Bei
einigen der bisher bekannten Herstellungsverfahren für feste
Schienenfahrbahnen und insbesondere festen Schienenfahrbahnen für Hochgeschwindigkeitsstrecken,
wie sie im Folgenden eingehender beschrieben werden, wird beispielsweise nach
Herstellung eines Betontroges ein Gleisrost, bestehend aus Schwellen
und Schienen aufgebracht, montiert, justiert und mit Füllbeton
vergossen. Bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren
muss der Gleisrost meist sehr aufwendig und umständlich justiert und anschließend, wie
bereits erwähnt,
mit Füllbeton
vergossen werden. Diese aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren
für feste
Schienenfahrbahnen sind aufgrund der Vielzahl an erforderlichen
Herstellungsschritten sehr zeitintensiv in der Herstellung und infolge
dessen sehr teuer.
Darüber hinaus
bestehen die aus dem Stand der Technik bekannten festen Schienenfahrbahnen aus
einer Vielzahl unterschiedlicher Konstruktionselemente wie beispielsweise
Schiene, Betonschwelle, Füllbeton,
Betontrog und Schwellenbefestigung bestehend aus Grundplatte, Zwischenplatte
und Winkelführungsplatte,
die alle einzeln montiert, ausgerichtet und justiert werden müssen, was
zu einem enorm aufwendigen Montageaufwand führt. Durch diese Vielzahl unterschiedlicher
Konstruktionselemente wird die Justierung des zu erstellenden Gleises
erheblich erschwert, da jedes Konstruktionselement einzeln relativ
zu den anderen Elemente korrekt ausgerichtet sein muss, um die erforderliche
Spurweite und Höhenlage
zu gewährleisten.
Hintergrund
der Erfindung
Bereits
Ende der 60-iger Jahren kam die Idee auf, bei Hochgeschwindigkeitsstrecken
den Schotter des Schotteroberbaus durch Beton oder Asphalt zu ersetzen.
Die im Laufe der weiteren Entwicklung dieser Idee gewonnenen Erkenntnisse
führten letztendlich
zum Entwurf einer festen Fahrbahn. So wurde 1972 ein erster Erprobungsabschnitt
für eine feste
Fahrbahn im Bahnhof von Rheda Wiedenbrück gebaut. Der Name des Ortsteils
Rheda gab dabei dem System seinen Namen "Festes Fahrbahnsystem Rheda". Das System "Rheda" hat sich in den
vergangenen dreißig
Jahren vielfach bewährt
und ist mehrfach weiterentwickelt worden.
Bei
dem System "Rheda" wird mit Hilfe eines Gleitschalungsfertigers
auf dem Erdplanum ein Betontrog hergestellt, in dem ein Gleisrost
hergestellt wird. Der Gleisrost erhält eine zusätzliche Längsbewehrung und wird mittels
Spindelvorrichtungen in die korrekte Lage gebracht. Nachdem der
Gleisrost in dem Trog korrekt ausgereichtet ist, erfolgt das Einbringen
des Füllbetons
in den Trog, der den Gleisrost in seiner Lage fixieren soll. Dieses
System zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass kürzere und
flachere Stahlbetonschwellen verwendet werden können als dies beim Schotteroberbau üblich ist.
Wie
bereits erwähnt,
wurde das System "Rheda" in der Folgezeit
mehrfach überarbeitet
und modifiziert. Einige dieser Abwandlungen sollen im Folgenden
kurz erläutert
werden. Eine Abwandlung des Systems "Rheda" stellt beispielsweise das System Heitkamp
dar. Bei diesem System wird ebenfalls ein Betontrog hergestellt,
in dem jedoch, wie beim bekannten Schotteroberbau ein Gleisrost
eingeschottert wird, dessen Höhen-
und Seitenlage konventionell hergestellt wird. Das eingeschotterte
Gleis wird durch Verguss des Schotters mit einem Zementmörtel dauerhaft
stabilisiert.
Eine
weitere Abwandlung des Systems "Rheda" stellt ferner beispielsweise
das System "Getrac" dar, bei dem Stahlschwellen
oder konventionelle Stahlbetonschwellen auf einer höhengenau
hergestellten Asphalttragschicht verlegt werden. Bei dem System "Getrac" erfolgt die Fixierung
der Schwellen mit Hilfe von Dübelsteinen,
die in Ausnehmungen in der Tragschicht eingelagert sind und an der
Unterseite der Schwelle in Neoprenschuhe eingreifen.
