WO1998032923A1 - Verfahren und vorrichtung zur befestigung von schienen auf einem betonkörper - Google Patents

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WO1998032923A1
WO1998032923A1 PCT/EP1998/000331 EP9800331W WO9832923A1 WO 1998032923 A1 WO1998032923 A1 WO 1998032923A1 EP 9800331 W EP9800331 W EP 9800331W WO 9832923 A1 WO9832923 A1 WO 9832923A1
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WO
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steel plate
concrete body
screw
screwing
rail
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PCT/EP1998/000331
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Ulrich E. Kritzler
Walter Von Der Wettern
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Guss-Ring Gmbh & Co. Vertriebs-Kg
Gebr. Von Der Wettern Gmbh
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    • E01B9/38—Indirect fastening of rails by using tie-plates or chairs; Fastening of rails on the tie-plates or in the chairs

Definitions

  • the present invention relates to a method for fastening rails to a concrete body by screwing, at least one steel plate and at least one electrically insulating layer being laid between the rail foot and the concrete body, and to the lateral guiding forces of the rails and the steel plate connected to them be picked up by a practically vertical, outside upstand of the concrete body. Furthermore, the invention relates to a device for fastening rails on a concrete body by screwing, at least one steel plate and at least one electrically insulating layer being present between the rail foot and the concrete body.
  • the rail is laid on a ribbed plate, which connects the rail to the wooden sleeper using a tension clamp, sleeper screw and washer.
  • the rail is connected to the ribbed plate by means of a tension clamp, hook screw washer and nut.
  • the ribbed plate is then connected to the wooden sleeper with sleeper screws and spring washers.
  • the parts used for this have been standardized for years and are available practically everywhere and at any time.
  • a threshold which consists of two concrete blocks.
  • the concrete blocks have raised edges, whereby there is a material between the raised edge and the support plates. that is, which is permanently elastic and should transmit the forces from the rail to the concrete block. It is obviously an elastic steel band.
  • the invention has for its object to provide a method for laying and fastening rails on a concrete body by screwing, in which at least one steel plate and an electrically insulating layer are in turn present between the rail foot and the concrete body, but in which the special bead in the concrete body and the special angle guide plates can be dispensed with, and yet the cornering forces from the rail can be reliably transferred to the concrete, thanks to a practically vertical, upstand on the outside.
  • the invention has set itself the task of reducing the sound and vibration transmission from the rail to the ground and thus to the environment and to increase the safety of the installed rail track, especially in the event that the screw connection to the concrete body has loosened or even pulls out or breaks.
  • the attachment should preferably take place in such a way that a shock-absorbing spring-back takes place.
  • the device according to the invention for fastening rails to a concrete body by screwing, with at least one steel plate and at least one electrically insulating layer being present between the rail foot and the concrete body is characterized in that the concrete body has a practically vertical upstand on the outside, which has the Lateral guide forces of the rails and the steel plate connected to them and that a plastic layer is present between the steel plate and the lateral upstand, this plastic layer preferably completely filling this space.
  • this can be done using U-profiles of different thicknesses. In particular, if these are thermoplastically deformable, this U-profile can then be connected to the steel plate by briefly heating from both ends in such a way that the material can no longer slip.
  • plastic wedges Similar measures are of course also possible when using plastic wedges, provided that they are thermoplastic. If the space between the upstand and the steel plate is cast with a multi-component resin, a part that cannot be moved is obtained anyway. In addition, it is also possible in principle to design the electrically insulating plastic base so that it encompasses the steel plate resting thereon.
  • a ribbed plate on an elastic lower layer for easier track construction, to place an intermediate layer of elastomers thereon and to screw the rail thereon using the conventional tension clamp, sleeper screw and washers.
  • the screw is fastened in the concrete slab using a standard dowel.
  • the following structure can be used for the more heavily loaded area: a ribbed plate is placed on an elastomer plate and, if necessary, a beveled plastic compensating plate, which in turn is screwed to the concrete body using a sleeper screw, spring washer and plastic dowel.
  • the rail is placed on the ribbed plate and screwed to the ribbed plate with the usual tension clamp, hook screw, nut and washer.
  • Figure 1 shows in cross section and in plan view an attachment according to the invention for lower loads.
  • Figure 2 shows in cross section and in plan view an attachment for heavy loads.
  • FIG. 3 shows these types of fastening on a concrete sleeper.
  • FIG. 4 shows these types of fastening on a concrete support plate and
  • FIG. 5 shows the fastening on longitudinal concrete beams.
  • Figure 6 shows in cross section a fastening system according to the prior art with a specially shaped bead of the concrete body and specially designed angle guide plates.
  • Figure 7 shows an attachment according to the prior art with a complex dowel system.
  • FIG. 8 shows a sleeper screw with a thread in the area of the concrete body and a threaded part with a nut instead of a screw head.
  • FIGS. 9 to 11 show a special screw connection with a sleeper screw, which enables shock-absorbing spring-back, as a side view, as an oblique side view and in the installed state.
  • the space between the longitudinal concrete beams can be filled with soil, substrate or the like and even greened according to the invention.
