EP0815324A1 - Reduced radiated-noise rail - Google Patents

Reduced radiated-noise rail

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EP0815324A1
EP0815324A1 EP96902807A EP96902807A EP0815324A1 EP 0815324 A1 EP0815324 A1 EP 0815324A1 EP 96902807 A EP96902807 A EP 96902807A EP 96902807 A EP96902807 A EP 96902807A EP 0815324 A1 EP0815324 A1 EP 0815324A1
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EP
European Patent Office
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rail
foot
profiled
web
height
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EP96902807A
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EP0815324B1 (en
Inventor
Herbert Adolf Schifferl
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Voestalpine Rail Technology GmbH
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Voestalpine Schienen GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B5/00—Rails; Guard rails; Distance-keeping means for them
    • E01B5/02—Rails
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B19/00—Protection of permanent way against development of dust or against the effect of wind, sun, frost, or corrosion; Means to reduce development of noise
    • E01B19/003—Means for reducing the development or propagation of noise

Definitions

  • the invention relates to a profiled rail, in particular a railroad track, with a lower radiated total airborne sound level, formed from a rail foot with a support surface, a rail web and a rail head with a support surface and a rail height, preferably rail head width and in particular a moment of inertia and resistance about the center of gravity, essentially in accordance with the standardized normal profile rails each having the same load capacity.
  • Travel rails are profiled rolled steel bars and are used to create taxiways, especially tracks, on which an economical transport of loads takes place.
  • Metallic wheels preferably made of steel or with a steel support, roll on the bearing surface of a rail part called a head.
  • the rail foot opposite the rail head, which is connected to the rail head by a web, is connected with its support surface to a base.
  • a coating made of a vibration-damping material is only partially effective, causes high expenditure, prevents a visual inspection of the rail in the track and can be done by using in particular reinforced polymers pose an environmental impact. Furthermore, the proposal has often been made, for example in DE-OS 4411833, to reduce the transmission of vibrations to the base by elastic parts of the fastening elements and thereby to reduce the emission of airborne sound.
  • the invention is based on the object, the vibration of the rail when driving, especially at high transport speeds, to reduce or design such that the radiated total airborne noise level is reduced and the noise pollution of the environment is reduced.
  • the aim of the invention is therefore in particular to reduce the airborne sound-generating vibrations of the body or of the rail itself and thereby to reduce sound radiation and environmental pollution in a simple manner
  • This task or this goal is achieved in a profiled travel rail mentioned in the introduction in that at least one web side surface at least in lower area between the foot-side transition edge, that is the edge that is formed during the transition from the foot to the web side surface, and the cross-section of the center of gravity of the cross section of the rail is essentially concavely rounded and free of kink points or / or the rail foot height is increased in comparison with the standard profile rail .
  • the bridge between the rail head and foot does not cause a large part of the radiated noise, as has been assumed by experts. Rather, the rail head and in particular the rail foot have high structure-borne noise levels and thus high contributions to the level of the overall sound pressure and in turn mainly cause noise pollution in the environment.
  • the causes of an increased wave-like vibration in the longitudinal direction or the rapid course depending on the frequency, for example a leg of a rail foot, have not yet been completely clarified scientifically, but it is assumed that kink points or kink areas of the surface or discontinuous changes in thickness of the cross section due to vibration Can represent knots or clamping points, which causes or enables increased vibrations of profile parts, for example an ankle leg of the rail.
  • An increase in the rail foot height according to the invention and / or in particular a transition from the foot to the web side surface free of a kink point or kink region cause a change in the vibrations in the rail foot region, whereby radiation of airborne sound through the rail foot surfaces to the environment and possibly a base reflecting it is reduced.
  • a further reduction in sound radiation is achieved if the cross-sectional profile is formed symmetrically to the height axis, whereby the tendency to form local vibration nodes in the profiled rod is further reduced.
  • the rail web side surface is formed in cross section of the rail from a circular and / or an elliptical lower and upper part and preferably one tangent to it which has a straight central or intermediate area through which the center of gravity runs. It can be advantageous if the smallest thickness of the rail web is equal to or greater than that of standard rails.
  • a particularly favorable embodiment with a high load-bearing capacity of the rail with low airborne sound radiation is achieved if the distance of the center of gravity axis from the support surface at the rail base has a value between (0.5 and 0.38), preferably between (0.47 and 0.41) times the height (A) of the rail.
  • the outer parts of the wheelchairflanken be largely eliminated or minimized when the foot of the rail as compared with the respective rail standard profile of a smaller width and / or a greater height has.
