DE4220799A1

DE4220799A1 - Einrichtung zum lagern von schienen

Info

Publication number: DE4220799A1
Application number: DE4220799A
Authority: DE
Inventors: Peter Meier; Ralf Ludwig; Klaus Wechselberger
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1992-06-25
Publication date: 1993-09-02
Also published as: US5346131A; EP0557716B1; EP0557716A1; DE59301695D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Lagern von Schie nen einer Gleisanlage für Schienenfahrzeuge mit Lagerplatte und Lagerbett, wobei sich Lagerplatte und Lagerbett unter Zwischenlage zumindest bereichsweise angeordneter elasti scher Elemente über eine in Schienenlängsrichtung verlaufen de, ineinandergreifende Profilierung abstützen und wobei die Profilierung in Schienenlängsrichtung verlaufende Flanken aufweist, von denen wenigstens zwei unter einem nach oben zur Schiene hin offenen, von 90° gegenüber einer Senkrechten zur Ebene der Gleisanlage abweichenden Winkel verlaufen.

Beim Befahren von Gleisanlagen mittels Schienenfahrzeugen ent stehen abhängig vom Gewicht der Schienenfahrzeuge und von der Geschwindigkeit, mit welcher die Schienenfahrzeuge die Gleis anlage befahren unterschiedlich hohe Stoßbeanspruchungen, Geräusche und insbesondere in Kurven Querkräfte. Um die Stoßbeanspruchungen zu dämpfen, die Geräusche zu reduzieren und die Querkräfte abzufangen, sind Lagereinrichtungen bekannt, die aus Lagerplatte und Lagerbett bestehen, wobei eine Schie ne auf der Lagerplatte befestigt ist und zwischen Lagerplatte und Lagerbett elastische Elemente angeordnet sind.

Speziell in Kurvenabschnitten einer Gleisanlage entstehen zu sätzlich zu den Belastungen, die aus dem Gewicht des Schie nenfahrzeuges resultieren, hohe Querkräfte, die durch die Führungskräfte der Schienenfahrzeuge entstehen. Diese höhere Belastung in Kurvenabschnitten der Gleisanlage führt zu star ker Beanspruchung von Lagerplatte und Lagerbett.

Durch eine gezielte Anordnung von elastischen Elementen zwi schen der Lagerplatte und dem Lagerbett kann beim Auftreten einer Belastung das vertikale Bewegungsverhalten der Lager platte gesteuert werden. Durch die Ausbildung dieser ela stischen Elemente in bestimmten geometrischen Formen, kann deren Elastizitätsverhalten beeinflußt werden.

Eine Einrichtung zum Lagern von Schienen zeigt beispielswei se die DE-OS 30 30 936 bei der die Schiene auf einer Lager platte befestigt ist, die sich über eine Profilierung unter Zwischenlage elastischer Elemente gegen ein Lagerbett ab stützt.

Der Querschnitt der Profilierung ist im wesentlichen trapez förmig ausgebildet. Das bedeutet, daß die elastischen Ele mente schräg zueinander angeordnet sind und somit einen Win kel bilden, der nach oben hin zur Schiene offen ist. Die der Mitte der Gleisanlage näher liegenden elastischen Elemente bilden mit einer Senkrechten zur Ebene der Gleisanlage einen kleineren Winkel, als die auf der Außenseite der Gleisan lage angeordneten elastischen Elemente.

