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Die
Erfindung befasst sich mit einer Fahrschiene mit einer kontinuierlichen
Auflagerung im Schienentrog einer Stahlkonstruktion oder von Betonplatten
und dergleichen, befestigt in diesem mittels einer Zwei-Komponenten-Einbettmasse.
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Im
Bereich von Straßen,
Straßenkreuzungen,
Grünflächen und
dergleichen ist es vielfach erforderlich oder es wird gewünscht, Fahrschienen
für schienengebundene
Bahnen in die Fahrbahn oder in Grünbereiche einzusenken, um ein
leichtes Überrollen
dieser von Reifen anderer Fahrzeuge sicherzustellen oder eine gewünschte optische
Gestaltung zu erreichen.
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Für Straßenbahnen
werden in üblicher
Weise hohe Rillenschienen mit einem in Belastungsrichtung hohem
Widerstandsmoment sowie mit einer Schienenfußbreite von bis zu 18 cm und
größer verwendet
und auf einem verfestigten Untergrund positioniert, wobei zur Erstellung
eines Gleises eine genaue Beabstandung mittels metallischer Distanzmittel
erfolgt. Eine weitgehende Ebenflächigkeit
von Schienenkopf bzw. von Fahrkopf und Leitkopf der Rillenschiene
und der Fahrbahn oder Gestaltungsfläche wird durch Füllmaterial,
gegebenenfalls mit einem Fahrbahnbelag erreicht.
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Ein
Gleisbau mit in eine Oberfläche
eingesenkten Schienen kann auch derart erfolgen, dass als Tragkonstruktion
eine oder mehrere Betonplatte(n) in einer Folge mit zwei U-förmigen Aussparungen
in Längsrichtung
einem sogenannten Schienentrog zur Aufnahme von Vignol-Schienen
Anwendung finden. Für
eine Befestigung der Vignol-Schienen in der Betonplatte mit einer
Sicherstellung einer genauen Beabstandung derselben voneinander
wird nach einer Einstellung eine bis zum Kopf reichende Ummantelung
im Schienentrog mit einer gegebenenfalls elastischen Zwei-Komponenten-Masse,
wie beispielsweise Poly-Urethan-Schaum oder dergleichen vorgenommen.
Eine derartige Schienenbefestigung zur Bildung eines Gleises ist
sowohl in Betonplatten als auch in Stahlkonstruktionen vorteilhaft
möglich, wobei
eine kontinuierliche Auflagerung der Schienen ermöglicht ist,
so dass auch Vignol-Schienen mit geringerem Trägheitsmoment verwendet werden
können.
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Eine
Vignol-Schienen-Befestigung nach obigem Verfahren in einem Schienentrog
hat jedoch den Nachteil, dass hohe Volumina an Ummantelungsmasse
zur Einbettung bzw. Fixierung derselben im Schienentrog erforderlich
sind. Weiters ist es zweckmäßig im Hinblick
auf den Spurkranz der Räder
das Niveau der Einbettung der Schienen an der Innenseite des Gleises
abzusenken, was einen zusätzlichen Aufwand
bedeuten kann. Schließlich
ist im Bezug auf die Fußbreite
die Kopfbreite einer Vignol-Schiene gering, wodurch im Fahrbahnbereich
die seitlichen Flächen
der gegebenenfalls weichen Einbettmasse vergrößert und die Verschleißgefahr
erhöht
sind, sowie hohe Ummantelungsvolumina zur Einbettung der Schienen
benötigt
werden.
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Die
Erfindung setzt sich zum Ziel eine Fahrschiene der eingangs genannten
Art zu schaffen, welche die angegebenen Nachteile vermeidet, mit Laschen
verbindbar ist, eine hohe Wirtschaftlichkeit der Herstellung mit
einer Kopfhärtung
aufweist, ein geringes Volumen an Einbettmasse bei der Fixierung in
einem Schienentrog erfordert und eine hohe Stabilität und Haltbarkeit
des Gleises erbringt.
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Dieses
Ziel wird bei einer gattungsgemäßen Schiene
dadurch erreicht, dass die Fahrschiene als Rillenschiene mit einem
Fahrkopf, einem Leitkopf, einem Steg und einem Schienenfuß ausgebildet
ist, eine größte Höhe, bezogen
auf die Auflagefläche
des Schienenfußes,
von mehr als 10,0 cm, jedoch von weniger als 12,4 cm, eine Gesamtbreite
des Fußes von
größer 10,1
cm, jedoch kleiner als 14,0 cm, eine Breite des Fahrkopfes von im
Wesentlichen 5,1 cm bis 6,3 cm und zwei beiderseits des Schienensteges angeordnete
Laschenkammern aufweist, wobei die, bezogen auf den Querschnitt
der Schiene, leitkopfseitige Laschenkammer eine Breite der ebenflächigen Basis
von mindestens 1,64 cm besitzt.
