-
Eisenbahnstohlschwelle und Gleistragelement aus derartigen
-
Schwellen Die Erfindung betrifft eine Eisenbahnstahlschwelle bestehend
aus genormten, warmgewalzten Doppel-T-Trögern, insbesondere Breitflanschträgern
und ein Gleistragelement aus derartigen Eisenbahnstohlschwellen.
-
Im Eisenbahnoberbau werden für die Auflage und Befestigung der Schienen
grundsätzlich Querschwellen aus verschiedenen Werkstoffen verwendet; so sind vor
allem Schwellen aus Holz, Stahl und Beton bekannt, die sich seit longer Seit als
zweckmäßigste Materialien für diesen Einsatzzweck erwiesen haben.
-
Als natürlicher Baustoff wurde von Anbeginn der Eisenbahnentwicklung
Holz für die Schwellen verwendet. Holz hat günstige Dömpfungs eigenschaften auf
Grund seiner Materialstruktur. Aber selbst bei geeigneter Holzauswahl und entsprechender
Imprägnierung wird nur eine begrenzte Haltbarkeit, die von der Art und dem Umfang
der Belastung abhängt, erreicht. In Schmelzbetrieben sind für den Heißtransport
von Flüssigmetallen und anderen Materialien Holzschwellen als Gleisunterbau nicht
einsetzbar. Außerdem ist die Verfügbarkeit geeigneter Holzmengen beschränkt.
-
Neben den ebenfalls seit lóngerer Zeit bekannten Stshisckwellen sind
wegen zeitweilig nicht genügend zur Verfügung stehender Holz- und Slohlmengen Betarischwellen
entwickelt worden. Wegen der diesem Werkstoff anhaftenden schlechten Zugbelostugseigenschaften
wurden die Betonschwellen durch eine Vorspannung mittels hochfester Stähle in Form
von Drähten oder Stäben verbessert und erreichten durch entsprechende Unterlagen
im Bereich des Schienenauflagers auch zufriedenstellende Laufruhen von Zügen. Die
von diesen Stahlbetonschwellen erwarteten hohen Standzeiten müssen jedoch nach den
negativen Erfahrungen, die in letzter Zeit im Brücken- und Hochbau gemocht wurden,
sehr stark reduziert werden, da durch Belastungsrisse im Inneren der Schwelle Korrosionsschöden
auftreten können, die zur Zerstörung der Schwellen führen können.
-
Außerdem ist die Herstellung von vorgespannten Stahlbetonschwellen
aufwendig.
-
Schwellen aus Stahl sind überwiegend in Form eines Hutprofils mit
abgebogenen Enden, sogenannten Kappen, verwendet worden. Später wurde ein neuartiges
Hutprofil von der Stahlindustrie entwickelt, das dem Lastenheft der Bundesbahn für
herkömmlichen Schienenbetrieb sowohl im Schwerlastverkehr, wie auch in der Personenbeförderung
entsproch. Wenngleich solche Stahlschwellen ehne weitere Oberflächenbehandlung eine
relativ gute Lebensdauer erreichen, so ergeben sich, bedingt durch diese Formgebung
und den Werkstoff, Schwierigkeiten bei der Verlegung im Schotterbett und bei der
Laufruhe von Zügen auf Grund einer mangelhaften Schall- und Schwingungsdsmpfung.
-
Weitere Bemühungen, den Werkstoff Stahl als Schwellenmoterial zu verwenden,
führten im Rahmen von Untersuchungen zum Asphaltoberbau im Gleisverkehr zu der sogenannten
"Y-Schwelle" mit Verschraubung im Unterbett. Diese Schwelle besteht aus einem gewalzten
parallelflanschigen Profil. Die Y-Form wird durch zwei gebogene Doppel-T-Trägerprofile
gebildet, die im Fußbereich der Y-Form durch aufgeschweißte Querprofile miteinander
verbunden sind. Um eine möglichst gleiche Schienenauflagebelastung zu erreichen,
werden im Kopfbereich der Y-Form, an den offenen Schenkeln, kurze Trägerenden, durch
aufgeschweißte Querprofile verbunden, parallel zum Schenkel angebracht. Die Herstellung
dieser"Y-Schwellen" ist jedoch, bedingt durch die notwendige Biegung der Doppel-T-Träger
und durch die Verschweißungen im Kopf- und Fußbereich recht aufwendig.
-
Alle bisher bekannten Schwellen sind von einer gleichmäßigen und möglichst
gleichbleibenden Tragfähigkeit des Unterbaus abhängig.
