DE69224072T2 - Schienen mit fortlaufender oberfläche - Google Patents

Description

QUERVERWEISE AUF VERWANDTE PATENTE
• Bei dieser Anmeldung handelt es sich um einen Fortsetzungsteil der am 16. September 1991 eingereichten, schwebenden Patentanmeldung mit Seriennummer 07/760,658 und dem Titel "Schienenbefestigungs-Klemmplatte für Schienenstränge" die wiederum ein Teil der am 17. August 1990 eingereichten Patentanmeldung mit Seriennummer 07/569,104 darstellt- heute das am 9. Juni 1992 ausgestellte US Patent Nr. 5,120,910 "Elektrifiziertes Schienensystem mit kleinstmöglichen Fugen".
BEREICH DER ERFINDUNG
• Diese Erfindung bezieht sich auf Schienen mit fortlaufender Oberfläche für Eisenbahnen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Kompositschiene und Kompositschienenteile, die eine Schiene mit einer fortlaufenden Oberfläche bilden.
ZUGRUNDELIEGENDER ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
• Seit langem weisen fortlaufende Schienen in Schienensträngen das Problem der Ausdehnung und Kontraktion langer kontinuierlicher oder geschweißter Schienen auf Normalerweise ist die gesamte Schiene eines kontinuierlichen Schienenteils aus Stahl, Stahllegierungen, Messing oder Aluminium gefertigt. Diese Materialien unterliegen einer beachtlichen Dehnung und Kontraktion bei Temperaturänderung. Bei z.B. einem Temperaturwechselbereich von -20ºC bis +40ºC kann auf einer 1 km langen kontinuierlichen Stahlschiene eine Dehnung oder Kontraktion von 0,9 m entstehen. Diese Dehnung oder Kontraktion verformt oder verbiegt sogar den Schienenstrang. Bei geradlinigen Schienen entsteht hierdurch ein welliger Schienenstrang, wobei die thermische Ausdehnung sich besonders gravierend bei Kurvenschienen bemerkbar macht. Eine sich in einer Kurve ausdehnende Schiene drückt quer gegen die Schwellenplatten und bewirkt somit, daß die Schienen eines doppelten Schienenstranges sich über den Normalabstand hinaus zwischen den Schienen ausbreiten. Diese Verbreiterung des Schienenstranges kann Entgleisungen von radbestückten Fahrzeugen, die auf den Schienen laufen und von diesen geführt werden, verursachen.
• Natürlich wurden diese Probleme bisher durch die Kürzung der Schienenteile und genügend Längstrennung an den Stoßfugen zwischen aufeinanderfolgenden Schienen behoben, durch die die thermische Dehnung der Schienen absorbiert wird. Jedoch verursachen solche Fugen eine geräuschvolle unebene Fahrt. Weiterhin sind die getrennten Stoßfugen starke Verschleißstellen an den Schienen, wodurch wiederum hohe Instandhaltungskosten für die Eisenbahngesellschaft entstehen. Außerdem ist es bei elektrifizierten Schiensträngen schwierig einen elektrischen Durchgang über die Schienenteilfugen zwischen zwei aneinanderstoßenden Schienen zu wahren.
• Eine Lösung des elektrischen Durchgangsproblems war bisher der Einsatz elektrischer Kabel die eine Verbindung über die Fugen zwischen den Schienen von elektrifizierten Schienensträngen herstellten, wie in US Patent 3,813,502. Weiterhin sind Kompositschienen bekannt, wie in US Patent 2,540,433, dem norwegischen Patent 70654 und dem GB Patent 256,434. Keine dieser Entwürfe zum Stand der Technik sind konzipiert um Abhilfe gegen die thermische Dehnung bei Schienen mit fortlaufender Oberfläche zu schaffen. Bei allen diesen Vorrichtungen weisen die Kompositschienen fest angebrachte Teile auf, so daß sie in Wirklichkeit eine solide Schiene darstellen.
Zusammenfassung der Erfindung
• Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Schiene mit fortlaufender Oberfläche zu bieten, die sich nicht durch thermische Dehnung verformt.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Schiene mit fortlaufender Oberfläche zu bieten, die elektrifiziert werden kann.
• Diese Ziele werden durch die Merkmale in Anspruch 1 erfüllt.
• Weiterhin weist die kontinuierliche Oberfläche oder obere Schiene eine Laufschiene und eine Dehnungsschiene auf. Die Laufschiene kann beliebig lang sein und überbrückt normalerweise mehrere Tragschienenteile. Die Dehnungsschiene ist ein kurzes Schienenlaufflächenelement, das sich ausdehnt und zusammenzieht und zwischen aneinanderstoßenden Laufschienen eingesetzt wird. Die Dehnungsschiene füllt den Freiraum zwischen den Laufschienen, absorbiert die thermische Dehnung der Laufschiene und bietet eine fortlaufende Oberfläche zwischen den Laufschienen.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Kopf der Tragschiene zur Aufnahme und Führung der Schienenlauffläche ausgebildet. Nachdem die Tragschiene gleitfähig in die Schienenlauffläche eingreift, dient sie dazu, die flexiblere Schienenlauffläche zum Kopf der nächsten anstoßenden Stützschiene zu führen. Die Verbindung zwischen den Schienenlaufflächen und den Tragschienen wird in einer Reihe von verschiedenen Arten hergestellt, wie Rillen in der Tragschiene und entsprechenden Wülsten in der Oberflächenschiene. Die Schienenlauffläche kann abgeschrägte Kanten aufweisen, die zwischen entsprechend abgeschrägten Kanten auf der oberen Fläche der Tragschiene passen. Die Schienenlauffläche kann kanalförmig ausgebildet sein, um über den Kopf der Tragschiene zu gleiten.
