EP2558641B1

EP2558641B1 - Schalldämmvorrichtung

Info

Publication number: EP2558641B1
Application number: EP09778173.6A
Authority: EP
Inventors: Christian Renner; Jean-Pierre Frottier
Original assignee: HET Elastomertechnik GmbH
Current assignee: HET Elastomertechnik GmbH
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2029-08-28
Also published as: EP2558641A1; WO2010022958A1; DE102008044663A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalldämmvorrichtung an Straßenbahnschienen, die einen Schienenkopf, einen Schienensteg und einen Schienenfuß aufweisen, zwischen denen sich Schienenkammern erstrecken, und die in eine Fahrbahn eingebaut sind.
Aus DE 43 25 476 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Unterbaus für ein Gleis für Schienenfahrzeuge bekannt, bei dem zunächst eine Betonplatte mit Aufnahmekanal für die Bahnschiene unter Benutzung von Schienenkammer-Füllkörpern hergestellt und danach die Schiene samt den Füllkörpern in den Kanal eingesetzt und sodann die Räume oberhalb der Füllkörper mit einer wasserdichten Vergussmasse ausgefüllt werden. Die auszufüllenden Räume erstrecken sich auf der Unterseite des Schienenkopfes bis zum Schienensteg.
Aus EP A 1 331 311 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Gleises auf einer Betonplatte mit Aufnahmekanal für die Bahnschiene bekannt, bei der der Schienenfuß von einer Ummantelung aus elastischem Material umgeben ist und mit etwas Übermaß in den Kanal hineingepresst wird. Das Totvolumen oberhalb der Fußummantelung wird mit Harz gefüllt.
EP A 2 088 240 A2 stellt Stand der Technik nach Art. 54 (3) EPÜ dar und betrifft ein System und ein Verfahren zur Füllung einer Fuge zwischen einer Schiene und einer angrenzenden Fläche. Kammerfüllelemente in den Schienenkammern bilden einen Fugengrund zu einer äußeren Fuge, die mit dem Vergussmaterial verfüllt wird. Bei der Verfüllung wird ein Einlegeelement in die Fuge eingelegt, um die Rissbildung in dem Vergussmaterial zu verhindern.
Eine Schalldämmvorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus DE 40 04 208 A1 bekannt. Es gibt Formteile aus schalldämmender Materialzusammensetzung, die eine den Kammern des Straßenbahnschienenprofils angepasste Form aufweisen. Diese Formteile, auch als Kammerfüllelemente bezeichnet, werden in fertig eingebauten Zustand der Straßenbahn noch von Deckschichten aus Asphaltvergussmasse überdeckt, um die Fahrbahndecke zu schließen.
Generell erstreckt sich zwischen der Schiene und der Fahrbahndecke bei Straßenbahnschienen gewöhnlich eine Fuge, die mit Fugenvergussmasse ausgefüllt wird. Fugenvergussmasse gibt es auf der Basis von Bitumen, aber auch von dauerelastisch aushärtenden Materialien, wie Polyurethan oder Polysulfid-Kunstharz, die ein hohes Dehnvermögen aufweisen. Diese Fugenvergussmassen besitzen eine starke Haftung am Schienenkopf bzw. an einer angrenzenden Fahrbahndecke und ermöglichen so die gute Abdichtung der Schalldämmvorrichtung gegen eindringendes Wasser. Dies ist vor allem bei elastischen Gleiskonstruktionen wichtig. Beispiele für den Fugenverschluss mittels einer elastischen Vergussmasse (nach Aushärtung) finden sich in DE 101 05 477 C1 und EP 1 229 169 B1 . Zur guten Haftung der Vergussmasse ist es wichtig, die Schienenflanken zu reinigen ( DE 102 51 529 B4 ).
