DE4219472C2 - Einrichtung zum Lagern von Schienen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Lagern von, einen Schienenfuss und einen Schienenkopf aufweisenden Schienen, einer Gleisanlage für Schienenfahrzeuge mit einem elasti­ schen Lager zwischen Auflager und Schienenfuss.

Beim Befahren von Gleisanlagen mittels Schienenfahrzeugen entstehen, abhängig vom Gewicht der Schienenfahrzeuge und von der Geschwindigkeit, mit welcher die Schienenfahrzeuge die Gleisanlage befahren, unterschiedlich hohe Stossbean­ spruchungen, Geräusche und insbesondere in Kurven Querkräf­ te. Um die Stossbeanspruchungen zu dämpfen, die Geräusche zu reduzieren und die Querkräfte abzufangen, sind Lagerein­ richtungen bekannt, die aus einem elastischen Formteil be­ stehen, das - meistens mittelbar - zwischen dem Schienenfuss und dem Auflager angeordnet ist.

Speziell in Kurvenabschnitten einer Gleisanlage entstehen zusätzlich zu den Belastungen, die sich aus dem Gewicht des Schienenfahrzeuges ergeben, hohe Querkräfte, die durch die Führungskräfte der Schienenfahrzeuge entstehen. Durch die Anordnung eines elastischen Formteiles zwischen dem Schie­ nenfuss und dem Auflager kann beim Auftreten einer Belastung das vertikale Bewegungsverhalten einer beispielsweise den Schienenfuss abstützenden Lagerplatte gesteuert werden. Die Formgebung dieses elastischen Formteiles ist massgebend für sein Elastizitätsverhalten.

Aus der DE 22 10 741 B ist eine gummielastische Zwischen­ platte für eine Schienenbefestigung, insbesondere für schwel­ lenlos verlegte Schienen, bekannt, bei der ein Auflagedruck der Schiene über die Zwischenplatte auf eine Unterlage übertragen wird.

Die Zwischenplatte weist im Inneren in gleichmässigen und ungleichmässigen Abständen parallel zur Schienenlängsrichtung verlaufende, das Elastizitätsverhalten der Zwischenplatte beeinflussende Kanäle auf. Im Bereich jedes Kanales ist die Zwischenplatte elastischer und lässt sich leichter zusammendrücken. Im Querschnitt betrachtet bilden bei einer derartigen Zwischenplatte die auf einer Mittelachse angeordneten Kanäle eine Kernzone, die sich zwischen zwei äusseren Randzonen befindet.

Eine derartige gummielastische Zwischenplatte weist den Nachteil auf, dass bei vertikaler Belastung ein paralleles Zusammendrücken stattfindet. Bei zusätzlich auftretenden Querkräften verschiebt sich die der Schiene zugewandte äussere Randzone parallel gegenüber der, der Unterlage zugewandten äusseren Randzone zur Aussenseite der Schiene hin. Dies hat einen Versatz der Schiene sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung zur Folge. Das Resultat ist eine erhebliche Spurerweiterung der Gleisanlage, was speziell bei einem Schienenbruch in den Kurvenabschnitten zu einem erhöhten Entgleisungsrisiko führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Lagern von Schienen zu schaffen, die unabhängig von der Belastung auch in Kurvenabschnitten die Beibehaltung der Spur gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Einrichtung zum Lagern von Schienen erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das elastische Lager mindestens zwei, entsprechend Strahlen eines gemeinsamen Mittelpunktes unter verschiedenen Winkeln zur Ebene der Gleisanlagen, geneigt angeordnete, die Elastizitätseigenschaften verändernde, Elemente aufweist, deren Neigung in einer im wesentlichen normal zur Schienenlängsachse verlaufenden Ebene veränderbar ist und deren gemeinsamer Mittelpunkt höher als der Schienenfuss auf einer Aussenseite der Gleisanlage liegt.

