EP2877636B1 - Schienenbefestigungssystem für übergangsbereiche - Google Patents

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EP2877636B1
EP2877636B1 EP13747806.1A EP13747806A EP2877636B1 EP 2877636 B1 EP2877636 B1 EP 2877636B1 EP 13747806 A EP13747806 A EP 13747806A EP 2877636 B1 EP2877636 B1 EP 2877636B1
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EP
European Patent Office
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plate
rail
rail fastening
fastening system
steel
Prior art date
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EP13747806.1A
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EP2877636A1 (de
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Daniel Walter
Stefan LIENHARD
Erik Danneberg
Roland Buda
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Schwihag AG
Original Assignee
Schwihag AG
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Publication date
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    • E01B2201/08—Fastening or restraining methods by plastic or elastic deformation of fastener

Definitions

  • the invention relates to rail fastening systems for securing a rail to a substrate, comprising a on slab / concrete slab (fixed carriageway), or on a threshold (ballast track) arranged intermediate plate, a rail mounting plate arranged thereon angle guide plates, at least two first clamps for bracing the rail foot with the Rail fastening plate as well as screws and / or dowels for screwing the rail fastening system to the carriageway deck or to the ballast superstructure.
  • the invention relates to rail fastening systems, as they are arranged in so-called transition areas between different track beds with different elasticities.
  • transition areas can be found, for example, at the entrance and exit of tunnels, at the ends of bridges and the like wherever the type and thus the elasticity of the substructure or of the subgrade changes and thus under load high movements in the superstructure, d. H. in the track with the rail.
  • transition areas on all railway lines ie, for example, transitions from bridges to tunnels, bridges to Planum, planum to tunnel or bridge section to bridge section with pillars in between.
  • the rail fastening system must ensure that the push-through resistance in the rail longitudinal direction is reduced so that thermal and operational longitudinal movement of the rail does not affect the bridge structure or any other substructure.
  • FIGS. 1 to 2 The forces and displacements occurring in such transitional areas are schematically shown in FIGS FIGS. 1 to 2 shown.
  • FIG. 1 the forces acting on the rail fastening systems are shown in the case where the track 2 bridges a transition between a rail support 23a with a bearing sliding plane not inclined to the ground 26 and an adjacent rail support 23b with a bearing sliding plane 25 inclined relative to the ground 26.
  • a horizontal displacement on the rail 2 by a pressure load on the rail support 23b in the direction of the arrow 28 and a tensile load on the rail support 23a in the direction of the arrow 29 causes.
  • FIG. 2 shows the by a vertical displacement and on the bearing 23 a via the parting line 21 adjacent bearing 23 b acting transverse force, which cause a transverse displacement ⁇ q of the bearing 23 b relative to the bearing 23 a.
  • an elastic intermediate layer being arranged between the rail and the rail fastening plate such that an intermediate plate between the rail fastening plate and the concrete plate or height compensation plate consists of a highly elastic material, in that at least two second clamping clamps are provided for clamping the rail mounting plate to the substructure, preferably via the intermediate plate, wherein the first and second clamping clamps are highly elastic and with high clamping force and the at least one upper sliding plate between the rail foot and a first tension clamp and at least one lower sliding plate between the rail and the elastic intermediate layer is arranged.
  • the high elasticity of the rail fastening system is mainly generated by a highly elastic intermediate plate and / or a steel plate in conjunction with an elastic intermediate layer.
  • the intermediate plate is below the actual rail mounting plate, which in turn is held with two highly elastic clamps with high clamping force on the elastic plate.
  • the intermediate layer lies on the rail fastening plate below the rail foot.
  • the necessary depressions (elasticities) are achieved.
  • the required elasticities are about 5 - 20 kN / mm on a fixed carriageway, in long-distance and freight transport with the associated higher speeds and higher loads in the range of 20 - 35 kN / mm on a fixed carriageway.
  • rail fastening systems with this high elasticity and high tension (high clamping force) are required.
  • a highly elastic intermediate plate with the advantages and features explained in more detail below.
  • a steel plate can also be provided individually or in combination with a highly elastic intermediate plate.
  • first and second tensioning clamps which cause a distortion of the rail foot with the base on both sides of the rail. While the first tensioning clamps, preferably exactly two first tensioning clamps, clamp the rail foot directly to the rail fastening plate via an elastic intermediate layer, the second tensioning clamps, preferably exactly two second tensioning clamps, brace the rail fastening plate with the concrete body or another substructure via the highly elastic intermediate plate.
  • All clamps have the same high clamping force and high elasticity at the same time to create a secure rail fastening system for the transition area. Preference is given to clamps with a dynamic fatigue strength in the range of 2.5 to 3.5 mm deformation and with a clamping force of more than 12 kN, preferably 14-16 kN.
  • the reduced push-through resistance in the rail longitudinal direction is achieved by the use of sliding plates, for example made of steel or a high-strength plastic, which are preferably provided with a sliding layer.
  • sliding layers can for example be made essentially of molybdenum.
  • the upper slide plate lies between the top of the rail foot and the first tension clamp, wherein the upper slide plate is preferably designed so that it can not slip laterally.
  • the preferred sliding layer on at least one upper side of the upper sliding plate is assigned to the upper rail side.
  • the lower sliding plate in turn lies between the rail base and an elastic intermediate layer, wherein also in this case preferably a sliding layer of the lower sliding plate is associated with the rail.
