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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zwischenlage zur Anordnung zwischen einer Schiene und einer Schwelle und ein Verfahren zu deren Herstellung.
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Aus dem Stand der Technik sind Systeme bekannt, die der Ausrichtung und funktionsgerechten Befestigung von Schienen, über die wiederum im montierten Zustand ein Zug fährt, dienen. Dabei sind jeweils zwei Schienen unter Ausbildung eines Zwischenraums zwischen ihnen im Wesentlichen parallel zueinander entlang einer Schienenlängsrichtung ausgerichtet und erstrecken sich über mehrere Schwellen, von denen sie jeweils gehalten werden. Wesentliche Bestandteile der Systeme zum Halten der Schiene sind die Schwelle und eine Zwischenlage. Die Zwischenlage wird typischerweise zwischen der Schwelle und der Schiene angeordnet, um bei der Überfahrt des Zugs die auftretenden Kräfte möglichst gleichmäßig in die Schwelle zu leiten. Ferner sind die Zwischenlagen derart gestaltet, dass sie für eine Rückstellung der Schiene nach der Überfahrt des Zuges sorgen.
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Ausgehend von diesem Hintergrund macht es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, die Systeme zum Halten der Schiene zu verbessern, insbesondere in Hinblick auf deren Kosten.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System gemäß Anspruch 1, eine Anordnung gemäß Anspruch 9 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 10. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Erfindungsgemäß ist eine Zwischenlage zur Anordnung zwischen einer Schiene und einer Schwelle vorgesehen, umfassend
einen ersten Bereich und
einen zweiten Bereich,
wobei im montierten Zustand der erste Bereich unterhalb eines Randbereichs der Schiene und der zweite Bereich unterhalb eines Zentralbereichs der Schiene angeordnet ist, wobei sich der erste Bereich vom zweiten Bereich in Form und/oder Materialzusammensetzung unterscheidet. Gegenüber dem Stand der Technik wird mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung in vorteilhafter Weise berücksichtigt, dass bei einer Überfahrt eines Zuges über die Schiene diese nach außen verkippt wird und infolgedessen der unterhalb des Randbereichs angeordnete erste Bereich am stärksten belastet wird und maßgeblich für eine Rückstellung der Schiene in ihre unbelastete Ausgangsstellung ist. Als außenliegend wird vorzugsweise ein vom Zwischenraum, der im montierten Zustand durch die parallel zueinander verlaufenden Schienen begrenzt ist, abgewandter Teil bzw. eine Seite von der Schiene verstanden. Schließlich wird bei einer Überfahrt des Zuges die Schiene um eine parallel zur Schienenlängsrichtung verlaufende Schwenkachse verschwenkt bzw. verdreht. Diese Verdrehung erfolgt insbesondere nach außen, d. h. in Fahrtrichtung gesehen im Uhrzeigersinn für die rechte Schiene und gegen den Uhrzeigersinn für die linke Schiene. Infolgedessen wird der Randbereich, insbesondere der außenliegende Randbereich in die Zwischenlage gedrückt. Vorzugsweise erstreckt sich der erste Bereich über den Bereich, in den die Schiene bei der Überfahrt gedrückt wird. Der unterhalb des Zentralbereichs gelegene zweite Abschnitt dient im Wesentlichen nur zur Aufrechterhaltung der Position des ersten Bereichs unterhalb des Randbereichs der Schiene. Dadurch ist es vorzugsweise möglich, bei der Ausgestaltung der Zwischenlage für den zweiten Bereich auf ein kostengünstigeres Material zurückzugreifen im Vergleich zu dem Material, das für den ersten Bereich vorgesehen ist. Als Randbereich wird insbesondere derjenige Bereich verstanden, der sich in Schienenquerrichtung gesehen an eine die Schiene begrenzende Abschlussfläche anschließt und sich entlang der Schienenquerrichtung bis zu einem Drittel, bevorzugt bis zu einem Viertel und besonders bevorzugt bis zu einem Fünftel einer in Schienenquerrichtung bemessenen (Gesamt-)Breite der Schiene erstreckt. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Randbereich durch den Zentralbereich begrenzt ist, wobei beispielsweise als Zentralbereich der Bereich zu verstehen ist, der in einer senkrecht zur Schienenlängsrichtung und senkrecht zur Schienenquerrichtung verlaufenden Richtung unterhalb einen Schienenkopfes, d. h. einem Teil der Schiene, an der das Rad des Zuges bei der Überfahrt anliegt, angeordnet ist. Dabei ist unter einer Anordnung unter einem Randbereich sowohl ein bündiger Abschluss mit der Abschlussfläche der Schiene als auch ein gegenüber der Abschlussfläche in Richtung des Zentralbereichs versetzte Anordnung denkbar. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der erste Bereich unterhalb des außenliegenden Randbereichs angeordnet ist, wobei der außenliegende Randbereich auf einer dem zwischen den Schienen angeordneten Zwischenraum abgewandten Seite verläuft. In einer Ausführungsform ist es vorstellbar, dass Form und/oder Materialzusammensetzung in Schienenlängsrichtung konstant bleiben, sich also nicht ändern, insbesondere über die gesamte Breite der Schwelle in Schienenlängsrichtung.
