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Schienenbefestigung auf Betonschwellen oder dergleichen
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schienenbefestigung auf Betonschwellen
oder dergleichen, mit seitlich neben dem Schienenfuss in der Schwelle verankerten
Schwellenschrauben und mit von diesen niedergehaltenen, federnden Spannklemmen,
die sich einerseits auf den Schienenfuss und andererseits auf der Schwellenoberseite
abstützen.
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Schienenbefestigungen dieser Art sind in den verschiedensten Ausführungsformen
seit langem bekannt (vgl. beispielsweise DE-AS 12 57 817, "Oberbautechnik und Oberbauwirtschaft"
von Dr. Ing. habil. G. Schramm, 2. Auflage, 1963, Seiten 131 ff., FR-PS 11 92 415
usw.). Neben den Schwellenschrauben und Spannklemmen umfassen derartige Schienenbefestigungen
zusätzlich eine Anzahl von verschiedenen weiteren Teilen, die nicht nur die Herstellungskosten
erhöhen, sondern auch die Lagerhaltung und die Montage erschweren und verkomplizieren.
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So umfassen bekannte Schienenbefestigungen dieser Art häufig sogenannte
Führungsplatten (vgl. insbesondere DE-AS 12 57 817),
die zum einen
zur seitlichen Lagefixierung der Schienen auf den Schwellen beim Verlegen dienen
und damit eine schnelle und genaue Montage ermöglichen, sowie zum anderer beim Fahrbetrieb
sicherstellen, dass die lateral wirkenden Führungskräfte ohne seitliches Belasten
der Schwellenschrauben in die Schwelle eingeleitet werden. Allerdings ist es zur
seitlichen Lagefixierung der Schienen auf den Schwellen beim Verlegevorgang erforderlich,
dass die Führungsplatten auf die Schwellen gepresst werden, d. h.
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sich die Schwellenschrauben und die Spannklemmen zumindest in ihrer
vormontierten Lage befinden. Beim Austausch von Schwellenschrauben, Spannklemmen
oder anderen Teilen dageg erfolgt keine Lagefixierung der Schienen auf den Schwellen
wodurch derartige bekannte Konstruktionen in dieser Hinsic; nicht voll befriedigen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schit nenbefestigung
der eingangs beschriebenen Art derart weite zu bilden, dass unter Reduzierung der
Anzahl der für die Befestigung erforderlichen Teile eine verbesserte Lagefixierung
der Schiene auf der Schwelle sowohl im Verlege-oder Reparaturzustand, als auch im
Fahrbetrieb gewährleistE ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass zu beiden
Seiten des Schienenfusses sich etwa senkrecht zur Schwellenoberseite erstreckende
und im geringen Abstand zu den Seitenflächen des Schienenfusses verlaufende Abstützflächen
aus faserverstärktem Beton vorgesehen sind.
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Durch die erfindungsgemässen Merkmale ist erstmalig eine Schienenbefestigung
geschaffen, bei der die Lagefixierung der Schienen auf den Schwellen von einstückig
mit den Schwe len, d. h. in diesen integrierten Mitteln vorgenommen wird.
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Dadurch kann die Anordnung von Führungsplatten oder dergleichen Einrichtungen
zur Lagefixierung entfallen, wodurch
die Anzahl der für die Befestigung
erforderlichen Teile reduziert wird.
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Von wesentlicher Bedeutung ist dabei jedoch, daß die seitliche Lagefixierung
der Schienen auf den Schwellen in jeder Phase des Verlege- oder Reparaturzustandes
gewährleistet ist, da diese Aufgabe von den in die Schwellen integrierten Abstützflächen
übernorrnen wird, und damit vollkommen unabhängig von anderen Teilen der Schienenbefestigung
erfolgt. Auf Grund der erfindungsgemässen Ausgestaltung ist daher eine absolut zuverlässige
Lagefixierung der Schienen auf den Schwellen bereits zu einem Zeitpunkt gewährleistet,
zudem weder Schrauben noch Spannklemmen oder andere Teile der Schienenbefestigung
montiert sind.
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Schienenbefestigungen der erfindungsgemässen Art ermöglichen auch
einen Notfahrbetrieb beim Schienenwechsel. Auf Grund der in die Betonschwellen integrierten
Abstützflächen wird die Spur auch dann gehalten, wenn die Schwellenschrauben noch
gelöst sind.
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Im fertig montierten zustand unterbinden Schienenbefestigungen der
erfindungsgemässen Art beim Schwellenstopfen mit Maschinen eine Schrägstellung der
Betonschwellen gegenüber der Gleisachse. Dadurch werden Veränderungen in der Spurweite
und damit Schäden an den Schienen oder den einzelnen Teilen der Schienenbefestigung
verhindert.
