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Gleiskreuzung mit Radlenkern Die Erfindung betrifft Gleisdurchdringungen,
insbesondere aus Vignolschienen, wie sie bei Kreuzungen in Weichen und Kreuzungsweichen
auftreten.
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Bei fast allen größeren Eisenbahnen laufen die Fahrzeuge bekanntlich
so, daß ihre Radsätze eine Sinusbewegung ausführen, deren Achse die Gleismitte ist.
Die Laufflächen der Räder sind zu diesem Zwecke konisch ausgebildet, und mit Hilfe
dieses Doppelkonus pendelt der Radsatz in Sinuswellen um seine Mittellage. Bei den
früher allein angewendeten steileren Laufflächenneigungen (1:20) trat im allgemeinen
in der Geraden ein Anstreifen der Spurkränze an der Schienenflanke nicht regelmäßig
ein. Um die erwünschte geschilderte selbstzentrierende Bewegung zu ermöglichen,
ist ein entsprechendes Spiel des Radsatzes im Gleis vorgesehen, das in Deutschland
in neuem Zustand von Rad und Schiene 12 bis 13 mm beträgt.
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So einfach und zweckmäßig diese Anordnung im allgemeinen ist, bringt
sie doch unter gewissen Voraussetzungen auch erhebliche Nachteile mit sich. Während
diese Nachteile bei der Fahrt im Gleis auf der freien Strecke hauptsächlich darin
bestehen, daß die Fahrtruhe beeinträchtigt wird, verschärfen sie sich erheblich
in den Gleisdurchdringungen, also etwa an Kreuzungen und Kreuzungsweichen.
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Bei diesen Gleiskreuzungen müssen an den Durchdringungsstellen der
Schienen Spurrillen für den Durchgang der Spurkränze frei gehalten werden, so daß
an diesen Stellen die konstante Führung des Rades unterbrochen ist. Die frei zu
haltenden Spurrillen werden bei vorzusehendem Seitenspiel des Rades entsprechend
breiter, wenn ein Anstoßen des Rades an Herzstückspitzen und/oder anderen begrenzenden
Kanten vermieden werden soll. Es liegt auf der Hand, daß breite Spurrillen für das
Befahren im kreuzenden Strang ungünstig sind. Das Rad verliert bei Überfahren derselben
auf einem entsprechenden Teil seiner Breite die Unterstützung und vermag nur dadurch,
daß es wesentlich breiter gehalten ist als die Schiene bzw. die Spurrille, die Unterbrechung
ohne allzu großen Schlag zu überwinden. Die Länge der führungslosen Kreuzungslücke
wird noch dadurch vergrößert, daß die Herzstückspitzen nicht völlig scharf auslaufen
können, da sie dann den auftretenden Beanspruchungen nicht widerstehen könnten,
sondern daß sie vorher abgebrochen werden, um auch an ihrer schwächsten Stelle den
auftretenden Vertikal- und Horizontalbelastungen noch voll widerstehen zu können.
Eine einfache Verlängerung der Herzstückspitzen ist also nicht möglich.
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Die Nachteile in Zusammenhang mit der führungslosen Lücke in Herzstücken
sind zwar etwa seit Bestehen der Eisenbahnen bekannt; es sind bisher jedoch die
erfindungsgemäßen Mittel noch nicht angewandt worden, um diese Nachteile zu beseitigen.
Besonders stark treten die Nachteile bei den weiten Spurrillen in den Doppelherzstücken
der Kreuzungsweichen auf und können sich hier unter gewissen Verhältnissen zu einer
unmittelbaren Entgleisungsgefahr steigern. In der hier entstehenden führungslosen
Strecke kann das Rad nämlich zur Seite abweichen, d. h., es kann möglicherweise
in die falsche Rille einlaufen oder zumindest die Herzstückspitze anschlagen und
beschädigen. Die führungslose Strecke ist um so länger, je breiter die Spurrillen
aus den im vorstehenden geschilderten Gründen gehalten werden müssen.
