DE2239653A1

DE2239653A1 - Kombinierte lauf- und schutzschiene

Info

Publication number: DE2239653A1
Application number: DE2239653A
Authority: DE
Inventors: Sidney Hedley Bingham
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-01-31
Filing date: 1972-08-11
Publication date: 1973-08-09
Also published as: AU4274472A; GB1399734A; US3756508A; JPS4887503A; FR2170361A5; SE380307B; CA947261A; AU445336B2

Description

4 4 aiip -IQ79

DR. KUBT JACOBSOHN . V'⁸⁰**⁰**™⁰™*™™™

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PATENTANWALT MXDfZEICHKNr

Sidney Hedley BINGHAM -109 East 35th Street, New York, N.Y.. 10016, Y.St.A.

Kombinierte lauf- und Schutzschiene

Für diese Anmeldung wird die Priorität vom 31« Januar 1972 aus der USA-Patentanmeldung Serial No. 222" 165 in Anspruch

.genommen·

Die Spurkränze an den Rädern von Eisenbahnfährzeugen . sind dazu bestimmt, das Fahrzeug entgegen der Wirkung seitlicher Kräfte, denen das Fahrzeug beim Betrieb ausgesetzt ist, auf dem Gleis zu halten.- Bei hohen Geschwindigkeiten von weit über 160 km/h jedoch, wie sie für den "Metroliner" zwischen Washington und New York geplant sind, entwickeln sich, besonders in Kurven, sehr hohe seitliche Kräfte, die bestrebt sind, den Spurkranz des Aussenrades zum Auflaufen auf die lauffläche der Aussenschiene zu bringen, was die seitliche Eindämmung aufhebt und.zur Entgleisung führt. Zur lösung dieses Problems schlägt die USA-Patentschrift 3 376 830 vor, den Eisenbahnwagen mit Führungsrädern auszustatten, die auf einer besonderen Führungsschiene laufen und eine Wirkung in seitlicher Richtung gegen die beiden gegenüberliegenden Seiten der Führungsschiene ausüben, während die USA-Patentschriften 934 784, 1 343 001 und 3 311 304 dadurch Abhilfe zu schaffen suchen, dass die übliehen Schienen durch kombinierte Lauf- und Schutzschienen ersetzt werden, die äussere Schutz"schienen aufweisen, welche mit der Aussenseite eines auf der Laufschiene laufenden

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Rades so in Berührung kommen können, dass sie die Bewegung des Rades nach aussen hin begrenzen. Die Erfindung ist besonders auf eine verbesserte kombinierte Lauf- und Schutzschiene für Schnelleisenbahnen gerichtet. ,

Die Erfindung stellt in erster linie eine verbesserte kombinierte Lauf- und Schutzschiene zur Verfügung, bei der zu beiden Seiten der Laufschiene Schutzschienen vorgesehen sind, um das Rad nach beiden Seiten hin in seiner seitlichen Bewegung zu begrenzen und im Falle eines durch eine Achse verbundenen Radpaares die auf die Räder zur Einwirkung kommenden seitlichen Kräfte zwischen den beiden Schienen des Gleises zu verteilen.

Weiterhin stellt die Erfindung eine verbesserte kombinierte Lauf- und Schutzschiene zur Verfügung, bei der die zu beiden Seiten der Laufschiene angeordneten Schutzschienen einander in senkrechter Richtung überlappen und normalerweise von beiden Seiten des auf der Laufschiene laufenden Rades so weit auf Abstand stehen, dass sie nur dann mit dem Rad in Berührung kommen, wenn sie dessen seitliche Bewegung begrenzen, und bei der zu beiden Seiten der Laufschiene nach oben hin offene Rillen vorgesehen sind, die normalerweise die Berührung zwischen dem Rad und der kombinierten Schiene auf die Laufschiene innerhalb des zulässigsn Verschleissbereichs derselben beschränken.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen.

