EP1873310A2 - Knickrampe eines Herzstückes einer Weiche - Google Patents

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EP1873310A2
EP1873310A2 EP07009778A EP07009778A EP1873310A2 EP 1873310 A2 EP1873310 A2 EP 1873310A2 EP 07009778 A EP07009778 A EP 07009778A EP 07009778 A EP07009778 A EP 07009778A EP 1873310 A2 EP1873310 A2 EP 1873310A2
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EP
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ramp
wheel
profiling
point
centerpiece
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Andreas Zoll
Volkmar Sauer
Dirk Nicklisch
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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
    • E01B7/00—Switches; Crossings
    • E01B7/10—Frogs

Definitions

  • the invention relates to the profiling of a heart of a switch for traffic routes of rail vehicles.
  • the wheel of a rail vehicle driving the switch is transferred from a wing rail to a centerpiece.
  • the centerpieces of the prior art have a ramp.
  • This ramp begins at the practical frog point and runs linearly rising on top of the centerpiece.
  • K-point the ramp goes with a kink in the "normal", i. not machined part of the heart over, which is at the height of the upper rail edge of adjacent rail sections, in particular of the opposite rail.
  • a shift of the K-point takes place, in particular, by 1000 mm in the direction of the turnout end, resulting in a so-called “long” ramp.
  • the point N in the form of a training "Knickrampe" with a course, which is in an area around the theoretical Radlauflauf, the point CC, almost parallel to the upper edge of the wing rail.
  • transitions between individual areas of the ramp do not have to take the form of a kink, but can also be designed to be continuously differentiable. In this case, the transition between individual areas takes place in a sliding and rounded manner. Likewise, individual areas need not be linearly rising or horizontal, so that the ramp can advantageously have a curved profile.
  • the invention provides a reduction of the stress level (vertical forces) of the core through a (nearly) constant and flat inclination of Radabsenkungskurve. This applies both to the area of the theoretical wheel overflow and the subsequent center piece ramp. This results in a particularly advantageous longer life and greater profile accuracy.
  • a wheel is transferred from the wing rail 1 to the frog 2 when driving on a turnout in the direction of travel 4. This transfer takes place in point CC.
  • the heart 2 of the switch has a ramp 3 to make the transition of the wheel of the wing rail 1 on the core 2 without major abrupt movements.
  • the ramp 5 and the profiling line 7 of the core according to the prior art is formed linearly rising from the practical tip N of the core 2 to the K point K SDT .
  • a ramp 6 according to the invention or the profiling line 8 of the frog in the first region after the practical tip N of the frog 2 is likewise formed in a linearly increasing manner.
  • the first area is adjoined by a second area in which the ramp is formed horizontally. In this second area, the transfer of the wheel takes place on the heart 2.
  • the second area is followed by a third area, which is formed linearly rising up to the shifted in the direction of the point end K-point K kink .
  • Fig. 4 shows the difference of Radabsenkung in overflow of a wheel (wheel profile S1002) over a heart, using the example of a simple heart piece of the type EH 60 - 500 - 1:12, with a ramp according to the prior art, shown with a thin line , and according to the invention, shown with a bold line. It can be seen that the minimum of the curve for the ramp according to the invention, which lies in the region of the transition of the wheel from the wing rail 1 to the core 2, is widened. This results in FIG. 5 to a significant reduction of the Q-force and thus to a smoother transition of the wheel of the wing rail 1 on the core 2. In this case, the pointed driving the switch with a locomotive at a speed of 120 km / h simulated.
  • the evaluation of the results from the simulation calculations is based on the wheel reduction and the Q force curve. It can be seen that there is a direct relationship between the maximum of the Radabsenkung, the slope of Radabsenkungskveve from the point of theoretical wheel overflow (maximum reduction) towards the turnout end and the resulting Q-force in this area for the impact and subsequent lifting of the wheel.
  • the curves of the wheel reduction for a wheel profile S1002 shown in FIG. 4 show that the ramp shape according to the invention has the desired (almost) constant and flat inclination from the point of wheel transfer.

