EP0856086B1 - Superstructure construction - Google Patents
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- EP0856086B1 EP0856086B1 EP96934747A EP96934747A EP0856086B1 EP 0856086 B1 EP0856086 B1 EP 0856086B1 EP 96934747 A EP96934747 A EP 96934747A EP 96934747 A EP96934747 A EP 96934747A EP 0856086 B1 EP0856086 B1 EP 0856086B1
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- E01B9/00—Fastening rails on sleepers, or the like
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- E01B9/685—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair characterised by their shape
- E01B9/686—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair characterised by their shape with textured surface
-
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- E01B9/62—Rail fastenings incorporating resilient supports
Definitions
- the invention relates to a superstructure comprising one over a Underlay arranged like a concrete sleeper, which in turn is fastened by a fastening how ribbed plate starts, at least between the base and the attachment an intermediate layer with a stiffness x is arranged.
- the threshold is like a concrete sleeper on asphalt or concrete slabs or equivalent Troughs introduced and then in a casting compound such as concrete or Partially poured asphalt.
- a construction is known to achieve structure-borne and airborne noise, a control rail like S54 in a channel, which consists of concrete or steel parts, on a cork layer to apply.
- hollow bodies are provided, the top with a polyurethane-cork mixture are filled to reduce the sound.
- one has appropriate construction did not lead to the desired result. Much more have sound measurements that even compared to the ballast construction a sound increase by 10 dB.
- DE 89 15 837 U 1 describes a device for storing rails for rail vehicles known in which a ribbed plate on an elastic intermediate layer is arranged, the thickness of which corresponds at least to that of the ribbed plate. It can the intermediate layer has a desired elasticity due to certain geometry specifications exhibit.
- DE 40 11 013 A1 which is based on a temperature Rail construction for high-speed tracks. It should by Formation of a cavity ensured with plastic-modified adhesive mortar be that an immediate transfer of heat or cooling energy to the Rail is avoided.
- EP 0 632 164 A1 suggests the proposal of an elastic intermediate layer to be structured on the bottom side in such a way that there is greater rigidity under load results, whereby at the same time a transmission of sound should be limited.
- a superstructure construction is known from WO 95/06165 in which the rail is on a Support is supported in which a movable section is mounted. On this is the Rail supported at first. If a predeterminable force is exceeded, the force becomes derived on the base and thus in a support like threshold.
- the present invention is based on the problem, in particular a superstructure construction to develop such a slab track in such a way that a reduction of structure-borne and airborne noise.
- the rigidity x the intermediate layer is designed in such a way that the maximum permissible and / or specifiable Rail tension in the rail, the intermediate layer is essentially inelastic Has properties such that a further bending of the rail is not or in essentially no longer takes place.
- the intermediate layer is at the maximum permissible or desired Designed rail tension, which gives the advantage that the rail itself is stored softer, thereby decoupling the rail from the Threshold occurs.
- This also affects a lower base load, which in turn reduces structure-borne noise.
- This can intensify by the fact that as a rail those with honem moment of inertia and resistance viewed across the rail center axis, for example a solid rail, so that the rail performs the function of a carrier and a load-bearing Can have an effect.
- An intermediate layer is proposed, which is reached before the maximum permissible and / or predefinable rail tension a low and when this one has high rigidity.
- the intermediate layer in the range of permissible rail tension has a stiffness x with x 25 25 kN / mm, preferably 4 x x 25 25 kN / mm, or that if the maximum permissible rail tension is present, the intermediate layer has a rigidity x with x ⁇ 35 kN / mm, in particular x ⁇ 90 kN / mm, preferably in the range of 100 kN / mm.
- the intermediate layer when the intermediate layer is not loaded, it has projections protruding over its underside, which are surrounded on the circumferential side by a free space (recess) within the intermediate layer.
- the free space has a volume V a which is equal to a volume V b which the respective projection has in its section projecting above the underside.
- the projections exercise the function of a Suspension spring, which is effective when the maximum rail tension of the Supported rail is not yet reached. If this is then achieved, then the projections are pressed into the base such that the projections close flush with the bottom of the liner and at the same time the entire Fill in free spaces. This causes the form factor of the Intermediate layer increased so that the maximum permissible rail tension also further force application cannot be exceeded.
- the intermediate layer should have a stiffness x which is in the range of 100 kN / mm.
- the rail is a Vignol rail with a maximum permissible rail tension of 70 to 100 N / mm 2 and that the intermediate layer has a stiffness x of approximately 4 to 16 kN / mm if the maximum permissible rail tension has not yet been reached .
- a development of the invention provides that in particular rails are used which have an moment of inertia I x with preferably I x ⁇ 3,400 cm 4 and a section modulus W a with preferably W x ⁇ 350 cm 3 .
- a superstructure of a slab track in which the rail is a solid rail with an moment of inertia I x with 3,700 ⁇ I x ⁇ 3,800 cm 4 and a section modulus W a with 390 ⁇ W x ⁇ 410 cm 3 and a maximum desired rail tension ⁇ (about 70 ⁇ 4 N / mm 2 for rail steel UIC grade A with 880N / mm 2 tensile strength) can be generated and the intermediate layer has a stiffness x of about 10 ⁇ 2 kN / mm for full webs. For modes of transport with lower axle loads, stiffness results that are below the previously specified value.
- the invention provides that the rail on the foot side in this way is designed so that the foot with vibration excitation sound waves of a frequency ⁇ emits that are essentially outside a frequency range between 500 and 3,000 Hz. This results in a vibration engineering design of the Rail foot such that a significant reduction in airborne noise he follows.
- the rail can be made seamless, which also prevents that adverse effects from undesired airborne noise are avoided.
- the rail has a web
- the rail with the attachment like a ribbed plate forms a rail widening unit.
- FIG. 1 is a UIC60 rail 18, at 2 around a Vignol rail 20, which in comparison to the UIC60 rail 18 in with respect to web 22 and foot 24 is vibrationally changed, and by one Full rail 26 is shown in FIG. 3.
