-
Die
Erfindung betrifft eine Weiche für Schienenfahrzeuge, mit
zwei im wesentlichen parallelen, zwischen einer ersten und einer
zweiten Position verstellbaren Zungen, die so zwischen einem Ende
einer festen einlaufenden Schiene und den Enden zweier fester auslaufender
Schienen angeordnet sind, daß in der ersten Position eine
Zunge das Ende der einlaufenden Schiene mit dem Ende einer der auslaufenden
Schienen verbindet und in der zweiten Position die andere Zunge
das Ende der einlaufenden Schiene mit dem Ende der anderen auslaufenden Schiene
verbindet, wobei zwischen den Zungen in beiden Positionen auf ganzer
Länge ein Spalt besteht, der eine bestimmte Mindestbreite
nicht unterschreitet.
-
Aus
EP 0 844 329 A1 ist
eine Weiche dieser Art bekannt, die insbesondere für Einschienensysteme
vorgesehen ist, bei denen die einzige Schiene nur zur Führung
des Fahrzeugs dient, während das Gewicht des Fahrzeugs
durch Räder aufgenommen wird, die rechts und links von
der Schiene auf einer Fahrbahn abrollen. Für die Führung
an der Schiene weist das Fahrzeug Paare von Laufrollen auf, die
jeweils schräg von entgegengesetzten Seiten her an dem
Kopf der Schiene angreifen. Beim Überfahren der Weiche
werden diese Laufrollen je nach Weichenstellung durch eine der beiden
Zungen geführt. Die Zungen sowie auch die einander benachbarten Enden
der beiden festen auslaufenden Schienen müssen deshalb
in Querrichtung einen solchen Abstand zueinander haben, daß genügend
Platz für den Angriff der Laufrollen besteht.
-
Bei
der bekannten Weiche sind die beiden Zungen als eine Einheit quer
zur Fahrtrichtung zwischen den beiden Positionen verschiebbar. Das
hat den Vorteil, daß die Zungen in sich starr sein können und
somit eine sichere Führung des Fahrzeugs ermöglichen,
insbesondere in Situationen, in denen hohe Querkräfte auftreten.
Eine solche Situation liegt bei schweren Fahrzeugen beispielsweise
dann vor, wenn wegen Eisglätte die auf der Fahrbahn abrollenden
Räder keine ausreichende Haftung haben und nicht zur Querführung
des Fahrzeugs beitragen, so daß die Querführung
im Bereich der Weiche allein von der betreffenden Zunge übernommen
werden muß. Bei herkömmlichen biegsamen Weichenzungen
wären sehr aufwendige Stell- und Abstützsyststeme
erforderlich, um in dieser Situation eine sichere Führung
des Fahrzeugs zu gewährleisten.
-
Unter
Sicherheitsgesichtspunkten ist bei der bekannten Weiche mit starren,
translationsbeweglichen Zungen jedoch nachteilig, daß der
Fahrweg unterbrochen ist, wenn die Weiche von dem Fahrzeug "stumpf"
angefahren wird, also von einer der auslaufenden Schienen her, und
sich dabei die Weiche in der falschen Position befindet.
-
In
dieser Hinsicht wäre es vorteilhaft, wenn die Zungen nicht
in einer Translation bewegt würden, sondern jeweils um
das an die auslaufende Schiene angrenzende Ende geschwenkt würden.
Wenn sich die Weiche in der falschen Position befindet und stumpf
angefahren wird, könnte dann das erste Laufrollenpaar von
der festen Schiene auf die Zunge übergehen, da diese sich
stetig an das Ende der festen Schiene anschließt. Die Massenträgheit
des Schienenfahrzeugs, die von den auf den Fahrbahn abrollenden
Rädern erzeugten Querführungskräfte und/oder
die von nachfolgenden Laufrollenpaaren erzeugten Führungskräfte
könnten dann dazu genutzt werden, die Weiche "aufzufahren",
d. h., ein Umstellen der Zunge in die andere Position zu bewirken oder
zumindest über einen entsprechenden Stellantrieb ein solches
Umstellen auszulösen, so daß der Fahrweg wieder
geschlossen wäre, wenn das erste Laufrollenpaar von der
Zunge wieder auf die feste Schiene übergeht.
