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Eisenbahngleis mit auf Fundamenten verlegten Schienen Die in den letzten
Jahren mit stromlinienförmigen, leichten Schnelltriebwagen unternommenen Versuche
haben gezeigt, daß mit dem zwanggeführten Schienenfahrzeug ohne Einbuße an Sicherheit
und Wirtschaftlichkeit erheblich größere Reisegeschwindigkeiten erreichbar sind
als bisher, wenn es gelingt, das Gleis den erhöhten Anforderungen anzugleichen.
Das heutige Vollbahngleis mit den die Schienen tragenden, in Schotter eingebetteten
Schwellen ist am Ende seiner Entwicklung und trotz aller möglichen Verbesserungen
haften ihm grundsätzliche, durch die Bauart bedingte Mängel an, die der Geschwindigkeitssteigerung
mit Rücksicht auf Fahrtruhe, Fahrsicherheit und Unterhaltskosten schon jetzt die
Grenze setzen.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine ganz neue Gleisbauart,
bei ,der die dem bisherigen Gleis anhaftenden Mängel grundsätzlich beseitigt sind
und die Voraussetzung für eine wesentliche Steigerung der Geschwindigkeit gegeben
ist. Gleichzeitig wird durch Senkung der Unterhaltskosten von Gleis und Fahrzeugen
die Wirtschaftlichkeit des Eisenbahnverkehrs um ein beträchtliches Maß auf eine
neue Grundlage gestellt.
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Erfindungsgemäß sind bei einem Eisenbahngleis mit auf Fundamenten
verlegten Schienen diese auf den Fundamenten in senkrechter sowie in waagerechter
Längs- und Querrichtung elastisch nachgiebig, aber unverrückbar befestigt. Diese
nachgiebige, aber unverrückbare Befestigung erfolgt zweckmäßig durch eine an der
Schiene einerseits und dem Fundament andererseits bzw. zwischen an diesen Teilen
angeordneten Befestigungsgliedern einvulkanisierte Gummischicht. Die Befestigung
der
Schienen auf dem Fundament erfolgt somit durch sogenannte Schwingmetallkörper,
deren eine Metallplatte an der Schiene befestigt ist, während die andere ivletallplatte
auf den. Fundament verankert ist.
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Diese Schwingmetallkörper sind vorteilhaft derart ausgebildet, daß
ihre Gummischicht in zwei Richtungen auf Scherung und in der dritten Richtung auf
Zug oder Druck beansprucht wird. Die Schwingmetallkörper können dabei an den Seitenflächen
der Schiene oder an deren Unterseite angreifen, wobei zweckmäßig zwischen der Schiene
und dem Schwingmetallkörper oder zwischen diesem und dem Fundament in senkrechter
und/oder waagerechter Richtung Einstellmöglichkeiten geschaffen sind.
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Zufolge dieser neuen Befestigung der Schienen können diese auf dem
festen Fundament genau ausgerichtet werden und behalten dann die ihnen erteilte
Stellung dauernd bei. Die Verlegung ist verhältnismäßig einfach.
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Auch bei der jetzigen Bauart ist es möglich, die Schienen der Höhe
und Seite nach durch Unterstopfen und Hinrücken der Schwellen genügend genau auszurichten.
Dieses mühevolle Ausrichten hat jedoch keinen Bestand, da das lose auf der Bettung
liegende Gleis in kürzester Zeit durch die Barüberrollenden Fahrzeuge wieder aus
der Lage gebracht wird. Eine genau bleibende Schienenlage ist nur erreichbar, wenn
die Schienen auf einem festgegründeten Fundament befestigt werden.
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Bei einem noch so genau verlegten Gleis bleiben in seitlicher und
senkrechter Richtung Unebenheiten, die eine federnde Nachgiebigkeit der Schienen
erfordern. Beim jetzigen Gleisbau liegt die Federung in der Nachgiebigkeit des Schotterbettes.
