DE4100881A1 - Oberbau fuer eisenbahn-gleisanlagen - Google Patents
Oberbau fuer eisenbahn-gleisanlagenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Oberbau für Eisenbahn-Gleisan
lagen, insbesondere für Strecken für hohe Geschwindigkeiten
und Belastungen.
Der heutige Standard-Schotteroberbau der DB bis zu einer
Maximalgeschwindigkeit von 200 km/h, ab 1991 auf den Neubau
strecken bis zu 250 km/h bei gleichzeitigem Güterverkehr
mit Geschwindigkeiten von 90 bis 120 km/h und Radsatzlasten
bis 22,5 t besteht in der Regel aus Schienen UIC 60, Beton
schwellen B70, verlegt in 60 cm Abstand, der spannungshal
tenden Schienenbefestigung mit Spannklemmen SKI 1 sowie
Winkelführungsplatten und scharfkantigem hochfestem Schot
ter der Körnung 25/65.
Einheitlich auf Erdplanum und Kunstbauwerke wird ein
Schotterbett von mindestens 30 cm Schotterstärke aufge
bracht. Die Schotterdicke im Bereich der Schwellen unter
den Schienen schwankt durch das wegen der Entwässerung not
wendige 5%ige Quergefälle des Planums zwischen 30 und 37 cm.
Das Erdplanum des Unterbaus wird in der Regel bei zweiglei
sigen Strecken dachförmig hergestellt und erhält eine Quer
neigung von mindestens 5% (1:20). Der Unterbau wird mit
einer Planumsschutzschicht von mindestens 15 cm und max.
30 cm Dicke abgedeckt. Unterhalb der Planumsschutzschicht
ist im Unterbau eine Frostschutzschicht vorgesehen. Die
Mindestdicke der frostsicheren Konstruktion (Planumsschutz
schicht und Frostschutzschicht im Unterbau) beträgt 60 cm.
Eine nicht zu "harte", sondern mehr "schwimmende" Auflage
rung des Gleisrostes zur Vermeidung einer erhöhten Schotter
pressung ist unter Verwendung von elastischen Zwischenla
gern oder Unterschottermatten zu erreichen. Insgesamt ist
aber das System Gleisrost und Schotterbett verhältnismäßig
weich und wirkt wie eine große Feder.
Bedingt durch nicht gleichmäßige vertikale und laterale
Setzungen des Schotters und des Untergrundes sowie durch
bleibende Umlagerungen im Schotter verändert sich mit der
Zeit die Sollage des Gleises, die dann beim Überschreiten
gewisser Toleranzmaße im Zuge einer sogenannten Durcharbei
tung nach Gleislage und Gleisrichtung wiederherzustellen
ist.
Die Querkräfte aus dem Fahrzeuglauf, aber auch aus Tempera
turunterschieden in der Schiene werden von dem verzahnten
Schotterhaufwerk durch eine 50 cm breite Einschotterung
vor den Schwellenköpfen und eine ausreichende Schotterver
dichtung aufgenommen. Der Abschluß des Schotterbettes wird
in der Regel durch Böschungen 1:1,25 hergestellt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Standard-Schotteroberbau
ergeben sich folgende Probleme:.
Wegen der schwimmenden Auflage des Gleisrostes ergibt sich
eine allmähliche Verschlechterung der Gleislage und Gleis
richtung; nach 20 bis 60 Mio. Leistungstonnen ist eine
Durcharbeitung mit Stopf- und Richtmaschinen erforderlich.
Der im Anschluß an die Durcharbeitung - wegen der beim
klassischen Stopfen auftretenden Auflockerung des Schotters
- herabgesetzte Querschiebewiderstand beeinträchtigt die
Gleislagestabilität und ist durch den Einsatz eines Gleis
stabilisators wieder auszugleichen.
Mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit der verkehrenden Züge
(anwachsende Frequenz der Achsenfolge) ergibt sich eine
rascher eintretende Verschlechterung der Gleisstabilität
verbunden mit einer plastischen Verformung des Schotters.
Die schwimmende Auflagerung des Gleisrostes erfordert bei
gemischt betriebenen Schnellfahrstrecken eine Begrenzung
der Überhöhung, um einer raschen Verschlechterung der Gleis
richtung vorzubeugen. So ist bei einer Geschwindigkeit von
250 km/h, einer Begrenzung der Überhöhung auf u = 70 mm
und des Fehlbetrages auf uf = 80 mm, Querbeschleunigung Ag
= 0,52 m/s2, ein Gleishalbmesser von etwa 5000 m erforder
lich. Bei 150 mm Uberhöhung und einem Fehlbetrag von eben
falls 150 mm, Ag = 0,98 m/s2 könnte der Halbmesser auf 2450 m
verkleinert werden, verbunden mit einer Reduzierung der
Baukosten. Voraussetzung hierfür ist jedoch ein "fest ge
gründeter" Oberbau wie z. B. die weiter unten beschriebene
"Feste Fahrbahn".
Beim Schotteroberbau bei hohen Geschwindigkeiten stellt
das Hochwirbeln von Schotter und festen Partikeln insbeson
dere beim Ablösen von Eis von den Fahrzeugen eine weitere
Schwierigkeit dar, der allerdings im allgemeinen durch Aus
kehren der Schwellenfächer bis 4 cm unter Schwellenober
kante begegnet werden kann.
Durch Einsatz von Wirbelstrombremsen kann die zusätzliche
Schienenerwärmung zu einem Abbau der Sicherheit gegenüber
einer Gleisverwerfung führen.
Die Liegezeit des Betonschwellengleises beträgt etwa 40
Jahre; die Schotterreinigung ist etwa nach 20 Jahren erfor
derlich, die Intervalle für die Durcharbeitung liegen bei
durchschnittlich mehr als 5 Jahren.
Die Bauhöhe des Schotteroberbaus (Oberkante Planum bis Ober
kante Schiene) beträgt mindestens 0,70 m. Die Tunnelquer
schnitte sind dementsprechend groß zu gestalten.
Andererseits weist der eingangs beschriebene Standard-
Schotteroberbau folgende Vorteile auf:
- - Geometrie- und Spurplanänderungen lassen sich beim flexib len Schotteroberbau vergleichsweise leicht durchführen.
- - Auch bei größeren Setzungen des Untergrundes läßt sich die Gleislage schnell korrigieren.
- - Eine leichte Anpassung von Überhöhungen und die Ausbil dung der Übergangsbogen und -rampen ist möglich.
- - Infolge der lastverteilenden Wirkung der Schiene akti viert durch die Elastizität des Schotterbettes und des Untergrundes wird die Radkraft um 60-70% abgemindert.
- - Beim Schotterbau auf bestehenden Hauptabfuhrstrecken mit sehr guter Tragfähigkeit des Untergrundes überschreiten die Bettungsmodule nie den Wert von 0,15 N/mm3 und lassen die für die Federwirkung des Gesamtsystems vorteilhaften Einsenkungen von 1,0-1,5 mm zu. Damit kann sich die Rad satzkraft auf mehr Schwellen verteilen.
- - Längs- und Querbewegungen der langen Brücken aus Einfeld trägern können durch das klassische Schottergleis in be kannter Weise aufgenommen und ausgeglichen werden.
- - Darüber hinaus besteht eine hohe Anpassungsfähigkeit bei Weichenverbindungen, die zusätzlich oder örtlich anders verlegt werden müssen (Änderungen der Gleisgeometrie).
- - Instandhaltungsarbeiten können wegen der hochgradigen Me chanisierung kostengünstig und bei geringstmöglicher Be einträchtigung der Betriebsführung erledigt werden.
- - Für Erneuerung stehen bewährte mechanische Verfahren zur Verfügung die in Sperrpausen ab 4 Stunden bei Gleisumbau ten wirtschaftlich eingesetzt werden können.
- - Körper- und Luftschallabstrahlung ist aufgrund der gebro chenen Oberfläche des Kornhaufwerkes günstig. Das klassi sche Gleis mit Schotterbett emittiert ca. 4 dB (A) weni ger Luftschall als das schotterlose Gleis. Ähnliches gilt für die Körperschallausbreitung im Untergrund.
Eine Alternative zum Schotteroberbau stellt die sog. "Feste
Fahrbahn" dar. Merkmal der Festen Fahrbahn ist eine auf
Biegung beanspruchte, die Verkehrslast möglichst gleich
mäßig auf den Untergrund verteilende Tragplatte mit teilela
stisch aufgelagerten Schienen. Die elastische Schienenauf
lagerung soll so ausgelegt sein, daß sich ähnlich wie beim
klassischen Oberbau unter einer Achse mit einer Radsatz
kraft von 200 KN weitgehend unabhängig von Geschwindigkeit
und Temperatur eine Schieneneinsenkung von 1,0-1,5 mm
ergibt. Damit soll die Dynamik bei den unvermeidlichen Im
perfektionen (Gleisfehler, Schienen und Radfahrflächenfeh
ler) in Grenzen gehalten werden. Die Schienenbefestigung
soll darüberhinaus eine Höhenkorrektur bis zum 50 mm zulas
sen, womit bei einer sprunghaft verlaufenen Setzung des
Untergrundes (im Bereich von Brückenübergängen oder Verwer
fungszonen) ein Ausgleich erfolgen kann.
