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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
eines Gleisoberbaus, vorzugsweise eines städtischen Gleisoberbaus, insbesondere
für eine
Straßenbahn.
Sie kann jedoch auch in anderen Bereichen wie im Überlandschienenverkehr
nützlich
sein, wo die angetroffenen Probleme der gleichen Art sind wie jene,
die mit der Erfindung gelöst
werden.
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Ein
Gleis im Stadtbereich besteht im allgemeinen aus vier Untereinheiten:
einer Unterbaukrone, die sich unter einer unteren Tragschicht befindet, einer
Decklage, welche die Schiene und ihre Verankerungen trägt, und
einem Überzug,
der den Teil der fertigen Anlage, den man sehen kann, darstellt.
Letztere kann aus verschiedenen Materialien hergestellt sein angesäte Erde,
eine oder mehrere Schichten Asphaltbeton und bituminöse Stoffe,
Pflastersteine, Betonplatten, auf Sand gelegte Steine, Kies oder
Beton. In dem Dokument US-A-5285
964 wird ein solches Verfahren zum Herstellen eines Schienenweges
in der Stadt beschrieben. Die Herstellung eines Gleisoberbaus im
Stadtbereich für
eine Straßenbahn beinhaltet
eine gewisse Anzahl von Zwängen
oder Einschränkungen,
die unbedingt beachtet werden müssen.
Wenn es sich um eine elektrisch betriebene Straßenbahn handelt, muss die Stromrückleitung über die
Schienen gewährleistet
werden. Folglich ist ein fehlerfreier Stromdurchgang sicherzustellen.
Viele öffentliche
Installationen sind nämlich
in den Wegen und Straßen
unterirdisch verlegt. Die Stromverluste durch die Schienen rufen
nun Elektrolysephänomene
an den Metallteilen der verschiedenen, unterirdisch verlegten Netze
hervor. Das Problem ist besonders ernst bei Gasleitungen, wo es
bei einer Veränderung
an den Leitungen zu Gasverlust oder Gaslecks kommen kann, die selbst
wiederum zu Explosionen führen
können,
wenn sich das Gas, das entweicht, in einem Graben, einem Keller
beispielsweise, ansammelt. Um dieses Problem zu vermeiden, muss
die Schiene von der Umgebung, in der sie sich befindet, so weit
wie möglich
elektrisch isoliert werden.
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Insbesondere
wenn die Schiene auf städtischen
Straßen
hergestellt wird, muss außerdem
darauf geachtet werden, dass sie nicht zum Herd von einsickernden
Wasser wird. Wenn nämlich
Wasser in den umgebenden Oberbau einsickert, führt dies zu Phänomenen
von plastischem Ausbluten, was die Festigkeit und den Halt des Fundamentes
vermindert. Die Fahrbahn wird beschädigt, weil sie nicht mehr dicht
ist.
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Schließlich wird
heutzutage den Auswirkungen des Lärms, der durch die Stöße, Vibrationen
und Erschütterungen
der Räder
der Züge
und Wagen, die auf den Schienen fahren, hervorgerufen wird, und
der sich bis zu den angrenzenden Wohnungen fortpflanzt, immer mehr
Aufmerksamkeit geschenkt.
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Um
dieser Art von Problemen abzuhelfen, ist bereits bekannt, dass die
Schienen auf einer Art Sockel oder Bodenplatten verlegt werden,
im allgemeinen Querschwellen, und die Schienen anschließend mit
einem elastischen Verkleidungsschutz überzogen werden. In dem Dokument
EP-A-0308 876 wird ein Beispiel für eine elastische Verkleidung
einer Schiene angegeben. Die Schwierigkeit dabei kommt daher, dass
die Schiene an Ort und Stelle ungefähr alle 70 cm, ja sogar alle
50 cm, an den Querschwellen gehalten wird, und dass das Anbringen
der Schutzverkleidung einerseits mühsam und andererseits nicht sehr
wirkungsvoll ist.
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An
der Stelle, wo die Schiene auf den Querschwellen ruht, kann die
Verkleidung nämlich
nicht durchgehend gewährleistet
werden. Daraus resultieren teilweise Störungen, die aber nicht vernachlässigbar
sind. Außerdem
muss bei der Herstellung von Gleisen in der Stadt die Schienenoberseite
mit der Straße
fluchten. Aufgrund dieser Arbeitsweise: Verlegen der Schienen, Befestigung
der Schienen, Verkleidung der Schienenteilstücke und Nivellieren des Raumes
um die Schienen herum, ist der Personaleinsatz für vier Etappen sehr hoch.
