EP1897992B1 - Bahnschwelle - Google Patents

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EP1897992B1
EP1897992B1 EP06119154A EP06119154A EP1897992B1 EP 1897992 B1 EP1897992 B1 EP 1897992B1 EP 06119154 A EP06119154 A EP 06119154A EP 06119154 A EP06119154 A EP 06119154A EP 1897992 B1 EP1897992 B1 EP 1897992B1
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EP
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rail
sleeper
contact area
profile
threshold
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EP1897992A1 (de
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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B3/00—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails
    • E01B3/28—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails made from concrete or from natural or artificial stone
    • E01B3/32—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails made from concrete or from natural or artificial stone with armouring or reinforcement
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B3/00—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails
    • E01B3/28—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails made from concrete or from natural or artificial stone

Definitions

  • the invention relates to a railway sleeper, as used for the laying of rails and tracks.
  • Railway sleepers generally have rail support areas arranged at their ends, within which the rails are fixed at their rail feet by hold-down elements. In order to be able to absorb horizontal forces in the horizontal direction along the extension of the railway sleepers (ie transversely to the extent of the rails) to an increased extent, it is known to widen the rail contact areas. Examples of such railway sleepers can be found in DE-A-100 23 389 . DE-A-27 35 757 in which a railway sleeper according to the preamble of claim 1 is described, DE-A-22 00 181 . DE-A-21 55 479 . US-A-1 555 662 and US-A-1 406 454 ,
  • the object of the invention is to improve the support and fixation of rails on railway sleepers with widened rail contact areas.
  • each widened rail support region has three rail support surfaces, which are arranged next to one another in the extension of the rail.
  • These three rail support surfaces are formed, for example, as planar, lying in a plane surfaces that are raised relative to their surroundings, The resting on the rail support surfaces rail spans the spaces between adjacent rail support surfaces.
  • the hold-down elements are arranged such that they are located above the region between in each case two adjacent rail support surfaces and protrude beyond these adjacent slip support surfaces. This results in a reliable holddown of the rail feet on each of the three rail support surfaces at one end of the threshold body, wherein the rail foot rests flat and planar on all rail support surfaces. This in turn is advantageous for the absorption of transverse forces acting transversely to the rail.
  • two or four hold-down elements may be provided per group of rail support surfaces. If the spring clips known per se are used as hold-down elements, then their fastening screws can be located laterally of the intermediate space between in each case two adjacent rail contact surfaces. But also other hold-down elements, the fastened with screws, can be connected at these points via the screws with the threshold body. If four hold-down elements per triple group of rail contact surfaces are used, two hold-down elements are located in pairs opposite each other. If only two hold-down elements are used, they are arranged diagonally opposite one another,
  • the sleeper body has a greater extent transversely to its longitudinal extent.
  • at least one reinforcing profile extends below the rail support areas within the threshold body.
  • This reinforcing profile is expediently arranged centrically to the rail axis; If a plurality of reinforcing profiles, which then preferably run parallel to one another, are used per rail contact region, then these several reinforcing profiles are arranged symmetrically and centrically to the rail axis.
  • a fairly good stiffening of the widened rail support regions can be realized by using a profile as the reinforcement profile which has a leg extending essentially at right angles to the rail support surfaces. For example, therefore, an angle profile, T-profile or U-profile is used as a reinforcing profile.
  • These types of profiles give the rail support areas or the threshold body within its rail support areas a great stability and stiffening.
  • the threshold body is particularly useful to execute the threshold body as a two-block sleeper body.
  • the entire railway sleeper increasingly absorbs horizontal forces and diverts them into the ballast bed.
  • the two blocks are interconnected by a longitudinal profile. This longitudinal profile in turn is in turn with the reinforcing profiles connected.
  • the two-block threshold has a stiffening frame made of a longitudinal profile and two reinforcing profiles extending transversely thereto at the ends of the longitudinal profile.
  • the two blocks of plastic As a material for the emerging body, for example, concrete or polymer concrete in question. Due to the use of reinforcing profiles below the widened rail support areas and the longitudinal profile between the two blocks of a designed as a two-block sleepers railway sleeper, it is also appropriate to manufacture the two blocks of plastic. Here is basically any type of plastic and especially recycled plastic.
  • the plastic blocks should be able to move relative to the stiffener of longitudinal profile and reinforcing profiles since plastic has a greater temperature coefficient than metal used for the stiffening profiles. In that regard, it is advantageous if the stiffening profiles (longitudinal and / or reinforcing profiles) have smooth surfaces over which the plastic can "push" during its expansion or, when contracted, after expansion.
  • the reinforcing profiles since they are arranged centrically to the rails, provide for a centering of the rail support areas, so that they can not move relative to the rails transversely thereto.
  • the reinforcing profiles with legs extending preferably at right angles to the rail support surfaces ensure that the rail support regions, which are made of plastic at a plastic sleeper, are fixed beneath the rail feet.
  • the longitudinal profile between the two blocks is further provided to protect the longitudinal profile between the two blocks from corrosion in a two-block threshold.