-
Bei
diesem Lösungsansatz erweist es sich jedoch als schwierig,
die geforderte Mindestbreite des Spaltes zwischen den Zungen sicherzustellen. Dazu
müßte entweder die Weiche insgesamt verlängert
werden (größere Länge der Zungen), oder
die Zungen müßten sehr große Verstellwege
aufweisen. Beides würde das Umstellen der Weiche erschweren und
die Kosten für die Weiche und deren Stellmechanismus erhöhen.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Weiche der eingangs genannten Art zu
schaffen, mit der sich zu geringen Kosten ein höheres Maß an
Sicherheit erreichen läßt.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die Zungen jeweils in einen an die auslaufenden Schienen
angrenzenden schwenkbeweglichen Abschnitt und einen an die einlaufende Schiene
angrenzenden Abschnitt unterteilt sind, der in der zweiten Position
gegenüber der ersten Position parallel versetzt ist.
-
Durch
diese Konstruktion gelingt es, zum einen eine Unterbrechung des
Fahrwegs zu vermeiden, wenn die Weiche falsch angefahren wird, und zum
anderen einen ausreichenden Spalt zwischen den Zungen sicherzustellen,
ohne daß dazu die Weiche verlängert werden muß oder
die Stellwege vergrößert werden müssen.
-
Da
die Zungen bei der erfindungsgemäßen Weiche nicht
auf ihrer gesamten Länge in Querrichtung verschoben werden
müssen, sondern die Verschiebung in Querrichtung nur die
an die einlaufende Schiene angrenzenden Abschnitte der Zungen betrifft,
ist zudem die Gefahr einer Verkantung der Zungen bei der Querbewegung
deutlich verringert, so daß der zugehörige Stellmechnanismus
einfacher aufgebaut sein kann.
-
Diese
Weichenkonstruktion ist zwar für Einschienensysteme der
eingangs beschriebenen Art besonders vorteilhaft, läßt
sich jedoch im Prinzip auch bei Weichen für Gleise mit
zwei Schienen einsetzen.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
-
Bevorzugt
führen die an die einlaufende Schiene angrenzenden Abschnitte
der beiden Zungen beim Umstellen der Weiche eine reine Translationsbewegung
aus. Denkbar ist jedoch auch ein Bewegungsablauf, bei dem die Querbewegung
dieses Abschnitts zeitversetzt zunächst für das
eine Ende und dann etwas später für das andere
Ende erfolgt, so daß im Lauf des Umstellvorgangs eine Schwenkbewegung
dieses Abschnitts auftritt. Wesentlich ist nur, daß dieser
Abschnitt am Ende des Umstellvorgangs wieder parallel zu seiner
vorherigen Position liegt.
-
Die
Bewegungen der schwenkbeweglichen Abschnitte und der translationsbeweglichen
Abschnitte sind vorzugsweise mechanisch miteinander gekoppelt.
-
Das
Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Weiche
ist nicht auf Zweiwegeweichen beschränkt, sondern beispielsweise
auch bei Dreiwegeweichen anwendbar. In diesem Fall ist eine dritte
auslaufende Schiene und eine zugehörige dritte Zunge vorhanden.
-
Im
folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung
näher erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Weiche in
einer ersten Position;
-
2 eine
Skizze der Weiche in einer zweiten Position;
-
3 eine
Skizze einer Weiche gemäß einem ersten Vergleichsbeispiel;
-
4 eine
Skizze einer Weiche gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel;
und
-
5 eine
Prinzipskizze einer Dreiwegeweiche gemäß der Erfindung.