Die - gegebenenfalls mittelbar - zwischen dem Schienenfuss und dem Auflager geneigt angeordneten Elemente reagieren auf eine vertikale Belastung mit einer Veränderung ihrer Neigung gegenüber der Ebene der Gleisanlage. Durch die Elemente wird eine kreisförmige Lagerung der Schiene um den gemeinsamen Mittelpunkt der geneigt angeordneten Elemente erreicht.

Beim Ueberfahren von Schienen mit einem Schienenfahrzeug be­ steht insbesondere in Kurven die Tendenz zu einem horizonta­ len Versatz der Schiene, zur Aussenseite der Gleisanlage und eine vertikale Einsenkung, wobei die vertikale Einsenkung auf der zur Mitte der Gleisanlage gewandten Seite der Schiene grös­ ser ist, als auf der zur Aussenseite der Gleisanlage gewand­ ten Seite. Durch das mittenseitige, stärkere Einsenken der Schiene erfolgt eine Schwenkbewegung des Schienenkopfes zur Mitte der Gleisanlage. Die bei dieser Schwenkbewegung entste­ hende horizontale Versetzung des Schienenkopfes zur Mitte der Gleisanlage kompensiert die Tendenz des horizontalen Versat­ zes der Schiene zur Aussenseite der Gleisanlage hin.

Beim Ueberfahren derartig ausgebildeter Lagereinrichtungen erfolgt somit lediglich eine vertikale Einsenkung des Schie­ nenkopfes. Eine Spurerweiterung tritt nicht auf.

Vorzugsweise betragen die Winkel zwischen der Ebene der Gleis­ anlage und den geneigt angeordneten Elementen 5° bis 85°. Abhängig von der Lage des gemeinsamen Mittelpunktes und von der sich rechtwinklig zur Schienenlängserstreckung erstrecken­ den Breite des elastischen Lagers sowie dem Abstand zwischen wenigstens zwei geneigt angeordneten Elementen, können diese Elemente gegenüber der Ebene der Gleisanlagen geneigt ange­ ordnet sein.

Zweckmässigerweise sind die Elemente von Stegen eines ela­ stischen Formteiles gebildet. Das elastische Lager besteht dabei aus einer Kernzone, die von Stegen gebildet wird und zwei äusseren Randzonen, die zwischen der Kernzone und dem Schienenfuss sowie zwischen der Kernzone und dem Auflager angeordnet sind. Durch die Ausbildung der äusseren Randzonen und der Stege als einstückiges Formteil besteht eine ela­ stische, gelenkartige Anbindung der Stege an den jeweiligen äusseren Randzonen.

Beim Auftreten einer Belastung erfolgt ein Kippen der Stege zur Aussenseite der Gleisanlage. Die dem Schienenfuss zuge­ wandte Randzone wird somit gegenüber der weiteren äusseren, dem Auflager zugewandten Randzone zur Aussenseite der Gleis­ anlage hin verschoben und in dem der Mitte der Gleisanlage näher liegenden Bereich gegen die weitere äussere, dem Auflager zugewandte Randzone gedrückt.

Die auf dem elastischen Formteil, gegebenenfalls unter Zwi­ schenlage einer Lagerplatte, aufliegende Schiene führt somit eine kreisförmige Bewegung um den gemeinsamen Mittelpunkt der geneigt angeordneten Stege durch. Beim Ueberfahren der von einer derartigen Lagereinrichtung abgestützten Schiene erfolgt somit nur eine vertikale Einsenkung des Schienenkop­ fes.

Vorteilhafterweise sind die Elemente als Schwenkhebel ausge­ bildet. Die Berührungspunkte, an denen die Schwenkhebel mit dem Auflager und dem Schienenfuss verbunden sind, können beispielsweise scharnierartig ausgebildet sein. Der Schie­ nenfuss bewegt sich dadurch zwangsgeführt um die am Auflager angeordneten Scharniere in dem durch die Schwenkhebel vorge­ gebenen Abstand. Die Schwenkhebel gewährleisten somit die vertikale Einsenkung des Schienenkopfes, wenn eine vertikale oder eine schräg von oben einwirkende Belastung am Schienen­ kopf einwirkt. Ein elastisches Element für die entsprechen­ de, im wesentlichen vertikale, Dämpfung ist - gegebenenfalls mittelbar - zwischen dem Schienenfuss und dem Auflager angeordnet.