  • the ends of the respective clamping clamp arms are flattened to allow complete seating of the clamp on the upper slide plate and, in particular, to avoid local deformation of the upper slide plate.
  • the lateral elasticity finally, d. H. the elasticity transverse to the rail alignment is achieved by using a plurality of angled guide plates, preferably four angled guide plates made of high strength and elastic plastic and optionally with a corresponding ribbed geometry of the respective angle guide plate.
  • a high-strength elastic plastic PA 6.6 with a proportion of 30% glass fibers in the matrix is particularly preferred.
  • the highly elastic intermediate plate has a stepped elasticity, in which the plate reacts comparatively soft at the initiation of a first load, thus having a flat spring characteristic, and when introducing a higher load, for example a spring travel of at least 2 mm, has a higher elasticity, ie shows a steeper distance characteristic.
  • This type of two-part spring characteristic can be achieved, for example, by grading a homogeneous elastic material or by providing raised geometric features.
  • a particularly preferred embodiment of the invention is therefore in the intermediate plate at least one stage with a transition of a thinner area formed to a thicker area.
  • Most preferred is an embodiment of the highly elastic intermediate plate, in which a comparatively thin central region is adjacent to two comparatively thick side regions. The differences between the comparatively thin and the comparatively thick region can, according to the invention, be in the range below 1 mm.
  • the rail fastening system according to the invention therefore preferably avoids any lifting of components or the formation of gaps between the individual components of the rail fastening system.
  • insulating elements such as dowels, or the shape and material of the intermediate layer, the intermediate plate, the angled guide plate and / or the shim.
  • the pre-assembly of at least partial components of the rail fastening system according to the invention is preferred, which can be achieved with particularly simple means by the appropriate geometric design in particular of clamps and angled guide plates.
  • the rail fastening system may comprise a steel backing which replaces the usual concrete structures with bumps.
  • This steel plate variant especially in bridge areas a secure support and mounting structure for the Rail, especially in the area of bridge joints with there increased demands on the vertical force absorption and lateral deformability of the rail fastening system provided.
  • the steel backing used for this purpose according to the invention is basically plate-like, are provided on the front sides where clamps and / or over-clamp against pressed against the steel backing angle guide plates, projecting from the plate plane contact surfaces, which preferably recreate the shape of the bumps of concrete sleepers, are provided.
  • the cantilevered contact surfaces they are pivoted by an angle> 45 °, preferably of about 60 °, from the plane of the steel plates plate to the rail.
  • a horizontal adjustability preferably on the order of up to +/- 8 mm, can be achieved by a corresponding adjustment and expansion of the lateral plastic guide elements, whereby a final track correction of up to +/- 16 mm can finally be achieved.
  • the vertical adjustability preferably on the order of -4 mm to + 26 mm, can preferably be achieved by inserting suitable height compensation plates.
  • the steel base plate used in the invention has a thickness of 16 mm, wherein at a pivot angle of the contact surface by 60 °, a maximum vertical height of the steel support surfaces of 25.6 mm is achieved.
  • the length over all of the steel backing in standard systems up to 588 mm, with a width of 230 mm.
  • a secure anchoring of the rail fastening system according to the invention, in particular in concrete substructures or steel structures can be ensured by using special dowel systems or screw.
  • a height compensation across the width of the rail fastening system according to the invention for example, using particularly simple means using suitable height compensation plates, possibly also height compensation plates with different thicknesses can be achieved.
  • the adjustability of the inventive rail fastening system is preferably increased by using angle guide plates having different widths.
  • FIG. 3 shows a perspective and partially sectional view of a rail fastening system 1, via which a rail 2 can be mounted on a concrete slab or concrete 3b threshold.
  • the structure of the rail fastening system from bottom to top provides a height compensation plate 11 below a highly elastic intermediate plate 4 before. Height compensation plate normally only required for subsequent correction of settlements after commencement of construction or after prolonged operation.
  • a rail fastening plate 5 for example made of cast steel, is arranged above the highly elastic intermediate plate 4.
  • a lower sliding plate 13 is provided, whose the rail foot 2a facing surface is provided with a sliding layer.
  • an elastic intermediate layer 8 is also arranged below the lower sliding plate 13 and above the rail fastening plate 5.
  • An upper sliding plate 12 rests on the upper side of the rail foot 2a and in turn has a sliding layer on its surface assigned to the rail foot 2a.
  • First clamps 7a are both on the upper slide plate 12 and associated angle guide plates 6 and are clamped by screws with the rail mounting plate 5.
  • the entire rail fastening system 1 in turn is bolted via second tensioning clamps 7 b, which rest on associated angle guide plates 6 b, screws 9 and optionally dowels 10 with the concrete slab or concrete sleeper 3b.
  • FIG. 4 shows an enlarged partial view of the rail fastening system 1 from FIG. 3 with the layer structure of the rail fastening system 1 from below upward from height compensation plate 11, intermediate plate 4, rail mounting plate 5 and arranged above intermediate layer 8 between the rail mounting plate 5 and the lower slide plate thirteenth
  • FIG. 5 shows a sectioned and enlarged partial view of the rail foot 2a, which is braced on a part top of an upper slide plate 12 under the action of the tension clamp 7a with the rail mounting plate 5.
