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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Justieren
der Höhenlage
eines mindestens eine Schiene aufweisenden Gleisrostes in Bezug
auf einen Unterbau, bevorzugt einer Tragschicht für einen
in schotterloser Bauweise ausgeführten
Eisenbahn- oder Strassenbahn-Oberbau.
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Auf
dem Gebiet des Oberbaus für
spurgebundene Schienenverkehrssysteme haben sich in den vergangenen
Jahrzehnten schotterlose Systeme für bestimmte Anwendungen und
Einsatzbedingungen als vorteilhaft erwiesen. Dabei wurde im Zuge der
vielfältigen
Entwicklungsaktivitäten
eine grosse Palette unterschiedlicher technischer Lösungsansätze hervorgebracht
und hinsichtlich ihrer Einsatztauglichkeit im praktischen Betrieb
bewertet. Neben Systemen, bei denen die Stützpunkte zur Aufnahme der Schienen
bereits in fabrikmässig
vorproduzierte Beton-Fertigteilplatten integriert sind (z.B. feste
Fahrbahn der Bauart „Bögl"), haben sich vor
allem Systeme herauskristallisiert, bei denen ein aus Schienen, Oberbau-Befestigungsmaterial
und Schwellen bestehender Gleisrost mittels eines vor Ort eingebrachten Vergussstoffes – üblicherweise
Ortbeton oder Asphalt – fixiert
wird (z.B. feste Fahrbahn der Bauart „Rheda").
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Als
besondere Schwierigkeit hat sich bei diesen Ortbeton-Systemen die
Justierung des Gleisrostes auf dem tragenden Unterbau vor Einbringen
des Vergussstoffes herauskristallisiert. Der Gleisrost muss während dieses
Einbring-Vorganges in seiner horizontalen und vertikalen Ausrichtung
lagestabil gehalten werden. Spätere
Lagekorrekturen an dem eingegossenen Gleisrost sind – wenn überhaupt – nur mit
extrem hohen technischem und finanziellem Aufwand möglich. Die
Korrektur- bzw. Ausgleichsmöglichkeiten
hinsichtlich der Gleislage sind bei festen Fahrbahnen äusserst
gering. In manchen Fällen verbleiben
nur Abriss und Neubau.
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Aus
DE 40 37 849 ist eine Vorrichtung
zur Justierung eines Gleisrostes bekannt, bei dem ein einen Bestandteil
dieses Gleisrostes bildender Träger und
eine diesen Träger
durchdringende Gewindehülse
mittels einer axial in diese Gewindehülse eingeführten Spindelstange in der
Höhenrichtung
eingestellt werden kann. Damit wird dem Fachmann also gelehrt, eine
Schwelle des Gleisrostes mit einem Durchgangsloch zu versehen und
darin eine Gewindehülse
zur Führung
einer Spindelstange einzubringen. Dieses Verfahren hat sich in der
Praxis als zu aufwendig und zu teuer in der Herstellung erwiesen. Der
mit dem Durchgangsloch einhergehende Material- und Stabilitätsverlust
der Schwelle muss ausgeglichen werden. Ebenso ist die eingebrachte
Gewindehülse
nach dem Vergiessen nicht mehr rückgewinnbar
und stellt somit verlorenene Aufwand dar.
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Diesen
Sachverhalt kann auch die in
DE
199 25 090 offenbarte Weiterentwicklung dieses Grundprinzipes
nicht grundlegend verbessern. Diese Schrift lehrt eine Vorrichtung
zur Justierung eines Bauelementes mittels eines vertikalen Rohres
mit Gewindeführung,
das im Bauelement selbst verankert ist, wobei die Vorrichtung zwei
zueinander beabstandete, an der Ober- und Unterseite des Bauelementes
angeordnete Gewindeführungen
aufweist. Auch dieses offenbarte Grundprinzip kann im Hinblick auf
einen zu justierenden Gleisrost wiederum nur auf die Schwelle angewandt
werden, da diese das einzige Bauteil darstellt, welches überhaupt
mit einer vertikalen Durchgangsbohrung versehen werden kann und
zudem die für
die Anwendung des Grundprinzipes notwendige Dicke – zur Lastaufnahme
muss eine ausreichend grosse Zahl von Gewindegängen der Spindelstange im Eingriff
mit der Gewindehülse
sein – aufweist.