• Bei Elektrifizierung der Kompositschiene können die Tragschiene und/oder die Schienenlauffläche aus elektrisch leitenden Materialien gefertigt werden. Gemäß einer Ausführung ist die Tragschiene nichtleitend während die Schienenlauffläche leitend ist. Die Dehnungsschiene kann leitend oder isolierend sein, abhängig davon, ob sich die Schienen zwischen oder am Ende eines elektrischen Steuerblocks befindet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Figur 1 stellt eine bevorzugte Ausführung der Kompositschiene mit fortlaufender Oberfläche dar.
• Figuren 2A, 2B und 2C stellen eine Lasche zur Verbindung der anstoßenden Tragschienen dar.
• Figur 3A stellt eine gefederte Klemmplatte zur Befestigung der Tragschiene auf Eisenballnschwellen dar.
• Figur 3B stellt eine Tragschiene mit einer leitenden Schienenlauffläche und einem zweiten leitenden Streifen dar, wobei die Schienenlauffläche das Fahrzeug mit Strom versorgt und der zweite Streifen das Steuersignal stellt.
• Figur 4A stellt eine leitende Tragsehiene mit Isolierlagen dar, welche die Tragschiene vom leitenden Oberteil oder der Schienenlauffläche isolieren.
• Figuren 4B und 4C stellen eine bevorzugte Ausführung einer Schienenbefestigung auf Eisenbahnschwellen oder im Straßenbett dar.
• Figur 5 zeigt eine doppelte zylindrische Rille und einen entsprechenden Wulst zur Befestigung der Schienenlauffläche an der Tragschiene.
• Figur 6 stellt einen Tragschienenkopf mit einer zylindrischen Rille zur Aufnahme einer zylindrisch ausgebildeten oberen Schiene dar.
• Figur 7 stellt eine Tragschiene mit zwei kontinuierlichen Schienenlaufflächen mit Schwalbenschwanzwülsten dar.
• Figur 8 ist eine Unteransicht einer Schienenlauffläche mit in bestimmten Abständen unterbrochenen Wülsten.
• Figur 9 stellt eine Einschienenbahnausführung dar, wobei die Tragschiene zwei leitende Schienen unter dem Tragschienenüberhang stützt.
• Figur 10 stellt eine Einschienenbahnausführung dar, wobei die kontinuierlich leitenden Schienen verschiebbar mit einem senkrechten Teil des I-Trägers verbunden sind.
• Figuren 11A und 11B stellen eine Tragschiene dar, die einen Kopf mit einer Schwalbenschwanzrille und eine Fuß aufweist, der auf den Schwellenplatten von Figuren 16 und 17 aufliegt.
• Figuren 12A, 12B und 12C stellen eine Tragschiene dar, mit einem Kopf, der zur gleitfähigen Aufnahme einer kanalförmigen Schienenlauffläche ausgebildet ist und einem Fuß, der in die Schwellenplatten von Figuren 16 und 17 eingreift.
• Figur 13A stellt Schienenlaufflächen dar, die mehrere Fugen in den Tragschienen überbrücken und Schienenlaufflächen, die kürzer als eine Tragschiene sind.
• Figuren 13B und 13C stellen eine Dehnungsschiene dar, die zwischen den Oberflächenlaufschienen eingesetzt wird.
• Figur 14 zeigt den Einsatz der Erfindung in einem doppelten Schienenstrang.
• Figur 15 stellt eine Schwellenplatte dar, die schiebbar in den Fuß der Tragschienen von Figuren 11 und 12 eingreift und mit geriffelten Bolzen an der Schwellenplatte und der Schwelle befestigt ist.
• Figuren 16A und 16B stellen eine Schwellenplatte dar, wobei die geriffelten Bolzen senkrecht ausgerichtet sind.
• Figuren 17A und 17B stellen eine Schwellenplatte dar, wobei die geriffelten Bolzen im Winkel von 45º angeordnet sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• Eine Ausführung der Erfindung wird in Figur 1 dargestellt. Die Tragschiene 10 ist aus nichtleitendem oder Isolationsmaterial wie Polycarbonatmaterialien, Kohlenstoffasem Keramik oder Kombinationen davon gefertigt. Jedes Isolationsmaterial mit ausreichender statischer Stärke, um ein Fahrzeug auf der Schiene tragen zu können, kann eingesetzt werden. Die Oberseite der Tragschiene 10 weist eine Einkerbung 12 auf, die sich über die Länge der Schiene 10 erstreckt. In der bevorzugten Ausführung ist die Einkerbung 12 eine Schwalbenschwantzrille. Diese Schwalbenschwantzrille dient zur Aufnahme der Schwalbenschwantzwulst 14 einer leitenden Schiene 16 mit fortlaufender Oberfläche auf der Tragschiene 10.
• Tragschienen 10 liegen gegeneinander an, um eine gewünschte Länge Schienen im Schienenstrangsystem zu bilden. In Figur 1 ist die Tragschiene 10 mit der anstoßenden Tragschiene 18 bei Fuge 22 mit einer Lasche 20 und einer entsprechenden Gegenlasche (nicht abgebildet) auf der anderen Seite der Schienen 10 und 18 verbunden. Die Laschen werden normalerweise mit Schrauben, die durch den Körper der Tragschiene führen und Muttern zusammengeschraubt.
• Bei einer Leichteisenbahn-Ausführung bei der geringe Belastungen auf den Schienen auftreten, sind die Laschen aus Kunststoff gefertigt, wobei die Schrauben und Muttern als Teil der Laschen geformt werden. Jede geformte Schraube (siehe Fig. 2C) ist eine Noppe 38, die in der Lasche 38 geformt ist und durch die Löcher 58 in eine entsprechende Lasche auf der anderen Seite der Schiene einschnappt. So verlaufen z.B. die Noppen (nicht abgebildet) von der Lasche auf der gegenüberliegenden Seite durch die Löcher in den Schienen und schnappen durch die Löcher 26 (Fig. 1) in Lasche 20 ein. Formmuttern 24, die echte Muttern simulieren werden in der Lasche 20 geformt.
