DE202011109891U1

DE202011109891U1 - Schienenisolierstoß

Info

Publication number: DE202011109891U1
Application number: DE202011109891U
Authority: DE
Original assignee: DB Netz AG
Current assignee: DB Netz AG
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2012-07-03
Anticipated expiration: 2021-05-24
Also published as: EP2714992A1; PL2714992T3; DE102011102283A1; ES2614058T3; EP2714992B1; WO2012159695A1

Abstract

Schienenisolierstoß mit aneinander grenzenden Schienenenden, die mit einer elektrisch isolierenden Zwischenschicht elektrisch voneinander getrennt sind, wobei der Schienenisolierstoß im Bereich des Schienenkopfes bis zum Bereich der Mitte der Schienenhöhe als Schrägstoß und im Rest des Schienenstegsgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen Schräg- und Stumpfstoß kontinuierlich ausgebildet ist, wobei die Linie, entlang derer der Übergang zwischen Schräg- und Stumpfstoß erfolgt, senkrecht zur Schienenlängsrichtung verläuft und sich die Trennebene im Übergangsbereich kontinuierlich um diese Linie dreht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schienenisolierstoß.
Bei Schienentransportwegen, wie z. B. bei der Eisenbahn, werden die elektrisch leitenden Schienen häufig auch als Übertragungsmedium für elektrische Signale verwendet. Dies ist z. B. bei Gleisstromkreisen als Gleisfreimeldeanlagen der Fall, wo ein Streckenabschnitt als belegt erkannt wird, weil durch die ebenfalls elektrisch leitenden Radsätze die Schienen elektrisch kurzgeschlossen werden und sich dadurch die elektrischen Eigenschaften der angelegten Gleisstromkreise verändern. Um bestimmten Gleisabschnitten entlang der Strecke eigene Gleisstromkreise zuordnen zu können, muss die elektrische Leitfähigkeit der Schienen an den Gleisabschnittsgrenzflächen unterbrochen werden. Dies geschieht, indem die Schienen an der Grenzfläche aufgetrennt werden und eine elektrisch isolierende Schicht eingesetzt wird, bevor die Schienen wieder zusammengesetzt werden. Ein solcher Isolierstoß ist aufgrund der unterschiedlichen Materialeigenschaften zwischen Isolierung und Schiene und den hohen Belastungen durch die überfahrenden Schienenfahrzeuge hohem Verschleiß ausgesetzt. Der Verschleiß führt zu einer Verschlechterung der mechanischen Laufeigenschaften für die überrollenden Radsätze der Eisenbahnwagen. Weiterhin können sich durch Verformung der Kanten Wülste bilden, die zu elektrischen Kurzschlüssen zwischen den zu isolierenden Schienenabschnitten führen und somit die Isolierwirkung zunichte machen. Es wurden deshalb Versuche unternommen, um durch eine geschickte Gestaltung des Isolierstoßes die Verschleißanfälligkeit, die Belastbarkeit und das Dauerschwingverhalten zu verbessern.
Die DE 1 981 329 U beschreibt eine Schiene zur Herstellung eines Isolierstoßes, bei der die Schienen eine senkrecht zur Schienenachse um mindestens 30° geneigte Stoßfläche aufweisen, deren längs der Stoßfläche verlaufenden Schienenkanten aus Spritzhartmetall bestehen.
Aus der DE 31 08 339 C2 ist ein Schienenstoß bekannt, der im Bereich des Schienenkopfs als Schrägstoß und im Bereich des Schienenstegs als Stumpfstoß ausgebildet ist. Der Schrägstoß ist hierbei senkrecht zur Gleisebene, aber unter einem Winkel zwischen 30° und 60° zur Schienenlängsrichtung ausgebildet. Der Übergangsbereich zwischen Schräg- und Stumpfstoß wird durch eine Ausnehmung gebildet, die als eine durchgehende Bohrung ausgebildet ist. Die Ausnehmung wird durch eine entsprechend geformte zweiteilige Isolierzwischenlage ausgefüllt.
Ein Nachteil dieser Ausbildung eines Isolierstoßes liegt insbesondere darin, dass es im Bereich der Ausnehmung zu Rissbildungen im Schienensteg kommen kann, was zu einem Versagen des gesamten Bauteils führt.