-
Bei Verlegung der Schwellen im Schotter bett kann durch Stopfen eine
gleichmäßige Tragfähigkeit der Schwellen nur bedingt hergestellt werden. Das Stopfen,
das auf ungleichmäßigem Boden durchgeführt werden muß, ist außerdem ein arbeitsintensiver
Vorgang.
-
Die Forderunoen an Hochgeschwindigkeitsstrecken erfordern eine besonders
genaue und gleichbleibend sichere Schienenführung. Hierfür wird eine präzise Ausrichtung
der Schwellenoberflächen in der vorgesehenen horizontalen bzw. auch geneigten Ebene
benötigt, die auch dann erhalten bleiben muß, wenn sich lokale Veränderungen des
Unterbodens ergeben. Diese Grundforderungen können mit den bisher bekannten und
verwendeten Schwellen nicht oder nur unzureichend erfüllt werden.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Eisenbohnstahlschwelle zu
entwickeln, mit der die vorher beschriebenen Nachteile behoben werden, die aus genormten,
wsrmgewsizten und daher kostengünstigen Bauteilen besteht und rationell gefertigt
werden kann. Darüber hinaus sollen mit Hilfe derartiger Eisenbahnstahlschwellen
Gleistragelemente entwickelt werden, die werkstattmößig vorgefertigt werden können
und eine einfache und genaue Verlegung des Gleisunterbaus ermöglichen. Die neue
Eisenbahnstahischwelle soll neben einer langen Lebensdauer eine großflächig aPbgestützte,
unverönderliche Oberfläche für die Schienenauflage aufweisen, soll eine beanspruchungsarme
und daher sichere Schienen befestigung ermöglichen und gegen Zug- und Druckbelastungen
die erforderliche Biege- und Verwindungssteifigkeit besitzen. Die dürch den Radguflagedruck
hervorgerufene Belastung der Schiene soll; gemindert werden. Ferner sollen sowohl
die Eisenbahnstahlschwellen wie auch die daraus gefertigten Gleistragelement«als
Querschwellen und als Längsschwellen verwendbar und zur Verbesserung der Schienenabstützung
und -führung kraftschlüssig miteinander verbindbar sein. Durch die Ausbildung der
Schwellen sollen brückenähnlich wirkende Funktionen erreicht werden, die auf Strecken
mit unsicherem, nachgiebigem Untergrund oder bei plötzlich entstehenden Unterspülungen,
Verwerfungen oder Einbrüchen die Sicherheit der Streckenführung dennoch erhalten.
-
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird eine Eisenbahnstahlschwelle
bestehend aus genormten, warmgewalzten Doppel-T-Trägern, insbesondere Breitflanschtrögern
vorgeschlagen, welche erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß zwei parallel
nebeneinander angeordnete Doppel-T-Troger an den benachbarten Flonschkanten miteinander
verschweißt
sind und zwischen den Stegen der Tröger und den verschweißten Flanschenden ein Hohlraum
aebildet wird. Eine so beschaffene Eisenbahnstahischwelle vereinigt die hervorragenden
technischen Eigenschaften des Werkstoffes Stahl in Bezug auf eine Zug-, Druck- oder
Biegebelastung mit der für diesen Einsatzzweck besonders geeigneten Ausbildungsform
wegen der gegenüber dem Untergrund und der Schienenführung großen Abstütz- und Auflagefläche.
-
In weiteren vorteilhaften Ausbildungsformen werden bei der Verwendung
als Querschwellen die Stirnseiten mit einer Platte verschlossen und mit einem Dämpfungsmaterial-
ausgefüllt, das die Schall- und Schwingungsentwicklung des Schwellenkörpers auf
ein Mindestmaß reduziert. Als Dämpfungsmittel eignen sich z.B. Beton, Teerasphalt
oder Kunststoff, wie auch blähfähige Dämmstoffe. Zur Vermeidung der Innenkorrosion
des Hohlkörpers kann ggf. auch ein Korrosionsschutzmittel hinzugefügt werden. S;lbstverständlich
ist, daß die Schwelle zur Erhöhung der Lebensdauer auch außen mit einer korrosionshemmenden
Schutzschicht, wie z.B. einer Teerpechemulsion oder einer Bitumenfarbe, versehen
werden kann. Durch die Anbringung einer Abschlußplatte auf den Stirnseiten der Querschwelle,
die den gesamten Zwischenraum zwischen den Flanschen überdeckt, wird ein hoher Widerstand
gegen eine seitliche Verschiebung der Querschwelle im Schotterbett erzielt.
