JP2015522732A - 移行領域用のレール固定システム - Google Patents

Abstract

レール（２）をコンクリートプレート（３ａ）又は鋼パッド（１４）上に固定するレール固定システム（１）であって、中間プレート（４）と、上に配置されたアングル状ガイドプレート（６）を備えたレール固定プレート（５）と、２つの第１の緊締クリップ（７ａ）と、ねじ（９）及び／又は埋込み栓（１０）と、第２の緊締クリップと、を有したレール固定システムにおいて、レールとレール固定プレートとの間に弾性的な中間層（８）が配置されており、中間プレートは高弾性的な材料から成っていて又は鋼プレート（４）を有しており、第２の緊締クリップ（７ｂ）が設けられており、両緊締クリップは高弾性的、かつ高い緊締力を有するように形成されており、レール脚部と第１の緊締クリップとの間に上方の滑動プレート（１２）が配置されていて、レール脚部と弾性的な中間層との間に下方の滑動プレート（１３）が配置されている。

Description

１．発明の技術分野
本発明は、レールを基礎に固定するレール固定システムであって、軌道プレート／コンクリートプレート（省力化軌道）上に、又はまくらぎ（バラスト軌道）上に配置された中間プレートと、レール固定プレートであって、該レール固定プレート上に配置されたアングル状ガイドプレートを有したレール固定プレートと、レール脚部をレール固定プレートに緊締する少なくとも２つの第１の緊締クリップと、レール固定システムを軌道プレート若しくはバラスト軌道にねじ固定するねじ及び／又は埋込み栓とを有している、レール固定システムに関する。

特に本発明は、異なる弾性を有した異なる路盤間のいわゆる移行領域に配置されるようなレール固定システムに関する。このような形式の移行領域は例えば、トンネルの入口及び出口、橋の端部等、路盤若しくは路床の形式が、従って弾性が変化するところ、従って負荷の際に上部構造、即ちレールを有する軌道において大きな運動が生じるところに存在する。

２．背景具術
一般的に全ての走行区間において、上述したような移行領域、即ち例えば、橋からトンネルへの、橋から路盤への、路盤からトンネルへの、又は間に柱が配置されている橋区分から橋区分への移行領域が存在する。

例えばトンネル内、岩、鉄筋コンクリート橋の場合は比較的軟らかい橋構造のように、下部構造の弾性が異なることにより、移行領域では、上部構造、ひいてはレールは極めて大きく動く。

特に省力化軌道では、即ち、レール固定装置が直接コンクリートプレートに取り付けられるバラストを有さない軌道では、橋からトンネルの移行領域で、列車が走行する際に著しい浮揚運動が生じる。何故ならば、列車はこの領域では、いわゆる浮揚波をレールで発生させるからである。従って、この領域で使用されるレール固定システムは、一方ではこの浮揚波を抑えることができ、他方では浮揚力を吸収することができるように設計されなければならない。従って、このようなレール固定システムでは高い弾性と、高い抑え力が必要とされている。

同時にレール固定システムにより、レール長手方向におけるクリープ抵抗が減じられ、これにより熱的又は運転条件に基づくレールの長手方向運動により、橋構造物又はその他の基礎に損傷を与える力が作用しないことが保証されなければならない。

最後に、このような形式のレール固定システムには、個々の走行軌道プレートの間の運動継ぎ目に隣接する、移行部プレートの横方向の変位を弾性的に吸収し、従って制限するために、側方の弾性、即ちレール方向に対して横方向の弾性に対する特に高い要求も課せられる。

このような移行領域で生じる力及び変位が図１及び図２に概略的に示されている。

図１には、軌道２が、基礎２６に向かい合って傾いていない支持滑動平面を有するレール支持点２３ａと、基礎２６に向かい合って傾いた支持滑動平面２５を有する隣接したレール支持点２３ｂとの間の移行部を橋絡している場合に、レール固定システムに加えられる力が示されている。レール２上を列車が走行する場合、矢印２８の方向でのレール支持点２３ｂに対する押圧負荷並びに矢印２９の方向でのレール支持点２３ａに対する引張り負荷により、レール２に水平方向の変位が生じる。これにより最終的に、分離継ぎ目２１の上方の領域でレール２の鉛直方向の段差δｖが生じる。

