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Diese
Erfindung betrifft Verbesserungen an eingebetteten Schienenkonstruktionen
zur Verwendung beim Bau von Eisenbahn- und Straßenbahngleisen.
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Eingebettete
Schienensysteme umfassen im allgemeinen gegossene Stützplatten,
in denen zwei parallele Kanäle
ausgebildet sind, in die die Schienen derart eingesetzt sind, dass
die Fahrfläche
der Schiene frei liegt, die Schienen jedoch durch Einsetzen in die
Kanäle
angebracht werden können,
ohne dass es erforderlich wäre,
die Ausrichtung zu korrigieren oder separate Klammern zum Befestigen
der Schienen an Stützen,
wie z.B. Schwellen, zu verwenden. Solche eingebetteten Schienensysteme
eignen sich insbesondere zur Verwendung bei Straßeninstallationen von Straßenbahnen
und höhengleichen
Bahnübergängen bei
sonstigen Bahnen, da die Schiene vollständig eingelassen werden kann,
so dass nur die Fahrflächen
frei liegen.
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Der
Stand der Technik kennt zwei sich gegenseitig ausschließende Lösungsansätze zum Schutz
von Schienen bei solchen Systemen, wobei es bei dem ersten Lösungsansatz
zur Verringerung von Lärm
und Schwingungen und zur elastischen Abstützung der Schiene viele Vorschläge zur teilweisen oder
vollständigen
Umhüllung
der Schienen mit Ummantelungen oder "Schutzhüllen" aus elastischem Material gibt. Die
US 5,464,152 offenbart z.B.
einen vorgefertigten höhengleichen
Bahnübergang,
bei dem die Schienen in einen Betonfundamentrahmen eingebettet und von
einer Gummischutzhülle
oder -ummantelung umschlossen sind, die dem Profil der Schiene entspricht
und den Fuß,
den Mittelsteg, die Unterseite des Schienenkopfes und die äußere Seitenfläche des
Schienenkopfes umgibt und nur die obere Fahrfläche und die innere Seitenfläche der Schiene
zum Kontakt mit den Radreifen bzw. den Spurkränzen der Räder von Schienenfahrzeugen
frei lässt.
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Die
Schutzhülle
oder Ummantelung besteht aus elastomerem Material und umschließt die Schiene.
Die Schutzhülle
bewirkt eine Schwingungs- und Schalldämmung sowie eine elektrische
Isolierung von Schienen, die als elektrische Rückleitung für Stromversorgungssysteme oder
als Teil von Gleis-Steuerstromkreisen dienen.
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Alternativ
kann eine Umhüllung
in eine durchgehende verstärkte
Betonplatte eingegossen werden, so dass eine elastomere Schicht
von kontrollierter Stärke
zwischen der Schiene und der Platte gebildet ist, die eine elastische
Abstützung
einer Schiene bewirkt, wie beispielsweise in der
WO 03/018912 (Hyperlast Limited)
und auch in der
WO 99/63160 (Penny)
beschrieben, was auch in Verbindung mit herkömmlichen Schienenprofilen offenbart ist.
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Die
Schiene kann zum Zwecke des Austauschs entfernt werden, beispielsweise
beim Bruch der Schiene oder bei übermäßiger Abnutzung.
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Das
oben beschriebene, im Werk vorbeschichtete, eingebettete Schienensystem
hat den Nachteil, dass die Schienen, um die Unversehrtheit der Überzugsschicht
zu gewährleisten,
unter Fabrikbedingungen fern von der Gleisbaustelle beschichtet werden
müssen,
und zwar unter Verwendung maßgefertigter
Formen, mit denen es schwierig ist, eine hohe Maßgenauigkeit bezüglich der
Stärke
des Überzugsmaterials
zu gewährleisten.
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Die
alternative Lösung
ist z.B. in der
JP-A-5214701 erläutert, bei
der eine Schiene über den
größten Teil
der Schiene einschließlich
ihres Fußes
mit einer Harzbeschichtung überzogen
ist und der Kopf und die Fahrfläche
der Schiene unbeschichtet sind. Die Ränder der Überzugsschicht sind mit einem
metallhaltigen Dichtmittel besprüht.
Auch in der
JP-A-9173923 wird
eine Schiene durch Sandstrahlen zur Beschichtung vorbereitet und
dann sprühbeschichtet.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Ummantelung einer eingebetteten Schiene zu schaffen, bei denen an
oder nahe der Gleisanlage eine elastische Ummantelung an der Schiene
angebracht werden kann, so dass die Schiene mit minimalem Aufwand
während
der Vorbereitung und Installation angebracht werden kann.
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Gemäß der Erfindung
ist ein Verfahren zum Präparieren
einer Schiene zur Anbringung als eingebettetes Schienensystem dadurch
gekennzeichnet, dass die Schiene auf zumindest einem Teil der Metalloberfläche der
Schiene mit einer Überzugsschicht aus
einem elektrisch isolierenden und korrosionsbeständigen Material versehen ist,
und dass zumindest der beschichtete Teil der Schienenoberfläche mit
einer Auflage, einer Ummantelung oder einer Schutzhülle aus
einem elastomeren Material bedeckt ist.
