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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Justierung der Lage einer Schiene oder eines mindestens eine
Schiene umfassenden Gleisrostes in Bezug auf einen tragenden Unterbau.
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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 erwiesen.
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 hohem 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 dem Stand der Technik sind für die Regulierung
eines gemäß der oben
erwähnten
Bauart „Rheda" ausgeführten Gleisrostes
verschiedene Varianten bekannt:
DE
102 36 535 offenbart ein Verfahren, bei der das zu regulierende
Gleisrost zunächst auf
der Bewehrungslage der im Anschluss an den Regulierungsvorgang mit
Ortbeton herzustellenden Fahrbahnplatte ausgelegt und mittels vertikaler
Spindeln grob auf die erforderliche Höhe gebracht wird. Diese Spindeln
greifen in Gewindebleche ein, die im Bereich etwa jeder dritten
Schwelle in die Bewehrungslage eingeschweisst sind. Zur Ausrichtung
des Gleisrostes in Querrichtung wird in die Tragschicht der festen
Fahrbahn in der Gleisachse und etwa auf der in Gleislängsrichtung
gemessenen Position einer jeden Vertikalspindel ein aus dieser Tragschicht
herausragendes Stützrohr
eingebaut. Auf diese Stützrohre
werden jeweils Regulierungstraversen aufgesteckt. Diese Regulierungstraversen
weisen horizontal ausgerichtete und mittels einer Getriebekurbel ein-
und ausfahrbare Greifer auf, die den Schwellen-Betonkörper kontaktieren
und diesen quer zur Gleislängsachse
verschieben können.
Die durch das Stützrohr
im Untergrund fest verankerte Traverse übt also auf die Schwelle Druck
aus und verschiebt somit die komplette Schwelle und damit den gesamten Gleisrost
quer zur Gleisachse. Als besonders nachteilig hat sich bei diesem
Verfahren der hohe Arbeitsaufwand für das Herstellen des als Fixierung
dienenden Stützrohres
herausgestellt: in die Tragschicht müssen Sacklöcher eingebracht und ausgeblasen werden,
die Stützrohre
müssen
mit Mörtel
vergossen werden. Ausserdem müssen
zahlreiche Gewindebleche (für
die Vertikalspindeln) sowie Gabelbleche (für die Fixierung der Stützrohre)
in die Bewehrungslage eingeschweisst werden. Schliesslich stellt
sich auch die Problematik, was mit den einbetonierten Stützrohren
nach Herstellung der Fahrbahnplatte geschehen soll.
DE 102 36 535 schlägt hierzu
ein auf Höhe der
Oberkante der Fahrbahnplatte mittels einer Soll-Trennstelle teilbares
Stützrohr
vor. Jedenfalls verbleiben Bauteile im oberflächennahen Bereich der Fahrbahnplatte,
die sich in der nachfolgenden Periode des Betriebseinsatzes als
Störgrößen zu potentiellen
Quellen für
Schäden
entwickeln können.
Weitere Nachteile sind darin zu sehen, dass Justierung und Stützung im
Bereich der Schwelle erfolgen, die eigentliche Messung hingegen
an der Schienenoberkante erfolgt. Durch den räumlichen Versatz zwischen Mess-
und Justageort gestaltet sich die Justierung schwieriger und aufwändiger.
Speziell im Bereich von Überhöhungen in
Gleiskurven beeinflussen sich die horizontalen beziehungsweise vertikalen Justiervorgänge gegenseitig,
da ein Justieren der Höhenlage
stets und zwangsläufig
ein Auswandern der Seitenlage mit sich bringt (und umgekehrt). Das Einstellen
der in planen (ebenen) Koordinaten angegebenen Sollwerte wird dadurch
sehr erschwert und erfordert mehrfache, reversierende Justiervorgänge, die
je nach Erfahrung des Bedieners zu einer Abfolge von erfolglosen
Versuchen führen
können.