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Zweckmäßigerweise weist die Zwischenlage einen weiteren ersten Bereich auf, wobei der zweite Bereich zwischen dem ersten Bereich und dem weiteren ersten Bereich angeordnet ist und sich der weitere erste Bereich vom zweiten Bereich in Form und/oder Materialzusammensetzung unterscheidet. Dadurch unterscheidet sich mit Vorteil der Abschnitt der Zwischenlage, der unterhalb des Zentralbereichs der Schiene angeordnet ist, in seiner Materialzusammensetzung und/oder Form von den Abschnitten der Zwischenlage, die unter den beiden Randbereichen angeordnet sind und wegen ihrer Anordnung unterhalb der Randbereichs anderen Belastungen ausgesetzt sind. Dabei ist es vorstellbar, dass sich Form und/oder Materialzusammensetzung entlang der Schienenquerrichtung verändern, aber in Schienenlängsrichtung unverändert bleiben, vorzugsweise über die gesamte in Schienenlängsrichtung bemessene Ausdehnung der Schwelle und/oder Zwischenlage. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass der erste Bereich, der zweite Bereich und der weitere erste Bereich über Grenzflächen miteinander verbunden sind. An diesen Grenzflächen wirken der erste Bereich und der weitere erste Bereich mit dem zweiten Bereich jeweils stoffschlüssig, formschlüssig und/oder kraftschlüssig zusammen. Dabei ist es vorstellbar, dass der erste Bereich bzw. der weitere erste Bereich in den zweiten Bereich eingreift, beispielsweise in Form einer Nut oder Hinterschneidung.
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Vorzugsweise handelt es sich bei den Materialien für den ersten Bereich, für den zweiten Bereich und/oder für den weiteren ersten Bereich um einen elastomeren Werkstoff, wie NR (Naturkautschuk), SBR (Styrol-Butadien-Kautschuk), EPDM (Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk) und/oder PUR (Polyurethane) oder einen thermoplastischen Werkstoff, wie z.B. PE (Polyethylen), PP (Polypropylen), EVA (Ethylenvinylacetat) und/oder TPE (Thermoplastisches Elastomer). Beispielsweise ist der zweite Bereich geschäumt ausgestaltet, während der erste Bereich kompakt bzw. als Vollmaterial-Körper bzw. ungeschäumt ausgestaltet ist. Auch können der erste Bereich, der zweite Bereich und/oder der weitere Bereich geschäumt sein.
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Vorzugsweise unterscheidet sich der erste Bereich vom weiteren ersten Bereich in Form und/oder Materialzusammensetzung. Dadurch kann mit Vorteil berücksichtigt werden, dass z. B. der außenliegende Randbereich gegenüber dem innenliegenden Randbereich bei einer Zugüberfahrt stärker belastet wird. Infolgedessen lassen sich Form und/oder Materialzusammensetzung entsprechend anpassen und dadurch die Materialkosten entsprechend reduzieren. Vorzugsweise wird dabei berücksichtigt, ob es sich um eine Zwischenlage für einen Bogen oder eine gerade Strecke im Verlauf der Schiene handelt.
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Zweckmäßigerweise ist der zweite Bereich aus einem geschäumten Material gefertigt. Es hat sich mit Vorteil herausgestellt, dass ein geschäumter zweiter Bereich ausreicht, um für eine dauerhafte Positionierung des ersten Bereichs bzw. des weiteren ersten Bereichs unter dem jeweiligen Randbereich zu sorgen.
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Vorzugsweise ist die Zwischenlage in Form und/oder Materialzusammensetzung spiegelsymmetrisch zu einer Spiegelebene angeordnet, die im montierten Zustand durch eine Schwenkachse verläuft, um die wiederum bei einer Überfahrt des Zuges die Schiene verkippt. Bei einer solchen Zwischenlage besteht nicht die Gefahr, dass die Zwischenlage durch eine ungeeignete Orientierung bei deren Montage unterhalb der Schiene zu schnell abgenutzt wird.
