DE19621170A1 - Verfahren zum Ausgleich von Setzungen bei festen Fahrbahnen für schienengebundenen Verkehr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren wie es gattungsmäßig im Oberbegriff in Anspruch 1 beschrieben ist.

In der Praxis des Verkehrswegebaus sind an den Übergängen von Kunstbauwerken zum Gelände sowie bei hohen Dämmen und/oder bei ungleichmäßigem Untergrund immer Setzungen der Tragplatte der Fahrbahn zu erwarten. Die aus derartigen Setzungen resultierenden Unregelmäßigkeiten in der Fahrebene können beim schienengebundenen Verkehr besonders bei Festen Fahrbahnen für Hochgeschwindigkeitszüge nur in sehr geringem Maße toleriert werden. Es muß bereits bei relativ kleinen Absenkungen der Gleise der Höhenausgleich hergestellt werden.

Für einen Höhenausgleich haben Feste Fahrbahnen im Gegensatz zu geschotterten Gleisen nur einen geringen Spielraum. Feste Fahrbahnen, bei denen die Schienenbefestigung auf Schwellen erfolgt, die fest mit der Tragplatte verbundenen sind, lassen einen Höhenausgleich ohne Neuaufbau der Tragkonstruktion nur durch Unterfütterung des Schienenfußes zu. Mit geringen Kosten ist eine solche bis etwa 20 mm Aufhöhung des Gleises ausführbar. Größere Aufhöhungen sind in begrenztem Maße und mit erheblichen Kosten durch Verwendung am Fuß verbreitender Schienenbefestigungskonstruktionen noch möglich. Darüber bleibt nur der Weg des Neuaufbaus der Tragplatte mit erheblichen Kosten.

Nach heutigen Erkenntnissen reichen diese Aufhöhungsmöglichkeiten ohne Neuaufbau der Tragplatte bei den Festen Fahrbahnen, bei denen die Gleise unmittelbar auf der Tragplatte montiert sind, für die im praktischen Bahnbau herrschenden Bedingungen nicht aus. Bis zu einer für diese Fahrbahnsysteme ausreichenden Setzung des Untergrundes, z. B. bei Aufschüttungen (hohen Dämmen), kann mit dem Bau der Festen Fahrbahn in der Regel nicht abgewartet werden.

Eine Untersuchung an Setzungsmulden von einer Setzungstiefe gegenüber der Anfangstrassierung von 60 mm, - der Tiefe, die derzeit als noch mögliche Ausgleichshöhe für Feste Fahrbahnen von den Bahnbetrieben gefordert wird -, hat ergeben, daß der Ausgleich durch eine die ungünstigsten (höchsten) zulässigen Zugfahrgeschwindigkeiten berücksichtigende Ausgleichsgradiente auf einen Streckenbereich von weniger als 200 m möglich ist. Die dabei erforderlichen Aufhöhungen sind jedoch immer noch größer als 20 mm, dem Größtmaß für einen Höhenausgleich bei Festen Fahrbahnen mit auf dem Fahrbahntragkörper fest einbetonierten Gleisrost. Mit derartigen Konstruktionen Fester Fahrbahnen kann der geforderte Höhenausgleich von 60 mm ohne Neuaufbau des bestehenden Tragkörpers - also zerstörungsfrei - nicht erreicht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, mindestens für Feste Fahrbahnen, die einen auf die Tragplatte aufgelegten zerstörungsfrei abhebbaren Gleisrost aufweisen, ein Verfahren anzugeben, bei dem gegenüber den vorgenannten Feste-Fahrbahn-Systemen relativ große Aufhöhungen ohne aufwendige Konstruktionen und ohne Neuaufbau der Tragplatte durchführbar sind. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, wie es im kennzeichnenden Teil des Anspruch 1 beschrieben ist.

Feste Fahrbahnen, die einen auf die Tragplatte aufgelegten zerstörungsfrei abhebbaren Gleisrost aufweisen, sind beispielsweise Feste Fahrbahnen nach dem System GETRAC. Die Schwellen des Gleisrostes sind dort auf flachen Dübelsteinen aufgesetzt, die in der Tragplatte eingegossen sind. Die zwischen Schiene und Tragplatte angeordneten Elemente können nach geringer Anhebung des Gleises ausgewechselt und durch andere ersetzt werden.

