WO2004109016A1 - Gleisaufbau für schienengebundene fahrzeuge, insbesondere eisenbahnen - Google Patents

Gleisaufbau für schienengebundene fahrzeuge, insbesondere eisenbahnen Download PDF

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concrete
substructure
segments
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Günzel Graf von der SCHULENBURG-WOLFSBURG
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Schulenburg-Wolfsburg Guenzel
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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
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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
    • E01B1/00—Ballastway; Other means for supporting the sleepers or the track; Drainage of the ballastway
    • E01B1/002—Ballastless track, e.g. concrete slab trackway, or with asphalt layers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B1/00—Ballastway; Other means for supporting the sleepers or the track; Drainage of the ballastway

Definitions

  • the invention relates to a track structure for rail-bound vehicles, in particular railways, with a bed on which rails fastened on sleepers rest.
  • ballast bed is first formed, which as a rule consists of weatherproof hard rock (e.g. basalt) in different grain sizes depending on the track load.
  • the standard bed height up to the lower edge of the threshold is 30 cm.
  • the rails or rail tracks connected with concrete or wooden sleepers are placed on this ballast bed.
  • Track tamping machines are used to push gravel under the sleepers. These machines are equipped with pimples which, controlled by hydraulics, press the ballast under the sleepers.
  • the ballast bed must be regularly cleaned of debris so that rainwater can drain off and the rails are not under water. For this purpose, the ballast must be picked up, sieved and then put back on the track bed. Then it must be filled again. Laying the rails and maintaining the track bed is therefore time and cost consuming.
  • the track structure explained at the beginning should be improved in such a way that the laying of the Rail tracks are simple and inexpensive and the time for maintenance work is reduced.
  • the track structure should ensure the highest possible level of noise insulation.
  • the generic track structure is characterized in that the bed consists of a concrete trough resting on a substructure with side walls extending in the longitudinal direction, and in that the side walls are spaced parallel to one another at least in the threshold length.
  • This configuration completely eliminates the ballast bed.
  • the side bolsters provide lateral support for the sleepers.
  • the laying of the rail tracks is considerably simplified because they only have to be inserted into the concrete trough.
  • the plug is completely eliminated. Debris that accumulates over time can simply be vacuumed off. This makes maintenance work much easier and more cost-effective. It can be assumed that with this track structure, light materials such as leaves are automatically removed from the track bed due to the suction effect of fast-moving trains. The maintenance intervals are therefore also extended. Worn or damaged rail parts can easily be replaced.
  • the substructure is preferably cast on site from lightweight concrete, in particular from foam concrete. Expansion joints are not absolutely necessary.
  • the concrete tub is preferably made of steel-reinforced foam concrete. Foam concrete is called cellular concrete in English-speaking countries.
  • the steel-reinforced concrete trough is placed on the substructure. If necessary, it can be covered laterally with soil. By using foam concrete achieved high sound insulation values, which reduces the noise generated by passing trains.
  • the substructure has a density of 400-650 kg / m 3 , particularly preferably 450 kg / m 3 .
  • the concrete trough preferably has a density of 1 100-1 900 kg / m 3 , in particular 1 500 kg / m 3 .
  • the rails protrude vertically from the side walls, it is ensured that the surface of the rail can be freely driven even in the event of heavy rainfall and that the vehicle wheels do not drive through accumulated water.
  • the rails are automatically centered.
  • the side walls of the concrete trough are preferably provided with a plurality of wall openings, in which pipes are particularly preferably inserted.
  • At least one empty pipe is integrated in the substructure.
  • the concrete trough consists of individual prefabricated segments which can be placed on the substructure manufactured on site and connected to one another. This further simplifies the manufacture of the track structure and further reduces the construction time. In addition, individual segments can be easily replaced if necessary, which reduces maintenance costs.
  • the bottom of each segment is provided at its ends with a central slot or a notch into which an insert can be inserted, which is preferably T-shaped in cross section. This insert prevents the segments from drifting sideways.
  • the process for producing a track structure for rail-bound vehicles, in particular railways is characterized by the following steps:
  • inserts are preferably inserted in the central slots provided in the base of the trough segments.
  • Figure 1 - a perspective view of the track structure
  • Figure 2 the top view of a track structure
  • Figure 3 - a partial representation of the concrete trough according to the arrow
  • the track structure consists of the substructure 5, which is cast on site from lightweight concrete, in particular foam concrete, such as is produced for example by the Canadian company CEMATRIX. This requires the usual formwork.
  • the foam concrete can be mixed on site. Bubble-forming substances (air blowing) are used for foaming.
  • At least one empty pipe 6 is integrated into the substructure 5, through which supply lines can later be drawn.
  • the substructure 5 is provided with side cheeks 5a, 5b which are pulled slightly upwards.
  • foam concrete is common in road construction. Foam concrete is characterized by good sound absorption properties and high thermal insulation.
  • segments S made of reinforced concrete are inserted between the side walls 5a, 5b. Several segments S placed one against the other form one
  • Concrete trough 4 with a bottom 4c and in the vertical direction facing side cheeks 4a, 4b.
  • the width of the segment S is selected so that it can be inserted exactly between the side cheeks 5a, 5b of the substructure 5, thereby preventing the concrete trough 4 from shifting laterally.
  • the segments (S) are produced in a length of 5 - 1 5 m.
  • each segment 4 In the side cheeks 4a, 4b of each segment 4, a plurality of openings 7 are provided, into which tubes are inserted, as a result of which water collecting in the tub 4 can run off to the outside.
  • the segment S At its two ends, the segment S is provided with a notch or slot 9, which is arranged centrally in the bottom 4c.
  • An insert 8 with a T-shaped cross section can be inserted into this notch 9.
  • Two abutting segments S are aligned with each other via this insert 8 and laterally fixed, whereby the butt joint can be secured.
  • the cross-shaped insert 8 'shown in FIG. 4a can be used.
  • the additional leg 8 "can be hammered into or inserted into the substructure 5.
  • the prefabricated segments S are placed one after the other on the substructure 5.
  • Rail sections 1, 2 fastened on concrete or wooden sleepers 3 are inserted into the concrete trough 4.
  • the inside dimension between the side walls 4a, 4b of the tub 5 corresponds to the length L of the sleepers 3, so that the concrete tub 4 takes over the lateral guidance of the rail tracks 1, 2.
  • the side cheeks 4a, 4b of the tub 4 are designed somewhat higher than the thickness of the sleepers 3, so that the
  • the substructure 5 consists of preferably non-reinforced light concrete with a density of 400-700 kg / m 3 . Good results have been obtained with a density of 450 to 650 kg / m 3 .
  • the trough 4 consists of reinforced concrete with a galvanized reinforcement and a density of 1 100 - 1 900 kg / m 3 , whereby good results were achieved with a density of 1 500 kg / m 3 .