Pig. 1 ist ein senkrechter Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsfonn der verbesserten kombinierten Lauf- und Schutzschiene gemäss der Erfindung und zeigt die normale räumliche Beziehung zwischen den Schutzschienen und einem auf der Laufschiene laufenden Rad.

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Pig. 2 ist ein Aufriss in kleinerem Massstab und zeigt im Schnitt ein aus einem Paar kombinierter Schienen gemäss Pig. 1 ■bestehendes Gleis und in Endansicht ein darauf laufendes Paar von durch eine Achse verbundenen Hadern.

In den Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeiehen versehen. - -

Die mit 1 bezeichnete verbesserte kombinierte Lauf- und Schutzschiene gemäss der Erfindung soll die herkömmliche Gleissehiene aus I-Formstahl für Schnelleisenbahnen ersetzen.

Die verbesserte kombinierte Schiene 1 weist eine mittlere Laufschiene 2 und an den Seiten derselben eine aussere. Schutzschiene 3 und eine innere Schutzschiene 4 auf, die seitlich auf Abstand von der Laufschiene stehen. Wie die abgebildete Ausführungsform zeigt, ist die bevorzugte kombinierte Schiene 1 zwecks "Verwendung für den Schnelleisenbahnverkehr für das übliche Verlegen auf dem Bahnkörper auf (nicht dargestellten) Eisenbahnschwellen ausgebildet und weist zu diesem Zweck einen Schienenfuss 5 und einen, mit dem Fass einstückig geformten und von ihm aus senkrecht aufwärts verlaufenden Schienensteg 6 auf, der die Laufschiene 2 und die Schutzsehienen 3 und 4 trägt.

Die Laufschiene 2 hat einen Kopf 7> der mit dem Steg 6 aus einem Stück besteht und ihn überragt, und auf dem Kopf eine ballig geformte Lauffläche 8 zur Berührung mit der schrägen Lauffläche 9 eines herkömmliehen, · mit Spurkranz versehenen Eisenbahnrades 10. Im seitlichen Abstand von dein Kopf 7 der Laufschiene verlaufen in Längsrichtung parallel zu demselben die äussere und innere Schutzschiene 3 bzw. 4, die zweekmässig als senkrecht stehende obere Plansche oder Arme des äusseren bzw. inneren Schutzschienenkörpers 1t bzw. 12 ausgebildet sind. Die starren und vorzugsweise mit dem Schienenkopf 7. und dem Schienensteg 6 einstückig geformten*ausseren und inneren Schutzscliienenkörper 11 bzw. 12 haben waagerechte unte- ■

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re Schenkel oder Stege 15 bzw. 14, die von den unteren Enden der Schutzschienen 3. bzw. 4 nach innen verlauf en und die letzteren mit dem Steg 6 zweckmässig durch den Kopf der laufschiene verbinden.

Die äussere und die innere Schutzschiene 3 bzw. 4 reichen so weit nach oben und haben von der Lauffläche 8 oder dem darauf laufenden Rad 10 einen solchen seitlichen Abstand* dass sie die beiden Badseiten 15 in senkrechter Richtung überlappen und normalerweise von ihnen auf Abstand stehen und den gewöhnlichen ebenen Oberflächen 16 der beiden Radseiten 15 entsprechend ebene innere lagerungs-, berührungs- und bewegungsbegrenzende Anschlagflänken 17 darbieten, die in Längsrichtung parallel zueinander und zu dem Schienenkopf 7 verlaufen. Pa der Spurkranz 18 des Rades 10 nach unten vorspringt und das äussere Ende der Radlauffläche sich über der Schienenlauffläche 8 befindet, lässt sich das senkrechte überlappen zwischen den Radseiten 15 und den daran angrenzenden äusseren und inneren Schutzschienen 3 und 4 bewerkstelligen, ohne dass die beiden Schutzschienen sich um den gleichen Betrag nach oben zu erstrecken brauchen. Gewöhnlich genügt es, wenn die innere Schutzschiene 4 sich nur so weit nach oben erstreckt wie die Kuppe der Lauffläche 8, während sich die äussere Schutzschiene 3 darüber hinaus nach oben erstrecken muss.

