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Schienenstoßverbindung mit einer einseitig der Schienenenden angeordneten
überhöhten elastischen Hilfsschiene Die Erfindung bezieht sich auf eine Schienenstoßverbindung
und bezweckt Verbesserungen, wodurch ein vollkommen schlagfreies Überleiten des
Rades über den Schienenstoß erzielt wird. Als Ursache für die Entstehung des Schlages
beim Überfahren der Stoßstelle wurde bisher allgemein die Unterbrechung der Fahrbahn
durch die Stoßlücke angesehen. Die bekannten Ausführungen der Schienenstoßverbindung
beschränken sich daher in ihrer Wirkung ausschließlich darauf, dem Rad an der Stoßstelle
eine derartige Führung zu geben, daß es in die Stoßlücke nicht hineinsinken kann,
daß also mit anderen Worten die Stoßlücke überbrückt ist. Zu dem Zweck hat man beispielsweise
neben den Schienenenden eine starre Hilfsschiene angeordnet. Vielfach ist diese
starre Hilfsschiene neben der Stoßlücke gegenüber der Schienenlauffläche überhöht,
zu dein Zweck, das Rad gewissermaßen über die Stoßlücke hinwegzuheben. Man hat auch
schon vorgeschlagen, die Hilfsschiene in Richtung des Raddruckes federnd nachgiebig
auszubilden, um den beim Überfahren der Stoßlücke entstehenden Stoß elastisch aufzufangen.
Damit diese Wirkung bei jeder praktisch vorkommenden Radlast gewährleistet wird,
hat man die Lauffläche dieser elastischen Hilfsschiene, die ihrer Aufgabe entsprechend
auch als Stoßfangschiene bezeichnet wird, neben der Stoßlücke um ein derartiges
Maß über der Schienenlauffläche überhöht angeordnet, daß unter der zulässigen Höchstlast
die Lauffläche der Hilfsschiene und der Schienenenden in einer Ebene liegen. Diese
Überhöhung beträgt praktisch etwa 2 bis 3 mm.
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Alle diese bekannten Hilfsschienen sind niemals in ausgedehntem Maße
verwendet worden, da sie die darin geknüpften Erwartungen nur zum allergeringsten
Teil erfüllt haben. Der Grund hierfür liegt darin, daß bei der Ausbildung und Anordnung
der Hilfsschienen von Voraussetzungen ausgegangen wurde, die den tatsächlichen Verhältnissen
und Vorgängen beim @?berfahreri der Stoßstelle nicht entsprechen.
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Durch eingehende Untersuchungen wurde ermittelt, daß die Entstehung
des den starken Verschleiß an den Schienenköpfen, die Zerstörung ihrer Verbindung
und Lagerung bewirkenden Schlages in der Hauptsache als eine Folge der an der Stoßstelle
gegenüber der ununterbrochenen Schiene auftretenden Änderung des statischen Verhaltens
und der damit verbundenen Änderung der das Rad begleitenden Senkungskurve oder Biegungswelle
anzusehen ist. Die Gestalt dieser Senkungskurve im Bereich der Stoßverbindung hängt
im wesentlichen ab von der Art der Verbindung und Lagerung der Schienenenden. In
jedem Falle ist durch die Änderung der Senkungskurve im Bereich der Stoßverbindung
eine plötzliche Richtungsänderung des Rades bedingt. Infolge der Trägheit der bewegten
Massen treten bei einem Anstieg der Fahrbahn an den Schienenenden außerordentlich
hohe Raddrücke auf, während nach
einem Absinken der Fahrbahn unter
der Radlast das Rad wieder eine plötzliche Aufwärtsbeschleunigung bis zur geradlinigen
Fahrbahn erfährt und dabei starke Beanspruchungen an den Schienen verursacht. Der
erstere Fall kann beispielsweise dann eintreten, wenn die Schienenenden auf einer
gemeinsamen Breitschwelle gelagert sind, welche im Vergleich zu den übrigen Schwellen
weniger nachgiebig sind. Hierbei ergibt sich vielfach vor der Stoßlücke unter der
Radlast ein Anstieg der Fahrbahn, wodurch das Rad infolge seiner Trägheit gezwungen
wird, sich vor der Stoßlücke von der Schienenfläche abzuheben und über die Lücke
hinweg auf die nächste Schiene zu springen. Der Anstieg der Fahrbahn vor der Stoßlücke
und infolgedessen der Sprung des Rades ist um so größer, je widerstandsfähiger die
Schienenbettung an der Stoßstelle ist. Bei dem praktisch am meisten vorkommenden
Fall eines Abstieges der Fahrbahn vor der Stoßlücke, das heißt einer Senkung des
einen Schienenendes unter der Radlast, findet ein Aufprall des Rades auf das jeweils
hinter der Stoßlücke befindliche, den wiederansteigenden Teil der Fahrbahn bildende
Schienenende statt.
