EP0956390B1 - Kurvenzug einer weiche sowie gleisverbindung unter verwendung eines derartigen kurvenzuges - Google Patents

Kurvenzug einer weiche sowie gleisverbindung unter verwendung eines derartigen kurvenzuges Download PDF

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EP0956390B1
EP0956390B1 EP97955078A EP97955078A EP0956390B1 EP 0956390 B1 EP0956390 B1 EP 0956390B1 EP 97955078 A EP97955078 A EP 97955078A EP 97955078 A EP97955078 A EP 97955078A EP 0956390 B1 EP0956390 B1 EP 0956390B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
curve path
curve
switch
beginning
curvature
Prior art date
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EP97955078A
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English (en)
French (fr)
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EP0956390A1 (de
Inventor
Johannes Rainer Oswald
Hannes Gsodam
Peter Ernst Klauser
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Voestalpine Railway Systems GmbH
Original Assignee
Voestalpine VAE GmbH
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Publication date
Application filed by Voestalpine VAE GmbH filed Critical Voestalpine VAE GmbH
Priority to AT97955078T priority Critical patent/ATE233347T1/de
Publication of EP0956390A1 publication Critical patent/EP0956390A1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • E01B2/00—General structure of permanent way
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B7/00—Switches; Crossings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B2204/00—Characteristics of the track and its foundations
    • E01B2204/15—Layout or geometry of the track

Definitions

  • the invention relates to a curve of a switch with switch tongues, a main track and a branch track, whereby the curve from the beginning of the curve to the end of the curve consists of several sections of different curvature 1 / R, where R is the radius of curvature.
  • WO 95/31604 is a curve for the course of rails to be taken from the main track to a branch track, on which likewise starting from a first end section with a Radius of curvature starting towards infinity, the other End of the turnout again with a radius towards infinity is designed to provide additional vibrations, to avoid that can interfere with vehicles.
  • a curve was chosen, which consists of three sections, three sections of approximately the same length are used. Starting from a curvature with a curvature radius tending towards infinity becomes a middle section with constant curvature chosen, the radius of which represents a minimum over the curve.
  • the invention now aims to create a curve of the type mentioned, in which there is less wear on the components and thus a longer service life and lower overall costs, especially in high-speed operation. At the same time, the invention aims to improve the maintenance and driving comfort of such switches, especially for high-speed switches.
  • the curvature 1 / R defines a dimensionless coefficient of curvature ⁇ , which is equal to the quotient of the current curvature 1 / R and the maximum curvature 1 / R min , the maximum curvature in turn resulting from the quotient 1 by the minimum radius.
  • ⁇ can assume values between 0 and 1, so at the points where ⁇ is 0, the radius tends towards infinity, since the minimum radius has a finite value. At the point of the maximum curvature and thus the minimum radius, this coefficient ⁇ takes the value 1.
  • a coefficient ⁇ is defined below, which relates the respective distance of the point of the curve in question from the start of the curve to the total length of the curve.
  • the value ⁇ is therefore 0 at the beginning of the curve and 1 at the end of the curve and takes any values between 0 and 1 in direct proportion to the distance from the beginning of the curve.
  • ⁇ A and ⁇ E are between 0 and 0.5 and ⁇ for ⁇ max between 0.45 and 0.8 and not equal to 0.5 for a switch used on both sides.
  • a switch used on both sides means that the switch is used both sharply and bluntly.
  • a switch used mainly in one direction is designed with particular advantage such that ⁇ A between 0 and 0.5, ⁇ E between 0.5 and 1 and ⁇ for ⁇ max between 0.4 and 1 and unequal for a switch used with a point 0.5 is selected and that ⁇ A between 0.3 and 0.7, ⁇ E between 0 and 0.5 and v for ⁇ max between 0.3 and ⁇ 0.5 is selected for a dull switch.
  • the values for the various curve geometries given above for the different directions of travel have been optimized with regard to minimal lateral acceleration and inlet jerk as well as less wear and tear and small wheel rail forces.
  • a low lateral acceleration and infeed jerk ensure a high level of comfort when driving over the turnout, low wear and low wheel rail forces enable the turnout to have a long service life.