Bei den bekanntesten Bauformen für die Feste Fahrbahn wer
den Sonderbetonschwellen lagegenau in eine Ortbetonplatte
eingerüttelt oder ein Gleisrost mittels Spindeln in eine
genaue Lage gebracht und dann einbetoniert.
Bei der vorstehend beschriebenen Festen Fahrbahn ergeben
sich folgende Probleme:
- - Wenn die Gleislage wegen größerer Setzungen des Untergrun des korrigiert werden muß, lassen sich die Schienenaufla ger nur im mm Bereich mit einfachen Mitteln, jedoch mit hohem Arbeits- und Zeitaufwand, nachregulieren. Dies gilt auch für die Richtungsfehlerbeseitigung.
- - Größere Höhenkorrekturen, die über die Möglichkeiten in der Schienenbefestigung hinausgehen, sind kaum durchführ bar.
- - Die Erneuerung unter dem rollenden Rad ist bisher wenig geklärt und erscheint relativ zeitaufwendig und kosten trächtig zu sein.
- - Wegen einer höheren Schallabstrahlung muß die Feste Fahr bahn mit Absoptionsmaterial versehen werden.
- - Die Herstellungskosten belaufen sich etwa auf das 1,5 bis 2-fache des Schotteroberbaus.
- - Es sind längere Einbauzeiten und langdauernder Ausfall des Gleises bei Entgleisungsschäden in Kauf zu nehmen.
- - Der Einbau von zusätzlichen oder örtlich geänderten Wei chenverbindungen ist schwierig.
- - Die Anpassung an geänderte Überhöhungen, Übergangsbögen und -rampen ist schwierig.
Andererseits weist die Feste Fahrbahn folgende Vorteile
auf:
- - Es ist eine hohe und dauerhafte Lagestabilität der Fahr bahn zur Aufnahme erhöhter Kräfte - insbesondere der Quer kräfte -, die sich aus geänderten, dem Gelände oder son stigen Zwängen besser angepaßten Trassierungselementen sowie aus der Verwendung der Wirbelstrombremse beim ICE ergeben, zu verzeichnen.
- - Die Verwendung von ausreichend bemessenen Fertigteilen oder Spannbetonschwellen B70 gewährleisten auch bei Versa gen der Tragplatte einen zunächst noch sicheren Betrieb, der allerdings vom Schadensumfang begrenzt wird.
- - Die bei einem gemischten Betrieb mögliche Überhöhung von 150 mm - bei einem reinen Hochgeschwindigkeitsbetrieb von 180-200 mm - erlaubt gegenüber dem Schotteroberbau eine Reduzierung des Mindesthalbmessers verbunden mit einer besseren Anpasung der Trasse an das vorhandene Gelände und die ggf. vorhandene Bebauung.
- - Wegen der um 20 cm kleineren Bauhöhe kann die Höhe der Tunnelquerschnitte verringert werden.
- - Während der längeren Nutzungsdauer von ca. 60 Jahren ist lediglich eine kleine Unterhaltung in sehr begrenztem Um fang notwendig.
- - Es besteht eine leichtere Unterhaltung im Tunnelbereich, nachdem keine Bettungsreinigung und Schottererneuerung er forderlich ist.
- - Es besteht eine hohe betriebliche Verfügbarkeit für die Produktion wegen der Instandhaltungsarmut.
- - Eine stabile Gleislage durch die lastverteilende Beton platte in Verbindung mit fixierten Schienenauflagern ist gesichert. Voraussetzung ist die bleibende Funktionstüch tigkeit der Zwischenlagen bzw. die Lagestabilität bzw. die Setzungsempfindlichkeit des Gesamtsystems auf dem Untergrund.
- - Die gute Aufnahme der Vertikal- und Horizontalkräfte, insbesondere der Quer- und Längskräfte der Schiene schlie ßen Gleisverdrückungen oder -verwerfungen bei ordnungsge mäßem Zustand aus.
- - Der Überhöhungsüberschuß für Güterzüge wegen des Hängeab triebes - sofern Mischverkehr vorgesehen ist - braucht bei Verwendung der Festen Fahrbahn bis zur allgemein übli chen Beanspruchungsgrenze der Schienenbefestigung bzw. der Systemgrenze Rad/Schiene nicht beschränkt zu werden. Die eingebaute Überhöhung kann gleichfalls aufgrund der zuverlässigen Erhaltung der Gleisgeometrie dichter an das künftige EBO-Betriebsgrenzmaß von 180 mm (EBO = Eisen bahn-Bau und Betriebsordnung) heranreichen als beim Schot teroberbau. Auf diese Weise ist es möglich, eine künftige Neubaustrecke im Bedarfsfall mit geringeren Mindesthalb messern zu trassieren und dem Gelände anzupassen.
Zusammenfassend zum Stand der Technik ist somit festzustel
len, daß der klassiche Schotteroberbau die Vorteile der
billigen Herstellung, der Verwendung erprobter Überwachungs-
und Bauverfahren, der Veränderbarkeit der Geometrie und
der Weiterverwendung gebrauchter Komponenten miteinander
verbindet. Jedoch verhält sich das Schotterbett langfristig
plastisch unter den dynamischen Achslasten - zwischen den
Schotterkörnern können keine Zugkräfte übertragen wer
den - so daß bei einem mittleren Abstand von 4 Jahren mit
Durcharbeitungen zu rechnen ist.
Diese korrigierenden Eingriffe sind zwar durch den Einsatz
hochleistungsfähiger Baumaschinen relativ billig. Dabei ist
das elasto-plastische Verhalten der Komponenten des klassi
schen Schotteroberbaus jedoch auch Ursache, daß die Gleis
stabilität wegen der offensichtlich begrenzten Aufnahmefä
higkeit der Querkraft durch das Schotterbett bei Geschwin
digkeiten von 200 bis 250 km/h und mehr, gleichzeitigem
Güterverkehr und der Anwendung von Grenzwerten für die
Trassierung nicht mehr ausreicht bzw. an wirtschaftliche
Unterhaltungsgrenzen gelangt.
Die Feste Fahrbahn ist eine Verbundkonstruktion aus lage
weisen harten und elastischen Elementen. Im Unterschied
zu den Werkstoffen des Schotteroberbaus mit elastoplasti
schen Verformungsverhalten werden bei der Festen Fahrbahn
nach dem derzeitigen Kenntnisstand zumindest zeitweise
funktionstüchtige rein elastisch reagierende Materialien
verwendet. Ihre Kenngrößen sind berechen- und einstellbar.
Die aktivierten Rückstellkräfte sorgen für Formtreue, die
zu einer Beständigkeit in der Geometrie schnell befahrener
Gleise und Weichen führt. Dem schwimmenden Gleisrost des
Schotteroberbaus setzt die Feste Fahrbahn eine neue oberbau
technische Systemeigenschaft entgegen, nämlich die zumin
dest zeitweise "vollständige Elastizität und Formtreue"
entsprechend den eingesetzten Materialien. Sie bietet Gleis
lagegenauigkeit, höheren Quer- und Längsverschiebewider
stand, hohe dauerhafte Lagerbeständigkeit und Formtreue,
niedriges Niveau der im Zusammenwirken Fahrzeug - Fahrweg
aktivierten Spannungen in den Einzelbauteilen mit dadurch
geringen Instandhaltungsaufwendungen, um 20 cm kleinere
Bauhöhe und geringeres Gewicht als bei dem klassischen
Schotteroberbau, wobei diese Vorteile erkauft werden müssen
mit den Nachteilen der schwierigen Korrigierbarkeit der
Höhen und Seitenfehler insbesondere bei größeren Setzungen
des Untergrundes, schwierigen und zeitaufwendigen Repara
tur- und Erneuerungsarbeiten, schwieriger Veränderbarkeit
der Gleisgeometrie, höheren Erstellungskosten, längeren
Einbauzeiten und längerer Ausfall des Gleises bei Entglei
sungsschaden, sowie der Gefahr, daß die elastischen Zwi
schenlagen mit zunehmender Liegedauer versteifen können;
als Folgen sind erhöhter Erhaltungsaufwand und unbefriedi
gendes Langzeitverhalten zu erwarten.
Der Erfindung liegt daher im wesentlichen die Aufgabe zu
grunde, einen neuartigen Oberbau zu schaffen, der hohe Quer
kräfte entsprechend den Erfordernissen des modernen Eisen
bahnverkehrs aufnimmt, ohne daß jedoch die bei der Festen
Fahrbahn auftretenden Nachteile in Kauf genommen werden
müssen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen durch
die Kombination von im Querschnitt trogförmigen, in Gleis
richtung aneinanderreihbaren, kurvengängig verlegbaren Fer
tigteilen mit einem von den trogförmigen Fertigteilen getra
genen und seitlich abgestützten federnden Schotterbett,
in dem der Gleisrost liegt, gelöst.
