WO1998028492A1 - Kurvenzug einer weiche sowie gleisverbindung unter verwendung eines derartigen kurvenzuges - Google Patents

Kurvenzug einer weiche sowie gleisverbindung unter verwendung eines derartigen kurvenzuges Download PDF

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WO1998028492A1
WO1998028492A1 PCT/AT1997/000276 AT9700276W WO9828492A1 WO 1998028492 A1 WO1998028492 A1 WO 1998028492A1 AT 9700276 W AT9700276 W AT 9700276W WO 9828492 A1 WO9828492 A1 WO 9828492A1
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WO
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curve
curvature
switch
beginning
point
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PCT/AT1997/000276
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Inventor
Johannes Rainer Oswald
Hannes Gsodam
Peter Ernst Klauser
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Vae Aktiengesellschaft
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B2/00—General structure of permanent way
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B7/00—Switches; Crossings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B2204/00—Characteristics of the track and its foundations
    • E01B2204/15—Layout or geometry of the track

Definitions

  • the invention relates to a curve of a switch with switch tongues, a main track and a branch track, the curve from the beginning of the curve to the end of the curve
  • R is the radius of curvature
  • WO 95/31604 shows a curve for the course of rails from the main track to a branch track, in which likewise starting from a first end section with a radius of curvature towards infinity, the other end of the turnout in turn with a radius towards infinite ends is to avoid additional vibrations that can interfere with vehicles.
  • a curve was chosen which is composed of three sections, three sections of approximately the same length being used. Starting from a curvature with a radius of curvature that tends towards infinity, a middle section with constant curvature is selected, the radius of which is a minimum over the curve.
  • the course of two conventional tional clothoid with an intermediate section in the form of an arc of a circle is selected from the course of two conventional tional clothoid with an intermediate section in the form of an arc of a circle.
  • the curvature 1 / R defines a dimensionless curvature coefficient ⁇ , which is equal to the quotient of the current curvature 1 / R and the maximum curvature l / Rmin, the maximum curvature in turn resulting from the quotient 1 by the minimum radius .
  • ⁇ can assume values between 0 and 1, so at the points where ⁇ is 0, the radius tends towards infinity, since the minimum radius has a finite value.
  • this coefficient ⁇ takes the value 1.
  • a coefficient v is defined below, which relates the distance between the point of the curve in question and the start of the curve to the total length of the curve.
  • v is thus 0 at the start of the curve and 1 at the end of the curve and takes any values between 0 and 1 in direct proportion to the distance from the start of the curve.
  • a switch which is mainly driven in one direction is designed with particular advantage such that for a switch used with a point C_A between 0 and 0.5, 06E between 0.5 and 1 and v for ⁇ m ⁇ between 0.4 and 1 and not equal to 0 , 5 is selected and that CCA between 0.3 and 0.7, CE between 0 and 0.5 and V for m ax between 0.3 and ⁇ 0.5 is selected for a dull switch.
  • the values for the various curve geometries given above for the different directions of travel have been optimized with regard to minimum lateral acceleration and intake jerk as well as less wear and tear and small wheel rail forces.
  • a low lateral acceleration and inlet jerk ensure a high level of comfort when driving the switch, low wear and small wheel rail forces enable the switch to have a long service life.
  • the design according to the invention is such that one and only one point of maximum curvature or with a minimum radius with v ⁇ 0.5 is provided between the beginning of the curve and the end of the curve.
  • the departure from the previously chosen symmetry as proposed, for example, in WO 95/31604, is associated with a significant improvement in comfort and a reduction in wear.
  • the curve geometry can have the shape of an apex clothoid in the curved course, where v assumes a value of ⁇ 0.5 in accordance with the definition selected in the case of using such an apex clothoid.
  • the design is such that the sections of clothoids and / or cosinoids which are different from the circular arc shape are formed. If, as already mentioned above, the direction of travel is also taken into account in the considerations of the turnout geometry, the curve geometry is particularly advantageously defined such that the point with a maximum amount of curvature is arranged at the end of the turn in the case of a turnout which is driven to a point.
