DE102009038414A1

DE102009038414A1 - Elastische Besohlung für Betonschwellen

Info

Publication number: DE102009038414A1
Application number: DE200910038414
Authority: DE
Inventors: Peter Plica
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2011-03-03
Also published as: DE102009038414A8; WO2011020467A1

Abstract

Für eine elastische, auf der Unterseite einer Betonschwelle für Eisenbahnen befestigte und die gesamte Grundfläche der Schwelle (6) überdeckende Besohlung wird vorgeschlagen, dass mehrere aneinandergereihte Besohlungsteile (1), (2), (3), (4) und (5) mit unterschiedlicher Elastizität und unterschiedlich großer Auflagerfläche in der Weise ausgebildet sind, dass unter zur Schwellenmitte symmetrischen Radlasten die elastischen Schwelleneinsenkungen in Schwellenmitte und an den Schwellenenden gleich groß sind, während unter zur Schwellenmitte unsymmetrischen Radlasten die genannten Schwelleneinsenkungen unterschiedlich groß sind, aber auf einer gegen die Horizontale geneigten, gemeinsamen Einsenkungsebene liegen. Eine Ausführungsart der Erfindung betrifft Gleisschwellen mit Besohlungsteilen (1) bis (5) gleicher Dicke, einem in Schwellenmitte angeordneten Besohlungsteil (3) mit deutlich geringerer Elastizität als die der übrigen Besohlungsteile (1), (2), (4) und (5) sowie einer zur Schwellenmitte symmetrischen Ausbildung der Besohlungsteile (1), (2), (4) und (5). Eine weitere Ausführungsart wird für Weichenschwellen vorgeschlagen, deren Besohlungsteile (1) bis (5) unsymmetrisch zur Schwellenmitte ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische, auf der Unterseite einer Betonschwelle für Eisenbahnen befestigte und die gesamte Grundfläche der Schwelle überdeckende Besohlung.
Schwellenbesohlungen haben unter anderem den Zweck, die elastischen Einsenkungen eines Gleisrostes unter der rollenden Last auf ein gewünschtes Maß zu erhöhen und damit die für die Überfahrt der Züge notwendige Elastizität des Gleisrostes zu verbessern. Bekannt sind Schwellenbesohlungen mit verschiedenen Dicken und unterschiedlicher Elastizität. In der Regel hat die Besohlung einer Schwelle eine festgelegte Elastizität und eine konstante Dicke über die gesamte Schwellenlänge, um eine gleichmäßige Einsenkung der gesamten Schwelle zu erreichen. Als nachteilig ist bei dieser bekannten Ausführungsart anzusehen, daß die zugehörigen, elastischen Biegeverformungen der Schwelle unberücksichtigt bleiben, die eine Verkrümmung der Schwelle erzeugen und damit zu unterschiedlichen Einsenkungen über die Schwellenlänge hinweg führen. Diese unterschiedlichen Einsenkungen werden durch die bekannte Besohlungausführung nur in geringem Maße ausgeglichen.
Große Biegeverformungen ungünstig konstruierter Schwellen erzeugen demnach wegen unterschiedlicher Einsenkungen auch unterschiedlich große Schotterpressungen unter der Schwelle. Diese wiederum sind die Ursache für unterschiedliche Schottersetzungen, die zu unerwünschten Hohllagen der Schwellen im Schotterbett führen können und so die Gleisqualität verschlechtern
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die ungünstige Wirkung der Schwellenbiegeverformungen durch eine geeignete Ausbildung der Besohlung aufzuheben.
Die Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen beschriebene Besohlungsgestaltung gelöst.
Die Erfindung geht von derzeitigen Stand der Technik aus, in dem durch Versuche nachgewiesen wurde, daß gleiche elastische Einsenkungen in Schwellenmitte und an den Schwellenenden die Entstehung von Hohllagen weitgehend verhindern können.
Bei vielen Schwellentypen ist jedoch im Entwurf diese Erkenntnis nicht berücksichtigt worden oder war aus technischen Gründen nicht ausführbar.
Der Erfindung liegt deshalb der Gedanke zugrunde, durch das zusätzliche Bauelement Besohlung mit abschnittsweise unterschiedlicher Elastizität die Biegeverformung der Schwelle durch Berechnung und Versuch so zu steuern, daß sich gleiche elastische Einsenkungen in Schwellenmitte und an den Schwellenenden einstellen.
Der Vorteil der Erfindung ist vor allem darin zu sehen, daß eine Besohlung der Schwelle hauptsächlich aus wirtschaftlichen Gründen zur Schotterschonung eingesetzt wird – als Bauelement also bereits vorhanden ist – und jetzt ohne wesentliche Mehrkosten die zusätzliche Aufgabe der Hohllagenverringerung übernimmt und so zur längeren Erhaltung der Gleisqualität beiträgt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß mit der Einhaltung gleicher Einsenkungen in Schwellenmitte und den Schwellenenden auch die Biegemomente der Schwelle verringert werden. Damit ist eine höhere Belastung der Schwelle möglich.
Die hier beschriebenen Vorteile für Besohlungen unter zur Schwellenmitte symmetrischen Radlasten gelten entsprechend auch für Besohlungen unter zur Schwellenmitte unsymmetrischen Radlasten.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1: die Ansicht einer Schwelle mit der erfindungsgemäßen Besohlung.