Die Berührung des Rades 10 bei seinem normalen Lauf nicht nur mit den Schutzschienen 3 und 4, sondern auch mit den Schienenkörpern 11 und 12 als Ganzem wird während der effektiven Lebensdauer des Schienenkopfes 7 dadurch vermieden, dass in den Schienenkörpern zu beiden Seiten des Schienenkopfes ? zwischen demselben und den an ihn angrenzenden Schutzschienen zwei nach oben hin offene Rillen oder Kanäle 19 vorgesehen sind, die in Längsrichtung parallel zum Schienenkopf verlaufen. Jede der beiden Rillen 19 ist so tief und hat einen solchen Umriss, dass sie den über ihr befindlichen Teil des Rades aufnehmen kann, ohne dass es normalerweise über-den, Bereich des zulässigen Vertikalversehleisses des Schienenkopfes hinaus zur Be-

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rünrung mit dem Rad kommt, wobei die untere Grenze der Berührungsflächen durch die über den Laufschienenkopf gezogene waagerechte, strichpunktierte Mnie dargestellt ist.

Bei dieser Bauart und gewöhnlicher Verlegung mit einer entsprechenden Gegenschiene als anderem Teil, des Gleises, wie in Fig. 2 abgebildet, berührt die verbesserte Schiene 1 normalerweise die Räder 10 eines (nicht dargestellten) Eisenbahnwagens nur am Schienenkopf 7, und die seitliche Verschiebung der Räder gegen den Schienenkopf nach aussen hin wird nur durch die Spurkränze 18 der Räder beschränkt. Wenn es Jedoch zur Ausbildung zu hoher, naeh aussen gerichteter Kräfte kommt, wie in Kurven bei hohen Fahrgeschwindigkeiten, so dass der Spurkranz 18 das Bestreben hat, auf den Schienenkopf 7 aufzulaufen, tritt die äussere Schutzschiene 3 in Tätigkeit, indem sie mit ihrer ebenen Innenflanke 17 die ihr gegenüberliegende ebene Oberfläche 16 an der Aussenseite 15 des Rades berührt. Die Berührung zwischen der äusseren Schutzschiene und dem Rad erfolgt nur für einen Augenblick, verhindert aber ungeachtet ihrer Dauer die weitere Verlagerung St.es Eades nach aussen und erzeugt eine Gegenkraft, die das Rad wieder in seine normale Lauf- oder Arbeitslage auf dem Schienenkopf zurückführt. . .

Umgekehrt tritt bei einer» Verschiebung eines Rades gegen den Schienenkopf nach innen hin, wie sie durch seitliche Kräfte ausgelöst wird, die auf ein Innenrad eines in einer Kurve fahrenden Eisenbahnwagens naeh innen hin zur Einwirkung kommt, die innere Schutzschiene In ähnlicher Weise in Tätigkeit, indem sie mit ihrer ebenen Flanke 17 die gegenüberliegende ebene Fläche 16 der Innenseite des Rades berührt, dadurch eine weitere Verschiebung des Rades nach innen verhindert und das Rad wieder in seine normale Lage auf dem Schienenkopf zurückführt. Dadurch, dass sowohl der horizontalen als auch der vertikalen Winkeländerung des Rades in bezug auf den Schie- '. nenkopf bestimmte Grenzen gesetzt werden," wirken-die äussere und die innere Schutzschiene dem Schleudern des Rades und des

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(nicht dargestellten) Eisenbahnwagens, zu dem das Had gehört, sowie den Abheben des Rades von dem Schienenkopf unter der Einwirkung von Kräften, wie sie sich aus Unregelmässigkeiten des.Gleises ergeben, entgegen.

