WO2006034518A1 - Fahrschiene für einen schienentrog - Google Patents

Fahrschiene für einen schienentrog Download PDF

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Norbert Frank
Alois Riedl
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Voestalpine Schienen Gmbh
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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B5/00—Rails; Guard rails; Distance-keeping means for them
    • E01B5/02—Rails
    • E01B5/04—Grooved rails
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B21/00—Track superstructure adapted for tramways in paved streets
    • E01B21/02—Special supporting means; Draining of rails

Definitions

  • the invention relates to a running rail with a continuous support in the rail trough of a steel structure or concrete slabs and the like, fixed in this by means of a two-component investment material.
  • a track construction with rails lowered into a surface can also take place such that one or more concrete slab (s) in a sequence with two U-shaped recesses in the longitudinal direction of a so-called rail trough for receiving Vignol rails are used as the supporting structure.
  • a head-reaching sheath in the rail trough with an optionally elastic two-component mass, such as poly-urethane foam or the like is made after adjustment .
  • an optionally elastic two-component mass such as poly-urethane foam or the like.
  • Such a rail fastening to form a track is advantageously possible both in concrete slabs and in steel structures, wherein a continuous support of the rails is made possible, so that Vignol rails with a lower moment of inertia can be used.
  • a Vignol rail attachment according to the above method in a rail trough has the disadvantage that high volumes of Ummantelungsmasse for embedding or fixing the same are required in the rail trough.
  • the flange of the wheels it is expedient with regard to the flange of the wheels to lower the level of embedding of the rails on the inside of the track, which may mean an additional expense.
  • the head width of a Vignol rail is low, which increases the lateral surfaces of the possibly soft investment material in the road area and the risk of wear are increased, and high Ummantelungsvolumina needed for embedding the rails.
  • the invention has the object to provide a running rail of the type mentioned above, which avoids the disadvantages mentioned, is connectable with tabs, has a high economy of production with a head hardening, requires a small volume of investment in the fixation in a rail trough and a high stability and durability of the track provides.
  • a generic rail characterized in that the rail is formed as a grooved rail with a driving head, a guide head, a web and a rail, a maximum height, based on the support surface of the rail foot of more than 10.0 cm, however less than 12.4 cm, a total width of the foot of greater than 10.1 cm but less than 14.0 cm, a width of the travel head of substantially 5.1 cm to 6.3 cm and two lashing chambers arranged on either side of the rail web , wherein, based on the cross section of the rail, the head-side tab chamber has a width of the planar base of at least 1.64 cm.
  • a running rail according to the invention when installed in a rail trough arise synergistically by a high efficiency in track construction as well as particularly good properties of the track in highly loaded operation thereof.
  • a use of a grooved rail provides a favorable way to minimize the outer surface of the investment material towards the roadway, also whose cross-sectional profile is directed to a high stability and load capacity in the operation of the track and a passability for essentially all conventional track wheels.
  • the Laschenkammem are advantageously dimensioned such that the holes for fixing the connecting parts ensures their mechanical strength to the extent required.
  • the minimum overall width of the rail foot is dimensioned, wherein the invention according to the greatest width of the same is set with a view to Minim ⁇ réelle the rail trough cross section.
  • the height of the grooved rail according to the invention is determined with a dimension that allows a low rail depth and thus a favorable and economic design of the base component (s) at high load capacity.
  • a particularly advantageous embodiment of the grooved rail according to the invention can be achieved if perpendicular to the bearing surface of the rail of the guide head and the equilateral rail foot flange, based on the web of the rail, have a substantially equal projection and that opposite the projection of the rail base flange the projection towers over the head, preferably surmounted by more than 1, 0 cm.
  • the rail cross-sectional area less than 75.0 cm 2 , but more than 69.0 cm 2 , and the moment of inertia with respect to the axis xx exceeds a value of 800.0 cm 4 and that with respect to the axis yy is less than 650 cm 4 .
  • the elastic deformation of the running rail can be advantageously set up on the installation components.