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Abstract

Ein Gleisaufbau für schienengebundene Fahrzeuge, insbesondere Eisenbahnen, mit einem Bett, auf dem auf Schwellen (3) befestigte Schienen (1, 2) aufliegen, zeichnet sich dadurch aus, dass das Bett aus einer auf einem Unterbau (5) aufliegenden Betonwanne (4) mit sich in Längsrichtung erstreckenden Seitenwangen (4a, 4b) besteht, und dass die Seitenwangen (4a, 4b) mindestens in Schwellenlänge L zueinander parallel beabstandet sind.

Description

Gleisaufbau für schienengebundene Fahrzeuge, insbesondere Eisenbahnen
Die Erfindung betrifft einen Gleisaufbau für schienengebundene Fahrzeuge, insbesondere Eisenbahnen, mit einem Bett, auf dem auf Schwellen befestigte Schienen aufliegen.
Für diesen Gleisaufbau wird zunächst ein Schotterbett gebildet, das im Regelfall aus wetterfestem Hartgestein (z. B. Basalt) je nach Gleisbelastung in unterschiedlicher Körnung besteht. Die Regelbettungshöhe bis zur Schwellenunterkante beträgt 30 cm. Auf dieses Schotterbett werden die mit Beton- oder Holzschwellen verbundenen Schienen bzw. Schienenstränge aufgelegt. Zum Unterschieben von Schotter unter die Schwellen werden Gleisstopfmaschinen eingesetzt. Diese Maschinen sind mit Pickeln ausgerüstet, die über Hydraulik gesteuert den Schotter unter die Schwellen pressen. Damit Niederschlagswasser abfließen kann und die Schienen nicht unter Wasser liegen, muss das Schotterbett regelmäßig von Unrat gereinigt werden. Hierzu muss der Schotter aufgenommen, gesiebt und dann auf das Gleisbett zurückgelegt werden. Sodann muss erneut gestopft werden. Das Verlegen der Schienen und die Wartung des Gleisbettes ist folglich zeit- und kostenaufwändig.
Von dieser Problemstellung ausgehend soll der eingangs erläuterte Gleisaufbau dahingehend verbessert, dass das Verlegen der Schienenstränge einfach und kostengünstig möglich ist und die Zeit für Wartungsarbeiten reduziert wird. Außerdem soll der Gleisaufbau eine möglichst hohe Geräuschdämmung gewährleisten.
Zur Problemlösung zeichnet sich der gattungsgemäße Gleisaufbau dadurch aus, dass das Bett aus einer auf einem Unterbau aufliegenden Betonwanne mit sich in Längsrichtung erstreckenden Seitenwangen besteht, und dass die Seitenwangen mindestens in Schwellenlänge zueinander parallel beabstandet sind.
Durch diese Ausgestaltung entfällt das Schotterbett vollständig. Den seitlichen Halt der Schwellen übernehmen die Seitenwangen. Das Verlegen der Schienenstränge wird wesentlich vereinfacht, weil diese nur in die Betonwanne eingelegt werden müssen. Das Stopfen entfällt vollständig. Sich im Laufe der Zeit ansammelnder Unrat kann einfach abgesaugt werden. Die Wartungsarbeiten werden dadurch wesentlich einfach und kostengünstig durchführbar. Es ist davon auszugehen, dass bei diesem Gleisaufbau durch die Sogwirkung schnell fahrender Züge leichte Materialien, wie beispielsweise Laub, selbsttätig aus dem Gleisbett entfernt werden. Die Wartungsintervalle werden folglich außerdem auch noch verlängert. Verschlissene oder beschädigte Schienenteile können einfach ausgetauscht werden.