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Schienenbefestigungen der erfindungsgemässen Art erbringen auch eine
gewisse Verbesserung der Rahmensteifigkeit des Gleisrostes. So verhindern die in
die Schwellen integrierten Abstützflächen nach erfolgtem Anliegen der Seitenflächen
des Schienenfusses eine weitere Verschiebung, so dass weitergehende Veränderungen
nicht mehr möglich sind.
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Da die Abstützflächen bei Schienenbefestigungen der erfin-
dungsgemässen
Art die Seitenkräfte nicht nur im Verlege-oder Reparaturzustand, sondern auch im
Fahrbetrieb aufnehmen, wird darüberhinaus ein seitliches Belasten der Schwellenschrauben
unterbunden, wie dies auch bei verschiedenen Schienenbefestigungen der bekannten
Art der Fall ist.
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Eigenschaften und Vorteile von faserverstärktem Beton sind grundsätzlich
bekannt (vgl. beispielsweise Zeitschrift Betontechnische Berichte", Aufsatz von
Jürgen Dahms, Herstellung und Eigenschaften von Faserbeton, Ausgabe April 1979,
Seiten 139 bis 143). Auf Grund des Einsatzes dieser speziellen Betonart ist es erstmalig
möglich, die Seitenflächen des Schienenfusses direkt an den Abstützflächen zur Anlage
zu bringen, ohne dass es dabei zu Absplitterungserscheinungen auf Grund von zu hoher
Flächenpressung und damit zu Schäden an den Abstützflächen kommt.
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Normale Betonarten - auch solche hoher Qualität - eignen sich . nicht
zur direkten Aufnahme von Kräften aus dem Schienenfuss, so dass bei Schienenbefestigungen
der bekannten Art bis heute stets Zwischenelemente vorgesehen werden.
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Grundsätzlich reicht es aus, den faserverstärkten Beton lediglich
zur Bildung der Abstützflächen einzusetzen. Zweckmäßig ist es jedoch, a den unterhalb
des Schienenfusses angeordneten Bereich und somit den gesamten Bereich der Betonschwelle
nahe des Schienenfusses aus glasfaserverstärktem Beton herzustellen.
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Für spezielle Anwendungszwecke kann es auch vorteilhaft seir nicht
nur den Bereich um den Schienenfuss, sondern die gesamte Betonschwelle aus glasfaserverstärktem
Beton herzustellen.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel schliessen die zu beiden
Seiten des Schienenfusses angeordneten Abstützflächen mit der Auflagefläche für
den Schienenfuss einen Winkel ein, der geringfügig grösser als 90° ist und vorzugsweise
etwa zwischen 930 und 980 liegt. Durch eine derartige Ausgestaltung bilden die zu
beiden Seiten des Schienenfusses verlaufenden Abstützflächen in Richtung der Auflagefläche
für den Schienenfuss konvergierende Führungsflächen, so dass das Einsenken des Schienenfusses
zwischen die Abstützflächen beim Verlegevorgang vereinfacht wird.
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Um Kanten im Bereich der Abstützflächen zu vermeiden, ist es zweckmässig,
die Abstützflächen zu den Schwellenseitenflächen hin in einem Bogen oder in einem
Radius auslaufen zu lassen. Dadurch wird auch im Falle einer geringfügigen Schrägstellung
der Schwellen gegenüber der Gleisachse eine punktförmige Anlage der Seitenflächen
des Schienenfusses an den Abstützflächen und damit eine übermässige Flächenpressung
in diesem Bereich vermieden.
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Für Sonderfälle kann es auch zweckmässig sein, die Abstützflächen
gewellt auszubilden.
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Eine erhebliche zusätzliche Verbesserung der Lagefixierung wird bei
einer Schienenbefestigung der erfindungsgemässen Art dann erzielt, wenn eine Spannklemme
eingesetzt wird, die sich am Schienenfuss nicht nur auf dessen Oberseite, sondern
auch seitlich und an der Schwelle in einer Auskehlung in der Schwellenoberseite
abstützt. Erfindungsgemäss ist es hierbei erforderlich, dass die Abstützflächen
im Bereich der Spannschraube zur Bildung einer Ausnehmung unterbrochen sind, in
der sich zumindest der sich seitlich an dem Schienenfuss abstützende Teil der Spannklemme
erstreckt.
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Durch diese Ausgestaltung wird erstmalig eine Schienenbefestigung
geschaffen, bei der eine Lagefixierung der Schiene
auf der Schwelle
in zweifacher Hinsicht erfolgt. So übernehmen die Abstützflächen beim Verlege- oder
Reparaturvorgang eine grobe Lagefixierung, während mit dem sich seitlich an den
Schienenfuss abstützenden Teil der Spannklemme dann die endgültige Lagefixierung
vorgenommen wird.
