DE3523750A1 - Fahrbahnelement fuer fahrstrassen von fahrzeugen mit spurkranzloser seitenfuehrung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrbahnelement für Fahrstraßen von Fahr­ zeugen mit spurkranzloser Seitenführung, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 30 40 442 als bekannt hervorgeht.

Die Anmelderin hat bereits Erfahrung mit dem Bau derartiger Fahrstraßen, die im öffentlichen Nahverkehr von Omnibussen benutzt werden.

Diese können handgelenkt den öffentlichen Straßenraum benutzen als auch mittels kurz vor den Vorderrädern angebrachten horizontalen Lenkrollen, die an den seitlichen Leitflächen des Fahrweges gemäß dem Oberbegriff Lenkinformationen abtasten, spurgeführt betrieben werden.

Die bekannten Fahrstraßen gem. Oberbegriff bestehen aus zwei parallelen unter jeder Radspur sich erstreckenden schmalen Betonfertigteilen als Fahrbahnelemente, auf welchen die Räder der Fahrzeuge abrollen und die in gewissen Abständen zur Sicherung der Spurweite auf Querschwellen montiert sind, welche außerdem die Lasten über Gründungskörper in den Baugrund weiterleiten. Jeweils an der Fahrbahnaußenkante besitzen die Fahrbahnelemente eine vertikale Leitfläche, die monolithisch mit der Fahrfläche verbunden ist. Eine solche Fahrstraße, siehe auch DE-OS 26 49 314, hat den Vorteil, daß sie aus wenigen vorgefertigten baukasten­ mäßigen Elementen montierbar ist. Sie kann nachträglich justiert werden, was besonders bei Lageveränderungen bei schlechten Baugrundverhältnissen sehr wichtig sein kann, und die Elemente können bei Beschädigung ausge­ wechselt werden.

Die Vorfertigung der Fahrbahnelemente für solche Fahrstraßen von Fahr­ zeugen mit spurkranzloser Seitenführung unter Werksbedingungen ist ein ganz wesentliches Merkmal im Hinblick auf die Fahrdynamik und den Fahr­ komfort, denn nur so können die weit über das im Ortbetonbau übliche Maß hinausgehenden Anforderungen an die Genauigkeit und Oberflächenbeschaf­ fenheit erfüllt werden, welche aus der Eigendynamik der auf der Fahrbahn verkehrenden Fahrzeuge und der sich daraus ergebenden Wechselwirkung zwischen Fahrzeug und Fahrweg an die Fahrbahn und die Führungskante gestellt werden müssen.

Solche Fahrstraßen aus Betonfertigteilen werden wie andere Tragwerke in dieser Bauart üblicherweise als statisch bestimmte Konstruktionen ausge­ führt. Die Elementlänge entspricht dabei in etwa dem Unterstützungs­ abstand. Untersucht man nun die beschriebene Fahrbahnkonstruktion für unterschiedliche Unterstützungsabstände und Elementlängen nach fahrdyna­ mischen Gesichtspunkten, so zeigt sich, daß aufgrund des unterschied­ lichen Eigenschwingungsverhaltens des Systems Fahrzeug/Fahrweg in hori­ zontaler und in vertikaler Richtung an die Geometrie der jeweiligen Führungsflächen ebenfalls unterschiedliche Anforderungen zu stellen sind. Dabei haben vor allem Größe, Häufigkeit und Wellenlänge etwaiger Abweichungen vom gewünschten Verlauf Einfluß auf den Fahrkomfort. Außer­ ordentlich kritisch sind periodisch auftretende Abweichungen der dem Fahrzeuglauf bestimmenden Führungsflächen vom Sollverlauf, da hierdurch das Gesamtsystem zu Schwingungen angeregt wird.

Liegen solche Anregungen in der Nähe der Eigenfrequenz des jeweiligen Führungssystems, dann ist die Dämpfung solcher Schwingungen unzu­ reichend, der Fahrzeuglauf wird instabil und das Führungssystem ist nicht funktionsfähig.

Auch für den menschlichen Organismus sind bestimmte Schwingungen äußerst unangenehm und führen zu einer deutlichen Beeinträchtigung des Wohlbe­ findens, also des Fahrkomforts. Bei der Ermittlung und Beurteilung des Fahrkomforts von Verkehrssystemen werden deshalb die im Betrieb auftre­ tenden Schwingungen gemäß ihrer Bedeutung für den menschlischen Organis­ mus unterschiedlich gewichtet. Ein besonders drastisches Beispiel für die negativen Wirkungen solcher Bewegungen ist die Seekrankheit.

Bei Fahrstraßen von Fahrzeugen mit spurkranzloser Seitenführung gemäß Oberbegriff wird die Führungsfläche in vertikaler Richtung von der horizontalen Oberfläche der vorgefertigten Fahrbahnelemente gebildet, auf welchen die Räder der Fahrzeuge wie auf einer normalen Straße abrollen. Da auch die Fahrwerksfederung und -dämpfung derjenigen von Straßenfahrzeugen in etwa entspricht, können die Anforderungen an die Oberflächengeometrie der Fahrbahn aus dem Straßenbau abgeleitet werden. Gemäß den einschlägigen deutschen Vorschriften sind Unebenheiten von bis zu 4 mm innerhalb einer 4 m langen Meßstrecke gerade noch zulässig, allerdings nur, wenn diese nicht in regelmäßigen Abständen auftreten.