Die
bisher beschriebenen Systeme zählen zu
den stützpunktgelagerten
Systemen, zu denen es eine Vielzahl weiterer Abwandlungen gibt,
die jedoch jeweils auf der gleichen Grundidee des Systems "Rheda" basieren. Eine andere,
aus dem Stand der Technik bekannte Bauart stellt die kontinuierliche
Lagerung der Schienen dar, bei der eine kontinuierliche Lagerung
der Schienen entlang des Schienenfußes erfolgt. Da bei diesem
System die punktuelle Elastizität
der Stützpunkte
fehlt, muss die Schiene stetig elastisch gelagert werden. Die Bauart
mittels kontinuierlicher Lagerung der Schiene sieht vor, eine bewehrte
Betontragschicht mit zwei symmetrischen, rechteckigen "Gräben" fugenlos herzustellen.
In diese Ausnehmungen werden die Schienenstränge auf einer elastische Unterlage
eingelegt. Der verbleibende Freiraum seitlich der Stege der Schienen
in den "Gräben" wird mit einer dauerhaft
elastischen Vergussmasse ausgegossen. Derartige Systeme werden bevorzugt
für den
innerstädtischen
Schienenverkehr wie beispielweise Straßen- oder Schnellbahnen eingesetzt.
Für den
Hochgeschwindigkeitseinsatz sind derartige Systeme mittels kontinuierlicher
Lagerung jedoch nicht geeignet.
Eine
weitere mögliche
Bauform stellen die monolithisch hergestellten Systeme dar. Diese
Systeme weisen die Gemeinsamkeit auf, dass deren Betontragschicht,
die die Funktion einer Fahrbahnplatte übernimmt, mit Gleitschalungsfertigungen
hergestellt werden. So wird beispielsweise bei dem System "FFC" (feste Fahrbahn
Crailsheim) eine durchgehende Betontragschicht gefertigt, die im
Querschnitt das Profil einer herkömmlichen Schwelle aufweist.
Für die
Schienenbefestigung werden in den Frischbeton Ankerdübel eingerüttelt oder
nachträglich
eingebohrt und dann verklebt.
Bei
dem System der Firma Heilit & Wörner wird ähnlich verfahren
wie bei dem System FFC, jedoch mit dem Unterschied, dass die Schienenbefestigungen
in eine exakt hergestellte Betontragschicht eingebettet oder mittels
vorgebohrter und eingeklebter Dübel
befestigt werden.
Fernerhin
ist beispielsweise aus der
EP
1 318 239 A1 ein Verfahren zur Herstellung einer festen
Schienenfahrbahn bekannt, bei dem mittels eines lasergesteuerten
Systems eine auf zwei Betontragbalken verfahrbaren Maschine gesteuert
wird. Die beiden Betontragbalken begrenzen die seitlichen Abmessungen
der herzustellenden festen Fahrbahn und bilden so eine Art Längskanal.
Die Maschine ist auf den Betontragbalken hin- und her verfahrbar,
um Schienenbefestigungsplatten ohne Schienen in regelmäßigen Abständen in
den noch weichen Frischbeton zwischen den Betontragbalken einzudrücken.
Ein
weiteres System ist in der
DE
44 36 260 C2 gezeigt. Hierin wird ein Verfahren zur Herstellung einer
festen Schienenfahrbahn beschrieben, bei dem zur Befestigung der
Schienenbefestigungen zunächst
mit einer Bohrvorrichtung Löcher
in eine Betontragplatte gebohrt werden, auf welche dann die Schienenbefestigungen
aufgeschraubt werden sollen. Dieses Vorbohren von Löchern in
die Betontragplatte, wie es bereits zuvor auch bei dem System "FFC" sowie bei dem System
der Firma Heilit & Wörner beschrieben
wurde, ist jedoch sehr aufwendig und kostenintensiv.
Ein
weiteres schotterloses Oberbausystem ist beispielsweise aus der
DE 44 11 889 A1 bekannt. Bei
diesem Oberbausystem werden die Schienenauflagerplatten nicht direkt
auf der Betonfahrbahnplatte aufgebracht. Vielmehr befindet sich
zwischen den Schienenauflagerplatten und der Betonfahrbahnplatte
ein betonierter Auflagersockel. In der Betonfahrbahnplatte sind
entsprechende Vergusskammern zur Aufnahme der Verankerungsdübel für die Schienenauflagerplatte
vorgesehen, in denen diese mit dem Auflagersockelbeton einbetoniert
werden. Auf dem betonierten Auflagersockel werden letztendlich die
Schienenauflagerplatten mit Hilfe von Verankerungsdübelköpfen verspannt.