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Dieses
Problem ist besonders in den hochentwickelten Industrieländern spürbar, die
außerdem große Anhänger von
Straßenbahnen
sind, denn die Personalkosten sind hier immer besonders hoch. Um zu
versuchen, das Problem der nicht durchgehenden Verkleidung der Teilstücke zu lösen, wurden
darüberhinaus
auch schon Zubehörteile
hergestellt, die jedoch letztlich sehr schwer anzubringen waren.
Insbesondere die Befestigung der Schiene und/oder die Befestigung
der verkleideten Teilstücke
erfordert den Einsatz von provisorischen Stützen, die man vor der Fertigstellung
des Überzugs
entfernen muss. Dieses Zubehör
behindert darüber
hinaus das automatische Anbringen des Überzugs durch eine Gleitschalungsmaschine
bei Herstellung von Zementbeton.
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Die
vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diese Nachteile durch ein völlig anderes
Verfahren zu beseitigen, das sämtliche
bisher verwendeten Techniken in Frage stellt. Gemäß der Erfindung
verzichtet man darauf, die Schiene in herkömmlicher Art und Weise nacheinander
fest an den Querschwellen oder Stützen zu befestigen. Man verkleidet
dagegen die Schiene vor ihrem Verlegen über ihre gesamte Länge an den
Seiten und von unten, so dass sie vollständig mit einem elastischen
Material verkleidet ist.
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Selbstverständlich wird
der obere Teil der Schiene, der als Lauffläche für den Zug dient, nicht mit
der Verkleidung überzogen.
Aufgrund der Form ☐ der Schiene bietet die Verkleidung
für die
Schiene nun eine selbstsichernde Haltekonstruktion über ihre gesamte
Länge.
Auch wenn sie elastisch ist, erfolgt diese Halterung durchgehend.
Demzufolge muss sie nicht so leistungsfähig und stark sein wie eine
intermittierende Befestigung. Daraus ergibt sich, dass die Schiene
in ihrer Verkleidung gut gehalten wird.
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Außerdem wird
die Verkleidung selbst anschließend über ihre
gesamte Länge
in einem Schüttbeton
gehalten, so dass ihr Halt im Falle eines Überzugs mit Zementbeton in
dem Oberbau gewährleistet ist.
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Es
wird erläutert,
dass man mit dem Verfahren gemäß der Erfindung
die Schiene nur in drei anstatt vorher vier Schritten verlegen kann.
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Die
Erfindung hat also ein Verfahren zum Herstellen eines städtischen
Gleisoberbaus zum Ziel, wie es in Anspruch 1 definiert wird.
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Die
Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung und der Begleitzeichnungen
noch verständlicher.
Diese Zeichnungen dienen nur zu Informationszwecken und erheben
weder Anspruch auf Vollständigkeit
noch schränken
sie die Erfindung ein. Es zeigen
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1 eine
schematische Darstellung des Verlegens einer Schiene gemäß dem Verfahren
der Erfindung,
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2a und 2b die
Einzelheiten einer Verkleidungsphase der Schiene gemäß einem
wichtigen Schritt des Verfahrens der Erfindung,
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3 eine
Herstellungsvariante für
die Verkleidung, so dass die Schiene aus ihrer Verkleidung herausgenommen
werden kann.
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1 zeigt
in schematischer Darstellung die verschiedenen Schritte des Verfahrens
gemäß der Erfindung.
Sie zeigt eine Schiene 1 in einer Verkleidung 2.
Bei der Verkleidung 2 kann es sich um Gummi, PVC oder ein
anderes elastisches Material, insbesondere ein Polymer, handeln.
Die Verkleidung 2 besitzt selbstverständlich eine bestimmte Festigkeit bzw.
Widerstandsfähigkeit.
Die Verkleidung 2 umgibt die Schiene im wesentlichen an
den Seiten 3 und 4 der Schiene und an der Unterseite 5 der
Schiene. Die Schicht 5 unter der Schiene hat beispielsweise
eine Stärke
von ungefähr
2 cm. Die Verkleidung bildet in der Schienenspitze eine Fläche, welche
die Schiene zu beiden Seiten in gleicher oder zumindest annähernd gleicher
Höhe verlängert, wobei
die Schiene leicht vorstehen kann. In dieser verkleideten Form bildet
die Schiene 1 eine Art Kasten mit einem Querschnitt von
ungefähr
20 cm mal 20 cm. In dem gezeigten Beispiel handelt es sich bei der
Schiene 1 um eine Rillenschiene 6. Doch auch einfache
Schienen können
vorgesehen werden. In diesem Fall besitzt die Verkleidung 2 einen
Hohlraum, um den Spurkranz des Rades des Zugs einzuschieben.