Um die erfindungsgemäße Möglichkeit zur nachträglichen Aufhöhung zu haben, ist es nicht erforderlich, beim Neubau der Strecke besondere Vorkehrungen zu treffen. Geringe Aufhöhungen sind mit den üblichen Schienenbefestigungskonstruktionen in bekannter Weise durch Unterfüttern des Schienenfußes zu bewerkstelligen. Bei größeren Aufhöhungen werden im ersten Schritt nach Anhebung des Gleises die normalen Schienenbefestigungen ausgetauscht und durch höherbauende ersetzt. In weiteren Schritten werden zusätzlich die normalen Schwellen durch höherbauende Schwellen ersetzt. Auf diesem Wege sind Aufhöhungen bis zu 100 mm erreichbar, die nach bisherigem Kenntnisstand ausreichend sind.

Unter Berücksichtigung der durch Ermittlung einer Ausgleichsgradiente veränderten tatsächlich erforderlichen Ausgleichshöhen gegenüber der zur Anfangstrassierung gemessenen Gleisabsenkung kann eine Gleissetzung von wesentlich mehr als 100 mm zerstörungsfrei mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und einer Festen Fahrbahn mit einem zerstörungsfrei abhebbaren Gleisrost ausgeglichen werden.

Aufwendungen für eine Aufhöhung müssen erst im Falle des Eintritts von Setzungen gemacht werden. Die Aufhöhungen können schrittweise nach Erfordernis erfolgen. Bauelemente einer niedrigeren Aufhöhungsstufe können, wenn bei weiterer Setzung ihre Auswechselung wegen weiterer Aufhöhung des Gleises erforderlich ist, im angrenzenden Bereich niedrigerer Aufhöhung wieder eingebaut werden. Zu einer Aufhöhung des Gleises und einer Auswechselung der Bauteile einer niedrigeren Stufe der Aufhöhung muß das Gleis nur geringfügig angehoben, die nicht mehr benötigten Bauteile unter dem Gleis herausgezogen und die höheren Bauteile eingeschoben werden, Maßnahmen, die zerstörungsfrei und ohne großen Aufwand durchführbar sind. Weitere Minderungen der Kosten für einen nachträglichen Höhenausgleich bei Gleissetzungen bei Festen Fahrbahnen können erreicht werden, wenn nach den Ansprüchen 4 und 5 auf eine geringe bestimmte Strecke vor und/oder hinter dem Rand einer erwarteten Setzungsmulde das Gleis vorsorglich mit der Überhöhung von 20 mm bei der Standardschienenbefestigung oder ca. 60 mm bei der elastischen Rippenplattenauflagerung, die von der Firma Butzbacher Weichenbau Gesellschaft mbH (BWG) entwickelt wurde, eingebaut und damit der Beginn bzw. Auslauf eines Höhenausgleichs durch eine Ausgleichsgradiente bei Eintritt der Setzung um diese Strecke aus dem Setzungsbereich herausverlegt wird. Das absolute Maß der Ausgleichshöhen im Setzungsbereich kann damit vermindert und eine höhere aufwendigere Ausgleichsstufe möglicherweise eingespart werden.

Die Erfindung wird anhand der Fig. 1-5 erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Prinzip einer Festen Fahrbahn mit zerstörungsfrei abhebbarem Gleisrost mit einem Schnitt senkrecht zur Gleisachse.

Fig. 2 das Beispiel einer Setzungsmulde hinter einem Kunstbauwerk mit einem Schnitt in Gleisachse.

Fig. 3 das Prinzip einer Gleissetzung mit für diese Setzung ermittelte Ausgleichsgradiente und Einteilung in Abschnitte für den erfindungsgemäßen stufenweisen Höhenausgleich.

Fig. 4 und 5 das Prinzip der Verfahrensvarianten nach den Ansprüchen 4 bzw. 5.

