BARON, Alfred (Urbanstrasse 20, München, 81371, DE)
Ansprüche:
1. Oberbauelement für einen Gleiskörper, mit einer dem Gleisbett zugewandten Sohlenfläche (6), einer den Schienen zugewandten Deckfläche und einem die Sohlenfläche und die Deckfläche verbindenden Flankenübergang (2, 7, 11, 12, 13) bzw. entsprechende Seitenfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sohlenfläche (6, 14, 27) in zumindest einem Abschnitt in mindestens einer Richtung konvex bzw. abgerundet ist.
2. Oberbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sohlenfläche (6) im Querschnitt zumindest in einem Abschnitt abgerundet ist.
3. Oberbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sohlenfläche (14) im Querschnitt zumindest in einem Abschnitt polygonförmig ist.
4. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sohlenfläche (27) im Querschnitt zumindest in einem
Abschnitt wellenförmig ist.
5. Oberbauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sohlenfläche (6) im Querschnitt auf ganzen Oberbauelement-Länge abgerundet ist.
6. Oberbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sohlenfläche (6) im Querschnitt im Wesentlichen im Bereich von Stützpunkten (2) der Schienenbefestigungen zumindest in einem Abschnitt abgerundet ist.
7. Oberbauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sohlenfläche (14) im Querschnitt auf ganzen Oberbauelement-Länge polygonförmig ist.
8. Oberbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sohlenfläche (14) im Querschnitt im Wesentlichen im Bereich von Stützpunkten (2) der Schienenbefestigungen zumindest in einem Abschnitt polygonförmig ist.
9. Oberbauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sohlenfläche (14) im Querschnitt auf ganzen Oberbauelement-Länge wellenförmig ist.
10. Oberbauelement nach einem Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sohlenfläche (14) im Querschnitt im Wesentlichen im Bereich von Stützpunkten der Schienenbefestigungen zumindest in einem Abschnitt wellenförmig ist.
11. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sohlenfläche (23) in Oberbauelement-Längsrichtung zumindest in einem Abschnitt abgerundet ist.
12. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sohlenfläche (24) in Oberbauelement-Längsrichtung zumindest in einem Abschnitt wellenartig ist.
13. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sohlenfläche (25) in Oberbauelement-Längsrichtung zumindest in einem Abschnitt abgezackt ist.
14. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sohlenfläche (26) in Oberbauelement-Längsrichtung zumindest in einem Abschnitt trapezförmig ist.
15. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sohlenfläche (23) in Oberbauelement-Längsrichtung im Wesentlichen im Bereich der Stützpunkte der Schienenbefestigungen abgerundet ist.
16. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sohlenfläche (24) in Oberbauelement-Längsrichtung im
Wesentlichen im Bereich der Stützpunkte der Schienenbefestigungen wellenartig ist.
17. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sohlenfläche (25) in Oberbauelement-Längsrichtung im wesentlichen im Bereich der Stützpunkte der Schienenbefestigungen abgezackt ist.
18. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (17) der Deckfläche im Wesentlichen abgerundet sind.
19. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 5 gekennzeichnet, dass der Längsübergang (17) von der Sohlenfläche zu der Deckfläche in Oberbau-Längsrichtung abgerundet ist.
20. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanken oder Flankenübergänge (7) zumindest teilweise
I o abgerundet sind.
21. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanken oder Flankenübergänge (2) von der Sohlenfläche zur Deckfläche zumindest teilweise eine im wesentlichen schräg nach innen geneigte
15 Gerade bilden.
22. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankenübergang (11) von der Sohlenfläche zur Deckfläche zumindest teilweise eine im Wesentlichen schräg nach außen geneigte Gerade bildet.
20
23. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanken oder Flankenübergänge (12) bzw. Seitenflächen von der Sohlenfläche zur Deckfläche ganz oder zumindest teilweise im wesentlichen senkrecht verlaufen.
)25
24. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Bereich des Flankenübergangs ein sich nach außen erstreckende Ausbuchtung (13) aufweist.
30 25. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Bereich des Längsübergangs eine sich nach außen erstreckende Ausbuchtung (13) aufweist.
26. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 35 gekennzeichnet, dass die Breite(15) des Oberbauelements und/oder Höhe (16) des
Oberbauelements ganz oder zumindest teilweise konstant ist.
27. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberbauelement im mittleren Teilbereich eine Aussparung bzw. Auskerbung (19) aufweist.
28. Oberbauelement nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung bzw. Auskerbung (19) mit einer nachgebenden, weichen, elastischen oder plastischen Füllmasse (20) ausgelegt bzw. beschichtet wird.
29. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Herstellungsmaterial für Oberbauelemente oder als Füllstoff mindestens eines verwendet wird aus:
- Holz
- Beton
- Faserbeton - Spritzbeton
- Colcretere-Beton
- Porenbeton
- Tiefengestein-Beton
- Stahlfaser-Beton - Glasfaserbeton
- Hochofenschlacke-Beton
- Kunstfaser-Beton
- Kunstharz-Beton
- Kies - Tief engestein
- Stahlkleinteile
- Kunstharzmischungen mit Holzfaser, oder Stahl, Keramik, Porzellan, Erzen, Tiefengestein, usw.
- Polymer-Mischungen - Polyuritan-Mischungen
- Polypropylen-Mischungen
- Buna-Mischungen
- Stahl
- Stahlguss - Metall
- Metalllegierungen
- Sonstige Kunststoff- oder Betonmischungen
30. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberbauelement aus zwei Oberbau-Teilelementen (28, 31, 32) besteht, welche mit einem Balken (29) verbunden sind.
5
31. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Balken (29) für die Halterung der Schienen beidseitig mit mindestens einer Halterung versehen ist.
10 32. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es weiter mindestens eine Kanülen-öffnung (33, 73) enthält.
33. Oberbauelement nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die öffnung (33) am von der Deckfläche weitest entfernten Ort bzw. tiefsten Punkt der Sohlenfläche
15 (6) angeordnet ist.
34. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberbauelement zumindest teilweise mit einer Einfassung (34, 37, 39) versehen ist.
20
35. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberbauelement zumindest teilweise mit einer Beschichtung versehen ist.
)25 36. Oberbauelement nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung zumindest teilweise Kunststoff umfasst.
37. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberbauelement als Hohlkörper (35, 38) ausgeführt ist,
30 welche mit einer Füllmasse (36) ausgefüllt ist.
38. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberbauelement als ein Oberteil (41, 42) und ein Unterteil (39, 35) ausgeführt ist.
35
39. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (35) als Hohlkörper (41) ausgeführt ist und mit einer Füllmasse (36) ausgefüllt ist.
40. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberbauelement mit zumindest einer Messvorrichtung (43, 44, 45) versehen ist.
41. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberbauelement mit einer Stromversorgung (46, 47) versehen ist.
42. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikalen Längs- und/oder Stirnflanken hohlkehlartig bzw. konkav ausgebildet sind.
43. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit mindestens einer Gewindehülse (83) versehen ist.
44. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnenden hohlkehlartig bzw. konkav (69) ausgeführt sind.
45. Oberbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberbauelement mit mindestens einer Messvorrichtung ausgestattet ist, die für die überwachung des Oberbaus durch Lichtwahrnehmungskameras, Lichtschrankensensoren, Lichtschrankenschalter, Nachtsichtkameras, Navigatoren, Satelliten (usw.) sowie für die Messung des Setzungs- und S chwingungs verhalten des Oberbaus und des Oberbauelements geeignet ist.
46. S chalungs Vorrichtung für Oberbauelements nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass in Spannbetten von Plattenschalungen (66) (Fig 70) die Oberbauelementeschalung aus festen oder mehrteilig variablen ineinander verschränkten, in der Breite beliebig verstellbaren Schalenelementen aus Stahl, Kunststoff oder Holz (48; 49; 57; 58; 59; 60; 61;) oder aus massiven Formteilen wie Beton, Stahl, Stahlguss, Holz, Kunststoff ausgebildet ist.
47. Schalungsvorrichtung für Oberbauelemente nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Schalungswandung (48; 58; 60) gerades oder geformtes (gerundetes) Stahlblech, Kunststoff oder Holz aufweist, die im Schalungsbasisbereich bzw. im Bodenbereich (48; 60) oder im Rundungsbereich der
Flanke (59) gelenkig und aufklappbar ausgebildet ist und mit der Gegenschalung fest oder ineinander verschränkt breitenverschiebbar verbunden ist.
48. Schalungsvorrichtung für Oberbauelemente nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung einer Fase oder Abrundung die
Schalung ein festes (55; 56) oder variables, ineinander verschränktes, in der Breite verstellbares Schalenelement 55 (Fig. 71) aufweist, das oben auf die Basisschalung geschraubt oder gesteckt ist.
49. Schalungsvorrichtung für Oberbauelemente nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Schalungselement an der Basis (am Boden) Nocken, Schrauben oder Dübel aufweist und im Schalungsboden (66) gegen seitliches Verschieben gesichert ist.
50. S chalungs Vorrichtung für Oberbauelemente nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zum Halten des Abstandes und gegen seitliches Verschieben die Schalungsvorrichtung eine Aussteifung in Form einer Schalform - Abstandshalterung (64) aufweist.
51. S chalungs Vorrichtung für Oberbauelemente nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Schalung zur Stabilisierung, Aussteifung und Abstandhaltung der Flanken einen festen oder breitenverstellbaren Halterungssteg (61) enthält.
52. Schalungsvorrichtung für Oberbauelemente nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Stützpunktform im Spannbettboden bzw. der Spannbettsohle ausgekerbt ist.
53. Schalungsvorrichtung für Oberbauelemente nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Schalungsstirnseiten (50,51,62,63) Stahl-,
Kunststoff- oder Holzstege aufweisen, die je nach Ausbildung oder Stirnflanke aus geformten Profileinlagen (62,63) aus Stahl, Kunststoff oder Holz ausgelegt sind. |
EISENBAHNOBERBAUVORRICHTUNGEN
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft den Oberbau für Eisenbahnsysteme, insbesondere Oberbauelemente für Gleiskörper.
STAND DER TECHNIK
Der Oberbau einer Eisenbahnstrecke besteht aus einem Gleisbett und den darauf verlegten Gleisen.
Das Gleisbett besteht im Allgemeinen aus Schotter, kann jedoch insbesondere bei Schnellfahr- und Hochgeschwindigkeitsstrecken auch als sogenannte Feste Fahrbahn gefertigt sein, bei dem die Schienen direkt auf einen aus Beton oder Asphalt bestehenden, festen Oberbauelement montiert werden.
Bei Gleisbetten aus Schotter werden als Oberbauelemente Eisenbahnschwellen ein- gesetzt, auf welchen die Schienen verlegt werden. Die herkömmlichen Trapez- Betonschwellen, Block-, Balken-, Breit-, Längsschwellen und sonstige Schwellenarten haben ebenso wie die festen Oberbauelemente der Festen Fahrbahn eine ebene, planflache, oft glatte Sohle, mit der sie meist horizontal oder in Kurven leicht geneigt, flach auf dem Unterbau bzw. dem Gleisbett- meist Schotter - aufliegen und in ihm mehr oder weniger stark eingebettet sind. Das hat für die statisch und dynamisch beanspruchten, derzeit verwendeten Schwellen bzw. den festen Oberbauelementen und dem Schotter erhebliche technische und wirtschaftliche Nachteile.
Infolge fast dauerhaft ausgesetzten Wechselbelastungen durch Radlasten und der punktartigen Lastübertragung an den Schwellen- bzw. festen Oberbauelementkanten verschleißen die Schwellen bzw. die festen Oberbauelemente als auch der Schotter bzw. des Unterbaus infolge „Mahlens". Als Folge dieses „Mahlens" treten Absenkungen und Verwerfungen der Gleistrasse auf. Auch nimmt die Lagestabilität des belasteten Gleises beim Bremsen und in Kurven ab.
Bei Gleisberten aus Schotter ist die horizontale, gradflächige Auflagerung der Trapezschwelle auch ursächlich für das „Reiten" der Schwelle im Schotter auf der Schottersohle. Diese Reiterscheinungen treten hauptsächlich bei der überlagerung von Vertikal- und Horizontalkräften auf. Diese Reiterscheinungen - einem geringfü- gigen Kippen der Schwelle in beide Richtungen - erhöhen den Mahlvorgang, so dass sowohl die Schwelle als auch der Schotter zusätzlich abgenutzt werden.
Infolge hoher punktartiger Kantenpressungen der wechselbelasteten Trapezschwelle wird der elastische Bereich der Schotterbettung an den Kanten überschritten, so dass der Schotter bricht und zerbröckelt. Dadurch wird die elastische Lagerung der Schwelle erheblich gemindert.
Durch das Brechen des Schotters an den Kanten senken sich die Schwellen, so dass die Gleislage absinkt. Soweit dies bei allen Schwellen gleichmäßig erfolgt, gibt es keine Gleisprobleme. Wenn aber die Setzungen ungleichmäßig auftreten - was bei Trapezschwellen die Regel ist - wird die Gleislage verändert, so dass ständige Nacharbeiten wie Nachstopfen oder Stützpunktanhebungen erforderlich werden.
