EP1413677B1

EP1413677B1 - Vorrichtung zum Befestigen von Schienen

Info

Publication number: EP1413677B1
Application number: EP03021798A
Authority: EP
Inventors: Karl Schwiede
Original assignee: Schwihag Gesellschaft fuer Eisenbahnoberbau mbH; Schwihag GmbH
Current assignee: Schwihag Gesellschaft fuer Eisenbahnoberbau mbH; Schwihag GmbH
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: DE10249500A1; DK1413677T3; EP1413677A2; EP1413677A3; DE50301910D1; ATE312974T1; CA2445115C; CA2445115A1; ES2254844T3

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen von Schienen, insbesondere Backenschienen in einer Weiche, bestehend aus einer Unterlags- bzw. Grundplatte für die Schiene mit einem darauf angeordneten Gleitstuhl für eine Weichenzunge, wobei der Gleitstuhl eine sich bis über den Schienenfuß erstreckende Ausnehmung zur Aufnahme eines Spannbügels, einer Spannplatte oder dergleichen und zumindest ein über die Breite der Ausnehmung verlaufendes Widerlager aufweist sowie an seinem das Schienenfuß übergreifenden Ende als Kragarm ausgebildet ist.

Eine solche sowohl für die innere Backenschienenbefestigung als auch die innere Fahrschienenbefestigung in Weichen dienende Vorrichtung ist durch die DE 32 30 612 A1 bekanntgeworden. Sie ist mit einem elastischen Überlastungs- oder Kippschutz ausgerüstet, der sowohl Brüche der in der Regel zweischenkligen Spannmittel, wie insbesondere Spannbügel, als auch Brüche an den Unterlagsplatten verhindern soll, gleichgültig ob diese aus Einzelteilen in Schweißkonstruktion oder einstückig aus Guß- oder Schmiedeteile gefertigt sind. Die Unterlagsplatte der Schiene trägt einen Gleitstuhl für die Weichenzungen und eine Klemmplattenbefestigung an der Außenseite des Schienenfußes. In einer bis über die Innenseite des Schienenfußes reichenden Ausnehmung des Gleitstuhles ist zum Niederhalten des Schienenfußes ein im wesentlichen U-förmiger Federbügel auf der Gleitstuhlseite einschiebbar. Die freien Enden der Schenkel des Federbügels sind in gespanntem Zustand des Federbügels durch eine Rastverbindung mit Ausformungen des Gleitstuhles gesichert.

Im Bereich der Ausnehmung befindet sich auf der Unterseite des Gleitstuhles eine buckelartige Ausformung, die für den gespannten Federbügel als Widerlager wirkt. Vor dem Schienenfuß ist auf der Unterseite des Gleitstuhles als Widerlager eine weitere buckelartige Ausformung vorgesehen, die bei Normalspannung des Spannbügels ein geringfügiges Spiel gegenüber der Oberseite des Spannbügels hat, welches aber bei Kippbeanspruchung der Schiene unter Bildung eines verkürzten Hebelarms am Federbügel überwunden wird.

Vor allem höhere Achslasten und erhöhte Geschwindigkeiten der Eisenbahnzüge führen zu größeren Kräften, die über die Räder auf die Schienen übertragen werden. In einem normalen Gleis werden die von den Spurkränzen der Räder auftretenden Horizontalkräfte durch die vom Rad her auftretenden Vertikalkräfte überlagert, so daß ein Kippen der Schienen in der Regel nicht auftreten kann bzw. durch die Niederhaltekraft der beidseitig am Schienenfuß angeordneten Befestigungselemente sicher verhindert wird. In einem Bogengleis wirken zwar auf der Außenschiene des Gleises bereits erhöhte Querkräfte, die jedoch auch hier in der Regel durch die gleichzeitigen Vertikalkräfte der Radlast nicht zum Kippen der Backenschiene führen.

