DE4100881A1 - Oberbau fuer eisenbahn-gleisanlagen - Google Patents

Oberbau fuer eisenbahn-gleisanlagen

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DE4100881A1
DE4100881A1 DE19914100881 DE4100881A DE4100881A1 DE 4100881 A1 DE4100881 A1 DE 4100881A1 DE 19914100881 DE19914100881 DE 19914100881 DE 4100881 A DE4100881 A DE 4100881A DE 4100881 A1 DE4100881 A1 DE 4100881A1
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track
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ballast
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DE19914100881
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Olaf Unbehaun
Richard Dipl Ing Bitterling
Bernhard Schaaf
Aris Samaras
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CRONAU HEINRICH GmbH
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    • E01B1/001Track with ballast
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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

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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