• Das kontinuierliche leitende Elemente/Schiene 16 ist an beiden Schienen 10 und 18 durch Einfugen des Schwalbenschwanzwulstes 14 in die passende Schwalbenschwarrzrille 12 in den Schienen befestigt. Der flache Teil der leitenden Schiene 16 liegt auf der oberen Fläche der Tragschienen 10 und 18 auf Der Wulst 14 der Schiene 16, der in der Rille 12 sitzt, hält die Leitschiene in der richtigen Position. Die Leitschiene 16 überbrückt die Tragschienen- Stoßfugen 22, so daß für ein radbestücktes Fährzeug oder elektromotorisches Gerät, daß auf der Schiene läuft kein wirklicher Abbruch oder elektrischer Abbruch der kontinuierlich leitenden Kompositschiene bei Fuge 22 entsteht.
• Die kontinuierliche leitende Schiene 16 endet an einem beliebigen Punkt der Schiene, an dem die elektrische Kontrollzone beendet werden soll. In Figur 1 endet Schiene 16 an dem Punkt wo sie gegen den schwebenden Nichtleiter 28 stößt. Der Nichtleiter 28 definiert somit das Ende einer elektrischen Kontrollzone oder eines Kontrollblocks, der von der Leitschiene 16 definiert ist sowie den Anfang des nächsten Kontrollblocks, der von der Leitschiene 30 definiert wird.
• Der schwebende Nichtleiter 28 weist wie die Leitschiene 16 eine Schwalbenschwanzrvulst 32 zum Eingriff in die Rille 12 in der Tragschiene auf. Der Nichtleiter 28 schwebt auf der Tragschiene 18, da er über die Oberfläche von Schiene 18 gleiten kann. Dies ermöglicht die Dehnung und Kontraktion der leitenden Schienen im Falle von Temperaturänderungen.
• Figuren 2A und 2B stellen eine weitere Ausführung der Laschen dar. Die Laschen 34 und 35 sind im Vergleich mit der Tragschiene 44 konkav ausgebildet, so daß der Hohlraum 36 zwischen den Platten 34 und 35 und den nichtleitenden Tragschienen gebildet wird.
• Wie in der Seitenansicht in Figur 2B dargestellt, wird die Noppe 39 der Welle 38 durch ein Loch in der Lasche gedrückt, indem die Laschen 34 und 35 nach Innen gemäß den Pfeilen 33 verbogen werden. Die Laschen 34 und 35 sind identisch; bei der Installation wird die Richtung der Platte 35 relativ zur Platte 34 umgedreht. Somit verlaufen die Wellen 38 von einer Platte durch die Löcher 58 (Fig. 2C) der anderen Platte. Nachdem die Noppe 39 auf Welle 38 der Lasche 34 durch das Loch in Lasche 35 eingeschnappt ist, werden die Laschen 34 und 35 verbogen in Richtung der Tragschiene 44 gehalten. Folglich wollen die Platten 34 und 35 nach oben und unten gegen den Fuß 46 und den Kopf 48 von Schiene 44 auslaufen, wie von den Pfeilen 42 dargestellt.
• Figur 2C zeigt Einzelheiten der Lasche oder Klemmplatte 34. Die Wellen 38 und Muttern 40 werden als Teil der Platte 34 geformt. Die Position der innersten Kante der konkaven Innenfläche von Platte 34 wird von der gestrichelten Linie 56 dargestellt. Die Löcher 58 in der Platte laufen konisch zur Aulnahrhe der Noppen 39 der Wellen 38, die in die Löcher 58 einschnappen, zu. Die geformten Muttern 40 sind wahlweise erhältlich und tragen zum Erscheinungsbild durch Simulieren einer normalen Schienengleisinstallation bei. Figur 3A zeigt eine Klemmplatte 64 zur Befestigung der Tragschiene auf einem Trägerelement oder einer Eisenbahnschwelle 62. Die Klemmplatte kann auch die Tragschiene direkt im Straßenbett verankem. Klemmplatte 64 weist federgespannte Arme 60 auf Eine Tragschiene kann in die Klemmplatte zwischen den Armen 64, wie in Figur 38 abgebildet, eingeschnappt und von der Klemmplatte auf der Schwelle 62 oder in einem Straßenbett (nicht abgebildet) gehalten werden.
• Figur 3B zeigt eine nichtleitende Tragschiene 65 und ein kontinuierliches Leitelement 67 ähnlich wie Schiene 16 in Figur 1. Weiterhin zeigt Figur 3B einen zweiten Leitstreifen 69 (Seitenansicht vom Ende der Schiene), der am Fuß der Tragschiene 65 angeordnet ist. Ein oder mehrere Leitstreifen 69 können zur Leitung von Steuersignalen wie Hochfrequenzsteuersignalen längs der Länge des Schienenstranges eingesetzt werden. Leitstreifen 69 würden kontinuierliche oder Streifen mit kleinstmöglichen Fugen in der gleichen Art wie Leitstreifen 67 sein.
• Eine Seitenansicht der Tragschiene 65 mit Leitern 67 und 69 wird in Figur 4A dargestellt. Die in Figur 4A abgebildete Tragschiene 65 ist weiterhin aus einem leitenden Metall wie Stahl, Messing, Aluminium oder Zinn gefertigt. In dieser Ausfüluuhg mit einer leitenden Tragschiene muß eine Isolierschicht 67A und 69A zwischen der Tragschiene 65 und jeweils den Leitern 67 und 69 angeordnet sein. Isolierlagen 67A und 69A sind bevorzugterweise Beschichtungen aus Polycarbonatmaterialien. Kunststoffe wie Vinyl oder Teflon können auch eingesetzt werden.
