichtung
eine Rille auf.
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Die
Wandstärke der Profil- bzw. Flachelemente sollte minimal
10 mm betragen, wobei als Wertebereich bevorzugterweise 10 mm bis
30 mm anzugeben ist.
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Auf
die zuvor erläuterten Merkmale und Eigenschaften, die für
die Ausführungsbeispiele grundsätzlich gelten,
wird nachstehend nicht näher eingegangen. Des Weiteren
werden grundsätzlich für gleiche Elemente gleiche
Bezugszeichen verwendet.
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In 1 ist
im Schnitt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Schiene 1 dargestellt, die sich aus einem Kopf oder Oberteil 112 und
einem eine Unterkonstruktion bildenden Unterteil 114 zusammensetzt.
Der Kopf 112, der vorzugsweise eine Quaderform und entsprechend
zuvor erfolgter Erläuterungen in Längsrichtung
eine Rille 116 aufweist, besteht aus einem verschleißfesten
Stahl, der vorzugsweise eine Grundhärte bis zu 1.400 N/mm2 aufweist. Als weitere charakteristische
Größe kann die Bruchdehnung mit mindestens 9%
angegeben werden.
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Das
Unterteil 114 bzw. die Unterkonstruktion besteht aus Baustahl
oder einem artverwandten Baustoff mit dem Verwendungszweck entsprechenden Eigenschaften
und ist mit dem Oberteil 112 verschweißt. Dabei
ist nach dem Ausführungsbeispiel der 1 zusätzlich
ein Formschluss gegeben. Hierzu ist in der Unterseite 152 des
Kopfes 112 eine in Längsrichtung verlaufende Nut 118 ausgebildet,
in die ein oberer Flansch 120 des Unterteils 114 in
Form eines Doppel-T-Profils eingreift. Bei dem Doppel-T-Profil handelt
es sich insbesondere um ein gewalztes Profil.
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Der
obere Flansch 120 ist beim Ausführungsbeispiel
der 1 breitenmäßig kleiner als der untere
Flansch 122, der den Fuß der Schiene 110 bildet.
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In
punktlinierter Darstellung ist in der 1 – wie
auch bei den 2 bis 6 – ein übliches
Profil einer Rillenschiene eingezeichnet.
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Stoffschlüssig
ist der obere Flansch 120 mit dem Kopf 112 in
gewohnter Weise in den äußeren Kontaktbereichen
verbunden. Die Schweißnähte sind durch ausgefüllte
Dreiecke symbolisiert.
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Weichen
bei der Schiene 1 die Breiten von oberem Flansch 120 und
unterem Flansch 122 voneinander ab – der obere
Flansch 120 ist schmaler als der untere Flansch 122,
so sind bei der Schiene 2 gemäß 2 der
untere Flansch 122 und der obere Flansch 128 des
als Doppel-T-Profil ausgebildeten Unterteils 124 gleich
breit. Ferner ist der obere Flansch 126 einseitig formschlüssig
in den Kopf 112 eingelassen. Hierzu weist der Kopf 112 an
seiner Unterseite 152 eine eine Stufe bildende Aussparung
mit vertikal oder im Wesentlichen vertikal verlaufendem Abschnitt 128 auf,
an dem im Ausführungsbeispiel der rechte Längsrand
des oberen Flansches 126 des Unterteils 124 anliegt.
Es ist ein einseitiger Formschluss in Kraftrichtung ausgebildet,
also in Richtung eines Vektors einer Kraft, die von einem die Schiene 2 durchfahrenden
Fahrzeuges eingeleitet wird.
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So
kann die Schiene 2 z. B. als Bogenschiene eingesetzt werden,
die hauptsächlich durch die Fliehkraft des Fahrzeuges in
Richtung des Kraftvektors bogenaußen belastet wird. Somit
verläuft der vertikal oder im Wesentlichen vertikal ausgerichtete Abschnitt 128 bogeninnenseitig.
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Eine
der 3 zu entnehmende Schiene 3 unterscheidet
sich von den Schienen 1 und 2 dahingehend, dass
die Unterkonstruktion 130, bei der es sich gleichfalls
um ein Doppel-T-Profil, insbesondere gewalztes Doppel-T-Profil handelt,
ausschließlich stoffschlüssig mit der Unterseite 152 des
Kopfes 112 verbunden wie verschweißt ist.
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In 4 ist
eine Schiene 4 dargestellt, dessen Oberteil oder Kopf 112 mit
dem Steg 134 eines T-Profils 132 stoffschlüssig
verbunden ist, dessen Flansch 136 den Fuß der
Schiene bildet.
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Bei
einer Schiene 5 gemäß 5 ist
der Kopf 112 mit einem L-Profil 138 verbunden,
und zwar über dessen Steg 140. Der Flansch 142 des
L-Profils 138 bildet eine Fußhälfte der
Schiene 5, die auf der gegenüberliegenden Seite
entsprechend der 10 durch Plattenelemente 156, 158 ergänzt
wird.