  • a lower sliding plate 13 is provided with a sliding layer 13a shown enlarged for illustrative purposes.
  • the upper sliding plate 12 has a surface provided with a sliding layer 12a on its underside facing the rail foot 2a.
  • FIG. 6 shows a perspective view of a tension clamp 7, as it is preferably used in the rail fastening systems according to the invention.
  • the tension clamp 7 has two aligned ends 30, 31 and a curved middle loop 32.
  • two flats 33a, 33b are introduced in order to allow a larger surface contact between the tension clamp 7 and a clamping screw (not shown).
  • FIG. 7 shows the underside of a tension clamp 7, preferably for use in a rail fastening system according to the invention.
  • a tension clamp 7 preferably for use in a rail fastening system according to the invention.
  • flats 30a, 31a are arranged to produce a higher surface contact between the tension clamp 7 and the upper slide plate (not shown).
  • FIG. 8 shows a perspective view of the highly elastic intermediate plate 4, as it is preferably used in an embodiment of the rail fastening system according to the invention.
  • the intermediate plate 4 In the middle area 4a, thus the one Area on which substantially rests the foot of the (not shown) rail, the intermediate plate 4 is thinner than in the side regions 4b, 4c designed. The transition from the side regions 4b, 4c to the middle region 4a takes place by forming a respective step 4e, 4f.
  • an intermediate plate 4 can be obtained, which has a two-part spring characteristic, which is particularly preferred if depending on the spring first soft and then a hard resistance is applied against deformation of the intermediate plate 4.
  • FIG. 9 Finally, another embodiment of a rail fastening system 1 according to the invention for steel plates / steel construction substructure, in which the angled guide plates 15a, 15b of the outer clamping clamps 16a, 16b of the rail fastening system abut against the front side of the steel support 14 arranged contact surfaces 14a, 14b.
  • the clamps 16a, 16b are connected by screws, preferably metric screws, with the steel backing 14.
  • the steel backing 14 is preferably screwed directly onto a steel structure 18 by means of screws 17a, 17b with a metric thread.
  • the steel backing 14 is mounted directly on a flat concrete slab, for example by means of a screw-dowel combination (not shown), in particular a screw-dowel combination with metal or plastic dowels.

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Description

    1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft Schienenbefestigungssysteme zum Befestigen einer Schiene auf einem Untergrund, umfassend eine auf Fahrbahnplatte/Betonplatte (feste Fahrbahn), oder auf einer Schwelle (Schotteroberbau) angeordnete Zwischenplatte, eine Schienenbefestigungsplatte mit darauf angeordneten Winkelführungsplatten, wenigstens zwei erste Spannklemmen zum Verspannen des Schienenfußes mit der Schienenbefestigungsplatte sowie Schrauben und / oder Dübeln zum Verschrauben des Schienenbefestigungssystems mit der Fahrbahnplatte bzw. mit dem Schotteroberbau.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung Schienenbefestigungssysteme, wie sie in so genannten Übergangsbereichen zwischen unterschiedlichen Gleisbetten mit unterschiedlichen Elastizitäten angeordnet sind. Derartige Übergangsbereiche finden sich beispielsweise am Eingang und Ausgang von Tunneln, an den Enden von Brücken und dergleichen immer dort, wo die Art und somit die Elastizität des Unterbaus bzw. des Planums wechselt und somit bei Belastung hohe Bewegungen im Oberbau, d. h. im Gleis mit der Schiene, vorliegen.
    • 2. Stand der Technik
  • Generell gibt es auf allen Bahnstrecken die oben bereits erwähnten Übergangsbereiche, d. h. beispielsweise Übergänge von Brücken zu Tunneln, Brücken zum Planum, Planum zum Tunnel oder von Brückenabschnitt zu Brückenabschnitt mit dazwischen liegenden Pfeilern.
  • Aufgrund der unterschiedlichen Elastizitäten des Unterbaus, beispielsweise im Tunnel das Felsgestein, bei einer Stahlbetonbrücke die relativ weiche Brückenkonstruktion, bewegt sich im Übergangsbereich der Oberbau und somit die Schiene sehr stark.
  • Insbesondere bei einer festen Fahrbahn, also bei einer Fahrbahn ohne Schotter, bei der die Schienenbefestigungen direkt auf Betonplatten montiert sind, treten im Übergangsbereich von Brücke zu Tunnel bei der Überfahrt durch den Zug erhebliche abhebende Bewegungen auf, da der Zug in diesem Bereich eine so genannte Abhebewelle an der Schiene erzeugt. Das in diesem Bereich verwendete Schienenbefestigungssystem muss deshalb so ausgelegt sein, dass die Abhebewelle einerseits geglättet werden kann und andererseits hohe Abhebekräfte aufgenommen werden können. Somit sind sowohl eine hohe Elastizität als auch hohe Niederhaltekräfte bei derartigen Schienenbefestigungssystemen gefordert.
  • Gleichzeitig muss das Schienenbefestigungssystem gewährleisten, dass der Durchschubwiderstand in Schienenlängsrichtung reduziert wird, damit durch thermische und betriebsbedingte Längsbewegungen der Schiene keine schädigenden Kräfte auf die Brückenkonstruktion oder einen anderen Unterbau einwirken.
