EP3292245B1

EP3292245B1 - Anordnung zur lagerung einer schienenfahrbahn und zugehörige schienenfahrbahn

Info

Publication number: EP3292245B1
Application number: EP16723047.3A
Authority: EP
Inventors: Hans-Christian Rossmann; Robert SÄCKLER
Original assignee: Pcm RailOne AG; Rail One GmbH
Current assignee: Pcm Railone AG; Rail One GmbH
Priority date: 2015-05-04
Filing date: 2016-05-02
Publication date: 2019-07-03
Anticipated expiration: 2036-05-02
Also published as: PL3292245T3; WO2016177675A1; DE102015106924A1; HUE045251T2; DE102015106924B4; EP3292245A1; DE202016005034U1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lagerung einer Schienenfahrbahn, mit einer zwischen einer Schiene und einer Schwelle positionierbaren elastischen Zwischenlage und einer Noppen aufweisenden Unterlage, wobei die elastische Zwischenlage wenigstens eine Reihe von Durchgangslöchern aufweist, in die im montierten Zustand die Noppen der Unterlage eingreifen.
Aus der GB 2 094 377 A ist eine Anordnung zur Lagerung einer Schienenfahrbahn bekannt, mit einer zwischen einer Schiene und einer Schwelle positionierbaren elastischen Zwischenlage sowie einer Unterlage, wobei die elastische Zwischenlage Durchgangslöcher aufweist, in die im montierten Zustand an der Unterlage angeordnete Noppen eingreifen. Die Höhe der Noppen ist nicht größer als die Dicke der elastischen Zwischenlage.
Die Druckschriften GB 2 235 003 A und US 2007/210178 A1 offenbaren ebenfalls elastische Zwischenlagen, die zur Lagerung einer Schwelle einer Schienenfahrbahn dienen.
Zur Lagerung einer Schienenfahrbahn werden üblicherweise Zwischenlagen benutzt, um dem Gleis eine bestimmte Elastizität zu verleihen. Bei bestimmten Anwendungen, beispielsweise bei Schienenfahrbahnen für Straßenbahnen, treten neben vertikalen Kräften in Kurven auch erhöhte horizontale Kräfte auf. Die von dem Schienenfahrzeug auf die Schiene übertragene resultierende Kraft ist dabei zur Kurvenaußenseite gerichtet. Die horizontale Komponente dieser schräg angreifenden Kraft verursacht somit ein auf die Schiene einwirkendes Kippmoment. Durch steife Schienenbefestigungen könnte ein dadurch verursachtes Kippen der Schiene ohne Weiteres verhindert werden, allerdings wird häufig ein "elastisches" Gleis gewünscht, um eine definierte Schieneneinsenkung zu erreichen sowie die Übertragung von Vibrationen und Schall auf den Untergrund zu verringern. Nachteilig ist dabei allerdings, dass ein derartiges elastisches Gleis, bei dem weiche Schienenbefestigungen und eine weiche Zwischenlage verwendet werden, bei einer bestimmten Belastung zum Kippen der Schiene neigen kann. Um derartige Kippbewegungen zu verhindern, werden üblicherweise Winkelführungsplatten eingesetzt, die eine Kante aufweisen, die ein Kippen der Schiene verhindert. Derartige Winkelführungsplatten erhöhen jedoch die Herstellungskosten einer Schienenfahrbahn und erschweren die Instandhaltung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Lagerung einer Schienenfahrbahn anzugeben, bei der ein Kippen der Schiene verhindert wird und die kostengünstig herstellbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Anordnung zur Lagerung der Schienenfahrbahn der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die elastische Zwischenlage 1,5 mm bis 3 mm dicker als die Höhe der Noppen ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass mittels der Noppen einerseits ein zu starkes einseitiges Einsenken der Schiene vermieden werden kann, andererseits wird eine gewisse vertikale Schieneneinsenkung zugelassen. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist eine Relativbewegung zwischen der elastischen Zwischenlage, die die Durchgangslöcher aufweist, und den an der Unterlage angeordneten Noppen möglich. Zwischen den Noppen und der Zwischenlage im Bereich der Durchgangslöcher ist ein Formschluss gebildet, der eine gewisse, geringe Verformung der elastischen Zwischenlage zulässt, eine größere Verformung wird jedoch durch die in die Durchgangslöcher eingreifenden Noppen verhindert. Gleichzeitig ermöglicht die Zwischenlage, die aus einem im Vergleich zur Unterlage wesentlich elastischeren Werkstoff hergestellt ist, die gewünschte Vertikalbewegung der Schiene, wodurch die Übertragung von Schall und Vibrationen reduziert wird.