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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft den Oberbau für Eisenbahnsysteme, insbesondere
Oberbauelemente für
Gleiskörper.
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STAND DER TECHNIK
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Der
Oberbau einer Eisenbahnstrecke besteht aus einem Gleisbett und den
darauf verlegten Gleisen.
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Das
Gleisbett besteht im Allgemeinen aus Schotter, kann jedoch insbesondere
bei Schnellfahr- und Hochgeschwindigkeitsstrecken auch als sogenannte
Feste Fahrbahn gefertigt sein, bei dem die Schienen direkt auf einen
aus Beton oder Asphalt bestehenden, festen Oberbauelement montiert
werden.
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Bei
Gleisbetten aus Schotter werden als Oberbauelemente Eisenbahnschwellen
eingesetzt, auf welchen die Schienen verlegt werden. Die herkömmlichen
Trapez-Betonschwellen,
Block-, Balken-, Breit-, Längsschwellen
und sonstige Schwellenarten haben ebenso wie die festen Oberbauelemente
der Festen Fahrbahn eine ebene, planflache, oft glatte Sohle, mit
der sie meist horizontal oder in Kurven leicht geneigt, flach auf
dem Unterbau bzw. dem Gleisbett- meist Schotter – aufliegen und in ihm mehr
oder weniger stark eingebettet sind. Das hat für die statisch und dynamisch
beanspruchten, derzeit verwendeten Schwellen bzw. den festen Oberbauelementen
und dem Schotter erhebliche technische und wirtschaftliche Nachteile.
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Infolge
fast dauerhaft ausgesetzten Wechselbelastungen durch Radlasten und
der punktartigen Lastübertragung
an den Schwellen- bzw. festen Oberbauelementkanten verschleißen die
Schwellen bzw. die festen Oberbauelemente als auch der Schotter
bzw. des Unterbaus infolge „Mahlens". Als Folge dieses „Mahlens" treten Absenkungen
und Verwerfungen der Gleistrasse auf. Auch nimmt die Lagestabilität des belasteten
Gleises beim Bremsen und in Kurven ab.
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Bei
Gleisbetten aus Schotter ist die horizontale, gradflächige Auflagerung
der Trapezschwelle auch ursächlich
für das „Reiten" der Schwelle im Schotter
auf der Schottersohle. Diese Reiterscheinungen treten hauptsächlich bei
der Überlagerung von
Vertikal- und Horizontalkräften
auf. Diese Reiterscheinungen – einem
geringfügigen
Kippen der Schwelle in beide Richtungen – erhöhen den Mahlvorgang, so dass
sowohl die Schwelle als auch der Schotter zusätzlich abgenutzt werden.
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Infolge
hoher punktartiger Kantenpressungen der wechselbelasteten Trapezschwelle
wird der elastische Bereich der Schotterbettung an den Kanten überschritten,
so dass der Schotter bricht und zerbröckelt. Dadurch wird die elastische
Lagerung der Schwelle erheblich gemindert.
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Durch
das Brechen des Schotters an den Kanten senken sich die Schwellen,
so dass die Gleislage absinkt. Soweit dies bei allen Schwellen gleichmäßig erfolgt,
gibt es keine Gleisprobleme. Wenn aber die Setzungen ungleichmäßig auftreten – was bei
Trapezschwellen die Regel ist – wird
die Gleislage verändert,
so dass ständige
Nacharbeiten wie Nachstopfen oder Stützpunktanhebungen erforderlich werden.
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Bei
ständigem Überschreiten
des Elastizitätsbereichs
durch laufenden Lastwechsel infolge überfahrender Radlasten bricht
der Schotterstein oder die Steine reiben bei jeder Schwellenbelastung und
Einsenkung aneinander, so dass die Schottersteine mit der Zeit zu
Mehl werden. Der Schotter muss dann ausgetauscht werden, weil die
Gleislage unregelmäßig absinkt
und die Fahrsicherheit nicht mehr gewährleistet ist.
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Je
weniger elastisch der Untergrund ist, umso stärker ist der Verschleiß des Schotters
infolge Überschreitens
des elastischen Kantendrucks der Schottersteine. Dies gilt insbesondere
für Brückenbauwerke
oder bei felsigem Untergrund in Felseinschnitten oder Tunnels. Deshalb
ist in diesen Streckenbereichen das meiste Schottermehl – meist
hellfarbig und feinpulverig – anzutreffen.
Die Entsorgung und der Austausch des verschlissenen und mit Öl kontaminierten
Schotters in diesen Bereichen sind mühsam und kostenaufwändig.
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Der
ständige
Wechsel von Be- und Entlastung der Schwellen wirkt – wenn sie
nicht vollkommen abgefedert sind – wie ein Mahlwerk. Die dadurch entstehenden,
meist ungleichmäßigen Schwellensetzungen
bewirken, dass die Schienen übermäßig und ständig wechselnd
auf Biegezug und Druck beansprucht werden, was häufig zu ei nem Gleisbruch führt.
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Auch
werden die Schienen durch die unterschiedliche Gleislage durch den
nach beiden Seiten pendelnden Zug übermäßig horizontal quer zur Fahrtrichtung
beansprucht, was zu Lockerungen oder zum Bruch der Schienenbefestigung
führt.
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Deshalb
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Oberbauelement bereitzustellen,
welches langsamer verschleißt
und den Unterbau schont.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Oberbauelement gemäß Anspruch 1 der vorliegenden
Erfindung gelöst.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß eines
ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Oberbauelement
fair einen Gleiskörper
bereitgestellt. Dieses Oberbauelement weist eine dem Gleisbett zugewandten
Sohlenfläche, eine
den Schienen zugewandten Deckfläche
und einen die Sohlenfläche
und die Deckfläche
verbindenden Flankenübergang
(Flankenfläche)
auf. Das Oberbauelement ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sohlenfläche in zumindest
einem Abschnitt in mindestens einer Richtung konvex ist.
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Dabei
kann die Sohlenfläche
im Querschnitt zumindest in einem Abschnitt abgerundet, polygonförmig oder
wellenförmig
sein. Alternativ oder zusätzlich
kann das Oberbauelement auch in Oberbauelement Längsrichtung in zumindest in
einem Abschnitt abgerundet, abgezackt oder trapezförmig sein.
Diese Profilierung kann sich jeweils zum Beispiel über die gesamte
Oberbau-Elementlänge
oder aber sich im Wesentlichen im Bereich der Stützpunkte der Schienenbefestigungen
erstrecken. Alternativ oder zusätzlich
kann der Endbereich der Deckfläche
im Wesentlichen abgerundet sein.
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Diese
Oberbauelemente bewirken durch ihre neuartigen Profilierungen bzw.
Formgebungen abgerundeter bzw. gekrümmter Sohlenformen bzw. Sohlenflächen eine
gleichmäßige Bodendruckverteilung und
eine bessere Lagestabilität
in Längs-
und Querrichtung und verursachen einen geringeren Verschleiß an Schwellen
und Schotterbettung sowie Untergrund.
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Durch
den Einsatz erfindergemäßer Schwellen
mit abgerundeter Sohlenform im Schwellenquerschnitt und/oder der
Profilierung der Schwellensohle in Längsrichtung wird durch die
größere Auflagerfläche und
der Abrundung der Auflagedruck an der Sohle gleichmäßiger verteilt
und die Reibung im belasteten Zustand der Schwelle vergrößert. Damit
wird der Verschleiß der
Schwelle und des Schotters bzw. Bettungsuntergrundes gemildert und
die Lagestabilität der
wechselbelasteten Schwelle erheblich erhöht.
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Bei
der Trapezschwelle treten theoretisch unendlich hohe Kantenpressungen
auf; in der Praxis mindestens das Acht- bis Zehnfache der Sohlenpressung
einer Rundschwelle, wo die Sohlpressung gleichmäßiger verteilt und dadurch
wesentlich geringer ist. Gleiches gilt für alle übrigen Schwellen mit eckigen
Sohlenkanten.
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Die
Reibung der Rundschwelle, aber auch der Trapez- oder Rechteckschwelle
kann durch eine Längsprofilierung
der Schwellensohle wesentlich erhöht werden, so dass der Oberbau
höhere
Seitenkräfte
aufnehmen kann.
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Die
abgerundete, im Schotter eingebettete Schwelle kann höhere Horizontalkräfte, als
eine gleichartige, gleich dimensionierte Trapezschwelle aufnehmen,
bis Kantenbruch des Schotters eintritt.
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Da
sich die Verlege- und Einbauweise der Rundschwelle gegenüber der
Trapezschwelle nicht ändert,
können
die derzeitig für
die Trapezschwelle verwendeten Verlege- und Einbaumaschinen ohne Veränderungen
der Einbauweise für
die Rundschwelle verwendet werden. Somit erübrigen sich etwaige Maschinen-Neuinvestitionen
für den
Einbau der Rundschwelle.
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Als
Rettungsmaterial kann für
die Rundschwelle das gängige
Material, das für
die Trapezschwelle verwendet wird, herangezogen werden. Wegen der
etwa gleichmäßig verteilten,
geringeren Sohlpressung kann das Material feinkörniger als bei der Trapezschwelle
und von minderer Güte
sein, da der Untergrund weniger stark belastet wird.
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Die
Kornmischung und die Anteile der Korngrößen Schotter- bzw. Bettungsmaterials
sind nach der Sieblinie von Terzaghi auszurichten und/oder nach
der Sieblinie der Betonnormen unter Weglassen der Feinkörnung 0
bis 3 oder 0 bis 5 mm oder 0 bis 7 mm. Es können auch speziell an die Sohlkrümmung angepasste
Sieblinien, die eine gleichmäßige Sohlpressung
gewährleisten,
verwendet werden.
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Die
Schwellen mit abgerundeter Sohle und mit längsprofilierter Sohle können technisch
ebenso perfekt und preisgünstig
wie Trapez- oder Rechtecksschwellen hergestellt werden.
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Die
Rundschwelle kann im belasteten Zustand infolge größerer Reibungsfläche und
des vor der Krümmung
liegenden Schotters wesentlich höhere
Horizontalkräfte
sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung
aufnehmen als die sohlengerade Trapezschwelle. Denn durch die Sohlkrümmung müsste erst
die schräge
Steigung des vorgelagerten Schotters überwunden werden, bevor die
belastete Schwelle horizontal bewegt werden kann. Durch die Sohlkrümmung wird
also einer Horizontalkraft auf die Schwelle ein wesentlich höherer Widerstand
im Sohlenbereich in Form passiven Erddrucks entgegengesetzt.
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Infolge
hoher Kantenpressungen bröckeln an
den Längs-
und Querkanten der Trapezschwelle Betonteile ab. Die Schwelle nutzt
sich ab und beginnt sich zu den Kanten hin durch den ständigen Lastwechsel
der Radlasten abzurunden.
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Die
hohen ständig
wechselnden Kantenpressungen sind auch Ursache für das „Mahlen" bzw. „Zerkleinern" des Schotters an
den Schwellenkanten, so dass dieser an diesen Stellen verschlissen
(zermahlt) wird und Absenkungen der Schwelle und Verwerfungen des
Gleises verursacht.
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Bei
Unterstopfung der Trapezschwelle findet die Verdichtung des Schotters
hauptsächlich
unter den Kanten der Schwelle statt, während die mittlere Sohlenfläche kaum
unterstopft werden kann und deshalb nur schwach oder gar hohl aufliegt.
Demgegenüber
wird die unten gerundete Schwelle bei Unterstopfungen je nach Rundungsform
und Elastizität des
Schotters relativ gleichmäßig unterpresst.
Das heißt,
dass bei einer der Elastizität
des Schotters angepassten Sohlenabrundung die Auflagerpressung der
Schwelle annähernd
gleichmäßig verteilt
ist und keine hohen Kantenpressungen aufweist wie die Trapez- oder
Rechtecksschwelle
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Die
elastische Bettung der „Rundschwelle" im Schotter ist
gleichmäßiger verteilt
und somit in der Lage stabiler als die Trapezschwelle. Infolge gleichmäßig verteilten
Schotterdrucks auf die gerundeten Schwellen wird der elastische
Bereich der Schot terbettung nicht überschritten. Das elastische
Verhalten von Schwelle und Schotter ist beständiger, weniger anfällig und
weniger wartungsbedürftig-
Deshalb hat die Rundschwelle auch eine längere Lebensdauer als die Trapez-
oder Rechtecksschwelle.
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Für die Rettung
der Schwelle mit abgerundeter Sohle kann wegen der geringeren Schotterpressung
und infolge gleichmäßigerer
Druckverteilung an der Sohle – statt
Schotter aus Tiefengestein – ein
weniger harter und preisgünstigerer
Schotter für
untergeordnete, leicht und selten befahrbare Bahnstrecken verwendet
werden.
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Infolge
einer größeren Reibungsfläche bei der
Rundschwelle gegenüber
der Trapezschwelle können
von einem mit Rundschwellen erstellten Oberbau höhere Seitenkräfte aufgenommen
werden.
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Die
Lebensdauer der Rundschwelle, aber auch die Lebensdauer des Schotters
erhöhen
sich erheblich, da die Rundschwelle und der Schotter nicht durch
Kantenpressungen, wie bei der Trapezschwelle, übermäßig belastet wird.
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Durch
die radiale Druckverteilung werden die Lasten auf eine größere Sohlfläche und
auf einen großflächigeren
Schotterunterbau verteilt, so dass auch die Auskofferung unterhalb
der Schotterschicht preisgünstiger
und billiger gestaltet werden kann.
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Die
Rundschwelle trägt
wegen des geringeren Schotterverschleißes und der längeren Lebensdauer
der Schwelle wesentlich zum Umweltschutz bei.
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Rundschwellen
eignen sich zum Beispiel auch besser zum Einbetonieren in Ortbeton
für „Feste
Fahrbahnen", z.
B. für
die RHEDA-Bauweise, weil sich unter der gerundeten Schwellensohle
keine Luft- und Kiesnester bilden können, da der Ortbeton um die
Schwelle besser herum eingerüttelt
und verdichtet werden kann. Auch kann die Luft aus dem Ortbeton
um die Schwelle herum besser und vollkommen entweichen.
