EP1441066B1 - Lagerung der Betonfertigteilplatten des Fahrweges einer Magnetschwebebahn - Google Patents

Lagerung der Betonfertigteilplatten des Fahrweges einer Magnetschwebebahn Download PDF

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EP1441066B1
EP1441066B1 EP04000468A EP04000468A EP1441066B1 EP 1441066 B1 EP1441066 B1 EP 1441066B1 EP 04000468 A EP04000468 A EP 04000468A EP 04000468 A EP04000468 A EP 04000468A EP 1441066 B1 EP1441066 B1 EP 1441066B1
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EP
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substructure
bearing part
distance piece
bearing
track
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EP04000468A
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EP1441066A1 (de
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Karl H. Prof. Dr.-Ing. Boekeler
Viktor Enoekl
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Ed Zueblin AG
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Ed Zueblin AG
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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
    • E01B25/00—Tracks for special kinds of railways
    • E01B25/30—Tracks for magnetic suspension or levitation vehicles
    • E01B25/305—Rails or supporting constructions

Definitions

  • the invention relates to the construction of the track of a maglev, especially the exact storage of precast concrete slabs of the track on a support.
  • the infrastructure of the maglev train basically consists of a carriageway slab with integrated guide and support surfaces or mounting parts for such support elements.
  • the infrastructure is at ground level or must be elevated accordingly.
  • the immediate support elements whose geometry is specified by the vehicle within very narrow limits, are independent of the shape or structure of the substructure.
  • Previous track solutions provide for the ground-level driveway just above the ground elevated prefabricated panels.
  • the highly elevated track has always been designed as a separate girder with spans of 12.4 meters, 24.8 meters or 31 meters, with the "track” usually being simultaneously designed as a load-bearing upper girder.
  • the production of such structures for magnetic levitation trains is known and was carried out in Emsland.
  • the precisely prefabricated precast concrete elements were adjusted over the support and then lined with hardening mortar.
  • the exact storage of precast concrete panels was thus guaranteed.
  • the mortar used for relining is not long term to the large occurring dynamic loads and weather conditions, so that its state must be checked frequently.
  • the DE-A-10128362 therefore discloses a storage of the track on a substructure by means of a bearing shell made of steel or stainless steel, which is firmly anchored in the precast travel board, a bearing base made of steel or stainless steel, which is firmly anchored in the substructure and a middle spacer made of uncoated Stainless steel between these two bearing parts.
  • the spacer is shaped according to the type of bearing (plain bearings, tilting bearings).
  • the bearing upper part has a flat defined to the spacer Surface on, as well as the bearing base.
  • the spacer has flat surfaces (for plain bearings), but possibly also convex contours (to allow a tilting movement in the case of a tilting bearing).
  • the exact height of the track plate above the substructure is adjusted via sliding wedge pieces or different thickness lining plates on Lagerunter- or top part.
  • GB-A-2400879 describes positional corrections of rails in ballasted tracks.
  • washers of matched thickness are used to raise a rail without changing the position of the thresholds of the ballast track back to the required target height, which had lost the track by subsidence of sleepers in the superstructure by driving the track.
  • the position of the rail in the lowered state is measured, the rail is then raised and a suitable washer pushed to reach the required nominal height under the rail.
  • the object of the invention is to enable an exact and at the same time durable and low-maintenance storage of precisely manufactured precast concrete parts of a magnetic levitation train on supporting structures manufactured with larger tolerances.
  • the concept according to the invention therefore envisages the use of known prefabricated trackway slabs (1) in an adjustable manner superimposed on a substructure support (5), which can also be designed continuously, for example.
  • a possible continuous substructure (5) would then have the significant advantage that, as in an endlessly welded rail or as in the fixed carriageway, the substructure (5) undergoes virtually no longitudinal deformation due to shrinkage or temperature.
  • the relatively short track plates (1) would be fixed in such a case so on a quasi-deformation-free substructure (5). Of particular importance is the storage of prefabricated track plates on the substructure.