  • the area of the longitudinal profile between the two blocks with a plastic foam, preferably a PU foam, umzuCumen.
  • the foam has the advantage that it follows in an expansion of the blocks, if they are made of plastic, or follows the temperature-induced movement of these blocks.
  • a receiving groove or recess for receiving a line conductor are formed, which is prescribed for safety reasons for the train control at higher speeds approved routes.
  • the railway sleeper according to the invention is described below with reference to its design as a two-block threshold made of plastic.
  • plastic As a material in particular recycled plastic is used. This is available in very large quantities and ideally suited for this application. In addition, this material can develop an excellent cycle, which is particularly environmentally friendly.
  • the two-jack connection is e.g. made by an angle iron, a T-profile, a tubular profile or a double I-profile.
  • an angle iron e.g. made by an angle iron, a T-profile, a tubular profile or a double I-profile.
  • other materials are conceivable, such. Carbon, fiberglass, keflar, etc.
  • the total length of the railway sleeper can be arbitrarily customized such. 2.25 m, 2.40 m, 2.60 m or other desired lengths for a variety of track tracks are produced.
  • the shape of the threshold, the load transfer surface to the ballast, the head surface for the horizontal forces and the material for the reduction of dynamic vibrations of great importance are important.
  • a broadening of the threshold under the rail is provided.
  • Each of the two blocks 14 has a rail support region 16 with three successively arranged rail support surfaces 18, which are separated by gaps 20 from each other.
  • the widened rail support regions 16 project laterally beyond the blocks 14 and are stiffened by reinforcing profiles 22.
  • These reinforcing profiles 22 are centered to the rails 24 (see also the FIGS. 2 to 7 ) and are rigidly connected to the ends of a longitudinal profile 26.
  • the longitudinal profile 26 connects the two blocks 14 of the two-block threshold body 12 with each other.
  • a very favorable double bearing rail on the threshold can be designed by this construction, as it is known for example in the Y-steel sleeper.
  • a triple bearing of the rail is also to be constructed from this arrangement.
  • FIGS. 2 and 3 show the arrangement of the reinforcing profiles 22 under the rails 24.
  • Fig. 2 shows the situation in which two pairs of (in this embodiment designed as a spring clip) hold-down elements 28 are arranged per rail 24 and sleeper block 14 respectively.
  • the hold-down elements 28 overlap the rails 24 at their feet above the intermediate spaces 20 between the rail support surfaces 18.
  • two hold-down elements 28 are provided per rail, which are arranged on both sides of a rail 24 and connect different rail support surfaces 18 with each other or are located above the gaps 20 between each different adjacent rail support surfaces 18.
  • the two in the FIGS. 2 and 3 illustrated variants of the rail fastening by adjacent rail support surfaces 18 overarching hold-down elements 28 is in conjunction with the widened rail support portion 16 having three rail extension in succession arranged rail support surfaces 18, one of the essential aspects of the invention.
  • the embodiment according to the invention has a preferred distance between the sleepers axes of 60 cm to 90 cm. This results in threshold dimensions, which make it possible to use the threshold even in tight corners and thereby optimally remove the load from the vehicle running on the substructure and in the horizontal.
  • the existing connection longitudinal profile 26 of the two-block threshold body 12 is reinforced by a 90 ° rotated and welded with this additional steel profile of T-profile or L-profile reinforcing profile 22.
  • Examples are in the FIGS. 4 to 7 shown.
  • As a longitudinal profile 26 is in the embodiments of the FIGS. 4, 5 and 7 used an "upside down" angle profile while following Fig. 6 a pipe is used.
  • FIGS. 8 and 9 Another advantage of the plastic foam 32 is the fact that in him a receiving recess 34 may be introduced, as in the FIGS. 8 and 9 is shown.
  • This receiving recess 34 serves, for example, to receive a line conductor (not shown).
  • the material for the blocks 14 is made of recycled plastic on both sides. This material is widely available and important for the further material cycle. With this material, the desired strength is achieved. It has the following material properties that can be used by controlled processes: - unbreakable - frost-proof - temperature resistant - UV stable - rot-proof - resistant to aging - environmentally friendly - dimensionally stable - Damping structure-borne noise - Can be reinforced with steel profiles - can with glass fibers / textile fibers - electrically insulating or carbon fibers are reinforced - all materials used are reusable.
  • the threshold weight can be optimized to reduce lift-off forces.
  • the color scheme of the threshold can be easily influenced. ⁇ for example for temperature control, marking purposes.
  • Fire protection can be optimized.
  • the material is absolutely insensitive to moisture.
  • Rail bearing designs can be molded.
  • the material can be sawed, drilled or milled without special tools.
  • a derailment protection bracket 36 can be mounted in appropriate dimensioning on the respective inner side of the rails (see Fig. 8 ). These derailment protection angles 36 are to be provided when the threshold is used in derailment-sensitive areas such as run-off mountains or maneuvering groups.
  • the features of the new type of threshold described above can also be achieved with the material concrete.