Der Unterbau wird vor Ort vorzugsweise aus Leichtbeton, insbesondere aus Schaumbeton gegossen. Dehnungsfugen sind nicht zwingend notwendig. Die Beton wanne besteht vorzugsweise aus stahlarminiertem Schaumbeton. Schaumbeton wird in englischsprachigen Ländern als cellular concrete bezeichnet. Die stahlarmierte Betonwanne wird auf den Unterbau aufgelegt. Sie kann gegebenenfalls seitlich mit Erdreich abgedeckt werden. Durch die Verwendung von Schaumbeton werden hohe Schalldämmwerte erreicht, wodurch die Geräuschentwicklung durch vorbeifahrende Züge reduziert wird.
Der Unterbau weist eine Dichte von 400 - 650 kg/m3, insbesondere vorzugsweise 450 kg/m3 auf. Die Betonwanne weist vorzugsweise eine Dichte von 1 100 - 1 900 kg/m3, insbesondere 1 500 kg/m3 auf.
Wenn die Schienen die Seitenwangen in vertikaler Richtung überragen, ist sichergestellt, dass auch bei starken Niederschlagsmengen die Schienenoberfläche frei befahrbar ist und die Fahrzeugräder nicht durch aufgestautes Wasser fahren.
Wenn der parallele Abstand der Seitenwangen der Schwellenlänge entspricht, erfolgt beim Einlegen der Schienenstränge eine selbsttätige Zentrierung.
Damit Regen- oder Schmelzwasser rasch aus dem Gleisaufbau abgeführt werden kann, sind die Seitenwangen der Betonwanne vorzugsweise mit einer Mehrzahl von Wanddurchbrechungen versehen, in die insbesondere vorzugsweise Rohre eingesetzt sind.
Zum späteren Verlegen von Versorgungsleitungen oder dergleichen ist in den Unterbau mindestens ein Leerrohr integriert.
Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn die Beton wanne aus einzelnen vorgefertigten Segmenten besteht, die an den vor Ort hergestellten Unterbau aufgelegt und miteinander verbunden werden können. Die Herstellung des Gleisaufbaues wird dadurch weiter vereinfacht und die Aufbauzeit weiter reduziert. Außerdem können im Bedarfsfall einzelne Segmente leicht ausgetauscht werden, wodurch sich die Unterhaltskosten reduzieren. Um die einzelnen Segmente zueinander ausrichten und seitlich fixieren zu können, ist der Boden jedes Segmentes an seinen Enden mit einem mittigen Schlitz bzw. einer Ausklinkung versehen, in den ein Einsatz einlegbar ist, der im Querschnitt vorzugsweise T-förmig ausgebildet ist. Dieser Einsatz verhindert ein seitliches Auseinanderdriften der Segmente.
Das Verfahren zum Herstellen eines Gleisaufbaus für schienengebundene Fahrzeuge, insbesondere Eisenbahnen, zeichnet sich durch folgende Schritte aus:
a) Gießen eines Unterbaus aus einem Leichtbeton, insbesondere einem Schaumbeton mit einer (Trocken-) Dichte von 400 - 700 kg/m3;
b) Auflegen vorgefertigter Wannen-Segmente auf den Unterbau zur Ausbildung einer Betonwanne mit sich in Längsrichtung erstreckenden Seitenwangen;
c) Ausrichten der Wannen-Segmente zueinander;
d) Einlegen von auf Schwellen befestigten Schienensträngen zwischen die Seitenwangen.
Zur Zentrierung der Segmente und Sicherung der Stoßfuge gegen seitliches Verschieben werden vorzugsweise in mittige, im Boden der Wannen-Segmente vorgesehene Schlitze Einsätze eingelegt. Mit Hilfe einer Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nachfolgend näher beschrieben werden. Es zeigt:
Figur 1 - eine perspektivische Ansicht des Gleisaufbaus;
Figur 2 - die Draufsicht auf einen Gleisaufbau;
Figur 3 - eine Teildarstellung der Betonwanne gemäß Sichtpfeil
III nach Figur 2;
Figur 4 - einen Einsatz in perspektivischer Darstellung;
Figur 4a - einen weiteren Einsatz in perspektivischer Darstellung;
Figur 5 - den Schnitt entlang der Linie V-V nach Figur 2.