Bei ständigem überschreiten des Elastizitätsbereichs durch laufenden Lastwechsel infolge überfahrender Radlasten bricht der Schotterstein oder die Steine reiben bei jeder Schwellenbelastung und Einsenkung aneinander, so dass die Schottersteine mit der Zeit zu Mehl werden. Der Schotter muss dann ausgetauscht werden, weil die Gleislage unregelmäßig absinkt und die Fahrsicherheit nicht mehr gewährleistet ist.
Je weniger elastisch der Untergrund ist, umso stärker ist der Verschleiß des Schotters infolge überschreitens des elastischen Kantendrucks der Schottersteine. Dies gilt insbesondere für Brückenbauwerke oder bei felsigem Untergrund in Felseinschnitten oder Tunnels. Deshalb ist in diesen Streckenbereichen das meiste Schottermehl - meist hellfarbig und feinpulverig - anzutreffen. Die Entsorgung und der Austausch des verschlissenen und mit öl kontaminierten Schotters in diesen Bereichen sind mühsam und kostenaufwändig.
Der ständige Wechsel von Be- und Entlastung der Schwellen wirkt — wenn sie nicht vollkommen abgefedert sind - wie ein Mahlwerk. Die dadurch entstehenden, meist ungleichmäßigen Schwellensetzungen bewirken, dass die Schienen übermäßig und ständig wechselnd auf Biegezug und Druck beansprucht werden, was häufig zu ei-
nem Gleisbruch fuhrt.
Auch werden die Schienen durch die unterschiedliche Gleislage durch den nach beiden Seiten pendelnden Zug übermäßig horizontal quer zur Fahrtrichtung bean- sprucht, was zu Lockerungen oder zum Bruch der Schienenbefestigung führt.
Deshalb ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Oberbauelement bereitzustellen, welches langsamer verschleißt und den Unterbau schont.
Diese Aufgabe wird mit einem Oberbauelement gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung gelöst.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Oberbauelement für einen Gleiskörper bereitgestellt. Dieses Oberbauelement weist eine dem Gleisbett zugewandten Sohlenfläche, eine den Schienen zugewandten Deckfläche und einen die Sohlenfläche und die Deckfläche verbindenden Flankenübergang (Flankenfläche) auf. Das Oberbauelement ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sohlenfläche in zumindest einem Abschnitt in mindestens einer Richtung konvex ist.
Dabei kann die Sohlenfläche im Querschnitt zumindest in einem Abschnitt abgerundet, polygonförmig oder wellenförmig sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Oberbauelement auch in Oberbauelement Längsrichtung in zumindest in einem Ab- schnitt abgerundet, abgezackt oder trapezförmig sein. Diese Profilierung kann sich jeweils zum Beispiel über die gesamte Oberbau-Elementlänge oder aber sich im Wesentlichen im Bereich der Stützpunkte der Schienenbefestigungen erstrecken. Alternativ oder zusätzlich kann der Endbereich der Deckfläche im Wesentlichen abgerundet sein.
Diese Oberbauelemente bewirken durch ihre neuartigen Profilierungen bzw. Formgebungen abgerundeter bzw. gekrümmter Sohlenformen bzw. Sohlenflächen eine gleichmäßige Bodendruckverteilung und eine bessere Lagestabilität in Längs- und Querrichtung und verursachen einen geringeren Verschleiß an Schwellen und Schot- terbettung sowie Untergrund.
Durch den Einsatz erfindergemäßer Schwellen mit abgerundeter Sohlenform im Schwellenquerschnitt und/oder der Profilierung der Schwellensohle in Längsrichtung wird durch die größere Auflagerfläche und der Abrundung der Auflagedruck an der Sohle gleichmäßiger verteilt und die Reibung im belasteten Zustand der Schwel- Ie vergrößert. Damit wird der Verschleiß der Schwelle und des Schotters bzw. Bettungsuntergrundes gemildert und die Lagestabilität der wechselbelasteten Schwelle erheblich erhöht.
Bei der Trapezschwelle treten theoretisch unendlich hohe Kantenpressungen auf; in der Praxis mindestens das Acht- bis Zehnfache der Sohlenpressung einer Rundschwelle, wo die Sohlpressung gleichmäßiger verteilt und dadurch wesentlich geringer ist. Gleiches gilt für alle übrigen Schwellen mit eckigen Sohlenkanten.
Die Reibung der Rundschwelle, aber auch der Trapez- oder Rechteckschwelle kann durch eine Längsprofilierung der Schwellensohle wesentlich erhöht werden, so dass der Oberbau höhere Seitenkräfte aufnehmen kann.
Die abgerundete, im Schotter eingebettete Schwelle kann höhere Horizontalkräfte, als eine gleichartige, gleich dimensionierte Trapezschwelle aufnehmen, bis Kanten- bruch des Schotters eintritt.
Da sich die Verlege- und Einbauweise der Rundschwelle gegenüber der Trapezschwelle nicht ändert, können die derzeitig für die Trapezschwelle verwendeten Verlege- und Einbaumaschinen ohne Veränderungen der Einbauweise für die Rund- schwelle verwendet werden. Somit erübrigen sich etwaige Maschinen- Neuinvestitionen für den Einbau der Rundschwelle.
Als Bettungsmaterial kann für die Rundschwelle das gängige Material, das für die Trapezschwelle verwendet wird, herangezogen werden. Wegen der etwa gleichmä- ßig verteilten, geringeren Sohlpressung kann das Material feinkörniger als bei der Trapezschwelle und von minderer Güte sein, da der Untergrund weniger stark belastet wird.
Die Kornmischung und die Anteile der Korngrößen Schotter- bzw. Bettungsmateri- als sind nach der Sieblinie von Terzaghi auszurichten und/oder nach der Sieblinie der Betonnormen unter Weglassen der Feinkörnung 0 bis 3 oder 0 bis 5 mm oder 0
bis 7 mm. Es können auch speziell an die Sohlkrümmung angepasste Sieblinien, die eine gleichmäßige Sohlpressung gewährleisten, verwendet werden.
Die Schwellen mit abgerundeter Sohle und mit längsprofilierter Sohle können tech- nisch ebenso perfekt und preisgünstig wie Trapez- oder Rechtecksschwellen hergestellt werden.
Die Rundschwelle kann im belasteten Zustand infolge größerer Reibungsfläche und des vor der Krümmung liegenden Schotters wesentlich höhere Horizontalkräfte so- wohl in Quer- als auch in Längsrichtung aufnehmen als die sohlengerade Trapezschwelle. Denn durch die Sohlkrümmung müsste erst die schräge Steigung des vorgelagerten Schotters überwunden werden, bevor die belastete Schwelle horizontal bewegt werden kann. Durch die Sohlkrümmung wird also einer Horizontalkraft auf die Schwelle ein wesentlich höherer Widerstand im Sohlenbereich in Form passiven Erddrucks entgegengesetzt.
Infolge hoher Kantenpressungen bröckeln an den Längs- und Querkanten der Trapezschwelle Betonteile ab. Die Schwelle nutzt sich ab und beginnt sich zu den Kanten hin durch den ständigen Lastwechsel der Radlasten abzurunden.
Die hohen ständig wechselnden Kantenpressungen sind auch Ursache für das
„Mahlen" bzw. „Zerkleinern" des Schotters an den Schwellenkanten, so dass dieser an diesen Stellen verschlissen (zermahlt) wird und Absenkungen der Schwelle und Verwerfungen des Gleises verursacht.
Bei Unterstopfung der Trapezschwelle findet die Verdichtung des Schotters hauptsächlich unter den Kanten der Schwelle statt, während die mittlere Sohlenfläche kaum unterstopft werden kann und deshalb nur schwach oder gar hohl aufliegt. Demgegenüber wird die unten gerundete Schwelle bei Unterstopfungen je nach Rundungsform und Elastizität des Schotters relativ gleichmäßig unterpresst. Das heißt, dass bei einer der Elastizität des Schotters angepassten Sohlenabrundung die Auflagerpressung der Schwelle annähernd gleichmäßig verteilt ist und keine hohen Kantenpressungen aufweist wie die Trapez- oder Rechtecksschwelle
Die elastische Bettung der „Rundschwelle" im Schotter ist gleichmäßiger verteilt und somit in der Lage stabiler als die Trapezschwelle. Infolge gleichmäßig verteilten
Schotterdrucks auf die gerundeten Schwellen wird der elastische Bereich der Schot-
terbettung nicht überschritten. Das elastische Verhalten von Schwelle und Schotter ist beständiger, weniger anfallig und weniger wartungsbedürftig- Deshalb hat die Rundschwelle auch eine längere Lebensdauer als die Trapez- oder Rechtecksschwelle.
Für die Bettung der Schwelle mit abgerundeter Sohle kann wegen der geringeren Schotterpressung und infolge gleichmäßigerer Druckverteilung an der Sohle - statt Schotter aus Tiefengestein - ein weniger harter und preisgünstigerer Schotter für untergeordnete, leicht und selten befahrbare Bahnstrecken verwendet werden.
Infolge einer größeren Reibungsfläche bei der Rundschwelle gegenüber der Trapezschwelle können von einem mit Rundschwellen erstellten Oberbau höhere Seitenkräfte aufgenommen werden.
Die Lebensdauer der Rundschwelle, aber auch die Lebensdauer des Schotters erhöhen sich erheblich, da die Rundschwelle und der Schotter nicht durch Kantenpressungen, wie bei der Trapezschwelle, übermäßig belastet wird.
Durch die radiale Druckverteilung werden die Lasten auf eine größere Sohlfläche und auf einen großflächigeren Schotterunterbau verteilt, so dass auch die Auskofferung unterhalb der Schotterschicht preisgünstiger und billiger gestaltet werden kann.
Die Rundschwelle trägt wegen des geringeren Schotterverschleißes und der längeren Lebensdauer der Schwelle wesentlich zum Umweltschutz bei.
Rundschwellen eignen sich zum Beispiel auch besser zum Einbetonieren in Ortbeton für „Feste Fahrbahnen", z.B. für die RHEDA- Bauweise, weil sich unter der gerundeten Schwellensohle keine Luft- und Kiesnester bilden können, da der Ortbeton um die Schwelle besser herum eingerüttelt und verdichtet werden kann. Auch kann die Luft aus dem Ortbeton um die Schwelle herum besser und vollkommen entweichen.
Beim Austausch von Schwellen bleibt das durch die Rundschwelle festgepresste Schotterbett erhalten, so dass die Schwelle leichter und schneller ausgetauscht werden kann. Im Gegensatz dazu fallt bei der Trapezschwelle, der die Schrägseiten überlagernde Schotter von den Schrägseiten in das Schwellenbett und muss vor dem Austauschen der Schwelle entfernt und wieder seitlich aufgeschüttet werden.
Insbesondere bei Brücken, die lediglich ein Schotterbett oberhalb des Brückendecks aufweisen und dadurch einen weit weniger elastischen Oberbau aufweisen, als mit Kies ausgekofferte Normalböden oder Kiesböden, hat die Rundschwelle wegen der gleichmäßigen Druckverteilung eine weit geringere Mahlwirkung als die Trapezschwelle.
Infolge hoher Kantenauflagerungen bei der Trapezschwelle entsteht in Querrichtung der Schwelle ein Moment, so dass die Schwelle in Sohlmitte auf Zug beansprucht und im Bereich der Befestigungslöcher mittig leicht gespalten wird. Dies entfällt bei der Rundschwelle, da sie schotterseitig im gesamten Auflagerbereich bei Belastung Druck erhält.
Da die Rundschwelle je nach Formgebung nicht von Schotter überlagert wird, wie dies an den Längsseiten bei der sich nach oben verjüngenden Trapezschwelle der Fall ist, wird bei der Rundschwelle kein Schotter in Vibration gebracht, so dass kein Lärm durch das Aneinanderschlagen der Schottersteine entsteht.
Ausgehend von den Anforderungen an die „Rundschwelle" einer gleichmäßig verteilten Sohlpressung bei vertikalen Lasten und einer optimalen Druckverteilung bei hinzukommenden Horizontalkräften infolge Bremsens lässt sich rechnerisch durch Iterationsverfahren eine ideale Sohlkrümmung für die Schwelle ermitteln, die dem vorliegenden Bettungsmaterial optimal angepasst ist. Andererseits lässt sich bei vorgegebener Sohlkrümmung der Rundschwelle ein ideales Bettungsmaterial ent- sprechend den Anforderungen an Sohlpressung, Gleitsicherheit, Lagestabilität, Schwellenkippmoment, usw. wählen und zusammensetzen, das für den speziellen Oberbau den geringsten Verschleiß gewährleistet. Dabei können die spezifischen Werte, welche das Schottermaterial und die Bettung kennzeichnen, z.T. als variable Parameter eingegeben werden, z.B. Kornmischung, Kornzusammensetzung, Korn- struktur, innerer Reibungswinkel, Gleitwinkel, Schüttwinkel, elastische Bettungsziffer, Bodensteifigkeit (Ev2- Wert), Scherkraft, passiver Erddruck, Bruchfestigkeit, spezifisches Gewicht, Dicke des Schotterbettes, Verdichtungszahl, Schubfestigkeit, Elastizitätskonstante des Untergrundes, Sohlspannungs-Verteilung, Elastizität der Schwelle, Gleitfläche, Reibungsfläche, usw. solange iteriert werden, bis eine optima- Ie Zusammensetzung gefunden und durch experimentelle Nachweise und Versuche bestätigt wird.
