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Schienentragwerk für Hängeschnellbahnen mit sehr hohen Geschwindigkeiten,
insbesondere mit durchgehend verschweißten oder an den Stoßstellen fugenlos verspannten
Schienen Die Erfindung betrifft ein Tragwerk für Schienen von Hängeschnellbahnen,
wobei die Fahrschiene ihrer ganzen Länge nach an ihren Stoßstellen verschweißt oder
unverrückbar fest verspannt ist. Um die Spannungskräfte in der Fahrschiene, die
bei Temperaturänderungen entstehen, aufzunehmen, ist gemäß der Erfindung die Schiene
an Pfeilern, die mit dem Erdboden fest verbunden sind, und mit der' Mitte der Hauptträger,
die mit beiden Enden auf den Pfeilern längsverschieblich aufgelagert sind, unverschieblich
verbunden. Wenn also die Fahrschienen durch mehrere hundert Kilometer ununterbrochen
durchlaufen und auf dieser ganzen Länge an verschiedenen Stellen verschiedenen Zug-
oder Druckspannungen unterliegen, herrührend von Temperaturunterschieden, so werden
diese Spannungsunterschiede an den einzelnen Schienenstücken von den in der Erde
festverankerten Pfeilern aufgenommen. Die Pfeiler werden noch unterstützt durch
die Schienenlängsträger, welche ihrerseits die Schienenquerträger der Fahrschiene
unterstützen, und die derart angeordnet sind, daß sie in ihren jeweils am Pfeiler
liegenden Verbindungsstellen gegenüber Druckkräften nachgiebig sind, hingegen gegenüber
Zugkräften einen genügenden Widerstand zu leisten vermögen. Auf diese Weise wird
Betriebssicherheit auch bei Auftreten eines Schienenbruches erreicht, indem die
Ausbildung größerer Klafflücken an einer Bruchstelle verhindert wird, insbesondere
dann, wenn in der ganzen Länge der Schienen infolge einer niedrigen Temperatur übermäßige
Zugspannungen vorherrschen sollten. Zugleich wird durch diese Anordnung auch vermieden,
daß bei hohen Temperaturen, die auf der ganzen Länge der Fahrschiene herrschenden
Druckspannungen zu einem Ausknicken der Schiene in waagerechter und lotrechter Richtung
führen können.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele für das Schienentragwerk
vorliegender Erfindung veranschaulicht.
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Abb. r der Zeichnung zeigt das Schienentragwerk mit Pfeilern und einem
Schienenlängsträger, an dem eine Fahrschiene befestigt
ist. Selbstverständlich
ist auf der gegenüberliegenden Seite des veranschaulichten Tragwerks gleichfalls
eine (nicht dargestellte) Fahrschiene mit zugehörigem Schienenlängsträger vorgesehen.
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Das Schienentragwerk besteht im wesentlichen aus den Brückenhauptträgern
a, die auf Pfeilern f in der üblichen Weise längsverschiehlich gelagert sind, so
daß sie sich bei Temperaturveränderungen nach Belieben ausdehnen oder verkürzen
können. An seitlichen, in waagerechter Ebene nachgebenden Auslegearmen b ist der
Schienenlängsträger c gelenkig befestigt. Die Fahrschiene e wird von kragträgerartig
ausgebildeten und am Untergut x des Brückenhauptträgers a gelenkig angeschlossenen
Querträgern d getragen. Diese Querträger d sind in verhältnismäßig kurzen Abständen
angeordnet und auch an dem Schienenlängsträger c in waagerechter Ebene schwenkbar
befestigt. Diese Befestigung erfolgt beispielsweise durch flache Eisenbänder q,
die zwischen,der oberen und unteren Gurtung r bzw. r' des Schienenlängsträgers c
befestigt sind (Ab-b. 4 und 5) und an deren mittlerem Teile die Schienenquerträger
d angeschlossen sind. Auf diese Weise können die letzteren in waagerechter Ebene
wirkenden Kräften nachgeben.
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Weiterhin ist die Schiene e einerseits mit den Pfeilern f des Tragwerks
durch einen Dreiecksverband g, andererseits mit dem Brückenträger d in der Mitte
zwischen zwei Pfeilern f durch einen Dreiecksverband da fest und unverschieblich
verbunden.