-
In 1 ist
eine Weiche für eine Einschienenbahn schematisch im Grundriß dargestellt.
-
Eine
einzelne Schiene 10 (unten in 1) dient
zur Führung eines nicht gezeigten Schienenfahrzeugs. Dazu
greifen Laufrollen des Schienefahrzeugs schräg von oben
an den seitlichen Flanken der Schiene 10 an. Die Schiene 10 ist
ortsfest und soll im folgenden als einlaufende Schiene bezeichnet
werden.
-
Am
entgegengesetzten Ende der Weiche, oben in 1, liegen
die Enden zweier ortsfester Schienen 12, 14, die
als auslaufende Schienen bezeichnet werden sollen. In der in 1 gezeigten Weichenstellung
bilden die Schienen 10 und 14 einen abbiegenden
Fahrweg, während in der anderen Weichenstellung (2)
die Schienen 10 und 12 einen geradeaus verlaufenden
Fahrweg bilden.
-
Die
zu dem abbiegenden Fahrweg gehörende auslaufende Schiene 14 ist
in ihrem an die Weiche angrenzenden Endabschnitt gekrümmt
und weist typischerweise eine konstante Krümmung mit einem Krümmungsradius
von 22 m auf. Die Schienen 10 und 14 sind stetig
durch eine erste Zunge 16 der Weiche miteinander verbunden.
Diese Zunge 16 hat die Form einer Klothoide, d. h., einer
Kurve, deren Krümmung (Kehrwert des Krümmungsradius)
von der Schiene 10 zur Schiene 14 gleichmäßig
von Null auf die Krümmung der Schiene 14 zunimmt.
-
Die
Schienen 10 und 12 sind dagegen geradlinig miteinander
ausgerichtet. Die Krümmung der Schiene 14 und
die Länge der Weiche (der Weichenzunge 16) bestimmen
somit die Breite eines Spaltes, der das Ende der Schiene 14 von
der Schiene 12 trennt. Dieser Spalt muß eine Mindestbreite
B haben, dieso groß ist, daß die Laufrollen des
Schienenfahrzeugs ungehindert passieren können.
-
Eine
zweite Zunge 18 der Weiche dient dazu, in der Weichenstellung
gemäß 2 die Schienen 10 und 12 miteinander
zu verbinden, um den geradeaus verlaufenden Fahrweg zu bilden. Auch
die Zungen 16 und 18 müssen einen Spalt 20 miteinander bilden,
dessen Breite nirgends kleiner ist als B.
-
Dies
wird bei der hier beschriebenen Weiche dadurch erreicht, daß die
Zungen 16, 18 jeweils zweiteilig aufgebaut sind.
Die Zunge 16 hat einen schwenkbeweglichen Abschnitt 22,
der um einen am Ende der Schiene 14 sitzenden Drehpunkt 24 schwenkbar
ist, und einen Abschnitt 26, der in einer reinen Translationsbewegung
in Richtung der Pfeile A in 1 verschiebbar
ist. Entsprechend hat die Zunge 18 einen schwengbeweglichen
Abschnitt 28 mit einem Drehpunkt 30 und einem
translationsbeweglichen Abschnitt 32.
-
In
der in 1 gezeigten Stellung verläuft der schwenkbewegliche
Abschnitt 28 der Zunge 18 parallel zur Tangente
an den Abschnitt 22 der Zunge 16 in dessen Drehpunkt 24.
Dadurch ist sichergestellt, daß sich der Spalt 20 in
Richtung auf die Abschnitte 26 und 32 verbreitert
und somit das Maß B nicht unterschreitet.