  • the concrete - in addition to the steel profile parts - should be reinforced with fibers (glass fibers, steel fibers or plastic fibers).
  • a further reinforcement is to be achieved here by the insertion of a limp reinforcement.
  • the rail fastening screws are to be provided in this construction in preciselybetonierende, known plastic dowels.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Bahnschwelle, wie sie für die Verlegung von Schienen und Gleisen Verwendung findet.
  • Im Eisenbahnbau sind Schwellen aus Holz, Beton, Stahl und Kunststoffmaterial bekannt. Ebenso sind unterschiedlichste Formen wie z.B. Monoblockschwellen, Zweiblockschwellen und Y-Schwellen bekannt. Des weiteren sind verschiedenartige Befestigungssysteme bekannt, bei denen es sich beispielsweise um Rippenplattenbefestigungen, Pandrolbefestigungen oder Befestigungen mit Winkelführungsplatten handelt.
  • Bahnschwellen weisen im Regelfall an ihren Enden angeordnete Schienenauflagebereiche auf, innerhalb derer die Schienen an ihren Schienenfüßen durch Niederhalteelemente fixiert sind. Um in Horizontalrichtung längs der Erstreckung der Bahnschwellen (d.h. quer zur Erstreckung der Schienen) in vergrößertem Maße Horizontalkräfte aufnehmen zu können, ist es bekannt, die Schienenauflagebereiche zu verbreitern. Beispiele derartiger Bahnschwellen finden sich in DE-A-100 23 389 , DE-A-27 35 757 , worin eine Bahnschwelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschreibt wird, DE-A-22 00 181 , DE-A-21 55 479 , US-A-1 555 662 und US-A-1 406 454 .
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Auflage und Fixierung von Schienen auf Bahnschwellen mit verbreiterten Schienenauflagebereichen zu verbessern.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Bahnschwelle vorgeschlagen, die versehen ist mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Erfindungsgemäß weist also jeder verbreiterte Schienenauflagebereich drei Schienenauflageflächen auf, die in Erstreckung der Schiene nebeneinander liegend angeordnet sind. Diese drei Schienenauflageflächen sind beispielsweise als plane, in einer Ebene liegende Flächen ausgebildet, die gegenüber ihrer Umgebung erhaben sind, Die auf den Schienenauflageflächen aufliegende Schiene überspannt die Zwischenräume zwischen benachbarten Schienenauflageflächen. Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass die Niederhalteelemente derart angeordnet sind, dass sie sich oberhalb des Bereichs zwischen jeweils zwei benachbarten Schienenauflageflächen befinden und über diese benachbarten Schlenenauflageflächen ragen. Dadurch kommt es zu einer zuverlässigen Niederhaltung der Schienenfüße auf die jeweils drei Schienenauflageflächen an jeweils einem Ende des Schwellenkörpers, wobei der Schienenfuß plan und flächig auf sämtlichen Schienenauflageflächen aufliegt. Dies wiederum ist vorteilhaft für die Aufnahme von quer zur Schiene wirkenden Horizontalkräften.
  • Alternativ können pro Gruppe von Schienenauflageflächen zwei oder vier Niederhalteelemente vorgesehen sein. Werden als Niederhalteelemente die an sich bekannten Federklammern eingesetzt, so können sich ihre Befestigungsschrauben seitlich des Zwischenraums zwischen jeweils zwei benachbarten Schienenauflageflächen befinden. Aber auch andere Niederhalteelemente, die mit Schrauben befestigt werden, lassen sich an diesen Stellen über die Schrauben mit dem Schwellenkörper verbinden. Werden vier Niederhalteelemente pro Dreiergruppe von Schienenauflageflächen verwendet, so liegen sich jeweils zwei Niederhalteelemente paarweise gegenüber. Werden lediglich zwei Niederhalteelemente verwendet, so sind diese diagonal gegenüberliegend angeordnet,
  • Innerhalb seiner verbreiterten Schienenauflagebereiche weist der Schwellenkörper eine größere Erstreckung quer zu seiner Längserstreckung auf. Um die damit seitlich überstehenden Bereiche des Schwellenkörpers stabilisieren zu können, ist es zweckmäßig, wenn unterhalb der Schienenauflagebereiche innerhalb des Schwellenkörpers jeweils mindestens ein Verstärkungsprofil verläuft. Dieses Verstärkungsprofil ist zweckmäßigerweise zentrisch zur Schienenachse angeordnet; werden mehrere Verstärkungsprofile, die dann vorzugsweise parallel zueinander verlaufen, pro Schienenauflagebereich verwendet, so sind diese mehreren Verstärkungsprofile symmetrisch und zentrisch zur Schienenachse angeordnet.
  • Eine recht gute Versteifung der verbreiterten Schienenauflagebereiche lässt sich dadurch realisieren, dass als Verstärkungsprofil ein Profil verwendet wird, das einen im wesentlichen rechtwinklig zu den Schienenauflageflächen verlaufenden Schenkel aufweist. Beispielsweise wird also als Verstärkungsprofil ein Winkelprofil, T-Profil oder U-Profil verwendet. Diese Arten von Profilen verleihen den Schienenauflagebereiche bzw. dem Schwellenkörper innerhalb seiner Schienenauflagebereiche eine große Stabilität und Versteifung.