- the respective rail 18, 20, 26 is with the ribbed plate 16 via suitable fastening means secured like clamps 28, 30, which are on the feet 24 and 32, 34th support the rails 20 or 18 and 26.
- suitable fastening means secured like clamps 28, 30, which are on the feet 24 and 32, 34th support the rails 20 or 18 and 26.
- the connection between the Fasteners 28 and 30 and the respective rail feet 24, 32, 34 such that a mechanical unit forms, which leads to an apparent widening of the rail foot leads.
- the respective rail 18, 20, 26 experiences a higher tilt stability.
- an elastic intermediate layer 36, 38 and 40th with a stiffness x that runs from the maximum desired rail tension depends on the respective rail 18, 20, 26.
- the rib plate 16 is preferred vulcanized into the intermediate layer 36, 38, 40, which in turn is a so-called bent Has rigidity characteristic.
- constructive measures can be chosen that can be found in WO 94/08093. The corresponding revelation must be followed refer to, which is the subject of the present description.
- the measures to be taken from FIGS. 4 and 5 are to be provided, to adjust the stiffness of the intermediate layer in such a way that before reaching of the maximum permissible rail tension, there are soft properties that vary then suddenly change to hard properties when the maximum permissible rail tension is present.
- An intermediate layer 36, 38, 40 which can be seen in FIGS. 1 to 3 can in principle show a structure as can be seen in FIGS. 4 and 5 and is provided with the reference number 42.
- the intermediate layer 42 has protrusions 46 protruding from its underside 44.
- the protrusions 46 are surrounded by a free space 48 (recess in the intermediate layer 42) when the intermediate layer 42 is not loaded.
- This free space 48 has a volume V a which corresponds to the volume V b of the section 50 of the projections 46 which projects above the underside 44 of the intermediate layer 42.
- the projections 46 exercise the usual load on the rail, that is before the maximum permissible rail tension is reached, support spring functions, support accordingly alone the ribbed plate 16. With increasing force application and the associated increasing rail tension, the projection 46 is pressed more and more in the intermediate layer 42 with the result that the free space 48 of the material of Projection 46 is filled. If the maximum permissible rail tension is reached, then the projection 46 fills the entire free space 48, so that as a result the projection 46 with its end face 52 flush with the underside 44 of the intermediate layer 42 completes. As a result, the entire intermediate layer exercises 42 carrying functions with the As a result, the intermediate layer 42 is effective as a whole with high rigidity becomes. This in turn means that when the force is further introduced into the rail Rail tension can not be increased or not to a substantial extent.
- the intermediate layer 42 is with projections 46 pressed into it shown. It can be seen that the end faces 52 of the projections with the underside 44 the intermediate layer 42 are aligned.
- the characteristic curve of the intermediate layer 42 is shown in principle. So is the depression depending on the force acting on the intermediate layer 42 s shown. In the area in which the maximum permissible rail tension has not yet been reached, the characteristic curve shows a flat course, which then rises steeply, when the maximum permissible rail tension is reached.
- the intermediate layer 42 is designed such that the rail is such is bendable that the maximum permissible rail tension can be generated and if present this another bending can no longer take place because of the intermediate layer 42 has a high rigidity x, which is preferably in the range of 100 kN / mm or should be more.
- the maximum permissible rail tension is to be understood as the one that can occur on the underside of the foot and can be determined, for example, using the measuring strip. It is intended for slab tracks. that the maximum desired rail tension is 70 ⁇ 4 N / mm 2 with a usual wheel load of 10 t of a vehicle passing through the rail.
- the intermediate layer 36, 38, 40 with respect to their spring properties or rigidity has so-called kinked characteristic.
- the intermediate layer 36, 38, 40 has as long as elastic or "soft” properties until the maximum permissible or predefinable Rail tension has not yet been reached. If this is the case, then the intermediate layer is 36, 38, 40 "hard”, so has a high rigidity, so that further deflection the rail 18, 20, 26 and thus increase in the rail tension is omitted.
- the stiffness x of the intermediate layer is reduced if the moment of inertia I x and the section modulus W x of the rail are increased , for example the geometry of a conventional UIC60 rail 18 is changed such that the web 22 is widened according to FIG. 2 and the rail foot 24 merges into the web 22 with less curvature.
- the rail 20 can be stored more softly without the maximum permissible rail tension of in particular 70 ⁇ 4 N / mm 2 being exceeded.
- soft storage means further decoupling from the threshold 10, with the result that the structure-borne noise emitted by the rail 20 is reduced.
- the geometry of the rail 20 or that of the solid rail 26 results in this further the advantage that the foot 24 or 34 compared to the UIC60 rail 18 was changed in terms of vibration technology so that the vibration emitted sound not in the undesirable frequency range between 500 and 3,000 Hz lies.
- the shape of the web 22 of the rail 20 also becomes the airborne sound usually emitted by the web of a Vignol rail decreased.
- the rail 18, 20, 26 on the intermediate layer 36, 38, 40 is elastically supported such that the maximum with conventional wheel loads permissible rail tension achievable, however due to a kinked course of the Characteristic is not exceeded in principle, there is the advantage that a decoupling between the rail 18, 20, 26 and the threshold 10 is such that undesirable Structure-borne noise is prevented.
- These values apply in the working range in which the maximum rail tension is not exceeded. If, on the other hand, this is achieved, the stiffness of the intermediate layer 40 changes such that it is "hard”, that is to say largely inelastic, so that there is no further deflection of the rail. In this "hard” area, the stiffness should be x ⁇ 35 kN / mm.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Oberbaukonstruktion umfassend eine über einer Unterlage wie Betonschwelle angeordnete Schiene, die ihrerseits von einer Befestigung wie Rippenplatte ausgeht, wobei zwischen der Unterlage und der Befestigung zumindest eine Zwischenlage mit einer Steifigkeit x angeordnet ist.The invention relates to a superstructure comprising one over a Underlay arranged like a concrete sleeper, which in turn is fastened by a fastening how ribbed plate starts, at least between the base and the attachment an intermediate layer with a stiffness x is arranged.