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Die
mit einer erfindungsgemäßen Fahrschiene
erreichten Vorteile beim Einbau in einem Schienentrog ergeben sich
synergetisch durch eine hohe Wirtschaftlichkeit beim Gleisbau sowie
besonders gute Eigenschaften des Gleises im hochbelasteten Betrieb
desselben. Eine Verwendung einer Rillenschiene erbringt in günstiger
Weise eine Minimierung der Außenfläche der
Einbettmasse zur Fahrbahn hin, wobei auch deren Querschnittsprofil
auf eine hohe Stabilität
und Belastbarkeit im Betrieb des Gleises sowie eine Befahrbarkeit
für im
Wesentlichen alle üblichen
Bahnräder
gerichtet ist. Die Laschenkammern sind mit Vorteil derart dimensioniert,
dass die Bohrungen zur Befestigung der Verbindungsteile deren mechanische
Belastbarkeit in erforderlichem Ausmaß sicherstellt.
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Zur
günstigen
Einleitung der Radbelastung in den Untergrund des Schienentroges,
der eine Gummiauflage aufweisen kann, ist die Mindest-Gesamtbreite
des Schienenfußes
dimensioniert, wobei die erfindungsgemäß größte Breite desselben im Hinblick
auf eine Minimierung des Schienentrogquerschnittes festgelegt ist.
Auch die Höhe
der erfindungsgemäßen Rillenschiene
ist mit einem Maße festgelegt,
die bei hoher Tragfähigkeit
eine geringe Schienentrogtiefe und dadurch eine vorteilhafte und wirtschaftliche
Ausbildung der Unterbaukomponente(n) ermöglicht.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Rillenschiene
kann erreicht werden, wenn senkrecht zur Auflagefläche des Schienenfußes der
Leitkopf und der gleichseitige Schienenfuß-Flansch, bezogen auf den
Steg der Schiene, eine im Wesentlichen gleiche Ausladung besitzen
und dass gegenüberliegend
die Ausladung des Schienenfuß-Flansches
die Ausladung des Fahrkopfes überragt,
vorzugsweise um mehr als 1,0 cm überragt.
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Durch
diese Querschnittsgestaltung kann einerseits bei einer Belastung
des Fahrkopfes in Kurven die Stützfunktion
des Schienenfußes
und somit die höchste
Flächenpressung
am Flanschende desselben verringert und eine günstige Rechteckform des Umrisses
des Schienenquerschnittes in Annäherung
erreicht werden.
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Im
Hinblick auf ein weitgehend problemfreies Verlegen der Fahrschiene
nach der Erfindung zu gebogenen Gleisen, aber auch für eine dem
Untergrund angepasste Einleitung der Druckkräfte von den jeweiligen Achslasten,
ist es von Vorteil, wenn die Schienenquerschnittsfläche weniger
als 75,0 cm2, jedoch mehr als 69,0 cm2, beträgt
und das Trägheitsmoment
bezüglich
der Achse xx einen Wert von 800,0 cm4 übersteigt
und jenes bezüglich
der Achse yy geringer ist als 650 cm4.
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Mittels
der Schienenquerschnittsfläche
und insbesondere durch das jeweilige Trägheitsmoment in den erfindungsgemäßen Grenzen
kann die elastische Verformung der Fahrschiene auf die Einbaukomponenten
vorteilhaft eingerichtet werden.
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Eine
besonders günstige
Einstellung der Maximalspannungen bei einer Biegung durch die Radlast
kann erreicht werden, wenn der Schwerpunkt der Schienenquerschnittsfläche in einer
Höhe der
Achse xx im Bereich 0,456 bis 0,54 mal der Schienenhöhe liegt.
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Für eine höhere Stabilität der Rillenschiene in
der Einbettung im Schienentrog beim Befahren mit hohen Achsdrücken und/oder
Geschwindigkeiten in insbesondere engen Kurven des Gleises ist die
Querschnittsform mit Vorteil derart ausgebildet, dass die Verbindungslinie
vom innenliegenden Teil des Fahrkopfes zum äußersten Auslageteil des überragenden Schienenfuß-Flansches
einen Winkel im Bereich von 30° bis
35° aufweist.
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Wenn
weiters zumindest der Fahrkopf eine höhere Härte und/oder Verschleißfestigkeit
als der Stegteil der Schiene aufweist, dies bedeutet, dass zumindest
der Fahrkopf, mit Vorteil der Fahrkopf und der Leitkopf der Rillenschiene,
gehärtet
sind, kann die Lebensdauer des Gleises auch im Hochlastbetrieb wesentlich
verlängert
werden.