  • the invention provides, the dimensionally prefabricated Fahrwegplatten (1) at a small distance (about 1 to 10 centimeters, preferably about 5 centimeters) above the substructure (5) to adjust in desired position, the space between the track plate (1) and substructure ( 5) at the locations where the track plate (1) is to be supported on the substructure (5), measure and in this measured space between the track plate (1) and base (5) custom made parts made of steel or a suitable other metal alloy or a suitable plastic or a suitable composite material as spacers (3) bring.
  • the track plate is preferably briefly raised slightly above the desired position.
  • the cast-in steel parts (2, 4) of the bearings can be conventionally coated or hot-dip galvanized.
  • the custom-made (for example by means of CNC, CAM, CIM milled) middle fitting (3) is also preferably coated on the outer surfaces.
  • a cost-effective option offers here Gu-iron.
  • a cavity between the screw and the inner wall of the recess (11) is preferably pressed with anti-corrosion grease (10).
  • FIG. 1 shows a possible embodiment in which the upper (2) and lower bearing part (4) are designed as flat plates with anchors (6) and between which a custom-made block (3) is located as a spacer.
  • a screw (7) presses the track (1) and base (5) together.
  • FIG. 2 shows a possible embodiment in which the upper (2) and lower bearing part (4) are not designed as flat plates, but has a projection (12) with recess (11) for a screw (7).
  • the spacer (3) accordingly has custom-made two recesses (13), in which engage the elevations (12) and lead to a horizontal position stabilization of the track plate (1) on the base (5).

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Railway Tracks (AREA)
  • Ladders (AREA)
  • Refuge Islands, Traffic Blockers, Or Guard Fence (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft die Konstruktion des Fahrweges einer Magnetschwebebahn, speziell die exakte Lagerung von Betonfertigteilplatten des Fahrweges auf einem Träger.
    • Stand der Technik
  • Der Fahrweg der Magnetschwebebahn besteht grundsätzlich aus einer Fahrbahnplatte mit integrierten Führungs- und Tragflächen beziehungsweise Einbauteilen für solche Tragelemente. Abhängig von der vorhandenen Infrastruktur der Umgebung verläuft der Fahrweg ebenerdig oder muß entsprechend aufgeständert werden. Die unmittelbaren Tragelemente, deren Geometrie durch das Fahrzeug in sehr engen Grenzen vorgegeben wird, sind von der Form bzw. Struktur des Unterbaus unabhängig.
    Bisherige Fahrweglösungen sehen für den ebenerdigen Fahrweg knapp über den Boden aufgeständerte Fertigteilplatten vor. Der hoch aufgeständerte Fahrweg hingegen wurde bisher stets als eigener Träger mit Spannweiten von 12,4 Metern, 24,8 Metern oder 31 Metern ausgeführt, wobei der "Fahrweg" in der Regel gleichzeitig als tragender Trägerobergurt ausgebildet wurde.
  • Die Herstellung derartiger Konstruktionen für Magnetschwebebahnen ist bekannt und wurde im Emsland ausgeführt. Hierzu wurden die exakt vorgefertigten Betonfertigteile über dem Träger ausjustiert und anschließend mit aushärtendem Mörtel unterfüttert. Die exakte Lagerung der Betonfertigteilplatten war damit gewährleistet.
    Es hat sich jedoch gezeigt, daß der zur Unterfütterung verwendete Mörtel langfristig den großen auftretenden dynamischen Belastungen und Witterungseinflüssen nicht gewachsen ist, so daß dessen Zustand häufig kontrolliert werden muß.