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Zur Unterscheidung hinsichtlich der Form weist der erste Bereich eine erste Aussparung und der zweite Bereich eine zweite Aussparung auf. Mittels einer von der ersten Aussparung unterschiedlichen zweiten Aussparung ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Form des jeweiligen Bereichs anzupassen. Dabei ist es vorstellbar, dass mehrere erste Aussparungen und mehrere zweite Aussparungen vorgesehen sind. Denkbar ist es auch, dass sich die mehreren ersten Aussparungen bzw. die mehreren zweiten Aussparungen untereinander unterscheiden. Bevorzugt unterscheiden sich die gemittelten Eigenschaften der ersten Aussparungen von den gemittelten Eigenschaften der zweiten Aussparungen. Vorzugsweise sind die ersten Aussparungen und die zweiten Aussparungen in Schienenquerrichtung gesehen abwechselnd auf einer der Schiene zugewandten Oberseite und einer der Schwelle zugewandten Unterseite angeordnet. Insbesondere ist die erste Aussparung und/oder zweite Aussparung, deren Abstand zur Abschlussfläche am kleinsten ist, auf der Oberseite angeordnet. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass sich die ersten Aussparungen über eine gesamte Ausdehnung der Zwischenlage bzw. der Schwelle in Schienenlängsrichtung erstreckt.
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Insbesondere ist die erste Aussparung kleiner als die zweite Aussparung. Mittels der größeren zweiten Aussparungen können entsprechend größere Materialeinsparungen im zweiten Bereich vorgenommen werden. Dabei definiert sich die Größe der ersten Aussparungen bzw. der zweiten Aussparungen über deren fehlendes Volumen im ersten bzw. zweiten Bereich. Vorzugsweise nimmt ein Verhältnis der Größe der ersten Aussparungen zu der Größe der zweiten Aussparungen einen Wert zwischen 0,5 und 0,95 bevorzugt zwischen 0,6 und 0,90 und besonders bevorzugt zwischen 0,7 und 0,85 an. Weiterhin ist es vorstellbar, dass die Aussparungen einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, der sich insbesondere zur Oberseite und/oder Unterseite hin aufweitet.
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Vorzugsweise sind im montierten Zustand in Schienenquerrichtung gesehen erste Aussparungen in einem ersten Abstand voneinander angeordnet und zweite Aussparungen in einem zweiten Abstand voneinander beabstandet, wobei der erste Abstand größer ist als der zweite Abstand. Durch eine entsprechende Dimensionierung des ersten Abstands ist es in vorteilhafter Weise möglich, im zweiten Bereich eine höhere Dichte an zweiten Aussparungen zu realisieren im Vergleich zur Dichte der ersten Aussparungen im ersten Bereich bzw. im weiteren ersten Bereich. Vorzugsweise nimmt ein Verhältnis zwischen den zweiten Abständen zu den ersten Abständen ein Wert zwischen 0,5 und 0,95 bevorzugt zwischen 0,6 und 0,9 und besonders bevorzugt zwischen 0,7 und 0,85 an. Dabei bemisst sich der erste Abstand bzw. der zweite Abstand vorzugsweise als der Abstand in Schienenquerrichtung zwischen Ausnehmungen an der Oberseite und der Unterseite.
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Zweckmäßigerweise variiert eine Zwischenlagenschichtdicke in Schienenquerrichtung, wobei die Zwischenlagenschichtdicke vorzugsweise im zweiten Bereich maximal ist. Insbesondere mit einem dickeren zweiten Bereich ist es in vorteilhafter Weise möglich, dessen Tragwirkung zu aktivieren. Dabei kann die Zwischenlage vom ersten Bereich bzw. weiteren ersten Bereich zum zweiten Bereich bogenförmig oder linear zunehmen. Besonders bevorzugt variiert die Zwischenlagenschichtdicke in Schienenquerrichtung spiegelsymmetrisch zur Spiegelebene. Alternativ oder ergänzend ist es vorstellbar, dass die Zwischenlagenschichtdicke vorzugsweise im ersten Bereich und/oder weiteren ersten Bereich maximal ist. Beispielsweise bildet der erste Bereich und/oder der weitere erste Bereich jeweils einen Höcker aus. Dabei sind der erste Bereich, der zweite Bereich und der weitere erste Bereich einstückig ausgestaltet. Es ist auch vorstellbar, dass ein maximaler Bereich im zweiten Bereich in Richtung des ersten Bereichs und/oder des weiteren Bereichs hin verschoben ist. Die Höcker können einseitig, z. B. an der Unterseite oder der Oberseite der Zwischenlage, ausgebildet sein. Alternativ können die Höcker auch beidseitig sowohl an der Oberseite und der Unterseite der Zwischenlage ausgebildet sein.