Der Gleisaufbau besteht aus dem Unterbau 5, der vor Ort aus Leichtbeton, insbesondere Schaumbeton, wie er beispielsweise von der kanadischen Firma CEMATRIX hergestellt wird, gegossen wird. Hierzu ist eine übliche Verschalung notwendig. Der Schaumbeton kann vor Ort gemischt werden. Zum Aufschäumen werden blasenbildende Substanzen (Lufteinblasung) verwendet. In den Unterbau 5 wird mindestens ein Leerrohr 6 integriert, durch das später Versorgungsleitungen gezogen werden können. Der Unterbau 5 ist mit leicht nach oben gezogenen Seitenwangen 5a, 5b versehen. Die Verwendung von Schaumbeton ist im Straßenbau üblich. Schaumbeton zeichnet sich durch gute Schallschluckeigenschaften und eine hohe Wärmedämmung aus.
Zwischen die Seitenwangen 5a, 5b werden vorgefertigte Segmente S aus Stahlbeton eingelegt. Mehrere aneinander gelegte Segmente S bilden eine
Betonwanne 4 mit einem Boden 4c und den in vertikaler Richtung weisenden Seitenwangen 4a, 4b aus. Die Breite des Segments S ist so gewählt, dass diese exakt zwischen die Seitenwangen 5a, 5b des Unterbaus 5 einlegbar sind, wodurch ein seitliches Verschieben der Betonwanne 4 verhindert wird. Die Segmente (S) werden in einer Länge von 5 - 1 5 m produziert.
In den Seitenwangen 4a, 4b jedes Segments 4 sind eine Mehrzahl von Durchbrüchen 7 vorgesehen, in die Rohre eingesetzt sind, wodurch sich in der Wanne 4 ansammelndes Wasser nach außen ablaufen kann. An seinen beiden Enden ist das Segment S mit einer Ausklinkung bzw. einem Schlitz 9 versehen, der mittig im Boden 4c angeordnet ist. In diese Ausklinkung 9 ist ein im Querschnitt T-förmiger Einsatz 8 einlegbar. Zwei aneinanderstoßende Segmente S werden über diesen Einsatz 8 zueinander ausgerichtet und seitlich fixiert, wodurch die Stoßfuge gesichert werden kann. Zur besseren Sicherung der Stoßfuge kann der in Figur 4a gezeigte, im Querschnitt kreuz-förmige Einsatz 8' verwendet werden. Der zusätzliche Schenkel 8" kann in den Unterbau 5 eingeschlagen bzw. eingesetzt werden.
Die vorgefertigten Segmente S werden einzeln aneinander anschließend auf den Unterbau 5 aufgelegt. In die Betonwanne 4 werden auf Betonoder Holzschwellen 3 befestigte Schienenstränge 1 , 2 eingelegt. Das Innenmaß zwischen den Seitenwangen 4a, 4b der Wanne 5 entspricht der Länge L der Schwellen 3, so dass die Betonwanne 4 die Seitenführung der Schienenstränge 1 , 2 übernimmt.
Wie Figur 5 entnehmbar ist, sind die Seitenwangen 4a, 4b der Wanne 4 etwas höher ausgebildet als die Dicke der Schwellen 3, so dass die
Schwellen vollständig in die Wanne eintauchen, während die auf den Schwellen 3 befestigten Schienenstränge 1 , 2 über die Wanne 4 hinausragen. Seitlich an die Wanne 4 ist Erdreich 10 angeschüttet, das den Unterbau 5 abdeckt.
Der Unterbau 5 besteht aus vorzugsweise nicht armiertem Leichtbeton mit einer Dichte von 400 - 700 kg/m3. Gute Ergebnisse haben sich mit einer Dichte von 450 bis 650 kg/m3 ergeben. Die Wanne 4 besteht aus Stahlbeton mit einer verzinkten Armierung und einer Dichte von 1 100 - 1 900 kg/m3, wobei gute Ergebnisse bei einer Dichte von 1 500 kg/m3 erzielt wurden.
Bezugszeichenliste
1 Schiene/Schienenstrang
2 Schiene/Schienenstrang
3 Schwelle
4 Beton wanne/Wanne
4a Seitenwange
4b Seitenwange
4c Boden
5 Unterbau
5a Seitenwange
5b Seitenwange
6 Leerrohr
7 Durchbruch
8 Einsatz
8' Einsatz
8" Schenkel
9 Schlitz/Ausklinkung
10 Erdreich
L Schwellenlänge
S Segment

