DE4325869C2

DE4325869C2 - Feste Fahrbahn für schienengebundenen Verkehr

Info

Publication number: DE4325869C2
Application number: DE19934325869
Authority: DE
Original assignee: Wayss and Freytag AG
Current assignee: Rail One GmbH
Priority date: 1993-08-02
Filing date: 1993-08-02
Publication date: 1997-08-21
Anticipated expiration: 2013-08-03
Also published as: DE4325869A1

Description

Die Erfindung betrifft eine feste Fahrbahn für schienengebundenen Verkehr, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist.

Der schienengebundene Verkehr benötigt feste Fahrbahnen, vornehmlich für Hochgeschwindigkeitsstrecken bei denen besonders hohe Anforderungen an die Lagestabilität und dabei wiederum besonders an die Stabilität gegen seitliche Verschiebungen der Gleise gestellt werden, wie sie bei üblicher Schotterbettung des Gleises nicht erreichbar ist.

Es sind zahlreiche Konstruktionen fester Fahrbahnen für schienengebundenen Verkehr bereits bekannt. Der vorliegenden Erfindung am nächsten kommt eine feste Fahrbahn, wie sie in der DE-OS 37 10 188 beschrieben ist. Diese bekannte Feste Fahrbahn genügt den Anforderungen, wie sie von den Betreibern von Hochgeschwindigkeitsstrecken bindend gestellt werden, nicht, indem sie die verlangte ungehinderte Vertikalbewegung der Schwelle behindert.

Der in der zitierten Patentschrift beschriebene Spannoberbau weist Spannstähle 7 auf, die einerseits in der Tragschicht (Fahrbahnplatte) 6 verankert sind, auf der die Schwelle 1 aufliegt, andererseits mit Schrauben gegen eine auf der Schwelle aufliegende Ankerplatte 5 spannbar sind.

Die Ankerplatte wird durch den Spannstahl mittelbar über ein stoßdämpfendes Element 3 gegen die Schwelle 1 und diese mittelbar über das stoßdämpfende Element 4 gegen die Tragschicht 1 gepreßt.

Der Spannstahl 7 ist in einem Kanal geführt, der genügend Spielraum zu seitlichen Verschiebungen bzw. Drehungen des Spannstahls 7 gibt. Der Spannstahl 7 soll so hoch vorgespannt werden, daß der durch die Spannkraft aktivierte Reibungsdruck mindestens das zweifache der im Fahrbetrieb auftretenden horizontalen Längs- und Querkräfte beträgt, d. h. durch die Spannkraft soll eine horizontale Verschiebung des Gleises bzw. der Schwelle 1 mindestens in Schwellenlängsachse sicher verhindert werden. Dies ist nur möglich, wenn die Spannkraft so groß ist, daß sie Vertikalbewegungen des Gleises, also die im Betrieb vor dem Zug entstehende Abhebewelle, trotz der elastischen Zwischenlagen 3, 4 nicht zuläßt. Würde sie solche vertikalen Bewegungen zulassen, würde die Reibungskraft in den Reibungsflächen der Zwischenlagen 3, 4 aufgehoben und die Schwelle könnte sich unter geringer horizontaler Kraftwirkung horizontal verschieben, da der Spielraum im Kanal um den Spannstahl 7 eine seitliche Drehung des Stabes nicht behindert. Eine in ihrer Vertikalbewegbarkeit behinderte Schwelle würde jedoch im Fahrbetrieb zerstört. Die bekannte feste Fahrbahn ist daher im praktischen Betrieb nicht verwendbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer gattungsmäßig im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben festen Fahrbahn die Verankerung der Schwellen auf der Tragschicht so auszubilden, daß horizontale Verschiebungen der Schwelle mindestens in Schwellenlängsachse sicher verhindert, vertikale Bewegungen dagegen nicht behindert werden.