-
Der
translationsbewegliche Abschnitt 26 der Zunge 16 ist
in dem in 1 gezeigten Zustand mit der
Schiene 10 bündig. Der Abschnitt 32 der
anderen Zunge 18 läuft geradlinig parallel zu
den Schienen 10 und 12 und ist so positioniert,
daß der Spalt 20, der sich zwischen den Abschnitten 26 und 32 in
Richtung auf die Schiene 10, also nach unten, verjüngt,
am unteren Ende ebenfalls die Breite B hat. Die Länge der Abschnitte 28 und 32 der
Zunge 18 ist so gewählt, daß sich der
Abschnitt 28 stetig, wenn auch mit einem Knick, an den
Abschnitt 32 anschließt. Im gezeigten Beispiel
beträgt die Länge des Abschnitts 28 etwa
ein Drittel der Gesamtlänge der Zunge 18. Die Zunge 16 ist
im gleichen Verhältnis in die Abschnitte 22 und 26 aufgeteilt.
-
In
einem praktischen Beispiel beträgt die Mindestbreite B
des Spaltes 20 etwa 42 mm, und der Mittenabstand der unteren
Enden der Abschnitte 26 und 32 der Zungen beträgt
etwa 92 mm. Dieser Mittenabstand ist identisch mit dem Abstand zwischen den
Mittellinien an den Enden der Schienen 10 und 14.
Die Gesamtlänge der Zungen 16, 18 beträgt
jeweils 3,5 m (die Zeichnungen sind nicht maßstäblich).
-
Wenn
die Weiche in die in 2 gezeigte Position umgestellt
werden soll, so werden die Abschnitte 26 und 32 mit
Hilfe eines Stellantriebs 34 um 92 mm nach rechts verschoben,
so daß dann der Abschnitt 32 mit der Schiene 10 bündig
ist. Gleichzeitig werden die Abschnitte 22 und 28 so
verschwenkt, daß ihre freien Enden den Abschnitten 26 und 32 folgen.
Die Schiene 10, die Abschnitte 32 und 28 der Zunge 18,
und die Schiene 12 bilden nun einen geradlinig durchgehenden
Fahrweg für das Schienenfahrzeug.
-
Die
Enden der schwenkbeweglichen Abschnitte 22 und 28 bilden
mit den angrenzenden Schienen und Zungenabschnitten kleine Spalte
und sind ggf. geeignet abgefast, damit die Schwenkbewegung relativ
zu den Schienen und Zungenabschnitten ermöglicht wird.
Diese Spalte sind klein im Verhältnis zum Durchmesser der
Laufrollen des Schienenfahrzeugs, so daß die Führung
des Schienenfahrzeugs durch diese kleinen Spalte nicht beeinträchtigt
wird.
-
Der
Stellantrieb 34, der in 2 nur schematisch
dargestellt ist, weist Stellstangen 36 auf, mit denen die
Abschnitte 26 und 32 gemeinsam verschoben werden.
Diese Stellstangen sind durch ein Getriebe des Stellantriebs mechanisch
so miteinander gekoppelt, daß eine verkantungsfreie Parallelverschiebung
der Zungenabschnitte ermöglicht wird. Die schwenkbaren
Abschnitte 22 und 28 der Zungen haben jeweils
eine gesonderte Stellstange 38 bzw. 40. Auch diese
Stellstangen sind über das Getriebe mechanisch mit den
Stellstangen 36 gekoppelt.
-
Wie
in der Weichentechnik allgemein üblich ist, kann der Stellantrieb 34 Verschlüsse
aufweisen, mit denen die Abschnitte 26, 32 und
auch die Abschnitte 22, 28 der Weichenzungen sowohl
in der in 1 gezeigten Position wie auch
in der in 2 gezeigten Position mechanisch
verriegelt werden können. Unmittelbar vor dem Umstellen
der Weiche wird dann jeweils die Verriegelung aufgehoben.