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Die geschilderten, schon beim Rad mit normalem Laufkranzdurchmesser
auftretenden Schwierigkeiten steigern sich noch, wenn der Durchmesser der Laufräder
verkleinert werden soll, was heute für eine Reihe von Zwecken angestrebt wird. Hier
kann die führungslose Strecke zu einem schweren Hemmnis für die Entwicklung neuartiger
Fahrzeuge werden.
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Soweit die bisher gebräuchlichen Anordnungen nicht einfach auf Gewohnheit
beruhten, sondern der Durchgang der Radsätze durch Herzstücke theoretischen Untersuchungen
unterworfen wurde, ist bekanntlich stets die Auffassung zugrunde gelegt worden,
es dürfte im Herzstück keine Spurverengung geschaffen werden. Es ist infolgedessen
bekanntgeworden, daß die vorgeschriebene Spurweite (in Deutschland 1435 mm) im Herzstück
unter Umständen wohl vergrößert, aber niemals verkleinert wurde, so daß das Seitenspiel
unverändert erhalten blieb und der Radsatz seine Sinusbewegung in genau dem gleichen
Maße ausführen konnte wie im freien Gleis.
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An diesen Verhältnissen ändern auch die an manchen Stellen, insbesondere
an den Doppelherzstücken angebrachten
Radlenkerschienen, nichts.
Wenn z. B. bei uns der Inn@iabsta.id d?r Räder 1350 mm, dr Abstand der Leitkanten
1353 mm b.-trägt, so bleibt auch hier ein Seit, nspiel von 7 mm, das, wie die Erfahrung
zei=t, vällig ausreicht, um den hergebrachten Radsätzen ihrc-i Sinuslauf in der
gewöhnlichen Weise zu erlauben. Die Fahrzeuge streifen deshalb im allgemeinen an
den Leitflächen nicht an, mit dem Erfolg, daß schnell fahrende Züge die Kreuzungsstelle
ohne Seitenanschlag passieren können. Diese Wirkung ist trotz der Nachteile der
breiten Rillen bisher bewußt angestrebt worden; man hat diese Lösung offenbar für
das einzig Mögliche oder wenigstens Zuträgliche gehalten. Das bestehende Vorurteil,
mit dem der Erfinder - wie im folgenden noch ausgeführt wird -bricht, ist so fest
verankert, daß es seinen Niederschlag in den einschlägigen Bauvorschriften gefunden
hat. Während bereits bei der Verwendung normaler Räder durch di-° breite Spurrille
erhebliche Nachteile auftreten, wird die Gefahr bei kleinen Rädern besonders akut,
die kurze steile Sinusschwingungen durchführen, so daß sie hinter dem Knick das
Radlenkers, wenn es gerade so trifft, unter starkem Winkel in die führungslose Strecke
einlaufen und entsprechend zur Seite drängen können.
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An gewissen Stellen von Hauptbahngleisen, an denen ausschließlich
langsam gefahren wird, ist es schon bekanntgeworden, Anordnungen zu treffen, wie
sie sonst nur Straßenbahnen aufweisen, nämlich Kreuzungsstellen mit einem Spurkranzauflauf
verschiedener Art und gleicher oder verschiedener Tiefe in beiden Strängen vorzusehen.
Wenn die Räder mit ihren Spurkränzen in Rillen laufen, sind sie genau genug geführt,
daß Kreuzungen kein Abirren hervorrufen können. Der oft bei Haupttbahnen vorgeschlagene
Spurkranzauflauf, der insbesondere den vertikalen Schlag im Herzstück beseitigen
konnte, hat sich jedoch in Hauptgleisen immer wieder als unmöglich erwiesen, da
das Rad wegen der großen Unterschiede in der Spurkranzhöhe zwischen neuen und abgelaufenen
Reifen (9 mm) bei großer Geschwindigkeit selbst bei sanftem Anstieg der Auflaufrille
außerordentlich starke Schläge erfährt.
