DE9308783U1 - Lagestabiler Eisenbahnoberbau - Google Patents

Description

Lagestabiler Eisenbahnoberbau

Beschreibung
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Die Erfindung betrifft einen lagestabil hergestellten Eisenbahnoberbau .

In der Eisenbahntechnik unterscheidet man zwischen Schotteroberbau und fester Fahrbahn, die meist auf einem Unterbau aus Beton oder Asphaltmischgut ruht.

Ein gattungsgemäßer Oberbau aus mehrlagigen, hochfesten Asphaltschichten und darauf angeordnetem Gleis mit Stahlschwellen für die Schienenlagerung ist in der deutschen Zeitschrift ETR (28) 5 - 1979, S. 437-438 dargestellt. Eine Y-Schwelle ist in dem Unterbau aus Asphalttragschichten befestigt durch auf ein Blech aufgeschweißte Ankerbolzen durch die Höhe der Schwellen und die Schienenneigung mit Hilfe entsprechender Befestigungsmittel für den Ankerbolzen an der Schwelle justiert wird. Die Sohle der Schwelle, welche aus parallelen &EEgr;-Profilen besteht ist durch zwei und im Bereich unter der Schiene angeordnete Profilelemente miteinander verbunden. Die durch diese Profile entstehende Fuge zwischen der Oberfläche der Asphalttragschicht und der Sohle der Schwelle bzw. über die Schwellenunterkante hinaus ist mit einer Spezialvergußmasse ausgefüllt. Zwischen der Schiene und der Schwellenoberseite ist eine elastische Gummiplatte angeordnet, während unter der Schiene selbst, die in einer Rippenplatte geführt wird nochmals eine Zwischenlage aus Kunststoff angeordnet ist. Der aufgeschweißte Ankerbolzen hat außer der Aufgabe des Nivellierens der Schwelle bzw. der Schiene noch die Funktion hohen Widerstand gegen Seitenkräfte, Querverschiebekrafte sowie gegen 5 aus der Schienenbiegung resultierende, die Schwelle abhebende, Kräfte das Gleis in der Sollage zu stabilisieren.

Aus der DE-OS 37 22 627 ist bekannt, den Querverschiebewiederstand von Y-Stahlschwellen dadurch zu vergrößern, daß unter die Schwellen Querriegel geschweißt werden.

Aus der US-PS 4 285 155 ist bekannt, Stahlschwellen auf U-förmigen Stahlprofilen zu verschrauben, die ihrerseits in einem Unterbau verankert sind.

Aus der DE-PS 12 75 081 ist bekannt, sogenannte Zwei-Block-Schwellen in wannenförmigen Ausnehmungen eines Betonunterbaus unter Zwischenfügung eines Elastomer-Materials von geschlossenzelliger Struktur in dem Unterbau zu lagern und die Schienen auf der Betonschwelle selbst durch Einfügen einer Unterlegplatte aus gerilltem Gummi elastisch an Schwelle zu befestigen.

Schließlich ist aus der DE-OS 19 22 055 bekannt, durchgehende Schwellen ebenfalls vollflächig gegen den Betonunterbau durch eine dicke elastische Zwischenschicht so zu Iagern, daß die auf die Gleise einwirkenden Kräfte sowohl nach unten wie nach den Seiten im wesentlichen oder ausschließlich durch elastische Zwischenschicht übertragen werden. Dabei kann die Schwelle auch mit einem von der Unterseite hervorragende Hocker ausgebildet werden, die in einer Ausnehmung des Betonunterbaus unter Zwischenfügung der elastischen Zwischenschicht ruht. Diese Schicht soll aus Kunststoffschaum oder aus einem Gemisch von bituminösen Bindemitteln, Mineralstoffen und Gummischrott und/oder Kautschuklatex bestehen. Fakultativ ist angegeben, daß die Schwellen auch aus Stahl oder Holz oder Kunststoff bestehen können und ebenso der Unterbau aus Beton oder Stahl oder Kunststoff bestehen kann. Desweiteren ist fakultativ angegeben, daß die Schwellen, die elastische Zwischenschicht und der Unterbau, wenn notwendig, miteinander verklebt werden können. Die Lehre für den Fachmann aus der Erfindung ist die Anordnung einer elastischen Zwischenschicht, nach der gegebenen Darstellung möglichst gleichmäßig dick, zwi-