  • the curve according to the invention is particularly suitable for the formation of track connections which are to be traveled at high speeds.
  • a track connection according to the invention using switches of the type mentioned at the beginning, which are used on both sides, is preferably designed in such a way that the curve ends merge with a CCE between 0 and 0.5 into a straight-line connection section.
  • the track connection is made in a particularly preferred manner such that the straight section has a length of 5 to 30% of the total length Lg e s of a curve.
  • This straight-line connection section in the ratio of 5 to 30% of the total length of a curve train results in a significantly increased calming of the vehicle run.
  • turnout geometries according to the invention can thus be used above all for track connections which are used at high speed, the combination of different turnout geometries according to the invention, as defined above, ensuring significantly lower wear and a significantly longer service life.
  • FIG. 1 shows a schematic top view of a conventional track connection, in which two branch tracks merge into an essentially straight-line intermediate section using a constant radius of curvature.
  • the associated diagram is shown in FIG. 1
  • FIG. 3 instead of the curvature, the dimensionless curvature coefficient ⁇ is plotted over the length of a track connection with the curves according to the invention, FIG. 4 shows a single turn geometry of an apex clothoid, ⁇ being plotted against v, and FIG. 5 shows an analog representation for a cosinoid and FIGS. 6 to 8 show the values for special designs of switches.
  • Fig. 1 the main track is denoted by 1
  • the length of the curve in question is denoted by Lges in the illustration of FIG. 2.
  • 1 and 2 a conventional curve geometry according to the prior art has been shown, the branch tracks 2 branching off with a constant radius and merging into a straight-line central section 3. The change in curvature - 1 over the
  • Length L of the track connection can be seen directly from FIG. 2.
  • Embodiment has a value of about 0.2 to 0.3, the straight section extending to the end of the second curve at V5. At this point the clothoid with dull traffic was again formed with a 0.5 ⁇ 0, so that here too there is a discontinuous transition into the curve of the subsequent switch.
  • the second switch of this track connection is designed mirror-symmetrically like the asymmetrically constructed first switch, so that here again a clothoid 6 is provided in the inlet area and a circular arc section 5 is connected to Vß, which opens into a clothoid 4.
  • the apex clothoid 7 for the pointed passage has its maximum curvature or its maximum ⁇ at the
  • the apex clothoid deviates from the training during the point crossing ⁇ i ⁇
  • ⁇ increases with this vertex-clothoid geometry, which is particularly advantageous for stump traversing, up to position V2 and reaches the maximum ⁇ 2 closer to the beginning of the curve with blunt traversal.
  • 3 at position V3 is again selected to be greater than 0 and not equal to ⁇ i at position vi.
  • ⁇ i is at position v 1 ° and passes through a maximum at position V2 with the value ⁇ 2.
  • the change in the radius of the curve continues until point V3 on the end of the cosinoids facing away from the tongue, where ⁇ 3 assumes a value different from ⁇ i and different from 0.
  • V2 is again off-center between vi and V3, which achieves the desired effects in terms of wear reduction and comfort improvement.
  • ⁇ A denote the curvature coefficients at the beginning of the curve
  • ⁇ the curvature coefficients at the end of the curve
  • the hatched line determines the area which should be more practicable due to the practical feasibility.
  • the full line determines the optimal solution area.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kurvenzug einer Weiche mit Weichenzungen, einem Stammgleis und einem Zweiggleis, wobei der Kurvenzug vom Kurvenzuganfang bis zum Kurvenzugende aus mehreren Abschnitten unterschiedlicher Krümmung 1/R besteht mit R als Krümmungsradius, wobei der Krümmungskoeffizient α = 1/R / 1/Rmin am Kurvenzuganfang (αA) und am Kurvenzugende (αE)≥0 gewählt ist und die Stelle oder ein Bereich, in welchem α = 1 in einem relativen Abstand ξ = L/Lges ≠ 0,5 vom Kurvenzuganfang liegt, worin L der Abstand vom Kurvenzuganfang und Lges die Länge des Kurvenzuges bezeichnet.

