DE4207622C2 - Stromschienenträger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stromschienenträger insbesondere für U- und S-Bahnen mit einem aus Kunststoffteilen zusammengesetzten Halter für einen formschlüssigen Umgriff einer in definiertem Abstand zu einer Fahrschiene angeordneten Stromschiene, wobei sich die Stromschienenträger und die Fahrschiene auf Schwellen abstützen, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Profile und die Verwendung bestimmter Materialien für Stromschienenträger.

Derartige Stromschienenträger werden bei U- oder S-Bahnen benötigt, deren Zugfahrzeuge Strom nicht von der Oberleitung sondern von parallel zum Gleis geführten Stromschienen abgreifen. Je nachdem wie das Fahrzeug den Strom abgreift, werden die Stromschienen von oben oder von unten durch die Stromübertragungsglieder berührt. Entsprechend sind die Stromschienenträger mit Halterungen ausgestattet, die entweder die Stromschiene aufrecht tragen oder sie hängend haltern.

Abhängig von der Art der verwendeten Unterschwellung der Fahrschienen mit Beton-, Holz- oder Stahlschwellen sind gemäß dem Stand der Technik die Stromschienenträger unterschiedlich gestaltet und aus unterschiedlichen Materialien zusammengesetzt. Zweck der Materialwahl ist die Notwendigkeit, die Fahrschiene von der Stromschiene elektrisch zu isolieren.

Aus der Praxis sind daher die verschiedensten Systeme für derartige Stromschienenträger bekannt. Weit verbreitet sind Systeme, bei denen die Holz- oder Betonschwelle mit metallenen Halteböcken verbunden sind, an deren oberem Ende ein Isolator aus Porzellan oder Kunststoff angeordnet ist, vor denen wiederum Malteklauen für die Stromschiene befestigt sind. In einer besonderen Form für einen Stromschienenabgriff von oben besteht der komplette Stromschienenträger aus einem Porzellanformstück das direkt auf die Schwelle geschraubt ist.

Es sind Stromschienenträger bekannt, bei denen der Isolator zur Stromschiene hin eine Zwischenlage aus Gummi oder Leder enthält, um das empfindliche Porzellan des Isolators gegen aus Betriebsbelastung herrührender mechanischer Beschädigung zu schützen. Ein derartiger Porzellanisolator hat rippenförmige Verstärkungen am Isolatorkörper zwischen der Stromschienenaufnahme und seiner Befestigung an dem Haltebock. Diese Befestigung besteht aus einer Schraube, die den Isolator unter Zwischenfügung einer Unterlegplatte gegen den metallenen Haltebock zieht. Die Verschraubung ist durch eine senkrecht angeordnete Spindelmutter von oben her in der Höhe verstellbar.

Im übrigen sind Porzellanhalter sehr anfällig gegen Schlag und Reibung.

Bei einem aus Kunststoffteilen bestehenden Isolator ist ein erstes Winkelteil mit Schraubbolzen und Mutter an einem metallenen Haltebock fixiert. Eine Höhenverstellung ist möglich, da der Schraubbolzen in einem Langloch am Haltebock sitzt. An seinem anderen Ende hat dieses erste Winkelprofil eine Nase zum einseitigen Untergriff des Schienenfußes der Stromschiene. In seinem Mittelteil Löcher weist es auf, durch die eine Bolzen-Mutter-Schraubverbindung greift, die ihrerseits ein weiteres Kunststoffdeckprofil arretiert, daß über die Stromschiene hinweg die andere Seite des Schienenfußes umgreift. Der Fuß der Stromschiene hat keinen direkten Kontakt zum Kunststoff, sondern zwischen den Auflageflächen auf dem Kunststoff und den kongruenten Berührungsflächen am Fuß der Stromschiene sind Gleitschienen angeordnet, die ihrerseits durch Verschraubungen in den Kunststoffteilen gehalten werden. Diese Gleitschienen sind offensichtlich notwendig, um Beschädigungen aufgrund Betriebsbelastung der Stromschiene an den Kunststoffhaltern zu vermeiden.