sehen Schwelle und Unterbau zur Dämpfung der Schwingungen und Geräusche, wobei die entsprechenden Seitenkräfte und nach unten gerichteten Kräfte nur über diese elastische Schicht übertragen werden.
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Dem gegenüber liegt der Erfindung das Problem zugrunde, neben den auf die Schwellen seitlich wirkenden Querverschiebekräften auch die Abhebewelle, d.h. Kräfte, resultierend aus der Schienendurchbiegung, die Schwelle abheben wollen, zu kompensieren, sowie ein preiswertes, schnelles Verlegeverfahren, insbesondere für leichte Schwellen aus Stahl oder Holz und ähnlichen Materialien vorzuschlagen, das bei einem derartigen Oberbau Verwendung finden kann.

Das Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch Ansprüche 1. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Aus dem Gleisbau insbesondere mit Holzschwellen ist der in Schotterbetten häufig auftretende Pumpeffekt, resultierend aus einer Kippbewegung der Schwellen, bekannt. Bei einem heute angestrebten elastischen Lauf eines Zuges über das Gleis ist eine Durchbiegung der Schienen unvermeidlich. Diese Schienendurchbiegung, resultierend aus den örtlichen 5 Radlasten, hat eine Abhebewelle für die davor und dahinter liegenden Schwellen zur Folge. Diese macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn das Gleis auf einem festen Unterbau aus Beton oder Asphaltmischgut liegt und leichte Schwellen, z.B. aus Holz oder Stahl, beispielsweise in Form von Trogschwellen, Schwellen aus H-förmigen Stahlprofilen aber auch Y-Stahlschwellen verwendet werden. Das Problem taucht in der Regel nicht auf bei Betonschwellen, weil diese ein so hohes Gewicht haben, daß die Gewichtskräfte höher sind als die Abhebekräfte, welche beispielsweise etwa 5 kN betragen können bei Verwendung einer Schiene der Bauart UIC 60.

In der Praxis ist auch schon vorgeschlagen worden, derartige leichte Schwellen durch Auflegen von Gewichten zu be-

schweren oder - wie beim Stand der Technik - durch spezielle Ankerbolzen niederzuhalten.

Die vorliegende Erfindung schlägt nun ein anderes Befestigungssystem für die Schwellen auf einer festen Tragschicht vor, indem unter der Sohle der Schwellen Profile angeordnet werden, die sich in die Tragschicht hinein erstrecken und mit dieser verklebt werden.

Dazu wird unter anderem vorgeschlagen, die fertiggestellte Tragschicht mit einer oder mehreren Nuten, vorzugsweise im Bereich unterhalb der Schienen, wo die größten Abhebekräfte auf die Schwelle wirken, zu versehen und in diese Nuten Profile einzusetzen, die dann mit der Tragschicht beidseitig verklebt werden.

Vorzugsweise wird die Tragschicht mit einem Werkzeug, z.B. einem Fräser an den Stellen eingenutet, an denen später die Profile liegen. Dabei wird die Fuge größer geschnitten als der Querschnitt der Profile ist, beispielsweise um mindestens 20 mm breiter, um eine genügend große Ausnehmung für einen späteren Verguß der Fuge zu erhalten. Die Nuten werden vorzugsweise eingefräst, weil dabei die in der Tragschicht vorhandenen Steine geschnitten werden und diese Schnittflächen als Klebflächen für das anzubringende Klebmittel dienen sollen. Dazu sollen diese Klebflächen nicht mit organischen Mitteln, wie z.B. pflanzlichen Stoffen oder auch Asphalt- oder Bitumenresten vernetzt sein und auch möglichst frei von Wasser sein, um eine gute Verklebung erzielen zu können.

Als Profil wird insbesondere ein unter die Schwellen zu schweißendes Flachstahlprofil verwendet. Es können jedoch auch anders geformte Profile z.B. T-Profile in die Nuten eingesetzt werden, um eine weitere formschlüssige Verbindung nach Schließen der Fuge mit Hilfe des Klebers zu erhalten.

Diese Profile können vorzugsweise an die Schwellen geschweißt werden, jedoch auch ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, untergeschraubt oder genietet oder auch geklebt werden. Wichtig ist lediglich der feste Verbund der Schwelle mit dem Profil.