Im Falle der erfindungsgemäßen Lösung wird also der Gleis
rost mit dem Schotter in einen Betontrog eingebaut. Hier
durch ergeben sich insbesondere die folgenden Vorteile:
Die Aufnahme von Querkräften ist gegenüber dem klassischen
Oberbau erheblich größer und vergleichbar mit derjenigen
der festen Fahrbahn. Die Querkräfte werden über das elasti
sche Schotterbett in die Seitenwände der in der Regel aus
Beton bestehenden trogförmigen Bauteile eingeleitet und
aufgefangen.
Die Flächenpressung auf den Untergrund ist einheitlich,
vergleichbar mit der festen Fahrbahn. Die Trennung zwischen
Unterbau und Oberbau ist eindeutig; den Aufweichungen des
tragenden Unterbaus wird konstruktionsgemäß entgegengewirkt.
Die vom klassischen Oberbau her bekannte Elastizität, die
sich aus dem elastisch nachgiebigen Schotterbett ergibt,
ist auch im Falle des erfindungsgemäßen Oberbaus gegeben.
Der Unterbau wird im Vergleich zum klassischen Oberbau deut
lich geringer beansprucht, und die trogförmigen Bauteile
stellen einen Schutz der darunterliegenden Tragschicht dar.
Die beim klassischen Oberbau erforderliche Planumsschutz
schicht kann entfallen. Weiterhin kann ggf. die Frostschutz
schichtdicke reduziert und die Querneigung des Planums von
1:20 auf z. B. 1:33,5 verringert werden.
Der Raumbedarf des erfindungsgemäßen Oberbaus ist im Ver
gleich zum klassischen Oberbau entscheidend geringer, nach
dem die seitlichen Abböschungen des Schotterbetts entfal
len (das Schotterbett wird durch die Seitenwände der trog
förmigen Bauteile abgestützt). Hierdurch ergeben sich neue
Möglichkeiten für die Randweggestaltung, die Kabelführung,
den Bau von Schallschutzwänden und die Oberleitungsführung.
Es ist die Möglichkeit einer Höhen- und Seitenregulierung
des Gleisrostes gegeben, nachdem entsprechende Korrekturar
beiten mit den herkömmlichen, lang erprobten Stopfsystemen
einfach und schnell durchführbar sind.
Gleisauswechslungen, die bei der festen Fahrbahn nur unter
sehr hohem Aufwand möglich waren, können beim erfindungs
gemäßen Oberbau mit erprobten, vorhandenen Systemen noch
kostengünstiger als bisher bewerkstelligt werden.
Luft- und Körperschallemissionen sind im Vergleich zur fe
sten Fahrbahn erheblich reduziert und können durch schall
mindernde Lösungen selbst gegenüber dem klassischen Oberbau
weiter reduziert werden.
Die Investitionskosten sind erheblich geringer als bei der
festen Fahrbahn. Die sich durch den Trog ergebenden Mehr
kosten sind unter Berücksichtigung der sich bei der festen
Fahrbahn ergebenden Folgekosten bei Reparaturen, Korrektu
ren o. dgl. unbedeutend.
Alle Elemente des Systems - mit Ausnahme des Troges - basie
ren auf klassischen, langerprobten und bewährten Einzelele
menten, deren Handhabung, Unterhaltung und Erneuerung be
kannt sind.
Der erfindungsgemäße Oberbau kann problemlos auch in be
reits bestehenden Streckenabschnitten eingesetzt werden.
Der das Schotterbett samt Gleisrost aufnehmende Trog könnte
grundsätzlich als Ganzes im Baufeld in mehreren Betonier
abschnitten hergestellt werden. Vorteilhafter wäre es je
doch, nur die Bodenplatte in Ortbeton auszuführen und die
Seitenelemente als Fertigteile - beispielsweise durch Steck
verbindungen - anschließend einzubauen. Die Erfindung geht
jedoch bevorzugt vom Einsatz von Fertigelementen aus. Vor
zugsweise finden trogartige Fertigteile Verwendung, die
einstückig den Boden und die Seitenteile umfassen. Diese
trogartigen Fertigteile sind hinsichtlich ihrer Länge so
dimensioniert, daß sie problemlos transportiert und einge
baut werden können.
Durch Verlegung des Betontroges aus Fertigteilen wird ein
schneller und kostengünstiger Ein- und Ausbau erreicht.
Die Fertigteile weisen vorzugsweise einen im wesentlichen
U-förmigen Querschnitt auf. Die Breite des Fertigteils über
schreitet die Breite des Lichtraumprofils des Gleises vor
zugsweise nicht. Die Seitenwände sind höher gezogen als
das Regelprofil, damit genügend Reserven für Hebungen bei
Stopfarbeiten sowie für Neigungen des Schotterbettes samt
Gleisrost in Kurven vorhanden sind. Die Höhe der Seitenwän
de bei gerader Streckenführung kann vorzugsweise in etwa
gleich sein mit der Höhe der Schienenoberkante. Hierbei
können die Seitenwände in der Höhe nach evtl. künftigen
Überhöhungswerten der EBO ausgerichtet sein.
Die Einbauhöhe des Schotterbettes ist gegenüber dem klassi
schen Oberbau vorzugsweise vergrößert; hierdurch sollen
Zertrümmerungen auf der Bodenplatte verhindert, bzw. zusätz
licher Raum für eine dämpfende Sandschicht oder beispiels
weise einer Unterschottermatte gewonnen werden.
Die Seitenwände des Troges bzw. deren Oberkanten können als
Fahrbahn für Verlegeeinrichtungen für die Gleisbaumaschinen
dienen und in diesem Fall hierzu speziell ausgebildet sein,
indem sie beispielsweise ein Schienensystem tragen, an den
Stoßfugen der einzelnen trogförmigen Fertigteile Stoßfugen
überbrückungen vorgesehen sind o. dgl.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die Unter
seite des Bodens der trogförmigen Fertigteile mit Struktu
ren zum zusätzlichen Verankern der trogförmigen Fertigteile
am Unterbau versehen; hierzu kann es bereits ausreichend
sein, wenn die Unterseite der Bodenplatte eine kantige
Struktur aufweist, damit eine enge Verzahnung zwischen der
Frost-Schutzschicht und dem Trog zustandekommt.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung weist der Boden
der trogförmigen Fertigteile im wesentlichen eine gleich
bleibende Dicke auf; weiterhin weist ein jedes Fertigteil
zumindest einen Entwässerungs-Durchgang auf, der vorzugswei
se im Übergangsbereich zwischen Boden und außenliegender
Seitenwand des Fertigteils angeordnet ist und sich von hier
schräg nach unten und außen erstreckt. Nachdem der Unterbau
in aller Regel seitlich nach außen abfallend ausgebildet
ist, weist der Boden der Fertigteile im wesentlichen die
gleiche Neigung auf wie der Unterbau bzw. das Planum, so
daß sich in den trogförmigen Bauteilen ansammelndes Wasser
seitlich zu den Entwässerungs-Durchgängen und von hier nach
außen in ein Entwässerungsrohrsystem o. dgl. abgeleitet
wird.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß sich benachbarte trogartige Fertigteile gegenseitig
überlappen, wobei sie im Überlappungsbereich vorzugsweise
ein Stufenprofil aufweisen. Die Überlappung ist ausreichend
groß dimensioniert, daß sie auch bei Verlegung der Fertig
teile in Kurvenform aufrechterhalten bleibt. Nach dem Verle
gen der trogartigen Fertigteile können die zwischen benach
barten Fertigteilen entstehenden Fugen vorzugsweise ausge
gossen werden. Zusätzlich kann sich eine die Fugen über
deckende Stoßabdeckung als zweckmäßig erweisen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht dar
in, daß am trogförmigen Fertigteil ein von außen zugängli
cher Kabelkanal ausgebildet ist. Hierdurch entfallen die in
der Praxis immer störenden Kabelkanäle im Randwegbereich,
die auch mit nicht unbedeutenden Investitionen und Unter
haltsarbeiten verbunden sind. Insbesondere kann der Kabelka
nal auf einer seitlichen Verbreiterung des Bodens des
trogförmigen Fertigteils ausgebildet sein.
In weiterer Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß
zumindest die außenliegenden Seitenwände der trogförmigen
Fertigteile einen, ggf. lösbaren Schallschutzzaun tragen.
Dies hat den Vorteil, daß der durch den Eisenbahnbetrieb
verursachte Lärm sehr nahe an der Quelle gedämpft wird.