  • a particularly favorable setting of the maximum stresses in a bend by the wheel load can be achieved if the center of gravity of the rail cross-sectional area is at a height of the axis xx in the range 0.456 to 0.54 times the rail height.
  • the cross-sectional shape is advantageously designed such that the connecting line from the inner part of the driving head to the outermost display part of the superior rail foot flange has an angle in the range of 30 ° to 35 °.
  • the travel head has a higher hardness and / or wear resistance than the web part of the rail, this means that at least the travel head, advantageously the travel head and the guide rail of the grooved rail, are hardened, the life of the track can be substantially extended even in high load operation become.
  • the cross section of the grooved rail is designed according to the invention such that rail ends are connected by means of tabs with through bolts with other rails or switch parts. As a result, even if an end-side welding of the ends should not take place, a secure connection possibility of the rails can be achieved.
  • Fig. 1 is a grooved rail
  • Fig. 2 is a grooved rail in a rail trough
  • a rail head with a total width B has a driving head 1 and a guide head 2 with in between groove on.
  • a web 3 connects the rail head with a rail foot 4, wherein an overhang of the guide head 2 and a foot flange 42 with respect to a vertical axis yy have substantially the same dimension. Opposite, an overhang of the travel head 1 with respect to the vertical axis yy is less than that of a foot flange -42.
  • a maximum height A of the grooved rail is designed such that, in cross section, a connecting line from an inner boundary of the driving head 1 to the outermost part of a support surface 40 of the flange 41 from the rail 4 an angle et of greater than 30 ° , but less than 35 °.
  • the height H of the center of gravity S of the cross-sectional area of the grooved rail is (0.456 to 0.54) times the maximum height H.
  • a head-head-side tab chamber has a planar base with a width D of at least 1.64 cm in order to be able to ensure sufficient stability and strength of a drilled tab.
  • Fig. 2 shows a rail according to the invention, which is installed in a rail trough.
  • a structural part 5 which is formed with a steel construction or a concrete slab, a grooved rail according to the invention with a driving head 1 and a guide head 2 is embedded such that only the driving head 1 slightly exceeds the surface of the structural part, for example a concrete carriageway and an embedding mass towering over vertically.
  • holes 21 are shown in broken lines, which communicate with a water discharge means 7 and thus can keep the groove clear of dammed up rain or melt water.
  • a support 61 in different thickness and be positioned with selected damping characteristics.

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Abstract

Die Erfindung befasst sich mit einer Fahrschiene mit einer kontinuierlichen Auflagerung im Schienentrog einer Stahlkonstruktion oder von Betonplatten und dergleichen, befestigt in diesem mittels einer Zwei-Komponenten-Einbettmasse. Um mit hoher Wirtschaftlichkeit bei einer Verlegung und einem sicheren Betrieb mit langer Lebensdauer von Gleisen erreichen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Fahrschiene als Rillenschiene mit einem Fahrkopf (1), einem Leitkopf (2), einem Steg (3) und einem Schienenfuß (4) ausgebildet ist, eine größte Höhe (A), bezogen auf die Auflagefläche (40), des Schienenfußes (4) von mehr als 10,1 cm, jedoch kleiner als 14,0 cm, eine Breite des Fahrkopfes (1) von im Wesentlichen 5,1 cm bis 6,3 cm und zwei beiderseits des Schienensteges (3) angeordnete Laschenkammern aufweist, wobei die, bezogen auf den Querschnitt der Schiene, leitkopfseitige Laschenkammer eine Breite (D) der ebenflächigen Basis von mindestens 1,64 cm besitzt.

Description

Fahrschiene für einen Schienentrog
Die Erfindung befasst sich mit einer Fahrschiene mit einer kontinuierlichen Auflagerung im Schienentrog einer Stahlkonstruktion oder von Betonplatten und dergleichen, befestigt in diesem mittels einer Zwei-Komponenten-Einbettmasse.