Die Begrenzungswirkung der inneren Schutzschiene 3 auf die Einwärtsbewegung des angrenzenden Rades 10 kommt zwar auch unabhängig voneinander gelagerten Rädern zugute, ist aber am wichtigsten, wenn es sich um das innere Rad eines durch eine Achse verbundenen Radpaares eines mit hoher Geschwindigkeit in einer Au83enkurve befindlichen Fahrzeugs handelt. Unter diesen Bedingungen wird bei den bisher bekannten, bereits vorhandenen oder vorgeschlagenen Hauptstreckenschienen mit oberirdischem Schienenkopf der Einwärts bewegung des Innenrades und der Auswärtsbewegung des dazugehörigen anderen Hades nur an dem Aussenrad durch Berührung seines Spurkranzes mit dem angrenzenden Kopf der Aussenschiene - wenn es sich um eine herkömmliche Schiene handelt - oder durch Berührung seiner Aussenseite mit der Schutzschiene - wenn es sich um die bisher bekannten · Schienen handelt, die nur äussere Schutzschienen aufweisen entgegengewirkt. So kann eine Aussenschiene einer jedem der beiden bekannten Schienenarten, da ihr allein die Aufgab© zufällt, dem seitlichen Schub zu widerstehen, der in den Rädern durch die auf das Fahrzeug wirkenden seitlichen Kräfte, besonders die Zentrifugalkraft, erzeugt wird, leicht mit unheilvollen Polgen umkippen, wenn die Kräfte zu stark werden. Diese Möglichkeit wird bei der verbesserten kombinierten Schiene 1 durch ihre innere Schutzschiene 4 ausgeschlossen, die unter derartigen Bedingungen dafür sorgt, dass der Schub von beiden Schienen aufgenommen oder auf diese verteilt wird.

In ihrer bevorzugten einstückigen Form lässt sich die verbesserte kombinierte Schiene 1 leicht, ebenso wie die herkömmlichen Schienen, durch Walzen herstellen und eignet sich zum Verlegen sowohl abschnittweise als auch gemäss der neueren Technik als fortlaufende, zusammenhängende Schiene. Der Schienensteg 6 ist zweckmässig etwas dicker als bei normalen Schie-

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ήβη, die für die gleichen Yertikalbelastungen bestimmt sind, wobei aie Yerdickung auf der Innenseite der in Mg. 11 durch die strichpunktierte Linie angedeuteten Senkrechten liegt, die durch den Berührungspunkt zwischen der Schienenlauffläche 8 und der Radlauffläche 9 geht, damit er eine erhöhte Biegesteifigkeit gegen die gewöhnlieh höheren, nach aussen wirkenden Kräfte aufweist, denen er bei der Beanspruchung standhalten miss. Trotzdem ist die kombinierte Schiene 1 mit normalen Schienen gemeinsam verwendbar und kania - mit Ausnahme von Kreuzungen, für die die Arme der Sehutzschienen 3 und 4 unge-•eigneii sind - entweder für vollständige Gleise verwendet oder, was wirtschaftlicher ist, in dem gleichen Gleis mit normalen Schienen kombiniert und nur an bestimmten Gleisabschnitten, wie in Kurven, eingesetzt werden, wo. sehr hohe seitliche Kräfte bei hohen Fahrgeschwindigkeiten zu erwarten sind. In Anbetracht der zusätzlichen Sehutzschienen und der dicken Ausführung des Steges wird die kombinierte Schiene 1 für die gleiche Yertikalbelastung natürlich schwerer sein als die normale Schiene. Zum Ersatz einer normalen Schiene mit einem Gewicht von 57 kg/m würde daher bei den in den Zeichnungen dargestellten Abmessungen eine um 4-6,1. kg/m schwerere kombinierte Schiene mit einem Gewicht von 103,1 kg/m benötigt werden. .