図２には、鉛直方向の変位により、分離継ぎ目２１を介して支持点２３ａに隣接する支持点２３ｂに作用する横方向力が示されており、この力は、支持点２３ａに向かい合う支持点２３ｂの横方向の変位δｆを生じさせる。

これまでに実用として公知のレール固定システムは、浮揚波を十分に抑え、長手方向の変位及び横方向の変位を基礎に対する損傷作用なしに確実に吸収することができるように上記基準を全て満たすことはできない。

３．本発明の課題
本発明の課題は、先行技術により公知の欠点を克服することができる、基礎、好適には異なる弾性を有した基礎上にレールを固定するレール固定システムを提供することである。本発明の課題は、請求項１の特徴を備えたレール固定システムにより解決される。本発明の好適な構成は、従属請求項に記載されている。

４．本発明のまとめ
本発明によれば、特に移行領域でレール固定システムによって満たされなければならない基準は、レールとレール固定プレートとの間に弾性的な中間層が配置されており、レール固定プレートとコンクリートプレート若しくは高さ補償プレートとの間の中間プレートは高弾性的な材料から成っていて、レール固定プレートを基礎に、好適には前記中間プレートを介して緊締する少なくとも２つの第２の緊締クリップが設けられており、第１の緊締クリップと第２の緊締クリップとは高弾性的に、かつ高い緊締力を有するように形成されており、レール脚部と第１の緊締クリップとの間に少なくとも１つの上方の滑動プレートが配置されていて、前記レール脚部と前記弾性的な中間層との間に少なくとも１つの下方の滑動プレートが配置されていることにより達成される。

レール固定システムの高い弾性はとりわけ、高弾性的な中間プレート及び／又は鋼プレートと、弾性的な中間層との結合によって得られる。この場合、中間プレートは、実際のレール固定プレートの下に位置していて、このレール固定プレートはさらに、２つの高弾性的な緊締クリップによって、同時に高い緊締力によって弾性的なプレート上に保持される。中間層はレール脚部の下でレール固定プレート上に位置している。このように二重に弾性的な支持により、必要な沈下（弾性）が得られる。近距離交通では、省力化軌道で必要な弾性は約５〜２０ｋＮ／ｍｍであり、比較的高い速度と比較的高い負荷を伴う長距離交通及び貨物交通では、省力化軌道で必要な弾性は２０〜３５ｋＮ／ｍｍの範囲である。省力化軌道で異なる弾性を有する２つの基礎の間の移行領域で特に高い要求がある場合には、このような高い弾性と同時に高い張力（高い緊締力）を有するレール固定システムが必要である。

以下で詳しく説明する利点と特徴を有した高弾性的な中間プレートが好適である。しかしながら、橋から隣接する基礎への移行領域では特に、個別に、又は高弾性的な中間プレートと組み合わせて、鋼プレートを設けることもできる。

本発明によるレール固定システムで要求される高い抑え力は、それぞれ、レールの両側で、レール脚部を基礎に緊締する第１の緊締クリップと第２の緊締クリップとによって得られる。第１の緊締クリップ、好適には正確に２つの第１の緊締クリップはレール脚部を直接にレール固定プレートに、弾性的な中間層を介して緊締し、第２の緊締クリップ、好適には正確に２つの第２の緊締クリップはレール固定プレートをコンクリート体又は別の基礎に高弾性的な中間プレートを介して緊締する。

全ての緊締クリップは、移行領域のためにも確実なレール固定システムを形成するために、同じ高い緊締力と同時に高い弾性を有している。２．５〜３．５ｍｍの変形の範囲の動力学的耐疲労性と、１２ｋＮの、好適には１４〜１６ｋＮの緊締力とを有する緊締クリップが好適である。

レール長手方向で減じられたクリープ抵抗は、好適には滑動層を備えた、例えば鋼又は高強度プラスチックから成る滑動プレートの使用により得られる。このような形式の滑動層は例えば実質的にモリブデンから製造することができる。この場合、上方の滑動プレートは、レール脚部の上面と第１の緊締クリップとの間に位置しており、上方の滑動プレートは好適には、側方で滑脱し得ないように形成されている。この場合、上方の滑動プレートの少なくとも１つの上面における好適な滑動層はレール脚部上面に配設されている。