Im Bereich von Straßen, Straßenkreuzungen, Grünflächen und dergleichen ist es vielfach erforderlich oder es wird gewünscht, Fahrschienen für schienengebundene Bahnen in die Fahrbahn oder in Grünbereiche einzusenken, um ein leichtes Überrollen dieser von Reifen anderer Fahrzeuge sicherzustellen oder eine gewünschte optische Gestaltung zu erreichen.
Für Straßenbahnen werden in üblicher Weise hohe Rillenschienen mit einem in Belastungsrichtung hohem Widerstandsmoment sowie mit einer Schienenfußbreite von bis zu 18 cm und größer verwendet und auf einem verfestigten Untergrund positioniert, wobei zur Erstellung eines Gleises eine genaue Beabstandung mittels metallischer Distanzmittel erfolgt. Eine weitgehende Ebenflächigkeit von Schienenkopf bzw. von Fahrkopf und Leitkopf der Rillenschiene und der Fahrbahn oder Gestaltungsfläche wird durch Füllmaterial, gegebenenfalls mit einem Fahrbahnbelag erreicht.
Ein Gleisbau mit in eine Oberfläche eingesenkten Schienen kann auch derart erfolgen, dass als Tragkonstruktion eine oder mehrere Betonplatte(n) in einer Folge mit zwei U-förmigen Aussparungen in Längsrichtung einem sogenannten Schienentrog zur Aufnahme von Vignol-Schienen Anwendung finden. Für eine Befestigung der Vignol-Schienen in der Betonplatte mit einer Sicherstellung einer genauen Beabstandung derselben voneinander wird nach einer Einstellung eine bis zum Kopf reichende Ummantelung im Schienentrog mit einer gegebenenfalls elastischen Zwei-Komponenten-Masse, wie beispielsweise Poly-Urethan-Schaum oder dergleichen vorgenommen. Eine derartige Schienenbefestigung zur Bildung eines Gleises ist sowohl in Betonplatten als auch in Stahlkonstruktionen vorteilhaft möglich, wobei eine kontinuierliche Auflagerung der Schienen ermöglicht ist, so dass auch Vignol-Schienen mit geringerem Trägheitsmoment verwendet werden können. Eine Vignol-Schienen-Befestigung nach obigem Verfahren in einem Schienentrog hat jedoch den Nachteil, dass hohe Volumina an Ummantelungsmasse zur Einbettung bzw. Fixierung derselben im Schienentrog erforderlich sind. Weiters ist es zweckmäßig im Hinblick auf den Spurkranz der Räder das Niveau der Einbettung der Schienen an der Innenseite des Gleises abzusenken, was einen zusätzlichen Aufwand bedeuten kann. Schließlich ist im Bezug auf die Fußbreite die Kopfbreite einer Vignol-Schiene gering, wodurch im Fahrbahnbereich die seitlichen Flächen der gegebenenfalls weichen Einbettmasse vergrößert und die Verschleißgefahr erhöht sind, sowie hohe Ummantelungsvolumina zur Einbettung der Schienen benötigt werden.
Die Erfindung setzt sich zum Ziel eine Fahrschiene der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die angegebenen Nachteile vermeidet, mit Laschen verbindbar ist, eine hohe Wirtschaftlichkeit der Herstellung mit einer Kopfhärtung aufweist, ein geringes Volumen an Einbettmasse bei der Fixierung in einem Schienentrog erfordert und eine hohe Stabilität und Haltbarkeit des Gleises erbringt.
Dieses Ziel wird bei einer gattungsgemäßen Schiene dadurch erreicht, dass die Fahrschiene als Rillenschiene mit einem Fahrkopf, einem Leitkopf, einem Steg und einem Schienenfuß ausgebildet ist, eine größte Höhe, bezogen auf die Auflagefläche des Schienenfußes, von mehr als 10,0 cm, jedoch von weniger als 12,4 cm, eine Gesamtbreite des Fußes von größer 10,1 cm, jedoch kleiner als 14,0 cm, eine Breite des Fahrkopfes von im Wesentlichen 5,1 cm bis 6,3 cm und zwei beiderseits des Schienensteges angeordnete Laschenkammern aufweist, wobei die, bezogen auf den Querschnitt der Schiene, leitkopfseitige Laschenkammer eine Breite der ebenflächigen Basis von mindestens 1,64 cm besitzt.