Eine
Schwelle zum Einbau in eine feste Schienenfahrbahn sowie ein entsprechendes
Herstellungsverfahren ist ferner beispielsweise aus der
DE 100 62 211 A1 bekannt.
Bei dieser Schwelle handelt es sich im Wesentlichen um ein plattenförmiges Stahlteil
mit daran angeordneter Bewehrung, mit der die Schwelle in den noch
flüssigen
Beton der Betontragplatte eingerüttelt
oder eingegossen werden kann.
Bei
einem eher nicht für
den Hochgeschwindigkeitseinsatz geeigneten System, das in der
DE 39 27 251 C2 beschrieben
wird, werden die Schienen bzw. die Schienenfüße in im Untergrund ausgebildeten
Längsgräben eingegossen.
Dies erfolgt in der Weise, dass die Schienen mit Hilfe von Abstandshaltern
jeweils oberhalb der Längsgräben gehalten
werden. In den Längsgräben sind
jeweils rohr- bzw. schlauchförmige
Elemente angeordnet, um mit einer aushärtbaren Masse gefüllt zu werden,
wodurch sich die rohr- bzw. schlauchförmigen Elemente ausdehnen und
dabei den Fuß der
jeweiligen Schiene umschließen,
so dass diese in ihrer Lage gesichert werden und so durchgehend
auf dem durch die gefüllten Schläuche gebildeten
Bett gelagert werden.
Es
gibt eine Vielzahl weiterer Verfahren zur Herstellung fester Fahrbahnen,
deren Beschreibung jedoch den Rahmen der vorliegenden Anmeldung sprengen
würde.
Anstatt dessen wird an dieser Stelle auf Heft 70 "Beiträge zum Bau
von Landverkehrswegen; Festschrift anlässlich der Emeritierung von Herrn
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Joseph Eisenmann" der Schriftenreihe "Mitteilungen des Prüfamtes für Bau von Landverkehrswegen
der Technischen Universität München" aus dem Jahre 1997
verwiesen, in dem die wichtigsten Systeme beschrieben sind.
Die
aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Herstellung einer
festen Fahrbahn weisen in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht
eine Vielzahl an Vorteilen auf. Hierzu zählen insbesondere die erreichbare
hohe Qualität
der Gleislage, wodurch ein besonders ruhiger Fahrzeuglauf gewährleistet wird.
Aufgrund des schubfesten seitlichen Verbundes des Gleisrostes lassen
sich außerdem
dank der festen Fahrbahn bei der Trassierung kleinere Radien und
größere Überhöhungen realisieren,
was zum einen zu einer besser an die Topografie angepasste Gradiente
und zum anderen zu einem besseren Fahrkomfort führt.
Darüber hinaus
erweist sich die feste Fahrbahn dank ihrer langen Lebensdauer und
einem sehr geringen Instandhaltungsaufwand als wirtschaftlich sehr
interessant. Die allseits bekannten Vorteile der festen Fahrbahn
gegenüber
dem Schotteroberbau sind allgemein bekannt und werden lediglich
durch die höheren
Investitionskosten und durch längere Bauzeiten
geschmälert.
Besonders jedoch die längeren
Bauzeiten rühren
von der Vielzahl an Konstruktionselementen her, aus denen die feste
Schienenfahrbahn, wie eingehend erläutert, aufgebaut ist. Diese
Vielzahl unterschiedlicher Konstruktionselemente muss beim Bau einer
festen Fahrbahn stets einzeln justiert und ausgerichtet werden,
so dass die aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren
zur Herstellung einer festen Schienenfahrbahn nicht optimal automatisiert
werden können,
wie dies beim Schotteroberbau der Fall ist. Bei den bekannten Verfahren
werden stets relativ umständliche und
aufwendige Justierungsvorgänge
zur Ausrichtung der einzelnen Konstruktionselemente erforderlich,
die den Bauaufwand vergrößern und
damit zu einer geringeren Tagesleistung führen. Ebenso problematisch
stellt sich das Einbringen des Füllbetons
und dessen dauerhafter Verbund mit dem Trogbeton dar.
Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren
für eine
feste Schienenfahrbahn zur Verfügung
zu stellen, das eine einfachere, zeitoptimierte und exaktere Herstellung
der Schienenfahrbahn ermöglicht.
Des Weiteren soll mit der vorliegenden Erfindung eine feste Schienenfahrbahn
zur Verfügung
gestellt werden, die einfacher und exakter herstellbar sind als
die aus dem Stand der Technik bekannten Systeme.
