DE69018265T2 - Schiene. - Google Patents

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrbahn mit darin eingelassenen Schienen. Solche Fahrbahnen werden insbesondere für die gemeinsame Benutzung durch Straßen- und Schienenfahrzeuge, insbesondere durch leichte Schienenfahrzeuge eingesetzt.
HINTERGRUND DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
• Die Schienen für eine Eisenbahn sind I-Träger, die durch Querschwellen auf einem Schotterbett auf einem vorbereiteten Fundament getragen werden. Wo eine Straße eine Eisenbahn überquert, da ist die Oberfläche der Straße auf gleicher Höhe mit den Oberseiten der Schienen und der Raum zwischen den Schienen wird dann aufgefüllt. Diese Schienen haben ein hohes Profil, da die Breite der Schiene wesentlich geringer ist als die Tiefe. Für über Straßen verlaufende Eisen- oder Straßenbahnen werden Schienen mit ähnlich hohem Profil verwendet. Somit wurde für Straßenbahnen eine sogenannte Phoenix-Schiene verwendet, die allgemein ein I-Träger ist, der jedoch eine Rille für Flansche der Laufräder aufweist, die in dem oberen Flansch ausgebildet ist. Um eine solche Schiene in eine solche Straße einzulassen, muß die Straßenoberfläche bis auf eine Tiefe von wenigstens 50 cm ausgehoben werden, damit eine Schwelle oder ein Betonbett unter die Schiene gelegt werden kann, die/das eine Tiefe von 18 cm aufweist. Ein solcher tiefer Aushub erfordert die Umverlegung von unterirdischen Versorgungsrohrleitungen wie z.B. Wasser- und Stromleitungen und stört die bauliche Integrität der Straße. In Dresden wurden in den späten 50er Jahren Möglichkeiten zur Verringerung der Aushubtiefe entwickelt, wobei die Schiene in etwa 20 cm tiefe Betonplatten eingegossen wurde (dies erforderte jedoch, daß recht kurze Schienenstücke zusammengeschweißt werden mußten) und in Budapest entwickelte Dr. Zahummensky ein Verfahren, bei dem Schienen in mit Stahl ausgelegten Kanälen in Betonplatten eingelassen wurden, wobei die Schienen eine Tiefe von 7 cm und die Platten eine Tiefe von 18 cm hatten. Ein Nachteil mit solchen Plattensystemen besteht darin, daß die Platten dazu neigen, abzusinken oder zu wackeln, wobei dieser Neigung bei dem System in Dresden durch die Steifigkeit des Phoenix-Gleises entgegengewirkt wurde. In der internationalen Patentveröffentlichung WO 84/00391 wird eine Phoenix-artige Schiene beschrieben, die aus einem I- Träger mit kleinem Fuß und großem Kopf besteht. Dies soll zu einer Verringerung der Anzahl von Schwellen und anderen Bettkonstruktionen führen, da die den Kopf bildenden Flansche die Schiene auf einer Straßenoberfläche im wesentlichen tragen. Die Straßenoberfläche muß jedoch ausgehoben werden, damit die Schiene auf einem Bett getragen werden kann, und wenn die Schiene auf diese Weise getragen wird, dann muß die Straßenoberfläche erneut mit Schotter aufgebaut werden, möglicherweise durch eine Bitumenschicht auf der Oberfläche gebunden. Die Schiene müßte dann ziemlich tief sein, da der Schotter dazu neigen würde sich zu setzen, wenn die Steifigkeit der Schiene einem solchen Setzen nicht entgegenwirkt. Das US-Patent 3089650 beschreibt eine Schiene mit Flanschen in Richtung der Oberseite, aber diese Flansche sollen ein geeignetes Bereichsmoment in einer Wägevorrichtung bereitstellen. Diese Schiene wäre für den Einsatz in einer Fahrbahn nicht geeignet, da die Rille breit ist und die vollständige Radbreite aufnehmen soll und nicht nur den Radflansch, und bei einer solchen breiten Rille würden die Räder von Straßenfahrzeugen dazu neigen, darin eingeklemmt zu werden, was gefährlich ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung stellt eine Fahrbahn für Schienen- und Straßenfahrzeuge mit einem Paar Schienen bereit, die in eine Straßenoberfläche eingelassen sind, wobei jede der Schienen aus einem mittleren gedrungenen Strangenabschnitt und einem Paar Flanschen besteht, die einstückig seitlich zur Oberfläche des Stangenabschnitts verlaufen, wobei der Stangenabschnitt eine Rille in eine Oberfläche der Schiene zum Stützen von Laufrädern eines Schienenfahrzeugs bildet, wobei die Rille die Flansche der Räder aufnimmt und wobei jede Schiene eine Tiefe aufweist, die erheblich geringer ist als ihre Breite und wobei ihr Stangenabschnitt relativ flach in einer Ausnehmung installiert ist, die in der Straßenoberfläche bis zu einer Tiefe vorgeformt ist, in der sie den Stangenabschnitt aufnehmen kann, wobei die Flansche die Schiene wirksam abstützen.