Der Schallschutzzaun kann beispielsweise durch einfache
Steckverbindungen jederzeit entfernt werden. Vorzugsweise
kann der Schallschutzzaun zur Seite wegklappbar ausgebildet
sein, wobei es vorteilhaft sein kann, wenn der Schallschutz
zaun an seiner in Funktionsstellung nach innen weisenden
Seite mit Trittelementen versehen ist, so daß der Schall
schutzzaun bzw. die Schallschutzzaunelemente im seitlich
weggeklappten Zustand eine Treppe bilden, die ein Begehen
des Oberbaus wesentlich erleichtert.
Nachdem beim erfindungsgemäßen Oberbau die Abböschungen
des Schotterbettes entfallen, kann der hierdurch entstehen
de Raumgewinn in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung
dadurch genutzt werden, daß bei zweigleisigen Anlagen der
Abstand der Gleisachsen vergrößert wird und anstelle der
bekannten, beidseitig des Gleiskörpers angeordneten Fahrlei
tungsmasten für die Oberleitung Mittelmaste vorgesehen wer
den, die zwischen den Trog-Seitenwänden benachbarter Gleise
angeordnet sind. Damit sind die Randwegbereiche (Dammschul
tern) frei von Mastfundamenten (und ggf. auch Kabelkanälen,
vergleiche oben), die Gründungen sind einfacher, und teure
Investitionen entfallen. Die Masthalterungen für die Mittel
maste können in zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung an
den trogförmigen Fertigteilen ausgebildet sein.
Weiterhin kann es im Falle von zwei parallel verlaufenden
Gleisen vorteilhaft sein, den Kabelkanal zwischen den bei
den Trassen auszubilden, wobei er von den sich gegenüberlie
genden Seitenwänden der trogförmigen Fertigteile definiert
wird. Zusätzlich können Abdeckplatten für den Kabelkanal
auf den sich gegenüberliegenden Seitenwänden benachbarter
trogförmiger Fertigteile aufliegen.
In besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist
vorgesehen, daß das Schotterbett zumindest teilweise mit
tels Kunststoff verfestigt ist. Vorzugsweise ist eine Ober
flächenverfestigung vorgesehen sowie zusätzlich eine räumli
che rippen- bzw. säulenförmige Verfestigung im Bereich zwi
schen den Schwellen; soweit dies nach den vorgesehenen Bean
spruchungen des Systems für erforderlich gehalten wird.
Durch Verfestigung der gesamten Schotteroberfläche mit ei
nem Kunstharzverfestiger zu einer Scheibe zwischen den Trog
wänden wird der Längs- und Querschiebewiderstand erheblich
erhöht. Der Trog mit kunststoffverfestigter Schotteroberflä
che sowie quer zur Gleisachse angeordneten verfestigten
Schotterrippen zwischen den Schwellen von der Oberfläche
des Schotterbettes bis zum Trogplattenboden stellt ein räum
lich ausgesteiftes System dar. Dadurch wird die Elastizität
und Formtreue des Schotterbettes und damit auch des Gesamt
systems Trogschotteroberbau annähernd wie bei der Festen
Fahrbahn verbessert. Die Federwirkung des Gleisrostes wird
hierbei zugunsten der stabileren Lage des Gesamtsystems
reduziert.
Das mit kunststoffverfestigtem Schotter stabilisierte Gleis
im Betontrog weist folgende Eigenschaften auf:
Der Querverschiebewiderstand in kunstharzverfestigtem Schot
ter hauptsächlich aus Verklebung des Schotters zwischen den
mind. das 10-fache des Querverschiebewiderstandes von Beton
schwellen B70 in einem nicht verfestigten, durch die Ver
kehrsbelastung stabilisierten Schotterbett bei 2 mm Ver
schiebung. Diese Werte wurden erreicht, obwohl im Bereich
des Vorkopfschotters nur eine oberflächige Verfestigung des
Schotters aufgebracht worden war. Geht man davon aus, daß
der Vorkopfschotter bis zur Trogwand in einer Stärke von
ca. 20 cm (Schwellenhöhe) verfestigt wird, dann ist der
Quer- und Längsverschiebewiderstand durch die Verklebung
des Schotters mit der Trogwand und den Schwellen noch erheb
lich größer.
Die Federwirkung des Systems, die beim Oberbau mit Fester
Fahrbahn an der zwischenzeitlich erkannten, tolerierbaren
Untergrenze allgemein zuzuordnender und vorteilhafter Werte
liegt und damit dem Unterbau zugewiesen wird, kann durch
die Teil-Stabilisierung mittels Verklebung des Schotter
betts erheblich verbessert werden. Damit wird die Schotter
pressung verringert - ein Teil der Federwirkung wird durch
die Klebeverbindung aufgenommen - und der Erhaltungsaufwand
verringert.
Die Gleisgeometrie quer und senkrecht bleibt länger erhal
ten. Damit verlängern sich die Zeitabstände für die Durchar
beitung der Gleise. Die Lagestabilität der Fahrbahn wird
erhöht, so daß erhöhte Kräfte aus Bögen mit reduzierten
Mindesthalbmessern bei möglichen Überhöhungen von 150 mm im
gemischten Betrieb bzw. bei evtl. künftig größeren Überhö
hungen im artreinen Betrieb oder der Verwendung der Wirbel
strombremse bei ICE nicht nur von der Festen Fahrbahn, son
dern auch von dem kunststoffverfestigten Trogschotterober
bau aufgenommen werden können.
Der Wasserabfluß durch den Schotter und unterhalb des Schot
ters ist gewährleistet. Die Stabilisierung bleibt bei hohen
Temperaturen mit und ohne Betriebsbelastung voll wirksam.
Durch die Stabilisierung der gesamten Schotterbettstärke im
Trog zwischen den Schwellen in Form von Querrippen wird
eine homogene Gleislage auch unter hohen Achslasten erzielt.
Eine nachträgliche Korrektur der Gleishöhenlage sowie Unter
haltungsarbeiten mit Maschinen und von Hand sind jederzeit
durchführbar, da die Verklebung mechanisch gelöst und jeder
zeit schnell erneuert werden kann. Der Schotter kann also
bei Bedarf wieder aus dem verfestigten in den plastischen
Zustand gebracht werden, indem er mit den bewährten Oberbau
maschinen durchgearbeitet (bei mechanischer Lösung der Ver
klebung und Neuverklebung) oder erneuert (im Falle eines
evtl. erforderlichen Austausches) werden kann.
Damit bleibt der Vorteil des klassischen Schotteroberbaus,
nämlich leichte Korrektur von Höhen- und Seitenfehlern,
Veränderbarkeit der Gleisgeometrie zu einem späteren Zeit
punkt, leichte Reparatur und Erneuerung bei genügend großem
Quer- und Längsverschiebewiderstand sowie senkrechter La
gestabilität erhalten.
Das verfestigte Schotterhaufwerk ist damit wie die Feste
Fahrbahn in der Lage, die Querkräfte aus dem Fahrzeuglauf,
aber auch aus Temperaturunterschieden der Schiene, bei Ge
schwindigkeiten über 250 km/h, gleichzeitigem Güterverkehr,
Anwendung von Trassierungsgrenzwerten und Einsatz der Wir
belstrombremse ausreichend aufzunehmen.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich
aus den übrigen Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden
Beschreibung.
Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfin
dung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung
zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht des klassischen Oberbaus,
Fig. 2 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Oberbaus,
Fig. 3 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 2, mit Gleisüber
höhung,
Fig. 4 eine Schnittansicht eines Oberbaus eines zweiglei
sigen Abschnittes,
Fig. 5 eine Schnittansicht eines alternativen Aufbaus
eines Oberbaus eines zweigleisigen Abschnitts,
Fig. 6 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Oberbaus
im Bereich der Stoßfugen aneinandergrenzender trogförmiger
Fertigteile,
Fig. 7 eine Draufsicht auf den Oberbau gemäß Fig. 6,
Fig. 8, 9 und 10 Draufsichten auf Bodenplatten aneinan
dergrenzender trogförmiger Fertigteile bei unterschiedlich
gekrümmten Streckenabschnitten,
Fig. 11, 12 und 13 die entsprechenden Schnittansichten
gemäß Fig. 8, 9 und 10,
Fig. 14 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen
Oberbaus mit zusätzlichen Kabelkanälen an den trogförmigen
Fertigteilen,
Fig. 15 eine Querschnittsansicht eines Oberbaus für einen
zweigleisigen Abschnitt mit Kabelkanälen an den Fertigtei
len,
Fig. 16 eine Schnittansicht durch ein weiteres Ausführungs
beispiel eines erfindungsgemäßen Oberbaus für einen zwei
gleisigen Abschnitt mit intregrierten Kabelkanälen und mit
tig angeordnetem Strommast,
Fig. 17 einen Schnitt durch eine alternative Ausführungs
form eines erfindungsgemäßen Oberbaus für einen zweigleisi
gen Abschnitt mit mittig angeordnetem Strommast und inte
grierten Kabelkanälen,
Fig. 18 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Ober
bau mit zusätzlichen Schallschutzwänden,
Fig. 19 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsge
mäßen Oberbaus mit klappbaren Schallschutzwänden,
Fig. 20 eine bevorzugte Ausführungsform einer Seitenent
wässerung,
Fig. 21 eine bevorzugte Ausführungsform eines seitlichen
Kabelkanals, und
Fig. 22 eine Draufsicht auf den Oberbau im Bereich einer
Überleitverbindung.
Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, welche das Regel
profil einer Seite eines klassischen zweigleisigen Quer
schwellengleises gemäß dem Stand der Technik zeigt. Der
insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete Oberbau liegt
auf einem nach außen geneigten Erdplanum 2 unter Zwischen
schaltung einer Frost-Schutzschicht 4 und einer Planums-
Schutzschicht 6 auf. Mit der Bezugsziffer 12 ist die Gleis
achse bezeichnet, mit der Bezugsziffer 14 die Schienenach
sen, mit der Bezugsziffer 16 die Achse des zweigleisigen
Abschnittes als Normalprofil und mit der Bezugsziffer 18
die Achse eines erweiterten Profiles, wie es auf Neubau
strecken üblich ist. Mit der Bezugsziffer 20 ist die Achse
des Oberleitungsmastes 22 und des entsprechenden Fundaments
24 bezeichnet. Die Bezugsziffer 8 bezeichnet den üblichen
Kabelkanal und die Bezugsziffer 26 den längs des Oberbaus
10 verlaufenden Randweg.
Der Oberbau 10 umfaßt im wesentlichen das auf der Planums-
Schutzschicht 6 aufliegende Schotterbett 28 und den hierin
eingebetteten Gleisrost, der im wesentlichen die Schienen
30 und Schwellen 32 umfaßt. Beim klassischen Oberbau ist
das Schotterbett 28 seitlich in Form einer Schotterschulter
34 abgeböscht. Der Kabelkanal 8 liegt in der Planums-Schutz
schicht 6 und wird im Bereich der Oberleitungsmaste 22 um
deren Mastfundamente 24 herumgezogen.
Im folgenden wird auf den erfindungsgemäßen Oberbau Bezug
genommen. Soweit es sich um entsprechende Teile handelt,
werden gleiche Bezugszeichen verwendet.
Fig. 2 zeigt den gleichen Querschnitt wie Fig. 1, jedoch
mit dem erfindungsgemäßen Oberbau. Der insgesamt mit der
Bezugsziffer 36 bezeichnete erfindungsgemäße Oberbau umfaßt
trogförmige Fertigteile 38 aus stahlbewehrtem Beton, im
folgenden kurz "Betontrog" genannt. Diese im Querschnitt in
etwa U-förmigen, in Längsrichtung (Gleisrichtung) offenen
Betontröge sind in Gleisrichtung aneinandergereiht und er
geben hierdurch einen (quasi) endlosen Betontrog, der ein
Schotterbett 40 aufnimmt. In das Schotterbett 40 ist der
Gleisrost 42 (im wesentlichen bestehend aus Schienen 30 und
Schwellen 32) federnd eingebettet.
Die Betontröge 38 umfassen jeweils eine Bodenplatte 44 und
Seitenwände 46, 48. Die Seitenwände 46, 48 sind im Falle
des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 so hoch, daß, bei
gegenüber dem klassischen Oberbau größerer Höhe des Schot
terbetts 40, die Schienenoberkante 50 etwa in gleicher Höhe
liegt wie die Oberkante der Seitenwände 46, 48 (bei waag
rechter Schienenführung). Die Seitenwände 46, 48 entspre
chen den statischen Erfordernissen zur Aufnahme der beim
Fahrbetrieb auftretenden Querkräfte und der senkrechten
Lasten beim Befahren während der Montagearbeiten. An den
Übergangsbereichen zwischen den Seitenwänden 46, 48 und
der Bodenplatte 44 ist der Betontrog 38 wie aus der Zeich
nung erkennbar verstärkt. Die in der Darstellung gemäß Fi
gur 2, linke, außenliegende Seitenwand 48 ist höher als
die innenliegende Seitenwand 46, um das Gefälle des Erdpla
nums bzw. der Frost-Schutzschicht 4, auf der der Betontrog
38 aufliegt, auszugleichen. Entlang des Eckbereiches zwi
schen Bodenplatte 44 und äußerer Seitenwand 48 sind eine
oder mehrere Entwässerungskanäle 52 angeordnet, durch die
das Troginnere aufgrund der Neigung der Bodenplatte 44 zu
verlässig entwässert wird. Die Entwässerungskanäle 52 ste
hen mit Rohrleitungen 54 in Verbindung, die in der Planums-
Schutzschicht 6 und auf der Frost-Schutzschicht 4 liegen
und in den Außenbereich der Gleisanlage entwässern. An der
Unterseite der Bodenplatten sind im Falle des dargestellten
Ausführungsbeispiels Längsrippen 56 ausgebildet, die eine
sichere Verankerung der Betontröge 38 am Unterbau gewähr
leisten.
An geeigneten Stellen in den Seitenwänden der Betontröge
sind Durchbrüche bzw. Aussparungen 49 ausgebildet, um Kabel
signaltechnischer Art zu- und wegführen zu können.
Wie ein Vergleich des Oberbaus gemäß Fig. 1 mit dem Ober
bau gemäß Fig. 2 deutlich zeigt, ist die Breite des erfin
dungsgemäßen Oberbaus gemäß Fig. 2 kleiner als die Breite
des Oberbaus nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 1, nach
dem sich das Schotterbett 40 seitlich an den Seitenwänden
des Betontroges 38 abstützt und somit insbesondere die Bö
schung bzw. Schotterschulter 34 des Schotterbettes 28 nach
dem Stand der Technik entfällt. Hierdurch kann die Breite
des Randweges 26 entsprechend vergrößert werden bzw. es
kann die Querschnittsbreite der Gleisanlage um das entspre
chende Maß A verkürzt werden.
An der innenliegenden Seite des Oberbaus tritt bei dem er
weiterten Profil (Achse 18) ebenfalls eine Verkürzung B
ein. Der hierdurch entstehende Raum kann eine verbindende
Bodenplatte 58 aufnehmen, wodurch der Querverschiebewider
stand erhöht wird; die Bodenplatte 58 kann mit den beiden
benachbarten Betontrögen 38, 38′ verankert sein. Im Falle
des Normalprofils (Achse 16) kann der Querverschiebewider
stand dadurch erhöht werden, daß die beiden innenliegenden,
aneinander angrenzenden Seitenteile benachbarter Gleise in
geeigneter Weise miteinander mechanisch verbunden werden.
Beim erweiterten Gleisabstand (Achse 18) können in dem zwi
schen den benachbarten Seitenwänden 46, 46′ entstehenden
Raum die Kabel geführt werden, das heißt dieser Raum kann
als Kabelkanal 60 genutzt werden, und dieser Raum kann
durch zusätzliche Abdeckplatten 62 geschützt werden. Die
Abdeckplatten 62 sind als Formteile ausgebildet, die auf
den entsprechenden Seitenwänden 46, 46′ seitlich im wesent
lichen unverrutschbar aufliegen. Durch die genannte Nutzung
des Raumes 60 als Kabelkanal entfallen die beim Stand der
Technik außenliegenden Kabelkanäle. Zur Querentwässerung
des Kabelkanals 60 können in den Seitenwänden 46, 46′ Öff
nungen vorgesehen sein, so daß sich der Kabelkanal 60 in
das Innere der Betontröge 38 entwässert und von dort über
die Entwässerungskanäle 52 und die Rohrleitungen 54. In
alternativer Weise kann unterhalb der Tröge 38 ein Rohrsy
stem vorgesehen sein, über welches der Kabelkanal 60 in
geeigneten Abständen nach außen entwässert wird. Weiterhin
können nicht näher dargestellte Querungen in Form von Leer
rohren in der Frostschutzschicht 4 für die zu den seitli
chen Signalanlagen u. dgl. führenden Leitungen vorgesehen
sein.
Fig. 3 zeigt den Oberbau gemäß Fig. 2 bei maximaler Gleis
überhöhung von 150 mm bezogen auf das Spurmaß von 1.435
mm. Die gegenläufige Überhöhung zur Planumsneigung stellt
gleichzeitig die maximale Beanspruchung des Gleises bzw.
des Troges für die auftretenden Flieh- und Hangabtriebskräf
te dar. Für die Konstruktion des Troges bedeutet dies eine
maximale Erhöhung der äußeren Wand 48 um das Maß C, hier
25 cm. Es ist darauf hinzuweisen, daß gerade bei einer sol
chen Gleisüberhöhung der Fortfall der beim Stand der Tech
nik vorhandenen Böschung des Schotterbettes besonders ins
Gewicht fällt, das heißt, die durch den Fortfall der Bö
schung eingesparte Querschnittsbreite ist hier besonders
groß, wie sich leicht aus Fig. 3 ablesen läßt.