Darstellung
der Erfindung
Im
Hinblick auf die den bekannten Herstellungsverfahren für feste
Fahrbahnen anhaftenden Herstellungsprobleme einschließlich des
damit verbundenen umständlichen
Justierungsaufwandes der Gleisroste wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung ein Verfahren für
die Herstellung einer festen Schienenfahrbahn bereitgestellt, bei dem
in einem ersten Herstellungsschritt eine Betontragplatte mit zumindest
zwei äquidistant
zueinander verlaufenden Längskanälen hergestellt
wird. Die Betontragplatte kann dabei beispielsweise direkt auf dem
Erdplanum oder einer Frostschutzschicht hergestellt werden. Alternativ
ist es jedoch ebenfalls möglich,
die Betontragplatte auf einer hydraulisch gebundenen Tragschicht
zu fertigen. Um den Herstellungsaufwand möglichst gering zu halten, wird
die Betontragplatte in diesem ersten Schritt mit einem Gleitschalungsfertiger
hergestellt.
Während dieses
ersten Schrittes werden zugleich auf der Oberfläche der Betontragplatte zumindest
zwei äquidistant
zueinander verlaufende Längskanäle mitgefertigt,
die zueinander etwa im Abstand der Spurweite der herzustellenden
festen Fahrbahn beabstandet sind. Wie später noch eingehend erläutert wird,
dienen diese Kanäle,
nachdem sie mit einer Vergussmasse vergossen worden sind, zur Befestigung
der Schienenbefestigungen, die ihrerseits die Gleise tragen.
Sobald
die Betontragplatte mit den zumindest zwei äquidistant zueinander verlaufenden Längskanälen hergestellt
ist, können
in einem zweiten Herstellungsschritt die zumindest zwei Längskanäle mit einer
Vergussmasse vergossen werden. Damit in einem weiteren Herstellungsschritt,
sobald die Vergussmasse ausgehärtet
ist, die Schienenbefestigungen auf der mit der Vergussmasse verfüllten Längskanälen fixiert
werden können,
muss die Vergussmasse derartige Materialeigenschaften aufweisen,
dass eine problemlose Montage der Schienenbefestigungen möglich ist.
So
erweisen sich beispielsweise für
die Vergussmasse Polymermassen als sehr geeignet, da auf derartige
Materialien im ausgehärteten
Zustand die Schienenbefestigungen leicht, beispielsweise mit selbstschneidenden
Schwellenschrauben, aufgeschraubt werden können. Vor allem erweisen sich hierbei
Polyurethane und Polyethylen als besonders geeignet. Bei besonders
hohen Anforderungen an die Widerstandsfähigkeit und die Festigkeit
der Vergussmasse können
sich beispielweise auch Epoxidharze als sehr geeignet erweisen.
Ein weiterer Vorteil in der Verwendung von Polymermassen besteht
beispielsweise darin, dass diese eine gewisse Elastizität und eine
sehr günstige
Temperaturdehnzahl αT aufweisen, so dass sich das fertiggestellte
Gleis im Lastfall Temperatur in kurvenreichen Strecken verformen kann,
so dass keine oder zumindest nur begrenzte Zwangsspannungen in den
Schienen auftreten. Anstelle synthetischer Polymere, ist es ebenso
möglich, Vergussmassen
polymerer Art wie beispielsweise Bitumen oder andere viskoelastische
Materialien zu verwenden. Die Vergussmassen können bei Bedarf auch mit Füllern versehen
werden, wodurch sich zum einen die Materialeigenschaften variieren
lassen und zum anderen eine Verringerung an erforderlicher Vergussmasse
möglich
ist.
Wie
bereits angedeutet, kann unverzüglich nach
dem Aushärten
damit begonnen werden, mit Schienenbefestigungen versehene Schienen
auf der ausgehärteten
Vergussmasse aufzubringen, anschließend zu justieren und dann
auf der ausgehärteten
Vergussmasse zu fixieren. Um einen möglichst zeitoptimierten Bauablauf
zu gewährleisten,
können beispielsweise
während
des Aushärtens
der Vergussmasse die Schienen in regelmäßigen Abständen mit den Schienenbefestigungen
versehen werden und anschließend
mit Spurstangen zu einem provisorischen Gleisrost verbunden werden,
der dann auf die Betontragplatte aufgebracht und mit Hilfe einer
Richtmaschine ausjustiert und dann auf der ausgehärteten Vergussmasse
fixiert werden kann.