  • the head in particular the area of the rail according to the invention containing the carrying surface, as is known per se, has an increased hardness of the material, a sound radiation which is thereby increased in the case of standard profiles can be substantially reduced, if additionally the foot, in particular the central area of the rail containing the support surface, which is essentially symmetrical to the axis, has an increased hardness of the material, a particularly stable, best Embodiment having utility properties is achieved.
  • Fig. 3 shows the cross section of a rail rounded at the foot side web side surfaces without kink
  • Fig. 4 is a fully rounded rail cross-sectional shape on the web surface
  • Fig. 5 shows the structure-borne noise level and the weights of rails
  • a standard rail UIC 60 is shown in cross section in FIG. 1.
  • the rail has a total height A of 172 mm, a head height from the support surface 41 to the transition edge 34 into a web side surface 31 of 37.5 mm and a foot width B of 150 mm.
  • the distance S between the center of gravity axis X and the support surface 21 on the rail base 2 is 80.95 mm.
  • Such a standard rail UIC 60 with a weight or a mass of 60.34 kg / m was excited by vibrations by excitation laterally or eccentrically on the support surface 41 transversely to the longitudinal extent in a vertical and horizontal direction and a maximum structure-borne noise level as well as a radiated sound power determined.
  • bar B the values determined for a standard rail represent basic values of the UIC 60, against which result values of rails according to the invention can be compared.
  • FIG. 2 shows a rail according to the invention with a foot 2 reinforced with a standard rail UIC 60 or with a larger foot thickness H.
  • FIG. 3 shows a rail profile according to the invention, in which the foot 2 has a height H corresponding to the standard profile UIC 60, the lower part 31 'of the side surface 31 of the rail web 3 between the foot-side transition edge 32 and the cut with the center of gravity axis X is, however, symmetrically free of kinks circularly rounded. Due to this design, compared to the standard rail with the same pulsing excitation, as shown in Fig. 5, bar 2 schematically, a significantly reduced structure-borne noise level and a sound power total level reduced by approx. 1.05 dB of the radiated sound power were determined, the mass of the rail ( see lower part of Fig. 5, bar 2) was only slightly increased.
  • FIG. 4 shows a further rail profile according to the invention, which has fully rounded lug chambers or web side surfaces 31 free of kink areas from the foot-side transition edge 32 to the head-side transition edge 34 with a plane-parallel central part of the web 3 which transitions tangentially into this in the region of the center of gravity axis.
  • a continuous thickening of the rail web 3 directed towards the head 4 and the foot 5 causes an increase in the mass of the rail 1 per meter, as can be seen in FIG.
  • the maximum structure-borne noise level is reduced to a small percentage in comparison with the standard profile UIC 60, the total sound power level of the radiated sound power also being reduced by approximately 3.0 dB.

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Abstract

The invention relates to a profiled rail (1), especially for a railway track, with a reduced total radiated noise level when in use. In order to reduce the noise radiation level, at least one web side surface (31) is substantially concavely rounded without any salient points in the lower region (31') between the transition edge (32) on the side of the rail patten (3) and the centre of gravity axis (X) in the rail cross-section and/or the height (H) of the pattern is increased by comparison with a normally profiled rail having a corresponding total rail height A.

Description

Schiene mit geringerem abgestrahlten Luftschallpegel Rail with a lower radiated airborne sound level
Die Erfindung betrifft eine profilierte Fahrschiene, insbesondere Eisenbahnschiene, mit beim Befahren geringerem abgestrahlten Luftschallgesamtpegel, gebildet aus einem Schienenfuß mit einer Abstützfläche, einem Schienensteg und einem Schienenkopf mit einer Tragefläche sowie einer Schienenhöhe, vorzugsweise Schienenkopfbreite und insbesondere einem Trägheits- und Widerstandsmoment um die Schwerpunktsachse, im wesentlichen entsprechend den von jeweils gleiche Belastbarkeit aufweisenden genormten Normalprofilschienen.The invention relates to a profiled rail, in particular a railroad track, with a lower radiated total airborne sound level, formed from a rail foot with a support surface, a rail web and a rail head with a support surface and a rail height, preferably rail head width and in particular a moment of inertia and resistance about the center of gravity, essentially in accordance with the standardized normal profile rails each having the same load capacity.