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Desweiteren
ist aus
DE 100 21 962 ein
Verfahren zum Positionieren von Zweiblockschwellen bezüglich einer
Gleisrosttragplatte bekannt, bei dem die Schwelle mittels Vorrichtungen
justiert wird, welche an den Bewehrungsstäben ansetzen, die jeweils über beide
Schwellenköpfe
hinaus beidseitig (links und rechts) aus den Schwellenblöcken herausragen. Zur
Justierung werden zunächst
die Bewehrungsstäbe
im Vor-Kopf-Bereich
der Schwelle mittels einer durch Heftschweissen eingebrachten Metallplatte miteinander
verbunden. An dieser Metallplatte greifen dann jeweils eine Justierspindel
zur horizontalen Ausrichtung des Gleisrostes sowie eine Justierspindel
zur vertikalen Höhenregulierung
des Gleisrostes an. Abgesehen davon, dass diese Metallplatte ebenfalls
verlorenen Aufwand darstellt, hat sich dieses Prinzip auch grundsätzlich als
nachteilig erwiesen: Da diese Bewehrungsstäbe aufgrund ihres geringen Querschnittes
eine relativ hohe Elastizität
aufweisen, kommt es durch die dynamischen Einflüsse beim Betoniervorgang – insbesondere
beim Verdichten des Betons mittels Rüttelflaschen – häufig zu
Lageverschiebungen, die im Nachgang zum Betoniervorgang nicht mehr
oder nur mit extrem hohen Aufwand korrigiert werden können. Dieses
offenbarte Prinzip ist somit für
die Anforderungen der Baupraxis zu instabil. Dennoch wird dieses
Grundprinzip derzeit mangels besserer Alternativen als Stand der
Technik praktiziert.
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Der
Vollständigkeit
halber sei noch die
DE 38 24
132 erwähnt,
die ebenfalls eine Spindel-basierte Lösung der Justierungsproblematik
von Gleisrosten offenbart. Es ist jedoch offenkundig, dass dieser
Lösungsvorschlag
denkbar ungeeignet ist, da die sehr aufwendige Mechanik (Hülse mit
Doppelgewinde) beim Betoniervorgang sofort verklebt und damit unbrauchbar
wird. Ebenso ist diese sehr aufwändig konzipierte
Vorrichtung nicht wiedergewinnbar und damit ebenfalls verlorener
Aufwand.
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Ebenso
sei hier noch die
DE 195 08
107 erwähnt,
welche die Verwendung eines Gleisportales vorschlägt, welches
auf den Randüberständen einer in
Trogbauweise errichteten Fahrbahntragplatte aufliegt und an dem
der Gleisrost zum Zwecke der Justierung eingehängt werden soll. Abgesehen
von dem überaus
komplizierten und wenig baustellentauglichen Konstruktionskonzept,
kann diese Lösung
nicht überzeugen,
da sie zum einen eine Trogbauweise voraussetzt, welche bei den neuen
Bauarten der Festen Fahrbahn nicht mehr vorgesehen ist, und zum
anderen auf die Randüberstände dieses
Troges extrem hohe Punktlasten aufbringt, die in der Praxis in sehr vielen
Fällen
zu Ausbröckelungen
bzw. Zerstörung dieses
(nicht bewehrten!) Troges geführt
hat.