Diese bekannte Einrichtung weist den Nachteil auf, daß die Lagerplatte, abhängig von der Belastungsrichtung entweder zur Mitte oder zur Außenseite der Gleisanlage hin in eine geneigte Stellung gegenüber dem Lagerbett kippen kann. Eine Neigung der Lagerplatte zur Außenseite der Gleisanlage hin bewirkt einen im wesentlichen horizontalen Versatz des Schie nenkopfes zur Außenseite. Damit wird eine unerwünschte Spur erweiterung erreicht, die nebst einem erhöhten Verschleiß bei einem eventuell auftretenden Schienenbruch in einem Kur venabschnitt der Gleisanlagen zu einer Entgleisung des Schie nenfahrzeuges führen kann. Die Aufnahme von Führungskräften ist nicht mehr möglich.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Einrichtung besteht darin, daß sich die Lagerplatte beim Auftreten von hohen, nur in vertikaler Richtung wirkenden Kräften sehr stark zur Mitte der Gleisanlage neigt, wodurch der Schienenkopf eine große horizontale Bewegung zur Mitte der Gleisanlage ausführt. Dies bewirkt eine deutliche Verengung der Spur.

Spurverengungen in Gleisanlagen rufen hohen Verschleiß im Bereich der Radflansche und im Bereich der Seitenflanken der Schienenköpfe sowie einen hohen Rollwiderstand und Geräusch entwicklung hervor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Lagern von Schienen zu schaffen, die unabhängig von der Belastung auch in Kurvenabschnitten die Beibehaltung der Spur gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Winkel zur Mitte der Gleisanlage hin offen sind und im Winkelmaß von der gegen die Mitte der Gleisanlage gerichteten Innen seite der Schienen zur Außenseite der Schienen hin zuneh men.

Aufgrund der winkeligen Anordnung der Flanken und der ela stischen Elemente zwischen Lagerbett und Lagerplatte wird die Möglichkeit geschaffen, daß die Schiene mit der Lager platte um einen virtuellen Pol schwenken kann, wobei dieser Pol bei jeder Schiene auf der Außenseite der Gleisanlage, etwa in der Höhe des Schienenkopfes liegt.

Dies führt dazu, daß die aus dem Gewicht des Schienenfahr zeuges und den auftretenden Querkräften in Kurvenabschnitten resultierende Belastung einen Schwenkvorgang der Lagerplatte und der auf der Lagerplatte befestigten Schiene bewirkt, wo bei sich die Lagerplatte zur Mitte der Gleisanlage neigt. Während des Schwenkvorganges bewegt sich die Lagerplatte nicht nur im wesentlichen vertikal zu der Profilierung des Lagerbettes, sondern auch horizontal zur Außenseite der Gleisanlage. Dadurch wird der beim Schwenkvorgang der Schie ne entstehende, horizontale Versatz des Schienenkopfes kom pensiert. Der Schienenkopf der Schiene bleibt somit in Bezug auf seine horizontale Lage stabil. Eine sich nachteilig und teilweise gefährlich auswirkende Spurerweiterung der Gleis anlage wird somit verhindert.

Der Schwenkvorgang der Lagerplatte gegenüber dem Lagerbett kann beispielsweise durch die Hilfe von Lagerelementen wie Gleitlager, Rollen oder Kugeln unterstützt werden, die je weils zwischen den Flanken der Profilierung von Lagerplatte und Lagerbett angeordnet sind. Dabei werden die zwischen der Lagerplatte und dem Lagerbett angeordneten elastischen Ele mente durch die auftretende Belastung unterschiedlich stark zusammengedrückt.

Versuche haben gezeigt, daß der Schwenkvorgang zwischen Lagerplatte und Lagerbett besonders gut erfolgt, wenn vorzugsweise die Winkel der Flanken zur Senkrechten 5° bis 85° betragen.

Zweckmäßigerweise weist die Profilierung weitere im wesent lichen senkrecht zur Ebene der Gleisanlagen verlaufende Flanken auf. Diese Flanken haben im wesentlichen die Aufga be, die auftretenden Querkräfte, die im wesentlichen durch die Führungskräfte der Schienenfahrzeuge beim Befahren von Kurvenabschnitten entstehen, aufzunehmen.