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Die
verkleidete Schiene wird zumindest lokal vorzugsweise in Traggestellen
aufgenommen. Bei den Traggestellen 7 handelt es sich um
im wesentlichen U-förmige
Metallteile, die sich in an ihrer Unterseite der Querschnittsform
der verkleideten Schiene anpassen. Die Traggestelle 7 sind
nicht erforderlich, wenn das elastische Verkleidungsmaterial starr
genug ist. Sie können
besonders nützlich
sein, wenn es sich bei diesem Material um Gummi handelt.
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Die
Traggestelle 7 besitzen an ihren vertikalen Seitenflächen zu
beiden Seiten der verkleideten Schiene Auskragungen 8,
die jeweils eine vertikale Gewindebohrung 9 aufweisen.
In die Bohrungen 9 sind Schraubenspindel 10 eingeschraubt,
deren Kopf gedreht 11 werden kann, so dass er sich mehr oder weniger
entlang dem Gewinde 9 versenken lässt. Die Schraubenspindeln 10 besitzen
eine Basisfläche 12, die
auf einer Grundplatte 13 ruht, welche zuvor hergestellt
worden ist.
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Die
Grundplatte 13 wird beispielsweise auf dem Boden 14 eines
Einschnittes 15 hergestellt. Der Einschnitt 15 wird
in einer vorhandenen Straße
bzw. Fahrbahn 16 vorgenommen. Bei der Straße oder Fahrbahn
kann es sich auch um eine herzustellende Straße oder Fahrbahn handeln. Die
Basisfläche 12 der
Spindel 10 ruht auf der Grundplatte 13, vorzugsweise
mittels einer Reaktionsplatte 17, welche verhindert, dass
sie in das Fundament 13 eindringt. Denn dies kann nämlich mit
verschiedenen Netzen ausgestattet sein: Fernanzeige 18,
Stromversorgung 19 etc. Die Reaktionsplatte 17 ist
insbesondere dann erforderlich, wenn die Grundplatte aus einem kaum widerstandsfähigen Magerbeton
hergestellt worden ist. Sonst kann man darauf verzichten.
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Indem
man auf die Schraubenspindeln 10 einwirkt, kann man die
vertikale Position der Schiene justieren, so dass ihre Oberseite
mit der fertigen Straße 16 fluchtet.
Die Länge
der Schraubenspindeln 10 ist vorzugsweise niedriger als
die Höhe,
welche die Reaktionsplatte 17 oder die Grundplatte 13 von
der fertigen Straßenhöhe trennt.
Auf diese Art und Weise müssen
die Schraubenspindeln 10 am Schluss nicht entfernt werden,
sondern sie verbleiben einfach in der Betonmasse der Verkleidung.
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Zum
Herstellen eines Gleises verlegt man selbstverständlich zwei Schienen, wobei
die zweite Schiene 20 in der gleichen Art und Weise verlegt
werden kann wie die Schiene 1. Die Schiene 20 wird
außerdem
durch einen Steg 21, der einen Doppelflansch 22 mit
einer Schnecke besitzt, in ihrem Abstand zur Schiene 1 justiert.
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Der
Steg 21 besitzt deshalb zwei Schraubenspindeln 23 und 24,
die sich bei Schub und Zug auf zwei Auskragungen 25 bzw. 26 abstützen. Durch eine
Drehung 27 des Flansches 22 wird der Abstand der
Schienen 1 und 20 eingestellt. Wenn das Material für die Verkleidung
relativ weich ist, werden die Auskragungen 25 und 26 von
den Traggestellen 27 und 28 aufgenommen. Wenn
das Material 2 widerstandsfähiger ist, können die
Auskragungen direkt daran befestigt werden. Die Höhenlage
des Steges 21 muss niedriger sein als die fertige Straßenoberfläche 16.
Bei Bedarf werden die Auskragungen 25 und 26 unter
den Traggestellen befestigt.