Der Preis pro Kilogramm abdichtender, nach Aushärtung elastischer Fugenvergussmasse ist hoch. Um eine dauerhafte Abdichtung zu erzielen, muss relativ viel Fugenvergussmasse verwendet werden. Die Fugengröße wird durch die Schienengeometrie und die Kammerfüllelemente bestimmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Einbau von schallgedämmten Straßenbahnschienen in Fahrbahnen, insbesondere bei elastischen Gleiskonstruktionen, an Fugenvergussmasse einzusparen, ohne die Abdichtung gegen das Eindringen von Wasser in die Fahrbahn zwischen Schienenkopf und Fahrbahndecke zu gefährden.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Fugenvergusskörper beiderseits des Schienenkopfes mit ausreichend tief reichenden, als Klebeflächen wirksamen Grenzflächen ausgestattet sind, um eine dauerhafte Dichtigkeit gegen eindringendes Wasser zu gewährleisten. In dem Raum der Fuge, die sonst ganz von dem Fugenvergusskörper eingenommen wird, wird jedoch ein Füllkörper angeordnet, der dafür sorgt, dass an einzubauender Fugenvergussmasse gespart wird. Der Füllkörper ist mit den Formteilen, welche die Kammerfüllelemente bilden, verbunden, d. h. oberseitige Vorsprünge bilden, die in den Raum hinein ragen, der bisher ganz von Fugenvergussmasse ausgefüllt war. Die Füllkörper sind so angeordnet, dass sie die Größe der seitlichen Klebeflächen bzw. Grenzflächen der Fugenvergusskörper nicht beeinträchtigen. Zu diesem Zweck erstrecken sich die Füllkörper im ausreichenden Abstand parallel zu den angrenzenden Flächen des Schienenkopfes und der Fahrbahn, damit ausreichend elastische Masse zwischen den Flächen und den Füllkörpern vorhanden ist.
Bevorzugt wird eine abgerundete Oberseite der Füllkörper, und zwar mit halbrundem oder halbovalem Querschnitt. Durch die Vermeidung von spitzen Formen wird erreicht, dass der Tendenz von Spaltenbildungen in dem Fugenvergusskörper infolge von Kerbwirkung an der Oberseite der Füllkörper entgegen gewirkt wird, auch wenn die Fugenvergusskörper bei der Vorbeifahrt von Schienenfahrzeugen gedehnt werden und Walkarbeit infolge fahrender Autos aufzunehmen haben.
Durch geschickte Formung der Vorsprünge kann bis zu 40 % an Fugenvergussmasse eingespart werden, verglichen mit einer Fahrbahn ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen.
Die seitliche Klebefläche bzw. Grenzfläche des Fugenvergusskörpers in vertikaler Richtung liegt im Bereich zwischen 20 und 40 mm. Für diesen Bereich kann dauerhafte Haftung des Fugenvergusses an Schienenkopf und Schalldämmvorrichtung sichergestellt werden, während gleichzeitig relativ sparsam mit Fugenvergussmasse umgegangen wird.
Die Erfindung kann bei jeglicher Art von Straßenbahnschienen eingesetzt werden, bei der die Schiene in eine Fahrbahn einbezogen wird. Da sich die Rillenschiene besonders zum Einbau in eine Fahrbahn eignet, wird die Erfindung bevorzugt bei Rillenschienen angewandt, obgleich die Anwendung bei Vignol-Schienen auch möglich ist. Die Rillenschiene ist unsymmetrisch, und so ergeben sich unterschiedliche Breiten der Fugen zu beiden Seiten der Schiene zur Fahrbahndecke hin. Für den Rillen-nahen Fugenvergusskörper wird eine Breite im Bereich von 10 bis 30 mm gewählt und für den Rillen-fernen Fugenvergusskörper eine Breite im Bereich von 30 bis 70 mm.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt einen Querschnitt durch eine Fahrbahn im Bereich einer Straßenbahnschiene.
Eine als Rillenschiene ausgebildete Straßenbahnschiene 1 ruht auf einer Schall dämpfenden, elastisch nachgiebigen Bettungsschicht 2 und wird von Formteilen 3, 4 eingefasst, die eine Schalldämmvorrichtung bilden. Die Fahrbahn umfasst eine Tragschicht 5, beispielsweise aus bewehrtem Beton, auf der die Bettungsschicht 2 aufruht, eine Füllschicht 6, beispielsweise aus Beton, eine Binderschicht 7, beispielsweise bituminös, und eine Verschleissschicht 8, ebenfalls beispielsweise bituminös. Die Fugen zwischen dem Schienenkopf und der Verschleissschicht 8 werden von je einem Fugenvergusskörper 9 bzw. 10 ausgefüllt.
