DE3829340C1

DE3829340C1 -

Info

Publication number: DE3829340C1
Application number: DE3829340A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Arndt; Hans Dipl.-Ing. Dr. 4300 Essen De Guntermann
Original assignee: Elektro-Thermit 4300 Essen De GmbH
Current assignee: Elektro-Thermit 4300 Essen De GmbH
Priority date: 1988-08-30
Filing date: 1988-08-30
Publication date: 1989-10-12
Also published as: DE58907387D1; ATE104006T1; EP0356852B1; EP0356852A3; EP0356852A2

Description

Die Erfindung betrifft eine geräuschmindernde Schiene, insbesondere Rillenschiene für Kurven von Straßenbahngleisen, welche in der Lauffläche des Schienenkopfes mittig eine in Schienenlängsrichtung verlaufende Ausnehmung, die profilgerecht mit einem NE-Metall ausgefüllt ist, aufweist und im Restquerschnitt aus Stahl besteht.

Es ist bekannt, daß Schienenfahrzeuge, insbsondere in Kurven mit engen Radien, Geräusche verursachen können, deren Stärke in vielen Fällen über das erträgliche und zulässige Maß hinausgehen. Diese Geräusche werden im wesentlichen durch Schlupfschwingungen verursacht, die z. B. darauf zurückzuführen sind, daß die fest auf einer Achse angeordneten Räder bei Kurvenfahrten unterschiedliche Wege zurücklegen müssen, wodurch ein Schlupf für den Wegausgleich auftritt. Bis zum Schlüpfen tritt jedoch eine steigende Verspannung der Räder ein, bis der Haftwert zwischen Rad und Schiene überschritten wird und eine ruckartige Entspannung einsetzt. Unter ihrem Einfluß führt der Radsatz Drehschwingungen aus, deren Schwingungsenergie zum Teil als Luftschall an die Umgebung übergeht, während ein anderer Teil als Körperschall abgegeben wird.

Diese Verhältnisse treten insbesondere bei Straßenbahngleisen auf, die kleine Kurvenradien aufweisen. Die Steifheit und Einbettung der Rillenschienengleise erlauben den in Kurven zwängenden und schlüpfenden Rädern der Straßenbahnfahrzeuge unter bestimmten Berührungsverhältnissen kurze, schnelle Reibschwingungen, die zu den bekannten, in vielen Fällen unerträglichen Geräuschen hoher Tonlage und unter anderem zu starken seitlichen Ausfahrungen der Schienenköpfe und Leitschienen führen.

Zur Verminderung der Geräuschentwicklung sind entsprechend dem Stand der Technik eine große Anzahl von Vorschlägen gemacht worden. So hat man z. B. im Bereich der Lauf- und Führungsflächen der Schienen dünne Auflagen aus Blei oder Zinn aufgetragen. Diese Auflagen haben jedoch nur eine sehr geringe Verschleißfestigkeit und werden deshalb schnell abgetragen. Außerdem werden die Bremswege der auf diesen Schienen fahrenden Fahrzeuge in nicht vertretbarem Maße erhöht.

Aus der DE-PS 19 03 177 ist eine geräuschmindernde Schiene, die im Bereich der Lauf- und Führungsflächen Auflagen aus NE-Metall aufweist und im Restquerschnitt aus Stahl besteht, bekannt, wobei das NE-Metall aus einer ein- oder mehrphasigen Bronze mit mindestens 50% Kupfergehalt und einem oder mehreren Legierungselementen, vorzugsweise Aluminium, Eisen, Mangan oder bzw. und Nickel, besteht.

Vorzugsweise ist das NE-Metall eine mehrphasige Aluminiumbronze mit 8% Aluminium-, 2% Eisen-, 12% Mangan- und 2% Nickelgehalt neben Kupfer als Restgehalt.

Die nach dieser Patentschrift verwendeten Bronzen weisen hohe Festigkeits- und Verschleißeigenschaften auf. Die Bronze ist dabei mit dem restlichen stählernen Schienenwerkstoff vorzugsweise stoffschlüssig durch Schweißung verbunden. Die Aufschweißung der Bronze kann sowohl bei neuen wie abgenutzten Schienen sowohl in Fabrikationsstätten als auch im eingebauten Gleis angewendet werden. Nach dem Aufschweißen werden die Schienen im Aufschweißungsbereich profilgerecht geschliffen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß auch dieser Lösungsvorschlag nicht voll befriedigen kann.

