EP0552788A1

EP0552788A1 - Schwelle für Schienen eines Oberbaus für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: EP0552788A1
Application number: EP93100937A
Authority: EP
Inventors: Sebastian Benenowski; Albrecht Demmig; Hans-Ulrich Dietze; Alfred Kais; Erich Nuding
Original assignee: Voestalpine BWG GmbH; Butzbacher Weichenbau GmbH
Current assignee: Butzbacher Weichenbau GmbH; Voestalpine Turnout Technology Germany GmbH
Priority date: 1992-01-22
Filing date: 1993-01-22
Publication date: 1993-07-28
Anticipated expiration: 2013-01-22
Also published as: DE59304842D1; ES2095503T3; DK0552788T3; ATE146836T1; DE4201631A1; EP0552788B1

Abstract

Zur Vermeidung von Lageveränderungen von Langschwellen (20) wird vorgeschlagen, daß die Schwelle (20) aus zumindest zwei miteinander verbundenen oder ineinander übergehenden Abschnitten (22, 24) besteht, die unter Beibehaltung oder im wesentlichen unter Beibehaltung des Abstandes zwischen auf diesen befestigten Schienen (1, 3; 2, 4) relativ zueinander bewegbar sind. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schwelle für Schienen eines Oberbaus für Schienenfahrzeuge, insbesondere auf eine Langschwelle zur Aufnahme von Abschnitten von zumindest drei Schienen, wobei gegebenenfalls zwischen Schiene und Schwelle eine Dämpfungseigenschaften aufweisende Zwischenlage angeordnet ist.
Außerhalb des normalen Gleises des Bahnoberbaus, also insbesondere in Weichen- oder Kreuzungsbereichen oder überall dort, wo mehrere Schienen dicht nebeneinanderverlaufen, gelangen grundsätzlich Mono-Schwellen zum Einsatz, auf denen Abschnitte mehrerer nebeneinander verlaufender Schienen befestigt werden. Dabei erfolgt grundsätzlich eine unsymmetrische Belastung, da zum Beispiel Schienen im Radlenker- oder Herzstückbereich steifer als andere ausgebildet sind, so daß sich bei insbesondere hohen dynamischen Belastungen eine geringere Einsenkung ergibt. Hierdurch wird der Fahrkomfort negativ beeinflußt.
Beim Durchfahren entsprechender Gleisabschnitte gelangen die Schwellen, bei denen es sich um beliebige, also Stahl-, Beton-, Holz- oder ansonsten verwendete Schwellen handeln kann, in Eigenschwingungen, die bei sich einstellenden Resonanzen dazu führen können, daß der Unterbau wie Schotterbett verändert wird, wodurch wiederum ein Absenken der Schwelle und damit der Schiene erfolgt. Dieses Absenken erfolgt jedoch nicht über die Länge der Schwelle gleichmäßig, so daß sich zu Gefährdungen führende Fahrbedingungen einstellen können.
Aus der DE 40 04 452 A1 ist ein Verfahren zum spurstabilen Verlegen von zumindest drei mit geringem Abstand voneinander verlegten Gleisen bekannt. Dabei werden überlange Schwellen verwendet, die abwechselnd eine unterschiedliche Anzahl von Schienensträngen halten. Nach der DE 38 29 659 A1 werden Spannbetonschwellen über deren Stirnbereiche aufnehmende Muffen gekoppelt. Um Schienen zu lagern, werden nach dem DE 91 06 438 U1 Y-Schwellen verwendet.
Der vorliegenden Erfindung liegt u.a. das Problem zugrunde, überall dort, wo zum Beispiel durch zusätzliche Gleiskomponenten wie in Weichenbereichen durch Radlenker bzw. Herzstücke die Steifigkeit der Schienen verändert und/oder durch Veränderung der Schwellen eine Änderung insbesondere in bezug auf die Einsenkung erfolgt, gleisähnliche Bedingungen zu schaffen, daß also einerseits eine gleichbleibende Einsenkung für jede der auf einer Schwelle angeordneten Schiene erfolgt und andererseits sichergestellt ist, daß unabhängig von den statischen und dynamischen Belastungen gleisähnliche Bedingungen herrschen. Letzteres bedeutet, daß bei statischen und dynamischen Belastungen ein weitgehend unverändertes Elastizitätsverhalten in vertikaler Richtung vorliegt.
Der Erfindung liegt aber auch das Problem zugrunde, insbesondere Langschwellen derart auszubilden, daß die in diesen erzeugten Schwingungen nicht dazu führen, daß eine Lageveränderung der Schwellen, also bleibende Beeinflussung des Unterbaus erfolgt.
Das Problem wird erfindungsgemäß u.a. dadurch gelöst, daß die Schwelle aus zumindest zwei miteinander verbundenen oder ineinander übergehenden Abschnitten besteht, die unter Beibehaltung oder im wesentlichen unter Beibehaltung des Abstandes zwischen den Schienen relativ zueinander bewegbar sind.
Erfindungsgemäß erfolgt eine Aufteilung einer Schwelle in Teilabschnitte unter gleichzeitiger Entkopplung dieser derart, daß sich ein symmetrisches Verhalten ergibt, daß also in den Bereichen, in denen auf Schwellenabschnitte mehrere nebeneinander verlaufende Schienen angeordnet sind, gleisähnliche Bedingungen einstellen.