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Die Schienenquerträger d können sich infolge der gegenseitigen Verschiebung
des Hauptträgers a und des Schienenlängsträgers c bei Temperaturveränderungen gegenüber
der Schiene e verbiegen, infolgedessen werden keine unzulässigen Spannungen auf
die Schiene übertragen. Verbiegt sich der Schienenquerträger d, so verdreht er dabei
etwas das Stahlband q, welches infolge des bandartigen Querschnittes der Verdrehung
wenig Widerstand entgegensetzt. Es werden somit nur geringe Kräfte, die aus der
Längenänderung des Hauptbrückenträgers a und des Schienenlängsträgers c herrühren,
auf die Schiene d übertragen.
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Der Schienenlängsträger c ist an den Pfeilern f bei
i so aufgelagert, daß er sich bei Temperaturerhöhungen über die Temperatur
während der Aufstellung hinaus so ausdehnen kann, daß in ihm selbst Druck- und Knickkräfte
nicht auftreten. Ebenso kann sich der Hauptbrückenträger a gegenüber den Pfeilern
f in der Längsrichtung verschieben, so daß auch er inneren Druckbeanspruchung- gen
nicht unterliegt. Er kann sich von der Mitte bei dem Dreiecksverband h aus, wo er
mit der Schiene e und dem Schienenlängsträger c fest verbunden ist, nach beiden
Seiten frei ausdehnen, wobei er gegenüber den Pfeilern f beispielsweise durch eine
Blattfederanondnu:ng l oder durch ein federndes Hängependel o verbunden ist.
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Abb.2 zeigt eine derartige Federanordnung in der Draufsicht. Die Seitenteile
in und m' des Hauptbrückenträgers sind an den Endpunkten gelenkig mit einer Blattfederanordnung
l verbunden, und zwar mit einer so großen Vorspannung, daß die Federkraft jederzeit
in der Lage ist, die rollende Reibung der längsbeweglichen Lagern und n zu überwinden.
Bei Längsveränderungen des Hauptträgers sorgt die Blattfederanordnung L für die
Festlegung ;desselben in der Mittellage, und es wird dann in der Schiene keinerlei
Spannung auftreten, die aus einer Veränderung der Lage des Hauptträgers ca herrührt.
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Eine andere Art der Verbindung des Hauptträgers a mit dem Pfeiler
f ist in Abb. 3 veranschaulicht. Hier ist der Hauptträger a mit den Enden seiner
unteren Gurtungen durch ein federndes Hängependel o aufgehängt, das am Pfeiler f
bei p starr befestigt ist.
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Bei sehr geringer Temperatur entstehen in der Schiene, Zugspannungen.
Da indes die beiderseits der Pfeiler vorgesehenen Schienen mit den Pfeilern fest
verbunden sind, so bleiben die Schienen in ihrer ganzen Länge in Ruhe. Tritt aber
bei hoher Zugspannung infolge niederer Temperatur ein Schienenbruch infolge eines
Baustoffeh:lers auf, so könnte der dann einseitig wirkende Zug in den Schienenstücken
benachbarter Streckenfelder eine Verdrehung der Pfeiler f herbeizuführen suchen,
wild es könnte (dann eine größere, den Fahrbetrieb gefährdende Klafflücke an der
Bruchstelle entstehen.
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Um eine solche Klafflücke wirksam zu verhindern, die die Sicherheit
des Verkehrs in Frage stellen würde, sind die Auflager des Schienenlängsträgers
c an den Pfeilern f so ausgebildet, daß sie zwar bei Übertemperatur als einfache
längsbewegliche Lager wirken, bei Untertemperatur dagegen diese Längsbewegung verhindern.
Das ist beispielsweise durch eine Anordnung nach Abb.6 erreichbar. Mit dem Pfeiler
f ist ein kurzes Stück y des Schienenlängsträgers verbunden, indem es starr, z.
