DE19924463A1

DE19924463A1 - Herzstück

Info

Publication number: DE19924463A1
Application number: DE19924463A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Benenowski; Alfred Kais; Stefan Schmedders
Original assignee: Voestalpine BWG GmbH; Butzbacher Weichenbau GmbH
Current assignee: Voestalpine Turnout Technology Germany GmbH
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2000-12-07
Also published as: HU227391B1; PT1181412E; PL352120A1; JP2003500576A; DE50005421D1; HUP0201375A2; US6543728B1; NO320934B1; EP1181412B1; ZA200109723B; DK1181412T3; BR0011043B1; CN1367854A; CA2375046A1; EP1181412A1; CN1246529C; CA2375046C; AU775150B2; ATE260368T1; NO20015776D0

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Herzstück (10) für Weichen und Kreuzungen, umfassend eine Herzstückspitze (14) sowie beiderseits dieser verlaufende Flügelschienen (16, 18) und Fahrschienen (20, 22) mit jeweils einem auf ein Stamm- bzw. Nebengleis (26, 28) ausgerichteten Grundverlauf (38). Um eine Verschleißminderung des Herzstückspitzenbereichs zu erzielen, ohne dass es Umkonstruktionen der Herzstückspitze selbst oder der dieser zugeordneten Radlenker bzw. deren Ausrichtung zueinander bedarf, wird vorgeschlagen, dass zumindest eine der Fahrschienen im Bereich der Herzstückspitze von ihrem Grundverlauf derart abweicht, dass ein das Stamm- oder Nebengleis durchfahrendes Schienenfahrzeug mit seiner Rad- oder Drehgestellachse eine von der Herzstückspitze weggerichtete Bewegungsbeeinflussung erfährt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Herzstück für Weichen und Kreuzungen umfassend eine Herzstückspitze sowie beiderseits dieser verlaufende Flügelschienen und Fahrschienen mit jeweils einem auf ein Stamm- bzw. Nebengleis ausgerichteten Grundverlauf.

Im Bereich von starren Herzstücken üben Radlenker Führungsaufgaben aus, da ein Spurkranz im Bereich einer durch sich kreuzende Spurrillen zwangsläufig bedingten Herzstücklücke das Rad an einen Schienenkopf nicht mehr führen kann. In Abhängigkeit von der Breite der Spurrillen wird die Achse, also der Radsatz eines Fahrzeuges durch den Radlenker stoßartig seitlich ausgelenkt. Dieses Auslenken erfolgt bei Zügen, die einen Herzstückbereich mit einer Geschwindigkeit von z. B. 160 km/h durchfahren, in hundertsteln von Sekunden. Diese Stöße vermindern einerseits den Fahrkomfort und rufen andererseits einen unerwünschten Ver schleiß hervor.

Konstruktionsbedingt sind Herzstückspitzen in ihrem vorderen Bereich überaus schmal ausgebildet, so dass dann, wenn diese von einem Rad angefahren werden, einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt sind. Dies trifft im verstärkten Maße dann ein, wenn der Spurkranz eines Rades im vorderen Bereich der Herzstückspitze an dieser entlangschleift.

Um das Anfahren der Herzstückspitze zu vermeiden bzw. zu verringern, erfolgt nach der EP 0 282 796 B 1 eine gezielte Ausdehnung des Übergangsbereiches zwischen Flügelschiene und Herzstückspitze, um eine punktförmige oder in einem sehr engen Bereich erfolgende plötzli che Kraftübertragung von der Flügelschiene auf die Herzstückspitze zu vermeiden.

Nach der DE 42 24 159 A 1 ist vorgesehen, dass Radlenker und Herzstück als Einheit von einer gemeinsamen Unterlage ausgehen, die gegenüber einer Schwelle über eine Federeigen schaften aufweisende Zwischenlage querelastisch abgestützt sind. Hierdurch erfolgt einerseits eine Schonung der Herzstückspitze und andererseits wird ein schlagartiges Zusammenwirken von Rad und Radlenker vermieden.

Auch sind bewegliche Herzstückspitzen bekannt, wodurch ebenfalls versucht werden soll, ein schlagartiges Anfahren der Herzstückspitze bzw. ein Entlangschleifen des Spurkranzes entlang der Herzstückspitze zu unterbinden.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Herzstück der eingangs genann ten Art so weiterzubilden, dass eine Verschleißminderung des Herzstückspitzenbereichs erfolgt, ohne dass es Umkonstruktionen der Herzstückspitze selbst oder der dieser zugeord neten Radlenker bzw. deren Ausrichtung zueinander bedarf.

