DE10110970A1

DE10110970A1 - Elastischer Oberbau mit Querschwellen

Info

Publication number: DE10110970A1
Application number: DE2001110970
Authority: DE
Inventors: Wilfried Bonewitz
Original assignee: Wittfeld & Co KG GmbH
Current assignee: BONEWITZ, WILFRIED, DIPL.-ING., 12683 BERLIN, DE
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2001-03-07
Publication date: 2002-09-12

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elastischen Oberbau mit Oberschwellen aus Beton, Holz, Stahl oder Kunststoff, bei dem unter den Schienen, die mit an sich bekannten Schienenverspannungs- und Führungselementen befestigt sind, jeweils mindestens zwei Zwischenlagen (1), (2) mit unterschiedlichen Steifigkeits- und Dämpfungswerten oder als mehrschichtige Zwischenlage (3) angeordnet sind, wobei die Schwelle (17) direkt auf einer Schottertragschicht mit abgestuftem Korn (5), (6) von beispielsweise 0 bis 56 mm aufgelagert ist.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein elastischer Oberbau mit Querschwellen aus Beton, Holz, Stahl oder Kunststoff, auf denen die Schienen bzw. Weichenfahrbahnen mit an sich bekannten Schienenverspann- und -führungselementen befestigt sind, jedoch gegenüber herkömmlichen Lösungen die Anordnung von Zwischenlagen zur Dämpfung vertikaler und horizontaler Kräfte verändert ist und die Auflagerung der Schwellen direkt und fest auf einer gut verdichteten Schottertragschicht mit abgestuftem Korn erfolgt.

Für den herkömmlichen Oberbau auf Schotter mit relativ gleichförmiger Körnung ist festzustellen, daß eine unzureichende Lagebeständigkeit, insbesondere bei starker Belastung und hohen Geschwindigkeiten, einen hohen Erhaltungsaufwand erfordert. Außerdem zeigt sich ein hoher Abrieb an Schotter und Schwellen, damit stark abweichende Elastizität, z. B. ungenügende Schwingungsdämpfung bei Frost oder Verschmutzung des Schotters.

Bei den bekannten Bauarten der "Festen Fahrbahn" bestehen gegenüber dem herkömmlichen Oberbau vor allem Nachteile in der relativ komplizierten Schienenbefestigung, die einen hohen manuellen und mechanischen Aufwand für das Einrichten und Korrigieren der Höhen- und Seitenlage der Schiene erfordert. Der Erstellungs-, Abbruch- und Erneuerungsaufwand ist sehr hoch. Erste Erfahrungen mit der "Festen Fahrbahn" auf Strecken mit hoher Geschwindigkeit zeigen, daß insbesondere bei den gebräuchlichen starren Konstruktionen die erwartete längere Nutzungsdauer wegen der auftretenden verschleißfördenden Risse und Wassereintritt zweifelhaft ist.

Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, die den beiden vorgenannten Systemen anhaftenden grundsätzlichen Nachteile zu beseitigen.

In Durchführung der gestellten Aufgabe sind jeweils mindestens zwei Zwischenlagen (1) (2) mit unterschiedlichen Steifigkeits- und Dämpfungswerten oder eine entsprechende mehrschichtige Zwischenlage (3) pro Schienenauflager angeordnet und die Schwelle (17) direkt und fest auf einer gut verdichteten Schottertragschicht mit abgestuftem Korn (5) (6) beispielsweise 0/56 aufgelagert.

Durch die auf die Schwingungsdämpfung abgestimmten Eigenschaften der Zwischenlagen (1) (2) (3) wird erreicht, daß

- die notwendige Elastizität des Oberbaus belastungs- und geschwindigkeitsabhängig vollständig mit der Schienen befestigung erreicht werden kann ohne wesentliche Veränderung vorhandener Systeme
- eine effektivere Nutzung der Dämpfungseigenschaften der Zwischenlagen erfolgt. Laborprüfungen haben ergeben, daß die Dämpfung von zwei unterschiedlichen Zwischenlagen im Komplex besser ist als von einer Zwischenlage mit wesentlich geringerer Federsteifigkeit als zwei im Komplex eingesetzten Zwischenlagen.

