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EP0546363A1 - Zwischenlage zwischen einer Unterlageplatte und einer Unterlage eines Oberbaus - Google Patents

Zwischenlage zwischen einer Unterlageplatte und einer Unterlage eines Oberbaus Download PDF

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Publication number
EP0546363A1
EP0546363A1 EP92119859A EP92119859A EP0546363A1 EP 0546363 A1 EP0546363 A1 EP 0546363A1 EP 92119859 A EP92119859 A EP 92119859A EP 92119859 A EP92119859 A EP 92119859A EP 0546363 A1 EP0546363 A1 EP 0546363A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
intermediate layer
base
projections
liner according
spring stiffness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP92119859A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0546363B1 (de
Inventor
Sebastian Benenowski
Albrecht Dipl.-Ing. Demmig
Hans-Ulrich Dr.-Ing. Dietze
Alfred Kais
Erich Dipl.-Ing. Nuding (Fh)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Butzbacher Weichenbau GmbH
Voestalpine Turnout Technology Germany GmbH
Original Assignee
Voestalpine BWG GmbH
Butzbacher Weichenbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voestalpine BWG GmbH, Butzbacher Weichenbau GmbH filed Critical Voestalpine BWG GmbH
Publication of EP0546363A1 publication Critical patent/EP0546363A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0546363B1 publication Critical patent/EP0546363B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B9/00—Fastening rails on sleepers, or the like
    • E01B9/68—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair
    • E01B9/685—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair characterised by their shape
    • E01B9/686—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair characterised by their shape with textured surface
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B9/00—Fastening rails on sleepers, or the like
    • E01B9/68—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair
    • E01B9/685—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair characterised by their shape

Definitions

  • the invention relates to an intermediate layer between a base plate carrying a track section and a base such as a sleeper, in particular a concrete sleeper and / or ballastless superstructure, the intermediate layer consisting of an elastic material having a spring stiffness.
  • intermediate layers are provided with recesses running parallel to the bottom surface, such as bores, which have a constant distance from one another. As a result, corresponding intermediate layers have different spring stiffnesses depending on their area.
  • the same principle is applied to an elastic crane rail support which can be found in DE-B-1 237 280.
  • the elastic underlay in the area of the rail web is of greater hardness than in the edge areas.
  • elastic intermediate layers are used for vibration damping of rails arranged on sleepers or for the electrical insulation of sleepers.
  • the present invention is based on the one hand the problem of designing an intermediate layer of the type described in the introduction in such a way that when a force is introduced via the track section, that is to say basically via a rail head, into the base at an angle a which, in relation to the central axis of the track section, is considerably zero can deviate, a tilting of the track section is excluded.
  • the invention is intended to solve the problem that an area-independent indentation number is achieved, that is to say the same indentations always occur regardless of the area of the intermediate layer.
  • the intermediate layer has a spring stiffness that depends on the contact force, such that the spring stiffness changes depending on the force angle resulting from a force resultant between a central axis of the track section and the track section caused by a rail vehicle traveling on it, such that changes with increasing angle a increases the spring stiffness of the intermediate layer, or that the spring stiffness of the intermediate layer is independent of the area.
  • the first alternative ensures that, even in the case of a force resultant, which cuts the base plate in the edge region of the rail foot or even outside of it, tilting of the track section, in particular a rail, is excluded; because the further the force resultant cuts the base plate from the central axis of the track section, the higher the spring stiffness of the intermediate layer.
  • the intermediate layer has projections designed in such a way that the total contact surface of the intermediate layer increases with increasing angle a, which in turn increases the form factor.
  • the increase in the form factor results in a higher rigidity.
  • the intermediate layer of the base has projections, the surfaces of which face the base are at least partially withdrawn at least in the region of the track section, so that when the force is applied, the surface of the intermediate layer lying on the base increases.
  • the intermediate layer in the region below the track section has projections that run transversely to its longitudinal axis, engage at a distance from one another, and extend in or approximately in the plane of the intermediate layer, which, at least when force is not introduced into the track section, are spaced in sections from the base.
  • the interlocking projections can each be wedge-shaped and form a toothing, with free spaces preferably running between the projections having a Y geometry.
  • the projections themselves can run symmetrically to a line that corresponds to an edge contact line projected in the direction of the intermediate layer.
  • the second alternative achieves an area-independent sinking number or bedding number, so that consequently along the track regardless of whether z. B. there is a switch area, an intersection or a normal track, the same conditions prevail.
  • this partial aspect of the present invention is achieved in that the intermediate layer of a total area F G has recesses on the bottom side of a total cross-sectional area F A such that the difference between F G and F A is the same or substantially the same regardless of the total area F G.
  • the recesses can extend from the bottom surface to the top of the intermediate layer. However, this is not a mandatory feature. Rather, the recess can also end at a distance from the top.
  • the intermediate layer has recesses running parallel to the bottom surface, the total cross-sectional area of which is in constant or almost constant relation to the total floor or base area of the intermediate layer.
  • the distances between the horizontally running recesses then vary depending on the total floor area, but the distances between successive recesses are the same.