Trotz dieser Entkopplung ist jedoch eine Spurtreue sichergestellt, da die Schwellenabschnitte weiterhin untereinander verbunden bleiben. Allerdings ist durch die Entkopplung eine Relativbewegung in vertikaler Richtung möglich, wobei die Schienenabschnitte in Abhängigkeit von ihren Belastungen versetzt und/oder geneigt zueinander verlaufen können. Dabei erfolgt eine Entkopplung und Relativbewegung zueinander derart, daß die auf den Schwellenabschnitten angeordneten Schienen jeweils im wesentlichen gleiche Einsenkungszahlen aufweisen, also das bereits angesprochene symmetrische Verhalten bei statischen bzw. dynamischen Belastungen zeigen. Die gleiche Einsenkung erfolgt dabei nicht notwendigerweise allein durch die entkoppelten Schwellenabschnitte, sondern auch durch die gegebenenfalls erforderlichen Zwischenlagen zwischen Schiene und Schwellenabschnitt, die im gewünschten und von den jeweiligen Gleisbedingungen erforderlichen Umfang dämpfend nachgiebig ausgebildet sind, ohne daß sich eine nachteiliges Schwingungsverhalten einstellt. Die Dämpfung der jeweiligen Zwischenlage hängt dabei von dem vertikalen Widerstandsmoment der jeweiligen Schienen bzw. des jeweiligen Schienenpaares ab. Die Zwischenlage kann z.B. zwischen Schiene und Rippenplatte oder zwischen dieser und der Schwelle angeordnet sein.
Die Schwellenabschnitte können zueinander beabstandet verlaufen, wobei eine Verbindung untereinander durch z.B. Gelenke, biegsame plattenförmige Elemente oder z.B. Schwingmetallzwischenlagen erfolgen kann. Auch eine Verzahnung zwischen den Abschnitten oder die Ausbildung einer stufenförmigen Stoßlinien zwischen den Abschnitten ist möglich, wobei im letzteren Fall zumindest abschnittsweise im Bereich der Stoßlinie ein eine Schwingungsdämpfung hervorrufendes Material angeordnet ist.
Insbesondere und nach einem eigenerfinderischen Lösungsvorschlag erfolgt jedoch eine Aufteilung der Schwelle in Abschnitte derart, daß die jeweiligen Abschnitte, die zu einer Einheit zur Wahrung einer Spurtreue verbunden sind, unterschiedliche Eigenfrequenzen derart aufweisen, daß bei in Schwingung versetzten Abschnitten eine gegenseitige Beeinflussung derart erfolgt, daß eine Schwingungstilgung hervorgerufen wird. Durch diese Maßnahmen ist eine Schwingungsdämpfung in einem Umfang erreichbar, daß bleibende Veränderungen des Unterbaus ausgeschlossen sind.
Der entsprechende Lösungsgedanke ist insbesondere bei aus Metall bestehenden Schwellen in Form von z.B. Doppel-T-Trägern realisierbar, wobei zur Aufteilung in die Schwellenabschnitte, also zur Entkopplung dieser der untere Flansch und Steg in einer Ebene ausgeschnitten wie ausgefräst sind. Folglich gehen die Schwellenabschnitte über einen gemeinsamen oberen Flansch ineinander über, wobei der Übergangsbereich die Funktion einer Art Blattfeder ausübt, so daß die gewünschte relative Verstellbarkeit der Schienenabschnitte in vertikaler Richtung ermöglicht wird.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die Schwellenabschnitte nicht mit einem durchgehenden oberen Flansch auszubilden, sondern als getrennte Elemente herzustellen, die jedoch über Verbindungselemente miteinander verbunden sind, die sich entlang der äußeren Flächen der jeweiligen oberen Flansche erstrecken.
Die Verbindung kann dabei gelenkig erfolgen.
Ferner können die Verbindungselemente mit den oberen Flanschen über eine Verzahnung in Eingriff gelangen, um auf einfache Weise eine Änderung des Abstandes zwischen den Schwellenabschnitten zu ermöglichen. Um die Abstandsveränderung auch in kleinen Stufen vornehmen zu können, ist nach einem weiteren hervorzuhebenden Vorschlag der Erfindung vorgesehen, daß die auf einem Schwellenabschnitt vorhandenen Vorsprünge oder Zähne von denen des anderen Schwellenabschnitts abweichende Abstände aufweisen.
Auch besteht die Möglichkeit, die Verbindung über einen Plattenelement zu bewirken, wobei zwischen diesem und dem oberen Flansch eine Zwischenschicht aus dämpfendem Material angeordnet sein sollte, um zusätzlich eine Schwingungsdämpfung zu erzielen.
