DE4316664C2 - Lagestabiler Eisenbahnoberbau - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen lagestabilen Eisenbahnoberbau sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Ober­ baus.

In der Eisenbahntechnik unterscheidet man zwischen Schot­ teroberbau und fester Fahrbahn, die meist auf einem Unter­ bau aus Beton oder Asphaltmischgut ruht. Aus dem Gleisbau insbesondere mit Holzschwellen ist der in Schotterbetten häufig auftretende Pumpeffekt, resultierend aus einer Kipp­ bewegung der Schwellen bekannt. Bei einem heute angestreb­ ten elastischen Lauf eines Zuges über das Gleis ist eine Durchbiegung der Schienen unvermeidlich. Diese Schienen­ durchbiegung resultierend aus den örtlichen Radlasten hat eine Abhebewelle für die davor und dahinter liegenden Schwellen zur Folge. Diese macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn das Gleis aus einem festen Unterbau aus Beton oder Asphaltmischgut besteht und leichte Schwellen, z. B. aus Holz oder Stahl, beispielsweise in Form von Trog­ schwellen, Schwellen aus H-förmigen Stahlprofilen aber auch Y-Stahlschwellen verwendet werden.

Aus der DE-OS 28 06 128 ist ein lagestabiler Eisenbahnober­ bau mit Schienen tragenden Schwellen aus Beton oder Stahl auf schotterlosem Oberbau bekannt, wobei die Schwellen mit einem sich parallel zu den Schienen, unterhalb der Sohle der Schwellen und von diesen nach unten weg erstreckenden offenen U-Profilen mittels Schrauben fest verbunden sind. Diese U-Profile sichern den Gleisstrang gegen seitliches Verschieben.

Das Profil kann durch Bolzen im Untergrund und, gemäß fa­ kultativer Angabe, im Oberbau verankert werden.

Aus der DE-OS 41 13 566 ist ein Verfahren zur Herstellung eines lagestabilen Oberbaues ersichtlich, bei dem eine Tragplatte aus Beton oder Asphalt hergestellt wird. Wenig­ stens im Bereich der Schwellen wird eine breite Rinne ge­ ringer Tiefe eingebracht, die einen z. B. zu gießenden Quer­ kraftsockel aufnimmt, der sich bis in entsprechend geformte Teilbereiche einer vorgefertigten und auf der Tragplatte verlegten Schwelle erstreckt. Dadurch bilden die Schwellen und die Tragplatte einen Gleisrost mit, gemäß Aufgabenstel­ lung, formschlüssiger jedoch nicht kraftschlüssiger Verbin­ dung. Über den Querkraftsockel werden die auf den Schwellen seitlich wirkenden Querverschiebekräften abgetragen. Kräfte aus der Abhebewelle, resultierend aus der Schienen­ durchbiegung, die die Schwellen abheben wollen, werden über den nur formschlüssig angeordnete Querkraftsockel nicht weitergeleitet.

Demgegenüber liegt der Erfindung das Problem zugrunde, die Tragschicht für die Aufnahme der Kräfte aus der Abhebewelle zu aktivieren, sowie ein preiswertes, schnelles Verlegever­ fahren, insbesondere für leichte Schwellen aus Stahl oder Holz und ähnlichen Materialien vorzuschlagen, das bei einem derartigen Oberbau Verwendung finden kann.

Die Probleme werden erfindungsgemäß gelöst durch die An­ sprüche 1 und 8. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Er­ findung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die vorliegende Erfindung schlägt nun ein anderes Befesti­ gungssystem für die Schwellen auf einer festen Tragschicht mit unter der Sohle der Schwellen angeordneten Profilen, die sich in die Tragschicht hinein erstrecken, vor, indem sie diese Profile mit der Tragschicht verklebt.

Dazu wird die fertiggestellte Tragschicht mit einer oder mehreren Nuten, vorzugsweise im Bereich unterhalb der Schienen wo die größten Abhebekräfte auf die Schwelle wir­ ken, versehen, in diese Nuten werden Profile eingesetzt, die mit der Schwelle fest verbunden sind und die dann er­ findungsgemäß mit der Tragschicht beidseitig verklebt wer­ den.

Vorzugsweise wird die Tragschicht mit einem Werkzeug z. B. einem Fräser an den Stellen eingenutet, an denen später die Profile liegen. Dabei wird die Fuge größer geschnitten als der Querschnitt der Profile ist, beispielsweise um minde­ stens 20 mm breiter, um eine genügend große Ausnehmung für einen späteren Verguß der Fuge zu erhalten. Die Nute werden vorzugsweise eingefräst, weil dabei die in der Tragschicht vorhandenen Steine geschnitten werden und diese Schnittflä­ chen als Klebflächen für das anzubringende Klebmittel die­ nen sollen. Dazu sollen diese Klebflächen nicht mit organi­ schen Mitteln, wie z. B. pflanzlichen Stoffen oder auch Asphalt- oder Bitumenresten vernetzt sein und auch möglichst frei von Wasser sein, um eine gute Verklebung erzielen zu können.

