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Weiche für Schienenbahnen Im Zuge der angestrebten beachtlichen Erhöhung
der Fahrgeschwindigkeit der Eisenbahn befaßt sich die Erfindung mit der hieraus
sich ergebenden Aufgabe, den Schienenweg für Fahrgeschwindigkeiten geeignet zu machen,
für die zur Zeit ein Wert von 200 km/h beabsichtigt und mit deren Steigerung auf
300 km/h und mehr in absehbarer Zeit zu rechnen ist.
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Der Erfindung liegt die überlegung zugrunde, daß für die Anpassung
des Schienenweges an derartige Geschwindigkeiten eine wesentliche Voraussetzung
in der Schaffung einer Weiche liegt, die ein einwandfreies Befahren mit denselben
hohen Geschwindigkeiten wie die freie Strecke gestattet.
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Mit den Zungenweichen der bisher verwendeten Bauarten ist diese Forderung
nicht zu erfüllen. Die Weichenzungen sind festigkeitsmäßig wie auch in ihrer beweglichen
Lagerung den zu erwartenden hohen Beanspruchungen nicht gewachsen; die bei den festen
Herzstücken vorhandenen Lücken würden bei dem angestrebten schnellen Befahren unzulässige
Stoßbeanspruchungen der Fahrzeuge hervorrufen; darüber hinaus werden in den Zungenweichen
durch zahlreiche Einzelteile - Federzungen oder Gelenkzungen mit ihrer Lagerung,
Herzstück, Flügelschienen, Radlenker - Stellen im Fahrweg gebildet, die schon an
sich durch ihre Vielzahl störanfällig sind; insbesondere verursachen die unterschiedlichen
Schienenkopfbreiten innerhalb des Fahrweges einer Weiche bereits bei den derzeitigen
Fahrgeschwindigkeiten ein stoßweises Schleudern der Fahrzeugräder - vor allem bei
Drehgestellen -, das bei noch schnellerem Befahren zu Entgleisungen führen muß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Weiche für zweischienige
Gleise zu schaffen, die anstandslos mit hohen Geschwindigkeiten befahren werden
kann. Bei der Lösung dieser Aufgabe wird von einer bekannten Bauart einer Weiche
ausgegangen, bei welcher die Fahrwege zwischen den Enden der fest verlegten Gleise
durch Drehung eines sich in Weichenlängsrichtung erstreckenden, mit entsprechenden
Gleisabschnitten versehenen Tragteils um seine Längsachse herstellbar sind. Eine
Weiche dieser Bauart ist bisher indessen nur für eine Einschienen-Hängebahn bekanntgeworden;
das Tragteil besteht: aus einer Achse, auf der das gerade Schienenstück mit kurzen,
das gebogene Schienenstück jedoch mit seitlich ausladenden Stützen von mit der Schienenkrümmung
wachsender Länge befestigt ist. Bei dieser Konstruktion ist die bekannte Hängebahnweiche
nur für geringe Traglasten und niedrige Geschwindigkeiten, z. B. für die Beförderung
von Werkstücken od. dgl. in Fertigungs- oder ähnlichen Betrieben geeignet. Bei Zweischienengleisen
ist es bekannt, einen in der Schienenlängsachse drehbaren Tragkörper mit je einem
Schienenstück in verschiedenen Ebenen für das gerade bzw. das abzweigende Gleis
anzuordnen, und zwar als Ersatz entweder für die Zungenvorrichtung oder für die
einzelnen Zungenstücke oder für das Herzstück, also lediglich für eine einzelne
Stelle der gesamten Weiche oder Kreuzung.
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Demgegenüber wird erfindungsgemäß zur Lösung der vorstehend angegebenen
Aufgabe vorgeschlagen, eine Weiche nach der oben als bekannt bezeichneten Bauart
derart zu gestalten, daß für zweischienige Gleise das Tragteil als Weichenkörper
mit zwei oder mehreren, jeweils einem Fahrweg zugeordneten Ebenen ausgebildet ist,
die - im Schnitt quer zum Weichenkörper gesehen - im Winkel zueinander stehen und
jeweils einen geraden bzw. gekrümmten Gleisabschnitt tragen.