  • the inventive design is particularly advantageous so that between the beginning of the curve and the Curves one and only one point of maximum curvature or with a minimum radius of ⁇ ⁇ 0.5 is provided.
  • the departure from the previously chosen symmetry, for example was proposed in WO 95/31604 with a significant improvement in comfort and a reduction associated with wear.
  • the curve geometry have the shape of an apex clothoid in the curved course, where ⁇ in the case of using such Apex clothoid in accordance with that chosen above Definition assumes a value of ⁇ 0.5.
  • the training is made in a particularly simple manner that the sections of Clothoids and / or cosinoids are formed.
  • the curve geometry with particular advantage so defined that at a point with a high degree of curvature Curve end is arranged.
  • vertex clothoids and Cosinoids usually become one and only one place maximum curvature observed, in which case the training is taken so that with vertex clothoids or Cosinoids, especially the point where the stump is driven over Curvature is arranged closer to the beginning of the curve.
  • the curve according to the invention is particularly suitable for the formation of track connections which are to be traveled at high speeds.
  • a track connection according to the invention using switches of the type mentioned at the beginning, which are traversed on both sides, is preferably designed in such a way that the curve ends merge with an ⁇ E between 0 and 0.5 into a rectilinear connecting section.
  • the track connection is made in a particularly preferred manner such that the straight portion has a curve, a length of 5 to 30% of the total length L ges.
  • This straight-line connection section in a ratio of 5 to 30% of the total length of a curve train achieves a considerably increased calming of the vehicle running.
  • the switch geometries according to the invention are therefore above all Things for high-speed track connections can be used, the combination of different turnout geometries, as defined above, one much lower wear and a much higher Ensure durability.
  • FIG. 1 shows a schematic top view a conventional track connection, on which two branch tracks using a constant radius of curvature in pass over a substantially rectilinear intermediate section.
  • the associated diagram is shown in FIG which is the curvature 1 / R over the length L of the track connection was applied.
  • Fig. 3 is now 1 / R instead of the curvature the dimensionless coefficient of curvature ⁇ over the length of a Track connection applied with the curves according to the invention
  • 4 shows a single turnout geometry of a vertex clothoid, where ⁇ was plotted against ⁇
  • Fig. 5 shows an analog representation for a cosinoid
  • FIG. 6 to 8 show the values for special switch designs.
  • Fig. 1 the main track is in each case designated 1, wherein the length of the respective curve path with L ges is referred to in the illustration of FIG. 2.
  • 1 and 2 a conventional curve geometry according to the prior art was shown, with the branch tracks 2 branching off with a constant radius and merging into a straight-line central section 3.
  • the change in the curvature 1 / R over the length L of the track connection can be seen directly in FIG. 2.
  • a track connection is shown schematically, which is used in both directions.
  • a clothoid between the sections ⁇ 1 to ⁇ 2 , a circular arc between ⁇ 2 and ⁇ 3 and a further clothoid between ⁇ 3 and ⁇ 4 were arranged within the single curve, whereby the straight section of the track connection was arranged between ⁇ 4 and ⁇ 5 is.
  • This illustration shows.
  • the first clothoidal portion which is characterized by a linear increase in the value ⁇ from ⁇ 1 to ⁇ 2 and is denoted by 4, passes at the point ⁇ 2 at maximum curvature and thus the smallest radius of curvature into a circular arc section 5, the length of which varies ⁇ 2 to ⁇ 3 extends.
  • the value ⁇ 2 or ⁇ 3 is by definition equal to 1, whereupon the curve then changes into a clothoid 6, which now ends with ⁇ 4 ⁇ ⁇ 1 and ⁇ 0.
  • the ratio ⁇ has a value of approximately 0.2 to 0.3 in the selected exemplary embodiment, the straight-line section extending to the end of the second curve at ⁇ 5 , At this point the clothoid with dull traffic was again formed with an ⁇ 5 ⁇ 0, so that here too there is a discontinuous transition into the curve of the subsequent switch.