-
Zur Erhöhung des Widerstandes gegen eine längs oder quergerichtete
Verschiebung der Querschwelle werden die benachbarten Querschwellen mit mindestens
einem senkrecht zu den Schwellen angeordneten Doppel-T-Trugern gleicher Abmessung
derart verbunden, daß der Tröger mit
seinem Steg in das Profil
der Querschwelle hineinragt und seine Stegenden sowie seine entsprechend gekürzten
Flansche mit der Querschwelle verschweißt sind. Diese fest mit den Schwellen verbundenen
Querelemente erhöhen die Biege- und Verwindungssteifigkeit des Schienenunterbous
erheblich. Außerdem können die auf eine Schwelle wirkenden Kräfte kraftschiüssig
auf die benachbarte Schwelle übertragen werden.
-
In Abweichung von der Verschweißung des Querelementes kann dieses
auch lösbar, z.B. verschraubt mit den Querschwellen verbunden werden. Hierfür ist
es erforderlich, daß als Querverbindung mindestens ein senkrecht zu den Schwellen
angeordneter Doppel-T-Tröger verwendet wird, dessen Abmessung kleiner als die Abmessung
der Schwellentröger und so bemessen ist, daß er möglichst genau in das Profil der
Querschwellen hineinpaßt, wobei seine Flansche mit den Flanschen der Querschwellen
lösbar, z.B. durch Verschraubung miteinander verbunden werden.
-
Im Gegensatz zu der bisher üblichen Verwendung der Schwellen als Querschwellen
eignen sich die erfindungsgemäßen Schwellen auch hervorragend zum Einsatz als Längsschwellen.
Während jedoch die neuen Eisenbahnstahlschwellen bei der Verwendung als Querschwellen
auch in herkömmlicher Weise einzeln verlegt werden können, müssen die aus Doppel-T-Trägern
zusammengeschweißten Längsschwellen, die etwa in Spurweite der Schienen verlegbar
sind, mittels rechteckig und/oder diagonal angeordneter Verbindungselemente, die
zweckmäßigerweise auch aus Doppel-T-Trägern bestehen, fest verbunden werden, um
gegen Längs- oder Querverschiebung abgesichert zu sein. Parallel zu der V^erwendung
der Schwellen als Querschwellen kann auch bei den
Längsschwellen
die Befestigung der Verbindungselenente entweder durch Verschweißung gleich großer
Doppel-T-Tröger erfolgen oder durch Verschraubung von Querträgern, die durch eine
geringere Abmessung möslichst genau in das Profil der Querschwellen hineinpassen.
-
Auch bei Verwendung als Längsschwellen wird der Hohlraum an den offenen
Stirnseiten mit einer Platte verschlossen. Diese Platte erstreckt sich vorzugsweise
über den gesamten Bereich des Hohlraumes und der Flanschen, damit im Bereich der
Flansche die Möglichkeit zur Anschraubung oder Anschweißung an die nächstfolgende
Längsschwelle gegeben ist.
-
Außerdem wird der Hohlraum auch hier zum Zwecke der Schall- und Schwingungsreduzierung
mit einem Dämpfungsmittel ausgefüllt, wofür sich beispielsweise Beton, Teerasphalt
oder Kunststoff, wie auch blähfähige Dämmstoffe eignen. Ggf. kann zur Verhinderung
der Hohlraumkorrosion ein korrosionshemmendes Mittel hinzugefügt werden. Auch außen
kann die Längsschwelle mit einer Korrosionsschutzschicht, wie Teerpechemulsion oder
einer Bitumenfarbe versehen werden. Die Dämpfungsmittel kännen nach Verschließen
des Hohlraumes durch Öffnungen eingebracht werden, die sich entweder an der Seite
der Längsschwelle oder in der Stirnplatte befinden und die nach der Verfüllung mit
einem geeigneten Deckel, der z. B. ein Kunststoffstopfen sein kann, verschlossen
werden.
-
Die Längsschwellen haben gegenüber den Querschwellen den Vorteil,
daß sie die Schienen in der gesamten Länge unterfangen und dadurch die kontinuierliche
und gleichmäßige Einleitung der Schienenbelastung in die Schwellen und somit in
den Untergrund erfolgt. Gerade unter dem Aspekt der erhöhten Zug-, Druck- und Biegebelastung,
die bei Hochgeschwindigkeitsstrecken auf die Schienen und Schwellen
einwirken,
ist die Längsschuelle nach der Erfindung für diesen Einsatz in besonderer Weise
geeignet. Durch ihre beidseitige große Abstütz- und Auflagefläche, die die Schienen
über die gesamte Streckenlänge unterstützt und führt, verleiht sie den Schnellzügen
eine große Laufruhe und Fahrsicherheit. Sie gleicht außerdem brückenartig Unebenheiten
des Untergrundes aus, die entweder von Anfang an vorhanden waren oder sich später
plötzlich durch Ausspülung, Abrutschen, Absenken oder Verwerfen gebildet haben.