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Bei der Weiche nach der Erfindung erhalten die fest verlegten Gleise,
insbesondere die Streckengleise, im Bereiche der Weiche eine identische Fortsetzung;
vor allem fällt das Herzstück mit seinen Schienenlücken, jede Veränderung der Schienenkopfbreite
und jedes bewegliche Schienenteil fort, vielmehr liegt auf jeder Ebene des Weichenkörpers
ein völlig normales Gleis in derselben Ausführung und in einer gleichwertigen festen
Lage wie in der Strecke, wobei entweder ebenfalls Schwellen verwendet oder die Schienen
unter Fortfall der Schwellen mittels aufgeschweißter Unterlagplatten und Klemmplatten
auf den Ebenen des Weichenkörpers befestigt werden können.
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Da somit sämtliche Räder der Fahrzeuge in den Weichenfahrten dieselben
unterbrechungslosenUnterstützungen und Führungen wie in den Streckengleisen haben,
gewährleistet die Erfindung einen ruhigen und stoßfreien Lauf der Fahrzeuge auch
durch die Weichen
selbst bei hohen Geschwindigkeiten. Die beim
Befahren des gekrümmten Stranges auftretenden Querkräfte werden vom ungeschwächten
Schienenprofil der fest auf dem Weichenkörper verlegten Schienen aufgenommen. Die
Außenschiene der Bogengleise kann auch mit der erforderlichen überhöhung verlegt
werden. .
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Bei dem gebogenen. Gleise kann die Krümmung der Weichenschienen bereits
nahe der vorderen Stirnseite des Weichenkörpers beginnen, und zwar zweckmäßig mit
parabolisch gekrümmten Schienenstücken, die anschließend in nach einem Kreisbogen
verlaufende Schienen übergehen. Da hier die bei Zungenweichen erforderlichen geradlinigen
Schienenstücke für- die Zungen und am Herzstück entfallen, baut sich die Weiche
nach der Erfindung entsprechend kürzer. Dieser Umstand kommt dem- weiteren, mit
der Erfindung erzielten Vorteile zugute, nämlich dem einfachen Ein-und Ausbauen
beim Verlegen oder Auswechseln der Weiche, da es hierzu lediglich erforderlich ist,
den Weichenkörper mittels eines Kranes auf: sein Auflager zu setzen oder ihn von
diesem nach Lösen der Lagersicherungen und der Verbindung mit dem Verstellantrieb
abzuheben, so daß diese Maßnahmen in wesentlich kürzerer Zeit und mit erheblich
weniger Arbeitskräften als bei Zungenweichen durchgeführt werden können. Soll lediglich
eine Gleiserneuerung durchgeführt werden; so können die Schienen auf dem Weichenkörper
ausgewechselt werden, ohne daß dieser von seinem Auflager abgehoben zu werden braucht.
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Weiterhin wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, den die Gleisabschnitte
tragenden drehbaren Weichenkörper schalenartig auszubilden und auf einem mit einer
zylindrischen Auflagefläche versehenen Träger zu lagern, der somit die Hauptbelastung
aufnimmt und entsprechend abgestützt oder gelagert sein kann; demgemäß kann der
drehbare Weichenkörper in einer leichteren Konstruktion gehalten sein.: Vorzugsweise
wird der Weichenkörper in Stahlbauweise als räumliches Fachwerk, z. B. in Profil-
und Blechträgerkonstruktion mit Stahlblechabdeckung für die die Schienen tragenden
Ebenen aufgeführt, während der Träger rohrförmig ausgebildet und erforderlichenfalls
mit Verstärkungen versehen werden kann. Indessen kann für einen oder beide Teile
der Weiche auch eine Stahlbetonkonstruktion gewählt werden. In beiden Fällen kann
der Weichenkörper auf dem Träger derart gelagert und abgestützt werden, daß die
Oberkanten der festen und der beweglichen Schienen bei jeder Drehendlage des Weichenkörpers
auch unter Belastung auf gleicher Höhe liegen.