  • Besonders zweckmäßig ist es, den Schwellenkörper als Zweiblock-Schwellenkörper auszuführen. Hierdurch nimmt die gesamte Bahnschwelle verstärkt Horizontalkräfte auf und leitet diese in das Schotterbett ab. Bei einem Zweiblack-Schwellenkörper sind erfindungsgemäß bzw. gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die zwei Blöcke untereinander durch ein Längsprofil verbunden. Dieses Längsprofil ist wiederum seinerseits mit den Verstärkungsprofilen verbunden. Die Zweiblock-Schwelle weist also ein Versteifungsgerippe aus einem Längsprofil und zwei quer dazu verlaufenden Verstärkungsprofilen an den Enden des Längsprofils auf.
  • Als Material für den Schwellenkörper kommt beispielsweise Beton oder Polymerbeton in Frage. Auf Grund der Verwendung von Verstärkungsprofilen unterhalb der verbreiterten Schienenauflagebereiche und des Längsprofils zwischen den beiden Blöcken einer als Zweiblock-Schwellenkörper ausgebildeten Bahnschwelle bietet es sich auch an, die beiden Blöcke aus Kunststoff zu fertigen. Hier eignet sich grundsätzlich jede Art von Kunststoff und insbesondere auch Recyclingkunststoff. Die Kunststoffblöcke sollten sich relativ zum Versteifungsgerippe aus Längsprofil und Verstärkungsprofilen bewegen können, da Kunststoff einen größeren Temperaturkoeffizienten aufweist als Metall, das für die Versteifungsprofile verwendet wird. Insoweit ist es von Vorteil, wenn die Versteifungsprofile (Längs- und/oder Verstärkungsprofile) glatte Oberflächen aufweisen, über die sich der Kunststoff bei seiner Ausdehnung bzw, bei seinem Zusammenziehen nach einer Ausdehnung "schieben" kann. Die Verstärkungsprofile sorgen, da sie zentrisch zu den Schienen angeordnet sind, für eine Zentrierung der Schienenauflagebereiche, so dass sich diese gegenüber den Schienen quer zu diesen nicht verschieben können. Die Verstärkungsprofile mit vorzugsweise rechtwinklig zu den Schienenauflageflächen verlaufenden Schenkeln sorgen für eine Fixierung der Schienenauflagebereiche, die bei einer Kunststoffschwelle aus Kunststoff bestehen, unterhalb der Schienenfüße.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, bei einer Zweiblock-Schwelle das Längsprofil zwischen den beiden Blöcken vor Korrosion zu schützten. Hier ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, den Bereich des Längsprofils zwischen den beiden Blöcken mit einem Kunststoffschaum, vorzugsweise einem PU-Schaum, um- bzw. auszuschäumen. Der Schaum hat den Vorteil, dass er bei einer Ausdehnung der Blöcke, wenn diese aus Kunststoff bestehen, nachgibt bzw. der temperaturbedingten Bewegung dieser Blöcke folgt. Überdies kann in den Schaum oberseitig der Bahnschwelle eine Aufnahmenut oder -vertiefung zur Aufnahme eines Linienleiters eingeformt werden, der aus Sicherheitsgründen für die Zugsteuerung bei für höhere Geschwindigkeiten zugelassenen Strecken vorgeschrieben ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen dabei:
    • Fig. 1
    eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bahnschwelle in Zweiblock-Ausführung,
    Fign, 2 und 3
    alternative Möglichkeiten der Schienenbefestigung mit entweder zwei Paar von Niederhalteelementen oder lediglich zwei Niederhalteelementen pro Schienen,
    Fign.4 bis 7
    perspektivische Teildarstellungen des Versteifungsgerippes der Bahnschwelle,
    Fig. 8
    eine Draufsicht auf die Bahnschwelle mit zwischen den Blöcken angeordneten, die Versteifung umschließenden Kunststoffschaum und
    Fig. 9
    eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX der Fig. 8.
  • Die erfindungsgemäße Bahnschwelle wird nachfolgend anhand ihrer Ausführung als Zweiblock-Schwelle aus Kunststoff beschrieben. Als Material wird insbesondere Recyclingkunststoff verwendet. Dieser ist in sehr großen Mengen vorhanden und für diesen Einsatz bestens geeignet. Außerdem lässt sich mit diesem Material ein hervorragender Kreislauf entwickeln, was besonders umweltfreundlich ist.
  • Dieser entwickelt sich wie folgt:
    • Kunststoffabfall → Schwellenproduktion aus der Entsorgung → am Ende der Lebensdauer der Schwelle stofftrennung → neue Schwellenproduktion mit den gleichen Materialien → Kunststoffabfall → Schwellenproduktion aus der Entsorgung → am Ende der Lebensdauer der Schwelle stofftrennung → neue Schwellenproduktion mit den gleichen Materialien → usw. Natürlich kann der aus der Altschwelle gewonnene Recyclingkunststoff auch für andere Einsätze verwendet werden.
