EP2109699A2 - Kontinuierliche elastische schienenlagerung - Google Patents

Kontinuierliche elastische schienenlagerung

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Publication number
EP2109699A2
EP2109699A2 EP07764749A EP07764749A EP2109699A2 EP 2109699 A2 EP2109699 A2 EP 2109699A2 EP 07764749 A EP07764749 A EP 07764749A EP 07764749 A EP07764749 A EP 07764749A EP 2109699 A2 EP2109699 A2 EP 2109699A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rail
damping element
damping
under
load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07764749A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hubert C. Schwind
Horst Eilmes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EDILON)(SEDRA GMBH
Original Assignee
Edilon Sedra GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE200610028740 external-priority patent/DE102006028740B4/de
Application filed by Edilon Sedra GmbH filed Critical Edilon Sedra GmbH
Publication of EP2109699A2 publication Critical patent/EP2109699A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • E01B19/00—Protection of permanent way against development of dust or against the effect of wind, sun, frost, or corrosion; Means to reduce development of noise
    • E01B19/003—Means for reducing the development or propagation of noise

Definitions

  • Rail supports that support the rail along its length are referred to as continuous rail supports.
  • the contrast is a base camp, where the rail is only selectively supported, usually using transverse to the rails extending thresholds.
  • the legal regulation for preventive environmental protection provides the planner, the traffic-related noises and vibrations properly to planners assess and, where appropriate, provide for mitigation measures in the planning concept.
  • the problem of low-frequency vibration damping is solved by the SEDRA @ CX bearing, shown in the company publication Technical Release No. 7.02 / 09.04 of SEDRA GMBH, Wiesbaden, DE.
  • This offers the possibility to dampen system frequencies on the rail directly at the rail and thus to approach the damping possibilities of conventional mass-spring systems.
  • the discrete bearing typically at standard threshold spacing, has very low dynamic stiffness for efficient vibration damping without the need for high rail deflection.
  • the bearing has a specific elastomer with a linear spring characteristic.
  • the elastomer has a low ratio of static and dynamic stiffness and excellent electrical resistance.
  • the system is preloaded with a spring. This is completely relieved when loaded by the vehicle, so no vibration transmission takes place over the spring to the environment.
  • the bearing has a low dynamic stiffness, the pretension results in an apparent high static stiffness. This apparent high static stiffness of the system allows vertical and lateral control of the system
  • Preload spring ensures the stability of the system.
  • the warehouse was successfully used by several public transport companies.
  • Measurements have yielded vibration damping values of up to 26 dB (A) and are therefore comparable to conventional mass-spring systems.
  • the bearing is easy to assemble. Depending on the application and
  • Polyurethane wipes are adjusted.
  • the bearing can be adapted for all common fixings and thus completely the
  • Rail fasteners are to cover, making a repair difficult.
  • a generic longitudinal support is known from DE 38 34 329 A1.
  • the damping elements arranged below and on both sides along the rail are formed continuously, ie they extend over the entire longitudinal extent of the rail.
  • the rail is taken together with the insulating elements of a likewise continuously trained rail bearing, which has a rail pad and bolted to the rail base angled clamping plates.
  • the angled clamping plates act on the arranged on both sides along the rail damping elements in the horizontal direction and serve as support elements for these insulation elements.
  • Between the Foot of the rail and the rail pad are provided below the rail arranged damping elements.
  • These damping elements have a lower Shore hardness than the extending on both sides along the rail damping elements.
  • a plurality of profiles made of elastomeric material namely a base profile, which is arranged below the rail foot and is provided on both sides with flanges which fully or partially surround the rail foot, further wherein the base profile has a plurality of running in the rail longitudinal channels, which usually run in a direction parallel to the rail foot Level are arranged; two side profiles, which rest on both sides of the rail, wherein when using a Vignolesschiene the side profile on the Radkranzseite preferably has a track groove; as well as from a tie rod sheathing.
  • the base profile rests on a continuous casting or a longitudinal threshold. This will allow the rails in the context of municipal traffic a small deflection to about 1, 5 mm,
  • the damping elements Due to the lateral stabilization of the rail, which allows a comparatively large deflection of the rail in the prestressing points, there should be no loss of stability.
  • the required hardness of the damping elements or their permissible softness depends on the distance between the prestressing points with one another, on the extent of the damping elements arranged along the rail and under horizontal prestressing and also on the expected load on the rail mounting. Overall, however, the damping elements could be made surprisingly soft, without a "swimming" of the rail wheels of a train is observed relative to the base of the rail mounting.
  • the damping element may have a higher Shore hardness in the bias points than between the bias points.
  • the rail was raised slightly, making it possible to install the elastomer strips at a thickness greater than the height of the existing air gap, thereby causing the rail foot to deflect into the bearing strip and causing the material to damp the rail
  • the weight serves as surface load or preload the rail in a size of about 0.5 N / mm 2 .
  • the experimental section for continuous storage was about 50 m long. In the neighboring track was the previous superstructure in its original form. Therefore, comparative sound measurements were made under line operation. For recorded pass-bys, a measured and averaged A-weighted sum sound level was recorded.
  • the invention is based on the problem of proposing an improved rail storage, suitable for trams in the street, and thus in particular to reduce structure-borne noise.
  • the prior art provides to achieve the elasticity, even with continuous rail storage systems for airborne sound reduction to store the rail foot elastic.
  • Prefabricated, material-specific elastic rubber or polyurethane profiles are used, or the rail base is underpoured with liquid polyurethanes which crosslink by polymerization.
  • the solution according to the invention provides that in the case of a rail support for a rail of a railway track on a substantially continuously designed substructure with damping elements arranged continuously between the rail foot and the substructure with closed tracks a potting compound between rail head and surrounding road construction material the damping elements have at least one elastic layer wherein the damping elements arranged continuously over the entire length of the track have at least one elastic layer in which a vertical bias voltage (V) has been applied and the preload is selected such that the depression of the rail at a given load by the overrunning vehicle is less than that Permanently elastic extensibility of the potting compound. It does not matter if the rail is punctual is held down, for example, by acting on the rail from above resilient mounting rail or not.
  • V vertical bias voltage
  • the preload is adjusted according to the exact dimensions and considerations of special operation SZUStänrlen at the site derived from the load sizes of the wheels or axles of rolling over vehicles.
  • the magnitude of the preload is optimized mechanically and sound-optimized between the marginal parameters of the minimum and maximum load and depending on the required and desired level minimization and concretized.
  • the rail depression is minimized - on the one hand to improve the mechanical effects (multi-axial) on the usual rail joint constructions and also to minimize the detectable level increases in airborne sound (the noise). Due to the bias can be achieved with smaller rail subsidence level minimization, which can be achieved with slack bearings of the rail (without the rail foot holding down fixtures) only with much larger depressions. Large rail subsidence means the risk of damage to joints and road construction. It is absolutely necessary for the locally different states to determine the bias voltage and to realize it with a practicable system.
  • the elastic layer of the damping elements shall consist essentially of metallic and organic resilient materials, preferably of known elastomers and their mixtures, which can be adjusted to a specific - dynamic and static - spring stiffness, defined by a spring rate.
  • metallic and organic resilient materials preferably of known elastomers and their mixtures, which can be adjusted to a specific - dynamic and static - spring stiffness, defined by a spring rate.
  • polyurethane and mixture with it are preferred.
  • mechanical springs made of metal or metal composite possible.
  • a tension member or tie rod for example a tear-resistant thread, a screw or bolt. Screw connection, a rivet connection, a spring or a wire realized.
  • tie rods may be used by those skilled in the art depending on the material composition used.
  • the layer is to be held under tension continuously or in small horizontal distances of a few cm by vertically acting bracing elements connecting the sole plate and the rail foot.
  • a second variant comprises a damping element which, in addition to the sole plate, additionally has a cover plate facing the rail foot and the elastomer layer is clamped between the two plates.
  • the damping elements may comprise a continuous composite damping profile of a plurality of components extending along the rail, including two metal plates as sole plate and cover plate which are connected by tie rods, with which the elastomer layer can be placed under vertical bias.