Claims

Patentansprüche
Gleisaufbau für schienengebundene Fahrzeuge, insbesondere Eisenbahnen, mit einem Bett, auf dem auf Schwellen (3) befestigte Schienen ( 1 , 2) aufliegen, dadurch gekennzeichnet, dass das Bett aus einer auf einem Unterbau (5) aufliegenden Betonwanne (4) mit sich in Längsrichtung erstreckenden Seitenwangen (4a, 4b) besteht, und dass die Seitenwangen (4a, 4b) mindestens in Schwellenlänge L zueinander parallel beabstandet sind.
2. Gleisaufbau nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Unterbau 5 aus Leichtbeton, insbesondere aus Schaumbeton besteht.
3. Gleisaufbau nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Betonwanne (4) aus stahlarmiertem Schaumbeton besteht.
4. Gleisaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterbau (5) eine Dichte von 400 - 700 kg/m3, insbesondere 450 - 650 kg/m3 aufweist.
5. Gleisaufbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonwanne (4) eine Dichte von 1 100 - 1 900 kg/m3, insbesondere 1 500 kg/m3 aufweist.
Gleisaufbau nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen ( 1 , 2) die Seitenwangen (4a, 4b) in vertikaler Richtung überragen.
7. Gleisaufbau nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der parallele Abstand der Seitenwangen (4a, 4b) der Länge L der Schwellen (3) entspricht.
8. Gleisaufbau nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterbau (5) mindestens ein integriertes Leerrohr (6) aufweist.
9. Gleisaufbau nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwangen (4a, 4b) mit einer Mehrzahl von
Wanddurchbrechungen (7) versehen sind.
10. Gleisaufbau nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in die Wanddurchbrechungen (7) Rohre eingesetzt sind.
1 1 . Gleisaufbau nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonwanne (4) aus einzelnen Segmenten (S) besteht.
1 2. Gleisaufbau nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (4c) eines jedes Segmentes (S) an beiden Enden einen mittigen Schlitz (9) oder eine Ausklinkung aufweist.
1 3. Gleisaufbau nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Zentrierung der Segmente (S) in den Schlitz (9) ein Einsatz (8) einlegbar ist.
14. Gleisaufbau nach Anspruch 1 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (8) im Querschnitt T-förmig ausgebildet ist.
1 5. Verfahren zum Herstellen eines Gleisaufbaus für schienengebundene Fahrzeuge, insbesondere Eisenbahnen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) Gießen eines Unterbaus (5) aus einem Leichtbeton, insbesondere einem Schaumbeton mit einer (Trocken-) Dichte von 400 - 700 kg/m3;
b) Auflegen vorgefertigter Wannen-Segmente (S) auf den Unterbau (5) zur Ausbildung einer Betonwanne (4) mit sich in
Längsrichtung erstreckenden Seitenwangen (4a, 4b);
c) Ausrichten der Wannen-Segmente (S) zueinander;
d) Einlegen von auf Schwellen (3) befestigten Schienensträngen
( 1 , 2) zwischen die Seitenwangen (4a, 4b).
16. Verfahren nach Anspruch 1 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zentrierung der Segmente (S) und Sicherung der Stoßfuge gegen seitliches Verschieben Einsätze (8) in mittige Schlitze (9) im Boden
(4c) eingelegt werden.
PCT/DE2004/001156 2003-06-04 2004-06-03 Gleisaufbau für schienengebundene fahrzeuge, insbesondere eisenbahnen WO2004109016A1 (de)

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