  • the second switch of this track connection is mirror-symmetrically identical to the asymmetrically constructed first switch, so that here again a clothoid 6 is provided in the inlet area and, following ⁇ 6, a circular arc section 5 which opens into a clothoid 4.
  • the vertex clothoid 7 for the peak travel has its maximum curvature or its maximum ⁇ at the point ⁇ 3 , the value here being designated ⁇ 3 .
  • the clothoid itself is again asymmetrical, the course of 1 / R having a kink at the point ⁇ 2 .
  • ⁇ 1 ⁇ 0 is chosen in deviation from the design during pointed travel.
  • ⁇ rises to the point ⁇ 2 and reaches the maximum ⁇ 2 closer to the start of the curve, which is traveled bluntly.
  • ⁇ 3 at position ⁇ 3 is again chosen to be greater than 0 and not equal to ⁇ 1 at position ⁇ 1 .
  • ⁇ 1 at the point ⁇ 1 > 0 and passes through a maximum at the point ⁇ 2 with the value ⁇ 2 .
  • the change in the radius of the curve continues up to the point ⁇ 3 on the end of the cosinoids facing away from the tongue, where ⁇ 3 assumes a value different from ⁇ 1 and different from 0.
  • ⁇ 2 is again off-center between ⁇ 1 and ⁇ 3 , whereby the desired effects in terms of wear reduction and comfort improvement are achieved.
  • ⁇ A denotes the curvature coefficients at the start of the curve
  • ⁇ E the curvature coefficients at the end of the curve
  • the hatched line determines the area which, due to the practical feasibility, is more likely to be implementable.
  • the full line determines the optimal solution area.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kurvenzug einer Weiche mit Weichenzungen, einem Stammgleis und einem Zweiggleis, wobei der Kurvenzug vom Kurvenzuganfang bis zum Kurvenzugende aus mehreren Abschnitten unterschiedlicher Krümmung 1 / R besteht, wobei R den Krümmungsradius bedeutet.
Aus dem Artikel in ETR 39(1990), H.1/2, Januar/Februar von Reimar Holzinger und Dieter Fritz, Entwicklung moderner Hochleistungsweichen zur Wahrung der Zukunftschancen der Bahn sind eine Reihe von Weichengeometrien für die Anforderung eines Hochgeschwindigkeitsverkehrs bekanntgeworden, welche sich in der Regel durch ein hohes Maß an Symmetrie auszeichnen, um plötzliche Richtungs- bzw. Krümmungsänderungen im Gleis und damit übergroße Querbeschleunigungen zu verhindern. Die in diesem Artikel angestellten Betrachtungen betreffen Übergangsbögen vom Typ einer Klothoide, Cosinusparabel und Sinusübergangsbögen, wobei ausführliche Betrachtungen zu Beschleunigungsänderungen (Ruck) angestellt werden.
Der WO 95/31604 ist ein Kurvenzug für den Verlauf von Schienen vom Stammgleis zu einem Zweiggleis zu entnehmen, bei welchem gleichfalls ausgehend von einem ersten Endabschnitt mit einem Krümmungsradius gegen unendlich beginnend, das jeweils andere Ende der Weiche wiederum mit einem Radius gegen unendlich endend ausgebildet ist, um zusätzliche Schwingungsanregungen, die sich störend auf Fahrzeuge auswirken können, zu vermeiden. Bei dieser bekannten Ausbildung wurde ein Kurvenzug gewählt, welcher sich aus drei Abschnitten zusammensetzt, wobei drei etwa gleich lange Abschnitte eingesetzt werden. Ausgehend von einer Krümmung mit einem gegen unendlich tendierenden Krümmungsradius wird ein mittlerer Abschnitt mit konstanter Krümmung gewählt, deren Radius über den Kurvenzug ein Minimum darstellt. Insgesamt ergibt sich somit der Verlauf zweier konventioneller Klothoiden mit einem Zwischenabschnitt in der Form eines Kreisbogens.