Wie
sich den vorhergehenden Ausführungen entnehmen
lässt,
erweist sich das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren
für eine
feste Schienenfahrbahn dadurch als besonders vorteilhaft, dass mit dem
Verfahren umständliche
Justierungsvorgänge des
Gleisrostes, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, und aufwendiges
Aufbringen von Füllbeton
vermieden werden kann. Darüber
hinaus werden mit der vorliegenden Erfindung die Herstellungsschritte
zur Herstellung einer festen Fahrbahn weitgehend minimiert.
Die
Schienenbefestigungen können
beispielsweise mit Hilfe von selbstschneidenden Schwellenschrauben
aufgeschraubt werden. Vorzugweise können auch kombinierte Schwellenschraubenanker
zur Aufschraubbefestigung der Schienenbefestigungen verwendet werden,
die nicht wie übliche
Schwellenschrauben einen festen Schraubenkopf aufweisen, sondern
anstatt dessen ein kopfseitiges Gewinde aufweisen, auf das eine
Gewindemutter aufschraubbar ist. Die Verwendung solcher kombinierter
Schwellenschraubenanker erweist sich insbesondere dadurch als sehr
vorteilhaft, dass mit diesen sehr leicht eine Höhenkorrektur der Gleislage vorgenommen
werden kann. Hierzu müssen
lediglich die kopfseitigen Gewindemuttern etwas gelöst werden,
so dass anschließend
die Schienenbefestigung angehoben und mit einem Futter unterlegt
werden kann. Anschließend
werden die Gewindemuttern wieder angezogen.
Das
Einschrauben der Schienenbefestigungen in die Vergussmasse mit Hilfe
selbstschneidender Schrauben macht die aus dem Stand der Technik erforderlichen
Justiervorgänge
weitgehend überflüssig.
Sobald
die Betontragplatte einschließlich
der ausgehärteten
Vergussmasse hergestellt ist, können beispielweise
die provisorisch über
Spurstangen zusammengehaltenen Schienen aufgebracht und in ihre
Endlage gerückt
werden, in der sie dann mit Hilfe selbstschneidender Schrauben in
der Vergussmasse fixiert werden. Das aufwendige Vorbohren und Einkleben
von Gewindebolzen zur Befestigung der Schienenbefestigungen kann
somit entfallen. Selbstverständlich
können
zur Befestigung der Schienenbefestigungen auf der Vergussmasse auch
andere Befestigungselemente vorgesehen werden, die in die Vergussmasse
getrieben werden ohne vorher vorgebohrt werden zu müssen. Hierzu
zählen
beispielsweise die Ankerbolzen, die in den noch nicht ausgehärteten Beton
oder Mörtel
eingepresst werden oder damit vergossen werden.
Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform kann zur Verfüllung der
Längskanäle, um die
mit Schienenbefestigungen versehenen Schienen aufzunehmen, als Vergussmasse
auch selbstverständlich
Beton oder Mörtel
verwendet werden. Bei der Verwendung von Beton oder Mörtel können sich
jedoch gegenüber
dem bereits beschriebenen Verfahren unter Verwendung von Polymermassen
die Verfahrensschritte unwesentlich ändern.
Bei
der Verwendung von Beton oder Mörtel werden
nach dem ersten Herstellungsschritt (Herstellen einer Betontragplatte
mit zumindest zwei äquidistant
zueinander verlaufenden Längskanälen) zunächst die
zwei Längskanäle mit Beton
oder Mörtel vergossen,
in die in einem weiteren Schritt, solange der Beton oder Mörtel noch
nicht ausgehärtet
ist, die Ankerbolzen, die die Schienenbefestigungen samt Schienen
halten, eingedrückt
werden. Abschließend werden
die Schienen ausgerichtet.
Anstelle
in dem zweiten Schritt die zwei Längskanäle mit Beton oder Mörtel zu
vergießen,
ist es ebenso möglich,
im zweiten Schritt zunächst
die mit Ankerbolzen versehenen Schienenbefestigungen, die ihrerseits
die Schienen tragen, auf der Betontragplatte so aufzubringen, dass
die Ankerbolzen in die Längskanäle ragen.
Anschließend
können dann
die Längskanäle mit Beton
oder Mörtel
vergossen und die Schienen ausgerichtet werden.