Die direkte, feste Auflagerung der Schwelle auf einer gut verdichteten Schottertragschicht mit abgestuftem Korn (5) (6) hat zur Folge, daß eine hohe Lagestabilität und Beständigkeit des Oberbaus gesichert ist. Eine zusätzliche Schwingungsdämpfung ohne wesentliche Schwankungen infolge Witterung und anderen Einflüssen ist mit der vorgeschlagenen Schottertragschicht (5) (6) gegeben.

Der Gesamtaufbau einschließlich Verfüllung (4) und (7) ermöglicht eine vollmechanisierte bzw. teilautomatisierte Lagekorrektur mit herkömmlichen gegebenenfalls angepaßten Oberbaumaschinen.

Mit den seitlich und unter den Rändern des Schienenfußes angeordneten Elastomerteilen (8) (10) wird erreicht, daß die Horizontalkräfte elastisch und damit in wesentlich reduzierter Größe auf die Schwelle übertragen und ein übermäßiges Kippen der Schiene während der Belastung verhindert wird.

Das Abheben der Schwelle infolge der Biegelinie der Schiene bei Belastung kann durch eine höhenbeweglich angeordnete Unterlagsplatte (12) verhindert werden. Die leicht angezogene Schwellenschraube (15) sichert im Zusammenhang mit der Elastomerbuchse (16) und dem Elastomerdübel (14) sowie der Elastomerleiste (10) eine dauerhafte Verbindung und begrenzt das Maß der Abhebung der Schiene auf eine unbedenkliche Größe von z. B. zwei mm.

Ausführungsbeispiele der Anwendung sind in den Abbildungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt den Querschnitt im Bereich des Schienenauflagers. Hierin sind zwei Zwischenlagen mit unterschiedlicher, statischer Federkennlinie mit 1 und 2 bezeichnet, die auf einer höhenbeweglichen Rippenunterlagsplatte 12 aufliegen, die in bekannter Weise auf der Schwelle 17 befestigt ist. Die Schwellen 17 sind fest auf einer gut verdichteten Schottertragschicht mit abgestumpftem Schotterkorn 5 bzw. 6 in Größe von beispielsweise 0 bis 56 mm gelagert und verfüllt durch Elemente 7 oder Versatzmaterial 4. Die Unterseite der Schwellen 17 trägt scharfkantige Auskragungen 11.

Fig. 2 stellt die Normalausführung einer Schienenbefestigung mit seitlichen Führungsplatten 9 und einer elastischen Unterlage 8 dar, wobei die unterschiedlichen Zwischenlagen 1 und 2 stärker sind als die Unterlage 8.

Fig. 3 zeigt die Variante mit elastischer Winkelführungsleiste 10 direkt am Schienenfuß mit der Zwischenlage 3.

Fig. 4 zeigt die Anordnung der Zwischenlagen 1 und 2 auf einer Schwelle aus Holz 17 bzw. Beton 17 mit stählerner, höhenbeweglicher Rippenunterlagsplatte 12. Die stählerne, höhenbewegliche Rippenunterlagsplatte 12 ist durch Schwellenschrauben 15 in Elastomerbuchsen 16 und Elastomerdübel 14 befestigt und mit einer isolierenden Unterlagsplatte 13 unterlegt.