Diese ist jedoch nicht gleichmäßig und außerdem nur in der Senkrechten. Dies führt
zu einer verschieden großen Durchbiegung der Schiene unter der Last und einer ungleichen
und unbestimmbaren Beanspruchung. In der `'Wirkung auf das Fahrzeug aber kommt die
ungleich gefederte Fahrbahn einer unebenen gleich.
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Durch die nach der Erfindung zwischen der Schiene und dem Fundament
vorgesehenen Schwingmetallpufl#er wird bei entsprechender Ausbildung und Anordnung
derselben eine in allen drei Koordinatenachsen unverrückbare, aber elastisch nachgiebige
Halterung der Schiene erzielt, bei der jede metallische Verbindung zwischen Schiene
und Fundament entfällt.
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Der schwächste Punkt der bisherigen Gleisbauart ist der Schienenstoß.
Er bildet nicht nur die Hauptquelle der Laufwerksbeanspruchungen, sondern stellt
gleichzeitig den Hauptposten der Gleisunterhaltungskosten. Von seiten der Schweißtechnik
ist seine Beseitigung heute kein Problem mehr. Auch die Temperaturspannungen bleiben
in der gemäßigten Zone in Grenzen, die genügend Spielraum für die Beanspruchung
aus der Belastung lassen, sofern die Schienen bei der mittleren Temperatur spannungsfrei
verlegt werden, in dieser Lage in Längsrichtung dauernd verbleiben und daß die Beanspruchungen
aus der Belastung keine unbestimmbaren und unkontrollierbaren Werte annehmen. Diese
Voraussetzungen sind bei der jetzigen Gleisbauart nicht erfüllbar. Das auf der Schotterbettung
nur lose aufliegende Gleis wandert unter dem Einfluß der Brems- und Beschleunigungskräfte
sowie vor allem infolge der Temperaturkräfte dauernd in der Längsrichtung. Das Verschweißen
der Schienen bei der jetzigen Bauart verbietet sich auch durch die Unmöglichkeit,
die Schienenenden bei einem Kältebruch so zu halten, daß an der Bruchstelle ,keine
betriebsgefährdende Lücke entsteht.
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Die neue Gleisbauart erfüllt auch für das endlose Verschweißen der
Schienen alle Voraussetzungen. Die neuen Halteelemente sind so ausgebildet, daß
sie die Schienen auch in der Längsrichtung elastisch nachgiebig mit dem festgegründeten
FundamVnt verbinden. Dadurch wird eine Verteilung der Längskraft auf eine größere,
bestimmbare Zahl von Halteelementen erzielt. Dies trifft auch beim Abfangen der
Schienenenden bei einem eventuellen Kältebruch zu.
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Die zukünftige Schnellbahn wird zwangsläufig zu Sondergleisen mit
erheblich weiteren Spurweiten führen. In diesem Falle wirkt sich der Wegfall von
Querschwellen, wie er bei der vorliegenden Gleisbauart möglich ist, besonders vorteilhaft
aus, und zwar nicht nur wegen der Baustoffersparnis, sondern auch ganz allgemein
wegen der Freizügigkeit in der Wahl der Spurweite.
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Die einzelnen Haltepunkte der Schienen sind nach der Erfindung so
ausgebildet, daß die Schienenlage justiert und nachgestellt werden kann, wobei jedoch
angestrebt werden muß, daß auch das Fundament zumindest an der Auflagerseite der
Höhe und Seite nach mit größtmöglicher Genauigkeit hergestellt wird. Erfindungsgemäß
wird das dadurch erleichtert, daß die Fundamentmauer aus einer Grundmauer, die mit
normal erreichbarer Genauigkeit hergestellt wird, und aus darauf gesetzten nach
dem Ausrichten durch Vergießen mit ihr verbundenen Betonformstüoken besteht.
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Die Fig. i bis 5 zeigen teils schematisch verschiedene Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Schienenhalterung. Es ist bei den Beispielen jeweils nur eine
Schiene des Gleises gezeigt, wobei auch das Fundament nur soweit als nötig oder
möglich angedeutet ist.
