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Schienenbefestigung auf Holzschwellen Zur Befestigung der beiden Schienen,
die in einem bestimmten Abstand voneinander - der Spurweite -auf den quer zu den
Schienen untergelegten Holzschwellen von Gleisanlagen verlegt werden, sind Befestigungsmittel
verschiedenster Ausführung bekannt. Solche bekannten Schienenbefestigungen verwenden
Nägel, Holzschrauben ohne und mit Klemmplatten, Federstahlnägel mit bogenförmiger
Kopfausbildung od. dgl. Auch sind Nägel od. dgl. mit keilartiger Beilage bekannt.
An dem oberen Ende tragen die bekannten Befestigungsmittel einen von oben oder zwei
von oben bzw. unten gegen den Schienenfuß sich legende Ansätze.
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Durch den Betrieb der Schienenfahrzeuge sind die I-Iolzschwellen unter
dem Schienenfuß einer frühzeitigen Abnutzung ausgesetzt, d. h:, unter dem Schienenfuß
werden in den Schwellen Vertiefungen (Einschnitte) hervorgerufen, die in von der
Härte des Holzes (Holzsorte) und dem Grad der Beanspruchung abhängigen, bestimmten
Zeitabschnitten solche Formen annehmen, daß die bekannten Schienenbefestigungen
versagen oder von Hand nachgezogen werden müssen, soweit letzteres bei den bekannten
Schienenbefestigungen möglich ist. Erfolgt eine solche Nachstellung nicht oder nicht
rechtzeitig, so sind dadurch bestimmte Gefahren für den Bertieb der Schienenfahrzeuge
gegeben, d. h., es treten vorübergehende Änderungen der Spurweite auf, die zur Vergrößerung
der Schlingerbewegung und schließlich zum Entgleisen der Schienenfahrzeuge führen
können.
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Die Schienenbefestigung nach der Erfindung wirkt bei eintretendem
Schwellenverschleiß unter dem Schienenfuß selbsttätig festziehend und behebt dadurch
den bisherigen Übelstand.
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Zu einer Schienenbefestigung nach der Erfindung sind mindestens zwei
Schienenbefestigungsmittel erforderlich, die beiderseitig der Schiene in den recht-oder
schiefwinklig zur Oberfläche der Schwelle in dieser vorgesehenen Bohrungen von beliebigem
Querschnitt angebracht werden.
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Im wesentlichen besteht ein Schienenbefestigungsmittel nach der Erfindung
aus dem Befestigungsteil und einem keilförmigen Verspannungsteil; beide zusammengefügt
entsprechen der Form der Schwellenbohrung. Die parallel zur Schiene verlaufenden
Berührungsflächen des Befestigungsteiles mit dem Verspannungsteil sind nach oben
zur Schiene schwach geneigt. An dem oberen Ende weist der Befestigungsteil zwei
Ansätze auf, die sich über bzw. unter den Schienenfuß legen.
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Ferner sind nach der Erfindung Ausnehmungen in dem Befestigungsteil
und in dem Verspannungsteil an ihren gegenseitigen Berührungsflächen vorgesehen,
die sich zu einem geschlossenen Hohlraum ergänzen. In der Ausnehmung des Befestigungsteiles
ist ein Führungsansatz angebracht, der in seiner Form dem Querschnitt des gebildeten
Hohlraumes entspricht. Der Verspannungsteil hat in seiner Ausnehmüng einen Anschlag,
der sich in der Endstellung - Einbaulage - des Verspannungsteiles auf den Führungsansatz
des Befestigungsteiles legt.
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Der Kopf des Verspannungsteiles ist nach der Erfindung so ausgebildet,
daß er der Form- und Größe des oberen Ansatzes des Befestigungsteiles angepaßt ist
und mit diesem eine solche zusammenhängende Oberfläche bildet, daß diese die Schienenbefestigung
weitgehend vor Zerstörung durch etwa entgleisende Schienenfahrzeuge schützt. Die
untere Kante des V erspannungsteilkopfes ist senkrecht zur Schwellenbohrung abgesetzt
und bildet dadurch einen umlaufenden Kragen.