Um die gewünschte Schwingungsdämpfung hervorzurufen, weisen die Schwellenabschnitte unterschiedliche Längen auf, wobei jeder Schwellenabschnitt voneinander abweichende Eigenschwingungen mit Wellenlängen λ₁ bzw. λ₂ aufweist, wobei die Wellenlänge λ₁ des längeren Abschnittes von der des kürzeren Abschnittes abweichen kann, vorzugsweise kleiner ist. Wird nun bei einem Durchfahren eines Fahrzeuges der längere Abschnitt in Schwingung versetzt, so überträgt sich diese auf den kürzeren Abschnitt. Aufgrund der unterschiedlichen Wellenlängen und der jeweiligen Eigenschwingungen erfolgt eine Beeinflussung dieser untereinander derart, daß eine Schwingungstilgung bewirkt wird, daß also die gesamte Schwelle gedämpft wird, wodurch eine bleibende Beeinflussung des Unterbaus ausgeschlossen wird.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergeben sich jedoch auch montagemäßig Vorteile. Normalerweise müssen vor Ort Langschwellen angeordnet und auf diesen sodann die Schienen befestigt werden. Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Unterteilung der Langschwellen kann eine weitgehende Vormontage im Herstellungswerk erfolgen da die verbleibenden Schwellenabschnittlängen mit auf diesen befestigten Schienen grundsätzlich problemlos transportiert werden können, wobei selbstverständlich eine lösbare Verbindung zwischen den Schwellenabschnitten bestehen muß.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen -für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von den Zeichnungen zu entnehmenden Ausführungsbeispielen, denen ohne weitere Erläuterungen erfindungsgemäße Maßnahmen zu entnehmen sind.
Es zeigen:

Fig. 1: eine Draufsicht eines Ausschnittes einer Weiche nach dem Stand der Technik,
Fig. 2: einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1,
Fig. 3: einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1,
Fig. 4: eine Draufsicht eines Ausschnittes einer Weiche mit erfindungsgemäß ausgebildeten Schwellen,
Fig. 5: einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 4,
Fig. 6: einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 4,
Fig. 7: eine Prinzipdarstellung einer Weiche,
Fig. 8: eine Darstellung zur Verdeutlichung der Einsenkung der in Fig. 7 dargestellten Schienen entlang des Weges "s",
Fig. 9 - 12: eine erste Ausführungsform einer Verbindung von Schwellenabschnitten,
Fig. 13 - 16: eine zweite Ausführungsform einer Verbindung von Schwellenabschnitten,
Fig. 17 - 20: eine dritte Ausführungsform einer Verbindung von Schwellenabschnitten,
Fig. 21: eine vierte Ausführungsform einer Verbindung von Schwellenabschnitten,
Fig. 22, 23: eine fünfte Ausführungsform einer Verbindung von Schwellenabschnitten,
Fig. 24 - 27: eine sechste Ausführungsform einer Verbindung von Schwellenabschnitten,
Fig. 28: eine Seitenansicht einer Schwelle mit entkoppelten Abschnitten,
Fig. 29: einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 28,
Fig. 30: eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Schwelle mit entkoppelten Abschnitten,
Fig. 31 - 34: verschiedene Darstellungen eines Details "Z" in Fig. 30,
Fig. 35: eine weitere Seitenansicht einer Schwelle mit entkoppelten Abschnitten,
Fig. 36 - 39: verschiedene Darstellungen eines Details "Z" in Fig. 35,
Fig. 40: eine Draufsicht eines Ausschnittes einer Weiche nach dem Stand der Technik,
Fig. 41: einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 40,
Fig. 42: einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 40,
Fig. 43: eine Draufsicht eines Ausschnittes einer Weiche mit erfindungsgemäß ausgebildeten Schwellen,
Fig. 44: einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 43,
Fig. 45: einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 43,
Fig. 46: eine Draufsicht eines Ausschnittes einer Weiche mit erfindungsgemäß ausgebildeten Schwellen,
Fig. 47: eine Prinzipdarstellung von vormontierten Teilen, die zu der Weiche gemäß Figur 46 zusammensetzbar sind,
Fig. 48: einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Verbindung von Schwellenabschnitten,
Fig. 49: ein Detail "Y" in Fig. 48 und
Fig. 50: ein Detail "Z" in Fig. 48.

In der nachstehenden Beschreibung der Figuren sollen grundsätzlich gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen werden. Aus Gründen der Vereinfachung wird auch ganz allgemein nur von Schwellen gesprochen, ohne daß eine Aufzählung möglicher Ausführungsformen wie Holzschwellen, Betonschwellen, Eisenschwellen oder ähnliches erfolgt.
Schließlich soll die Erfindung anhand einer Weiche erläutert werden, wodurch gleichfalls eine Beschränkung nicht erfolgt. Vielmehr bezieht sich die Erfindung auf jedwede Gleisbereiche, in denen auf einer Schwelle normalerweise Abschnitte von mehr als zwei Schienen anzuordnen sind.
In Fig. 1 ist in Draufsicht ein Ausschnitt einer Weiche dargestellt, wobei die Schienen (1) und (3) das Stammgleis und die Schiene (2) und (4) das Nebengleis bilden.
Wird nun die Weiche von einem Fahrzeug durchfahren, so erfolgen unsymmetrische Belastungen der Schwellen, da u.a. die Steifigkeit der Schienen unterschiedlich groß ist, je nach dem, ob einem Schienenabschnitt z.B. ein Radlenker oder eine Herzstückspitze oder überhaupt kein zusätzliches Gleisteil zugeordnet ist. Aus dieser unsymmetrischen Belastung ergeben sich unterschiedliche Einsenkungen in den Unterbau, wie anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert werden soll.