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Statt dessen kann man den Weichenkörper auch selber als Träger ausbilden,
und zwar derart, daß er mit einem zylindrisch endenden, sich über seine gesamte
oder nahezu seine gesamte Länge erstreckenden Mittelsteg versehen ist, der in einem
oder mehreren schalenförmigen Stützlagern ruht, die seine Dreh-bzw. Kippbewegung
zulassen. Diese Ausbildung ermöglicht es, den Weichenkörper in besonders einfacher
Weise ein- und auszubauen.
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Des weiteren wird vorgeschlagen, den Weichenkörper zwischen den Stirnwänden
einer oben offenen Kammer zu lagern, als Sicherung gegen äußere Einwirkungen wie
auch als Schutz gegen Einfrieren der beweglichen Teile. Dieser Schutz kann durch
Einbau einer zweckmäßig temperaturabhängig gesteuerten Beheizung in den Kammerraum
verstärkt werden. Das Erfordernis der ungefährdeten Begehbarkeit der Weiche kann
durch eine begehbare Abdeckung in Gestalt von zwei längs an den Weichenkörper anschließenden
beweglichen Platten erfüllt werden, die in waagerechter Ebene derart schwenkbar
sind, daß sie den jeweiligen Bewegungsraum des Weichenkörpers freigeben und die
Kammeröffnungen an seinen Längsseiten in jeder Lage abdecken und überbrücken können.
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Die Anzahl der mit Weichengleisen belegten Ebenen des drehbaren Weichenkörpers
bestimmt sich danach, ob die Weiche für die Herstellung von zwei oder drei Fahrstraßen
geeignet sein soll. Im ersteren Fall erhält der Weichenkörper zwei Gleisebenen,
von denen entweder die eine ein gerades und die andere ein rechts oder links abzweigendes
Gleis trägt oder beide Ebenen Abzweiggleise tragen; im zweiten Fall erhält der Weichenkörper
drei Gleisebenen, nämlich eine - mittlere - für Geradeausfahrt und -je eine seitliche
für Rechts- bzw. Linksabzweigung. -Es ist auch möglich, den Weichenkörper mit einer
noch größeren, z. B. der doppelten Anzahl von Gleisebenen wie vorstehend angegeben
auszubilden, und zwar der-. art, daß er seinen Träger als geschlossener Körper umfaßt;
eine solche Weiche kann - je nach Drehlage ihres Weichenkörpers - von einem Gleise
aus in jeder Fahrtrichtung drei Fahrstraßen herstellen.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbei= spiele der Erfindung
dargestellt, und zwar zeigt A b b. 1 in schematischer Schrägansicht eine erste Ausführungsform
der Weiche nach der Erfindung, A b b. 2 ebenfalls in Schrägansicht eine zweite Ausführungsform,
A b b. 3 einen lotrechten Axialschnitt nach derLinie III-III in der A b b: 2, A
b b. 4 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV in der A b b. 3, A b b. 5 einen Querschnitt
durch eine. dritte Ausführungsform der Weiche, A b b. 6 eine Schrägansicht einer
vierten Ausführungsform und A b b. 7 bis 9 die Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform
der Weiche mit drei verschiedenen Stellungen einzelner Teile in schematischer Darstellung.