Alternativ kann die Fahrbahn aus Beton bestehen oder Pflasterungen aus Natur- oder Betonsteinen umfassen. Auch sind Vignol-Schienen einsetzbar.
Wie üblich, weist die Rillenschiene 1 einen Schienenkopf 11 mit Rille 12, einen Schienensteg 13 und einen Schienenfuß 14 auf. Beidseitig des Schienensteges 13 erstrecken sich zwischen Schienenkopf und Schienenfuß je eine Schienenkammer, die, wie dargestellt, von den Formteilen 3 bzw. 4 ausgefüllt sind, die demgemäß Kammerfüllelemente darstellen, jedoch mit ihrer Breite die Schienenkammern überragen. Die Außenseite des Kammerfüllelements 3 hat einen Abstand vom Rillen-fernen Teil des Schienenkopfes 11 von etwa 30 bis 70 mm, während die Außenseite des Kammerfüllelementes 4 von dem Rillen-nahen Schienenkopfteil einen Abstand von 10 bis 30 mm aufweist. Die generelle Oberseite 31 bzw. 41 der jeweiligen Kammerfüllelemente 3 bzw. 4 hat einen Abstand von der Oberfläche der Verschleissschicht 8 der im Bereich zwischen 20 und 40 mm liegt.
In dem für die Fugenvergussmasse vorgesehenen Raum befindet sich ein Füllkörper 30 bzw. 40, der als Einlage oder als Vorsprung am Kammerfüllelement 3 bzw. 4 ausgebildet sein kann und sich oberhalb der generellen Oberseite 31 bzw. 41 der Kammerfüllelemente 3 bzw. 4 befindet. Die Füllkörper 30, 40, gerechnet an ihrer Basis, erstrecken sich im Abstand von wenigstens 2 mm (bevorzugt im Bereich von 2 bis 12 mm) zu dem Schienenkopf 11. Im Falle von Vorsprüngen weisen diese die Form von Rippen mit abgerundetem Querschnitt an der eintauchenden Oberseite auf. Der Querschnitt kann, wie dargestellt, halbrund oder auch halboval sein. Die Querschnittsfläche des Füllkörpers 30 bzw. 40 nimmt etwa 15 bis 40 % der Querschnittsfläche zwischen Schienenkopf, Verschleissschicht 8 und genereller Oberseite 31 bzw. 41 der Kammerfüllelemente 3 bzw. 4 ein.
Während die Haftung des Fugenvergusskörpers 9 und 10 an den Grenzflächen 21, 22, 23, 24 zum Schienenkopf 11 und zur Verschleissschicht 8 hin äußerst gut sein soll, wird die Haftung zu den Kammerfüllelementen 3, 4 nicht benötigt. Falls gewünscht, kann eine nicht klebende Zwischenschicht vorgesehen sein.
Durch den Einbezug der Füllkörper 30 und 40 wird an Fugenvergussmasse bei der Herstellung der Fugenvergusskörper 9 und 10 gespart, was bis zu 40 % der Fugenvergussmasse ausmachen kann.
Als Fugenvergussmasse wird ein hochwertiger ElastomerKunststoff bevorzugt, und zwar auf der Basis von Polyurethan oder von Polysulfid. Für beide Fugenvergussarten ergeben sich technische Vorteile.