Erfindungsgemäss wird das Problem im wesentlichen dadurch gelöst, dass zumindest eine der Fahrschienen, insbesondere beide Fahrschienen, im Bereich der Herzstückspitze von ihrem Grundverlauf derart abweicht, dass ein das Stamm- oder Nebengleis durchfahrendes Schie nenfahrzeug mit seiner Rad- oder Drehgestellachse eine von der Herzstückspitze weggerichte te Bewegungsbeeinflussung erfährt.

Durch die Verlaufsänderung erfährt das fahrschienenseitig abrollende Rad in seinem Radauf standspunkt eine Änderung derart, dass die Rad- bzw. Drehgestellachse auf das Stamm- bzw. Nebengleis derart gezwungen ausgerichtet wird, dass deren Normale parallel oder nahezu parallel zur jeweiligen Längsachse des zu durchfahrenden Gleises mit der Folge verläuft, dass die ansonsten zu einem Verschleiß führende schleifende bzw. gleitende Bewegung des Rad kranzes entlang der Flanke der Herzstückspitze unterbunden wird.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Verlaufsänderung der Fahrschiene derart ausgebildet ist, dass ein die Fahrschiene durchfahrendes Rad sich auf einem Laufkreis eines Radius r₁, abstützt, der kleiner als ein Laufkreis r₂ des sich auf der Herzstückspitze abrollenden Rades in seiner Abstützung ist. Dabei verhalten sich die Radien r₁ zu r₂ in etwa wie r₁ : r₂ ≈ 0,91 1 bis r₁ : r₂ ≈ 0,98 : 1.

Abweichend vom vorbekannten Stand der Technik erfolgt im Bereich einer Herzstückspitze keine Umkonstruktion dieser selbst oder der Anordnung Herzstückspitze - Radlenker, sondern die der Herzstückspitze zugeordneten Fahrschienen werden derart in ihrem Verlauf verändert, dass eine gezielte Beeinflussung des Radaufstandspunktes des auf der Fahrschiene abrollen den Rades mit dem Ergebnis gegeben ist, dass der Radkranz des auf der Herzstückspitze abrollenden Rades von deren Flanke ferngehalten wird.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Fahrschiene im Bereich der Herzstückspitze in Bezug auf ihre durch die jeweiligen Radaufstandspunkte des Rades gebildete Berührungslinie von der Herzstückspitze weggerichtet gekrümmt verläuft, also in Bezug auf die Herzstückspitze einen konkaven Verlauf zeigt.

Die vom Grundverlauf abweichende Berührungslinie zwischen Rad und Fahrschienenkopf kann dadurch erzielt werden, dass der Fahrschienenkopf bzw. deren Fahrfläche im Bereich der Herzstückspitze im Vergleich zu der Fahrschiene im Grundverlauf zu der Herzstückspitze hin stärker geneigt ist. Dabei kann die Fahrschiene bzw. ihre Fahrfläche im Bereich der Herzstückspitze um einen Winkel α zur Herzstückspitze stärker geneigt ist als die Fahr schiene im Grundverlauf, wobei 1,5° < α < 5°, insbesondere α 3° ist.

Eine optimale Schonung der Herzstückspitze ergibt sich dann, wenn die Verlaufsänderung der Fahrschiene im Abstand x mit 15000 - 20000 mm < x < 5000 mm vor der Herzstückspitze beginnt. Des Weiteren sollte die Verlaufsänderung im Abstand y mit 18000 - 23000 mm < y < 8000 mm hinter dem Beginn der Herzstückspitze enden. Beginn und Ende bei Stamm- und Zweiggleis können abstandsmäßig voneinander abweichen, aber auch gleich sein. Dies hängt im Wesentlichen vom Radius einer Weiche ab.

Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die maximale Grundverlaufs änderung der Fahrschiene quer zum Stamm- bzw. Nebengleis 5 mm bis 30 mm beträgt. Durch die diesbezügliche Spurerweiterung kann auf konstruktiv einfachem Wege eine Beeinflussung der Rad- bzw. Drehgestellachse derart erfolgen, dass das herzstückspitzenseitig abrollende Rad die Herzstückspitze seitlich nicht anfahren kann, ohne dass die erforderliche Führung selbst beeinträchtigt wird.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüche, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Herzstückbereichs mit starrer Herzstückspitze,

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines Herzstückbereichs mit beweglicher Herzstückspitze,

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform zur Erzielung einer Verlaufs änderung einer Fahrschiene,

Fig. 4 eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform zur Erzielung einer Ver laufsänderung einer Fahrschiene,

Fig. 5 eine Prinzipdarstellung einer dritten Ausführungsform zur Erzielung einer Verlaufs änderng einer Fahrschiene und

Fig. 6 eine Prinzipdarstellung einer Fahrschiene im Bereich einer Herzstückspitze in Drauf sicht.

