DE4040785A1 - Eisenbahnoberbau und betonquerschwelle - Google Patents
Eisenbahnoberbau und betonquerschwelleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Eisenbahnoberbau und eine
Betonquerschwelle gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche
1 und 4.
Es ist ein Eisenbahnoberbau mit Betonquerschwellen als
Schienenträger für Schotterbetten oder auch auf festem
Beton- oder Asphaltuntergrund bekannt, die je
Schwellenende zwei Auflager tragen (DE-A1-36 19 417).
Diese Doppelauflager mindern die Schienendurchbiegung
und reduzieren die Torsion und damit die bekannte
Pumpwirkung der Schwellen in Schotterbetten. Die
gleiche Veröffentlichung zeigt auch Y-Schwellen dieser
Bauart bei denen bei gegebenem Nominalabstand der
Auflagerpunkte der Schienen (Schwellenteilung) eine
noch bessere Lastverteilung erreicht wird und zudem die
Betriebsbelastung durch größere Torsionssteifigkeit
verringert wird.
Derartige Y-Schwellen oder X-Schwellen in Beton mit
Einzelauflagern an jedem Schwellenende sind auch
bereits mit der DE-A1-28 02 145 veröffentlicht worden.
In der Praxis hat es mit derartigen mehrendigen
Schwellen Montageprobleme deshalb gegeben, weil die
Stückgewichte erheblich größer als bei standardisierten
Querschwellen sind.
Es wurde ebenfalls schon vorgeschlagen, durch
Verwendung sogenannter "Ohrenschwellen" die Zahl der
Schwellen zu reduzieren bzw. die Zahl der
Schienen-Auflager zu erhöhen (CH-C-40 591). Die
seitlich der Schwellenachse sich erstreckenden
Betonteile dieser Schwellen brachen in der Praxis
jedoch häufig trotz Bewehrung aufgrund der Belastung
durch die Schienenfahrzeuge.
Außerdem ist aus der US-PS-17 11 186 bekannt,
unsymmetrische gekröpfte Schwellen in Doppel-T-Form aus
Stahl zickzackförmig zu koppeln, um ein sehr steifes
Gleisgefüge zu erhalten.
Aufgrund ihrer Form sind diese Schwellen nur als
Kombielemente verwendbar und haben den Nachteil, daß
sie sehr exakt gefertigt sein müssen, um eine
Schienenlagerung zu ermöglichen. Dies ist insbesondere
in Kurvenbereichen und bei Gleisüberhöhungen derartig
schwierig, daß sie den Geländeverhältnissen angepaßt
gefertigt werden müssen und nicht einfach austauschbar
sind.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannten
Eisenbahnoberbausysteme zu optimieren hinsichtlich
Biegebelastung der Schienen, Auflagelastverteilung und
Verbesserung der Montagemöglichkeiten bei universellen
Einsatz der Bauelemente.
Das Problem wird erfindungsgemäß durch die Ansprüche 1
und 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß
Y-Schwellen prinzipiell bezüglich ihrer Verlegbarkeit
und Betriebsbelastbarkeit für den Eisenbahnoberbau
sowohl in Schotterbettung als auch auf festem Grund
geeignet wären.
Unter Beibehaltung des Systems von in
Schienenlängsrichtung versetzten Auflagern auf den
Schwellenenden wurde ein Mittelweg zwischen üblichen
Betonquerschwellen und Y-Schwellen in Beton gefunden,
in dem die Betonschwellenachse praktisch schräg zum
Fahrweg gelegt wurde. Die Auflagebereiche wurden dabei
so gewählt, daß der bei Y-Schwellen bekannt hohe
Querverschiebewiderstand der Gleisanlage beibehalten
wird. Dies wird unter anderem dadurch erreicht, daß die
versetzten Auflagerbereiche einer Schwelle insgesamt
eine große Kopffläche aufweisen. Die zur Gleismitte hin
versetzten, wirksamen Kopfflächen ermöglichen es zudem,
die Schottermengen, die für einen großen
Verschiebewiderstand erforderlich sind, vor den
Schwellenenden erheblich zu verringern. Dadurch wird
der gesamte Fahrweg schmaler und billiger. Die
Auflagerbereiche können um ein Drittel oder mehr einer
Schwellenteilung zueinander versetzt sein. Im optimalen
Fall sind die Schwellen, gemessen in
Schienenlängsrichtung so breit, daß sie eine ganze
Schwellenteilung ausfüllen bzw. diese noch überlappen.
In der Praxis steht somit die gesamte seitliche
Projektionsfläche als Widerstandsfläche gegen
Querverschiebung zur Verfügung.
Ein derartiger Eisenbahnoberbau mit gleichförmigen
Betonquerschwellen in Schräglage läßt sich praktisch
nicht mehr quer verschieben, da die von einer
Fahrzeugachse ausgehende Betriebslast, beispielsweise
als Fliehkraft in Kurvenüberhöhungen, unter einem
Winkel zur Schwellenachse wirkt und damit die
resultierenden Querverschiebekräfte mindert.
Die Betonquerschwelle ist universell in jeder Lage
einsetzbar, da sie stets baugleich mit benachbarten
Schwellen ist. Sie ist zwar nicht achsensymmetrisch,
aber relativ zum Flächenschwerpunkt der Schwelle
punktsymmetrisch. In Verbindung mit der bewährten
Doppelauflagertechnik und dem relativ breiten
Auflagerbereich der Schwelle ergibt sich ein steifes
Gleissystem, dessen Einzelelemente aber nicht so schwer
sind, daß sie nicht montagetechnisch relativ einfach
bewältigt werden können.
