DE69005294T2

DE69005294T2 - Schienenlager.

Info

Publication number: DE69005294T2
Application number: DE90902346T
Authority: DE
Inventors: Paul Abrahams; Geoffrey Leeves
Original assignee: Pandrol Ltd
Current assignee: Pandrol Ltd
Priority date: 1989-01-20
Filing date: 1990-01-18
Publication date: 1994-03-31
Anticipated expiration: 2010-01-19
Also published as: RU2030499C1; ES2047317T3; BR9007044A; FI912660A0; JPH04502945A; NO174475C; GB2228757B; EP0454751A1; GB2228757A; AU5020290A; NO174475B; FI912660A7; KR970007958B1; KR910700379A; DK0454751T3; AU630672B2; NO912811D0; IN176851B; CA2045586A1; ZA90304B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schienenunterlagen und insbesonders auf eine Unterlage, welche zwischen dem Fuß einer Eisenbahnschiene und einem darunter liegenden Schienenfundament, auf dem die Schiene steht, angeordnet ist, um die Schiene gegenüber dem Fundament zu dämpfen, um die Übertragung dynamischer Kräfte auf das Fundament zu begrenzen. Die Unterlage isoliert die Schiene auch elektrisch vom Fundament, falls es erforderlich ist elektrische Ströme durch die Schiene zu leiten, beispielsweise für das Signalwesen. In manchen Fällen umfaßt eine Unterlage eine Membrane aus Elastomermaterial, beispielsweise Naturgummi, mit Vorsprüngen, die sich von ihren Hauptflächen in entgegengesetzte Richtungen erstrecken: siehe beispielsweise die GB-Patentschriften Nr. 841 776 und 2 161 524. Die Vorsprünge können beispielsweise in der Form von zylindrischen Bolzen oder von längs und/oder quer über die Unterlage laufenden Rippen sein.
Bei einigen Unterlagen, wie sie beispielsweise in der GB-Fatentschrift Nr. 611 723, der SU-Patentschrift Nr. 180 437 und der DE-Patentschrift Nr. 25 04 165 geoffenbart sind, sind die Vorsprünge auf einer Fläche der Unterlage nicht mit denen auf der gegenüberliegenden Seite ausgerichtet, d.h. sie überlappen sich nicht, sodaß bei horizontaler Membrane keine vertikale Linie durch die Membrane mehr als einen Vorsprung passiert. Es wird jedoch angenommen, daß keine dieser Unterlagen in einer Schienen-Schienenfundamentanordnung verwendet wurde oder dafür vorgeschlagen wurde.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Unterlage vorgesehen, die geeignet ist zwischen den Fuß einer Eisenbahnschiene und einem darunterliegenden Schienenfundament angeordnet zu werden, um die Schiene gegenüber dem Fundament zu dämpfen, wobei die Unterlage eine gleichmäßig dicke Membrane aus Elastomermaterial mit von ihren Hauptflächen abstehenden gleich hohen Vorsprüngen umfaßt, sodaß bei horizontaler Membrane keine vertikale Linie durch mehr als einen Vorsprung durchgeht, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Steifigkeit der Unterlage von einem Rand der Unterlage zu dem diesem gegenüberliegenden Rand der Unterlage verändert, sodaß die Unterlage in der Nähe dieses einen Randes steifer ist als in der Nähe des gegenüberliegenden Ran des.
Eine solche Veränderung der Steifigkeit zwischen den beiden Teilen der Unterlage ist in den Kurven eines Eisenbahngleises erwünscht und kann durch Variieren der Materialzusammensetzung der Unterlage quer über die Unterlage erzielt werden. Es ist jedoch bequemer sicherzustellen, daß das Verhältnis eines Gesamtbereiches an vorspringendem Material zu einem, von Vorsprüngen freien Gesamtbereich der Membrane in dem steiferen Teil der Unterlage größer ist als in dem weniger steifen Teil der Unterlage. Dies kann dadurch erreicht werden, daß man, dort wo größere Steifigkeit erforderlich ist, die Vorsprünge näher beisammen und/oder breiter hat.
Die Unterlage besteht vorzugsweise aus einem sogenannten technischen, thermoplastischen Elastomer mit hoher Biegesteifigkeit, beispielsweise einem thermoplastischen Copolyesterelastomer, wie es von E.I. du Pont de Nemours & Company unter der registrierten Handelsmarke "HYTREL" verkauft wird - siehe auch deren GB-Patentschriften Nr. 1 323 727, 1 372 630 und 1 404 340.