Die im Regelfall kontinuierlich vertikal gekrümmten Streckenverläufe können aber in Fertigteilbauweise wirtschaftlich nur aus geraden Fahr­ bahnabschnitten, den Fahrbahnelementen, polygonartig angenähert werden, so daß Abweichungen gerade in solchen unerwünschtermaßen regelmäßigen Abständen auftreten, damit das Fahrzeug zu Schwingungen anregen würden und deshalb größenmäßig weit unter dem oben angegebenen Maß liegen müssen. Außerdem treten zwischen den Oberflächen benachbarter Fahrbahn­ abschnitte in den gleichen Abständen Knickwinkel entsprechend den Knickwinkeln des Fahrbahnpolygonzuges auf. Diese verstärken noch den unangenehmen Effekt der Schwingungsanregung des Fahrzeuges.

In Abhängigkeit von den Radien für Kuppen- und Wannenausrundungen bestimmt sich aus den größten zulässigen Abweichungen und Knickwinkeln an den Fugen so die maximal zulässige Elementlänge. Diese kann aus den genannten Gründen für die im öffentlichen Nahverkehr gebräuchlichen vertikalen Radien auf nicht mehr als 3 m bis 6 m beschränkt sein. Im weiteren wird eine solche Elementlänge als "kurz" bezeichnet.

Die Spurführung der Fahrzeuge in horizontaler Richtung wird mit den an den seitlichen vertikalen Leitflächen abrollenden Führungsrollen der Fahrzeuge bewerkstelligt.

Die Federungs- und Dämpfungseigenschaften dieses horizontalen Führungs­ systems sind grundsätzlich verschieden von denjenigen des vertikalen Führungssystems.

Gegenüber Ungenauigkeiten in der Führungsfläche ist das horizontale Führungssystem äußerst empfindlich. Sie wirken sich unmittelbar auf den Fahrzeuglauf und den Fahrkomfort aus.

Periodisch auftretende Abweichungen sind auch hier besonders kritisch. Es ist - wie bereits ausgeführt - sicherzustellen, daß das Führungs­ system nicht zu Schwingungen angeregt wird, welche in der Nähe der Eigenfrequenz des Systems liegen, und nicht zu Schwingungen, die vom menschlichen Organismus als unangenehm empfunden werden. Dieses muß selbstverständlich für alle vorkommenden Fahrgeschwindigkeitsbereiche gelten. In horizontal gekrümmten Streckenabschnitten ist aus diesem Grund ein polygonaler Verlauf der seitlichen Führungsfläche nicht möglich. Entsprechende Versuche brachten ein negatives Ergebnis. Alle Radien und Übergangsbögen des Streckenverlaufes müssen von der seitlichen Führung mit höchster Präzision dargestellt werden.

Mit Beton lassen sich die erforderlichen Genauigkeiten durch die Anwendung von Vorfertigung unter Werksbedingungen und spezielle Fertigungsverfahren erzielen.

Allerdings bedeutet Vorfertigung auch, daß die Fahrstraße aus einzelnen Fahrbahnelementen gewisser Länge auf der Baustelle zusammengesetzt werden muß. Im Hinblick auf das Verlegen und seitliche Justieren eines Fahrbahnelementes zeigt sich hierbei, daß unabhängig von der Element­ länge verfahrensabhängig nur eine bestimmte maximale Verlegegenauigkeit erreichbar ist.

Aus zwei Gründen muß deshalb das Fahrbahnelement mit integrierter seit­ licher Führungsfläche möglichst lang sein. Zum einen verteilt sich bei gleicher erzielbarer Verlegegenauigkeit pro Element bei einer größeren Elementlänge die auftretende seitliche Abweichung vom gewünschten Streckenverlauf auf eine größere Länge, das Verlegen wird also umso genauer, je länger das Element ist. Zum anderen gilt es, die aufgrund einheitlicher Elementlängen auftretenden periodischen Abweichungen aus Fertigungs- oder Verlegefehlern in für das Eigenschwingungsverhalten der Führung und den Fahrkomfort unkritische Bereiche zu verlagern.