Die mit einer erfindungsgemäßen Fahrschiene erreichten Vorteile beim Einbau in einem Schienentrog ergeben sich synergetisch durch eine hohe Wirtschaftlichkeit beim Gleisbau sowie besonders gute Eigenschaften des Gleises im hochbelasteten Betrieb desselben. Eine Verwendung einer Rillenschiene erbringt in günstiger Weise eine Minimierung der Außenfläche der Einbettmasse zur Fahrbahn hin, wobei auch deren Querschnittsprofil auf eine hohe Stabilität und Belastbarkeit im Betrieb des Gleises sowie eine Befahrbarkeit für im Wesentlichen alle üblichen Bahnräder gerichtet ist. Die Laschenkammem sind mit Vorteil derart dimensioniert, dass die Bohrungen zur Befestigung der Verbindungsteile deren mechanische Belastbarkeit in erforderlichem Ausmaß sicherstellt.
Zur günstigen Einleitung der Radbelastung in den Untergrund des Schienentroges, der eine Gummiauflage aufweisen kann, ist die Mindest-Gesamtbreite des Schienenfußes dimensioniert, wobei die erfindungsgemäß größte Breite desselben im Hinblick auf eine Minimϊerung des Schienentrogquerschnittes festgelegt ist. Auch die Höhe der erfindungsgemäßen Rillenschiene ist mit einem Maße festgelegt, die bei hoher Tragfähigkeit eine geringe Schienentrogtiefe und dadurch eine vorteilhafte und wirtschaftliche Ausbildung der Unterbaukomponente(n) ermöglicht.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rillenschiene kann erreicht werden, wenn senkrecht zur Auflagefläche des Schienenfußes der Leitkopf und der gleichseitige Schienenfuß-Flansch, bezogen auf den Steg der Schiene, eine im Wesentlichen gleiche Ausladung besitzen und dass gegenüberliegend die Ausladung des Schienenfuß-Flansches die Ausladung des Fahrkopfes überragt, vorzugsweise um mehr als 1 ,0 cm überragt.
Durch diese Querschnittsgestaltung kann einerseits bei einer Belastung des Fahrkopfes in Kurven die Stützfunktion des Schienenfußes und somit die höchste Flächenpressung am Flanschende desselben verringert und eine günstige Rechteckform des Umrisses des Schienenquerschnittes in Annäherung erreicht werden.
Im Hinblick auf ein weitgehend problemfreies Verlegen der Fahrschiene nach der Erfindung zu gebogenen Gleisen, aber auch für eine dem Untergrund angepasste Einleitung der Druckkräfte von den jeweiligen Achslasten, ist es von Vorteil, wenn die Schienenquerschnittsfläche weniger als 75,0 cm2, jedoch mehr als 69,0 cm2, beträgt und das Trägheitsmoment bezüglich der Achse xx einen Wert von 800,0 cm4 übersteigt und jenes bezüglich der Achse yy geringer ist als 650 cm4. Mittels der Schienenquerschnittsfläche und insbesondere durch das jeweilige Trägheitsmoment in den erfindungsgemäßen Grenzen kann die elastische Verformung der Fahrschiene auf die Einbaukomponenten vorteilhaft eingerichtet werden.
Eine besonders günstige Einstellung der Maximalspannungen bei einer Biegung durch die Radlast kann erreicht werden, wenn der Schwerpunkt der Schienenquerschnittsfläche in einer Höhe der Achse xx im Bereich 0,456 bis 0,54 mal der Schienenhöhe liegt.
Für eine höhere Stabilität der Rillenschiene in der Einbettung im Schienentrog beim Befahren mit hohen Achsdrücken und/oder Geschwindigkeiten in insbesondere engen Kurven des Gleises ist die Querschnittsform mit Vorteil derart ausgebildet, dass die Verbindungslinie vom innenliegenden Teil des Fahrkopfes zum äußersten Auslageteil des überragenden Schienenfuß-Flansches einen Winkel im Bereich von 30° bis 35° aufweist.