Wird eine, die vorliegende Erfindung verkörpernde Unterlage zwischen einer Schiene und einem Schienenfundament verwendet, an Stelle einer nur auf Druck beanspruchten Unterlage, wie bei den bekannten Schienenunterlagen, die in den GB-Patentschriften Nr. 841 776 und 2 161 524 beschrieben sind, so wird die Unterlage auf Biegung beansprucht. Bei nur geringer Abwärtskraft auf die Unterlage nimmt die Membrane eine wellige Konfiguration an, berührt aber weder die Schiene noch das Schienenfundament. Bei steigender Abwärtskraft auf die Unterlage wird die Membrane weiter verwunden und berührt zuerst nur die Schiene direkt über jedem Vorsprung auf der unteren Fläche der Membrane und nur das Schienenfundament direkt unter jedem Vorsprung auf der oberen Fläche der Membrane. Ein weiteres Ansteigen der Abwärtskraft auf die Unterlage vergrößert den Bereich der Membrane, der im Kontakt mit der Schiene und dem Fundament steht, und eventuell wird ein Punkt erreicht, wo ein weiterer Anstieg der Abwärtskraft auf die Unterlage zu keinem wesentlichen weiteren Niederdrücken oder Verwinden der Vorsprünge oder der Membrane führt, wenn das Material der Unterlage, wie vorgeschlagen, eine Shore "A" Härte von zumindest 30, besser noch etwa 40 oder mehr, selbst so hoch wie 72 oder mehr aufweist. Der gewünschte Wert hängt. unter anderem, von den zu erwartenden Abwärtskräften auf der Unterlage ab. Die Tatsache, daß beim Ansteigen der Abwärtskraft auf der Unterlage eventuell ein Punkt erreicht wird, an dem ein weiterer Anstieg der Kraft zu keinem weiteren Zusammendrücken oder Verwinden der Membrane oder der Vorsprünge führt, hat den Vorteil, daß die Unterlage, wenn ein besonders schwerer Zug drüberfährt, nicht so viel dünner wird und daß die Schiene nicht so weit absinkt, daß die vom Klemmbügel auf den Fuß der Schiene ausgeübte Abwärtskraft inakzeptabel gering wird.
Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen auf derselben Fläche der Membrane zumindest das 1,5-fache, oder zumindest das 2-fache der Breite der beiden Vorsprünge. Jeder Vorsprung kann eine Insel sein; er kann eine kreisförmige Endfläche besitzen, in welchem Falle er ein kurzer Zylinder sein kann.
Jeder Vorsprung kann bei horizontaler Membrane von oben gesehen langgestreckt sein, in welchem Falle er eine Rippe sein kann, die sich über die gesamte, in der für die Fahrzeuge zum Überfahren der Unterlage vorgesehenen Richtung gemessene Länge der Unterlage erstreckt, und jeder Vorsprung kann einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
Nachstehend sind drei erfindungsgemäße Beispiele mit bezug auf die angeschlossenen Zeichnungen beschrieben, in welchen: Fig. 1 eine Draufsicht einer ersten Unterlage, die die Erfindung nicht verkörpert, zeigt; Fig. 2 zeigt eine in Fig. 1 durch die Pfeile II angegebene Querschnittsansicht derselben Unterlage; Fig. 3 zeigt eine Draufsicht eines Teiles einer Unterlage, die die Erfindung verkörpert; Fig. 4 zeigt eine, in Fig. 3 durch die Pfeile IV angegebene Querschnittsansicht der Unterlage der Fig. 3; Fig. 5 zeigt eine Draufsicht eines Teiles einer zweiten Unterlage, die die Erfindung nicht verkörpert und Fig. 6 zeigt eine, in Fig. 5 durch die Pfeile VI angegebene Querschnittsansicht der zweiten Unterlage.