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Abstract

Profilierung eines Herzstückes einer Weiche für Verkehrswege von Schienenfahrzeugen, wobei das Rad eines die Weiche befahrenden Schienenfahrzeuges von einer Flügelschiene (1) zum Herzstück (2) übergeben wird, und wobei in einem ersten Bereich nach der praktischen Herzstückspitze (N) die Rampe (6) des Herzstückes (2) ansteigend ausgeformt ist, in einem anschliessenden zweiten Bereich mit dem Punkt (C-C) der Übergabe des Rades die Rampe (6) des Herzstückes (2) nahezu parallel zur Oberkante der Flügelschiene (1) ausgeformt ist und in einem anschliessenden dritten Bereich bis zum Ende (K) der Rampe (6) die Rampe (6) des Herzstückes (2) ansteigend ausgeformt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Profilierung eines Herzstückes einer Weiche für Verkehrswege von Schienenfahrzeugen.
  • Bei dem sogenannten spitzen Befahren einer Weiche wird das Rad eines die Weiche befahrenden Schienenfahrzeuges von einer Flügelschiene auf ein Herzstück übergeben.
  • Damit die Übergabe des Rades zwischen Flügelschiene und Herzstück möglichst ohne große Stoßeinwirkungen erfolgen kann, weisen Herzstücke des Standes der Technik eine Rampe auf. Diese Rampe beginnt an der praktischen Herzstückspitze und verläuft linear ansteigend auf der Oberseite des Herzstückes. In einem sogenannten K-Punkt geht die Rampe mit einem Knick in den "normalen", d.h. nicht bearbeiteten Teil des Herzstückes über, der auf Höhe der Schienenoberkante benachbarter Schienenstücke, insbesondere der der gegenüberliegenden Fahrschiene, liegt.
  • Doch auch mit der Rampe des Standes der Technik lassen sich Stoßeinwirkungen durch die Übergabe von der Flügelschiene auf das Herzstück nicht ausschließen. Nachteile dieser Lösung sind deshalb insbesondere Kraftspitzen, starke plastische Verformungen, häufige Instandsetzungsarbeiten (Schleifen/Schweißen) des Herzstückes infolge spitzer Überfahrt bzw. Übergabe des Rades von der Flügelschiene auf das Herzstück.
  • Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Profilierung eines Herzstückes einer Weiche bereitzustellen, mit der Stoßeinwirkungen durch die Übergabe von der Flügelschiene auf das Herzstück vermindert werden.
  • Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung aus Anspruch 1.
  • Erfindungsgemäß erfolgt eine Verschiebung des K-Punktes um insbesondere 1000 mm in Richtung Weichenende, es ergibt sich eine sogenannte "lange" Rampe. Gleichzeitig erfolgt eine Profilierung der Rampe vom K-Punkt bis zur praktischen Herzstückspitze, dem Punkt N, in Form einer Ausbildung einer "Knickrampe" mit einem Verlauf, der in einem Bereich um den theoretischen Radüberlauf, den Punkt C-C, nahezu parallel zur Oberkante der Flügelschiene ist.
  • Übergänge zwischen einzelnen Bereichen der Rampe müssen jedoch nicht in Form eines Knickes erfolgen, sondern können auch stetig differenzierbar ausgeführt sein. Hierbei erfolgt der Übergang zwischen einzelnen Bereichen gleitend und abgerundet. Ebenso müssen einzelne Bereiche nicht linear ansteigend oder waagrecht ausgeführt sein, so dass die Rampe vorteilhaft ein geschwungenes Profil aufweisen kann.
  • Vorteilhaft erfolgt durch die Erfindung eine Reduzierung des Beanspruchungsniveaus (Vertikalkräfte) des Herzstückes durch eine (nahezu) konstante und flache Neigung der Radabsenkungskurve. Dies betrifft sowohl den Bereich des theoretischen Radüberlaufs als auch die sich anschließende Herzstückrampe. Damit ergeben sich besonders vorteilhaft längere Standzeiten und eine größere Profiltreue.
  • In Untersuchungen hat sich zudem gezeigt, dass ein unmittelbarer Zusammenhang zwischen dem Maximum der Radabsenkung, der Neigung der Radabsenkungskurve vom Punkt des theoretischen Radüberlaufs (maximale Absenkung) in Richtung Weichenende und der in diesem Bereich resultierenden vertikalen Radkraft, der sogenannten Q-Kraft, beim Auftreffen auf die Herzstückspitze und anschließenden Anheben des Rades besteht.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von einem Ausführungsbeispiel und einer Zeichnung mit fünf Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen in
    • Fig. 1
    schematisch einen Ausschnitt aus einer Weiche bestehend aus Herzstück und Flügelschiene in Draufsicht,
    Fig. 2
    schematisch ein Herzstück mit Rampe und eine Flügelschiene nach dem Stand der Technik (oben) und gemäß der Erfindung (unten) in Seitenansicht,
    Fig. 3
    schematisch das Profil einer Rampe eines Herzstückes nach dem Stand der Technik und gemäß der Erfindung in Seitenansicht,
    Fig. 4
    die durch Simulationsrechnungen ermittelte Radabsenkung als Funktion des Weges bei Überlauf eines Rades über ein Herzstück mit einer Rampe nach dem Stand der Technik (dünn) und gemäß der Erfindung (fett),