さらに、下方の滑動プレートはレール脚部下面と弾性的な中間層との間に位置しており、この場合も好適には、下方の滑動プレートの滑動層がレール脚部に配設されている。

好適には、各緊締クリップの端部は、緊締クリップを上方の滑動プレートに完全に載置させることができるように、特に上方の滑動プレートの局所的な変形が回避されるように、平らに面取りされている。

側方の弾性、即ち、レール方向に対して横方向の弾性は好適には、複数のアングル状ガイドプレート、好適には４つのアングル状ガイドプレートを使用することにより得られる。アングル状ガイドプレートは高強度の弾性的なプラスチックから成っていて、場合によっては、各アングル状ガイドプレートの相応にリブが設けられたジオメトリを有している。特に好適には、高強度の弾性的なプラスチックＰＡ６．６は、基材に３０％の割合のガラス繊維を有している。

好適には高弾性的な中間プレートは段階的な弾性を有している。段階的な弾性では、プレートは、最初に荷重が加えられる際には比較的軟らかく反応し、従って平坦なばね特性線を有しているが、例えば少なくとも２ｍｍのばねの撓みのような、より高い荷重が加えられる際には、より高い弾性を有し、即ち傾斜したばね特性線を示す。２つの部分から成るこのような形式のばね特性線は、例えば、一様な弾性の材料の段付けにより、又は極端なジオメトリエレメントを設けることにより得ることができる。従って、特に好適な本発明の実施態様では、中間プレートに、比較的薄い領域から比較的厚い領域への移行部を有した少なくとも１つの段部が形成されている。さらには、比較的薄い中央領域が比較的厚い２つの側方領域に隣接している高弾性的な中間プレートの実施態様が好適である。比較的薄い領域と比較的厚い領域との間の差は本発明によれば、１ｍｍよりも少ない範囲であって良い。

このような構成により、レールが浮揚する際に、即ち、レール支持点上で浮揚波が生じる際に、弾性的なプレートが緩められるが、実際のレール固定プレートへの接触は失われない。従って、本発明によるレール固定システムにより、好適には、レール固定システムの構成部分のその都度の浮揚、若しくは個々の構成部分間のギャップの形成が回避される。

さらには、本発明によるレール固定システムの構想では、好適には別の要求が考慮される。それは例えば、所定の電気抵抗の調整である。これは、例えば埋込み栓のような適当な絶縁エレメントを設けることにより、又は中間層、中間プレート、アングル状ガイドプレート、及び／又はパッドの形及び材料により得られる。

本発明によるレール固定システムの少なくとも部分構成部分を予め組み付け可能とすることも好適である。このことは特に簡単な手段によっては、特に緊締クリップとアングル状ガイドプレートとを適当なジオメトリで構成することにより得られる。

本発明による別の好適な実施態様では、レール固定システムは、隆起部を有した通常のコンクリート構造物と代替可能な鋼パッドを有していて良い。このような鋼プレートの実施態様により、特に橋領域で、とりわけ、レール固定システムの鉛直方向の力の吸収及び横方向の変形可能性に対する高い要求がある橋継ぎ目の領域で、レールのための確実な支持及び固定構造が提供される。このために本発明により使用される鋼パッドは基本的にプレート状に形成されており、端面には、緊締クリップ及び／又は過剰緊締クリップが、鋼パッドへと押し付けられたアングル状ガイドプレートに対して作用するところで、プレート平面から突出した当接面が設けられており、この当接面は好適には、コンクリートまくらぎの隆起部の形状に相応している。突出した当接面の特に好適な実施態様では、当接面は、４５°よりも大きく、好適には約６０°、鋼パッドのプレート平面からレールに向かって屈曲している。好適には±８ｍｍの範囲にある水平方向の調整可能性は、側方のプラスチックガイドエレメントの相応の適合及び拡大により得られ、これにより最終的には±１６ｍｍまでの軌道修正が可能である。好適には−４ｍｍ〜＋２６ｍｍまでの範囲にある鉛直方向の調整可能性が、好適には適当な高さ補償プレートの挿入により得られる。好適には、本発明により使用される鋼パッドは１６ｍｍの厚さを有しており、当接面の屈曲角度が６０°である場合、鋼パッド面の最大の鉛直方向の高さは２５．６ｍｍである。好適には、全ての鋼パッドにわたる長さは、標準的なシステムにおいて５８８ｍｍまでであり、幅は２３０ｍｍである。