Aus der DE 30 18 907 C2 und der DE 33 31 615 A1 sind Stromschienenträger bekannt für den Stromabgriff von oben, sowie aus der DE-PS 30 18 860 für den Stromabgriff von unten, bei denen die Tragköpfe für die Stromschienenhalterung in dem eigentlichen, an die Schwelle gekoppelten Haltern drehbar eingesetzt sind.

Bei der DE 33 31 615 A1 soll der Tragkopf zwar aus Isolierstoff, wie Kunststoff bestehen, der Kunststoff sei jedoch so verschleißanfällig, daß zwischen der Stromschiene und dem Tragkopf ein walzenförmiges Metallteil angeordnet wird, des einen direkten Kontakt mit dem Tragkopf verhindert, während die seitliche Führung des Fußes der Stromschiene von diesem Tragkopf übernommen werden soll und die vertikale Fixierung durch aufgesetzte Klauen realisiert sind. Bei der DE 30 18 907 C2 ist der Tragkopf selbst aus Metall gebildet, während die Klauen aus Kunststoff oder Metall gefertigt sein sollen. Die Lagerung des Fußes der Stromschienen ist wiederum durch seitliche Führung im Tragkopf und ein Niederhalten mittels der Klauen gekennzeichnet.

Alle Systeme nach dem Stand der Technik sind aufwendig zu montieren und benötigen offensichtlich einen Schutz gegen mechanische Beschädigung aufgrund Betriebsbelastung, die auf die Stromschiene einwirkt. Einige Stromschienenhalter aus Kunststoff weisen eine Vielzahl metallener Teile in unmittelbarer Nachbarschaft der Stromschiene auf, wodurch die Gefahr gegeben ist, daß von der Stromschiene herrührender Stromfluß beispielsweise über die Oberfläche des Kunststoffes, die durch Verschmutzung oder Benetzung mit Flüssigkeiten leitend sein kann, ein elektrochemischer Angriff auf die Befestigungsteile erfolgt oder Strom auf den Haltebock übertragen wird. Ein Stromfluß zum Haltebock ist aber nicht zulässig, insbesondere wenn Stahlschwellen für das Gleis verwendet werden sollen.

Letztlich ist vorgeschlagen worden, den Halter für einen Tragkörper aus Aluminiumguß zu fertigen und den Tragkopf selbst aus einem Kunststoffteil zu bilden oder alternativ den Halter aus Kunststoff zu formen und den Tragkopf und die Klauen, welche den Schienenfuß halten aus Metall zu formen (DE 30 18 860 C2). Das Prinzip des Haltens des Schienenfußes ist in der zuvor geschilderten Art und Weise vorgenommen worden.

Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, einen Stromschienenträger zu schaffen, der ohne zusätzliche Metallteile im Stromschienenbereich einfach und schnell zu montieren ist, hohe Isolationswerte bietet, durch Betriebsbelastung nicht verstellt oder beschädigt werden kann, für Beton-, Holz- und Stahlschwellen einsetzbar ist, sowie einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.

Das Problem wird erfindungsgemäß durch die Ansprüche 1, 2, 9 und 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfaßt.

Die Lösung umfaßt zunächst einen Stromschienenträger, der lediglich aus zwei Profilen aus thermoplastischem Kunststoff besteht, wobei ein Halteelement für die Befestigung an der Schwelle, ein Halteteil für die Abstützung der Stromschiene und eine integrierte Haltenase für den Fuß der Stromschiene einstückig ausgebildet und durch eine, den Stromschienenfuß seitlich und von oben abstützende Klaue ergänzt wird. Eine zweite Lösung für den Stromschienenträger besteht darin, daß ebenfalls alle Teile aus Kunststoff gefertigt sind, wobei die auf dem, für die vertikale Abstützung der Stromschiene erforderlichen Haltekörper zwar mit dem Haltekörper verbundenen Klemmprofile vorgesehen sind, die den Stromschienenfuß allein seitlich relativ zum Haltekörper führen und zugleich diesen in vertikaler Richtung fixieren.

