-
Gegenstand dieser Erfindung ist ein Stützsystem für elektrische Leiter an Eisenbahnschienen.
-
Bei der Durchfahrt der Züge auf den Schienen werden hohe Beanspruchungen und insbesondere dynamische Biegungen auf den Schienen erzeugt, deren Häufigkeit und Amplituden von der Geschwindigkeit der Züge, von den Auflagezuständen der Schienen und der Wartung der Gleise abhängt. Es kommt zum Beispiel nicht selten eine ungenügende Anhäufung von Schotter unter den Schwellen vor, welche die Durchbiegungen der Schiene bei der Durchfahrt der Züge erhöhen kann. Diese zyklischen und wiederholten Bewegungen der Schiene führen zu Verschiebungen zwischen der Schiene und den damit verbundenen elektrischen Leitern, wodurch zyklische Verformungen und Beanspruchungen der elektrischen Kontakte an der Schiene, der mit den elektrischen Kontakten verbundenen Verbindern und den Endabschnitten der an die Verbinder angrenzenden Leiter entstehen.
-
Eine weitere Schadensquelle für die mit den elektrischen Kontakten verbundenen Verbinder und für die den Verbindern zugewandten Endabschnitte des Leiters ist die Wirkung der Gleisstopfmaschinen.
-
Um schädliche Beanspruchungen und Brüche oder Abtrennungen der Leiter an den elektrischen Kontakten an der Schiene zu vermeiden, ist es bekannt einen Endabschnitt des elektrischen Leiters am Fuß (unterer Flansch) der Schiene oder an der am nahegelegensten Schwelle zu befestigen, damit dieser Endabschnitt des Leiters dieselben Bewegungen der Schiene durchführt und somit die oben genannten Verformungen und Beanspruchungen des Leiters und des elektrischen Kontakts reduziert.
-
Eine bekannte Lösung für die Befestigung eines Leiterendabschnitts am Fuß einer Schiene besteht aus einem Metallprofil, das einen länglichen Körper bildet, an dem der Leiter befestigt werden kann, beispielsweise mithilfe zusammenziehbaren Schellen, eines U-förmigen Kopplungssitzes zur Aufnahme eines Fußendes (oder in anderen Worten: eines Endes des unteren Flansches) der Schiene und eines Einhaksitzes für ein erstes Ende einer Metallfeder, deren zweites Ende an einem gegenüberliegenden Rand des Schienenfußes eingehakt wird, damit der U-förmige Kopplungssitz mit dem Schienenfuß in Eingriff bleibt.
-
Diese bekannte Lösung ist nicht ohne Nachteile. Da (im Falle von Schienenfüßen, die kleiner als der U-förmige Kopplungssitz bemessenen sind) der U-förmige Kopplungssitz niemals ganz komplementär mit dem Ende des Schienenfußes ist, ermöglichen die unvermeidlichen Spiele zwischen diesen Teilen Restbewegungen, die sich als ungewünschte Beanspruchungen des Leiters und des elektrischen Kontakts auswirken. Bei Schienenfüßen, die größer als der U-förmige Kopplungssitz sind, muss hingegen das Metallprofil ausgewechselt werden.
-
Ferner gewährleistet die unidirektionale Vorspannung der Metallfeder eine Verbindung zwischen dem Kopplungssitz und dem Schienenfuß in nur einer einzigen Richtung ohne den Relativbewegungen quer zu dieser einzigen Wirkungsrichtung der Feder entgegen zu wirken.
-
Weiterhin bewirken die lokalen Ungleichmässigkeiten des Schienenfußes eine ungleichmäßige Auflage zwischen dem Schienenfuß und dem Kopplungssitz des Metallprofils, was weitere Relativbewegungen zwischen dem Metallprofil welches den Leiter hält und dem Schienenfuß gestattet.
-
Das Metallprofil von bekannten Systemen kann ferner ungewünschten Korrosionsphänomenen ausgesetzt sein.
-
Ein allgemeines Ziel der Erfindung ist es, ein System zur Verfügung zu stellen, das einen Leiter an einer Schiene stützt, wobei das System Merkmale hat, die zumindest einige der in Bezug auf die bekannte Technik genannten Nachteile beheben.