Die Aufgabe wird gelöst, durch eine feste Fahrbahn, wie sie dem Anspruch 1 entnehmbar ist. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße feste Fahrbahn benutzt einen Unterbau, der mit üblichen Straßenbaumaschinen höhengenau trassierbar herstellbar ist. Auf diesem Unterbau werden die Gleise auf normalen, auch für Schotterunterbau verwendbaren Gleisschwellen mit üblichem Verlegegerät verlegt.

Zur Verhinderung von Seitenverschiebungen sind nach Anspruch 1 vom Unterbau stofflich verschiedene Vorrichtungen vorgesehen, die die Aufstandsebene der Schwellen auf dem Unterbau durchgreifen. Sie binden mit ihrem Unterteil in den Unterbau ein, mit ihrem Oberteil halten sie die Schwelle mindestens gegen seitliches Verschieben. Als Material für die Vorrichtungen wäre beispielsweise Eisen oder ein fester Kunststoff geeignet. Zur Verbesserung der Beweglichkeit dieser Vorrichtungen in den jeweils durch die Konstruktion vorgegebenen Richtungen - vertikal und/oder in Gleislängsachse - sind in der Gleitfuge zwischen den Vorrichtungen und der Schwelle bzw. der Tragschicht Gleitschichten eingelegt.

Vorrichtungen nach Anspruch 1 können Bolzen sein, die mit bekannten Mitteln, wie Einschießen, Einpressen oder Schlagen in den Unterbau getrieben werden. Um den Unterbau dabei nicht zu zerstören, kann das Eintreiben der Bolzen durch Vorbohren erleichtert werden. Mögliche Aufwölbungen der Oberfläche des Unterbaus, die Schäden an der Fahrbahn im späteren Betrieb verursachen könnten, können durch entsprechende reziproke Ausbildung im unteren Bereich der den Bolzen in der Schwelle aufnehmenden Ausnehmung bzw. - bei Verwendung einer geeigneten Zwischenlage im Auflagerbereich der Schwelle - durch eine mit entsprechend größerem Durchmesser ausgebildete Durchgangsöffnung für den Bolzen vermieden werden. Es kann zweckmäßig sein, den aus dem Unterbau herausstehenden oberen Teil des Bolzens mit Korrosionsschutz zu versehen. Ein solcher Korrosionsschutz ist z. B. mit gleichen Mitteln wie bei Schwellenschrauben erreichbar.

Zur Entlastung der Schwellen ist es bekannt, die vertikalen Lasten aus dem Gleis so direkt wie möglich in den Unterbau einzuleiten. Bei Gleisen mit Schotterunterbau wird dieses Ziel durch festeres Stopfen des Schotters an den Schwellenenden unter den Schienenauflagern erreicht.

Erfindungsgemäß können dafür geeignete Zwischenlagen unter den Schwellen im Auflagerbereich unter den Schienen - beispielsweise aus Kunststoff - verwendet werden. Es ist auch möglich normale Schwellen auf der Aufstandsfläche im Auflagerbereich bereits bei der Fertigung mit einer Betonauflage von geringer Dicke zu versehen.

Das Gleis führt im Betrieb beim Überfahren durch einen Zug, vertikale schwellende Bewegungen aus. Damit diese nicht zu Beschädigungen der Fahrbahn führen, wird vorgeschlagen im Widerlager der Schwelle analog üblichen Gleitlagern, Gleitmittel vorzusehen.

In manchen Gleisbereichen ist neben der Seitenstabilität auch die Unverschieblichkeit des Gleises in Längsrichtung erforderlich - beispielsweise bei Brücken. Diese Längsstabilität des Gleises ist mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen erreichbar:

- Bolzen nach Anspruch 2 und 3,
- plattenförmigen Elementen nach Anspruch 7, wenn die Platten an der Stirnfläche der Schwelle verschraubt werden,
- Vorrichtungen nach Anspruch 8 und 9, bei Anordnung von Widerlagern am Unterbau,
- Vorrichtungen nach Anspruch 10, wenn ihr nach oben gerichteter Schenkel mit der Stirnfläche der Schwelle verschraubt wird,
- schuhartige Elemente nach Anspruch 11.