Aus der DE-PS 5 83 928 ist eine Schiene bekannt, welche zwecks Vermeidung der Geräuschbildung durch Schlitze, Einschnitte oder dergleichen unterbrochen ist. Als Schiene wird dabei eine Rillenschiene verwendet, bei der die Fahrschiene und die Zwangsschiene entweder aus einem Stück besteht oder bei der die Fahrschiene und die Zwangsschiene miteinander lösbar verbunden sind. Die Schlitze oder Einschnitte verlaufen dabei quer zur Schienenlängsrichtung abwechselnd in der Oberkante und der Unterkante der Zwangsschiene. Diese Schlitze oder Einschnitte können dabei mit verschleißfestem oder schmierendem Werkstoff, wie z. B. Blei oder Weißmetall (Lagermetall), ausgefüllt werden. Diesem Lösungsgedanken liegt die Überlegung zugrunde, daß die Schallfortleitung durch diese Schlitze gehemmt wird. Jedoch hat auch dieser Vorschlag nicht zu einer Lösung des Problems der Geräuschverminderung geführt. Ein wesentlicher Nachteil einer solchen Schiene mit quer verlaufenden Schlitzen oder Einschnitten zeigt eine wesentliche verminderte mechanische Belastbarkeit und kann deshalb in rauhen Streckenbetrieben nicht eingesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geräuschmindernde Schiene der anfangs angegebenen Art zu schaffen, die die Eigenschaft der Geräuschminderung über einen langen Zeitraum behält und deren Festigkeitseigenschaften nicht vermindert sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ausnehmung mit einem Lagermetall ausgefüllt ist und eine mittlere Breite von 8 bis 18 mm und eine Tiefe von 3 bis 10 mm aufweist.

Als Lagermetalle eignen sich insbesondere die bleireichen und zinnreichen Legierungen, wie sie z. B. in der DIN ISO 4 381 beschrieben sind. Beispiele solcher Legierungen sind:

Tabelle 1

Bleireiche Legierungen

Tabelle 2

Zinnreiche Legierungen

Als besonders brauchbar hat sich folgende Legierung erwiesen:

Chemische Zusammensetzung
% (Masseanteile)
Pb
82,2
Sn	6
Cd	0,5
Cu	0,8
Sb	10,0
Ni	-
As	0,5

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schienen werden neue Schienen vorzugsweise am Ort der Herstellung oder verlegte Schienen durch Fräsen oder Schleifen mit einer Nut versehen, die mittig im Schienenkopf und in Schienenlängsrichtung verlaufend angeordnet sind. Diese Längsnut hat eine mittlere Breite von 8 bis 18 mm und eine Tiefe von 3 bis 10 mm. Bevorzugt weist die Längsnut eine mittlere Breite von 10 bis 15 mm und eine Tiefe von 3 bis 6 mm auf. Vor dem Einbringen des Lagermetalls werden zweckmäßig die Begrenzungsflächen der Nut verzinnt. Dies kann in an sich bekannter Weise mit einer Ammonchlorid/Alkalichloride enthaltenden Zinnpulverpaste in die Nut und Beaufschlagung der Nut mit der Flamme eines Brenners geschehen. In die so vorbereitete verzinnte Nut wird das Lagermetall in einem gewissen Überschuß eingeschmolzen. Nach dem Erkalten wird der über das Profil des Schienenkopfes ragende Überschuß des Lagermetalls in an sich bekannter Weise abgetragen. Dies kann von Hand oder unter Verwendung von Schienenkopfschleifmaschinen geschehen.

Es hat sich bei entsprechenden Versuchen in eingebauten Gleisen, z. B. Kehrschleifen von Straßenbahnen, gezeigt, daß die erfindungsgemäßen Schienen geräuschfrei befahren werden können, ohne daß störende Quietschgeräusche auftreten. Die mechanische Festigkeit der erfindungsgemäßen Schienen ist weitgehend erhalten. Der Bremsweg der auf diesen Schienen fahrenden Fahrzeuge liegt innerhalb der vorgeschriebenen Bedingungen.

Claims

1. Geräuschmindernde Schiene, insbesondere Rillenschiene für Kurven von Straßenbahngleisen, welche in der Lauffläche des Schienenkopfes mittig eine in Schienenlängsrichtung verlaufende Ausnehmung, die profilgerecht mit einem NE-Metall ausgefüllt ist, aufweist und im Restquerschnitt aus Stahl besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung mit einem Lagermetall ausgefüllt ist und eine mittlere Breite von 8 bis 18 mm und eine Tiefe von 3 bis 10 mm aufweist.

2. Schiene nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagermetall eine bleireiche oder zinnreiche Lagermetallegierung ist.

3. Schiene nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnut eine mittlere Breite von 10 bis 15 mm und eine Tiefe von 3 bis 6 mm aufweist.