Die Fig. 4 und 5 zeigen die Auswirkungen des erfindungs
gemäßen Oberbaus auf einen gesamten zweigleisigen Abschnitt.
Fig. 4 zeigt den Querschnitt auf Strecken des Stammnetzes
mit einem Gleisabstand von 4,0 m, das heißt die Breite des
strichpunktiert dargestellten Lichtraumprofils 64 ist
gleich den äußeren Breitenabmessungen der Betontröge 38.
Weiterhin sind die Verkürzungen D des Schotterbettes auf
den Außenseiten, die damit verbundene Vergrößerung des Rand
wegbereichs E bzw. die alternative Verkürzung F des Quer
schnittes mit entsprechendem Geländegewinn G auf der Damm
seite bzw. entsprechendem Geländegewinn H im Einschnitt
dargestellt. Der Pfeil K skizziert die mögliche Verlagerung
der Tiefenentwässerung.
Fig. 5 zeigt die entsprechende Situation bei erweitertem
Profil auf einer Neubaustrecke (Gleisabstand 4,7 m). Zu
beiden Seiten des Gleiskörpers ergeben sich zunächst einmal
die gleichen Geländegewinne wie in Fig. 4 skizziert und
im vorstehenden erläutert. Zusätzlich ergibt sich hier ein
Raumgewinn zwischen den beiden Betontrögen 38, 38′, der,
wie weiter oben beschrieben, dazu benutzt werden kann,
einen Kabelkanal 60 auszubilden, der mittels Formsteinen
(Abdeckplatten 62) abgedeckt wird.
Es werden nunmehr auf Fig. 6 bis 13 Bezug genommen, die
den Aufbau der Betontröge 38 insbesondere auch an den Stoß
bereichen zeigen.
Jeder Betontrog 38 ist als einteiliges Fertigteilelement
ausgebildet. An den Stoßstellen überlappen sich benachbarte
Betontröge, wobei diese Überlappungen so ausgebildet sind,
daß die Kurvengängigkeit des Systems nicht behindert wird
und auch bei den kleinstmöglichen Radien die Überlappung
aufrechterhalten wird.
Wie insbesondere aus den Fig. 6 und 7 ersichtlich ist,
sind die Betontröge 38 an ihren Endbereichen stufenförmig
ausgebildet, so daß sie sich entsprechend überlappen, und
zwar sowohl im Bereich der Seitenwände 46, 48 als auch im
Bereich der Bodenplatte 44. Hierdurch ist sowohl in der
Bodenplatte 44 als auch durch die Seitenwände 46, 48 eine
verbindende Kraftübertragung der einzelnen Fertigteile gege
ben. Zwischen den aneinandergrenzenden Bodenplatten ist
eine konstruktiv notwendige Fuge 66 vorgesehen, ebenso eine
vergleichsweise größere Fuge 68 zwischen den sich überlap
penden Seitenwänden 46 bzw. 48, wobei diese Fugen auch die
Verlegung der Betontröge 38 in Kurven ermöglichen. Die Fu
gen werden, soweit zugänglich, nach der Verlegung ausgegos
sen. Zusätzlich kann eine Stoßabdeckung vorgesehen sein,
die in Fig. 6 mit der Bezugsziffer 70 skizziert ist und
zum Schließen der Stoßfugen der zum Zwecke der Montage be
fahrbaren Seitenwände dient.
Wie aus Fig. 7 deutlich wird, wird die Systemlänge L vor
zugsweise als ein Vielfaches des Regel-Schwellenabstandes
(hier: 60 cm) gewählt. Beim vorliegenden Ausführungsbei
spiel beträgt die Systemlänge 240 cm. Es sind jedoch System
längen zwischen etwa 120 cm und etwa 15 m denkbar. Auch
ist es denkbar, je nach erforderlichem Krümmungsradius der
Strecke unterschiedliche Systemlängen zu verwenden.
Damit ein kurvengängiges Verlegen der erfindungsgemäßen
Betontröge 38 bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Über
lappung aneinandergrenzender Betontröge problemlos reali
sierbar ist, verjüngen sich die Betontröge ausgehend von
ihrer Längsmittelachse 72 nach außen hin zunehmend, wie
dies der Fig. 7 und insbesondere auch den Fig. 8 bis
10 entnehmbar ist. Fig. 8 und 11 zeigen aneinandergren
zende Bodenplatten 44, 44′ bei gerader Verlegung, Fig.
9 und 12 bei Verlegung in einer Rechtskurve (minimaler Ra
dius) und Fig. 10 und 13 bei Verlegung in einer Linkskur
ve (minimaler Radius). Wie aus den Fig. 8 bis 13 ersicht
lich ist, ist die seitliche Verjüngung der Betontröge und
die Breite der Überlappungsabschnitte 74, 76 so gewählt,
daß selbst bei kleinstmöglichem Kurvenradius der Strecke
auch am außenliegenden Trogbereich eine ausreichende Über
lappung M aufrechterhalten bleibt, während bei der innenlie
genden Hälfte die Fuge minimal ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der
Betontrog 38 mit einem Kabelkanal 78 versehen, vergleiche
Fig. 14. Der Kabelkanal 78 ist an der Außenseite einer
Seitenwand 46 und/oder 48 ausgebildet, insbesondere ein
stückig vergossen. Der Kabelkanal kann mehrere, parallel
verlaufende Kammern 80 aufweisen und mittels geeigneter
abnehmbarer Abdeckelemente 82 verschlossen sein. Bei einer
anderen, nicht dargestellten Ausführungsform ist der Kabel
kanal lösbar mit einer Seitenwand des Betontrogs verbunden.
Fig. 15 zeigt die Auswirkungen des integrierten außenlie
genden Kabelkanals 78 auf das Regelprofil eines zweigleisi
gen Streckenabschnittes bei einem Gleisabstand von 4,0 m.
Die Verkürzung des Querschnittes wird um die Breite des
Kabelkanals kürzer.
Die Verkürzung der Querschnittsbreite des Oberbaus durch
das Trogsystem erlaubt es, das Achsenmaß zwischen den Glei
sen dementsprechend zu erhöhen, ohne die Gesamtbreite der
Gleisanlage zu verändern. Hierdurch wird es möglich, die
beim Stand der Technik zu beiden Seiten der Gleisanlage
außenstehende Oberleitungen in Form eines einzigen Mittel
mastes auszubilden, wodurch sich insgesamt geringere Inve
stitionskosten ergeben und zusätzlich der Vorteil eines
kürzeren Mastes mit geringerer Ausladung und gleichmäßiger
Belastung entsteht. Wie sich insbesondere aus Fig. 16 er
gibt, stört der senkrecht stehende Mittelmast 84 auch bei
maximaler Überhöhung des Gleises das Lichtraumprofil 64
nicht. Die Aufweitung des Achsabstandes zwischen dem Stamm
netz und der NBS beträgt (4,0:4,7) 0,7 m. Bei einer angenom
menen Mastbreite von 0,3 m wird der Achsabstand auf der
NBS/ABS um 0,3 m auf 5,0 m erhöht.
In der Darstellung gemäß Fig. 16 ist desweiteren mit der
Bezugsziffer 86 das Fahrzugbegrenzungsprofil angedeutet.
Sowohl das Fahrzeugbegrenzungsprofil 86 als auch das Licht
raumprofil 64 sind jeweils für ein horizontal verlaufendes
Gleis als auch für ein überhöhtes Gleis dargestellt.
Fig. 17 zeigt das Querschnittsprofil bei einem zweiglei
sigen Abschnitt mit Aufweitung des Gleisabstandes und Mit
telmast 84. Die Kabelkanäle 78 sind an den jeweils außen
liegenden Seitenwänden 48, 48′ ausgebildet. In alternativer
Weise kann der zwischen den innenliegenden Seitenwänden
46, 46′ entstehende Raum wie weiter oben beschrieben als
Kabelkanal ausgebildet sein und/oder mittels geeigneter
Formsteine abgedeckt sein.
Fig. 18 zeigt zusätzliche Lärmschutzwände 88, 90, die an
den Seitenwänden 48 bzw. 46 des Betontroges 38 (ggf. lös
bar) befestigt sind. Die Positionierung dieser Schallschutz
wände nahe dem Lichtraumprofil 64 hat den Vorteil, daß der
Luftschall, der vom Rad-Schiene-System und vom Wagenkasten
ausgeht, nahe am Entstehungsherd gedämmt wird.
Die Lärmschutzwand 88 bzw. 90 kann an der entsprechenden
Seitenwand aufsteckbar oder mit dieser fest verbunden sein.