• Die Seitenansicht in Figur 4A zeigt weiterhin einen Freiraum zwischen der Unterseite des Leiters 67 und der Unterseite der Schwalbenschwanzrille. Dieser Abstand dient zur Aufnahme einer elektrischen Leitung, die durch ein Loch in der Tragschiene (nicht abgebildet) in diesen Freiraum eintritt. Der Leiter 67 kann somit Elektrizität von einer Stromquelle empfangen.
• Eine einschnappbare Klemmplatte 64 ist in Figuren 4A, 4B und 4C dargestellt. Die Klemmplatte 64 ist aus flexiblen Polycarbonatmaterialien vorgeformt und weist Pfeiler 68 mit Vorsprüngen 63 auf, die über den Fuß 46 der Tragschiene 44 einschnappen.
• In der detaillierten Ausführung von Figur 48, weist die Klemmplatte 64 aufrecht stehende Pfosten 68 auf, die aus einem Stück mit einem Fuß 65 geformt sind. Die aufrecht stehenden Posten weisen genaue, senkrecht geriffelte Oberflächen 66 und Vorsprünge 63 auf, um die Schiene nach Einschnappen in die Klemmplatte 64 sicher in ihrer Position zu halten. Die gerillten Oberflächen würden aus härterem Material als die der Kunststoff-Klemmplatte geformt werden und könnten z.B. ein Metalleinsatz wie Stahl, Messing, oder Aluminium sein, die in die Klemmplatte eingeformt sind. Der Schienenfüß wird weiterhin in einer Aussparung 67 gehalten.
• Figur 4C ist eine Draufsicht auf Klemmplatte 64 von Figur 4B. Vier Pfosten 68 sind abgebildet. Gebogene gerillte Oberflächen 66 werden durch gestrichelte Linien dargestellt. Die Seiten 67A von Aussparung 67 sind auch angedeutet. Weiterhin weist die Grundplatte 65 Löcher 61 auf, zur Befestigung der Klemmplatte 64 mit Nägeln Stiften oder Schrauben in Eisenbahhschwellen oder im Straßenbett. Beim Drücken einer Schiene in die Klemmplatte 64, verbiegen sich der Fuß 65 und die Pfosten 68, so daß sich die Pfosten 68 so weit öffnen, daß der Schienenfüß an den Vorsprüngen 63 vorbeirutscht. Nachdem die Vorsprünge 63 über dem Fuß der Schiene eingeschnappt sind, kann sich die Schiene nicht mehr in senkrechter Richtung bewegen und wird von den Vorsprüngen 63, die Haltekräfte in Richtung des Pfeils 63A ausüben in der Aussparung 67 festgehalten. Weiterhin wird ein Querverrutschen der Schiene durch die Seiten der Aussparung 67 und durch die Haltekräfte (in Richtung des Pfeils 66A) von den inneren gebogenen Oberflächen 66 der Pfosten 68 verhindert. Ein Verrutschen der Schiene in Längsrichtung wird durch die senkrecht geriffelten Oberflächen 66 verhindert.
• Figuren 5 bis 7 zeigen verschiedene alternative Ausführungen zur gleitfahigen Aufnahme von Schienen mit fortlaufender Oberfläche auf der Teiltragschiene. In Figur 5 weist die obere Schiene oder Schienenlauffläche 71 zwei runde Wülste 70 und 72 zum jeweiligen Eingriff in die runden Rillen 74 und 76 in der Tragschiene 69 auf
• In Figur 6, weist die Tragschiene 79 eine Oberfläche mit einer zylindrischen Rille 80 mit Vorsprüngen 82 und 83 auf. Der kontinuierliche Leiter 84 hat einen zylindrischen Querschnitt. Nach Eindrücken des Leiters 84 in die Rille 80, schnappen die Vorsprünge 82 und 83 der Rille über dem Leiter ein. Leiter 84 weist einen etwas größeren Durchmesser als die Tiefe der Rille 80 auf, so daß bis zu 20% des Durchmessers des Leiters über der Oberfläche der Tragschiene hervorsteht. Dies sichert einen guten elektrischen Kontakt zwischen dem leitenden Schienenelement 84 und den Rädem eines elektromotorischen Fahrzeugs, das Strom von den Schienen aufnimmt.
• In Figur 7 weist die Tragschiene 87 zwei Schwalbenschwanzrillen 88 und 90 zum Eingriff in jeweils die beiden Schienenlaufflächen 92 und 94 auf Die oberen Schienen 92 und 94 weisen beide einen Schwalbenschwanzwulst 96 und 98 zum Eingriff in die Schwalbenschwanzrillen 88 und 90 auf Bei leitenden Schienenlaufflächen 92 und 94 können diese voneinander durch eine Riefe 100 auf dem Kopf einer nichtleitenden Tragschiene 87 getrennt werden.
• In Figur 8 ist eine alternative Ausführung der kontinuierlichen oberen Schiene oder Schienenlauffläche abgebildet. Bei dieser Ausführung ist die Schwalbenschwanzwulst 102 nicht kontinuierlich. Der Wulst braucht sich nicht über die gesamte Länge der Schienenlauffläche hin zu erstrecken. Die Wulst muß nur in bestimmten Abständen angeordnet sein. Zwei Wülste 102 und 104 sind abgebildet. Der Abstand zwischen den Wülsten sollte klein genug sein, so daß eine gute Verbindung mit der Tragschiene bestehen bleibt, wenn die Schienenlauffläche gleitfähig in die entsprechende Rille der Tragschiene eingreift.
• Figuren 9 und 10 zeigen das Aneinanderpassen kontinuierlicher, leitender Schienenlaufflächen und nichtleitenden Teileinzeischienen. Die nichtleitende Einzelschiene sollte aus festem. relativ steifem Material gefertigt sein, um das Gewicht des auf der Schiene fahrenden Fahrzeuges aufzunehmen. Weiterhin würde die Einzelschienen aus Teilen besrehen, die zu einem Schienenstrang zusammengesetzt würden. Die Schienenlaufflächen wären flexibel und von beliebiger Länge und würden einen Anzahl von Einzelschienenteilen überbrücken und somit einen elektrischen Durchgang für eine vorbestimmte Schienenstranglänge bieten.