Es ist bekannt, Schwellen auf Schotter zu betten oder auf Konstruktionen einer Festen Fahrbahn mit stabilen steifen Schwellenlagerungen zurückzugreifen. Im letzteren Fall wird die Schwelle wie Betonschwelle auf Asphalt- oder Betontragplatten oder entsprechende Tröge eingebracht und sodann in einer Vergußmasse wie Beton oder Asphalt teilweise eingegossen.It is known to sleep sleepers on gravel or on constructions of a firm Recourse to the road with stable, stiff sleeper bearings. In the latter case the threshold is like a concrete sleeper on asphalt or concrete slabs or equivalent Troughs introduced and then in a casting compound such as concrete or Partially poured asphalt.
Um bei Festen Fahrbahnen eine Verringerung des von einer Schiene ausgehenden Körper- und Luftschalls zu erreichen, ist eine Konstruktion bekannt, eine Regelschiene wie S54 in einem Kanal, der aus Beton- bzw. Stahlteilen besteht, auf einer Korkschicht aufzubringen. Zusätzlich sind Hohlkörper vorgesehen, die nach oben hin mit Polyurethan-Kork-Gemisch gefüllt sind, um den Schall zu verringern. Allerdings hat eine entsprechende Konstruktion nicht zu dem gewünschten Ergebnis geführt. Vielmehr haben Schallmessungen ergeben, daß sogar gegenüber dem Schotterbau eine Schallerhöhung um 10 dB erfolgt.In order to reduce the starting point of a rail on slab tracks A construction is known to achieve structure-borne and airborne noise, a control rail like S54 in a channel, which consists of concrete or steel parts, on a cork layer to apply. In addition, hollow bodies are provided, the top with a polyurethane-cork mixture are filled to reduce the sound. However, one has appropriate construction did not lead to the desired result. Much more have sound measurements that even compared to the ballast construction a sound increase by 10 dB.
Aus dem DE 89 15 837 U 1 ist eine Einrichtung zum Lagern von Schienen für Schienenfahrzeuge bekannt, bei der eine Rippenplatte auf einer elastischen Zwischenlage angeordnet wird, deren Dicke mindestens der der Rippenplatte entspricht. Dabei kann die Zwischenlage durch bestimmte Geometrievorgaben eine gewünschte Elastizität aufweisen. Gleiches gilt für die DE 40 11 013 A1, die sich auf eine temperierte Schienenkonstruktion für Gleise mit hohen Geschwindigkeiten bezieht. Dabei soll durch Ausbildung eines Hohlraums mit kunststoffmodifiziertem Klebemörtel sichergestellt werden, daß eine unmittelbare Übertragung von Wärme- oder Kühlenergie auf die Fahrschiene vermieden wird.DE 89 15 837 U 1 describes a device for storing rails for rail vehicles known in which a ribbed plate on an elastic intermediate layer is arranged, the thickness of which corresponds at least to that of the ribbed plate. It can the intermediate layer has a desired elasticity due to certain geometry specifications exhibit. The same applies to DE 40 11 013 A1, which is based on a temperature Rail construction for high-speed tracks. It should by Formation of a cavity ensured with plastic-modified adhesive mortar be that an immediate transfer of heat or cooling energy to the Rail is avoided.
Nach der DE 41 38 575 A1 kann die Federsteifigkeit einer elastischen Zwischenlage aufstandskraftabhängig ausgebildet werden.According to DE 41 38 575 A1, the spring stiffness of an elastic intermediate layer be trained depending on the riot force.
Der EP 0 632 164 A1 ist der Vorschlag zu entnehmen, eine elastische Zwischenlage bodenseitig derart zu strukturieren, daß sich bei Belastung eine größere Steifigkeit ergibt, wobei gleichzeitig eine Weiterleitung von Schall begrenzt werden soll.EP 0 632 164 A1 suggests the proposal of an elastic intermediate layer to be structured on the bottom side in such a way that there is greater rigidity under load results, whereby at the same time a transmission of sound should be limited.
Aus der DE 43 14 578 A1 ist eine elastische Schienenunterlage mit bodenseitigen Kompressionspunkten und umlaufender geschlossener Randleiste bekannt. DE 43 14 578 A1 describes an elastic rail pad with a bottom side Compression points and all-round closed sidebar known.
Aus der WO 95/06165 ist eine Oberbaukonstruktion bekannt, bei der die Schiene auf einer Unterlage abgestützt ist, in der ein beweglicher Abschnitt gelagert ist. Auf diesen ist die Schiene zunächst abgestützt. Wird eine vorgebbare Kraft überschritten, wird die Kraft auf die Unterlage und somit in eine Abstützung wie Schwelle abgeleitet.A superstructure construction is known from WO 95/06165 in which the rail is on a Support is supported in which a movable section is mounted. On this is the Rail supported at first. If a predeterminable force is exceeded, the force becomes derived on the base and thus in a support like threshold.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Oberbaukonstruktion insbesondere eine solche einer Festen Fahrbahn derart weiterzubilden, dass eine Reduzierung von Körper- und Luftschall erfolgt.The present invention is based on the problem, in particular a superstructure construction to develop such a slab track in such a way that a reduction of structure-borne and airborne noise.
Das Problem wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, dass die Steifigkeit x der Zwischenlage derart ausgelegt ist, dass bei maximal zulässiger und/oder vorgebbarer Schienenspannung in der Schiene die Zwischenlage im wesentlichen unelastische Eigenschaften derart besitzt, dass ein weiteres Durchbiegen der Schiene nicht oder im wesentlichen nicht mehr erfolgt. The problem is essentially solved according to the invention in that the rigidity x the intermediate layer is designed in such a way that the maximum permissible and / or specifiable Rail tension in the rail, the intermediate layer is essentially inelastic Has properties such that a further bending of the rail is not or in essentially no longer takes place.