In den Fig. 1 und 2 ist schematisch ein Herzstückbereich 10 bzw. 12 dargestellt, der gemäss Fig. 1 eine starre Herzstückspitze 14 sowie beiderseits von dieser verlaufende Flügelschienen 16, 18 sowie Fahrschienen 20, 22 umfaßt. Entsprechend sind in Fig. 2 einer beweglichen Herzstückspitze 24 ebenfalls Flügelschienen 16, 18 sowie Fahrschienen 20, 22 zugeordnet. Insoweit wird auf hinlänglich bekannte Konstruktionen verwiesen. Ferner ist in den Fig. 1 und 2 das Stammgleis mit dem Bezugszeichen 26 und das Nebengleis mit dem Bezugs zeichen 28 gekennzeichnet.

Um beim Durchfahren des Herzstückbereichs 10 bzw. 12 sicherzustellen, dass die Herz stückspitzen 14, 16 in ihren vorderen Bereichen 30 bzw. 32 seitlich nicht angefahren werden, wodurch andernfalls ein erhöhter Verschleiß auftreten und zusätzlich der Fahrkomfort eines den Herzstückbereich 10, 12 durchfahrenden Schienenfahrzeuges negativ beeinflußt würde, ist vorgesehen, dass die Fahrschiene 20 des Stammgleises 26 bzw. die Fahrschiene 22 des Nebengleises 28 eine Verlaufsänderung derart erfährt, dass das jeweilige auf der Fahrschiene 20, 22 abrollende Rad des Schienenfahrzeuges in seinem Radaufstandspunkt derart beeinflußt wird, dass die entsprechende Achse des Rades mit ihrer Normalen so auf das Stamm- bzw. Nebengleis 26, 28 ausgerichtet wird, dass diese im Wesentlichen parallel zu dessen Längs achse verläuft, so dass hierdurch bedingt das auf der Herzstückspitze 14, 24 abrollende Rad mit seinem Radkranz nicht entlang deren Flanke schleift.

Mit anderen Worten wird durch eine gezielte Verlaufsänderung der Fahrschiene 20, 22, die von dem Grundverlauf der Fahrschiene 20, 22 außerhalb des Herzstücks 14, 24 abweicht, eine Beeinflussung der Bewegung der Rad- bzw. Drehgestellachse eines den Herzstückbe reich 10, 12 durchfahrenden Schienenfahrzeuges derart beeinflußt, dass eine von der Herz stückspitze 14, 24 weggerichtete Bewegung erfolgt.

In den Fig. 1 und 2 ist die jeweilige Verlaufsänderung der Fahrschienen 20, 22 mit dem Bezugszeichen 34, 36 prinzipiell eingezeichnet, wohingegen der Grundverlauf in gestrichelter Darstellung die Bezugszeichen 38, 40 aufweist. Die Verlaufsänderung 34, 36 kann dabei auf verschiedene Weise realisiert werden, wobei ausschlaggebend ist, dass im Bereich der Verlaufsänderung sich der Radaufstandspunkt von der Herzstückspitze 14, 24 weg verschiebt. Insoweit repräsentiert die durchgezogene Linie 34, 36 im eigentlichen Sinne den Verlauf von Berührungslinien zwischen Rad und Fahrschienenkopf, d. h. deren Fahrfläche.

Entsprechend der Prinzipdarstellung der Fig. 3 wird die Verlaufsänderung 34, 36 vorzugs weise dadurch herbeigeführt, dass die Fahrschiene 20, 22 im Bereich des Herzstücks 14, 24 von diesem weggerichtet gekrümmt verläuft, also in Bezug auf ihre Fahrfläche, auf der sich das jeweilige Rad abstützt, einen zu der Herzstückspitze 14, 24 konkaven Verlauf zeigt. So ist in Fig. 3 rein prinzipiell ein Rad 42 dargestellt, das auf der Fahrschiene 20 abrollt. In der ausgezogenen Darstellung ist ein Querschnitt der Fahrschiene 20 im Bereich der Verlaufs änderung, also im Bereich 34 dargestellt. Demgegenüber ist in gestrichelter Darstellung und mit dem Bezugszeichen 44 die Fahrschiene 20 mit ihrem Kopf 44 außerhalb der Verlaufs änderung gekennzeichnet, also im Grundverlauf 38 eingezeichnet. Durch die Verlaufsände rung, die durch das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 dadurch erzielt wird, dass die Fahrschiene 20 zu der Herzstückspitze 14, 24 einen größeren Abstand im Vergleich zu einem üblichen Grundverlauf aufweist, wird der Radaufstandspunkt des Rades 42 gezielt derart verändert, dass die Radachse und somit das auf dem Herzstück 14, 24 abrollende Rad quasi in Richtung der Fahrschiene 20 "gezogen" wird, wodurch sichergestellt wird, dass der Spurkranz des auf dem Herzstück 14, 24 abrollenden Rades nicht entlang der Herzstückspitze 14, 24 schleift. Durch die Verlaufsänderung erfolgt eine Ausrichtung der Rad- bzw. Drehgestellachse auf das Stamm- bzw. Nebengleis 26, 28 bzw. deren Längsachse derart, dass diese zueinander im wesentlichen einen rechten Winkel mit der Folge beschreiben, dass die unerwünschte und zu einem vorzeitigen Verschleiß der Herzstückspitze 14, 24 führende schleifende Bewegung des Spurkranzes des auf der Herzstückspitze 14, 24 abrollenden Rades entlang dessen Flanke unterbleibt.