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Bei der Ausführungsform nach A b b. 1, die schematisch die grundsätzliche
Ausbildung der neuen Weichen zeigt, und zwar mit nur einer Abzweigung, ist auf einem
zylindrischen Träger 1 als feste Achse ein im Querschnitt ein gleichschenklig-rechtwinkliges
Dreieck bildender Weichenkörper 2 um 90° drehbar gelagert. Er hat zwei ebene Außenflächen
3 und 4, die. gemäß dem Querschnitt im rechten Winkel zueinander stehen und in demselben
normalen Abstand r von der Achse A des Trägers 1 liegen. Auf der ebenen Fläche 3
des Weichenkörpers liegt parallel zu ihrer Mittelachse m ein gerades Gleis 5, während
auf der Fläche 4 ein von ihrer Mittelachse n ausgehendes gebogenes Gleis 6 befestigt
ist. In der Lage nach A b b.1 befindet sich der Weichenkörper 2 in der Stellung
auf Geradeausfahrt; das geradlinige Gleis 5 auf der ebenen Fläche 3 verbindet das
(strichpunktiert angedeutete) ankommende Streckengleis 7 mit dem festverlegten Streckengleis
8, das an die Weiche angeschlossen ist. Zum Umlegen wird der Weichenkörper 2 mittels
eines hier nicht dargestellten Antriebes auf dem Träger 1 im Sinne des Pfeiles u
gedreht, so daß nunmehr die ebene Fläche 4 die waagerechte Lage einnimmt, in der
ihr Gleis 6 den Anschluß an das Gleis 7
und die Verbindung mit dem
Abzweiggleis 9 herstellt, das neben dem Gleise 8 fest verlegt ist. Der Drehkreis
des Weichenkörpers 2 ist an seiner Stirnseite durch die Linie 10 dargestellt. Die
jetzt lotrecht verlaufende Fläche 3 des Weichenkörpers 2 ist durch die Gerade 11
und die Begrenzung des für die Weiche erforderlichen freien Raumes durch die Geraden
12, 13, 14 angedeutet. Die an den beiden Längsseiten des Weichenkörpers 2 verbleibenden
Spalten können durch je_eine -fegte Abdeckung längs der Geraden 15 geschlossen werden.
Einzelheiten der Lagerung des Weichenkörpers 2 auf dem Träger 1 und von dessen Abstützung
sind in A b b.1 fortgelassen; hierzu darf auf das nächste Ausführungsbeispiel nach
A b b. 2 bis 4 verwiesen werden.
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In dem Schrägbilde der A b b. 2 ist zwecks übersichtlicherer Darstellung
von der Gleisanlage, in welcher die Weiche angeordnet ist, nur der mit 21 bezeichnete,
in Pfeilrichtung a hinter der Weiche liegende Teil gezeigt; das Gleis, von dem aus
die Weiche spitz befahren wird, liegt in Richtung a vor der Weiche und ist in A
b b. 3 mit 22 bezeichnet. Zwischen ihm und dem Teile 21 der Gleisanlage liegt eine
Ausnehmung 23 des Unterbaues, die von zwei lotrechten Stirnwänden 24 und 25 begrenzt
wird und durch zwei Seitenwände 26 und 27 kammerartig geschlossen werden sowie eine
Sohle 28, vorzugsweise in Betonausführung, erhalten kann (vgl. A b b. 3 und 4).
' Zwischen den beiden Stirnwänden 24 und 25 ist mit der Möglichkeit des Ein- und
Ausbauens von oben bzw. nach oben ein zylindrischer Träger 29 fest auf einer Reihe
von Stützböcken 30 gelagert; er liegt in der mittleren lotrechten Längsebene
der Ausnehmung oder Kammer 23 und kann in rohrförmiger Stahlkonstruktion oder in
Stahlbeton ausgeführt sein. Drehbar auf dem Träger 29 liegt ein prismatischer
Körper 31; mittels einer zylindrischen Fläche 32 reitet er auf dem Träger 29 und
ist auf diesem in seiner Lage durch lösbare Verankerungsbügel33 (s. auch A b b.
4) gesichert. An seiner Außenseite ist der prismatische Körper 31 von drei ebenen
Flächen 34, 35 und 36 in der aus A b b. 2 und 4 ersichtlichen symmetrischen Winkellage
begrenzt. Mit seinen lotrechten Stirnwänden 37 liegt der Körper 31 unter Freihaltung
einer möglichst engen Dehnungsfuge an den Wänden 24 und 25 an.