Als
Betone oder Mörtel
eignen sich vor allem Spezialbetone und Spezialmörtel mit einer maximalen Körngröße von 6
mm. Besonders eignen sich Mörtel
und Betone mit geringen Abbindezeiten. Zu bevorzugen sind insbesondere
Mörtel
und Betone, die in etwa 30 Minuten oder schneller abbinden. Damit
das Material beim Vergießen
auch kleinste Hohlräume
ausfüllt,
ist es wünschenswert,
dass der Mörtel
oder die Betone möglichst
gute Fließeigenschaften
aufweisen. Insbesondere sind Mörtel
oder Betone zu bevorzugen, die gute selbstverdichtende Eigenschaften
aufweisen. Als besonders geeignet erweisen sich Betone oder Mörtel mit
einem Ausbreitmaß von
bis zu etwa 55 cm. Um mit den als Vergussmasse verwendeten Betonen
oder Mörteln
besondere Eigenschaften zu erzielen, können diese selbstverständlich mit
entsprechenden Zusatzstoffen versetzt werden. Beispielsweise können Glas-
oder Stahlfasern zugegeben werden um die Zugfestigkeit zu erhören.
Als
besonders bevorzugtes Material kann beispielsweise der Vergussmörtel MAPEFILL® von der
Firma MAPEI® verwendet
werden, der eine maximale Korngröße von 2,5
mm aufweist. Dieser Vergussmörtel
eignet sich insbesondere wegen seiner hervorragenden Fließeigenschaften,
so dass ein nachträgliches
Verdichten weitestgehend entfallen kann. Um auch bei der Verwendung
von derartigen Spezialbetonen bzw. Spezialmörteln die Kosten möglichst
gering zu halten, ist es möglich
auch hier geeignete Zuschlagskörnungen
zu verwenden. Beispielsweise kann der Ausgangsstoff von MAPEFILL® mit
einem Füller
oder einer Zuschlagskörnung
von 8–10
mm versetzt werden. Der Anteil des Zuschlags sollte jedoch nicht
mehr als 30 % des Grundstoffes MAPEFILL® betragen.
Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird zur Befestigung jeder Schiene
nicht nur ein Längskanal,
sondern zwei Längskanäle vorgesehen, die
ebenfalls mit der Vergussmasse vergossen werden. Die beiden Längskanäle sind
dabei etwa um die Fußbreite
der zu verlegenden Schiene parallel voneinander beabstandet. Anders
ausgedrückt,
befindet sich zwischen beiden Längskanälen ein
Betonsockel, der eine ungefähre
Breite des zu befestigenden Gleisfußes aufweist. Diese Ausführungsform
erweist sich durch die damit ermöglichte
Materialersparnis an Vergussmasse als besonders vorteilhaft, da
hierdurch etwa ein Drittel des erforderlichen Vergussmaterials eingespart
werden kann. Da derartige Vergussmaterialien meist teuer sind, birgt
diese Ausführungsform
aufgrund der Materialersparnis einen erheblichen wirtschaftlichen
Vorteil in sich. Um zusätzlich
Vergussmaterial einsparen zu können,
kann, wie bereits beschreiben, die Vergussmasse mit geeigneten Füllern versehen
werden.
Gemäß einem
weiteren Aspekt werden bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die
Seitenwandungen der Längskanäle mit einer
Profilierung versehen, die gewährleistet,
dass die fixierten Schienen gegen abhebende Kräfte gesichert sind. Neben dem
dieser Profilierung immanenten Eigenschaft der Sicherung der Schienen
gegen abhebende Kräfte,
erweist sich die Profilierung zudem in wirtschaftlicher Hinsicht
als sehr vorteilhaft. Um bei den aus dem Stand der Technik bekannten
Systemen mittels eingeklebter Dübel
eine Sicherung gegen abhebende Kräfte zu erzielen, müssen nämlich die
Dübellöcher erst
sehr aufwendig gebohrt werden, in die dann anschließend die
Dübel eingeklebt
werden. Dieses aufwendige Bohren und Einkleben kann hier entfallen,
da mit dem Einschrauben der selbstschneidenden Schrauben in der
erstarrten Vergussmasse, die ihrerseits mit der Betontragplatte über die
seitliche Profilierung formschlüssig
verbunden ist, die Sicherung gegen abhebende Kräfte quasi von selbst gewährleistet
wird. Der gleiche Effekt wird selbstverständlich auch bei dem Verfahren
unter Verwendung von Mörtel
oder Beton erzielt, bei dem die Ankerbolzen in das noch nicht ausgehärtete Material
eingepresst oder durch Verguss umhüllt werden.
Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der Erfindung werden die Schienen bevor sie aufgebracht werden
mit Hilfe von Spurstangen auf Spurabstand gebracht, um dann mit
Hilfe einer Richtmaschine auf die Betontragplatte aufgebracht, anschließend justiert
und verschraubt zu werden. Dieses Vorgehen mittels einer Richtmaschine
erweist sich dabei als besonders vorteilhaft, da hierdurch händisches
Ausrichten weitgehend vermieden und der gesamte Vorgang weitgehend
automatisiert durchgeführt
werden kann. Sobald die auf Spurabstand vormontierten Schienen einmal
von der Richtmaschine aufgenommen worden sind, kann das anschließende Aufbringen
und Aufschrauben des Gleises weitgehend automatisiert erfolgen.