Erfindungsgemäß wird die Zwischenlage auf die zulässige bzw. gewünschte maximale Schienenspannung ausgelegt, wodurch sich der Vorteil ergibt, daß die Schiene selbst weicher gelagert wird, wodurch eine Entkopplung zwischen der Schiene und der Schwelle erfolgt. Dies wirkt sich auch auf eine geringere Stützpunktbelastung aus, wodurch wiederum eine Reduzierung des Körperschalls erfolgt. Verstärkt kann dies dadurch werden daß man als Schiene solche mit honem Trägheits- und Widerstandsmoment über die Schienenmittelachse betrachtet verwendet, zum Beispiel eine Vollschiene, so daß die Schiene die Funktion eines Trägers ausübt und eine lasttragende Wirkung entfalten kann. Hierdurch erfolgt eine weitere Entkopplung zwischen der Schiene und der Schwelle, wodurch wiederum der von der Schiene ausgehende Körperschall beim Durchfahren eines Schienenfahrzeuges verringert wird.According to the invention, the intermediate layer is at the maximum permissible or desired Designed rail tension, which gives the advantage that the rail itself is stored softer, thereby decoupling the rail from the Threshold occurs. This also affects a lower base load, which in turn reduces structure-borne noise. This can intensify by the fact that as a rail those with honem moment of inertia and resistance viewed across the rail center axis, for example a solid rail, so that the rail performs the function of a carrier and a load-bearing Can have an effect. This results in a further decoupling between the Rail and the threshold, which in turn causes the structure-borne noise emanating from the rail is reduced when driving through a rail vehicle.
Es wird eine Zwischenlage vorgeschlagen, die vor Erreichen der maximal zulässigen und/oder vorgebbaren Schienenspannung eine geringe und bei Erreichen dieser eine hohe Steifigkeit aufweist.An intermediate layer is proposed, which is reached before the maximum permissible and / or predefinable rail tension a low and when this one has high rigidity.
Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Zwischenlage im Bereich zulässiger Schienenspannung eine Steifigkeit x mit x ≤ 25 kN/mm aufweist, vorzugsweise 4 ≤ x ≤ 25 kN/mm, bzw. daß bei Vorliegen der maximal zulässigen Schienenspannung die Zwischenlage eine Steifigkeit x mit x ≥ 35 kN/mm, insbesondere x ≥ 90 kN/mm aufweist, vorzugsweise im Bereich von 100 kN/mm.It is preferably provided that the intermediate layer in the range of permissible rail tension has a stiffness x with x 25 25 kN / mm, preferably 4 x x 25 25 kN / mm, or that if the maximum permissible rail tension is present, the intermediate layer has a rigidity x with x ≥ 35 kN / mm, in particular x ≥ 90 kN / mm, preferably in the range of 100 kN / mm.
Insbesondere und nach einem eigenerfinderischen Vorschlag ist jedoch vorgesehen, daß bei unbelasteter Zwischenlage diese über ihrer Unterseite vorstehende Vorsprünge aufweist, die innerhalb der Zwischenlage umfangsseitig von einem Freiraum (Aussparung) umgeben sind. Der Freiraum weist ein Volumen Va auf, das gleich einem Volumen Vb ist, das der jeweilige Vorsprung in seinem über der Unterseite vorstehenden Abschnitt aufweist.In particular and according to a proposal of our own, however, it is provided that, when the intermediate layer is not loaded, it has projections protruding over its underside, which are surrounded on the circumferential side by a free space (recess) within the intermediate layer. The free space has a volume V a which is equal to a volume V b which the respective projection has in its section projecting above the underside.
Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag üben die Vorsprünge die Funktion einer Tragfeder aus, die dann wirksam ist, wenn die maximale Schienenspannung der über die Unterlage abgestützten Schiene noch nicht erreicht ist. Wird diese sodann erreicht, so werden die Vorsprünge derart in die Unterlage hineingedrückt, daß die Vorsprünge bündig mit der Unterseite der Zwischenlage abschließen und gleichzeitig die gesamten Freiräume (Aussparungen) ausfüllen. Hierdurch bedingt wird der Formfaktor der Zwischenlage derart erhöht, daß die maximal zulässige Schienenspannung auch bei weiterer Krafteinleitung grundsätzlich nicht überschritten werden kann. Insbesondere dann, wenn die Freiräume in der Unterlage vollständig vom Material der Vorsprünge ausgefüllt sind, sollte die Zwischenlage eine Steifigkeit x aufweisen, die im Bereich von 100 kN/mm liegt.By means of the proposal according to the invention, the projections exercise the function of a Suspension spring, which is effective when the maximum rail tension of the Supported rail is not yet reached. If this is then achieved, then the projections are pressed into the base such that the projections close flush with the bottom of the liner and at the same time the entire Fill in free spaces. This causes the form factor of the Intermediate layer increased so that the maximum permissible rail tension also further force application cannot be exceeded. In particular then when the clearances in the pad are completely made of the material of the projections are filled in, the intermediate layer should have a stiffness x which is in the range of 100 kN / mm.
Insbesondere ist vorgesehen, daß die Schiene eine Vignolschiene mit einer maximal zulässigen Schienenspannung von 70 bis 100 N/mm2 ist und daß die Zwischenlage eine Steifigkeit x von in etwa 4 bis 16 kN/mm aufweist, sofern die maximal zulässige Schienenspannung noch nicht erreicht ist.In particular, it is provided that the rail is a Vignol rail with a maximum permissible rail tension of 70 to 100 N / mm 2 and that the intermediate layer has a stiffness x of approximately 4 to 16 kN / mm if the maximum permissible rail tension has not yet been reached .