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Der Befestigungsteil - des Schienenbefestigungsmittels soll nach der
Erfindung an der in der Schwellenbohrung anliegenden Fläche kleine, in gleichen
Abständen angeordnete Zähne oder Rillen haben, an denen die oberen- Flanken rechtwinklig
und die unteren Flanken schiefwinklig zu dem Befestigungsteil verlaufen.
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Die Wirkungsweise der Schienenbefestigung nach der Erfindung ist folgende:
Der Befestigungsteil des Schienenbefestigungsmittels wird mit dem Verspannungsteil
in Längsrichtung der Schwelle in der Schwellenbohrung verspannt, wobei beide Teile
auf der ganzen Länge, soweit sie in die Schwellenbohrung eingreifen, mit gleichem
Druck in Längsrichtung der Schwelle gegen die Wandung der Schwellenbohrung gepreßt
werden. Gleichzeitig werden auch die beiden Ansätze an dem Kopf des Befestigungsteiles
über bzw. unter den Schienenfuß gedrückt.
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Durch den Betrieb der Schienenfahrzeuge werden
von
den Radkränzen der Antriebs- und Laufräder vertikal gerichtete Druckkräfte in Größe
der darauf wirkenden Last auf den Schienenkopf übertragen. Von den Spurkränzen dieser
Räder werden horizontal gerichtete Kräfte - die Schienenrichtkräfte - auf den Schienenkopf
übertragen; die Größe der Schienenrichtkräfte ist abhängig von der Fahrgeschwindigkeit,
den Schlingerbewegungen und dem Bogenlauf der Schienenfahrzeuge. Durch die Zusammenwirkung
beider Kräfte werden beide Schienen der Gleisanlage auf Druck und jeweils eine Schiene
auf Umbruch und seitliche Verschiebung beansprucht und dadurch eine Erweiterung
der Spurweite hervorgerufen.
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Von der Schienenbefestigung müssen die Auswirkungen der Kräfte, die
diese Beanspruchungen hervorrufen, aufgenommen werden. Hiervon sind für die Wirkungsweise
der Schienenbefestigung nach der Erfindung zu berücksichtigen: die Druckkräfte,
hervorgerufen von dem Gewicht der Schienenfahrzeuge, die sich insoweit auf das Schienenbefestigungsmittel
auswirken, als mit zunehmendem Schwellenverschleiß unter dem Schienenfuß die Schiene
tiefer gesetzt wird, und die Zugkräfte, die durch die Beanspruchung der Schiene
auf Umbruch, d. h. auf Verkantung derselben um die äußere Kante des Schienenfußes
als Drehpunkt, und auf Durchbiegung, durch Einwirkung der Druckbeanspruchung zwischen
den Schwellen, hervorgerufen werden.
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Die Zugbeanspruchung der Schienenbefestigung, die sich mit zunehmender
Breite des Schienenfußes und Verkleinerung des Schwellenabstandes verringert, ist
wesentlich kleiner als die darauf wirkende Druckbeanspruchung.
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Auf -der Auswirkung des Größenunterschiedes der Druck- und Zugbeanspruchung
auf die Schienenbefestigung beruht die Wirkungsweise der Erfindung.
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Tritt unter dem Schienenfuß ein Verschleiß der Schwelle ein, so wird
fortschreitend mit diesem durch die Einwirkung der größeren Druckbeanspruchung das
in der Schwellenbohrung verspannte Befestigungsmittel nach der Erfindung tiefer
in diese gedrückt und dadurch die gelockerte Schienenbefestigung selbsttätig wieder
festgezogen. Die Anpressung des verspannten Schienenbefestigungsmittels gegen die
Wandung der Schwellenbohrung ist nach der Erfindung so gewählt, daß der dadurch
hervorgerufene Reibungswiderstand die Auswirkung der Druckkräfte zuläßt, dagegen
aber die Auswirkung der wesentlich kleineren Zugkräfte verhindert.