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Sobald
die mit elastischem Material verkleideten Schienen auf diese Art
und Weise abgestützt und über der
Grundplatte 13 justiert worden sind, wird die Betonmasse
vergossen, damit die Schiene ihren Halt bekommt. Bei dem Beton kann
es sich um Zementbeton, Asphaltbeton oder allgemein jedes Material
handeln, das vor Ort vergossen werden kann und anschließend aushärtet (hydraulisch,
thermisch (Asphalt) oder gar chemisch (Emulsion)). Dieses Vergießen vor
Ort erfolgt mit einer Verteil- bzw. Dosiervorrichtung 29,
die in Bezug auf eine Vorschubrichtung 30 einer Verlegeanlage 34 vor
dieser Anlage angeordnet ist. Die Verteil- bzw. Dosiervorrichtung 29 kann
insbesondere zu beiden Seiten und zwischen den beiden Schienen 1 und 20 mehrere Ausbringöffnungen
besitzen. Flüssigbeton 31 fließt auf diese
Art und Weise auf die Grundplatte 13, unter die Unterseite 5 der
Verkleidung 2 und auf beide Seiten der vertikalen Flanken
der verkleideten Schienen. Hinter der Verteil- bzw. Dosiervorrichtung 29 befindet sich
eine Abziehlatte zum Glätten 32 sowie
eine Vibriernadel bzw. ein Nadelrüttler 33, der bzw.
die in die relativ flüssige
Betonmasse eintaucht, die gerade aufgebracht wurde.
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Die
Verteil- bzw. Dosiervorrichtung 29, die Abziehlatte zum
Glätten 32,
die Vibriernadel bzw. der Nadelrüttler 33 sowie
weitere Geräte
befinden sich auf einem Wagen 34, der die Besonderheit
aufweist, dass er direkt auf den Schienen 1 und 20 oder
auf der Straße 16 fährt, wobei
er gleichzeitig durch die Schienen 1 und 20 geführt wird.
Wenn das Gleis nicht in einem Einschnitt 15 hergestellt
werden muss, sondern nur in einer Elevation über einer vorhandenen Grundplatte 13,
befinden sich auch die Seitenschalungen auf dem Wagen. In dem Fall
muss es sich bei dem verwendeten Beton um einen Beton handeln, der nach
dem Anbringen der Gleitschalung fest genug ist, so dass er nicht
einsackt.
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Aus
dieser Arbeitsweise geht hervor, dass das Nivellieren der Straße auf die
Ränder
der verkleideten Schiene in einem Durchlauf erfolgen kann. Insbesondere
muss der Steg 21 tief genug angebracht sein, damit die
Vibriernadel bzw. der Nadelrüttler 33 darüber hinweggehen
und ihn einhaken kann. Wenn der Überzug
anders hergestellt werden muss als die Decklage, wird die Masse 31 außerdem auf
einer niedrigeren Höhe
als der endgültigen
Oberfläche
eingestellt, damit man später
noch den Überzug
aufbringen kann.
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Aus
verschiedenen Gründen
kann es erforderlich sein, dass die Schraubenspindeln 10 und eventuell
auch die Stege 21 herausgenommen werden müssen. Doch
man wird feststellen, dass die Schiene auf der Grundplatte 5 direkt
von der darunterliegenden Betonmasse getragen wird. Folglich besteht
keine Gefahr, dass sich in dem Bereich, in dem die Auskragungen 8 an
den Traggestellen 7 befestigt sind, harte Einschlüsse oder
harte Stellen bilden. Unter diesen Umständen ist die Entfernung der
Spindeln 10 und der Stege 21 nicht unerlässlich.
Bei den Stützen 10 und 21 handelt
es sich tatsächlich
um provisorische Stützen,
selbst wenn sie nicht entfernt werden, da sie auf längere Sicht
kaum zum Halt der Schienen beitragen. Dieser Halt wird durch den
Beton, der sie umgibt, gewährleistet.
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Die 2a und 2b zeigen
eine bevorzugte Vorphase für
die Herstellung der Verkleidung der Schiene 1. Die Verkleidung 2 hat
die Form eines Profils, welches im wesentlichen die endgültige Form hat,
die sie um die Schiene herum haben muss. In einer ersten Phase werden
die Seiten oder Flanken 3 und 4 der Verkleidung 2 entfernt.
Man kann aber auch vor Ort ein Verkleidungsprofil anliefern, an
dem sie bereits entfernt worden sind.