In der DE 29 51 570 C2 wird ebenfalls ein Isolierstoß für Eisenbahngleise beschrieben, der im Bereich des Schienenkopfs als Schrägstoß und im Bereich des Schienenstegs als Stumpfstoß ausgebildet ist. Bei diesem Isolierstoß gibt es jedoch keinen Übergangsbereich, sondern nur eine Übergangsstelle, d. h. die Trennebene springt unmittelbar vom Schräg- zum Stumpfstoß. Auch hier hat die ungünstige, diskontinuierliche Kraftableitung an der Übergangsstelle zur Folge, dass es zu Belastbarkeitsproblemen kommt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Isolierstoß bereitzustellen, der den hohen Belastungen im Schienenverkehr besser standhalten kann als die Isolierstöße des Stands der Technik.
Diese Aufgabe wird durch den Vorrichtungsanspruch 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen des Anspruchs 1.
Der erfindungsgemäße Schienenisolierstoß gemäß Anspruch 1 umfasst aneinander grenzende Schienenenden, die mit einer elektrisch isolierenden Zwischenschicht elektrisch voneinander getrennt sind. Der Schienenisolierstoß ist im Bereich des Schienenkopfes bis zum Bereich der Mitte der Schienenhöhe als Schrägstoß und im Rest des Schienenstegs bis einschließlich Schienenfuß als Stumpfstoß ausgebildet. Der Übergang zwischen Schräg- und Stumpfstoß ist kontinuierlich ausgebildet.
Die Trennebene für den Stumpfstoß liegt zunächst senkrecht zur Schienenstegebene. Beim Passieren des Übergangsbereichs dreht sich die Trennebene um die sog. Trennrichtungslinie senkrecht zur Schienenlängsrichtung kontinuierlich in die Schrägstoßebene. Am Ende des Übergangsbereichs ist die Trennebene dann im zugehörigen Schrägstumpfwinkel zur Schienenlängsrichtung gedreht.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Schienenisolierstoßes sorgt dafür, dass ohne Lücke im tragenden Material eine vom Schienenkopf bis zum Schienenfuß reichende optimale Kraftabtragung erfolgt. Die besseren Roll- und Verschleißeigenschaften des Schrägstoßes werden optimal mit den vorteilhaften Stabilitätseigenschaften des Stumpfstoßes im Bereich des Schienenfußes und des Schienenstegs kombiniert, indem der Übergang zwischen den beiden Stoßarten kontinuierlich ausgelegt ist. Die zu Rissbildung im Umfeld führenden, diskontinuierlichen Kraftübertragungswege werden somit vermieden. Durch den kontinuierlichen Übergang können die auftretenden Kräfte besser im Material verteilt und somit optimal aufgenommen werden.
Die kontinuierliche Drehung der Schnittebene entlang des Schnittverlaufs ist gemäß Anspruch 2 vorteilhaft in einem Übergangsbereich von +/–45 mm in der Stegmitte realisiert. Der Übergangsbereich zwischen Schräg- und Stumpfstoß kann somit bis zu 90 mm betragen. Dadurch wird eine abrupte Änderung des Kraftabtrags vermieden, sodass die Belastung an der Übergangsstelle reduziert ist, verglichen mit Isolierstößen des Stands der Technik.
Der Winkel zwischen der Schrägstoßebene im Schienenkopf und der Schienenlängsrichtung beträgt gemäß Anspruch 3 vorteilhaft zwischen 30° und 60°. Dieser Winkelbereich gewährleistet die besten mechanischen Bedingungen bezüglich des Materialverschleißes am Schienenkopf und des Rollkomforts für die den Isolierstoß passierenden Radsätze.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels, und mehrerer Figuren näher erläutert.
Dabei zeigen:
1: Im oberen Teil der 1 ist ein Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Schienenisolierstoß dargestellt. Im Bereich des Schienenfußes (3) ist der Isolierstoß als Stumpfstoß (5) ausgebildet, im Bereich des Schienenkopfes (1) als Schrägstoß (6). Der Übergangsbereich (4) zwischen den beiden Stoßarten liegt im Bereich der Laschenbohrlöcher und beträgt bis zu +/–45 mm oberhalb bzw. unterhalb der Bohrachsenhöhe.
Der untere Teil der 1 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schienenisolierstoß. Der Schrägstoß (6) im Bereich des Schienenkopfes (1) ist hier beispielhaft um den Winkel φ = 30° (19) gegenüber der Schienenlängsrichtung geneigt, der Stumpfstoß (5) steht senkrecht zur Schienenlängsrichtung.