  • the damping element may also consist of only one or more elastomer layers, which are as evenly as possible by tie rods under vertical bias.
  • a method is to highlight, namely the use of a prestressed damping element with a compressible under load by a maximum of 0.3 to 0.8 mm layer of metallic or organic spring materials, which is prefabricated separately, for the continuous rail storage of a track by is placed on a running in the rail longitudinal base under the rail.
  • the dynamic and static spring rate for the selected elastomer, the depression of the rail can be calculated and set for the load case by biasing to a maximum insertion depth of the rail of less than 1 mm.
  • a particular application of the invention comprises the arrangement of grooved rails of a track in the region of a level crossing point or stored in the road on a prestressed damping element, sfiitlic-h K ⁇ mmfirfijllbrpern equipped and ⁇ jndum nis about in height
  • Top edge rail are wrapped with road construction material, leaving a groove next to the rail head and this groove is encapsulated with elastic potting material, wherein the insertion depth of the rail is set under load less than the elastic elasticity of the potting material.
  • the damping element can be glued under the rail or mechanically clamped.
  • chamber filling bodies that is, further insulating or damping elements, can be used for sound damping or insulation.
  • the invention is primarily concerned with structure-borne noise, but it should not be overlooked that a reduction of structure-borne noise on the rail inevitably reduces secondary airborne sound and the membrane effect of rail web and rail foot and thus their airborne noise usually also hindered.
  • the damping element according to the invention is biased with elastomeric material and then mounted biased under the rail.
  • the material is calculated or formulated with its static and dynamic stiffnesses such that it would experience a rail depression, for example of about 3 mm, without the prestressing at a defined load from a tramway train. This depression would be too high for a closed track.
  • a bias corresponding to an equivalent of, for example, about 2.5 mm depression in the load case virtually such a depression is anticipated and it would take place only a design-induced Schieneneinsenkung under load of 0.5 mm. Not only the anticipation of the rail depression, but also the elimination of any free travel would bring the physical spring action and thus the damping performance to a high level.
  • Fig. 2a - b shows a second embodiment of the invention with a grooved rail analogous to Fig. 1;
  • Fig. 3a - d shows a third embodiment of the damping element
  • Fig. 4 shows a fifth embodiment of the invention as a section through a rail mounting in a street.
  • Fig. 1 shows a grooved rail 1 with the rail head 2 and 2 ', the rail web 3 and the rail foot 4.
  • Kammerphilllmaschine 6 and 6' are arranged, on the one hand to the rail head 2, 2nd 'And on the other hand reach to the rail 4 and cover the rail 4.
  • a Vignoles rail could also be used here, however, then the Verguss T shown here would be slightly laterally attached to the rail head section 2 1 , since the Vignolesschiene has no pronounced groove and the wheel flange of a wheel then above the Schienenvergusses T next to the rail head 2 has to roll.
  • Fig. 1b shows as rail section still the rail 4 and arranged below a separately prefabricated inventive damping element 20, consisting of two metal plates, the sole plate 22 and the cover plate 21, with the interposed elastomer 23.
  • the sole plate 22 and the cover plate 21 by tie rods by means the nuts 24 are compressed and thus create a bias in the elastomer, as indicated by the arrows with the reference symbol V.
  • this damping element 20 is slightly wider than the rail foot 4, which should come to rest on the cover plate 21.
  • the damping element 20 is wider and protrudes on both sides of the rail foot 4 below this, as can be seen on the cover plate 21 and the nuts 24.
  • Such a trained damping element may be glued under the rail or otherwise be attached to the rail, with no friction between the metal cover plate 21 and the bottom of the rail 4 should occur; Glue prevents such friction or corrosion.
  • a thin foam layer or the like may be interposed therebetween.
  • Fig. 2a shows a similar constellation on a grooved rail, but with a modified damping element 10.
  • This damping element consists here first of a sole plate 12, an elastomer 13 and attached to the sole plate tie rods 15, the side of the rail 4 over to grab.
  • tabs or claws 16 are slipped, which can be screwed down by means of nuts 14 in the manner shown by an arrow in a clockwise direction, so that, as the vertical arrows V show, a bias between the rail 4 and
  • FIGS. 1 and 2 a sectional view and a plan view, respectively, of a rail arrangement as such and with built-in chamber filling elements and of a potting compound closing the rail arrangement for the road surface have been shown.
  • FIG. 3 shows in subfigures 3 a to 3 d a damping element 30, which differs substantially from the damping elements 10 and 20.
  • the damping element 30 can be made endless in a defined width, which corresponds approximately to the rail foot width, since it is to be designed continuously under the rail foot 4.
  • the damping element 30 according to FIG. 3a consists of a relatively homogeneous elastomer mixture 34 whose dynamic and static spring rate has been adjusted by appropriate selection of material such that in the constellation according to FIG. 3a, shown in detail A again enlarged than FIG. 3c , the Damping element is compressed by about 1, 5 to 3 mm at a given load of eg 100 kN of a wheel of a tram, the rail 1 would so sink so deep.
  • On the top side of the damping element 30 are small rectangular plates 31 and in the same way at the bottom /
  • a tie rod here a thin wire 33.
  • the same constellation is shown again, but in this case the tie rod 33 has been massively shortened so that the cover plates 31 and the sole plates 32 pressure on the elastomeric part 34 and exercise produce such a bias voltage V, which leads to the rolling over of the wheelset that, depending on the bias, the compression / depression of the rail of the damping element 30 is only 0.3 to 1, 9 mm.
  • Fig. 3e is a plan view and in Fig. 3f is a side view of a similarly configured as shown in Figs. 3a to 3d damping element 40, in which case the damping element 40 is provided with circular coverslip 41 and circular sole plate 42, between the one Tie rod 43 is tensioned.
  • the tie rod 43 may, as described above, also shortened and braced, so that on the elastomeric member 44 by means of the pressure plates 41 and 42, a predeterminable bias can be applied.
  • Fig. 4 shows a concrete application of a grooved rail, which is installed in the street area.
  • the parallel second groove rail of the tram track is not shown; both grooved rails are connected by tie rods, also not shown, known per se from the prior art, so as to hold the track of the track.
  • a rail 1 with rail head 2 or 2 ⁇ rail web 3 and 4 rail foot is arranged on a longitudinal sleeper 9, a rail 1 with rail head 2 or 2 ⁇ rail web 3 and 4 rail foot is arranged.
  • the tab chambers or rail chambers are filled with Kammerglallmaschinen 6 and 6 ', outwardly through cover plates B, which cover the entire height of the outside of the chamber filling 6 or 6 1 and over the rail down, encapsulated. These cover sheets B are nailed to the Kammer hypollmaschine 6, 6 1 .
  • a damping element 50 Under the rail is a damping element 50, standing under pretension and prefabricated separately, arranged and glued to the rail. If there was a gap between the longitudinal sleeper 9 and the damping element 50, this gap has to be filled with grout 8, so that the surface of the grouting mortar 8 allows a continuous bearing of the damping element 50. If necessary, however, this grout 8 can also stay away, provided that the longitudinal sleeper 9 is correspondingly rectilinear and has no horizontal depressions and heights, so that the damping element 50 and the rail 1 can rest fully.
  • the longitudinal sleeper here also a very common concrete substructure or similar use can be found, and the Kammerglall stresses 6, 6 'are filled with appropriate soil E or other suitable material around the rail.
  • the top cover of the traffic area here a street, can be done by a patch P, so that the predetermined surface O terminates approximately with the rail head 2, 2 '.
  • the gap between the paving P and the rail head 2, 2 ' is filled with a potting compound 7 or 7'.
  • This mass 7, T is in principle permanently elastic, since it is intended to prevent ingress of water into the rail substructure or into the region of the rail support.
  • an asphalt layer can also be applied.
  • water destroys every structure as a result of ice blasting over time and can increase the electrical conductivity of the materials or also promote creepage currents, which should be avoided in any case in order to obtain a durable rail bearing.