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Vorzugsweise weist die Zwischenlage an ihrer im montierten Zustand der Schiene zugewandten Oberseite, insbesondere im ersten Bereich und/oder weiteren ersten Bereich, eine funktionale Beschichtung auf. Beispielsweise handelt es sich bei der funktionalen Beschichtung um eine solche Maßnahme, die die Reibfähigkeit bzw. den Reibungswiderstand herabsetzt, insbesondere im Vergleich zur nicht beschichteten Zwischenlage. Dadurch wird eine Belastung durch bei der Zugüberfahrt veranlasste Scherkräfte mit Vorteil für die Zwischenlage möglichst klein gehalten. Beispielweise ist die funktionale Beschichtung als bombierte Oberfläche, als Abrasionsschutzschicht und/oder als Verschleißschutzschicht ausgebildet. Dabei kann die bombierte Oberfläche an der Oberseite und/oder der Unterseite der Zwischenlage ausgebildet sein. Dadurch wird mit Vorteil die Lebensdauer der Zwischenlage verlängert. Vorzugsweise ist die funktionale Beschichtung derart gestaltet, dass sie im ersten Bereich und im zweiten Bereich höckerförmig, insbesondere spiegelsymmetrisch zu Spiegelebene, ausgestaltet ist.
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Zweckmäßigerweise ist die Oberseite im zweiten Bereich zumindest bereichsweise frei von einer funktionalen Beschichtung. Dadurch lassen sich mit Vorteil Material und damit Kosten einsparen, ohne die Langlebigkeit der Zwischenlage zu gefährden, da im zweiten Bereich unterhalb des Zentralbereichs die Zwischenlage weniger großen Belastungen ausgesetzt ist. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass sich die funktionale Beschichtung über den Grenzbereich zwischen dem ersten Bereich bzw. dem weiteren ersten Bereich und dem zweiten Bereich erstreckt. D. h. die funktionale Beschichtung ragt in den zweiten Bereich hinein. Dadurch trägt die funktionelle Beschichtung noch zur Stabilität in dem sensiblen Bereich zwischen dem ersten bzw. dem weiteren ersten Bereich und dem zweiten Bereich bei. Insbesondere wird die Schichtdicke der funktionalen Beschichtung zur Spiegelebene hin immer geringer.
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Vorzugsweise weist der erste Bereich eine Strukturierung, insbesondere in Form von Rillen, auf. Mittels der Strukturierung lässt sich die Lastverteilung bei der Zugüberfahrt weiter verbessern. Dazu ist die Strukturierung im ersten Bereich bzw. dem weiteren Bereich in Schienenquerrichtung gesehen an die Anschlussfläche anschließenden Abschnitt in der Zwischenlage realisiert. Insbesondere ist die Strukturierung in dem Bereich angeordnet, in den bei der Zugüberfahrt der Randbereich der Schiene in die Zwischenlage, insbesondere in den ersten Bereich bzw. den weiteren ersten Bereich, eingedrückt wird. Vorzugsweise erstreckt sich die Strukturierung von der Abschlussfläche in Schienenquerrichtung gesehen bis zu einem Viertel, bevorzugt bis zu einem Fünftel und besonders bevorzugt bis zu einem Sechstel der Gesamtbreite der Zwischenlage der Schiene in Richtung des Zentralbereichs.
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Zweckmäßigerweise ist es vorgesehen, dass ein Aspektverhältnis der Strukturierung einen Wert zwischen 2 und 15, bevorzugt zwischen 5 und 10 und besonders bevorzugt zwischen 6 und 9 annimmt. Im Gegensatz zu den ersten Ausnehmungen handelt es sich bei der Strukturierung um eine feingliedrige Form der Aussparung, mit der in vorteilhafter Weise eine verbesserte Lastverteilung realisierbar ist. Vorzugsweise weist der erste und der weitere erste Bereich jeweils eine Strukturierung auf, die sich insbesondere in Schienenlängsrichtung über die gesamte Ausdehnung der Zwischenlage erstreckt.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Anordnung einer Zwischenlage zwischen einer Schiene und einer Schwelle, wobei die Zwischenlage einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, wobei im montierten Zustand der erste Bereich unterhalb eines Randbereichs der Schiene und der zweite Bereich unterhalb eines Zentralbereichs der Schiene angeordnet ist, wobei sich der erste Bereich vom zweiten Bereich in Form und/oder Materialzusammensetzung unterscheidet. Alle für das erfindungsgemäße System beschriebenen Merkmale und deren Vorteile lassen sich sinngemäß ebenfalls auf die erfindungsgemäße Anordnung übertragen und andersherum.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Zwischenlage mit einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich, wobei im montierten Zustand der erste Bereich unterhalb eines Randbereichs der Schiene und der zweite Bereich unterhalb eines Zentralbereichs der Schiene angeordnet ist, wobei sich der erste Bereich vom zweite Bereich in Form und/oder Materialzusammensetzung unterscheidet, wobei die Zwischenlage als Formteil, durch Pressen, durch Spritzguss und/oder durch Extrudieren bereitgestellt wird.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstands mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Einzelne Merkmale der einzelnen Ausführungsformen können dabei im Rahmen der Erfindung miteinander kombiniert werden.
