DE8615554U1 - Concrete sleeper - Google Patents
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Description
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Stahlwerke Peine-Salzgitter AG, 3150 PeineSteelworks Peine-Salzgitter AG, 3150 Peine
BETONSCHWELLE
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Betonquerschwelle für Gleisanlagen gemäß CONCRETE SLEEPER
Description:
The invention relates to a concrete cross sleeper for railway tracks according to
u«iii Oberbegriff des Anspruches 1.u«iii Preamble of claim 1.
Betonquerschwellen sind geeignete Schienenträger für den Eisenbahnoberbau sowohl in Schotterbetten als auch auf festen Beton- oder Asphältuntergrund. Sie haben einerseits die Aufgäbe, Schienen spurgetreu zu fixieren und andererseits den Schienenstrang durch ihre relativ kurze Auflagerfläche für die Schienen bei der überrollenden Belastung die notwendige Elastizität zu geben. Im Betrieb werden diese Schwellen auf Druck, Biegung, Torsion und Querverschiebung beansprucht. Eine Auflage der Schwellenunterseite in gesamter Länge gewährleistet eine gute Druckverteilung gegen Einsinken in den Untergrund. Concrete cross sleepers are suitable rail supports for the railway superstructure both in ballast beds and on solid concrete or asphalt subsoil. On the one hand, they have the task of fixing rails in line with the track and on the other hand, thanks to their relatively short support surface for the rails, they give the rail line the necessary elasticity when it is rolled over. In operation, these sleepers are subjected to pressure, bending, torsion and transverse displacement. A support for the underside of the sleeper along its entire length ensures good pressure distribution to prevent it from sinking into the subsoil.
Derartige Betonquerschwellen sind bekannt. Diese Schwellen haben Nachteile. Gleisstrom-Signalsysteme können durch Schwellen aus elektrisch leitendem Material wie Torstahl beeinflußt werden. Bei Fahrzeugen mit Gleichstromantrieb erfassen Induktionsströme das leitende Material. Eine Verminderung der Biegebelastung in Gleislängsrichtung und damit verringerter Torsion und der bekannten "Pumpwirkung" in Schotterbetten läßt sich nur durch Verkürzung des Schwellenabstandes erreichen. Dieses bedingt einen hohen Materialaufwand. Such concrete cross sleepers are well known. These sleepers have disadvantages. Track current signaling systems can be affected by sleepers made of electrically conductive material such as gate steel. In vehicles with direct current drive, induction currents affect the conductive material. A reduction in the bending load in the longitudinal direction of the track and thus reduced torsion and the well-known "pumping effect" in ballast beds can only be achieved by shortening the sleeper spacing. This requires a high material expenditure.
Es wurde ebenfalls vorgeschlagen, durch Verwendung sogenannter "Ohrenschwellen" die Zahl der Schwellen zu reduzieren bzw. die Zahl der Schienen-Auflager zu erhöhen. Die seitlich der Schwellenachse sich erstreckenden Betonteile dieser Schwelle brachen in der Praxis jedoch häufig trotz Bewehrung aufgrund der Belastung durch die Schienenfahrzeuge.It was also suggested to reduce the number of sleepers or increase the number of rail supports by using so-called "ear sleepers". In practice, however, the concrete parts of these sleepers extending to the side of the sleeper axis often broke due to the load from the rail vehicles despite reinforcement.
Durch ein anderes bekanntes Beton-Schwellensystem läßt sich, bei gegebenem Nominal-Äbständ der Äuflägerpunkte der Schienen entsprechend dem Abstand der gebräuchlichen stabförmigen BetonqUerschWellen, schon eine erheblich bessere Lastverteilung erreichen.Using another known concrete sleeper system, a significantly better load distribution can be achieved, given a given nominal distance between the rail support points, corresponding to the distance between the usual rod-shaped concrete cross sleepers.