2: die Untersicht der Schwelle mit den Besohlungsteilen.
3: die mit der erfindungsgemäßen Besohlung verbundenen elastischen Schwelleneinsenkungen unter zur Schwellenmitte symmetrischen Radlasten.
4: die mit der erfindungsgemäßen Besohlung verbundenen elastischen Schwelleneinsenkungen unter zur Schwellenmitte unsymmetrischen Radlasten.
Die in 1 und 2 dargestellte Ausführungsart der erfindungsgemäßen Besohlung zeigt die Besohlungsteile 1, 2, 3, 4 und 5, die mit der Betonschwelle 6 fest und dauerhaft verbunden sind und durch die symmetrisch zur Schwellenmitte wirkenden Radlasten 7 beansprucht werden.
Die Länge der einzelnen Besohlungsteile richtet sich weitgehend nach der geometrischen Form der Schwellengrundfläche und nach der Forderung, die Besohlungsteile mit möglichst einfachen Zuschnitten herzustellen.
Die Elastizität, d. h. der Bettungsmodul der einzelnen Besohlungsteile unter statischer Last, wird ebenfalls weitgehend durch die Geometrie der Schwelle bestimmt.
Bei kurzen Gleisschwellen für Vollbahngleise mit Schwellenlängen unter 2,5 m treten in der Regel die maximalen Einsenkungen an den Schwellenenden auf. Um die gewünschte, in 3 dargestellte gleichmäßige Einsenkung in Schwellenmitte 8 und an den Schwellenenden 9 zu erreichen, müssen die äußeren Besohlungsteile 1 und 5 härter sein, d. h. einen höheren Bettungsmodul erhalten, als die inneren Besohlungsteile 2 und 4.
Bei langen Gleischwellen über 2,5 m Länge treten umgekehrt die maximalen Einsenkungen in Schwellenmitte 8 auf. Entsprechend müssen auch die Bettungsmoduli der äußeren Besohlungsteile 1 und 5 geringer werden und die der inneren Besohlungsteile 2 und 4 anwachsen.
Die genaue Bestimmung der Bettungsmoduli für die einzelnen Besohlungsteile erfolgt mit entsprechenden baustatischen Berechnungsverfahren und wird durch Versuche überprüft.
Die Dicke der Besohlungsteile 1 bis 5 muß gleich sein, um beim Verlegen der Schwellen auf das gewalzte, ebene Schotterbett unterschiedliche Vorverformungen der Besohlungsteile zu vermeiden.
Bei Gleisschwellen besteht ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Besohlung darin, daß das mittlere Besohlungsteil 3 sehr weich, d. h. mit einem sehr geringen Bettungsmodul, ausgeführt wird. Damit wird der Erfahrung Rechnung getragen, daß das Mittelteil von Gleisschwellen möglichst lastfrei bleiben sollte. Außerdem wird dadurch das Biegemoment in Schwellenmitte verringert.
Der in diesem Falle naheliegende Gedanke, auf das Besohlungsteil 3 ganz zu verzichten, wird ausdrücklich nicht verfolgt, weil die unvermeidbaren, allmählich anwachsenden Schottersetzungen die Auflagerverhältnisse in Schwellenmitte unter diesen Umständen ungünstig und unkontrollierbar verändern können.
Bei Gleisschwellen wird außerdem die erfindungsgemäße Besohlung mit zur Schwellenmitte symmetrisch verteilten Bettungsmoduli ausgestattet, d. h. daß die Besohlungsteile 1 und 5 sowie 2 und 4 die gleiche Elastizität erhalten. Derartige, erfindungsgemäße Besohlungen können sowohl in der Geraden als auch in Bögen eingesetzt werden.
Bei Weichenschwellen ist wegen unterschiedlicher Belastungshäufigkeit im Stammgleis und Abzweiggleis eine allgemein anwendbare Ausführungsart der erfindungsgemäßen Besohlung nicht möglich.
Für Weichen mit vorwiegendem Verkehr im geraden Stammgleis wird die erfindungsgemäße Besohlung mit einer unsymmetrischen Verteilung der Bettungsmoduli ausgeführt. Besonders bei langen Weichenschwellen wird der in das Zweiggleis reichende Schwellenteil kaum belastet und erfährt nur geringe elastische Einsenkungen. Die Besohlungsteile sind deshalb vom Stammgleisbereich zum Zweiggleis hin unsymmetrisch so auszubilden, daß, wie in 4 dargestellt, die elastische Einsenkung 10 in Schwellenmitte mit der maximalen Einsenkung am Schwellenende des Stammgleises 11 und am Schwellenende des Zweiggleises 12 auf der gemeinsamen, geneigten Einsenkungsebene 13 liegt.
Die Herstellung und der Zuschnitt der erfindungsgemäßen Besohlungsteile 1 bis 5 erfolgen bei unterschiedlichen Bettungsmoduli voneinander unabhängig. Ergeben sich rechnerisch gleiche Elastizitäten für benachbarte Besohlungsteile, also für die Teile 1 und 2 bzw. 4 und 5, so werden diese aus Kostengründen als einstückige Teile gefertigt.
Um die Besohlungsteile im Schwellenwerk kostengünstig auf den Schwellen zu befestigen, kann ebenfalls eine Verbindung einzelner Besohlungsteile zweckmäßig sein.
Für Gleisübergänge von besohlten auf unbesohlte Schwellen ist eine weitere Ausführungsart der erfindungsgemäßen Besohlung vorgesehen, bei der im Übergangsbereich die Elastizität der Besohlungsteile 1 bis 5 von Schwellle zu Schwelle schrittweise ansteigt. Damit wird ein allmählicher Übergang von den weich gelagerten, besohlten Schwellen auf die der unbesohlten Strecke erreicht. Ein abrupter, stufenförmiger Höhenverlauf des Gleises aufgrund unterschiedlicher Schottersetzungen wird auf diese Weise vermieden.