Ganz anders stellt sich das Verhältnis der Vertikalkräfte zu den Horizontalkräften in der Zungenvorrichtung einer Weiche, insbesondere im abzweigenden Strang, dar. Zusätzlich zu dem in der Bogenfahrt auftretenden erhöhten Horizontalkräften wechselt nämlich das Rad durch die anliegende Zunge in etwa der Mitte der Zungenvorrichtung von der Backenschiene auf die gebogene, abzweigende Zunge über. Damit entfallen ab diesem Punkt die Vertikalkräfte auf der Backenschiene, so daß die auftretenden Vertikal- und Horizontalkräfte allein von der Zungenschiene aufgenommen bzw. übertragen werden müssen. Die Zungenschiene liegt hier über zahlreiche Schwellen unbefestigt auf den Gleitstuhlplatten auf. Die Horizontalkräfte in diesem abzweigenden Strang des Gleises sind unverändert sehr hoch und werden ausschließlich über Stützknaggen, die am Steg der Backenschiene verschraubt sind, auf die Backenschiene übertragen. Da in diesem Bereich allerdings keine Vertikalkräfte auf der Backenschiene bestehen, wirken sich die Horizontalkräfte voll auf den oberen Teil des Steges der Backenschiene aus und führen zum Kippen der Backenschiene.

Um dieses Kippen zu verhindern, ist es bekannt, insbesondere an der Innenseite des Backenschienenfußes Niederhaltevorrichtungen vorzusehen. Hier hat sich als auch für hohe Geschwindigkeiten und große Achslasten geeignete Niederhaltevorrichtung für die Innenseite der Backenschiene die sogenannte innere Backenschienenverspannung (IBAV) bewährt (vgl. z.B. DE-AS 20 00 482, DE-PS 21 53 534, DE-AS 24 09 138). Diese weisen im Gleitstuhl innenliegende Spannbügel auf, die einen Überlastungsschutz besitzen, der in der Lage ist, in der Dauerbeanspruchung durch das Kippen der Backenschiene bewirkte Abhebekräfte bis 20 KN aufzufangen, ohne daß dies zu einer Überbeanspruchung des Spannbügels oder zum Anschlagen der Schiene am Kragarm des Gleitstuhles führt. Allerdings hat sich gezeigt, daß Lockerungen der Gleitstühle und/oder Spannbügel- und Plattenbrüche bei vorliegenden noch höheren Kräften nicht auszuschließen sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zu schaffen, die auch höchsten Beanspruchungen standhält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kragarm oberhalb des Schienenfußendes der Schiene mit einem nach unten aus dem Lichtprofil des Kragarmes herausragenden Widerlager versehen ist. Das an den Gleitstuhl bzw. dessen Kragarm sogleich bei der Fertigung mit angegossene oder aufgeschmiedete Widerlager ermöglicht es, die maßlichen Toleranzen für das Abheben des Schienenfußes durch maschinelles Bearbeiten mit hoher Genauigkeit einzuengen. Weiterhin wurde erkannt, daß ein weit vorgelagertes, nämlich im Bereich des Kragarms angeordnetes Widerlager den Schwung- und Federweg des Spannelementes verkürzt und dauerhaft eine Überbeanspruchung des Spannelementes (Spannbügel oder dergleichen) sicher ausschließt.

Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung lassen sich hierbei zwei im Abstand voneinander diametral angeordnete Widerlager vorsehen. Nach Ausgestaltungen der Erfindung können die beiden fluchtend zueinander verlaufenden Widerlager links und rechts neben der Ausnehmung an der Unterseite des Kragarmes oder alternativ im Bereich einer von Schenkeln eines Spannbügels gebildeten Schlaufe in der Ausnehmung des Gleitstuhles angeordnet sein. Das in beiden Fällen somit zweigeteilte Widerlager läßt sich in einem Bereich des Gleitstuhles anbringen, der mit beispielsweise Formfräsen frei zugänglich ist, so daß durch eine entsprechende präzise Bearbeitung der Anschläge ein präziser Überlastweg für das Spannelement erreicht werden kann.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird bevorzugt der Übergang zwischen Grundplatte und Kragarm des Gleitstuhles mit einem großen Radius ausgebildet. Hiermit läßt sich begünstigen, daß trotz des Überlastungsschutzwiderlagers unter dem Kragarm und damit außerhalb des stabilen Rahmens beim Anschlagen des Schienenfußes an das bzw. die Widerlager des Kragarmes dennoch keine erhöhten Spannungen (Kerbspannungen) entstehen, die zum Bruch der Spannelemente oder zum Abbrechen des Kragarmes führen könnten. Denn ein größtmöglicher Übergangsradius und damit eine optimierte Formgebung des Übergangs von der Grundplatte zum Gleitstuhl bzw. zum Kragarm des Gleitstuhles macht anders als ein enger Übergangsradius die aufgrund der hohen Kräfte auftretenden Spannungen unschädlich. Die ungehinderte Zugänglichkeit ermöglicht auch hier wiederum die gewünscht gute und präzise Bearbeitung der Radien.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung. Es zeigen:

Fig.: 1 in einer Teil-Seitenansicht einen auf einer Unterlags- bzw. Grundplatte angeordneten Gleitstuhl, ohne Schienen dargestellt;
Fig. 2: den Gleitstuhl nach Fig. 1 in der Draufsicht mit sehr schematisch eingezeichnetem Spannelement in Form eines Spannbügels;
Fig. 3: in einer sehr schematischen Draufsicht eine Ausführung eines Gleitstuhles mit im Bereich seines Kragarms angeordneten Widerlagern;
Fig. 4: in der Draufsicht eine andere Ausführung eines Gleitstuhls mit im Kragarmbereich angeordneten Widerlagern;
Fig. 5: in einem sehr schematischen Teil-Längsschnitt den Gleitstuhl nach Fig. 3 mit demgegenüber andeutungsweise eingezeichneter Backenschiene; und
Fig. 6: in einem sehr schematischen Teil-Längsschnitt den Gleitstuhl nach Fig. 4 mit einer demgegenüber andeutungsweise eingezeichneten Backenschiene.

Ein in den Fig. 1 und 2 dargestellter Gleitstuhl 1 ist auf einer Unterlagsplatte bzw. Grundplatte 2 angeordnet, die in üblicher Weise durch Schrauben oder dergleichen auf einer Schwelle befestigt wird. Links auf der Unterlagsplatte 2 befindet sich eine Rippe 3, gegen die sich das außenliegende Ende eines Schienenfußes 4 einer Backenschiene 5 (vgl. die Fig. 5 und 6) anlegt und an dieser Seite mit einer nicht gezeigten Klemmeinrichtung an die Unterlagsplatte 2 angepreßt wird.

Der innenliegende Schienenfuß 4 der Backenschiene 5 wird unter Einbeziehung des Gleitstuhles 1, auf dem eine nicht gezeigte und gegen die Backenschiene 5 anstellbare Weichenzunge gleitend angeordnet ist, befestigt. Hierzu ist der Gleitstuhl 1 an seinem inneren, der Backenschiene 5 zugewandten Ende mit einem über den innenliegenden Schienenfuß 4 der Backenschiene 5 (vgl. die Fig. 5 und 6) reichenden Kragarm 6 und einerseits einer von dem Gleitstuhl 1 und andererseits der Unterlagsplatte 2 begrenzten, sich über die ganze Länge des Gleitstuhles 1 erstreckenden Ausnehmung 7 versehen. In die Ausnehmung 7 wird ein in Fig. 2 sehr schematisch angedeutetes, im Ausführungsbeispiel in Form eines Spannbügels 8 ausgebildetes Spannelement eingesetzt, wobei eine Schlaufe 9 des Spannbügels 8 nahe dem Endbereich der Ausnehmung 7 auf den inneren Teil des Schienenfußes 4 der Backenschiene 5 aufgleitet. Hingegen werden die freien Enden der beiden Bügelschenkel 10a, 10b in der Ausnehmung 7 des Gleitstuhles verrastet (nicht gezeigt). Der Gleitstuhl 1 weist für das Spannelement bzw. den Spannbügel 8 außerdem dem Überlastungsschutz dienende Widerlager 11, 12 auf, die über die Breite der Ausnehmung 7 verlaufend angeordnet sind, sowie im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 auch noch endseitige Hilfs-Widerlager 13.