Für diese Betonschwellen wäre ein geringerer Auflager-Abstand wünschenswert und/oder eine höhere Torsionsbruchsicherheit, da in der Gabel der Y-Schwelle, bei Betriebsbelastung in der Symmetrieachse der Schwelle, &dgr;&iacgr;&Pgr;&THgr; yeyensinniye MöiliöntönbeidStiiny auftritt· Außerdem ist bekannt, Stahlschwellen auf Asphaltbetten durch "Nelson-Anker" zu fixieren.For these concrete sleepers, a smaller support distance would be desirable and/or a higher torsional fracture safety, since in the fork of the Y-sleeper, under operational load in the symmetry axis of the sleeper, δνοδάνια yeyensinniye MöiliöntönbeidStiiny occurs. It is also known to fix steel sleepers on asphalt beds using "Nelson anchors".
Von daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine neue Betonquerschwelle vorzuschlagen, die es ermöglicht, bei hoher Elastizität der Gleisanlage auf Schotterbetten oder fester Fahrbahn, ein günstigeres Einsinkverhalten in Schotterbetten, verringerte Biegespannungen in der Schiene und ein günstigeres Torsions- und Biegeverhalten der Schwelle zu erreichen sowie einen störungsfreien Betrieb von Gleisstrom-Signalsystemen auch bei Befahren der Gleisanlage mit gleichstromgetriebenen Fahrzeugen zu gewährleisten.Therefore, the object of the invention is to propose a new concrete cross sleeper which makes it possible to achieve a more favorable sinking behavior in ballast beds, reduced bending stresses in the rail and a more favorable torsional and bending behavior of the sleeper with high elasticity of the track system on ballast beds or solid roadway, as well as to ensure trouble-free operation of track current signaling systems even when DC-driven vehicles travel on the track system.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale.The object is achieved according to the invention by the features specified in the characterizing part of claim 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfaßt.Advantageous further developments of the invention are covered in the subclaims.
Die Doppellagerung der Schiene auf einer normalen Betonquerschwelle in Stabform mit der dazwischenliegenden Verspannung des Schienenfußes ergibt eine optimale Dreipunkt-Fixierung der Schiene.The double support of the rail on a normal concrete cross sleeper in bar form with the bracing of the rail foot in between results in an optimal three-point fixation of the rail.
Je größer der Abstand der Auflager auf den Schwellenenden, desto günstiger ist bei Belastung der Spannungsverlauf in der Schiene und Schwelle.The greater the distance between the supports on the sleeper ends, the more favourable the stress distribution in the rail and sleeper is when loaded.
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Im Idealfall müßte zwischen den Auflagern aller Schwellen ein stets gleicher Abstand bestehen; dieses würde jedoch einen zu hohen Aufwand an Schwellen bedeuten. Der vorgeschlagene Zwischenschritt mit einem ÄuflägerabstaMd auf den Schwellen Von mehr als 20 % des Abstandes zum Auflager der benachbarten Schwelle erbringt schon eine erhebliche Spannungsreduktion in der Schiene. Der Auflagerabstand wird durch die Schwellenbreite und damit zunehmendem Gewicht der Schwelle sowie der Gefahr des Schwellenbruches bei größer werdendem Hebelarm zurIdeally, there should always be the same distance between the supports of all sleepers; however, this would mean too much expenditure on sleepers. The proposed intermediate step with a support distance on the sleepers of more than 20 % of the distance to the support of the adjacent sleeper already brings about a considerable reduction in stress in the rail. The support distance is determined by the sleeper width and thus increasing weight of the sleeper as well as the risk of the sleeper breaking as the lever arm increases.
Dem Massenproblem begegnet eine Betonquerschwelle in Y-Form, bei der ca. 20 % der Betonmasse pro Längeneinheit eingespart wird, bei gleich guter oder besserer Schienenlagerung.The mass problem is addressed by a Y-shaped concrete cross sleeper, which saves about 20 % of the concrete mass per unit length, while providing equally good or better rail support.