    Fig. 5
    die durch Simulationsrechnungen ermittelte Q-Kraft als Funktion des Weges bei Überlauf eines Rades über ein Herzstück mit einer Rampe nach dem Stand der Technik (dünn) und gemäß der Erfindung (fett).
  • Gemäß Fig. 1 wird ein Rad beim Befahren einer Weiche in Fahrtrichtung 4 von der Flügelschiene 1 auf das Herzstück 2 übergeben. Diese Übergabe erfolgt im Punkt C-C. Das Herzstück 2 der Weiche weist eine Rampe 3 auf, um den Übergang des Rades von der Flügelschiene 1 auf das Herzstück 2 ohne größere abrupte Bewegungen zu gestalten.
  • Gemäß Fig. 2 und Fig. 3 ist die Rampe 5 bzw. die Profilierungslinie 7 des Herzstückes gemäß dem Stand der Technik linear ansteigend von der praktischen Spitze N des Herzstückes 2 bis zum K-Punkt KSDT ausgeformt.
  • Gemäß Fig. 2 und Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Rampe 6 bzw. die Profilierungslinie 8 des Herzstückes im ersten Bereich nach der praktischen Spitze N des Herzstückes 2 ebenfalls linear ansteigend ausgeformt. An den ersten Bereich schließt ein zweiter Bereich an, in dem die Rampe waagrecht ausgeformt ist. In diesem zweiten Bereich erfolgt die Übergabe des Rades auf das Herzstück 2. An den zweiten Bereich schließt ein dritter Bereich an, der linear ansteigend bis zum in Richtung Weichenende verschobenen K-Punkt KKnick ausgeformt ist.
  • Die erfindungsgemäße Rampe 6 entsteht bei einem Herzstück der Bauart EH 60 - 500 - 1:12, indem das Profilierungswerkzeug, das das Querprofil 60 E2 aufweist, in vertikaler Richtung wie folgt geführt wird:
    • der erste Bereich der Profilierungslinie weist eine Länge von etwa 100 mm nach der praktischen Herzstückspitze N auf, der Beginn des Bereiches liegt an der praktischen Herzstückspitze N in einer Tiefe von etwa 3,11 mm unterhalb des K-Punktes und das Ende des Bereiches in einer Tiefe von etwa 3 mm unterhalb des K-Punktes,
    • der zweite Bereich der Profilierungslinie, der an den ersten Bereich anschließt, weist eine Länge von etwa 200 mm auf und ist etwa 3 mm unterhalb des K-Punktes angeordnet,
    • der dritte Bereich der Profilierungslinie schließt an den zweiten Bereich an, weist eine Länge von etwa 2514 mm auf und weist an seinem Ende eine Tiefe von 0 mm unterhalb des K-Punktes auf.
  • Fig. 4 zeigt den Unterschied der Radabsenkung bei Überlauf eines Rades (Radprofil S1002) über ein Herzstück, am Beispiel eines einfachen Herzstückes vom Typ EH 60 - 500 - 1:12, mit einer Rampe nach dem Stand der Technik, mit einer dünnen Linie dargestellt, und gemäß der Erfindung, mit einer fetten Linie dargestellt. Es ergibt sich, dass das Minimum der Kurve für die erfindungsgemäße Rampe, das im Bereich des Übergangs des Rades von der Flügelschiene 1 auf das Herzstück 2 liegt, verbreitert ist. Dies führt gemäß Fig. 5 zu einer deutlichen Verringerung der Q-Kraft und damit zu einem sanfteren Übergang des Rades von der Flügelschiene 1 auf das Herzstück 2. Für diesen Fall wurde die spitze Befahrung der Weiche mit einer Lokomotive mit einer Geschwindigkeit von 120 km/h simuliert.
  • Die Bewertung der Ergebnisse aus den Simulationsrechnungen erfolgt auf der Basis der Radabsenkung und des Q-Kraftverlaufes. Es zeigt sich, dass ein unmittelbarer Zusammenhang zwischen dem Maximum der Radabsenkung, der Neigung der Radabsenkungskurve vom Punkt des theoretischen Radüberlaufs (maximale Absenkung) in Richtung Weichenende und der in diesem Bereich resultierenden Q-Kraft für das Auftreffen und anschließende Anheben des Rades vorhanden ist. Die in Fig. 4 dargestellten Verläufe der Radabsenkung für ein Radprofil S1002 zeigen, dass die erfindungsgemäße Rampenform die anzustrebende (nahezu) konstante und flache Neigung ab dem Punkt der Radübergabe besitzt.
  • Mit der Herzstückprofilierung in Form einer "Knickrampe" sowie der in Fig. 4 dargestellten Radabsenkungskurve kann der positive Effekt auf das Q-Kraftniveau für die erfindungsgemäße Rampenform erklärt werden, Fig. 5. Ein Vergleich mit dem Stand der Technik (Regelbauart) zeigt für das Auftreffen des Rades auf das Herzstück eine Reduzierung der Q-Kraft um ca. 12 % sowie einen deutlichen Abbau der Impulswirkung.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Flügelschiene
    2
    Herzstück
    3
    Rampe
    4
    Fahrtrichtung
    5
    Rampe gemäß Stand der Technik
    6
    Rampe gemäß Erfindung
    7
    Profilierungslinie gemäß Stand der Technik
    8
    Profilierungslinie gemäß Erfindung
    N
    praktische Herzstückspitze
    K
    K-Punkt (Beginn der Absenkung)
    KSDT
    K-Punkt gemäß Stand der Technik
    KKnick
    K-Punkt gemäß Erfindung
    C-C
    Punkt der theoretischen Übergabe des Rades im Neuzustand