Losgelöst von der Geometrie der Schiene sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß insbesondere Schienen zum Einsatz gelangen, die ein Trägheitsmoment Ix mit vorzugsweise Ix ≥ 3.400 cm4 und einem Widerstandsmoment Wa mit vorzugsweise Wx ≥ 350 cm3 aufweisen.Detached from the geometry of the rail, a development of the invention provides that in particular rails are used which have an moment of inertia I x with preferably I x ≥ 3,400 cm 4 and a section modulus W a with preferably W x ≥ 350 cm 3 .
Insbesondere ist eine Oberbaukonstruktion einer Festen Fahrbahn vorgesehen, bei der die Schiene eine Vollschiene mit einem Trägheitsmoment Ix mit 3.700 ≤ Ix ≤ 3.800 cm4 und einem Widerstandsmoment Wa mit 390 ≤ Wx ≤ 410 cm3 ist und eine maximal gewünschte Schienenspannung σ (etwa 70 ± 4 N/mm2 für Schienenstahl UIC Güte A mit 880N/mm2 Zugfestigkeit) erzeugbar ist und die Zwischenschicht eine Steifigkeit x von in etwa 10 ± 2 kN/mm bei Vollbahnen aufweist. Bei Verkehrsträgern mit geringeren Achslasten ergeben sich Steifigkeiten, die unter dem zuvor angegebenen Wert liegen.In particular, a superstructure of a slab track is provided, in which the rail is a solid rail with an moment of inertia I x with 3,700 ≤ I x ≤ 3,800 cm 4 and a section modulus W a with 390 ≤ W x ≤ 410 cm 3 and a maximum desired rail tension σ (about 70 ± 4 N / mm 2 for rail steel UIC grade A with 880N / mm 2 tensile strength) can be generated and the intermediate layer has a stiffness x of about 10 ± 2 kN / mm for full webs. For modes of transport with lower axle loads, stiffness results that are below the previously specified value.
In Weiterbildung der Erfindung sieht die Erfindung vor, daß die Schiene fußseitig derart ausgestaltet ist, daß der Fuß bei Schwingungsanregung Schallwellen einer Frequenz ν aussendet, die im wesentlichen außerhalb eines Frequenzbereichs zwischen 500 und 3.000 Hz liegen. Hierdurch ergibt sich eine schwingungstechnische Gestaltung des Schienenfußes derart, daß im erheblichen Umfang eine Reduzierung des Luftschalls erfolgt.In a development of the invention, the invention provides that the rail on the foot side in this way is designed so that the foot with vibration excitation sound waves of a frequency ν emits that are essentially outside a frequency range between 500 and 3,000 Hz. This results in a vibration engineering design of the Rail foot such that a significant reduction in airborne noise he follows.
Zusätzlich kann die Schiene steglos ausgebildet sein, wodurch ebenfalls verhindert wird, daß Beeinträchtigungen durch unerwünschte Luftschalls unterbleiben.In addition, the rail can be made seamless, which also prevents that adverse effects from undesired airborne noise are avoided.
Sofern die Schiene einen Steg aufweist, sollte dieser derart gestaltet sein, daß der Steg bei Schwingungsanregung Schallwellen einer Frequenz ν aussendet, die im wesentlichen außerhalb eines Frequenzbereichs zwischen in etwa 500 und 3.000 Hz liegen.If the rail has a web, this should be designed such that the web emits sound waves with a frequency ν when vibrating, which essentially are outside a frequency range between approximately 500 and 3000 Hz.
Um sicherzustellen, daß die Schiene aufgrund der Tatsache, daß diese über die Befestigung auf einer relativ weichen Zwischenlage ruht, nicht kippen kann, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß die Schiene mit der Befestigung wie Rippenplatte eine eine Schienenverbreiterung bewirkende Einheit bildet. Dabei kann die Befestigung in der Zwischenlage eingelassen und von dieser längsrandseitig umschlossen sein.To ensure that the rail due to the fact that this has the attachment rests on a relatively soft intermediate layer, cannot tilt, sees further training the invention that the rail with the attachment like a ribbed plate forms a rail widening unit. The attachment in the liner and be enclosed by this along the longitudinal edge.
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 der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.Further details, advantages and features of the invention do not only result from the claims, the features to be extracted from them - individually and / or in combination - but also from the following description of the drawing preferred preferred embodiments.
Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Schnitt durch eine Oberbaukonstruktion mit einer ersten Ausführungsform einer Vignolschiene,
- Fig. 2
- einen Schnitt durch eine Oberbaukonstruktion mit einer zweiten Ausführungsform einer Vignolschiene,
- Fig. 3
- einen Schnitt durch eine Oberbaukonstruktion mit einer Vollschiene,
- Fig. 4
- einen Schnitt durch eine Zwischenlage mit wirksamer geringer Steifigkeit,
- Fig. 5
- die Zwischenlage nach Fig. 4 mit wirksamer hoher Steifigkeit und
- Fig. 6
- eine Kennlinie.
- Fig. 1
- 3 shows a section through a superstructure construction with a first embodiment of a Vignol rail,
- Fig. 2
- 3 shows a section through a superstructure construction with a second embodiment of a Vignol rail,
- Fig. 3
- a section through a superstructure construction with a solid rail,
- Fig. 4
- a section through an intermediate layer with effective low rigidity,
- Fig. 5
- 4 with effective high rigidity and
- Fig. 6
- a characteristic curve.