Das qualitativ erreichbare Ergebnis leidet jedenfalls bei diesem
Verfahrensansatz zur Justierung erheblich. Es darf an dieser Stelle
auch nicht verschwiegen werden, dass dieses Verfahren sehr personalintensiv
ist, da für
die räumlich
weit auseinanderliegenden Bedienorte (Vertikal-Achse, Horizontal-Achse,
Meß-Ort) drei
Bedienkräfte
erforderlich sind.
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Eine andere Möglichkeit zur Lageregulierung des
Gleisrostes ist aus
DE 101 31
655 bekannt. Hierbei werden Regulierungsportale eingesetzt,
die sich auf der Tragschicht abstützen und die Schienen des Gleisrostes
mittel Schienenkopfzangen anheben und ausrichten. Die Regulierungsportale
müssen
kraftschlüssig
mittels Verschraubung oder Dübelung
mit dem Untergrund verbunden werden und überspannen den ausgelegten
Gleisrost. Dies hat zur Folge, dass auf einem Abschnitt eines einzujustierenden Gleisrostes
eine grosse Anzahl von äusserst
sperrigen Regulierungsportalen installiert werden müssen. Auf
Grund ihrer Abmessungen können
diese Portale nicht manuell bewegt werden, sondern machen den Einsatz
zusätzlicher
Hebe- und Transportmittel zum Handling der Portale erforderlich.
Auf Grund der aufwändigen
Konstruktion binden diese Vorrichtungen zusätzlich sehr viel Kapital. Bei
anzustrebenden Arbeitsleistungen von mehreren hundert Metern täglich muss
eine grosse Anzahl dieser kapitalintensiven Portale beschafft und
bevorratet werden. In Weichenbereichen sind diese Portale nicht
einsetzbar, da sie konstruktionsbedingt die dort auftretenden Breitenabmessungen
des Gleisrostes nicht mehr überspannen
können.
Ebenso ist kein Einsatz in Bereichen räumlich begrenzter Umgebungen
möglich,
wie beispielsweise in Tunnels oder in Trogbauwerken.
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Eine ähnliche Vorrichtung ist aus
DE 199 23 329 bekannt,
welche ebenfalls die gesamte Breite des Gleisrostes überspannende
Portale umfasst. Auch bei dieser Lösung kommen Schienengreifer zum
Einsatz, die jedoch abweichend von der aus
DE 101 31 655 bekannten Lösung vom
Portal aus nach unten unter die Schienen greifen. Die aus der
DE 101 31 655 bekannten
Nachteile treffen vollumfänglich auch
für diese
Vorrichtung zu.
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Eine dritte bekannte, von der Firma „Pfleiderer" entwickelte Lösungsvariante
(siehe Firmenschrift „Rheda
2000" der Pfleiderer
AG, Neumarkt / Oberpfalz, April 2003 / A01 / 0280879 / 1 / 04.03)
sieht schliesslich die Verwendung von Spindelkonsolen vor, welche
in festen Abständen
entlang der Schienenlängsachse – üblicherweise
in jedem dritten Schwellenfach – an
beide Schienen des Gleisrostes montiert werden. Eine derartige Spindelkonsole
umfasst im wesentlichen eine den Schienenfuss kraft- und formschlüssig untergreifende
Grundplatte. Ein vertikal orientierter Gewindebolzen ist durch eine
Gewindebohrung der Grundplatte geführt und in einem Sackloch in
der Tragschicht der festen Fahrbahn abgestützt.