  • the base plate is at least partially covered by the intermediate layer on the bottom and edge sides.
  • the intermediate layer preferably completely covers the base plate both on the bottom and on the edge side.
  • brackets are provided at least on the face side, which may cause the intermediate layer to be pretensioned.
  • the position is fixed by a peripheral frame, which in turn is connected to the threshold by means of fastening elements such as bolts.
  • fastening elements such as bolts.
  • a further embodiment of the invention provides that the holder or the frame legs have a 1-shaped geometry in section, intermediate material running between the horizontally extending section and the base plate.
  • connection between the base plate and the intermediate layer can be made by gluing or the like.
  • the base plate is preferably vulcanized into the intermediate layer in some areas.
  • FIG. 1 in which the same elements are provided with the same reference symbols, embodiments of intermediate layers made of elastic material such as elastomer, rubber material or the like are shown, of which those in FIG. 1 are provided with the reference symbol (10) and runs between a base or rail fastening plate (12), which is made of metal, and a base, not shown, such as a threshold, preferably a concrete threshold. It can be between the intermediate layer (10) and the base, not shown, such as a threshold another z.
  • B. existing metal intermediate plate (14) may be provided.
  • a rail such as stock rail (16) and a sliding chair (18) on which a switch tongue (20) is slidably arranged.
  • the intermediate layer (10) provides electrical insulation between the rail (16) and the sliding chair (18) or the switch tongue (20). on the one hand and the underlay like threshold on the other.
  • the intermediate layer (10) surrounds the base plate (12) on the bottom and edge sides and in sections in the edge region (22) of the top side (24).
  • the intermediate layer (10) and thus the base plate (12) do not move, the latter is surrounded by a circumferential frame (26) made of metal and by means of fastening elements (28) which pass through the intermediate plate (14), with which shown threshold or not shown solid roadway is connected.
  • the legs of the frame (26) can be seen to have a 1-shaped geometry, an upper horizontally running leg section (30) capturing the region (32) of the intermediate layer (10) running along the top (22) of the base plate (12) in such a way that that the intermediate layer (10) is firmly clamped between the frame (26) and the base plate (12) and may even be prestressed, which results in a positional fixation.
  • the outer leg sections (30) or (34) of the frame (26) may have an inclined angle to the horizontal such that when the fastening element (28) which passes through the section (34), the sections (30) are directed in the direction the pad is moved like a threshold such that the intermediate layer (10) is held and pretensioned like a clamp between the frame (26) and the base plate (12).
  • This type of position fixing of the intermediate layer (10) ensures that a connection between the frame (26) and its fastening elements (28) with the base plate (12) and thus the base does not take place like a threshold, so that there is electrical insulation .
  • electrochemical potentials cannot form between the base, such as the threshold, and the base plate (12), so that corrosion caused thereby is avoided.
  • the intermediate layer (10) can now have a desired spring stiffness over its entire surface in such a way that it is either independent of the surface or depending on the angle of the resultant force resulting from the rail head, i.e. in the area of the rail (16) or (20 ) Force application is changed such that there is a spring stiffness dependent on the contact force.
  • the latter means that the rail used - be it stock rail (16) or switch tongue (20) - cannot tilt even if the resultant force to the central axis of the rail deviates significantly from 0, for example between 15 and 31 ° (see Fig. 8-10)
  • a base plate (36) of a surface F G is shown.
  • the base plate (36) is consistently constant and of the same cross-section, so that there is the same spring stiffness over the entire surface.
  • the recesses are designed as bores continuously, i. that is, they extend from the bottom surface (44) to the top surface (52).
  • the recess (50) ends spaced apart from the upper side (54) of the intermediate layer (40).
  • the total cross-sectional area F A of the recesses (48) or (50) of the intermediate layers (38) or (40) is so large that regardless of the total cross-sectional area F G of the intermediate layer (38) or (40) the difference between F G and F A is essentially the same size. This means that over the entire area of the intermediate layer (38) or (40) there is still a constant spring stiffness and thus the number of subsidence or bedding as corresponds to the spring stiffness of the intermediate layer (36) according to FIG. 2.
  • the intermediate layer (56) is arranged between a base plate, such as a rib plate (58), and a base, not shown, such as a threshold.
  • the intermediate layer (56) in the area below the rail (54) has a structure which changes the shape factor of the intermediate layer (56) in such a way that spaced-apart wedge-shaped projections engage in one another, for example with the reference numerals (60), (62), and (64).
  • the projections (60), (62) and (64) form a toothing, the interspace having the shape of a Y.
  • the teeth run symmetrically to a line (66) running parallel to the longitudinal axis of the rail (54), which corresponds to the projection of the wheel contact line of a rail vehicle passing through the rail (54) in the direction of the intermediate layer (56).
  • the intermediate layer (56) - as is also illustrated in FIG. 9 - is penetrated by fastening elements such as screws, by means of which the ribbed plate (58) is connected to the base.
  • the projections (60), (62) and (64) are withdrawn, as the dashed illustration of the projections in FIG. 8 illustrates (see also bottom surfaces (78) and (80) of the projections according to FIG. 10). .