Wenn weiters zumindest der Fahrkopf eine höhere Härte und/oder Verschleißfestigkeit als der Stegteil der Schiene aufweist, dies bedeutet, dass zumindest der Fahrkopf, mit Vorteil der Fahrkopf und der Leitkopf der Rillenschiene, gehärtet sind, kann die Lebensdauer des Gleises auch im Hochlastbetrieb wesentlich verlängert werden.
Der Querschnitt der Rillenschiene ist nach der Erfindung derart gestaltet, dass Schienenenden mittels Laschen mit Durchgangsschrauben mit weiteren Schienen oder Weichenteilen verbindbar sind. Dadurch kann, auch wenn ein stirnseitiges Verschweißen der Enden nicht erfolgen soll, eine sichere Anbindungsmöglichkeit der Schienen erreicht werden.
Letztlich kann für ein Befahren des Gleises im Winterbetrieb bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt insbesondere in der Nähe von Weichen von Vorteil sein, wenn die Rillenwand zwischen Fahrkopf und Leitkopf nach unten hin beabstandet Löcher, insbesondere im Bereich von Weichen, aufweist, die vorzugsweise mit Wasseraustragsmittel in der Einbettmasse oder im Befestigungssystem verbunden sind.
Im Folgenden soll die erfindungsgemäße Schiene anhand von zwei Darstellungen näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 eine Rillenschiene
Fig. 2 eine Rillenschiene in einem Schienentrog
Bezugszeichenliste
A größte Höhe der Rillenschiene
B Breite des Kopfes der Rillenschiene
C Gesamtbreite des Schienenfußes
D Ebenflächige Breite der Basis der leitkopfseϊtigen Laschenkammer
H Höhe der horizontalen Achse des Trägheitsmoments
S Schwerpunkt der Querschnittsfläche xx horizontale Achse des Trägheitsmomentes yy vertikale Achse des Trägheitsmomentes
1 Fahrkopf
2 Leitkopf
21 Entwässerungslöcher
3 Steg
4 Fuß
40 Fuß-Auflagefläche
41 fahrkopfseitiger Fuß-Flansch
42 leitkopfseitiger Fuß-Flansch
5 Teil mit Schienentrog
6 Einbettmasse 61 Auflage
7 Wasseraustragsmittel
Aus Fig. 1 ist der Querschnitt einer Rillenschiene nach der Erfindung ersichtlich. Ein Schienenkopf mit einer Gesamtbreite B weist einen Fahrkopf 1 und eine Leitkopf 2 mit zwischen liegender Rille auf. Ein Steg 3 verbindet den Schienenkopf mit einem Schienenfuß 4, wobei eine Ausladung des Leitkopfes 2 und eines Fuß-Flansches 42 gegenüber einer vertikalen Achse yy im Wesentlichen ein gleiches Maß besitzen. Gegenüberliegend ist eine Ausladung des Fahrkopfes 1 gegenüber der vertikalen Achse yy geringer als diejenige eines Fuß-Flansches -42.
Bei einer Gesamtbreite C des Schienenfußes 4 ist eine größte Höhe A der Rillenschiene derart ausgebildet, dass, im Querschnitt, eine Verbindungslinie von einer innenliegenden Begrenzung des Fahrkopfes 1 zum äußersten Teil einer Auflagefläche 40 des Flansches 41 vom Schienenfuß 4 einen Winkel et von größer 30°, jedoch kleiner 35° aufweist.
Die Höhe H des Schwerpunktes S der Querschnittsfläche der Rillenschiene beträgt (0,456 bis 0,54) mal der größten Höhe H.
Eine leitkopfseitige Laschenkammer besitzt eine ebenflächige Basis mit einer Breite D von mindestens 1 ,64 cm um genügend Stabiltität und Festigkeit einer gebohrten Lasche sicherstellen zu können.