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Nachteilig wirkt sich hierbei aus,
dass bei Justiervorgängen
in Kurvenbereichen dieses Lösungsprinzip
die bekannten Probleme hinsichtlich der gegenseitigen Beeinflussung von
horizontalen und vertikalen Justiervorgängen nicht überwinden kann. Auch mit dieser
Vorrichtung bringt ein Justieren der Höhenlage in den Überhöhungsbereichen
von Gleiskurven stets und zwangsläufig ein Auswandern der Seitenlage
mit sich (und umgekehrt). Das Einstellen der in planen (ebenen)
Koordinaten angegebenen Sollwerte wird dadurch sehr erschwert und
erfordert mehrfache, reversierende Justiervorgänge, die je nach Erfahrung
des Bedieners zu einer Abfolge von erfolglosen Versuchen führen können. Dies
wiederum beeinflusst das qualitativ erreichbare Ergebnis der Justierung
negativ. Weiterhin ist bei dieser Vorrichtung negativ zu werten,
dass die feste Fixierung des Schienenfusses an der Grundplatte dazu
führt, dass
die Justiervorrichtung die durch thermische Ausdehnung der Schienen
bewirkten Längenänderungen
des Gleisrostes nicht ausgleichen kann. Während die vertikale Spindel
unter der Masse des Gleisrostes ortsfest am Kontaktort mit der Tragschicht
verharrt, vollzieht die Grundplatte die Längenänderung der Schiene mit. Dadurch
kommt es zu unkontrollierbaren Verformungen in der Justiervorrichtungen,
die dadurch nicht nur unbrauchbar wird, sondern bei verbogenen Vertikalspindeln
auch nicht mehr aus der betonierten Fahrbahnplatte ausgebaut werden
kann.
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Zur Behebung dieses Problems wäre ein zeitiges
Lösen dieser
Fixierschrauben naheliegend. Dies führt jedoch auch nicht zum Erfolg,
da die Grundplatten bedingt durch ihr Eigengewicht und die einseitige
Abstützung
mittels der einen vertikalen Spindel am Schienenfuss unkontrolliert
verkanten und somit dennoch die Längsausdehnung der Schiene nachvollziehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung zur Justierung der Lage einer Schiene oder eines mindestens
eine Schiene umfassenden Gleisrostes in Bezug auf einen tragenden
Unterbau bereitzustellen, welche ein effizientes und einfaches Justieren
auch in den Überhöhungsbereichen von
Gleiskurven ermöglicht.
Zusätzlich
soll die Justiervorrichtung unabhängig von eventuellen Längenänderungen
der Schienen und somit auch im Falle starker Längenänderungen wieder leicht aus
der betonierten Fahrbahnplatte demontierbar sein. Zusätzlich soll
die Vorrichtung eine geringe Masse aufweisen, damit Herstellung
und Transport der Vorrichtung möglichst
kostengünstig
gestaltet werden können. Zur
Reduzierung des Personalaufwandes sollen zugleich Mess- und Justierort
möglichst
nahe zueinander angeordnet sein.
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Diese Aufgabe wird in Verbindung
mit dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäss dadurch
gelöst,
dass die Vorrichtung aus mindestens einem unmittelbar an der Schiene
(1) angreifenden Fixierelement (2) besteht, welches
sich mittels min destens eines um eine zur Längsachse der Schiene (1)
parallele Achse kippbaren Verbindungselementes (3) auf
dem tragenden Untergrund abstützt.
Dies bedeutet eine Abkehr vom bislang verfolgten Ansatz der starren
Kopplung der Justierachsen an die Querneigung von Tragschicht beziehungsweise
Schwelle (wie bei der Gleisregulierung mittels Traversen beziehungsweise
Einbauportalen, oben geschilderte Varianten 1 und 2 des
Standes der Technik) oder Schiene (wie bei der Gleisregulierung mittels
Spindelkonsole, oben erläuterte
Variante 3 des Standes der Technik). Die Erfindung schlägt in vorteilhafter
Weise vor, mittels eines kippbaren Verbindungselementes stets ein
auch in absoluten Raumkoordinaten horizontal und vertikal ausgerichtetes
Justiersystem bereitszustellen. Auf diese Weise können die
vorgegebenen Sollwerte ohne störende Wechselwirkungen
effizient und zügig
eingestellt werden.
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Ergänzend sieht das erfinderische
Konzept vor, dass das oder jedes um eine zur Längsachse der Schiene (1)
parallele Achse kippbare Verbindungselement (3) mit mindestens
einem verstellbaren Justierelement (5) zum horizontalen
Einrichten der Schiene und / oder mindestens einem verstellbaren Justierelement
(7) zum vertikalen Einrichten der Schiene in Bezug auf
den tragenden Untergrund verbunden ist. In bevorzugter Weise kommen
zwei vertikale Justierelemente zum Einsatz. Auf diese Weise kann
das an der Schiene anliegende Fixierelement sicher und ohne Verkanten
gegen die Schwerkraft gehalten werden. Durch die so erzielte bessere
Verteilung des Gewichtes auf zwei Spindeln wird auch die Gefahr
der Durchbiegung der Vertikalspindeln verringert.