  • Schließlich sind an derartige Schienenbefestigungssystemen auch besonders hohe Anforderungen an die laterale Elastizität, d. h. die Elastizität quer zur Schienenrichtung, vorgestellt, um ein elastisches Aufnehmen der Querverschiebungen von Übergangsplatten, somit neben den Bewegungsfugen zwischen einzelnen Fahrbahnplatten, elastisch aufzunehmen und somit zu begrenzen.
  • Die in derartigen Übergangsbereichen auftretenden Kräfte und Verschiebungen sind schematisch in den Figuren 1 bis 2 dargestellt.
  • In Figur 1 sind die auf die Schienenbefestigungssysteme einwirkende Kräfte für den Fall dargestellt, dass das Gleis 2 einen Übergang zwischen einem Schienenstützpunkt 23a mit gegenüber dem Untergrund 26 nicht geneigter Lagergleitebene und einem benachbarten Schienenstützpunkt 23b mit gegenüber dem Untergrund 26 geneigter Lagergleitebene 25 überbrückt. Bei Überfahrt eines Zuges über die Schiene 2 wird eine horizontale Verschiebung an der Schiene 2 durch eine Druckbelastung auf den Schienenstützpunkt 23b in Richtung des Pfeils 28 sowie eine Zugbelastung auf den Schienenstützpunkt 23a in Richtung des Pfeils 29 bewirkt. Dies führt schließlich zu dem Vertikalsprung δv der Schiene 2 im Bereich oberhalb der Trennfuge 21
  • Figur 2 zeigt die durch eine vertikale Verschiebung und die auf das dem Lager 23a über die Trennfuge 21 benachbarte Lager 23b einwirkende Querkraft, welche eine Querverschiebung δq des Lagers 23 b gegenüber dem Lager 23a bewirken.
  • Die bisher aus der Praxis bekannten Schienenbefestigungssysteme sind nicht in der Lage, sämtlichen oben genannten Kriterien so zu genügen, dass die Abhebewelle ausreichend stark geglättet wird und Längs- sowie Querverschiebungen ohne schädigende Einwirkungen auf dem Unterbau sicher aufgenommen werden können.
    • 3. Aufgabe der Erfindung
  • Es war daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Schienenbefestigungssystem zum Befestigen einer Schiene auf einem Untergrund, vorzugsweise einem Untergrund mit unterschiedlicher Elastizität, zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu überwinden. Diese Aufgabe der Erfindung wird mit einem Schienenbefestigungssystem, umfassend die Merkmale des Anspruchs 1, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
    • 4. Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß der Erfindung wird den einzelnen Kriterien, die insbesondere im Übergangsbereich von Schienenbefestigungssystemen erfüllt werden müssen, dadurch begegnet, dass zwischen der Schiene und der Schienenbefestigungsplatte eine elastische Zwischenlage angeordnet ist, dass eine Zwischenplatte zwischen Schienenbefestigungsplatte und Betonplatte bzw. Höhenausgleichsplatte aus einem hochelastischen Material besteht, dass wenigstens zwei zweite Spannklemmen zum Verspannen der Schienenbefestigungsplatte mit dem Unterbau, vorzugsweise über die Zwischenplatte, wobei die ersten und zweiten Spannklemmen hochelastisch und mit hoher Spannkraft ausgeführt sind, vorgesehen sind und das wenigstens eine obere Gleitplatte zwischen dem Schienenfuß und einer ersten Spannklemme und wenigstens eine untere Gleitplatte zwischen dem Schienenfuß und der elastischen Zwischenlage angeordnet ist.
  • Die hohe Elastizität des Schienenbefestigungssystems wird vor allem durch eine hochelastische Zwischenplatte und/oder eine Stahlplatte in Verbindung mit einer elastischen Zwischenlage generiert. Die Zwischenplatte liegt dabei unterhalb der eigentlichen Schienenbefestigungsplatte, die wiederum mit zwei hochelastischen Spannklemmen mit gleichzeitig hoher Spannkraft auf der elastischen Platte gehalten wird. Die Zwischenlage liegt auf der Schienenbefestigungsplatte unterhalb des Schienenfußes. Mit dieser doppelt elastischen Lagerung werden die erforderlichen Einsenkungen (Elastizitäten) erreicht. Im Nahverkehr sind die geforderten Elastizitäten etwa 5 - 20 kN/mm bei fester Fahrbahn, im Fern- und Güterverkehr mit den damit verbundenen höheren Geschwindigkeiten und höheren Lasten im Bereich von 20 - 35 kN/mm auf bei fester Fahrbahn. Bei den besonders hohen Anforderungen im Übergangsbereich zwischen zwei Unterbauten mit unterschiedlicher Elastizität bei fester Fahrbahn sind Schienenbefestigungssysteme mit dieser hohen Elastizität bei gleichzeitig hoher Verspannung (hohe Spannkraft) gefordert.
  • Bevorzugt wird eine hochelastische Zwischenplatte mit den im Folgenden näher erläuterten Vorteilen und Merkmalen. Insbesondere im Übergangsbereich von Brücken zu benachbarten Untergründen kann jedoch auch einzeln oder in Kombination mit einer hochelastischen Zwischenplatte eine Stahlplatte vorgesehen sein.