In den Figuren, in denen grundsätzlich gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen
versehen sind, sind Ausschnitte einer Festen Fahrbahn umfassend eine Betonschwelle
10, eine über Schrauben 12, 14 mit dieser verbundene Rippenplatte 16 sowie eine auf
dieser befestigten Schiene, bei der es sich bei der Fig. 1 um eine UIC60-Schiene 18, bei
der Fig. 2 um eine Vignolschiene 20, die im Vergleich zu der UIC60-Schiene 18 in
bezug auf Steg 22 und Fuß 24 schwingungstechnisch verändert ist, und um eine
Vollschiene 26 gemäß Fig. 3 handelt.In the figures, in which basically the same elements with the same reference numerals
are sections of a slab track comprising a
Die jeweilige Schiene 18, 20, 26 ist mit der Rippenplatte 16 über geeignete Befestigungsmittel
wie Spannbügel 28, 30 gesichert, die sich auf den Füßen 24 bzw. 32, 34
der Schienen 20 bzw. 18 und 26 abstützen. Dabei ist die Verbindung zwischen den
Befestigungsmitteln 28 und 30 und den jeweiligen Schienenfüßen 24, 32, 34 derart, daß
sich eine mechanische Einheit bildet, die zu einer scheinbaren Schienenfußverbreiterung
führt. Hierdurch erfährt die jeweilige Schiene 18, 20, 26 eine höhere Kippstabilität.The
Hinsichtlich der Befestigung der Rippenplatte 16 mit der Betonschwelle 10 über die
Schrauben 12 und 14 wird auf übliche Konstruktionen, insbesondere jedoch auf eine
solche verwiesen, wie diese der WO 95/17552 zu entnehmen ist. Insoweit wird die
diesbezügliche Offenbarung Gegenstand der vorliegenden Erfindung.With regard to the attachment of the
Unabhängig von der Art der Befestigung zwischen der Rippenplatte 16 oder einem
gleichwirkenden Element und der Schwelle 10 ist jedoch erfindungsgemäß vorgesehen,
daß zwischen der Rippenplatte 16 bzw. einer entsprechenden Befestigung für die
Schiene 18, 20, 26 und der Schwelle 10 eine elastische Zwischenlage 36, 38 bzw. 40
mit einer Steifigkeit x verläuft, die von der maximal gewünschten Schienenspannung
der jeweiligen Schiene 18, 20, 26 abhängt. Dabei ist die Rippenplatte 16 vorzugsweise
in die Zwischenlage 36, 38, 40 einvulkanisiert, die ihrerseits eine sogenannte geknickte
Steifigkeits-Kennlinie aufweist. Dies bedeutet, daß die Zwischenlage 36, 38, 40 in ihrem
Arbeitsbereich, in dem die Schiene 18, 20, 26 die maximal zulässige Schienenspannung
noch nicht erreicht hat, weiche Eigenschaften besitzt, jedoch dann schlagartig hart
werden, wenn die maximal zulässige Schienenspannung vorliegt. Um eine sogenannte
geknickte Kennlinie zu erreichen, können konstruktive Maßnahmen gewählt werden, die
der WO 94/08093 zu entnehmen sind. Dabei ist auf die entsprechende Offenbarung zu
verweisen, die Gegenstand der vorliegenden Beschreibung ist.Regardless of the type of attachment between the
Insbesondere sind jedoch die den Fig. 4 und 5 zu entnehmenden Maßnahmen vorzusehen, um die Zwischenlage in ihrer Steifigkeit derart einzustellen, daß vor Erreichen der maximal zulässigen Schienenspannung weiche Eigenschaften vorliegen, die sich dann schlagartig in harte Eigenschaften ändern, wenn die maximal zulässige Schienenspannung vorliegt.In particular, however, the measures to be taken from FIGS. 4 and 5 are to be provided, to adjust the stiffness of the intermediate layer in such a way that before reaching of the maximum permissible rail tension, there are soft properties that vary then suddenly change to hard properties when the maximum permissible rail tension is present.
Eine der Fig. 1 bis 3 zu entnehmende Zwischenlage 36, 38, 40 kann vom Prinzip her
einen Aufbau zeigen, wie dieser den Fig. 4 und 5 zu entnehmen und mit dem Bezugszeichen
42 versehen ist. So weist die Zwischenlage 42 über ihrer Unterseite 44 vorstehende
Vorsprünge 46 auf. Gleichzeitig sind die Vorsprünge 46 bei unbelasteter
Zwischenlage 42 von einem Freiraum 48 (Aussparung in der Zwischenlage 42) umgeben.
Dieser Freiraum 48 weist ein Volumen Va auf, das dem Volumen Vb des Abschnitts
50 der Vorsprünge 46 entspricht, der über der Unterseite 44 der Zwischenlage 42
vorsteht.An
Die Vorsprünge 46 üben bei üblicher Belastung der Schiene, also bevor die maximal
zulässige Schienenspannung erreicht ist, Tragfederfunktionen aus, stützen demzufolge
allein die Rippenplatte 16 ab. Bei zunehmender Krafteinleitung und der damit verbundenen
zunehmenden Schienenspannung drückt sich der Vorsprung 46 immer mehr
in die Zwischenlage 42 mit der Folge ein, daß der Freiraum 48 vom Material des
Vorsprungs 46 ausgefüllt wird. Ist die maximal zulässige Schienenspannung erreicht, so
füllt der Vorsprung 46 den gesamten Freiraum 48 aus, so daß infolgedessen der Vorsprung
46 mit seiner Stirnfläche 52 mit der Unterseite 44 der Zwischenlage 42 bündig
abschließt. Hierdurch bedingt übt die gesamte Zwischenlage 42 Tragfunktionen mit der
Folge aus, daß die Zwischenlage 42 als Ganzes mit einer hohen Steifigkeit wirksam
wird. Dies wiederum bedeutet, daß bei weiterer Krafteinleitung in die Schiene deren
Schienenspannung nicht oder nicht im wesentlichen Umfang erhöht werden kann.The
In Fig. 5 ist die Zwischenlage 42 mit in diese hineingedrückten Vorsprüngen 46
dargestellt. Man erkennt, daß die Stirnflächen 52 der Vorsprünge mit der Unterseite 44
der Zwischenlage 42 fluchten.5, the
Anhand der Fig. 6 ist rein prinzipiell die Kennlinie der Zwischenlage 42 dargestellt. So
ist in Abhängigkeit von der auf die Zwischenlage 42 einwirkenden Kraft die Einsenkung
s dargestellt. In dem Bereich, in dem die maximal zulässige Schienenspannung
noch nicht erreicht ist, zeigt die Kennlinie einen flachen Verlauf, der dann steil ansteigt,
wenn die maximal zulässige Schienenspannung erreicht ist.6, the characteristic curve of the
Anders ausgedrückt wird die Zwischenlage 42 derart ausgelegt, daß die Schiene derart
biegbar ist, daß die maximal zulässige Schienenspannung erzeugbar ist und bei Vorliegen
dieser ein weiteres Durchbiegen nicht mehr erfolgen kann, da die Zwischenlage
42 eine hohe Steifigkeit x aufweist, die vorzugsweise im Bereich von 100 kN/mm oder
mehr liegen sollte. In other words, the
Unter maximaler zulässiger Schienenspannung ist dabei diejenige zu verstehen, die fußunterseitig auftreten kann und zum Beispiel über den Meßstreifen ermittelbar ist. Dabei ist für Feste Fahrbahnen vorgesehen. daß die maximal gewünschte Schienenspannung 70 ± 4 N/mm2 bei üblicher Radlast von 10 t eines die Schiene durchfahrenden Fahrzeuges beträgt.The maximum permissible rail tension is to be understood as the one that can occur on the underside of the foot and can be determined, for example, using the measuring strip. It is intended for slab tracks. that the maximum desired rail tension is 70 ± 4 N / mm 2 with a usual wheel load of 10 t of a vehicle passing through the rail.