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Desweiteren ist vorgesehen, dass
das oder jedes Justierelement (5) zum horizontalen Einrichten der
Schiene einen rechtwinklig zur Schienen-Längsachse verschiebbaren Schlitten
(4), der das kippbare Verbindungselement (3) aufnimmt,
antreibt.
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Zweckmässigerweise schlägt die Erfindung vor,
dass sich der Schlitten (4) in einer in Bezug auf den tragenden
Untergrund vertikalen Richtung auf mindestens einer zwischen mindestens
zwei Justierelementen (7) zum vertikalen Einrichten der
Schiene geführten
Grundplatte (6) abstützt.
Die Grundplatte bildet eine Ebene, entlang der der Schlitten und
damit auch die auf diesem Schlitten gelagerte Schiene im rechten
Winkel zur Schienenlängsachse
bewegt werden kann.
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In diesem Zusammenhang ist es sinnvoll, wenn
die oder jede Grundplatte (6) Aufnahmevorrichtungen (11)
für die
Justierelemente (5) zum horizontalen Einrichten der Schiene
sowie Aufnahmevorrichtungen (8) für die Justierelemente (7)
zum vertikalen Einrichten der Schiene aufweist.
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Das oder jedes Justierelement zum
vertikalen Einrichten der Schiene ist in Form einer Spindelstange
(7) ausgeführt,
die kraft- und / oder formschlüssig
mit dem tragenden Untergrund verbunden ist. Eine sinnvolle Ergänzung des
erfinderischen Grundkonzeptes sieht hierbei vor, dass sich das oder jedes
Justierelement zum vertikalen Einrichten der Schiene mittels einer
Vorrichtung zum Verhindern eines durch die Drehung der Spindelstange
(7) verursachten seitlichen Auswanderns auf dem tragenden Untergrund
abstützt.
Hierbei kann es sich um einen Wanderschutz in der Ausführung eines
gekörnten Bleches
handeln, wobei die gerundete Spitze der Vertikalspindel in der Körnung aufsitzt.
Im Falle einer stärker
ausgebildeten Neigung ist die Verwendung einer mit einem aufgeschweissten
Blech versehenen Unterlegscheibe vorgesehen. Auf Bohrarbeiten an der
Tragschicht sowie auf Schweissarbeiten an der Bewehrungslage kann
somit ebenfalls in vorteilhafter Weise verzichtet werden.
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In zweckmässiger Weise ist das oder jedes kippbare
Verbindungselement (3) in Form eines gewölbten Lagerbalkens
ausgeführt,
der in einer gabelförmigen
Ausnehmung des Schlittens (4) gelagert ist.
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Gemäss einer weiteren vorteilhaften
Ergänzung
des erfinderischen Gedankens weist das oder jedes Fixierelement
(2) eine freie Relativbeweglichkeit zwischen Schiene und
Fixierelement in Schienenlängsrichtung
auf. Somit kann errreicht werden, dass die Justiervorrichtung von
thermisch bedingten Längenänderungen
der Schiene entkoppelt wird. Somit besteht auch nicht mehr die Gefahr
des Verbiegens von Justiervorrichtungen, die bei heisser Witterung
im räumlichen
Bereich der Schienenenden zum Einsatz kommen.
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Eine vorteilhafte Ausbildung der
Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass das oder jedes
Fixierelement (2) als eine den Fuß der Schiene (1)
formschlüssig
umgreifende Schienenplatte ausgeführt ist. Dies kann beispielsweise
in Form einer U-förmig ausgeführten Schienenplatte
erfolgen.