  • a rolling traffic load L for example a wheelset of a tram with, for example, 100 kN load
  • the load also transfers via the rail foot 4 into the substructure 9 becomes.
  • the load entry is made with a before determinable low frequency and affects as structure-borne noise, which propagates on the longitudinal threshold or the concrete substructure 9. Buildings generally have a natural frequency of about 10 Hz, so that it must be avoided that a corresponding structure-borne sound excitation is passed through the rolling load L on the rail on the substructure 9 : then propagates.
  • the elastic member 50 By a biased damping element 50 caused by the load L Schieneneinsenkung the elastic member 50 is significantly reduced in the insertion depth T, since the bias of course forms a corresponding resistance to compression.
  • the reduction of the depression to desirably about 0.3 to 0.8 mm then has the consequence that the potting compound 7, T at its transition between the rail head 2, 2 'to the pavement P is also stretched only in this order of magnitude.
  • the depression is represented by the reference symbol T as it acts on the potting compound 7, T and on the damping element 50.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Railway Tracks (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schienenlagerung für eine Schiene eines Bahngleises auf einem im Wesentlichen kontinuierlich gestalteten Unterbau mit zwischen dem Schienenfuß und dem Unterbau durchgehend angeordneten Dämpfungselementen und die Verwendung eines vorgespannten vorgefertigten Dämpfungselementes für kontinuierliche Schienenlagerung, wobei das Dämpfungselementes mit einer unter Last um maximal 0,3 bis 1,9 mm stauchbaren Schicht aus metallischen oder organischen Federmaterialien, welches separat vorgefertigt wird, zur kontinuierlichen Schienenlagerung eines Gleises, indem es auf einem in Schienenlängsrichtung verlaufenden Unterbau unter dem Schienenfuß platziert wird. Bei geschlossenen Gleisen mit einer Vergussmasse zwischen Schienenkopf und umgebendem Wegebaumaterial sollen die Dämpfungselemente mindestens eine elastische Schicht und in sich eine vertikale Vorspannung aufweisen, wobei die Vorspannung so gewählt ist, dass die Einsenkung der Schiene bei gegebener Last durch das überrollende Fahrzeug geringer ist als die dauerelastische Dehnbarkeit der Vergussmasse.

Description

Kontinuierliche elastische Schienenlagerung
Beschreibung
nio FrfinHi inn hotrifft oino Ci^hiononlanon inn fι"ιr eine. .Qrhic-n» pinpc
Bahngleises auf einem im Wesentlichen kontinuierlich gestalteten Unterbau mit zwischen dem Schienenfuß und dem Unterbau durchgehend angeordneten Dämpfungselementen und die Verwendung eines vorgespannten Dämpfungselementes.
Schienenlagerungen, bei denen eine Abstützung der Schiene entlang ihrer Längserstreckung erfolgt, werden als kontinuierliche Schienenlagerungen bezeichnet. Der Gegensatz sind Stützpunktlager, bei denen die Schiene nur punktuell abgestützt wird, meist unter Verwendung von quer zu den Schienen verlaufenden Schwellen.
Die Vorteile der Straßenbahn im städtischen Nahverkehr wie Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit werden seit jeher geschätzt. Nachteilig werden dagegen u. a. die oft erheblichen Erschütterungen und die Lärmentwicklung von Schienenfahrzeugen empfunden. In einer Zeit erhöhten Umweltbewusstseins kommt daher einer entsprechenden schwingungsdämpfenden Gleislagerung, sowie einer optimierten Abstimmung zwischen der Oberbaukonstruktion und den eingesetzten Fahrzeugen große Bedeutung zu. Isolationsproblemen wie Körperschall, Luftschall, Korrosion, Streustrom am Straßenbahngleis sollen stets gleichzeitig gelöst und optimiert werden. Schwingungsdämpfende Maßnahmen direkt an der Schiene können zwar ein hohes Maß an Schwingungsdämpfung verbunden mit Wirtschaftlichkeit bieten, sind aber hinsichtlich des zu dämpfenden Frequenzspektrums für höherfrequente Körperschallimmission erst ab ca. 30 Hertz effektiv.
Die gesetzliche Regelung zum vorbeugenden Umweltschutz stellt an Planer die Forderung, verkehrsbedingte Geräusche und Erschütterungen richtig einzuschätzen und gegebenenfalls Minderungsmaßnahmen im Planungskonzept vorzusehen.
Grundlage für sämtliche diesbezügliche Verordnungen und Normen ist in Deutschland §§ 41 ff, 43 Abs. 1 , Satz 1 , Nr. 1 des
Di inrlcoimmlcciπnccΛtM iHnαcαHαc \ιr\m "I K Q Λ OTT Λ rliα im Dαhmαn /Aar
Lärmvorsorge bei neu zu bauenden oder erheblich umzubauenden
Verkehrswege zu berücksichtigen sind.
Hinsichtlich der Normen muss man zwischen Luftschall,
Körperschall (Schall, der sich in festen Körpern ausbreitet) und Erschütterungen
(Schwingungen von festen Körpern) unterscheiden.
Folgende Verordnungen, Normen und Richtlinien gelten als maßgeblich:
Die 16. BlmSch V (Verkehrsschutzverordnung) vom 12. Juni 1990 - Begrenzung des Luftschallpegels.
DIN 18005 (Schallschutz im Städtebau) - Schalltechnische Orientierungswerte um lärmarmes Wohnen zu gewährleisten.
DIN 4150 (Erschütterungen im Bauwesen) - Grundsätze nach denen Erschütterungen in baulichen Anlagen vorausermittelt oder gemessen werden können, explizite Angaben über die Höhe von zulässigen Körperschallpegeln gibt es nicht.
Das Problem der tieffrequenten Schwingungsdämpfung löst das SEDRA@ CX- Lager, dargestellt in der Firmenschrift Technische Mitteilung Nr. 7.02/09.04 der SEDRA GMBH, Wiesbaden, DE. Dieses bietet die Möglichkeit Systemfrequenzen an der Schiene direkt an der Schiene zu dämpfen und somit an die Dämpfungsmöglichkeiten konventioneller Masse-Feder-Systeme heranzukommen. Das diskrete Lager, typischerweise im Standard- Schwellenabstand hat eine sehr niedrige dynamische Steifigkeit zur effizienten Schwingungsdämpfung, ohne dass eine hohe Einfederung der Schiene notwendig wäre. Das Lager besitzt ein spezifisches Elastomer mit einer linearen Federkennlinie. Das Elastomer hat ein niedriges Verhältnis von statischer und dynamischer Steifigkeit und ausgezeichnete elektrische Widerstandswerte. Das System wird mit einer Feder vorgespannt. Diese wird bei der Belastung durch das Fahrzeug vollkommen entlastet, so dass keine Schwingungsübertragung über die Feder an das Umfeld stattfindet. Obwohl das Lager eine niedrige dynamische Steifigkeit besitzt, ergibt sich durch die Vorspannung eine scheinbare hohe statische Steifigkeit. Diese scheinbare hohe statische Steifigkeit des Systems erlaubt eine vertikale und laterale Kontrolle der
Cz-kkiAnαnoi lotαnt/i ιr\n Cinα **/-&ir»Kα ET^rlαr i rtiΛOrKdlK rlor cfoifoπ
Vorspannungsfeder gewährleistet die Stabilität des Systems.
Details derartiger Lager sind in den EP-Schriften 0 837969 B1 , 1 068 396 B1 , 1
118 711 B1 dargestellt. Die dortigen Erkenntnisse werden als Offenbarungen in diese Erfindungsbeschreibung durch Zitat einbezogen.
Das Lager wurde von mehreren Verkehrsbetrieben erfolgreich eingesetzt.
Messungen haben Schwingungsdämpfungswerte von bis zu 26 dB (A) ergeben und kommen somit an Werte konventioneller Masse-Feder-Systeme heran.