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Die Berührungsflächen des Befestigungsteiles mit dem Verspannungsteil
weisen eine korrespondierende Steigung auf, die nur so groß ist, daß die Keilverbindung
selbsthemmend wirkt. Durch diese Eigenschaft und die zusätzliche Haftreibung der
an der Wandung der Schwellenbohrung anliegenden Verspannungsteilflächen wird der
Verspannungsteil in der Schwellenbohrung gehalten, ohne daß es einer besonderen
zusätzlichen Sicherung desselben bedarf.
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Bei eintretendem Schwellenverschleiß unter dem Schienenfuß wird nur
der Befestigungsteil tiefer in die Schwellenbohrung gedrückt, während der Verspannungsteil
in seiner Anfangsstellung (Einbaulage) verbleibt. Durch die geringe Steigung (etwa
40:1)
des Verspannungsteiles wird bei Tiefersetzung des Befestigungsteiles
der durch die Verspannung desselben in der Schwellenbohrung hervorgerufene Anpreßdruck
nur so gering vermindert (bei 4,0 mm = 0,28 mm Längsdurchmesserverminderung), daß
diese Verminderung bei der Langholzfederung z. B. der Eichenschwellen praktisch
nicht in Erscheinung tritt, zumal Langholz durch Einwirkung von Temperatur, Feuchtigkeit
usw. keine Formänderung erfährt.
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Durch die in die Wandung der Schwellenbohrung eingreifenden Rillen
oder' Zähne an dem Befestigungsteil, die durch die Ausbildung ihrer Flanken nur
den Auswirkungen der von dem Schienenfuß übertragenen Druckkräfte nachgeben, dagegen
aber den Auswirkungen der Zugkräfte größten Widerstand entgegensetzen, wird die
geringe Durchmesserverminderung des in der Schellenbohrung tiefer gesetzten Befestigungsteiles
weitgehend ausgeglichen.
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Der Führungsansatz in der Ausnehmung des Befestigungsteiles, der in
die Ausnehmung des Verspannungsteiles eingreift, sichert die genaue Parallelfübrung
beider Teile bei ihrer Verspannung in der Schwellenbohrung. Durch die Anordnung
des Anschlages in der Ausnehmung des Verspannungsteiles, der sich nach der Erfindung
auf den Führungsansatz des Befestigungsteiles legt, wenn der Verspannungsteil seine
Endstellung erreicht hat, wird die Eindringtiefe des Verspannungsteiles bei seiner
Verspannung mit dem Befestigungsteil in der Schwellenbohrung begrenzt.
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Die besondere Ausbildung des Verspannungsteilkopfes ermöglicht die
Herausnahme des Verspannungsteiles aus der Schwellenbohrung, in der dieser mit dem
Befestigungsteil verspannt ist. Durch eine unter dem Kragen des Verspannungsteilkopfes
ansetzende Hebelwirkung od. dgl. wird die Schienenbefestigung nach der Erfindung
gelöst.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine
Schwellenbohrung mit kreisförmigem Querschnitt dargestellt. Es zeigt Fig. 1 den
Längsschnitt des Schienenbefestigungsmittels in der Schwellenbohrung verspannt,
Fig.2 den Querschnitt von Fig.1 zur Schnittlinie cz-a und Fig.3 den Querschnitt
von Fig.1 zur Schnittlinie b-b.
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In der Schwelle 1 sind beiderseitig neben dem Schienenfuß 6 mindestens
zwei durchgehende Bohrungen 2, beispielsweise mit kreisförmigem Querschnitt, zur
Aufnahme des Schienenbefestigungsmittels nach der Erfindung angebracht. Der Befestigungsteil
3 weist an seinem oberen Ende zwei Ansätze 4, 5 auf, die sich unter bzw. über den
Schienenfuß 6 legen. An der an der Wandung der Schwellenbohrung 2 anliegenden Fläche
des Befestigungsteiles 3 sind kleine Zähne oder Rillen 7 in gleichem Abstand voneinander
angebracht, deren obere Flanke 8 rechtwinklig und deren untere Flanke 9 schiefwinklig
zu dieser Fläche verlaufen. Der Verspannungsteil10 wird mit dem Befestigungsteil
3 in der Schwellenbohrung 2 verspannt. Die parallel zum Schienenfuß 6 bzw. zur Schiene
verlaufenden Berührungsflächen 13 des Befestigungsteiles 3 mit dem Verspannungsteil
10 sind nach oben zum Schienenfuß 6 leicht geneigt und bilden somit die Keilflächen.