Nicht nur das Gewicht der kombinierten Schiene, sondern auch der seitliche Abstand zwischen den Sehutzschienen 3 und 4 und den Rädern 10 richtet sich nach den jeweiligen Anforderungen, die die betreffende Eisenbahn an das Gleis stellt. Der seitliche Abstand muss natürlich gross genug sein, damit es beim normalen Fährbetrieb nicht zur Berührung zwischen den Sehutzschienen und einem auf der Schiene. 2 laufenden Rad kommt, und der seitliche Abstand zwischen den Innenflanken 17 der beiden Sehutzsehienen bestimmt sich daher nach der maximalen Dicke der Wagenräder, für die das betreffende Gleis bestimmt ist. Unter Berücksichtigung dieser Mindestbegrenzung sollen jedoch die Seitenabstände so klein sein-j wie es praktisch noch möglich ist, damit die Sehutzschienen am wirksamsten arbei-

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ten; für ein 13,3 cm dickes Rad eines Personenwagens reicht ein seitlicher Abstand von etwa 6,35 mm an jeder Eadseite gewöhnlich für beide Zwecke aus.

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Claims

Sidney Hedley Bingham

Patentansprüche

Kombinierte Lauf- und Schutzschiene für den Schnelleisenbahnverkehr, gekennzeichnet durch eine Laufschiene (2) und an den gegenüberliegenden Seiten der Laufschiene eine äussere (3) und eine innere (4) Schutzschiene, die mit der Laufschiene starr verbunden sind, in seitlichen Abständen an ihr entlanglaufen, die ihnen benachbarten Seiten (16) eines auf der Laufschiene laufenden, mit Spurkranz (18) versehenen Pahrzeugrades (10) in ihrer senkrechten Ausdehnung überlappen und normalerweise in solchen Abständen von diesen Seiten (16) stehen, dass sie mit ihnen in Berührung kommen können und die seitliche Bewegung des Eades in beiden Richtungen in bezug auf die Laufschiene (2) begrenzen, ohne die normale Laufbewegung des Eades auf der Schiene zu stören. - .
2. Kombinierte Lauf- und Schutzschiene nach Anspruch 1 Bait einem l?uss und einem mit dem Fuss einstückig geformten, senkrecht stehenden Sehiehensteg, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Schienensteg (6) die Laufschiene (2) und die Schutzschienen (3, 4) befestigt sind, wobei der Schienenkopf (7) den Schienensteg (6) überragt, die Schutzsehienen (3, 4) seitlich gegen den Schienensteg (6) versetzt sind und sämtliche Schienen einstückig miteinander und mit dem Schienensteg (6) geformt sind»
3. Kombinierte Lauf- und Schutzschiene nach Anspruch 2₉ dadurch, gekennzeichnet, dass jede Schutzschiene (3, 4) als · Arm eines Schutzschienenkörpers (11, l£) ausgebildet ist

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AO

und einen sich nach innen erstreckenden Schenkel (13» 14) aufweist, der das untere Ende des betreffenden Arms (3f 4) mit dem Kopf (7) der Laufschiene (2) verbindet.

Kombinierte Lauf- und Schutzschiene nach Anspruch 3». dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschienen (3> 4) mit ihren ebenen Innenflanken (17) ebenen Oberflächen (16) der benachbarten Seiten (15) des auf der Laufschiene (2) laufenden Rades (10) so gegenüberliegen, dass sie mit diesen Oberflächen in Berührung kommen können, und dass die Schutzschienenkörper (11, 12) zu beiden Seiten der Laufschiene (2) mit derselben nach oben offene Rillen bilden, wobei die Innenflanken (17) und Rillen in Längsrichtung parallel zueinander und zu dem Schienenkopf (7) verlaufen und jede Rille eine solche Tiefe und Gestalt hat, dass sie einen über ihr befindlichen Teil des Rades (10) ohne normale Berührung im zulässigen Terschleissbereich des Schienenkopfes (7) aufnehmen kann.

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