Zweckmäßigerweise sind zumindest bei einem Teil der Flanken zwischen Lagerplatte und Lagerbett elastische Elemente an geordnet. Die elastischen Elemente besitzen die Eigenschaft, Querkräfte elastischer aufnehmen zu können als Druckkräfte. Durch die Anordnung von Flanken mit unterschiedlichen Win keln kann somit beim Auftreten einer Belastung, das unter schiedliche Bewegungsverhalten der Flanken gegenüber den elastischen Elementen gesteuert werden. Je nach Anordnung der Flanken können somit an den elastischen Elementen unter schiedliche Querkräfte angreifen. Um den gewünschten Schwenkvorgang zwischen Lagerplatte und Lagerbett erzielen zu können, wir dieses entsprechende Bewegungsverhalten der Flanken gegenüber den elastischen Elementen ausgenützt.

Im Bereich der Profilierung können die elastischen Elemente auch nur derart angeordnet sein, daß sie das Zurückdrücken der Lagerplatte in die normale Position gewährleisten.

Vorzugsweise bestehen die elastischen Elemente aus synthe tischem Gummi, natürlichem Gummi, Kork, Polyurethan oder Polysulfid. Diese Materialien besitzen die Eigenschaft, ge genüber auftretenden Querkräften elastisch zu wirken und gegenüber Druckkräften in ihrer Form stabiler zu bleiben.

Zweckmäßigerweise weisen die elastischen Elemente einen rechteckigen, quadratischen, trapezförmigen, runden oder polygonalen Querschnitt auf. Je nach Art der Ausbildung der Profilierung an der Lagerplatte und am Lagerbett können die elastischen Elemente die zuvor genannten Querschnitte auf weisen.

Wie schon in der Beschreibung weiter vorne darauf hingewie sen wurde, können bestimmte Elastizitätsverhalten von ela stischen Elementen durch eine entsprechende Formgebung der elastischen Elemente erreicht werden.

Vorteilhafterweise ist die Profilierung von wenigstens zwei zahnförmigen Leisten an der Lagerplatte und entsprechenden Ausnehmungen an dem Lagerbett gebildet. Die als zahnförmige Leisten ausgebildete Profilierung erstreckt sich parallel zur Schienenlängsachse. Eine Einrichtung zum Lagern von Schienen mit einer derartig ausgebildeten zwei zahnförmige Leisten aufweisenden Profilierung ist gegenüber den auftre tenden Kräften sehr lagestabil, da die zahnförmigen Leisten im wesentlichen weit auseinander jeweils im Bereich der Außenseite der Lagerplatte bzw. Lagerbett angeordnet sind. Die auf der gegenüberliegenden Seite der Lagerplatte befestigte Schiene befindet sich somit im wesentlichen zwischen beiden zahnförmigen Leisten. Anstelle der Anordnung von zwei zahn förmigen Leisten können auch mehrere, über die im rechten Winkel zur Schienenlängsachse gemessene Breite von Lager platte und Lagerbett verteilte, zueinander parallel verlau fende, zahnförmige Leisten vorgesehen sein.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles, das im Querschnitt eine Einrichtung zum Lagern von Schienen zeigt, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Einrichtung in unbelastetem Zustand;

Fig. 2 die Einrichtung gemäß Fig. 1 in belastetem Zustand.

Die Fig. 1 und 2 zeigen die Einrichtung mit einer Schiene 1, die einen Schienenfuß 1a einen Schienenkopf 1d, mit Stirn fläche 1b und Seitenflanken 1c aufweist. Die Schiene 1 ist auf einer Lagerplatte 3 mittels Befestigungselementen 3a be festigt. Die horizontale, seitliche Verschiebung bzw. die seitliche Führung der Schiene 1 wird mit Hilfe von Vorsprün gen 3b gewährleistet, die von der Oberseite der Lagerplatte 3 abragen.