Als Profil wird insbesondere ein unter die Schwellen zu schweißendes Flachstahlprofil verwendet. Es können jedoch auch anders geformte Profile z. B. T-Profile in die Nute eingesetzt werden, um eine weitere formschlüssige Verbin­ dung nach Schließen der Fuge mit Hilfe des Klebers zu er­ halten.

Diese Profile können vorzugsweise an die Schwellen ge­ schweißt werden, jedoch auch ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, untergeschraubt oder genietet oder auch ge­ klebt werden. Wichtig ist lediglich der feste Verbund der Schwelle mit dem Profil.

Bei Y-Schwellen kann ein Profil verwendet werden das gleichzeitig als Abstandshalter der benachbarten, ein Y- Schwelle bildenden H-Profile oder Doppel-T-Profile dienen, die unter der Sohle der Schwelle verschweißt sind anstelle von Abstandshaltern, die zwischen den Profilen angeordnet sind.

Als Klebmittel wird bevorzugt ein vergießbarer, aushärten­ der Polymer-Kleber eingesetzt. Ein derartiger vor Ort an­ zumischender und durch entsprechende Aushärtungsmittel ein­ stellbarer Kleber hat eine gute Haftung sowohl mit Stahl z. B. mit dem eingesetzten Profil aus Flachstahl, als auch mit dem Gestein der Tragschicht. In frischem Zustand läßt er sich durch Wasser oder andere Mittel auf schäumen. Aus diesem Grunde sollen die Schnittflächen der Fugen sowohl von organischen Mitteln frei sein, als auch nicht mit Was­ ser benetzt werden. Klebstoffe, die eine hohe Affinität zu Bitumen oder sonstigen chemischen Bindemitteln, z. B. solche die Beton zugesetzt werden, haben, können ebenfalls als Kleber eingesetzt werden, wenn sie gleichzeitig auf Stahl eine genügende Haftung bringen.

Versuche haben gezeigt, daß eine derartige Verbindung zwi­ schen der Asphalttragschicht und den vertikalen Klebeflä­ chen des Profiles erheblich höheren Kräften standhalten, als sie durch die Abhebewelle zu erwarten sind. Bis zum Bruch durchgeführte Versuche haben ergeben, daß bei Ausreißen der Profile aus der Nut regelmäßig das Gefüge der Beton- bzw. Asphalttragschicht gerissen ist und nicht die Verbin­ dungsstelle zwischen den Profilen und der Nutenwand. Auch die Seitenkräfte, die von den Profilen auf die Asphalt- oder Betontragschicht übertragen werden, sind ausreichend wenn die Profile mindestens 30 mm in die Asphalt- oder Be­ tontragschicht ragen.

Aus Gründen des einfachen Vergießens wird bei den Schwellen kein, die gesamte Schwellenbreite überdeckendes Profil an­ gebracht, sondern zwei oder mehrere kleine Stücke, die sich einfacher umgießen lassen. Dabei dürfen die Profile seit­ lich über die Schwelle hinausragen. Gegebenenfalls wird der Stahl und/oder die Fugenseitenfläche mit einem Voranstrich zur besseren Haftvermittlung versehen.

Die dargelegten Versuchswerte bis zum Bruch wurden erreicht nach einer sehr geringen Aushärtezeit von wenigen Stunden. Daraus resultiert, daß ein derartiger Eisenbahnoberbau bin­ nen einer Arbeitsschicht herstellbar und wieder befahrbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Eisenbahnoberbau werden unter der Schwelle lediglich eine dünne Haftschicht bzw. eine dünne Schaumstoffschicht angebracht, die Unebenheiten der Beton- oder Asphalttragschicht nivelliert, weil die aufzulegenden Schwellen aus der Massenfertigung heraus eine glatte Unter­ fläche haben und durch die Zwischenfügung dieser dünnen Schicht eine satte Auflage erzielbar ist. Die eigentliche elastische Schienenlagerung geschieht im Bereich unter der Schiene bzw. bei Verwendung von Rippenplatten unterhalb dieser Rippenplatte, aber auf jeden Fall oberhalb der Schwelle. Dies hat den großen Vorteil, daß die federnden Massen geringer sind, als wenn das gesamte Schwellensystem gegen Schwingungen zu dämpfen wäre.

Der erfindungsgemäße Oberbau kann leicht hergestellt wer­ den, indem die üblichen Techniken bei der Herstellung einer Straße angewandt werden, z. B. durch Auftragen eines Unter­ grundes aus Asphaltmischgut oder Beton. Danach können leistungsfähige Fräsen, wie sie handelsüblich im Straßenbau eingesetzt werden, Nuten in die Oberfläche des Unterbaues einschneiden, in die dann die vorgefertigten Schwellen so eingelegt werden, daß die Profile mittig in die zuvor ein­ geschnittenen Nuten ihre Sollage erhalten. Anschließend werden die Profile mit dem vor Ort vorbereiteten Kleber, beispielsweise dem zuvor beschriebenen Polymerkleber ver­ gossen oder es werden handelsübliche vorgefertigte Gebinde für das Verschließen der Nuten verwendet. Falls erforder­ lich können anschließend die Schwellenfächer mit Schotter oder anderen schalldämpfenden Mitteln verfüllt werden; zu­ mindestens ist bei einem Asphaltoberbau der Sonnenstrahlung durch eine entsprechende Abdeckung, die zugleich schall­ dämpfend wirken kann, zu begegnen.