Eine außerhalb der Weiche angeordnete Schwelle (10), also z.B. die im Schnitt A-A, erfährt eine gleichmäßige, also symmetrische Belastung. Dahingegen wird die Lang- oder Mono-Schwelle (12) im Bereich des Schnitts B-B unsymmetrisch belastet. Ursächlich hierfür ist u.a., daß der Schiene (1) ein Radlenker (14), der Schiene (3) als Herzstückspitze (16) ausgebildete Flügelschienen und der Schiene (4) wiederum ein Radlenker (18) zugeordnet sind. Hierdurch ergeben sich für die Schienen (1) und (3) in Abhängigkeit des Weges (s) unterschiedliche Einsenkungen, die sich zu Beginn des Radlenkers bzw. des Herzstückbereichs bzw. am Ende dieser sogar sprunghaft ändern. Dies wird anhand der Prinzipdarstellungen in Fig. 7 und 8 verdeutlicht.
Erfindungsgemäß werden nun die Schwellen im Bereich des Gleises, in dem mehrere Schienen nebeneinander verlaufen und Abschnitte dieser auf einer Schwelle angeordnet werden, derart weitergebildet, daß sich im gesamten Bereich, also vor, im und nach der Weiche überall gleisähnliche Bedingungen einstellen, also diejenigen, die in der Schwelle (10) vorherrschen.
Hierzu werden gemäß der Fig. 4 bis 6 Langschwellen (20) in Schwellenabschnitte (22) und (24) derart unterteilt und entkoppelt, daß zwar eine Spurveränderung zwischen den Schienen (1), (2), (3) und (4) unterbleibt, jedoch eine Relativverschiebung in vertikaler Richtung erfolgen kann, um auf diese Weise unter gegebenenfalls zusätzlicher Verwendung voll zwischen Schiene und Schwellenabschnitt angeordneter und Dämpfungseigenschaften aufweisender Zwischenlage ein symmetrisches Verhalten zu erzielen.
Als Ergebnis ergibt sich in Richtung des Weges (s) der in Fig. 7 rein prinzipiell dargestellten Weichen eine Einsenkung, die konstant oder nahezu konstant ist. Dieses Verhalten ist in Fig. 8 durch die parallel zur Abszisse verlaufende gestrichelte Linie (26) angedeutet.
Diese Entkopplung bei gleichzeitiger bleibender Verbindung zwischen den Schwellenabschnitten (22) und (24) wird in den Figuren durch einen schraffierten Bereich in den Langschwellen (20) angedeutet und ist ganz allgemein mit dem Bezugszeichen (28) versehen.
Der Fig. 6 ist ferner entnehmbar, daß zwischen Schwellenabschnittoberfläche und Schiene (1), (3) bzw. (4), und zwar zwischen diese aufnehmenden und nicht näher bezeichneten Rippenplatten und den zugewandten Flächen der Schwellenabschnitte (22) und (24) Zwischenlagen angeordnet sind, die in Abhängigkeit des vertikalen Widerstandsmomentes der jeweiligen Schienen bzw. des Schienenpaares unterschiedliche Dämpfungseigenschaften mit dem Ziel aufweisen, daß die Einsenkung der Schiene bzw. des Schienenpaares, die von dem jeweiligen Schwellenabschnitt und der Zwischenlage aufgenommen werden, der des normalen Gleises entspricht. Entsprechende Zwischenlagen weisen in Fig. 6 die Bezugszeichen (19), (21) und (23) auf. Eine elastische Lage kann auch an- bzw. aufvulkanisiert sein.
Um diese Entkopplung bei gleichzeitiger Wahrung der Spurtreue zwischen den Schienen (1), (2) und (3) zu ermöglichen, sind verschiedene Verbindungsmöglichkeiten gegeben, die anhand insbesondere der Fig. 9 bis 39 und 48 bis 50 rein prinzipiell beschrieben werden sollen, gleichwenn sich die den jeweiligen Lösungsvorschlag prägenden Merkmale ohne weiteres aus den zeichnerischen Darstellungen selbst ablesen lassen.
Um eine relative Verstellbarkeit der Schwellenabschnitte (22) und (24) in vertikaler Richtung zu ermöglichen, ist nach den Fig. 9 bis 12 ein plattenförmiges Verbindungselement (30) vorgesehen, das sich entlang der jeweiligen Oberseite (32) bzw. (34) der Abschnitte (22) und (24) erstreckt (siehe Draufsicht Fig. 9) und mit diesen z.B. verschraubt wird. Das plattenförmige Element (30) übt dabei die Funktion einer Blattfeder aus.
Die Seitendarstellungen (Fig. 10 bis 12) verdeutlichen die Stellung der Abschnitte (22) und (24) im nicht belasteten Zustand (Fig. 10) bzw. im belasteten Zustand (Fig. 11 und 12), wobei die Abschnitte (22) und (24) versetzt zueinander (Fig. 11) oder geneigt zueinander (Fig. 12) verlaufen können.