Um die Reibungskräfte und damit die Aufnahme von Horizontal- und Längskräften in der abgerundeten Schwellensohle zu erhöhen und die Lagestabilität der Schwelle zu verbessern kann entlang der Schwellenabrundung in Querrichtung die Sohle der Schwelle leicht gewellt ausgebildet werden. Durch die wellenartige Querschnittsform kann sich die belastete Schwelle im Sohlbett auch weniger drehen und „reiten" bzw. „schaukeln".
Die Kosten für die Herstellung einer solchen Schwelle dürften im Vergleich zur Trapez- und „Rundschwelle" relativ hoch sein. Doch bei einer Massenherstellung im Spannbett mit entsprechenden, wieder verwendbaren Formschalungen halten sich die Herstellungskosten in Grenzen.
Die Formgebung dieser Schwelle dürfte aus technischer Sicht bezüglich ihrer Anforderungen und Eigenschaften für die Aufnahme von Radlasten und der Lagestabilität allen anderen Schwellenformen überlegen sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Oberbauelement einen Flankenübergang von der Sohle zur Deckfläche aufweisen, welcher an den Längs- oder Stirnseiten oder an beiden Seiten abgerundet ist.
Alternativ oder zusätzlich kann das Oberbauelement einen Flankenübergang aufweisen, welcher zumindest teilweise abgerundet ist, zumindest teilweise eine im Wesentlichen schräg nach innen geneigte Gerade bzw. Flanke bildet, zumindest teilweise eine im Wesentlichen schräg nach außen geneigte Gerade bildet und/oder zumin- dest teilweise eine im Wesentlichen eine senkrechte Gerade bzw. Flanke bildet.
Alternativ oder zusätzlich kann der obere Bereich des Flankenübergangs an den Längsseiten eine sich nach außen erstreckende Ausbuchtung aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann das Oberbauelement im oberen Bereich des Flankenübergangs an den Stirnseiten eine sich nach außen erstreckende Ausbuchtung aufweisen.
Um die Lagestabilität, die Aufnahme von Vertikal- und Horizontallasten der Rundschwelle zu erhöhen und die Einsenkung zu vermindern, kann die abgerundete Schwellensohle an den Flanken oberhalb der Sohlenrundung durch zwei flügelartige Rundausbuchtungen erweitert werden. Dadurch kann auch der unter der Sohlrundung befindliche Schotter nicht entweichen, so dass sich die Druckfläche des passi-
ven Erdwiderstandes bei Horizontalbelastung erhöht.
Die erfindungsgemäße Schwellensohlenabrundung erleichtert die Unterstopfung der Schwelle, so dass diese auch in Sohlenmitte wirkungsvoll unterstopft werden kann. Dies erlaubt neue verbreiterte Schwellenkonstruktionen, die durch eine flügelartige Ausbuchtung an den Flanken in ihren Eigenschaften noch verbessert werden kann.
Die erfindergemäße Abrundung der Schwellensohle ist gleichermaßen anwendbar und übertragbar auf Blockschwellen, Balkenschwellen, Breitschwellen, Längs- schwellen, plattenartige Schwellen, sowie Schwellenrahmenkonstruktionen, sowie den erfindergemäßen Doppelschwellen, die in Schotter- oder Erdschichten eingebettet sind oder auf sonstigen Boden- oder Gesteinsschüttungen tragend lagern. Die Abrundung der Schwellensohle erhöht in jedem Fall die Lagestabilität und die Lebensdauer aller von Wechsellasten belasteten Schwellen oder sonstiger Fundie- rungskonstruktionen und deren Bettungen.
Diese sogenannte „Breitschwelle" oder „Doppelschwelle" hat gegenüber der Normalschwelle erhebliche Vorteile wie:
- erhöhte Lagestabilität - erhöhte Kippsicherheit
- geringerer und besser verteilter Sohldruck und Bodendruck
- geringeres „Mahlen" bei Wechsellasten
- höheres Gewicht weniger Lärm - statische Vorteile bezüglich Bruchsicherheit in Quer- und Längsrichtung
- höhere Belastbarkeit
- weniger anspruchsvoller Untergrund
- größere Auflagerfläche
- usw.
Bevorzugt bleibt die Breite und/oder Höhe des Oberbauelements zumindest teilweise konstant ist.
Die Trapezschwellen Typ B70 und B58 verjüngen sich im mittleren Schwellenbe- reich in der Breite von 30 cm auf 22 cm und in der Höhe von 21 cm auf 17,5 cm.
Diese konische Formgebung sieht zwar optisch gut aus, ist aber nicht zwingend not-
wendig. Sie hat nämlich statisch erhebliche Nachteile. So beträgt die Vorspannung der vorgespannten Schwelle im mittleren Schwellenbereich ca. 110 kp/cm2, die dann nach außen hin bis auf ca. 40 kp/cm2 abnimmt. Die hohe Druckspannung besonders im mittleren Schwellenbereich bewirkt, dass der Beton in diesem Bereich „kriecht" und die Gleisspur enger wird. Als Folge davon reiben, schleifen und quietschen die Radkranzaufkantungen der Räder, so dass Radkranz und Schiene verschleißen. Außerdem wirkt diese Verengung der Gleisspur wie eine Bremse, zu deren überwindung zusätzlich Energie aufgewendet werden muss. Bei stärkeren Gleisspurverengungen müssen Schleiftrupps zu Nachschleifarbeiten eingesetzt werden. Auch der Beton kann sich infolge stärkeren Kriechens im mittleren Schwellenbereich von den Vorspanneisen lösen.
Zwar ist die Auflagerfläche der Trapezschwelle im mittleren Sohlbereich geringer als außen, doch dieser kleine Vorteil wird durch die plane, glatt durchgehende Sohle aufgehoben. Denn bei Absenkungen der Schwellenenden beginnt die Schwelle zu „schaukeln" bzw. zu „reiten" um dann zu brechen.
Demgegenüber hat die Rundschwelle oder auch Trapezschwelle mit konstant durchgehender Breite und Höhe - als „Parallelschwelle" bezeichnet - den Vorteil, dass die Druckverteilung infolge Vorspannung geringer und in der gesamten Schwelle gleichmäßiger verteilt ist. Außerdem kann die Schwelle wegen des größeren Widerstandsmomentes im mittleren Bereich auch weit höhere Trag- und Lastmomente aufnehmen, als die im Mittelbereich maßlich reduzierte und statisch im Querschnitt geschwächte gängige Trapezschwelle.
Alternativ oder zusätzlich kann das Oberbauelement an den Flanken im mittleren Teilbereich eine Aussparung aufweisen.
Zur Erhöhung der Lagestabilität gehört auch die Auskerbung der Schwellen im mittleren Sohlenbereich.
Um das „Schaukeln" bzw. „Reiten" bei der „Konstantschwelle" zu vermeiden, wird die Schwelle wie auch die derzeitig verwendete Trapezschwelle im mittleren Bereich nicht unterstopft; darüber hinaus zusätzlich mit einer Sohlauskerbung versehen. Die Auskerbung im mittleren Sohlbereich wie auch die Ausbildung einer Knautschzone ist wirkungsvoller für die Lagestabilität der Schwelle als deren Verschmälerung im Mittelteil. Auch ist die Herstellung der „Parallelschwelle" einfacher und kostengüns-
tiger, da die vielen Schalteile für die konische Formgebung entfallen. Wegen ihres höheren Gewichtes erhöht sich zudem die Lagestabilität des Gleises.
Die herkömmlichen Eisenbahnschwellen haben in Längsrichtung eine durchgehend gerade Sohle, mit der sie flach auf den im Stützpunktbereich unterstopften Untergrund - meist Schotter - aufliegen. Sinkt nun die Schwelle infolge „Mahlen" durch Wechselbelastungen an den Enden stark ab, nimmt sie eine Schaukellage ein und „reitet". Dadurch wird der mittlere Schwellenbereich verstärkt auf Biegung beansprucht und bricht. Um dies zu vermeiden, werden die Schwellen im mittleren Be- reich nicht unterstopft und liegen hier auch nicht auf. Doch bei stärkeren Absenkungen der Schwellenenden und durch das verteilende Rütteln des Schotters infolge Wechsellasten kontaktiert der mittlere Schwellenbereich mit dem Schotter und wird von unten belastet.
Um diesen Vorgang zu mindern und die Lagestabilität der Schwelle zu stärken, wird erfindungsgemäß im mittleren Sohlbereich eine etwa 1 bis 3 cm dicke und etwa 30 bis 50 cm lange Ausnehmung auf ganzer Sohlbreite vorgenommen. Dieser Bereich kann auch mit einer plastischen oder elastischen Füllung zu einer Art Knautschzone ausgelegt werden. Sie vermindert das „Reiten" der Schwelle, falls sich die belasteten Schwellenbereiche zu stark absenken sollten.
In jedem Fall ist die Abtragung der Radlasten abgrenzbarer und besser definiert. Gleichzeitig wird die Lagestabilität der Schwelle bzw. der Platte erhöht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Aussparung- mit einer nachgebenden, weichen, elastischen oder plastischen Füllmasse ausgelegt bzw. beschichtet sein.
Analog der Sohlauskerbung bei Schwellen kann diese Ausnehmung erfindungsge- maß auch bei Fertigteilplatten der Festen Fahrbahn oder der Festen Fahrbahn
RHEDA oder sonstigen Ausführungen der Festen Fahrbahn vorgenommen werden, indem die Ausnehmung durch die Einlage eines plastischen, elastischen oder sonst nachgebenden Füllstreifens im mittleren Sohlbereich der Platte als Knautschzone ausgeführt wird, so dass in diesem Bereich kein Auflagedruck entsteht. Praktisch wird bei Betonfertigteilplatten vor dem Verlegen und dem Untergießen längs der
Platte im mittleren Sohlbereich eine nachgebende Kunststoffmatte auf die Unter-
grundplatte verlegt. Gleiches erfolgt bei Ortbetonausführungen, indem die nachgebende (elastisch / plastische) Kunststoffmatte oder sonstiger Füllstoff auf die Untergrundplatte vor dem Betonieren aufgebraucht wird.
Diese Knautschzone verhindert das „Reiten" bzw. „Schaukeln" der Platte, falls sich die Platte im Bereich der Stützpunkte und der seitlichen Plattenränder infolge Wechsellasten absenken sollte.
Die für die Feste-Fahrbahn RHEDA (FF-RHEDA) derzeitig verwendeten Trapez- und Blockschwellen können nicht elastisch eingebettet werden. Sie werden fest ein- betoniert, da die kantigen Ecken und die planflache Sohle der Schwelle bei gleichzeitiger Vertikal- und Horizontallast eine stark ungleichmäßige, fast punktuelle Druckverteilung in den Ecken verursacht und die elastische Einbettung der Schwelle schnell zerstören würde.
Demgegenüber wird durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Rundschwelle für die FF-RHEDA der Auflagerdruck auf eine größere Sohlfläche und somit wesentlich geringer und gleichmäßiger verteilt. Dies erlaubt, die Rundschwelle elastisch zu lagern, indem der einzubetonierende Schwellenteil vor dem Einbetonieren mit einer dauerelastischen Masse gleichmäßig beschichtet bzw. bespritzt wird. Je nach Dicke und Elastizität des Kunststoffbezuges des einzubetonierenden Schwellenteils kann das S chwingungs verhalten der Schwelle im Bettungsbereich vorgegeben werden.
Die elastische Lagerung der Rundschwellen in der FF-RHEDA hat positive Auswirkungen auf den Oberbau, da Stöße bereits in der Schwelle abgefangen werden und nicht in die darunterliegenden Tragschichten gelangen. Zudem verbessert sich der Fahrkomfort; Radstöße werden besser abgefedert, so dass sich der Materialverschleiß an Radkränzen, Achsen, Lokomotiven und Wagons verringert, ebenso der Lärm.
Vorzugsweise wird als Herstellungsmaterial für Oberbauelemente oder als Füllstoff mindestens eines oder mehrere kombiniert der folgenden Materialien verwendet :
- Holz
- Beton
- Faserbeton - Spritzbeton
- Colcretere-Beton
- Porenbeton
- Tiefengestein-Beton Stahlfaser-Beton
- Glasfaserbeton - Hochofenschlacke-Beton
- Kunstfaser-Beton
- Kunstharz-Beton
- Kies
- Tiefengestein - Stahlkleinteile
- Kunstharzmischungen mit Holzfaser, oder Stahl, Keramik, Porzellan, Erzen, Tiefengestein, usw.