• Moderne Straßen in Städten, in denen Stadtbahnen mit höherer Wahrscheinlichkeit eine Straße mit dem Straßenverkehr gemeinsam nutzen, werden nach anspruchsvollen Normen gebaut und sind in der Lage, 40 Tonnen Fahrzeuge mit 11 Tonnen Radbelastung zu tragen. Die Konstruktion solcher Straßen ist kostspielig und die vorliegende Erfindung reduziert die Menge an Aushub zum Einlassen der Schiene auf ein Minimum. Die Flansche dienen zur Verteilung vertikaler Lasten, zum Eingreifen in die Straßenoberfläche, um Querbelastungen entgegenzuwirken und Schäden an der Fahrbahn aufgrund von an den Seiten des Stangenabschnittes hinablaufendem Wasser auf ein Minimum zu reduzieren. Die Flansche können mit Graten versehen sein, die in die Fahrbahn eindringen und/oder es kann ein Dichtungsmittel verwendet werden, das gegen Eindringen von Wasser abdichtet und seitliche Belastungen absorbiert. Wo eine sehr große seitliche Belastung erwartet wird, da können Phoenix-Gleisabschnitte verwendet werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Fig. 1 ist ein Abschnitt einer in eine Fahrbahn eingelassene Schiene,
• Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung eines in eine Fahrbahn eingebauten Schienenpaars, und
• Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung, die eine Schienenkreuzung zeigt.
BESCHREIBUNG EINER EXEMPLARISCHEN AUSGESTALTUNG
• Fig. 1 zeigt eine vergrößerte Darstellung einer Schiene 11 in einer flachen Ausnehmung 12 in einer Fahrbahn 14. Die Ausnehmung kann beispielsweise 4 cm tief und 10 cm breit sein. Die Schiene hat einen mittleren Stangenteil 15, der allgemein einen regelmäßigen trapezförmigen Querschnitt hat, aber eine Rille 16 für die Laufräderflansche eines Fahrzeuges in der breiteren Oberfläche aufweist, die bei Gebrauch die Oberseite der Schiene darstellt. Einstückig seitlich zu dem Stangenabschnitt verläuft ein Flansch 17 auf jeder Seite der Schiene. Die Ausnehmung wird vorzugsweise mit geeigneten Trennvorrichtungen wie die Schrämradmaschinen oder anderen Trennvorrichtungen herausgeschnitten, die die Seiten der Ausnehmung schneiden, oder mit einer Hobelmaschine oder anderen Trennvorrichtungen, mit denen das zwischen den Schnittseiten der Ausnehmung verbleibende Material abgetragen wird. Die Ausnehmung wird dann mit einem geeigneten Material 18 teilweise gefüllt, so daß sich nach dem Einsetzen einer Schiene in die Ausnehmung diese in das Material 18 setzen kann, so daß die vertikale Belastung wirksam von der an den Flanschen hängenden Schiene aufgefangen werden kann. Die Schiene kann aus Stahl, Eisen oder einem anderen Material hergestellt sein, das gewalzt, extrudiert oder auf andere Weise zu der illustrierten gedrungenen T-Form verarbeitet wird. Die Schiene kann mit mechanischen oder anderen Mitteln wie z.B. einem Kleber befestigt werden, der vorzugsweise elastisch ist, wie dies bei Corkelast der Fall ist. Es können Rippen oder eine flache Rille in die untere Seite jedes Flansches eingearbeitet werden, um die Dichtungseigenschaften und die Widerstandsfähigkeit der Schiene gegen seitliche Bewegungen zu verbessern. Die Schienen können miteinander verschweißt oder auf andere Weise an den Enden miteinander verbunden seiri, um ein kontinuierliches Gleis zu bilden, und sie können unter Spannung verlegt werden, um thermische Ausdehnungsprobleme zu vermeiden. Wie in Fig. 2 gezeigt, wird gewöhnlich ein Schienenpaar benutzt und es kann ein Paar Ausnehmungen gleichzeitig mit Hilfe von mechanisch gekuppelten Trennvorrichtungen geschnitten werden, um einen korrekten Abstand zu gewährleisten. Es können Querstäbe (nicht dargestellt) in regelmäßigen Abständen als abstandsdefinierende Vorrichtungen vorgesehen werden, die unter die Straßenoberfläche eingelassen werden können.
• Um Unannehmlichkeiten für den überquerenden Straßenverkehr und insbesondere für Zweiradfahrzeuge wie Fahr- und Motorräder durch die glatten Metallschwellen zu vermeiden, die durch die Schienen gebildet werden, kann der Raum zwischen den Schienen 11 bis zur Oberseite der Schienen durch eine dünne Teerschicht 20 oder ein anderes Straßenoberflächenmaterial aufgefüllt werden. Die Flansche könnten leicht in die Fahrbahnoberfläche eingelassen werden, so daß sie im wesentlichen mit der Fahrbahn bündig sind und es könnte dann einfach die Naht an den Flanschen entlang mit Teer oder dergleichen aufgefüllt werden. Es wäre ebenfalls möglich, daß sich die Flansche leicht unterhalb der Oberseite der Schienen befinden würde, wobei die Oberseite der Flansche mit Teer oder einem anderen Material abgedeckt würde, um die Menge an freiliegendem Metall auf ein Minimum zu reduzieren.