Description

Kurvenzuα einer Weiche sowie Gleisverbindung unter Verwendung eines derartigen Kurvenzuσes
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kurvenzug einer Weiche mit Weichenzungen, einem Stammgleis und einem Zweiggleis, wobei der Kurvenzug vom Kurvenzuganfang bis zum Kurvenzugende
1 aus mehreren Abschnitten unterschiedlicher Krümmung — besteht,
R wobei R den Krümmungsradius bedeutet.
Aus dem Artikel in ETR 39(1990), H.l/2, Januar/Februar von Reimar Holzinger und Dieter Fritz, Entwicklung moderner Hochleistungsweichen zur Wahrung der ZukunftsChancen der Bahn sind eine Reihe von Weichengeometrien für die Anforderung eines Hochgeschwindigkeitsverkehrs bekanntgeworden, welche sich in der Regel durch ein hohes Maß an Symmetrie auszeichnen, um plötzliche Richtungs- bzw. Krümmungsänderungen im Gleis und damit übergroße Querbeschleunigungen zu verhindern. Die in diesem Artikel angestellten Betrachtungen betreffen Übergangs- bögen vom Typ einer Klothoide, Cosinusparabel und Sinusüber- gangsbögen, wobei ausführliche Betrachtungen zu Beschleunigungsänderungen (Ruck) angestellt werden.
Der WO 95/31604 ist ein Kurvenzug für den Verlauf von Schienen vom Stammgleis zu einem Zweiggleis zu entnehmen, bei welchem gleichfalls ausgehend von einem ersten Endabschnitt mit einem Krümmungsradius gegen unendlich beginnend, das jeweils andere Ende der Weiche wiederum mit einem Radius gegen unendlich endend ausgebildet ist, um zusätzliche Schwingungsanregungen, die sich störend auf Fahrzeuge auswirken können, zu vermeiden. Bei dieser bekannten Ausbildung wurde ein Kurvenzug gewählt, welcher sich aus drei Abschnitten zusammensetzt, wobei drei etwa gleich lange Abschnitte eingesetzt werden. Ausgehend von einer Krümmung mit einem gegen unendlich tendierenden Krümmungsradius wird ein mittlerer Abschnitt mit konstanter Krüm- mung gewählt, deren Radius über den Kurvenzug ein Minimum darstellt. Insgesamt ergibt sich somit der Verlauf zweier konven- tioneller Klothoiden mit einem Zwischenabschnitt in der Form eines Kreisbogens.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, einen Kurvenzug der ein- gangs genannten Art zu schaffen, bei welcher sich -insbesondere im Hochgeschwindigkeitsbetrieb ein geringerer Verschleiß der Bauteile und damit eine höhere Lebensdauer sowie niedrigere Gesamtkosten ergeben. Gleichzeitig zielt die Erfindung darauf ab, den Wartungsaufwand und den Fahrkomfort derartiger Weichen vor allem für Hochgeschwindigkeitsweichen zu verbessern. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht der erfindungsgemäße Kurvenzug einer Weiche im wesentlichen darin, daß der Krümmungskoeffizient α = 1/R / l/Rmin am Kurvenzuganfang (O_A) und am Kurvenzugende (OCE) . 0 gewählt ist und daß die Stelle oder ein Be- reich, in welchem α = 1 in einem relativen Abstand v = L/Lges ≠ 0,5 vom Kurvenzuganfang liegt, worin L der Abstand vom Kurvenzuganfang und Lges die Länge des Kurvenzuges bezeichnet.