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Die
Schiene wird vorteilhafterweise vor der Beschichtung durch Abschleifen
der Oberfläche
der Schiene präpariert,
um die Ebenheit zu gewährleisten
und jeglichen in der Entstehung begriffenen Rost zu entfernen, und
bei Bedarf grundiert.
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Die Überzugsschicht
kann man über
einen geeigneten Zeitraum hinweg aushärten lassen, und nach Ablauf
einer genügenden
Aushärtungszeit
wird eine in der Fabrik geformte, elastomere Auflage, Ummantelung
oder Schutzhülle
an der Schiene angebracht und kann mit einem schwach klebenden Klebemittel
oder sonstigen Material mit ähnlicher
Wirkung in ihrer Position festgelegt werden.
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Die
Erfindung sieht auch eine Schienenanordnung mit einer oder mehreren
Schienen vor, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schiene oder Schienen
auf zumindest einem Teil der Metalloberfläche mit einer Überzugsschicht
aus einem elektrisch isolierenden und korrosionsbeständigen Material
versehen ist, und dass zumindest die beschichtete Oberfläche der
Schiene auch mit einer Auflage, einer Ummantelung oder einer Schutzhülle aus
einem elastomeren Material bedeckt ist. Diese kann mit einer elastomeren
Auflage fixiert werden, die mit einem schwach klebenden Klebemittel
oder sonstigen Material mit ähnlicher
Wirkung in ihrer Position festgelegt werden kann.
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Das
elektrisch isolierende und korrosionsbeständige Material kann einen Polyurethan-
oder Epoxid-Film umfassen, der auf die abgeschliffenen Oberflächen der
Schiene aufgebürstet
oder aufgesprüht wird.
Die elastomere Auflage kann einen Kern aus einem geeigneten elastomeren
Material umfassen, das expandiert oder nicht expandiert sein kann,
und kann ein geeignetes Polyurethan-Material umfassen.
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Alle
Oberflächen
der Schiene mit Ausnahme der Fahrflächen (nämlich der Oberseite und des
oberen Teiles einer Seitenfläche
der Schiene) sind vorzugsweise mit dem elektrisch isolierenden und
korrosionsbeständigen
Material überzogen
und von der elastomeren Auflage bedeckt, die als Ummantelung oder
Schutzhülle
ausgeführt
sein kann, die aufgrund ihrer Elastizität und Flexibilität auf die
Schiene aufgebracht werden kann.
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Das
Verfahren kann bei allen Schienenprofilen einschließlich breitfüßiger Eisenbahn-
und Straßenbahnschienen,
drehbarer Doppelkopfschienen, älterer
Stuhlschienen und in jüngerer
Zeit entwickelter Schienen mit im wesentlichen rechteckigem Profil angewendet
werden.
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Erfindungsgemäße Ausführungsformen
von Schienensystemen sind im Folgenden als Beispiel unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Schnittansicht eines eingebetteten Schienensystems gemäß der Erfindung
bei Anwendung auf ein System mit Breitfußschienen für Trambahnen oder Straßenbahnen;
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2 eine ähnliche
Ansicht eines eingebetteten Schienensystems gemäß der Erfindung bei Anwendung
auf eine Breitfuß-Eisenbahnschiene;
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3 eine ähnliche
Ansicht eines eingebetteten Schienensystems gemäß der Erfindung bei An wendung
auf eine erste Form einer im wesentlichen rechteckigen Schiene;
und
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4 eine ähnliche
Ansicht eines eingebetteten Schienensystems gemäß der Erfindung bei Anwendung
auf eine zweite Form einer im wesentlichen rechteckigen Schiene.
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1 zeigt
in Schnittansicht einen Teil eines eingebetteten Schienensystems,
das eine Basisplatte oder einen Träger 10 aus Beton mit
einem darin ausgebildeten Kanal 11 zur Aufnahme einer Schiene enthält. Wenn
die Betonbasis eine Platte ist, ist ein zweiter Kanal 11 parallel
zu dem gezeigten in einem Abstand ausgebildet, der gleich der Spurweite
der Trambahn ist.
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In
dem Kanal 11 ist eine Straßenbahnschiene 1 aus
Stahl angeordnet, die eine breitfüßige Basis 12, einen
Steg 13 und einen Kopf 14 aufweist, der durch
eine Spurrille 15 in eine Fahrfläche 16 und eine Schutzlippe 17 unterteilt
ist. Die Schiene 1 ist so in die Betonbasis eingesetzt,
dass nur die Fahrfläche 16,
die Spurrille 15 und die Lippe 17 frei liegen.