Fahrschienen sind profilierte gewalzte Stahlstäbe und dienen zur Erstellung von Rollwegen, insbesondere Gleisen, auf weichen ein wirtschaftlicher Transport von Lasten erfolgt. Dabei rollen metallische, vorzugsweise aus Stahl oder mit einer Stahlauflage gebildete Räder auf der Tragefläche eines als Kopf bezeichneten Schienenteiles. Der dem Schienenkopf gegenüberliegende durch einen Steg mit diesem verbundene Schienenfuß ist mit dessen Abstützfläche mit einer Unterlage verbunden.Travel rails are profiled rolled steel bars and are used to create taxiways, especially tracks, on which an economical transport of loads takes place. Metallic wheels, preferably made of steel or with a steel support, roll on the bearing surface of a rail part called a head. The rail foot opposite the rail head, which is connected to the rail head by a web, is connected with its support surface to a base.
Im Zuge der Entwicklung von Bahnsystemen wurden funktionsoptimierte Querschnittsprofile von Schienen den Belastungen und den unterschiedlichen Verwendungen entsprechend genormt. Ein in Europa häufig verwendetes Normprofil von Eisenbahnschienen trägt die Bezeichnung UIC 60 mit einem Gewicht von ca. 60 kg/m und schreibt geringe Maßtoleranzen, zum Beispiel bei der Schienenhöhe von + 0,6 mm, bei der Schienenkopfbreite + 0,5 mm, vor. Geringe Toleranzen des Schienenprofi les sind insbesondere für eine geometrisch genaue Gleisfertigung wichtig, welche ermöglichen soll, die Geschwindigkeit der Züge ohne Verlust von Fahrkomfort und ohne ein Auftreten von großen dynamischen Belastungen zu erhöhen. Zur Verringerung der Abnutzung werden bereits Schienen mit einem Kopf, der eine höhere Materialhärte aufweist, hergestellt bzw. eingesetzt.In the course of the development of rail systems, function-optimized cross-sectional profiles of rails were standardized according to the loads and the different uses. A standard profile of railroad tracks commonly used in Europe is called UIC 60 with a weight of approx. 60 kg / m and prescribes small dimensional tolerances, for example with a rail height of + 0.6 mm and a rail head width of + 0.5 mm . Low tolerances of the rail profi les are particularly important for a geometrically accurate track production, which should make it possible to increase the speed of the trains without loss of driving comfort and without the occurrence of large dynamic loads. To reduce wear, rails with a head that has a higher material hardness are already being manufactured or used.
Trotz höchster Maßgenauigkeit, bester Trag- oder Fahrflächengüte und Ebenheit der Schienen treten beim Befahren von Wagen Abrollschwingungen und somit Luftschallabstrahlungen bzw Geräusche auf, welche insbesondere bei hohen Transportgeschwindigkeiten eine große Intensität aufweisen und eine erhebliche Umweltbelastung darstellen können. Die Fahrgeräusche von Zügen sind, wie gefunden wurde, zu einem erheblichen Anteil durch von der Schienenoberfläche abgestrahlten Luftschall verursacht.Despite the highest dimensional accuracy, the best quality of the load-bearing or running surface and the flatness of the rails, rolling vibrations occur when driving on wagons and thus Airborne sound emissions or noises, which are particularly intense at high transport speeds and can represent a significant environmental impact. The driving noise of trains, as has been found, is caused to a large extent by airborne noise radiated from the rail surface.
Es wurde schon versucht, durch eine Schallisolierung von Oberflächenteilen der Schiene eine Verringerung der abgestrahlten Luftschallintensität zu erreichenAttempts have already been made to reduce the emitted airborne sound intensity by soundproofing surface parts of the rail
Eine Beschichtung aus einem vibrationsdämpfenden Werkstoff , wie gemäß DE-A-4225581 oder AT-AS 652/90 vorgeschlagen wird, ist nur teilweise zielfuhrend, verursacht hohe Aufwendungen, verhindert eine visuelle Inspektion der Schiene im Gleise und kann an sich durch eine Verwendung von insbesondere verstärkten Polymeren eine Umweltbelastung darstellen. Weiters erfolgte vielfach der Vorschlag, z B in der DE-OS 4411833, durch elastische Teile der Befestigungselemente ein Übertragen von Schwingungen auf die Unterlage und dadurch ein Abstrahlen von Luftschall durch diese zu verringern.A coating made of a vibration-damping material, as proposed according to DE-A-4225581 or AT-AS 652/90, is only partially effective, causes high expenditure, prevents a visual inspection of the rail in the track and can be done by using in particular reinforced polymers pose an environmental impact. Furthermore, the proposal has often been made, for example in DE-OS 4411833, to reduce the transmission of vibrations to the base by elastic parts of the fastening elements and thereby to reduce the emission of airborne sound.