-
In konsequenter Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Eisenbahn-'
stahlschwelle, insbesondere derjenigen, die als Querschwelle verwendet wird, wird
weiterhin ein Gleistragelement vorgeschlagen, das aus zwei parallel zu einander,
etwa im Abstand der Schienenspur weite angeordneten, aus je zwei Doppel-T-Trägern
zusammengeschweiß ten Schwellenelementen besteht, die durch zwei senkrecht zu den
Schwellen etwa im Abstand der Schienenspurweite angeordnete Verbindungselemente
aus Doppel-T-Trägern fest verbunden sind. Die Gleistragelemente können werkstattmäßig
vorgefertigt und sowohl in Längs- als auch in Querrichtung zum Schienenstrang als
Gleisunterbau Verwendung finden. Die Längs- und Querkomponenten der Gleistragelemente
bestehen aus genormten Bauteilen, die in großtechnischen Fertigungsprozessen, nämlich
durch Warmwalzung kostengünstig gefertigt werden können.
-
Die Zusammenschweißung der Doppel-T-Träger zu den Schwelleneinheiten
kann rationell in einer Schweißstraße durchgeführt werden. Das Einfügen der Verbindungselemente,
ebenfolls Doppel-T-Träger, geschieht auch rationell in der vorbereitenden Werkstatt.
Die fertigen Gleistragelemente sind problemlos durch Stapelung zu lagern,
sie
sind mit normal ousgerüsteten Transportmitteln zu(n Ort der Verlegung zu befc"rdern
und können genau, sicher und schnell so wohl auf einen Asphaltboden als auch in
ein Schotterbett verlegt werden. Durch ihre Ausbildung sind sie universell, d.h.
sowohl in Löngs- als auch in Querrichtung zum Schienenstrang verlegbar und bieten
eine weitaus bessere Tragfähigkeit, als dies mit den bisher verlegten Stob- oder
Einzelquerschwellen erreichbar war.
-
Die Gleistragelemente können bei Verlegung in Längsrichtung zum Schienenstrang
durch Verschweißung oder Verschraubung der Stirnseiten der Schwellenelemente mit
benachbarten Gleistragelementen in Einheiten beliebiger Größe oder zur durchgehenden
Gleisunterführung verwendet werden.
-
Sollen die Gleistragelemente hingegen in Querrichtung zum Schienenstrang
verlegt werden, so sollten sie durch mindestens ein Verbindungselement miteinander
verbunden werden, das aus einem geraden oder gebogenen Doppel-T-Träger mit gleicher
oder geringerer Abmessung als ein Schwellenträger besteht und mit dem Schwellenelement
verschweißt oder verschraubt werden kann. Durch den Einsatz der Eisenbahnstahlschwellen
nach der vorliegenden Erfindung und nach den daraus gefertigten Gleistragelementen
werden alle eingangs gestellten Aufgsben gelöst. Die Schwellen und Gleistragelemente
sind aus genormten Bauteilen kostengünstig herzustellen, leicht zu lagern und zu
transportieren und gestatten eine sichere und schnelle Verlegung. Durch ihre großen
Auflageflächen leiten sie die auftretenden Zug-, Druck- und Biegebelastungen gleichmäßig
in den Unterboden ein. Sie liegen fest und bieten einen hohen Widerstand gegen Quer-
und Längsverschiebung. Sie erlauben eine genaue Kurvenanpassung, sind auch für Weichenunterbau
geeignet und überbrücken auftretende Bodenunebenheiten.
-
Es versteht sich,. daß die Erfindung auch verschiedene Abänderungen
zuläßt. Neben den vorgeschlagenen Verbindungselementen aus Doppel-T-Trägern können
auch andere geeignete Profile Verwendung finden. Sowohl die Längs- und Querschwellen,
wie auch die in Längs- oder Querrichtung zum Schienenstrang verwendungsfähigen Gleistrogelemente
können ohne Hintereinanderkoppelung, d.h. in einzelnen Einheiten verlegt werden.