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Der Erfindungsgedanke wird in nachfolgenden
Figuren verdeutlicht. Es zeigen:
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1 Schnittansicht
der erfindungsgemässen
Vorrichtung; Schnittrichtung quer zur Schienenlängsachse
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2 Draufsicht
auf die erfindungsgemässe Vorrichtung
(ohne Schiene und Lagerbalken); Schnittansicht A – A zu 2
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3 Schiene
und Lagerbalken in Seiten- und Schnittansicht 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 (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 aufgebaut. In die – in Schienenlängsrichtung
gesehene – Mitte
eines jeden dritten Schwellenfaches wird nun eine erfindungsgemässe Justiervorrichtung
an die Unterseite des Schienenfusses angelegt. Hierbei wird eine fertig
vormontierte Grundplatte (6) in den freien Raum zwischen
Schiene und Tragschicht eingebracht. Die Vormontage der Grundplatte
kann bereits zeitlich entkoppelt als Vorbereitungsmassnahme für die eigentliche
Arbeit am Gleisrost erledigt werden. Diese umfasst das Herstellen
einer Schweißverbindung
zwischen der Grundplatte (2) und dem Lagerbalken (3),
das Einschrauben der horizontalen Spindel (5) in die Führungsbuchsen
(11) der Grundplatte und in den Verschiebeschlitten (4),
sowie das Einpassen des Lagerbalkens in die gabelförmige Aufnahmevorrichtung
des Verschiebeschlittens.
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Während
diese Teil-Vorrichtung von unten gegen den Schienenfuß gehalten
wird, werden zugleich die beiden vertikalen Spindeln (7)
in die dafür vorgesehenen
Gewindemuttern (8) der Grundplatte eingedreht und bis zum
Kontakt mit der Tragschicht nach unten gespindelt. In den Kontaktbereich
zwischen Tragschicht und Spindelspitzen werden in diesem Zusammenhang
jeweils ein zusätzlicher
Wanderschutz in Form eines gekörnten
Unterlegbleches eingelegt. Damit wird verhindert, dass die Vertikalspindeln
im Bereich von quergeneigten Tragschichten (Überhöhungsbereich einer Gleiskurve)
beim Justieren durch ihre eigene Drehbewegung seitlich auswandern.
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Im Bereich von Überhöhungen kann nun die Justiervorrichtung
unter Nutzung des Lagerbalkens in Bezug auf absolute Raumkoordinaten
horizontal bzw. vertikal ausgerichtet werden. Die erfindungsgemässe Vorrichtung
befindet sich also unabhängig von
den Neigungsverhältnissen
der Tragschicht stets „im
Wasser". Sobald
diese Ausrichtung erfolgt ist, kann über die Spindelmuttern (10)
beziehungsweise die Spindelschraube (7) die Feinjustierung
vorgenommen werden.
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Nach dem Herstellen der Fahrbahnplatte
mit Ortbeton können
zu einem definierten Aushärtezeitpunkt
die vertikalen Spindeln aus der Fahrbahnplatte herausgedreht wer den,
womit die Ableitung der vom Gleisrost ausgeübten Gewichtskraft auf die
Fahrbahnplatte übergeht.
Anschliessend wird die Grundplatte nebst Horizontalspindel, Verschiebeschlitten und
Gleisplatte in Gleisquerrichtung durch den noch zwischen Schienenunterkante
unter der Oberkante der Fahrbahnplatte verbleibenden Zwischenraum
herausgezogen. Mittels eines speziellen Verfüllmörfels werden die von den vertikalen
Spindeln in der Fahrbahnplatte zurückgelassenen Löcher verfüllt und
geglättet.
Die Bauteile des Wanderschutzes verbleiben als verlorene Teile im
oberflächenfernen
Inneren der Fahrbahnplatte.
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- 1
- Schienenprofil
UIC 60
- 2
- Schienenplatte
- 3
- gewölbter Lagerbalken
- 4
- Verschiebeschlitten
- 5
- Spindel
zur horizontalen Justierung und Arretierung
- 6
- Grundplatte
- 7
- Spindelschraube
zur vertikalen Justierung und Arretierung
- 8
- angeschweisste
Gewindemutter
- 9
- Trapezgewinde
- 10
- Spindelmutter
zur horizontalen Justierung und Arretierung
- 11
- Führungsbuchse
- 12
- Gewindefutter
am Verschiebeschlitten
- 13
- Bohrung
für Spindelschraube
zur vertikalen Justierung und Arretierung