  • reinforced concrete slabs must continue to do so care must be taken to ensure that the space has surface drainage in a suitable manner, which must not result in moisture penetration of the subsurface by dust, dirt, snow or ice, and does not impair the bedding resistance.
  • the upstand that is used according to the invention is most easily already produced during the manufacture of the concrete parts. As already mentioned, they could be milled, ground or cut if necessary. In principle, it is of course also possible to cut a notch in an initially smooth concrete body, which has a practically vertical upward edging, at least on the outside. If there is an upstand on the inside, this is not harmful, but this second upstand on the inside has no influence on the function and stability of the laid track. Furthermore, such a construction leads to an unnecessary consumption of material at a point where this material no longer fulfills a function and makes drainage and self-cleaning of the support plate more difficult.
  • a certain level compensation can take place by means of different thickness compensation plates.
  • the track is preferably laid so that the rails remain parallel to the ground. Elevations in curves are practically done exclusively by appropriate Inclination of the concrete body in relation to the surface. However, it is entirely possible to compensate for the height of the insulation board between 1 and 10 mm and the intermediate layer between approx. 4 and 50 mm and to correct the rail position.
  • a major advantage of the method according to the invention is that the rail can be fastened to a ribbed plate using standard elements such as ribbed plates, sleeper screws, spring washers, hook screws with nuts and washers, tension clamps and plastic dowels. This also simplifies the logistics when laying and repairing rails laid according to the invention.
  • the screw connection can also be carried out using sleeper screws which have an asymmetrical thread. These ensure a firmer fit in plastic dowels.
  • the screwing is then preferably carried out using sleeper screws, which not only have an asymmetrical thread, but also a machine thread, for example a metric or inch thread part, instead of a screw head in the upper part. have a mother. This part of the machine thread enables a height adjustment of the ribbed plate without having to loosen the collar tie screw from the concrete body.
  • Figure 8 shows such a screw.
  • a shock-absorbing spring-back with a special threshold screw.
  • It is a sleeper screw with a sleeper screw thread at the lower end, a middle part that is cylindrical or oval and has no thread, an upper part that is cylindrical and has a machine thread, an upper tip that acts as a hexagon head or hexagon imbus is configured, an optionally eccentrically designed plastic collar bushing fitting around the central cylindrical or oval part of the screw, a spiral spring fitting around the cylindrical part of the screw and a lockable stop nut fitting on the machine thread.
  • the sleeper screw thread preferably corresponds to the standard of European railways, but differently dimensioned sleeper screw threads can also be used.
  • the metric thread shown as an example also preferably corresponds to the standard of the European railways, however other machine threads such as metric threads or inch threads can also be used here.
  • the plastic collar bushing can also be oval or with an eccentric bore, so that either an undesired turning of the collar bushing in the borehole can be prevented, or a change in position of the rail support can be brought about by turning.
  • the socket is made of a plastic that is able to insulate against track currents. While the inside diameter of the bushing corresponds to the diameter of the cylindrical part of the collar sleeper screw, the collar bushing fits on the outside into a correspondingly prepared borehole of the sleeper or the rail support.
  • the upper tip of the sleeper screw is preferably designed as a hexagon head, but can also be configured as a hexagon headbus. Square heads or square imbus tips or other polygonal tips can in principle also be used, but are less suitable for practical use and the standard tools available there. Finally, it is possible to design a central part of the screw with a polygon instead of the polygon tip. Such collar sleeper screws can be tightened with an appropriate key.
  • the spiral spring is preferably ground at right angles on its top and bottom, so that a full-surface support on the socket on the one hand and the stop nut on the other hand is ensured.
  • the coil spring has the task of applying a defined contact pressure from the sleeper screw via the coil spring and bush to a rail support part to be fastened. The coil spring should never be on "block - left
  • the spring is guided over the cylindrical part of the sleeper screw without damaging the machine thread in the upper part of the sleeper screw.
  • the spiral spring is preferably made of spring steel such as 38 Si 7.
  • the stop nut which has the task of ensuring a defined contact pressure on the coil spring and thus on the collar bushing, is designed in such a way that it cannot come loose by itself. This is preferably done by an inserted plastic ring in the upper part, which is smaller in diameter than the machine thread in the upper part of the sleeper screw. When the nut is screwed onto the sleeper screw, the plastic ring presses into the thread without damaging it. An automatic loosening of the stop nut is not possible even with dynamic loads.
  • the stop nut can also be cranked in the upper area and thereby prevented from loosening independently.
  • this configuration has the disadvantage that the threaded part on the sleeper screw is damaged or even destroyed, and reuse is therefore no longer possible.
  • the sleeper screw is connected to the surface by screwing it into the polygonal head or polygonal bus Prefabricated borehole and / or a corresponding dowel made of plastic or similar suitable materials with synchronous thread or shaft diameters.
  • This new sleeper screw is therefore universally applicable and can therefore easily replace the types of sleeper screws previously used.
  • a disadvantage of all previously known fastenings of rails on concrete support plates or concrete longitudinal beams by screwing is that rail vibrations occur in particular in the high-speed range, which lead to an undesirable load on the screw connections of the rails to the concrete supporting plate or concrete longitudinal beams.
  • These rail vibrations in the curve area are of particular importance, so that this limits the maximum speed of the trains in the curves.