Die Verbindung zwischen den Schwellenabschnitten (22) und (24) erfolgt gemäß der Fig. 13 (Draufsicht) und Fig. 14 bis 16 (Seitenansicht) mittels Schwingmetallverbindungen (35), die von den jeweiligen einander zugewandten und nicht näher bezeichneten Stirnflächen der Schwellenabschnitte (22) und (24) ausgehen. Durch diese Art der Verbindung ist gleichfalls eine Neigung bzw. ein stufenförmiger Verlauf zwischen diesen möglich (Fig. 15 bzw. 16), um in Abhängigkeit von der jeweiligen Belastung -sei es eine statische, sei es eine dynamische- gleichmäßige Verhältnisse und damit die gewünschte gleichbleibende Einsenkung zu erzielen.
Nach den Fig. 17 bis 20 erfolgt eine relative und vertikal gerichtete Verstellbarkeit zwischen den Schwellenabschnitten (22) und (24) über eine Verbindung (36), die als Doppelgelenk ausgebildet ist. Die Schwenkachsen (38) und (40) verlaufen horizontal, also parallel zu den Oberseiten (32) und (34), wie der Vergleich zwischen der Draufsicht gemäß Fig. 17 und den Seitenansichten der Fig. 18 und 20 verdeutlicht.
Nach Fig. 21 kann eine Verbindung zwischen den Schwellenabschnitten (22) und (24) auch über eine Verzahnung (42) erfolgen.
Eine gemäß der Fig. 22 und 23 bestehende Verbindung (44) umfaßt parallel zu den Seiten (46) bzw. (48) und (50) bzw. (52) der Schwellenabschnitte (22) und (24) verlaufende plattenförmige Elemente (54) und (56), die über die Schwellenabschnitte (22) und (50) horizontal durchsetzende Stifte (58) und (60) verbunden sind, die ihrerseits von Gummihülsen (62) und (64) umgeben sind. Durch den horizontalen Verlauf (siehe Seitenansicht Fig. 22) der Stiftelemente (58) und (60) ist gleichfalls eine Velstellbarkeit der Abschnitte (22) und (24) in vertikaler Richtung möglich, also eine gewünschte Entkopplung, uni gleiche Einsenkungen bei statischen und dynamischen Belastungen, also ein im wesentlichen gleiches Elastizitätsverhalten in vertikaler Richtung zu erreichen.
Zwischen den Schwellenabschnitten (22) und (24) der Fig. 24 bis 27 ist eine stufen- bzw. treppenförmige Stoßlinie (66) ausgebildet, um so die gewünschte Verstellbarkeit zueinander sicherzustellen. Zwischen den einander zugewandten Flächen der Stoßlinie (66) ist ein Dämpfungseigenschaften aufweisendes Material wie Zwischenlage (68) angeordnet.
Die Abschnitte (22) und (24) selbst werden über einen vertikal verlaufenden Stift (70) verbunden, um eine horizontale Verstellbarkeit der Abschnitte (22) und (24) zueinander weitgehend auszuschließen. Der Stift (70) ist gleichfalls von einer Gummihülse (72) umgeben. Durch diese Lösungsmöglichkeit der Entkopplung ist - wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen- eine Ausrichtung auf ein gleiches Niveau (Fig. 25), ein stufenförmiger Versatz (Fig. 26) oder eine Neigung (Fig. 27) zwischen den Abschnitten (22) und (24) realisierbar.
Um insbesondere eine Schwingungstilgung, also eine Reduzierung bzw. einen Abbau von in den Schwellenabschnitten (22) und (24) angeregten Schwingungen zu erzielen, können auch Entkopplungsmöglichkeiten vorgesehen sein, die anhand der Fig. 28 bis 39 erläutert werden sollen.
Eine Schwelle (74) einer Länge (L) wird in Abschnitte (76) und (78) der Längen (L1) und (L2) unterteilt, wobei der Abschnitt (76) der Länge (L1) länger als der Abschnitt (78) der Länge (L2) ist.
Wie die Schnittdarstellung entlang der Linie A-A in Fig. 28 verdeutlicht, besteht die Schwelle (74) aus zwei nebeneinander angeordneten Doppel-T-Trägern (80) und (82) bestehend jeweils aus einem oberen Flansch (84), einem Steg (86) und einem unteren Flansch oder Fuß (88).
Um die Entkopplung zu bewirken, um also eine Trennung der Schwelle (74) in die Abschnitte (76) und (78) bei Wahrung der Spurabstände der auf der Schwelle (74) angeordneten Schiene zu ermöglichen, erfolgt in einer Querschnittsebene ein Ausschnitt bzw. eine Ausfräsung (90) bis zum oberen Flansch (84), der sich also oberhalb der Aussparung (90) erstreckt und die Schwellenabschnitte (76) und (78) verbindet. Der verbleibende und mit dem Bezugszeichen (92) versehene Bereich hat in diesem Fall die Funktion einer Blattfeder, wodurch eine vertikale Verstellbarkeit zwischen den Schwellenabschnitten (76) und (78) in der Art ermöglicht wird, wie sie anhand der Fig. 12, 15 20 und 27 erläutert worden ist.