Die formschlüssig haltenden Profilen aus thermoplastischem Kunststoff werden nach Vormontage des Halters am Haltebock oder auf einer Grundplatte auf der Schwelle und nach Positionieren der Stromschiene einfach ineinander geschoben werden, und so die Stromschiene dauerhaft und betriebssicher halten.

Bevorzugtes Material für einen derartigen Halter beziehungsweise die Profile aus denen der Halter besteht, ist ein glasfaserverstärktes thermoplastisches Polyamid, welches aus Gründen der Stabilisierung gegen UV-Licht mit einem Rußzusatz versehen sein kann. Als weitere taugliche Materialien haben sich Polybutyltheraphtalat und thermoplastisches Polyester erwiesen. Die Menge an Glasfaserzusatz hängt von den zu tragenden Gewichten der Stromschiene und den von der Betriebsbelastung herrührenden und auf den Halter einwirkenden Kippmomenten ab. Natürlich ist auch die Form, daß heißt der Durchmeser und die gegebenenfalls vorgesehene Verrippung des Halters für dessen Festigkeit und Tragfähigkeit mitverantwortlich. Insgesamt ist der Halter, der im wesentlichen einstückig ausgebildet ist und nur zusätzliche Klemmprofile für das Arretieren der Stromschiene aufweist, wesentlich steifer als die Systeme gemäß dem Stand der Technik.

Die Form des Klemmprofiles und dessen formschlüssiger Umgriff um den Fuß der Stromschiene sowie das Verhältnis der Berührungsfläche zwischen den Kunststoffprofilen zu den Berührungsflächen mit dem Schienenfuß sorgen für einen sicheren Halt der Klemmprofile auf dem größeren Haltekörper des Halters. Die Reibung zwischen den Kunststoffflächen ist größer als die Reibung zum Schienenfuß hin und ein eventuell auftretendes Kippmoment an der Stromschiene sorgt für größere Preßkräfte zwischen den Berührungsflächen der Kunststoffteile, so daß ein sicherer Sitz der Befestigungselemente für die Stromschiene gewährleistet ist.

Polyamid mit seiner außerordentlich harten Oberfläche und hoher Schlagzähigkeit macht diesen Werkstoff für eine derartige Halterungsaufgabe so geeignet.

In Weiterbildung der Erfindung wird der mittlere Teil des als Isolator wirkenden Halters zusätzlich zur Behinderung eines möglichen Stromflusses konditioniert. Dies kann dadurch geschehen, daß die Oberfläche des Halters sehr glatt ausgebildet wird, so daß eine minimale Haftung von Schmutz und Flüssigkeit möglich ist und/oder die Oberfläche - besser: die Mantellinie - des Halters wird künstlich vergrößert, indem in diesem Teil des Halters Rippen angeordnet werden, die den Halter vollständig umschließen. Materialbedingt kann Strom im wesentlichen nur über die Oberfläche des Halters fließen; die Rippenanordnung verlängert jedoch den Weg für den Strom so erheblich, daß aufgrund dieses Widerstandes tatsächlich kein Stromfluß von der Stromschiene zur Schwelle gemessen werden kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden in den als Hohlkörper ausgebildeten Halter je nach Form seiner Anbringung an der Schwelle Befestigungsmittel integriert. Dies kann eine während der Herstellung des Halters eingegossene Schraubmutter sein oder der Halter wird an seinem Ende mit Führungszapfen und Flanschen versehen, die ihm einen sicheren Halt auf der Schwelle beziehungsweise den zwischen Schwelle und Halter angeordneten Befestigungsmitteln gibt. In einer besonderen Ausführungsform sind mit Ausnahme der Klemmprofile der Halter und die Befestigungsmittel komplett einstückig aus thermoplastischem Kunststoff, vorzugsweise Polyamid, gefertigt.