  • These rail vibrations can be greatly reduced, so that they are practically no longer of importance and no longer remain a limiting factor for the maximum permissible speed if the screw connection is carried out at uneven intervals.
  • the rail of the outer side is screwed at shorter intervals than the inner side. It is particularly preferred to choose the distances chaotically irregular, since this leads to the strongest suppression of rail vibrations.
  • This type of screwing is the subject of DE-197 06 442.6.
  • the screw connection is preferably carried out according to the method according to the invention, in which at least one steel plate and at least one electrically insulating layer are laid between the rail foot and the concrete body, and the cornering forces of the rails and the steel plate connected to them are absorbed by a practically vertical, external upstand of the concrete body be, a plastic layer is installed between the steel plate and the lateral upstand.
  • the screw connection is preferably carried out using sleeper screws which have an asymmetrical thread.
  • sleeper screws which have an asymmetrical thread.

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Abstract

Verfahren zur Verlegung und Befestigung von Schienen auf einem Betonkörper durch Verschraubung, wobei zwischen dem Schienenfuss und dem Betonkörper mindestens eine Stahlplatte (3) und mindestens eine elektrisch isolierende Schicht (4) verlegt werden, wobei die Seitenführungskräfte der Schienen und der mit ihnen verbundenen Stahlplatte von einer praktisch senkrechten, aussenseitigen Aufkantung des Betonkörpers aufgenommen werden und das Auflagern für die Schienenbefestigung planeben ausgestaltet ist, und dass zwischen der Stahlplatte und der seitlichen Aufkantung eine Kunststoffschicht (6) eingebaut wird, und die Dicke der Kunststoffschicht der Feinjustierung der Schiene angepasst wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Befestigung von Schienen auf einem Betonkörper
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Befestigung von Schienen auf einem Betonkörper durch Verschrau- bung, wobei zwischen dem Schienenfuß und dem Betonkörper mindestens eine Stahlplatte und mindestens eine elektrisch isolierende Schicht verlegt werden, und bei der Seitenführungskräfte der Schienen und der mit ihnen verbundenen Stahlplatte von einer praktisch senkrechten, außenseitigen Aufkantung des Betonkörpers aufgenommen werden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Befestigung von Schienen auf einem Betonkörper durch Verschraubung, wobei zwischen dem Schienenfuß und dem Betonkörper mindestens eine Stahlplatte und mindestens eine elektrisch isolierende Schicht vorhanden sind.
Während Schienen ursprünglich auf Holzschwellen befestigt in einem Schotterbett verlegt wurden, findet die Verlegung von Schienen in zunehmenden Maße auf Betonkörpern stat . In Anlehnung an die ursprünglich verwendeten Holzschwellen sind dabei zunächst Betonschwellen und Stahlschwellen entwickelt worden, welche teilweise auch Y-förmig sind. Insbesondere für Hochgeschwindigkeitszüge werden in zunehmenden Maße Betontragplatten oder Betonlängsbalken verwendet, um auf ihnen die Schienen zu verlegen und zu befestigen. Betontragplatte und Betonlängsbalken werden schotterlos verlegt und sind deshalb im Unterhalt günstiger. Weiterhin werden bei Hochgeschwindigkeitszügen die Schäden am Schotter vermieden.
Bei der Verlegung und Befestigung von Schienen auf Holzschwellen haben sich folgende zwei Bauweisen bewährt: bei geringer Bela- stung wird die Schiene auf einer Rippenplatten verlegt, welche die Schiene mittels Spannklemme, Schwellenschraube und Unterlegscheibe mit der Holzschwelle verbindet . Bei stärkerer Belastung wird die Schiene an der Rippenplatte mittels Spannklemme, Hakenschraube Unterlegscheibe und Mutter verbunden. Die Rippenplatte wird dann mit Schwellenschrauben und Federring mit der Holzschwelle verbunden. Die hierfür verwendeten Teile sind seit Jahren standardisiert und praktisch überall und zu jeder Zeit verfügbar .
Diese Teile sind auch bis zu einem gewissen Umfang bei Beton- und Stahlschwellen zum Einsatz gekommen. Darüber hinaus werden hierfür und für Stahl- oder Spannbetontragplatten Schienenbefestigungen mit ebener Unterfläche unter Zwischenschaltung elastischer und plastischer Kunststoffteile verlegt, wobei jedoch sehr aufwendige Dübelsysteme zum Einsatz kommen. Diese Dübelsysteme sind so dimensioniert, daß von ihnen über die Schienenbefestigung die Seitenführungskräfte aus dem Schienenstrang über die Scherfestigkeit und/oder Biegefestigkeit und Materialgüte des Dübels in den Beton der Stahlbetontragplatte oder Schwelle übertragen werden.
Bei diesem System ist insbesondere auch der Aufwand für präzises Bohren und qualitätsgerechtes Einkleben von entscheidender Bedeutung und erhöht den Aufwand in beträchtlichem Maße.