Vorzugsweise sind die Schwenkhebel in einem elastischen Form­ teil eingebettet. Damit bestimmte Elastizitätseigenschaften mit einem Formteil erreicht werden können, werden in die im wesentlichen in Schienenlängsrichtung verlaufenden Freiräume zwischen den Stegen Füllkörper eingesetzt. Diese Füllkörper weisen eine geringere Elastizität als das Material des Form­ teiles auf. Die zwischen den Füllkörpern angeordneten Stege übernehmen nicht mehr die Stützfunktion, sondern dienen der elastischen Abstützung der einzelnen Füllkörper voneinander.

Es besteht die Möglichkeit, das elastische Lager direkt zwischen dem Schienenfuss und dem Auflager anzuordnen. Bei einer derartigen Anordnung wird die Schiene vorteilhaft mit Hilfe von, das elastische Lager umgreifenden Elementen be­ festigt werden.

Bei einer weiteren Anordnung des elastischen Lagers befindet sich eine Lagerplatte zwischen dem Schienenfuss und dem Lager. Die Lagerplatte ist dabei derart stark ausgebildet, dass daran die, die Befestigung der Schiene gewährleistende Befestigungselemente anordbar sind. Das Lager und die die Lagerplatte umgreifenden Elemente besitzen bei einer der­ artigen Anordnung lediglich die Funktion, die Lagereinrich­ tung als Baueinheit zusammenzuhalten und auftretende Verti­ kalkräfte aufzunehmen. Damit auch eine seitliche und verti­ kal nach oben gerichtete Bewegung der Lagerplatte gedämpft werden kann, sind seitlich elastische Führungselemente und an den die Lagerplatte gegebenenfalls übergreifenden Elemen­ ten elastische Stabilisatoren vorhanden.

Die Erfindung wird anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Einrichtung in unbelastetem Zustand;

Fig. 2 die Einrichtung gemäss Fig. 1 in belastetem Zustand;

Fig. 3 eine weitere Einrichtung in unbelastetem Zu­ stand.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Einrichtung zum Lagern von Schienen, mit einer Schiene 1, die einen Schienenfuss 1a, einen Schienenkopf 1d, mit Stirnfläche 1b und Seitenflanken 1c aufweist. Die Schiene 1 ist auf einer Lagerplatte 3 mit­ tels Befestigungselementen 3a befestigt. Die horizontale seitliche Führung der Schiene 1 wird mit Hilfe von Vor­ sprüngen 3b gewährleistet, die von der Oberseite der Lager­ platte 3 abragen.

Ein elastisches Formteil 5 bzw. 9 liegt, wie die Fig. 1 bis 3 zeigen, auf einem mit dem Untergrund U mittels Verankerungselementen verbundenen Auflager 4. Das Auflager 4 besitzt Ausnehmungen 4a, die auf der zur Schiene 1 weisenden Oberfläche angeordnet sind und in Schienenlängsrichtung ver­ laufen. Diese Ausnehmungen 4a dienen der Aufnahme von Führungsleisten 4b, die die seitliche Bewegung der Einrichtung wenigstens teilweise einschränken. Diese Führungsleisten 4b sind seitlich angeordnet, erstrecken sich in Schienenlängsrichtung und besitzen in Höhe der Lagerplatte 3 Aussparungen, die der Aufnahme und der Führung von elastischen Führungselemente 6 dienen.