Die Befestigungsmittel können ihrerseits wiederum Mittel zur Positionsverstellung des Halters umfassen wie sie für sich aus der Praxis bekannt sind und in modifizierter Form hier auch angewendet werden können. Zur Verbesserung der Demontagesicherheit können diese Befestigungsmittel gesichert sein, um ein unbefugtes Verstellen oder Demontieren zu verhindern. Derartige Befestigungsmittel sind insbesondere Schraubbolzen mit Köpfen, die nur mit Spezialmaschinen oder Spezialwerkzeugen lösbar sind. Die Positionsverstellung kann einmal durch Unterlegplatten aus Kunststoff direkt auf der Schwelle realisiert werden oder durch eine spindelartige Höhenverstellung des Halters an seinem Haltebock.

Ein Haltebock selbst besteht der Einfachheit halber aus Stahlprofilen beispielsweise einem U-Profil, das im Bereich des angeflanschten Halters mit entsprechenden Durchbrüchen für den Durchgriff von Befestigungsbolzen versehen ist und eine Schlitzführung für Führungselemente, die integrale Bestandteile des Halters sind, aufweist. Alternativ kann der Haltebock ebenfalls aus thermoplastischem Kunststoff bestehen.

Wegen des hohen Isolationswertes des Halters kann er universell sowohl für Holz-, Beton- und Stahlschwellen eingesetzt werden.

Der erfindungsgemäße Halter beziehungsweise die Teilprofile des Halters können vorteilhaft durch Spritzgießen in entsprechenden Spritzgußformen hergestellt werden. Dem ausgewählten Kunststoffrohmaterial wird dazu in der gewünschten Menge Glasfaser und/oder Ruß bis zu 2 Vol %, vorzugsweise jedoch 0,5-1,2 Vol % zugemischt und unter hohem Druck in die Form gegeben. Nach Entnahme des Profiles aus der Druckgußform wird das noch warme Spritzgußteil in warmem Wasser gelagert bis es etwa 0,5-3 Vol %, vorzugsweise 1-2,5 Vol %, an Wasser aufgenommen hat. Diese Maßnahme führt zu erheblicher Verbesserung der Schlagzähigkeit des Kunststoffteiles, während die Glasfasern einer mechanischen Verfestigung und der Ruß einer UV- Stabilisierung des Kunststoffteiles dienen.

Aus Gründen der Materialersparnis und der Optimierung aller Bauteileigenschaften wird der Halter weitgehend als rotationssymmetrisches hohles Bauteil gefertigt. Dies erspart Material und vereinfacht die Herstellung der Spritzgußform.

Die zum kompletten Halter gehörenden Klemmprofile für den Fuß der Stromschiene können statt in einer Spritzgußform auch durch Strangpressen hergestellt werden. Die Wahl des entsprechenden Verfahrens hängt von der Stückzahl der benötigten Klemmprofile ab und von der maschinelle Ausrüstung des jeweiligen Herstellers.

Anhand von Prinzipskizzen soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine erste Ausführungsform,

Fig. 2 eine zweite Form,

Fig. 3 eine dritte Form des erfindungsgemäßen Halters.