本発明によるレール固定システムの、特にコンクリート基礎又は鋼構造物における確実な係止は、特に埋込み栓システム又はねじ固定の使用により保証することができる。

本発明によるレール固定システムの幅にわたる高さ補償は例えば、適当な高さ補償プレート、場合によっては異なる厚さを有した複数の高さ補償プレートも使用して、特に簡単な手段により達成することができる。

本発明によるレール固定システムの調節可能性は好適には、様々な幅を有したアングル状ガイドプレートを使用することにより高められる。

５．図面の簡単な説明
以下に本発明を図３〜図９につき詳しく説明する。これらの図面には、本発明による好適な実施態様又は本発明によるレール固定システムの部分構成部分が例として示されている。

レール支持点間の移行部でレール固定システムに加えられる力を示した図である。 分離継ぎ目２１を介して支持点２３ａに隣接する支持点２３ｂに作用する横方向力を示す図である。 コンクリート基礎の例における本発明によるレール固定システムを部分的に断面して示した図である。 本発明によるレール固定システムを部分的に断面して示した部分図である。 本発明によるレール固定システムを断面して示した部分図である。 緊締クリップを上方から見た斜視図である 緊締クリップを下方から見た斜視図である。 本発明によるレール固定システムの構成部分としての中間プレートを示した斜視図である。 鋼構造物用の本発明によるレール固定システムの別の実施態様を示した斜視図である。

６．好適な実施態様の詳細な説明
図３には、レール固定システム１の部分的に断面した斜視図が示されている。このレール固定システム１を介してレール２をコンクリートプレート又はコンクリートまくらぎ３ｂ上に固定することができる。レール固定システム１の構造は下方から上方に向かって、高さ補償プレート１１の上に高弾性的な中間プレート４が設けられている。通常、高さ補償プレート１１は、工事開始後又は比較的長い運転後に設置を後から修正するためにだけ必要なものである。高弾性的な中間プレート４の上には、例えば鋳鋼から成るレール固定プレート５が配置されている。レール固定プレート５とレール脚部２ａの下面との間には下方の滑動プレート１３が設けられていて、この滑動プレート１３の、レール脚部２ａに面した表面には滑動層が設けられている。下方の滑動プレート１３の下かつレール固定プレート５の上にはさらに、弾性的な中間層８が配置されている。上方の滑動プレート１２は、レール脚部２ａの上面の上に載置されていて、レール脚部２ａに面した表面に滑動層を有している。第１の緊締クリップ７ａは、上方の滑動プレート１２上に、かつ所属のアングル状ガイドプレート６上に載置されていて、ねじを介してレール固定プレート５に固定されている。レール固定システム１全体はさらに、所属のアングル状ガイドプレート６ｂ上に載置される第２の緊締クリップ７ｂを介して、ねじ９及び場合によっては埋込み栓１０によってコンクリートプレート若しくはコンクリートまくらぎ３ｂにねじ固定されている。

図４には、図３のレール固定システム１の拡大された部分図が示されていて、この図では、下方から上方に向かって、高さ補償プレート１１、中間プレート４、レール固定プレート５、その上に配置された中間層８であってレール固定プレート５と下方の滑動プレート１３との間に位置する中間層８とから成るレール固定システム１の層構造が示されている。

図５には、レール脚部２ａの拡大断面図が示されていて、このレール脚部２ａは、一方の上方の滑動プレート１２の部分表面において緊締クリップ７ａの作用下でレール固定プレート５に緊締されている。中間層８とレール脚部２ａの下面との間にはさらに下方の滑動プレート１３が設けられており、この滑動プレート１３は、図示目的で拡大して示した滑動層１３ａを有している。これと同様に、上方の滑動プレート１２は、レール脚部２ａに面した下面に、滑動層１２ａが設けられた表面を有している。