  • a plane which is curved is spanned by the surfaces (78) and (80) of the projections (60), (62) and (64) facing the base.
  • the contact surface of the projections (60), (62) and (64) changes depending on the force resultant ( 76), which describes an angle a to the central axis (68), which can usually vary between 0 and 31 ° .
  • the change in the contact surfaces is to be illustrated purely by way of example with reference to FIG. 10.
  • the lines provided with the reference numerals (70), (72) and (74) should correspond to the inclinations of the intermediate layer (56) at different angles a1, a 2 and a 3 and thus differently inclined resultants (76), which correspond to the edge region of the rail foot (76) cut or even run outside of it.
  • the intermediate layer (56) is more or less compressed, so that the contact surfaces of the projections (60), (62) and (64) are enlarged.
  • the surfaces of the projections (60), (62) and (64) lying on the base are then obtained by the intersection lines between the lines (70), (72) and (74) with the planes containing them with the undersides of the projections (60 ), (62) and (64), which are symbolized by the broken lines (78) and (80). It follows directly from this that, with increasing angle a, larger areas of the surfaces (78) and (80) of the projections (60), (62) and (64) lie on the base; because the line (70) corresponds to the angle a 1 , which is greater than the angle a 2 to be assigned to the line (72), which in turn is greater than the angle a 3 belonging to the line (74).
  • the area of the intermediate layer (56) supported on the base results for the angle a i from the areas a + b.
  • the angle a 2 there is a smaller area composed of the sections c + d.
  • the total area of the intermediate layer (56) which is supported on the base is equal to the sum of the sections e and f.
  • the spring stiffness depending on the contact can also be achieved by other geometries of the projections. It is only important that the projections are withdrawn from the base at least in sections such that with increasing angle a, which is the angle between the central axis (68) of the rail (54) and the resultant force (76), the contact surface of the projections increases. to increase the form factor and thus the spring stiffness of the intermediate layer (56).
  • FIG. 11 shows an underside (82) of a further embodiment of an intermediate layer (84).
  • This has in rows (86), (88), (90) and (92) arranged savings, of which those of the row (86) are provided with the reference numerals (94), (96) and (98).
  • the rows (86), (88), (90) and (92) run perpendicular to the longitudinal axis of a track section, not shown.
  • the recesses (96) are larger in the region of the track than outside of it.
  • the outer recesses (94), (98), which are smaller in area, have an approximately rectangular shape in plan view, whereas the central recess (96) is trapezoidal.
  • the projections (94), (96) and (98), each arranged in a row, can also be referred to geometically as an elongated triangle with interruptions in plan view.
  • the recessed bottom area of the recesses (94), (96) and (98) runs obliquely, i.e. not parallel to the underside (82), so that the shape factor and thus the spring stiffness can be changed depending on the angle of the force resultant.

Landscapes

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Abstract

Es wird eine Zwischenlage (10) zwischen einer Unterlageplatte (12) und einer Unterlage wie Schwelle eines Oberbaus, insbesondere Betonschwelle eines schotterlosen Oberbaus vorgeschlagen, wobei die Zwischenlage aus einem eine Federsteifigkeit aufweisenden elastischen Material besteht. Um eine gewünschte Einsenkungszahl oder Bettungsziffer zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß die Zwischenlage (10) eine flächenunabhängige oder eine aufstandskraftabhängige Federsteifigkeit aufweist. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Zwischenlage zwischen einer einen Gleisabschnitt tragende Unterlageplatte und einer Unterlage wie Schwelle, insbesondere Betonschwelle und/oder schotterlosen Oberbau, wobei die Zwischenlage aus einem eine Federsteifigkeit aufweisenden elastischen Material besteht.
  • Es ist bekannt, im Zusammenhang mit dem Oberbau zwischen der Unterlageplatte und zum Beispiel einer Betonschwelle aus Kunststoff bestehende Zwischenlagen anzuordnen. Diese verlaufen grundsätzlich nur im Bereich der Bodenfläche der Unterlageplatte. Zum Befestigen der Unterlageplatte wird die Zwischenlage von einem Befestigungselement wie z. B. Bolzen durchsetzt. Folglich besteht eine durchgehende und damit elektrisch leitende Verbindung zwischen der Unterlageplatte und der Schwelle.
  • Andere bekannte Zwischenlagen sind mit parallel zur Bodenfläche verlaufende Ausnehmungen wie Bohrungen versehen, die zueinander einen gleichbleibenden Abstand besitzen. Hierdurch bedingt weisen entsprechende Zwischenlagen in Abhängigkeit von ihrer Fläche unterschiedliche Federsteifigkeiten auf.
  • Der DE-B-2 006 071 bzw. CH-B-520 233 ist eine Schienenbefestigung mit einer aus gummieelastischem Material bestehenden Zwischenplatte bekannt, die von der Schienenachse ausgehend in ihrer Steifigkeit abnimmt, um eine Verringerung der Biegespannungen in einer auf der Zwischenlage angeordneter Rippenplatte zu erreichen.