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Unter Zugrundelegung dieser Erkenntnisse werden nach der Erfindung
Vorkehrungen getroffen, um in jedem Falle die Richtungsänderungen des Rades beim
Überfahren der Stoßverbindung zu beseitigen oder doch so allmählich wie möglich
zu gestalten, um die Entstehung von Stößen oder Schlägen von vornherein ganz zu
vermeiden. Bedingung hierfür ist, daß im Bereich des von der normalen geradlinigen
Fahrbahn infolge der Änderung der Senkungskurve abweichenden Abschnittes das Rad
von der Schienenlauffläche abgehoben wird, daß also im Falle eines Anstieges der
Fahrbahn vor der Stoßlücke eine bogenartige Überbrückung und im Falle eines Absinkens
eine Abflachung des von der geradlinigen Fahrbahn abweichenden Abschnittes geschaffen
wird. Diese Bedingung kann durch die bisher bekannte Anordnung und Ausbildung der
Hilfsschiene, sei es daß diese starr oder elastisch ist, nicht erfüllt werden, zumal
wenn diese Hilfsschiene mit den Schienenenden verbunden ist und deren Bewegungen
mitmachen muß. Im günstigsten Falle konnte bisher erreicht werden, daß die Stöße
oder Schläge und der damit verbundene Werkstoffverschleiß zum Teil von der Hilfsschiene
aufgenommen und zum anderen Teil an die das Rad von der Hilfsschiene wieder aufnehmende
Stelle der ankommenden Schiene verlegt werden.
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Die Erfindung geht von einer elastischen und gegenüber der Schienenlauffläche
überhöhten Hilfsschiene aus. Zuzn Unterschied von der bekannten Ausführung ist jedoch
die Anordnung getroffen, daß diese Hilfsschiene gegenüber der eigentlichen Lauffläche
bei jeder Belastung überhöht bleibt, damit das Rad im Bereich des von der normalen
geradlinien Fahrbahn abweichenden Abschnittes der' Schienenlauffläche von dieser
abgehoben wird.
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Die Länge des überhöhten Teiles der Hilfsschiene richtet sich nach
der Art der Lagerung oder Bettung der Schienenenden. Für den Fall, daß die Stoßstelle
zwischen zwei Schwellen sozusagen schwebend angeordnet ist. besitzt der überhöhte
Teil der Schiene etwa die Länge des Abstandes zwischen den beiden Schwellen. Sind
dagegen die Schienenenden auf einer gemeinsamen Breitschwelle gelagert, so wird
die Länge der Überhöhung zweckmäßig so gewählt, daß sich die Überhöhung bis etwa
zur Mitte zwischen der Breitschwelle und den beiden Nachbarschwellen erstreckt.
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Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt.
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In Abb. z sind die beim Überfahren eines Schienenstoßes auftretenden
Bewegungsvorgänge bei einem Scbienenstrang erläutert, bei ,welchem die Schienenenden
auf einer Breitschwelle gelagert sind.
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Abb. a und 3 zeigen in Seitenansicht bzw. im Schnitt nach der Linie
3-3 der Abb. z eine Ausführungsform der Schienenstoßv erbindung mit auf einer Breitschwelle
gelagerten Schienenenden.
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Abb.4 und 5 zeigen eine ähnliche Ausführungsform in Seitenansicht
bzw. im Schnitt nach der Linie 5-5 der Abb. 4.
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Die Schiene a' (Abb. r) erleidet beim Überfahren infolge der Nachgiebigkeit
der Bettung eine Durchbiegung, so; daß die Schienenlauffläche unter dem Rad b die
Gestalt einer Kurve c, der sogenannten Senkungskurve, annimmt. Unter der Voraussetzung,
daß die Nachgiebigkeit der Bettung und die Biegungsfestigkeit der Schienen über
die ganze Schienenlänge gleichbleibt, behält die das Rad b begleitende Senkungskurve
c stets die gleiche Form, so daß der tiefste Punkt d des Rades eine geradlinige
Bahn e beschreibt. Da aber an der Stoßstelle f sowohl die Biegungsfestigkeit der
Schiene als auch die Nachgiebigkeit der Bettung sich ändert, muß sich auch, die
Gestalt der Senkungskurve c ändern. Sind beispielsweise die aneinanderliegenden
Enden der Schienen al-, a= mittels angeschraubter Laschen g miteinander verbunden
und auf einer sogenannten Breitschwelle la gelagert, so ergibt sich an der Stoßstelle
f eine Schwächung des Schienenquerschnittes und infolge der breiteren Lagerfläche
der Schwelle h eine geringere Nachgiebigkeit der Bettung. Die
Folge
davon ist, daß kurz vor dem Schienenstoli die Senkungskurve c eine steilere Form
als vorher erhält und der tiefste Punkt d des Rades b nach oben hin abgelenkt wird.