Alle bisher vorgeschlagenen Vorrichtungen und Anordnungen zur Erniedrigung des abgestrahlten Luftschalles von Schienen bzw. Gleisanlagen haben den Nachteil gemeinsam, daß diese wenig wirkungsvoll und/oder sehr aufwendig sind und im wesentlichen auf eine Verminderung einer Übertragung von Schienenschwingungen ausgerichtet sind.All previously proposed devices and arrangements for reducing the radiated airborne sound from rails or track systems have the disadvantage in common that they are not very effective and / or very expensive and are essentially aimed at reducing the transmission of rail vibrations.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, die Schwingung der Schiene beim Befahren, insbesondere mit hohen Transportgeschwindigkeiten, derart zu verringern bzw auszubilden, daß der abgestrahlte Luftschallgesamtpegel verkleinert und die Larmbelastung der Umwelt vermindert wird. Das erfindungsgemaße Ziel hegt somit insbesondere dann, die luftschallerzeugenden Schwingungen des Körpers bzw. der Schiene selbst zu verringern und dadurch auf einfache Weise eine Schallabstrahlung und eine Umweltbelastung herabzusetzenThe invention is based on the object, the vibration of the rail when driving, especially at high transport speeds, to reduce or design such that the radiated total airborne noise level is reduced and the noise pollution of the environment is reduced. The aim of the invention is therefore in particular to reduce the airborne sound-generating vibrations of the body or of the rail itself and thereby to reduce sound radiation and environmental pollution in a simple manner
Diese Aufgabe bzw. dieses Ziel wird bei einer eingangs genannten profilierten Fahrschiene dadurch erreicht, daß mindestens eine Stegseitenflache zumindest im unteren Bereich zwischen fußseitiger Übergangskante, das ist jene Kante, die beim Übergang vom Fuß in die Stegseitenfläche gebildet wird, und der Schwerpunktachse im Querschnitt der Schiene im wesentlichen knickpunkt- oder knickbereichfrei konkav gerundet ausgebildet und/oder die Schienenfußhöhe im Vergleich mit der Normprofilschiene vergrößert ist.This task or this goal is achieved in a profiled travel rail mentioned in the introduction in that at least one web side surface at least in lower area between the foot-side transition edge, that is the edge that is formed during the transition from the foot to the web side surface, and the cross-section of the center of gravity of the cross section of the rail is essentially concavely rounded and free of kink points or / or the rail foot height is increased in comparison with the standard profile rail .
Es hat sich überraschend gezeigt, daß nicht, wie von der Fachwelt angenommen, der Steg zwischen Schienenkopf und- fuß wie eine Membran schwingend einen Großteil des abgestrahlten Geräusches verursacht. Vielmehr weisen der Schienenkopf und insbesondere der Schienenfuß hohe Körperschallpegel und somit hohe Beiträge am Pegel des gesamten Schalldruckes auf und bewirken ihrerseits hauptsächlich die Lärmbelastung der Umwelt. Die Ursachen einer verstärkten wellenartigen Schwingung in Längsrichtung bzw. der Schnellverlauf in Abhängigkeit von der Frequenz, zum Beispiel eines Schenkels eines Schienenfußes, sind wissenschaftlich noch nicht vollkommen geklärt, es wird jedoch angenommen, daß Knickpunkte bzw. Knickbereiche der Oberfläche oder diskontinuierliche Dickenänderungen des Querschnittes schwingungstechnisch Knoten oder Einspannpunkte darstellen können, wodurch verstärkte Schwingungen von Profilteilen, zum Beispiel eines Fußschenkels der Schiene, verursacht bzw. ermöglicht werden. Eine erfindungsgemäße Vergrößerung der Schienenfußhöhe und/oder insbesondere ein knickpunkt- oder knickbereichfreier Übergang vom Fuß in die Stegseitenfläche bewirken eine Änderung der Schwingungen im Schienenfußbereich, wodurch eine Abstrahlung von Luftschall durch die Schienenfußoberflächen an die Umgebung und gegebenenfalls eine diesen reflektierende Unterlage verringert ist.It has surprisingly been found that the bridge between the rail head and foot, like a membrane, does not cause a large part of the radiated noise, as has been assumed by experts. Rather, the rail head and in particular the rail foot have high structure-borne noise levels and thus high contributions to the level of the overall sound pressure and in turn mainly cause noise pollution in the environment. The causes of an increased wave-like vibration in the longitudinal direction or the rapid course depending on the frequency, for example a leg of a rail foot, have not yet been completely clarified scientifically, but it is assumed that kink points or kink areas of the surface or discontinuous changes in thickness of the cross section due to vibration Can represent knots or clamping points, which causes or enables increased vibrations of profile parts, for example an ankle leg of the rail. An increase in the rail foot height according to the invention and / or in particular a transition from the foot to the web side surface free of a kink point or kink region cause a change in the vibrations in the rail foot region, whereby radiation of airborne sound through the rail foot surfaces to the environment and possibly a base reflecting it is reduced.