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Es zeigen:
- 1: ein System zum Halten einer Schiene
- 2: eine Zwischenlage gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
- 3a - 3d Zwischenlagen gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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In 1 ist ein System 1 zum Halten einer Schiene 2 dargestellt. Dabei ist das System 1 zusammen mit der Schiene 2 in einer entlang der Schienenquerrichtung QR verlaufenden Schnittansicht dargestellt. Solch ein System 1 ist vorzugsweise dazu vorgesehen, die Schiene 2 funktionsgerecht am Boden anzubinden. Wesentliche Bestandteile des Systems sind eine Schwelle 3 und eine Zwischenlage 4, die im montierten Zustand zwischen der Schiene 2 und der Schwelle 3 angeordnet ist. Dabei erstreckt sich die Schiene 2 entlang einer Schienenlängsrichtung über mehrere Schwellen 3 und eine weitere Schiene ist in Schienenquerrichtung QR gesehen versetzt zur Schiene 2 angeordnet. Zwischen der Schiene 2 und der weiteren Schiene bildet sich somit ein Zwischenraum ZR aus.
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Mittels der Zwischenlage 4 ist es in vorteilhafter Weise möglich, die bei eine Überfahrt eines Zuges auf die Schiene 2 wirkenden Kräfte F möglichst gleichmäßig auf die Schwelle 3 zu übertragen. Dabei sind die Zwischenlagen 4 derart gestaltet, dass sie für eine entsprechende Rückstellung der Schiene 2 nach der Überfahrt sorgen. Wie in der 1 zu erkennen ist, wird die Schiene 2 bei der Überfahrt um eine parallel zur Schienenlängsrichtung verlaufende Schwenkachse S um einen Winkel nach außen, d. h. hin in eine vom Zwischenraum ZR zwischen der Schiene 2 und der weiteren Schiene in Schienenquerrichtung QR abgewandten Richtung, verdreht bzw. verkippt. Infolge dieser Kipp- bzw. Drehbewegung wird die Zwischenlage 4 unterhalb des Randbereichs RB, insbesondere des außenliegenden Randbereichs RB, mehr beansprucht als der Bereich der Zwischenlage, der unterhalb eines Zentralbereichs der Schiene 2 angeordnet ist.
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Weiterhin sind zur Befestigung der Schiene 2 und insbesondere zu deren Fixierung Winkelführungsplatten 5 vorgesehen, die sich im montierten Zustand in Schienenquerrichtung QR außenliegend und innenliegend an die Schiene 2 anschließen. Dabei sind die Winkelführungsplatten 5 mittels eines Verbindungsmittels 7, beispielsweise eines Bolzens und/oder einer Schraube, an der Schwelle 3 montierbar und fixieren dabei über ein Federelement 6 die Schiene 2 an der Schwelle 3. Hierzu übergreift das Federelement 6 den Randbereich RB der Schiene 2 und verklemmt diesen mit der Schwelle 3. Auf einer der Schwelle 3 zugewandten Seite weist die Winkelführungsplatte 5 darüber hinaus einen Konturverlauf (hier nicht dargestellt) auf, der einem komplementären Verlauf in der Schwelle entspricht. Dadurch kann die Winkelführungsplatte 5 gezielt bei der Montage ausgerichtet und in die Schwelle 3 eingelassen werden.