Insbesondere im Hochgeschwindigkeitsbereich haben sich Befestigungssysteme bewährt, bei denen in eine speziell geformte Sicke des Betonkörpers speziell ausgebildete Winkelführungsplatten eingesetzt werden, welche in der Lage sind, die Seitenführungskräften aus dem Schienenfuß in die Betonflanken der Sicke zu übertragen, vgl. DE-A-37 20 381. Eine ähnliche Sicke findet sich in der DE-A-195 17 112.
Aus der US-A-1, 699 , 197 ist eine Schwelle bekannt, die aus zwei Betonblöcken besteht. Die Betonblöcke weisen Aufkantungen auf, wobei zwischen Aufkantung und Trageplatten ein Material vorhan- den ist, welches dauerelastisch ist und die Kräfte von der Schiene in den Betonblock übertragen soll . Es handelt sich offensichtlich um ein elastisches Stahlband.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Verlegung und Befestigung von Schienen auf einem Betonkörper durch Verschraubung zur Verfügung zu stellen, bei dem wiederum zwischen dem Schienenfuß und dem Betonkörper mindestens eine Stahlplatte und eine elektrisch isolierende Schicht vorhanden sind, bei dem aber auf die spezielle Sicke im Betonkörper und die speziellen Winkelführungsplatten verzichtet werden kann und dennoch die Seitenführungskräfte aus der Schiene zuverlässig in den .Beton übertragen werden können, und zwar durch eine praktisch senkrechte, außenseitige Aufkantung.
Weiterhin soll die Vermessungs- und Fertigungstechnik vereinfacht werden, so daß auch in einfacher Weise eine Justierung möglich ist. Nach Möglichkeit sollen dabei bereits bewährte herkömmliche Bauteile verwendet werden.
Schließlich hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, die Schall- und Schwingungsübertragung von der Schiene auf den Untergrund und damit auf die Umgebung zu mindern und die Sicherheit des verlegten Schienenstranges zu erhöhen, insbesondere für den Fall, daß sich die Verschraubung gegenüber dem Betonkörper gelockert hat oder gar ausreißt oder bricht . Vorzugsweise soll die Befestigung so erfolgen, daß eine stoßdämpfende Rückfederung erfolgt .
Diese Aufgabe wird jetzt durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Auflagern für die Schienenbefestigung planeben ausgestaltet ist, und daß zwischen der Stahl- platte und der seitlichen Aufkantung eine Kunststoffschicht eingebaut wird, und deren Dicke der Kunststoffschicht der Feinjustierung der Schiene angepaßt wird. Um einen direkten Kontakt der Stahlplatten mit dem Betonkörper zu vermeiden, wird somit zwischen den Stahlplatten und der seitlichen Aufkantung die Kunststoffschicht eingebaut. Dabei wird die Dicke der Kunststoffschicht der feinjustierten Schiene angepaßt.
Es ist zwar prinzipiell möglich, auch die Aufkantung nachträglich abzufrasen, abzuschleifen oder abzuschneiden. Es ist jedoch wesentlich einfacher, stattdessen von Anfang an etwas Zwischenraum zwischen der Aufkantung und der Stahlplatte zu belassen und diesen Zwischenraum dann mit Kunststoff auszufüllen. Unterschiedliche Abstände zwischen der Aufkantung und der Stahlplatte können beispielsweise ausgeglichen werden durch verschieden dicke U-Profile, die auf die Kante der Stahlplatte aufgesetzt werden. Weiterhin ist es möglich, zwischen Aufkantung und Stahlplatte Kunststoffkeile einzutreiben. Weiterhin ist es möglich, den Zwischenraum zwischen der Aufkantung und der Außenkante der Stahlplatte mit einem Mehrkomponentenharz auszugießen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Befestigung von Schienen auf einem Betonkörper durch Verschraubung, wobei zwischen dem Schienenfuß und dem Betonkörper mindestens einen Stahlplatte und mindestens eine elektrisch isolierende Schicht vorhanden sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Betonkörper an der Außenseite eine praktisch senkrechte Aufkantung aufweist, welche die Seitenführungskräfte der Schienen und der mit ihnen verbundenen Stahlplatte aufnimmt und daß zwischen der Stahlplatte und der seitlichen Aufkantung eine Kunststoffschicht vorhanden ist, wobei diese Kunststoffschicht vorzugsweise diesen Zwischenraum vollständig ausfüllt. Wie bereits weiter oben beschrieben, kann dies durch U-Profile verschiedener Dicke erfolgen. Insbesondere, wenn diese thermoplastisch verformbar sind, kann dieses U-Profil anschließend durch kurzzeitiges Erhitzen von beiden Enden her so mit der Stahlplatte verbunden werden, daß das Material nicht mehr verrutschen kann. Ähnliche Maßnahmen sind natürlich auch möglich bei Verwendung von Kunststoffkeilen, sofern diese thermoplastisch verformbar sind. Beim Vergießen des Zwischenraumes zwischen Aufkantung und Stahlplatte mit einem Mehrkomponentenharz erhält man sowieso ein nicht mehr verschiebbares Teil. Darüber hinaus ist es prinzipiell auch möglich, die elektrisch isolierende Kunststoffunterlage so auszugestalten, daß sie die darauf aufliegende Stahlplatte umfaßt .