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Dem
gesamten Stand der Technik ist somit gemeinsam, dass dem Fachmann
gelehrt wird, die Justierung des Gleisrostes durch Ansetzen an der Schwelle
bzw. deren Bewehrung zu bewerkstelligen. Die Praxiserfahrungen zeigen
jedoch deutlich, dass mit diesem prinzipiellen Lösungsansatz die für den Betoniervorgang
geforderte Lagestabilität
nicht gewährleistet
werden kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein
Verfahren zum Justieren der Höhenlage
eines mindestens eine Schiene aufweisenden Gleisrostes in Bezug
auf einen Unterbau, bevorzugt einer Tragschicht für einen
in schotterloser Bauweise ausgeführten
Eisenbahn- oder Strassenbahn-Oberbau bereitzustellen, bei der bzw.
bei dem die Justierung und die anschliessende Fixierung während des
Betonier- bzw. Asphaltiervorganges
in einem Arbeitsschritt erfolgen. Die verwendete Vorrichtung muss
insbesondere während
des kritischen Verdichtens des eingebrachten Füllbetons eine sichere und stabile
Lagefixierung gewährleisten.
Zudem soll sie weitestgehend wiederverwendbar sein. Das bedeutet,
dass neben einer leichten und zügigen Baustellen-Montage
eine ebenso unproblematische Demontage der Vorrichtung nach dem
Vergiessen möglich
sein soll.
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Diese
Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruches
1 erfindungsgemäss
dadurch gelöst,
dass die Vorrichtung aus einem unmittelbar an der Schiene angreifenden
Trageelement besteht, welches sich über mindestens zwei in ihrer
axialen Richtung jeweils verstellbare und/oder längenveränderbare Justierelemente, die
beiderseits der aufzunehmenden Schiene angeordnet und quer zur Schienenlängsachse
zueinander beabstandet sind, auf dem Unterbau abstützt. Dies
bedeutet eine Abkehr vom bislang verfolgten Ansatz, den Gleisrost mittels
der Schwelle einzujustieren. Die Erfindung schlägt in vorteilhafter Weise vor,
die Justage stattdessen über
die Schiene zu bewerkstelligen. Damit werden zahlreiche Fehlermöglichkeiten
ausgeschaltet, die aus der Anwendung des bekannten Standes der Technik
resultieren können.
Insbesondere ist hervorzuheben, dass nun auch das Bauteil des Gleisrostes
ein justiert wird, an welchem dann schlussendlich auch die Lagemessung
durchgeführt
wird (Oberkante der Schiene).
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Eine
besonders vorteilhafte Ausprägung
der erfindungsgemässen
Vorrichtung besteht darin, wenn das Trageelement in Form einer Rippenplatte ausgeführt ist,
die an mindestens zwei einander beiderseits der aufzunehmenden Schiene
gegenüberliegenden
Bohrungen kraft- und/oder formschlüssig auf der Rippenplatte fixierte
Gewindemuttern zur Aufnahme der Justierelemente aufweist.
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Ergänzend hierzu
ist es von Vorteil, wenn die Justierelemente in Form von Spindelstangen
ausgeführt
sind, die sich mittels an sich bekannter Betonsteine auf dem Unterbau
abstützen.
Auch wenn diese Betonsteine als einzige Bestandteile der erfindungsgemässen Vorrichtung
nicht wiedergewinnbar sind, so stellt dies keinen Rückschritt
gegenüber
dem bekannten Stand der Technik dar, bei dem sich dies analog darstellt.
Sowohl die Rippenplatte als auch die Spindelstangen können – im Unterschied
zum Stand der Technik – wiedergewonnen
werden. Besonders vorteilhaft ist auch zu werten, dass bei entsprechender
geometrischer Gestaltung der Spindeln (Längenmass) keine unterschiedlichen
Spindeln für
Gleisüberhöhungen etc.
bevorratet werden müssen.
Es können
Gleisabschnitte sowohl in der Geraden als auch in der Überhöhung einer
Kurve mit denselben Materialien justiert werden.