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine im wesentlichen rechteckige Unterlage 1, welche dafür vorgesehen ist, zwischen dem Fuß einer Eisenbahnschiene und einem Schienenfundament, beispielsweise einer Eisenbahnbetonschwelle, zu liegen, um die Schiene zu dämpfen und, falls die Schiene zum Leiten von elektrischen Strömen verwendet werden soll, um die Schiene gegenüber dem Fundament elektrisch zu isolieren. Es ist vorgesehen, daß sich die Schiene bezogen auf Fig. 1 von links nach rechts erstreckt. d.h. die die Schiene entlangfahrenden Fahrzeuge fahren von links nach rechts oder von links nach rechts über die Unterlage. Die Schiene soll von sogenannten P-R-Bügen der e-Bügeln niedergehalten werden, wie sie in der GB-Patentschrift Nr. 1 213 762 oder 1 510 224 gezeigt sind und welche von Bügelverankerungsvorrichtungen niedergehalten werden, welche, falls das Schienenfundament aus Beton besteht, wie in diesen Patentschriften gezeigt sein können. Um das sich Bewegen der Unterlage entlang der Schiene zu verhindern, ist in der Mitte jeder Seite der Unterlage eine im wesentlichen rechteckige Ausnehmung 2 ausgebildet und ein Teil einer der Bügelverankerungsvorrichtungen ragt in diese Ausnehmung.
Das Material aus dem die Unterlage durch ein Formverfahren hergestellt wird ist ein thermoplastisches Copolyesterelastomer hoher Biegesteifigkeit und gleichförmiger Zusammensetzung durch die gesamte Unterlage.
Die Unterlage umfaßt eine zentrale Membrane 3, von deren beiden Flächen Rippen 4 von im wesentlichen rechteckigem Querschnitt vorstehen, welche alle gleichartig sind und sich über die gesamte Länge der Unterlage erstrecken, d.h. in Fahrtrichtung der Fahrzeuge über die Unterlage. Auf jeder Fläche haben die Rippen eine Breite y und sie sind in einem Abstand x im Abstand von einander angeordnet. der das 3-fache von y beträgt. Jede Rippe, ausgenommen die den Ausnehmungen 2 am nächsten liegenden. liegt in der Mitte zwischen zwei an der gegenüberliegenden Fläche der Membrane vorspringenden Rippen; dies trifft auch auf die in den Fig. 3 und 4 gezeigten Unterlagen zu.
Die Dicke der Membrane ist b und die Höhe jeder Rippe ist a, welche zweckmäßigerweise im Bereich von 0,5 b bis 0.75 b liegt.
Die Unterlagen der Fig. 1 und 2 verkörpern nicht die vorliegende Erfindung, weil ihre Rippen nicht so angeordnet sind, daß die Unterlage an einer Seite steifer ist als an der anderen. Jedoch die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Unterlage ist auf der in Fig. 3 am weitesten oben gezeigten Seite steifer als an der am weitesten unten gezeigten Seite. Dies deshalb weil die Rippen 4, die alle die Breite y besitzen und in jeder Hinsicht gleichartig sind, an der am weitesten oben gezeigten Seite näher beieinander sind. Der Mittenabstand c der beiden links am oberen Ende der Fig. 4 gezeigten Rippen beträgt. im dargestellten Beispiel, das 3-fache der Breite y der Rippen und die Mittenabstände d, e, f und g zwischen den anderen Paaren benachbarter Rippen auf derselben Fläche der Membrane 3 betragen jeweils 1,125 c, 1,25 c, 1,375 c und 1,5 c.
Die Fig. 5 und 6 zeigen einen Teil einer Unterlage, die, außer daß die Vorsprünge auf beiden Flächen Inseln sind, die jeweils von einem von Vorsprüngen freien Teil der Membrane 3 vollständig umgeben sind, die gleiche wie die der Fig. 1 und 2 ist, d.h. sie verkörpert nicht die vorliegende Erfindung. Im dargestellten Fall besitzt jeder Vorsprung eine kreisförmige Endfläche und besitzt die Form eines kurzen Zylinders oder eines zylindrischen Bolzens 5, dessen Höhe im Bereich des 0,5-fachen bis 0,75-fachen der Dicke der Membrane 3 liegt. Die Bolzen sind alle gleichartig und in gleichförmigen Abständen in zur Länge der Unterlagen parallelen Reihen und in gleichen Abständen in zur Breite der Unterlage parallelen Kolonnen angeordnet. Außer an den Rändern der Unterlage ist jeder Bolzen der Mitte einer Gruppe von vier von der entgegengesetzten Fläche der Membrane vorspringenden Bolzen gegenüber angeordnet.
Die Unterlage der Fig. 5 und 6 könnte modifiziert werden, um sie an einer Seite steifer zu machen als auf der anderen Seite, indem die Bolzen 5 an dieser Seite näher beieinander und/oder breiter sind als auf der anderen Seite. In ähnlicher Weise könnten die in den Fig. 1 und 2 oder 3 und 4 gezeigten Rippen an einer Seite der Unterlage breiter sein als an der anderen Seite.