Erfindungsgemäß ist es somit möglich, für den leichteren Gleisbau auf einer elastischen Unterschicht eine Rippenplatte aufzusetzen, auf diese nochmals eine Zwischenlage aus Elastomeren aufzulegen und darauf die Schiene zu verschrauben mit Hilfe der herkömmlichen Spannklemme, Schwellenschraube und Unterlegscheiben. Die Schraube wird in der Betonplatte mit Hilfe eines üblichen Dübels befestigt. Für den stärker belasten Bereich kommt erfindungsgemäß folgender Aufbau in Frage: auf eine Elastomerplatte und gegebenenfalls eine abgeschrägte Ausgleichplatte aus Kunststoff wird eine Rippenplatte aufgesetzt, die ihrerseits mit Schwellenschraube, Federring und Plastikdübel mit dem Betonkörper verschraubt wird. Die Schiene wird nach Aufbringung einer Zwischenlage auf die Rippenplatte aufgesetzt und mit der üblichen Spannklemme, Hakenschraube, Mutter und Unterlegscheibe mit der Rippenplatte verschraubt .
Dadurch, daß die Seitenführungskräfte der Schiene über die Stahlplatte und die Aufkantung in den Betonkörper übertragen werden, genügt es dabei zur Befestigung der Rippenplatte mit dem Betonkörper im allgemeinen schon anstelle von vier Schrauben nur zwei Schrauben zu verwenden. Vorzugsweise werden diese dann diagonal oder zentrisch oder symmetrisch angebracht .
Schließlich ist es möglich, eine Befestigung zu verwenden, die eine stoßdämpfende Rückfederung bewirkt . Hierzu wird eine spezielle Schwellenschraube eingesetzt, die weiter unten ausführlicher beschrieben ist. In den anliegenden Figuren sind bevorzugte erfindungsgemäße Verlegungen von Schienen dargestellt . Zur Veranschaulichung sind dabei auch Verlegungen nach dem Stand der Technik dargestellt .
Figur 1 zeigt im Querschnitt und in der Draufsicht eine erfindungsgemäße Befestigung für geringere Belastung. Figur 2 zeigt im Querschnitt und in der Draufsicht eine Befestigung für stärkere Belastung.
Figur 3 zeigt diese Befestigungsarten auf einer Betonschwelle. Figur 4 zeigt diese Befestigungsarten auf einer Betontragplatte und Figur 5 die Befestigung auf Betonlängsbalken. Figur 6 zeigt im Querschnitt ein Befestigungssystem nach dem Stand der Technik mit einer speziell geformten Sicke des Betonkörpers und speziell ausgebildeten Winkelführungsplatten. Figur 7 zeigt eine Befestigung nach dem Stand der Technik mit einem aufwendigen Dübelsystem.
Figur 8 zeigt eine Schwellenschraube mit Gewinde im Betonkörperbereich und einem Gewindeteil mit Mutter anstelle eines Schraubenkopfes .
Figuren 9 bis 11 zeigen eine spezielle Verschraubung mit einer Schwellenschraube, die eine stoßdämpfende Rückfederung ermöglicht, und zwar als Seitenansicht, als schräge Seitenansicht und im eingebauten Zustand.
In diesem Figuren bedeutet jeweils
1 Betonkörper
2 Schienenfuß
3 Stahlplatte (Rippenplatte)
4 elektrisch isolierende Schicht
5 Aufkantung
6 Kunststoffschicht
7 Schwellenschraube
8 Unterlegscheibe
9 Spannklemme
10 Hakenschraube
11 Mutter 12 Federring
13 elastische Unterschicht
14 Zwischenlage aus Elastomeren
15 (gegebenenfalls abgeschrägte) Ausgleichsplatte aus Kunststoff
16 Betonflanke einer Sicke
17 Spezialschraube
18 Spezialdübel
19 asymmetrisches Gewinde 20 metrisches Gewinde
21 mittlerer Teil, der zylindrisch ausgestaltet ist und kein Gewinde aufweist
22 obere Spitze, die als Sechskant ausgestaltet ist
23 Kunststoffkragenbuchse
24 Spiralfeder .
25 auf das metrische Gewinde passende Stopmutter
26 Kunststoffdübel mit synchronem Gewinde wie das Schwellenschraubengewinde .■
Wie man diesen Darstellungen entnehmen kann, sind bei der erfindungsgemäßen Befestigung keine direkten massiven Kontakte zwischen der Schiene und dem Betonkörper vorhanden. Dies mindert die Schallübertragung. Dieser Effekt wird verstärkt durch die Abdeckung der Rippenplatte oben und unten mit einer Kunststoffschicht. Schließlich wird der direkte Kontakt zwischen der Rippenplatte und der Aufkantung durch die dazwischen befindliche Kunststoffschicht vermieden. Bei einer etwaigen Lockerung der Schrauben oder bei einem etwaigen Bruch von Schrauben werden die Seitenführungskräfte weiter hier in den Betokörper abgeleitet. Ein seitliches Entweichen wie bei den herkömmlichen Verlegungen und Befestigungen der Schienen ist nicht mehr möglich.