Mit der Krümmung 1/R wird ein dimensionsloser Krümmungskoeffizient α definiert, welcher gleich dem Quotient aus der momen- tanen Krümmung 1/R und der maximalen Krümmung l/Rmin ist, wobei sich die maximale Krümmung wiederum aus dem Quotienten 1 durch den minimalen Radius ergibt. Dadurch kann α Werte zwischen 0 und 1 annehmen, somit ist an den Stellen, an welchen α gleich 0 ist, der Radius gegen unendlich tendierend, da ja der minimale Radius einen endlichen Wert aufweist. An der Stelle der maximalen Krümmung und damit des minimalen Radius nimmt dieser Koeffizient α den Wert 1 an. Neben der Definition des Wertes α wird in der Folge noch ein Koeffizient v definiert, welcher den jeweiligen Abstand des betrachteten Punktes des Kurvenzuges vom Kurvenzugbeginn mit der Gesamtlänge des Kurvenzuges in Relation setzt. Der Wert v ist somit am Kurvenzuganfang gleich 0 und am Kurvenzugende gleich 1 und nimmt beliebige Werte zwischen 0 und 1 in direkter Proportion zum Abstand vom Kurvenzuganfang an. Fahrdynamische Untersuchungen haben unter Berücksichtigung des üblichen Verlaufs von Querschnittsänderungen der betroffenen Bauelemente, wie z.B. Zunge und Herzspitze, nun gezeigt, daß durch Abkehr von der üblichen Symmetrie im Aufbau derartiger Kurvenzüge sowohl der Verschleiß verringert, als auch der Komfort dadurch erhöht werden kann, daß die Stelle oder der Bereich mit α = 1 in einem relativen Abstand v ≠ 0,5 vom Kurvenzuganfang liegt.
Es hat sich nun gezeigt, daß die Kurvenzuggeometrie noch dahingehend weiter optimiert werden kann, wenn die Fahrtrichtung, in welcher die Weiche üblicherweise befahren wird, mit in die Geometrieüberlegungen aufgenommen wird. Mit besonderem Vorteil ist dabei für eine beidseitig befahrene Weiche OCA und OCE zwischen 0 und 0,5 und v für ax zwischen 0,45 und 0,8 und ungleich 0,5 gewählt. Eine beidseitig befahrene Weiche bedeutet dabei, daß die Weiche sowohl spitz, als auch stumpf befahren wird. Eine hauptsächlich in eine Richtung befahrene Weiche ist mit besonderem Vorteil so ausgeführt, daß für eine spitz befahrene Weiche C_A zwischen 0 und 0,5, 06E zwischen 0,5 und 1 und v für αm χ zwischen 0,4 und 1 und ungleich 0,5 gewählt ist und daß für eine stumpf befahrene Weiche CCA zwischen 0,3 und 0,7, CE zwischen 0 und 0,5 und V für max zwischen 0,3 und < 0,5 gewählt ist. Die oben für die verschiedenen Befahrungs- richtungen angegebenen Werte für die verschiedene Kurvenzuggeometrien sind hinsichtlich minimaler Seitenbeschleunigungen und Einlaufruck sowie geringer Verschleißerscheinungen und kleiner Radschienenkräfte optimiert. Eine geringe Seitenbe- schleunigung und Einlaufruck gewährleistet dabei einen hohen Komfort bei der Befahrung der Weiche, ein geringer Verschleiß und kleine Radschienenkräfte ermöglichen eine hohe Lebensdauer der Weiche.