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In der 2 ist eine Zwischenlage 4 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass sich die Zwischenlage 4 in Schienenquerrichtung QR gesehen einen ersten Bereich 11, einen weiteren ersten Bereich 13 und einen zwischen dem ersten Bereich 11 und dem weiteren ersten Bereich 13 angeordneten zweiten Bereich 12 aufweist. Dabei ist es vorgesehen, dass die Zwischenlage 4 im montierten Zustand zwischen der Schiene 2 und der Schwelle 3 angeordnet ist und der erste Bereich 11 vorzugsweise unterhalb des Randbereichs RB der Schiene 2, insbesondere eines außenliegenden Randbereichs RB, und der weitere erste Bereich 13 unterhalb eines weiteren Randbereichs RB, insbesondere eines innenliegenden Randbereichs RB`, der Schiene 2 angeordnet ist. Vorzugsweise erstreckt sich der erste Bereich 11 von einer in Schienenquerrichtung QR die Zwischenlage 4 begrenzende Abschlussfläche 15 über eine Erstreckung E1 bis zu einem Zentralbereich Z der Schiene 2. Vorzugsweise schließt die Abschlussfläche 15 der Zwischenlage 4 mit der Abschlussfläche der Schiene 2 bündig ab oder ist in Richtung des Zentralbereichs Z versetzt angeordnet. Vorzugsweise liegt der Zentralbereich Z in eine senkrecht zur Schienenlängsrichtung und senkrecht zur Schienenquerrichtung QR verlaufende Richtung gesehen im montieren Zustand unterhalb eines Schienenkopfes 2' der Schiene 2. Der Schienenkopf 2' dient dabei als Träger für das Rad eines Zuges bei dessen Überfahrt. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass ein Verhältnis der Erstreckung E1 des ersten Bereichs 11 zur Gesamtbreite L der Zwischenlage entlang der Schienenquerrichtung QR einen Wert zwischen 0,05 und 0,4, bevorzugt zwischen 0,1 und 0,35 und besonders bevorzugt zwischen 0,2 und 0,33, beträgt. Vorzugsweise ist unter dem Randbereich RB der Schiene 2 derjenige Bereich zu verstehen, in dem eine der Zwischenlage 4 abgewandte Außenseite AS der Schiene 2 bzw. des Schienenfußes eine Neigung gegenüber der Schienenquerrichtung QR aufweist, die kleiner ist als 45°. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass der zweite Bereich 12 im montierten Zustand spiegelsymmetrisch zu einer Spiegelebene SE verläuft, in der die Schwenkachse S im montierten Zustand liegt, um die wiederum die Schiene 2 bei einer Überfahrt des Zugs verkippt. Vorzugsweise sind der erste Bereich 11 und der weitere erste Bereich 13 ebenfalls spiegelsymmetrisch zur Spiegelebene SE ausgestaltet. Der zweite Bereich 12 könnte auch außermittig angeordnet werden. Damit kann der höher belastete Randbereich RB gestärkt bzw. stabilisiert werden.
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Zur Reduktion der Kosten für die Zwischenlage 4 ist es bevorzugt vorgesehen, dass sich die Zwischenlage 4 im ersten Bereich vom zweiten Bereich in Hinblick auf Form und/oder Materialzusammensetzung unterscheidet. Dadurch wird in vorteilhafter Weise ausgenutzt, dass für die Kraftverteilung bei der Überfahrt eines Zuges über die Schiene 2 maßgeblich die unterhalb des Randbereich RB und des weiteren Randbereichs RB' angeordneten Abschnitte der Zwischenlage 4 beansprucht werden und der unterhalb des Zentralbereichs angeordnete Abschnitt im Wesentlichen dafür sorgt, dass die außenliegenden Abschnitte ihre Position nicht ändern. Entsprechend ist es in vorteilhafter Weise möglich, den zweiten Bereich 12 mit einem weniger belastbaren aber kostengünstigeren Material auszustatten. Beispielsweise ist der zweite Bereich 12 aus einem geschäumten Material gefertigt. Es ist auch vorstellbar, dass der zweite Bereich 12 als Steg ausgebildet ist, der zur Überbrückung des Zentralbereichs Z ausgelegt ist. Beispielsweise ist die Zwischenlage 4 leiterartig ausgestaltet, wobei Sprossen dieser Leiter die zweiten Bereiche 12 der Zwischenlage 4 bilden, die den ersten Bereich 11 und den weiteren ersten Bereich 13 in ihrer Position halten. Vorzugsweise unterscheidet sich der weitere erste Bereich 13 ebenfalls vom zweiten Bereich 12. Beispielsweise sind der erste Bereich 11, der zweite Bereich 12 und der weitere erste Bereich 13 über jeweils eine Grenzflächen 14 miteinander verbunden bzw. voneinander getrennt. Dabei ist es ferner vorstellbar, dass der erste Bereich 11, der zweite Bereich 12 und der weitere erste Bereich 13 im Bereich der Grenzflächen kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Z. B. greift eine am zweiten Bereich 12 in Schienenquerrichtung QE vorsehende Nase 25 in eine entsprechende Nut 26 im ersten Bereich 11 ein oder umgekehrt.