Eine zusätzliche Dämpfung kann dadurch herbeigeführt werden, daß die Schwellenabschnitte (76) und (78) im Bereich der Aussparung (90) mit einem Plattenelement (94) verbunden sind, die also den Verbindungsbereich (92) des oberen Flansches (84) mit abdeckt. Gegebenenfalls kann sogar der Verbindungsbereich (92) entfernt sein, ohne daß hierdurch die erfindungsgemäße Wirkung verloren geht.
Zwischen der Verbindungsplatte (94) und der Oberseite des oberen Flansches (84) ist zusätzlich ein eine Dämpfung bewirkende Zwischenlage (96) vorgesehen, wodurch eine weitere Dämpfung und damit Erhöhung der Schwingungstilgung bewirkt werden kann.
Das Plattenelement (94) wird mit dem oberen Flansch (84) über Schrauben verbunden, die ihrerseits über Sicherungsbleche (98) gegen ein unkontrolliertes Lösen gesichert sind.
Die Zwischenlage (96) kann aus einem PUR-Elastomer oder einem anderen geeigneten Dämpfungsmaterial bestehen.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 35 bis 39 soll verdeutlichen, daß die Abschnitte (76) und (78) der Schwelle (74) beabstandet verlaufen können, wobei eine Verbindung über ein Gelenk (100) erfolgt. Selbstverständlich ist jedem der Doppel-T-Träger (80) und (82), die gemeinsam die Schwelle (74) bilden, eine solche gelenkige Verbindung (100) zugeordnet, wie auch die Schnittdarstellung gemäß Fig. 36 verdeutlicht.
Die gelenkige Verbindung (100) erfolgt im wesentlichen durch eine doppelkonische Stahlhülse (102), die von einem Steg (104) ausgeht, der seinerseits mit der Oberseite des oberen Flansches (106) des Schwellenabschnittes (76) über z.B. Hakenschrauben verschraubt ist.
In der doppelkonischen Hülse (102) erstrecken sich zwei aus Schwingmetall bestehende Büchsen (108) und (110), die ihrerseits von einer Mutter (112) durchsetzt sind, die mit Schenkeln (114) und (116) verbunden sind, die von der Oberseite (118) des oberen Flansches (120) des Schwellenabschnittes (78) ausgehen und mit diesem verschraubt sind.
Auf diese Weise wird eine relative Verstellbarkeit in vertikaler Richtung zwischen den Abschnitten (76) und (78) ermöglicht, ohne daß Einbußen in bezug auf die Spurtreue hingenommen werden müssen. Diese Art der Kopplung ermöglicht einerseits weitgehend die gleichen Einsenkungen der Abschnitte (76) und (78) bei statischer bzw. dynamischer Belastung und zudem eine Schwingungstilgung wie anhand der Fig. 43 bis 45 verdeutlicht werden wird.
Zunächst sei jedoch das Schwingungsverhalten von Schwellen beschrieben, die nach dem Stand der Technik ausgebildet und in einem Weichenbereich gemäß Fig. 40 angeordnet sind.
Außerhalb des Weichenbereichs, also im Schnitt A-A (Fig. 41) zeigt eine Schwelle (120) das unter dieser dargestellte Schwingungsverhalten, welches sich innerhalb des Weichenbereichs grundsätzlich verändert.
So verdeutlicht die Schnittdarstellung entlang der Linie B-B, daß eine dort angeordnete Schwelle (122) Eigenschwingungen zeigt, die im Vergleich zu denen der Schwelle (120) eine größere Wellenlänge bei gleichzeitig kleinerer Frequenz besitzt. Gleichzeitig nimmt jedoch die Amplitude spürbar zu, sofern von gleicher Energieeinleitung ausgegangen wird. Wird nun die Schwelle (122) in Resonanz gebracht, so besteht die Gefahr, daß aufgrund deren Schwingungsverhaltens der Unterbau derart beeinflußt wird, daß sich eine bleibende Veränderung ergibt, daß sich z.B. das Schotterbett lockert und somit die Möglichkeit eines ungewünschtes Einsinkens der Schwelle (120) selbst eröffnet.
Um dies zu vermeiden, erfolgt gemäß Fig. 43 die erfindungsgemäße Entkopplung der Schwelle (74) in die Abschnitte (76) und (78), wodurch sich folgendes Schwingungsverhalten ergibt.
In Fig. 44 ist zunächst das Schwingungsverhalten einer normalen Schwelle (120) außerhalb der Weiche dargestellt. Aufgrund der Unterteilung der Schwelle (76) innerhalb der Weiche und insbesondere der hierdurch gewonnenen Abschnitte (76) und (78) unterschiedlicher Längen bilden sich in den jeweiligen Abschnitten (76) und (78) Schwingungen unterschiedlicher Eigenfrequenzen aus, wie die Darstellung der Fig. 45 verdeutlicht (das Schwingungsverhalten einer Schwelle nach den, Stand der Technik (Schwelle (122)) ist gleichfalls zur Veranschaulichung der Veränderung dargestellt).