Claims

Elastische, auf der Unterseite einer Betonschwelle für Eisenbahnen befestigte und die gesamte Grundfläche der Schwelle überdeckende Besohlung dadurch gekennzeichnet, daß mehrere aneinandergereihte Besohlungsteile (1), (2), (3), (4) und (5) mit unterschiedlicher Elastizität und unterschiedlich großer Auflagerfläche in der Weise ausgebildet sind, daß unter zur Schwellenmitte symmetrischen Radlasten die elastischen Schwelleneinsenkungen in Schwellenmitte (8) und an den Schwellenenden (9) gleich groß sind, während unter zur Schwellenmitte unsymmetrischen Radlasten die elastischen Schwelleneinsenkungen (10), (11) und (12) unterschiedlich groß sind, aber auf einer gegen die Horizontale geneigten, gemeinsamen Einsenkungsebene (13) liegen
Elastische Besohlung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß alle Besohlungsteile (1) bis (5) die gleiche Dicke aufweisen.
Elastische Besohlung gemäß Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß bei Gleisschwellen das in Schwellenmitte angeordnete Besohlungsteil (3) eine deutlich geringere Elastizität hat als die übrigen Besohlungsteile (1), (2), (4) und (5).
Elastische Besohlung gemäß Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß bei Gleisschwellen die Besohlungsteile (1), (2), (4) und (5) symmetrisch zur Schwellenmitte ausgebildet sind.
Elastische Besohlung gemäß Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß bei Weichenschwellen die Eigenschaften der Besohlungsteile (1) bis (5) unsymmetrisch zur Schwellenmitte ausgebildet sind.
Elastische Besohlung gemäß Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die aneinandergereihten Besohlungsteile (1) bis (5) teilweise miteinander verbunden sind.
Elastische Besohlung gemäß Anspruch 1 bis 4 und 6 dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gleisübergang von besohlten zu unbesohlten Schwellen die Elastizität der Besohlungsteile (1) bis (5) von Schwelle zu Schwelle schrittweise ansteigt.