  • Die hohen Niederhaltekräfte, die in den erfindungsgemäßen Schienenbefestigungssystemen gefordert sind, werden durch erste und zweite Spannklemmen erreicht, die jeweils zu beiden Seiten der Schiene ein Verspannen des Schienenfußes mit dem Unterbau bewirken. Während die ersten Spannklemmen, vorzugsweise genau zwei erste Spannklemmen, den Schienenfuß direkt mit der Schienenbefestigungsplatte verspannen über eine elastische Zwischenlage, verspannen die zweiten Spannklemmen, vorzugsweise genau zwei zweite Spannklemmen, die Schienenbefestigungsplatte mit dem Betonkörper oder einem anderen Unterbau über die hochelastische Zwischenplatte.
  • Sämtliche Spannklemmen weisen die gleiche hohe Spannkraft bei gleichzeitig hoher Elastizität auf, um ein sicheres Schienenbefestigungssystem auch für den Übergangsbereich zu schaffen. Bevorzugt werden Spannklemmen mit einer dynamischen Dauerfestigkeit im Bereich von 2,5 bis 3,5 mm Verformung sowie mit einer Spannkraft von mehr als 12 kN, vorzugsweise 14 - 16 kN.
  • Der reduzierte Durchschubwiderstand in Schienenlängsrichtung wird durch die Verwendung von Gleitplatten, beispielsweise aus Stahl oder einem hochfesten Kunststoff, die vorzugsweise mit einer Gleitschicht ausgestattet sind, erreicht. Derartige Gleitschichten können beispielsweise im Wesentlichen aus Molybdän gefertigt sein. Die obere Gleitplatte liegt dabei zwischen der Oberseite des Schienenfußes und der ersten Spannklemme, wobei die obere Gleitplatte vorzugsweise so gestaltet ist, dass sie seitlich nicht verrutschen kann. Die bevorzugte Gleitschicht auf wenigstens einer Oberseite der oberen Gleitplatte ist dabei der Schienenfußoberseite zugeordnet.
  • Die untere Gleitplatte wiederum liegt zwischen der Schienenfußunterseite und einer elastischen Zwischenlage, wobei auch in diesem Fall vorzugsweise eine Gleitschicht der unteren Gleitplatte dem Schienenfuß zugeordnet ist.
  • Vorzugsweise sind die Enden der jeweiligen Spannklemmenarme abgeflacht, um ein vollständiges Aufliegen der Spannklemme auf der oberen Gleitplatte zu ermöglichen und insbesondere lokale Deformationen der oberen Gleitplatte zu vermeiden.
  • Die laterale Elastizität schließlich, d. h. die Elastizität quer zur Schienenausrichtung, wird durch Verwendung von mehreren Winkelführungsplatten, vorzugsweise vier Winkelführungsplatten, aus hochfestem und elastischem Kunststoff und mit gegebenenfalls einer entsprechenden verrippten Geometrie der jeweiligen Winkelführungsplatte erreicht. Besonders bevorzugt wird ein hochfester elastischer Kunststoff PA 6.6 mit einem Anteil von 30 % Glasfasern in der Matrix.
  • Bevorzugt weist die hochelastische Zwischenplatte eine abgestufte Elastizität auf, bei der die Platte bei Einleitung einer ersten Belastung vergleichsweise weich reagiert, somit eine flache Federkennlinie aufweist, und bei Einleitung einer höheren Belastung, beispielsweise einem Federweg von wenigstens 2 mm, eine höhere Elastizität aufweist, d. h. eine steilere Fernkennlinie zeigt. Diese Art einer zweiteiligen Federkennlinie kann beispielsweise durch Abstufung eines homogenen elastischen Materials oder durch Bereitstellen erhabener Geometrieelemente erreicht werden. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist daher in der Zwischenplatte wenigstens eine Stufe mit einem Übergang von einem dünneren Bereich zu einem dickeren Bereich ausgebildet. Überaus bevorzugt wird eine Ausgestaltungsform der hochelastischen Zwischenplatte, bei der ein vergleichsweise dünner Mittenbereich zu zwei vergleichsweise dicken Seitenbereichen benachbart ist. Die Unterschiede zwischen dem vergleichsweise dünnen und dem vergleichsweise dicken Bereich können erfindungsgemäß im Bereich unterhalb von 1 mm liegen.
  • Mit dieser Auslegung wird erreicht, dass beim Abheben der Schiene, also beim Passieren der Abhebewelle über den Schienenstützpunkt, die elastische Platte sich entspannt, aber nicht den Kontakt zur eigentlichen Schieneribefestigungsplatte verliert. Das erfindungsgemäße Schienenbefestigungssystem vermeidet daher bevorzugt jedes Abheben von Komponenten bzw. die Bildung von Spalten zwischen den einzelnen Komponenten des Schienenbefestigungssystems.
  • Darüber hinaus werden bei der Projektierung des erfindungsgemäßen Schienenbefestigungssystems bevorzugt weitere Anforderungen beachtet, so beispielsweise die Einstellung eines bestimmten elektrischen Widerstands. Dies wird durch Bereitstellen geeigneter Isolationselemente, wie etwa Dübel, oder die Form und das Material der Zwischenlage, der Zwischenplatte, der Winkelführungsplatte und / oder der Unterlegplatte erreicht.