  • Die Zweibiockverbindung wird z.B. durch ein Winkeleisen, ein T-Profil, ein Rohrprofil oder ein Doppel-I-Profil hergestellt. Als Material hierfür sind aber auch andere Werkstoffe denkbar, wie z.B. Carbon, GFK, Keflar usw. Die Gesamtlänge der Bahnschwelle kann beliebig individuell wie z.B. 2,25 m, 2,40 m, 2,60 m oder in anderen gewünschten Längen für die unterschiedlichsten Gleisspuren produziert werden.
  • Für einen sicheren und langlebigen Betrieb der Gleisstrecke ist die Form der Schwelle, die Lastabtragungsfläche zum Schotter, die Kopffläche für die Horizontalkräfte und das Material für die Reduzierung der dynamischen Schwingungen von großer Bedeutung.
  • Als weiterer wichtiger Punkt ist die Form der Schienenauflagerung auf der Schwelle zu beachten. Für die Wirtschaftlichkeit eines Oberbausystems ist weiter die Zahl der Schwellen pro Kilometer Gleis und die Zahl der Befestigungsteile pro Gleiskilometer von Bedeutung. Alle vorgenannten Beurteilungskriterien sollen bei der Neukonstruktion Beachtung finden.
  • Die Zweiblockform wurde gewählt, um im Mittelbereich des Gleises eine auflagerfreie Zone zu erreichen, damit in Gleismitte kein "Reiten" der Schwellen entsteht. Das Verbindungselement der beiden Blöcke aus Stahl in der unterschiedlichsten Form oder anderen Materialien wird jeweils bis hinter den Auflagerbereich der Schienen und der Befestigungsmittel durchgeführt. Aus dieser Konstruktion ergibt sich, dass keine mittige Befestigung auf den Schwellen entsteht. Dies ist gewollt, Die Schwellenbreite wird aus dem Öffnungsmaß der Stopfmaschine abgeleitet. Hier ergibt sich vorzugsweise ein Maß von ca. 350 mm Breite. Die Schwellendicke soll vorzugsweise 160 mm betragen. Dies ist eine Anpassung an die vielzählig vorhandenen Gleise aus Holzschwellen. Hierdurch wird erreicht, dass bei einem Umbau des vorhandenen Gleises aus Holzschwellen keine Planumsabsenkug durchgeführt werden muss, wie es z.B. bei einer Umrüstung von Holz- auf Betonschwellen der Fall ist.
    • Holz = 160 mm
    • Beton ≈ 210 mm.
  • Hierdurch werden erhebliche Kosten eingespart.
  • Zur Optimierung der Auflagerflächen für die Schienen und der Flächen für die horizontale Lastabtragung auf dem Schotter ist erfindungsgemäß eine Verbreiterung der Schwelle unter der Schiene vorgesehen. Hieraus ergibt sich die Grundform der Schwelle 10, wie sie in Fig. 1 in der Ausführungsform mit einem Zweiblack-Schwelienkörper 12 gezeigt ist. Jeder der beiden Blöcke 14 weist einen Schienenauflagebereich 16 mit drei aufeinanderfolgend angeordneten Schienenauflageflächen 18 auf, die durch Zwischenräume 20 voneinander getrennt sind. Die verbreiterten Schienenauflagebereiche 16 stehen seitlich über die Blöcke 14 über und sind durch Verstärkungsprofile 22 versteift. Diese Verstärkungsprofile 22 verlaufen zentriert zu den Schienen 24 (siehe auch die Fign. 2 bis 7) und sind mit den Enden eines Längsprofils 26 starr verbunden. Das Längsprofil 26 verbindet die beiden Blöcke 14 des Zweiblock-Schwellenkörpers 12 miteinander.
  • Durch die Verbreiterung der Schwelle unter den Schienen ergibt sich eine größtmögliche Widerstandsfläche gegen die Horizontalkräfte. Ferner kann durch die Verbreiterung der Schwelle eine fast durchgehende Auflagerung der Schienen erreicht werden. Als weiterer Vorteil kann durch diese Konstruktion eine sehr günstige Doppellagerung der Schiene auf der Schwelle konzipiert werden, wie es z.B. bei der Y-Stahlschwelle bekannt ist. Eine Dreifachlagerung der Schiene ist aus dieser Anordnung ebenfalls zu konstruieren.