- Polymer-Mischungen
- Polyuritan-Mischungen - Polypropylen-Mischungen
- Buna-Mischungen
- Stahl
- Stahlguss
- Metall - Metalllegierungen
Sonstige Kunststoff- oder Betonmischungen
Neben dem gängigen Ausgangsstoff für die Herstellung der Trapezschwelle können für die Rundschwelle und Schwellen aller Art, für Schwellenfuße, für Schwellensoh- len, Schwellenhohlkörper oder als Füllstoff oder Ummantelung je nach Zweck und Anforderung als Material verwendet werden: Kunstharzmischungen, Tiefengesteinzuschläge, Hochofenschlacke, Kunststoffmischungen, Metalle, sowie sonstige Natur- und Kunststoffe als Zuschlagstoff oder Bindemittel. Die Materialien können je nach Aufgabenstellung und Bedarf auch miteinander ge- mischt und kombiniert werden.
Die „Rundschwelle" kann auch mit allen zuvor genannten Materialien zu einer „Kombischwelle" kombiniert und für spezielle Anforderungen hergestellt werden. Sie ist in der Herstellung meist kostenaufwendiger als die „Unischwelle", d.h. eine Schwelle aus einem einzigen Material. Wenn aber vom Oberbau her bestimmte Anforderungen für Schwellen, z.B. in Tunnel- oder Brückenabschnitten gestellt werden,
so lassen sich die vorteilhaften Eigenschaften verschiedener Materialien sinnvoll zu einer Kombischwelle mit spezifischen Formen und Eigenschaften konstruieren und kombinieren, z.B.:
Stahlschwelle mit abgerundeter Kunststoffsohle, Stahlschwelle mit abgerundeter Betonsohle, Stahlschwelle mit abgerundeter Holzsohle, Betonschwelle mit abgerundeter Kunststoffsohle, Betonschwelle mit Stahlkern, usw.
Je nach Anforderungen und Aufgabenstellung an die Schwelle die in Anspruch genannten Materialien zu neuen Schwellenkonstruktionen kombiniert werden, wie Kombischwellen und/oder Schwellenfuße aus: Betonoberteil mit abgerundetem Holzsohlenruß, Stahlschwellenoberteil mit abgerundetem Betonsohleteil, Stahlschwelle mit abgerundetem Holzsohleteil, Stahlschwelle mit abgerundetem Kunststoffsohleteil, Betonsohle mit abgerundetem Kunststoffsohleteil, Stahlkern mit Spritzbetonummantelung, Stahlkern mit Faserbetonummantelung, Stahlschwellen- oberteil mit Faserbetonsohlenteil, usw.
Die „Kombischwelle" - aus mindestens zwei verschiedenen Konstruktionsteilen bestehend kann auch als Hohlkörper mit einer Füllmasse hergestellt werden, z.B.: Kunststoffhohlkörper mit Stahlkern, Stahlhohlform mit Faserbetonfüllung, Spritzbe- tonhohlform mit Colcretebetonfüllung, Faserbetonschwelle mit Stahlstabwerkrahmen usw.
Alle möglichen Kombinationen sind denkbar und soweit sie sinnvoll sind auch anwendbar.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Oberbauelement aus zwei Oberbau- Teilelementen bestehen, welche mit einem Balken verbunden sind, der zur Halterung des Gleisabstandes dient und auch zur Stützpunkt-Befestigung herangezogen werden kann.
Ein einbetonierte Schwelle sollte zur Ableitung von eindringendem Regenwasser eine öffnung aufweisen.
Vorzugsweise ist die öffnung am von der Deckfläche weitesten entfernte Ort der Sohlenfläche angeordnet, wodurch sie als Ableitung wirken kann. Da die Rundschwelle einen Tiefpunkt hat, kann sie im Falle des Einbetonierens am untersten
Punkt wirksam und erfolgreich durch diese Ableitung bzw. Kanüle entwässert werden.
Sollte sich die in FF-RHEDA- Bauweise einbetonierte Schwelle, auch Fuß- oder Blockschwelle, im Laufe der Zeit in der Betonbettung lockern, so kann die öffnung oben, in der Deckfläche des Oberbauelements angeordnet sein und somit als Einspritzöffnung bzw. als Einspritzkanülen fungierten. Durch diese Einspritzkanüle kann durch Injektion (Einspritzen) einer festen oder elastischen, abbindenden Flüssigkeitsmasse 72 das Oberbauelement von unten her stabilisiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Oberbauelement zumindest teilweise mit einer Einfassung versehen. Um das Eindringen von Regenwasser in die Betonfuge zu verhindern, wird bei der Schwellen-, Schwellenfuß- oder Schwellenblock-, bzw. Stützpunktsockelherstellung im oberen Teil der Schwelle erfindungsgemäß zum Beispiel mit einer ringsrum laufenden Einfassung in Form einer Tropfnase versehen, welche zum Beispiel gleich mit einbetoniert werden kann, welche die ringsrum laufende Betonfuge zwischen Schwelle und dem Ortbeton der Schwellenbettung abdeckt. Sollte trotz Tropfnasenausbildung dennoch irgendwie Regenwasser in die Betonfuge eindringen, kann zur Sicherheit vom untersten Punkt der abgerundeten Schwellensohle erfindungsgemäß eine öffnung bzw. Kanüle nach außen eingeführt werden, welche mögliches Regenwasser sofort nach außen abführt. Damit werden eventuelle Frostschäden im Vorfeld verhindert. (Fig. 83 u. 84) Damit sich bei der Betonuntergießung der Schwelle bzw. des Stutzpunktblocks unter der Schwellensohle keine Kiesnester und Lufteinschlüsse bilden, sind erfindungsgemäß Schwellen oder Blocke mit gerundeten Sohlen 6 zu verwenden, welche eine satte Sohlenunter- stopfung ermöglichen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist Oberbauelement zumindest teilweise mit einer Beschichtung versehen. Vorzugsweise umfasst die Beschichtung zumindest teilweise Kunststoff. Aufgrund der abgerundeten Sohlenform und etwa gleichmäßig verteilten Sohlenpressung eignet sich die „Rundschwelle" - zur Senkung des Lärmpegels und zur besseren elastischen Bettung - für die Beschichtung mit Kunststoffen, elastischen, gummiartigen oder bitumenartigen Materialien im Sohlenbereich. Die derzeit von der Eisenbahn verwendete Holzschwelle wird mit Teeröl getränkt und dann im Schotterbett verlegt. Sie ist an der Oberfläche und an den Flanken der Witterung voll ausgesetzt, Wasser dringt über Poren, Schwind- und Haarrisse ins Innere
der Schwelle und bringt die Schienenholzbohle zum Quellen. Kommt dann noch Frost hinzu, beginnt das Eis in den Rissen die Schwelle zu spalten. Scheint dann im Sommer die Sonne voll auf die Holzschwelle, fangt sie mit zusätzlicher Hilfe trockenen Windes an zu schwinden oder sich auch zu verziehen. Schnee und Regen spülen im Laufe der Zeit einen Teil des Teeröls aus dem Schwellenholz, das im Bettungsmaterial und Untergrund versickert und das Erdreich und z.T. das Grundwasser kontaminiert.
Um die Schwelle von Witterungseinflüssen und deren Folgen zu schützen, vor allem aber die negativen Auswirkungen auf Böden und Grundwasser einzuschränken, wird die Schwelle erfindergemäß an der Oberfläche, den Flanken und den Stirnseiten mit einem Kunststoffmantel überzogen, so dass sie dem Regen und der Sonne ausgesetzten Oberflächen verschlossen bleiben.
Das Wasser kann von oben nicht mehr ins Innere der Schwelle dringen und Schäden anrichten. Die Schwelle bleibt trocken. Sie schwindet und quillt weniger und bleibt in ihrer Breite und Höhe konstanter, und da die Schwelle mit Teeröl oder Bitumen getränkt ist, kann sie unterhalb der Kunststoffummantelung auch nicht faulen, da sich in den mit Teeröl gefüllten Poren keine Fäulnisbakterien bilden können. Somit wird die Lebensdauer der durch einen Kunststoffüberzug geschützten Schwelle merkbar verlängert. Gleichzeitig werden die negativen Auswirkungen auf die Umwelt eingeschränkt. Wird dann noch die Schwellensohle abgerundet, wirkt sich dies zusätzlich positiv auf die Lagestabilität, die Stützpunktbefestigung und die Lebensdauer von Schwelle und Bettungsschotter aus. Gleiche oder ähnlich positive Wirkungen können durch eine Stahl-, Metall- oder Gummieinfassung der Holzschwellenoberseite erzielt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Oberbauelement als Hohlkörper ausgeführt, welche mit einer Füllmasse ausgefüllt ist. Vorzugsweise ist dabei das Ober- bauelement als ein Oberteil und ein Unterteil ausgeführt ist. Wobei zum Beispiel das Unterteil als Hohlkörper ausgeführt ist und mit einer Füllmasse ausgefüllt ist.
Vorzugsweise ist das Oberbauelement mit zumindest einer Messvorrichtung versehen. Um die Schwellen besser kontrollieren zu können, werden sie mit neuartigen Messvorrichtungen und zu deren Stromversorgung mit Solarzellen ausgestattet. Um die Schwellen oder die Feste Fahrbahn bzw. deren Betonfertigteilplatten besser or-
ten, einmessen, sowie deren Lage und das S chwingungs verhalten besser überprüfen zu können, werden erfindergemäß an der Oberfläche der Schwellen oder Platten kodierte Chips, Sticks, Minisender, elektromagnetische Reflektoren oder sonstige kodierte Peil- und Messvorrichtungen mit allen erforderlichen Parametern eingelassen bzw. eingelassen oder aufgeklebt. Mit Hilfe entsprechender Messgeräte in Lokomotiven, Messwägen oder mit außerhalb stationierten Peil-, Navigations-, Radar-, Laser- oder sonstigen elektromagnetischen oder fototechnischen Registriervorrichtungen auch über Satelliten oder Sendemasten mit entsprechend programmierter Software lassen sich aufgrund vorausgegangener Messungen mit Vergleichen am Com- puter Aussagen über Einsenkung und Schwingungsverhalten, die Abnutzung und die Elastizität der Bettung von Schwellen und die der Festen Fahrbahn (FF) machen. Als Abweichmaß und Parameter dienen hierbei Veränderungen von Peil- und Reflexionswinkel, von Amplituden und Schwingungszahlen, sowie Einsenkungen der Schwellen und FF- Platten, bezogen auf naheliegende Festpunkte, auch der Kipp- drehwinkel bei Schwellen in Bremsbereichen, Auch können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen (Chips usw.) in der Schwelle oder Platte als Spannungselektroden zur Ausbildung eines Potentialfeldes verwendet und aus dem Potentiallinienbild der Feldlinien auf den Anteil des zermahlenen Schotters geschlossen werden. Ebenso können die Einsenkungen der Schienen bei Vertikallasten und die seitlichen Aus- schlage der Schienen infolge Schlinger- bzw. Pendelbewegungen der Züge wirkungsvoll überwacht werden.
Mit dem Einbau erfindungsgemäßer Vorrichtungen mit verfeinerten technischen Parametern und die Einführung elektronischer überwachungsverfahren kann der aktuelle technische Zustand der Schwellen- und Plattenlagerung, sowie der Gleise und des Bettungsuntergrundes abgerufen werden, so dass kritische Schwellen- und FF- Abschnitte rechtzeitig erkannt und Maßnahmen zu deren Behebung eingeleitet werden können. Durch den Einsatz erfindungsgemäßer Vorrichtungen in Verbindung mit einer elekt- ronischen überwachung der Schwellen und der Gleislage kann die Bahn hohe Kontrollkosten einsparen und so die Gefahr von Entgleisungen bei Hochgeschwindigkeitszügen vermindern. Auch können über das S chwingungs verhalten der Schwellen und FF- Platten Unwuchten an Rädern und Achsen, sowie Schlingerbewegungen von Zügen festgestellt werden.
Vorzugsweise ist das Oberbauelement mit einer Stromversorgung versehen. Im Zeit-
alter des „High-Tech" ist es geradezu notwendig, alle Schwellen von wichtigen, stark beanspruchten Streckenabschnitten mit Schwingungs- oder Lagemelder oder sonstige Registriervorrichtungen, z.B. Sendern oder Peilvorrichtungen zu versehen und sie mit Strom über vernetzte Schwachstromkabel zu versorgen, so dass die MeI- de- Vorrichtungen bei überschreiten kritischer Schwingungsamplituden, Schwingungsfrequenzen, Spannungen, Stromwiderstände, Feldlinienverläufe, Lageverdrehungen, Einsenkungen oder Schottermehlanteile, usw. diese anzeigen. Statt die Sender mit Schwachstrom oder Batterien zu versorgen, können die Schwellen zum Einspeisen von Strom an der Oberfläche mit Solarzellen bestückt werden, so dass ihnen ständig Solarenergie zufließt.
Analoge Messvorrichtungen sind auf Gleistragplatten der FF und der FF- RHEDA anwendbar.