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Beim
Austausch von Schwellen bleibt das durch die Rundschwelle festgepresste
Schotterbett erhalten, so dass die Schwelle leichter und schneller ausgetauscht
werden kann. Im Gegensatz dazu fallt bei der Trapezschwelle, der
die Schrägseiten überlagernde
Schotter von den Schrägseiten
in das Schwellenbett und muss vor dem Austauschen der Schwelle entfernt
und wieder seitlich aufgeschüttet werden.
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Insbesondere
bei Brücken,
die lediglich ein Schotterbett oberhalb des Brückendecks aufweisen und dadurch
einen weit weniger elastischen Oberbau aufweisen, als mit Kies ausgekofferte
Normalböden oder
Kiesböden,
hat die Rundschwelle wegen der gleichmäßigen Druckverteilung eine
weit geringere Mahlwirkung als die Trapezschwelle.
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Infolge
hoher Kantenauflagerungen bei der Trapezschwelle entsteht in Querrichtung
der Schwelle ein Moment, so dass die Schwelle in Sohlmitte auf Zug
beansprucht und im Bereich der Befestigungslöcher mittig leicht gespalten
wird. Dies entfällt
bei der Rundschwelle, da sie schotterseitig im gesamten Auflagerbereich
bei Belastung Druck erhält.
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Da
die Rundschwelle je nach Formgebung nicht von Schotter überlagert
wird, wie dies an den Längsseiten
bei der sich nach oben verjüngenden Trapezschwelle
der Fall ist, wird bei der Rundschwelle kein Schotter in Vibration
gebracht, so dass kein Lärm
durch das Aneinanderschlagen der Schottersteine entsteht.
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Ausgehend
von den Anforderungen an die „Rundschwelle" einer gleichmäßig verteilten
Sohlpressung bei vertikalen Lasten und einer optimalen Druckverteilung
bei hinzukommenden Horizontalkräften
infolge Bremsens lässt
sich rechnerisch durch Iterationsverfahren eine ideale Sohlkrümmung für die Schwelle
ermitteln, die dem vorliegenden Bettungsmaterial optimal angepasst
ist. Andererseits lässt
sich bei vorgegebener Sohlkrümmung
der Rundschwelle ein ideales Bettungsmaterial entsprechend den Anforderungen
an Sohlpressung, Gleitsicherheit, Lagestabilität, Schwellenkippmoment, usw. wählen und
zusammensetzen, das für
den speziellen Oberbau den geringsten Verschleiß gewährleistet. Dabei können die
spezifischen Werte, welche das Schottermaterial und die Rettung
kennzeichnen, z. T. als variable Parameter eingegeben werden, z.
B. Kornmischung, Kornzusammensetzung, Kornstruktur, innerer Reibungswinkel,
Gleitwinkel, Schüttwinkel,
elastische Bettungsziffer, Bodensteifigkeit (Ev2-Wert), Scherkraft,
passiver Erddruck, Bruchfestigkeit, spezifisches Gewicht, Dicke
des Schotterbettes, Verdichtungszahl, Schubfestigkeit, Elastizitätskonstante
des Untergrundes, Sohlspannungs-Verteilung, Elastizität der Schwelle,
Gleitfläche,
Reibungsfläche,
usw. solange iteriert werden, bis eine optimale Zusammensetzung
gefunden und durch experimentelle Nachweise und Versuche bestätigt wird.
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Um
die Reibungskräfte
und damit die Aufnahme von Horizontal- und Längskräften in der abgerundeten Schwellensohle
zu erhöhen
und die Lagestabilität
der Schwelle zu verbessern kann entlang der Schwellenabrundung in
Querrichtung die Sohle der Schwelle leicht gewellt ausgebildet werden. Durch
die wellenartige Querschnittsform kann sich die belastete Schwelle
im Sohlbett auch weniger drehen und „reiten" bzw. „schaukeln".
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Die
Kosten für
die Herstellung einer solchen Schwelle dürften im Vergleich zur Trapez-
und „Rundschwelle" relativ hoch sein.
Doch bei einer Massenherstellung im Spannbett mit entsprechenden,
wieder verwendbaren Formschalungen halten sich die Herstellungskosten
in Grenzen.
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Die
Formgebung dieser Schwelle dürfte
aus technischer Sicht bezüglich
ihrer Anforderungen und Eigenschaften für die Aufnahme von Radlasten
und der Lagestabilität
allen anderen Schwellenformen überlegen
sein.
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Gemäß einer
Ausführungsform
kann das Oberbauelement einen Flankenübergang von der Sohle zur Deckfläche aufweisen,
welcher an den Längs-
oder Stirnseiten oder an beiden Seiten abgerundet ist.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann das Oberbauelement einen Flankenübergang aufweisen, welcher zumindest
teilweise abgerundet ist, zumindest teilweise eine im Wesentlichen
schräg
nach innen geneigte Gerade bzw. Flanke bildet, zumindest teilweise
eine im Wesentlichen schräg
nach außen
geneigte Gerade bildet und/oder zumindest teilweise eine im Wesentlichen
eine senkrechte Gerade bzw. Flanke bildet.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann der obere Bereich des Flankenübergangs an den Längsseiten eine
sich nach außen
erstreckende Ausbuchtung aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann
das Oberbauelement im oberen Bereich des Flankenübergangs an den Stirnseiten
eine sich nach außen
erstreckende Ausbuchtung aufweisen.
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Um
die Lagestabilität,
die Aufnahme von Vertikal- und Horizontallasten der Rundschwelle
zu erhöhen
und die Einsenkung zu vermindern, kann die abgerundete Schwellensohle
an den Flanken oberhalb der Sohlenrundung durch zwei flügelartige Rundausbuchtungen
erweitert werden. Dadurch kann auch der unter der Sohlrundung befindliche Schotter
nicht entweichen, so dass sich die Druckfläche des passi ven Erdwiderstandes
bei Horizontalbelastung erhöht.
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Die
erfindungsgemäße Schwellensohlenabrundung
erleichtert die Unterstopfung der Schwelle, so dass diese auch in
Sohlenmitte wirkungsvoll unterstopft werden kann. Dies erlaubt neue
verbreiterte Schwellenkonstruktionen, die durch eine flügelartige Ausbuchtung
an den Flanken in ihren Eigenschaften noch verbessert werden kann.
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Die
erfindergemäße Abrundung
der Schwellensohle ist gleichermaßen anwendbar und übertragbar
auf Blockschwellen, Balkenschwellen, Breitschwellen, Längsschwellen,
plattenartige Schwellen, sowie Schwellenrahmenkonstruktionen, sowie
den erfindergemäßen Doppelschwellen,
die in Schotter- oder Erdschichten eingebettet sind oder auf sonstigen
Boden- oder Gesteinsschüttungen
tragend lagern. Die Abrundung der Schwellensohle erhöht in jedem
Fall die Lagestabilität
und die Lebensdauer aller von Wechsellasten belasteten Schwellen
oder sonstiger Fundierungskonstruktionen und deren Rettungen.
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Diese
sogenannte „Breitschwelle" oder „Doppelschwelle" hat gegenüber der
Normalschwelle erhebliche Vorteile wie:
- – erhöhte Lagestabilität
- – erhöhte Kippsicherheit
- – geringerer
und besser verteilter Sohldruck und Bodendruck
- – geringeres „Mahlen" bei Wechsellasten
- – höheres Gewicht
- – weniger
Lärm
- – statische
Vorteile bezüglich
Bruchsicherheit in Quer- und Längsrichtung
- – höhere Belastbarkeit
- – weniger
anspruchsvoller Untergrund
- – größere Auflagerfläche
- – usw.
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Bevorzugt
bleibt die Breite und/oder Höhe des
Oberbauelements zumindest teilweise konstant ist.
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Die
Trapezschwellen Typ B70 und B58 verjüngen sich im mittleren Schwellenbereich
in der Breite von 30 cm auf 22 cm und in der Höhe von 21 cm auf 17,5 cm. Diese
konische Formgebung sieht zwar optisch gut aus, ist aber nicht zwingend
not wendig. Sie hat nämlich
statisch erhebliche Nachteile. So beträgt die Vorspannung der vorgespannten
Schwelle im mittleren Schwellenbereich ca. 110 kp/cm2,
die dann nach außen
hin bis auf ca. 40 kp/cm2 abnimmt. Die hohe
Druckspannung besonders im mittleren Schwellenbereich bewirkt, dass
der Beton in diesem Bereich „kriecht" und die Gleisspur
enger wird. Als Folge davon reiben, schleifen und quietschen die Radkranzaufkantungen
der Räder,
so dass Radkranz und Schiene verschleißen. Außerdem wirkt diese Verengung
der Gleisspur wie eine Bremse, zu deren Überwindung zusätzlich Energie
aufgewendet werden muss. Bei stärkeren
Gleisspurverengungen müssen
Schleiftrupps zu Nachschleifarbeiten eingesetzt werden. Auch der
Beton kann sich infolge stärkeren
Kriechens im mittleren Schwellenbereich von den Vorspanneisen lösen.
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Zwar
ist die Auflagerfläche
der Trapezschwelle im mittleren Sohlbereich geringer als außen, doch
dieser kleine Vorteil wird durch die plane, glatt durchgehende Sohle
aufgehoben. Denn bei Absenkungen der Schwellenenden beginnt die
Schwelle zu „schaukeln" bzw. zu „reiten" um dann zu brechen.
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Demgegenüber hat
die Rundschwelle oder auch Trapezschwelle mit konstant durchgehender Breite
und Höhe – als „Parallelschwelle" bezeichnet – den Vorteil,
dass die Druckverteilung infolge Vorspannung geringer und in der
gesamten Schwelle gleichmäßiger verteilt
ist. Außerdem
kann die Schwelle wegen des größeren Widerstandsmomentes
im mittleren Bereich auch weit höhere
Trag- und Lastmomente aufnehmen, als die im Mittelbereich maßlich reduzierte
und statisch im Querschnitt geschwächte gängige Trapezschwelle.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann das Oberbauelement an den Flanken im mittleren Teilbereich
eine Aussparung aufweisen.
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Zur
Erhöhung
der Lagestabilität
gehört
auch die Auskerbung der Schwellen im mittleren Sohlenbereich.
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Um
das „Schaukeln" bzw. „Reiten" bei der „Konstantschwelle" zu vermeiden, wird
die Schwelle wie auch die derzeitig verwendete Trapezschwelle im mittleren
Bereich nicht unterstopft; darüber
hinaus zusätzlich
mit einer Sohlauskerbung versehen. Die Auskerbung im mittleren Sohlbereich
wie auch die Ausbildung einer Knautschzone ist wirkungsvoller für die Lagestabilität der Schwelle
als deren Verschmälerung
im Mittelteil. Auch ist die Herstellung der „Parallelschwelle" einfacher und kostengün stiger,
da die vielen Schalteile für
die konische Formgebung entfallen. Wegen ihres höheren Gewichtes erhöht sich
zudem die Lagestabilität
des Gleises.
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Die
herkömmlichen
Eisenbahnschwellen haben in Längsrichtung
eine durchgehend gerade Sohle, mit der sie flach auf den im Stützpunktbereich
unterstopften Untergrund – meist
Schotter – aufliegen. Sinkt
nun die Schwelle infolge „Mahlen" durch Wechselbelastungen
an den Enden stark ab, nimmt sie eine Schaukellage ein und „reitet". Dadurch wird der mittlere
Schwellenbereich verstärkt
auf Biegung beansprucht und bricht. Um dies zu vermeiden, werden die
Schwellen im mittleren Bereich nicht unterstopft und liegen hier
auch nicht auf. Doch bei stärkeren
Absenkungen der Schwellenenden und durch das verteilende Rütteln des
Schotters infolge Wechsellasten kontaktiert der mittlere Schwellenbereich
mit dem Schotter und wird von unten belastet.
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Um
diesen Vorgang zu mindern und die Lagestabilität der Schwelle zu stärken, wird
erfindungsgemäß im mittleren
Sohlbereich eine etwa 1 bis 3 cm dicke und etwa 30 bis 50 cm lange
Ausnehmung auf ganzer Sohlbreite vorgenommen. Dieser Bereich kann
auch mit einer plastischen oder elastischen Füllung zu einer Art Knautschzone
ausgelegt werden. Sie vermindert das „Reiten" der Schwelle, falls sich die belasteten
Schwellenbereiche zu stark absenken sollten.
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In
jedem Fall ist die Abtragung der Radlasten abgrenzbarer und besser
definiert. Gleichzeitig wird die Lagestabilität der Schwelle bzw. der Platte
erhöht.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann
die Aussparung mit einer nachgebenden, weichen, elastischen oder
plastischen Füllmasse
ausgelegt bzw. beschichtet sein.
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Analog
der Sohlauskerbung bei Schwellen kann diese Ausnehmung erfindungsgemäß auch bei Fertigteilplatten
der Festen Fahrbahn oder der Festen Fahrbahn RHEDA oder sonstigen
Ausführungen der
Festen Fahrbahn vorgenommen werden, indem die Ausnehmung durch die
Einlage eines plastischen, elastischen oder sonst nachgebenden Füllstreifens
im mittleren Sohlbereich der Platte als Knautschzone ausgeführt wird,
so dass in diesem Bereich kein Auflagedruck entsteht. Praktisch
wird bei Betonfertigteilplatten vor dem Verlegen und dem Untergießen längs der
Platte im mittleren Sohlbereich eine nachgebende Kunststoffmatte
auf die Unter grundplatte verlegt. Gleiches erfolgt bei Ortbetonausführungen,
indem die nachgebende (elastisch/plastische) Kunststoffmatte oder
sonstiger Füllstoff
auf die Untergrundplatte vor dem Betonieren aufgebraucht wird.
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Diese
Knautschzone verhindert das „Reiten" bzw. „Schaukeln" der Platte, falls
sich die Platte im Bereich der Stützpunkte und der seitlichen
Plattenränder
infolge Wechsellasten absenken sollte.