Die Feste Fahrbahn 1 nach Fig. 1 besteht aus der Tragplatte 2 und den Schwellen 3, - im Beispiel eine Standardschwelle - die mit Dübelsteinen 4 mindestens horizontal quer zur Gleisachse unverschieblich und vertikal beweglich auf der Tragplatte gelagert sind. Auf den Schwellen 3 sind die Schienen 5 mit Schienenbefestigungen 6 gehalten. Zwischen Schienenfuß und Auflagefläche auf der Schwelle besteht die Möglichkeit zur Schienenaufhöhung mit Unterlegeplatten 7.

Fig. 2 zeigt als Beispiel eine häufig auftretende Setzungsmulde 10. Der hinter dem Widerlager 9 eines Kunstbauwerks 8 angeschüttete Boden 10 hat sich gesetzt und es hat sich eine Setzungsmulde 11 gebildet. Das Gleis ist aus seiner Anfangslage 12 in eine korrekturbedürftige Lage 13 abgesunken.

Fig. 3 zeigt eine einseitige Setzung 14, z. B. am Übergang einer Trasse vom gewachsenen Boden 15 zur Aufschüttung 16. Das Gleis ist aus der Anfangslage 12 in die Lage 13 abgesunken. Eine verkehrstechnisch tolerierbare Gleislage wurde in der Ausgleichsgradiente 17 ermittelt. Anstelle der maximalen Absenkung 18 ergibt sich aus der Ausgleichsgradiente der für die Betriebssicherheit ausreichende Höhenausgleich 19. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren ist der Höhenausgleich in 3 Bereiche 20, 21, 22 unterteilt, die jeweils Anwendungsbereichen für Aufhöhungsverfahren nach den Stufen 1, 2 bzw. 3 entsprechen. Es ist selbstverständlich, daß andere und u. U. auch weitere Stufen der Unterteilung der Ausgleichshöhe als nach Anspruch 3 gefunden werden, für die in prinzipiell gleicher Weise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgegangen werden kann.

Fig. 4 und Fig. 5 stellen Maßnahmen dar, durch die der Beginn 25 der Ausgleichsgradiente vor den Anfang 24 eines zu erwartenden Setzungsbereichs 23 in den ungestörten Bereich - beispielsweise eines Kunstbauwerks 8 - hineinverlegt wird. Die Verschiebung des Beginns 25 der Ausgleichsgradiente 17 vor dem Anfang 24 des Setzungsbereichs 23 bewirkt eine Verminderung der erforderlichen Ausgleichshöhe beim Höhenausgleich 19.

Nach Anspruch 4 wird die Verschiebung des Beginns 25 der Ausgleichsgradiente erreicht durch Absenkung der Tragkonstruktion der Kunstbauwerke um ein Maß 28 auf eine bestimmte Länge 26 beidseitig vom Anfangspunkt 24 einer möglichen Setzung und durch Einbau der Schienen mit einer wählbaren Überhöhung der Standardschienenbefestigung oder der Schienenbefestigung mit elastischer Rippenplattenauflagerung der BWG in diesem Bereich. Bei Eintritt der Setzung wird die Anfangsaufhöhung gradientenkonform bis auf 0 abgebaut.

Nach Anspruch 5 werden auf eine bestimmte Länge 27 die Schienen ohne Absenkung der Tragplatte 24 einer möglichen Setzung gradientenkonform von 0 auf 20 mm ansteigender Überhöhung eingebaut. Die dadurch bis zum Punkt 24 entstehende Anhebung der Trasse wird im Verlauf des Setzungsbereichs beibehalten. Die erwartete Setzung hebt die Anhebung wieder auf und beläßt damit den Gradientenverlauf 17 nach Eintritt der Störung näher an der planmäßigen Gradiente.

Claims (6)