Weiterhin kann die Schallschutzwand, wie in Fig. 19 ange
deutet, schwenkbar am Betontrog 38 befestigt sein, um auf
diese Weise die Zugänglichkeit zum Gleis zu erleichtern.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 19 ist die im hochge
stellten Zustand innenliegende Seite der Lärmschutzwand
92 mit Trittstufen 94 versehen, so daß die Lärmschutzwand
92 dann, wenn sie auf den Randweg 26 hin aufgeklappt ist,
gleichzeitig als Aufstieg dienen kann. Mit der Bezugsziffer
96 ist ein Geländer und mit der Bezugsziffer 98 eine Betäti
gungshandhabe der Lärmschutzwand 92 bzw. der Aufstiegshilfe
(Treppe) bezeichnet.
Fig. 20 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Sei
tenentwässerung. Die Frostschutzschicht 4 ist in dem seit
lich an den Trog 38 anschließenden Bereich 100 kunststoff
verfestigt und mittels einer Splittschicht 102 abgedeckt.
Das Oberflächenwasser wird über die kunststoffverfestigte,
mittels Splitt abgedeckte Frostschutzschicht in eine Mulde
104 abgeleitet. In die Frostschutzschicht 4 einsickerndes
Wasser wird auf dem Planum 2 in Richtung zu einer Tiefenent
wässerung 106 geleitet und von dieser aufgenommen und abge
leitet.
Fig. 21 zeigt in schematischer Darstellung eine bevorzugte
Ausführungsform eines seitlichen Kabelkanals. Hier weist
die Bodenplatte 44 des Betontrogs 38 eine über die Seiten
wandung 48 hinausgehende Auskragung bzw. Verbreiterung 45
auf, auf der der nach oben offene, mittels Abdeckplatten
108 verschlossene Kabelkanal 110 aufliegt. Der Vorteil die
ses Kabelkanals gegenüber demjenigen beispielsweise gemäß
Fig. 14 besteht darin, daß er von oben zugänglich ist und
somit in einfacher Weise bestückt werden kann. Selbstver
ständlich ist es auch möglich, den Kabelkanal 110 ganz oder
teilweise einstückig mit dem Betontrog 38 auszubilden.
Aus Fig. 22 ist erkennbar, wie sich mit dem erfindungsge
mäßen Oberbau-System eine Überleitverbindung (oder eine
Weichenverbindung) grundsätzlich lösen läßt. Im Überleit
bereich M kommen die innenliegenden Seitenwände benachbar
ter Gleise in Fortfall, und zwischen benachbarten Betontrö
gen 38, 38′ werden Betonplatten 112 ohne Seitenwände einge
setzt, die jedoch stirnseitig eine Wand 114, 114′ aufwei
sen, die zwischen benachbarten Seitenwänden 46, 46′ der
Tröge 38, 38′ angeordnet ist und somit den im Überleitbe
reich A vorhandenen Trog auch hier abschließt.
Im folgenden wird auf die vorzugsweise durchzuführende
Kunststoffverfestigung des Schotterbettes Bezug genommen.
Eine Einbaumethode besteht darin, daß nach Einbau des
Schotterbandes im Trog mit Schotterbandfertiger der Schot
ter unterhalb der Schwelle mit Kunstharz S15 mit Härter
XB1 (Fa. Koch Marmorit GmbH, Bollschweil) besprüht wird,
so daß der Schotter auf eine Tiefe von 30 cm unter Unter
kante Schwelle mit Kunstharz verfestigt wird. Anschließend
werden Schwellen und Schienen verlegt und die Schwellenfä
cher mit Schotter gefüllt. Nach dem Stopfen wird das Gleis
verfüllt und planiert. Darauf erfolgt das endgültige Ver
sprühen des Kunstharzes S1 SY mit dem gleichen Härter auf
die Schwellenzwischenfächer sowie Vorkopf als auch auf die
gesamte Schotteroberfläche. Die Verfestigung des Vorkopf
schotters bis zur Trogwand (ca. 50 cm) erfolgt nur an der
Oberfläche.
Nach einer alternativen Einbaumethode wird der Gleisrost
auf das verdichtete Schotterband gelegt, die Schwellenfä
cher mit Kunstharzverfestiger besprüht, die Schwellenfächer
mit Schotter verfüllt und mit der bereitstehenden Stopfma
schine gestopft. Durch dieses sofortige Stopfen wird er
reicht, daß eine ausreichende Menge Mehrkomponentenkleber
unter die Schwelle verteilt wird und somit eine vollstän
dige Verklebung erfolgt. Nach dem Verfüllen und Planieren
des Gleises erfolgt wieder das endgültige Versprühen des
Mehrkomponentenklebers auf die gesamte Schotteroberfläche.
Unter Verwendung von harten staubfreien Schotter nach DB-
Kriterien, Beachtung der Einbautemperatur von 0-30° und
der zulässigen Einbaufeuchtigkeit (trocken bis feucht bei
leichtem Regen) erfolgt die Aushärtung des stabilisierten
Gleises.
Im ausgehärteten Zustand ist das toxische Verhalten des
Zweikomponentenklebers unbedenklich. Der Kleber ist außer
dem ölbeständig und wird durch sauren Regen oder Fäkalien
nicht zerstört. Vom Brandverhalten her wird der Kleber in
die Brandklasse A1 eingestuft. Die Bruchfestigkeit des
Kunststoffklebers ist ebenso groß wie die Bruchfestigkeit
des Schotters.
Es sind zahlreiche weitere Ausgestaltungen bzw. Modifikatio
nen der Erfindung möglich.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann eine Aus
kleidung des Betontroges insbesondere auf der Bodenplatte
44 und der Innenseite der Seitenwände 46, 48 mit elasti
schen Unterschottermatten aus Elastomeren zweckmäßig sein.
Durch die Kombination des dämpfenden Materials Schotter
in Verbindung mit Unterschottermatten werden insbesondere
Erschütterungsauswirkungen in einer Weise verringert, wie
dies bei der Festen Fahrbahn nicht erreicht wird.
Das Gesamtsystem Trogschotteroberbau wirkt wegen des kon
struktiven und funktionellen Aufbaus unter Berücksichtigung
des schweren Schotterkörpers und dem Einsatz von Unterschot
termatten im Sinne eines Masse-Feder-Systems und damit er
heblich erschütterungsdämpfend.
Wenn die große Systemhöhe des Trogschotteroberbaus unver
hältnismäßig hohe Kosten wie z. B. in Tunneln verursacht,
kann diese durch Reduzierung der Schotterbettstärke im Trog,
bis zum Ersatz des Schotters durch elastisch einstellbare
schwingungsdämpfende Werkstoffe verringert werden. Zwischen
den Schwellen bleibt der Schotterkörper um die Lagestabili
tät des Gleisrostes im Trog zu erhalten. Mit der Kunststoff
verfestigung des Schotters zwischen den Trogwänden zu einer
horizontal verfestigten Scheibe bleiben die Systemeigen
schaften des Trogschotteroberbaus in horizontaler Richtung
quer und längs zur Gleisachse erhalten.
Als Ersatz für die verfestigte Schotterscheibe kann der
Gleisrost in Querrichtung zur Gleisachse mit elastischen
Spannkeilen zwischen Schwellenköpfen und Trogseitenwänden
bzw. durch Elastomerelager, die in Aussparungen in den
Schwellen und im Betontrog eingesetzt sind, stabilisiert
werden. Mit dieser Anordnung entsteht die geringste System
höhe, die sich aus der Bodenplatte, den elastischen Zwi
schenelementen und der Schwellenhöhe ergeben.
Die Erfindung umfaßt daher auch einen Trog mit erheblich
verringerter Seitenwandhöhe mit teilweisem oder gesamtem
Ersatz des Schotterkörpers durch elastische, schall- und
erschütterungsdämpfende Elemente in Form von Topflagern,
Platten, Keilen, teilweise in Aussparungen der Schwellen
der Bodenplatte oder den Seitenwänden in Aussparungen ange
ordnet.