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Die
für die
Feste-Fahrbahn RHEDA (FF-RHEDA) derzeitig verwendeten Trapez- und Blockschwellen
können
nicht elastisch eingebettet werden. Sie werden fest einbetoniert,
da die kantigen Ecken und die planflache Sohle der Schwelle bei gleichzeitiger
Vertikal- und Horizontallast eine stark ungleichmäßige, fast
punktuelle Druckverteilung in den Ecken verursacht und die elastische
Einbettung der Schwelle schnell zerstören würde.
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Demgegenüber wird
durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Rundschwelle für die FF-RHEDA
der Auflagerdruck auf eine größere Sohlfläche und
somit wesentlich geringer und gleichmäßiger verteilt. Dies erlaubt,
die Rundschwelle elastisch zu lagern, indem der einzubetonierende
Schwellenteil vor dem Einbetonieren mit einer dauerelastischen Masse
gleichmäßig beschichtet
bzw. bespritzt wird. Je nach Dicke und Elastizität des Kunststoffbezuges des
einzubetonierenden Schwellenteils kann das Schwingungsverhalten
der Schwelle im Bettungsbereich vorgegeben werden.
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Die
elastische Lagerung der Rundschwellen in der FF-RHEDA hat positive
Auswirkungen auf den Oberbau, da Stöße bereits in der Schwelle
abgefangen werden und nicht in die darunterliegenden Tragschichten
gelangen. Zudem verbessert sich der Fahrkomfort; Radstöße werden
besser abgefedert, so dass sich der Materialverschleiß an Radkränzen, Achsen,
Lokomotiven und Wagons verringert, ebenso der Lärm.
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Vorzugsweise
wird als Herstellungsmaterial für
Oberbauelemente oder als Füllstoff
mindestens eines oder mehrere kombiniert der folgenden Materialien
verwendet:
- – Holz
- – Beton
- – Faserbeton
- – Spritzbeton
- – Colcretere-Beton
- – Porenbeton
- – Tiefengestein-Beton
- – Stahlfaser-Beton
- – Glasfaserbeton
- – Hochofenschlacke-Beton
- – Kunstfaser-Beton
- – Kunstharz-Beton
- – Kies
- – Tiefengestein
- – Stahlkleinteile
- – Kunstharzmischungen
mit Holzfaser, oder Stahl, Keramik, Porzellan, Erzen, Tiefengestein,
usw.
- – Polymer-Mischungen
- – Polyuritan-Mischungen
- – Polypropylen-Mischungen
- – Buna-Mischungen
- – Stahl
- – Stahlguss
- – Metall
- – Metalllegierungen
- – Sonstige
Kunststoff- oder Betonmischungen
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Neben
dem gängigen
Ausgangsstoff für
die Herstellung der Trapezschwelle können für die Rundschwelle und Schwellen
aller Art, für
Schwellenfüße, für Schwellensohlen,
Schwellenhohlkörper
oder als Füllstoff
oder Ummantelung je nach Zweck und Anforderung als Material verwendet
werden: Kunstharzmischungen, Tiefengesteinzuschläge, Hochofenschlacke, Kunststoffmischungen,
Metalle, sowie sonstige Natur- und
Kunststoffe als Zuschlagstoff oder Bindemittel.
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Die
Materialien können
je nach Aufgabenstellung und Bedarf auch miteinander gemischt und kombiniert
werden.
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Die „Rundschwelle" kann auch mit allen
zuvor genannten Materialien zu einer „Kombischwelle" kombiniert und für spezielle
Anforderungen hergestellt werden. Sie ist in der Herstellung meist
kostenaufwendiger als die „Unischwelle", d. h. eine Schwelle
aus einem einzigen Material. Wenn aber vom Oberbau her bestimmte
Anforderungen für
Schwellen, z. B. in Tunnel- oder Brückenabschnitten gestellt werden, so
lassen sich die vorteilhaften Eigenschaften verschiedener Materialien
sinnvoll zu einer Kombischwelle mit spezifischen Formen und Eigenschaften
konstruieren und kombinieren, z. B.:
Stahlschwelle mit abgerundeter
Kunststoffsohle, Stahlschwelle mit abgerundeter Betonsohle, Stahlschwelle
mit abgerundeter Holzsohle, Betonschwelle mit abgerundeter Kunststoffsohle,
Betonschwelle mit Stahlkern, usw.
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Je
nach Anforderungen und Aufgabenstellung an die Schwelle die in Anspruch
genannten Materialien zu neuen Schwellenkonstruktionen kombiniert
werden, wie Kombischwellen und/oder Schwellenfuße aus: Betonoberteil mit abgerundetem
Holzsohlenruß,
Stahlschwellenoberteil mit abgerundetem Betonsohleteil, Stahlschwelle
mit abgerundetem Holzsohleteil, Stahlschwelle mit abgerundetem Kunststoffsohleteil,
Betonsohle mit abgerundetem Kunststoffsohleteil, Stahlkern mit Spritzbetonummantelung,
Stahlkern mit Faserbetonummantelung, Stahlschwellenoberteil mit
Faserbetonsohlenteil, usw.
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Die „Kombischwelle"- aus mindestens
zwei verschiedenen Konstruktionsteilen bestehend kann auch als Hohlkörper mit
einer Füllmasse
hergestellt werden, z. B.: Kunststoffhohlkörper mit Stahlkern, Stahlhohlform
mit Faserbetonfüllung,
Spritzbetonhohlform mit Colcretebetonfüllung, Faserbetonschwelle mit
Stahlstabwerkrahmen usw.
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Alle
möglichen
Kombinationen sind denkbar und soweit sie sinnvoll sind auch anwendbar.
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Gemäß einer
Ausführungsform
kann das Oberbauelement aus zwei Oberbau-Teilelementen bestehen, welche mit einem
Balken verbunden sind, der zur Halterung des Gleisabstandes dient
und auch zur Stützpunkt-Befestigung
herangezogen werden kann.
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Ein
einbetonierte Schwelle sollte zur Ableitung von eindringendem Regenwasser
eine Öffnung aufweisen.
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Vorzugsweise
ist die Öffnung
am von der Deckfläche
weitesten entfernte Ort der Sohlenfläche angeordnet, wodurch sie
als Ableitung wirken kann. Da die Rundschwelle einen Tiefpunkt hat,
kann sie im Falle des Einbetonierens am untersten Punkt wirksam
und erfolgreich durch diese Ableitung bzw. Kanüle entwässert werden.
-
Sollte
sich die in FF-RHEDA-Bauweise einbetonierte Schwelle, auch Fuß- oder
Blockschwelle, im Laufe der Zeit in der Betonbettung locker, so
kann die Öffnung
oben, in der Deckfläche
des Oberbauelements angeordnet sein und somit als Einspritzöffnung bzw.
als Einspritzkanülen
fungierten. Durch diese Einspritzkanüle kann durch Injektion (Einspritzen) einer
festen oder elastischen, abbindenden Flüssigkeitsmasse 72 das
Oberbauelement von unten her stabilisiert werden.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist das Oberbauelement zumindest teilweise mit einer Einfassung
versehen. Um das Eindringen von Regenwasser in die Betonfuge zu
verhindern, wird bei der Schwellen-, Schwellenfuß- oder Schwellenblock-, bzw.
Stützpunktsockelherstellung
im oberen Teil der Schwelle erfindungsgemäß zum Beispiel mit einer ringsrum
laufenden Einfassung in Form einer Tropfnase versehen, welche zum
Beispiel gleich mit einbetoniert werden kann, welche die ringsrum
laufende Betonfuge zwischen Schwelle und dem Ortbeton der Schwellenbettung
abdeckt. Sollte trotz Tropfnasenausbildung dennoch irgendwie Regenwasser in
die Betonfuge eindringen, kann zur Sicherheit vom untersten Punkt
der abgerundeten Schwellensohle erfindungsgemäß eine Öffnung bzw. Kanüle nach
außen
eingeführt
werden, welche mögliches
Regenwasser sofort nach außen
abführt.
Damit werden eventuelle Frostschäden
im Vorfeld verhindert. (83 u. 84)
Damit sich bei der Betonuntergießung der Schwelle bzw. des
Stutzpunktblocks unter der Schwellensohle keine Kiesnester und Lufteinschlüsse bilden,
sind erfindungsgemäß Schwellen oder
Blöcke
mit gerundeten Sohlen 6 zu verwenden, welche eine satte
Sohlenunterstopfung ermöglichen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist Oberbauelement zumindest teilweise mit einer Beschichtung versehen.
Vorzugsweise umfasst die Beschichtung zumindest teilweise Kunststoff.
Aufgrund der abgerundeten Sohlenform und etwa gleichmäßig verteilten
Sohlenpressung eignet sich die „Rundschwelle" – zur Senkung des Lärmpegels
und zur besseren elastischen Rettung – für die Beschichtung mit Kunststoffen,
elastischen, gummiartigen oder bitumenartigen Materialien im Sohlenbereich.
Die derzeit von der Eisenbahn verwendete Holzschwelle wird mit Teeröl getränkt und
dann im Schotterbett verlegt. Sie ist an der Oberfläche und
an den Flanken der Witterung voll ausgesetzt, Wasser dringt über Poren,
Schwind- und Haarrisse ins Innere der Schwelle und bringt die Schienenholzbohle
zum Quellen. Kommt dann noch Frost hinzu, beginnt das Eis in den Rissen
die Schwelle zu spalten. Scheint dann im Sommer die Sonne voll auf
die Holzschwelle, fangt sie mit zusätzlicher Hilfe trockenen Windes
an zu schwinden oder sich auch zu verziehen. Schnee und Regen spülen im Laufe
der Zeit einen Teil des Teeröls aus
dem Schwellenholz, das im Rettungsmaterial und Untergrund versickert
und das Erdreich und z. T. das Grundwasser kontaminiert.
-
Um
die Schwelle von Witterungseinflüssen und
deren Folgen zu schützen,
vor allem aber die negativen Auswirkungen auf Böden und Grundwasser einzuschränken, wird
die Schwelle erfindergemäß an der
Oberfläche,
den Flanken und den Stirnseiten mit einem Kunststoffmantel überzogen,
so dass sie dem Regen und der Sonne ausgesetzten Oberflächen verschlossen
bleiben.
-
Das
Wasser kann von oben nicht mehr ins Innere der Schwelle dringen
und Schäden
anrichten. Die Schwelle bleibt trocken. Sie schwindet und quillt weniger
und bleibt in ihrer Breite und Höhe
konstanter, und da die Schwelle mit Teeröl oder Bitumen getränkt ist,
kann sie unterhalb der Kunststoffummantelung auch nicht faulen,
da sich in den mit Teeröl
gefüllten
Poren keine Fäulnisbakterien
bilden können. Somit
wird die Lebensdauer der durch einen Kunststoffüberzug geschützten Schwelle
merkbar verlängert.
Gleichzeitig werden die negativen Auswirkungen auf die Umwelt eingeschränkt. Wird
dann noch die Schwellensohle abgerundet, wirkt sich dies zusätzlich positiv
auf die Lagestabilität,
die Stützpunktbefestigung
und die Lebensdauer von Schwelle und Bettungsschotter aus.
-
Gleiche
oder ähnlich
positive Wirkungen können
durch eine Stahl-, Metall- oder Gummieinfassung der Holzschwellenoberseite
erzielt werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist das Oberbauelement als Hohlkörper
ausgeführt,
welche mit einer Füllmasse
ausgefüllt
ist. Vorzugsweise ist dabei das Oberbauelement als ein Oberteil
und ein Unterteil ausgeführt
ist. Wobei zum Beispiel das Unterteil als Hohlkörper ausgeführt ist und mit einer Füllmasse
ausgefüllt
ist.
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Vorzugsweise
ist das Oberbauelement mit zumindest einer Messvorrichtung versehen.
Um die Schwellen besser kontrollieren zu können, werden sie mit neuartigen
Messvorrichtungen und zu deren Stromversorgung mit Solarzellen ausgestattet.
Um die Schwellen oder die Feste Fahrbahn bzw. deren Betonfertigteilplatten
besser or ten, einmessen, sowie deren Lage und das Schwingungsverhalten
besser überprüfen zu können, werden
erfindergemäß an der Oberfläche der
Schwellen oder Platten kodierte Chips, Sticks, Minisender, elektromagnetische
Reflektoren oder sonstige kodierte Peil- und Messvorrichtungen mit
allen erforderlichen Parametern eingelassen bzw. eingelassen oder
aufgeklebt. Mit Hilfe entsprechender Messgeräte in Lokomotiven, Messwagen
oder mit außerhalb
stationierten Peil-, Navigations-, Radar-, Laser- oder sonstigen
elektromagnetischen oder fototechnischen Registriervorrichtungen auch über Satelliten
oder Sendemasten mit entsprechend programmierter Software lassen
sich aufgrund vorausgegangener Messungen mit Vergleichen am Computer
Aussagen über
Einsenkung und Schwingungsverhalten, die Abnutzung und die Elastizität der Rettung
von Schwellen und die der Festen Fahrbahn (FF) machen. Als Abweichmaß und Parameter
dienen hierbei Veränderungen
von Peil- und Reflexionswinkel, von Amplituden und Schwingungszahlen,
sowie Einsenkungen der Schwellen und FF-Platten, bezogen auf naheliegende
Festpunkte, auch der Kippdrehwinkel bei Schwellen in Bremsbereichen,
Auch können
die erfindungsgemäßen Vorrichtungen (Chips
usw.) in der Schwelle oder Platte als Spannungselektroden zur Ausbildung
eines Potentialfeldes verwendet und aus dem Potentiallinienbild
der Feldlinien auf den Anteil des zermahlenen Schotters geschlossen
werden. Ebenso können
die Einsenkungen der Schienen bei Vertikallasten und die seitlichen Ausschläge der Schienen
infolge Schlinger- bzw. Pendelbewegungen der Züge wirkungsvoll überwacht
werden.