  • Das gleiche Prinzip gelangt bei einer der DE-B-1 237 280 zu entnehmenden elastischen Kranschienenunterlage zu Anwendung. So weist die elastische Unterlage im Bereich des Schienensteges eines größere Härte als in den Randbereichen auf.
  • Zur Schwingungsdämpfung von auf Schwellen angeordneten Schienen bzw. zur elektrischen Isolierung von Schwellen werden nach der EP-A-0 279 094 bzw. DD-A-267 750 elastische Zwischenlagen benutzt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt einerseits das Problem zugrunde, eine Zwischenlage der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß bei einer Krafteinleitung über den Gleisabschnitt, also grundsätzlich über einen Schienenkopf in die Unterlage unter einem Winkel a, der in bezug auf die Mittelachse des Gleisabschnitts erheblich von 0 abweichen kann, ein Kippen des Gleisabschnitts ausgeschlossen wird. Andererseits soll durch die Erfindung das Problem gelöst werden, daß eine flächenunabhängige Einsenkungszahl erreicht wird, daß also unabhängig von der Fläche der Zwischenlage stets gleiche Einsenkungen erfolgen.
  • Das Problem wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Zwischenlage eine aufstandskraftabhängige Federsteifigkeit derart aufweist, daß sich die Federsteifigkeit in Abhängigkeit von zwischen Mittelachse des Gleisabschnitts und auf dem Gleisabschnitt einwirkender von einem diesen befahrenden Schienenfahrzeug hervorgerufenen Kraftresultierenden verlaufendem Winkel a derart verändert, daß sich mit zunehmendem Winkel a die Federsteifigkeit der Zwischenlage erhöht, oder daß die Federsteifigkeit der Zwischenlage flächenunabhängig ist.
  • Durch die erste Alternative wird sichergestellt, daß auch bei einer Kraftresultierenden, die im Randbereich des Schienenfußes oder sogar außerhalb von diesem die Unterlageplatte schneidet, ein Kippen des Gleisabschnittes insbesondere einer Schiene ausgeschlossen ist; denn je weiter die Kraftresultierenden von der Mittelachse des Gleisabschnitts entfernt die Unterlagenplatte schneidet, um so höher wird die Federsteifigkeit der Zwischenlage.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Zwischenlage derart ausgebildete Vorsprünge aufweist, daß die Gesamtauflagefläche der Zwischenlage mit zunehmendem Winkel a zunimmt, wodurch wiederum der Formfaktor vergrößert wird. Die Vergrößerung des Formfaktors bewirkt eine höhere Steifigkeit.
  • Insbesondere ist vorgesehen, daß die Zwischenlage der Unterlage zugewandte Vorsprünge aufweist, deren der Unterlage zugewandten Flächen zumindest im Bereich des Gleisabschnittes zumindest bereichsweise zurückgezogen sind, so daß bei Krafteinleitung die Fläche der Zwischenlage, die auf der Unterlage aufliegt, zunimmt.
  • Insbesondere weist die Zwischenlage im Bereich unterhalb des Gleisabschnitts quer zu dessen Längsachse verlaufende, beabstandet zueinander eingreifende und in oder in etwa in der Ebene der Zwischenlage verlaufende Vorsprünge auf, die zumindest bei fehlender Krafteinleitung in den Gleisabschnitt abschnittsweise beabstandet zur Unterlage verlaufen. Dabei können die ineinandergreifenden Vorsprünge jeweils keilförmig ausgebildet sein und eine Verzahnung bilden, wobei zwischen den Vorsprüngen verlaufende Freiräume vorzugsweise eine Y-Geometrie aufweisen.
  • Die Vorsprünge selbst können symmetrisch zu einer Linie verlaufen, die einer in Richtung der Zwischenlage projezierten Randaufstandslinie entspricht.
  • Durch diese Maßnahmen wird die Auflagefläche der Zwischenlage in Abhängigkeit von dem zwischen Mittelachse des Gleisabschnitts und der Kraftresultierenden verlaufenden Winkel a derart verändert, daß die Federsteifigkeit mit zunehmendem Winkel gleichfalls zunimmt. Dabei kann gegebenenfalls eine lineare Abhängigkeit zwischen dem Winkel a und der Federsteifigkeit bestehen. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
  • Durch die zweite Alternative wird eine flächenunabhängige Einsenkungszahl oder Bettungsziffer erreicht, so daß folglich entlang des Gleises unabhängig davon, ob z. B. ein Weichenbereich, eine Kreuzung oder ein normaler Gleisverlauf vorliegt, gleiche Bedingungen herrschen.
  • Insbesondere wird dieser Teilaspekt der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die Zwischenlage einer Gesamtfläche FG bodenseitige Aussparungen einer Gesamtquerschnittsfläche FA derart aufweist, daß die Differenz zwischen FG und FA unabhängig von der Gesamtfläche FG gleich oder im wesentlichen gleich groß ist. Dabei können sich die Aussparungen von der Bodenfläche bis zur Oberseite der Zwischenlage erstrecken. Dies ist jedoch kein zwingendes Merkmal. Vielmehr können die Aussparung auch beabstandet zur Oberseite enden.