Eine weitere Verminderung der Schallabstrahlung wird erreicht, wenn das Querschnittsprofil symmetrisch zur Höhenachse ausgebildet wird, wodurch die Tendenz zur Ausbildung von lokalen Schwingungsknoten im profilierten Stab weiter herabgesetzt ist.A further reduction in sound radiation is achieved if the cross-sectional profile is formed symmetrically to the height axis, whereby the tendency to form local vibration nodes in the profiled rod is further reduced.
Wenn, wie weiters in günstiger Weise vorgesehen, der untere Teil und der obere Teil der Seitenfläche des Schienensteges zwischen der fußseitigen Übergangskante und der kopfseitigen Übergangskante , das ist jene Kante, die beim Übergang der Seitenfläche des Schienenkopfes in die obere Schienenstegfläche gebildet wird, im Querschnitt der Schiene im wesentlichen knickpunkt- oder knickbereichfrei konkav gerundet ausgebildet ist, wird eine Entstehung vonIf, as is further provided in a favorable manner, the lower part and the upper part of the side surface of the rail web between the foot-side transition edge and the head-side transition edge, that is the edge which at Transition of the side surface of the rail head into the upper rail web surface is formed, in the cross section of the rail is formed to be essentially concavely rounded without a kink point or kink region, an emergence of
Schwingungen, insbesondere in Profilteilen, welche demzufolge demzufolgeVibrations, especially in profile parts, which consequently consequently
Luftschall abstrahlen, weiter verringert.Radiate airborne sound, further reduced.
Herstellungs- bzw. walztechnisch sowie zur Gewichtsminimierung, jedoch insbesondere auch hinsichtlich der Verminderung der Luftschallemission kann es weiters vorteilhaft sein, wenn die Schienenstegseitenfläche im Querschnitt der Schiene aus einem kreisförmigen und/oder einem ellipsenförmigen unteren und oberen Teil gebildet ist und vorzugsweise einen in diesen tangential überegehendenn geradlinigen Mittel- oder Zwischenbereich, durch welchen die Schwerpunktachse verläuft, aufweist. Dabei kann es günstig sein, wenn die geringste Dicke des Schienensteges gleich oder größer als diejenige von Normschienen ausgebildet ist.Manufacturing or rolling technology and to minimize weight, but in particular also with regard to the reduction of airborne noise emission, it can furthermore be advantageous if the rail web side surface is formed in cross section of the rail from a circular and / or an elliptical lower and upper part and preferably one tangent to it which has a straight central or intermediate area through which the center of gravity runs. It can be advantageous if the smallest thickness of the rail web is equal to or greater than that of standard rails.
Eine besonders günstige Ausführungsform mit einer hohen Tragfähigkeit der Schiene bei niedriger Luftschallabstrahlung wird erreicht, wenn der Abstand der Schwerpunktachse von der Abstützfläche am Schienenfuß einen Wert zwischen (0,5 und 0,38), vorzugsweise zwischen ( 0,47 und 0,41 )mal der Höhe (A) der Schiene aufweist.A particularly favorable embodiment with a high load-bearing capacity of the rail with low airborne sound radiation is achieved if the distance of the center of gravity axis from the support surface at the rail base has a value between (0.5 and 0.38), preferably between (0.47 and 0.41) times the height (A) of the rail.
Auf einfache Weise kann eine Schwingungssensibilisierung der Außenteile der Fußflanken weitgehend ausgeschaltet bzw. minimiert werden, wenn der Fuß der Schiene im Vergleich mit dem jeweiligen Schienennormprofil eine geringere Breite und/oder eine größere Höhe aufweist.In e i n times, a vibration sensitization, the outer parts of the Fußflanken be largely eliminated or minimized when the foot of the rail as compared with the respective rail standard profile of a smaller width and / or a greater height has.
Wenn, wie vorteilhaft vorgesehen, der Kopf, insbesondere der die Tragefläche beinhaltende Bereich der erfindungsgemäßen Schiene, wie an sich bekannt, eine erhöhte Härte des Werkstoffes aufweist, kann eine bei Normprofilen dadurch vergrößerte Schallabstrahlung wesentlich vermindert werden, wobei , wenn zusätzlich der Fuß, insbesondere der die Abstützfläche beinhaltende, zentrische, im wesentlichen symmetrisch zur Achse gelegene Bereich der Schiene eine erhöte Härte des Werkstoffes aufweist, eine besonders stabile, beste Gebrauchseigenschaften aufweisende Ausführungsform erreicht wird.If, as is advantageously provided, the head, in particular the area of the rail according to the invention containing the carrying surface, as is known per se, has an increased hardness of the material, a sound radiation which is thereby increased in the case of standard profiles can be substantially reduced, if additionally the foot, in particular the central area of the rail containing the support surface, which is essentially symmetrical to the axis, has an increased hardness of the material, a particularly stable, best Embodiment having utility properties is achieved.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungswegen und Untersuchungsergebnissen näher erläutert.In the following, the invention will be explained in more detail with the aid of execution paths and test results schematically shown in the drawings.