2: Stoßzwischenlage aus elektrisch nicht leitendem Material, die zwischen die Schienenenden des erfindungsgemäßen Schienenisolierstoßes eingebracht wird. Ihr Profil ist an das erfindungsgemäße Schienenprofil angepasst und entspricht somit ebenfalls einem Stumpfstoß im Bereich des Schienenfußes und einem Schrägstoß im Bereich des Schienenkopfes.
3: Zusammengesetzter Isolierstoß mit beiden Schienenteilstücken (7, 8) und der dazwischen liegenden isolierenden Stoßzwischenlage (9).
4: Definition der beschreibenden geometrischen Größen des Ausführungsbeispiels.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist eine UIC 60-Schiene mit einem erfindungsgemäßen Isolierstoß ausgestattet.
Die Linie, die in der Mitte des Schienenstegs senkrecht zur Schienenlängsachse zwischen Schienenfuß und Schienenkopf verläuft, wird als Trennrichtungslinie (11) definiert. Um den Stumpfstoß (5) im Schienenfußbereich zu realisieren, ist die Trennebene durch die Trennrichtungslinie (11) und die Vertikale (10) bestimmt.
Beim Passieren des Übergangsbereichs (4) dreht sich die Trennebene um die Trennrichtungslinie (11) senkrecht zur Schienenlängsrichtung kontinuierlich in die Schrägstoßebene. Am Ende des Übergangsbereichs ist die Trennebene dann im zugehörigen Schrägstumpfwinkel (19) zur Schienenlängsrichtung gedreht.
Der Übergangsbereich (4) liegt bei der UIC 60-Schiene im Bereich der Laschenbohrungen, deren Bohrachsen 76,25 mm von der Unterkante des Schienenfußes entfernt liegen. Er beginnt in diesem Beispiel etwa 35 mm unterhalb der Bohrachsenhöhe und reicht bis etwa 35 mm oberhalb der Bohrachsenhöhe. Im Übergangsbereich ist über eine Strecke von ca. 70 mm die Trennebene von senkrecht zur Schienenlängsachse bis hin zur Neigung (19) von φ = 30° zur Schienenlängsachse gleichförmig gedreht.
Somit ist ein Schienenisolierstoß für eine UIC 60-Schiene entstanden, der im Bereich des Schienenfußes (3) als Stumpfstoß (5) und im Bereich des Schienenkopfes (1) als Schrägstoß (6) um den Winkel φ = 30° (19) gegenüber der Schienenlängsrichtung geneigt ausgebildet ist. Der Übergangsbereich (4) zwischen Schräg- (6) und Stumpfstoß (5) erstreckt sich über ca. 70 mm, beginnend von etwa 35 mm unterhalb der Laschenbohrachsenhöhe bis etwa 35 mm oberhalb der Laschenbohrachsenhöhe. Im Übergangsbereich (4) dreht sich die Stoßebene kontinuierlich und gleichmäßig um die Trennrichtungslinie (11).
Die Erfindung kann auch für alle anderen Schienenarten realisiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Schienenkopf
2: Schienensteg
3: Schienenfuß
4: Übergangsbereich zwischen Stumpf- und Schrägstoß
5: Stumpfstoß
6: Schrägstoß
7: linkes Schienen-Teilstück des Isolierstoßes
8: rechtes Schienen-Teilstück des Isolierstoßes
9: Isolierzwischenlage
10: Vertikale bei auf die Seite umgelegter Schiene
11: Trennrichtungslinie
19: Schrägstoßwinkel φ

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1981329 U [0003]
DE 3108339 C2 [0004]
DE 2951570 C2 [0006]

Claims

Schienenisolierstoß mit aneinander grenzenden Schienenenden, die mit einer elektrisch isolierenden Zwischenschicht elektrisch voneinander getrennt sind, wobei der Schienenisolierstoß im Bereich des Schienenkopfes bis zum Bereich der Mitte der Schienenhöhe als Schrägstoß und im Rest des Schienenstegs bis einschließlich Schienenfuß als Stumpfstoß ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen Schräg- und Stumpfstoß kontinuierlich ausgebildet ist, wobei die Linie, entlang derer der Übergang zwischen Schräg- und Stumpfstoß erfolgt, senkrecht zur Schienenlängsrichtung verläuft und sich die Trennebene im Übergangsbereich kontinuierlich um diese Linie dreht.
Schienenisolierstoß gemäß Anspruch 1, wobei der Übergangsbereich zwischen Schräg- und Stumpfstoß bis zu 90 mm beträgt.
Schienenisolierstoß gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Winkel zwischen der Schrägstoßebene im Schienenkopf und der Schienenlängsrichtung zwischen 30° und 60° beträgt.