  • Ohne die Erfindung zu verlassen, besteht auch die Möglichkeit, daß die Zwischenlage parallel zur Bodenfläche verlaufende Aussparungen aufweist, deren Gesamtquerschnittsfläche im konstanten oder nahezu konstanten Verhältnis zur Gesamtboden- bzw. Grundfläche der Zwischenlage steht. Selbstverständlich variieren dann die Abstände der horizontal verlaufenden Aussparungen in Abhängigkeit von der Gesamtbodenfläche, wobei jedoch die Abstände von aufeinanderfolgenden Aussparungen gleich groß ist.
  • Ein weiterer Vorschlag der Erfindung sieht vor, daß die Unterlageplatte von der Zwischenlage boden- und randseitig zumindest bereichsweise umfaßt ist. Vorzugsweise deckt die Zwischenlage die Unterlageplatte sowohl boden- als auch randseitig vollständig ab.
  • Zur Lagefixierung der Zwischenlage sind zumindest stirnseitig Halterungen vorgesehen, die gegebenenfalls eine Vorspannung der Zwischenlage bewirken.
  • Vorzugsweise wird jedoch eine Lagefixierung durch einen umlaufenden Rahmen vorgenommen, der seinerseits über Befestigungselemente wie Bolzen mit der Schwelle verbunden ist. Dabei erfolgt jedoch kein unmittelbarer Kontakt weder zwischen der Halterung bzw. dem Rahmen noch dem Bolzen und der Unterlageplatte, so daß eine vollständige elektrische Isolierung zwischen der Unterlageplatte und der Unterlage wie Schwelle erreicht wird.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Halterung bzw. die Rahmenschenkel eine im Schnitt 1-förmige Geometrie aufweisen, wobei zwischen dem horizontal verlaufenden Abschnitt und der Unterlageplatte Zwischenlagematerial verläuft.
  • Die Verbindung zwischen der Unterlageplatte und der Zwischenlage kann durch Kleben oder ähnliches erfolgen. Vorzugsweise ist jedoch die Unterlageplatte bereichsweise in die Zwischenlage einvulkanisiert.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, dem diesem zu entnehmenden Merkmale - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch einen Weichenbereich,
    • Fig. 2 eine Zwischenlage,
    • Fig. 3 eine Schnittdarstellung entlang der Linie 111 - 111 in Fig. 2,
    • Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer Zwischenlage,
    • Fig. 5 eine Schnittdarstellung entlang der Linie V-V in Fig. 4 ,
    • Fig. 6 eine dritte Ausführungsform einer Zwischenlage,
    • Fig. 7 eine Schnittdarstellung entlang der Linie VII-VII in Fig. 6,
    • Fig. 8 eine Schnittdarstellung durch einen auf einer Zwischenlage abgestützten Gleisabschnitt,
    • Fig. 9 eine Unteransicht der Zwischenlage nach Fig. 8,
    • Fig. 10 eine Prinzipdarstellung der Zwischenlage unter Berücksichtigung von Krafteinleitungen unter verschiedenen Winkeln zur Mittelachse des Gleisabschnitts und
    • Fig. 11 eine Unteransicht einer weiteren Ausführungsform einer Zwischenlage.
  • In den Fig. 1 bis 7, in denen gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, sind Ausbildungsformen von aus elastischem Material wie Elastomer, Gummimaterial o. ä. bestehenden Zwichenlagen dargestellt, von denen die in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen (10) versehen ist und zwischen einer Unterlage - bzw. Schienenbefestigungsplatte (12), die aus Metall besteht, und einer nicht dargestellten Unterlage wie Schwelle vorzugsweise Betonschwelle verläuft. Dabei kann zwischen der Zwischenlage (10) und der nicht dargestellten Unterlage wie Schwelle eine weitere z. B. aus Metall bestehende Zwischenplatte (14) vorgesehen sein.
  • Auf der Unterlageplatte (12) können in üblicher Weise z. B. eine Schiene wie Backenschiene (16) und ein Gleitstuhl (18) angeordnet sein, auf dem verschiebbar eine Weichenzunge (20) angeordnet ist. Hierbei handelt es sich um hinlänglich bekannte Elemente, deren Aufbau und Befestigungen üblicher Konstruktionen entsprechen.
  • Durch die Zwischenlage (10) erfolgt eine elektrische Isolierung zwischen der Schiene (16) und dem Gleitstuhl (18) bzw. der Weichenzunge (20) einerseits und der Unterlage wie Schwelle andererseits. Die Zwischenlage (10) umgibt die Unterlageplatte (12) boden- und randseitig sowie abschnittsweise im Randbereich (22) der Oberseite (24).
  • Damit ein Verrücken der Zwischenlage (10) und damit der Unterlageplatte (12) unterbleibt, ist letztere von einem umlaufenden Rahmen (26) umgeben, der aus Metall besteht und über Befestigungselemente (28), die die Zwischenplatte (14) durchsetzen, mit der nicht dargestellten Schwelle bzw. nicht dargestellten festen Fahrbahn verbunden ist.
