DE3832677A1

DE3832677A1 - Einrichtung zur elastischen und schalldaemmenden lagerung von schienen

Info

Publication number: DE3832677A1
Application number: DE19883832677
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing Fischer; Rudolf Dipl Phys Dr Eckel; Peter Dipl Ing Eckwerth; Heinz Spindler; Thomas Dipl Ing Tudrzierz
Original assignee: Phoenix AG
Current assignee: Phoenix AG
Priority date: 1987-10-10
Filing date: 1988-09-27
Publication date: 1989-04-20

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur elastischen und schalldämmenden Lagerung von Schienen.

Zur Körperschalldämmung im Schienenverkehr werden für U-, S- und Bundesbahnstrecken, Tunnel und Brücken zunehmend Unterschottermatten (auch Gleisbettmatten genannt) eingesetzt, die sich zwischen dem Betonfundament (z. B. Tunnelsohle) und Schotterbett befinden (DE-C-27 51 346, DE-A-34 03 234, DE-A 35 24 719). In der Oberfläche des Schotterbetts sind die Schienenschwellen eingelagert, die wiederum den Schienenstrang tragen.

Aufgabe der Erfindung ist es, im Rahmen einer Sanierung einer derartigen Schienenstrecke die elastische und schalldämmende Lagerung von Schienen zu verbessern, ohne daß ein Austausch der sich unter dem Schotterbett befindenden Altmatten erfolgt. Gelöst wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen des Anspruchs 1.

Die Erfindung beschreibt das Schwingungsverhalten des Systems "Schienenlager/Schotter/Unterschottermatte" (Fig. 1), das über die unabgefederten Radsatzmassen zu Schwingungen angeregt wird. Dieses System entspricht vereinfacht einem Zweimassenschwinger. Das Schwingungsverhalten dieses Zweimassenschwingers läßt sich durch eine Kraftübertragungs funktion Fa/Fe darstellen (Fig. 2), die das Verhältnis von übertragener Kraft zu Erregerkraft in Abhängigkeit von der Frequenz beschreibt.

Aus der Annahme eines Zweimassenschwingers folgt nun zwingend, daß zwei Resonanzfrequenzen und damit auch zwei Resonanzüberhöhungen existieren. Die Lage der Resonanzfrequenzen und die Resonanzüberhöhungen werden für die Beurteilung der Isolier- oder Dämmwirkung des Schwingungssystems herangezogen. Sie sind unter anderem abhängig von folgenden Parametern: a) Lager-, Schotter- und Mattensteifigkeit,

b) Lager-, Schotter- und Mattenverlustwinkel,
c) Erreger- und Schottermasse.

Die Kurve 1 der Fig. 2 zeigt die Kraftübertragungsfunktion des einfachen Mattensystems (d. h. ohne Schienenlager). Diese Funktion zeigt den typischen Amplitudenverlauf eines Einmassenschwingers, welche nur eine Resonanzüberhöhung bei ca. 14 Hz aufweist. Die Dämmwirkung dieses Systems beginnt entsprechend bei 14X2 Hz = 20 Hz. Ab dieser Frequenz ist die übertragende Kraft kleiner als die Erregerkraft.

Beim Einbau eines Schienenlagers entsteht nun eine zusätzliche Resonanzüberhöhung (Fig. 2, Kurve 2). Wichtige Einflußgrößen hinsichtlich der Resonanzüberhöhungen sind die Lagersteifigkeit und der Lagerverlustwinkel. Die Lagersteifigkeit beeinflußt sowohl die Lage der Resonanzüberhöhungen als auch die Beträge der Überhöhungen, der Lagerverlustwinkel dagegen im wesentlichen nur die Beträge der Überhöhungen.

Die Steifigkeit des Schienenlagers sollte möglichst gering sein, vorzugsweise kleiner als 10 KN/mm, damit die zweite Resonanzstelle nicht in den wichtigen Frequenzbereich um 63 Hz fällt.

Bei der hier angegebenen Konfiguration (mit der Mattensteife von C _M ⁼ 28 KN/mm) und einer Lagersteifigkeit von C _L = 7 KN/mm liegt diese Resonanz unterhalb von 50 Hz und damit außerhalb des obengenannnten Bereiches (Kurve 2).

Üblicherweise wird bei Ein-Massen-Systemen zur Erzielung hoher Dämmwirkungen ein Werkstoff (z. B. Gummi) mit geringem Verlustwinkel (z. B. 4°) eingesetzt. Bei diesem Beispiel wird dagegen für das Schienenlager ein hoher Verlustwinkel von ϕ ₂=10° ausgewählt. Hierdurch wird erreicht, daß die Überhöhung Y ₂ bei der zweiten Resonanzstelle X ₂ noch unterhalb der Dämmwerte für ein Ein-Massen-System liegt.

Durch die hier dargestellte Kombination wird erreicht, daß die erste Resonanzfrequenz X ₁ sich noch zu tieferen Frequenzen, vorzugsweise unter 10 Hz, verschiebt, das bisher nur mit den sogenannten Masse-Feder-Systemen möglich war. Weiterhin liest man aus den Kurven, daß die Isolationswirkung durch den Einbau eines Schienenlagers ab ca. 8 Hz bei jeder der darüber liegenden Frequenzen besser ist als ohne dieses Lager. Aufgrund dieser guten Ergebnisse dürfte somit eine kostengünstigere Alternative zu den herkömmlichen Masse- Feder-Systemen vorliegen.

Als elastisches Schienenlager kann beispielsweise das nach der EP-A-01 98 158 verwendet werden.

Claims

1. Einrichtung zur elastischen und schalldämmenden Lagerung von Schienen, gekennzeichnet, durch die Kombination (Reihenschaltung) folgender Teilsysteme:

a) Schienenlager (z. B. Gummi-Metall-Lager),
b) Schotter oder Betontröge und
c) Unterschottermatte aus Gummi oder gummiähnlichem Werkstoff.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagersteifigkeit so gering wie möglich sein soll, vorzugsweise bis zu 10 KN/mm.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kombinationssystem eine erste Resonanzfrequenz (X ₁) von maximal 10 Hz aufweist und daß die Isolations wirkung durch den zusätzlichen Einbau eines Schienenlagers über den gesamten Frequenzbereich günstiger ist als ohne dieses Lager.