Anhand der schematischen Skizze soll die Erfindung näher erläutert werden.

Die schematische Figur zeigt die Hälfte des Gleises im Schnitt. Der Eisenbahnoberbau besteht aus einer Tragschicht 1 aus Asphaltmischgut, in die Nuten 8 durch eine Fräsein­ richtung eingeschnitten sind. Eine Y-Stahlschwelle 2 mit untergeschweißten Flacheisenprofilen 7 wird unter Zwischen­ fügung einer dünnen Ausgleichsfolie 4 so auf der Asphalt­ tragschicht 1 plaziert, daß die Profile 7 z. B. mit 10 mm Dicke mittig in der etwa 60 mm breiten Nut 8 liegen. Durch die eingefügte nivellierende Ausgleichsfolie 4 kann die Sohle 9 satt auf der Asphalttragschicht aufliegen. An­ schließend wird die Nut mit dem Polymer-Kleber 11 vergos­ sen, so daß die Schwelle unverrückbar mit der Asphalttrag­ schicht 1 verbunden ist. Die Schienen 3 können mit handels­ üblichen Befestigungsmitteln 5 unter Zwischenfügung einer den elastischen Zuglauf sichernden Unterlage 6 auf den Schwellen 2 befestigt werden. Letztlich werden die Schwellenfächer mit Schotter 10 ausgefüllt, wobei zur wei­ teren Erhöhung des Querverschiebewiederstandes auch noch Schotter vor Kopf der Schwellen 2 angeordnet werden kann. Dieser vor Kopf angeordnete Schotter 10 dient aber auch der weiteren Schalldämpfung, der von den Schienen 3 möglicher­ weise über die Schwelle 2 übertragenen Schwingungen.

Claims (9)

1. Lagestabiler Eisenbahnoberbau mit Schienen (3) tragen­ den Schwellen auf einer festen Asphalt- oder Beton­ tragschicht (1), wobei die Schwellen (2) mit minde­ stens einem sich parallel zu den Schienen (3), unter­ halb der Sohle (9) der Schwellen und von dieser nach unten weg erstreckenden Profil (7) fest verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Profil (7) in der Tragschicht (1) verklebt ist.

2. Eisenbahnoberbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Profil (7) in einer Nut (8) in der Trag­ schicht (1) in Gleismitte oder zwei Profile (7) in zwei Nuten (8) im Bereich etwa unter den Schienen (3) angeordnet sind und das Profil (7) beidseitig mit der Tragschicht (1) verklebt ist.

3. Eisenbahnoberbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Nut (8) in die Tragschicht (1) mittels Schneidwerkzeug eingebracht wird und die Sei­ ten der Nut (8) als Klebeflächen dienende Abschnitte aufweisen, die nicht mit organischen Mitteln und/oder Wasser benetzt sind.

4. Eisenbahnoberbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (7) ein Stahl­ profil, vorzugsweise ein Flachstahl ist.

5. Eisenbahnoberbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schiene (3) und Schwelle (2) eine elastische, schwingungsdämpfende Unterlage (6) und zwischen der Schwelle (2) und der Tragschicht (1) eine dünne Klebeschicht oder nivellie­ rende Ausgleichsschicht (4) angeordnet ist.

6. Eisenbahnoberbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (7) als Ab­ standshalter der benachbarten, eine Y-Schwelle bilden­ de H-Profile, unter die Sohle (9) der Schwelle (2) ge­ schweißt ist.

7. Eisenbahnoberbau nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebmittel (11) ein vergießbarer, aushärtender Polymer-Kleber eingesetzt wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines lagestabilen Oberbaus, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit fol­ genden Verfahrensschritten:

• - Herstellen eines tragfähigen Unterbaues (1) aus Beton oder Asphaltmischgut,
• - Einbringen zweier Nuten (8) in die Oberfläche des Unterbaues (1),
• - Vorfertigen von Schwellen (2) mit unter der Sohle (9) der Schwellen hervorragenden und mit diesen fest verbundenen, sich in Schienenlängsrichtung erstreckenden Profilen (7),
• - Verlegen der Schwellen (2) auf dem Unterbau (1), wobei die Profile (7) in die Nuten (8) ragen,
• - Vergießen der Nuten (8) mit einem vorbereiteten Kleber (11).

9. Verfahren zur Herstellung eines lagestabilen Oberbaus, nach Anspruch 8 mit dem weiteren Verfahrensschritt:

• - Abdecken des Unterbaues (1) mit schalldämpfenden Mitteln (10).