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Auf seiner mittleren ebenen Fläche 35 trägt der Körper 31 ein geradliniges
Gleisstück 38; es liegt in der Stellung des Körpers 31 nach A b b. 2 bis 4 genau
anschließend in der Flucht der geradlinigen Streckengleise 22 und
40 (s. auch A b b. 3), so daß die Weiche in dieser Stellung des Weichenkörpers
auf Geradeausfahrt steht. Soll sie auf Rechtsabzweigung umgelegt werden, so wird
der Weichenkörper 31 auf den Träger 29 um einen solchen Winkel in Pfeilrichtung
b (A b b. 2) gedreht, daß seine ebene Fläche 34 die waagerechte Lage einnimmt; in
dieser Lage verbindet das auf der Fläche 34 liegende Kurvengleis
41 die festen Gleise 22 und 42. Zum Umlegen der Weiche auf Linksabzweigung
wird der Weichenkörper 31 entsprechend gemäß Pfeil c gedreht, bis das auf der Fläche
36 liegende Kurvengleis 43 die Gleise 22 und 44 verbindet. Der Umstellantrieb für
den Weichenkörper 31- ist ein in einer Nische stehender Elektromotor 45 mit Untersetzungsgetriebe,
das in einen Zahnkranz 47 des Weichenkörpers eingreift (vgl. A b b. 2 und
3). Zur Aufnahme des Axialschubes beim Befahren der Weiche Lyreifen Ringe 48 des
Trägers 29 in entsprechende Ringnüten 49 des- Weichen-" körpers unter
Anlage an ihren radialen, die Schubkräfte übertragenden Stirnflächen.
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In seiner jeweiligen Lage ruht der Weichenkörper' 31 auf ein-
und ausrückbaren Stützen von entsprechender Höhe, die in je einer Nische der Wände
24 und 25 schwenkbar gelagert sind, wie in A b b. 3 rechts durch die Stütze 39 angedeutet.
Die Weiche kann ohne Schwierigkeiten mit den üblichen Siehe-, rungs- und Verriegelungsmitteln
ausgerüstet und somit in das gebräuchliche Sicherungssystem einbezogen werden; ihr
Antrieb und ihre Stütz-, Verriegelungs-und Sicherungsvorrichtungen können in der
erforderlichen Abhängigkeit elektrisch gesteuert werden.
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Wie A b b. 2 erkennen läßt,: kann sich das Ausmaß der seitlichen Abweichung
der gekrümmten Weichengleise 41 und 43 auf den Betrag beschränken,
der sich aus dem Mindestabstande ergibt, in dem die festen Anschlußgleise
42, 40 und 44 nebeneinander verlegt werden können.
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A b b. 5 zeigt schematisch in Stirnansicht ein Beispiel für die eingangs
erwähnte Möglichkeit, den Weichenkörper 51 selber als Träger auszubilden. Die äußere
Umgrenzung des Weichenkörpers 51 durch drei prismatisch angeordnete ebene Flächen
53, 54 und 55 ist hier dieselbe wie nach A b b. 2 bis 4, desgleichen ihre Besetzung
mit je einem nach rechts bzw. nach links abzweigenden Bogengleise 56 bzw. 57 und
einem geraden Gleisabschnitt 58. An seiner Unterseite geht der Weichenkörper 51
in einen Steg 59 über, , der sich in der Symmetrieebene über seine gesamte . Länge
erstreckt und die Gestalt eines etwa Dreiviertel-Zylindermantels hat. Mit dem Stege
59 ist, der, Weichenkörper 51 auf einem durchgehenden der auch' unterteilten
Fundament 60 in einer halbzylindrischen Fläche 61 nach beiden Seiten hin
um den Schwenkwinkel w drehbar gelagert. Unterhalb seiner Seitenflächen 53 und 55
ist im Querschnitt des Weichenkörpers 51 je eine Ausnehmung 62 vorgesehen, die seine
Schwenkbewegungen gegenüber dem Fundament gestatten.