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Zusätzlich offenbart
diese Anmeldung auch ein korrespondierendes Verfahren zum Justieren
der Höhenlage
eines mindestens eine Schiene aufweisenden Gleisrostes in Bezug
auf einen Unterbau, bevorzugt einer Tragschicht für einen
in schotterloser Bauweise ausgeführten
Eisenbahn- oder Strassenbahn-Oberbau, unter Verwendung einer nach
mindestens einem der Ansprüche
1 bis 3 ausgeführten Vorrichtung.
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Der
Erfindungsgedanke wird in nachfolgender Figur verdeutlicht. Es zeigt:
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1 Schnittansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung;
Schnittrichtung quer zur Schienenlängsachse
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2 Schnittansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung;
Schnittrichtung längs
der Schienenlängsachse
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Anhand
dieser Figuren lässt
sich folgendes Ausführungsbeispiel
nachvollziehen:
Der jochweise angelieferte bzw. vor Ort montierte Gleisrost
ist zu Beginn des erfindungsgemässen
Justierverfahrens auf der HGT (7) (HGT = hydraulisch gebundene Tragschicht)
abgelegt. Der Gleisrost selbst ist in an sich bekannter Weise aus
Schienen vom Typ UIC 60 (1) und Schwellen vom Typ B 355
(2) aufgebaut. In die – in
Schienenlängsrichtung
gesehene – Mitte
eines jeden dritten Schwellenfaches wird nun eine Rippenplatte (3)
an die Unterseite des Schienenfusses angelegt. Diese Rippenplatte
(3) kann aus brauchbarem Altmaterial gewonnen werden; sie
muss also nicht notwendigerweise neu beschafft werden. Die Rippenplatte
(3) selbst wird um zwei Muttern M24 (4) ergänzt, die
an zwei einander diagonal gegenüberliegenden
Durchgangsbohrungen der Rippenplatte punktgeheftet werden (eine handelsübliche Rippenplatte
weist insgesamt vier Durchgangsbohrungen auf). In diese Gewindemuttern
(4) werden sodann von oben her Spindelstangen (5)
eingedreht, die sich auf Betonsteinen (6), welche auf der
HGT (7) aufliegen, abstützen.
Zur Erhöhung der
Tragfähigkeit
in axialer Richtung weisen die Spindelstangen (5) an Stelle
eines konischen Gewindes ein Trapezgewinde auf. Durch geschickte
Wahl des Längsmasses
der Spindelstangen (5) kann man erreichen, dass auch in
Kurvenüberhöhungen,
bei denen Innen- und Aussenschiene eine Höhendifferenz von bis zu 160
mm aufweisen, der Einsatz einheitlicher Spindelstangen möglich ist.
Dies hat positive Auswirkungen auf Lagerhaltung und Baustellen-Logistik.
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Sobald
die vollständige
Justierung des Gleisrostes erfolgt ist, kann das Einbringen und
Verdichten des Füllbetons
erfolgen. Sobald nach ca. 2 Stunden (orts- und witterungsabhängig) der
Abbindeprozess des Betons einsetzt, hat der Beton („junger
Beton") eine Festigkeit
erreicht, die ein Tragen des Gleisrostes ermöglicht. Die Spindeln (5)
werden gelöst,
der Kontakt zum Betonstein (6) aufgehoben. Die aus dem
Betoniervorgang resultierenden Spannungen können sich nun lösen. Nach
ca. 3,5 bis 4 Stunden (ab Betonierende gerechnet) wird die erfindungsgemässe Vorrichtung
komplett ausgebaut. Lediglich die Betonsteine verbleiben als verlorene
Bauelemente im nunmehr abgebundenen Beton. Die verbliebenen Löcher werden
mit Quellmörtel
verfüllt.
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- 1
- Schienenprofil
UIC 50
- 2
- Betonschwelle
B355
- 3
- Rippenplatte
Rph 1
- 4
- aufgeschweißter Mutter
M24
- 5
- Spindelschraube
M24 (Trapezgewinde), mit aufgeschweißter Mutter
- 6
- Betonsteine
- 7
- Hydraulisch
gebundene Tragschicht (HGT)
- 8
- statische
Bewehrung BS 500