Dies erweist sich vor allem dadurch als sehr vorteilhaft, dass mit
Hilfe der Richtmaschine die Schienen in gewissen Grenzen, die durch
die Breite der Längskanäle vorgegeben
sind, in die optimale Lage ausjustiert werden können, in der sie dann, sobald
die korrekte Lage erreicht ist, sofort mit Hilfe der selbstschneidenden
Schrauben fixiert werden können.
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Schienenbefestigungen
nicht direkt auf der Betontragplatte bzw. den vergossenen Längskanälen aufgelagert.
Anstatt dessen werden die Schienenbefestigungen auf schwingungsabsorbierenden,
elastischen Dämpferelementen
gelagert. Diese schwingungsabsorbierende Lagerungsart erweist sich
dadurch besonders vorteilhaft, dass durch sie die Induzierung von
Wellen in den Halbraum unter der festen Fahrbahn weitgehend vermieden
werden kann. Eine derartige Schwingungsisolierung ist vor allem
dann von Vorteil, wenn sich die feste Fahrbahn im Bereich bewohnter
Gebiete befindet, in denen die durch vorbeifahrende Züge in den
Untergrund induzierten Schwingungen als meist sehr störend empfunden
werden.
Im
Hinblick auf die eingangs beschriebenen, den aus dem Stand der Technik
bekannten festen Schienenfahrbahnen anhaftenden Probleme wird gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eine feste Schienenfahrbahn
vorgeschlagen, die aus einer Betontragplatte besteht, auf deren Oberseite
zumindest zwei äquidistant
zueinander verlaufende Längskanäle vorgesehen
sind. Die Betontragplatte selbst besteht im Regelfall aus einem Beton
mit einer Betongüte
B 35 gemäß ZTV Beton, der
mit gewöhnlichem
Betonstahl BSt 500 schlaff bewehrt sein kann. Selbstverständlich ist
es auch möglich,
beispielsweise im Falle höherer
Beanspruchungen Betone höherer
Festigkeitsklasse, oder im Falle geringerer Beanspruchungen minderwertigere
Betone zu verwenden.
Die
zwei äquidistant
zueinander laufenden Längskanäle sind
etwa in Spurweite des zu erstellenden Gleises voneinander beabstandet
und sind mit einer Vergussmasse vergossen. Die Längskanäle weisen eine derartige Breite
auf, dass die zu befestigende Schienenbefestigung bis zu ihrer korrekten Position
justiert werden kann. In der Vergussmasse wird die Schienenbefestigung
fixiert, an der wiederum die Schiene befestigt wird. Sollte einmal
eine Schienenbefestigung aus der Vergussmasse ausreißen, so
erweist sich die erfindungsgemäße Konstruktion
besonders vorteilhaft dadurch, dass die Befestigungselemente der
losen Schienenbefestigung lediglich vollständig gelöst werden brauchen und die gelöste Schienenbefestigung
in einer in Längsrichtung
leicht verschobenen Position wieder auf der Vergussmasse fixiert
werden kann. Ebenso ist auf diese Art und Weise selbstverständlich auch
eine problemlose Verschiebung der Schienenbefestigung in Querrichtung
möglich.
Die
Längskanäle sind
mit einer Vergussmasse verfüllt,
die derartige Materialeigenschaften aufweist, dass auf die mit der
Vergussmasse verfüllten Längskanäle eine
von Schienebenfestigungen in regelmäßigen Abständen gehaltene Schiene leicht
fixiert werden kann. So erweisen sich beispielsweise für die Vergussmasse
Polymermassen als sehr geeignet, da auf diese im ausgehärteten Zustand
die Schienenbefestigungen leicht, beispielsweise mit selbstschneidenden
Schwellenschrauben, aufgeschraubt werden können. Vor allem erweisen sich hierbei
Polyurethane und Polyethylen als besonders geeignet. Bei besonders
hohen Anforderungen an die Widerstandsfähigkeit und die Festigkeit
der Vergussmasse können
sich beispielweise auch Epoxidharze als sehr geeignet erweisen.