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Bei dem in Fig. i dargestellten Ausführungsbeispiel sind links und
rechts von der Schiene io, und zwar in Richtung der Schienenachse Schwingmetallpuffer
i i, 16, 13 angeordnet. Die Laschen i i sind mittels der Schrauben 12 fest mit der
Schiene io verbunden, während die Winkel 13 mittels der Schrauben 14 auf dem Fundament
15 befestigt sind. Die Gummischicht 16 ist durch Vulkanisation fest mit der Lasche
i i einerseits und dem Winkel 13 andererseits verbunden. Die Senkrecht- und Längskräfte
werden hierbei durch Schubbeanspruchungen des Gummis, d. h. mit ausreichendem Federweg
übertragen, während die Seitenkraft den Gummi auf Zug oder Druck und damit ohne
nennenswerte Nachgiebigkeit beansprucht. Die erforderliche Federung in dieser Richtung
wird deshalb durch die
elastische Gestaltung der Winkel 13 ergänzt.
Das Ausrichten der Schiene erfolgt in der Senkrechten durch Beilagen 17, in der
Waagerechten durch Verschieben der Winkel 13 in Langlöchern.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind die Federelemente ebenfalls
rechts und links von der Schiene, jedoch quer zu ihrer Achse, angeordnet. Dementsprechend
sind die mit der Schiene verbundenen 'Metallteile der Puffer als T-Stücke 18 ausgebildet,
während ihre Gegenstucke wieder, diesmal jedoch quergestellte, Winkel i9 sind. Bei
dieser Ausfiihrting werden die Senkrecht- und die Seitenkräfte durch Scherbeanspruchung
der zwischen die Metallteile vulkanisiertest Gummiplatten 20 übertragen, w-ähretrd
die Längskraft den Gummi auf Zug oder Druck belastet. Die Metallteile 18 und i9
sind daher zur Unterstützung der Federung in Schienenlängsrichtung nachgiebig gestaltet.
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U'ihrend in Fig. r und 2 Beispiele gezeigt sind, bei denen die Federelemente
zu beiden Seiten der Schienen angeordnet sind, zeigt Fig. 3 ein Ausführungsbcispiel,
bei dem das Federelement unter einer, in dienern Falle breitfüßigen Schiene angeordnet
ist. Die Klemmplatte 21, die mittels der Klemmbügel 22 und der Schrauben 23 mit
der Schiene 24 verbunden ist, ist wieder als T-Stück ausgebildet, während die finit
dem Fundament verbundenen äußeren Metallteile wieder Winkel 25 sind. Beim gezeigten
Beispiel ist das Federelement quer zur Schienenachse angeordnet, wobei Senkrecht-
und Seitenfederung durch die Gummiplatten 26 verwirklicht werden, während zur Längsfederung
wieder hauptsächlich die Metallteile herangezogen werden. Das Federelement kann
jedoch ohne weiteres auch längs angeordnet werden; <tann wird die Längsfederung
durch den Gummi und die Seitenfederung wieder im wesentlichen durch die Metallteile
übernommen.
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Bei den bisherigen Beispielen wurden die Scliit\-iiigniet@tlllrtiffer
von außen am Fundament befestigt. Iin Gegensatz hierzu zeigt Fig.4 ein Beispiel,
bei dein das Federelement in das Fundament eingebaut ist. Die äußeren Metallteile
27 sind in diesem Falle als rechteckige, oben und unten offene 131eclil<<isteti
ausgebildet, welche in entsprechenden Aussparungen des Fundaments durch Umbördeln
des kandes festgehalten werden. Die inneren Metallteile 2S sind ebensolche, aber
entsprechend kleinere und oben geschlossene Kästen. Zwischen den Breitseiten der
inneren und äußeren Kästen sind Gummiplatten 29 einvulkanisiert. Über eine Klemmplatte
3o- ircl die Schiene durch Hammerkopfschrauben31 finit den paarweise parallel in
Schienenlängsrichtung angeordneten Federelementen verbunden. Die Beilagen 32 dienen
der Höheneinstellung, und die Schiene 33 schützen den Gummi vor Sonnenstrahlung.