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Weiterhin ist bekanntgeworden, zur besseren Führung allgemein bewegliche
Spitzenschienen anzuwenden, was jedoch wegen der hohen Kosten und der Gefahren bei
falscher Einstellung, die weitgehende Sicherungsmaßnahmen erfordern, zu keinem Erfolg
führen konnte.
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Die Erfindung beseitigt nun die geschilderten Mängel und Nachteile
und die in bezug auf Horizontal- und Vertikalbewegung bestehenden Schwächen der
Gleisdurchdringung ohne Anordnung von Spurkranzauflauf und ohne andere schwierige
Konstruktionen dadurch, daß im Herzstückbereich die Spurweite verringert und der
Abstand der Radlenker voneinander um etwa das gleiche Maß erweitert ist, und zwar
in einem solchen Ausmaß, daß der Sinuslauf der Radsätze auch bei Rädern mit kleinem
Durchmesser bis fast zur Erschöpfung des Spieles so weit verringert wird, daß keine
schädlichen Schränkwinkel auftreten können. Dabei verkürzt sich gleichzeitig die
führungslose Strecke, und die schmaler gewordenen Spurrillen vermindern den vertikalen
Schlag beim Überfahren.
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Zur Erreichung der Reduktion des Sinuslaufes wird also zunächst die
Spurweite unter das heute übliche Maß verkleinert, und zwar so weit, daß die erstrebte
Reduktion bei neuen Radsätzen mit nicht abgenützten Spurkränzen voll eintritt. Wieweit
man dabei gehen kann und will, hängt von den Betriebsverhältnissen der Bahn, den
angewandten Radformen und Radgrößen und speziell den Konusneigungen ab, die man
zugrunde legt. Bei deutschen normalspurigen Bahnen dürfte z. B. eine Herabsetzung
der Spurweite von 1435 mm um etwa 5 mm auf 1430 mm beträchtliche Ansprüche erfüllen.
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Die Spurverengung in der Gesamtkreuzung kann, wie bereits dargelegt,
die Entgleisungsgefahr im Dopp°I-herzstück für neue Ralsätz, be>--itig°n, jedoch
nicht für solche mit scharfgelaufenen Spurkränzen. Da nun andererseits praktisch
alle Strecken mit neuen und abgenutzten Rädern b3fahren werden, wird auch die Innenseite
der Räder, die kaum der Abnutzung unterliegt, zur Führung herangezogen, so daß eine
SpurrillenverengUng durch Zusammenrücken der Schienenköpfe und Auseinanderrücken
der Radlenker erreicht wird.
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Es sind heute bereits Radlenker bekannt, die jedoch aus den im Zusammenhang
mit dem Sinuslauf bereits geschilderten Gründen mit sehr großem Spiel angeordnet
werden, um den- wie man bisher annahm -notwendigen freien Lauf des Rades möglichst
wenig zu beeinflussen. Der Leitflächenabstand der üblichen Radlenker auf normalspurigen
Bahnen wird zur Zeit mit 1335 mm gewählt, während der Innenabstand der Räder 1360
mm mit sehr geringer Toleranz nach unten beträgt, so daß ein Spiel von 7 mm vorhanden
ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Vergrößerung des Abstandes der Radlenker
voneinander wird der Leitflächenabstand beispielsweise um 5 mm auf 1358 mm vergrößert,
wobei immer noch ein kleines, aber ausreichendes Spiel vorhanden ist, selbst wenn
gelegentliche Überschreitungen der zugelassenen Toleranzen am Radsatz vorkommen
sollten.
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Im allgemeinen wird es nicht genügen, dies Rillenverengung nur an
den DoppAherzstücken selbst vorzusehen; die Räder könnten trotzdem vorher einen
Sinusbogen von großer Amplitude ausführen und gerade an den Doppelherzstücken unter
einem gefährlich großen Schränkwinkel einlaufen. Die Rillenverengung muß vielmehr
unter Umständen auf so große Länge durchgeführt werden, als einem Viertel der längsten
Sinuswelle, heute etwa einem Viertel von -18 m = 12 m, entspricht. Diese Zahlen
wurden unter Zugrundelegung der ungünstigsten Verhältnisse ermittelt und gelten
bei einer Spurkranzneigung von 1 :40 für Drehgestelle. Die ermittelten Werte bedeuten,
daß die Rillenverengung auch noch in den einfachen Endherzstücken vorgesehen wird,
wo sie ebenfalls in gewünschter Weise zur Milderung des Vertikalschlages beiträgt.