図６には、好適には本発明によるレール固定システムで使用されるような緊締クリップ７の斜視図が示されている。緊締クリップ７は互いに向かって方向付けられた２つの端部３０，３１と、湾曲された中央ループ３２とを有している。中央ループ３２の表面には、緊締クリップ７と緊締ねじ（図示せず）との間の比較的大きな面接触を可能にするために２つの平らな面取部３３ａ，３３ｂが設けられている。

図７には、好適には本発明によるレール固定システムで使用される緊締クリップ７の下面が示されている。緊締クリップ７の自由端部３０，３１の下面には、緊締クリップ７と上方の滑動プレート（図示せず）との間の比較的大きな面接触を形成するために平らな面取部３０ａ，３１ａが設けられている。

図８には、好適には本発明によるレール固定システムの一実施態様で使用されるような、高弾性的な中間プレート４の斜視図が示されている。中間プレート４は、中央領域４ａ、即ちレール（図示せず）の脚部が実質的に載置される領域で、側方領域４ｂ，４ｃよりも薄く形成されている。側方領域４ｂ，４ｃから中央領域４ａへの移行は、それぞれ１つの段部４ｅ，４ｆを形成しながら行われる。形状的な構成によってのみ、しかしながら好適には、適当な材料選択又は適当な材料結合とも組み合わせて、２つに異なるばね特性を有する１つの中間プレート４を形成することができる。この場合、ばねの撓みに依存して、中間プレート４の変形に対してまずは軟らかい抵抗が加えられ、次いで硬い抵抗が加えられるならば特に好適である。

最後に図９には、鋼プレート／鋼構造体基礎用の本発明によるレール固定システム１の別の実施態様が示されている。この実施態様では、レール固定システムの外側に位置する緊締クリップ１６ａ，１６ｂのアングル状ガイドプレート１５ａ，１５ｂが、鋼パッド１４の端面側に配置された当接面１４ａ，１４ｂに当接している。緊締クリップ１６ａ，１６ｂはねじ、好適にはメートルねじによって結合されている。従って、ここに図示した実施態様では、鋼パッド１４のプレート平面から６０°の角度だけレール２に向かって上方に屈曲させられた当接面１４ａ，１４ｂを有した鋼パッド１４は、アングル状ガイドプレート１５ａ，１５ｂが緊締状態で当接する通常は組み込まれた（図示されない）突起部を有するパッドとして、コンクリート構造（図示せず）の代わりを成す。鋼パッド１４は好適には、メートルねじ山を有するねじ１７ａ，１７ｂを介して直接、鋼構造体１８にねじ固定される。図９に示されてはいないが同様に好適な実施態様では、鋼パッド１４は平らなコンクリートプレート上に直接、例えばねじ・埋込み栓コンビネーション（図示せず）によって、特に金属又はプラスチック埋込み栓を有したねじ・埋込み栓コンビネーションによって取り付けられる。

Claims (16)