Bei Y-Schwellen kann ein Profil verwendet werden das gleichzeitig als Abstandshalter der benachbarten, ein Y-Schwelle bildenden &EEgr;-Profile oder Doppel-T-Profile dienen, die unter der Sohle der Schwelle verschweißt sind anstelle von Abstandshaltern, die zwischen den Profilen angeordnet sind.

Als Klebmittel wird bevorzugt ein vergießbarer, aushärtender Polymer-Kleber eingesetzt. Ein solcher Kleber ist z.B. unter dem Warennamen ICOSIT KC 330-U der SIKA-Chemie GmbH, als Vergußmaterial, insbesondere für Straßenbahnschienen bekannt. Ein derartiger vor Ort anzumischender und durch entsprechende Aushartungsmittel einstellbarer Kleber hat eine gute Haftung sowohl mit Stahl, z.B. mit dem eingesetzten Profil aus Flachstahl, als auch mit dem Gestein der Tragschicht. In frischem Zustand läßt er sich durch Wasser oder andere Mittel aufschäumen. Aus diesem Grunde sollen die Schnittflächen der Fugen sowohl von organischen Mitteln frei sein, als auch nicht mit Wasser benetzt werden. Klebstoffe, die eine hohe Affinität zu Bitumen oder sonstigen chemischen Bindemitteln, z.B. solchen die Beton zugesetzt werden, haben, können ebenfalls als Kleber eingesetzt werden, wenn sie gleichzeitig auf Stahl eine genügende Haftung 0 bringen.

Versuche haben gezeigt, daß eine derartige Verbindung zwischen der Asphalttragschicht und den vertikalen Klebeflächen des Profiles erheblich höheren Kräften standhalten, als sie durch die Abhebewelle zu erwarten sind. Bis zum Bruch durchgeführte Versuche haben ergeben, daß bei Ausreißen der Profile aus der Nut regelmäßig das Gefüge der Be-

ton- bzw. Asphalttragschicht gerissen ist und nicht die Verbindungsstelle zwischen den Profilen und der Nutenwand. Auch die Seitenkräfte, die von den Profilen auf die Asphalt- oder Betontragschicht übertragen werden, sind ausreichend wenn die Profile mindestens 30 mm in die Asphaltoder Betontragschicht ragen.

Aus Gründen des einfachen Vergießens wird bei den Schwellen kein die gesamte Schwellenbreite überdeckendes Profil angebracht, sondern zwei oder mehrere kleine Stücke, die sich einfacher umgießen lassen. Dabei dürfen die Profile seitlich über die Schwelle hinausragen. Gegebenenfalls wird der Stahl und/oder die Fugenseitenfläche mit einem Voranstrich zur besseren Haftvermittlung versehen.

Die dargelegten Versuchswerte bis zum Bruch wurden erreicht nach einer sehr geringen Aushärtezeit von wenigen Stunden. Daraus resultiert, daß ein derartiger Eisenbahnoberbau binnen einer Arbeitsschicht herstellbar und wieder befahrbar ist.

Im Gegensatz zum Stand der Technik werden bei dem erfindungsgemäßen Eisenbahnoberbau unter der Schwelle keine dicken elastischen Unterlagen angebracht, sondern lediglich eine dünne Haftschicht bzw. eine dünne Schaumstoffschicht, die Unebenheiten der Beton- oder Asphalttragschicht nivelliert, weil die aufzulegenden Schwellen aus der Massenfertigung heraus eine glatte Unterfläche haben und durch die Zwischenfügung dieser dünnen Schicht eine satte Auflage erzielbar ist. Die eigentliche elastische Schienenlagerung geschieht im Bereich unter der Schiene bzw. bei Verwendung von Rippenplatten unterhalb dieser Rippenplatte, aber auf jeden Fall oberhalb der Schwelle. Dies hat den großen Vorteil, daß die federnden Massen geringer sind, als wenn das 5 gesamte Schwellensystem gegen Schwingungen zu dämpfen wäre.