An die seitlichen Führungsleisten 4b schliessen sich, die Lagerplatte 3 wenigstens teilweise umgreifende Teile 4c an, die ebenfalls eine Aussparung aufweisen, die der Aufnahme von elastischen Stabilisatoren 7 dienen. Sowohl die elasti­ schen Führungselemente 6 als auch die elastischen Stabili­ satoren 7 sind im wesentlichen derart ausgebildet, dass sie sich wenigstens teilweise über wenigstens die gesamte in Schienenlängsrichtung verlaufende Länge der Lagereinrichtung erstrecken. Die umgreifenden Teile 4c sowie die seitlichen Führungsleisten 4b sind mit Hilfe von nicht dargestellten Befestigungselementen mit dem Auflager 4 verbunden.

Die seitlichen Führungsleisten 4b weisen sich gegen die Ober­ fläche des Auflagers 4 abstützende Verstärkungsrippen 4e auf. Auf diese Weise können speziell beim Befahren von Kurvenab­ schnitten auftretende Querkräfte besser über das Auflager 4 in den Untergrund U abgeleitet werden.

Damit die Einrichtung zum Lagern von Schienen entsprechenden Widerstand gegen auftretenden Durchschub bilden kann, ist die Lagerplatte 3 derart ausgebildet, dass sie das Auflager 4 in Schienenlängsrichtung überragt, wobei sich der nicht dargestellte überragende Teil der Lagerplatte 3 vertikal nach unten erstreckt und das Auflager 4 wenigstens teilweise überlappt. Zwischen den nach unten ragenden Teilen der La­ gerplatte 3 und dem Auflager 4 sind zusätzliche, nicht dar­ gestellte elastische Elemente angeordnet, die einen Durch­ schub elastisch abfangen. Das Uebergreifen des Auflagers 4 durch die Lagerplatte 3 in Schienenlängsrichtung ist in den Zeichnungen nicht dargestellt.

Das Formteil 5, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, besteht im we­ sentlichen aus zwei äusseren Randzonen 5d, 5e und einer Ste­ ge 5a aufweisenden Kernzone 5f. Die Stege 5a sind derart ge­ neigt angeordnet, dass deren gedacht verlängerte Längser­ streckungen einen gemeinsamen Mittelpunkt aufweisen, der höher als der Schienenfuss 1a auf der Aussenseite der Gleis­ anlage liegt. Die der Mitte der Gleisanlage näherliegenden Stege 5a bilden einen kleineren Winkel gegenüber der Ebene der Gleisanlage, als die der Aussenseite der Gleisanlage näherliegenden Stege 5a.

Die Fig. 2 zeigt die Einrichtung zum Lagern von Schienen 1, in belastetem Zustand bei der ein Rad 2 eines zeichnerisch nicht dargestellten Schienenfahrzeuges auf der Stirnfläche 1b der Schiene 1 aufliegt und mit dem Radflansch 2a die Seitenflanke 1c des Schienenkopfes 1d berührt. Auftretende horizontale Belastungen H und vertikale Belastungen V des anteilsmässigen Gewichts, das sich aus dem Eigengewicht des Schienenfahrzeuges und dem Gewicht der Zuladung zusammen­ setzt, werden vom Rad 2 auf den Schienenkopf 1d der Schiene 1 übertragen.

Die am Schienenkopf 1d angreifende Belastung bewirkt eine Verformung des Formteiles S. Die unterschiedlich geneigten Stege 5a bewirken eine Verschiebung der äusseren Randzone 5d, welche der Lagerplatte 3 zugewandt ist, gegenüber der, dem Auflager 4 zugewandten äusseren Randzone 5e zur Aussenseite der Gleisanlage hin. Gleichzeitig erfolgt eine verti­ kale, unterschiedlich starke Verformung des elastischen Form­ teiles 5.

In jenem Bereich, wo die Stege 5a gegenüber der Ebene der Gleisanlage einen kleineren Winkel bilden, erfolgt eine grössere vertikale Verformung als in jenem Bereich, wo die Stege 5a einen verhältnismässig grossen Winkel gegenüber der Ebene der Gleisanlage bilden. Aus diesem Grund erfolgt in dem zur Mitte der Gleisanlage weisenden Bereich des elastischen Formteils 5 eine grössere vertikale Einsenkung.