In besonders vorteilhafter Weise ist die erfindungsgemäße Ausbildung so getroffen, daß zwischen Kurvenzuganfang und dem Kurvenzugende eine und nur eine Stelle maximaler Krümmung bzw. mit minimalem Radius mit v ≠ 0,5 vorgesehen ist. Auch hier ist die Abkehr von der bisher gewählten Symmetrie, wie sie bei- spielsweise in der WO 95/31604 vorgeschlagen wurde, mit einer wesentlichen Verbesserung des Komforts und einer Verringerung des Verschleißes verbunden. Wenn eine und nur eine Stelle maximaler Krümmung vorgesehen ist, kann die Kurvenzuggeometrie die Gestalt einer Scheitelklothoide im gekrümmten Verlauf aufweisen, wobei v im Falle der Verwendung einer derartigen Scheitelklothoide in Übereinstimmung mit der oben gewählten Definition einen Wert von ≠ 0,5 annimmt. Bei Cosinoiden ist es bekannt, die Werte α am Kurvenzuganfang und am Kurvenzugende voneinander verschieden zu wählen, wobei auch hier bisher üblicherweise der Wert am Kurvenzugende mit 0 und damit stetig in die Anschlußschiene übergehend gewählt wurde. Wenn, wie es einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung entspricht, anstelle einer und nur einer Stelle maximaler Krümmung ein Zwischenbereich gewählt wird, wird mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, daß zwischen Kurvenzuganfang und Kurvenzugende ein Abschnitt konstanter maximaler Krümmung angeordnet ist, wobei der Radius ein Minimum darstellt und dessen Mitte außerhalb der Mitte zwischen Kurvenzuganf ng und dem Kurvenzugende angeordnet ist, wobei auch hier wiederum von den bisherigen Symmetrieüberlegungen abgegangen wird. Der mittlere Bereich eines derartigen Kreisbogenabschnittes liegt ebenso wie die zuvor genannte eine und nur eine Stelle maximaler Krümmung nicht in der Längsmitte des Kurvenzuges, wodurch sich die Verbesserung in Bezug auf Verschleiß und Fahrkomfort ergibt .
In besonders einfacher Weise ist die Ausbildung so getroffen, daß die von der Kreisbogenform verschiedenen Abschnitte von Klothoiden und/oder Cosinoiden gebildet sind. Nimmt man, wie bereits oben angeführt, zusätzlich die Fahrtrichtung in die Überlegungen der Weichengeometrie auf, so ist die Kurvenzug- geometrie mit besonderem Vorteil so definiert, daß bei einer spitz befahrenen Weiche die Stelle mit maximaler Krümmung am Kurvenzugende angeordnet ist. Bei Scheitelklothoiden und Cosinoiden wird hiebei in der Regel eine und nur eine Stelle maximaler Krümmung beobachtet, wobei in diesen Fällen die Aus- bildung so getroffen wird, daß bei Scheitelklothoiden oder Cosinoiden, insbesondere bei Stumpfbefahrung die Stelle maximaler Krümmung näher dem Kurvenzuganfang angeordnet ist. Wie eingangs bereits erwähnt ist der erfindungsgemäße Kurvenzug besonders für die Ausbildung von Gleisverbindungen, welche mit hohen Geschwindigkeiten befahren werden sollen, geeignet. Eine erfindungsgemäße Gleisverbindung unter Verwendung von beidseitig befahrenen Weichen der eingangs genannten Art ist hiebei bevorzugt so ausgestaltet, daß die Kurvenzugenden mit einem CCE zwischen 0 und 0,5 in einen geradlinigen Verbindungsabschnitt übergehen. Die Gleisverbindung ist in einer beson- ders bevorzugten Weise so getroffen, daß der geradlinige Abschnitt eine Länge von 5 bis 30 % der Gesamtlänge Lges eines Kurvenzuges aufweist. Durch diesen geradlinigen Verbindungsabschnitt im Verhältnis von 5 bis 30 % der Gesamtlänge eines Kurvenzuges wird eine wesentlich erhöhte Beruhigung des Fahr- zeuglaufes erreicht.