Vorzugsweise umfasst der Flankenübergang Einbuchtungen. Damit die Schwelle mit abgerundeter oder auch gerader Sohle im unbelasteten Zustand höhere Horizontalkräfte in Querrichtung aufnehmen kann, werden erfindungsgemäß die Schwellenflanken auch stirnseitig hohlkehlartig ausgebildet. Der Schwellenquerschnitt nimmt die Form eines Hutes an (Hutschwelle). So kann die ausgebuchtete Schwellenflanke den Schotter weniger an- und abheben, so dass der passive Erddruck des Schotters insbesondere bei vertikalen Hohlkehlflanken voll zur Wirkung kommt und den Horizontalkräften zusammen mit der Reibung entgegenwirkt.
Damit die Gleislage durch Sonneneinstrahlung im unbelasteten Zustand nicht verworfen wird, werden die Schwellen in Schotter eingebettet. Hierfür maßgebend ist der Widerstand, den die Schwelle in Längsrichtung leisten kann. Dieser Widerstand ist abhängig von der Sohl- und Flankenreibung der Schwelle mit dem sie berührenden Schotter und dem passiven Widerstand des Schotters an der Stirnseite der Schwelle. Um den Widerstand an der Stirnseite der Schwelle zu erhöhen, wird die Schwelle statt der bisherigen pflugartigen Abschrägung an den Stirnseiten erfin- dungsgemäß sowohl vertikal als auch horizontal konkav bzw. hohlkehlartig ausgeformt.
Vorzugsweise wird das Oberbauelement mit mindestens einer Gewindehülse versehen. Bei den für die FF-RHEDA verwendeten gängigen Trapezschwellen oder Schwellenblöcken bzw. Stützpunktsockelblocken besteht bei einem Schwellen- oder Stützpunktbruch keine Möglichkeit, die beschädigte, einbetonierte Schwelle aus der
Betonplatte herauszunehmen, ohne den Ortbeton abstemmen oder die Schwelle zerstören zu müssen.
Dies kann erfindungsgemäß dadurch vermieden werden, indem Schwellen oder Blö- cke mit geraden, leicht schräg nach außen geneigten oder abgerundeten Flanken verwendet werden. Werden dann noch bei der Schwellenherstellung in der Schwelle oder im Block Gewindehülsen vorgesehen, so kann mit Hilfe von Spindeln die Schwelle von der Sohle aus nach oben gedruckt, herausgenommen und ausgetauscht werden, ohne die Ortbetonplatte zu zerstören.
Damit in die Hülse kein Regenwasser eindringen kann, wird diese mit einem einzuschraubenden Stopfen 85 verschlossen.
Vorzugsweise umfasst der Längsübergang von der Deckfläche zur Sohlenfläche in Oberbau-Längsrichtung Einbuchtungen umfasst. Die große Schwäche aller bisherigen FF-RHEDA- Bauweisen liegt in der sich bildenden und ausweitenden Betonfuge zwischen der einbetonierten Schwelle und dem sie umgebenden Ortbeton der Ortbetonplatte. Die Ursachen liegen im sich Aufwölben der an der Oberflache von der Sonne erwärmten Schwelle in den ersten Tagen vor dem Abbinden des Ortbetons, so dass sich die Schwelle im Ortbeton schon gelockert hat, bevor der Ortbeton erhärtet ist. Eine weitere Ursache ist in der Temperaturdifferenz zwischen der im Sommer durch Sonneneinstrahlung erwärmten Schwelle und dem kühleren Ortbeton in der Temperaturdifferenz zwischen der im Winter abgekühlten Schwelle und dem vom Boden erwärmten Ortbeton im Zusammenziehen der Platte bei niederen Temperaturen und daraus z.T. entstehenden Rissen in der Schwellenbettung zu suchen. Außerdem kriecht die mit ca. 20 t vorgespannte Schwelle innerhalb der Ortbetonbettung und schwindet die Ortbetonplatte, so dass Schwindrisse im Schwellenbereich entstehen. Des Weitern bilden sich in der unbefriedigenden Betonunterstopfung der brei- ten und flachen Schwellensohle Kiesnester, Lufteinschlüsse und Hohlnester aus, in die Regenwasser eindringen kann. Durch das Eindringen von Regenwasser in die Betonfuge, das durch Frosteinwirkungen im Laufe der Zeit die Schwelle lockert und durch das Eindringen von „sauerem" Regen in die Betonfuge, der im Laufe der Zeit an der Oberfläche des Ortbetons und der Schwelle die Kalkanteile des Zementes auflöst und die Schwelle lockert liegen weitere Schwächen.
Diese Schwächen sind auf gravierende Konstruktionsmangel zurückzufuhren, die in grundsätzlichen Erfahrungen liegen, dass bereits abgebundener, ausgehärteter Beton (hier der Schwellen) sich nicht mit frischem Ortbeton auf Abscherung, Zug und Druck infolge wechselnder Lasten und Temperaturspannungen dauerhaft verbinden lässt. Insofern können die Konstruktionsmängel nur zum Teil behoben bzw. abgemindert werden. Um die Temperaturdifferenz zwischen Schwelle und Ortbetonplatte zu mindern bzw. auszuschalten ist die Betonschwelle so zu gestalten, dass der mittlere Schwellenteil zwischen den Stützpunkten von Ortbeton umgeben wird, so dass der mittlere Schwellenteil stets die Temperatur der Ortbetonplatte aufweist. Der aus dem Ortbeton herausragende Stützpunktsockel ist so klein als möglich zu dimensionieren und so gering als möglich aus dem Ortbeton herausstehen zu lassen.
Damit beim Betonieren keine Temperaturdifferenz zwischen Schwelle und Ortbeton auftreten können, sind die Betonierabschnitte bis zum Erhärten des Ortbetons gegen Sonneneinstrahlung zu schützen.
Um das Kriechen der Schwelle zu verringern, sollte die Vorspannung reduziert werden oder aber statt der Schwellen sollten lediglich Stützpunktsockelblöcke verwendet werden, die lediglich zur Abstandhalterung für das Einbetonieren und Justieren mit einer mobilen Eisen-, Metall-, Kunststoff-, oder Holzstange verbunden werden und nach dem Einbetonieren der Einzelblöcke wieder entfernt werden. Die Verbindungsstangen oder verbindende Eisenbewehrungen können aber auch im Ortbeton mit einbetoniert werden.
Da verschiedene neue Konstruktionsteile und Vorrichtungen der Eisenbahnschwellen z.T. analog auf die Feste Fahrbahn übertragbar sind, werden die Platten der Festen Fahrbahn und deren Spannbettschalungen zur Herstellung von Eisenbahnschwellen in die Betrachtungen einbezogen.
Für die Produktion von „Rundschwellen" können die für die Herstellung von Trapezschwellen verwendeten Vorrichtungen genutzt werden, indem der Beton in erfindergemäß abgerundete bzw. gekrümmte Schalformen eingebracht wird. Ansonsten bleibt das Herstellverfahren wie bei der Trapezschwelle bis auf kleine Abwandlun- gen gleich.
Ebenso kann die für die Produktion von vorgespannten Betonplatten, Gleistragplatten oder gattungsgleichen Betonfertigteilen dienende Spannbettschalung für die Herstellung von Rund- und Trapezschwellen herangezogen werden. Es bedarf lediglich geringfügiger Investitionen für die Herstellung erfindergemäßer Vorrichtungen und Nachrüstungen zur Abgrenzung und Abtrennung durch erfindergemäße geformte Stege und gerundeter, beweglicher und wiederverwendbarer Schal Wandungen für Schwellenbehältnisse, die eine rationelle Massenproduktion von Rund- und Trapezschwellen erlauben.
Ein Teil der für Eisenbahnschwellen beschriebenen Entwicklungen und Vorrichtungen lassen sich analog oder mit kleineren Abwandlungen auf den Oberbau mit Fester Fahrbahn (FF) übertragen. Deshalb werden verschiedene, auf Bahnschwellen bezogene Ansprüche bezüglich Herstellungsmaterial, Konstruktionen und Vorrichtungen auf Gleistragplatten, hydraulisch gebundene Tragplatten und deren Bettungen für den Oberbau mit FF geltend gemacht.
Die Feste Fahrbahn hat gegenüber dem Schotteroberbau den großen Vorteil, dass sich die Gleislage infolge Wechsellasten weniger stark und weniger schnell verändert. Wenn sich aber die Platten der FF infolge Nachgebens der Unterkofferung ab- senken, sind diese weit schwieriger und aufwendiger wieder in die richtige Höhenlage zu bringen, als dies für die Schwellen im Schotteroberbau der Fall ist. Im Schotteroberbau geschieht dies heute maschinell mit Unterkofferungsmaschinen.
Soweit zu hohe Absenkungen bei der FF-Bahn nicht über Platten in der Gleisbefesti- gung ausgeglichen werden können, sind sowohl bei der Ortbetonplatte, als auch bei der Gleistragplatte aus Fertigteilen aufwendigere Sanierungsmaßnahmen erforderlich, bis Platte samt Gleis richtig liegen. Auch eventuelle Zerstörungen einbetonierter Schwellen. Schwellenblöcke oder den einbetonierten Stützpunktsockeln oder Schultern bei Betonfertigteilplatten lassen sich nicht schnelle und leicht beheben.
Dieser Nachteil kann durch den Einsatz erfindungsgemäßer Stützpunktsockel 77 aus Stahl, Stahlguss, Legierungen oder festem Kunststoff oder Keramik mit stahlgleichen oder stahlähnlichen Eigenschaften in Form profilierter oder planflacher Platten behoben werden, die auf die Betonplatte 74 aufgeschraubt 80 oder bei Stahlplatten- träger 82 aufgeschweißt 79 oder aufgeschraubt werden. (Fig. 87 bis 90) Diese mobilen Stutzpunktsockel können bei Beschädigungen jederzeit ausgetauscht, bei Sen-
kungen durch Zwischenplatten 78 angehoben oder bei Anhebung durch Abschleifung des Betons vor Ort oder der Stahlplatte abgesenkt werden. Die Möglichkeit nachträglicher Regulierung und Höhenverstellung der Stützpunktsockel 77 durch Zwischenplatten 78 schon bei der Planung bei Setzungsempfindlichem Boden vorzu- sehen, dürfte sich in jedem Fall auszahlen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben werden, in denen:
Fig. 1 ein Oberbauelement im Querschnitt gemäß Stand der Technik zeigt; Fig.2 bis Fig. 23 verschiedene Oberbauelemente im Querschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen; Fig. 24 eine Draufsicht des Oberbauelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 25 einen Längsschnitt des Oberbauelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig.26 einen Querschnitt des Oberbauelements gemäß Figur 26 zeigt; Fig. 27 bis Fig.29 Draufsichten von verschiedenen Oberbauelementen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 30 einen Längsschnitt des Oberbauelement gemäß Stand der Technik und das Druckprofil auf dieses Oberbauelement zeigt; Fig. 31 einen Längsschnitt des Oberbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung und das Druckprofil auf dieses Oberbauelement zeigt;
Fig. 32 bis Fig. 37 Längsschnitte von verschiedenen Ausführungsformen des Oberbauelements gemäß der der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 38 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Oberbauelements der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 39 eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform des Oberbauelements der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 40 die Seitenansicht des Oberbauelements von Figur 39 zeigt; Fig. 41 einen Querschnitt einer Blockschwelle gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 42 eine Queransicht von zwei Blockschwellen mit einem Verbindungsbalken zeigt;
Fig. 43 einen Stützpunktbetonblock für die Bauweise „Feste Fahrbahnen RHEDA" im Querschnitt zeigt;
Fig. 44 eine Draufsicht auf Stützpunktblöcke der Bauweise „FF-RHEDA" gemäß
Fig. 43 zeigt; Fig. 45 einen Längsschnitt auf Stützpunktblöcke der Bauweise „FF-RHEDA" gemäß
Fig. 43 und Fig. 44 zeigt;
Fig. 46 eine Kombischwelle mit einer abgerundeten Schwellenfußsohle mit
Stahleinfassung zeigt;
Fig. 47 eine Draufsicht der Kombischwelle aus Stahlträger mit Stahleinfassung ge- maß Fig.46 zeigt,
Fig. 48 einen Längsschnitt eine Kombischwelle aus Stahlträger und Stahleinfassung gemäß Fig. 46 und 48 zeigt;
Fig. 49 einen Querschnitt eines mit Kunststoff eingefassten Oberbauelements zeigt;
Fig. 50 einen Querschnitt einer Kombischwelle aus geformtem Schwellenmaterial zeigt;
Fig. 51 einen Querschnitt eines abgerundeten Oberbau-Stahlhohlkörper mit einer
Füllung und einer Beschichtung zeigt;
Fig. 52 einen Querschnitt einen Kunststoff Schwellenkörper mit einer Füllung als