Das parallele Verschieben der Randzonen 5d, 5e gegeneinander und das unterschiedlich starke Einsenken des elastischen Formteiles 5 kann dahingehend gesteuert werden, dass sich die Lage des Schienenkopfes 1d beim Ueberfahren der von der Lagereinrichtung abgestützten Schiene 1 mittels Schienen­ fahrzeugen nur in vertikaler Richtung V ändert. Es erfolgt somit keine Spurerweiterung.

Beim einseitig stärkeren Einsinken des elastischen Formtei­ les 5 bei Belastung erfolgt eine Kippbewegung der Schiene 1, was zur Folge hat, dass der Schienenkopf 1d geringfügig zur Mitte der Gleisanlage wandert. Um diese horizontale Verset­ zung des Schienenkopfes 1d zu kompensieren, wird über die unterschiedlich geneigt angeordneten Stege 5a ein zwangswei­ ses Verschieben der äusseren Randzonen 5e, 5f gegeneinander bewirkt.

Gemäss einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist zwischen der Lagerplatte 3 und dem Auflager 4, wie die Fig. 3 zeigt, ein elastisches Formteil 9 mit stabilen Schwenk­ hebeln 8 eingesetzt. Die Schwenkhebel 8 sind ebenfalls unterschiedlich geneigt angeordnet. Auch deren verlängert gedachte Längserstreckung weist einen gemeinsamen Mittelpunkt auf, der höher als der Schienenfuss 1a auf der Aussenseite der Gleisanlage liegt. Die zwischen den Schwenk­ hebeln 8 angeordneten stegartigen Teile 9a werden beim Auf­ treten einer Belastung verformt.

Ein mit Schwenkhebeln 8 versehenes Formteil 9 bietet die Möglichkeit höhere Belastungen aufnehmen zu können und das stattfindende Verschieben der äusseren Randzonen 9b, 9c des Formteiles 9 exakter zu steuern. Die in diesem Formteil 9 eingebetteten Schwenkhebel 8 können aus Metallen, wie Leichtmetallen, Kunststoff, Gummi oder Holz bestehen.

Eine weitere nicht dargestellte Möglichkeit besteht darin, das elastische Formteil 9 derart auszubilden, dass anstatt der Schwenkhebel 8 ein nicht formsteifes Medium eingebettet ist. Dies würde die Möglichkeit bieten, Gas, Luft oder Flüssigkeit als Dämpfungselemente einzusetzen.

Mit derartigen Dämpfungselementen ist es möglich, das ela­ stische Verhalten einer Einrichtung zum Lagern von Schienen 1 unterschiedlich zu beeinflussen, so dass speziell bei Kurvenabschnitten die elastischen Eigenschaften vorgegeben werden können.

Claims (5)

1. Einrichtung zum Lagern von, einen Schienenfuss (1a) und einen Schienenkopf (1d) aufweisenden Schienen (1) einer Gleisanlage für Schienenfahrzeuge mit einem elasti­ schen Lager zwischen Auflager (4) und Schienenfuss (1a), dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Lager mindestens zwei, entsprechend Strahlen eines gemeinsamen Mittelpunktes unter verschiedenen Winkeln zu der Ebene der Gleisanlage, geneigt ange­ ordnete, die Elastitzitätseigenschaften verändernde, Elemente aufweist, deren Neigung in einer im wesentlichen normal zur Schienenlängsachse verlaufenden Ebene veränderbar ist und deren gemeinsamer Mittelpunkt höher als der Schienenfuss (1a) auf einer Aussenseite der Gleisanlage liegt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkel zwischen der Ebene der Gleisanlage und den geneigt angeordneten Elementen 5° bis 85° betragen.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente von Stegen (5a) eines elastischen Formteiles (5) gebildet sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente als Schwenkhebel (8) ausgebildet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkhebel (8) in einem elastischen Formteil (9) eingebettet sind.