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Die übrigen Teile
der Schiene werden in die Betonbasis eingebettet und zuerst mit
einem Überzug 3 aus
einer Schicht elektrisch isolierenden und korrosionsbeständigen Materials
versehen. Dies erfolgt in der Weise, dass die Oberflächen der
Schiene abgeschliffen werden, um etwaigen Rost oder sonstige Korrosionen
zu entfernen, die eventuell bereits die Oberfläche angegriffen haben, und
dann eine Überzugsschicht
zur Bildung eines Films aufgebracht wird, der dick genug ist, um
ununterbrochen und zusammenhängend
zu sein, ohne Poren oder feine Lö cher,
die das Entstehen von Korrosion ermöglichen könnten, aber noch relativ dünn, vorzugsweise
dünner
als 1 mm. Der Auftrag kann durch einen Pinsel oder eine Spritzpistole
oder weniger vorzugsweise durch Tauchbeschichtung erfolgen. Das Überzugsmaterial
ist vorzugsweise ein Epoxid- oder Polyurethanharz, es können aber
auch andere Materialien verwendet werden, die die erforderlichen
Eigenschaften aufweisen.
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Der
Verfahrensschritt des Beschichtens kann in einer Fabrik oder einem
Lagerhaus vor dem Transport zum Einsatzort erfolgen oder an oder
nahe dem Einsatzort durchgeführt
werden.
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Nach
dem Beschichten wird die Schiene an oder nahe dem Einsatzort in
eine Ummantelung oder Schutzhülle 2 aus
elastomerem Material, wie z.B. einem Polyurethan-Material, eingesetzt,
wobei die Flexibilität
der elastomeren Ummantelung das Einsetzen der sperrig profilierten
Schiene ermöglicht.
Nach dem Einsetzen in die Ummantelung wird die ummantelte Schiene
in dem Kanal 11 angeordnet und Beton um die ummantelte
Schiene herum eingegossen, um die Schiene 1 in die Platte
oder den Träger
aus Beton einzubetten.
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2 zeigt
eine Abwandlung, bei der anstelle einer Trambahn- oder Straßenbahnschiene
eine Eisenbahnschiene 1 verwendet wird. In diesem Fall sind
die Fahrfläche
und eine Seitenfläche
des Schienenkopfes von der Ummantelung 2 ausgenommen und
nicht in die Platte oder den Träger 10 aus
Beton eingelassen. Die Schiene 1 ist jedoch in derselben Weise
wie die Trambahnschiene in 1 beschichtet
und ummantelt.
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Die 3 und 4 unterscheiden
sich dadurch, dass sie zwei Versionen einer Schiene 4 mit rechteckigem
Profil zeigen, die in eine Basis oder einen Träger 20 aus Beton eingesetzt
ist. Jede Schiene ist wie zuvor mit einem Polyurethan- oder Epoxidharz oder
einem Überzug 6 aus
einer anderen geeigneten Materialschicht versehen, der auf die gesamte
Oberfläche
mit Ausnahme des freiliegenden Kopfes der Schiene 4 aufgebracht
ist, und die beschichtete Schiene 4 ist in eine Ummantelung
oder Schutzhülle 5 beispielsweise
aus Polyurethan eingesetzt, die eine Profilierung durch Rippen 7 aufweist,
die zur Verhinderung einer Verlagerung mit dem Beton in Eingriff
treten. Die Schiene 4 gemäß 3 unterscheidet
sich von der gemäß 4 dadurch,
dass auf jeder Seite der Schiene zum Boden hin eine Ausnehmung 8 vorgesehen
ist, während
sich in 4 diese Ausnehmung 9 über die
gesamten Seiten der Schiene mit Ausnahme der Kopf- und Fußbereiche erstreckt,
wodurch die Schiene eine sehr leicht "verschwächte" Konfiguration aufweist.
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Wie
bei den 1 und 2 werden
die Schienen vor dem Einsatz mit einer Überzugsschicht 6 versehen
und an oder nahe dem Einsatzort in die Ummantelungen 5 eingesetzt
und sodann an Ort und Stelle in die Basis oder den Träger 20 aus
Beton eingegossen.
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Der
Erstüberzug
mit Polyurethan oder Epoxid oder einem anderen geeigneten Film sorgt
für einen
zuverlässigen
Korrosionsschutz und eine elektrische Isolierung der Schiene. Dünne Überzugsschichten
können
einen guten Schutz für
Stahl bilden, solange ihre Unversehrtheit als Sperrschicht aufrechterhalten
bleibt. Wenn Überzugsschichten
stellenweise beschädigt
werden, kann der Gebrauch von solchen Überzugsschichten zu einer be schleunigten Degradation
führen,
insbesondere dort, wo durch den Stahl fließende, elektrische Ströme eingeprägt werden,
wie es bei Schienensträngen
häufig
der Fall ist.
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Die äußere elastomere
Auflage oder Ummantelung schwächt
diese Wirkung ab, sobald sie angebracht ist, und schützt die
innere Überzugsschicht
während
des Transports und der Installation der Schiene und dient als elastische
Unterlage für
die Schiene.
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Bei
den in den 1 und 2 gezeigten Schienen
kann die Schiene 1 nicht aus der Ummantelung 2 entfernt
werden, wogegen die in den 3 und 4 gezeigten
Schienen bei Bedarf entfernt werden können. Hier muss die Ummantelung 5 während des
Transports und der Installation genügend fest gegen die Schiene
gedrückt
werden, um Schaden zu vermeiden, und zu diesem Zweck kann ein Klebemittel
verwendet werden.