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A b b. 6 zeigt im Schema die Möglichkeit, den Weichenkörper der neuen
Weiche derart auszubilden, daß die Weiche wahlweise aus beiden Richtungen spitz
befahren werden und dabei je drei verschiedene Fahrtwege herstellen kann. Dies wird
in der Hauptsache durch Anordnung eines zweiten Weichenkörpers 71 unterhalb des
ersten Weichenkörpers 72 erreicht, welche beide die Gestalt des Körpers 31 nach
A b b. 2 bis 4 haben; sie sind beiderseits auf einem rohrförmigen Träger 73 drehbar
gelagert und durch ein Zwischenstück 74 verbunden. Während auf den drei Flächen
des oberen Weichenkörpers 72 je ein Gleisabschnitt 75, 76 und 77 in gleicher Anordnung
und gleichem Verlauf wie nach A b b. 2 liegen, trägt der untere Weichenkörper 71
drei gleiche Gleisabschnitte 78, 79 und 80, jedoch mit dem Unterschied, daß die
gebogenen Gleisabschnitte 78 und 80 an der rückwärtigen Stirnseite des Gleiskörpers
71 von einem mittleren angeschlossenen Gleis ausgehend nach links bzw. rechts abzweigen,
wenn sich der Weichenkörper 71 in der oberen Lage befindet. Der gesamte Weichenkörper
kann in sechs Schwenklagen gebracht werden und damit beim Spitzbefahren von jeder
Seite her aus dem angeschlossenen mittleren festen Gleis wahlweise in ein Geradeaus-
und zwei Abzweiggleise überleiten. Diese Ausbildung der neuen Weiche ist besonders
geeignet für Ablaufberge, da sie dort mehrere Zungenweichen
ersetzt
und eine erhebliche Verkürzung der Weichenanlage herbeiführt.
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Um die Begehung der Gleisanlage auch im Bereich der neuen Weichen
zu ermöglichen, wird gemäß A b b. 7 bis 9 die Weichengrube beiderseits des Weichenkörpers
durch je eine Platte 90 und 91 überbrückt. Diese Platten verlaufen an beiden Längsseiten
des jeweils die Fahrstraße bildenden Gleisabschnittes des Weichenkörpers und können
dessen Bewegungen folgen, indem sie eine entsprechende Schwenkung um ein Lager 92
ausführen. Der Antrieb für diese Schwenkbewegung erfolgt durch je einen Elektromotor
93, der mit einem Zahnrad - gegebenenfalls über ein Untersetzungsgetriebe - in eine
um das Lager 92 gekrünunt verlaufende Zahnstange 94 auf der Unterseite jeder Platte
90 bzw. 91 eingreift und in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Weichenkörpers
gesteuert wird. Eine entsprechende Abhängigkeit gilt für die Sicherung der jeweiligen
Schwenklage der beiden Platten 90, 91. In A b b. 7 bis 9 sind ihre Stellungen für
die drei möglichen Drehlagen des Weichenkörpers bzw. die zugehörigen Fahrstraßen
der Weiche schematisch veranschaulicht.
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Um den Schub und die Wärmedehnung, denen die fest verlegten Gleise
ausgesetzt sein können, von der Fuge an den beiden Stirnflächen des Weichenkörpers
fernzuhalten und eine Beeinträchtigung seiner axialen Drehbewegung zu verhindern,
kann man jenen Gleisen im Bereich ihrer Endstücke eine schubaufnehmende Verankerung
geben. Entsprechende Auswirkungen von Wärmedehnungen der Weichengleisabschnitte
und des Weichenkörpers lassen sich dadurch verhindern, daß man den obenerwähnten
Fugen eine hierfür ausreichende, das schnelle Befahren jedoch nicht beeinträchtigende
Weite gibt oder in den Weichenschienen bzw. dem Weichenkörper eine längenausgleichende
Konstruktion vorsieht.