• In der seitlichen Abbildung einer Einzelschiene in Figur 9, liegt die Schiene am Sockel 108 auf Pfosten oder einem Straßenbett im Querschrutt auf. Das elektromotorische Fahrzeug fährt über die Oberfläche 110 der Einzelschiene und trägt zwei elektrisch leitende Kontaktarme oder Räder die in Kontakt mit den leitenden Schienenlaufflächen 112 und 114 stehen. Die kontinuierlichen Schienenlaufflächen weisen einen Schwalbenschwanzwulst 116 und eine gleitfähige eingreifbare entsprechende Schwalbenschwanzrille 118 auf
• Bei der als Seitenansicht in Figur 10 dargestellten Einschienenbahn wird die Schiene an der Oberseite 120 des I-Trägers durch eine Aufhängehalterung 122 im Querschnitt gestützt. Das elektromotorische Fahrzeug läuft auf Rädem, die über die oberen Oberflächen 124 und 126 des Fußes 128 des I-Trägers laufen. Das Fahrzeug weist weiterhin zwei elektrisch leitende Kontaktarme auf, die in Kontakt mit den leitenden Schienenlaufflächen 130 und 132 stehen. Die kontinuierlichen leitenden Schienenlaufflächen sind schwalbenschwanzförmig und greifen gleitfähig in entsprechende Schwalbenschwanzrillen 131 und 132 ein.
• Figuren 11A und 11B zeigen eine weitere Ausführung einer Tragschiene. Die Tragschiene 140 unterscheidet sich von der Tragschienen 10 in Figur 1 durch die Form des Schienenfußes. Die Seitenkanten des Fußes 142 der Tragschiene 140 sind ausgebildet, um eine senkrechte Oberfläche 144 und eine gewinkelte Oberfläche 146 die ca. 45º von der Senkrechten absteht zu bilden. Die Winkel der Oberflächen sind so gewählt, daß der Fuß der Schiene 140 auf die in Figuren 13 und 14 abgebildete Eisenbahnschwelle paßt. Die Befestigung der Schiene auf den Schwellenplatten und Eisenbahnschwellen wird im Einzelnen nachstehend unter Bezug auf Figuren 15 und 16 beschrieben.
• Die Tragschiene 140 von Figur 11A und 11B weist eine Schwalbenschwanzrille 148 im Kopf der Tragschiene zur Aufnahme einer kontinuierlichen Schienenlauffläche 150 auf. Wie in Figur 1, greift der Schwalbenschwanz 152 in der Schienenlauffläche 150 gleitfahig in die Kopfrille 148 in der Tragschiene 140 ein. Die Schienenlauffläche kann beliebig lang sein; die Länge der Schienenlauffläche hat keinen Bezug zur Anordnung der Tragschienenfugen außer, das vorzugsweise Schienenlaufflächenfugen nicht mit Tragschienenfugen übereinstimmen.
• Die Tragschiene 140 in Figur 11A und 11B weist weiterhin eine Fußrille 154 auf. Die Rille 154 kann zur Aufnahme eines Leitdrahtes dienen. Falls die Stützschiene 140 aus einem flexiblem Material wie Acetat Nylons und Polycarbonaten hergestellt wird, so daß es für einen bestimmten Schienverlauf oder Schienenstrang geformt werden kann, könnte Rille 154 mit einer Versteifungsrippe versehen werden. Die Rippe könnte im Straßenbett auf der die Tragschiene befestigt ist, angebracht werden.
• Figuren 12A, 12B und 12C stellen eine Tragschiene 156 ähnlich wie Schiene 140 in Figur 11A dar, außer das der Kopf 158 der Schiene 156 ausgebildet ist, um eine kanalförmige Schienenlauffläche 160 aufzunehmen. Die Schienenlauffläche 160 wird auf die Oberseite des Kopfes 158 gelegt und dann gleitfähig in die Tragschiene durch Biegen der Seiten 162 des Kanals um den Kopf 15B eingerastet, womit die in Figur 13C abgebildete Kompositschiene entsteht. Das Verbiegen der Seiten der Kanalschienenlauffläche 160 wurde durch Ausüben örtlicher Wärme und Druck (Walzen) auf die Seiten 162 der Kanalschienenlauffläche erreicht. Die Schienenlauffläche würde durch die Wärme erweicht, wobei die Druckwalzen die Seiten um den Kopf biegen würden. Die Schienenlauffläche wird durch diesen Vorgang über den Kopf eingehangen. Die Schienenlauffläche muß relativ zum Kopf 158 der Tragschiene 156 gleitfähig bleiben.
• Die vier Ecken 164 des Kopfes 158 sind verjüngt. Weiterhin werden die Innenecken 166 der Kanäle 160 entsprechend der verjüngten Ecken 164 des Tragschienenkopfes gefüllt. Hierdurch enthalten bei den Kompositschienen die Schienenlaufflächen mehr Material an den Ecken der Köpfe; die Ecken der Schienenlauffläche sind die Punkte an denen bei der Fahrt der Eisenbahnwagen über die Kompositschiene der größte Verschleiß auftritt.
• Abhängig von der Anwendung der kontinuierlichen Kompositschiene, kann die Tragschiene entweder aus einem elektrisch leitendem oder nichtleitendem Material gefertigt werden. Ähnlich kann die kontinuierliche Schienenlauffläche leitend oder nichtleitend sein. Tragschienen können z.B. aus Stahl, Aluminium, Eisen Messing, Keramik, Thermoplastkunststoff und Duroplastkunststoff gefertigt werden; kontinuierliche Schienenlaufflächen oder obere Schienen können z. B. aus Aluminium, Kupfer, Stahl, Stahllegierungen, Thermoplastkunststoff und Duroplastkunststoff gefertigt werden. Bei Elektrifizierung der oberen Schiene sollte die Tragschiene nichtleitend sein oder eine Isolierlage sollte zwischen der oberen Schiene und der Tragschiene, wie in Figur 4A dargestellt, angeordnet werden.