Auf der Holzschwelle 9 ist eine Grundplatte 8 aus Kunststoff mittels Schwellenschraube 10 befestigt (Fig. 1). In einer Paßbohrung 19 sitzt der Haltekörper 6 des Halters 1, der sich zusätzlich durch Kragen 11 auf der Grundplatte 8 abstützt. Der Haltekörper 6 trägt auf seiner Oberseite den Fuß 4 einer Stromschiene 3, deren Abgriffseite nicht dargestellt ist. Der Schienenfuß 4 ruht auf dem Deckteil 18 des Haltekörpers 6. Das Deckteil 18 ist größer als der Haltekörper 6 und weist seitlich einen Bord 16 auf. Nach Einlegen der Stromschiene 3 werden über die seitlichen Borde 16, die parallel zum Schienenfuß verlaufen, die Klemmprofile 2 geschoben, wobei die Umgriffleisten 15 und 14 den formschlüssigen Halt der Klemmprofile 2 auf dem angeformten Bord 16 des Haltekörpers 6 garantieren, während andererseits die Nase 13 am Klemmprofil 2 für einen sicheren Sitz des Schienenfußes 4 sorgt. Damit der Schienenfuß 4 gut auf dem Deckteil 18 aufliegt, weist dieser eine Ausnehmung 17 auf.

Der mittlere Teil des Haltekörpers 6 ist zylinderisch geformt und weist umlaufende Rippen 5 auf. Diese angeformten Rippen dienen der Versteifung des Haltekörpers, aber vornehmlich auch der Verhinderung eines Stromflusses über die Oberfläche des Haltekörpers 6 zur Schwelle 9 hin.

Fig. 2 zeigt einen Stromschienenträger 20 als Integralversion, bei der das zylindrische Halteteil 21, analog dem Halter 20 in Fig. 1, mit dem Befestigungsfuß 22 zusammen einstückig ausgebildet ist. Auch eines der Klemmprofile ist durch die Integralnase 23 ersetzt, die einseitig dem Fuß 4 der Stromschiene 3 umgreift. Auf der gegenüberliegenden Seite wird der Haltebord 26 von einem modifiziertem Klemmprofil 24 umgriffen, das zusätzlich den Schienenfuß 4 klemmt. Erforderlichenfalls kann in eine den Haltebord 26 und das Klemmprofil 24 durchgreifende Ausnehmung 25 ein Sicherungselement eingesetzt werden. Analog Fig. 1 ist der Stromschienenträger 20 durch Schwellenschraube 10 auf der Schwelle 9 befestigt. Zur Höhenverstellung können zwischen Schwelle 9 und Befestigungsfuß 22 Ausgleichsplatten gelegt werden.

Fig. 3 zeigt einen anderen Halter 30, der mittels Schraubbolzen 42 vor den als U-Profil ausgebildeten Haltebock 41 geflanscht ist. An der Befestigungsstelle des Halters 30 am U-Profil ist dieses mit einer Verstärkung 47 ausgestattet. Sowohl diese Verstärkung als auch das U-Profil weisen Schlitze 43, 44 für eine senkrechte Verschiebung des Schraubbolzen 42 auf. Diese Verschiebung kann durch eine Spindel 40 geschehen. Der Deckel 45 verhindert eine Verschmutzung und dient als Widerlager der Spindel. In der dargestellten Form ist der Halter 30 noch nicht fest gegen das U-Profil 41 gezogen. Das rotationssymmetrische Gehäuse 27 mit integrierter, eingegossener Stahlmutter 28 für den Schraubbolzen 42 geht über das Ende des Haltekörpers 39 hinaus. Nach Festziehen der Schraube 42 gerät das Gehäuse 27 in den Schlitz 44 und wird dort seitlich geführt, während die Stirnfläche 40 des Haltekörpers 39 an das U-Profil 41 zur Anlage gelangt und so eine gute Abstützung an dem U-Profil 41 erhält. Der rotationssymmetrische Haltekörper 39 weist analog dem Haltekörper 6 gemäß Fig. 1 ebenfalls Rippen 29 auf, die dem gleichen Zweck, nämlich der Stromflußbehinderung dienen.