Claims

1. Eine Unterlage, die geeignet ist zwischen dem Fuß einer Eisenbahnschiene und einem darunterliegenden Schienenfundament angeordnet zu werden, um die Schiene gegenüber dem Fundament zu dämpfen, wobei die Unterlage eine gleichmäßig dicke Membrane (3) aus Elastomermaterial mit von ihren Hauptflächen abstehenden gleich hohen Vorsprüngen (4 oder 5) umfaßt, sodaß bei horizontaler Membrane (3) keine vertikale Linie durch mehr als einen Vorsprung (4,5) durchgeht, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Steifigkeit der Unterlage von einem Rand der Unterlage zu dem diesem gegenüberliegenden Rand der Unterlage verändert, sodaß die Unterlage in der Nähe dieses einen Randes steifer ist als in der Nähe des gegenüberliegenden Randes.

2. Eine Unterlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis eines Gesamtbereich es an vorspringendem Material (4 oder 5) zu einem, von Vorsprüngen (4 oder 5) freien Gesamtbereich der Membrane (3) in dem steiferen Teil der Unterlage größer ist als in dem weniger steifen Teil der Unterlage.

3. Eine Unterlage gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Vorsprünge (4 oder 5) identisch sind und daß deren Abstände in Richtung der Breite der Unterlage vom steiferen Teil zum weniger steifen Teil der Unterlage ansteigen.

4. Eine Unterlage gemäß Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorsprung (5) eine Insel ist.

5. Eine Unterlage gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorsprung (5) eine kreisförmige Endfläche besitzt.

6. Eine Unterlage gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorsprung (5) ein kurzer Zylinder ist.

7. Eine Unterlage gemäß Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorsprung (4) bei horizontaler Membrane (3) von oben gesehen langgestreckt ist.

8. Eine Unterlage gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorsprung (4) eine Rippe ist, die sich über die gesamte, in der für die Fahrzeuge zum Überfahren der Unterlage vorgesehenen Richtung gemessene Länge der Unterlage erstreckt.

9. Eine Unterlage gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorsprung (4) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.