Bei Verwendung von Betonlängsträgern kann erfindungsgemäß der Zwischenraum zwischen den Betonlängsträgern mit Erdreich, Substrat oder Ähnlichem verfüllt und sogar begrünt werden. Bei Stahlbetontragplatten muß selbstverständlich weiterhin darauf geachtet werden, daß der Zwischenraum in geeigneter Weise eine Oberflächenentwässerung aufweist, die auch durch Staub, Schmutz, aufliegenden Schnee oder Eis keine Durchfeuchtung des Untergrunds hervorrufen darf, und den Bettungswiderstand nicht beeinträchtigt .
Dies erfolgt meist durch Teilsicker- oder Drainagerohre , die in hydraulich definierten Abständen im Boden unter oder neben der Betontragplatte angebracht sind und das Wasser in den Untergrund oder seitlich vom Gleiskörper abfließen lassen. Weiterhin darf die Konstruktion natürlich nicht die Gleisstromkreise oder andere signaltechnische Anlagen beeinträchtigen.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können beim Einbau erhebliche Tagesleistungen erbracht werden. Tagesleistungen von ca. 1.000 m sind problemlos' zu bewerkstelligen.
Die erfindungsgemäß zur Anwendung kommende Aufkantung wird am einfachsten bereits bei der Fertigung der Betonteile hergestellt. Wie bereits erwähnt, könnten sie notfalls nachgefräst, geschliffen oder geschnitten werden. Prinzipiell ist es natürlich auch möglich, in einen zunächst glatten Betonkörper eine Einkerbung zu schneiden, die zumindest nach außen hin eine praktisch senkrechte Aufkantung aufweist. Sofern dabei auch nach innen eine Aufkantung entsteht, ist dies nicht schädlich, jedoch bleibt diese zweite Aufkantung nach innen ohne Einfluß auf Funktion und Stabilität des verlegten Gleises. Weiterhin führt eine solche Konstruktion zu einem unnötigen Materialverbrauch an einer Stelle, an der dieses Material keine Funktion mehr erfüllt und die Entwässerung und Selbstreinigung der Tragplatte erschwert .
Es ist weiterhin zu erkennen, daß erfindungsgemäß ein gewisser Niveauausgleich durch unterschiedliche Dickenausgleichsplatten erfolgen kann. Vorzugsweise wird das Gleis so verlegt, daß die Schienen parallel zum Untergrund verbleiben. Überhöhungen in Kurven erfolgen praktisch ausschließlich durch entsprechende Neigung des Betonkörpers gegenüber dem Untergrund. Es ist aber durchaus möglich, durch Höhenunterschiede der Dämmplatte zwischen 1 und 10 mm sowie der Zwischenlage zwischen ca. 4 und 50 mm einen zusätzlichen Ausgleich zu schaffen und die Schienenlage zu korrigieren.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß die Befestigung der Schiene auf einer Rippenplatte mit standardmäßigen Elementen wie Rippenplatten, Schwellenschrauben, Federring, Hackenschrauben mit Mutter und Unterlegscheibe, Spannklemme und Kunststoffdübeln erfolgen kann. Dies erleichtert auch die Logistik beim Verlegen und Reparieren von erfindungsgemäß verlegten Schienen. Gewünschtenfalls kann die Verschraubung auch mit Schwellenschrauben erfolgen, welche ein asymmetrisches Gewinde aufweisen. Diese gewähren einen festeren Sitz in Kunststoffdübeln. Vorzugsweise erfolgt dann die Verschraubung mit Schwellenschrauben, die nicht nur ein asymmetrisches Gewinde aufweisen, sondern auch anstelle eines Schraubenkopfes im oberen Teil ein Maschinengewinde, beispielsweise einen metrischen oder Zoll-Gewindeteil mit. einer Mutter aufweisen. Durch diesen Maschinengewindeteil ist eine Höheadjustage der Rippenplatte möglich, ohne die Bundschwellenschraube aus dem Betonkörper lösen zu müssen. Figur 8 zeigt eine derartige Schraube.
Schließlich ist es möglich, mit einer speziellen Schwellenschraube eine stoßdämpfende Rückfederung herbeizuführen. Es handelt sich um eine Schwellenschraube mit einem Schwellenschraubengewinde am unteren Ende, einem mittleren Teil, der zylindrisch oder oval ausgestaltet ist und kein Gewinde aufweist, einem oberen Teil, der zylindrisch ausgestaltet ist und ein Maschinengewinde aufweist, einer oberen Spitze, die als Sechskantkopf oder Sechskantimbus ausgestaltet ist, einer gegebenenfalls exzentrisch ausgestalteten, um den mittleren zylindrischen oder ovalen Teil der Schraube passenden Kunststoffkragenbuchse, einer um den zylindrischen Teil der Schraube passenden Spiralfeder und einer auf das Maschinengewinde passenden, sicherungsfähigen Stopmutter. Vorzugsweise entspricht das Schwellenschraubengewinde dem Standard europäischer Bahnen, jedoch können auch anders dimensionierte Schwellenschraubengewinde zum Einsatz kommen.
Auch das beispielhaft dargestellte metrische Gewinde entspricht vorzugsweise dem Standard der europäischen Bahnen, jedoch können auch hier andere Maschinengewinde wie metrische Gewinde oder Zollgewinde zum Einsatz kommen.