Die sich aus diesen Forderungen ergebende Mindestlänge für die Fahrbahn­ elemente liegt etwa zwischen 10 m und 12 m, eine größere Länge ist vor­ teilhaft. Im weiteren wird eine solche Elementlänge als "lang" bezeichnet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Fahrbahnelement gemäß Oberbegriff zu finden, dessen Führungsfläche für die vertikale Fahrzeug­ führung sich wie diejenige von "kurzen" Fahrbahnelementen und dessen Führungsfläche für die horizontale Fahrzeugführung sich wie diejenige von "langen" Fahrbahnelementen verhält, wobei die die jeweiligen Führungsflächen bildenden Querschnittsteile des Fahrbahnelemente monolithisch miteinander verbunden sind.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der senkrechte, mit seiner verti­ kalen, der Fahrbahn zugewandten Oberfläche die Führungskante bildende Teil des Querschnittes in der Nähe und beiderseits von Zwischenunter­ stützungen jeweils mindestens einmal, z.B. durch Schlitze, unterbrochen ist.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung kann ein werksmäßig vorgefertig­ tes Fahrbahnelement aus bewehrtem Beton in einem Guß einerseits in den für die horizontale Spurführung notwendigen Längen von mehreren Unter­ stützungsabständen hergestellt werden, andererseits jedoch ist es für die vertikale Fahrzeugführung durch die Schlitze in dem die horizontale Führungskante bildenden Querschnittsteil in der Nähe von Zwischenunter­ stützungen in einzelne, kürzere Trägerabschnitte untergliedert, welche monolithisch, jedoch vergleichsweise biegeweich miteinander verbunden sind, was die erforderliche Anpassung der Fahrbahnelemente an vertikal gekrümmte Streckenverläufe erleichtert.

Die querschnittsschwächende Wirkung der Schlitze kann entsprechend Anspruch 2 durch eine Verringerung der Dicke des die Fahrbahn bildenden Querschnittsteiles noch verstärkt werden, wobei es entsprechend Anspruch 3 zweckmäßig ist, die Verringerung der Dicke nicht in einem Schritt, sondern kontinuierlich zu vollziehen, um Kerbwirkungen und sprunghaft ansteigende Spannungen zu vermeiden.

Wesentlich ist die erfindungsgemäße Ausführung von mindestens zwei Schlitzen, jeweils mindestens einem auf jeder Seite von Zwischenunter­ stützungen. Sie hat den Zweck, eine gegenüber der Ausführung nur eines einzigen Schlitzes an der Zwischenunterstützung kontinuierliche Fahr­ bahnoberflächenverbindung der einzelnen Trägerabschnitte zu erreichen.

Unstetigkeiten in der Fahrbahnfläche durch Verdrehung der Trägerab­ schnittsenden gegeneinander wie z.B. am Stoß von Einfeldträgern treten nicht auf.

Entsprechend ist auch der verringerte Querschnitt gemäß Anspruch 2 nicht nur an einer Zwischenunterstützung vorhanden, sondern erstreckt sich ebenfalls in einem gewissen Bereich beiderseits einer Zwischenunter­ stützung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt die Ansicht eines auf vier Unterstützungen gelagerten Fahr­ bahnelementes von der Fahrbahnmitte aus. Die Dicke des die Fahrbahn bil­ denden Querschnittsteiles 1 ist konstant. Beiderseits der Zwischenunter­ stützungen 2 ist der die Führungskante bildende Querschnittsteil 3 durch jeweils einen Schlitz 4 unterbrochen.

Fig. 2 zeigt die Ansicht eines auf drei Unterstützungen gelagerten Fahr­ bahnelementes von der Fahrbahnmitte aus. Die Dicke des im Bereich der Zwischenunterstützung 2 die Fahrbahn bildenden Querschnittsteiles 5 ist dabei verringert gegenüber der Dicke dieses Querschnittsteiles 1 im übrigen Bereich. Beiderseits der Zwischenunterstützung 2 ist der die Führungskante bildende Querschnittsteil 3 durch jeweils zwei Schlitze 4 unterbrochen.

Fig. 3 zeigt den Längsschnitt A-A durch den die Fahrbahn bildenden Quer­ schnittsteil eines auf vier Unterstützungen gelagerten Fahrbahn­ elementes. Die Dicke des im Bereich der Zwischenunterstützungen 2 die Fahrbahn bildenden Querschnittsteils 5 ist dabei verringert gegenüber der Dicke dieses Querschnittsteiles 1 im übrigen Bereich. Die Verringe­ rung der Dicke erfolgt durch Vouten 6. Beiderseits der Zwischenunter­ stützungen 2 ist die Aufkantung 3 durch jeweils einen Schlitz 4 unterbrochen.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt B-B durch das Fahrbahnelement der Fig. 3.

Claims (3)

1. Fahrbahnelement für Fahrstraßen von Fahrzeugen mit spurkranzloser Seitenführung, aus bewehrtem Beton vorgefertigt, mit winkelförmigem Querschnitt und einer einem mehrfachen des Unterstützungsabstandes entsprechenden Länge, dadurch gekennzeichnet, daß der senkrechte, mit seiner vertikalen, der Fahrbahn zugewandten Oberfläche die Führungskante bildende Teil des Querschnittes in der Nähe und beiderseits von Zwischenunterstützungen jeweils mindestens einmal, z.B. durch Schlitze, unterbrochen ist.

2. Fahrbahnelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dicke des mit seiner Oberfläche die Fahr­ bahn bildenden Teiles des Querschnittes im Bereich von Unterstützungen gegenüber dem restlichen Bereich auf eine gewisse Länge verringert ist.

3. Fahrbahnelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verringerung der Dicke nach Anspruch 2 in Längsrichtung kontinuierlich über einen gewissen Bereich statt­ findet.