Die Senkrecht- und Längsfederung wird wieder wie bei den bisherigen Ausführungen
durch den auf Sclierung beanspruchten Gummi unmittelbar aufgenommen, während die
Seitennachgiebigkeit der Fahrkante durch die Verdrehung der Schiene tititcrstiitzt
wird. Der besondere Vorteil dieses Ausführungsbeispiels liegt in der raumsparenden
und geschützten Unterbringung der Federelemente und in der materialsparenden. Ausbildung
ihrer Metallteile.
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Die Fig. 5 zeigt als letztes Beispiel der Schienenhalterung eine Ausführung,
bei der die einfache und genaue Einstellbarkeit der Schienenlage, die einfache und
sichere Verbindung der Schiene mit dem Federelement, des Federelementes mit dem
Fundament und die Austauschbarkeit der Federelemente im Betrieb besonders berücksichtigt
sind. Das Federelement besteht aus einem U-förmigen Stahlbügel 34 als äußerem Metallteil,
zwei Klemmstücken 35 und 36 als innerem Metallteil und den dazwischen vulkanisierten
Gummiplatten 37. Die Federelemente werden durch die seitlichen Aussparungen 43 des
Fundaments von unten eingeführt, wobei die durch die inneren Metallteile gebildeten
Klemmpratzen mittels einer Hilfsvorrichtung auseinandergedrückt werden, bis sie
über den Schienenfuß greifen können. Nachdem die Schiene durch die Schraube 38 mit
den inneren Metallteilen 35 und 36 verspannt ist, wird sie mittels des Keiles 4o
der Höhe nach ausgerichtet. Nach Hinrücken auch in Seitenrichtung wird der äußere
Metallteil 34 des Federelements und damit die Schiene in der gegebenen Lage durch
Festschlagen des Keiles 39 einwandfrei mit dem Fundament verspannt. Senkrecht- und
Seitenfederung werden wieder wie bei den bisherigen Ausführungsformen unmittelbar
durch den Gummi aufgenommen, während die Längsfederung in der Hauptsache von der
federnden Nachgiebigkeit des äußeren Metallbügels 34 übernommen wird. Die senkrechte
Aussparung im Fundament ist aus diesem Grunde so ausgebildet, daß sie den äußeren
Metallbügel in seinem unteren Teil genau führt, während sie ihm in seinem oberen
Teil die für die Federung erforderliche Freiheit läßt.
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Die Fig. 6, 7 und 8 zeigen ein Beispiel für die Ausbildung des Fundaments,
wobei Fig. 6 ein Teilstück einer Mauer mit einem Querschnitt, Fig. 7 den Querschnitt
durch das Fundament einer doppelgleisigen Strecke und Fig. 8 die Seitenansicht eines
längeren Teils einer Mauer wiedergibt. Die durchlaufende, unmittelbar im Erdreich
aus Stampfbeton hergestellte Grundmauer 41 reicht nach Möglichkeit wenigstens in
ihrem unteren Teil in frostfreie Tiefe. Auf ihr sitzen Betonformstücke 42, die von
vornherein alle für die Befestigung oder für die Aufnahme der Schienenhalteelemente
erforderlichen Aussparungen 43 aufweisen. Auch können sie je nach Bedarf durch Eiseneinlagen
armiert sein. Ihre Verbindung mit der Grundmauer 41 erfolgt durch Ausgießen der
Fuge nach dem vorherigen genauen Ausrichten in Höhen- und Seitenrichtung. Um in
jedem Falle eine bleibende und sichere Verbindung der Formstücke 42 mit der Grundmauer
4i bei allen Beanspruchungen zu gewährleisten, ist in dem Beispiel eine Art Verdübelung
der beiden Teile vorgesehen, die dadurch erfolgt, daß sowohl in der Grundmauer als
auch in den Formstücken korrespondierende Löcher 44 vorgesehen sind, die beim Vergießen
der Stücke ebenfalls mit Beton gefüllt werden. Gegebenenfalls können diese Dübel
auch durch Einlegen einiger Eisen noch armiert sein. Die Erdanfüllung
soll
so sein, daß an der Trennfuge der beiden Betonteile keine neünenswerten Temperaturschwankungen
mehr auftreten.