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Erst gegen Ende der Kreuzung erreicht die Spurweite wieder das gewöhnliche
Maß, und die Radlücken entfallen. Bei dem umfangreichen Betrieb der Eisenbahnen
können derartige weittragende Veränderungen im Oberbau wie die vorgeschlagenen,
nur sehr allmählich durchgeführt werden. Sie können zunächst zweckmäßigerweise nur
auf bestimmten Strecken, die von neuen, insbesondere für den Personenverkehr vorgesehenen
Fahrzeugen befahren werden, Verwendung finden. Auch bei dieser Umstellung müssen
die entstehenden Kosten im erträglichen Rahmen bleiben.
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Der erfindungsgemäße Vorschlag kann hier unter anderem so verwirklicht
werden, daß für die Kreuzungen Schienen vorgesehen werden, deren Kopf um das gewünschte
Maß der Spurverengung im erwähnten Beispiel also 5 mm breiter ist, während die Fußbreite
unverändert bleibt, so daß die vorhandenen Schwellensätze ohne jede Veränderung
weiterverwendet werden können und im Verzug der laufenden Erneuerungen lediglich
die Schienen und Herzstücke ausgewechselt werden. Es ist auch möglich, so vorzugehen,
daß normale Schienen verwendet werden, deren Steg abgeknickt wird, um die Spurverengung
zu erzielen. Weiterhin kann statt des verbreiterten Kopfes, der ein neues Profil
notwendig machen würde, der gleiche Effekt durch Aufschweißen von Bändern erzielt
werden.
Es kann auch so vorgegangen werden, daß die Schiene selbst
abgeknickt wird oder daß die Korrektur des Sitzes der Schiene in den Unterlagsplatten,
z. B. Rippenplatten, vorgenommen wird, wobei die letztgenannte Möglichkeit auch
eineVerschiebung des Schienenfußes mit sich bringt. Bei Holzschwellen werden diese
Maßnahmen an den Spurplatten, die zur absoluten Konstanthaltung des Abstandes der
beiden Herzstücke dienen, vorgenommen, während bei Stahlschwellen die Rippenplatten
unmittelbar aufgeschweißt sind. Es ist auch daran gedacht, die Konstanthaltung des
Abstandes der Leitflächen, der bei der erfindungsgemäßen Kreuzung ganz besondere
Bedeutung zukommt, durch Anordnung von Spurstangen oder ähnlichen Vorrichtungen
zusätzlich zu sichern, wobei diese versetzt angeordnet werden können. Der Abstand
zwischen Schiene und Radlenker wird stets durch die angeordneten Rippenplatten konstant
gehalten. Um erhöhte Sicherheit dafür zu gewinnen, daß im Doppelherzstück keinerlei
Abstandsänderungen zwischen Schiene und Lenker auftreten, können sie als gemeinsamer
Block angeordnet sein, oder es ist auch möglich, an diesen Stellen Schiene und Radlenker
starr und unveränderlich durch das Einschweißen eines Füllblockes zu verbinden.
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Die Vergrößerung des Radlenkerabstandes wird ohne großen Aufwand durch
an sich bekannte Maßnahmen möglich sein. Bei Doppelkreuzungen, bei denen beispielsweise
wegen des beabsichtigten Befahrens mit Spezialfahrzeugen die Radlenker nicht über
die Schienenoberkante ragen dürfen, werden entsprechend niedrige Radlenker angeordnet,
die, wie der Erfinder festgestellt hat, auch noch ausreichen, den erwünschten Führungseffekt
zu erzielen.