Das Lager lässt sich einfach montieren. Je nach Anwendungsfall und
Kundenspezifikation können die Vorspannung bzw. die
Polyurethanzwischenlagen eingestellt werden. Das Lager kann für alle gängigen Befestigungen adaptiert und somit komplett den
Kundenwünschen angepasst werden. Es eignet sich für den
Einsatz bei U-Bahnen, Stadt- und Straßenbahnen und kann sowohl beim Schottergleis wie auch beim schotterlosen Gleis eingebaut werden. Für Straßenbahnen mit Schienenköpfen im Pflaster- oder
Asphalt-Niveau ist diese Bauart der Stützpunkte nicht optimal geeignet, da die
Schienenbefestigungen zu überdecken sind, was eine Reparatur erschwert.
Eine gattungsgemäße Längsunterstützung ist aus der DE 38 34 329 A1 bekannt. Hier sind die unterhalb und auf beiden Seiten längs der Schiene angeordnete Dämpfungselemente kontinuierlich ausgebildet, d. h. sie erstrecken sich über die gesamte Längsausdehnung der Schiene. Die Schiene wird zusammen mit den Dämmelementen von einem ebenfalls kontinuierlich ausgebildeten Schienenlager aufgenommen, das eine Schienenunterlage und mit der Schienenunterlage verschraubte gewinkelte Klemmplatten aufweist. Die gewinkelten Klemmplatten beaufschlagen die auf beiden Seiten längs der Schiene angeordneten Dämpfungselemente in horizontaler Richtung und dienen dabei als Abstützelemente für diese Dämmelemente. Zwischen dem Fuß der Schiene und der Schienenunterlage sind die unterhalb der Schiene angeordneten Dämpfungselemente vorgesehen. Diese Dämpfungselemente weisen eine geringere Shore-Härte als die auf beiden Seiten längs der Schiene verlaufenden Dämpfungselemente auf. Bei der bekannten Schienenlagerung ist ein υfirπlpirhsWθiSΘ -Stβrkβ-S EinfΘdθm dβi* Schiβnβ in vertikaler Richtung möglich. Auf diese Weise soll eine gute Körperschall- und Luftschalldämmung bzw. -dämpfung erreicht werden. Gleichzeitig soll durch die horizontale Abstützung der Schiene eine ausreichende Stabilisierung der Schiene gewährleistet sein. Insbesondere sollen keine seitlichen Auslenkungen des Kopfes der Schiene auftreten, durch die die ausreichende Führung der Schienenräder eines über die Schiene fahrenden Zuges in Frage gestellt wäre. Tatsächlich wird jedoch die gewünschte fahrdynamisch sichere Führung der Schienenräder eines über die Schiene fahrenden Zuges mit der bekannten kontinuierlichen Schienenlagerung nicht erreicht. Vielmehr tritt bei relativ hoher Einfederung ein "Schwimmen" des Zuges relativ zu dem Unterbau der Schienenlagerung auf. Dabei ist die fahrdynamisch sichere Führung der Schienenräder des Zuges durch die Schiene nicht gewährleistet. Weiterhin wird beim Einfedern der Schiene bei dieser Bauform ein Anteil der kinetischen Energie des Zugs durch die Schienenlagerung vernichtet und in Wärme umgewandelt.
Aus der DE 198 45 849 A1 ist eine Schienenanordnung für Straßenbahngleise im Straßenraum, bestehend aus einer Schiene mit Schienenkopf, Schienensteg und Schienenfuß, wobei die beiden Schienen eines Gleises durch Spurstangen auf Spurweite gehalten werden, bekannt. In einer Straßen-Fahrbahn aus Beton oder dergleichen mit integrierter Fuge ist die Schiene angeordnet. Mehrere Profile aus elastomerem Werkstoff, nämlich ein Basisprofil, das unterhalb des Schienenfußes angeordnet ist und beidseitig mit Flanschen versehen ist, die den Schienenfuß ganz oder teilweise umgreifen, wobei ferner das Basisprofil mehrere in Schienenlängsrichtung verlaufende Kanäle aufweist, die zumeist in einer parallel zur Schienenfußunterseite verlaufenden Ebene angeordnet sind; zwei Seitenprofilen, die beidseitig an der Schiene anliegen, wobei bei Verwendung einer Vignolesschiene das Seitenprofil auf der Radkranzseite vorzugsweise eine Spurrille aufweist; sowie aus einer Spurstangenummantelung. Das Basisprofil ruht auf einem kontinuierlichem Unterguss bzw. einer Längsschwelle. Damit sollen die Schienen im Rahmen des kommunalen Verkehrs eine geringe Einfederung bis etwa 1 ,5 mm zulassen,
Hαe Pinnen rlor Qchiono roHi i-7.or.c-n «nui/ie- Hie» Hf»r Sni irstanπfi sicherstellen. In der Praxis ist das System meist noch zu weich, um zuverlässig eine unerwünschte Relativbewegung zum umgebenden Straßenniveau zu vermeiden, damit dort keine Risse auftreten oder Oberflächenwasser eindringen und Korrosionsschäden oder Streustromverluste begünstigt.
Mit der DE 195 160 97 A1 wurde eine kontinuierliche Schienenlagerung mit körper- und luftschalldämpfenden Eigenschaften vorgeschlagen. Bei der kontinuierlichen Lagerung sollen in Abständen von 0,9 bis 2,0 Meter, also im 1 ,5 bis 3fachen üblichen Schwellenabstand, längs der Schiene Verspannungs- oder Vorspannungspunkte nach Art üblicher Niederhalter für die Schienenfußbefestigung am Unterbau vorgesehen werden. Damit wird die Überrollfrequenz am Verspannungspunkt unter Last entsprechend gesenkt. Dort wird die Schiene vertikal - und horizontal - auf ein unterhalb der Schiene angeordnetes Dämpfungselement gespannt werden. Trotz der stützpunktartigen Vorspannungspunkte soll bei der neuen Schienenlagerung keine Membranwirkung der Schiene zwischen den Vorspannungspunkten auftreten. Durch die seitliche Stabilisierung der Schiene, die eine vergleichsweise große Einfederung der Schiene auch in den Vorspannungspunkten erlaubt, soll es nicht zu einem Stabilitätsverlust kommen. Die erforderliche Härte der Dämpfungselemente bzw. ihre zulässige Weichheit hängt von dem Abstand der Vorspannungspunkte untereinander, von der Ausdehnung der längs der Schiene angeordneten und unter horizontaler Vorspannung stehenden Dämpfungselemente und auch der zu erwartenden Belastung der Schienenlagerung ab. Insgesamt könnten die Dämpfungselemente jedoch überraschend weich ausgebildet werden, ohne dass ein "Schwimmen" der Schienenräder eines Zuges relativ zum Unterbau der Schienenlagerung beobachtet wird. Um das Dämpfungselement in den Vorspannungspunkten unter eine größere vertikale Vorspannung achslastabhängig zu setzen als zwischen den Vorspannungspunkten, kann das Dämpfungselement in den Vorspannungspunkten eine größere Shore-Härte aufweisen als zwischen den Vorspannpunkten. Für Straßenbahnen ist diese Methode wegen der Bauart der Stützpunkte und Einsenktiefe offensichtlich ünGjöθiCjriθt. Zudem müssen die Vorspαnnungs- odsr Schienenbefestigungspunkte von Zeit zu Zeit kontrolliert werden; das System eignet sich also nicht für „geschlossene" im Kreuzungsbereich eines Straßenraumes. Eine Vorspannung unter dem Schienenfuß abseits der Befestigungspunkte ist nur durch die geringe Flächenlast aufgrund des Gewichtes der Schiene gegeben.