Die Kunststoffkragenbuchse kann auch oval oder mit einer exzentrischen Bohrung ausgestaltet sein, so daß entweder ein unerwünschtes Drehen der Kragenbuchse im Bohrloch verhindert werden kann, oder durch Drehen eine Positionsänderung des Schienenauflagers bewerkstelligt werden kann. Die Buchse ist aus einem Kunststoff hergestellt, welcher in der Lage ist, gegen Gleisströme zu isolieren. Während der Innendurchmesser der Buchse dem Durchmesser des zylindrischen Teils der Bundschwellenschraube entspricht, paßt die Kragenbuchse außen in ein entsprechend vorgefertigtes Bohrloch der Schwelle oder der Schienenauflage. Die obere Spitze der Schwellenschraube ist zwar vorzugsweise als Sechskantkopf ausgestaltet, kann aber auch als Sechskantimbus ausgestaltet werden. Vierkantköpfe oder Vierkant- imbusspitzen oder andere Vielkantspitzen sind prinzipiell auch einsetzbar, aber für die Praxis und die dort zur Verfügung stehenden Standardwerkzeuge weniger geeignet. Schließlich ist es möglich, anstelle der Vielkantspitze einen mittleren Teil der Schraube vielkantig auszugestalten. Derartige Bundschwel - lenschrauben können mit einem entsprechenden Schlüssel angezogen werden .
Die Spiralfeder ist vorzugsweise an ihrer Oberseite und Unterseite rechtwinklig angeschliffen, so daß eine vollflächige Auflage auf der Buchse einerseits und der Stopmutter andererseits gewährleistet ist. Die Spiralfeder hat die Aufgabe, einen definierten Anpreßdruck von der Schwellenschraube über die Spiralfeder und Buchse auf ein zu befestigendes Schienenauflageteil aufzubringen. Die Spiralfeder sollte keinesfalls auf "Block - li ¬
angespannt" werden, so daß sie die dynamische Beanspruchung im Betrieb abfedern kann. Der benötigte und zu definierende Anpreßdruck wird über die Stopmutter und die definierte Federspann- kraft der Spiralfeder auf den Schienenauflagepunkt aufgebracht. Auf Brücken können gewünschtenfalls auch größere Ausfederungs- wege eingestellt werden. Ein gegebenenfalls am Schienenauflager vorzunehmender Höhenausgleich kann erfolgen über eine längere oder kürzere Spiralfeder, ohne daß die Schwellenschraube verändert werden muß. Es ist nur darauf zu achten, daß der zu definierende Anpreßdruck richtig eingestellt wird.
Die Feder wird geführt über den zylindrischen Teil der Schwellenschraube, ohne dabei das Maschinengewinde im oberen Teil der Schwellenschraube zu beschädigen. Die Spiralfeder ist vorzugsweise aus einem Federstahl gefertigt wie 38 Si 7.
Die Stopmutter, die die Aufgabe hat, einen definierten Anpreßdruck auf die Spiralfeder und somit auf die Kragenbuchse zu gewährleisten, ist so ausgestaltet, daß sie sich nicht von selbst lösen kann. Vorzugsweise erfolgt dies durch einen eingelegten Kunststoffring im oberen Teil, welcher im Durchmesser kleiner ist als das Maschinengewinde im oberen Teil der Schwellenschraube. Beim Aufdrehen der Mutter auf die Schwellenschraube preßt sich der Kunststoffring in das Gewinde ein, ohne dieses zu beschädigen. Ein selbsttätiges Lockern der Stopmutter ist aber selbst bei dynamischen Belastungen nicht möglich.
Selbstverständlich kann die Stopmutter auch im oberen Bereich gekröpft sein und dadurch am selbständigen Lösen gehindert werden. Diese Ausgestaltung weist aber den Nachteil auf, daß der Gewindeteil an der Schwellenschraube beschädigt oder sogar zerstört wird und somit eine erneute Verwendung nicht mehr ohne weiteres möglich ist.
Die Schwellenschraube wird mit dem Untergrund verbunden durch Eindrehen am Vielkantkopf oder Vielkantimbus in ein entsprechend vorgefertigtes Bohrloch und/oder einen entsprechenden Dübel aus Kunststoff oder ähnlich geeigneten Materialien mit synchronen Gewinde- bzw. Schaftdurchmessern. Diese neue Schwellenschraube ist somit universell einsetzbar und kann daher bisher verwendete Typen von Schwellenschrauben problemlos ersetzen.
Ein Nachteil aller bisher bekannten Befestigungen von Schienen auf Betontragplatten oder Betonlängsbalken durch Verschraubung besteht darin, daß insbesondere im Hochgeschwindigkeitsbereich Schienenschwingungen auftreten, die zu einer unerwünschten Belastung der Verschraubungen der Schienen mit den Betontrag- pl.atten oder Betonlängsbalken führen. Von besonderer Bedeutung sind diese Schienenschwingungen im Kurvenbereich, so daß hierdurch die maximale Geschwindigkeit der Züge in den Kurven begrenzt wird. Diese Schienenschwingungen lassen sich stark vermindern, so daß sie praktisch nicht mehr von Bedeutung sind und nicht mehr begrenzender Faktor für die maximal zulässige Geschwindigkeit bleiben, wenn die Verschraubung in ungleichmäßigen Abständen erfolgt . Insbesondere in Kurven wird die Schiene der äußeren Seite in geringeren Abständen verschraubt als die innere Seite. Besonders bevorzugt ist, die Abstände chaotisch unregelmäßig zu wählen, da dies zur stärksten Unterdrückung von Schienenschwingungen führt . Diese Art der Verschraubung ist Gegenstand der DE-197 06 442.6.