Um eine entsprechende maximale Schienenspannung beim Durchfahren des Schienenfahrzeugs
mit der Radlast von 10 t zuzulassen, wird die Steifigkeit x der jeweiligen
Zwischenlage 36, 38, 40 entsprechend ausgelegt, d. h., daß die Steifigkeit x der Zwischenlage
36, 38, 40 im Vergleich zu bekannten Oberbaukonstruktionen verringert, also
die Schiene 18, 20, 26 weicher gelagert werden kann. Hierdurch wiederum ergibt sich
eine Reduzierung des Körperschalls, da die Schiene 18, 20, 26 von der Schwelle 10
entkoppelt wird. Auch ist die Stützpunktbelastung reduziert.A corresponding maximum rail tension when driving through the rail vehicle
with the wheel load of 10 t, the rigidity x of the
Zur Realisierung der erfindungsgemäßen Lehre ist jedoch insbesondere vorgesehen, daß
die Zwischenlage 36, 38, 40 in bezug auf ihre Federeigenschaften bzw. Steifigkeit eine
sogenannte geknickte Kennlinie aufweist. So weist die Zwischenlage 36, 38, 40 solange
elastische bzw. "weiche" Eigenschaften auf, bis die maximal zulässige bzw. vorgebbare
Schienenspannung noch nicht erreicht ist. Liegt diese dagegen vor, so ist die Zwischenlage
36, 38, 40 "hart", weist also eine hohe Steifigkeit auf, so daß eine weitere Durchbiegung
der Schiene 18, 20, 26 und damit Erhöhung der Schienenspannung unterbleibt.To implement the teaching according to the invention, however, it is particularly provided that
the
Da in Abhängigkeit von der Geometrie einer Schiene diese mehr oder weniger die
Funktion eines Trägers ausüben und damit eine lasttragende Wirkung entfalten kann,
ergibt sich eine Verringerung der Steifigkeit x der Zwischenlage dann, wenn das Trägheitsmoment
Ix und das Widerstandsmoment Wx der Schiene erhöht wird, also zum
Beispiel die Geometrie einer üblichen UIC60-Schiene 18 dahingehend verändert wird,
daß entsprechend der Fig. 2 der Steg 22 verbreitert und der Schienenfuß 24 mit geringerer
Krümmung in den Steg 22 übergeht. Hieraus resultiert, daß die Schiene 20 weicher
gelagert werden kann, ohne daß die maximal zulässige Schienenspannung von insbesondere
70 ± 4 N/mm2 überschritten wird. Weiche Lagerung bedeutet jedoch weitergehende
Entkopplung von der Schwelle 10 mit der Folge, daß der von der Schiene
20 abgegebene Körperschall verringert wird.Since, depending on the geometry of a rail, it can more or less perform the function of a beam and thus have a load-bearing effect, the stiffness x of the intermediate layer is reduced if the moment of inertia I x and the section modulus W x of the rail are increased , for example the geometry of a
Noch bessere Ergebnisse zeigen sich bei der Vollschiene 26 gemäß Fig. 3, da aufgrund
des noch höheren Trägheitsmoments Ix und Widerstandsmoments Wx eine noch weichere
Lagerung erfolgen kann, bevor die maximal zulässige Schienenspannung erreicht ist.Even better results are shown in the case of the
Durch die Geometrie der Schiene 20 bzw. der der Vollschiene 26 bedingt ergibt sich
des weiteren der Vorteil, daß der Fuß 24 bzw. 34 im Vergleich zu der UIC60-Schiene
18 schwingungstechnisch dergestalt verändert wurde, daß bei Schwingungsanregung der
abgegebene Schall nicht im unerwünschten Frequenzbereich zwischen 500 und 3.000 Hz
liegt. Durch die Verbreiterung bzw. Änderung der Form des Stegs 22 der Schiene 20
wird auch der üblicherweise von dem Steg einer Vignolschiene abgegebene Luftschall
verringert.The geometry of the
Aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre, daß die Schiene 18, 20, 26 auf der Zwischenlage
36, 38, 40 derart elastisch gelagert wird, daß bei üblichen Radlasten die maximal
zulässige Schienenspannung erreichbar, jedoch aufgrund eines geknickten Verlaufs der
Kennlinie grundsätzlich nicht überschritten wird, ergibt sich der Vorteil, daß eine Entkopplung
zwischen der Schiene 18, 20, 26 und der Schwelle 10 derart erfolgt, daß unerwünschter
Körperschall unterbunden wird. Wird ferner eine Vollschiene 26 oder eine
Vignolschiene 20 mit schwingungstechnisch verändertem Steg 22 und Fuß 24 benutzt,
um die Emission von Luftschall im Bereich zwischen 500 und 3.000 Hz weitgehend zu
unterbinden, ergibt sich eine weitere schalltechnische Verbesserung einer Festen Fahrbahn.Due to the teaching of the invention that the
Unter Berücksichtigung der erfindungsgemäßen Lehre ergibt sich für eine Vollschiene
Vo 1-60 mit Ix = 3.760 cm4, Wx = 430 cm3 und einer maximalen zulässigen Schienenspannung
von 73 N/mm2 für die Zwischenlage 40 eine Steifigkeit von 10 kN/mm,
woraus sich wiederum eine maximale Stützpunktbelastung von 25.3 kN errechnet. Diese
Werte gelten in dem Arbeitsbereich, in dem die maximale Schienenspannung nicht
überschritten ist. Wird diese dagegen erreicht, so ändert sich die Steifigkeit der Zwischenlage
40 derart, daß diese "hart" ist, also weitgehend unelastisch wird, so daß eine
weitere Durchbiegung der Schiene unterbleibt. In diesem "harten" Bereich sollte die
Steifigkeit x ≥ 35 kN/mm betragen.Taking into account the teaching according to the invention, a stiffness of 10 kN / mm results for a solid rail Vo 1-60 with I x = 3,760 cm 4 , W x = 430 cm 3 and a maximum permissible rail tension of 73 N / mm 2 for the