-
Im Rahmen des allgemeinen Ziels hat die Erfindung das besondere Ziel, ein System zur Unterstützung und Befestigung eines Leiters an einer Schiene bereitzustellen, in dem die Relativbewegungsmöglichkeiten zwischen dem Leiter und der Schiene weiter verringert sind.
-
Ein weiteres besonderes Ziel der Erfindung ist es, ein System zur Unterstützung oder Befestigung eines Leiters an einer Schiene bereitzustellen, wobei das System an unterschiedlich große Schienen anpassbar ist.
-
Ein weiteres besonderes Ziel der Erfindung ist es, ein System zur Unterstützung oder Befestigung eines Leiters an einer Schiene bereitzustellen, wobei das System zur Ankopplung an die Schiene mit elastischer Vorspannung in eine erste Auflagerichtung und in eine zweite Auflagerichtung dient, wobei die zweite Auflagerichtung quer zur ersten Auflagerichtung ist.
-
Ein weiteres besonderes Ziel der Erfindung ist es, ein System zur Unterstützung oder Befestigung eines Leiters an einer Schiene bereitzustellen, wobei das System so gleichförmig wie möglich auf lokal unregelmäßigen Schienenoberflächen anliegen kann.
-
Ein weiteres besonderes Ziel der Erfindung ist es, ein System zur Unterstützung oder Befestigung eines Leiters an einer Schiene bereitzustellen, wobei das System unempfindlich gegenüber Korrosionsphänomenen ist.
-
Zumindest einige der oben genannten Ziele werden mithilfe eines Systems zur Unterstützung oder Befestigung eines Leiters an einer Eisenbahnschiene gemäß dem Patentanspruch 1 erreicht.
-
Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
-
Die Erfindung betrifft ein System zur Unterstützung oder Befestigung eines elektrischen Leiters an eine Eisenbahnschiene, umfassend einen seitlich am Schienenfuß (oder unteren Flansch der Schiene) anbringbaren Stützkörper und eine Feder zum Blockieren des Stützkörpers am Schienenfuß,
wobei die Feder einen ersten Endteil aufweist, der einen ersten Haken bildet, welcher am Stützkörper einhakbar ist, und einen zweiten Endteil der einen zweiten Haken bildet, der am Schienenfuß auf der dem Stützkörper gegenüberliegenden Seite einhakbar ist, um den Stützkörper elastisch an der Schiene festzuklemmen,
wobei der Stützkörper bildet:
- A) eine zur Aufnahme wenigstens eines elektrischen Leiters geeignete Leiteraufnahme,
- B) einen Kopplungssitz umfassend eine untere Auflagefläche, die sich (bei Verwendung: vertikal nach oben) in einer ersten Auflagerichtung gegen eine untere Fläche des Schienenfußes abstützt, und eine seitliche Auflagefläche, die sich in einer zweiten Auflagerichtung (bei Verwendung: horizontal gegen die Schiene) an einem seitlichen Rand des Schienenfußes abstützt,
- C) eine Federaufnahme, die so ausgebildet ist, dass sie mit dem ersten Haken der Feder in Eingriff gebracht werden kann und von der Feder in die zweite Auflagerichtung beanspruchbar ist,
wobei der erste Endteil der Feder außerdem einen Spannfortsatz bildet, der derart ausgebildet ist, dass, wenn der erste Haken in die Federaufnahme eingreift, der Spannfortsatz mit einer oberen Fläche des Schienenfußes, welche der unteren Fläche gegenüber liegt, in Eingriff kommen kann, so dass die untere Auflagefläche elastisch gegen die untere Fläche des Schienenfußes in der ersten Auflagerichtung festgeklemmt wird.
-
Dies ermöglicht eine permanente, elastisch in horizontaler und vertikaler Richtung vorgespannte Auflage zwischen dem Kopplungssitz des Stützkörpers und dem Schienenfuß sowie eine beachtliche Reduzierung der Relativbewegungen zwischen den beiden Komponenten.