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Mit
dem Einbau erfindungsgemäßer Vorrichtungen
mit verfeinerten technischen Parametern und die Einführung elektronischer Überwachungsverfahren
kann der aktuelle technische Zustand der Schwellen- und Plattenlagerung,
sowie der Gleise und des Bettungsuntergrundes abgerufen werden, so
dass kritische Schwellen- und FF-Abschnitte rechtzeitig erkannt
und Maßnahmen
zu deren Behebung eingeleitet werden können.
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Durch
den Einsatz erfindungsgemäßer Vorrichtungen
in Verbindung mit einer elektronischen Überwachung der Schwellen und
der Gleislage kann die Bahn hohe Kontrollkosten einsparen und so
die Gefahr von Entgleisungen bei Hochgeschwindigkeitszügen vermindern.
Auch können über das Schwingungsverhalten
der Schwellen und FF-Platten Unwuchten an Rädern und Achsen, sowie Schlingerbewegungen
von Zügen
festgestellt werden.
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Vorzugsweise
ist das Oberbauelement mit einer Stromversorgung versehen. Im Zeit alter
des „High-rech" ist es geradezu
notwendig, alle Schwellen von wichtigen, stark beanspruchten Streckenabschnitten
mit Schwingungs- oder Lagemelder oder sonstige Registriervorrichtungen,
z. B. Sendern oder Peilvorrichtungen zu versehen und sie mit Strom über vernetzte
Schwachstromkabel zu versorgen, so dass die Melde-Vorrichtungen
bei Überschreiten
kritischer Schwingungsamplituden, Schwingungsfrequenzen, Spannungen,
Stromwiderstände,
Feldlinienverläufe,
Lageverdrehungen, Einsenkungen oder Schottermehlanteile, usw. diese
anzeigen. Statt die Sender mit Schwachstrom oder Batterien zu versorgen,
können
die Schwellen zum Einspeisen von Strom an der Oberfläche mit
Solarzellen bestückt werden,
so dass ihnen ständig
Solarenergie zufließt.
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Analoge
Messvorrichtungen sind auf Gleistragplatten der FF und der FF-RHEDA
anwendbar.
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Vorzugsweise
umfasst der Flankenübergang Einbuchtungen.
Damit die Schwelle mit abgerundeter oder auch gerader Sohle im unbelasteten
Zustand höhere
Horizontalkräfte
in Querrichtung aufnehmen kann, werden erfindungsgemäß die Schwellenflanken
auch stirnseitig hohlkehlartig ausgebildet. Der Schwellenquerschnitt
nimmt die Form eines Hutes an (Hutschwelle). So kann die ausgebuchtete
Schwellenflanke den Schotter weniger an- und abheben, so dass der
passive Erddruck des Schotters insbesondere bei vertikalen Hohlkehlflanken
voll zur Wirkung kommt und den Horizontalkräften zusammen mit der Reibung
entgegenwirkt.
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Damit
die Gleislage durch Sonneneinstrahlung im unbelasteten Zustand nicht
verworfen wird, werden die Schwellen in Schotter eingebettet. Hierfür maßgebend
ist der Widerstand, den die Schwelle in Längsrichtung leisten kann. Dieser
Widerstand ist abhängig
von der Sohl- und Flankenreibung der Schwelle mit dem sie berührenden
Schotter und dem passiven Widerstand des Schotters an der Stirnseite der
Schwelle. Um den Widerstand an der Stirnseite der Schwelle zu erhöhen, wird
die Schwelle statt der bisherigen pflugartigen Abschrägung an
den Stirnseiten erfindungsgemäß sowohl
vertikal als auch horizontal konkav bzw. hohlkehlartig ausgeformt.
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Vorzugsweise
wird das Oberbauelement mit mindestens einer Gewindehülse versehen.
Bei den für
die FF-RHEDA verwendeten gängigen
Trapezschwellen oder Schwellenblöcken
bzw. Stützpunktsockelblocken
besteht bei einem Schwellen- oder Stützpunktbruch keine Möglichkeit,
die beschädigte,
einbetonierte Schwelle aus der Betonplatte herauszunehmen, ohne
den Ortbeton abstemmen oder die Schwelle zerstören zu müssen.
-
Dies
kann erfindungsgemäß dadurch
vermieden werden, indem Schwellen oder Blöcke mit geraden, leicht schräg nach außen geneigten
oder abgerundeten Flanken verwendet werden. Werden dann noch bei
der Schwellenherstellung in der Schwelle oder im Block Gewindehülsen vorgesehen, so
kann mit Hilfe von Spindeln die Schwelle von der Sohle aus nach
oben gedruckt, herausgenommen und ausgetauscht werden, ohne die
Ortbetonplatte zu zerstören.
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Damit
in die Hülse
kein Regenwasser eindringen kann, wird diese mit einem einzuschraubenden
Stopfen 85 verschlossen.
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Vorzugsweise
umfasst der Längsübergang von
der Deckfläche
zur Sohlenfläche
in Oberbau-Längsrichtung
Einbuchtungen umfasst. Die große
Schwäche
aller bisherigen FF-RHEDA-Bauweisen liegt in der sich bildenden
und ausweitenden Betonfuge zwischen der einbetonierten Schwelle
und dem sie umgebenden Ortbeton der Ortbetonplatte. Die Ursachen
liegen im sich Aufwölben
der an der Oberflache von der Sonne erwärmten Schwelle in den ersten
Tagen vor dem Abbinden des Ortbetons, so dass sich die Schwelle
im Ortbeton schon gelockert hat, bevor der Ortbeton erhärtet ist.
Eine weitere Ursache ist in der Temperaturdifferenz zwischen der
im Sommer durch Sonneneinstrahlung erwärmten Schwelle und dem kühleren Ortbeton
in der Temperaturdifferenz zwischen der im Winter abgekühlten Schwelle
und dem vom Boden erwärmten
Ortbeton im Zusammenziehen der Platte bei niederen Temperaturen
und daraus z. T. entstehenden Rissen in der Schwellenbettung zu
suchen. Außerdem
kriecht die mit ca. 20 t vorgespannte Schwelle innerhalb der Ortbetonbettung
und schwindet die Ortbetonplatte, so dass Schwindrisse im Schwellenbereich
entstehen. Des Weitern bilden sich in der unbefriedigenden Betonunterstopfung
der breiten und flachen Schwellensohle Kiesnester, Lufteinschlüsse und
Hohlnester aus, in die Regenwasser eindringen kann. Durch das Eindringen
von Regenwasser in die Betonfuge, das durch Frosteinwirkungen im
Laufe der Zeit die Schwelle lockert und durch das Eindringen von „sauerem" Regen in die Betonfuge,
der im Laufe der Zeit an der Oberfläche des Ortbetons und der Schwelle die
Kalkanteile des Zementes auflöst
und die Schwelle lockert liegen weitere Schwächen.
-
Diese
Schwächen
sind auf gravierende Konstruktionsmangel zurückzuführen, die in grundsätzlichen
Erfahrungen liegen, dass bereits abgebundener, ausgehärteter Beton
(hier der Schwellen) sich nicht mit frischem Ortbeton auf Abscherung,
Zug und Druck infolge wechselnder Lasten und Temperaturspannungen
dauerhaft verbinden lässt.
Insofern können
die Konstruktionsmängel
nur zum Teil behoben bzw. abgemindert werden. Um die Temperaturdifferenz
zwischen Schwelle und Ortbetonplatte zu mindern bzw. auszuschalten
ist die Betonschwelle so zu gestalten, dass der mittlere Schwellenteil
zwischen den Stützpunkten
von Ortbeton umgeben wird, so dass der mittlere Schwellenteil stets
die Temperatur der Ortbetonplatte aufweist. Der aus dem Ortbeton herausragende
Stützpunktsockel
ist so klein als möglich
zu dimensionieren und so gering als möglich aus dem Ortbeton herausstehen
zu lassen.
-
Damit
beim Betonieren keine Temperaturdifferenz zwischen Schwelle und
Ortbeton auftreten können,
sind die Betonierabschnitte bis zum Erhärten des Ortbetons gegen Sonneneinstrahlung
zu schützen.
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Um
das Kriechen der Schwelle zu verringern, sollte die Vorspannung
reduziert werden oder aber statt der Schwellen sollten lediglich
Stützpunktsockelblöcke verwendet
werden, die lediglich zur Abstandhalterung für das Einbetonieren und Justieren mit
einer mobilen Eisen-, Metall-, Kunststoff-, oder Holzstange verbunden
werden und nach dem Einbetonieren der Einzelblöcke wieder entfernt werden. Die
Verbindungsstangen oder verbindende Eisenbewehrungen können aber
auch im Ortbeton mit einbetoniert werden.
-
Da
verschiedene neue Konstruktionsteile und Vorrichtungen der Eisenbahnschwellen
z. T.
analog auf die Feste Fahrbahn übertragbar sind, werden die
Platten der Festen Fahrbahn und deren Spannbettschalungen zur Herstellung
von Eisenbahnschwellen in die Betrachtungen einbezogen.
-
Für die Produktion
von „Rundschwellen" können die
für die
Herstellung von Trapezschwellen verwendeten Vorrichtungen genutzt
werden, indem der Beton in erfindergemäß abgerundete bzw. gekrümmte Schalformen
eingebracht wird. Ansonsten bleibt das Herstellverfahren wie bei
der Trapezschwelle bis auf kleine Abwandlungen gleich.
-
Ebenso
kann die für
die Produktion von vorgespannten Betonplatten, Gleistragplatten
oder gattungsgleichen Betonfertigteilen dienende Spannbettschalung
für die
Herstellung von Rund- und Trapezschwellen herangezogen werden. Es
bedarf lediglich geringfügiger
Investitionen für
die Herstellung erfindergemäßer Vorrichtungen
und Nachrüstungen
zur Abgrenzung und Abtrennung durch erfindergemäße geformte Stege und gerundeter,
beweglicher und wiederverwendbarer Schalwandungen für Schwellenbehältnisse,
die eine rationelle Massenproduktion von Rund- und Trapezschwellen
erlauben.
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Ein
Teil der für
Eisenbahnschwellen beschriebenen Entwicklungen und Vorrichtungen
lassen sich analog oder mit kleineren Abwandlungen auf den Oberbau
mit Fester Fahrbahn (FF) übertragen. Deshalb
werden verschiedene, auf Bahnschwellen bezogene Ansprüche bezüglich Herstellungsmaterial,
Konstruktionen und Vorrichtungen auf Gleistragplatten, hydraulisch
gebundene Tragplatten und deren Rettungen für den Oberbau mit FF geltend
gemacht.
-
Die
Feste Fahrbahn hat gegenüber
dem Schotteroberbau den großen
Vorteil, dass sich die Gleislage infolge Wechsellasten weniger stark
und weniger schnell verändert.
Wenn sich aber die Platten der FF infolge Nachgebens der Unterkofferung absenken,
sind diese weit schwieriger und aufwendiger wieder in die richtige
Höhenlage
zu bringen, als dies für
die Schwellen im Schotteroberbau der Fall ist. Im Schotteroberbau
geschieht dies heute maschinell mit Unterkofferungsmaschinen.
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Soweit
zu hohe Absenkungen bei der FF-Bahn nicht über Platten in der Gleisbefestigung ausgeglichen
werden können,
sind sowohl bei der Ortbetonplatte, als auch bei der Gleistragplatte
aus Fertigteilen aufwendigere Sanierungsmaßnahmen erforderlich, bis Platte
samt Gleis richtig liegen. Auch eventuelle Zerstörungen einbetonierter Schwellen. Schwellenblöcke oder
den einbetonierten Stützpunktsockeln
oder Schultern bei Betonfertigteilplatten lassen sich nicht schnelle
und leicht beheben.