Durch die Entkopplung der Abschnitte (76) und (78) bilden sich in dem längeren Abschnitt (76) Schwingungen mit einer abweichenden (z.B. kleineren) Wellenlänge und ebenfalls abweichenden (z.B. größeren) Frequenz im Vergleich zu dem des Abschnittes (78) aus. Wird nun beim Durchfahren des von den Schienen (1) und (3) gebildeten Gleises der Abschnitt (76) in Schwingung erregt, wird diese Schwingung auf den Abschnitt (78) übertragen, in dem sich eine Schwingung erwähntermaßen anderer Frequenz und Wellenlänge ausbildet. Gleichzeitig beeinflussen sich jedoch die unterschiedlichen Schwingungen der Abschnitte (76) und (78) aufgrund deren Kopplung untereinander, so daß sich eine Schwingungstilgung ergibt, die zu einer extrem starken Dämpfung der Schwingungen führt, so daß sich überaus kleine Amplituden nur ausbilden können, die ihrerseits den Unterbau nicht nachhaltig beeinflussen können.
Auch wenn in den Ausführungsbeispielen stets nur von zwei Teilabschnitten einer Schwelle gesprochen wird, so besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, eine Schwelle in mehr als nur zwei Teilabschnitte zu unterteilen, ohne daß die erfindungsgemäße Lehre verlassen wird.
Anhand der Fig. 46 und 47 soll ein weiterer Vorteil erläutert werden, der sich durch die erfindungsgemäße Lehre ergibt.
Dadurch, daß die Langschwellen in Teilabschnitte unterteilt sind, die lösbar miteinander verbindbar sind, besteht die Möglichkeit, erhebliche Vormontagearbeiten in Herstellungswerk durchzuführen. So verdeutlicht die Fig. 47, daß eine Weiche in vormontierte Teile derart aufgeteilt werden kann, daß sich jeweils gleisähnliche Abmessungen ergeben. Hierdurch wird eine Transport vom Herstellungswerk zum Einbauort ermöglicht, wodurch erhebliche Zeiteinsparungen beim Bau der Weiche vor Ort erreicht werden.
In den Fig. 48 bis 50 ist eine weitere hervorzuhebende Ausführungsform einer Verbindung der Schwellenabschnitte (76) und (78) dargestellt. Dabei handelt es sich um eine gelenkige Verbindung, die der der Fig. 35 bis 39 entsprechen kann.
Alternativ hierzu kann das Gelenk (100) derart ausgebildet sein, daß das von dem Abschnitt (78) ausgehende Element (122) zwei zueinander beabstandete und senkrecht zu Flanschfläche der Schwelle verlaufende Schenkel aufweist, von denen fluchtend zueinander ausgerichtete Bolzen (124) ausgehen, die in einer von dem mit dem Schwellenabschnitt (76) verbundenen Element (126) ausgehenden Buchse (128) eingreifen. Dabei kann zwischen den Bolzen (124) einersteits und zwischen diesen und der Buchse (128) andererseits eine Auskleidung aus elastischem Material vorhanden sein.
Die Elemente (122) und (126) sind über Schrauben mit den Schwellenabschnitten (76) und (78) verbunden. Um eine stufenweise Verstellbarkeit zu den Schwellenabschnitten (76) und (78) zu ermöglichen, wodurch wiederum der Abstand dieser untereinander kontrolliert verstellt werden kann, greifen die aufeinanderliegenden Flächen der Elemente (122) und (126) und der Oberseiten der Flansche der Schwellenabschnitte (76) und (78) über eine Verzahnung ineinander, die vergößert den Fig. 49 und (50) zu entnehmen ist. Dabei ist der Abstand a der nicht näher bezeichneten Vorsprünge der Verzahnung zwischen dem Element (126) und dem Schwellenabschnitt (76) größer als der Abstand b der Verzahnung zwischen dem Element (122) und dem Schwellenabschnitt (78). Durch diese Maßnahmen ergibt sich eine Verstellbarkeit zwischen den Schwellenabschnitten (76) und (78) in relativ kleinen Schritten, ohne daß der Abstand der Vorsprünge der Verzahnungen selbst entsprechend gering gewählt werden muß.

Claims

Schwelle (20, 74) für Schienen eines Oberbaus für Schienenfahrzeuge, insbesondere Lang-schwelle zur Aufnahme von Abschnitten von zumindest drei Schienen (1, 2, 3, 4), wobei gegebenenfalls zwischen Schiene und Schwelle eine Dämpfungseigenschaften aufweisende Zwischenlage (19, 21, 23) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwelle (20, 74) aus zumindest zwei miteinander verbundenen oder ineinander übergehenden Abschnitten (22, 24, 76, 78) besteht, die unter Beibehaltung oder im wesentlichen unter Beibehaltung des Abstandes zwischen den Schienen (1, 3; 2, 4) relativ zueinander bewegbar sind.
Schwelle nach Anspruch 1,
dadurch gekenzeichnet,
daß die Schwellenabschnitte (22, 24, 76, 78) versetzt und/oder geneigt zueinander verlaufen.
Schwelle nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekenzeichnet,
daß die auf den Schwellenabschnitten (22, 24, 76, 78) angeordnete Schiene bzw. angeordneten Schienenpaare jeweils im wesentlichen gleiche Einsenkungszahlen aufweisen.
Schwelle nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekenzeichnet,
daß die Schwellenabschnitte (22, 24, 76, 78) unterschiedliche Eigenfrequenzen derart aufweisen, daß bei in Schwingung versetzten Schwellenabschnitten eine Schwingungstilgung erfolgt.