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Unter
diesen Umständen
werden die Schenkel 35 und 36 des Anschlussstutzens
der Schiene 1 in die jeweiligen Hohlräume 37 und 38 der
Verkleidung 2 eingebracht. Anschließend wird die Verkleidung 2 geschlossen,
indem man auf die Flanken 3 oder 4 drückt. Bei
Bedarf kann man Umreifungen 380 aus PVC oder aus Eisen
der Art verwenden, wie sie im Verpackungsbereich zur Anwendung kommen. Diese
Umreifungen werden anschließend
verworfen. Der obere Teil wird abgeschnitten.
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In 2b wird
die Herstellung der Verkleidung für die Schiene in einer Werkstatt
gezeigt. Ein bereits verkleideter Abschnitt 39 ruht auf
Arbeitsböcken.
Ein zu verkleidender Abschnitt 41 verläuft kontinuierlich mit der
Schiene von Abschnitt 40, insbesondere durch Verschweißen von
Schienenteilstücken.
Ein Abschnitt 42 der Verkleidung wird entsprechend der
Beschreibung in 2a eingesetzt. Sobald dieses
Einbringen erfolgt ist oder während
dieses Vorganges wird das Teilstück 42 derart
gegen das Teilstück 40 gedrückt, dass
die Undichtigkeiten auf ein Mindestmaß reduziert werden. Bei Bedarf kann
der sichtbare Abschnitt 43 zwischen den Teilstücken 40 und 42 mit
einem Klebstoff versehen werden, um eine durchgehende Verkleidung
zu gewährleisten.
An ihrem anderen Ende befindet sich die Schiene auf den Arbeitsböcken 44.
Anschließend folgt
das nächste
Teilstück.
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3 zeigt
ein Beispiel für
eine besondere Form der Verkleidung 2, bei der diese in
Form von mehreren, ineinandersteckbaren Abschnitten hergestellt
wird. So kann die Verkleidung 2 einen ersten Teil 45 besitzen,
der die Flanke einer Seite und die Grundplatte für die Verkleidung bildet. Sie
besitzt auch noch zwei weitere Teile 46 und 47.
Der Teil 46 besitzt ein Profil, das sich an die Form der
Schiene 1 anpassen muss. Er hat eine im großen und
ganzen flache Form, so dass der Raum unterhalb des Schienenkopfes 48 gerade
ausgefüllt
wird. Der dritte Teil 47 vervollständigt die Gesamtform der Verkleidung, damit
sie ebenso ausfällt
wie die vorherige. Die Teile 46 und 47 bilden
somit eine Art Führungsnasen,
deren spätere
Entfernung die Entfernung der Schiene 1 ermöglicht,
um sie durch eine andere zu ersetzen.
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Die
Entfernung geschieht in der folgenden Art und Weise: der Teil 47 wird
vertikal in eine Richtung 49 angehoben. Anschließend wird
der Teil 46 seitlich in eine Richtung 50 verschoben,
bevor er dann ebenfalls in die Richtung 49 gehoben wird.
Sobald die Teile 46 und 47 entfernt worden sind,
kann die Schiene 1 selbst durch eine Anhebung und eventuell
eine leichte Drehung entfernt werden.
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2a zeigt
auch die eventuellen Durchlöcherungen,
die nach und nach an der Schiene 1 hergestellt werden können. Somit
weist die Verkleidung 2 dann Protuberanzen auf. Außerdem kann
die Verkleidung 2 gegenüber
ihrem Profil erhabene Muster aufweisen. Die Verkleidung 2 kann
beispielsweise eine Form mit Flügelstücken 51 und 52 besitzen,
so dass sie richtig auf und in der Betonmasse gehalten wird. Die
Flügelstücke 51 und 52 können an
den Verkleidungselementen mit Führungsnase
oder an den normalen Verkleidungselementen hergestellt werden.
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Wenn
die Verkleidung 2 in mehreren Teilen hergestellt wird,
kann man sich diese Besonderheit zunutzemachen und ein Führungsnasen-Profil
entfernen, um die Ränder
der Verkleidung an die Halteform 31 zu drücken, nachdem
diese Form getrocknet ist. Mit solch demontierbaren Profilen kann
man somit den Halt der Schienen nach der Aushärtung noch verstärken. Der
Teil 47 ermöglicht
beispielsweise eine horizontale Ausdehnung in den Bereich von Pfeil 50.