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, einen Kurvenzug der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher sich insbesondere im Hochgeschwindigkeitsbetrieb ein geringerer Verschleiß der Bauteile und damit eine höhere Lebensdauer sowie niedrigere Gesamtkosten ergeben. Gleichzeitig zielt die Erfindung darauf ab, den Wartungsaufwand und den Fahrkomfort derartiger Weichen vor allem für Hochgeschwindigkeitsweichen zu verbessern. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht der erfindungsgemäße Kurvenzug einer Weiche im wesentlichen darin, daß der Krümmungskoeffizient α = 1/R / 1/Rmin am Kurvenzuganfang (αA) und am Kurvenzugende (αE) ≥ 0 gewählt ist und daß die Stelle oder ein Bereich, in welchem α = 1 in einem relativen Abstand ν = L/Lges ≠ 0,5 vom Kurvenzuganfang liegt, worin L der Abstand vom Kurvenzuganfang und Lges die Länge des Kurvenzuges bezeichnet. Mit der Krümmung 1/R wird ein dimensionsloser Krümmungskoeffizient α definiert, welcher gleich dem Quotient aus der momentanen Krümmung 1/R und der maximalen Krümmung 1/Rmin ist, wobei sich die maximale Krümmung wiederum aus dem Quotienten 1 durch den minimalen Radius ergibt. Dadurch kann α Werte zwischen 0 und 1 annehmen, somit ist an den Stellen, an welchen α gleich 0 ist, der Radius gegen unendlich tendierend, da ja der minimale Radius einen endlichen Wert aufweist. An der Stelle der maximalen Krümmung und damit des minimalen Radius nimmt dieser Koeffizient α den Wert 1 an. Neben der Definition des Wertes α wird in der Folge noch ein Koeffizient ν definiert, welcher den jeweiligen Abstand des betrachteten Punktes des Kurvenzuges vom Kurvenzugbeginn mit der Gesamtlänge des Kurvenzuges in Relation setzt. Der Wert ν ist somit am Kurvenzuganfang gleich 0 und am Kurvenzugende gleich 1 und nimmt beliebige Werte zwischen 0 und 1 in direkter Proportion zum Abstand vom Kurvenzuganfang an. Fahrdynamische Untersuchungen haben unter Berücksichtigung des üblichen Verlaufs von Querschnittsänderungen der betroffenen Bauelemente, wie z.B. Zunge und Herzspitze, nun gezeigt, daß durch Abkehr von der üblichen Symmetrie im Aufbau derartiger Kurvenzüge sowohl der Verschleiß verringert, als auch der Komfort dadurch erhöht werden kann, daß die Stelle oder der Bereich mit α = 1 in einem relativen Abstand ν ≠ 0,5 vom Kurvenzuganfang liegt.
Es hat sich nun gezeigt, daß die Kurvenzuggeometrie noch dahingehend weiter optimiert werden kann, wenn die Fahrtrichtung, in welcher die Weiche üblicherweise befahren wird, mit in die Geometrieüberlegungen aufgenommen wird. Mit besonderem Vorteil ist dabei für eine beidseitig befahrene Weiche αA und αE zwischen 0 und 0,5 und ν für αmax zwischen 0,45 und 0,8 und ungleich 0,5 gewählt. Eine beidseitig befahrene Weiche bedeutet dabei, daß die Weiche sowohl spitz, als auch stumpf befahren wird. Eine hauptsächlich in eine Richtung befahrene Weiche ist mit besonderem Vorteil so ausgeführt, daß für eine spitz befahrene Weiche αA zwischen 0 und 0,5, αE zwischen 0,5 und 1 und ν für αmax zwischen 0,4 und 1 und ungleich 0,5 gewählt ist und daß für eine stumpf befahrene Weiche αA zwischen 0,3 und 0,7, αE zwischen 0 und 0,5 und v für αmax zwischen 0,3 und < 0,5 gewählt ist. Die oben für die verschiedenen Befahrungsrichtungen angegebenen Werte für die verschiedene Kurvenzuggeometrien sind hinsichtlich minimaler Seitenbeschleunigungen und Einlaufruck sowie geringer Verschleißerscheinungen und kleiner Radschienenkräfte optimiert. Eine geringe Seitenbeschleunigung und Einlaufruck gewährleistet dabei einen hohen Komfort bei der Befahrung der Weiche, ein geringer Verschleiß und kleine Radschienenkräfte ermöglichen eine hohe Lebensdauer der Weiche.