Eine Verlaufsänderung kann entsprechend der Fig. 4 auch dadurch erzielt werden, dass die Fahrschiene 20, 22 im Bereich der Verlaufsänderung 34, 36 in ihrer Fahrfläche 46 durch Bearbeiten des Kopfes 44 zur Herzstückspitze 14, 24 stärker geneigt verläuft als im Grund verlauf (Bezugszeichen 48), wodurch wiederum eine Radaufstandspunktänderung des Rades 42 insoweit erfolgt, dass der Radaufstandspunkt nach außen, also von der Herzstückspitze 14, 24 weg wandert. Die Fahrfläche des Kopfs 44 im Bereich der Verlaufsänderung 34, 36 beschreibt dabei zu der Fahrfläche im Grundverlauf 38, 40 einen Winkel α mit 1,5° < a < 5°.

Alternativ kann die Fahrschiene 20, 22 im Bereich der Verlaufsänderung als Ganzes geneigt werden, wie dies anhand der Fig. 5 verdeutlicht wird. In diesem Fall wird der Kopf 44 der Schiene nicht verändert. Vielmehr wird dessen Fuss 50 z. B. auf einer nicht dargestellten Keilplatte angeordnet, um die erforderliche Neigung der Fahrfläche des Schienenkopfes 44 zur Beeinflussung des Radaufstandspunktes einzustellen.

Die Verlaufsänderung der Fahrschiene 20 des Stammgleises 26 sollte vor der Herzstückspitze 30, 32 im Abstand X_h mit 5000 m < X_h < 15 000 mm und hinter der Herzstückspitze 30, 32 im Abstand Y_h mit 8000 mm < Y_h < 18 000 mm betragen. Bezüglich der Verlaufsänderung 40 im Nebengleis 28 sollte der Abstand X_n vor der Herzstückspitze 30, 32 mit 5000 mm < X_n < 20 000 mm betragen bzw. hinter der Herzstückspitze 30, 32 im Abstand Y_n mit 8000 mm < Y_n < 23 000 mm enden.

Die maximale Abweichung Z_h bzw. 4 des Radaufstandspunktes im Bereich der Verlaufs änderung 34 bzw. 36 im Vergleich zum Grundverlauf 38, 40 sollte betragen 5 mm < Z_h < 30 mm bzw. 5 mm < Zn < 35 mm. Dabei sollte die maximale Verlaufsänderung 34 bzw. 36 im Abstand A_nbzw. A_h hinter der Herzstückspitze 30, 32 verlaufen, wobei 300 mm < A_n < 2000 mm bzw. 300 mm < A_h < 2000 mm ist.

Sofern die Verlaufsänderung durch einen nach außen gebogenen Verlauf der Fahrschiene 20, 22 erzielt wird, weist die Fahrschiene 20, 22 eine Ausbuchtung entsprechender Größe Z_n bzw. Z_h auf.

In Fig. 6 ist noch einmal rein prinzipiell ein Ausschnitt der Fahrschiene 20 in Draufsicht dargestellt, wobei in gestrichelter Darstellung eine sich aus den Berührungspunkten zwischen Fahrfläche des Schienenkopfes 44 und des Radaufstandspunktes des Rades 42 ergebende Berührungslinie 52 eingezeichnet ist, die im Bereich der Herzstückspitze 30, 32 nach außen gekrümmt, also in Bezug auf die Herzstückspitze 14, 24 konkav verläuft.