Letztlich ist aus der DE-Zeitschrift El - Eisenbahningenieur (56) 12/2005, S. 14- 16, Tetzlaff-Verlag, Hamburg, ein Aufsatz von Udo Lenz „Lärmminderung durch kontinuierliche Schienenlagerung" bekannt. Es wurde eine Minderung der Schallabstrahlung bewirkt an Schienen, die mittels W-Befestigungen unter Verwendung von Zwischenlagen der Steifigkeit Cstat = 50 - 60 kN/mm auf einem Stahlbetonträgerrost montiert waren. Hier wurde eine kontinuierliche Schienenlagerung getestet, bei der zwischen den Schienenstützpunkten eine als Streifenlager ausgebildete Elastomermatte unter den Schienenfuß gelegt wurde. Zum Einbau der Lagerstreifen wurde die Schiene leicht angehoben. Dadurch war es möglich, die Elastomerstreifen in einer Stärke einzubauen, die über der Höhe des vorhandenen Luftspalts liegt. Hierdurch wurde erreicht, dass der Schienenfuß in den Lagerstreifen einfedert und das Material eine Bedämpfung der Schiene bewirkt. Als Flächenlast oder Vorspannung dient also nur das Gewicht der Schiene in einer Größe von etwa 0,5 N/mm2. Der Versuchsabschnitt zur kontinuierlichen Lagerung war ca. 50 m lang. Im benachbarten Gleis befand sich der bisherige Oberbau in seiner ursprünglichen Form. Daher erfolgten vergleichende Schallmessungen unter Linienbetrieb. Bei den erfassten Vorbeifahrten wurde ein gemessener und gemittelter A- bewerteter Summenschallpegel registriert. Bei der kontinuierlichen Lagerung erzielte man eine Pegelabnahme um 6 dB(A), das heißt eine Reduktion des Luftschalls vom Schienenfuß und / oder Steg. Ausgehend von der DE19516097 A1 liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine verbesserte Schienenlagerung, geeignet für Straßenbahnen im Straßenraum, vorzuschlagen und damit insbesondere den Körperschall zu reduzieren.
Das Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen. Ansprüchen beschrieben.
Beim Rollen der Räder auf der Schiene von spurgeführten Schienenverkehrsfahrzeugen wird eine Körperschallanregung von Rad und Schiene bewirkt. Solche Schallimmissionen gelten bei Anwohnern generell als Störungen und Belästigungen, da der Körperschall in den angrenzenden Gebäuden sog. Erschütterungen aktiviert. Gegenwärtig tritt man auch mit Minderungsmaßnahmen dieser Problematik entgegen, in dem das innerstädtische Gleis elastisch und - luftschallmindernd - kontinuierlich gelagert wird. Dadurch wird eine Schall-Pegelminderung erzeugt. Der relevante Frequenzbereich beim Körperschall beträgt etwa 10 Hz bis 200 Hz. Inwieweit die durch den Abrollprozess der Räder auf der Schiene erzeugten Schallimmissionen am Gebäude die störenden Erschütterungen erzeugt - hängt auch immer von der Bauwerksart selbst ab.
Bekannte Körperschall minimierende Systeme sind in ihrer Leistungsfähigkeit eingeschränkt, da die Einstellung der Elastizität von Dämpfern unter der Schiene und damit die maximal mögliche Schieneneinsenkung limitiert ist. Gerade bei innerstädtischen Strecken, bei welchen das Gleis an der Oberfläche im Straßenniveau liegt und daher geschlossen ist, um beispielsweise auch die gleichzeitige Nutzung des Verkehrsraumes durch den Individualverkehr zu ermöglichen, kann eine Einsenkung der Schiene von nur max. 1 mm zugelassen werden. Selten lässt der Stand der gegenwärtigen Fugentechnologie eine größere Einsenktiefe zu, ohne den Verguss zwischen Schiene und Umgebung zu zerreißen und damit den Anfang der Zerstörung des baulichen Verbund-Systems Schiene / Straße durch Wasser und Verkehrslasten einzuleiten.
Wegen der aber noch weiter gewünschten Pegelminderung und der r!3ChC!eV"'QeQrιΩn Knrrolatinn wnn Pinconki inn HPΓ .cir.hifinp nnH rlamit fiinfir erhöhten Elastizität und der Körperschallminimierung ist eine Verbesserung der konventionellen Systeme gerade für tiefere Frequenzen erforderlich. Der Versuch, diese mit sog. „Leichten Masse-Feder Systemen" oder „Schweren Masse-Feder Systemen" zu minimieren hat Grenzen. Der Stand der Technik bezeugt, dass die Einstellung von größeren Elastizitäten zwar den Körperschall minimiert, aber im Gegenzuge auch eine Erhöhung des Luftschalls fördern kann oder umgekehrt.
Der Stand der Technik sieht zur Erzielung der Elastizität vor, auch bei kontinuierlichen Schienenlagerungssystemen zur Luftschallreduktion, den Schienenfuß elastisch zu lagern. Dabei kommen vorgefertigte, materialspezifisch von sich aus elastische Profile aus Gummi oder Polyurethan zum Einsatz oder der Schienenfuß wird mit flüssigen Polyurethanen untergossen, welche durch Polymerisation vernetzen.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, dass bei einer Schienenlagerung für eine Schiene eines Bahngleises auf einem im Wesentlichen kontinuierlich gestalteten Unterbau mit zwischen dem Schienenfuß und dem Unterbau durchgehend angeordneten Dämpfungselementen bei geschlossenen Gleisen eine Vergussmasse zwischen Schienenkopf und umgebendem Wegebaumaterial die Dämpfungselemente mindestens eine elastische Schicht aufweisen, wobei die auf der gesamtem Länge des Gleises durchgehend angeordneten Dämpfungselemente mindestens eine elastische Schicht haben, in der eine vertikale Vorspannung (V) aufgebracht wurde und die Vorspannung so gewählt ist, dass die Einsenkung der Schiene bei gegebener Last durch das überrollende Fahrzeug geringer ist als die dauerelastische Dehnbarkeit der Vergussmasse. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Schiene punktuell niedergehalten wird, z.B. durch eine auf den Schienenfuß von oben wirkende federnde Schienenbefestigung oder nicht.
Die Vorspannung wird nach genauen Bemessungen und Betrachtungen von speziellen Betrieb-SZUStänrlen am Einsatzort abgeleitet von den Belastungsgrößen der Räder bzw. Achsen überrollender Fahrzeuge eingestellt. Die Größe der Vorspannung wird mechanisch und schallschutztechnisch zwischen den Randparametern der minimalen und maximalen Belastung und je nach erforderlichen und gewünschten Pegelminimierungen optimiert berechnet und konkretisiert. Dabei wird die Schieneneinsenkung minimiert - um einerseits die mechanischen Wirkungen (mehraxial) auf die üblichen Schienenfugenkonstruktionen zu verbessern und ferner noch die nachweisbaren Pegelerhöhungen des Luftschalls (der Geräusche) zu minimieren. Durch die Vorspannung können mit kleineren Schieneneinsenkungen Pegelminimierungen erreicht werden, welche mit schlaffen Lagerungen der Schiene (ohne den Schienenfuß niederhaltende Befestigungen) nur mit sehr viel größeren Einsenkungen erreicht werden können. Große Schieneneinsenkungen bedeuten die Gefahr der Schädigung von Fugen und der Straßenkonstruktion. Dabei ist es absolut notwendig für die örtlich differierenden Zustände die Vorspannung zu ermitteln und mit einem praktikablen System zu realisieren.
Die elastische Schicht der Dämpfungselemente soll im Wesentlichen aus metallischen und organischen federnden Materialien bestehen, vorzugsweise aus für sich bekannten Elastomeren und deren Mischungen, die sich auf eine bestimmte - dynamische und statische - Federsteifigkeit, definiert durch eine Federziffer einstellen lassen. Bevorzugt wird beispielsweise Polyurethan und Mischung damit. Es ist jedoch auch die Verwendung mechanischer Federn aus Metall oder Metallverbund möglich.
Die erforderliche Vorspannung der Dämpfungselemente, die vorzugsweise separat vorgefertigt werden, wird durch ein Zugglied oder Zuganker, beispielsweise einem reißfesten Faden, eine Schraube bzw. Bolzen- Schrauben-Verbindung, eine Nietverbindung, eine Feder oder ein Draht realisiert. Alternativ können je nach verwendeter Materialzusammensetzung vom Fachmann auch andere Zuganker angewendet werden.