DKe erfindungsgemäße Betonquerschwelle mit zwei oder mehr Auflagern für die Schiene pro Schwellenende ist insbesondere in stark belasteten Gleisabschnitten wie Stadtbahnstrecken, Hochgeschwindigkeitsstrecken, Schwerlaststrecken sinnvoll einsetzbar. Trotz der Gesamtelastizität der Gleisanlage muß das Festlager-Element Schwelle gegen Torsions- und Biegebruch stabil bleiben. Dieses erreicht man erfindungsgemäß zum einen durch die Verteilung der Schwellenbelastung auf drei Punkte je Schwellenende und zum anderen durch Verwendung an sich bekannten Polymerbetons aus kolloidalem Zement und 4 - 10 % Zusatz von Polymeren wie Polyvinylacetat.The concrete cross sleeper according to the invention with two or more supports for the rail per sleeper end is particularly useful in heavily loaded track sections such as light rail lines, high-speed lines and heavy-duty lines. Despite the overall elasticity of the track system, the fixed support element sleeper must remain stable against torsional and bending fracture. This is achieved according to the invention on the one hand by distributing the sleeper load over three points per sleeper end and on the other hand by using known polymer concrete made of colloidal cement and 4 - 10 % addition of polymers such as polyvinyl acetate.
Ebenfalls verwendbar wäre eine mit gehäckselten oder lagenweise !eingebrachten GFK-Fasern versehende Betonschwelle.A concrete sleeper with chopped or layered GRP fibres could also be used.
Die technologischen Eigenschaften dieser Verbundstoffe sind erheblich besser als Beton oder Spannbeton.The technological properties of these composites are significantly better than concrete or prestressed concrete.
Erforderlichenfalls können die aufgrund einer Spannungsanalyse festgestellten, besonders beanspruchten Teile der Schwelle aus einer Mischung der Verbundwerkstoffe oder durch Zusatz langfaseriger Kohlefasern oder Glasfasern stabilisiert werden.If necessary, the parts of the sleeper which are subject to particular stresses, as determined by a stress analysis, can be stabilised using a mixture of composite materials or by adding long-fibre carbon fibres or glass fibres.
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|· Diese Bewehrungstechnik hat den Vorteil, daß elektrisch leitendes Material Vermieden wird» welches durch Induktion oder Leitung (Elektrolyt^Biidung bei Regenwasser zwischen Schiene und Schwelle bzw* Schwellenbewehrung) Störungen in Gieisstrom-Meldeanlägen erzeugen könnte.|· This reinforcement technology has the advantage that electrically conductive material is avoided, which could cause interference in the conductor current detection systems through induction or conduction (formation of electrolytes in rainwater between the rail and the sleeper or the sleeper reinforcement).
i"t Auch eine Beeinflussung des Magnetfeldes gleichstromgetriebeneri"t Also influencing the magnetic field of DC-driven
Fahrzeuge durch das Schwellensystem kann so ausgeschlossen werden*Vehicles can be excluded through the threshold system*
Zur Erhöhung des Verseniebeniderstandes, insbesondere auf Asphaltbetten, können die neuen Betonquerschwellen durch sogenannte Nelson-Anker mit dem Untergrund verbunden werden·; dieses trägt zur Versteifung der Schwelle als Schienenträger bei.To increase the resistance to displacement, especially on asphalt beds, the new concrete cross sleepers can be connected to the subsoil using so-called Nelson anchors; this helps to stiffen the sleeper as a rail support.
Die Bewehrung der Schwelle an den besonders belasteten Punkten durch die Verbindung der für die Zuganker, z. B, Schwellenschrauben, in den Beton eingegossenen Dübel mittels Kunststoffbrücke oder Faserseil kann erfindungsgemäß auf mehrere Arten erfolgen:The reinforcement of the sleeper at the points subject to particular stress by connecting the anchor bolts cast into the concrete using a plastic bridge or fiber rope can be carried out in several ways according to the invention:
- durch Verbindung der Schraubdübel an einer Schiene zu einer Traverse,- by connecting the screw dowels to a rail to form a traverse,
- durch Verbindung der an der Schienen-Innenseite liegenden Dübel,- by connecting the dowels on the inside of the rail,
- durch Verbindung aller Dübel und der Nelson-Anker-Befestigung. In die Bewehrung einbezogen werden könnte noch der Befestigungspunkt für den Nelson-Anker.- by connecting all dowels and the Nelson anchor fastening. The fastening point for the Nelson anchor could also be included in the reinforcement.
Anhand schematischer Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert Werden.The invention will be explained in more detail using schematic drawings.