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung können die Noppen an der Oberseite einer die Unterlage bildenden Schwelle angeordnet sein. Der in dieser Anmeldung verwendete Begriff "Schwelle" umfasst nicht nur herkömmliche Betonschwellen mit Spannbewehrung oder schlaffer Bewehrung, sondern auch Fertigteilelemente, die zur Herstellung einer festen Fahrbahn vorgefertigt und anschließend auf einer Tragplatte ausgerichtet und mit Beton vergossen werden. Ebenso sind aufgelagerte Systeme von dem Begriff Schwelle umfasst, bei denen Fertigteilelemente auf eine tragende Schicht aufgelegt werden. Die Noppen können auch direkt an der Oberseite einer Schwelle angeordnet sein, die elastische Zwischenlage wird dann auf die Schwellen aufgelegt.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung kann es vorgesehen sein, dass die Noppen an der Oberseite einer die Unterlage bildenden Noppenplatte angeordnet sind. Eine derartige Noppenplatte kann bei der Herstellung der Schienenfahrbahn auf der Oberseite einer Schwelle positioniert und befestigt werden. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass die Noppenplatten nur an den Stellen verlegt werden müssen, an denen sie auch benötigt werden, das heißt, primär in Kurvenbereichen. Da die Noppenplatten separat von den Schwellen ausgebildet sind, ist keine Modifikation von Schwellen erforderlich, wodurch sich Vorteile hinsichtlich der Typenvielfalt ergeben.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird es bevorzugt, dass die Noppenplatte aus einem Kunststoffmaterial besteht, insbesondere aus Polyamid. Derartige Noppenplatten können einfach hergestellt werden, beispielsweise im Spritzgussverfahren. Um die mechanischen Kennwerte der Noppenplatte zu verbessern, kann es vorgesehen sein, dass sie aus einem glasfaserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellt ist. Beispielsweise kann der Glasfaseranteil 10 % bis 40 % betragen, vorzugsweise ca. 30 %.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass die Zwischenlage der erfindungsgemäßen Anordnung zwei an gegenüberliegenden Seiten angeordnete parallele Reihen von beabstandeten Durchgangslöchern aufweist. Obwohl die Zwischenlage der erfindungsgemäßen Anordnung im einfachsten Fall lediglich eine Reihe von Durchgangslöchern aufweist, wird es bevorzugt, dass zwei Reihen von Durchgangslöchern vorhanden sind, die voneinander beabstandet und in gegenüberliegenden Randbereichen der Zwischenlage angeordnet sind. Vorzugsweise sind zwischen den beiden Reihen der Durchgangslöcher keine weiteren Durchgangslöcher vorhanden.
Eine Variante der erfindungsgemäßen Anordnung sieht vor, dass die Durchgangslöcher zylindrisch ausgebildet sind. Auf diese Weise wird ein Verkanten der Zwischenlage und der Noppenplatte verhindert.
Vorzugsweise weist die Noppenplatte zwei an gegenüberliegenden Seiten angeordnete Reihen von Noppen auf. Dazwischen sind vorzugsweise keine Noppen ausgebildet.
Im Hinblick auf die Noppen, die an der Unterlage angeordnet sind, kann es vorgesehen sein, dass diese zylindrisch (rund) oder rechteckig oder konisch oder oval geformt sind. Vorzugsweise besitzen die Noppen einen konischen oder kegelstumpfförmigen Endabschnitt. Der Durchmesser der Noppen und der Durchmesser der Durchgangslöcher ist dabei so gewählt, dass die gewünschte Relativbewegung ermöglicht wird. Besonders bevorzugt wird dabei die Variante, dass die Noppen einen konischen oder kegelstumpfförmigen Endabschnitt aufweisen. Der Endabschnitt ist vorzugsweise an einen zylinderförmigen Abschnitt der Noppen angeformt. Vorzugsweise kann sich der konische oder kegelstumpfförmige Endabschnitt über 60% bis 90%, vorzugsweise über näherungsweise 75%, der Höhe der Noppen erstrecken.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist es vorgesehen, dass die Dicke der elastischen Zwischenlage größer als die Höhe der Noppen ist. Dadurch wird eine vertikale Verformung und somit eine Einsenkung der Schienen ermöglicht. Anderenfalls, wenn die elastische Zwischenlage und die Noppen dieselbe Höhe hätten, wären die Schienen direkt auf den nicht elastischen Noppen aufgelagert, so dass keine Einsenkung möglich wäre.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Zwischenlage 1,5 mm bis 3 mm höher bzw. dicker als die Höhe der Noppen.
Daneben betrifft die Erfindung eine Schienenfahrbahn, umfassend eine Schiene, die mittels Schienenbefestigungen auf einer Schwelle angeordnet ist, wobei zwischen der Schiene und der Schwelle eine elastische Zwischenlage der beschriebenen Art angeordnet ist, in deren Durchgangslöcher Noppen eingreifen, die entweder an einer auf der Schwelle angeordneten Noppenplatte oder an der Oberseite der Schwelle angeformt sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:

Fig. 1: eine erfindungsgemäße Anordnung in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 2: eine Draufsicht der in Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen Anord-nung;
Fig. 3: einen Schnitt entlang der Linie III-III von Fig. 2; und
Fig. 4: ein Detail der geschnittenen Ansicht von Fig. 3 im Bereich einer Noppe.

Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung 1 dient zur Lagerung einer Schienenfahrbahn und umfasst eine elastische Zwischenlage 2 und eine Noppenplatte 3. Die elastische Zwischenlage 2 ist aus einem Elastomermaterial, beispielsweise einem Gummimaterial, hergestellt und weist eine plattenförmige, rechteckige Grundform auf, wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist. Die elastische Zwischenlage 2 weist zwei an gegenüberliegenden Seiten angeordnete Reihen 4, 5 von zueinander beabstandeten Durchgangslöchern 6 auf. Die Durchgangslöcher 6 sind kreisförmig bzw. zylinderförmig ausgebildet.
Die Noppenplatte 3 ist aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um glasfaserverstärktes Polyamid. Im Vergleich zu der elastischen Zwischenlage 2 ist die Noppenplatte steif.
Länge und Breite der Noppenplatte 3 stimmen mit den entsprechenden Maßen der elastischen Zwischenlage 2 überein. Die Noppenplatte 3 weist eine Mehrzahl von Noppen 7 auf, die sich senkrecht zu der von der Noppenplatte 3 gebildeten Ebene erstrecken. Die Position der Noppen 7 entspricht der Position der Durchgangslöcher 6 der elastischen Zwischenlage 2, das heißt jedem Durchgangsloch 6 ist eine Noppe 7 zugeordnet. Der Innendurchmesser der Durchgangslöcher 6 und der Außendurchmesser der Noppen 7 sind dabei so gewählt, dass die elastische Zwischenlage 2 auf die Noppenplatte 3 aufgelegt werden kann, so dass die Noppen 7 in die Durchgangslöcher 6 eingreifen. In der geschnittenen Ansicht von Fig. 3 erkennt man, wie die elastische Zwischenlage 2 und die Noppenplatte 3 nach der Montage ineinander eingreifen.
Fig. 4 ist eine vergrößerte Detailansicht der geschnittenen Ansicht von Fig. 3 im Bereich einer Noppe 7. Die Noppen 7 weisen einen zylindrischen Abschnitt 8 und einen sich daran anschließenden kegelstumpfförmigen Endabschnitt 9 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Endabschnitt 9 über ca. 75% der Höhe der Noppen 7. Dementsprechend verjüngen sich die Noppen 7 in Richtung ihres freien Endes. In Fig. 4 ist auch erkennbar, dass die elastische Zwischenlage 2 dicker als die Höhe der Noppen 7 ist. Das bedeutet, dass das freie Ende der Noppen 7 bezüglich der Oberseite 10 der elastischen Zwischenlage 2 vertieft angeordnet ist. Dementsprechend ist zwischen der Oberseite 10 der elastischen Zwischenlage 2 und dem freien Ende der Noppen 7 in senkrechter Richtung ein bestimmter, festgelegter Abstand vorhanden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt dieser Abstand 2,5 mm.
Die konische Form der Noppen 7 wurde so gewählt, dass lediglich eine geringe Kippbewegung der Schiene ermöglicht wird. Eine weitere oder größere Verkippung wird durch die Noppen 7 der Noppenplatte 3 verhindert. Ein Kippen der Schiene ist nur solange möglich, bis die Unterseite des Schienenfußes auf der Oberseite der Noppen 7 aufliegt. In diesem Zustand ist ein weiteres Absinken der Schiene nicht möglich, wodurch die Kipp- und/oder Drehbewegung begrenzt wird. Die spezielle Form der Endabschnitte 9 begrenzt dabei progressiv die Kippbewegung, während die Zwischenlage 2 eine vertikale Bewegung, d. h. ein Einsinken, einer Schienenfahrbahn ermöglicht. Die zylinderförmigen Durchgangslöcher 6 der Zwischenlage 2 verhindern eine Beschädigung der flächigen Zwischenlage 2 durch die Noppen 7 bei auftretenden Lasten. Andererseits ermöglicht die in Fig. 4 gezeigte Form der Noppen 7 und der Durchgangslöcher 6 eine gewisse vertikale Einsenkung der elastischen Zwischenlage 2. Beim Auftreten vertikaler Lasten wird die elastische Zwischenlage 2 somit elastisch verformt, ohne dass ein Verkippen auftritt, wenn gleichzeitig eine horizontale Kraft bzw. eine Kraft mit einer horizontal wirkenden Komponente vorhanden ist.
Die in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Anordnung ist Bestandteil einer Schienenfahrbahn. Die Schienenfahrbahn umfasst eine Schiene, die mittels Schienenbefestigungen auf einer Schwelle angeordnet ist, wobei die elastische Zwischenlage 2 zwischen der Schiene und der Schwelle angeordnet ist. Die elastische Zwischenlage 2 kann dazu kraft- und/oder formschlüssig mit der Schwelle verbunden werden. Beispielsweise kann die elastische Zwischenlage mit der Schwelle verschraubt oder auf die Schwelle geklebt sein. Neben der beschriebenen Ausführung der Noppen als Bestandteil einer Noppenplatte können die Noppen alternativ auch an der Oberseite einer Betonschwelle angeformt sein. Die in diesem Ausführungsbeispiel beschriebene Anordnung ist unter anderem zur Lagerung einer Fahrbahn für Straßenbahnen und/oder Fernbahnen vorgesehen.