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Wieweit in jedem einzelnen Falle die verschiedenen Merkmale der Erfindung
angewendet werden sollen, hängt von einer genauen Untersuchung der Radgrößen und
-formen ab, die eingesetzt werden sollen, sowie von weiteren, die Konstruktion bestimmenden
Maßen, wie dem Kreuzungswinkel u. dgl.
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Mit Erfolg werden die erfindungsgemäßen Anordnungen bei allen geraden
Kreuzungen und Weichen getroffen. Bei gekrümmten Kreuzungen, die sehr selten und
nie mit einem kleineren Krümmungsradius als 500 m vorgesehen werden, wird es notwendig
und infolge des hohen Krümmungsradius auch ohne weiteres möglich sein, die Kreuzung
insofern aufzulösen, daß bei den erfindungsgemäß ausgebildeten Teilen stets nur
gerade Strecken auftreten.
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Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe von
Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen stellen dar Fig. 1 einen Schnitt durch
einen Radsatz, die Schienenoberkanten und die Radlenker, Fig. 2 die schematische
Draufsicht auf ein Doppelherzstück, Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig.2 in erheblich
vergrößertem Maßstab.
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In Fig. 1 läuft ein Radsatz mit Rädern auf üblichen Vignolschienen
mit üblichen Schienenköpfen 2. Der Laufkranz 3 des Rades 1 hat eine Neigung von
1 : 40. Die Spurweite ist um das Maß s = 5 mm auf das Maß S -s = 1430 mm verengt,
so daß auf beiden Seiten zwischen Schiene und Spurkranz lediglich noch ein geringfügiges
Spurspiel
vorhanden ist. An der Innenseite der Schienen sind Radlenker 5 angeordnet, deren
Außenkantenentfernung R um das Maß r = 5 mm auf 1358 mm vergrößert worden ist; zwischen
Radlenker und Radinnenkante ist nurmehr ein minimales Spiel
vorgesehen. Die Radlenker 5 ragen um ein gewisses Maß über die Schienenoberkante,
was bei üblichen Fahrzeugen zweckmäßig ist. Sie können jedoch auch so weit gekürzt
werden, daß sie die Flöhe der Schienenoberkante reicht überschreiten.
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Aus Fig.2 wird ersichtlich, daß die Verengung der Spur, d. h. das
Verrücken einer Schiene um das Maß
und die Erweiterung des Abstandes der Radlenker um das Maß , bei Ausbildung der
Herzstückspitze mit gleicher Stärke,
wie bisher üblich, zu einer Verringerung der Kreuzungslücke von L, auf
1, führt.
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In Fig. 3 ist in vergrößertem Maßstab ersichtlich, wie durch die Verengung
der Spur um das Maß -
die Länge der Kreuzungslücke vom Maß 1, auf das Maß 1, reduziert wird. Während
nämlich bei der normalen Spurweite die Laufkante 6 der Spitzenschiene, die in einer
vollen Linie gezeichnete Lage hat, wird sie bei der Verringerung der Spurweite die
gestrichelt gezeichnete Lage 7 einnehmen, so daß die Spitze vom Punkt 8 zum Punkt
9 wandert. Wird nun noch der Radlenker um das Maß
an die Spitzenschiene herangerückt, wird die Spitze weiter zum Punkt 10 wandern,
so daß die Kreuzungslücke auf das Maß 1, reduziert wird.
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Die führungslose Lücke in der Kreuzung ergibt sich nun aus der Länge
der Kreuzungslücke, vermindert um die längere Achse des Horizontalschnittes durch
den Spurkranz des Rades etwa in Höhe der Schienenoberkante.
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Es ist klar, daß die Verkleinerung der Kreuzungslücke gemäß der Erfindung
abhängig von der Neigung der Gleiskreuzung ist. Auch bei den steilsten noch üblichen
Kreuzungen wird eine nennenswerte Reduktion der führungslosen Lücke eintreten, die
die eingangs geschilderten Vorteile und Fortschritte mit sich bringt.