Claims (6)

  1. Profilierung eines Herzstückes (2) einer Weiche für Verkehrswege von Schienenfahrzeugen in Form einer Rampe (6), wobei das Rad eines die Weiche befahrenden Schienenfahrzeuges von einer Flügelschiene (1) zum Herzstück (2) übergeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass
    • in einem ersten Bereich nach der praktischen Herzstückspitze (N) die Rampe (6) des Herzstückes (2) ansteigend ausgeformt ist,
    • in einem anschließenden zweiten Bereich mit dem Punkt (C-C) der Übergabe des Rades die Rampe (6) des Herzstückes (2) nahezu parallel zur Oberkante der Flügelschiene (1) ausgeformt ist und
    • in einem anschließenden dritten Bereich bis zum Ende (K) der Rampe (6) die Rampe (6) des Herzstückes (2) ansteigend ausgeformt ist.
  2. Profilierung eines Herzstückes (2) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (K) der Rampe (6) gegenüber einem Ende einer Rampe (5) des Standes der Technik in Fahrtrichtung (4) nach hinten verschoben ist.
  3. Profilierung eines Herzstückes (2) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstieg einzelner Bereiche der Rampe (6) linear erfolgt.
  4. Profilierung eines Herzstückes (2) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen einzelnen Bereichen der Rampe (6) knickartig ausgeführt ist.
  5. Profilierung eines Herzstückes (2) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Übergangs zwischen einzelnen Bereichen der Rampe (6) stetig differenzierbar ausgeführt ist.
  6. Profilierung eines Herzstückes (2) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Herzstück starr oder beweglich ist.
EP07009778A 2006-06-30 2007-05-16 Herzstück einer Weiche Not-in-force EP1873310B1 (de)

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