Der generell übliche Abstand zwischen zwei Schwellen und zwischen zwei Verschraubungen auch auf Betontragplatten oder Beton- längsbalken ist 65 cm. Dieser Abstand sollte auch in Kurven auf der äußeren Seite nicht überschritten werden. Der Unterschied zwischen dem größten und dem kleinsten Abstand zweier benachbarten Verschraubungen sollte nicht mehr als ein Drittel des kleinsten Abstandes sein. In Zentimeter ausgedrückt bedeutet dies, daß die Abstände der Verschraubungen im Bereich zwischen 48 und 64 cm gewählt werden. Auf der inneren Seite einer Kurve sind die Belastungen durch Schwingungen wesentlich geringer. Es ist deshalb prinzipiell möglich, den maximalen Abstand zwischen zwei Verschraubungen auch größer zu wählen als die bisher vorgeschriebenen 65 cm. Derartige größere Abstände der Verschraubungen auf der Innenseite einer Kurve bedürfen aber der ausdrücklichen Zustimmung der Betreiber und Zulassungsbehörde .
Die Verschraubung erfolgt vorzugsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei welchem zwischen dem Schienenfuß und dem Betonkörper mindestens eine Stahlplatte und mindestens eine elektrisch isolierende Schicht verlegt werden und wobei die Seitenführungskräfte der Schienen und der mit ihnen verbundenen Stahlplatte von einer praktisch senkrechten, außenseitigen Aufkantung des Betonkörpers aufgenommen werden, wobei zwischen der Stahlplatte und der seitlichen Aufkantung eine Kunststoffschicht eingebaut ist. Weiterhin erfolgt die Verschraubung vorzugsweise mit Schwellenschrauben, welche ein asymmetrisches Gewinde aufweisen. Besonders bevorzugt ist eine Verschraubung mit derartigen Schwellenschrauben, welche anstelle eines Schraubenkopfes einen metrischen Maschinengewindeteil und eine Mutter aufweisen, sowie mit Schwellenschrauben, die eine stoßdämpfende Rückfederung bewirken.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Befestigung von Schienen auf einem Betonkörper durch Verschraubung, wobei zwischen dem Schienenfuß und dem Betonkörper mindestens eine Stahlplatte und mindestens eine elektrisch isolierende Schicht verlegt werden, und bei der Seitenführungskräfte der Schienen und der mit ihnen verbundenen Stahlplatte von einer praktisch senkrechten, außenseitigen Aufkantung des Betonkörpers aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflager für die Schienenbefestigung planeben ausgestaltet ist, und daß zwischen der Stahlplatte und der seitlichen Aufkantung eine Kunststoffschicht eingebaut wird, und die Dicke der Kunststoffschicht der Feinjustierung der Schiene angepaßt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschraubung mit Schwellenschrauben erfolgt, welche ein asymmetrisches Gewinde aufweisen.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschraubung mit Schwellenschrauben erfolgt, welche anstelle eines Schraubenkopfes einen Maschinengewindeteil und eine Mutter aufweisen.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschraubung mit Schwellenschrauben erfolgt mit einem Schwellenschraubengewinde am unteren Ende, einem mittleren Teil, der zylindrisch oder oval ausgestaltet ist und kein Gewinde aufweist, einem oberen Teil, der zylindrisch ausgestaltet ist und ein Maschinengewinde aufweist, einer oberen Spitze, die als Vielkantkopf oder Vielkantimbus ausgestaltet ist, einer gegebenenfalls exzentrisch ausgestalteten, um den mittleren zylindrischen oder ovalen Teil der Schraube passenden Kunststoffkragen- buchse, einer um den zylindrischen Teil der Schraube passenden Spiralfeder und einer auf das Maschinengewinde passenden sicherungsfähigen Stopmutter.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschraubung in ungleichmäßigen Abständen erfolgt .
6. Vorrichtung zur Befestigung von Schienen auf einem Betonkörper durch Verschraubung, wobei zwischen dem Schienenfuß und dem Betonkörper mindestens eine Stahlplatte und mindestens eine elektrisch isolierende Schicht vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Betonkörper an der Außenseite eine praktisch senkrechte Aufkantung aufweist, welche die Seitenführungskräfte der Schienen und der mit ihnen verbundenen Stahlplatte aufnimmt und daß zwischen der Stahlplatte und der seifigen Aufkantung eine Kunststoffschicht vorhanden ist.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht den Zwischenraum zwischen der Stahl- platte und der seitlichen Aufkantung vollständig ausfüllt.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht thermoplastisch verformbar ist und die Form von U-Profilen verschiedener Dicken aufweist .
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht aus Kunststoffkeilen verschiedener Dicken besteht .
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht aus einem vergossenen Mehrkomponentenharz besteht .
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