Der erfindungsgemäße Oberbau kann leicht hergestellt wer-

den, indem die üblichen Techniken bei der Herstellung einer Straße angewandt werden, z.B. durch Auftragen eines Untergrundes aus Asphaltmischgut oder Beton. Danach können leistungsfähige Fräsen, wie sie handelsüblich im Straßenbau eingesetzt werden, Nuten in die Oberfläche des Unterbaues einschneiden, in die dann die vorgefertigten Schwellen so eingelegt werden, daß die Profile mittig in der zuvor eingeschnittenen Nuten ihre Sollage erhalten. Anschließend werden die Profile mit dem vor Ort vorbereiteten Kleber, beispielsweise dem zuvor beschriebenen Polymerkleber vergossen oder es werden handelsübliche vorgefertigte Gebinde für das Verschließen der Nuten verwendet. Falls erforderlich können anschließend die Schwellenfächer mit Schotter oder anderen schalldämpfenden Mitteln verfüllt werden; zumindestens ist bei einem Asphaltoberbau der Sonnenstrahlung durch eine entsprechende Abdeckung, die zugleich schalldämpfend wirken kann, zu begegnen.

Anhand der schematischen Skizze soll die Erfindung näher erläutert werden. Die schematische Figur zeigt die Hälfte des Gleises im Schnitt. Der Eisenbahnoberbau besteht aus einer Tragschicht 1 aus Asphaltmischgut, in den Nuten 8 durch eine Fräseinrichtung eingeschnitten sind. Eine Y-Stahlschwelle 2 mit untergeschweißten Flacheisenprofilen wird unter Zwischenfügung einer dünnen Ausgleichsfolie 4 so auf der Asphalttragschicht 1 plaziert, daß die Profile 7 mit z.B. 10 mm Dicke mittig in der etwa 60 mm breiten Fuge 8 liegen. Durch die eigefügte nivellierende Ausgleichsfolie 4 kann die Sohle 9 satt auf der Asphalttragschicht auflie-0 gen. Anschließend wird die Fuge mit dem Polymer-Kleber vergossen, so daß die Schwelle unverrückbar mit der Asphalttragschicht 1 verbunden ist. Die Schienen 3 können mit handelsüblichen Befestigungsmitteln 5 unter Zwischenfügung einer den elastischen Zuglauf sichernden Unterlage 6 auf den Schwellen 2 befestigt werden. Letztlich werden die Schwellenfächer mit Schotter 10 ausgefüllt, wobei zur weiteren Erhöhung des Querverschiebewiderstandes auch noch

Schotter vor Kopf der Schwellen 2 angeordnet werden kann. Dieser vor Kopf angeordnete Schotter 10 dient aber auch der weiteren Schalldämpfung, der von den Schienen 3 möglicherweise über die Schwelle 2 übertragenen Schwingungen. 5

Claims (5)

Schutzansprüche

1. Lagestabiler Eisenbahnoberbau mit Schienen (3) tragenden Schwellen auf einer festen Asphalt- oder Betontragschicht (1), wobei die Schwellen (2) mit mindestens einem sich parallel zu den Schienen (3), unterhalb der Sohle (9) der Schwellen und von dieser nach unten weg erstreckenden, Profil (7) einerseits fest verbunden und dieses Profil (7) andererseits mit der Tragschicht (1) verklebt ist.

2. Eisenbahnoberbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Profil (7) in einer Nut (8) in der Tragschicht (1) in Gleismitte oder zwei Profile (7) in zwei Nuten (8) im Bereich etwa unter den Schienen (3) angeordnet sind und das Profil (7) beidseitig mit der Tragschicht (1) verklebt ist.

3. Eisenbahnoberbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (8) in die Tragschicht (1)

mittels Schneidwerkzeug eingebracht wird, die Seiten der Nut (8) als Klebeflächen dienende Abschnitte aufweisen, die nicht mit organischen Mitteln und/oder Wasser benetzt sind.
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4. Eisenbahnoberbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (7) ein Stahlprofil, vorzugsweise ein Flachstahl ist.

0 5. Eisenbahnoberbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schiene (3) und Schwelle (2) eine elastische, schwingungsdämpfende Unterlage (6) und zwischen der Schwelle (2) und der Tragschicht (1) eine dünne Klebeschicht oder nivellierende Ausgleichsschicht (4) angeordnet ist.

6. Eisenbahnoberbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (7) als Abstandshalter der benachbarten, einer Y-Schwelle bildenden, &EEgr;-Profile unter die Sohle (9) der Schwelle (2)

5 geschweißt ist.

7. Eisenbahnoberbau nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebmittel (11) ein vergießbarer, aushärtender Polymer-Kleber eingesetzt

10 wird.