  • Auch die Vormontierbarkeit zumindest von Teilkomponenten des erfindungsgemäßen Schienenbefestigungssystems wird bevorzugt, was mit besonders einfachen Mitteln durch die geeignete geometrische Gestaltung insbesondere von Spannklemmen und Winkelführungsplatten erreichbar ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Schienenbefestigungssystem eine Stahlunterlage aufweisen, die die üblichen Betonstrukturen mit Höckern ersetzt. Durch diese Stahlplattenvariante wird insbesondere in Brückenbereichen eine sichere Auflage und Befestigungsstruktur für die Schiene, vor allem im Bereich von Brückenfugen mit dort erhöhten Anforderungen an die vertikale Kraftaufnahme und laterale Verformbarkeit des Schienenbefestigungssystems bereitgestellt. Die hierfür erfindungsgemäß verwendete Stahlunterlage ist grundsätzlich plattenartig ausgebildet, wobei an den Stirnseiten dort, wo Spannklemmen und/oder Überspannklemmen gegen auf die Stahlunterlage verpresste Winkelführungsplatten einwirken, aus der Plattenebene aufkragende Anlageflächen, welche vorzugsweise die Form der Höcker von Betonschwellen nachempfinden, vorgesehen sind. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der aufkragenden Anlagenflächen sind diese um einen Winkel > 45°, vorzugsweise von etwa 60°, aus der Plattenebene der Stahlunterlagen zur Schiene hin verschwenkt. Eine horizontale Regulierbarkeit, vorzugsweise in der Größenordnung von bis zu +/- 8 mm, kann durch eine entsprechende Anpassung und Ausweitung der seitlichen Kunststoffführungselemente erreicht werden, wodurch schlussendlich eine Spurkorrektur von bis zu +/- 16 mm erreicht werden kann. Die vertikale Regulierbarkeit, vorzugsweise in einer Größenordnung von - 4 mm bis + 26 mm, kann vorzugsweise durch Einschub von geeigneten Höhenausgleichsplatten erreicht werden. Vorzugsweise weist die erfindungsgemäß verwendete Stahlunterlagsplatte eine Dicke von 16 mm auf, wobei bei einem Verschwenkwinkel der Anlagefläche um 60° eine maximale vertikale Höhe der Stahlunterlageflächen von 25,6 mm erreicht wird. Vorzugsweise beträgt die Länge über alles der Stahlunterlage bei Standardsystemen bis zu 588 mm, bei einer Breite von 230 mm.
  • Eine sichere Verankerung des erfindungsgemäßen Schienenbefestigungssystems insbesondere in Beton-Unterbauten oder Stahlkonstruktionen kann durch Verwendung besonderer Dübel-Systeme oder Schraubverbindungen sichergestellt werden.
  • Ein Höhenausgleich über die Breite des erfindungsgemäßen Schienenbefestigungssystems kann beispielsweise mit besonders einfachen Mitteln unter Verwendung geeigneter Höhenausgleichsplatten, gegebenenfalls auch Höhenausgleichsplatten mit verschiedenen Dicken, erreicht werden.
  • Die Einstellbarkeit des erfindungsgemäßen Schienenbefestigungssystems wird bevorzugt unter Verwendung von Winkelführungsplatten mit verschiedenen Breiten erhöht.
    • 5. Kurze Beschreibung der Figuren
  • Die Erfindung wird im Folgenden unter Verweis auf die Figuren 3 bis 9 näher erläutert. In diesen Figuren sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung oder von Teilkomponenten des erfindungsgemäßen Schienenbefestigungssystems exemplarisch dargestellt.
    • Figur 3
    zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht durch ein erfindungsgemäßes Schienenbefestigungssystem am Beispiel für BetonUnterbauten,
    Figur 4
    zeigt eine teilweise geschnittene Teilansicht durch ein erfindungsgemäßes Schienenbefestigungssystem,
    Figur 5
    zeigt eine geschnittene Teilansicht durch ein erfindungsgemäßes Schienenbefestigungssystem,
    Figur 6
    zeigt eine Perspektivansicht einer Spannklemme von oben,
    Figur 7
    zeigt eine Perspektivansicht einer Spannklemme von unten,
    Figur 8
    zeigt eine Perspektivansicht auf eine Zwischenplatte als Bestandteil einer erfindungsgemäßen Schienenbefestigungssystems, und
    Figur 9
    zeigt eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schienenbefestigungssystems für Stahlkonstruktionen.
    6. Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
  • Figur 3 zeigt eine perspektivische und teilweise geschnittene Ansicht eines Schienenbefestigungssystems 1, über das eine Schiene 2 auf einer Betonplatte oder Betonschwelle 3b befestigt werden kann. Der Aufbau des Schienenbefestigungssystems von unten nach oben sieht eine Höhenausgleichsplatte 11 unterhalb einer hochelastischen Zwischenplatte 4 vor. Höhenausgleichsplatte normalerweise nur für nachträgliche Korrektur von Setzungen nötig nach Baubeginn oder nach längerem Betrieb. Oberhalb der hochelastischen Zwischenplatte 4 ist eine Schienenbefestigungsplatte 5, beispielsweise aus Gussstahl, angeordnet. Zwischen der Zwischenplatte 5 und der Unterseite des Schienenfußes 2a ist eine untere Gleitplatte 13 vorgesehen, deren dem Schienenfuß 2a zugewandte Oberfläche mit einer Gleitschicht versehen ist. Unterhalb der unteren Gleitplatte 13 und oberhalb der Schienenbefestigungsplatte 5 ist überdies eine elastische Zwischenlage 8 angeordnet. Eine obere Gleitplatte 12 liegt auf der Oberseite des Schienenfußes 2a auf und weist ihrerseits auf ihrer dem Schienenfuß 2a zugeordneten Oberfläche eine Gleitschicht auf. Erste Spannklemmen 7a liegen sowohl auf der oberen Gleitplatte 12 als auch zugehörigen Winkelführungsplatten 6 auf und werden über Schrauben mit der Schienenbefestigungsplatte 5 verspannt. Das gesamte Schienenbefestigungssystem 1 wiederum wird über zweite Spannklemmen 7b, die auf zugehörigen Winkelführungsplatten 6 b aufliegen, über Schrauben 9 und gegebenenfalls Dübel 10 mit der Betonplatte bzw. Betonschwelle 3b verschraubt.