Die erfindungsgemäßen Weichengeometrien sind somit vor allen Dingen für mit hoher Geschwindigkeit befahrene Gleisverbindungen einsetzbar, wobei die erfindungsgemäße Kombination von verschiedenen Weichengeometrien, wie oben definiert, einen wesentlich niedrigeren Verschleiß und eine wesentlich höhere Lebensdauer gewährleisten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine konventionelle Gleisverbindung, bei welchen zwei Zweiggleise unter Anwendung eines konstanten Krümmungsradius in einen im wesentlichen geradlinigen Zwischenabschnitt über- gehen. In Fig. 2 ist das zugehörige Diagramm dargestellt, in
1 welcher die Krümmung — über die Länge L der Gleisverbindung
1 aufgetragen wurde. In Fig. 3 ist nun anstelle der Krümmung — der dimensionslose Krümmungskoeffizient α über die Länge einer Gleisverbindung mit den erfindungsgemäßen Kurvenzügen aufge- tragen, Fig. 4 zeigt eine Einzelweichengeometrie einer Scheitelklothoide, wobei α gegen v aufgetragen wurde und Fig. 5 zeigt eine analoge Darstellung für eine Cosinoide und Fig. 6 bis 8 zeigen die Werte für spezielle Ausbildungen von Weichen.
In Fig. 1 ist das Hauptgleis jeweils mit 1 bezeichnet, wobei die Länge des jeweiligen Kurvenzuges mit Lges in der Darstellung nach Fig. 2 bezeichnet ist. Bei der Ausbildung nach Fig. 1 und 2 wurde eine konventionelle Kurvenzuggeometrie nach dem Stand der Technik dargestellt, wobei die Zweiggleise 2 mit konstantem Radius abzweigen und in einen geradlinigen Mittel- abschnitt 3 übergehen. Die Änderung der Krümmung — 1 über die
R
Länge L der Gleisverbindung ist unmittelbar der Fig. 2 zu entnehmen.
Bei der Ausbildung nach Fig. 3 ist nun analog der Darstellung nach Fig. 2 unter Verwendung der Definition von α anstelle der
1 Krümmung — eine Gleisverbindung schematisch dargestellt, welche in beiden Richtungen befahren wird. Es wurde jeweils innerhalb des Einzelkurvenzuges eine Klothoide zwischen den Längenabschnitten vi bis V2 , ein Kreisbogen zwischen V2 und V3 und eine weitere Klothoide zwischen V3 und V4 angeordnet, wobei zwischen V4 und V5 der geradlinige Abschnitt der Gleisverbindung angeordnet ist. Bei dieser Darstellung ist ersichtlich, daß der erste klothoidenförmige Teilbereich, welcher durch einen linearen Anstieg des Wertes α von αi auf 0.2 ge- kennzeichnet ist und mit 4 bezeichnet ist, an der Stelle V2 bei maximaler Krümmung und damit kleinstem Krümmungsradius in einen Kreisbogenabschnitt 5 übergeht, dessen Länge sich von V2 bis V3 erstreckt. Der Wert 0.2 bzw. 0:3 ist hier definitionsgemäß gleich 1, worauf anschließend der Kurvenzug in eine Klothoide 6 übergeht, welche nun mit einem 0.4 ≠ αi und ≠ 0 endet. Am Ende des ersten Kurvenzuges, welches durch den Punkt V4 definiert ist, weist die Verhältniszahl bei dem gewählten
Ausführungsbeispiel einen Wert von etwa 0,2 bis 0,3 auf, wobei sich der geradlinige Abschnitt bis Ende des zweiten Kurven- zuges bei V5 erstreckt. An dieser Stelle wurde die stumpf befahrene Klothoide wiederum mit einem 0.5 ≠ 0 ausgebildet, sodaß auch hier ein unstetiger Übergang in den Kurvenzug der anschließenden Weiche auftritt. Insgesamt ist die zweite Weiche dieser Gleisverbindung spiegelsymmetrisch gleich der asymmetrisch aufgebauten ersten Weiche ausgebildet, sodaß im Einlaufbereich hier wiederum eine Klothoide 6 und im Anschluß an Vß ein Kreisbogenabschnitt 5 vorgesehen ist, welcher in eine Klothoide 4 mündet. Der Kurvenzuganfang dieser in beiden Richtungen mit hoher Geschwindigkeit befahrenen Gleisverbindung ist wiederum mit gegen unendlich tendierendem Krümmungs- radius ausgebildet, sodaß αs = 0.1 = 0 an der Stelle vs wird.