  • Die Schenkel des Rahmens (26) weisen erkennbar eine 1-förmige Geometrie auf, wobei ein oberer horizontal verlaufender Schenkelabschnitt (30) den entlang der Oberseite (22) der Unterlageplatte (12) verlaufenden Bereich (32) der Zwischenlage (10) derart erfaßt, daß die Zwischenlage (10) fest zwischen Rahmen (26) und Unterlageplatte (12) eingespannt und sogar gegebenenfalls vorgespannt ist, wodurch sich eine Lagefixierung ergibt.
  • Dabei können die äußeren Schenkelabschnitte (30) bzw. (34) des Rahmens (26) zur Horizontalen einen geneigten Winkel derart aufweisen, daß beim Anziehen des Befestigungselementes (28), das den Abschnitt (34) durchsetzt, der Abschnitte (30) in Richtung der Unterlage wie Schwelle derart bewegt wird, daß die Zwischenlage (10) klammerartig zwischen dem Rahmen (26) und der Unterlageplatte (12) festgehalten und vorgespannt wird.
  • Durch diese Art der Lagefixierung der Zwischenlage (10) ist sichergestellt, daß eine Verbindung zwischen dem Rahmen (26) und dessen Befestigungselementen (28) mit der Unterlageplatte (12) und damit der Unterlage wie Schwelle nicht erfolgt, so daß sich eine elektrische Isolierung ergibt. Hierdurch können sich elektrochemische Potentiale zwischen der Unterlage wie Schwelle und der Unterlageplatte (12) nicht ausbilden, so daß eine hierdurch bedingte Korrosion vermieden wird.
  • Die Zwischenlage (10) kann nun über ihre Gesamtfläche eine gewünschte Federsteifigkeit dergestalt aufweisen, daß diese entweder flächenunabhängig ist oder aber in Abhängigkeit vom Winkel der über den Schienenkopf eingeleiteten Resultierenden der Aufstandskraft, also im Bereich der über die Schiene (16) bzw. (20) erfolgende Krafteinleitung derart verändert wird, daß sich eine aufstandskraftabhängige Federsteifigkeit ergibt. Letzteres bewirkt, daß die befahrene Schiene - sei es Backenschiene (16) oder Weichenzunge (20) - auch dann nicht kippen kann, wenn der Winkel der Kraftresultierenden zur Mittelachse der Schiene erheblich von 0 abweicht, also z.B. im Bereich zwischen 15 und 31 ° liegt (siehe Fig. 8 - 10)
  • An Hand der Fig. 2 bis 7 soll erläutert werden, wie die Federsteifigkeit im gewünschten Umfang kontrolliert festgelegt werden kann.
  • In Fig. 2 ist eine Unterlageplatte (36) einer Fläche FG dargestellt. Die Unterlagenplatte (36) ist durchgehend gleichbleibend und mit gleichem Querschnitt ausgebildet, so daß sich über die gesamte Fläche eine gleiche Federsteifigkeit ergibt.
  • Wird nun die Gesamtfläche FG vergrößert, ohne daß die Federsteifigkeit verändert werden soll, so werden nach den Ausführungsbeispielen der Fig. 4 und 6 in die jeweilige Zwischenlage (38) bzw. (40) von der Bodenfläche (44) bzw. (46) ausgehend Ausnehmungen eingebracht, die beispielhaft mit Bezugszeichen (48) und (50) versehen sind.
  • Nach den Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 sind dabei die Ausnehmungen als Bohrungen durchgehend ausgebildet, d. h., diese erstrecken sich von der Bodenfläche (44) bis zur oberen Fläche (52) hin.
  • Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 und 7 enden die Ausnehmung (50) beabstandet zu der oberen Seite (54) der Zwischenlage (40).
  • Dabei ist die Gesamtquerschnittsfläche FA der Ausnehmungen (48) bzw. (50) der Zwischenlagen (38) bzw. (40) so groß, daß unabhängig von der Gesamtquerschnittsfläche FG der Zwischenlage (38) bzw. (40) die Differenz zwischen FG und FA im wesentlichen gleich groß ist. Dies bedeutet, daß sich über die Gesamtfläche der Zwischenlage (38) bzw. (40) weiterhin eine gleichbleibende Federsteifigkeit und damit Einsenkungszahl bzw. Bettungsziffer ergibt, wie sie der Federsteifigkeit der Zwischenlage (36) gemäß Fig. 2 entspricht.
  • Es besteht auch die Möglichkeit, daß parallel zur Bodenfläche einer Zwischenlage querverlaufende Ausnehmungen wie -bohrungen vorhanden sind, deren Querschnittsflächen bzw. Abstände zueinander in Abhängigkeit davon variieren ob die Federsteifigkeit über die Länge der Zwischenlage - betrachtet senkrecht zur Gleislängsachse - gleichbleibend oder im wesentlichen gleichbleibend oder entsprechend der einzuleitenden Aufstandskräfte variieren soll.