Es zeigenShow it
Fig. 1 den Querschnitt einer Normschiene UIC 601 shows the cross section of a UIC 60 standard rail
Fig. 2 einen erfindungsgemäß im Fußbereich verstärkten Schienenquerschnitt2 a rail cross section reinforced according to the invention in the foot region
Fig. 3 den Querschnitt einer an den fußseitigen Stegseitenflächen knickpunktfrei gerundeten SchieneFig. 3 shows the cross section of a rail rounded at the foot side web side surfaces without kink
Fig. 4 eine an der Stegfläche vollgerundete SchienenquerschnittsformFig. 4 is a fully rounded rail cross-sectional shape on the web surface
Fig. 5 den Körperschallsummenpegel und die Gewichte von Schienen inFig. 5 shows the structure-borne noise level and the weights of rails
Abhängigkeit von der QuerschnittsformDependence on the cross-sectional shape
In Fig. 1 ist eine Normschiene UIC 60 im Querschnitt dargestellt. Die Schiene weist eine Gesamthöhe A von 172 mm, eine Kopfhöhe von der Tragefläche 41 bis zur Übergangskante 34 in eine Stegseitenfläche 31 von 37,5 mm und eine Fußbreite B von 150 mm auf. Der Abstand S der Schwerpunktachse X von Abstützfläche 21 am Schienenfuß 2 beträgt 80,95 mm.A standard rail UIC 60 is shown in cross section in FIG. 1. The rail has a total height A of 172 mm, a head height from the support surface 41 to the transition edge 34 into a web side surface 31 of 37.5 mm and a foot width B of 150 mm. The distance S between the center of gravity axis X and the support surface 21 on the rail base 2 is 80.95 mm.
Eine derartige Normschiene UIC 60 mit einem Gewicht bzw. einer Masse von 60,34 Kg/m wurde durch Anregung seitlich bzw. exzentrisch an der Tragefläche 41 quer zur Längserstreckung in einer vertikalen und horizontalen Richrung durch Impulse zu Schwingungen angeregt und ein maximaler Körperschallsummenpegel sowie eine abgestrahlte Schalleistung ermittelt. Die bei einer Normschiene festgestellten Werte stellen, wie in Fig. 5, Balken B dargestellt, Basiswerte der UIC 60 dar, denen Ergebniswerte von erfindungsgemäßen Schienen gegenüberstellbar sind. In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Schiene mit einem gegenüber einer Normschiene UIC 60 verstärkten Fuß 2 bzw. mit einer größeren Fußdicke H dargestellt. Dadurch ist bei gleicher Schienengesamthöhe A ein Abstand S der Schwerpunktachse (X) zur Abstützfläche 21 verringert und, wie auch aus Fig. 5, Balken 1 ersichtlich, das Schienengewicht geringfügig erhöht. Dies bewirkt bei gleicher Anregung im Vergleich mit einer Normschiene eine Verringerung des maximalen Körperschallsummenpegels und eine deutliche Absenkung des Luftschallsummenpegels wie auch aus Fig. 5 . Balken 1 hervorgeht. Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Schienenprofil, bei welchem der Fuß 2 eine Höhe H entsprechend dem Normprofil UIC 60 aufweist, der untere Teil 31' der Seitenfläche 31 des Schienensteges 3 zwischen der fußseitigen Übergangskante 32 und dem Schnitt mit der Schwerpunktachse X ist jedoch symmetrisch knickpunktfrei kreisförmig gerundet ausgebildet. Durch diese Ausbildungsform war gegenüber der Normschiene bei gleicher pulsierender Anregung ein, wie in Fig. 5, Balken 2 schematisch dargestellt, wesentlich erniedrigter Körperschallsummenpegel und ein um ca. 1 ,05 dB verringerter Schalleistungssummenpegel der abgestrahlten Schalleistung ermittelt worden, wobei die Masse der Schiene ( siehe unterer Bildteil von Fig. 5, Balken 2) nur geringfügig erhöht war.Such a standard rail UIC 60 with a weight or a mass of 60.34 kg / m was excited by vibrations by excitation laterally or eccentrically on the support surface 41 transversely to the longitudinal extent in a vertical and horizontal direction and a maximum structure-borne noise level as well as a radiated sound power determined. As shown in FIG. 5, bar B, the values determined for a standard rail represent basic values of the UIC 60, against which result values of rails according to the invention can be compared. FIG. 2 shows a rail according to the invention with a foot 2 reinforced with a standard rail UIC 60 or with a larger foot thickness H. As a result, with the same total rail height A, a distance S between the center of gravity axis (X) and the support surface 21 is reduced and, as can also be seen from FIG. 5, bar 1, the rail weight is increased slightly. With the same excitation in comparison with a standard rail, this causes a reduction in the maximum structure-borne noise level and a significant reduction in the airborne noise level, as also shown in FIG. 5. Bar 1 appears. Fig. 3 shows a rail profile according to the invention, in which the foot 2 has a height H corresponding to the standard profile UIC 60, the lower part 31 'of the side surface 31 of the rail web 3 between the foot-side transition edge 32 and the cut with the center of gravity axis X is, however, symmetrically free of kinks circularly rounded. Due to this design, compared to the standard rail with the same pulsing excitation, as shown in Fig. 5, bar 2 schematically, a significantly reduced structure-borne noise level and a sound power total level reduced by approx. 1.05 dB of the radiated sound power were determined, the mass of the rail ( see lower part of Fig. 5, bar 2) was only slightly increased.