Die Lagerplatte 3 und das Lagerbett 6 weisen eine ineinander greifende Profilierung auf, die im dargestellten Beispiel zwei zahnförmige Leisten 4, 5 an der Lagerplatte 3 und zwei Ausnehmungen 7, 8 im Lagerbett 6 aufweist. Die zahnförmigen Leisten 4, 5 ragen unter Zwischenlage von elastischen Elemen ten 9a, 9b, 9c, 9d in die Ausnehmungen 7, 8 des Lagerbettes 6, das auf einem festen Untergrund U, beispielsweise einer Schienenschwelle mittels nicht näher dargestellten Befesti gungselementen befestigt ist.

Befindet sich die Gleisanlage nicht unter Belastung, wie gemäß Fig. 1 dargestellt, so halten die elastischen Ele mente 9a, 9b, 9c, 9d die Lagerplatte 3 und das Lagerbett 6 im ursprünglichen Abstand voneinander.

Die zahnförmigen Leisten 4, 5 und die Ausnehmungen 7, 8 wei sen Flanken 4a, 7a, 5a, 8a auf, die unter einem von 90° ab weichenden Winkel zu einer Senkrechten zur Ebene der Gleis anlage verlaufen. Die Flanken 4a, 7a, 5a, 8a sind derart schräg angeordnet, daß die unterschiedlichen Winkel zur Mitte der Gleisanlage hin offen sind und im Winkelmaß von der zur Mitte der Gleisanlage gerichteten Innenseite der Schiene 1 zur Außenseite der Schiene 1 hin zunehmen. Somit sind die der Mitte der Gleisanlage näherliegenderen Flan ken 4a, 7a in Bezug auf eine Horizontale steiler angeordnet als die Flanken 5a, 8a, die weiter von der der Mitte der Gleis anlage abliegen.

Die der Mitte der Gleisanlage näherliegende zahnförmige Leiste 4 ist im wesentlichen spitzförmiger ausgebildet, als die zahnförmige Leiste 5. Die elastischen Elemente 9a, 9b, 9c, 9d besitzen die Eigenschaft, auf Querkräfte elastischer zu reagieren, als auf Druckkräfte.

Um eine vertikale Sicherung der Lagerplatte 3 und somit der Schiene 1 zu gewährleisten, umgreift das Lagerbett 6 die La gerplatte 3 mit umgreifenden Teilen 6c, 6d wenigstens teil weise. Damit ein Herausspringen der Lagerplatte 3 aus dem Lagerbett 6 und die Korrosion sowie die Verschmutzung im Be reich der Profilierung verhindert wird, befinden sich ela stische Stabilisatoren 10 zwischen den mit dem Lagerbett 6 verbundenen, die Lagerplatte 3 umgreifenden Teilen 6c, 6d und der Lagerplatte 3.

Damit die Einrichtung zum Lagern von Schienen 1 entspre chenden Widerstand gegen auftretenden Durchschub bilden kann, ist die Lagerplatte 3 derart ausgebildet, daß sie das Lagerbett 6 in Längsrichtung der Schienen 1 überragt, wobei sich der überragende Teil der Lagerplatte 3 vertikal nach unten erstreckt und das Lagerbett 6 teilweise überlappt. Zwischen Lagerplatte 3 und Lagerbett 6 sind zusätzlich ela stische Elemente angeordnet, die den entsprechenden Wider stand gegen Durchschub bilden. Das Übergreifen des Lager bettes 6 durch die Lagerplatte 3 in Längsrichtung der Schie nen 1 ist in nicht dargestellt.

Die Fig. 2 zeigt die Einrichtung, wobei ein Rad 2 eines zeichnerisch nicht dargestellten Schienenfahrzeuges auf der Stirnfläche 1b der Schiene 1 aufliegt und mit dem Radflansch 2a die Seitenflanke 1c des Schienenkopfes 1d berührt. Auf tretende horizontale Belastungen P_H und vertikale Belastun gen P_V sowie das anteilsmäßige Gewicht, das sich aus dem Eigengewicht des Schienenfahrzeuges, und dem Gewicht der Zuladung zusammensetzt, werden vom Rad 2 auf den Schienenkopf 1d der Schiene 1 übertragen.