-
Außerdem
kann der Stellantrieb Mechanismen aufweisen, die in bekannter Weise
ein Auffahren der Weiche ermöglichen. Wenn sich z. B ein
Schienenfahrzeug von der auslaufenden Schiene 12 her der
Weiche nähert, während die Weiche sich in der
in 1 gezeigten Position befindet, so haben die Laufrollen
des Schienenfahrzeugs die Tendenz, den Abschnitt 28 der
Zunge 18 zu verschwenken. Der erwähnte Auffahrmechanismus
läßt in diesem Fall eine geringfügige
Schwenkbewegung des Zungenabschnitts zu, und diese Schwenkbewegung
bewirkt die Entriegelung der Weiche sowie gegebenenfalls ein aktiv
unterstütztes Umstellen der Weichenzungen in die in 2 gezeigte
Position. Auf diese Weise kann das Schienenfahrzeug auch auf dem
durch die Zunge 18 gebildeten geradlinigen Fahrweg die
Weiche gefahrlos passieren. Entsprechend kann die Weiche in entgegengesetzter
Richtung aufgefahren werden, wenn sich ein Schienenfahrzeug von
der auslaufenden Schiene 14 her nähert.
-
Um
die Vorteile der oben beschriebenen Weichenkonstruktion zu verdeutlichen,
sind in 3 und 4 zwei alternative
Konstruktionen dargestellt.
-
Bei
der Konstruktion nach 3 sind die Zungen 16' und 18' jeweils
als ganzes um ihren Drehpunkt 24 bzw. 30 schwenkbar.
Damit die Mindestbreite B des Spaltes zwischen den Zungen gewährleistet ist,
muß die Zunge 18 in der in 3 gezeigten
Position so stark abgewinkelt sein, wie in 3 in durchgezogenen
Linien dargestellt ist. Andernfalls würde sich der Spalt
zwischen den Zungen unerlaubt verengen, wie anhand der strichpunktiert
angedeuteten Zungenposition zu erkennen ist.
-
Ein
Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, daß der Zungenaufschlag,
d. h., der Weg, um den das freie (untere) Ende der Zunge 18 beim
Umstellen der Weiche verschwenkt werden muß, wesentlich größer
ist als die 92 mm bei der erfindungsgemäßen Weiche.
Dies führt nicht nur zu einem größeren
Platzbedarf, sondern würde auch einen sehr aufwendigen Stellantrieb
erfordern.
-
Um
den Zungenaufschlag zu verringern, könnte man die Drehpunkte 24 und 30 weiter
in die Schienen 14 und 12 verlagern, so daß der
Abstand zwischen diesen Drehpunkten zunähme. Dann würde
sich jedoch die Gesamtlänge der schwenkbaren Zungen in
unerwünschter Weise vergrößern.
-
4 zeigt
eine alternative Konstruktion, bei der die Zungen 16'' und 18'' als
ganzes eine Parallelverschiebung ausführen. Hier kann zwar
der Zungenaufschlag klein gehalten werden, doch besteht der Nachteil,
daß in jeder Weichenstellung der Fahrweg für eine
der auslaufenden Schienen 12, 14 unterbrochen
ist. Folglich besteht auch keine Möglichkeit, die Weiche
auffahrbar zu gestalten. Wenn sich ein Schienenfahrzeug auf einer
der auslaufenden Schienen 12, 14 nähert
und die Weiche sich in der falschen Position befindet, würden
die Laufrollen des Fahrzeugs beim Verlassen der Schiene 12 bzw. 14 die
Führung verlieren, und es bestünde eine erhebliche
Unfallgefahr.
-
Durch
die erfindungsgemäße Konstruktion läßt
sich ein ununterbrochener Fahrweg bei kleinstmöglicher
Länge der Weiche und kleinstmöglichem Zungenaufschlag
erreichen.
-
5 zeigt
als weiteres Beispiel eine erfindungsgemäße Weiche
eine Dreiwegeweiche mit drei auslaufenden Schienen 12, 14 und 42 und
drei zugehörigen Zungen 16, 18 und 44,
die analog zu 1 jeweils zweiteilig ausgebildet
sind.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-