  • Figur 4 zeigt eine vergrößerte Teilansicht des Schienenbefestigungssystems 1 aus Figur 3 mit dem Schichtaufbau des Schienenbefestigungssystems 1 von unten nach oben aus Höhenausgleichsplatte 11, Zwischenplatte 4, Schienenbefestigungsplatte 5 und darüber angeordneter Zwischenlage 8 zwischen der Schienenbefestigungsplatte 5 und der unteren Gleitplatte 13.
  • Figur 5 zeigt eine geschnittene und vergrößerte Teilansicht des Schienenfußes 2a, der an einer Teiloberseite von einer oberen Gleitplatte 12 unter Einwirkung der Spannklemme 7a mit der Schienenbefestigungsplatte 5 verspannt ist. Zwischen der Zwischenlage 8 und der Unterseite des Schienenfußes 2a ist wiederum eine untere Gleitplatte 13 mit einer zu illustratorischen Zwecken vergrößert dargestellten Gleitschicht 13a vorgesehen. Analog hierzu weist die obere Gleitplatte 12 an ihrer dem Schienenfuß 2a zugewandten Unterseite eine mit einer gleitenden Schicht 12a versehene Oberfläche auf.
  • Figur 6 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Spannklemme 7, wie sie vorzugsweise in den erfindungsgemäßen Schienenbefestigungssystemen Verwendung findet. Die Spannklemme 7 weist zwei aufeinander ausgerichtete Enden 30, 31 sowie eine gebogene Mittelschlaufe 32 auf. Auf der Oberseite der Mittelschlaufe 32 sind zwei Abflachungen 33a, 33b eingebracht, um einen größeren Flächenkontakt zwischen der Spannklemme 7 und einer (nicht dargestellten) Spannschraube zu ermöglichen.
  • Figur 7 zeigt die Unterseite einer Spannklemme 7, vorzugsweise zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen Schienenbefestigungssystem. An der Unterseite der freien Enden 30, 31 der Spannklemme 7 sind Abflachungen 30a, 31a angeordnet, um einen höheren Flächenkontakt zwischen der Spannklemme 7 und der (nicht dargestellten) oberen Gleitplatte herzustellen.
  • Figur 8 zeigt eine perspektivische Ansicht auf die hochelastische Zwischenplatte 4, wie sie bevorzugt in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schienenbefestigungssystems Verwendung findet. Im mittleren Bereich 4a, somit demjenigen Bereich, auf dem im Wesentlichen der Fuß der (nicht dargestellten) Schiene aufliegt, ist die Zwischenplatte 4 dünner als in den Seitenbereichen 4b, 4c ausgestaltet. Der Übergang von den Seitenbereichen 4b, 4c zum mittleren Bereich 4a erfolgt unter Ausbildung jeweils einer Stufe 4e, 4f. Allein durch die geometrische Gestaltung, bevorzugt aber auch in Kombination mit einer geeigneten Materialauswahl oder eines geeigneten Materialverbunds, kann eine Zwischenplatte 4 erhalten werden, die eine zweigeteilte Federkennlinie aufweist, wobei insbesondere bevorzugt wird, wenn abhängig vom Federweg zuerst ein weicher und anschließend ein harter Widerstand gegen Verformung von der Zwischenplatte 4 aufgebracht wird.
  • Figur 9 schließlich zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schienenbefestigungssystems 1 für Stahlplatten/Stahlkonstruktionsunterbau, bei dem die Winkelführungsplatten 15a, 15b der außenliegenden Spannklemmen 16a, 16b des Schienenbefestigungssystems an stirnseitig an der Stahlunterlage 14 angeordneten Anlageflächen 14a, 14b anliegen. Die Spannklemmen 16a, 16b sind über Schrauben, vorzugsweise metrische Schrauben, mit der Stahlunterlage 14 verbunden. Die Stahlunterlage 14 mit den Anlageflächen 14a, 14b, die in der hier dargestellten Ausführungsform um einen Winkel von 60° aus der Plattenebene der Stahlunterlage 14 auf die Schiene 2 hin nach oben verschwenkt sind, ersetzen somit die (nicht dargestellten) Betonstrukturen als Unterlage mit üblicherweise integrierten (nicht dargestellten) Höckern, an die sich die Winkelführungsplatten 15a, 15b im Verspannungszustand anlehnen. Die Stahlunterlage 14 wird vorzugsweise über Schrauben 17a, 17b mit metrischem Gewinde direkt auf eine Stahlkonstruktion 18 aufgeschraubt. In einer ebenfalls bevorzugten Variante, die in Figur 9 nicht dargestellt ist, wird die Stahlunterlage 14 direkt auf einer flachen Betonplatte montiert, beispielsweise mittels einer Schraube-Dübel-Kombination (nicht dargestellt), insbesondere einer Schraube-Dübel-Kombination mit Metall- oder Kunststoffdübel.