Die Schicht soll bei der ersten Version kontinuierlich oder in geringen horizontalen Abständen von wenigen cm durch vertikal wirkende, die Sohlplatte und Schienenfuß miteinander verbindende Verspannelemente unter Vorspannung gehalten werden.
Eine zweite Variante umfasst ein Dämpfungselement, das neben der Sohlplatte zusätzlich eine dem Schienenfuß zugewandte Deckplatte aufweist und die Elastomer-Schicht zwischen den beiden Platten eingespannt ist. Das Dämpfungselemente kann ein durchgängiges, längs der Schiene verlaufendes zusammengesetztes Dämpfungsprofil aus mehreren Komponenten aufweisen, darunter zwei Metallplatten als Sohlplatte und Deckplatte die durch Zuganker verbunden sind, mit denen die Elastomerschicht unter vertikale Vorspannung setzbar ist.
Das Dämpfungselement kann auch nur aus einer oder mehreren Elastomerschichten bestehen, die möglichst gleichmäßig durch Zuganker unter vertikaler Vorspannung stehen.
Als weitere erfindungsgemäße Lösung ist ein Verfahren herauszustellen, nämlich die Verwendung eines vorgespannten Dämpfungselementes mit einer unter Last um maximal 0,3 bis 0,8 mm stauchbaren Schicht aus metallischen oder organischen Federmaterialien, welches separat vorgefertigt wird, zur kontinuierlichen Schienenlagerung eines Gleises, indem es auf einem in Schienenlängsrichtung verlaufenden Unterbau unter dem Schienenfuß platziert wird.
Dabei können die dynamischen und statischen Federziffer für das gewählte Elastomer die Einsenkung der Schiene errechnet und für den Lastfall durch Vorspannung auf eine maximale Einsenktiefe der Schiene von weniger als 1 mm eingestellt werden. Ein besondere Anwendung der Erfindung umfasst die Anordnung von Rillenschienen eines Gleises im Bereich einer niveaugleichen Wegkreuzung oder im Straßenverlauf auf einem vorgespannten Dämpfungselement gelagert, sfiitlic-h mit Kθmmfirfijllknrpern bestÜC-kt und πjndum nis etwa in Höhe
Oberkante Schiene mit Wegebaumaterial umhüllt werden unter Freilassung einer Nut neben dem Schienenkopf und diese Nut mit elastischem Vergussmaterial vergossen wird, wobei die Einsenktiefe der Schiene unter Last geringer eingestellt wird als die dauerelastische Dehnbarkeit des Vergussmaterials.
Sehr vorteilhaft kann das Dämpfungselement unter den Schienenfuß geklebt oder mechanisch geklemmt werden.
Bei Bedarf und unabhängig von der Erfindung können wie üblich Kammerfüllkörper also weitere Dämm- oder Dämpfelemente zur Schalldämpfung oder -dämmung eingesetzt werden.
Die Erfindung beschäftigt sich vorwiegend mit Körperschall, wobei jedoch nicht zu übersehen ist, dass eine Reduktion von Körperschall an der Schiene zwangsläufig Sekundär-Luftschall reduziert und die Membranwirkung von Schienensteg und Schienenfuß und damit deren Luftschallemission in der Regel ebenfalls behindert.
Bei der Erfindung werden vorzugsweise separat vorgefertigte Dämpfungselemente verwendet. Um eine größere Wirkung zu erzielen und gleichzeitig die messbare Schieneneinsenkung zu minimieren und so der Fugentechnologie Rechnung zu tragen, wird das erfindungsgemäße Dämpfungselement mit Elastomermaterial vorgespannt und dann unter dem Schienenfuß vorgespannt montiert. Das Material ist so berechnet bzw. mit seiner statischen und dynamischen Steifigkeiten derart formuliert, dass es ohne die Vorspannung bei einer definierten Last von einem Straßenbahnzug eine Schieneneinsenkung erfahren würde, beispielsweise von ca. 3 mm. Diese Einsenkung wäre aber für ein geschlossenes Gleis zu hoch. Durch eine Vorspannung, die einem Äquivalent von beispielsweise ca. 2,5 mm Einsenkung im Lastfall entspräche, ist quasi eine derartige Einsenkung vorweggenommen und es würde lediglich eine konstruktionsbedingte Schieneneinsenkung unter Last von 0,5 mm stattfinden. Nicht nur die vorwegnähme der Schieneneinsenkung, sondern auch die Elimination etwaiger Leerwege würde die physikalische Federwirkung und damit die Dämpfungsleistung auf ein hohes Niveau bringen.
Dieses Prinzip der „Vorspannung" ist für sich schon aus dem zitierten Stand der Technik für diskrete Schienenlagerung auf Schwellen oder dergleichen bekannt und erfolgreich erprobt.
Anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung soll die Erfindung im Folgenden näher erläutert werden; dabei werden die weiteren Vorteile der Erfindung für den Fachmann offenbar. Es zeigen:
Fig. 1a - c ein erstes Ausführungsbeispiel eines Dämpfungselementes mit einer Rillenschiene in Gebrauchslage im Teilschnitt;
Fig. 2a - b ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Rillenschiene analog Fig. 1 ;
Fig. 3a - d eine dritte Ausführungsform des Dämpfungselementes;
Fig. 3e - f eine vierte Ausführungsform des Dämpfungselementes;
Fig. 4 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung als Schnitt durch eine Schienenlagerung in einer Straße.
In den Figuren sind identische Teile oder funktionsgleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt eine Rillenschiene 1 mit dem Schienenkopf 2 bzw. 2', dem Schienensteg 3 und dem Schienenfuß 4. In den Laschenkammern oder Schienenkammem seitlich des Schienensteges 3 sind Kammerfüllelemente 6 bzw. 6' angeordnet, die einerseits bis zum Schienenkopf 2, 2' und andererseits bis zum Schienenfuß 4 reichen und den Schienenfuß 4 überdecken. Anstelle der Rillenschiene könnte hier auch eine Vignolesschiene eingesetzt sein, jedoch wäre dann der hier dargestellte Verguss T seitlich an der Schienenkopfpartie 21 etwas niedriger angesetzt, da die Vignolesschiene keine ausgeprägte Rille aufweist und der Spurkranz eines Rades dann oberhalb des Schienenvergusses T neben dem Schienenkopf 2 abrollen muss.
Fig. 1b zeigt als Schienenabschnitt noch den Schienenfuß 4 und darunter angeordnet ein separat vorgefertigtes erfindungsgemäßes Dämpfungselement 20, bestehend aus zwei Metallplatten, der Sohlplatte 22 und der Deckplatte 21 , mit der zwischengefügten Elastomer 23. Die Sohlplatte 22 und die Deckplatte 21 werden durch Zuganker mittels der Muttern 24 zusammengepresst und erzeugen so eine Vorspannung im Elastomer, wie dies die Pfeile mit dem Bezugszeichen V andeuten. In dieser Seitenansicht sieht man, dass dieses Dämpfungselement 20 etwas breiter ist als der Schienenfuß 4, der auf der Deckplatte 21 zur Anlage kommen soll.
Diese Situation ist in der Draufsicht gemäß Fig. 1c deutlich zu sehen; darin sind die Vergussmassen und Kammerfüllelemente nicht dargestellt. Das Dämpfungselement 20 ist breiter und ragt beidseits des Schienenfußes 4 unter diesem hervor, wie man an der Deckplatte 21 und den Muttern 24 erkennt. Ein derart ausgebildetes Dämpfungselement kann unter den Schienenfuß geklebt sein oder anderweitig am Schienenfuß befestigt sein, wobei keine Reibung zwischen der metallenen Deckplatte 21 und der Unterseite des Schienenfußes 4 vorkommen soll; Kleber verhindert eine derartige Reibung bzw. Korrosion. Alternativ kann auch eine dünne Schaumstoffschicht oder ähnliches dazwischen angeordnet werden.
Anstelle von metallenen Platten für die Sohlplatte und die Deckplatte 22, 21 können auch harte Kunststoff platten Verwendung finden, die es ermöglichen, mit Hilfe der Muttern 24 auf einen Zuganker Vorspannung aufzubringen, hier dargestellt durch das Bezugszeichen V.