Der Befestigungsteil 3 und der Verspannungsteil 10 sind in ihrer Längsrichtung an
den gegenseitigen Berührungsflächen 13 mit Ausnehmungen 14, 15 versehen, die sich
zu einem geschlossenen Hohlraum 18 ergänzen. In der Ausnehmung 14 des Befestigungsteiles
3 ist ein Führungsansatz 16 vorgesehen, der dem Querschnitt des Hohlraumes 18 entspricht.
In der Ausnehmung 15 des Verspannungsteiles 10 ist ein Anschlag 17 angebracht,
der
in seiner Form und Größe auf den Querschnitt der Ausnehmung 15 des Verspannungsteiles
10 beschränkt ist. Die Ausnehmung 15 des Verspannungsteiles 10 dient dem Führungsansatz
16 als Führungsnut. Der Anschlag 17 ist in der Ausnehmung 15 des Verspannungsteiles
10 so angeordnet, daß dieser sich auf den Führungsansatz 16 auflegt, wenn der Verspannungsteil
10 seine Einbaulage in der Schwellenbohrung 2 erreicht hat, er begrenzt also die
Eindringtiefe des Verspannungsteiles 10 in der Schwellenbohrung 2.
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Der Verspannungsteilkopf 11 bildet mit dem oberen Ansatz 5 des Befestigungsteiles
3 eine in sich geschlossene, allseitig abgerundete Form. Nach unten ist der Verspannungsteilkopf
11 senkrecht zu der an der Wandung der Schwellenbohrung 2 anliegenden Fläche des
Verspannungsteiles 10 abgesetzt und bildet einen umlaufenden Kragen 12.
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Die Einbringung des Befestigungsteiles 3 in die Schwellenbohrung 2
und die Verspannung desselben mit dem Verspannungsteil 10 erfolgt, nachdem die vorgebohrten
Schwellen 1 und die beiden Schienen auf diesen verlegt sind. Bei dem Ausbau der
Schienenbefestigung braucht diese Lage der Schwellen und der Schienen nicht verändert
zu werden. Für den Ausbau der Schienenbefestigung wird unter dem Kragen 12 eine
Zugkraft angebracht, die mit einer Hebelvorrichtung od. dgl. hervorgerufen werden
kann, mit der der Verspannungstei110 aus der Schwellenbohrung 2 gezogen wird, worauf
anschließend der Befestigungsteil 3 entfernt werden kann.
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Weder der Befestigungsteil 3 und der Verspannungsteil 10 noch die
Schwelle 1 werden bei dem Ein-und Ausbau, selbst bei der Auswechslung von Einzelschwellen
(Reparaturschwellen), beschädigt oder zerstört und können unverändert wieder verwendet
werden.
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Die durch den Betrieb der Schienenfahrzeuge hervorgerufenen Druckkräfte
werden von dem Schienenfuß 6 auf den Ansatz 4 übertragen, der mit eintretendem Verschleiß
der Schwelle 1 unter dem Schienenfuß 6 den Befestigungsteil 3 tiefer, in die Schwellenbohrung
2 drückt. Die oberen Flanken 8 der Zähne oder Rillen 7 verhindern die Auswirkung
der Zugkräfte, die von dem Ansatz 5 des Befestigungsteiles 3 aufgenommen werden,
während die unteren Flanken 9 der Auswirkung der von dem Ansatz 4 übertragenen Druckkräfte
nur geringfügigen Widerstand entgegensetzen.