• Fig. 3 zeigt ein Verbindungsstück, das gegossen oder auf sonstige Weise ausgebildet würde und zwei Schienen 21 und 22 aufweist, die sich in einem Winkel mit den Rillen in den beiden Schienen kreuzen, die über den Mittelpunkt 23 verlaufen. Bei komplizierteren Anordnungen wie z.B. Verzweigungen können spezielle Vorkehrungen getroffen werden, so können z.B. Abschnitte von konventionellen Phoenix-Gleisen vorgesehen werden, aber eine geeignete Anpassung von Fig. 3 ist möglich.
• Die vorliegende Erfindung ist hauptsächlich für den Einsatz dort geeignet, wo Straßenfahrzeuge und Schienenfahrzeuge die Fahrbahn gemeinsam benutzen. Solche Situationen entstehen dort, wo es Straßenbahnen oder leichte Stadtbahnen gibt. Die Erfindung kann selbst dann benutzt werden, wenn solche Straßenbahnen oder leichte Stadtbahnen auf getrennten Spuren fahren, sogar für Hauptstrecken-Eisenbahnen. Wo getrennte Schienen oder Hauptstrecken-Eisenbahnen beteiligt sind, da kann die Fahrbahn, in die die Schienen eingelassen werden, aus schwerem Beton oder Steinplatten oder auch auf einem in situ verlegten kontinuierlichen Betonbett hergestellt sein; bei solchen Betonfahrbahnen wären Ausdehnungsfugen notwendig, aber die Ausnehmungen können während der Herstellung oder des Gießens des Naßbetons gebildet werden. So könnten beispielsweise die Ausnehmungen durch einen Gleitschalenfertiger oder eine andere Maschine ausgebildet werden. Die Niederprofilschiene gemäß der vorliegenden Erfindung bietet Vorteile aufgrund der verringerten Schienenhöhe gegenüber traditionellen Eisenbahnspuren, insbesondere dort, wo ein Gleis elektrifiziert oder verengt bzw. verbreitert werden soll, da es nicht mehr notwendig ist, ein vorhandenes Gleisbett abzusenken, möglicherweise durch Freilegen der Wandfundamente in vorhandenen Tunnels.
• Die Schienen können für Signalsysteme oder Stromversorgung benutzt werden, wenn die Schienen isoliert sind. Es ist jedoch möglicherweise nicht möglich, auf diese Weise ausreichend Strom zum Antreiben eines Fahrzeuges zuzuführen, sondern die Schienen können lediglich als Rückführweg benutzt werden, und in diesem Fall wäre es wünschenswert, die Schienen an ein Erdungskabel mit niedrigem Widerstand in bestimmten Abständen zu bonden, um Störungen der Erdschlußströme mit anderen Versorgungsleitungen zu verhindern.
• Der Querschnitt der Schienen hängt von der Verwendung ab. Die Rille ist so geformt, daß sie für den vorgesehenen Verkehr geeignet ist und kann beispielsweise so ausgelegt werden, daß sie nicht nur in die ein Fahrzeug tragenden Räder eingreift, sondern auch in Lenkräder, die in die Rille eingreifen und die Lenkinformationen an die tragenden Räder übertragen. Der mittlere Stababschnitt wäre für eine ausreichende Rille tief genug, nämlich typischerweise etwa 7 cm, von denen 4 cm in die Fahrbahn eingelassen sind, und die Breite würde typischerweise 10 cm betragen, wobei sich die Flansche unter Berücksichtigung der Lasttragfähigkeit des Substrats ausreichend weit in die Breite ausdehnen, so daß die Schienen von der Fahrbahn herabhängen können, damit die vertikale und horizontale Belastung der Schienen von der Oberfläche der Fahrbahn ohne merkbares Setzen aufgenommen werden kann, im Gegensatz zu den bekannten Systemen, bei denen die vertikale Belastung von der Unterseite der Schienen absorbiert wird.
• Selbst wenn die Flansche versetzt oder an dem Stababschnitt nach unten eingelassen sind und die Flansche sowie der Stababschnitt in die Fahrbahn eingelassen sind, wird die vertikale Belastung in der Nähe der Oberfläche der Fahrbahn aufgenommen. Man ist der Ansicht, daß das Einlassen der Flansche in die Fahrbahn nur dann praktisch ist, wenn die Ausnehmungen während des Verlegens der Fahrbahn vorgeformt sind oder wenn die Schienen während des Straßenbaus gelegt werden, wobei die Flansche durch die Deckschicht zugedeckt werden, ohne daß dadurch die beabsichtigte Höhe der Fahrbahn überscritten wird.