  • Anhand der Fig. 8 bis 10 soll der die vorliegende Erfindung besonders prägende Gedanke erläutert werden, daß in Abhängigkeit von der auf eine Schiene (54) einwirkenden Kraft, d.h. deren sich aus horizontaler und vertikaler Kraftkomponenten ergebender Kraftresultierenden der Formfaktor und damit die Federsteifigkeit einer Zwischenlage (56) veränderbar ist.
  • Dabei ist die Zwischenlage (56) zwischen einer Unterlage- wie Rippenplatte (58) und einer nicht dargestellten Unterlage wie Schwelle angeordnet.
  • Die Zwischenlage (56) weist im Bereich unterhalb der Schiene (54) eine den Formfaktor der Zwischenlage (56) verändernde Struktur derart auf, daß beabstandet zueinander keilförmigen Vorsprünge ineinander eingreifen, die beispielhaft mit dem Bezugszeichen (60), (62), und (64) versehen sind.
  • Wie die Fig. 9 verdeutlicht, bilden die Vorsprünge (60), (62) und (64) eine Verzahnung, wobei der Zwischenraum die Form eines Y aufweist.
  • Die Verzahnung verläuft dabei symmetrisch zu einer parallel zu Längsachse der Schiene (54) verlaufenden Linie (66), die der Projektion der Radaufstandslinie eines die Schiene (54) durchfahrenden Schienenfahrzeuges in Richtung der Zwischenlage (56) entspricht.
  • Die Zwischenlage (56) wird - wie gleichfalls die Fig. 9 verdeutlicht - von Befestigungselementen wie Schrauben durchsetzt, durch die die Rippenplatte (58) mit der Unterlage verbunden wird.
  • Im der Unterlage zugewandten Bereich sind die Vorsprünge (60), (62) und (64) zurückgezogen, wie die gestrichelte Darstellung der Vorsprünge in Fig. 8 verdeutlicht (siehe auch Bodenflächen (78) und (80) der Vorsprünge gemäß Fig. 10).
  • Mit anderen Worten wird von den der Unterlage zugewandten Flächen (78) und (80) der Vorsprünge (60), (62) und (64) eine Ebene aufgespannt, die gekrümmt ist.
  • Da die Symmetrielinie (66) ferner zur Mittelachse (68) der Schiene (54), und zwar in Richtung der Radaufstandspunktlinien versetzt verläuft, verändert sich die Berührungsfläche der Vorsprünge (60), (62) und (64) in Abhängigkeit von der Kraftresultierenden (76), die zur Mittelachse (68) einen Winkel a beschreibt, der üblicherweise zwischen 0 und 31 ° variieren kann.
  • Je größer jedoch die Berührungsfläche zwischen den Vorsprüngen (60), (62) und (64) und der nichtdargestellten Unterlage ist, um so größer ist der Formfaktor der Zwischenlage (56) und somit auch deren Steifigkeit.
  • Die Veränderung der Auflageflächen soll rein bespielhaft anhand der Fig. 10 verdeutlicht werden. So sollen die mit dem Bezugszeichen (70), (72) und (74) versehenen Linien Neigungen der Zwischenlage (56) bei verschiedenen Winkeln a1, a2 und a3 und damit unterschiedlich geneigten Kraftresultierenden (76) entsprechen, die den Randbereich des Schienenfußes (76) schneiden oder sogar außerhalb von diesem verlaufen. In Abhängigkeit von dem Winkel a wird die Zwischenlage (56) mehr oder weniger zusammengedrückt, so daß die Berührungsflächen der Vorsprünge (60), (62) und (64) vergrößert werden.
  • Die auf der Unterlage aufliegenden Flächen der Vorsprünge (60), (62) und (64) ergeben sich sodann durch die Schnittlinien zwischen die Linien (70), (72) und (74) mit den enthaltenden Ebenen mit den Unterseiten der Vorsprünge (60), (62) und (64), die durch die gestrichtelten Linien (78) bzw. (80) symbolisiert sind. Hieraus ergibt sich unmittelbar, daß mit zunehmendem Winkel a größere Bereiche der Flächen (78) bzw. (80) der Vorsprünge (60), (62) und (64) auf der Unterlage aufliegen; denn die Linie (70) entspricht dem Winkel a1, der größer als der der Linie (72) zuzuordnende Winkel a2 ist, der wiederum größer als der zur Linie (74) gehörende Winkel a3 ist.
  • Die Fläche der auf der Unterlage sich abstützenden Zwischenlage (56) ergibt sich für den Winkel ai aus den Bereichen a + b. Für den Winkel a2 ergibt sich eine kleinere, sich aus den Abschnitten c + d zusammensetzende Fläche. Schließlich ist für den kleinsten Winkel a3 die Gesamtfläche der Zwischenlage (56), die sich auf der Unterlage abstützt, gleich der Summe aus den Abschnitten e und f.
  • Sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 8 bis 10 die Vorsprünge als Verzahnung dargestellt, so kann die aufstandsabhängige Federsteifigkeit auch durch andere Geometrien der Vorsprünge erreicht werden. Wesentlich ist nur, daß die Vorsprünge zumindest abschnittsweise derart von der Unterlage zurückgezogen sind, daß bei zunehmendem Winkel a, der der Winkel zwischen der Mittelachse (68) der Schiene (54) und der Kraftresultierenden (76) ist, die Auflagefläche der Vorsprünge zunimmt, um den Formfaktor und damit die Federsteifigkeit der Zwichenlage (56) zu erhöhen.