In besonders vorteilhafter Weise ist die erfindungsgemäße Ausbildung so getroffen, daß zwischen Kurvenzuganfang und dem Kurvenzugende eine und nur eine Stelle maximaler Krümmung bzw. mit minimalem Radius mit ν ≠ 0,5 vorgesehen ist. Auch hier ist die Abkehr von der bisher gewählten Symmetrie, wie sie beispielsweise in der WO 95/31604 vorgeschlagen wurde, mit einer wesentlichen Verbesserung des Komforts und einer Verringerung des Verschleißes verbunden. Wenn eine und nur eine Stelle maximaler Krümmung vorgesehen ist, kann die Kurvenzuggeometrie die Gestalt einer Scheitelklothoide im gekrümmten Verlauf aufweisen, wobei ν im Falle der Verwendung einer derartigen Scheitelklothoide in Übereinstimmung mit der oben gewählten Definition einen Wert von ≠ 0,5 annimmt. Bei Cosinoiden ist es bekannt, die Werte α am Kurvenzuganfang und am Kurvenzugende voneinander verschieden zu wählen, wobei auch hier bisher üblicherweise der Wert α am Kurvenzugende mit 0 und damit stetig in die Anschlußschiene übergehend gewählt wurde. Wenn, wie es einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung entspricht, anstelle einer und nur einer Stelle maximaler Krümmung ein Zwischenbereich gewählt wird, wird mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, daß zwischen Kurvenzuganfang und Kurvenzugende ein Abschnitt konstanter maximaler Krümmung angeordnet ist, wobei der Radius ein Minimum darstellt und dessen Mitte außerhalb der Mitte zwischen Kurvenzuganfang und dem Kurvenzugende angeordnet ist, wobei auch hier wiederum von den bisherigen Symmetrieüberlegungen abgegangen wird. Der mittlere Bereich eines derartigen Kreisbogenabschnittes liegt ebenso wie die zuvor genannte eine und nur eine Stelle maximaler Krümmung nicht in der Längsmitte des Kurvenzuges, wodurch sich die Verbesserung in Bezug auf Verschleiß und Fahrkomfort ergibt.
In besonders einfacher Weise ist die Ausbildung so getroffen, daß die von der Kreisbogenform verschiedenen Abschnitte von Klothoiden und/oder Cosinoiden gebildet sind. Nimmt man, wie bereits oben angeführt, zusätzlich die Fahrtrichtung in die Überlegungen der Weichengeometrie auf, so ist die Kurvenzuggeometrie mit besonderem Vorteil so definiert, daß bei einer spitz befahrenen Weiche die Stelle mit maximaler Krümmung am Kurvenzugende angeordnet ist. Bei Scheitelklothoiden und Cosinoiden wird hiebei in der Regel eine und nur eine Stelle maximaler Krümmung beobachtet, wobei in diesen Fällen die Ausbildung so getroffen wird, daß bei Scheitelklothoiden oder Cosinoiden, insbesondere bei Stumpfbefahrung die Stelle maximaler Krümmung näher dem Kurvenzuganfang angeordnet ist.
Wie eingangs bereits erwähnt ist der erfindungsgemäße Kurvenzug besonders für die Ausbildung von Gleisverbindungen, welche mit hohen Geschwindigkeiten befahren werden sollen, geeignet. Eine erfindungsgemäße Gleisverbindung unter Verwendung von beidseitig befahrenen Weichen der eingangs genannten Art ist hiebei bevorzugt so ausgestaltet, daß die Kurvenzugenden mit einem αE zwischen 0 und 0,5 in einen geradlinigen Verbindungsabschnitt übergehen. Die Gleisverbindung ist in einer besonders bevorzugten Weise so getroffen, daß der geradlinige Abschnitt eine Länge von 5 bis 30 % der Gesamtlänge Lges eines Kurvenzuges aufweist. Durch diesen geradlinigen Verbindungsabschnitt im Verhältnis von 5 bis 30 % der Gesamtlänge eines Kurvenzuges wird eine wesentlich erhöhte Beruhigung des Fahrzeuglaufes erreicht.