Fig. 2a zeigt eine ähnliche Konstellation an einer Rillenschiene, jedoch mit einem modifizierten Dämpfungselement 10. Dieses Dämpfungselement besteht hier zunächst aus einer Sohlplatte 12, einem Elastomer 13 und an der Sohlplatte befestigten Zugankern 15, die seitlich am Schienenfuß 4 vorbei greifen. Über diese Zuganker 15 sind Laschen oder Pratzen 16 gestülpt, die mit Hilfe der Muttern 14 in der durch einen Pfeil dargestellten Weise im Uhrzeigersinn niedergeschraubt werden können, so dass, wie das die Vertikalpfeile V zeigen, eine Vorspannung zwischen dem Schienenfuß 4 und
H _ «_ r S _ n_ h.ln,_la_ t —ta a _ u_ f d —as _ F —la _ s —tnm< _=>r 13 _ wirH _ R — e _i H _ ifi —se _r Ann _ rH _ nu _ nπ ^ sind die Kammerfüllkörper K bzw. K1 mit einer Ausnehmung K1 versehen, um hier ein Werkzeug für das Vorspannen des Dämpfungselements ansetzen zu können.
Fig. 2b zeigt eine Draufsicht auf diese Konstellation, wobei die Kammerfüllelemente K, K' und die Vergussmassen 7, T der Übersichtlichkeit halber weggelassen wurden. Deutlich kann man sehen, dass die Pratzen 16 mittels der Muttern 14 so niedergeschraubt werden können, dass sie auf dem Schienenfuß 4 aufliegen und bei weiterem Niederschrauben das Elastomer stauchen. Der Abstand der Zuganker oder Muttern bzw. Ratzen 16 in Schienenlängsrichtung hängt von der aufzubringenden gleichmäßigen Vorspannung V und dem Elastomer ab bzw. dessen dynamischer Federziffer und statischer Federziffer.
In Fig. 1 und 2 wurde ein Schnittbild bzw. eine Draufsicht dargestellt auf eine Schienenanordnung als solches und mit eingebauten Kammerfüllelementen sowie und einer zur Straßenoberfläche die Schienenanordnung abschließende Vergussmasse.
Fig. 3 zeigt in den Teilfiguren 3a bis 3d ein Dämpfungselement 30, welches sich wesentlich von den Dämpfungselementen 10 und 20 unterscheidet. Das Dämpfungselement 30 kann in definierter Breite, die etwa der Schienenfußbreite entspricht, endlos lang hergestellt werden, da es kontinuierlich unter dem Schienenfuß 4 ausgelegt werden soll. In diesem Fall besteht das Dämpfungselement 30 gemäß Fig. 3a aus einer relativ homogenen Elastomermischung 34, deren dynamische und statische Federziffer durch entsprechende Materialauswahl so eingestellt wurde, dass in der Konstellation gemäß Fig. 3a, im Detail A noch einmal vergrößert gezeigt als Fig. 3c, das Dämpfungselement um etwa 1 ,5 bis 3 mm bei vorgegebener Last von z.B. 100 kN eines Radsatzes einer Straßenbahn zusammengepresst wird, die Schiene 1 also so tief einsinken würde. Auf der Deckseite des Dämpfungselements 30 sind kleine rechteckförmige Platten 31 und in gleicher Weise an der Unterseite/
Snhlenseite kleine rernterkförmine Platten 3? ans Metall orler hartem
Kunststoff angeordnet, die zentrisch durch einen Zuganker, hier einem dünnen Draht 33, verbunden sind. Gemäß Fig. 3b und im Detail B vergrößert in Fig. 3d gezeigt, ist dieselbe Konstellation noch einmal dargestellt, jedoch ist in diesem Fall der Zuganker 33 massiv verkürzt worden, so dass die Deckplatten 31 und die Sohlplatten 32 Druck auf das Elastomerteil 34 ausüben und so eine Vorspannung V erzeugen, die beim Überrollen des Radsatzes dazu führt, dass je nach Vorspannung die Kompression / die Einsenkung der Schiene des Dämpfungselementes 30 nur noch 0,3 bis 1 ,9 mm beträgt.
In Fig. 3e ist eine Draufsicht und in Fig. 3f eine Seitenansicht eines ähnlich wie in den Fig. 3a bis 3d konfigurierten Dämpfungselementes 40 zu erkennen, wobei hier das Dämpfungselement 40 jedoch mit kreisförmigen Deckplättchen 41 und kreisförmigen Sohlplättchen 42 versehen ist, zwischen die ein Zuganker 43 gespannt ist. Der Zuganker 43 kann, wie zuvor geschildert, ebenfalls verkürzt und verspannt werden, so dass auf dem Elastomerteil 44 mit Hilfe der Druckplättchen 41 bzw. 42 eine vorbestimmbare Vorspannung aufgebracht werden kann.
Fig. 4 zeigt einen konkreten Einsatzfall einer Rillenschiene, die im Straßenbereich eingebaut ist. Die parallel laufende zweite Rillenschiene des Straßenbahngleises ist nicht dargestellt; beide Rillenschienen sind durch ebenfalls nicht dargestellte Spurstangen, für sich aus dem Stand der Technik bekannt, miteinander verbunden, um so die Spurweite des Gleises zu halten. Auf einer Längsschwelle 9 ist eine Schiene 1 mit Schienenkopf 2 bzw. 2\ Schienensteg 3 und Schienenfuß 4 angeordnet. Die Laschenkammern oder Schienenkammern sind mit Kammerfüllelementen 6 bzw. 6' ausgefüllt, nach außen durch Deckbleche B, die die gesamte Höhe der Außenseite der Kammerfüllkörper 6 bzw. 61 überdecken sowie über den Schienenfuß hinunterreichen, gekapselt. Diese Deckbleche B sind auf die Kammerfüllelemente 6, 61 aufgenagelt. Unter dem Schienenfuß ist ein Dämpfungselement 50, unter Vorspannung stehend und separat vorgefertigt, angeordnet und mit dem Schienenfuß verklebt worden. Sofern zwischen der Längsschwelle 9 und dem Dämpfungselement 50 eine Lücke vorhanden war ist diese durch Vergussmörtel 8 auszufüllen, so dass die Oberfläche des Vergussmörtels 8 eine kontinuierliche Auflagerung des Dämpfungselementes 50 ermöglicht. Bei Bedarf kann aber dieser Vergussmörtel 8 auch weg bleiben, sofern die Längsschwelle 9 entsprechend geradlinig verläuft und keine horizontalen Senken und Höhen aufweist, damit das Dämpfungselement 50 bzw. die Schiene 1 satt aufliegen können. Die Längsschwelle, hier kann auch ein ganz gewöhnlicher Betonunterbau oder ähnliches Verwendung finden, und die Kammerfüllkörper 6, 6' sind mit entsprechendem Erdreich E oder anderem geeigneten Material rund um die Schiene aufgefüllt. Es kann sich ebenso hier um eine Betonmischung oder um einen Estrich handeln, der bis an die Blechabdeckungen B reicht. Die obere Abdeckung des Verkehrsraumes, hier eine Straße, kann durch ein Pflaster P geschehen, damit die vorher festgelegte Oberfläche O in etwa mit dem Schienenkopf 2, 2' abschließt. Die Lücke zwischen der Pflasterung P und dem Schienenkopf 2, 2' wird mit einer Vergussmasse 7 bzw. 7' verfüllt. Diese Masse 7, T ist vom Prinzip her dauerelastisch, da sie ein Eindringen von Wasser in den Schienenunterbau bzw. in den Bereich der Schienenlagerung verhindern soll. Anstelle einer Steinpflasters P kann natürlich auch ein Asphaltschicht aufgebracht sein. Wasser zerstört bekanntlich durch Eissprengung im Laufe der Zeit jeden Baukörper und kann die elektrische Leitfähigkeit der Materialien erhöhen oder auch Kriechströme begünstigen, was auf jeden Fall vermieden werden sollte, um eine langlebige Schienenlagerung zu erhalten.