Ein weiterer Vorteil in der Verwendung von Polymermassen besteht
beispielsweise darin, dass diese eine gewisse Elastizität und eine
sehr günstige
Temperaturdehnzahl αT aufweist, so dass sich das fertiggestellte
Gleis im Lastfall Temperatur in kurvenreichen Strecken verformen kann,
so dass keine oder zumindest nur begrenzte Zwangsspannungen in den
Schienen auftreten. Anstelle synthetischer Polymere, ist es ebenso
möglich, Vergussmassen
polymerer Art wie beispielsweise Bitumen oder andere viskoelastische
Materialien zu verwenden. Die Vergussmassen können bei Bedarf auch mit Füllern versehen
werden, wodurch sich zum einen die Materialeigenschaften variieren
lassen und zum anderen eine Verringerung an erforderlicher Vergussmasse
möglich
ist.
Gemäß einer
weiteren besonders zu bevorzugenden Ausführungsform können die
Längskanäle als Vergussmasse
auch selbstverständlich
Beton oder Mörtel
aufweisen. Bei der Verwendung von Beton oder Mörtel nehmen die zwei mit Beton
oder Mörtel
vergossenen Längskanäle die Ankerbolzen,
die die Schienenbefestigungen samt Schienen halten, auf. Um mit
den als Vergussmasse verwendeten Betonen oder Mörteln besondere Eigenschaften
zu erzielen, können
diese selbstverständlich
mit entsprechenden Zusatzstoffen versetzt werden. Beispielsweise
können
Glas- oder Stahlfasern zugegeben werden um die Zugfestigkeit zu
erhören.
Als
besonders bevorzugtes Material kann beispielsweise der Vergussmörtel MAPEFILL® von der
Firma MAPEI® verwendet
werden, der eine maximale Korngröße von 2,5
mm aufweist. Dieser Vergussmörtel
eignet sich insbesondere wegen seiner hervorragenden Fließeigenschaften,
so dass ein nachträgliches
Verdichten weitestgehend entfallen kann. Um auch bei der Verwendung
von derartigen Spezialbetonen bzw. Spezialmörteln die Kosten möglichst
gering zu halten, ist es möglich
auch hier geeignete Zuschlagskörnungen
zu verwenden. Beispielsweise kann der Ausgangsstoff von MAPEFILL® mit
einer Zuschlagskörnung
von 8–10
mm versetzt werden. Der Anteil des Zuschlags sollte jedoch nicht mehr
als 30 % des Grundstoffes MAPEFILL® betragen.
Gemäß einem
weiteren Aspekt ist jede Schiene zwischen jeweils zwei mit Vergussmasse ausgegossenen
Längskanälen angeordnet
und auf diesen fixiert. Bei dieser Ausführungsform ist es vorgesehen,
die Schiene nicht etwa auf einem breiten, mit Vergussmasse verfüllten Kanal
zu befestigen, sondern jede Schiene auf jeweils zwei einzelnen Kanälen zu fixieren,
die sich rechts und links des Schienenfußes der jeweiligen Schiene
in Längsrichtung
erstrecken. Die beiden Längskanäle sind
dabei durch einen Betonsockel voneinander getrennt, der etwa die
Breite des Schienenfußes
aufweist. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass
durch die durch den Betonsockel voneinander getrennten Längskanäle der erforderliche
Materialaufwand an Vergussmasse um etwa ein Drittel reduziert werden kann.
Diese Materialersparnis erweist sich aufgrund des sehr kostenintensiven
Vergussmaterials als wirtschaftlich sehr günstig.
Gemäß eines
noch weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung sind die Schienen
mit selbstschneidenden Schwellenschrauben rechts und links der jeweiligen
Schiene auf jeweils einem vergossenen Längskanal aufgeschraubt. Durch
dieses Einschrauben mit Hilfe von selbstschneidenden Schwellenschrauben
wird das aus dem Stand der Technik sehr aufwendige Verankern der
Schienen mittels eingebohrter und verklebter Schwellenanker umgangen. Diese
herkömmliche
meist sehr aufwendige und teure Befestigungsart mittels verklebter
und vorgebohrter Schwellenanker kann ebenfalls durch die Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von Beton oder Mörtel als
Vergussmasse vermieden werden, bei der die Ankerbolzen der Schienenbefestigungen
vergossen oder in die Vergussmasse eingepresst sind.
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden die Schienenbefestigungen zur
Befestigung der Schienen auf der Betontragplatte auf schwingungsabsorbierenden,
elastischen Dämpferelementen
auf der Betontragplatte gelagert. Diese Ausführungsformen der festen Schienenfahrbahn
eignet sich insbesondere bei Trassen in der Umgebung bewohnter Gegenden,
da durch eine derartige schwingungsabsorbierende Lagerung die Induzierung
von Schwingungen in den Untergrund weitgehend vermieden werden kann.