-
Dieser
Nachteil kann durch den Einsatz erfindungsgemäßer Stützpunktsockel 77 aus
Stahl, Stahlguss, Legierungen oder festem Kunststoff oder Keramik
mit stahlgleichen oder stahlähnlichen
Eigenschaften in Form profilierter oder planflacher Platten behoben
werden, die auf die Betonplatte 74 aufgeschraubt 80 oder
bei Stahlplattenträger 82 aufgeschweißt 79 oder
aufgeschraubt werden. (87 bis 90) Diese
mobilen Stutzpunktsockel können
bei Beschädigungen
jederzeit ausgetauscht, bei Sen kungen durch Zwischenplatten 78 angehoben
oder bei Anhebung durch Abschleifung des Betons vor Ort oder der
Stahlplatte abgesenkt werden. Die Möglichkeit nachträglicher
Regulierung und Höhenverstellung
der Stützpunktsockel 77 durch
Zwischenplatten 78 schon bei der Planung bei Setzungsempfindlichem
Boden vorzusehen, dürfte
sich in jedem Fall auszahlen.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die
vorliegende Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnungen detailliert
beschrieben werden, in denen:
-
1 ein
Oberbauelement im Querschnitt gemäß Stand der Technik zeigt;
-
2 bis 23 verschiedene
Oberbauelemente im Querschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigen;
-
24 eine
Draufsicht des Oberbauelements gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
25 einen
Längsschnitt
des Oberbauelements gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
26 einen
Querschnitt des Oberbauelements gemäß 26 zeigt;
-
27 bis 29 Draufsichten
von verschiedenen Oberbauelementen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
30 einen
Längsschnitt
des Oberbauelement gemäß Stand
der Technik und das Druckprofil auf dieses Oberbauelement zeigt;
-
31 einen
Längsschnitt
des Oberbauelement gemäß der vorliegenden
Erfindung und das Druckprofil auf dieses Oberbauelement zeigt;
-
32 bis 37 Längsschnitte
von verschiedenen Ausführungsformen
des Oberbauelements gemäß der der
vorliegenden Erfindung zeigen;
-
38 einen
Querschnitt einer weiteren Ausführungsform
des Oberbauelements der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
39 eine
Draufsicht einer weiteren Ausführungsform
des Oberbauelements der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
40 die
Seitenansicht des Oberbauelements von 39 zeigt;
-
41 einen
Querschnitt einer Blockschwelle gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
-
42 eine
Queransicht von zwei Blockschwellen mit einem Verbindungsbalken
zeigt;
-
43 einen
Stützpunktbetonblock
für die Bauweise „Feste
Fahrbahnen RHEDA" im
Querschnitt zeigt;
-
44 eine
Draufsicht auf Stützpunktblöcke der
Bauweise „FF-RHEDA" gemäß
-
43 zeigt;
-
45 einen
Längsschnitt
auf Stützpunktblöcke der
Bauweise „FF-RHEDA" gemäß
-
43 und 44 zeigt;
-
46 eine
Kombischwelle mit einer abgerundeten Schwellenfußsohle mit Stahleinfassung zeigt;
-
47 eine
Draufsicht der Kombischwelle aus Stahlträger mit Stahleinfassung gemäß 46 zeigt,
-
48 einen
Längsschnitt
eine Kombischwelle aus Stahlträger
und Stahleinfassung gemäß 46 und 48 zeigt;
-
49 einen
Querschnitt eines mit Kunststoff eingefassten Oberbauelements zeigt;
-
50 einen
Querschnitt einer Kombischwelle aus geformtem Schwellenmaterial
zeigt;
-
51 einen
Querschnitt eines abgerundeten Oberbau-Stahlhohlkörper mit
einer Füllung
und einer Beschichtung zeigt;
-
52 einen
Querschnitt einen Kunststoff Schwellenkörper mit einer Füllung als
Kombischwelle zeigt;
-
53 einen
Querschnitt eines Betonoberbauelements mit einer Kunststoffbeschichtung
zeigt;
-
54 einen
Querschnitt eines Kombioberbauelements mit einem eingegossenen Stahlrahmen zeigt;
-
55 einen
Querschnitt eines Oberbauelements mit einem eingegossenen Stahlrohrträger zeigt;
-
56 einen
Querschnitt eines Oberbauelements mit einem Stahlgitterkern zeigt;
-
57 einen
Querschnitt eines Oberbauelements mit Stahlträgerkern mit Halterungsnippel
zeigt;
-
58 einen
Querschnitt eines Oberbauelements mit Stahlgitterträger zeigt;
-
59 einen
Querschnitt eines Oberbauelements mit Stahlrohrgitterkern zeigt
-
60 bis 62 Querschnitte
von Kombi-Oberbauelementen zeigt;
-
63 einen
Längsschnitt
eines Oberbauelements mit einer Ausnehmung zeigt;
-
64 den
einen Querschnitt des Oberbauelements gemäß 63 zeigt;
-
65 einen
Längsschnitt
eines Oberbauelements mit Messeinheiten und Stromversorgung zeigt;
-
66 die
Draufsicht des Oberbauelements gemäß 65 zeigt;
-
67 einen
Längsschnitt
eines parallelen Kombi-Oberbauelements zeigt;
-
68 einen
Querschnitt des Oberbau einer Festen Fahrbahn, System „RHEDA" zeigt;
-
69 einen
weiteren Querschnitt des Oberbau einer Festen Fahrbahn, System „RHEDA" zeigt;
-
70 eine
Skizze einer Draufsicht des Spannbettes zur Herstellung des Oberbauelements gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
71 eine
Skizze eines Querschnitts des Spannbettes zur Herstellung des Oberbauelements gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
72 eine
Skizze eines Längsschnitts
des Spannbettes zur Herstellung des Oberbauelements gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
73 eine
Skizze eines weiteren Querschnitts des Spannbettes zur Herstellung
des Oberbauelements gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
74 eine
Skizze eines weiteren Querschnitts des Spannbettes zur Herstellung
des Oberbauelements gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
75 eine
Skizze eines weiteren Querschnitts des Spannbettes zur Herstellung
des Oberbauelements gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
76 eine
Skizze eines Längsschnitts
des Spannbettes zur Herstellung des Oberbauelements gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
75 eine
Skizze eines weiteren Querschnitts des Spannbettes zur Herstellung
des Oberbauelements gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
76 eine
Skizze eines weiteren Längsschnitts
des Spannbettes zur Herstellung des Oberbauelements gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
77 einen
Querschnitt eines Oberbauelements mit breitem „Hut"-Oberbauelement zeigt;
-
78 einen
Querschnitt eines Oberbauelements mit schmalen „Hut"-Oberbauelement zeigt;
-
79 einen
Querschnitt eines weiteren Oberbauelements mit „Hut"-Oberbauelement zeigt;
-
80 einen
Querschnitt eines weiteren Oberbauelements mit „Hut"-Oberbauelement zeigt;
-
81 einen
Längsschnitt
eines weiteren Oberbauelements hohlkehlartiger Flankenausbildung
der Stirnseite;
-
82 eine
Draufsicht eines Oberbauelements mit hohlkehlartiger Formung der
Stirnseite zeigt;
-
83 einen
Querschnitt eines „Tropfnasen"-Oberbauelement zeigt;
-
84 einen
Querschnitt eines weiteren verbreiterten „Tropfhasen"-Oberbauelements
zeigt;
-
85 einen
Querschnitt eines Oberbauelements, das auf eine Platte aufgeklebt
ist zeigt;
-
86 einen
Querschnitt eines Oberbauelements das auf einer Platte mit elastischer
Unterfüllung
aufgeklebt ist zeigt;
-
87 einen
Querschnitt eines Oberbauelements mit einem aus Stahl geformten
Stützpunktsockel
zeigt;
-
88 eine
Draufsicht eines Stützpunktsockels
zeigt;
-
89 eine
Queransicht eines Stützpunktsockels
zeigt;
-
90 eine
Draufsicht eines weiteren Stützpunktsockels
mit darüber
aufgeschraubter Schienenbefestigung zeigt;
-
91 einen
Querschnitt eines „Tropfnasen"-Oberbauelements
in einer Ortbetonplatte zeigt;
-
92 einen
Querschnitt eines Oberbauelements, das mit Heißbitumen untergegossenen ist, zeigt.
-
DETAILLIERE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
-
1 zeigt
im Querschnitt ein derzeitig von der Eisenbahn verwendetes, kantiges
Trapezoberbauelement. Dieses Oberbauelement mit einer Höhe 3 besteht
aus einer Sohlenfläche 1 und
Flankenübergange 2.
Unter dem Oberbauelement ist ein Druckprofil bzw. Druckdiagramm
für die
Bodendruckverteilung und ein Diagramm für die Zugverteilung in der Schwellensohle
aufgeführt.
Bei diesen Druckdiagrammen ist deutlich die ungleichmäßige Sohlen- bzw.
Bodendruckverteilung 4 unter der Schwelle und die ungleichmäßige Zugspannung 5 in
der Schwellensohle 1 zu erkennen.
-
Bei
horizontaler, planer Auflagerung der Schwelle mit Trapezquerschnitt
(unten breiter, oben schmäler)
werden Horizontalkräfte
hauptsächlich durch
die Sohlenreibung der Schwelle aufgenommen. Die spitzförmige Kantenform
der trapezförmigen
Schwelle hebt bei horizontalen Bewegungen den vor ihr liegenden
Schotter – ähnlich einem
Pflug oder Hobel – nach
oben, so dass der vor der Schwelle liegende Schotter bei Horizontalbewegungen
wenig entgegensetzen kann.
-
Nicht
nur bei Horizontalbewegungen, auch bei Vertikalbewegungen nach oben
hebt die Trapezschwelle den an den Kanten überlagerten Schotter nach oben.
Oder aber der Schotter bewegt sich beim Eindrücken der Schwelle, also Vertikalbewegungen nach
unten, ebenfalls nach unten. Die wechselseitigen Bewegungen der
Trapezschwelle nach oben und unten halten auch den die Schwelle
seitlich umgebenden Schotter an beiden Seiten zusammen mit der Schwelle
ständig
in Bewegung. Damit verschleißt
der Schotter bereits im nicht belasteten Bereich der Schwelle.
-
Die
Trapezschwelle mit horizontaler, flacher Sohle hat bei Horizontalkräften ein
hohes Kippmoment, weil der Hebel zwischen Stützpunkt und Sohle sehr lang
ist. Damit neigt die Schwelle bei horizontaler Beanspruchung zu
kippen. Daran wird sie lediglich durch die Befestigung am Stützpunkt
durch die Schiene gehindert. Damit wird die Stützpunktbefestigung zusätzlich belastet.
Auch die Kantenpressung der in Kippstellung befindlichen Trapezschwelle
wird durch Horizontalkräfte
auf der in Lastrichtung befindlichen Kantenseite zusätzlich erhöht.
-
Bei
einem Drehmoment wird bei der Trapezschwelle die entgegenwirkende
Kante besonders stark auf Druck beansprucht
-
2 zeigt
den Querschnitt einer Oberbauelements gemäß der vorliegenden Erfindung
mit abgerundeter bzw. gekrümmt-profilierter
Sohlenfläche 6, sowie
einem gerundeten 7 und abgeschrägten 2 Flankenübergang.
Der Schwerpunkt liegt auf einer Länge 8 unterhalb der
Deckfläche
des Oberbauelements. Darunter ist das Druckdiagramm skizziert, an dem
eindeutig die im Wesentlichen konstant verlaufende Druckverteilung 9 erkennbar
ist.
-
Die
skizzenhafte Darstellung der beiden Schwellenarten verdeutlicht
die technischen Vor- und Nachteile. Während die Sohlpressung bei
der Rundschwelle gleichmäßiger verteilt
und wesentlich geringer ist, treten bei der Trapezschwelle theoretisch
unendlich hohe Kantenpressungen auf; in der Praxis mindestens das
Acht- bis Zehnfache der Sohlenpressung einer Rundschwelle. Gleiches
gilt für
alle übrigen
Schwellen mit eckigen Sohlenkanten.
-
Gegenüber des
ebenen Trapez-Oberbauelements drückt
die gerundete Schwelle bei Horizontalverschiebungen den vor der
Sohlekrümmung
vorgelagerten Schotter nach unten und kann insoweit höhere Horizontalkräfte aufnehmen
als das Trapezoberbauelement.
-
Auch
wird der Schotter bei dem gerundeten Oberbauelement nicht nach oben
angehoben, um anschließend
nach unten zu sinken. Der Schotter bleibt bis auf seine elastische
Bewegung unbewegt und fest mit einer relativ gleichmäßigen Druckverteilung
in seiner eingerüttelten
Lage, auch wenn das Oberbauelement kurzzeitig angehoben werden sollte.
-
Außerdem hat
bei gleicher Oberbauelementhöhe
von gerundeter Oberbauelement und Trapezoberbauelement das „Rundoberbauelement" ein kleineres Kippmoment
als das Trapezoberbauelement. Denn der Angriffspunkt der Horizontalkraft
bei der Trapezschwelle liegt hauptsächlich in der Schwellensohle,
während
er sich bei der abgerundeten Schwelle etwa 1/3 der Schwellenhöhe oberhalb
des untersten Sohlpunktes (im Kräfteschwerpunkt)
befindet, so dass der Momentenhebel geringer ist als bei der Trapezschwelle.
Damit neigt sich die abgerundete Schwelle im eingebetteten Schotter
bei Horizontalbeanspruchungen weniger zu kippen. Dadurch wird die Druckverteilung
an der Sohle der „Rundschwelle" bei Horizontalkräften wesentlich
geringer als bei der Trapezschwelle.
-
Bei
der gerundeten Schwelle wird fast die gesamte Schwellensohle auf
Reibung beansprucht. Damit steht der abgerundeten Schwelle für die Aufnahme
eines Drehmomentes eine wesentlich größere Reibungsfläche zur
Verfügung
als bei einer gleichartig dimensionierten Trapezschwelle.
-
Für die Schwellenbettung
kann neben dem gängigen
Basaltschotter auch andere nicht quellende, frostsichere Gesteinsarten
mit hoher Druckfestigkeit und hohem Elastizitätsmodul verwendet werden wie:
Granit, Quarzporphyr, Diorit, Quarzit (Kieselschotter), Gabbro,
Ausgewählte
Hochofenschlacke, Grauwacke; Gebrochener Kieselsteinschotter.
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Für die Schwellenbettung
kann eine Schottermischung mit den Korngrößen nach der Sieblinie von
Terzaghi oder nach der Sieblinie für Betonzuschlagstoffe gemäß DIN 1045
unter Weglassen der Feinkörnung
zur Anwendung kommen. Die optimale Schwellenbettung und die Abrundung
der Schwellensohle kann durch mathematische Iterationsverfahren an
die spezifischen Bettungseigenschaften des vorliegenden Bettungsschotters
angepasst werden, oder aber die Zusammensetzung des Bettungsmaterials
an die vorgegebene Schwellensohle angepasst und bestimmt werden,
wo bei die Korngrößen und Kornanteile
des Bettungsmaterials an die Sieblinien von Terzaghi oder der DIN1045
unter Weglassen der Feinkörnung
ausgerichtet wird.
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Die 3 bis 23 zeigen
Querschnitte von verschiedenen Oberbauelementen gemäß der vorliegenden
Erfindung. 3 zeigt ein Oberbauelement mit
elliptischer Sohlenform 6, abgerundeten 7 und
schrägen 2 Flanken.
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4 zeigt
ein Oberbauelement mit gerader Sohle 1, stark abgerundeten
Kanten 10 und schrägen Flanken 2.
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5 zeigt
ein Oberbauelement mit abgerundeter Sohlenform 6 und schrägen Flanken 2.
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6 zeigt
ein Oberbauelement mit elliptischer Sohlenform 6 und schrägen Flanken 2.
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7 zeigt
ein verbreitertes Oberbauelement mit klothoidischer Sohlenform 6 und
schrägen Flanken 2.
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8 zeigt
ein verbreitertes Oberbauelement mit hyperbolischer Sohlenform 6 und
schrägen Flanken 2.
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9 zeigt
ein verbreitertes Oberbauelement mit parabolischer Sohlenform 6 mit
nach außen 11 und
nach innen 2 verlaufenden geraden Flanken.
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10 zeigt
ein verbreitertes Oberbauelement mit mittig gerundeter Sohle 6 und
geraden tangential-schräg
verlaufenden Sohlenflanken nach außen 11 und nach innen 2.
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11 zeigt
ein Halbrund-Oberbauelement mit vollkommen flach abgerundeter Sohle 6 und
abgerundeten Flanken 7.