1. Verfahren zum Ausgleich von Setzungen (11, 14) bei Festen Fahrbahnen (1), die einen direkt aufgelegten Gleisrost (5, 6, 7) aufweisen, der zerstörungsfrei aufhebbar ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Höhenausgleich einer Setzungsstrecke durch unterschiedliche, jeweils einer bestimmten Stufe der Ausgleichshöhe zugeordnete Ausgleichsverfahren vorgenommen wird,
• - daß für eine eingetretene Setzung einer Gleisstrecke eine optimale Ersatzgradiente (17) des Gleises ermittelt wird, die die für die geforderten Verkehrsbedingungen geringsten absoluten Ausgleichshöhen im Setzungsbereich ergibt,
• - daß die sich danach ergebenden Ausgleichsbereiche entsprechend den jeweils einem Ausgleichsverfahren zugeordneten Stufen der Ausgleichshöhe in Abschnitte (20, 21, 22) unterteilt werden, und
• - daß der Höhenausgleich der Setzungsstrecke abschnittsweise nach dem der jeweiligen Stufe der Ausgleichshöhe des Abschnitts zugeordneten Ausgleichsverfahren durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung eines Ausgleichsverfahrens zu einer bestimmten Stufe der Ausgleichshöhe nach der größten Wirtschaftlichkeit des ausgewählten Ausgleichsverfahrens gegenüber anderen Ausgleichsverfahren in dieser Stufe der Ausgleichshöhe vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenausgleich (19)

• - innerhalb der Stufe 1 von 0-20 mm der Ausgleichshöhe durch Unterfütterung des Schienenfußes mit Futterplatten unter Verwendung von Schienenbefestigungen Ioarv 300 und üblichen Schwellen B 316,
• - innerhalb der Stufe 2 von 20-60 mm der Ausgleichshöhe durch Austausch der Schwellen B 316 durch einen Schwellentyp z. B. B 93.2, mit Durchsteckverschraubung und elastischer Rippenplattenauflagerung und Unterfütterung mit Ausgleichsblechen nach Bedarf,
• - innerhalb der Stufe 3 von 60-100 mm der Ausgleichshöhe durch Austausch der Schwellen durch einen speziell mit breiterer Basis angefertigten, höheren Schwellentyp und einer Schienenbefestigung wie in Stufe 2,
• - oberhalb der Stufe 3 mit Ausgleichshöhen < 100 mm in an sich bekannter Weise durch Neuaufbau der Tragplatte.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß vor Baubeginn zu erwartender Setzungsbereiche (23) - z. B. am Ende von Kunstbauwerken (8) - auf eine bestimmte, von der in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit einzuhaltenden minimalen Gleiskrümmung abhängigen Länge (26) die Oberkante der Tragkonstruktion von Anfang an um 20 mm beidseitig vom Anfangspunkt (24) einer möglichen Setzung abgesenkt und die Schienen auf diese Länge mit der vollen möglichen Standardaufhöhung eingebaut werden, und daß bei Eintritt der Setzung durch gradientenkonformen Abbau der Anfangsaufhöhung der Beginn der Ausgleichsgradiente (25) vor den Anfang (24) der tatsächlichen Setzungsmulde vorverlegt wird und die erforderlichen Ausgleichshöhen im Setzungsbereich vermindert werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Baubeginn zu erwartende Setzungsbereiche (23) - z. B. am Ende von Kunstbauwerken (8) - auf eine bestimmte, von der in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit einzuhaltenden minimalen Gleiskrümmung abhängigen Länge (27) das Gleis von Anfang an auf diese bestimmte Länge (27) beiderseits des zu erwartenden Anfangs (24) der Setzungskurve und stetig gegen diesen Punkt hin von 0 bis auf die volle mögliche Standardaufhöhung anwachsend aufgehöht eingebaut wird, und daß bei Eintritt der Setzung durch Abbau der Anfangsaufhöhung der Beginn der Ausgleichsgradiente (25) vor den Anfang (24) der tatsächlichen Setzungsmulde vorverlegt wird und die erforderlichen Ausgleichshöhen im Setzungsbereich vermindert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Beginn zu erwartender Setzungsbereiche - z. B. am Ende von Kunstbauwerken (8) - auf eine bestimmte, von der in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit einzuhaltenden minimalen Gleiskrümmung abhängigen Länge (26) die Oberkante der Tragkonstruktion um ein frei wählbares Maß (28) beidseitig von Anfangspunkt (24) einer möglichen Setzung abgesenkt und die Gleisgradiente beim Neubau der Strecke planmäßig mit niedrigeren Schwellen mit Durchsteckverschraubung und einer elastischen Rippenplattenauflagerung der Firma BWG mit maximaler Aufhöhung hergestellt und diese Überhöhung zur Verringerung des erforderlichen Ausgleichsmaßes im anschließenden Setzungsbereich schrittweise abgebaut wird.