-
Selbstverständlich können die Hohlräume der Schwellen, insbesondere
bei Einsatz als Längsschwelle, als Kabelkanal für elektrische Leitungen und elektrische
Installationen beliebiger Art verwendet werden.
-
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand'der
Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch die neue Eisenbahnstahlschwelle,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht auf die neue Eisenbahnstahlschwelle, die an
der vorderen Stirnseite mit einer teilweise aufgeschnittenen Verschlußplatte versehen
ist, die den Blick auf den dahinterliegenden, mit einem Dämpfungsmittel gefüllten
Hohlraum freigibt, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht auf die als Querschwelle
verwendete neue Eisenbahnstahlschwelle, wobei beispielhaft eine Seite mit einem
geschweißten und eine Seite mit einem geschraubten Verbindungselement verbunden
ist,
Fig. 4 eine pers?ek+ivische Ansicht auf die als Linesschwelle
ve:-encete neue Eise.)bcitin tahischwelle mitReir,em senkrecht und einem diogonol
angeordnetem Verbindungselement, Fig. 5 die Draufsicht auf ein Gleistragelement
bestehend aus den neuen Eisenbahnstahischwellen und den Verbindungselementen, Fig.
6 die Draufsicht auf mehrere als Längsschwellen verwendete und miteinander verbundene
Gleistragelemente, Fig. 7 die Draufsicht auf mehrere als Querschwellen verwendete
Gleistragelemente, die mit einem geraden und einem gebogenen Verbindungselement
miteinander gekoppelt sind.
-
Das in Fig. 1 dargestellte Schnittprofil der neuen Eisenbahnstahlschwelle
1 zeigt die beiden miteinander an den Flanschkanten 3 verscnweißten Doppel-T-Träger
2 sowie deren Stege 4 und Flanschen 5.
-
In Fig. 2 wird in der perspektivischen Ansicht die gesamte neue Schwelle
veranschaulicht. An der Stirnseite der Schwelle ist die zum Teil aufgeschnittene
Platte 6 zu sehen, die zum Verbinden der Schwellen untereinander die Bohrungen 8
und zum Ausfüllen des Hohlraumes mit einem Dämpfungsmittel 7 die Bohrung 9 aufweist.
Hinter der aufgeschnittenen Platte 6 ist der mit einem Dämpfungsmittel 7 gefüllte
Innenraum der Schwelle erkennbar. An der Seite der Schwelle ist im Bereich des Trägersteges
4 ebenfalls eine Bohrung 9a zur Füllung des Hohlraumes mit einem Dämpfungsmittel
7 angebracht.
-
In Fig. 3 ist die Verwendung der neuen Eisenbahnstohlschwelle als
Querschwelle dargestellt. Die beiden benachbarten Schwellen 1 sind mit einem eingeschweißten
Verbindungselement 10 bzw. einem eingeschrauben
Vrbnd'unc se ement
11 fest miteincnder verbunn. In der Regel sind jedoch die Schwellen entweder durch
zwei verschweißte oder zwei verschraubte Verbindungselemente miteinander verbunden.
-
Fig. 4 verdeutlicht den Einsatz der neuen Eisenbahnstahlschwellen
als Längsschwellen. Hier sind zwei parallel angeordnete Schwellen durch Verbindungs-
bzw. Führungselemente auf dem notwendigen Schienenspurabstand gehalten und sind
durch senkrecht zu den Schwellen angeordnete 10 bzw. diagonal zwischen den Schwellen
angeordnete 12 geschweißte Verbindungselemente miteinander verbunden. Anstatt verschweißter
können auch verschraubte Verbindungselemente verwendet werden.
-
In Fig. 5 ist ein Gleistragelement 13 dargestellt. Klar zu erkennen
sind die beiden etwa in Schienenspurabstand parallel angeordneten neuen Schwellen
1, und die ebenfalls etwa in Schienenspurabstand angebrachten Verbindungselemente
10. Durch diese Ausbildung sind die Gleistragelemente 13 sowohl in Längsrichtung
als auch in Querrichtung zum Schienenstrang einsetzbar.
-
In Fig. 6 sind mehrere Gleistragelemente 13 in Längsrichtung zum Schienenstrang
hintereinander angeordnet und durch Verschweißung oder Verschraubung miteinander
verbunden.
-
Fig. 7 veranschaulicht mehrere hintereinander angeordnete Gleistragelemente
13, die als Querschwellen verwendet werden und durch ein gerades 14 oder ein gebogenes
Verbindungselement 15 miteinander verbunden sind.
-
- Leerseite -