Der Gleitstuhl 1 ist weiterhin mit einem sehr weit vorgelagerten, nämlich außerhalb des stabilen Rahmens im Bereich des Kragarms 6 angeordneten Widerlager 14 versehen (vgl. Fig. 1), gegen das sich das vordere Ende des Spannmittels, d.h. im Ausführungsbeispiel die Schlaufe 9 des Spannbügels 8 (vgl. Fig. 2) anlegt. Nach den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Varianten besteht das Widerlager aus zwei getrennten, einander diametral und fluchtend gegenüberliegenden Widerlagern 15a, 15b bzw. 16a, 16b, wobei nach Fig. 3 die Widerlager 15a, 15b links und rechts neben der Ausnehmung 7 an der Unterseite des Kragarmes 6 und gemäß Fig. 4 die Widerlager 16a, 16b in dem von der Schlaufe 9 des Spannbügels 8 (vgl. Fig. 2) überdeckten Bereich aneinandergrückt, d.h. gegenüber Fig. 3 angenähert, von dem Kragarm 6 bis in die Ausnehmung 7 verlaufend angeordnet sind.

In beiden Fällen sind die Widerlager 15a, 15b bzw. 16a, 16b zur optimierten herstellungstechnischen Bearbeitung, z.B. durch Fräsen, frei zugänglich, womit sich ein präziser Überlastweg für das Spannelement bzw. den Spannbügel 8 erreichen läßt. Das gilt gleichermaßen für die optimierte Formgebung des Übergangs von der Unterlagsplatte 2 zum Gleitstuhl 1 bzw. zu dessen Kragarm 6, der sich nämlich mit einem größstmöglichen Radius 17, wie in den Fig. 1 sowie 5 und 6 angedeutet, ausführen läßt.

Das außerhalb des stabilen Rahmens im Bereich des Kragarms 6 angeordnete Widerlager 14 bzw. 15a, 15b bzw. 16a, 16b verkürzt den Federweg des Spannelementes 8 und trägt dazu bei, dauerhaft eine Überbeanspruchung sicher auszuschließen. Dies gleichermaßen und unabhängig davon, ob die Widerlager 15a, 15b einen Anschlag oberhalb der Schlaufe 9 des Spannbügels 8 oder die Widerlager 16a, 16b außerhalb der Schlaufe 9 oberhalb des Spannbügels 8 bereitstellen. Stets wird ein verstärkter Überlastungsschutz für Spannbügel oder dergleichen Spannelemente in Zungenvorrichtungen von Eisenbahnweichen zur Bruchsicherung bei auftretenden hohen Horizontalkräften gewährleistet.

Claims

Vorrichtung zum Befestigen von Schienen (5), insbesondere Backenschienen in einer Weiche, bestehend aus einer Unterlags- bzw. Grundplatte (2) für die Schiene mit einem darauf angeordneten Gleitstuhl (1) für eine Weichenzunge, wobei der Gleitstuhl (1) eine sich bis über den Schienenfuß (4) erstreckende Ausnehmung (7) zur Aufnahme eines Spannbügels (8), einer Spannplatte oder dergleichen und zumindest ein über die Breite der Ausnehmung (7) verlaufendes Widerlager aufweist sowie an seinem das Schienenfußende übergreifenden Ende als Kragarm (6) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kragarm (6) oberhalb des Schienenfußendes (4) der Schiene (5) mit einem nach unten aus dem Lichtprofil des Kragarmes (6) herausragenden Widerlager (14; 15a, 15b; 16a, 16b) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
zwei im Abstand voneinander diametral angeordnete Widerlager (15a, 15b; 16a, 16b).
Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlager (15a, 15b) links und rechts neben der Ausnehmung (7) an der Unterseite des Kragarmes (6) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlager (16a, 16b) im Bereich einer von Schenkeln (10a, 10b) eines Spannbügels (8) gebildeten Schlaufe (9) in der Ausnehmung (7) des Gleitstuhles (1) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen Unterlagsplatte (2) und Kragarm (6) des Gleitstuhles (1) mit einem großen Radius (17) ausgebildet ist.