Es zeigenShow it
Fig. 1 eine Draufsicht auf zwei erfindungsgemäße Betonquerschwellen,Fig. 1 is a plan view of two concrete cross sleepers according to the invention,
Fig. 2 eine Seitenansicht mit Teilschnitt II-II gemäß Fig. 1 eines Schwellenendes,Fig. 2 a side view with partial section II-II according to Fig. 1 of a sleeper end,
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Fig. 3 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße BetonquerschwelIe.Fig. 3 shows a section through a concrete cross-sleeper according to the invention.
Zwei Schwellenenden 1 stabförmiger Betonquerschwellen aus Polymerbeton weisen Keilflächen 14 mit Neigung 1 : 40 zur Gleismitte auf (Fig. 1).Two sleeper ends 1 of rod-shaped concrete cross sleepers made of polymer concrete have wedge surfaces 14 with an inclination of 1:40 to the track center (Fig. 1).
Auf den Keilflächen 14 sind Auflager 3, 4, 5, 6 aus federnden, elektrisch isolierenden Kunststoffplatten für den Schienenfuß 13 der Schiene 2 angeordnet. Der Mittenabstand zwischen den Auflagern 4 und 5 beträgt 600 mm, zwischen den Auflagern 3 und 4 bzw. 5 und 6 170 mm.Supports 3, 4, 5, 6 made of resilient, electrically insulating plastic plates for the rail foot 13 of the rail 2 are arranged on the wedge surfaces 14. The center distance between supports 4 and 5 is 600 mm, and between supports 3 and 4 or 5 and 6 it is 170 mm.
Mittig zwischen den Auflagern 3, 4 bzw. 5, 6 ist der Schienenfuß 13 durch in Nut 16 ruhenden Führungsplatten 7 und Spannbügel 8 sowie die in Dübel 17 (Fig. 2) eingelassene Schraube 9 fixiert.The rail foot 13 is fixed centrally between the supports 3, 4 and 5, 6 by guide plates 7 and clamping brackets 8 resting in groove 16 as well as the screw 9 embedded in dowel 17 (Fig. 2).
Ein Schlitz 10 ist für die Aufnahme eines Nelson-Ankers 12 vorgesehen, der mit Mutter 15 über Scheibe 23 gegen die Befestigungsfläche 11 verspannt wird (Fig. 2).A slot 10 is provided for the reception of a Nelson anchor 12 which is clamped against the fastening surface 11 by means of a nut 15 via a disk 23 (Fig. 2).
Der Nelson-Anker 12 ist vorher an einem im Asphaltbett 22 eingegossenen Bandstahl 21 mittels nicht dargestelltem Bolzenschweißgerät verschweißt worden.The Nelson anchor 12 was previously welded to a steel strip 21 cast into the asphalt bed 22 using a stud welding device (not shown).
Fig. 3 zeigt im Schnitt durch eine Betonquerschwelle zwei unterschiedliche Beweiirungstechniken und Schraubdübel-Traversen. Im rechten Bildabschnitt ist eine Traverse 18 aus GFK für die beidseitige Schienenbefestigung im Schwellenende 1 eingegossen und sichert so den kritischen Punkt der Schwelle gegen Ausbrechen. In der linken Teilfigur ist ein Ende 1 einer Betonquerschwelle dargestellt, die eine Bewehrungstraverse 20 umschließt, deren Stege 19 aus Glasfaserlaminaten bestehen, ^e an die Dübel 17 aus Polyethylen anlaminiert sind, sich lungs durch die gesamte Schwelle erstrecken und in Arm 24 mit Bohrung für den nicht dargestellten Nelson-Ariker enden. Fig. 3 shows a cross-section through a concrete cross sleeper, showing two different reinforcement techniques and screw-dowel cross beams. In the right-hand part of the picture, a cross beam 18 made of GRP for the rail fastening on both sides is cast into the sleeper end 1, thus securing the critical point of the sleeper against breaking out. In the left-hand part of the figure, one end 1 of a concrete cross sleeper is shown, which encloses a reinforcement cross beam 20, the webs 19 of which consist of glass fiber laminates, to which dowels 17 made of polyethylene are laminated, extend through the entire sleeper and end in arm 24 with a hole for the Nelson-Ariker (not shown).
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Claims (7)
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| DE (1) | DE8615554U1 (en) |
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- 1986-06-10 DE DE19868615554 patent/DE8615554U1/en not_active Expired
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