Die erfindungsgemäßen Weichengeometrien sind somit vor allen Dingen für mit hoher Geschwindigkeit befahrene Gleisverbindungen einsetzbar, wobei die erfindungsgemäße Kombination von verschiedenen Weichengeometrien, wie oben definiert, einen wesentlich niedrigeren Verschleiß und eine wesentlich höhere Lebensdauer gewährleisten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine konventionelle Gleisverbindung, bei welchen zwei Zweiggleise unter Anwendung eines konstanten Krümmungsradius in einen im wesentlichen geradlinigen Zwischenabschnitt übergehen. In Fig. 2 ist das zugehörige Diagramm dargestellt, in welcher die Krümmung 1 / R über die Länge L der Gleisverbindung aufgetragen wurde. In Fig. 3 ist nun anstelle der Krümmung 1 / R der dimensionslose Krümmungskoeffizient α über die Länge einer Gleisverbindung mit den erfindungsgemäßen Kurvenzügen aufgetragen, Fig. 4 zeigt eine Einzelweichengeometrie einer Scheitelklothoide, wobei α gegen ν aufgetragen wurde und Fig. 5 zeigt eine analoge Darstellung für eine Cosinoide und Fig. 6 bis 8 zeigen die Werte für spezielle Ausbildungen von Weichen.
In Fig. 1 ist das Hauptgleis jeweils mit 1 bezeichnet, wobei die Länge des jeweiligen Kurvenzuges mit Lges in der Darstellung nach Fig. 2 bezeichnet ist. Bei der Ausbildung nach Fig. 1 und 2 wurde eine konventionelle Kurvenzuggeometrie nach dem Stand der Technik dargestellt, wobei die Zweiggleise 2 mit konstantem Radius abzweigen und in einen geradlinigen Mittelabschnitt 3 übergehen. Die Änderung der Krümmung 1 / R über die Länge L der Gleisverbindung ist unmittelbar der Fig. 2 zu entnehmen.
Bei der Ausbildung nach Fig. 3 ist nun analog der Darstellung nach Fig. 2 unter Verwendung der Definition von α anstelle der Krümmung 1 / R eine Gleisverbindung schematisch dargestellt, welche in beiden Richtungen befahren wird. Es wurde jeweils innerhalb des Einzelkurvenzuges eine Klothoide zwischen den Längenabschnitten ν1 bis ν2, ein Kreisbogen zwischen ν2 und ν3 und eine weitere Klothoide zwischen ν3 und ν4 angeordnet, wobei zwischen ν4 und ν5 der geradlinige Abschnitt der Gleisverbindung angeordnet ist. Bei dieser Darstellung ist ersichtlich. daß der erste klothoidenförmige Teilbereich, welcher durch einen linearen Anstieg des Wertes α von α1 auf α2 gekennzeichnet ist und mit 4 bezeichnet ist, an der Stelle ν2 bei maximaler Krümmung und damit kleinstem Krümmungsradius in einen Kreisbogenabschnitt 5 übergeht, dessen Länge sich von ν2 bis ν3 erstreckt. Der Wert α2 bzw. α3 ist hier definitionsgemäß gleich 1, worauf anschließend der Kurvenzug in eine Klothoide 6 übergeht, welche nun mit einem α4 ≠ α1 und ≠ 0 endet. Am Ende des ersten Kurvenzuges, welches durch den Punkt ν4 definiert ist, weist die Verhältniszahl α bei dem gewählten Ausführungsbeispiel einen Wert von etwa 0,2 bis 0,3 auf, wobei sich der geradlinige Abschnitt bis Ende des zweiten Kurvenzuges bei ν5 erstreckt. An dieser Stelle wurde die stumpf befahrene Klothoide wiederum mit einem α5 ≠ 0 ausgebildet, sodaß auch hier ein unstetiger Übergang in den Kurvenzug der anschließenden Weiche auftritt. Insgesamt ist die zweite Weiche dieser Gleisverbindung spiegelsymmetrisch gleich der asymmetrisch aufgebauten ersten Weiche ausgebildet, sodaß im Einlaufbereich hier wiederum eine Klothoide 6 und im Anschluß an ν6 ein Kreisbogenabschnitt 5 vorgesehen ist, welcher in eine Klothoide 4 mündet. Der Kurvenzuganfang dieser in beiden Richtungen mit hoher Geschwindigkeit befahrenen Gleisverbindung ist wiederum mit gegen unendlich tendierendem Krümmungsradius ausgebildet, sodaß α8 = α1 = 0 an der Stelle ν8 wird. Die dazwischen liegenden Bereiche wurden jeweils mit fortlaufenden Indizes bezeichnet. Für diese Ausbildung einer mit hoher Geschwindigkeit in beide Fahrtrichtungen befahrbaren Gleisverbindung gilt somit, daß der Betrag von α4 gleich dem Betrag von α5 ≠ 0 gewählt ist, wohingegen die beiden Weichenanfänge der Gleisverbindung bei α1 und α8 den Wert α = 0 annehmen.