Im Bereich der im wesentlichen spitzförmiger ausgebildeten zahnförmigen Leiste 4 treten gegenüber den elastischen Ele menten 9a, 9b höhere Querkräfte auf, als in den elastischen Elementen 9c, 9d im Bereich der Zahnleiste 5. Durch die unterschiedliche Querkraft auf die elastischen Elemente 9a, 9b, 9c, 9d entsteht im Bereich der spitzförmiger ausgebilde ten zahnförmigen Leiste 4 bei Belastung eine größere Bewe gung der Lagerplatte 3 gegenüber den elastischen Elementen 9a, 9b als im Bereich der zahnförmigen Leiste 5. Dabei neigt sich die Lagerplatte 3 zur Mitte der Gleisanlage, und die elastischen Elemente 9a, 9b, 9c, 9d verformen sich aufgrund der auftretenden Querkräfte und Druckkräfte.

Im Gegensatz zu den im Bereich der Außenseite der Gleisan lage angeordneten, sich verformenden Stabilisatoren 10 wer den die der Mitte der Gleisanlage näher liegendenden Stabi lisatoren 10 beim Auftreten einer Belastung entlastet.

Die im wesentlichen horizontal wirkenden Belastungen P_H, die durch die Führungskräfte der Schienenfahrzeuge beim Befahren von Kurvenabschnitten entstehen, werden von den parallel zur Senkrechten angeordneten elastischen Elementen 9b, 9d auf ge nommen. Die elastischen Elemente 9b, 9d stützen sich dabei an den Flanken 4b, 7b, 5b, 8b ab.

Durch das einseitige, stärkere Eintauchen der zahnförmigen Leiste 4 in die Ausnehmung 7, erfolgt ebenfalls eine Neigung der auf der Lagerplatte 3 befestigten Schiene 1, deren Schienenkopf 1d im wesentlichen nur vertikal versetzt wird.

Claims

1. Einrichtung zum Lagern von Schienen (1) einer Gleisan lage für Schienenfahrzeuge mit Lagerplatte (3) und La gerbett (6), wobei sich Lagerplatte (3) und Lagerbett (6) unter Zwischenlage zumindest bereichsweise angeord neter elastischer Elemente über eine in Schienenlängs richtung verlaufende, ineinandergreifende Profilierung abstützen und wobei die Profilierung in Schienenlängs richtung verlaufende Flanken (4a, 7a, 4b, 7b, 5a, 8a, 5b, 8b) aufweist, von denen wenigstens zwei unter einem nach oben zur Schiene hin offenen, von 90° gegenüber einer Senkrechten zur Ebene der Gleisanlage abweichen den Winkel verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel zur Mitte der Gleisanlage hin offen sind und im Winkelmaß von der gegen die Mitte der Gleisanlage ge richteten Innenseite der Schienen (1) zur Außenseite der Schienen (1) hin zunehmen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel 5° bis 85° betragen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Profilierung weitere im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Gleisanlage verlaufende Flanken (4b, 7b, 5b, 8b) aufweist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest bei einem Teil der Flanken (4a, 7a, 5a, 8a) zwischen Lagerplatte (3) und Lagerbett (6) elastische Elemente (9a, 9c) angeordnet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente (9a, 9b, 9c, 9d) aus synthetischem Gummi, natürlichem Gummi, Kork, Polyurethan oder Polysulfid bestehen.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente (9a, 9b, 9c, 9d) einen rechteckigen, quadratischen, trapezförmigen, runden oder polygonalen Querschnitt aufweisen.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung von wenigstens zwei zahnförmigen Leisten (4, 5) an der Lagerplatte (3) und entsprechenden Ausnehmungen (7, 8) im Lagerbett (6) gebildet ist.