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Alternativ und/oder ergänzend ist es vorzugsweise vorgesehen, dass sich die Form des ersten Bereichs 11 bzw. des weiteren ersten Bereichs 13 vom zweiten Bereich 12 unterscheidet. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind erste Aussparungen 31 im ersten Bereich 11 und zweite Aussparungen 32 im zweiten Bereich 12 vorgesehen. Die ersten Aussparungen 31 sind entlang der Schienenquerrichtung QR, insbesondere abwechselnd, in eine im montierten Zustand der Schiene 2 zugewandten Oberseite OS und eine der Schiene abgewandten Unterseite US in einem ersten Abstand A1 zueinander eingelassen. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die ersten Aussparungen 31 eine senkrecht zur Schienenlängsrichtung und - querrichtung bemessene erste Tiefe T1 und eine in Schienenquerrichtung bemessene erste Breite B1 aufweisen. Die zweiten Aussparungen sind entlang der Schienenquerrichtung, insbesondere abwechselnd, in eine im montierten Zustand der Schiene zugewandten Oberseite und eine der Schiene abgewandten Unterseite in einem zweiten Abstand A2 zueinander eingelassen. Es ist ebenfalls denkbar, dass die ersten Aussparungen 31 und/oder die zweiten Aussparungen 32 unregelmäßig an Oberseite OS und/oder Unterseite US der Zwischenlage 4 verteilt sind, oder nur an der Oberseite OS oder der Unterseite US ausgebildet sind. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die zweite Aussparung 32 eine senkrecht zur Schienenlängsrichtung und - querrichtung bemessene zweite Tiefe T2 und eine in Schienenquerrichtung QR bemessene zweite Breite B2 aufweist.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die ersten Aussparungen 31 kleiner sind als die zweiten Aussparungen 32. Beispielsweise ist die erste Tiefe T1 und/oder erste Breite B1 kleiner als die entsprechende zweite Tiefe T2 und/oder zweite Breite. Sofern sich die ersten Aussparungen 31 bzw. die zweiten Aussparungen 32 in Hinblick auf ihre Dimensionen untereinander unterscheiden, ist jeweils eine gemittelte Breite bzw. Tiefe heranzuziehen. Ferner ist es vorstellbar, dass ein zweiter Abstand A2 kleiner ist als ein erster Abstand A1. Dadurch ist die Häufigkeit der zweiten Aussparungen 32 in Schienenquerrichtung QR gesehen im zweiten Bereich 12 höher als diejenige der ersten Aussparungen 32 im ersten Bereich 11. Dadurch wird im zweiten Bereich 12 mit Vorteil Material eingespart.
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Weiterhin sind in der Zwischenlage 4 im ersten Bereich 11, insbesondere in einem an die Abschlussfläche 15 anschließenden Teilabschnitt Strukturierungen 41 in Form von Rillen vorgesehen. Die Rillen weisen dabei eine gegenüber den Ausnehmungen geringe dritte Tiefe T3 auf und sind beispielsweise nur an der Oberseite OS der Zwischenlage 4 vorgesehen. Vorzugsweise weisen die Rillen ein Aspektverhältnis zwischen 2 und 15, bevorzugt zwischen 5 und 10 und besonders bevorzugt zwischen 6 und 9 auf. Ferner ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Strukturierung 41 in Schienenquerrichtung 41 gleichmäßig verteilt ist und sich insbesondere in Schienenlängsrichtung mit Vorteil über die gesamte Zwischenlagenlänge erstreckt. Es ist aber auch vorstellbar, dass die Strukturierung in Schienenlängsrichtung unterbrochen ist. Dabei erstreckt sich die Strukturierung 41 vorzugsweise in Schienenquerrichtung QR, ferner über eine weitere Erstreckungslänge E2. Ein Verhältnis der weiteren Erstreckungslänge E2 zur Erstreckungslänge E1 ist vorzugsweise kleiner als 0,5, bevorzugt kleiner als 0,3 und besonders bevorzugt kleiner als 0,2. Mittels der in Form von Rillen realisierten Strukturierung 41 ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Verteilung der Belastungen bzw. der in die Zwischenlage 4 eingeleiteten Kräfte F weiter zu verbessern.
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Darüber hinaus ist es in bevorzugter Weise vorgesehen, dass eine senkrecht zur Schienenlängsrichtung und Schienenquerrichtung QR bemessene Zwischenlagendicke D1 entlang der Schienenquerrichtung QR variiert, vorzugsweise kontinuierlich variiert. Dabei ist eine erste Zwischenlagendicke D1 im ersten Bereich 11 kleiner als eine zweite Zwischenlagendicke D2 im zweiten Bereich 12. Vorzugsweise ist die Oberseite OS der Zwischenlage 4 hierzu bogenförmig ausgestaltet. Dabei nimmt ein Verhältnis zwischen einer Differenz zwischen einer maximalen zweiten Zwischenlagendicke D2 und einer minimalen ersten Zwischenlagendicke D1 zu der maximalen Zwischenlagendicke D2 einen Wert zwischen 0,01 und 0,3, bevorzugt zwischen 0,02 und 0,25 und besonders bevorzugt zwischen 0,05 und 0,2. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Oberseite OS der Zwischenlage 4 kuppelförmig ausgestaltet ist. Die Verdickung kann an der Oberseite OS und/oder der Unterseite US der Zwischenlage 4 ausgebildet bzw. angebracht sein.