In den Fig. 4 und 5 sind andere Formen von Einzelweichen näher erläutert, wobei in Fig. 4 zwei Scheitelklothoiden 7 und 8 dargestellt sind. Die Scheitelklothoide 7 für die Spitzbefahrung weist ihre maximale Krümmung bzw. ihr maximales α an der Stelle ν3 auf, wobei der Wert hier mit α3 bezeichnet wurde. Die Klothoide selbst ist wiederum asymmetrisch ausgebildet, wobei der Verlauf von 1 / R an der Stelle ν2 einen Knick aufweist. Bei einer für die Stumpfbefahrung besonders vorteilhaften Scheitelklothoide, wie sie mit 8 in Fig. 4 bezeichnet ist, wird abweichend von der Ausbildung bei der Spitzbefahrung α1 ≠ 0 gewählt. α steigt bei dieser für die Stumpfbefahrung besonders vorteilhaften Scheitelklothoidengeometrie bis zur Stelle ν2 an und erreicht das Maximum α2 näher dem stumpf befahrenen Kurvenzuganfang. α3 an der Stelle ν3 ist hier wiederum größer 0 gewählt und ungleich α1 an der Stelle ν1. Bei der in Fig. 5 dargestellten Weichengeometrie einer Cosinoiden ist α1 an der Stelle ν1 > 0 und durchläuft an der Stelle ν2 ein Maximum mit dem Wert α2. Die Änderung des Kurvenradius geht weiter bis zur Stelle ν3 an der Zunge abgewandten Ende der Cosinoide, wo α3 einen von α1 verschiedenen und von 0 verschiedenen Wert annimmt. ν2 liegt wiederum außermittig zwischen ν1 und ν3, wodurch die gewünschten Effekte in Bezug auf Verschleißminderung und Komfortverbesserung erzielt werden.
Die optimalen Weichengeometrien für die beidseitig befahrene Weiche sind in Fig. 6, für eine spitz befahrene Weiche in Fig. 7 und für eine stumpf befahrene Weiche in Fig. 8 aufgetragen. Dabei bezeichnen αA die Krümmungskoeffizienten am Kurvenzuganfang, αE die Krümmungskoeffizienten am Kurvenzugende und ν (αmax) die Bereiche der maximalen Krümmung mit α = 1. Die schraffierte Linie bestimmt hiebei den Bereich der durch die praktische Machbarkeit eher umsetzbar sein dürfte. Die volle Linie bestimmt den optimalen Lösungsbereich.
In der Folge werden Beispiele für die Kurvenzuggeometrie für verschiedene Befahrungsrichtungen angegeben, die hinsichtlich minimaler Seitenbeschleunigungen und Einlaufruck bei möglichst geringen Verschleißerscheinungen und Radschienenkräften also hinsichtlich höchstmöglichem Komfort und einer maximalen Lebensdauer optimiert werden. Dabei ergibt sich für einen beidseitig befahrenen Kurvenzug einer Weiche eine optimierte Lösung für eine Scheitelklothoidengeometrie, wobei
   αA = 0,05
   αE = 0
   ν(αmax) = 0,6  ist.