Kombischwelle zeigt; Fig. 53 einen Querschnitt eines Betonoberbauelements mit einer Kunststoffbeschich- tung zeigt;
Fig. 54 einen Querschnitt eines Kombioberbauelements mit einem eingegossenen
Stahlrahmen zeigt;
Fig. 55 einen Querschnitt eines Oberbauelements mit einem eingegossenen Stahl- rohrträger zeigt;
Fig. 56 einen Querschnitt eines Oberbauelements mit einem Stahlgitterkern zeigt;
Fig. 57 einen Querschnitt eines Oberbauelements mit Stahlträgerkern mit Halterungsnippel zeigt;
Fig. 58 einen Querschnitt eines Oberbauelements mit Stahlgitterträger zeigt; Fig. 59 einen Querschnitt eines Oberbauelements mit Stahlrohrgitterkern zeigt
Fig. 60 bis Fig. 62 Querschnitte von Kombi-Oberbauelementen zeigt;
Fig. 63 einen Längsschnitt eines Oberbauelements mit einer Ausnehmung zeigt;
Fig. 64 den einen Querschnitt des Oberbauelements gemäß Fig. 63 zeigt;
Fig. 65 einen Längsschnitt eines Oberbauelements mit Messeinheiten und Stromver- sorgung zeigt;
Fig. 66 die Draufsicht des Oberbauelements gemäß Fig.65 zeigt;
Fig. 67 einen Längsschnitt eines parallelen Kombi-Oberbauelements zeigt; Fig. 68 einen Querschnitt des Oberbau einer Festen Fahrbahn, System „RHEDA" zeigt;
Fig. 69 einen weiteren Querschnitt des Oberbau einer Festen Fahrbahn, System „RHEDA" zeigt;
Fig. 70 eine Skizze einer Draufsicht des Spannbettes zur Herstellung des Oberbauelements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 71 eine Skizze eines Querschnitts des Spannbettes zur Herstellung des Oberbauelements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 72 eine Skizze eines Längsschnitts des Spannbettes zur Herstellung des Oberbauelements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 73 eine Skizze eines weiteren Querschnitts des Spannbettes zur Herstellung des Oberbauelements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 74 eine Skizze eines weiteren Querschnitts des Spannbettes zur Herstellung des Oberbauelements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 75 eine Skizze eines weiteren Querschnitts des Spannbettes zur Herstellung des Oberbauelements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 76 eine Skizze eines Längsschnitts des Spannbettes zur Herstellung des Oberbauelements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 75 eine Skizze eines weiteren Querschnitts des Spannbettes zur Herstellung des Oberbauelements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 76 eine Skizze eines weiteren Längsschnitts des Spannbettes zur Herstellung des Oberbauelements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 77 einen Querschnitt eines Oberbauelements mit breitem „Hut"- Oberbauele- ment zeigt;
Fig. 78 einen Querschnitt eines Oberbauelements mit schmalen „Hut"- Oberbauelement zeigt;
Fig. 79 einen Querschnitt eines weiteren Oberbauelements mit „Hut"- Oberbauelement zeigt; Fig. 80 einen Querschnitt eines weiteren Oberbauelements mit „Hut"- Oberbauelement zeigt;
Fig. 81 einen Längsschnitt eines weiteren Oberbauelements hohlkehlartiger Flankenausbildung der Stirnseite; Fig. 82 eine Draufsicht eines Oberbauelements mit hohlkehlartiger Formung der Stirnseite zeigt;
Fig. 83 einen Querschnitt eines „Tropfnasen"- Oberbauelement zeigt;
Fig. 84 einen Querschnitt eines weiteren verbreiterten „Tropfhasen"- Oberbauelements zeigt;
Fig. 85 einen Querschnitt eines Oberbauelements, das auf eine Platte aufgeklebt ist zeigt; Fig. 86 einen Querschnitt eines Oberbauelements das auf einer Platte mit elastischer Unterfüllung aufgeklebt ist zeigt;
Fig. 87 einen Querschnitt eines Oberbauelements mit einem aus Stahl geformten Stützpunktsockel zeigt; Fig. 88 eine Draufsicht eines Stützpunktsockels zeigt; Fig. 89 eine Queransicht eines Stützpunktsockels zeigt;
Fig. 90 eine Draufsicht eines weiteren Stützpunktsockels mit darüber aufgeschraubter Schienenbefestigung zeigt;
Fig. 91 einen Querschnitt eines „Tropfnasen"-Oberbauelements in einer Ortbetonplatte zeigt; Fig. 92 einen Querschnitt eines Oberbauelements, das mit Heißbitumen untergegossenen ist, zeigt.
DETAILLIERE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig. 1 zeigt im Querschnitt ein derzeitig von der Eisenbahn verwendetes, kantiges Trapezoberbauelement. Dieses Oberbauelement mit einer Höhe 3 besteht aus einer Sohlenfläche 1 und Flankenübergange 2. Unter dem Oberbauelement ist ein Druckprofil bzw. Druckdiagramm für die Bodendruckverteilung und ein Diagramm für die Zugverteilung in der Schwellensohle aufgeführt. Bei diesen Druckdiagrammen ist deutlich die ungleichmäßige Sohlen- bzw. Bodendruckverteilung 4 unter der Schwelle und die ungleichmäßige Zugspannung 5 in der Schwellensohle 1 zu erkennen.
Bei horizontaler, planer Auflagerung der Schwelle mit Trapezquerschnitt (unten breiter, oben schmäler) werden Horizontalkräfte hauptsächlich durch die Sohlenreibung der Schwelle aufgenommen. Die spitzförmige Kantenform der trapezförmigen Schwelle hebt bei horizontalen Bewegungen den vor ihr liegenden Schotter - ähnlich einem Pflug oder Hobel — nach oben, so dass der vor der Schwelle liegende Schotter bei Horizontalbewegungen wenig entgegensetzen kann.
Nicht nur bei Horizontalbewegungen, auch bei Vertikalbewegungen nach oben hebt
die Trapezschwelle den an den Kanten überlagerten Schotter nach oben. Oder aber der Schotter bewegt sich beim Eindrücken der Schwelle, also Vertikalbewegungen nach unten, ebenfalls nach unten. Die wechselseitigen Bewegungen der Trapezschwelle nach oben und unten halten auch den die Schwelle seitlich umgebenden Schotter an beiden Seiten zusammen mit der Schwelle ständig in Bewegung. Damit verschleißt der Schotter bereits im nicht belasteten Bereich der Schwelle.
Die Trapezschwelle mit horizontaler, flacher Sohle hat bei Horizontalkräften ein hohes Kippmoment, weil der Hebel zwischen Stützpunkt und Sohle sehr lang ist. Damit neigt die Schwelle bei horizontaler Beanspruchung zu kippen. Daran wird sie lediglich durch die Befestigung am Stützpunkt durch die Schiene gehindert. Damit wird die Stützpunktbefestigung zusätzlich belastet. Auch die Kantenpressung der in Kippstellung befindlichen Trapezschwelle wird durch Horizontalkräfte auf der in Lastrichtung befindlichen Kantenseite zusätzlich erhöht.
Bei einem Drehmoment wird bei der Trapezschwelle die entgegenwirkende Kante besonders stark auf Druck beansprucht
Fig. 2 zeigt den Querschnitt einer Oberbauelements gemäß der vorliegenden Erfin- düng mit abgerundeter bzw. gekrümmt-profilierter Sohlenfläche 6, sowie einem gerundeten 7 und abgeschrägten 2 Flankenübergang. Der Schwerpunkt liegt auf einer Länge 8 unterhalb der Deckfläche des Oberbauelements. Darunter ist das Druckdiagramm skizziert, an dem eindeutig die im Wesentlichen konstant verlaufende Druckverteilung 9 erkennbar ist.
Die skizzenhafte Darstellung der beiden Schwellenarten verdeutlicht die technischen Vor- und Nachteile. Während die Sohlpressung bei der Rundschwelle gleichmäßiger verteilt und wesentlich geringer ist, treten bei der Trapezschwelle theoretisch unendlich hohe Kantenpressungen auf; in der Praxis mindestens das Acht- bis Zehnfache der Sohlenpressung einer Rundschwelle. Gleiches gilt für alle übrigen Schwellen mit eckigen Sohlenkanten.
Gegenüber des ebenen Trapez-Oberbauelements drückt die gerundete Schwelle bei Horizontalverschiebungen den vor der Sohlekrümmung vorgelagerten Schotter nach unten und kann insoweit höhere Horizontalkräfte aufnehmen als das Trapezoberbauelement.
Auch wird der Schotter bei dem gerundeten Oberbauelement nicht nach oben angehoben, um anschließend nach unten zu sinken. Der Schotter bleibt bis auf seine elastische Bewegung unbewegt und fest mit einer relativ gleichmäßigen Druckverteilung in seiner eingerüttelten Lage, auch wenn das Oberbauelement kurzzeitig angehoben werden sollte.
Außerdem hat bei gleicher Oberbauelementhöhe von gerundeter Oberbauelement und Trapezoberbauelement das „Rundoberbauelement" ein kleineres Kippmoment als das Trapezoberbauelement. Denn der Angriffspunkt der Horizontalkraft bei der Trapezschwelle liegt hauptsächlich in der Schwellensohle, während er sich bei der abgerundeten Schwelle etwa 1/3 der Schwellenhöhe oberhalb des untersten Sohlpunktes (im Kräfteschwerpunkt) befindet, so dass der Momentenhebel geringer ist als bei der Trapezschwelle. Damit neigt sich die abgerundete Schwelle im eingebet- teten Schotter bei Horizontalbeanspruchungen weniger zu kippen. Dadurch wird die Druckverteilung an der Sohle der „Rundschwelle" bei Horizontalkräften wesentlich geringer als bei der Trapezschwelle.
Bei der gerundeten Schwelle wird fast die gesamte Schwellensohle auf Reibung be- ansprucht. Damit steht der abgerundeten Schwelle für die Aufnahme eines Drehmomentes eine wesentlich größere Reibungsfläche zur Verfügung als bei einer gleichartig dimensionierten Trapezschwelle.
Für die Schwellenbettung kann neben dem gängigen Basaltschotter auch andere nicht quellende, frostsichere Gesteinsarten mit hoher Druckfestigkeit und hohem Elastizitätsmodul verwendet werden wie: Granit, Quarzporphyr, Diorit, Quarzit (Kieselschotter), Gabbro, Ausgewählte Hochofenschlacke, Grauwacke; Gebrochener Kieselsteinschotter.
Für die Schwellenbettung kann eine Schottermischung mit den Korngrößen nach der Sieblinie von Terzaghi oder nach der Sieblinie für Betonzuschlagstoffe gemäß DIN 1045 unter Weglassen der Feinkörnung zur Anwendung kommen. Die optimale Schwellenbettung und die Abrundung der Schwellensohle kann durch mathematische Iterationsverfahren an die spezifischen Bettungseigenschaften des vorliegenden Bettungsschotters angepasst werden, oder aber die Zusammensetzung des Bettungsmaterials an die vorgegebene Schwellensohle angepasst und bestimmt werden, wo-
bei die Korngrößen und Kornanteile des Bettungsmaterials an die Sieblinien von Terzaghi oder der DIN 1045 unter Weglassen der Feinkörnung ausgerichtet wird.
Die Figuren 3 bis 23 zeigen Querschnitte von verschiedenen Oberbauelementen ge- maß der vorliegenden Erfindung. Fig. 3 zeigt ein Oberbauelement mit elliptischer Sohlenform 6, abgerundeten 7 und schrägen 2 Flanken.
Fig. 4 zeigt ein Oberbauelement mit gerader Sohle 1, stark abgerundeten Kanten 10 und schrägen Flanken 2.
Fig. 5 zeigt ein Oberbauelement mit abgerundeter Sohlenform 6 und schrägen Flanken 2.
Fig. 6 zeigt ein Oberbauelement mit elliptischer Sohlenform 6 und schrägen Flanken 2.
Fig. 7 zeigt ein verbreitertes Oberbauelement mit klothoidischer Sohlenform 6 und schrägen Flanken 2.
Fig. 8 zeigt ein verbreitertes Oberbauelement mit hyperbolischer Sohlenform 6 und schrägen Flanken 2.
Fig. 9 zeigt ein verbreitertes Oberbauelement mit parabolischer Sohlenform 6 mit nach außen 11 und nach innen 2 verlaufenden geraden Flanken.
Fig. 10 zeigt ein verbreitertes Oberbauelement mit mittig gerundeter Sohle 6 und geraden tangential-schräg verlaufenden Sohlenflanken nach außen 11 und nach innen 2.
Fig. 11 zeigt ein Halbrund-Oberbauelement mit vollkommen flach abgerundeter Sohle 6 und abgerundeten Flanken 7.
Fig. 12 zeigt ein Halbrund-Oberbauelement mit abgerundeter Sohle 6 und abgerundeten Flanken 7.
Fig. 13 zeigt ein Rechtecks-Oberbauelement mit abgerundeter Sohle 6 und senkrech-
ten Flanken 12.
Fig. 14 zeigt eine wannenartige Schwellenprofilierung mit gerader Sohle 1, stark abgerundeten Sohlenkanten 10 und schrägen, nach außen gerichteten Flanken 12.
Fig. 15 zeigt einen wannenartigen Schwellenquerschnitt mit gerader Sohle 1, stark abgerundeten Sohlkanten 10, sowie gerade Flanken nach außen 11 und nach innen 2 gerichtet.