B. vermittels Fachwerk an demselben angeschlossen .ist. Der Schienenquerträger g
ist in diesem Längsträgerstück y befestigt und trägt an seinem äußeren Ende die
Schiene e. Der Deutlichkeit halber sind die Verstrebungen, welche die waagerechte
Verbiegung des Querträgers g am Pfeiler verhindern sollen, fortgelassen. Der Schienenlängsträgerc
ist
nun an demLängsträgery zum Zwecke einer freien Verschiebbarkeit in der Längsrichtung
gelenkig angeschlossen, und zwar durch oben und unten angeordnete Augenstäbe
t, t, die mittels Augen it miteinander und mit dem Längsträgerstück ysowie
den Längsträgern c. c verbunden sind. Die Längsbeweglichkeit der auf beiden Seiten
des Pfeilers f angeschlossenen Schienenlängsträger c ist dadurch gewährleistet.
daß der Auslegerarm bin waagerechter Richtung gelenkig angeschlossen ist. Bei Aufstellungstemperatur
sind die beiden Augenstäbe t, t
wohl ganz ausgestreckt, aber ohne Spannung.
Tritt eine Temper aturerhöhung über die Aufstellungstemperatur ein, so kann sich
der Schienenlängsträger c mit dem Hauptträger a und in derselben Weise wie dieser-
frei ausdehnen, da die Augenstäbe t infolge der Gelenke bei it keinerlei Druckkräfte
aufnehmen können. Dagegen wird beim Sinken der Temperatur unter die Aufstellungstemperatur
der Schienenlängsträger c durch die Augenstäbe t, t daran gehindert, sich
mit dem Hauptträger a. -zusammenzuziehen. Er wird dieselben Wärrnespannungen erleiden
wie die Schiene. Zwischen den Pfeilern f, f werden also durch die Schienenlängsträger
c zugfeste Verbindungen hergestellt, die je nach der Temperaturänderung einer mehr
oder minder großen Wärmezugspannung unterliegen, beispielsweise bei - 30°C und einer
Temperatur von -(- 1o bis 15° C an der Bauzeit ungefähr 1000 I;.g/cm=. Wenn
nun ein Schienenbruch z. B. bei v (Abb. i) eintritt, so wird die Zugkraft,
die an den nun freien Schienenenden wirkt, durch die starren Anschlüsse der Schiene
e an die Schienenlängsträger c bei lt auf diese übertragen. Diese Längsträger
c sind vermittels der bersonders ausgebildeten Auflager i über die Pfeiler so miteinander
gekuppelt, daß sie bei Untertemperatur als Zugglied wirken, das im Bruchfalle die
Mehrbelastung durch die Schienenzugkraft bei geeigneter Querschnittausbildung leicht
aufnehmen kann. Infolge des gegenüber der Schienenquerschnittsflächeverhältnismäßig
großen Querschnitts des Schienenlängsträgers c wird in diesem die Einheitsspannung
(in kg/cm=) nur unwesentlich erhöht. Ein Verdrehen der Pfeiler f in nennenswertem
Ausmaß findet nicht mehr statt, so daß als alleiniger großer Beitrag zu der durch
den Schienenbruch hervorgerufenen Klafflücke die Verkürzung der freien Schienenenden
bei v bis zu den festen Anschlußpunkten ; bzw. lt. infolge der Temperatursenkung
übrigbleibt. Diese ist derartig gering, daß sie im praktischen Betriebe zulässig
erscheint.
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Steigt die Temperatur über die in der Bauzeit, so entsteht, da sich
die Schiene nicht ausdehnen kann, in der Schiene Druckspannung. Bei --f- 60°C erreicht
diese den Wert von ungefähr i ooo kg/cm', was bei einem Baustoff mit genügend hoher
Dehnungsgrenze auch mit Rücksicht auf die Beanspruchung durch Verkehrslasten und
anderes unbedenklich ist. Gleichzeitig entsteht durch diese Druckspannung die Gefahr
des Ausknickens. Dieser wird dadurch begegnet, daß die Schiene in möglichst kurzen
Abständen und sowohl in waagerechter als auch in senkrechter Ebene möglichst fest
durch die Schienenquerträger d gehalten wird. Infolge der dadurch erreichten kleinen
freien Knicklänge und des verhältnismäßig großen Trägheitsmomentes der Schiene -wird
die Sicherheit gegen Ausknicken sehr groß.