Claims (16)

  1. Schienenbefestigungssystem (1) zum Befestigen einer Schiene (2) auf einer Betontragplatte (3 a) oder einer Betonschwelle (3b) oder einer Stahlunterlage(14), umfassend eine Zwischenplatte (4), eine Schienenbefestigungsplatte (5), wenigstens zwei erste Spannklemmen (7a) zum Verspannen des Schienenfußes (2a) mit der Schienenbefestigungsplatte (5) sowie Schrauben (9) und/oder Dübeln (10) und wenigstens zwei zweite Spannklemmen (7b) zum Verschrauben des Schienenbefestigungssystems (1) mit dem Untergrund, in Form der Betontragplatte (3a), der Betonschwelle (3b) oder einer Stahlkonstruktion mittels der Stahlunterlage (14), wobei zwischen der Schiene (2) und der Schienenbefestigungsplatte (5) eine elastische Zwischenlage (8) angeordnet ist, die Zwischenplatte (4) aus einem hochelastischen Material besteht und / oder eine Stahlplatte (4) umfasst, die wenigstens zwei zweiten Spannklemmen (7b) zum Verspannen der Schienenbefestigungsplatte (5) mit dem Unterbau, vorzugsweise über die Zwischenplatte (4), wobei die ersten und zweiten Spannklemmen (7a, 7b) hochelastisch und mit hoher Spannkraft ausgeführt sind, vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass Winkelführungsplatten (6) auf der Schienenbefestigungsplatte (5) angeordnet sind, und
    wenigstens eine obere Gleitplatte (12) zwischen dem Schienenfuß (2a) und einer der ersten Spannklemmen (7a) und wenigsten eine untere Gleitplatte (13) zwischen dem Schienenfuß (2a) und der elastischen Zwischenlage (8) angeordnet ist.
  2. Schienenbefestigungssystem (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es in sogenannten Übergangsbereichen zwischen unterschiedlichen Gleisbetten mit unterschiedlichen Elastizitäten angeordnet ist.
  3. Schienenbefestigungssystem (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Zwischenlage (8) eine Steifigkeit von 55 - 65 kN/mm, vorzugsweise 60 kN/mm aufweist.
  4. Schienenbefestigungssystem (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhenausgleichsplatte (11) zwischen der Betontragplatte (3a) oder der Betonschwelle (3b) oder der Stahlunterlage (14) und der Zwischenplatte (4) angeordnet ist.
  5. Schienenbefestigungssystem (1) gemäß einem der Ansprüche 2-4 dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich zwischen einer festen Fahrbahn in einem Tunnel und einer festen Fahrbahn einer Stahlbetonbrücke oder zwischen einer festen Fahrbahn und einem Schotterplanum oder zwischen Stahlkonstruktionen vorliegt.
  6. Schienenbefestigungssystem (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hochelastische Zwischenplatte (4) und / oder die Stahlplatte (4) eine vorab definierte und vorzugsweise abgestufte Federkennlinie, vorzugsweise abhängig von dem Federweg zuerst weicher und anschließend härter, aufweist.
  7. Schienenbefestigungssystem (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Spannklemmen (7a,7b) bei Federwegen von 2,5 bis 3,5 mm dynamisch dauerstandfest sind und eine Spannkraft von mehr als 12 kN, vorzugsweise 14 - 16 kN, aufweisen.
  8. Schienenbefestigungssystem (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Gleitplatte (12) und/oder die untere Gleitplatte (13) Mittel zur Verrutschsicherung aufweisen.
  9. Schienenbefestigungssystem (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der ersten Spannklemmen (7a) und/oder der zweiten Spannklemmen (7b) abgeflacht sind.
  10. Schienenbefestigungssystem (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelführungsplatten (6,6a) aus hochfestem elastischen Kunststoff, beispielsweise PA 6.6 mit 30 % Glasfaseranteil, bestehen.
  11. Schienenbefestigungssystem (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelführungsplatten (6,6a) eine Rippenstruktur zur Erhöhung der Elastizität aufweisen.
  12. Schienenbefestigungssystem (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte (4) eine Querschnittsform aufweisen, in der wenigstens eine Stufe (4a,4b) ausgebildet ist.
  13. Schienenbefestigungssystem (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte (4) aus mikrozellularem Polyurethan oder mikrozellularem synthetischen Gummi, vorzugsweise mit abgestufter Elastizität, besteht.
  14. Schienenbefestigungssystem (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine hohe Elastizität von 20 bis 35 kN/mm bei gleichzeitig hoher Niederhaltekraft von bis zu 30 kN aufweist.
  15. Schienenbefestigungssystem (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlunterlage (14) plattenartig ausgebildet ist und an ihren Stirnseiten aus der Plattenebene aufkragende Anlageflächen (14a, 14b) für Winkelführungsplatten und/oder Spannklemmen aufweist.
  16. Schienenbefestigungssystem (1) gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageflächen (14a, 14b) um einen Winkel > 45°, vorzugsweise von etwa 60°, aus der Plattenebene der Stahlunterlage (14) zur Schiene (2) hin verschwenkt sind.
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