Soweit die horizontalen Gleiskräfte es erlauben, können zur Kostenersparnis die erfindungsgemäßen Vorrichtungen, die die Schwelle auf dem Unterbau fixieren, nur einfach an jeder Schwelle und von Schwelle zu Schwelle im Verlauf der Gleisachse die Seite wechselnd, angeordnet werden.

Die erfindungsgemäße feste Fahrbahn ist besonders vorteilhaft, da sie ohne Einschränkung in Gleisabschnitten mit Weichen einsetzbar ist. Es können übliche Weichenschwellen verwendet werden.

Die Erfindung wird durch Beispiele anhand der Fig. 1-8 erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt senkrecht zur Gleisachse durch eine erfindungsgemäße feste Fahrbahn nach Anspruch 1

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Fahrbahn mit einer Vorrichtung nach Anspruch 2

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Fahrbahn mit einer Vorrichtung nach Anspruch 3

Fig. 4 und 5 Querschnitt durch und Aufsicht auf die Fahrbahn mit einer Vorrichtung nach Anspruch 7

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung nach Anspruch 8

Fig. 7 einen Querschnitt durch die Fahrbahn mit einer Vorrichtung nach Anspruch 10

Fig. 8 eine Aufsicht auf die Fahrbahn mit einer Vor richtung nach Anspruch 11.

Die erfindungsgemäße feste Fahrbahn besteht aus dem Unterbau 1, den Schwellen 3 und Vorrichtungen 5, mittels derer die Schwellen 3 mindestens in ihrer Längsachse unverschieblich auf den Unterbau 1 gehalten werden. Die Oberfläche 2 des Unterbaus 1 wird aus Gründen der leichteren Entwässerung zweckmäßig durchgehend - mindestens zwischen den Aufstandsflächen 4 -, über die gesamte Länge der Schwelle eben ausgebildet. Um die Gleislasten ohne Umweg aus der Schiene in den Unterbau einzuleiten, werden im Einleitungsbereich der Schienenlasten, z. B. aus geeigneten Kunststoffzwischenlagen 40, unter den Schwellen 3 begrenzte Auflagerbereiche 4 erzeugt, die den Bereich dazwischen von Sohlpressungen freihält und entlastet. Zum Ausgleich möglicher durch das Eintreiben einer Vorrichtung 5 in die Tragschicht 1 entstehenden Aufwölbung der Oberfläche der Tragschicht 1 kann ein reziproker Freiraum 41 in der Kunststoffzwischenlage 40 bzw. auf der Sohlfläche der Schwelle 3 vorgesehen werden.

Die Vorrichtungen 5 sind zweckmäßig aus Metall oder hochwertigem Kunststoff. Sie weisen einen in den Unterbau 1 bzw. an den Unterbau 1 angeschlagenen Teil 6 und einen im wesentlichen senkrecht über die Oberfläche 2 des Unterbaus herausstehenden Teil 7 auf, an dem die Schwelle 3 mit ihrer Stirnfläche 8 anschlägt bzw. befestigt ist.

Beispiele zweckmäßiger Ausbildungen von Vorrichtungen 5 zeigen die Fig. 2-8. Nach Fig. 2 wird die Schwelle 3 durch einen mit seinem unteren Teil 11 in den Unterbau 1 eingetriebenen Bolzen 10 gehalten, der mit seinem oberen Teil 12 die Schwelle in einer Ausnehmung 9 durchdringt. Der Bolzen 13 nach Fig. 3 ist mit seinem unteren Teil 14 in eine entsprechend vorbereitete Ausnehmung 16 im Unterbau 1 eingesetzt und vergossen. Mit seinem oberen Teil 15 durchgreift er die Schwelle 3 in einer Ausnehmung 9.

Nach Fig. 4 und 5 wird die Schwelle 3 durch plattenförmige Elemente 17 gehalten. Die Elemente 17 sind mit ihrem unteren Teil 18 in Taschen 20 im Unterbau 1 eingegossen und bilden mit ihrem oberen Teil 19 das Widerlager, gegen das sich die Schwelle 3 mit ihrer Stirnfläche 8 stützt.