Claims

Anordnung (1) zur Lagerung einer Schienenfahrbahn, mit einer zwischen einer Schiene und einer Schwelle positionierbaren elastischen Zwischenlage (2) und einer Noppen (7) aufweisenden Unterlage, wobei die elastische Zwischenlage (2) wenigstens eine Reihe (4, 5) von Durchgangslöchern (6) aufweist, in die im montierten Zustand die Noppen (7) der Unterlage eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Zwischenlage (2) 1,5 mm bis 3 mm dicker als die Höhe der Noppen (7) ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppen (7) an der Oberseite einer die Unterlage bildenden Schwelle angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppen (7) an der Oberseite einer die Unterlage bildenden Noppenplatte (3) angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppenplatte (3) aus einem Kunststoffmaterial besteht, insbesondere aus Polyamid, und vorzugsweise glasfaserverstärkt ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage (2) zwei an gegenüberliegenden Seiten angeordnete parallele Reihen (4, 5) von beabstandeten Durchgangslöchern (6) aufweist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangslöcher (6) zylindrisch ausgebildet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppenplatte (3) zwei an gegenüberliegenden Seiten angeordnete Reihen von Noppen (7) aufweist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppen (7) zylindrisch oder rechteckig oder konisch oder oval geformt sind.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppen (7) einen konischen oder kegelstumpfförmigen Endabschnitt (9) aufweisen.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der konische oder kegelstumpfförmige Endabschnitt (9) sich über 60% bis 90%, vorzugsweise über näherungsweise 75%, der Höhe der Noppen (7) erstreckt.
Schienenfahrbahn, umfassend eine Schiene, die mittels Schienenbefestigungen auf einer Schwelle angeordnet ist, wobei zwischen der Schiene und der Schwelle eine Anordnung (1) mit einer elastischen Zwischenlage (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 angeordnet ist, in deren Durchgangslöcher (6) Noppen (7) eingreifen, die entweder an einer auf der Schwelle angeordneten Noppenplatte (3) oder an der Oberseite der Schwelle angeformt sind.