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Die im Fahrbetrieb auftretenden Seitenkräfte wiederun werden bei
dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bis zu einem bestimmten Wert über
den sich seitlich am Schienenfuss abstützenden Teil der Spannklemme in die Betonschwelle
abgetragen. Erreichen die Seitenkräfte jedoch Werte, die dieser Teil der Spannklemme
nicht mehr aufzunehmen vermag, so kommen die Seitenflächen des Schienenfusses an
den Abstützlächen der Schwelle zur Anlage, die dann den überschiessenden Kraftanteil
übernehmen. Somit erfolgt bei dieser bevorzugten Ausführungsfoz der Erfindung eine
Aufteilung der Seitenkräfte auf die Klemme und die Abstützflächen der Schwelle (Systemredundanz).
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Grundsätzlich wird die oben beschriebene vorteilhafte Wirkung mit
jeder Art von Spannklemme erzielt, die sich sowohl seitlich als auch auf der Oberseite
des Schienenfusses abstützt. Besonders vorteilhafte Ergebnisse ergeben sich jedoch
mit einer Spannklemme aus gebogenem Stabmaterial, die einen etwa U-förmig gebogenen,
die Schwellenschraube auf der der Schiene und den beiden Schwellenseiten zugewandten
Seite umschliessende Mittelschleife besitzt, an deren freie Enden sich Bügelarme
anschliessen, die sich mit ihrem an die Mittelschleife anschliessenden Schulterbereich
auf dem Schwellenoberseite und mit ihren freien Ende auf Schienenfuss abstützen.
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Bei derartigen Spannklemmen ist nun erfindungsgenäß vorgesehen, dass
sich die Mittelschleife entweder direkt oder über ein separates Stütz element an
den Seitenflächen des Schienenfusses abstützt.
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Im Falle der direkten Abstützung der Mittelschleife ist es zweckmässig,
diese derart zu formen, dass sie mit ihrem der Seitenfläche des Schienenfusses zugewandten
Teil in der Ausnehmung zwischen den Abstützflächen ruht. Um die in die Mittelschleife
eingeleiteten Seitenkräfte direkt in die Schwelle ableiten zu können, ist es dabei
erforderlich, dass sich die Schulterbereiche der Spannklemme in der Auskehlung in
der Schwellenoberseite abstützen.
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Im Falle der Anordnung eines Stützelementes muss dieses mit der Mittelschleife
zur Übertragung der Kräfte verbunden sein. Eine einfache und zweckmässige Verbindung
wird dann erreicht, wenn das Stützelement formschlüssig mit der Mittelschleife verbunden
ist.
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Grundsätzlich kann ein derartiges Stütz element in beliebiger Weise
ausgebildet sein. Eine einfache und billige Herstellung wird jedoch dann erreicht,
wenn das Stützelement aus Stahlblech geformt oder aus Kunststoff hergestellt ist.
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Im folgenden sind zur weiteren Erläuterung und zum besser Verständnis
mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
näher beschrieben.
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Fig. 1 zeigt in einem Vertikalschnitt senkrecht zur Schienenachse
ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schienenbefestigung, wobei
die rechte Seite der Fig. 1 die Spannklemme im vormontierten und die linke Seite
der Fig. 1 die Spannklemme im montierten Zustand darstellt, Fig. 2 zeigt im vergrösserten
Masstab eine Draufsicht auf die Schienenbefestigung gemäss Fig. 1 im montierten
Zustand, Fig. 3 zeigt in einem der Fig. 1 entsprechenden Masstab eine der Fig. 2
entsprechende Ansicht, jedoch ohne Schiene, Spannklemme und Schwellenschraube, Fig.
4 zeigt in einer der Fig. 3 entsprechenden Darstellunc ein zweites Ausführungsbeispiel
der erfindungsge -mässen Schienenbefestigung, Fig. 5, 6 und 7 zeigen ein drittes
Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Schienenbefestigung, r jeweils in ein
den Fig. 1, 2 und 3 entsprechenden Darstellungen.
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Fig. 8 und 9 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Schienenbefestigung, jeweils in einer den Figuren 1 und 2 entsprechenden Darstellung.
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Wie insbesondere aus den Fig. 1 und 5 hervorgeht, ist in den Betonschwellen
1 seitlich neben dem Schienenfuß 2 mittels eines herkömmlichen Dübels 3 jeweils
eine Schwellen-Schraube 4 verankert.
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Die Schwellenschraube 4 hält im eingeschraubten Zustand (vgl. jeweils
linke Seite der Fig. 1 und 5) eine Spannklemme 5 in Einsatzstellung, die sich einerseits
auf der Oberseite des Schienenfusses 2 und andererseits in einer Auskehlung 6 in
der Schwellenoberseite 7 abstützt.