Wenn eine überrollende Verkehrslast L, beispielsweise ein Radsatz einer Straßenbahn mit beispielsweise 100 kN Belastung, über den Schienenkopf 2 rollt, ist es unvermeidlich, dass neben einer minimalen elastischen Pressung der Schiene 1 in sich auch die Belastung über den Schienenfuß 4 in den Unterbau 9 übertragen wird. Der Lasteintrag erfolgt mit einer vorher bestimmbaren niedrigen Frequenz und wirkt sich als Körperschall aus, der über die Längsschwelle oder den Betonunterbau 9 sich fortpflanzt. Gebäude haben in der Regel eine Eigenfrequenz von etwa 10 Hz, so dass vermieden werden muss, dass eine entsprechende Körperschallanregung durch die überrollende Last L über die Schiene auf den Unterbau 9 weitergegeben wird: der sich dann fortpflanzt.
Durch ein vorgespanntes Dämpfungselement 50 wird die durch die Last L bewirkte Schieneneinsenkung das elastische Bauteil 50 in deren Einsenktiefe T erheblich reduziert, da die Vorspannung natürlich einen entsprechenden Widerstand gegen Kompression bildet. Die Reduzierung der Einsenkung auf wünschenswerterweise etwa 0,3 bis 0,8 mm hat dann zur Folge, dass auch die Vergussmasse 7, T an ihrem Übergang zwischen den Schienenkopf 2, 2' zu dem Pflaster P ebenfalls nur in dieser Größenordnung gedehnt wird. Die Einsenkung ist mit dem Bezugszeichen T so dargestellt wie sie sich an der Vergussmasse 7, T und an dem Dämpfungselement 50 auswirkt. Ist nun die Dauerelastizität der Vergussmasse 7, T so eingestellt, dass deren dauerelastische Dehnbarkeit unter dem Betrag von 0,3 bis 0,8 mm liegt, wird es zu keinen Abreißungen der Vergussmasse weder zum Schienenkopf 2, 2' noch zu der Pflasterung P kommen. Damit ist auf Dauer eine wasserdichte Verbindung am Schienenkopf hergestellt. Neben dieser Eigenschaft ist dann auch noch die Minimierung des Körperschalis der Vorteil dieser vorgespannten Dämpfungselemente 50. Von dem im Prinzip durch die Auflast L ins Schwingen gezwungene Schienensteg 3 selbst kann auch nur minimal Körperschallschwingung ausgehen, da die Kammerfüllelemente 6, 6' eine entsprechende Dämpfung bewirken und eine Übertragung auf das umgebende Erdreich bzw. die Pflasterung P minimal ist.

Claims

Patentansprüche
1. Schienenlagerung für eine Schiene eines Bahngleises, auf einem im Wesentlichen kontinuierlich gestalteten Unterbau mit zwischen dem Schienenfuß und dem Unterbau durchgehend angeordneten Dämpfungselementen, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossenen Gleisen mit einer Vergussmasse (7, 7') zwischen Schienenkopf (2, 2') und umgebendem Wegebaumaterial (P, E) die auf der Länge des Gleises durchgehend angeordneten Dämpfungselemente (10, 20, 30, 40, 50) mindestens eine elastische Schicht (13, 23, 33, 43) aufweisen und in die vorgefertigten Dämpfungselemente (10, 20, 30, 40, 50) eine vertikale Vorspannung (V) aufgebracht wurde, wobei die Vorspannung (V) so gewählt ist, dass die Einsenkung (T) der Schiene (1 ) bei gegebener Last (L) durch das überrollende Fahrzeug geringer ist als die dauerelastische Dehnbarkeit der Vergussmasse (7, 7').
2. Schienenlagerung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Größe der Vorspannung (V) im Dämpfungselement (10, 20, 30, 40, 50) mechanisch und schallschutztechnisch zwischen den Randparametern der minimalen und maximalen Belastung und nach erforderlichen und gewünschten Pegelminimierungen für Luft- und Körperschall optimiert ist.
3. Schienenlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente (10, 20, 30, 40, 50) eine Sohlplatte (12) und eine zwischen der Sohlplatte (12) und dem Schienenfuß (4) angeordnete Elastomer-Schicht (13) aufweisen, wobei die Schicht (13) kontinuierlich oder in geringen horizontalen Abständen von wenigen cm durch vertikal wirkende, die Sohlplatte (12) und Schienenfuß (4) miteinander verbindende Verspannelemente (14 - 16) unter Vorspannung (V) gehalten wird.
4. Schienenlagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (10, 20, 30, 40, 50) neben der Sohlplatte (22, 32, 42) zusätzlich eine dem Schienenfuß (4) zugewandte Deckplatte (21 , 31 , 41 ) aufweist und die Elastomer-Schicht (23, 33, 43) zwischen den beiden Platten
^91 31 41 - 99 39 Δ"?\ fainπesnannt ist
5. Schienenlagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente (10, 20, 30, 40, 50) ein durchgängiges, längs der Schiene (1 ) verlaufendes zusammengesetztes Dämpfungsprofil aus mehreren Komponenten aufweisen, darunter zwei Metallplatten als Sohlplatte (22, 32, 42) und Deckplatte (21 , 31 , 41 ) die durch Zuganker (24, 34, 44) verbunden sind, mit denen die Elastomerschicht (23, 33, 43) unter vertikale Vorspannung setzbar ist.
6. Schienenlagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (10, 20, 30, 40, 50) aus einer oder mehreren Elastomerschichten (13, 23, 33, 43) besteht, die möglichst gleichmäßig durch Zuganker (14 - 16, 24, 34, 44) unter vertikaler Vorspannung (V) stehen.
7. Schienenlagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Schicht (13, 23, 33, 43) der Dämpfungselemente (10, 20, 30, 40, 50) im Wesentlichen aus organischen und / oder metallischen federnden Materialien bestehen.
8. Schienenlagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugglied (14 - 16, 24, 34, 44) ein Faden, eine Schraubverbindung, eine Nietverbindung, eine Feder oder ein Draht ist.
9. Verwendung eines vorgespannten Dämpfungselementes (10, 20, 30, 40, 50) mit einer unter Last um maximal 0,3 bis 1 ,9 mm stauchbaren Schicht aus metallischen oder organischen Federmaterialien, welches separat mit einer in dem Dämpfungselement aufgebrachten Vorspannung vorgefertigt wird, zur kontinuierlichen Schienenlagerung eines Gleises, wahlweise mit oder ohne punktueller elastischer Schienenniederhalterung, indem es auf einem in Schienenlängsrichtung verlaufenden Unterbau unter dem Schienenfuß platziert wird.
10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus der dynamischen und statischen Federziffer für das gewählte Elastomer die Einsenkung der Schiene errechnet und für den Lastfall durch Vorspannung auf eine maximale Einsenktiefe der Schiene von weniger als 1 mm eingestellt wird.
11. Verwendung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass Rillenschienen (1) eines Gleises im Bereich einer niveaugleichen Wegkreuzung oder im Straßenverlauf auf einem vorgespannten Dämpfungselement (10, 20, 30, 40, 50) gelagert, seitlich mit Kammerfüllkörpern (6, 6', K, K') bestückt und rundum bis etwa in Höhe Oberkante (O) Schiene (1 ) mit Wegebaumaterial (P, E) umhüllt werden unter Freilassung einer Nut neben dem Schienenkopf (2, 2') und diese Nut mit elastischem Vergussmaterial (7, T) vergossen wird, wobei die Einsenktiefe (T) der Schiene (1) unter Last (L) geringer eingestellt wird als die dauerelastische Dehnbarkeit des Vergussmaterials (7, 7') .
12. Verwendung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (10, 20, 30, 40, 50) unter den Schienenfuß (4) geklebt wird.
13. Verwendung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (10, 20, 30, 40, 50) mechanisch unter den Schienenfuß (4) geklemmt wird.
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