    Die DE-A-10128362 offenbart daher eine Lagerung des Fahrweges auf einem Unterbau vermittels eines Lageroberteils aus Stahl oder Edelstahl, welches in der Fertigteilfahrwegplatte fest verankerbar ist, eines Lagerunterteils aus Stahl oder Edelstahl, welches im Unterbau fest verankerbar ist und eines mittleren Distanzstücks aus unbeschichtetem Edelstahl zwischen diesen beiden Lagerteilen. Das Distanzstück ist nach der Art des Lagers (Gleitlager, Kipplager) geformt. Das Lageroberteil weist zum Distanzstück eine ebene definierte Fläche auf, ebenso das Lagerunterteil. Auch das Distanzstück weist ebene Flächen (für Gleitlager), aber u.U. auch ballige Konturen (zum Gestatten einer Kippbewegung im Falle eines Kipplagers) auf.
    Die exakte Höhe der Fahrwegplatte Ober dem Unterbau wird über verschiebbare Keilstücke oder unterschiedlich dicke Futterplatten am Lagerunter- oder oberteil eingestellt.
    In der GB-A-2400879 werden Lagekorrekturen von Schienen beim Schotteroberbau beschrieben. Hierzu werden Unterlegscheiben angepaßter Stärke verwendet, um eine Schiene ohne Veränderung der Lage der Schwellen des Schotteroberbaus wieder auf die geforderte Sollhöhe anzuheben, die die Schiene durch Setzungserscheinungen der Schwellen im Oberbau durch Befahren des Gleises eingebüßt hatte.
    Gemäß GB-A-2400879 wird die Lage der Schiene im abgesenkten Zustand gemessen, die Schiene dann angehoben und eine passende Unterlegscheibe zur Erreichung der geforderten Sollhöhe unter die Schiene geschoben.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine exakte und gleichzeitig dauerhafte und wartungsarme Lagerung von exakt gefertigten Betonfertigteilen einer Magnetschwebebahn auf mit größeren Toleranzen gefertigten Tragstrukturen zu ermöglichen.
    • Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
    Eine genaue Analyse der Aufgaben einzelner Baukomponenten, deren Fertigung und Montage insbesondere unter den Aspekten Toleranz, Fertigungsgenauigkeit und Kosten hat nämlich folgendes Bild ergeben:
    • Die seitlichen Führungsflächen und die Einbauteile zur Befestigung der Statorpakete sind mit außerordentlich hoher Genauigkeit herzustellen. Die geforderte geometrische Präzision kann unter dem Gesichtspunkt der Qualitätssicherung und der Wirtschaftlichkeit nur unter Verwendung von Fertigteilen reicht werden.
    • Die Größe solcher "präziser" Fertigteile sollte im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit auf unter zehn Meter begrenzt werden.
    • Die schwere Tragstruktur des Unterbaus kann erheblich preiswerter hergestellt werden, wenn die strengen Toleranzen des "Fahrweges" unberücksichtigt bleiben.
    • Eine Trennung des Fahrweges in einen preiswerten Unterbau und in werksgefertigte "präzise" Fahrwegelemente ist hinsichtlich Qualität, Qualitätssicherung und Wirtschaftlichkeit sinnvoll.
  • Das erfindungsgemäße Konzept sieht daher die Verwendung von bekannten Fertigteil-Fahrwegplatten (1) justierbar aufgelagert auf einen Unterbauträger (5) vor, der z.B. auch kontinuierlich ausgebildet sein kann. Ein solcher möglicher kontinuierlicher Unterbau (5) hätte dann den wesentlichen Vorteil, daß, wie bei einer endlos verschweißten Schiene oder wie bei der festen Fahrbahn der Unterbau (5) praktisch keine Längsverformung infolge Schwinden oder Temperatur erfährt. Die relativ kurzen Fahrwegplatten (1) würden in einem solchen Falle also auf einem quasi verformungsfreien Unterbau (5) befestigt. Eine besondere Bedeutung kommt der Lagerung der Fertigteil-Fahrwegplatten auf dem Unterbau zu. Zum einen müssen Fertigungstoleranzen des Ortbetonunterbaus (5) kompensiert werden, zum anderen müssen die statischen und dynamischen Kräfte aus dem Fahrzeug sicher, dauerhaft und möglichst wartungsfrei sowie vorzugsweise auch einfach nachjustierbar aufgenommen werden können.