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12 zeigt
ein Halbrund-Oberbauelement mit abgerundeter Sohle 6 und
abgerundeten Flanken 7.
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13 zeigt
ein Rechtecks-Oberbauelement mit abgerundeter Sohle 6 und
senkrech ten Flanken 12.
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14 zeigt
eine wannenartige Schwellenprofilierung mit gerader Sohle 1,
stark abgerundeten Sohlenkanten 10 und schrägen, nach
außen
gerichteten Flanken 12.
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15 zeigt
einen wannenartigen Schwellenquerschnitt mit gerader Sohle 1,
stark abgerundeten Sohlkanten 10, sowie gerade Flanken
nach außen 11 und
nach innen 2 gerichtet.
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16 zeigt
ein verbreitertes Oberbauelement mit abgerundeter Sohle 6,
abgerundeten Flanken 7, sowie abgerundeten Flügelstützen 13 und
ein Druckverteilungsdiagramm 9 bei gleichzeitiger Vertikal-
und Horizontalbelastung (z. B. Bremsen).
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17 zeigt
ein Oberbauelement mit hyperbolisch-gerundeter Sohle 6 und
abgerundeten Flügelstutzen 13 und
abgerundeten Flanken 7.
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18 zeigt
ein Breit- Oberbauelement mit abgerundeter Sohle 6 und
abgerundeten Flanken 7.
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19 zeigt
ein sohlseitig abgerundetes Breit- Oberbauelement 6 mit
abgerundeten Flügelstützen 13 und
abgerundeten Flanken 7.
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20 zeigt
ein Vieleck-Oberbauelement mit polygonartiger Sohle 14,
schrägen
Flanken 11 und Flügelstutzen 13 im
Querschnitt.
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21 zeigt
ein Trapez-Oberbauelement mit starker Sohlabschrägung 14 und schrägen Flanken 2.
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22 zeigt
ein Viereck-Oberbauelement mit polygonartig abgerundeter Sohlenform 14 und senkrechten 12,
sowie schrägen 2 Flanken.
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23 zeigt
ein Oberbauelement mit polygonartiger Sohlenabrundung 14 und
schrägen
Flanken nach außen 11 und
nach innen 2.
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24 zeigt
in Draufsicht ein Parallel-Oberbauelement mit konstanter Breite 15,
sowie abgerundeten Stirnenden 17 und eine Auskerbung 19 im
mittleren Sohlenbereich des Oberbauelements. Da der Mahlvorgang
und damit die Absenkung der Trapezschwelle unterhalb des Bereiches
der Schiene und an den Enden der Schwelle am gravierendsten stattfindet
und weniger im mittleren Bereich, bildet sich eine Art „Schaukellage" aus. Deshalb werden Schwellen
im mittleren Bereich nicht unterstopft. Trotzdem finden bei stärkerem Absinken
der Schwellenenden Schwellenbrüche
in der Mitte der Trapezschwelle statt, dagegen weit weniger bei
Schwellen mit gerundeter Sohle, da diese langsamer und weniger stark
absinken.
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25 zeigt
im Längsschnitt
ein Parallel-Oberbauelement mit konstanter Höhe 16, abgerundeten
Stirnenden 18, sowie einer Auskerbung 19 im Mittelbereich
der Sohle.
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26 zeigt
das Parallel-Oberbauelement aus 24 und 25 bei
Schnitt A-A mit abgerundeter Sohle 6 und abgerundeten Flanken 7 mit
angedeuteter Auskerbung. 27 zeigt
in Draufsicht eine schmale Rundschwelle mit abgerundeten Ecken an den
Enden 17.
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28 stellt
die Draufsicht einer normalen Rundschwelle mit abgerundeten Stirnseiten 17 dar, sowie
einer Rundumauskerbung 19 im mittleren Bereich.
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29 zeigt
die Draufsicht einer verbreiterten Rundschwelle mit abgerundeten
Ecken an den Enden 17 mit Rundumauskerbung 19 im
mittleren Bereich.
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30 zeigt
im Längsschnitt
eine derzeitig von der Bahn eingebaute, kantige Trapezschwelle mit
darunter liegendem Diagramm 21 der hoch unterschiedlichen
Druckverteilung des Sohlen- und Bodendruckes zwischen dem Rand-
und Mittelbereich der Schwelle.
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31 zeigt
den Längsschnitt
einer an den Stirnenden gerundeten Schwelle 18 mit einer
gleichmäßigeren
und ausgeglicheneren Sohl- und Bodenpressung 22, sowie
einer Auskerbung 19.
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32 zeigt
eine Schwelle mit abgerundeter Sohle im Längsschnitt 23 und
Abrundungen an den Stirnseiten 18, sowie einer Knautschzone 20 im
mittleren Sohlbereich.
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33 zeigt
im Längsschnitt
eine Schwelle mit zweifach leicht gewellter Sohle 24 mit
Abrundungen 18 und Flügelstützen 13 an
den Stirnseiten, sowie Auskerbung 19 oder Knautschzone 20 im
mittleren Sohlbereich.
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34 zeigt
den Längsschnitt
einer in Längsrichtung
an der Sohle dreifach gewellten Schwelle 24 mit Abrundungen 18 und
Flügelstützen 13 an
den Stirnseiten, sowie Auskerbung 19 oder Knautschzone 20 im
mittleren Auflagebereich.
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35 zeigt
im Längsschnitt
mehrfach gewellte Schwellensohle 24 mit Abrundungen 18 und Flügelstützen 13 an
den Schwellenenden, sowie Auskerbung 19 oder Knautschzone 20 im
mittleren Sohlbereich.
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36 zeigt
im Längsschnitt
eine Schwelle mit leicht gezacktem Sohlverlauf 25 und abgefasten Schwellenenden 14,
sowie einer Auskerbung 19 oder Knautschzone 20 im
mittleren Sohlbereich.
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37 zeigt
eine Schwelle im Längsschnitt mit
an der Sohle trapezartigen Ausformungen 26, Abfassung 14 und
Flügelstützen 13 an
den Schwellenenden, sowie Auskerbung 19 oder Knautschzone 20 im
unteren Mittelteil.
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38 zeigt
im Schnitt einen in der Sohlenabrundung 6 leicht gewellten 27 Schwellenfuß 28 mit
einer einbetonierten Stahlkonstruktion 29 zur Halterung
des Gleisabstandes.
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Das
Oberbauelement ist hier als Kombischwelle in Form einer Doppelfußschwelle
ausgeführt
aus zwei Schwellenfußen 28 und
einem verbindendem Schwellenbalken, z. B. Stahlträger 29,
Holzbalken, Betonbalken oder sonstigem Verbindungselement ausgebildet.
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39 zeigt
in Draufsicht eine Kombischwelle aus einem Stahlträger 29,
der in einem Schwellenfuß 28 mit
abgerundeten Stirnseiten 17 eingegossen wurde.
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40 zeigt
den Längsschnitt
durch eine Kombischwelle aus einem Stahlträger 29, der in einem
Schwellenfuß 28 mit
abgerundeten Stirnenden 18 eingegossen ist. Dabei weist
der linke Schwellenfuß 28 eine
gerade Sohle, der rechte Schwellenfuß als Variante eine leicht
gewellte Sohle 24 in Längsrichtung
auf.
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41 zeigt
eine Blockschwelle im Längsschnitt
mit abgerundeter Sohle 6.
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42 zeigt
zwei Blockschwellen im Querschnitt mit abgerundeten Sohlen 6,
sowie einen Stahlträger 29 zur
Halterung des Gleisabstandes.
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43 zeigt
einen Stützpunktbetonblock 31/32 für die Bauweise „Feste
Fahrbahnen RHEDA" im
Schnitt mit abgerundeter Sohle 6 und angedeuteter Stützpunktverankerung 30.
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44 zeigt
in Draufsicht einen rechteckigen Stützpunktblock 31 und
alternativ einen runden Stützpunktblock 32 der
Bauweise „FF-RHEDA" mit einem Stahlträger 29 zur
Halterung des Gleisabstandes.
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Das
Oberbauelement ist hier als Kombischwelle bestehend aus Schwellenblöcken 31 und 32 ausgeführt, wie
sie für
die FF-RHEDA verwendet werden, die mit einem Beton- oder Stahlträger 29 verbunden
werden.
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45 zeigt
den Schnitt eines rechteckigen Stützpunktblockes 31 und
eines runden Stützpunktblockes 32 mit
abgerundeter Sohle 6 und mit Stahlträger 29 links als Abstandhalter
oberhalb der Ortbetonplatte und rechts mit einbetoniertem Stahlträger 29,
sowie unten am tiefsten Sohlpunkt eingelegten Kanülen 33.
Feste-Fahrbahn-Platten aller Art nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, dass in die für
die Feste-Fahrbahn zu verlegenden Schwellen, Schwellenfüße, Schwellenblocke oder
Stützpunktblocke
mittig von oben bis zur Sohle durchgehenden Kanüle 73 vorgesehen werden.
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Von
dem Oberbauelement oder dem Stützpunktblock
für die
Feste Fahrbahn (z. B. System RHEDA) kann vor dem Einbetonieren vom
untersten Punkt der Sohlrundung (6) eine Entwässerungskanüle (33)
nach außen
verlegt werden.
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46 zeigt
eine Kombischwelle aus abgerundeter Holzschwellenfußsohle 6 mit
Stahleinfassung 34, vertikalen Flanken 12 und
Stahlträger 29 zur Abstandhalterung
und Befestigung der Gleise.
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Das
Oberbauelement, insbesondere für
die Holzschwelle oder eine sonstige auf Witterungseinflüsse empfindliche
Schwelle, kann zu deren Schutz an der Oberfläche und/oder den Flanken und
Stirnseiten mit einer Schwelleneinfassung 34 versehen sein.
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Insbesondere
können
die für
die FF zu verwendeten Schwellen, Schwellenfüße 28, Schwellen- oder
Stutzpunktblöcke 31 und 32 mit
abgerundeten Sohlen im Bettungsbereich der Ortbetonplatte 74 mit einer
dauerelastischen oder festen Kunststoffmasse 72 beschichtet
werden.
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47 zeigt
die Draufsicht einer Kombischwelle aus Stahlträger 29 und Stahleinfassung 34, sowie
einem aus ausgewähltem
Material gefestigten Schwellenfuß 28 mit abgerundeten
Stirnseiten 17.
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48 zeigt
im Längsschnitt
eine Kombischwelle aus Stahlträger 29,
Stahleinfassung 34, sowie einem abgerundeten Schwellenfuß 28 in
Querrichtung und Abrundungen 18 an den Stirnseiten des Fußes in Längsrichtung.
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49 zeigt
den Schnitt einer mit Kunststoff 34 eingefassten Holzschwelle
mit abgerundeter Sohle 6 und vertikalen Flanken 12 als
Kombischwelle.
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Insbesondere
können
zum Beispiel die Plattenunterteile und/oder Plattenoberteile und/oder
Plattenflanke beschichtet werden.
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50 zeigt
eine Kombischwelle aus geformtem Schwellenmaterial 39 mit
abgerundeter Sohle 6 und einem Stahlgitterkern 29 und
vertikalen Flanken 12.
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Beispielsweise
kann die Schwelle als Massivschwelle aus passend ausgewähltem Material
mit einem Stahlkern 29 oder Metallkern oder Spannbetonkern
ausgelegt und/oder als Doppelfußschwelle (28)
ausgebildet sein.
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51 zeigt
im Schnitt einen abgerundeten 6 Schwellen-Stahlhohlkörper 35 mit
einer Füllung 36 und
einer Beschichtung 37.
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Beispielsweise
kann die Schwelle als Hohlkörper
aus Stahl 35 oder Kunststoff 38, oder Spritzbeton,
oder Faserbeton, usw. geformt bzw. ausgebildet und mit einer Füllmasse 36 ausgefüllt werden,
z. B.: Kunststoffhohlkörper
mit Faserbetonfüllung, Stahlhohlkörper mit
Kunstharzbetonfüllung,
Stahlhohlkörper
mit Faserbetonfüllung,
Metallhohlkörper mit
Faserbetonfüllung,
Spritzbetonhohlkörper
mit Betonfüllung,
Stahlgusshohlkörper
mit Colcrete-Beton aus Basaltsteinen, Stahlhohlkörper mit Schlackebetonfüllung, usw.
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52 zeigt
im Schnitt einen Kunststoff-Schwellenkörper 38 mit abgerundeter
Sohle 6 und einer Füllung 36 als
Kombischwelle.
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53 zeigt
im Schnitt eine Betonschwelle mit abgerundeter Sohle 6,
abgerundeten Flanken 7, sowie einer Kunststoffbeschichtung 37.
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54 zeigt
im Schnitt eine Kombischwelle aus einem abgerundeten Schwellenkörper 6,
abgerundeten Flanken 7 und einem eingegossenen Stahlrahmen 29.
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55 zeigt
im Schnitt eine Trapezkombischwelle mit abgerundeter Sohle 6,
gerundeter 7 und schrägen 2 Flanken
mit einem eingegossenen Stahlrohrträger 29.
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56 zeigt
im Schnitt eine Trapezkombischwelle mit gerader Sohle 1,
abgerundeten Sohlkanten 10 und schrägen Flanken 2 mit
einem Stahlgitterkern 29.
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57 zeigt
im Schnitt eine Kombischwelle mit einer Stahleinfassung 34,
abgerundeter Sohle 6, senkrechten Flanken 12,
sowie Stahlträgerkern 29 mit
Halterungsnippel 40 und Sohlformmasse 39 ausgewählten Materials.
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Beispielsweise
kann die Schwelle im Sohlbereich 6 und/oder an den Flanken
und/oder im oberen Teilbereich, insgesamt oder teilweise mit einer
festen, elastischen oder auch harten, plastischen oder sonst federnder
oder dampfenden oder schützenden Beschichtung 39 ummantelt
bzw. beschichtet werden. Auch kann die Schwelle aus einem Schwellenkern
aus Stahl oder Stahlhohlkörper 29,
Beton, Metall oder Holz besteht, der mit einer Schwellensohle 39 ummantelt
ist und zur zusätzlichen
Halterung des Sohlenmantels mit am Kern befestigten Nippeln 40, Wellendrähten, Winkeln,
Haken, Bügeln
oder Ösen bestückt ist.