Claims

1. Herzstückbereich (10, 12) für Weichen und Kreuzungen umfassend eine Herzstück spitze (14, 24) sowie beiderseits dieser verlaufende Flügelschienen (16, 18) und Fahrschienen (20, 22), deren jeweiliger Grundverlauf (38, 40) auf ein Stamm- bzw. Nebengleis (26, 28) ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Fahrschienen (20, 22) im Bereich der Herzstückspitze (24, 30) von ihrem Grundverlauf (38, 40) derart abweicht, dass ein das Haupt- oder Nebengleis (26, 28) durchfahrendes Schienenfahrzeug mit seiner Rad- oder Drehge stellachse eine von der Herzstückspitze weggerichtete Bewegungsbeeinflussung erfährt.

2. Herzstückbereich nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrschiene (20, 22) im Bereich der Herzstückspitze (14, 24) derart von ihrem Grundverlauf (38, 40) abweicht, dass die Rad- oder Drehgestellachse mit ihrer Normalen parallel oder im wesentlichen parallel zur Längsachse des zu durchfahren den Stamm- bzw. Nebengleises (26, 28) verläuft.

3. Herzstückbereich nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlaufsänderung (34, 36) der Fahrschiene (20, 22) derart ausgebildet ist, dass ein die Fahrschiene durchfahrendes Rad sich auf einem Laufkreis eines Radius r₁ abstützt, der kleiner als ein Laufkreis r₂ des sich auf der Herzstückspitze (14, 24) abrollenden Rades in seiner Abstützung ist.

4. Herzstückbereich nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Radien r₁ zu r₂ verhalten wie in etwa r₁ : r₂ ≈ 0,91 : 1 bis r₁ : r₂ ≈ 0,98 : 1.

5. Herzstückbereich nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrschiene (20, 22) im Bereich der Herzstückspitze (14, 24) in Bezug ihrer durch die jeweiligen Radaufstandspunkte des Rades gebildete Berührungslinie (52) einen von der Herzstückspitze weggerichteten gekrümmten Verlauf aufweist.

6. Herzstückbereich nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrschiene (20, 22) in Bezug auf ihre Fahrfläche im Bereich der Herz stückspitze (14, 24) im Vergleich zu der Fahrschiene im Grundverlauf (38, 40) zu der Herzstückspitze (14, 24) hin stärker geneigt ist.

7. Herzstückbereich nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrschiene (20, 22) mit ihrer Fahrfläche im Bereich der Verlaufsänderung (34, 36) gegenüber der Fahrschiene im Bereich ihres Grundverlaufs um einen Winkel α zur Herzstückspitze (14, 24) geneigt verläuft, wobei insbesondere 1,5° < α < 5°, vorzugsweise 2 ≈ 3° ist.

8. Herzstückbereich nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlaufsänderung (34) der Fahrschiene (20) des Stammgleises (26) im Abstand X_h vor der Herzstückspitze (14, 24) beginnt, wobei 15 000 mm < X_h < 5000 mm ist.

9. Herzstückbereich nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlaufsänderung (34) der Fahrschiene (20) des Nebengleises (28) im Abstand X_n vor der Herzstückspitze (14, 24) beginnt, wobei 20 000 mm < X_n < 5000 mm ist.

10. Herzstückbereich nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlaufsänderung (38) der Fahrschiene (20) des Stammgleises (26) im Abstand Y_h von der Herzstückspitze (14, 24) endet, wobei 18 000 mm < Y_h < 8000 mm ist.

11. Herzstückbereich nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlaufsänderung (38) der Fahrschiene (20) des Nebengleises (28) im Abstand Y_n von der Herzstückspitze (14, 24) endet, wobei 23 000 mm < Y_n < 8000 mm ist.

12. Herzstückbereich nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Grundverlaufsänderung der Fahrschiene (20) des Stammgleises (26) quer zum Stammgleis 4 beträgt, wobei 5 mm < 4 < 30 mm ist.

13. Herzstückbereich nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Grundverlaufsänderung der Fahrschiene (20) des Nebengleises (28) quer zum Nebengleis Z_n beträgt, wobei 5 mm < Z_n < 30 mm ist.

14. Herzstückbereich nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Verlaufsänderung 4 der Fahrschiene (20) des Stammgleises (26) im Abstand A_h vor der Herzstückspitze (30, 32) verläuft, wobei 300 mm < A_h < 2000 mm, vorzugsweise in etwa 1000 mm ist.

15. Herzstückbereich nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Verlaufsänderung Z_n der Fahrschiene (20) des Nebengleises (28) im Abstand A_n vor der Herzstückspitze (30, 32) verläuft, wobei 300 mm < A_n < 2000 mm, vorzugsweise in etwa 1000 mm ist.