  • Die Anordnung der Verstärkungsprofile 22 unter den Schienen 24 ergibt eine vielseitige Schienenbefestigungsmöglichkeit, wie es in den Fign. 2 und 3 gezeigt ist. Fig. 2 zeigt die Situation, bei der pro Schiene 24 und Schwellenblock 14 jeweils zwei Paare von (in diesem Ausführungsbeispiel als Federbügel ausgebildeten) Niederhalteelementen 28 angeordnet sind. Die Niederhalteelemente 28 übergreifen die Schienen 24 an ihren Füßen oberhalb der Zwischenräume 20 zwischen den Schienenauflageflächen 18. Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 3 sind pro Schiene 24 zwei Niederhalteelemente 28 vorgesehen, die beidseitig einer Schiene 24 angeordnet sind und unterschiedliche Schienenauflageflächen 18 miteinander verbinden bzw. sich über den Zwischenräumen 20 zwischen jeweils unterschiedlichen benachbarten Schienenauflageflächen 18 befinden. In den beiden in den Fign. 2 und 3 dargestellten Varianten der Schienenbefestigung durch jeweils benachbarte Schienenauflageflächen 18 übergreifende Niederhalteelemente 28 ist im Zusammenspiel mit dem verbreiterten Schienenauflagebereich 16, der drei in Schienenerstreckung aufeinanderfolgend angeordnete Schienenauflageflächen 18 aufweist, einer der wesentlichen Aspekte der Erfindung zu sehen.
  • Der Durchschubwiderstand der Schienen wird wesentlich von der Größe der Klemmkräfte in den Schienenbefestigungen bestimmt, da diese die Reibungskräfte zwischen Schiene und Schwelle ergeben. Dieser Durchschubwiderstand ist
    • für Bergstrecken mit engen Radien,
    • für die Aufnahme von Bremskräften (wie z.B. Wirbelstrombremse),
    • für die durchgehende Verschweißung von Radien und
    • für die Sicherung von Bruchlücken bei Schienenbrüchen
    von besonderer Bedeutung.
  • Durch die Art der Schweilenkonstruktion entsteht ein sehr großer Auflagerbereich. Hieraus ist es möglich
    • eine 2-fach Befestigung in versetzter Ausführung pro Schwellenkopf (Fig. 3) oder
    • eine 4-fach Befestigung pro Schwellenkopf (Fig. 2)
    anzuordnen.
  • Diese unterschiedlichen Befestigungsarten lassen sich
    • mit einer durchgehenden Auflagerung auf dem Schwellenkopf,
    • mit einer 2-fach Auflagerung auf de Schwellenkopf,
    • mit einer 3-fach Auflagerung auf dem Schwellenkopf
    kombinieren.
  • Die erfindungsgemäße Ausführungsform weist einen bevorzugten Abstand zwischen den Querschwellenachsen von 60 cm bis 90 cm auf. Damit ergeben sich Schwellenmaße, die es ermöglichen, die Schwelle auch in engen Kurven einzusetzen und dabei die Belastung aus dem Fahrzeuglauf optimal auf den Unterbau und in der Horizontalen abzutragen.
  • Die Art der Schwellenkonstruktion erlaubt ein Auseinanderrücken des Schwellenabstandes wie z.B.
    • klassischer Schwellenabstand 600 mm auf
    • neuer Befestigungsabstand 600 mm + 200 mm zwischen den Befestigungsteilen.
  • Hieraus ergibt sich z.B.
    • bei 600 mm Schwellenabstand = 1.000,00 m : 0,600 m= 1.667 Stck. Schwellen/km
    • bei 600 mm + 200 mm = 1.000,00 : 0,80 m = 1.250 Stck. Schwellen/km.
  • Durch die Verbreiterung der Schwelle unter der Schiene ergibt sich keine Reduzierung der Auflagerfläche gegenüber der heute angewendeten Gleiskonstruktion.
  • Die Verbreiterung der Schwelle unter der Schiene ist bezüglich ihrer Stabilität konstruktiv optimiert. Hier wird zum Beispiel das vorhandene Verbindungs-Längsprofil 26 des Zweiblock-Schwellenkörpers 12 durch ein um 90° gedrehtes und mit diesem verschweißtes zusätzliches Stahlprofil aus T-Profil oder L-Profil als Verstärkungsprofil 22 verstärkt. Beispiele sind in den Fign. 4 bis 7 gezeigt. Als Längsprofil 26 wird bei den Ausführungsbeispielen nach den Fign. 4, 5 und 7 ein "auf dem Kopf stehendes" Winkelprofil verwendet, während nach Fig. 6 ein Rohr benutzt wird. Für die Verstärkungsprofile werden insbesondere T-, U- oder L-Profile verwendet, wie es in den Fign. 4 bis 7 gezeigt ist. Entscheidend hierbei ist, dass diese Profile derart angeordnet sind, dass sie rechtwinklig zu den Schienenauflageflächen 18 sich erstreckende Schenkel 30 aufweisen. Diese Schenkel 30 verlaufen entweder mittenzentriert zu den Schienen 24 oder aber sie sind (im Falle der U-Profile der Ausführungsbeispiele nach den Fign. 5 und 6) symmetrisch zur Mittelachse der Schiene 24 angeordnet.