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Zu beiden Seiten des Schienenfusses 2 erstreckt sich etwa senkrecht
zur Schwellenoberseite 7 im geringen Abstand zu den Seitenflächen 8 des Schienenfusses
. Abstützflächen 9, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein Absenken der
Auflagefläche der Betonschwelle für den Schienenfuss 2 gebildet werden. Der Bereich
um die Abstützflächen 9 ist aus glasfaserverstärktem Beton hergestellt.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel schliessen die Abstützflächen
9 mit der Auflagefläche 10 für den Schienenfuss 2 einen Winkel a von 930 ein.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1, 2 und 3 werden die abstützflächen
9 von ebenen durchlaufenden Flächenstreifen gebildet. Beim Ausf5urngsbeispiel gemaß
Fig. 4 dagegen ist dieser Flächenstreifen gewölbt und läuft zu den Schwellenseitenflächen
11 hin in einem Padius r aus. Im Falle des Ausführungsbeispieles nach den Fig. 5,
6 und 7 dagegen ist der Flächenstreifen im Bereich der Spannschraube 4 zur Bildung
einer Ausnehmung 18 unterbrochen.
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Neben der Auskehlung 6 auf der Schwellenoberseite 7 ist eine weitere
Auskehlung 12 angeordnet, die einen Teil der Spannklemme in der vormontierten Stellung
(vgl. jeweils rechte Seite der Fig. 1 und 5) zum Zwecke der Lagefixierung aufnimmt.
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Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 6 hervorgeht, besteht die in den
vorliegenden Ausführungsbeispielen eingesetzte Spannklemme 5 im wesentlichen aus
einem gebogenen Stabmaterial und besitzt eine etwa U-förmig gebogene, die Schwellenschraube
4 auf der der Schiene und den Schwellenseiten 11 zugewandten Seite umschließenden
Mittelschleife 13, an deren freie Enden sich Bügelarme 14 anschließen, die sich
mit ihrem an die Mittelschleife 13 anschließenden Schulterbereich 15 in der Auskehlung
6 auf der Schwellenoberseite 7 und mit ihren freien Enden 16 auf dem Schienenfuß
2 abstützen. Die Spannklemme 5 gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der Spannklemme
5' gemäß Fig. 6 dadurch, daß die Mittelschleife 13 im Bereich ihres der Schiene
zugewandten Teiles 17 (vgl. Fig. 5) derart nach unten abgebogen ist, daß ihr Teil
17 an der Seitenfläche 8 des Schienenfußes 2 anliegt. Der Teil 17 der Mittelschleife
13 ruht dabei in der Ausnehmung 18 im Bereich der Schwellenschraube 4.
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Während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1, 2 und 3 die
Spannklemme 5 keine nennenswerten Seitenkräfte übernehmen kann und diese deshalb
durch die Abstützflächen 9 der Betonschwelle 1 abgetragen werden, leitet die Mittelschleife
13 bei dem in den Figuren 5, 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel aufgrund
des nach unten abgebogenen Teile 17 auftretende Seitenkräfte direkt über die Auskehlung
6 in die Betonschwelle 2 über. Erreichen bei diesem Ausführungsbeispiel die Seitenkräfte
Werte, die die Spannklemme nicht mehr aufnehmen kann, so kommen die Seitenflächen
8 des Schienenfußes 2 an den Abstützflächen 9 der Schwelle 1 zur Anlage, die dann
den überschießenden Kraftanteil aufnehmen.
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Anstelle eines abgebogenen Teiles 17 kann zur direkten Übernahme der
Seitenkräfte in die Mittelschleife 13 auch ein Stützelement 19 angeordnet werden,
wie dies in den Figuren 8 und 9 dargestellt ist. Dieses Stützelement 19 besteht
aus einem die Oberseite der Mittelschleife 13 übergreifenden Teil 21, welches eine
formschlüssige Verbindung zur Mittelschleife
herstellt. Dieses
obere Teil 21 ist mit einem Ansatz 20 ausgestattet, der sich durch die Mittelschleife
hindurch nach unten erstreckt und an den Seitenflächen 8 des Schienenfußes 2 anliegt
(vgl. Figur 8). Das Teil 20 übernimmt somit bei diesem Ausführungsbeispiel die Funktion
des abgebogenen Teiles 17 der Spannklemme 5, welches sich dadurch einfacher herstellen
läßt.
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Das Stützelement 19 kann aus Stahlblech oder Kunststoff hergestellt
sein. Vorteilhaft ist es dabei, wenn die Verbindung mit der Mittelschleife 13 durch
Formschluß erfolgt.
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Gegebenenfalls kann das.Stützelement 19 auch durch die Schwellenschraube
an der Mittelschleife 13 gehalten werden.
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