-
In einem Aspekt der Erfindung, wenn der erste Haken der Feder in der Federaufnahme eingreift, ist der Spannfortsatz direkt der unteren Auflagefläche zugewandt und ein Kontrastteil der Feder erstreckt sich außerhalb des Kopplungssitzes auf einer dem Spannfortsatz gegenüberliegenden Seite und der Spannfortsatz und der Kontrastteil bilden eine elastische Zwinge.
-
Dank der Position des direkt der unteren Auflagefläche des Kopplungssitzes zugewandten Spannfortsatzes und seiner dem Kontrastteil gegenüberliegenden Lage, erhält man eine direkte elastische Vertikalklemmung, die den Stützkörper wie eine Zwinge gegen den Schienenfuß klemmt.
-
In einem Aspekt der Erfindung ist der Stützkörper aus Kunststoff geformt, wodurch Korrosionsrisiken vermieden werden.
-
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um deren Vorteile besser schätzen zu können folgt eine Beschreibung von nicht beschränkenden Ausführungsformen, die auf die anhängenden Figuren Bezug nehmen, wobei:
-
die 1 einen Stützkörper eines Systems zur Unterstützung von elektrischen Leitern an Schienen gemäß einer Ausführungsform zeigt;
-
die 2 das zusammengebaute System für die Unterstützung von elektrischen Leitern an Schienen zeigt, bei dem die Schiene nicht dargestellt ist;
-
die 3, 4 und 5 eine Montageabfolge des Stützsystems gemäß einer Ausführungsform zeigen;
-
die 6 das an einer Schiene in der Nähe eines elektrischen Kontaktes montierte Stützsystem zeigt.
-
Mit Bezugnahme auf die Abbildungen umfasst ein System 1 zum Unterstützen, oder Befestigen eines elektrischen Leiters 2 an einer Eisenbahnschiene 3 einen Stützkörper 4, der seitlich an einem Fuß 5 (oder unterem Flansch) der Schiene 3 angebracht werden kann, und eine Feder 6, um den Stützkörper 4 am Fuß 5 der Schiene 3 zu blockieren,
wobei die Feder 6 einen ersten Endteil 7 aufweist, der einen ersten am Stützkörper 4 einhakbaren Haken 8 bildet, und einen zweiten Endteil 9, der einen zweiten Haken 10 bildet, welcher am Fuß 5 der Schiene 3 auf der dem Stützkörper 4 gegenüberliegenden Seite eingehakt werden kann, um den Stützkörper 4 elastisch an der Schiene 3 festzuklemmen,
wobei der Stützkörper 4 bildet:
- A) eine zur Aufnahme mindestens eines elektrischen Leiters 2 geeignete Leiteraufnahme 11,
- B) einen Kopplungssitz 12 umfassend eine untere Auflagefläche 13, die geeignet ist sich in einer ersten Auflagerichtung 14 (bei Verwendung: vertikal nach oben) gegen eine untere Fläche 15 des Fußes 5 der Schiene 3 abzustützen, und eine seitliche Auflagefläche 16 die geeignet ist sich in einer zweiten Auflagerichtung 17 (bei Verwendung: horizontal gegen die Schiene 3) an einem seitlichen Rand 18 des Fußes 5 der Schiene 3 abzustützen,
- C) eine Federaufnahme 19, die so aufgebaut ist, dass sie mit dem ersten Haken 8 der Feder 6 in Eingriff kommen kann und von der Feder 6 in der zweiten Auflagerichtung 17 beansprucht werden kann,
wobei der erste Endteil 7 der Feder 6 außerdem einen Spannfortsatz 21 bildet, der so ausgebildet ist, dass, wenn der erste Haken 8 in die Federaufnahme 19 eingreift, der Spannfortsatz 21 mit einer oberen Fläche 20 des Fußes 5 der Schiene 3, welche der unteren Fläche 15 gegenüber liegt, in Eingriff kommen kann, so dass die untere Auflagefläche 13 elastisch gegen die untere Fläche 15 des Schienenfußes 5 der Schiene 3 in der ersten Auflagerichtung 14 festgeklemmt wird.