    Um die bisherigen Probleme mörteluntergossener Fahrwegplatten zu vermeiden, sieht die Erfindung daher eine stahlbaumäßige Verbindung zwischen Fertigteilplatten (1) und Unterbau (5) vor.
    Hierzu sieht die Erfindung vor, die maßgenau vorgefertigten Fahrwegplatten (1) in einem geringen Abstand (ungefähr 1 bis 10 Zentimeter, bevorzugt ungefähr 5 Zentimeter) oberhalb des Unterbaus (5) in Sollage zu justieren, den Zwischenraum zwischen Fahrwegplatte (1) und Unterbau (5) an den Stellen, an denen die Fahrwegplatte (1) auf dem Unterbau (5) abgestützt werden soll, auszumessen und in diesen ausgemessenen Zwischenraum zwischen Fahrwegplatte (1) und Unterbau (5) maßangefertigte Teile aus Stahl oder auch einer geeigneten anderen Metallegierung oder einem geeigneten Kunststoff oder einem geeigneten Verbundmaterial als Distanzstücke (3) einzubringen. Beim Einbau dieser Distanzstücke(3) wird die Fahrwegplatte bevorzugt kurzzeitig etwas über die Sollage angehoben.
  • An den Auflagerpunkten besitzt die Fahrwegplatte (1) Stahleinbauteile (2), die entsprechend den statischen Anforderungen dimensioniert und im Beton verankert sind. Ebenso besitzt der Unterbau (5) an den Auflagerpunkten einbetonierte Stahleinbauteile (4). Der Mittelteil des Lagers ist sozusagen das Distanzstück (3), daß bei der Montage der Fertigteilplatten (1) ausgemessen und passend angefertigt beziehungsweise aus einem Rohling passend gefräst wird.
    Das Einjustieren der Fertigteil-Fahrwegplatte (1) erfolgt bei der Montage zum Beispiel mittels Justierschrauben oder einer ähnlichen Justiereinrichtung auf dem Unterbau (5) höhen- und lagerichtig. Anschließend wird der Spalt, der bevorzugt größenordnungsmäßig etwa 5 cm beträgt, an jedem Lager zwischen den oberen und unteren Stahleinbauteilen (2, 4) vermessen. Wenn es sich bei den Stahleinbauteilen (2, 4) um ebene Platten handelt, so genügt es, an mindestens drei Punkten zu vermessen, da drei Punkte eine Ebene aufspannen. Wenn die Stahleinbauteile (2, 4) komplizierter geformt sind, z. B. definierte Ausnehmungen oder Fortsätze (12) aufweisen, so muß an mehr Punkten gemessen werden.
    Mit den aufgenommenen Daten wird zeitnah ein passendes Distanzstück (3) angefertigt, welches auch eine mögliche Schiefwinkligkeit der oberen und unteren Lagerteile (2, 4) berücksichtigt.
    Die eigentliche Befestigung der Fahrwegplatten (1) auf dem Unterbau (5) geschieht bevorzugt mittels Schraubenverbindung (7, 8, 9). Die Schrauben (7) werden durch die Lagerteile geführt und vorgespannt.
    Die Vorteile des beschriebenen erfindungsgemäßen Stahllagers (2, 3, 4) sind insbesondere:
    • Dauerhaftigkeit
    • Verformungsfreiheit
    • einfache Nachjustierbarkeit durch einfache parallelflächige Futterbleche bei Setzungen des Unterbaus
    • keine Relaxation der Vorspannung durch Kriechen eines Vergußmörtels oder Kunststofflagers
    • durch eine zusätzliche Formgebung der Lagerteile (2, 3, 4), insbesondere des individuell gefertigten Mittelteils (3), kann eine Zwangszentrierung der Fahrwegplatten (1) auf dem Unterbau (5) erreicht werden. Dies wäre bei der Erstmontage und bei möglichen späteren Justierungen und von großem Vor teil.