Fig. 16 zeigt ein verbreitertes Oberbauelement mit abgerundeter Sohle 6, abgerundeten Flanken 7, sowie abgerundeten Flügelstützen 13 und ein Druckverteilungsdiagramm 9 bei gleichzeitiger Vertikal- und Horizontalbelastung (z.B. Bremsen).
Fig. 17 zeigt ein Oberbauelement mit hyperbolisch-gerundeter Sohle 6 und abgerun- deten Flügelstutzen 13 und abgerundeten Flanken 7.
Fig. 18 zeigt ein Breit- Oberbauelement mit abgerundeter Sohle 6 und abgerundeten Flanken 7.
Fig. 19 zeigt ein sohlseitig abgerundetes Breit- Oberbauelement 6 mit abgerundeten Flügelstützen 13 und abgerundeten Flanken 7.
Fig. 20 zeigt ein Vieleck-Oberbauelement mit polygonartiger Sohle 14, schrägen Flanken 11 und Flügelstutzen 13 im Querschnitt.
Fig. 21 zeigt ein Trapez-Oberbauelement mit starker Sohlabschrägung 14 und schrägen Flanken 2.
Fig. 22 zeigt ein Viereck- Oberbauelement mit polygonartig abgerundeter Sohlen- form 14 und senkrechten 12, sowie schrägen 2 Flanken.
Fig. 23 zeigt ein Oberbauelement mit polygonartiger Sohlenabrundung 14 und schrägen Flanken nach außen 11 und nach innen 2.
Fig. 24 zeigt in Draufsicht ein Parallel-Oberbauelement mit konstanter Breite 15, sowie
abgerundeten Stirnenden 17 und eine Auskerbung 1 9 im mittleren Sohlenbereich des Oberbauelements. Da der Mahlvorgang und damit die Absenkung der Trapezschwelle unterhalb des Bereiches der Schiene und an den Enden der Schwelle am gravierendsten stattfindet und weniger im mittleren Bereich, bildet sich eine Art „Schaukellage" aus. Deshalb werden Schwellen im mittleren Bereich nicht unterstopft. Trotzdem finden bei stärkerem Absinken der Schwellenenden Schwellenbrüche in der Mitte der Trapezschwelle statt, dagegen weit weniger bei Schwellen mit gerundeter Sohle, da diese langsamer und weniger stark absinken.
Fig. 25 zeigt im Längsschnitt ein Parallel-Oberbauelement mit konstanter Höhe 16, abgerundeten Stirnenden 18, sowie einer Auskerbung 19 im Mittelbereich der Sohle.
Fig. 26 zeigt das Parallel-Oberbauelement aus Fig. 24 und Fig. 25 bei Schnitt A-A mit abgerundeter Sohle 6 und abgerundeten Flanken 7 mit angedeuteter Auskerbung. Fig. 27 zeigt in Draufsicht eine schmale Rundschwelle mit abgerundeten Ecken an den Enden 17.
Fig. 28 stellt die Draufsicht einer normalen Rundschwelle mit abgerundeten Stirnseiten 17 dar, sowie einer Rundumauskerbung 19 im mittleren Bereich.
Fig. 29 zeigt die Draufsicht einer verbreiterten Rundschwelle mit abgerundeten Ecken an den Enden 17 mit Rundumauskerbung 19 im mittleren Bereich.
Fig. 30 zeigt im Längsschnitt eine derzeitig von der Bahn eingebaute, kantige Trapezschwelle mit darunter liegendem Diagramm 21 der hoch unterschiedlichen Druckverteilung des Sohlen- und Bodendruckes zwischen dem Rand- und Mittelbereich der Schwelle.
Fig. 31 zeigt den Längsschnitt einer an den Stirnenden gerundeten Schwelle 18 mit einer gleichmäßigeren und ausgeglicheneren Sohl- und Bodenpressung 22, sowie einer Auskerbung 19.
Fig. 32 zeigt eine Schwelle mit abgerundeter Sohle im Längsschnitt 23 und Abrundungen an den Stirnseiten 18, sowie einer Knautschzone 20 im mittleren Sohlbe- reich.
Fig. 33 zeigt im Längsschnitt eine Schwelle mit zweifach leicht gewellter Sohle 24 mit Abrundungen 18 und Flügelstützen 13 an den Stirnseiten, sowie Auskerbung 19 oder Knautschzone 20 im mittleren Sohlbereich.
Fig. 34 zeigt den Längsschnitt einer in Längsrichtung an der Sohle dreifach gewellten
Schwelle 24 mit Abrundungen 18 und Flügelstützen 13 an den Stirnseiten, sowie Auskerbung 19 oder Knautschzone 20 im mittleren Auflagebereich.
Fig. 35 zeigt im Längsschnitt mehrfach gewellte Schwellensohle 24 mit Abrundungen 18 und Flügelstützen 13 an den Schwellenenden, sowie Auskerbung 19 oder Knautschzone 20 im mittleren Sohlbereich.
Fig. 36 zeigt im Längsschnitt eine Schwelle mit leicht gezacktem Sohlverlauf 25 und abgefasten Schwellenenden 14, sowie einer Auskerbung 19 oder Knautschzone 20 im mittleren Sohlbereich.
Fig. 37 zeigt eine Schwelle im Längsschnitt mit an der Sohle trapezartigen Ausformungen 26, Abfassung 14 und Flügelstützen 13 an den Schwellenenden, sowie Aus- kerbung 19 oder Knautschzone 20 im unteren Mittelteil.
Fig. 38 zeigt im Schnitt einen in der Sohlenabrundung 6 leicht gewellten 27 Schwellenfuß 28 mit einer einbetonierten Stahlkonstruktion 29 zur Halterung des Gleisabstandes.
Das Oberbauelement ist hier als Kombischwelle in Form einer Doppelfußschwelle ausgeführt aus zwei Schwellenfußen 28 und einem verbindendem Schwellenbalken, z.B. Stahlträger 29, Holzbalken, Betonbalken oder sonstigem Verbindungselement ausgebildet.
Fig. 39 zeigt in Draufsicht eine Kombischwelle aus einem Stahlträger 29, der in einem Schwellenfuß 28 mit abgerundeten Stirnseiten 17 eingegossen wurde.
Fig. 40 zeigt den Längsschnitt durch eine Kombischwelle aus einem Stahlträger 29, der in einem Schwellenfuß 28 mit abgerundeten Stirnenden 18 eingegossen ist. Dabei weist der linke Schwellenfuß 28 eine gerade Sohle, der rechte Schwellenfuß als
Variante eine leicht gewellte Sohle 24 in Längsrichtung auf.
Fig. 41 zeigt eine Blockschwelle im Längsschnitt mit abgerundeter Sohle 6.
Fig. 42 zeigt zwei Blockschwellen im Querschnitt mit abgerundeten Sohlen 6, sowie einen Stahlträger 29 zur Halterung des Gleisabstandes.
Fig. 43 zeigt einen Stützpunktbetonblock 31/32 für die Bauweise „Feste Fahrbahnen RHEDA" im Schnitt mit abgerundeter Sohle 6 und angedeuteter Stützpunktveranke- rung 30.
Fig. 44 zeigt in Draufsicht einen rechteckigen Stützpunktblock 31 und alternativ einen runden Stützpunktblock 32 der Bauweise „FF-RHEDA" mit einem Stahlträger 29 zur Halterung des Gleisabstandes.
Das Oberbauelement ist hier als Kombischwelle bestehend aus Schwellenblöcken 31 und 32 ausgeführt, wie sie für die FF-RHEDA verwendet werden, die mit einem Beton- oder Stahlträger 29 verbunden werden.
Fig. 45 zeigt den Schnitt eines rechteckigen Stützpunktblockes 31 und eines runden Stützpunktblockes 32 mit abgerundeter Sohle 6 und mit Stahlträger 29 links als Abstandhalter oberhalb der Ortbetonplatte und rechts mit einbetoniertem Stahlträger 29, sowie unten am tiefsten Sohlpunkt eingelegten Kanülen 33. Feste-Fahrbahn-Platten aller Art nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass in die für die Feste-Fahrbahn zu verlegenden Schwellen, Schwellenfüße, Schwellenblocke oder Stützpunktblocke mittig von oben bis zur Sohle durchgehenden Kanüle 73 vorgesehen werden.
Von dem Oberbauelement oder dem Stützpunktblock für die Feste Fahrbahn (z.B. System RHEDA) kann vor dem Einbetonieren vom untersten Punkt der Sohlrundung (6) eine Entwässerungskanüle (33) nach außen verlegt werden.
Fig. 46 zeigt eine Kombischwelle aus abgerundeter Holzschwellenfußsohle 6 mit Stahleinfassung 34, vertikalen Flanken 12 und Stahlträger 29 zur Abstandhalterung und Befestigung der Gleise.
Das Oberbauelement, insbesondere für die Holzschwelle oder eine sonstige auf Witterungseinflüsse empfindliche Schwelle, kann zu deren Schutz an der Oberfläche und/oder den Flanken und Stirnseiten mit einer Schwelleneinfassung 34 versehen sein.
Insbesondere können die für die FF zu verwendeten Schwellen, Schwellenfüße 28, Schwellen- oder Stutzpunktblöcke 31 und 32 mit abgerundeten Sohlen im Bettungsbereich der Ortbetonplatte 74 mit einer dauerelastischen oder festen Kunststoffmasse 72 beschichtet werden.
Fig. 47 zeigt die Draufsicht einer Kombischwelle aus Stahlträger 29 und Stahleinfassung 34, sowie einem aus ausgewähltem Material gefestigten Schwellenfuß 28 mit abgerundeten Stirnseiten 17.
Fig. 48 zeigt im Längsschnitt eine Kombischwelle aus Stahlträger 29, Stahleinfassung 34, sowie einem abgerundeten Schwellenfuß 28 in Querrichtung und Abrundungen 18 an den Stirnseiten des Fußes in Längsrichtung.
Fig. 49 zeigt den Schnitt einer mit Kunststoff 34 eingefassten Holzschwelle mit ab- gerundeter Sohle 6 und vertikalen Flanken 12 als Kombischwelle.
Insbesondere können zum Beispiel die Plattenunterteile und/oder Plattenoberteile und/oder Plattenflanke beschichtet werden.
Fig. 50 zeigt eine Kombischwelle aus geformtem Schwellenmaterial 39 mit abgerundeter Sohle 6 und einem Stahlgitterkern 29 und vertikalen Flanken 12.
Beispielsweise kann die Schwelle als Massivschwelle aus passend ausgewähltem Material mit einem Stahlkern 29 oder Metallkern oder Spannbetonkern ausgelegt und/oder als Doppelfußschwelle (28) ausgebildet sein.
Fig. 51 zeigt im Schnitt einen abgerundeten 6 Schwellen-Stahlhohlkörper 35 mit einer Füllung 36 und einer Beschichtung 37.
Beispielsweise kann die Schwelle als Hohlkörper aus Stahl 35 oder Kunststoff 38, oder Spritzbeton, oder Faserbeton, usw. geformt bzw. ausgebildet und mit einer
Füllmasse 36 ausgefüllt werden, z.B.: Kunststoffhohlkörper mit Faserbetonfüllung, Stahlhohlkörper mit Kunstharzbetonfüllung, Stahlhohlkörper mit Faserbetonfüllung, Metallhohlkörper mit Faserbetonfüllung, Spritzbetonhohlkörper mit Betonfüllung, Stahlgusshohlkörper mit Colcrete-Beton aus Basaltsteinen, Stahlhohlkörper mit Schlackebetonfüllung, usw.
Fig. 52 zeigt im Schnitt einen Kunststoff-Schwellenkörper 38 mit abgerundeter Sohle 6 und einer Füllung 36 als Kombischwelle.
Fig. 53 zeigt im Schnitt eine Betonschwelle mit abgerundeter Sohle 6, abgerundeten Flanken 7, sowie einer Kunststoffbeschichtung 37.
Fig. 54 zeigt im Schnitt eine Kombischwelle aus einem abgerundeten Schwellenkörper 6, abgerundeten Flanken 7 und einem eingegossenen Stahlrahmen 29.
Fig. 55 zeigt im Schnitt eine Trapezkombischwelle mit abgerundeter Sohle 6, gerundeter 7 und schrägen 2 Flanken mit einem eingegossenen Stahlrohrträger 29.
Fig. 56 zeigt im Schnitt eine Trapezkombischwelle mit gerader Sohle 1, abgerunde- ten Sohlkanten 10 und schrägen Flanken2 mit einem Stahlgitterkern 29.
Fig. 57 zeigt im Schnitt eine Kombischwelle mit einer Stahleinfassung 34, abgerundeter
Sohle 6, senkrechten Flanken 12, sowie Stahlträgerkern 29 mit Halterungsnippel 40 und Sohlformmasse 39 ausgewählten Materials.
Beispielsweise kann die Schwelle im Sohlbereich 6 und/oder an den Flanken und/oder im oberen Teilbereich, insgesamt oder teilweise mit einer festen, elastischen oder auch harten, plastischen oder sonst federnder oder dämpfenden oder schützenden Beschichtung 39 ummantelt bzw. beschichtet werden. Auch kann die Schwelle aus einem Schwellenkern aus Stahl oder Stahlhohlkörper 29, Beton, Metall oder Holz besteht, der mit einer Schwellensohle 39 ummantelt ist und zur zusätzlichen Halterung des Sohlenmantels mit am Kern befestigten Nippeln 40, Wellendrähten, Winkeln, Haken, Bügeln oder ösen bestückt ist.