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Zur Erhöhung der Lebensdauer der Zwischenlage 4 ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Oberseite OS der Zwischenlage 4, insbesondere der erste Bereich 11 und der weitere erste Bereich 13, mit einer funktionellen Beschichtung 51 versehen ist. Vorzugsweise ist die Oberseite OS im zweiten Bereich 12 der Zwischenlage 4 frei, zumindest bereichsweise frei, von einer funktionellen Beschichtung 51. Dabei ist es vorstellbar, dass sich die funktionelle Beschichtung 51 vom ersten Bereich 11 bzw. vom weiteren ersten Bereich 13 in den zweiten Bereich 12 erstreckt und dann im zweiten Bereich 12 endet. Vorzugsweise sind der erste Bereich 11 und der weitere erste Bereich 13 vollständig von der funktionellen Beschichtung bedeckt. Weiterhin ist es vorstellbar, dass eine Schichtdicke D3 der funktionellen Beschichtung 51 in Schienenquerrichtung QR variiert. Insbesondere sind die funktionellen Beschichtungen 51 dabei höckerförmig und/oder als bombierte Oberfläche ausgestaltet. Bei der funktionellen Beschichtung 51 handelt es sich beispielsweise um eine Verschleißschutzschicht. Dabei kann die bombierte Oberfläche an der Oberseite OS und/oder der Unterseite US der Zwischenlage 4, vorzugsweise mehrfach, ausgebildet sein
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In den 3a bis 3d sind Zwischenlagen 4 gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei unterscheidet sich die Ausführungsform aus der 3a beispielsweise von derjenigen aus 2 dahingehend, dass die zweite Aussparungen 32 im Inneren der Zwischenlage 4 bogenförmig, halbkreisförmig bzw. rund abschließen, während die ersten Aussparungen 31 trapezförmig abschließen. Weiterhin ist zwischen den ersten Aussparungen 31 und der zweiten Aussparungen 32 eine Übergangsaussparung 33 vorgesehen. Beispielsweise umfasst die Übergangsaussparungen 33 Eigenschaften der ersten Aussparung 31 und/oder der zweiten Aussparung 32. Vorliegend entspricht die Tiefe der Übergangsaussparung 33 derjenigen der zweiten Aussparung 32 und die Form der Übergangsaussparung 33 derjenigen der ersten Aussparung 31, d. h. die Übergangsaussparung 33 schließt im Inneren der Zwischenlage 4 trapezförmig ab. In der Ausführungsform der 3b sind die erste Aussparung 31, die zweite Aussparung 32 und die Übergangsaussparung 33 nur an der Unterseite US der Zwischenlage 4 angeordnet. Die Ausführungsform der 3c entspricht im Wesentlichen derjenigen aus 3a, wobei zusätzlich die Oberseite OS einen über die Gesamtbreite L erstreckenden gebogenen, insbesondere konvexen, Verlauf aufweist. In der Ausführungsform der 3b sind in dem ersten Bereich 11 und dem weiteren ersten Bereich 13 jeweils Höcker 51 auf der Oberseite OS und der Unterseite US ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System
- 2
- Schiene
- 2'
- Schienenkopf
- 3
- Schwelle
- 4
- Zwischenlage
- 5
- Winkelführungsplatte
- 6
- Federelement
- 11
- erster Bereich
- 12
- zweiter Bereich
- 13
- weiterer erster Bereich
- 14
- Grenzfläche
- 15
- Abschlussfläche
- 25
- Nase
- 26
- Nut
- 31
- erste Aussparungen
- 32
- zweite Aussparungen
- 33
- Übergangsaussparung
- 41
- Strukturierung
- 51
- Beschichtung
- RB
- Randbereich
- RB'
- weiterer Randbereich
- S
- Schwenkachse
- SE
- Spiegelebene
- F
- Kraft
- AS
- Außenseite
- A1
- erster Abstand
- A2
- zweiter Abstand
- T1
- erste Tiefe
- T2
- zweite Tiefe
- B1
- erste Breite
- B2
- zweite Breite
- OS
- Oberseite
- US
- Unterseite
- E1
- Erstreckungslänge
- E2
- weitere Erstreckungslänge
- L
- Gesamtbreite
- ZR
- Zwischenraum