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58 zeigt
im Schnitt eine Kombischwelle mit Stahlgitterträger 29, massivem Schwellenkörper mit
abgerundeter Sohle 6 und senkrechten Flanken 12.
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59 zeigt
im Schnitt eine Kombischwelle mit Stahlrohrgitterkern 29,
massivem Schwellenkörper
und abgerundeter Sohle 6 und senkrechten Flanken 12.
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60 zeigt
eine Kombischwelle aus Stahlschwelle 41 und bestimmter
Sohlformmasse 39 mit abgerundeter Sohle 6.
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Beispielweise
kann die Schwelle als Kombischwelle aus einer Stahlschwelle 41 und 42 als Schwellenoberteil
und einem Massivsohlenfuß 39 als Unterteil
besteht.
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61 zeigt
eine Kombischwelle aus Stahlbreitschwelle 42 und geeigneter
Schwellenmasse 39 mit abgerundeter Sohle 6.
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62 zeigt
eine Kombischwelle aus Stahlschwelle 41 und gerundeter
Stahlsohle 6 als Stahlkörper
mit einer Füllmasse 36 bzw.
zwei spiegelbildlich miteinander verbundene (z. B. verschweißte) Stahlschwellen 41 oben
und 41 unten.
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Beispielsweise
kann die Schwelle als Kombischwelle aus einer Stahlschwelle 41 als
Sehwellenoberteil und einem Stahlschwellenhohlkörper 35 oder einer
auf dem Kopf stehenden Stahlschwelle 41 als Unterteil besteht
und der Hohlteil mit einer Füllmasse 36 ausgefüllt ist.
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63 zeigt
eine Trapezschwelle im Längsschnitt
mit einer Ausnehmung 19 im mittleren Sohlbereich, die mit
einer nachgebenden plastischen oder elastisch weichen Füllung als
Knautschzone 20 ausgelegt werden kann.
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64 zeigt
den Querschnitt einer Trapezschwelle mit der Auskerbung 19 im
mittleren Bereich und mit einer plastisch/elastischen Füllung als Knautschzone 20.
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65 zeigt
eine Trapezschwelle im Längsschnitt 65 und
in der Draufsicht 66 mit an und der Oberseite bzw. Unterseite
der Schwellenendbereiche einbetonierten oder aufgeklebten, kodierten
Chips 43, Sendegeräten 44 oder
sonstige elektronische Mess- oder Reflexionsgeräten 45 zur Kontrolle
der Schwellen- und Gleislage, sowie eingebaute Solarzellen 46 zur
Stromversorgung der Messgeräte 45 und
eine Verkabelung 47 der Messgeräte zur Versorgung mit Schwachstrom
oder Batteriestrom.
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Insbesondere
kann die Schwelle an der Ober- und/oder Unterseite und/oder an den
Flanken und/oder im Schwellenkörper
mit kodierten Chips 43, Sendemessgeräten 44, sonstige Mess-
und Reflexionsvorrichtungen 45 verschiedenster Aussagefähigkeit
elektronischer, elektromagnetischer Art und/oder auf Basis von Ultraschall,
Laser- oder Radarreflektoren und/oder auf Basis stehender Vakuum-Kompressionswellen
nach der „Global-Scaling-Theorie" ausgestattet werden.
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Zur
Stromversorgung der Messvorrichtungen kann die Schwelle mit Batterien
und/oder an der Oberfläche
mit Solarzellen 46 und/oder mit Vorrichtungen der Energiegewinnung über stehende
Vakuumkompressionswellen nach der Global-Scaling-Theorie bestückt werden, und/oder über Stromkabel 47 (z.
B. Schwachstromkabel) mit Strom (z. B. Schwachstrom) versorgt werden.
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Außerdem kann
die Gleistragplatte an der Oberfläche und/oder Unterteile und/oder
Flanken vorwiegend an den Plattenrändern meist im Abstand der
Stützpunkte
mit Messvorrichtungen 44, 45, 46 ausgelegt
werden.
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Des
Weiteren kann die Oberflächen
der Platte vorwiegend längs
der Ränder
im Abstand der Stützpunkte
oder nach Bedarf mit Solarzellen 46 und Stromkabel 47 bestückt werden.
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67 zeigt
im Längsschnitt
eine parallele Kombischwelle mit einer Auskerbung 19 im
mittleren Sohlbereich und Abrundungen an den Stirnseiten 18, sowie
einem einbetonierten Stahlkern 29.
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68 zeigt
im Querschnitt den Oberbau einer Festen Fahrbahn, System „RHEDA" 67, mit
der Ausbildung einer Knautschzone 20 im mittleren Bereich
des Betonbettes.
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Beispielsweise
kann unter dem mittleren Stahlbereich eine Knautschzone 20 ausgebildet
werden, indem unter der mittleren Plattenauflagerung eine elastische,
und/oder plastische Matte 20 ausgelegt, oder ein nachgebendes
Material in Form eines Schichtstreifens 20 aufgetragen
und danach erst die FF-Platte 67 betoniert bzw., die vorgefertigte
Betongleistragplatte 69 untergegossen werden.
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69 zeigt
eine untergossene Gleistragplatte 68 als Feste Fahrbahn
mit der Ausbil dung einer Knautschzone 20 unter dem mittleren
Sohlbereich der Platte.
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70 zeigt
skizzenhaft die Draufsicht eines Spannbettes 66 für eine Gleistragplatte
mit Schwellenschalungsformen 48, Randschalungen 49,
sowie Betonschwellen 52.
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Für die Herstellung
der abgerundeten Schwellen kann die Vorrichtungen der Trapez- und/oder anderer
Schwellenproduktionen, die Spannbettschalungen für Betonplatten und Balken, Spannbettschalungen 66 für die Gleistragplattenproduktion
usw. mit erfindergemäßer Nachrüstung herangezogen
werden.
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Außerdem kann
für die
Herstellung der abgerundeten Schwellen auf Spannbettschalungen 66 erfindergemäß abgerundete,
wiederverwendbare, z. T. verstellbare Formschalungen 56, 59, 60, 62, 63 mit Halterungsstegen 61,
sowie Abstandshalterungen 64 verwendet werden.
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Des
Weiteren kann für
die Herstellung von Trapezschwellen 52, 54 auf
Spannbettschalungen 66 von Gleistragplatten erfindergemäß z. T.
verstellbare Formschalungen 48, 50, 51, 57, 58 als
mobile Stege mit z. T. verstellbaren Abfaseschalungen 55 zur
Anwendung kommen.
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71 zeigt
im Spannbettquerschnitt 66 eine variierbare Schwellenschalung 48,
eine Rundschalung 49, sowie eine Abfaseschalung 55 und
einige Betonschwellen 52.
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72 zeigt
eine im Längsschnitt
des Spannbettes 66 liegende Betonschwelle 52 mit
einer Abgrenzungsschalung 50 (Trennschalung), sowie einer
Stirnschalung 51 am Spannbettrand.
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73 zeigt
im Spannbettschnitt 66 liegende Betonschwellen 52 und
Zwischenschwellen 53, für
die im Spannbett 66 nachträglich Stützpunktprofile ausgebildet
wurden, sowie Schalungsstege 57 und Profil-Schalungen zur
Abfasung 55 bzw. Sohlenabrundung 56.
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74 zeigt
im Spannbettschnitt 66 liegende Betonbreitschwellen 54 mit
variablen Flankenschalungen 58 und einer Spannbettendschalung 49, sowie
Profil Schalungen zur Abfasung 55 bzw. Sohlabrundung 56.
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75 zeigt
im Spannbettquerschnitt abgerundete Betonschwellen 65 mit
an den Flanken aufklappbaren, abgerundeten Schalblechen 59 oder aber
aufklappbaren Seitenschalungen 60, die an der Spannbettsohle
drehbar befestigt sind, oder aber bei Verwendung der Stegschalung 48 eine
aufsetzbare, abgerundete Sohlprofilschalung 56, sowie Steghalterungen 61 und
Schalform-Abstandshalterung 64.
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76 zeigt
im Spannbettlängsschnitt
liegende Betonschwellen 65 mit abgerundeten Schalungen
an den Stirnseiten 62/63, Schwellenstirnschalung
innen 62 (Trennschalung) mit Spannbettaußenschalung 63,
sowie Schalhalterung 64 und Auskerbung 19 bzw.
Knautschzone 20 im mittleren Sohlbereich der Schwelle.
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77 zeigt
eine breite „Hut"-Schwelle im Querschnitt
mit abgerundeter Sohle 6 und hohlkehlartigen Flanken 69.
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Beispielsweise
können
diese Schwellen in Längsrichtung
und/oder an den Stirnseiten mit hohlkehlartigen bzw. konkaven Flanken 69 ausgeformt werden.
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78 zeigt
eine schmale „Hut"-Schwelle im Querschnitt
mit gerader Sohle 1 im Mittelbereich und stark abgerundeten
Kanten 10 und hohlkehlartigen Flanken 69.
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79 zeigt
im Querschnitt eine „Hut"-Schwelle mit abgerundeter
Sohle 6 und tiefen Hohlkehlflanken.
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80 zeigt
eine „Hut"-Schwelle im Querschnitt
mit gerader Sohle 1 und großradig abgerundeten Kanten 10 und
vertikal stehenden Hohlkehlflanken 69.
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Der
Flankenübergang
umfasst Einbuchtungen. Damit die Schwelle mit abgerundeter oder
auch gerader Sohle im unbelasteten Zustand höhere Horizontalkräfte in Querrichtung
aufnehmen kann, werden erfindungsgemäß die Schwellenflanken auch stirnseitig
hohlkehlartig bzw. konkav ausgebildet. Der Schwellenquerschnitt
nimmt die Form eines Hutes an (Hutschwelle). So kann die ausgebuchtete
Schwellenflanke 69 den Schotter weniger an- und abheben.
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81 zeigt
eine Schwelle im Längsschnitt mit
hohlkehlartiger Flankenausbildung 69 der Stirnseite.
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82 zeigt
eine Schwelle in der Draufsicht mit hohlkehlartiger Formung der
Stirnseite 69.
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Damit
die Gleislage durch Sonneneinstrahlung im unbelasteten Zustand nicht
verworfen wird, werden die Schwellen in Schotter eingebettet. Hierfür maßgebend
ist der Widerstand, den die Schwelle in Längsrichtung leisten kann. Dieser
Widerstand ist abhängig
von der Sohl- und Flankenreibung der Schwelle mit dem sie berührenden
Schotter und dem passiven Widerstand des Schotters an der Stirnseite der
Schwelle. Um den Widerstand an der Stirnseite der Schwelle zu erhöhen, wird
die Schwelle statt der bisherigen pflugartigen Abschrägung an
den Stirnseiten erfindungsgemäß sowohl
vertikal als auch horizontal hohlkehlartig bzw. konkav ausgeformt 69.
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83 zeigt
eine „Tropfhasen"-Schwelle im Querschnitt
mit abgerundeter Sohle 6, hohlkehlartigen Flanken 69 mit
Tropfnasen-Ausbildung 70 am Schwellenoberteil und einer
Kanüle 33 am
tiefsten Punkt der Sohle. Zum Einbetonieren in die Ortbetontragplatte 74 der
FF und zum Tragen des Gleises (z. B. System FF-RHEDA) können Schwellen,
Schwellenfuße 28,
Schwellenblocke oder Stützpunktblocke 31/32 mit
abgerundeten Sohlen 6 und/oder Tropfnasenausbildung 70 und/oder
abgerundeten Flanken 7 oder Hohlkehlflanken 69 oder
geraden, senkrechten Flanken 12 und/oder leicht schräg nach außen verlaufende
gerade Flanken 11 und/oder abgerundeten Stirnenden 17, 18 verwendet
werden.
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84 zeigt
eine verbreiterte „Tropfhasen"-Schwelle im Querschnitt
mit abgerundeter Sohle 6, hohlkehlartiger Flankenform 69 mit
Tropfhasen im oberen Schwellenbereich und Entwässerungskanüle 33 am untersten
Schwellenpunkt, sowie einer dauerelastischen Kunststoffbeschichtung
des einbetonierten Schwellenteils 72, sowie einer Kanüle 73 zum
Nachspritzen.
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Das
bedeutet durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Rundschwelle für die FF-RHEDA wird der Auflagerdruck
auf eine größere Sohlfläche und
somit wesentlich geringer und gleichmäßiger verteilt. Dies erlaubt,
die Rundschwelle elastisch zu lagern, indem der einzubetonierende
Schwellenteil vor dem Einbetonieren mit einer dauerelastischen Masse 72 gleichmäßig beschichtet
bzw. bespritzt wird. Je nach Dicke und Elastizität des Kunststoffbezuges 72 des
einzubetonierenden Schwellenteils kann das Schwingungsverhalten
der Schwelle im Bettungsbereich vorgegeben werden.
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Die
elastische Lagerung der Rundschwellen in der FF-RHEDA hat positive
Auswirkungen auf den Oberbau, da Stöße bereits in der Schwelle
abgefangen werden und nicht in die darunterliegenden Tragschichten
gelangen. Zudem verbessert sich der Fahrkomfort; Radstöße werden
besser abgefedert, so dass sich der Materialverschleiß an Radkränzen, Achsen,
Lokomotiven und Wagons verringert, ebenso der Lärm.
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Sollte
sich die in FF-RHEDA-Bauweise einbetonierte Schwelle, auch Fuß- oder
Blockschwelle, im Laufe der Zeit in der Betonbettung locker, so
kann die Öffnung
oben, in der Deckfläche
des Oberbauelements angeordnet sein und somit als Einspritzöffnung bzw.
als Einspritzkanülen
fungierten. Durch diese Einspritzkanüle kann durch Injektion (Einspritzen) einer
festen oder elastischen, abbindenden Flüssigkeitsmasse 72 das
Oberbauelement von unten her stabilisiert werden.