    • durch eine zusätzliche Formgebung der Lagerteile (2, 3, 4), insbesondere des individuell gefertigten Mittelteils (3), können Horizontalkräfte redundant auch bei Ausfall der Vorspannung der Befestigungsschrauben (7) aufgenommen werden.
    • durch eine zusätzliche Formgebung der Lagerteile (2, 3, 4) können auch sämtliche Horizontalkräfte planmäßig aufgenommen werden.
  • Die einbetonierten Stahlteile (2, 4) der Lager können konventionell beschichtet sein oder auch feuerverzinkt. Das maßangefertigte (z. B. mittels CNC, CAM, CIM gefräste) mittlere Paßstück (3) ist ebenfalls bevorzugt an den Außenflächen beschichtet. Es ist jedoch auch möglich sowohl für die einbetonierten Lagerteile (2, 4), als auch für das mittlere Distanzstück (3) korrosionsfreies Material zu verwenden. Eine kostengünstige Möglichkeit bietet hier Gu-ßeisen.
    Ein Hohlraum zwischen Schraube und Innenwand der Aussparung (11) wird bevorzugt mit Korrosionsschutzfett (10) verpreßt.
  • Fig.1 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel, bei dem das obere (2) und untere Lagerteil (4) als ebene Platten mit Verankerungen (6) ausgeführt sind und zwischen denen sich ein maßangefertigter Klotz (3) als Distanzstück befindet. Eine Schraube (7) preßt Fahrweg (1) und Unterbau (5) aneinander. Fig. 2 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel, bei dem das obere (2) und untere Lagerteil (4) nicht als ebene Platten ausgeführt sind, sondern eine Erhebung (12) mit Aussparung (11) für eine Schraube (7) aufweist. Das Distanzstück (3) weist dementsprechend maßangefertigt zwei Ausnehmungen (13) auf, in die die Erhebungen (12) eingreifen und zu einer horizontalen Lagestabilisierung der Fahrwegplatte (1) auf dem Unterbau (5) führen.
    • Legende
    • 1
    Fahrwegplatte
    2
    oberes Lagerteil
    3
    maßangefertigtes Distanzstück
    4
    unteres Lagerteil
    5
    Unterbau
    6
    Verankerung
    7
    Schraube
    8
    Mutter
    9
    Unterlegscheibe
    10
    Korrosionsschutzfett
    11
    Aussparung
    12
    Erhebung
    13
    Ausnehmung

Claims (7)

  1. Lager zur Lagerung der Fertigteil-Fahrwegplatte (1) einer Magnetschwebebahn auf einem Unterbau (5), wobei das Lager aus folgenden Teilen besteht:
    a.) einem oberen Lagerteil (2) aus Stahl oder Hartmetall, welches in der Fertigteil-Fahrwegplatte (1) fest verankerbar (6) ist und zum Unterbau (5) weisend eine definierte beschichtete oder unbeschichtete Fläche aufweist
    b.) einem unteren Lagerteil (4) aus einem Stahl oder Hartmetall, welches im Unterbau (5) fest verankerbar (6) ist und zur Fahrwegplatte (1) weisend eine definierte beschichtete oder unbeschichtete Fläche aufweist
    c.) einem mittleren Distanzstück (3) aus einem beschichteten oder unbeschichteten Stahl, einer Metallegierung, einem Kunststoff oder einem Verbundmaterial zwischen dem oberen Lagerteil (2) und dem unteren Lagerteil (4),
    wobei das mittlere Distanzstück (3) durch die folgenden Verfahrensschritte erhalten ist:
    der Spalt zwischen dem oberen Lagerteil (2) und dem unteren Lagerteil (4) wird beim Einjustieren der Fertigteil-Fahrwegplatte (1) vermessen;
    mit den aufgenommenen Daten wird ein passendes Distanzstück (3) angefertigt, wobei die Stärke des Distanzstückes (3) und die Form seiner dem oberen (2) und unteren Lagerteil (4) zugewandten Flächen dem Zwischenraum zwischen oberem (2) und unterem Lagerteil (4) in Sollposition beim Ausmessen entsprechen, wodurch das Distanzstück (3) individuell für den jeweiligen Ort des Lagers maßangefertigte Flächen für jeweils unterschiedliche Paare oberer (2) und unterer Lagerteile (4) von Fahrwegplatten (1) und Unterbau (5) besitzt.