  • Durch die Einlage von Eisenprofilen in freie Bereiche in unterschiedlichen Konfigurationen im Auflagerbereich ergibt sich eine optimale, statisch errechenbare Konstruktion. Diese verspricht eine lange Lebensdauer. Aber auch andere Materialien wie beispielsweise Kunststoff (GFK, Carbon, Keflar) sind hier denkbar (Korrosion). Als Korrosionsschutz für den freiliegenden mittleren Bereich des (Verbindungs-)Längsprofils 26 ist ein PU-Schaum 32 denkbar, was in den Fign. 8 und 9 gezeigt ist. Der Kunststoffschaum 32 macht mögliche Wärmeausdehnungsbewegungen der beiden Blöcke 14 mit, die auftreten können, wenn diese Blöcke aus Kunststoffmaterial bestehen. Die Blöcke 14 aus beispielsweise Kunststoffmaterial sind jedoch durch die speziellen Verstärkungsprofile 22 unterhalb der Schienen 24 zentriert gehalten, so dass sich die Schienenauflagebereiche 16 bei einer möglichen Wärmeausdehnung der Blöcke 14 relativ zur Schiene 24 nicht verschieben bzw. diese Schienen nicht verschieben.
  • Ein weiterer Vorteil des Kunststoffschaums 32 ist darin zu sehen, dass in ihm eine Aufnahmevertiefung 34 eingebracht sein kann, wie es in den Fign. 8 und 9 gezeigt ist. Diese Aufnahmevertiefung 34 dient beispielsweise der Aufnahme eines Linienleiters (nicht dargestellt).
  • Das Material für die Blöcke 14 besteht auf beiden Seiten aus recyceltem Kunststoff. Dieses Material ist umfangreich erhältlich und für den weiteren Stoffkreislauf von Bedeutung. Mit diesem Material wird die gewünschte Festigkeit erreicht. Es hat folgende Materialeigenschaften, die durch gesteuerte Prozesse einsetzbar sind:
    - bruchfest - frostsicher
    - temperaturbeständig - UV-stabil
    - verrottungsfest - alterungsbeständig
    - umweltverträglich - formstabil
    - Körperschall dämpfend - kann mit Stahlprofilen armiert werden
    - kann mit Glasfasern/Textilfasern - elektrisch isolierend
    oder Kohlefasern verstärkt werden - alle eingesetzten Materialien sind wieder verwendbar.
  • Mit der Entscheidung recycelten Kunststoff zu verwenden, ergibt sich ein breites Spektrum zur Materialoptimierung.
  • Durch die Beimischung von Altgummireifengranulat wird die Schwingungsdämpfung zusätzlich reduziert.
  • Durch die Beimischung von Stahlsintermaterial lässt sich das Schwellengewicht zur Reduzierung der Abhebekräfte optimieren.
  • Die Farbgebung der Schwelle kann leicht beeinflusst werden. → für beispielsweise Temperaturbeeinflussung, Markierungszwecke.
  • Der Brandschutz kann optimiert werden.
  • Bei Tunneleinbauten gibt es keine Geruchsbelästigung wie bei den getränkten Holzschwellen.
  • Das Material ist absolut feuchtigkeitsunempfindlich.
  • Eine lange Lebensdauer.
  • Schienenlagerkonstruktionen können eingeformt werden.
  • Das Material kann gesägt, gebohrt oder gefräst werden ohne besondere Werkzeuge.
  • Zur Erstverschraubung müssen keine zusätzlichen Dübel eingesetzt werden.
  • In den eingearbeiteten Schraubenlöchern kann während der Liegedauer der Schwellen kein Verrottungsprozess entstehen.
  • Die Besonderheiten des neuen Schwellentyps sind:
    • Die Materialwahl für die Schwelienkörper aus Recyclingkunststoffen,
    • Die Optimierung des Hauptmaterials Kunststoff durch Beimischungen
      • gegen Brand/Chemie,
      • von Altgummireifengranulat zur Schwingungsdämpfung,
      • von Stahisintermaterial zur Gewichtsoptimierung,
      • GFK zur Stabilisierung usw.
    • Die konstruktive Ausbildung des Auflagerbereichs durch unterschiedliche, verschweißte Stahlprofileinlagen und/oder Kunststoffeinlagen.
    • Die Verbreiterung der Schwelle unter dem Schienenbereich zur Ausbildung von unterschiedlichen Schienenauflagerungen und unterschiedlichen Schlenenbefestigungskonstruktionen.
    • Die konstruktive Ausbildung
      • von Doppelauflager der Schiene,
      • von Dreifachauflager der Schiene,
      • von versetzter Verspannung der Schiene,
      • von doppelter Verspannung in einem Schwellenkopf,
  • Durch die Materialwahl lassen sich an den unterschiedlichsten Stellen der Schwelle sehr einfach Bohrungen für Befestigungen von Zusatzteilen vorsehen, ohne die Statik und Festigkeit der Schwelle zu beeinflussen. So kann vorzugsweise auf der jeweiligen Innenseite der Schienen jeweils ein Entgleisungsschutzwinkel 36 in entsprechender Dimensionierung angebracht werden (siehe Fig. 8). Diese Entgleisungsschutzwinkel 36 sind vorzusehen, wenn die Schwelle in entgleisungsempfindlichen Bereichen wie z.B. Ablaufbergen oder Rangiergruppen zum Einsatz kommt.