• Figur 13 zeigt eine typische Anordnung der kontinuierlichen Kompositschiene mit kurzen Tragschienensegmenten, um die Unabhängigkeit der Länge der Schienenlauffläche von den Fugen in der Tragschiene darzustellen. Abdeckschienen können mehrere Fugen in der Tragschiene überbrücken oder können kii[ zer als die Tragschienensegmente sein. Vier Tragschienensegmente 170, 172, 174 und 176 liegen jeweils an den Fugen 171, 173 und 175 an. Die Tragschienensegmente werden mit Laschenkonsolen 177, 178 und 179 zusammengehalten (Schrauben der Laschenkonsolen sind nicht abgebildet). Kontinuierliche Oberflächenlaufschienen 180, 182, 184 und 186 werden durch Oberflächendehnungsschienen 181, 183 und 185 getrennt. Die Laufschienen und Dehnungsschienen greifen beide, wie vorstehend beschrieben, gleitfähig in die Tragschiene ein. Die Dehnungsschienen komprimieren oder dehnen sich in Längsrichtung (längs der Schienenlänge), um die Dehnung der Laufschienen zu absorbieren.
• Figuren 13B und 13C zeigen die bevorzugte Konstruktion einer Dehnungsschiene. Die Konstruktion der hochbelastbaren Dehnungsschiene 181 ist wabenförmig, wie deutlich in der Draufsicht in Figur 13B zu erkennen ist. Die Wandstärke und das für die Wände 187 eingesetzte Material der Waben sollte ausreichend belastbar sein, so daß die Wände der Wabenstruktur das Achsgewicht des radbestückten Fahrzeuges, das über die Schienen fährt auf den Kopf der Tragschienen überträgt. Gleichzeitig muß das Material ausreichend widerstandsfähig sein so daß falls sich die Schienenlauffläche nach einer Dehnung zusammenzieht, sich die Dehnungsschiene ausdehnt und weiterhin eine kontinuierliche Oberfläche von einer ersten Schienenlauffläche bis zur nächsten folgenden Schienenlauffläche bildet. Die Materialien der Dehnungsschiene können die gleichen wie die in der Schienenlauffiäche eingesetzten Materialien sein, wie Stahl, Stahllegierungen, Thermoplast-Kunststoff und Duroplastkunststoff so lange das Material die nötige Stärke und Widerstansfähigkeit aufweist.
• Figur 13 C ist eine Seitenansicht der wabenförmigen Dehnungsschiene von Figur 13B. Die Wabenschiene weist keine oberen und unteren Seiten auf. Die Schiene hat Endwände 188 und kann Seitenwände aufweisen oder die Wabenstruktur kann so an den Seiten der Schiene ausgebildet sein, um Seitenwände zu bilden. Jedoch muß die wesentliche Struktur der Wabenschiene wabenförmig sein und jegliche Außenwände der Wabe dürfen die Dehnungs- /Kontraktionseigenschaften der Wabenstruktur nicht einschränken. Um den mechanischen und elektrischen Durchgang mit den Oberflächenlaufschienen sicherzustellen, kann das Ende der Laufschiene und das anschließende Ende 188 der Dehnungsschiene verschweißt, verbunden oder verklebt werden.
• Wie in Figur 13A dargestellt, weist der Schwalbenschwanzwulst auf der Oberflächenlaufschiene eine geringere Tiefe als die der Schwalbenschwanzrille im Kopf der Tragschiene auf Hierdurch wird die Reibung zwischen der Laufschiene und der Tragschiene reduziert, so daß die Laufschiene einfacher in die Tragschiene gleiten kann. Die Tiefe 189 der Schwalbenschwanzwulst für die Dehnungsschiene kann mit der der Schwalbenschwaiunulst auf der Laufschiene übereinstimmen. Jedoch kann zur zusätzlichen Verstärkung bei der Übertragung der Last von der Oberseite der Dehnungsschiene auf die Tragschiene, die Tiefe 189 der Schwalbenschwanzwulst in der Dehnungsschiene die gleiche Tiefe wie die Rille im Kopf der Tragschiene aufweisen. Bei einer solchen Ausführung wird die Tragfähigkeit auf der Oberseite der Wabe auf die Unterseite der Schwalbenschwanzrille sowie auf die Oberseite des Tragschienenkopfes übertragen. Die zusätzliche Reibung zwischen der Dehnungsschiene und der Tragschiene behindert nicht den gleitfähigen Eingriff der Laufschiene und der Tragschiene.
• Die Dehnungsschienen können elektrisch leitend oder nichtleitend sein. Falls die Schienenlauffläche leitend ist, würde die Dehnungsschiene nichtleitend am Ende der elektrischen Steuerblöcke sein. In einem elektrischen Steuerblock würde die Dehnungsschiene leitend sein, um einen elektrischen Durchgang von einer Laufschiene zur nächsten Laufschiene zu schaffen. Sie würden sodann die Doppelfunktion des Ausgleichs der thermischen Dehnung in den Schienenlaufflächen und die Isolierung der anstoßenden Schienenlaufflächen ausführen, um elektrische Steuerblöcke im Schienensystem zu bilden. Die Dehnungsschiene wird isolierend sein, falls sie aus Thermoplastkunststoff oder Duroplastkunststoff gefertigt ist. Die Dehnungsschiene wird leitend sein falls sie aus leitenden Metallen oder mit leitenden Metallen bezogenem Kunststoff gefertigt ist.
• Jede Schienenlauffläche würde normalerweise mehrere Tragschienensegmentfugen überbrücken, wobei die Schienenlaufflächen jedoch beliebig lang sein können. Figur 13 stellt eine Oberflächenlaufschiene 182 dar, die zwei Fugen 171 und 173 überbrückt. Figur 13 zeigt weiterhin eine Laufschiene 184, die kürzer als ein einzelnes Tragschienensegment 174 ist, wobei sich zwei Dehnungsschienen 183 und 185 zwischen den Fugen 173 und 175 befinden.