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Der
Querschnitt der Rillenschiene ist nach der Erfindung derart gestaltet,
dass Schienenenden mittels Laschen mit Durchgangsschrauben mit weiteren
Schienen oder Weichenteilen verbindbar sind. Dadurch kann, auch
wenn ein stirnseitiges Verschweißen der Enden nicht erfolgen
soll, eine sichere Anbindungsmöglichkeit
der Schienen erreicht werden.
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Letztlich
kann für
ein Befahren des Gleises im Winterbetrieb bei Temperaturen unter
dem Gefrierpunkt insbesondere in der Nähe von Weichen von Vorteil
sein, wenn die Rillenwand zwischen Fahrkopf und Leitkopf nach unten
hin beabstandet Löcher, insbesondere
im Bereich von Weichen, aufweist, die vorzugsweise mit Wasseraustragsmittel
in der Einbettmasse oder im Befestigungssystem verbunden sind.
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Im
Folgenden soll die erfindungsgemäße Schiene
anhand von zwei Darstellungen näher
erläutert
werden. Es zeigt:
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1 eine
Rillenschiene
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2 eine
Rillenschiene in einem Schienentrog
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- A
- größte Höhe der Rillenschiene
- B
- Breite
des Kopfes der Rillenschiene
- C
- Gesamtbreite
des Schienenfußes
- D
- Ebenflächige Breite
der Basis der leitkopfseitigen Laschenkammer
- H
- Höhe der horizontalen
Achse des Trägheitsmoments
- S
- Schwerpunkt
der Querschnittsfläche
- xx
- horizontale
Achse des Trägheitsmomentes
- yy
- vertikale
Achse des Trägheitsmomentes
- 1
- Fahrkopf
- 2
- Leitkopf
- 21
- Entwässerungslöcher
- 3
- Steg
- 4
- Fuß
- 40
- Fuß-Auflagefläche
- 41
- fahrkopfseitiger
Fuß-Flansch
- 42
- leitkopfseitiger
Fuß-Flansch
- 5
- Teil
mit Schienentrog
- 6
- Einbettmasse
- 61
- Auflage
- 7
- Wasseraustragsmittel
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Aus 1 ist
der Querschnitt einer Rillenschiene nach der Erfindung ersichtlich.
Ein Schienenkopf mit einer Gesamtbreite B weist einen Fahrkopf 1 und
eine Leitkopf 2 mit zwischen liegender Rille auf. Ein Steg 3 verbindet
den Schienenkopf mit einem Schienenfuß 4, wobei eine Ausladung
des Leitkopfes 2 und eines Fuß-Flansches 42 gegenüber einer
vertikalen Achse yy im Wesentlichen ein gleiches Maß besitzen.
Gegenüberliegend
ist eine Ausladung des Fahrkopfes 1 gegenüber der
vertikalen Achse yy geringer als diejenige eines Fuß-Flansches 42.
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Bei
einer Gesamtbreite C des Schienenfußes 4 ist eine größte Höhe A der
Rillenschiene derart ausgebildet, dass, im Querschnitt, eine Verbindungslinie
von einer innenliegenden Begrenzung des Fahrkopfes 1 zum äußersten
Teil einer Auflagefläche 40 des
Flansches 41 vom Schienenfuß 4 einen Winkel α von größer 30°, jedoch
kleiner 35° aufweist.
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Die
Höhe H
des Schwerpunktes S der Querschnittsfläche der Rillenschiene beträgt (0,456
bis 0,54) mal der größten Höhe H.
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Eine
leitkopfseitige Laschenkammer besitzt eine ebenflächige Basis
mit einer Breite D von mindestens 1,64 cm um genügend Stabiltität und Festigkeit
einer gebohrten Lasche sicherstellen zu können.
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2 zeigt
eine erfindungsgemäße Schiene,
die in einem Schienentrog eingebaut ist. In einem Konstruktionsteil 5,
welcher mit einer Stahlkonstruktion oder einer Betonplatte gebildet
ist, ist eine Rillenschiene nach der Erfindung mit einem Fahrkopf 1 und einem
Leitkopf 2 derart eingebettet, dass nur der Fahrkopf 1 geringfügig die
Oberfläche
des Konstruktionsteiles, beispielsweise einer Betonfahrbahn und einer
Einbettmasse 6 vertikal überragt.
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Im
unteren Bereich der Rille zwischen Fahrkopf 1 und Leitkopf 2 sind
strichliert Löcher 21 gezeigt,
welche mit einem Wasseraustragsmittel 7 in Verbindung stehen
und derart die Rille frei von aufgestautem Regen- oder Schmelzwasser
halten können.
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Zwischen
Auflagefläche 40 vom
Schienenfuß 4 und
der Grundfläche
vom Schienentrog im Konstruktionsteil 5 kann eine Auflage 61 in
unterschiedlicher Stärke und
mit gewählten
Dämpfungseigenschaften
positioniert sein.