-
Dies ermöglicht eine permanente, elastisch in horizontaler und vertikaler Richtung gespannte Auflage zwischen dem Kopplungssitz 12 des Stützkörpers 4 und dem Fuß 5 der Schiene 3 sowie eine beachtliche Reduzierung der Relativbewegungen zwischen den beiden Komponenten.
-
In einem Aspekt der Erfindung, wenn der erste Haken 8 der Feder 6 in der Federaufnahme eingreift, ist der Spannfortsatz 21 direkt der unteren Auflagefläche 13 zugewandt und ein Kontrastteil 22 der Feder 6 erstreckt sich außerhalb des Kopplungssitzes 12 auf einer dem Spannfortsatz 21 gegenüberliegenden Seite und der Spannfortsatz 21 und der Kontrastteil 22 bilden eine elastische Zwinge. Dank der Position des direkt der unteren Auflagefläche 13 des Kopplungssitzes 12 zugewandten Spannfortsatzes 21 und seiner dem Kontrasteil 22 gegenüberliegenden Lage, erhält man eine direkte elastische Vertikalklemmung, die den Stützkörper 4 wie eine Zwinge gegen den Fuß 5 der Schiene 3 klemmt.
-
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Stützkörper 4 aus Kunststoff geformt, wodurch Korrosionsrisiken vermieden werden.
-
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform ist der Stützkörper 4 aus Kunststoff, z. B. Polyamid, PVC, Polycarbonat, Polyäthylen, PET, Polyurethan, mittels Gussverfahren, z. B. Spritzgussverfahren gebildet und eventuell mit Verstärkungsfasern, z. B. UV-Strahlenbeständige Glasfasern oder Kohlenstoff-Fasern geladen.
-
Die einteilige Ausführung des Stützkörpers 4 aus einem Kunststoffteil ermöglicht die Reduzierung seines Gewichts, eine Optimierung der Form des Kopplungssitzes und der Leiteraufnahme sowie geringe lokale Verformungen der unteren und seitlichen Auflageflächen, die sich somit perfekt an mögliche Unregelmäßigkeiten der Oberfläche des Schienenfußes anpassen können.
-
Gemäss einer Ausführungsform kann der Stützkörper 4 eine längliche Form haben, die sich entlang einer nicht unbedingt geradlinigen Längsachse 23 von einem vorderen Ende 24, welches den Kopplungssitz 12 bildet und dafür vorgesehen ist zur Schiene 3 zu weisen und an der Schiene befestigt. zu werden, bis zu einem hinteren Ende 25, das dafür vorgesehen ist von der Schiene 3 abzustehen, erstreckt. Der Stützkörper 4 hat außerdem eine nach oben weisende Oberseite 26 und eine der Oberseite gegenüberliegende Unterseite, die nach unten gerichtet ist, wenn der Stützkörper 4 an der Schiene 3 angeschlossen ist (6).
-
Die Leiteraufnahme 11 kann auf der Oberseite 26 des Stützkörpers 4 gebildet sein und eine längliche offene Kanal-Form aufweisen. In einem Schnitt quer zu ihrer länglichen Ausdehnung hat die Leiteraufnahme 11 vorzugsweise eine konkave Form die verjüngt (z. B. abgerundet oder abgefast) ist, derart, dass sie eine feste Lage des in der Leiteraufnahme 11 angeordneten Leiters 2 oder der in der Leiteraufnahme 11 angeordneten Mehrzahl von Leitern 2 festlegt.
-
Für die Blockierung der Leiter 2 in der Leiteraufnahme 11 sind Verriegelungsorgane vorgesehen, die am Stützkörper 4 angeschlossen und dazu geeignet sind, den Leiter zu erfassen und gegen den Aufnahmeboden 28 zu drücken, z. B. Befestigungsschellen 29, die durch eigens vorgesehene Öffnungen 30 in der Nähe des Aufnahmebodens 28 einführbar und um den in der Leiteraufnahme 11 angeordneten einzelnen Leiter 2 oder um das Bündel mehrerer Leiter zusammenziehbar sind.