• Figur 14 zeigt zwei Schienenstränge bestehend aus Kompositschienen der vorliegenden Erfindung. Die Tragschienensegmente 190 weisen die gleiche Länge wie die Schwellen 192 auf und sind auf diesen so angeordnet, daß die Stoßfugen 192, 194, 196, 198 und 200 für eine Schiene des Schienenstranges von den Stoßfiigen 201, 203, 205, 207 und 209 für die andere Schiene, versetzt sind. Die Laufschiene 210 überbrückt die Fugen 203, 205, 207 und 209 und wird durch mehr als drei Stützschienensegmente 190 getragen. Die ännliche Oberflächenlaufschiene 212 überbrückt die Fugen 194, 196 und 198. Andererseits ist die Laufschiene 215 kürzer als ein Segment und überbrückt in der in Figur 14 abgebildeten Position, keine Fugen.
• Alle oberen Schienen oder Schienenlaufflächen nehmen gleitfahig die Tragschienensegmente auf, um sich relativ zur Tragschiene bei Ausdehnung und Kontraktion der Schienenlauffläche in Folge von thermischer Dehnung zu bewegen. Die gleitfahige Aufnahme ermöglicht weiterhin die Installation der Schienenlauffiächen auf den Tragschienensegmenten. Die Dehnungsschienen 214 in Figur 14 sind elastisch und dehnen sich aus oder ziehen sich zusammen, um die thermische Dehnung der Schienenlaufflächen zu absorbieren. Die Dehnungssschienen weisen den gleichen Querschnitt wie die Laufschienen auf und können auch leitend oder nichtleitend sein, falls die Laufschienen elektrifiziert sind.
• Obgleich der Schienenstrang in Figur 14 die bevorzugte Ausführung für einen Zweischienenstrang darstellt, ist es für Fachleute deutlich, daß Schwellen und Schienenlaufflächensegmente in einer anderen Konfiguration vormontiert werden können. Bei vormontierten Zweischienensträngen würden die Segmente miteinander ausgerichtet werden. Die Fugen zwischen den anstoßenden und parallelen Tragschienen würden in diesem Fall miteinander ausgerichtet anstatt wie in Figur 14 versetzt zu werden. Diese Anordnung würde eine schnelle Installation von parallelen Tragschienen auf einem Straßenbett ermöglichen. Die Zweischienenstränoe würde durch Hinzufugen der kontinuierlichen Oberflächenlaufschienen und Dehnungsschienen fertiggestellt werden.
• Die Schwellenplatten zur Befestigung der Tragschienen von Figuren 11-14 auf den Schwellen sind in Figuren 15-17 abgebildet. Figur 15 zeigt eine zusammengebaute Kompositschiene von Figur 11A im Querschnitt, die in Schwellenplaffe 220 auf Schwelle 222 befestigt ist. Schwelle 222 weist eine Einkerbung auf, so daß die Schwellenplatte 220 in der Einkerbung in der Schwelle sitzt. Geriffelte Stifte 224 und 226 führen durch die Löcher in der Schwellenplatte 220 und Löcher in den Klemmschuhen 228 und 230 und werden in die Schwelle 222 getrieben. Somit befestigen die Stifte 224 und 226 die Schiene an der Schwellenplatte und die Schwellenplatte auf der Schwelle.
• Die Stifte 224 und 226 sind geriffelt, um in den Fuß der Tragschiene 140 bei Eintreiben der Stifte in die Schwelle einzugreifen. Stift 224 ist 45º von der Senkrechten abstehend angeordnet und seine Riefen verformen und greifen im Winkel von 45º in die Oberfläche 146 an der Seite des Fußes der Tragschiene 140 ein. Da die Stifte in den Tragschienenfuß eingreifen. befestigen sie die Tragschiene gegen eine Bewegung in Längsrichtung der Schiene.
• Figuren 16A und 16B sind Draufsichten und seitliche Ansichten der Schwellenplatte in der die Löcher für die Stifte senkrecht angeordnet sind. Stifte 232 sind in Figur 16B abgebildet. Figuren 17A und 17B sind Draufsichten und seitliche Ansichten der Schwellenplatte in der die Löcher für die Stifte 234 im Winkel von 45º von der Senkrechten angeordnet sind. Bei beiden Ausführungen sind die Schwellenplatten 231 und 233 zum Einsatz mit vier Stiften ausgelegt. In der Schwellenplatte 231 sind die Löcher 235 durch die Klemmschuhe 239 und Schwellenplatte senkrecht angeordnet. In der Schwellenplatte 233 sind die Löcher 237 durch die Klemmschuhe 240 und die Schwellenplatte im Winkel von 45º von der Senkrechten angeordnet. Zusätzlich zu den Löchern für die Stifte 232 und 234 weist jede der Schwellenplatten weiterhin vier Löcher 236 zur Aufnahme von Stiften (nicht abgebildet) zur Befestigung der Platten auf den Schwellen auf
• Die senkrechte oder nichtsenkrechte Ausrichtung der Stiftlöcher in den Schwellenplatten hängt von Kräften, ab denen die Schiene ausgesetzt ist. Eine senkrechte Ausrichtung bietet die größte Widerstandsfähigkeit gegenüber senkrechten Kräften von der Schiene. Eine nichtsenkrechte Ausrichtung ist gegenüber horizontal von der Schiene ausgehenden Kräften widerstandsfähiger jedoch weniger widerstandsfähig gegenüber senkrecht von der Schiene ausgehenden Kräften. Schwellenplatte 220 aus Figur 15 weist eine Kombination von senkrechten und nichtsenkrechten Stiftlöchern auf Für Fachleute ist es offensichtlich, daß abhängig von den horizontalen und senkrechten Kräften auf die Schiene und den für die Schiene eingesetzten Materialien, Schwellenplatten und Schwellen, anders gewinkelte Anordnungen der Stiftlöcher gewählt werden können.