Claims (10)

1. Fahrbahn für Schienen- und Straßenfahrzeuge mit einem Paar Schienen (11), die in eine Straßenoberfläche (14) eingelassen sind, wobei jede der Schienen aus einem mittleren gedrungenen Stangenabschnitt (14) und einem Paar Flanschen (17) besteht, die einstückig seitlich zur Oberseite des Stangenabschnitts verlaufen, wobei der Stangenabschnitt eine Rille (16) in einer Oberfläche der Schiene zum Stützen von Laufrädern eines Schienenfahrzeugs bildet, wobei die Rille die Flansche der Räder aufnimmt und wobei jede Schiene eine Tiefe aufweist, die erheblich geringer ist als ihre Breite, und wobei ihr Stangenabschnitt relativ flach in einer Ausnehmung (12) installiert ist, die in der Straßenoberfläche bis zu einer Tiefe vorgeformt ist, in der sie den Stangenabschnitt aufnehmen kann, wobei die Flansche die Schiene wirksam abstützen.

2. Fahrbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schiene einen allgemein trapezförmigen Stangenabschnitt aufweist, dessen Tiefe geringer ist als seine Breite.

3. Fahrbahn nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß jede Schiene mit mechanischen oder anderen Mitteln befestigt ist.

4. Fahrbahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die schienenflansche auf der Fahrbahnoberfläche abschließen.

5. Fahrbahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Schiene aus zusammengeschweißten Schienenstücken ausgebildet ist.

6. Fahrbahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Schienen, die sich in einem Winkel kreuzen, wobei ein Anschlußstück für die Schienen ein integrales Gußstück oder ein auf andere Weise geformtes Element mit sich schneidenden Stangenabschnitten aufweist, die sich in dem genannten Winkel mit Rillen in den sich schneidenden Stangenabschnitten kreuzen, die über den mittleren Schnittpunkt und in einer Linie mit den Rillen in den Schienen verlaufen.

7. Fahrbahn nach Anspruch 6, wobei das Anschlußstück in Phoenix-Bauweise hergestellt ist.

8. Fahrbahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stangenabschnitt etwa sieben Zentimeter tief, von denen vier Zentimeter in die Fahrbahnoberfläche eingelassen sind, und etwa zehn Zentimeter breit ist, wobei die Flansche um eine Strecke weiter nach außen verlaufen, die unter Berücksichtigung der Tragfähigkeit der Fahrbahnoberfläche, die Schiene ohne merkliches Absetzen zu stützen, ausreichend ist.

9. Fahrbahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fahrbahnoberfläche zwischen jedem Paar Schienen bis auf die Höhe der Schienenoberseite aufgebaut ist.

10. Verfahren zum Bauen einer Fahrbahn für Schienen- und Straßenfahrzeuge, umfassend ein Paar Schienen, die durch Ausbilden einer Straßenoberfläche (14) mit flachen vorgeformten Ausnehmungen (12) und anschließendes Einsetzen der Schienen (11) in die eigentliche Straßenoberfläche eingelassen wurden, wobei die Schienen (11) mittlere gedrungene Stangenabschnitte (15) aufweisen, die jeweils eine Oberseite für Räder der Schienenfahrzeuge und eine Rille (16) für Flansche der genannten Räder und Flansche (17) aufweisen, die einstückig seitlich zur Oberseite des genannten Stangenabschnittes verlaufen, und wobei jede Schiene eine Tiefe aufweist, die erheblich geringer ist als ihre Breite, und wobei die Größe jeder Ausnehmung so bemessen ist, daß sie den Stangenabschnitt der Schiene aufnimmt, wobei die Flansche die Schiene in der Ausnehmung abstützen.