-
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform weist die Leiteraufnahme 11 in einer quer zu seiner Längsausdehnung angeordneten Schnittebene eine Kreisbogenform, z. B. eine „Halfpipe”-artige Halbkreisform auf.
-
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Kopplungssitz 12 eine untere Wand 31, die im Wesentlichen eben ist und am vorderen Ende 24 des Stützkörpers 4 vorsteht. Die untere Wand 31 bildet auf ihrer Oberseite die oben genannte untere Auflagefläche 31. Neben der unteren Wand 31 kann der Koppelungssitz 12 eine Seitenwand 32 umfassen, die sich in einem hinteren Bereich der unteren Wand 31 quer zu dieser erstreckt (vorzugsweise im rechten Winkel zur unteren Auflagefläche 13 und nach oben gerichtet) und die die oben genannte, nach vorne zur Schiene weisende seitliche Auflagefläche 16 bildet.
-
Gemäss einer Ausführungsform umfasst die Seitenwand 32 zwei Außenteile 33 die durch eine Ausnehmung 34 beabstandet sind für den Durchgang des Spannfortsatzes 21 der Feder 6 und für dessen freien Zugang in den Kopplungssitz 12. Auf einer Hinterseite der unteren Wand 31, in einem Bereich zwischen den Außenteilen 33 der Seitenwand 32 befindet sich eine Durchgangsöffnung von der oberen zur unteren Seite des Stützkörpers 4, welche die Federaufnahme 4 bildet, in die sich der erste Haken 8 der Feder 8 von der Unterseite des Stützkörpers 4 einhaken lässt.
-
Gemäss einer weiteren Ausführungsform bilden die Außenteile 33 der Seitenwand 32 freie, hakenförmige Enden 35, die in Vorwärtsrichtung (zur Schiene gewandt) vorstehen und der unteren Auflagefläche 13 gegenüberliegende und zugewandte obere Auflageflächen 36 bilden, wobei ein U-förmiger Kopplungssitz realisiert wird, der an der Vorderseite des Stützkörpers (an der der Schiene zugewandten Seite) offen ist und sich zum seitlichen Aufschieben auf den Fuß (5) der Schiene (3) eignet.
-
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform können die oberen Auflageflächen 36 im Vergleich zur unteren Auflagefläche 13 leicht geneigt sein, um eine nach innen verjüngte U-förmige Aufnahme zu schaffen, welche eine Einführung des Fußes 5 der Schiene 3 in den U-förmigen Sitz ermöglicht, bis er an der seitlichen Auflagefläche 16 anliegt oder zwischen der unteren 13 und oberen 36 Auflagefläche eingeklemmt ist. Um in diesem Fall den bisherigen Definitionen der Komponenten treu zu bleiben, sollte die obere Auflagefläche 36 als Teil der seitlichen Auflagefläche 16 angesehen werden, da diese gegen den seitlichen Rand des Schienenfußes in die zweite (horizontale) Auflagerichtung 17 anschlägt.
-
Die Außenteile 33 mit ihren hakenförmigen Enden 35 können daher den Fuß 5 der Schiene 3 auch von einer der unteren Fläche 15 gegenüberliegenden Oberseite umfassen.
-
Das vordere Ende 24 des Stützkörpers 4 ist an das die Leiteraufnahme bildende Teil mittels zweier seitlichen Brückenelemente 37 angeschlossen, zwischen denen die Durchgangsöffnung gebildet ist, welche die Einführung des ersten Hakens 8 der Feder 6 in den Stützkörper 4 und seine Positionierung in der Federaufnahme 19 ermöglicht.
-
Zur Erhöhung seiner Steifigkeit kann der Stützkörper 4 eine oder zwei untere Verstärkungswände 39 umfassen, die sich im Wesentlichen in Längsrichtung des Stützkörpers parallel zur Leiteraufnahme erstrecken, aber auf einer der offenen Seite der Leiteraufnahme 11 gegenüberliegenden Unterseite 27 hervorstehen. Die Verstärkungswände 39 können sich von der Leiteraufnahme 11 bis in den Bereich der unteren Wand 31 des Kopplungssitzes 12 erstrecken und so mit ihr verbunden sein, dass sie den Kopplungssitz aussteifen. Ferner können die Verstärkungswände 39 seitlich die Federaufnahme 19 begrenzen, um die Feder 6 zu schützen und korrekt mit dem Stützkörper 4 auszurichten.