Für einen spitz befahrenen Kurvenzug einer Weiche ergibt sich eine optimierte Lösung für eine Klothoide-Kreisbogen-Klothoide-Geometrie, wobei
   αA = 0,1
   αE = 0,65
   ν(αmax) = 0,5 bis 0,7  ist.
Für einen stumpf befahrenen Kurvenzug einer Weiche ergibt sich eine optimierte Lösung für eine Scheitelklothoidengeometrie, wobei
   αA = 0,5
   αE = 0
   ν(αmax) = 0,35  ist.
Bei Geschwindigkeiten von ≥ 160 km/h ergibt sich für eine optimale Gleisverbindung, welche aus zwei beidseitig befahrenen Kurvenzügen besteht, eine optimierte Lösung für eine Scheitelklothoidengeometrie, wobei
   αA1 = αA2 = 0,05
   αE1 = αE2 = 0
   ν(αmax) = 0,6
   und die Länge des Verbindungsabschnittes = 5 % des Kurvenzuges Lges ist.

Claims (11)

  1. Kurvenzug einer Weiche mit Weichenzungen, einem Stammgleis (1) und einem Zweiggleis (2), wobei der Kurvenzug vom Kurvenzuganfang bis zum Kurvenzugende aus mehreren Abschnitten unterschiedlicher Krümmung 1 / R besteht, wobei R den Krümmungsradius bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungskoeffizient α = 1/R / 1/Rmin am Kurvenzuganfang (αA) und am Kurvenzugende (αE) ≥ 0 gewählt ist und daß die Stelle oder ein Bereich, in welchem α = 1 in einem relativen Abstand ν = L/Lges ≠ 0,5 vom Kurvenzuganfang liegt, worin L der Abstand vom Kurvenzuganfang und Lges die Länge des Kurvenzuges bezeichnet.
  2. Kurvenzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine beidseitig befahrene Weiche αA und αE zwischen 0 und 0,5 und ν für αmax zwischen 0,45 und 0,8 und ungleich 0,5 gewählt ist.
  3. Kurvenzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine spitz befahrene Weiche αA zwischen 0 und 0,5, αE zwischen 0,5 und 1 und ν für αmax zwischen 0,4 und 1 und ungleich 0,5 gewählt ist.
  4. Kurvenzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine stumpf befahrene Weiche αA zwischen 0,3 und 0,7, αE zwischen 0 und 0,5 und ν für αmax zwischen 0,3 und < 0,5 gewählt ist.
  5. Kurvenzug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kurvenzuganfang und Kurvenzugende eine und nur eine Stelle maximaler Krümmung bzw. mit minimalem Radius mit ν ≠ 0,5 vorgesehen ist.
  6. Kurvenzug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kurvenzuganfang und Kurvenzugende ein Abschnitt konstanter maximaler Krümmung angeordnet ist, wobei der Radius ein Minimum darstellt und dessen Mitte außerhalb der Mitte zwischen Kurvenzuganfang und Kurvenzugende angeordnet ist.
  7. Kurvenzug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Kreisbogenform verschiedenen Abschnitte von Klothoiden (4, 6) und/oder Cosinoiden gebildet sind.
  8. Kurvenzug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer spitz befahrenen Weiche die Stelle mit maximaler Krümmung näher zum Kurvenzugende angeordnet ist.
  9. Kurvenzug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Scheitelklothoiden (7, 8) oder Cosinoiden, insbesondere bei Stumpfbefahrung die Stelle maximaler Krümmung näher dem Kurvenzuganfang angeordnet ist.
  10. Gleisverbindung unter Verwendung von Weichen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenzugenden mit einem αE zwischen 0 und 0,5 in einen geradlinigen Verbindungsabschnitt (3) übergehen.
  11. Gleisverbindung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der geradlinige Abschnitt (3) eine Länge von 5 bis 30 % der Gesamtlänge Lges eines Kurvenzuges aufweist.
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