Sobald der tiefste Punkt d des Rades den Scheitel i der Senkungskurve überschritten
hat, liebt sich das Rad infolge seiner Trägheit von der Schienenlauffläche ab und
springt hinter der Stoßstelle f auf die nachfolgende Schiene a= wieder auf, so daß
der tiefste Punkt d des Radumfanges eine Kurve h beschreibt. Sind dagegen
die Schienenenden nicht auf einer Breitschwelle la, sondern auf zwei in einer gewissen
Entfernung voneinander angeordneten Schwellen gelagert, so findet ein Absinken der
Fahrbahn vor der Stoßlücke statt. Infolgedessen prallt das Fahrzeugrad auf das hinter
der Stoßlücke befindliche Schienenende auf, wonach die durch den Wiederanstieg der
Fahrbahn an diesem Schienenende verursachten Trägheitskräfte starke Beanspruchungen
zur Folge haben.
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Bei den in den Abb. 2 bis d. dargestellten Ausführungsbeispielen sind
die Schienenenden i und 2 auf einer sogenannten Breitschwelle 3 derart gelagert,
daß sich die Stoßlücke d. etwa über der Mitte der Breitschwelle befindet. Die Schienenenden
sind in der üblichen Weise mittels angeschraubter Laschen 5 miteinander verbunden
und tragen auf der einen Seite anschließend an die Laschen 5 Lagerkörper 6, 7 für
eine elastische Hilfsschiene B. Die Lauffläche der Hilfsschiene 8 ist derart in
Längsrichtung bogenförmig gestaltet und zur Schienenlauffläche überhöht, daß sie
das Rad im Bereich des von der norinalen geradlinigen Fahrbahn infolge der Änderung
der Senkungskurve abweichenden Abschnittes von der Schienenlauffläche abheben kann.
Nachdem das Rad auf die Hilfsschiene aufgelaufen ist, wird es von dieser so lange
getragen, bis ein Ineingriffkommen mit der nachfolgenden Schiene ohne jeden Schlag,
d. h. ohne eine plötzliche Richtungsänderung des Rades möglich ist. Etwa in der
Mitte der Lasche ist auf der gleichen Schienenseite ein die Hilfsschiene 8 in senkrechter
Richtung führender Schuh 9 o. dgl. angeordnet. Bei der Ausführungsform nach den
Abb. 2 und 3 ist der Lagerkörper 6 mit einem Quersteg 6a versehen, um den das eine
umgebogene Ende 8a der Hilfsschiene derart herumgreift, daß die Überleitungsschiene
an diesem Ende sowohl in senkrechter als auch in waagerechter Richtung unbeweglich
festgehalten wird, Das andere Ende der Hilfsschiene 8, das sogenannte Ablaufende,
greift finit einer hakenförmigen Umbiegung 8U derart um einen Quersteg 7a des Lagerkörpers
7, daß die Hilfsschiene 8 in senkrechter Richtung ausweichen kann. Bei der Ausführungsform
nach Abb.4 ist die Verbindung der Hilfsschiene 8 mit dem Lagerkörper 6 derart, daß
die letztere in waagerechter Richtung und nach unten hin unnachgiebig gehalten wird.
Der Quersteg 711 des Lagerkörpers 7 für das Ablaufende ist im Gegensatz zu der Ausführungsform
nach Abb. 2 und 3 derart gestaltet, daß sich dieses Ende in gewissen Grenzen in
senkrechter Richtung bewegen kann, so daß es gewissermaßen als frei ausladender
Träger wirksam ist. Dadurch wird ein vollkommen erschütterungsfreies Abgeben des
Rades von der Hilfsschiene an die Lauffläche der Schiene 2 erzielt. Die Überhöhung
der Lauffläche der Hilfsschiene und deren Länge richtet sich nach der Art der Lagerung
der Schienenenden. In jedem Falle wird die Anordnung so getroffen, daß die Hilfsschiene
im Bereich der infolge der Änderung der Senkungskurve von der normalen geradlinigen
Fahrbahn abweichenden Länge der Schienenlauffläche mit dein Radumfang in tragender
Berührung gehalten wird. Bei den dargestellten Ausführungsformen, bei denen die
Schienenenden auf einer gemeinsamen Breitschwelle gelagert sind, erstreckt sich
der überhöhte Teil der Hilfsschienenlauffläche etwa bis zur Mitte zwischen der Breitschwelle
und den nicht dargestellten beiden Nachbarwellen. Bei der Anordnung der Stoßstelle
zwischen zwei Schwellen erhält zweckmäßig die Überhöhung die Länge des Abstandes
zwischen den beiden Schwellen.