-
Gemäss einer weiteren Ausführungsform bildet der Stützkörper 4 zwei obere, seitliche Schutzwände 38, die sich von der Leiteraufnahme 11 bis zur Seitenwand 32 des Kopplungssitzes 12 erstrecken und nicht nur den Stützkörper 4 aussteifen, sondern auch den bzw. die Leiter seitlich schützen.
-
Gemäss einer weiteren Ausführungsform ist die untere Auflagefläche 13 örtlich gerillt, damit eine Vielzahl von leicht zusammendrückbaren Spitzen entsteht, die sich perfekt an mögliche Unregelmäßigkeiten der unteren Fläche des Fußes 5 der Schiene 3 anpasst.
-
Die Feder 6 kann eine längliche Platte (möglichst aus rostfreiem Federstahl) mit ersten und zweiten hakenförmigen Endteilen 7, 9 umfassen, wobei beide Haken 8, 10 hin zu einer Oberseite der Feder 6 gebogen sind, derart dass die Feder von einer Unterseite der Schiene am Fuß 5 angebracht und sich die Haken 8, 10 über die Außenränder des Fußes 5 bis zu seiner oberen Fläche 20 erstrecken und mit dieser oberen Fläche 20 in Eingriff kommen können.
-
Zwischen den Endteilen 7, 9 der Feder 6 erstreckt sich ein durch eine oder mehrere Biegungen 41 oder kontinuierlich derart bogenförmig gekrümmtes Zugteil 40, dass es elastisch in eine verkürzte, gekrümmte Form zusammengezogen und in eine längliche, flachere Form verformbar ist. Dies ermöglicht eine bequeme Anpassung des Systems an unterschiedliche Schienenbreiten.
-
Wie bereits zuvor beschrieben, ist die Feder 6 so aufgebaut, dass der Spannfortsatz 21 des ersten Endteils 7 und der dem Spannfortsatz 21 gegenüberliegende Kontrastabschnitt 22 des Zugteils 40 zwingenartig den Stützkörper 4 vertikal (in der ersten Auflagerichtung 14) gegen den Fuß 5 der Schiene 3 klemmen können.
-
Wie in der Montageabfolge in den , und dargestellt ist, kann die Feder 6 von oben und/oder von unten in die Federaufnahme eingesetzt werden. Nachdem der Kopplungssitz 12 auf dem Fuß 5 der Schiene gesteckt wurde, wird der zweite Haken 10 der Feder am dem dem Stützkörper 4 gegenüberliegenden seitlichen Rand des Fußes 5 eingehakt, wodurch der Zugteil 40 der Feder 6 elastisch gespannt wird, sodass der erste Haken 8 in der Federaufnahme 19 des Stützkörpers 4 eingreift, und der Spannfortsatz 21 unbehindert die obere Fläche 20 des Fußes 5 erreicht und sich von oben darauf abstützt, um die Verankerung zu vervollständigen.
-
Aus der vorangegangenen Beschreibung kann der Fachmann entnehmen, dass das System zum Unterstützen oder Befestigen eines elektrischen Leiters an einer Schiene insbesondere die folgenden Aufgaben der Erfindung erfüllt:
- – eine Reduzierung der Relativbewegungsmöglichkeiten zwischen dem Leiter und der Schiene,
- – eine Anpassbarkeit an unterschiedlich große Schienen,
- – eine Kopplung mit der Schiene durch elastische Vorspannung in eine erste Auflagerichtung und in eine zweite Auflagerichtung, die quer zur ersten Auflagerichtung verläuft,
- – eine gleichmäßigere Anlage an örtlich unregelmäßige Flächen der Schiene.
-
Am System dieser Erfindung kann ein Fachmann zur Erfüllung nebensächlicher und spezifischer Zwecke weitere im von den Ansprüchen definierten Bereich des Erfindungsschutzes enthaltene Ver- und Abänderungen vornehmen.