Claims (12)

1. Eine Kompositschiene die

Tragschienenvorrichtungen (140, 156, 170, 172; 174, 176, 190) zur Aufnahme des Gewichtes von radbestückten Fahrzeugen, die auf der Kompositschiene laufen, umfaßt,

wobei die Tragschienenvorrichtungen thermischer Dehnung und Schrumpfung unterliegen, und eine Schienenverlängerung in Form einer T-förmigen Vernutung darstellen, die in longitudinale Tragschienensegmente unterteilt ist, Vorrichtungen (177, 178, 179) für eine durch Zwischenfugen getrennte Verbindung der Tragschienensegmente, und eine erste Baugruppe von Dehnungsfugen (171, 173, 175, 192, 194, 196, 198) zur Absorbierung der thermischen Dehnung der Tragschienenvorrichtungen zu ergeben, sowie

Schienen-Laufflächenvorrichtungen (150, 160, 180, 182, 184, 196, 198, 210, 212, 215), die an, und gleitfähig mit den Tragschienensegmenten montiert sind, um die Spannen der Zwischenfugen zwischen gegenüberliegenden longitudinalen Tragschienensegmenten zu überbrücken und somit eine durchgehende Lauffläche für den Kontakt mit den Rädem von radbestückten Fahrzeugen ergeben die auf der Kompositschiene laufen.

Charakterisiert dadurch,

daß die Schi enen-Laufflächenvorrichtung in longitudinale Schienen-Laufflächensegmente mit Zwischenfugen unterteilt sind, und eine Mehrzahl von zwischenliegenden Dehnungsschienensegmenten aufweisen (181, 183, 185, 214), die in diesen Zwischenfugen montiert sind, und eine zweite Baugruppe zur Absorbierung der thermischen Dehnung der Tragschienenvorrichtungen ergeben.

wobei die Schienen-Laufflächenvorrichtungen in eine substantiell durchgehende Lauffläche ergeben, und die Schienen-Laufflächenvorrichtungen und die Tragschienenvorrichtungen sich unabhängig voneinander in longitudinaler Richtung dehnen oder zusammenziehen können. ohne gegenseitig miteinander zu interferieren.

2. Eine Kompositschiene gemäß Patentanspruch 1, charakterisiert dadurch, daß die Dehnungsschienenvorrichtungen an den longitudinalen Radlaufelementen der Schiene montiert sind.

3. Eine Kompositschiene gemäß Patentanspruch 1 oder Patentanspruch 2, worin jede Dehnungsschienenvorrichtung (181) eine ausreichende Lange zur Absorbierung der Dehnung von gegenüberliegenden Schienen-Laufflachensegmenten aufweist.

4. Eine kompositschiene gemaß jedem einzelnen der vorangegangenen Patentansprüche worin jede Dehnungsschienenvorrichtung (181) als Wabenstruktur mit Wänden hergestellt (187,188), und zur Lastenübertragung von diesen gegen die Radlauf- fläche der Schiene orientiert ist, ausgerichtet mit der Lauffläche der Schienen-Laufflächenvorrichtung zur Tragschienenvorrichtung.

5. Eine Kompositschiene gemäß jedem einzelnen der vorangegangenen Patentansprüche worin die Tragschienenvorrichtungen elektrisch leitfähig sind.

6. Eine Kompositschiene gemaß jedem einzelnen der vorangegangenen Patentansprüche worin jedes Laufschienensegment (150) einen longitudinal überhängenden Wulst (152) nat und jede Dehnungsschienenvorrichtung (181) einen ähnlichen longitudinalen Wulst hat, und jedes Tragschienensegment (140) einen Kopf mit mit einer longitudinalen Hinterschneidungsrille (148), wobei die überhängenden Wüste gleitfähig mit einer oder mehreren der Hinterschneidungsrillen verbunden sind.

7. Eine Kompositschiene gemäß Patentanspruch 6, worin die Wüste und Hinterschneidungsrillen von trapezoider Form sind.

8. Eine Kompositschiene gemaß jedem einzelnen der Patentansprüche 1 bis 5, worin die Tragschienenvorrichtung (156) einen Kopf (158) hat und die Lauf- schienenvorrichtung (160) kanalförmig mit abhängigen Seiten (162) ausgebildet ist, um auf den Kopf (158) passend aufgesetzt zu werden und mit diesem gleitfähig verbunden zu sein.

9. Ein Schienenkörper, der eine Pluralität von Kompositschienen gemäß jedem der vorangegangenen Patenansprüche umfäßt wobeo die Schienen parallel zueinander montiert sind.

10. Ein Schienenkörper, der eine Pluralität von Kompositschienen gemäß jedem der Patentansprüche 1 bis 8 umfaßt, worin die Dehnungsfugen in den Tragschienenvorrichtungen longitudinal von den Zwischenräumen zwischen gegenüberliegenden Laufschienensegmenten verschoben werden.

11. Eine Tragschienenvorrichtung für eine Kompositschiene gemäß jedem der Patentansprüche 1 bis 8, worin der obere Teil der Tragschienenvorrichtung so geformt ist, daß diese gleitfähig mit der Laufschienenvorrichtung und der Dehnungsschienenvorrichtung verbunden werden kann.

12. Eine Tragschienenvorrichtung gemäß Patentanspruch 1. worin der untere Teil (142) der Tragschienenvorrichtung (140) so geformt ist, daß eine alternative Orientierung der Schienen-Sicherungsstifte (224, 226, 233, 234) möglich ist.