Der Halter 30 ist für eine hängende Anordnung einer Stromschiene 3 vorgesehen. Integraler Bestandteil des Haltekörpers 39 sind das hohlprofilartige Widerlager 31 für den Schienenfuß 4 der Stromschiene 3 sowie die Rippe 38, die den Schienenfuß 4 einseitig umgreift. Nach Positionieren der Stromschiene 3 in der dargestellten Lage wird ein Klemmprofil 34 über die äußere Rippe 36 des Widerlagers 31 geschoben, wobei die Flansche 35 und 37 den Schienenfuß 4 der Stromschiene 3 festklemmen, während andererseits die Flansche 33 und 35 des Klemmprofiles 34 das Klemmprofil am Widerlager 31 sichern. Analog der Ausführung in Fig. 1 weist auch das Widerlager 31 eine Ausnehmung 32 auf, damit der Schienenfuß 4 sicher am Widerlager 31 anliegt.

Claims (10)

1. Stromschienenträger, insbesondere für U- und S-Bahnen, mit einem aus Kunststoffteilen zusammengesetzten Halter für einen formschlüssigen Umgriff einer in definiertem Abstand zu einer Fahrschiene angeordneten Stromschiene, wobei sich die Stromschienenträger und die Fahrschiene auf Schwellen abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Stromschienenträger (Fig. 2) lediglich aus zwei formschlüssig zusammengesetzten Profilen (21, 24) aus thermoplastischem Kunststoff besteht, wobei ein Halteelement (22) für die Befestigung an der Schwelle (9), ein Halteteil (21) für die Abstützung der Stromschiene (3) und eine integrierte Haltenase (23) für den Fuß (4) der Stromschiene einstückig ausgebildet sind.

2. Stromschienenträger, insbesondere für U- und S-Bahnen, mit einem aus Kunststoffteilen zusammengesetzten Halter für einen formschlüssigen Umgriff einer in definiertem Abstand zu einer Fahrschiene angeordneten Stromschiene, wobei sich die Stromschienenträger und die Fahrschiene auf Schwellen abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß alle Teile des Stromschienenträgers (Fig. 1), umfassend Elemente (8) zur Befestigung an der Schwelle (9), einen Haltekörper (6) für die vertikale Abstützung der Stromschiene (3) und formschlüssig mit dem Haltekörper verbundene Klemmprofile für den Stromschienenfuß (4) aus thermoplastischem Kunststoff bestehen, wobei der Schienenfuß (4) allein von den Klemmprofilen seitlich relativ zum Haltekörper geführt wird.

3. Stromschienenträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (1, 20, 30) aus Kunststoffmaterial, gegebenenfalls mit Glasfaserverstärkung, ausgewählt aus der Gruppe Polyamid, Polybutyltheraphtalat und Polyester besteht.

4. Stromschienenträger nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Halters (1, 20, 30) Mittel zur Stromflußbehinderung aufweist.

5. Stromschienenträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Stromflußbehinderung um den Halter umlaufende Rippen (5, 29) umfassen.

6. Stromschienenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter als Hohlkörper mit integrierten Befestigungsmitteln (7, 11; 27, 28; 22) ausgebildet ist.

7. Stromschienenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel mit Mitteln zur Positionsverstellung (8, 10; 22; 34, 41, 42, 46) des Halters (1, 20, 30) verbunden sind.

8. Stromschienenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Positionsverstellung ein Halteelement (8, 41) aus Kunststoff- oder Stahlprofilen umfassen.

9. Verfahren zur Herstellung von Profilen aus Kunststoff für einen Halter für eine Stromschiene, gekennzeichnet durch Mischen eines Kunststoffes aus der Gruppe Polyamid, Polybutyltheraphtalat, thermoplastischem Polyester mit Glasfasern und/oder Ruß mit einer Menge von bis zu 2 Vol % und Spritzen des Profiles (2, 6; 21, 24; 31, 34) in einer Spritzgußform.

10. Verwendung eines glasverstärkten Polyamides als Material für einen Halter (1, 20,30) einer Stromschiene (3), der mindestens in Teilen (5, 29) als rotationssymmetrischer Körper mit stark variierenden Durchmessern ausgebildet ist.