  • Der Fig. 11 ist eine Unterseite (82) einer weiteren Ausführungsform einer Zwischenlage (84) zu entnehmen. Diese weist in Reihen (86), (88), (90) und (92) angeordnete Anssparungen auf, von denen die der Reihe (86) mit den Bezugszeichen (94), (96) und (98) versehen sind. Die Reihen (86), (88), (90) und (92) verlaufen senkrecht zur Längsachse eines nicht dargestellten Gleisabschnittes. Ferner sind Im Bereich des Gleises die Aussparungen (96) größer als außerhalb von diesem.
  • Die äußeren flächenmäßig kleineren Aussparungen (94), (98) weisen in Draufsicht in etwa eine Rechteckform auf, wohingegen die mittlere Aussparung (96) trapezförmig ist.
  • Die jeweils in einer Reihe angeordneten Vorsprünge (94), (96) und (98) können geometisch auch als ein in Draufsicht langgezogenes Dreieck mit Unterbrechungen bezeichnet werden.
  • Der zurückversetzte Bodenbereich der Aussparungen (94), (96) und (98) verläuft schräg, also nicht parallel zur Unterseite (82), damit in Abhängigkeit von dem Winkel der Kraftresultierenden der Formfaktor und damit die Federsteifigkeit veränderbar ist.

Claims (10)

1. Zwischenlage (10, 36, 38, 40, 56) zwischen einer einen Gleisabschnitt (16, 20, 54) tragenden Unterlageplatte (12, 58) und einer Unterlage wie Schwelle, insbesondere Betonschwelle eines schotterlosen Oberbaus, wobei die Zwischenlage aus einem eine Federsteifigkeit aufweisenden elastischen Material besteht,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenlage (56) eine aufstandskraftabhängige Federsteifigkeit derart aufweist, daß sich die Federsteifigkeit in Abhängigkeit von zwischen Mittelachse (68) des Gleisabschnitts (54) und auf dem Gleisabschnitt einwirkender, von einem diesen befahrenden Schienenfahrzeug hervorgerufenen Kraftresultierenden (76) verlaufenden Winkel a sich derart verändert, daß sich mit zunehmendem Winkel a die Federsteifigkeit der Zwischenlage erhöht, oder daß die Federsteifigkeit der Zwischenlage (10, 36, 38, 40) flächenunabhängig ist.
2. Zwischenlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenlage (56) der Unterlage zugewandte Vorsprünge (60, 62, 64) aufweist, deren der Unterlage zugewandten Flächen zumindest im Bereich des Gleisabschnitts (54) zumindest bereichsweise zurückgezogen sind.
3. Zwischenlage nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenlage (56) im Bereich unterhalb des Gleisabschnitts (54) quer zu dessen Längsachse verlaufende, beabstandet zueinander eingreifende und in oder in etwa in der Ebene der Zwischenlage verlaufende Vorsprünge (60, 62, 64) aufweist, die zumindest bei fehlender Krafteinleitung in den Gleisabschnitt abschnittsweise beabstandet zur Unterlage verlaufen.
4. Zwischenlage nach Anspurch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß von den Flächen der der Unterlage zugewandten Vorsprünge (60, 62, 64) eine Ebene aufgespannt ist, die in bezug auf die Unterlage zumindest abschnittsweise zurückgezogen und gekrümmt verläuft.
5. Zwischenlage nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die ineinandergreifenden keilförmigen Vorsprünge (60, 62. 64) eine Verzahnung bilden, wobei zwischen den Vorsprüngen vorhandene Freiräume vorzugsweise eine Y-Form aufweisen.
6. Zwischenlage nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorsprünge (60, 62, 64) symmetrisch zu einer Linie (66) angeordnet sind, die außermittig zur Mittelachse des Schienenabschnitts (54) verläuft und einer in Richtung der Zwischenlage (56) projezierten Radaufstandspunktlinie entspricht.
7. Zwischenlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenlage (38, 40) eine bodenseitige Gesamtfläche FG und Aussparungen (48, 50) einer Gesamtquerschnittsfläche FA derart aufweist, daß die Differenz zwischen FG und FA unabhängig von der Gesamtfläche FG gleich oder im wesentlichen gleich groß ist.
8. Zwischenlage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche ,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Ausparungen (48) von der Bodenfläche (44) der Zwischenlage (38) bis zu deren Oberseite (52) erstrecken.
9. Zwischenlage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenlage parallel zur Bodenfläche verlaufende Aussparungen aufweist, deren Gesamtquerschnittsfläche im konstanten oder nahezu konstanten Verhältnis zur Gesamtbodenfläche FG der Zwischenlage steht.
10. Zwischenlage nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Unterlageplatte (12) von der Zwischenlage (10) boden- und randseitig zumindest bereichsweise und vorzugsweise vorgespannt umfaßt ist.
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