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Um
das Eindringen von Regenwasser in die Betonfuge zu verhindern, wird
bei der Schwellen-, Schwellenfuß-
oder Schwellenblock-, bzw. Stützpunktsockelherstellung
im oberen Teil der Schwelle erfindungsgemäß zum Beispiel mit einer ringsrum laufenden
Einfassung in Form einer Tropfnase versehen, welche zum Beispiel
gleich mit einbetoniert werden kann, welche die ringsrum laufende
Betonfuge zwischen Schwelle und dem Ortbeton der Schwellenbettung
abdeckt. Sollte trotz Tropfnasenausbildung dennoch irgendwie Regenwasser
in die Betonfuge eindringen, kann zur Sicherheit vom untersten Punkt der
abgerundeten Schwellensohle erfindungsgemäß eine Öffnung bzw. Kanüle nach
außen
eingeführt werden,
welche mögliches
Regenwasser sofort nach außen
abführt.
Damit werden eventuelle Frostschäden
im Vorfeld verhindert.
-
85 zeigt
eine auf einer Betonplatte 74 oder Asphaltplatte oder Stahlplatte
aufgeklebte 75 Schwelle 86.
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86 zeigt
eine auf einer Betonplatte 74 oder Asphaltplatte oder Stahlplatte
mit elastischer Unterfüllung 72 angeklebte
Schwelle mit Kanüle 73 zum
Unterfüllen,
sowie zwei Schalungswinkel.
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87 zeigt
einen aus Stahl geformten Stützpunktsockel 77 im
Schnitt, der mit untergelegter Zwischenplatte 78 mit Schrauben 80 auf
einer Betonplatte 74 befestigt ist.
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88 zeigt
einen Stützpunktsockel 77 aus Stahl
in der Draufsicht, der auf einer Betonplatte 74 aufgeschraubt
ist.
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89 zeigt
eine auf einen Stahlträger 82 aufgeschweißte Stahlplatte 77 als
Stützpunktsockel mit
darüber
liegender Schienenbefestigung 81.
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90 zeigt
in der Draufsicht eine auf einen Stahlträger 82 aufgeschweißte Stahlplatte 77 als Stützpunktsockel
mit darüber
aufgeschraubter Schienenbefestigung 81.
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91 zeigt
eine „Tropfnasen"-Schwelle im Querschnitt
in einer Ortbetonplatte 74 eingebettet mit abgerundeter
Sohle 6, schräg
nach außen
verlaufenden Flanken 11 bzw. abgerundeten Flanken 7 mit Tropfnasen-Ausbildung 70 am
Schwellenoberteil, einer Entwässerungskanüle 33 am
tiefsten Sohlenpunkt, sowie einbetonierter Gewindehülse 83 zum Einführen einer
Spindel 84, sowie Stopfen 85 zum Verschließen der
Hülse 83.
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Beispielsweise
können
für die
FF zu verwendeten Schwellen, Schwellenfuße, Schwellen- und Stutzpunktblocke
mit schräg
nach außen
verlaufenden geraden Flanken 11 oder gerundeten Flanken 7 und/oder
gerundeter Sohle 6 mit Gewindehülsen 83 zum Einfuhren
von Spindeln 84 bestückt
werden.
-
Um
beschädigte,
einbetonierte Schwelle aus der Betonplatte herauszunehmen, ohne
den Ortbeton abstemmen oder die Schwelle zerstören zu müssen, können Schwellen oder Blöcke mit
geraden, leicht schräg
nach außen
geneigten 11 oder abgerundeten 7 Flanken verwendet
werden. Werden dann noch bei der Schwellenherstellung in der Schwelle oder
im Block Gewindehülsen 83 vorgesehen,
so kann mit Hilfe von Spindeln 84 die Schwelle von der Sohle
aus nach oben gedruckt, herausgenommen und ausgetauscht werden,
ohne die Ortbetonplatte zu zerstören.
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Damit
in die Hülse
kein Regenwasser eindringen kann, wird diese mit einem einzuschraubenden
Stopfen 85 verschlossen.
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92 zeigt
im Querschnitt mit Heißbitumen 87 untergegossene
auf einer Platte 74 klebend lagernde, verbreiterte, flache
Schwellen 86.
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Beispielsweise
kann die Schwellen 86 mit gerader, flacher Sohle auf dem
Plattenuntergrund z. B. HGT oder einer Betontragplatte in Ortbeton 74,
einer Fertigteilplatte, Asphaltplatte oder Stahlplatte 82 fest
aufgeklebt 75 oder nach Rundumschalung 76 der
Schwellenfuge der angehobenen Schwellen 86 mittels Kanülen 73,
einer Schwellenöffnung
oder einem seitlichen Füllrohr
mit einer elastischen Masse 72 elastisch oder fest lagernd
untergossen werden.
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Die
etwas hoher gesetzten Schwellen, insbesondere flachere Schwellen
mit breiterer Sohle 86 können durch Eingießen von
Heißbitumen 87,
Heißasphalt
oder ähnlichen
Teer- oder Kunststoffmassen in die Schwellenfächer haftfest mit der darunter
liegenden Platte 74 verbunden werden.
-
Die
in Heißbitumen 87 oder
sonstigen teerigen Massen eingegossene Schwelle kann durch Erhitzen
der Vergussmasse 87 gelöst,
neu justiert und wieder festklebend vergossen werden.
-
Die
Stützpunktsockel 77 für die Stützpunkte der
Schienenbefestigungen können
aus Stahl, Stahlguss, Stahllegierungen oder festem Kunststoff oder Keramik
mit stahl ähnlichen
oder stahlgleichen Materialeigenschaften, flach oder profiliert
sein und direkt oder über
eine Zwischenplatte 78 mittels Schrauben 80 auf
der Gleistragplatte 74 verankert werden oder bei Stahlträgern 82 aufgeschraubt 80 oder
aufgeschweißt 79 werden.
-
Feste-Fahrbahnen
können
auch aus Ortbeton oder aus unprofilierten, planflachen Betonfertigteilplatten
mit auf den Platten oben aufgebrachten Betonschwellen hergestellt
werden. Hierfür
eignen sich Betonschwellen mit geringer Höhe und breiter Sohle 86,
die entweder auf die Betonplatte aufgeklebt (85) oder
elastisch lagernd mit einer abbindenden, klebenden Elastomerflüssigkeit 72 über eine Kanüle 33 untergossen
werden. Hierzu wird die Schwelle mit einer mobilen Rundumschalung 76 eingeschalt
und nach dem Abbinden der elastischen Unterfüllung 72 wieder entfernt.
(86)
-
Die
Schwellen können
auch – nach
ca. 2 cm angehobener Lagerung über
der Platte und nach Ausrichtung – durch das in einer Richtung
zu erfolgende Eingießen
von Heißbitumen 87 in
die Schwellenfächer 88,
das die Schwellen unterfließt,
befestigt werden (92). Die von einer Seite der
Schwelle unterfließende
Heißbitumenmasse
tritt auf der anderen Seite der Schwelle aus (Schuttrichtung 89/1/2/3). Damit
ist gewährleistet,
dass die Schwelle satt untergossen wurde und klebt. So wird nacheinander
im Schwellenfach 88 nach dem anderen (Schüttrichtung 89)
etwa 2 cm über
der Schwellensohle liegend mit Heißbitumen 87 angefüllt. Das
Heißbitumen
kühlt ab, erhärtet und
hält so
die Schwellen 86 fest klebend an der darunter liegenden
Platte 74 fest.
-
Um
den Bitumenverguss zwischen den Schwellen und Schwellenflanken vor
Sonneneinstrahlung zu schützen,
wird das Schwellenfach mit Schotter aufgefüllt 88. Stattdessen
können
auch helle, wenig lichtabsorbierende Fertigteilplatten als Sonnenschutz 90 eingelegt
werden.
-
Durch
das Erhitzen des Bitumens um den Schwellenrand herum kann die Schwelle
wieder von der Untergrundplatte gelöst, ausgetauscht oder bei Absenkung
neu justiert und neu untergossen werden.
-
Als
Schwellenauflagerung eignet sich neben der Ortbetonplatte, Fertigteilplatte
oder Stahlträgerplatte
auch eine Asphaltplatte 74.
-
Mit
diesem Verfahren können
auch Stahlschwellen bzw. Stahlschwellenfuße, Stahlschwellenblöcke oder
Stützpunktsockel
mit flacher Sohle haltbarer auf die FF-Platte befestigt bzw. verklebt
werden, ebenso hitzefeste, mit Kunststoff ummantelte Schwellen,
sowie hitzefeste Kunststoffschwellen und auch bitumengetränkte, wasserresistente
Holzschwellen.
-
- 1
- Gerade
Schwellensohle
- 2
- Schräg nach oben
zur Achse verlaufende gerade Flanken
- 3
- Schwellenhöhe der Trapezschwelle
- 4
- Sohldruckverteilungsdiagramm
bei Trapezschwelle mit hohen Druckunterschieden in Querrichtung
- 5
- Zugspannung
in Trapezschwellensohle im Querschnitt
- 6
- Abgerundete
Schwellensohle verschiedenster Krümmungsformen im Schwellenquerschnitt
- 7
- Abgerundete
Schwellenflanke im Querschnitt
- 8
- Schwerpunktabstand
- 9
- Druckverteilungsdiagramm
mit etwa gleichmäßig verteiltem
Sohldruck im Schwellenquerschnitt
- 10
- Schwellenkantenabrundung
- 11
- Schräg nach außen verlaufende
gerade Flanken
- 12
- Senkrechte
gerade Flanke
- 13
- Flügelstutzen
(Flügelpaar)
- 14
- Polygonartige
Abrundung (Abschrägung)
- 15
- Schwellenbreite
- 16
- Schwellenhöhe
- 17
- Abgerundete
Stirnenden in Draufsicht
- 18
- Abgerundete
Stirnenden im Längsschnitt
- 19
- Auskerbung
(Ausnehmung, Aussparung)
- 20
- Knautschzone
- 21
- Sohldruckverteilungsdiagramm
bei Trapezschwelle mit hohen Druckunterschieden im Längsschnitt
- 22
- Ausgeglichenes
Sohldruckverteilungsdiagramm bei abgerundeter Schwelle im Längsschnitt
- 23
- Abgerundete
Schwellensohle verschiedenster Krümmungsformen in Schwellenlängsrichtung
- 24
- Wellenartige
Schwellensohle in Längsrichtung
- 25
- Gezackter
Sohlverlauf in Längsrichtung
- 26
- Trapezartiger
Sohlverlauf in Längsrichtung
- 27
- Wellenartiger
Sohlverlauf entlang der Schwellenabrundung im Querschnitt
- 28
- Schwellenfuß
- 29
- Stahlträger oder
Stahlgitterträger
oder Stahlrahmenträger
oder Stahlrohrträger
zur Halterung des Gleisabstandes bzw. als Abstandhalter von Stützpunktblöcken, z.
T. auch zur Stützpunktbefestigung
geeignet
- 30
- Stützpunktverankerung
- 31
- Rechteckiger
Stützpunktblock
für die
FF-RHEDA-2000"
- 32
- Runder
Stützpunktblock
für die
FF-RHEDA-2000"
- 33
- Kanüle
- 34
- Schwelleneinfassung
- 35
- Stahlschwellenhohlkörper
- 36
- Füllung (Füllmasse)
- 37
- Beschichtung
- 38
- Schwellenhohlkörper aus
Kunststoff
- 39
- Schwellensohlformmasse
- 40
- Haltenippel
- 41
- Stahlschwelle
- 42
- Stahlbreitschwelle
- 43
- Kodierter
Chip
- 44
- Sendemessgerät (Abrufbarer
Sender)
- 45
- Sonstige
Mess- und Reflexionsgeräte
- 46
- Solarzelle
- 47
- Stromkabel
- 48
- Profiliertes,
variables Schalblech für
Flanken der Trapezschwelle
- 49
- Randschalung
(fest oder verstellbar, analog 48)
- 50
- Schwellenlängenabgrenzung
(Stirnschalung innen)
- 51
- Stirnschalung
außen
- 52
- Schwelle
- 53
- Zwischenschwelle
- 54
- Breitschwelle
- 55
- Abfaseschalung
- 56
- Rundprofilschalung
- 57
- Schwellenflankenstegschalung
- 58
- Schalblechprofilschalung
(variabel) für
Flanken der Breitschwelle
- 59
- Abgerundete
Schwellensohl- und Flankenschalung für abgerundete Schwelle, in
halber Höhe
klappbar
- 60
- Abgerundete
Schwellensohl- und Flankenschalung, die am Fußblech oder am Spannbettboden
gelenkig befestigt (auch einrastbar), klappbar und verstellbar sind
- 61
- Halterungssteg
(verstellbar)
- 62
- Abgerundete
Schwellenstirnschalung innen
- 63
- Abgerundete
Schwellenstirnschalung außen
- 64
- Schalform-Abstandshalterung
- 65
- Rundschwelle
- 66
- Spannbett
- 67
- Feste-Fahrbahn-Platte
(Ortbeton)
- 68
- Stahlbetonfertigteilplatte
(Gleistragplatte)
- 69
- Hohlkehlflanke
- 70
- Tropfnase
- 71
- Betonfuge
- 72
- Dauerelastische
Kunststoffschicht (Untergussmasse)
- 73
- Kanülen zum
Unterspritzen
- 74
- Ortbetontragplatte,
Fertigteilplatte oder Asphaltplatte
- 75
- Klebemasse
- 76
- Schalungswinkel
- 77
- Stützpunktsockel
aus Stahl, Stahlguss, Stahllegierung, Kunststoff oder Keramik
- 78
- Zwischenplatte
- 79
- Schweißnaht
- 80
- Schrauben
- 81
- Schienenbefestigung
- 82
- Stahlträger
- 83
- Gewindehülse
- 84
- Spindel
- 85
- Stopfen
- 86
- Betonschwelle
mit breiter Sohle und geringer Höhe
- 87
- Heißbitumen
oder Heißasphalt
- 88
- Schwellenfach
- 89
- Schüttrichtung
- 90
- Sonnenschutzplatte