Diese Werte zeigen, daß die Vollschiene 26 in einem Umfang von der Unterlage 40
entkoppelt ist, daß beim Durchfahren der Schiene 26 deren Körperschall nur im geringen
Umfang auf die Schwelle 10 und damit den Unterbau übertragen wird.These values show that the
Claims (13)
- A superstructure construction such as a ballastless track comprising a rail (18, 20, 26) disposed above a support layer such as a concrete sleeper (10) and in its turn extending from a securing device (16) such as a ribbed plate, where at least one intermediate layer (36, 38, 40, 42) with a rigidity x is disposed between the support layer and the securing device,
wherein
the rigidity x of the intermediate layer (36, 38, 40, 42) is rated such that at maximum permissible and/or presettable rail stress in the rail (18, 20, 26) the intermediate layer has substantially non-elastic properties such that further bending of the rail only takes place insubstantially if at all side. - Superstructure construction according to at least one of the preceding claims,
wherein
the intermediate layer (36, 38, 40, 42) has a rigidity x of x ≤ 25 kN/mm, preferably 4 ≤ x ≤ 25 kN/mm, in the range of permissible rail stress. - Superstructure construction according to at least one of the preceding claims,
wherein
at the maximum permissible rail stress the intermediate layer (36, 38, 40, 42) has a rigidity x of x ≥ 35 kN/mm, in particular x ≥ 90 kN/mm, preferably in the vicinity of 100 kN/mm or higher. - Superstructure construction according to at least one of the preceding claims,
wherein
the rail is a Vignol rail (20) with a maximum permissible rail stress of 70 to 100 N/mm2 and wherein the intermediate layer (38) has a rigidity x of approximately 4 to 16 kN/mm before the maximum permissible rail stress is reached. - Superstructure construction according to at least one of the preceding claims,
wherein
the rail is a filled section rail (26) preferably of a rail steel UIC Class A with approximately 880 N/mm2 tensile strength with a moment of inertia Ix of Ix ≥ 3700 cm4 and/or a moment of resistance Wx of Wx ≥ 390 cm3, and wherein at a maximum required rail stress of approximately 70 ± 4 N/mm2 the intermediate layer (40) has a rigidity x of approximately 10 ± 2 kN/mm. - Superstructure construction according to at least one of the preceding claims,
wherein
the foot of the rail (20) emits sound waves with a frequency ν when vibrations are excited, said waves being substantially outside a frequency range between 500 and 3000 Hz. - Superstructure construction according to at least one of the preceding claims,
wherein
the rail (26) is designed without a web. - Superstructure construction according to at least one of the preceding claims,
wherein
the rail (20) is designed at its web such that the web (22) emits sound waves with a frequency v when vibrations are excited, said waves being substantially outside a frequency range between 500 and 3000 Hz. - Superstructure construction according to at least one of the preceding claims,
wherein
the rail (18, 20, 26) forms with the securing device (16) a unit effecting a widening of the rail foot. - Superstructure construction according to at least one of the preceding claims,
wherein
the securing device (16) is positioned inside the intermediate layer (36, 38, 40), preferably enclosed by the latter along its longitudinal edge. - Superstructure construction according to at least Claim 1,
wherein
the rigidity x of the intermediate layer (36, 38, 40, 42) is rated such that the rail (18, 20, 26) is deformable on the foot underside up to the rail stress in the range from 70 to 100 N/mm2. - Superstructure construction such as a ballastless track comprising a rail (18, 20, 26) disposed above a support layer such as a concrete sleeper (10) and in its turn extending from a securing device (16) such as a ribbed plate, where at least one intermediate layer (36, 38, 40, 42) with a rigidity x is disposed between the support layer and the securing device,
wherein
when the intermediate layer (42) is without load it has projections (46) projecting beyond its underside (44) and surrounded by a cavity (48) inside the intermediate layer on the circumferential side, with each cavity (48) having a volume Va equal to a volume Vb corresponding to that of a projection (46) in its section (50) projecting beyond the underside of the intermediate layer, where upon reaching a maximum permissible and/or presettable rail stress in the rail (18, 20, 26) the projections are forced into the intermediate layer such that the projections are flush with the underside of the intermediate layer. - Superstructure construction according to at least Claim 14,
wherein
when the maximum permissible rail stress prevails the volumes of the cavities (48) are completely filled by the material of the projections (46) and wherein the projections are flush with the underside (44) of the intermediate layer in order to achieve a high rigidity x of the intermediate layer (42), in particular in order to achieve a rigidity x in the vicinity of 100 kN/mm.
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