Schwelle nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekenzeichnet,
daß die Schwellenabschnitte (22, 24, 76, 78) zueinander beabstandet verlaufen und über zumindest ein Verbindungselement (30, 35, 36, 44, 70, 94, 100) verbunden sind, wobei die Schwellenabschnitte (22, 24) gelenkig über zumindest ein Doppelgelenk (36) untereinander verbunden sind.
Schwelle nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekenzeichnet,
daß die Schwellenabschnitte (22, 24) über zumindest ein plattenförmiges Element (30) wie Blattfeder, das sich vorzugsweise entlang der Oberseite (34) der Schwellenabschnitte erstreckt oder über Schwingmetallzwischenlagen (35) verbunden sind, die von einander zugewandten Stirnflächen der Abschnitte ausgehen.
Schwelle nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekenzeichnet,
daß die Schwellenabschnitte (22, 24) verzahnt miteinander verbunden sind (Fig. 21 - 23).
Schwelle nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekenzeichnet,
daß die Schwellenabschnitte (22, 24) über entlang der Längsseiten dieser sich erstreckende Elemente (54, 56) verbunden sind, die ihrerseits untereinander über die Schwellenabschnitte durchsetzende Verbindungselemente (58, 60) wie von Gummihülsen (62 64) umgebende Stifte wie Bolzen verbunden sind.
Schwelle nach zumindest einen, der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekenzeichnet,
daß zwischen den Schwellenabschnitten (22, 24) eine stufenförmige Stoßlinie (66) ausgebildet ist, in der zumindest abschnittsweise eine aus einem schwingungsdämpfenden Material bestehende Zwischenlage (68) angeordnet ist, wobei sich in Seiten- oder Draufsicht überlappende Bereiche der Schwellenabschnitte (22, 24) über ein Verbindungselement wie von einer Gummihülse (72) umgebenden Stift (70) verbunden sind.
Schwelle aus Metall mit oberem Flansch, Steg und Fuß, vorzugsweise in Form von zumindest einem Doppel-T-Träger, insbesondere nach Anspruch 1,
dadurch gekenzeichnet,
daß die Schwelle (74) aus zumindest zwei Abschnitten (76, 78) besteht, die im wesentlichen über einen gemeinsamen oberen Flansch (92) oder über zumindest ein den jeweiligen oberen Flansch verbindendes Element (94) verbunden sind.
Schwelle nach Anspruch 10,
dadurch gekenzeichnet,
daß die Schwelle (74) aus einem Doppel-T-Träger (80, 82), vorzugsweise aus zwei parallel zueinander verlaufenden Doppel-T-Trägern besteht, wobei zur Ausbildung der Schwellenabschnitte in einer Querschnittsebene der untere Flansch (88) und der Steg (86) entfernt wie ausgefräst sind.
Schwelle nach zumindest Anspruch 10,
dadurch gekenzeichnet,
daß das den oberen Flansch des einen Schwellenabschnitts (76) mit dem des anderen (78) verbindende Element ein Gelenk (100) ist, wobei vorzugsweise das Gelenk (100) durch eine von einem Flansch mittelbar oder unmittelbar ausgehende wie doppelkonische Hülse (102) und in diese eingreifende, vorzugsweise aus Schwingmetall bestehende Büchse (108, 110), die von einem von dem anderen Flansch mittelbar oder unmittelbar ausgehenden Bolzen oder Schraube (112) durchsetzt ist, gebildet ist.
Schwelle nach zumindest Anspruch 10,
dadurch gekenzeichnet,
daß die gegebenenfalls zueinander beabstandet verlaufenden oberen Flansche der Schwellenabschnitte (76. 78) über ein flächiges Verbindungselement wie Verbindungsblech (94) verbunden sind, wobei gegebenenfalls zwischen dem bzw. den oberen Flanschen und dem Verbindungselement (94) eine Dämpfung bewirkende Zwischenlage (96) angeordnet ist.
Schwelle nach zumindest Anspruch 10,
dadurch gekenzeichnet,
daß die Schwellenabschnitte (76, 78) unterschiedliche Längen aufweisen, daß der längere Schwellenabschnitt (76) eine Eigenschwingung mit einer Wellenlänge λ₁ und der kürzere Schwellenabschnitt (78) eine Eigenschwingung mit einer Wellenlänge λ₂ mit λ₁ ≠ λ₂, vorzugsweise λ₁ < λ₂ derart aufweist, daß sich bei Erregung des längeren Abschnitts und hierdurch bedingte Erregung des kürzen Schwellenabschnitts die Schwingungen der Schwellenabschnitte derart beeinflussen, daß eine Schwingungstilgung erfolgt.
Schwelle nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekenzeichnet,
daß Schwellenabschnitte (22, 24) mit auf diesen befestigten Schienenabschnitten vormontierte Einheiten sind (Fig. 47).
Schwelle nach zumindest Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abschnitte (76, 78) gelenkig über Elemente verbunden sind, die zum kontrollierten Beabstanden der Abschnitte über Verzahnungen mit den Abschnitten verbunden sind, wobei vorzugsweise die Verzahnung des einen Abschnitts (76) von der des anderen Abschnitts (78) abweicht.