Bezugszeichenliste
2 Erdplanum
4 Frost-Schutzschicht
6 Planums-Schutzschicht
8 Kabelkanal
10 Oberbau ohne Betontrog
12 Gleisachse
14 Schienenachsen
16 Achse (Normalprofil)
18 Achse (erweitertes Profil)
20 Achse Oberleitungsmast
22 Oberleitungsmast
24 Fundament
26 Randweg
28 Schotterbett
30 Schienen
32 Schwellen
34 Schotterschulter
36 Oberbau mit Betontrog
38 Betontrog
40 Schotterbett
42 Gleisrost
44 Bodenplatte
45 Auskragung
46 Seitenwand
48 Seitenwand
49 Aussparungen
50 Schienenoberkante
52 Entwässerungskanal
54 Rohrleitung
56 Längsrippen
58 verbindende Bodenplatte
60 Kabelkanal
62 Abdeckplatten
64 Lichttraumprofil
66 Fuge
68 Fuge
70 Stoßabdeckung
72 Längsmittelachse
74 Überlappungsabschnitt
76 Überlappungsabschnitt
78 Kabelkanal
80 Kammern
82 Abdeckelement
84 Mittelmast
86 Fahrzeugbegrenzungsprofil
88 Lärmschutzwand
90 Lärmschutzwand
92 Lärmschutzwand
94 Trittstufen
96 Geländer
98 Betätigungshandhabe
100 Bereich
102 Splittschicht
104 Mulde
106 Tiefenentwässerung
108 Abdeckplatten
110 Kabelkanal
112 Betonplatten
114 Wand
4 Frost-Schutzschicht
6 Planums-Schutzschicht
8 Kabelkanal
10 Oberbau ohne Betontrog
12 Gleisachse
14 Schienenachsen
16 Achse (Normalprofil)
18 Achse (erweitertes Profil)
20 Achse Oberleitungsmast
22 Oberleitungsmast
24 Fundament
26 Randweg
28 Schotterbett
30 Schienen
32 Schwellen
34 Schotterschulter
36 Oberbau mit Betontrog
38 Betontrog
40 Schotterbett
42 Gleisrost
44 Bodenplatte
45 Auskragung
46 Seitenwand
48 Seitenwand
49 Aussparungen
50 Schienenoberkante
52 Entwässerungskanal
54 Rohrleitung
56 Längsrippen
58 verbindende Bodenplatte
60 Kabelkanal
62 Abdeckplatten
64 Lichttraumprofil
66 Fuge
68 Fuge
70 Stoßabdeckung
72 Längsmittelachse
74 Überlappungsabschnitt
76 Überlappungsabschnitt
78 Kabelkanal
80 Kammern
82 Abdeckelement
84 Mittelmast
86 Fahrzeugbegrenzungsprofil
88 Lärmschutzwand
90 Lärmschutzwand
92 Lärmschutzwand
94 Trittstufen
96 Geländer
98 Betätigungshandhabe
100 Bereich
102 Splittschicht
104 Mulde
106 Tiefenentwässerung
108 Abdeckplatten
110 Kabelkanal
112 Betonplatten
114 Wand
Claims (38)
1. Oberbau für Eisenbahn-Gleisanlagen, insbesondere für
Strecken für hohe Geschwindigkeiten und Belastungen,
gekennzeichnet durch die Kombination von im Querschnitt
trogförmigen, in Gleisrichtung aneinanderreihbaren, kur
vengängig verlegbaren Fertigteilen (38) mit einem von
den trogförmigen Fertigteilen (38) getragenen und seit
lich abgestützten federnden Schotterbett (40), in dem
der Gleisrost (42) liegt.
2. Oberbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Fertigteile (38) Beton-Fertigteile sind.
3. Oberbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fertigteile (38) im wesentlichen U-förmigen Quer
schnitt aufweisen.
4. Oberbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Boden (44) der trogartigen Fer
tigteile (38) im wesentlichen eine gleichförmige Dicke
aufweist.
5. Oberbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß jedes Fertigteil (38) zumindest
einen Entwässerungs-Durchgang (52) aufweist, der vorzugs
weise im Übergangsbereich zwischen Boden (44) und Seiten
wand (46) des Fertigteils (38) angeordnet ist und sich
von hier schräg nach unten und nach außen erstreckt.
6. Oberbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Breite des Fertigteils (38) die
Breite des Lichtraumprofils (64) des Gleises nicht über
schreitet.
7. Oberbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (46, 48) hö
her liegen als das Regelprofil.
8. Oberbau nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Höhe der Seitenwände (46, 48) bei gerader Strecken
führung in etwa gleich ist der Höhe der Schienenoberkan
te (50).
9. Oberbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß jedes trogartige Fertigteil
(38) einstückig den Boden (44) und die Seitenwände (46,
48) umfaßt.
10. Oberbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß sich benachbarte trogartige
Fertigteile (38, 38′) gegenseitig überlappen.
11. Oberbau nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die trogartigen Fertigteile (38) im Überlappungsbereich
ein Stufenprofil aufweisen.
12. Oberbau nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich
net, daß die Überlappung auch bei Streckenkurven auf
rechterhalten ist.
13. Oberbau nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß im Überlappungsbereich zwischen
den trogartigen Fertigteilen (38) auftretende Fugen
(66, 68) ausgegossen sind.
14. Oberbau nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß eine die im Überlappungsbereich
zwischen den trogartigen Fertigteilen (38) auftretenden
Fugen (66, 68) überdeckende Stoßabdeckung (70) vorgese
hen ist.
15. Oberbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß am trogförmigen Fertigteil
(38) ein von außen zugänglicher Kabelkanal (60, 78,
110) ausgebildet ist.
16. Oberbau nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kabelkanal (110) auf einer seitlichen Verbreiterung
(45) des Bodens (44) des trogförmigen Fertigteils (38)
ausgebildet ist.
17. Oberbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß zumindest eine Seitenwand
(46, 48) des trogartigen Fertigteils (38) eine Lärm
schutzwand (88, 90, 92) trägt.
18. Oberbau nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
die Lärmschutzwand (88, 90, 92) an der Seitenwand (46,
48) lösbar, insbesondere steckbar, befestigt ist.
19. Oberbau nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeich
net, daß die Lärmschutzwand (92) an der Seitenwand (48)
um eine in Gleisrichtung verlaufende Achse aus ihrer
im wesentlichen vertikalen Funktionsstellung nach außen
schwenkbar ist.
20. Oberbau nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
die Lärmschutzwand (92) an ihrer in Funktionsstellung
nach innen weisenden Seite mit ggf. reflektierenden
Trittelementen (94) versehen ist.
21. Oberbau für zwei parallel verlaufende Gleise mit Ober
leitung, wobei jedes Gleis nach einem der vorhergehen
den Ansprüche ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberleitungsmaste als zwischen den beiden
Trassen angeordnete Mittelmaste (84) ausgebildet sind.
22. Oberbau nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß
die Masthalterungen für die Mittelmaste (84) an den
trogartigen Fertigteilen (38) ausgebildet sind.
23. Oberbau für zwei parallel verlaufende Gleise, von de
nen jedes nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausge
bildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kabelkanal
(60) zwischen den beiden Trassen ausgebildet ist und
von den sich gegenüberliegenden Seitenwänden (46, 46′)
der trogförmigen Fertigteile (38, 38′) definiert ist.
24. Oberbau nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß
Abdeckplatten (62) für den Kabelkanal (60) auf den sich
gegenüberliegenden Seitenwänden (46, 46′) benachbarter
trogartiger Fertigteile (38, 38′) aufliegen.
25. Oberbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Unterseite des Bodens
(44) des trogartigen Fertigteils (38) mit Strukturen
(56) zum zusätzlichen Verankern der trogartigen Fertig
teile am Unterbau versehen ist.
26. Oberbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das Schotterbett zumindest
teilweise mittels Kunststoff verfestigt ist.
27. Oberbau nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schotterschicht an ihrer Oberfläche verfestigt ist.
28. Oberbau nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeich
net, daß die Schotterschicht im Bereich zwischen den
Schwellen des Gleisrostes zumindest teilweise ver
festigt ist.
29. Oberbau nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch
gekennzeichnet, daß das Schotterbett rippenartig ver
festigt ist.
30. Oberbau nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß
es bis zum Boden des Fertigteils verfestigt ist.
31. Oberbau nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß
das Schotterbett zwischen dem Gleisrost und den Innen
wandungen des Trogs mittels einer Oberflächenverfesti
gung sowie einer rippen- bzw. säulenförmigen Verfesti
gung räumlich ausgesteift ist.
32. Oberbau nach einem der Ansprüche 26 bis 31, dadurch
gekennzeichnet, daß als Kunststoff ein Kunstharz oder
ein Mehrkomponentenkleber verwendet wird.
33. Oberbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die oberen Stirnseiten der
Seitenwände (46, 48) der Betontröge (38) zur Aufnahme
von Montageschienen ausgebildet sind.
34. Oberbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß benachbarte Tröge (38, 38′)
gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Verbindungs
elementen (58), zur Erhöhung des Querverschiebewider
standes miteinander verankert sind.
35. Oberbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die trogförmigen Fertigteile
insbesondere auf den Bodenplatten und ggf. auch an den
Innenseiten der Seitenwände mittels elastischer Unter
schottermatten ausgekleidet sind.
36. Trogartiges Fertigteil zur Verwendung beim Oberbau für
Eisenbahn-Gleisanlagen nach einem der vorhergehenden
Ansprüche.
37. Fertigteil nach Anspruch 36 mit nur einer Seitenwand
(38, 38′) zur Herstellung von Weichenverbindungen.
38. Fertigteil nach Anspruch 36 mit stirnseitigen Wänden
(114) als Verbindungsplatte (112) zweier einteiliger
Seitenwandfertigteile im Bereich von Weichenverbindun
gen.
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