  • Da das eingesetzte Material-Recyclingkunststoff ähnliche Eigenschaften wie eine Holzschwelle hat, diese Holzschwelle heute noch als Ausnahme in Ablaufbergen eingesetzt wird und da bis zu einem bestimmten Maß entgleisungsempfindlich ist, wird der Einsatz der neuen Schwelle in diesen Bereichen besonders interessant.
  • Durch die einfachen Formgebungsmöglichkeiten der Schwelle lassen sich Sonderkonstruktionen für die Auflagerung von
    • Bahnübergangssysternen,
    • Stromschienen,
    • Rasengleissystemen,
    • Rail-Cleansysteme
    und andere Gleisbausysteme darstellen.
  • Die vorstehend beschriebenen Merkmale des neuen Schwellentyps können auch mit dem Werkstoff Beton erzielt werden. Dabei sollte der Beton - zusätzlich zu den Stahlprofilteilen - mit Fasern (Glasfasern, Stahlfasern oder Kunststofffasern) verstärkt werden. Eine weitere Verstärkung soll hierbei durch die Einlage einer schlaffen Bewehrung erreicht werden. Die Schienenbefestigungsschrauben sind bei dieser Konstruktion in einzubetonierende, bekannte Kunststoffdübel vorzusehen.
  • Die neue Schwellenkonstruktion ermöglicht bei einer erforderlichen Lastabtragungsfläche
    • die Anzahl der Schwellen pro Kilometer Gleis zu reduzieren,
    • die Dynamik aus dem Fahrzeuglauf durch die Ausbildung der Schienenauflagerkonstruktion zu reduzieren,
    • die horizontale Steifigkeit des Gleises erheblich zu vergrößern,
    • durch die gleiche Bauhöhe zur Holzschwelle, Kosten für die Absenkung des Unterbaues einzusparen,
    • durch die reduzierte Baubreite in Verbindung mit der horizontalen Steifigkeit des Gleises Schottervolumen einzusparen. - Vorkopfeinschotterung nur ca. 30 cm. -
    • die K.örperschall- und Luftschallemissionen zu reduzieren,
    • enge Radien durchgehend verschweißen,
    • hohe Bremskräfte aufzunehmen.

Claims (9)

  1. Bahnschwelle mit
    - einem Schwellenkörper (12), der an seinen gegenüberliegenden Enden jeweils einen Schienenauflagebereich (16) aufweist, innerhalb derer der Schwellenkörper (12) verbreitert ist,
    - wobei in jedem Schlenenauflagebereich (16) mittels eines an einen Schienenfuß angreifbaren Niederhalteelements (28) eine Schiene (24) fixierbar ist, und wobei
    jeder Schienenauflagebereich (16) drei in Erstreckung der Schiene (24) nebeneinanderliegende Schienenauflageflächen (18) aufweist dadurch gekennzeichnet,
    - dass zwischen und oberhalb zumindest eines Teilbereichs jeweils benachbarter Schienenauflageflächen (18) jedes Schienenauflagebereichs (16) mindestens ein Niederhalteelement (28) angeordnet ist.
  2. Bahnschwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Schienenauflagebereiche (16) innerhalb des Schwellenkörpers (12) jeweils mindestens ein Verstärkungsprofil (22) verläuft.
  3. Bahnschwelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsprofil (22) zentriert zum Schlenenauflagebereich (16) angeordnet ist oder dass bei zwei oder mehr Verstärkungsprofilen (22) diese symmetrisch und/oder zentrisch zum Schienenauflagebereich (16) angeordnet sind.
  4. Bahnschwelle nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsprofil (22) oder jedes Verstärkungsprofil (22) mindestens einen zum Schienenauflagebereich (16) im wesentlichen rechtwinklig verlaufenden Schenkel (30) aufweist und dass bei einem Verstärkungsprofil (22) mit mehreren derartigen Schenkeln (30) diese Schenkel (30) symmetrisch zum Schienenauflagebereich (16) angeordnet sind.
  5. Bahnschwelle nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenkörper (12) als Zweiblock-Schwellenkörper (12) mit zwei Blöcken (14) ausgebildet ist, die jeweils einen Schienenauflagebereich (16) aufweisen, und dass die Verstärkungsprofile (22) durch ein die beiden Blöcke (14) verbindendes Längsprofil (26) miteinander verbunden sind.
  6. Bahnschwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsprofil (26) in seinem Bereich zwischen den beiden Blöcken (14) durch eine Kunststoffmaterialumhüllung (32) korrosionsgeschützt ist.
  7. Bahnschwelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kunststoffmaterialumhüllung (32) eine Aufnahmevertiefung (34) zur Aufnahme eines Linienleiters ausgebildet ist.
  8. Bahnschwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenkörper (12) Beton oder Polymerbeton aufweist.
  9. Bahnschwelle nach Anspruch 5 und 2 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, soweit auf Anspruch 5 und 2 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass die Blöcke (14) Kunststoff aufweisen und dass das Längsprofil (26) und gegebenenfalls auch die Verstärkungsprofile (22) eine im wesentlichen ebene Oberfläche aufweist/aufweisen.
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