Ein nachträgliches Korrigieren der Schienenlage, ein
Stopfen der Schwellen, ein Austauschen der Schwellen
oder ähnliche Arbeiten lassen sich ebenso problemlos
ausführen, wie bei herkömmlichen Betonquerschwellen.
Aus fertigungstechnischen Gründen ist die
Betonschwellenform aus geometrisch regelmäßigen
Sektionen zusammengesetzt. Dabei ist das Mittelteil der
Schwelle, die Verbindung zwischen den beiden
Auflagerbereichen, auf das aus Biegebelastung und
Torsion rechnerisch mögliche Mindestmaß hin
dimensioniert worden. Damit wird der Forderung nach
möglichst breiten Auflagerbereichen unter den Schienen
und möglichst geringen Gewichten der Betonschwellen
Rechnung getragen. Durch Verwendung geeigneter
Materialien wie z. B. Polymerbeton, Kompositionen aus
Beton mit torsionsversteifenden Mitteln wie GFK-Fasern
und unter Verwendung von kolloidalem Zement läßt sich
die Elementsteifigkeit erhöhen und weiteres Gewicht
einsparen.
Anhand schematischer Zeichnungen soll die Erfindung
näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Gleisanlage mit vier
erfindungsgemäßen Betonquerschwellen,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform mit zwei
erfindungsgemäßen Betonquerschwellen,
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Betonquerschwelle.
In Fig. 1 sind zwei Schienen 1, 2 auf vier Schwellen 3
eines Eisenbahnoberbaus gelagert. Die Schwellen 3
weisen trapezförmige Auflagerbereiche 4, 6 auf, die
punktsymmetrisch zum Flächenschwerpunkt M der Schwelle
auf dem schmaleren Mittelteil 5 ausgebildet sind. Jedem
Auflagerbereich 4, 6 ist ein Doppelauflager 8, 9 für
die Lagerung der Schienen 1, 2 zugeordnet. Der
Schienenfuß ist durch mittig zwischen den
Doppelauflagern 8, 9 angeordnete Befestigungselemente
10 in bewährter Spannung fixiert. Bei den dargestellten
Schwellenformen sind die Schienenbefestigungen um ein
Halb mal Schwellenteilung (T/2) in
Schienenlängsrichtung versetzt. Die Gesamtbreite der
Schwelle 3 entspricht der Schwellenteilung T.
Für die Berechnung der Lastverteilung im
Eisenbahnoberbau ist das Verhältnis der Auflage-Längen
L1, L2 zur Gesamtlänge L der Schwelle wichtig. Durch
die schräge Achslage der Schwelle erhöht sich auch die
wirksame Schwellenlänge. Die trapezförmige Ausbildung
der Auflagerbereiche unterstützt die Forderung nach
möglichst geringer Flächenbelastung durch die
Betriebsbelastung der Gleisanlage.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Draufsicht auf zwei in
der Gleisanlage liegende erfindungsgemäße
Betonquerschwellen 12 bei denen speziell die
Auflagerbereiche 11, 13 beidseits des Mittelteiles 14
unter den Schienen 1, 2 extrem breit ausgebildet sind.
Auch hierbei entspricht die Schwellenteilung T der
rechnerischen Gesamtbreite der Schwelle 12.
Eine ähnliche günstige Breite der Auflager 16, 17 für
die Schienen 1, 2 läßt sich erreichen, wenn gemäß in
Fig. 3 die Schwelle 18 aus einzelnen sich teils
überlappenden quader- oder pyramidenstumpfförmigen
Segmenten mit integriertem Mittelteil 15
zusammengesetzt wird.
Claims (7)
1. Eisenbahnoberbau mit einzeln angeordneten
Betonquerschwellen, die an ihren beiden Enden je
einen Auflagerbereich zur Schienenlagerung
aufweisen, gekennzeichnet durch in
Schienenlängsrichtung zueinander versetzte
Auflagerbereiche (4, 6; 11, 13; 16, 17) einer
Schwelle (3, 12, 18).
2. Eisenbahnoberbau nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auflagerbereiche um
jeweils ein Drittel bis zur Hälfte einer
Schwellenteilung (T) versetzt sind.
3. Eisenbahnoberbau nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die in Schienenlängsrichtung
gemessene Gesamtbreite der Betonquerschwellen (3,
12, 18) etwa der Schwellenteilung (T) entspricht.
4. Betonquerschwelle, insbesondere für einen
Eisenbahnoberbau nach den Ansprüchen 1 bis 3, in
gegen Torsion- und Biegebruch widerstandfähiger
Bauweise mit je einem Auflagerbereich an beiden
Enden für die Schienen einer Gleisanlage, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auflagerbereiche (4, 6;
11, 13; 16, 17) durch ein schmaleres Mittelteil
(5, 14, 15) achsenunsymmetrisch und zum
Flächenschwerpunkt (M) symmetrisch verbunden sind.
5. Betonquerschwelle nach Anspruch 4, gekennzeichnet
durch zwei Auflager (8, 9) je Auflagerbereich mit
zwischen den Auflagern angeordneter Befestigung
(10) für die Schiene (1, 2).
6. Betonquerschwelle nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auflagerbereiche (4, 6)
trapezförmig ausgebildet sind.
7. Betonquerschwelle nach einem der Ansprüche 4 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Form (18)
versetzt aneinandergereihter Quader oder
Pyramidenstümpfe aufweist.
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