Bei dieser Art der Ausbildung einer Vorrichtung 5, ist es auch möglich die Vorrichtung mit ihrem oberen Teil 19 fest auf der Stirnfläche 8 der Schwelle 3 zu verschrauben - beispielsweise an dem Gewindeende der Spannstäbe 21 - und mit ihrem unteren Teil 18 gleitend in einer vorbereiteten Tasche 20 im Unterbau 1 zu führen.

Eine dem vorstehenden Beispiel ähnliche Vorrichtung 5 stellt Fig. 6 dar. Sie weist eine Z-Form auf. Mit dem oberen Teil 24 ist sie fest auf der Stirnfläche 8 der Schwelle 3 verschraubt. Mit ihrem unteren Teil 23 schlägt sie in Gleisachse und vertikal verschiebbar an einer entsprechenden, als Anschlag 26 ausgebildeten Stufe des Unterbaus an.

Die Z-Form 22 bietet gegenüber einer Ausbildung nach Fig. 4, 5 mit dem Zwischenteil 23 den Vorteil, daß der Unterbau 1 unmittelbar im Bereich der Aufstandsflächen 4 der Schwelle 3 ungeschwächt bleibt. Auch hier ist eine Verbindung der Vorrichtung mit der Schwelle 3 an der Stirnseite 8 mit Hilfe der Gewindeenden der Spannstäbe 21 möglich.

Fig. 7 zeigt eine Vorrichtung 5 als Winkelelement 27. Der stehende Schenkel 29 dient der Schwelle 3 als Widerlager. Der liegende Schenkel 28 ist mit geeigneten bekannten Verbindungsmitteln auf der Oberfläche 2 des Unterbaus befestigt. Solche Befestigungen können sein: eingetriebene Schraubbolzen 30, eingedübelte Schrauben, Verklebungen.

Fig. 8 zeigt ein den Schwellenkopf 31 schuhartig umgreifendes Element 32 als Beispiel einer Vorrichtung 5 Die Verschiebung der Schwelle 1 in ihrer Längsachse wird durch ein mittleres Teil 33 verhindert, das von an den Längsseiten des Schwellenkopfes 31 angeordneten Schenkeln 34, die mit bekannten Mitteln 30 auf der Oberfläche 2 des Unterbaus verankert sind, gehalten wird. Dieses schuhartige Element 32 bietet zugleich den Vorteil, eine Bewegung der Schwelle in Richtung der Gleisachse verhindern zu können.

Zwischen der Vorrichtung 5, 10, 13, 18, 22, 27 und den umgebenden bzw. anliegenden Gleitflächen 8, 9, 20, 26 ist eine Gleitschicht 39 angeordnet, die vertikale Relativbewegung in der Ebene der Gleitschicht zwischen der Vorrichtung und der Gleitfläche erleichtert, eine Verschiebung senkrecht zur Ebene jedoch verhindert.

Claims

1. Feste Fahrbahn für schienengebundenen Verkehr, bestehend aus einem zwischen den Aufstandsflächen (4) der Schwelle (3) und der ebenen Tragschicht (1), wie sie aus dem Straßendeckenbau an sich bekannt ist, und auf dieser Tragschicht verlegten Spannbeton schwellen (3), die Mittel gegen seitliches Verschieben der Schwellen auf dem Unterbau aufweisen, wobei

- die Oberfläche (2) der Tragschicht mindestens unter einem Gleisstrang nicht über die Ebene der Aufstandsfläche (4) heraussteht,
- vom Material der Tragschicht stofflich verschiedene Vorrichtungen (5) vorhanden sind, die die Schwelle (3) auf der Tragschicht (1) mindestens in Längsachse der Schwelle unver schieblich halten und die einen unter die Ebene der Aufstandsfläche der Schwelle reichenden mit der Tragschicht (1) verbindbaren, unteren Teil (6) und einen über die obere Ebene bzw. Oberkante der Tragschicht (1) herausstehenden, die Schwelle haltenden oberen Teil (7) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß eine vertikale Bewegung der Schwelle (3) auf der Tragschicht (1) ermöglicht ist und daß in den Gleitfugen zwischen den Vorrichtungen (5) und der Schwelle (3) bzw. der Tragschicht (1) geeignete Gleitschichten (39) eingelegt sind, die relative Bewegungen der beiden anliegenden Bauwerksteile zueinander parallel zur Ebene der Gleitschichten erleichtern, senkrecht zu ihrer Ebene in Längs achse der Schwelle jedoch nicht zulassen.

2. Fahrbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (5) ein stählerner Bolzen (10) ist, der mit einem der an sich bekannten Verfahren, erforderlichenfalls unter Herstellung einer Vorbohrung in der Tragschicht (1), eingetrieben wird, und daß für eine dabei mögliche Aufwölbung der Oberfläche (2) ein reziproker Freiraum (41) auf der Unterseite der Schwelle (3) vorgesehen ist.

3. Fahrbahn nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stählernen Bolzen (13) in Ausnehmungen (16) des Unterbaus (1) eingegossen werden.

4. Fahrbahn nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelle (3) zur Aufnahme jedes Bolzens (10, 13) eine mit Hilfe eines Einbauelements in der Schalung bei der Schwellenher stellung freigehaltene Ausnehmung (9) aufweist.

5. Fahrbahn nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einbauelemente verloren als Bewehrung der Ausnehmung (9) in der Schwelle (3) verbleiben.

6. Fahrbahn nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellenbeton um die Ausnehmung (9) mit Stahlwendeln bewehrt ist.

7. Fahrbahn nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorrichtungen (5) plattenförmige Elemente (17) sind, die mit ihrem oberen Teil (18) an der Stirnfläche (8) der Schwelle (3) horizontal kraftschlüssig anliegen und mit ihrem unteren Teil (20) schwertartig in die Tragschicht (1) einbinden.

8. Fahrbahn nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorrichtungen (5) Platten- oder Z-Form (22) aufweisen, mit ihrem etwa senkrecht über die Oberfläche (2) der Tragschicht (1) herausstehenden Teil (24) fest mit der Schwelle (3) an deren Stirnfläche( 8) verbunden sind und mit ihrem entgegengesetzt nach unten gerichteten Teil (23) horizontal kraftschlüssig,vertikal verschiebbar an einen vertikalen Anschlag (26) der Trag schicht (1) anliegen.

9. Fahrbahn nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß in Richtung der Gleisachse, mindestens auf einer Stirnseite der Schwelle, neben dem eine vertikale Bewegung zulassenden Schenkel (23) der Vorrichtung in Z-Form (22) ein Widerlager an der Tragschicht (1) als Anschlag (26) für diesen Schenkel (23) in Längsrichtung der Schwelle gegen eine Querverschiebung des Gleises vorgesehen ist.

10. Fahrbahn nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorrichtungen (5) als Winkel element (22) ausgebildet sind, dessen abstehender nach oben gerichteter Schenkel (29) an der Stirnfläche (8) der Schwelle (3) horizontal kraftschlüssig anliegt, dessen anderer etwa waagerechter Schenkel (28) unver schieblich mit bekannten Mitteln - beispielsweise mit Bolzen (30) - fest auf der Oberfläche (2) der Trag schicht (1) verankert ist.

11. Fahrbahn nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorrichtung (5) den Schwellen kopf (31) an der Stirnseite (8) und mindestens an einer Längsseite mit einem schuhartigen Element (32) umgreift, das einen Teil (33), der als Widerlager in Schwellen längsachse dient, sowie mindestens einen den Schwellen kopf (31) an der Längsseite umfassenden winkelförmigen Schenkel (34), der die Schwelle (3) an einer Verschiebung in Gleislängsachse hindert und mit bekannten Mitteln (30) fest auf der Oberfläche (2) der Tragschicht (1) verankert ist, aufweist.

12. Fahrbahn nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß je Schwelle (3) nur eine Vorrichtung (5) jeweils im Wechsel an entgegenge setzten Enden angeordnet ist.