Wenn die Straßenbahnschiene 1 durch ein Schienenfahrzeug befahren wird, senkt sie sich unter den Achslasten ab und federt nach Entlastung zurück. Bei diesem Wechselspiel wird die Bettungsschicht um etwa 0,5 bis 1,5 mm zusammen gedrückt, während die Fugenvergusskörper hauptsächlich auf Dehnung und etwas auf Scherung belastet werden. Klebeflächen, wie 21 bis 24, sind hinsichtlich Zugspannungen kritisch, nicht jedoch die Einschnürungsstelle des Fugenvergusskörpers 9, 10 zwischen der Oberseite der Füllkörper 30, 40 und der Oberfläche des Fugenvergusskörpers, so lange keine Kerbwirkung an der Einschnürungsstelle angetroffen wird. Auf dieser Tatsache beruht das Wagnis des Einbaus der Füllkörper 30, 40 in die stark belasteten Fugenvergusskörper 9, 10.

Claims

Schalldämmvorrichtung an einer Straßenbahnschiene (1), die einen Schienenkopf (11) und einen Schienensteg (13), zwischen denen sich Schienenkammern erstrecken, sowie einen Schienenfuß (14) aufweist, und die in eine Fahrbahn eingebaut ist, umfassend:
Formteile (3, 4) aus Schall dämmender Materialzusammensetzung, welche die Schienenkammern ausfüllen und damit eine den Kammern des Straßenbahnschienenprofils angepasste Form aufweisen;

Fugenvergusskörper (9, 10) aus abdichtendem Material, die oberhalb der Formteile (3, 4) zwischen Schienenkopf (11) und Fahrbahndecke (8) angebracht sind,
wobei die Fugenvergusskörper (9, 10) beidseits des Schienenkopfs (11) mit Grenzflächen (21, 22, 23, 24) zu dem Schienenkopf (11) und der Fahrbahndecke (8) hin versehen sind, die
im Bereich zwischen 20 und 40 mm tief in die Fahrbahn reichen und damit ausreichend tief in die Fahrbahn reichen, um das Eindringen von Wasser in die Fahrbahn zwischen Schienenkopf (11) und Fahrbahndecke (8) dauerhaft abzuwehren; gekennzeichnet durch
Füllkörper (30, 40), die als Vorsprung an dem jeweiligen Formteil (3, 4) ausgebildet sind und in den Raum zwischen Schienenkopf (11), Fahrbahndecke (8) und Oberseite (31, 41) der Formteile (3, 4) hinein ragen, ohne jedoch die Größe der Grenzflächen (21, 22, 23, 24) der Fugenvergusskörper (9, 10) zu beeinträchtigen.
Schalldämmvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Füllkörper (30, 40) sich im Abstand parallel zu den Grenzflächen (21, 22, 23, 24) der Schienenköpfe (11) und der Fahrbahndecke (8) erstrecken und abgerundeten Querschnitt an ihrer Oberfläche aufweisen, um ausreichend elastische Vergussmasse in den Spalt zwischen den Grenzflächen (21, 22, 23, 24) und den Füllkörpern (30, 40) vorzusehen.
Schalldämmvorrichtung nach Anspruch 2,
wobei der Querschnitt der Füllkörper (30, 40) halbrund ist.
Schalldämmvorrichtung nach Anspruch 2,
wobei der Querschnitt der Füllkörper (30, 40) halboval ist.
Schalldämmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4,
wobei das Verhältnis der Querschnittsfläche der Füllkörper (30, 40) zur Querschnittsfläche des Fugenvergusskörpers (9, 10) im Bereich von 15 bis 40 % liegt.
Schalldämmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5,
wobei bei einer Rillenschiene als Straßenbahnschiene (1) die Breiten der jeweiligen Fugenvergusskörper (9, 10) im Bereich von 10 bis 30 mm für den Rillen-nahen Fugenvergusskörper (10) und im Bereich von 30 bis 70 mm für den Rillen-fernen Fugenvergusskörper (9) betragen.
Schalldämmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6,
wobei die Fugenvergussmasse auf der Basis von Polysulfid beruht.
Schalldämmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7,
wobei die Fugenvergussmasse auf der Basis von Polyurethan beruht.
Schalldämmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8,
wobei unterhalb des Schienenfußes (14) eine Bettungsschicht (2) angeordnet ist, die eine Einfederung der Schiene (1) im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm mit sich bringt, wenn durch ein Schienenfahrzeug belastet.