  2. Lager nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der nach oben weisenden Fläche des Distanzstücks (3) um eine ebene Fläche handelt.
  3. Lager nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2
    dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der nach unten weisenden Fläche des Distanzstücks (3) um eine ebene Fläche handelt.
  4. Lager nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzstück eine oder mehrere Aussparungen (11) für eine oder mehrere Schrauben (7) aufweist, die durch Ausnehmungen durch das obere (2) und untere Lagerteil (4) führen und die das obere Lagerteil (2) mit der daran befestigten Fahrwegplatte (1) und das untere Lagerteil (4) mit dem daran befestigten Unterbau (5) gegen das mittlere Distanzstück (3) pressen und dadurch Fahrweg (1) und Unterbau (5) positionsgenau und fest miteinander verbinden.
  5. Lager nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzstück an seinen dem oberen (2) und unteren (4) Lagerteil zugewandten Flächenteilen eine Erhebung (12) oder Ausnehmung (13) aufweist, die in eine entsprechende Ausnehmung (13) oder Erhebung (12) an den dem Distanzstück (3) zugewandten Flächen des oberen (2) und unteren Lagerteils (4) passend eingreift bzw. diese umschließt.
  6. Verfahren zur Herstellung eines positiongenau über einem Unterbau (5) gelagerten Fertigteil-Fahrweges (1) einer Magnetschwebebahn unter Zuhilfenahme eines Distanzstücks (3) in einem Lager (2, 3, 4) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    a.) zuerst ein Unterbau (5) errichtet wird, der darin verankerte (6) untere Lagerteile (4) aufweist
    b.) Fertigteil-Fahrwegplatten (1), in denen obere Lagerteile (2) fest verankert sind, in Sollage über dem Unterbau (5) einjustiert werden, wobei zwischen dem unteren Lagerteil (4) im Unterbau (5) und dem oberen Lagerteil (2) in der Fahrwegplatte (1) ein Zwischenraum verbleibt
    c.) die Zwischenräume zwischen den unteren Lagerteilen (4) im Unterbau (5) und den oberen Lagerteilen (2) in den Fahrwegplatten (1) nach Ausrichtung und Form vermessen werden
    d.) mittels dieser Meßdaten exakte Distanzstücke (3) zum Ausfüllen der Zwischenräume maßangefertigt werden
    e.) jedes dieser Distanzstücke (3) anschließend in den passenden Zwischenraum zwischen unterem Lagerteil (4) im Unterbau (5) und oberem Lagerteil (2) in der Fahrwegplatte (1) eingefügt wird
    f.) und Fahrwegplatte (1) und Unterbau (5) mittels Spannmitteln (7), die durch die Distanzstücke (3) hindurch oder außerhalb derselben verlaufen, verspannt werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einfügen der Distanzstücke (3) die Fahrwegplatte (1) etwas über das Sollniveau angehoben wird.
EP04000468A 2003-01-17 2004-01-13 Lagerung der Betonfertigteilplatten des Fahrweges einer Magnetschwebebahn Expired - Lifetime EP1441066B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10301897 2003-01-17
DE10301897A DE10301897A1 (de) 2003-01-17 2003-01-17 Exakte Lagerung der Betonfertigteilplatten des Fahrweges einer Magnetschwebebahn auf einem Träger

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EP1441066A1 EP1441066A1 (de) 2004-07-28
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