Aus Fig. 4 ist ein weiterer erfindungsgemäßes Schienenprofil ersichtlich, welches vollgerundete Laschenkammern bzw knickbereichfreie Stegseitenflächen 31 von der fußseitigen Übergangskante 32 bis zur kopfseitigeπ Übergangskante 34 bei einem in diesen tangential übergehenden planparallelen Mittelteil des Steges 3 im Bereich der Schwerpunktachse aufweist. Eine zum Kopf 4 und zum Fuß 5 gerichtete kontinuierliche Verdickung des Schienensteges 3 bewirkt zwar, wie aus Fig. 5, unteres Teilbild, Balken 3, hervorgeht, eine Erhöhung der Masse der Schiene 1 je Meter. Der maximale Körperschallsummenpegel wie auch mittels Balkens 3 im oberen Teilbild von Fig. 5 dargestellt , ist auf einen geringen Prozentsatz im Vergleich mit dem Normprofil UIC 60 verkleinert, wobei auch der ermittelte Schalleistungssummenpegel der abgestrahlten Schalleistung um ca. 3,0 dB vermindert ist.4 shows a further rail profile according to the invention, which has fully rounded lug chambers or web side surfaces 31 free of kink areas from the foot-side transition edge 32 to the head-side transition edge 34 with a plane-parallel central part of the web 3 which transitions tangentially into this in the region of the center of gravity axis. A continuous thickening of the rail web 3 directed towards the head 4 and the foot 5 causes an increase in the mass of the rail 1 per meter, as can be seen in FIG. The maximum structure-borne noise level, as also shown by means of bar 3 in the upper part of FIG. 5, is reduced to a small percentage in comparison with the standard profile UIC 60, the total sound power level of the radiated sound power also being reduced by approximately 3.0 dB.
Im Vergleich mit anderen Normschienenprofilen wiesen entsprechend kennzeichengemäß gestaltete erfindungsgemäße Schienen ebenfalls wesentlich geringere abgestrahlte Summenschalleistungen auf In comparison with other standard rail profiles, rails according to the invention, designed according to the label, likewise had significantly lower radiated total sound power levels

Claims

Patentansprüche claims
1. Profilierte Fahrschiene (1), insbesondere Eisenbahnschiene, mit beim Befahren geringerem abgestrahlten Luftschallgesamtpegel, gebildet aus einem Schienenfuß (2) mit einer Abstützfläche (21), einem Schienensteg (3) und einem Schienenkopf (4) mit einer Tragefläche (41 ) sowie einer Schienenhöhe (A), vorzugsweise einer Schienenkopfbreite und insbesondere einem Trägheits- und Widerstandsmoment um die Schwerpunktachse, im wesentlichen entsprechend den von jeweils gleiche Belastbarkeit aufweisenden Normprofilschienen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Stegseitenfläche (31 ) zumindest im unteren Bereich ( 31') zwischen fußseitiger Übergangskante ( 32), das ist jene Kante, die beim Übergang vom Fuß (2) in die Stegseitenfläche (31 ) gebildet wird, und der Schwerpunktachse (X) im Querschnitt der Schiene (1 ) im wesentlichen knickpunkt - oder knickbereichfrei konkav gerundet ausgebildet und/oder die Schienenfußhöhe (H) im Vergleich mit der Normprofilschiene vergrößert ist.1. Profiled running rail (1), in particular railroad rail, with a lower emitted total airborne sound level, formed from a rail base (2) with a support surface (21), a rail web (3) and a rail head (4) with a support surface (41) and a rail height (A), preferably a rail head width and in particular a moment of inertia and section modulus about the center of gravity, essentially in accordance with the standard profile rails each having the same load capacity, characterized in that at least one web side surface (31) at least in the lower region (31 ') between foot-side transition edge (32), that is the edge which is formed during the transition from the foot (2) into the web side surface (31) and the axis of the center of gravity (X) in the cross-section of the rail (1) is essentially concavely rounded without a kink point or kink area and / or increase the rail foot height (H) in comparison with the standard profile rail t is.