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Eine
Unterkonstruktion 144 der Schiene 6 gemäß 6 besteht
aus einem vertikal verlaufendem Flachelement 146, der mit
einem einen Fuß bildenden weiteren Flachelement 148 stofflässig
verbunden ist. Das vertikal verlaufende Flachelement 146 ist
mit dem Kopf 112 verschweißt.
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Bei
den Ausführungsbeispielen der 4 bis 6 erfolgt
ausschließlich eine stoffschlüssige und keine
zusätzliche formschlüssige Verbindung. Eine diesbezügliche
Konstruktion ist dann geeignet, wenn auf die Schiene geringe seitliche
Beanspruchungen einwirken oder anderweitige lastaufnehmende Stützkonstruktionen
vorliegen, die sicherstellen, dass auf die Schweißverbindungen
(ausgefüllte Dreiecke) nur geringe Belastungen einwirken.
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In 7 ist
noch einmal prinzipiell ein Abschnitt eines Profil- oder Flachelementes 150 gezeichnet,
das stumpf auf der Unterseite 152 des Kopfes 112 aufstößt
und mit der Unterseite 152 verschweißt ist.
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Die 8 und 9 verdeutlichen,
dass Profile bzw. Flachelemente entsprechend den 4 bis 6 auch
formschlüssig mit dem Kopf 112 verbunden sein
können, wobei die 8 den seitlichen Formschluss
entsprechend der 2 prinzipiell wiedergibt.
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Demgegenüber
greift das freie Ende des Profilelementes 150 gemäß 9 in
eine in der Unterseite 152 des Kopfes 112 vorhandene
Nut 154 zur Erzielung des gewünschten Formschlusses
ein.
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In 10 ist
in perspektivischer Darstellung die Schiene 5 gemäß 5 dargestellt.
Der Flansch 142 bildet dabei erwähntermaßen
eine Fußhälfte. Die verbleibende Fußhälfte
wird abschnittsweise durch plattenförmige Elemente 156, 158 in
den Bereichen realisiert, in denen die Schiene 5 eingespannt
wird. Die entsprechenden plattenförmigen Elemente 156, 158 werden
fußseitig an den Steg 140 angeschweißt. Durch
diese Maßnahmen werden folglich übliche konstruktive
Möglichkeiten geschaffen, damit die Schiene 5 in
gewohnter Weise fixierbar ist.
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Die
erfindungsgemäßen Schienen werden insbesondere
in Bereichen eines Gleises eingesetzt, in denen ein erhöhter
Verschleiß zu erwarten ist. Folglich sind die Schienen
insbesondere bestimmt, um in Zungenvorrichtungen eingesetzt zu werden.
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Durch
Anwendung der Erfindung auf Weichenkomponenten, insbesondere Zungenvorrichtungen
ergeben sich bevorzugt für Rillenschienenweichen eine Vielzahl
von Kombinationen in Abhängigkeit der geforderten Bauart,
wie dies selbsterklärend den 11 bis 24 zu
entnehmen ist.
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Diesen
sind Schnitte von Zungenvorrichtungen von Rillenschienenweichen
zu entnehmen, wobei jeweils links eine Backenschiene 11, 12 dargestellt
ist, die vom Aufbau und der Konstruktion den Schienen der 1 bis 9 entsprechen.
Auch ist aus den Fig. ersichtlich, dass die erfindungsgemäßen
Schienen für Weichen bzw. Zungenvorrichtungen für
Flachbett (s. z. B. 11) oder Tiefbett (s. z. B. 13) einsetzbar sind. Die Backenschiene 11, 12 kann
auf einer Grundplatte 170 angeordnet sein oder eine Höhe
einer üblichen Schiene aufweisen, wie diese in Zungenvorrichtungen
eingesetzt werden.
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Aus
den Schnittdarstellungen ergibt sich des Weiteren, dass zu der jeweiligen
Backenschiene 11, 12 eine Zungenschiene 160 auf
einem Gleitstuhl 162 verstellbar angeordnet ist, der vorzugsweise
stoffschlüssig mit dem Steg der jeweiligen Backenschiene 11, 12 verschweißt
ist. Seitlich entlang der Zungenschiene 160 und der zu
der Backenschiene abgewandten Seite verläuft in gewohnter
Weise eine Beischiene 164.
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Der
Gleitstuhl 162 begrenzt oberseitig eine Kammer 166,
die unterseitig von der Grundplatte 170 und längsseitig
zum einen von dem Steg der Backenschiene 11, 12 bzw.
einem entlang diesen verlaufenden Flachelement und zum anderen dem
Steg der Beischiene 164 umgeben ist. Innerhalb der so gebildeten
Kammer 166 kann eine Heizung 168 verlaufen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1524364
A [0002]
- - DE 29824701 [0002]
- - DE 102004048751 B [0003]
- - DE 10112979 C [0004]
- - WO 2004/081286 A [0005]