Die dazwischen liegenden Bereiche wurden jeweils mit fortlaufenden Indizes bezeichnet. Für diese Ausbildung einer mit hoher Geschwindigkeit in beide Fahrtrichtungen befahrbaren Gleisverbindung gilt somit, daß der Betrag von 0.4 gleich dem Betrag von 0.5 ≠ 0 gewählt ist, wohingegen die beiden Weichenanfänge der Gleisverbindung bei αi und αs den Wert α = 0 annehmen.
In den Fig. 4 und 5 sind andere Formen von Einzelweichen näher erläutert, wobei in Fig. 4 zwei Scheitelklothoiden 7 und 8 dargestellt sind. Die Scheitelklothoide 7 für die Spitzbefah- rung weist ihre maximale Krümmung bzw. ihr maximales α an der
Stelle V3 auf, wobei der Wert hier mit α3 bezeichnet wurde.
Die Klothoide selbst ist wiederum asymmetrisch ausgebildet,
1 wobei der Verlauf von — R an der Stelle V2 einen Knick aufweist.
Bei einer für die Stumpfbefahrung besonders vorteilhaf en
Scheitelklothoide, wie sie mit 8 in Fig. 4 bezeichnet ist, wird abweichend von der Ausbildung bei der Spitzbefahrung αi ≠
0 gewählt, α steigt bei dieser für die Stumpfbefahrung beson- ders vorteilhaften Scheitelklothoidengeometrie bis zur Stelle V2 an und erreicht das Maximum α2 näher dem stumpf befahrenen Kurvenzuganfang. 3 an der Stelle V3 ist hier wiederum größer 0 gewählt und ungleich αi an der Stelle vi . Bei der in Fig. 5 dargestellten Weichengeometrie einer Cosinoiden ist αi an der Stelle vl ° und durchläuft an der Stelle V2 ein Maximum mit dem Wert α2. Die Änderung des Kurvenradius geht weiter bis zur Stelle V3 an der Zunge abgewandten Ende der Cosinoide, wo α3 einen von αi verschiedenen und von 0 verschiedenen Wert annimmt. V2 liegt wiederum außermittig zwischen vi und V3 , wodurch die gewünschten Effekte in Bezug auf Verschleißminderung und Komfortverbesserung erzielt werden.
Die optimalen Weichengeometrien für die beidseitig befahrene Weiche sind in Fig. 6, für eine spitz befahrene Weiche in Fig. 7 und für eine stumpf befahrene Weiche in Fig. 8 aufgetragen. Dabei bezeichnen αA die Krümmungskoeffizienten am Kurvenzug- anfang, αε die Krümmungskoeffizienten am Kurvenzugende und v (OCmax) die Bereiche der maximalen Krümmung mit α = 1. Die schraffierte Linie bestimmt hiebei den Bereich der durch die praktische Machbarkeit eher umsetzbar sein dürfte. Die volle Linie bestimmt den optimalen Lösungsbereich.
In der Folge werden Beispiele für die Kurvenzuggeometrie für verschiedene Befahrungsrichtungen angegeben, die hinsichtlich minimaler Seitenbeschleunigungen und Einlaufruck bei möglichst geringen Verschleißerscheinungen und Radschienenkräften also hinsichtlich höchstmöglichem Komfort und einer maximalen Lebensdauer optimiert werden. Dabei ergibt sich für einen beidseitig befahrenen Kurvenzug einer Weiche eine optimierte Lösung für eine Scheitelklothoidengeometrie, wobei
A = 0,05 αε = 0 v(αmax) = 0,6 ist.