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Schiene, die in einem Schienentrog eingebaut ist. In einem Konstruktionsteil 5, welcher mit einer Stahlkonstruktion oder einer Betonplatte gebildet ist, ist eine Rillenschiene nach der Erfindung mit einem Fahrkopf 1 und einem Leitkopf 2 derart eingebettet, dass nur der Fahrkopf 1 geringfügig die Oberfläche des Konstruktionsteiles, beispielsweise einer Betonfahrbahn und einer Einbettmasse 6 vertikal überragt.
Im unteren Bereich der Rille zwischen Fahrkopf 1 und Leitkopf 2 sind strichliert Löcher 21 gezeigt, welche mit einem Wasseraustragsmittel 7 in Verbindung stehen und derart die Rille frei von aufgestautem Regen- oder Schmelzwasser halten können.
Zwischen Auflagefläche 40 vom Schienenfuß 4 und der Grundfläche vom Schienentrog im Konstruktionsteil 5 kann eine Auflage 61 in unterschiedlicher Stärke und mit gewählten Dämpfungseigenschaften positioniert sein.

Claims

Patentansprüche
1. Fahrschiene mit einer kontinuierlichen Auflagerung im Schienentrog einer Stahlkonstruktion oder von Betonplatten und dergleichen, befestigt in diesem mittels einer Zwei-Komponenten-Einbettmasse, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrschiene als Rillenschiene mit einem Fahrkopf (1), einem Leitkopf (2), einem Steg (3) und einem Schienenfuß (4) ausgebildet ist, eine größte Höhe (A) bezogen auf die Auflagefläche (40) des Schienenfußes (4) von mehr als 10,0 cm, jedoch von weniger als 12,4 cm, eine Gesamtbreite (C) des Fußes (4) von größer 10,1 cm, jedoch kleiner als 14,0 cm, eine Breite des Fahrkopfes (1) von im Wesentlichen 5,1 cm bis 6,3 cm und zwei beiderseits des Schienensteges (3) angeordnete Laschenkammern aufweist, wobei die, bezogen auf den Querschnitt der Schiene leitkopfseitige Laschenkammer eine Breite (D) der ebenfläch igen Basis von mindestens 1 ,64 cm besitzt.
2. Fahrschiene nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass senkrecht zur Auflagefläche (40) des Schienenfußes (4) der Leitkopf (2) und der gleichseitige Schienenfuß-Flansch (42), bezogen auf den Steg (3) der Schiene, eine im Wesentlichen gleiche Ausladung besitzen und dass gegenüberliegend die Ausladung des Schienenfuß-Flansches (41) die Ausladung des Fahrkopfes (1) überragt, vorzugsweise um mehr als 1,0 cm überragt.
3. Fahrschiene nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienenquerschnittsfläche weniger als 75,0 cm2, jedoch mehr als 69,0 cm2, beträgt und das Trägheitsmoment bezüglich der Achse xx einen Wert von 800,0 cm4 übersteigt und jenes bezüglich der Achse yy geringer ist als 650 cm4.
4. Fahrschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwerpunkt (S) der Schienenquerschnittsfläche in einer Höhe (H) der Achse xx im Bereich 0,456 bis 0,54 mal der Schienenhöhe (A) liegt.
5. Fahrschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslinie vom innenliegenden Teil des Fahrkopfes (1 ) zum äußersten Auflageteil des überragenden Schienenfuß-Flansches (41) einen Winkel ( ) im Bereich von 30° bis 35° aufweist.
6. Fahrschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Fahrkopf (1 ) eine höhere Härte und/oder Verschleißfestigkeit als der Stegteil (3) der Schiene aufweist.
7. Fahrschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Schienenenden mittels Laschen mit Durchgangsschrauben mit weiteren Schienen oder Weichenteilen verbindbar sind.
8. Fahrschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g& kennzeichnet, dass die Rillenwand zwischen Fahrkopf (1) und Leitkopf (2) nach unten hin beabstandet Löcher (21), insbesondere im Bereich von Weichen, aufweist, die vorzugsweise mit Wasseraustragsmittel (7) in der Einbettmasse (6) oder im Befestigungssystem verbunden sind.
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