1. レール（２）をコンクリート支持プレート（３ａ）又はコンクリートまくらぎ（３ｂ）又は鋼パッド（１４）上に固定するレール固定システム（１）であって、中間プレート（４）と、レール固定プレート（５）であって、該レール固定プレート（５）上に配置されたアングル状ガイドプレート（６，６ｂ）を備えたレール固定プレート（５）と、レール脚部（２ａ）を前記レール固定プレート（５）に緊締する少なくとも２つの第１の緊締クリップ（７ａ）と、ねじ（９）及び／又は埋込み栓（１０）と、当該レール固定システム（１）を基礎に、即ち前記コンクリート支持プレート（３ａ）の形の、又は前記コンクリートまくらぎ（３ｂ）の形の、又は前記鋼パッド（１４）によって鋼構造体の形の基礎にねじ固定する少なくとも２つの第２の緊締クリップと、を有したレール固定システムにおいて、
   前記レール（２）と前記レール固定プレート（５）との間に弾性的な中間層（８）が配置されており、
   前記中間プレート（４）は高弾性的な材料から成っていて、かつ／又は鋼プレート（４）を有しており、
   前記レール固定プレート（５）を前記基礎に、好適には前記中間プレート（４）を介して緊締する少なくとも２つの第２の緊締クリップ（７ｂ）が設けられており、前記第１の緊締クリップ（７ａ）と前記第２の緊締クリップ（７ｂ）とは高弾性的に、かつ高い緊締力を有して形成されており、
   前記レール脚部（２ａ）と前記第１の緊締クリップ（７ａ）との間に少なくとも１つの上方の滑動プレート（１２）が配置されていて、前記レール脚部（２ａ）と前記弾性的な中間層（８）との間に少なくとも１つの下方の滑動プレート（１３）が配置されていることを特徴とする、レール固定システム。
2. 異なる弾性を有した異なる路盤間のいわゆる移行領域に配置されている、請求項１記載のレール固定システム。
3. 前記弾性的な中間層（８）は５５〜６５ｋＮ／ｍｍの剛性、好適には６０ｋＮ／ｍｍの剛性を有する、請求項１又は２記載のレール固定システム。
4. コンクリートプレート、省力化軌道（３ａ）、まくらぎ（３ｂ）、又は鋼パッド（１４）と、前記中間プレート（４）との間に高さ補償プレート（１１）が配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のレール固定システム。
5. 前記移行領域が、トンネル内の省力化軌道と鉄筋コンクリート橋の省力化軌道との間に、又は省力化軌道とバラスト路床との間に、又は複数の鋼構造物（鋼橋移行部）の間に位置している、請求項１から４までのいずれか１項記載のレール固定システム。
6. 高弾性的な前記中間プレート（４）及び／又は鋼プレート（４）は、予め規定された、好適には段階的なばね特性を有していて、好適にはばねの撓みに応じて、まずは軟らかい、次いでより硬いばね特性を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載のレール固定システム。
7. 前記第１の緊締クリップ（７ａ）と前記第２の緊締クリップ（７ｂ）とは２．５〜３．５ｍｍのばねの撓みにおいて動力学的に耐疲労性であり、１２ｋＮより高い、好適には１４〜１６ｋＮの緊締力を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載のレール固定システム。
8. 前記上方の滑動プレート（１２）及び／又は下方の滑動プレート（１３）は、滑脱防止手段を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載のレール固定システム。
9. 前記第１の緊締クリップ（７ａ）及び／又は前記第２の緊締クリップ（７ｂ）の端部は平らに面取りされている、請求項１から８までのいずれか１項記載のレール固定システム。
10. 前記アングル状ガイドプレート（６）は、高強度の弾性的なプラスチック、例えばガラス繊維の割合が３０％のＰＡ６．６から成っている、請求項１から９までのいずれか１項記載のレール固定システム。
11. 前記アングル状ガイドプレート（６）は弾性を高めるためにリブ構造を有している、請求項１から１０までのいずれか１項記載のレール固定システム。
12. 前記中間プレート（４）は、少なくとも１つの段部（４ｅ，４ｆ）が形成されている横断面形状を有している、請求項１から１１までのいずれか１項記載のレール固定システム。
13. 前記中間プレート（４）は、好適には段階的な弾性を有したマイクロセルポリウレタン又はマイクロセル合成ゴムから成っている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のレール固定システム。
14. ２０〜３５ｋＮ／ｍｍの高い弾性を有していると同時に、３０ｋＮまでの高い抑え力を有している、請求項１から１３までのいずれか１項記載のレール固定システム。
15. 前記鋼パッド（１４）はプレート状に形成されていて、その端面に、プレート平面からカラー状に突出した、前記アングル状ガイドプレート及び／又は緊締クリップ用の当接面（１４ａ，１４ｂ）を有している、請求項１から１４までのいずれか１項記載のレール固定システム。
16. 前記当接面（１４ａ，１４ｂ）は、４５°よりも大きく、好適には約６０°、前記鋼パッド（１４）のプレート平面から前記レール（２）に向かって屈曲させられている、請求項１５記載のレール固定システム。

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