Fig. 5 stellt gemessene Pegeldifferenzen mit der erfindungsgemäßen Anwendung der unterschiedlichen Zwischenunterlagen 1 und 2 dar, aus denen sich der technische Vorteil der Erfindung erkennen läßt. In der Grafik ist das Verhalten einer bisher bekannten einfachen Elastomerzwischenlage von 7 mm Dicke mit durchschnittlich 6,4 dB und statischer Federsteifigkeit c_18-68 von 55 kN/mm aufgezeichnet und in der Linie mit 18 bezeichnet. Kurve 19 ergibt sich bei zwei Zwischenlagen 1 und 2 von insgesamt 9 mm Dicke und einer statischen Federsteifigkeit c_18-68 bei 250 kN/mm mit Pegeldifferenzen von durchschnittlich 11,1 dB. Kurve 20 ist mit 2 Zwischenlagen 1 und 2 aus unterschiedlichem zelligen Material und einer Gesamthöhe von 12 mm gemessen bei einer statischen Federsteifigkeit c_18-68 und 45 kN/mm mit durchschnittlich 21,1 dB.

Bezugszeichenliste

1

Zwischenlage

1

2

Zwischenlage

2

3

mehrschichtige Zwischenlage

4

verdichteter Schotter

5

Schotterkorn grob

6

Schotterkorn mittel

7

Füllelement

8

elastische Unterlagsplatte

8

9

Führungsplatte

10

Winkelführungsleiste

11

scharfkantige Auskragung

12

Rippenunterlagsplatte .

13

Isolierunterlage

14

Elastomerdübel

15

Schwellenschraube

16

Elastomerbuchse

17

Schwelle

18

Pegeldifferenzkurve 6,4 dB

19

Pegeldifferenzkurve 11,1 dB

20

Pegeldifferenzkurve 21,1 dB

Claims

1. Elastischer Oberbau mit Querschwellen aus Beton, Holz, Stahl oder Kunststoff, auf denen die Schienen oder Weichenfahrbahnen mit an sich bekannten Schienenverspann- und Führungselementen befestigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mindestens zwei Zwischenlagen (1) (2) mit unterschiedlichen Steifigkeits- und Dämpfungswerten oder entsprechend mehrschichtig aufgebaute Zwischenlagen (3) unter den Schienen angeordnet sind und die Schwelle direkt auf einer Schottertragschicht mit abgestuftem Schotterkorn (5) (6) von beispielsweise 0 bis 56 aufgelagert ist.

2. Elastischer Oberbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite der Schwelle insbesondere im Bereich des Schienenauflagers mit scharfkantigen Auskragungen (11) beispielsweise aus Stein oder Stahl versehen ist.

3. Elastischer Oberbau nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den und seitlich der Schwellen (17) mit verdichtetem Schotter (4) oder herausnehmbaren mit den Schwellen (17) seitlich verzahnten Betonfertigteilen (7) ausgefüllt ist.

4. Elastischer Oberbau nach den Ansprüchen 1 bis 3, mit seitlich der Schiene angeordneten Führungsplatten, dadurch gekennzeichnet, daß elastische Zwischenlagen (8) unter den Führungsplatten (9) angeordnet sind, die an, der Außenseite hochgezogen und an einer senkrechten oder bis 60° geneigten Fläche der Schwelle (17) anliegen, wobei diese Zwischenlage (8) mit einer Verdickung bis unter den äußeren Teil des Schienenfußes gezogen ist und die Dicke dieses Teiles geringer ist als die Summe der Dicken der Zwischenlagen (1) (2) (3).

5. Elastischer Oberbau nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich des Schienenfußes an senkrechten oder bis zu 60° geneigten Flächen der Schwelle (17) satt anliegende Winkelleisten aus Elastomer (10) angeordnet sind und diese beidseitig ca. 10 bis 20 mm unter den Schienenfuß ragen, wobei die Dicke dieses Teils ca. 1 bis 2 mm geringer ist als die Summe der Dicken der Zwischenlagen (1) (2) (3).

6. Elastischer Oberbau nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dadurch, daß eine Rippenunterlagsplatte (12) aus Stahl oder Polymerbeton in der Begrenzung der zu erwartenden Amplituden der Biegelinie der belasteten Schiene höhenbeweglich mit der Schwelle (17) verbunden ist.