Für einen spitz befahrenen Kurvenzug einer Weiche ergibt sich eine optimierte Lösung für eine Klothoide-Krei sbogen- Klothoide-Geometrie, wobei
öA = 0 , 1 αε = 0 , 65 V (α ax) = 0 , 5 bis 0 , 7 ist . Für einen stumpf befahrenen Kurvenzug einer Weiche ergibt sich eine optimierte Lösung für eine Scheitelklothoidengeometrie, wobei
αA = 0,5 αε = 0
Figure imgf000011_0001
Bei Geschwindigkeiten von >. 160 km/h ergibt sich für eine optimale Gleisverbindung, welche aus zwei beidseitig befahrenen Kurvenzügen besteht, eine optimierte Lösung für eine Scheitelklothoidengeometrie, wobei
«AI = «A2 = 0,05 (XEl = E2 = 0 v(αmax) = 0,6 und die Länge des Verbindungsabschnittes = 5 % des Kurvenzuges Lges ist.

Claims

Patentansprüche :
1. Kurvenzug einer Weiche mit Weichenzungen, einem Stammgleis (1) und einem Zweiggleis (2), wobei der Kurvenzug vom Kurvenzuganfang bis zum Kurvenzugende aus mehreren Abschnitten
1 unterschiedlicher Krümmung ~ besteht, wobei R den Krümmungs- radius bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungs- koeffizient α = 1/R / l/Rmin am Kurvenzuganfang (αA) und am Kurvenzugende (αε) 0 gewählt ist und daß die Stelle oder ein Bereich, in welchem α = 1 in einem relativen Abstand v = L/Lges ≠ 0,5 vom Kurvenzuganfang liegt, worin L der Abstand vom Kurvenzuganfang und Lges die Länge des Kurvenzuges bezeichnet .
2. Kurvenzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine beidseitig befahrene Weiche αA und αε zwischen 0 und 0,5 und v für α ax zwischen 0,45 und 0,8 und ungleich 0,5 gewählt ist.
3. Kurvenzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine spitz befahrene Weiche αA zwischen 0 und 0,5, αε zwischen 0,5 und 1 und v für αmaχ zwischen 0,4 und 1 und ungleich 0,5 gewählt ist.
4. Kurvenzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine stumpf befahrene Weiche αA zwischen 0,3 und 0,7, α zwischen 0 und 0,5 und V für αmax zwischen 0,3 und < 0,5 gewählt ist.
5. Kurvenzug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kurvenzuganfang und Kurvenzugende eine und nur eine Stelle maximaler Krümmung bzw. mit minimalem Radius mit v ≠ 0,5 vorgesehen ist.
6. Kurvenzug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kurvenzuganfang und Kurvenzugende ein Abschnitt konstanter maximaler Krümmung angeordnet ist, wobei der Radius ein Minimum darstellt und dessen Mitte außerhalb der Mitte zwischen Kurvenzuganfang und Kurvenzugende angeordnet ist.
7. Kurvenzug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Kreisbogenform verschiedenen Abschnitte von Klothoiden (4, 6) und/oder Cosinoiden gebildet sind.
8. Kurvenzug nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, daß bei einer spitz befahrenen Weiche die Stelle mit maximaler Krümmung näher zum Kurvenzugende angeordnet ist.
. Kurvenzug nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, daß bei Scheitelklothoiden (7, 8) oder Cosinoiden, insbesondere bei Stumpfbefahrung die Stelle maximaler Krümmung näher dem Kurvenzuganfang angeordnet ist.
10. Gleisverbindung unter Verwendung von Weichen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenzugenden mit einem αE zwischen 0 und 0,5 in einen geradlinigen
Verbindungsabschnitt (3) übergehen.
11. Gleisverbindung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der geradlinige Abschnitt (3) eine Länge von 5 bis 30 % der Gesamtlänge Lges eines Kurvenzuges aufweist.
PCT/AT1997/000276 1996-12-23 1997-12-12 Kurvenzug einer weiche sowie gleisverbindung unter verwendung eines derartigen kurvenzuges WO1998028492A1 (de)

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