2. Profilierte Fahrschiene nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Querschnittsprofil symmetrisch zur Höhenachse ( Y) ausgebildet ist.2. Profiled rail according to claim 1, characterized in that the cross-sectional profile is formed symmetrically to the height axis (Y).
3. Profilierte Fahrschiene nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil ( 31') und der obere Teil ( 31 ") der Seitenfläche (31 ) des Schienensteges (3) zwischen der fußseitigen Übergangskante (32) und der kopfseitigen Übergangskante (34), das ist ist jene Kante, die beim Übergang der Seitenfläche (42) des Schienenkopfes (4) in die obere Schienenstegfläche ( 31") gebildet wird, im Querschnitt der Schiene (1 ) im wesentlichen knickpunkt -oder knickbereichfrei konkav gerundet ausgebildet wird.3. Profiled rail according to claim 1 or 2, characterized in that the lower part (31 ') and the upper part (31 ") of the side surface (31) of the rail web (3) between the foot-side transition edge (32) and the head-side transition edge (34), that is that edge which is formed at the transition of the side surface (42) of the rail head (4) into the upper rail web surface (31 "), in the cross-section of the rail (1) is essentially concavely rounded or free of kink regions becomes.
4. Profilierte Fahrschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienenstegseitenfläche (31 ) im Querschnitt der Schiene (1) aus einem kreisförmigen und/oder einem ellipsenförmigen unteren (31') und oberen ( 31") Teil gebildet ist und vorzugsweise einen in diesen tangential übergehendengeradlinigen Mittel- oder Zwischenbereich, durch welchen die Schwerpunktachse (X) verläuft, aufweist. 5. Profilierte Fahrschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (S) der Schwerpunktachse (X) von der Abstützfläche (21) am Schienenfuß (2) einen Wert zwischen ( 0,4. Profiled travel rail according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rail web side surface (31) in cross section of the rail (1) is formed from a circular and / or an elliptical lower (31 ') and upper (31 ") part and preferably has a straight-line central or intermediate region which transitions into this tangentially and through which the center of gravity axis (X) runs. 5. Profiled travel rail according to one of claims 1 to 4, characterized in that the distance (S) of the center of gravity axis (X) from the support surface (21) on the rail base (2) has a value between (0,
5 und 0,38), vorzugsweise zwischen ( 0,47 und 0,41 )mal der Höhe (A) der Schiene aufweist.5 and 0.38), preferably between (0.47 and 0.41) times the height (A) of the rail.
6. Profilierte Fahrschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuß (2) der Schiene (1 ) im Vergleich mit dem jeweiligen Schienennormprofil eine geringere Breite ( B) und/oder eine größere Höhe ( H) aufweist.6. Profiled rail according to one of claims 1 to 5, characterized in that the foot (2) of the rail (1) has a smaller width (B) and / or a greater height (H) in comparison with the respective rail standard profile.
7. Profilierte Fahrschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (4), insbesondere der die Tragefläche (41 ) beinhaltende Bereich der Schiene (1 ), wie an sich bekannt, eine erhöhte Härte des Werkstoffes im Vergleich mit Steg und Fuß aufweist.7. Profiled travel rail according to one of claims 1 to 6, characterized in that the head (4), in particular the area of the rail (1) containing the support surface (41), as known per se, an increased hardness of the material compared with Has bridge and foot.
8. Profilierte Fachschieπe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuß (2), insbesondere der die Abstützfläche beinhaltende zentrische, im wesentlichen symmetrisch zur Achse (y) gelegene Bereich der Schiene (1 ) eine im Vergleich mit dem Steg erhöhte Härte des Werkstoffes aufweist. 8. Profiled Fachschieπe according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the foot (2), in particular the central surface containing the support surface, substantially symmetrical to the axis (y) located region of the rail (1) in comparison with the web has increased hardness of the material.
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