Fig. 58 zeigt im Schnitt eine Kombischwelle mit Stahlgitterträger 29, massivem
Schwellenkörper mit abgerundeter Sohle 6 und senkrechten Flanken 12.
Fig. 59 zeigt im Schnitt eine Kombischwelle mit Stahlrohrgitterkern 29, massivem Schwellenkörper und abgerundeter Sohle 6 und senkrechten Flanken 12.
Fig. 60 zeigt eine Kombischwelle aus Stahlschwelle 41 und bestimmter Sohlformmasse 39 mit abgerundeter Sohle 6.
Beispielweise kann die Schwelle als Kombischwelle aus einer Stahlschwelle 41 und 42 als Schwellenoberteil und einem Massivsohlenfuß 39 als Unterteil besteht.
Fig. 61 zeigt eine Kombischwelle aus Stahlbreitschwelle 42 und geeigneter Schwellenmasse 39 mit abgerundeter Sohle 6.
Fig. 62 zeigt eine Kombischwelle aus Stahlschwelle 41 und gerundeter Stahlsohle 6 als Stahlkörper mit einer Füllmasse 36 bzw. zwei spiegelbildlich miteinander verbundene (z.B. verschweißte) Stahlschwellen 41 oben und 41 unten.
Beispielsweise kann die Schwelle als Kombischwelle aus einer Stahlschwelle 41 als Sehwellenoberteil und einem Stahlschwellenhohlkörper 35 oder einer auf dem Kopf stehenden Stahlschwelle 41 als Unterteil besteht und der Hohlteil mit einer Füllmasse 36 ausgefüllt ist.
Fig. 63 zeigt eine Trapezschwelle im Längsschnitt mit einer Ausnehmung 19 im mittleren Sohlbereich, die mit einer nachgebenden plastischen oder elastisch weichen Füllung als Knautschzone 20 ausgelegt werden kann.
Fig. 64 zeigt den Querschnitt einer Trapezschwelle mit der Auskerbung 19 im mittleren Bereich und mit einer plastisch / elastischen Füllung als Knautschzone 20.
Fig, 65 zeigt eine Trapezschwelle im Längsschnitt 65 und in der Draufsicht 66 mit an und der Oberseite bzw. Unterseite der Schwellenendbereiche einbetonierten oder aufgeklebten, kodierten Chips 43, Sendegeräten 44 oder sonstige elektronische Mess^oder Reflexionsgeräten 45 zur Kontrolle der Schwellen- und Gleislage, sowie eingebaute Solarzellen 46 zur Stromversorgung der Messgeräte 45 und eine Verkabelung 47 der Messgeräte zur Versorgung mit Schwachstrom oder Batteriestrom.
Insbesondere kann die Schwelle an der Ober- und/oder Unterseite und/oder an den Flanken und/oder im Schwellenkörper mit kodierten Chips 43, Sendemessgeräten 44, sonstige Mess- und Reflexionsvorrichtungen 45 verschiedenster Aussagefähig- keit elektronischer, elektromagnetischer Art und/oder auf Basis von Ultraschall, Laser- oder Radarreflektoren und/oder auf Basis stehender Vakuum- Kompressionswellen nach der „Global-Scaling-Theorie" ausgestattet werden.
Zur Stromversorgung der Messvorrichtungen kann die Schwelle mit Batterien und/oder an der Oberfläche mit Solarzellen 46 und/oder mit Vorrichtungen der Energiegewinnung über stehende Vakuumkompressionswellen nach der Global- Scaling-Theorie bestückt werden, und/oder über Stromkabel 47 (z.B. Schwachstromkabel) mit Strom (z.B. Schwachstrom) versorgt werden.
Außerdem kann die Gleistragplatte an der Oberfläche und/oder Unterteile und/oder Flanken vorwiegend an den Plattenrändern meist im Abstand der Stützpunkte mit Messvorrichtungen 44, 45, 46 ausgelegt werden.
Des Weiteren kann die Oberflächen der Platte vorwiegend längs der Ränder im Ab- stand der Stützpunkte oder nach Bedarf mit Solarzellen 46 und Stromkabel 47 bestückt werden.
Fig. 67 zeigt im Längsschnitt eine parallele Kombischwelle mit einer Auskerbung 19 im mittleren Sohlbereich und Abrundungen an den Stirnseiten 18, sowie einem ein- betonierten Stahlkern 29.
Fig. 68 zeigt im Querschnitt den Oberbau einer Festen Fahrbahn, System „RHEDA" 67, mit der Ausbildung einer Knautschzone 20 im mittleren Bereich des Betonbettes.
Beispielsweise kann unter dem mittleren Stahlbereich eine Knautschzone 20 ausgebildet werden, indem unter der mittleren Plattenauflagerung eine elastische, und/oder plastische Matte 20 ausgelegt, oder ein nachgebendes Material in Form eines Schichtstreifens 20 aufgetragen und danach erst die FF-Platte 67 betoniert bzw., die vorgefertigte Betongleistragplatte 69 untergegossen werden.
Fig. 69 zeigt eine untergossene Gleistragplatte 68 als Feste Fahrbahn mit der Ausbil-
dung einer Knautschzone 20 unter dem mittleren Sohlbereich der Platte.
Fig. 70 zeigt skizzenhaft die Draufsicht eines Spannbettes 66 für eine Gleistragplatte mit Schwellenschalungsformen 48, Randschalungen 49, sowie Betonschwellen 52.
Für die Herstellung der abgerundeten Schwellen kann die Vorrichtungen der Trapez- und/oder anderer Schwellenproduktionen, die Spannbettschalungen für Betonplatten und Balken, Spannbettschalungen 66 für die Gleistragplattenproduktion usw. mit erfindergemäßer Nachrüstung herangezogen werden.
Außerdem kann für die Herstellung der abgerundeten Schwellen auf Spannbettschalungen 66 erfindergemäß abgerundete, wiederverwendbare, z.T. verstellbare Formschalungen 56, 59, 60, 62, 63 mit Halterungsstegen 61, sowie Abstandshalterungen 64 verwendet werden.
Des Weiteren kann für die Herstellung von Trapezschwellen 52, 54 auf Spannbettschalungen 66 von Gleistragplatten erfindergemäß z.T. verstellbare Formschalungen 48, 50, 51, 57, 58 als mobile Stege mit z.T. verstellbaren Abfaseschalungen 55 zur Anwendung kommen.
Fig. 71 zeigt im Spannbettquerschnitt 66 eine variierbare Schwellenschalung 48, eine
Rundschalung 49, sowie eine Abfaseschalung 55 und einige Betonschwellen 52.
Fig. 72 zeigt eine im Längsschnitt des Spannbettes 66 liegende Betonschwelle 52 mit einer Abgrenzungsschalung 50 (Trennschalung), sowie einer Stirnschalung 51 am Spannbettrand.
Fig. 73 zeigt im Spannbettschnitt 66 liegende Betonschwellen 52 und Zwischen- schwellen 53, für die im Spannbett 66 nachträglich Stützpunktprofile ausgebildet wurden, sowie Schalungsstege 57 und Profil-Schalungen zur Abfasung 55 bzw. Sohlenabrundung 56.
Fig. 74 zeigt im Spannbettschnitt 66 liegende Betonbreitschwellen 54 mit variablen Flankenschalungen 58 und einer Spannbettendschalung 49, sowie Profil Schalungen zur Abfasung 55 bzw. Sohlabrundung 56.
Fig. 75 zeigt im Spannbettquerschnitt abgerundete Betonschwellen 65 mit an den Flanken aufklappbaren, abgerundeten Schalblechen 59 oder aber aufklappbaren Seitenschalungen 60, die an der Spannbettsohle drehbar befestigt sind, oder aber bei Verwendung der Stegschalung 48 eine aufsetzbare, abgerundete Sohlprofilschalung 56, sowie Steghalterungen 61 und Schalform- Abstandshalterung 64.
Fig. 76 zeigt im Spannbettlängsschnitt liegende Betonschwellen 65 mit abgerundeten Schalungen an den Stirnseiten 62/63, Schwellenstirnschalung innen 62 (Trennscha- lung) mit Spannbettaußenschalung 63, sowie Schalhalterung 64 und Auskerbung 19 bzw. Knautschzone 20 im mittleren Sohlbereich der Schwelle.
Fig. 77 zeigt eine breite „Hut"- Schwelle im Querschnitt mit abgerundeter Sohle 6 und hohlkehlartigen Flanken 69.
Beispielsweise können diese Schwellen in Längsrichtung und/oder an den Stirnseiten mit hohlkehlartigen bzw. konkaven Flanken 69 ausgeformt werden.
Fig. 78 zeigt eine schmale „Hut"- Schwelle im Querschnitt mit gerader Sohle 1 im Mittelbereich und stark abgerundeten Kanten 10 und hohlkehlartigen Flanken 69.
Fig. 79 zeigt im Querschnitt eine „Hut"- Schwelle mit abgerundeter Sohle 6 und tiefen Hohlkehlflanken.
Fig. 80 zeigt eine „Hut"- Schwelle im Querschnitt mit gerader Sohle 1 und großradig abgerundeten Kanten 10 und vertikal stehenden Hohlkehlflanken 69.
Der Flankenübergang umfasst Einbuchtungen. Damit die Schwelle mit abgerundeter oder auch gerader Sohle im unbelasteten Zustand höhere Horizontalkräfte in Quer- richtung aufnehmen kann, werden erfindungsgemäß die Schwellenflanken auch stirnseitig hohlkehlartig bzw. konkav ausgebildet. Der Schwellenquerschnitt nimmt die Form eines Hutes an (Hutschwelle). So kann die ausgebuchtete Schwellenflanke 69 den Schotter weniger an- und abheben.
Fig. 81 zeigt eine Schwelle im Längsschnitt mit hohlkehlartiger Flankenausbildung 69 der Stirnseite.
Fig. 82 zeigt eine Schwelle in der Draufsicht mit hohlkehlartiger Formung der Stirn- sehe 69.
Damit die Gleislage durch Sonneneinstrahlung im unbelasteten Zustand nicht verworfen wird, werden die Schwellen in Schotter eingebettet. Hierfür maßgebend ist der Widerstand, den die Schwelle in Längsrichtung leisten kann. Dieser Widerstand ist abhängig von der Sohl- und Flankenreibung der Schwelle mit dem sie berührenden Schotter und dem passiven Widerstand des Schotters an der Stirnseite der Schwelle. Um den Widerstand an der Stirnseite der Schwelle zu erhöhen, wird die Schwelle statt der bisherigen pflugartigen Abschrägung an den Stirnseiten erfindungsgemäß sowohl vertikal als auch horizontal hohlkehlartig bzw. konkav ausge- formt 69.
Fig. 83 zeigt eine „Tropfhasen"- Schwelle im Querschnitt mit abgerundeter Sohle 6, hohlkehlartigen Flanken 69 mit Tropfnasen- Ausbildung 70 am Schwellenoberteil und einer Kanüle 33 am tiefsten Punkt der Sohle. Zum Einbetonieren in die Ortbe- tontragplatte 74 der FF und zum Tragen des Gleises (z.B. System FF-RHEDA) können Schwellen, Schwellenfuße 28, Schwellenblocke oder Stützpunktblocke 31/32 mit abgerundeten Sohlen 6 und/oder Tropfnasenausbildung 70 und/oder abgerundeten Flanken 7 oder Hohlkehlflanken 69 oder geraden, senkrechten Flanken 12 und/oder leicht schräg nach außen verlaufende gerade Flanken 11 und/oder abgerun- deten Stirnenden 17, 18 verwendet werden.
Fig. 84 zeigt eine verbreiterte „Tropfhasen"- Schwelle im Querschnitt mit abgerundeter Sohle 6, hohlkehlartiger Flankenform 69 mit Tropfhasen im oberen Schwellenbereich und Entwässerungskanüle 33 am untersten Schwellenpunkt, sowie einer dauerelastischen Kunststoffbeschichtung des einbetonierten Schwellenteils 72, sowie
einer Kanüle 73 zum Nachspritzen.
Das bedeutet durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Rundschwelle für die FF- RHEDA wird der Auflagerdruck auf eine größere Sohlfläche und somit wesentlich geringer und gleichmäßiger verteilt. Dies erlaubt, die Rundschwelle elastisch zu Ia- gern, indem der einzubetonierende Schwellenteil vor dem Einbetonieren mit einer dauerelastischen Masse 72 gleichmäßig beschichtet bzw. bespritzt wird. Je nach Dicke und Elastizität des Kunststoffbezuges 72 des einzubetonierenden Schwellenteils kann das S chwingungs verhalten der Schwelle im Bettungsbereich vorgegeben werden. Die elastische Lagerung der Rundschwellen in der FF-RHEDA hat positive Auswirkungen auf den Oberbau, da Stöße bereits in der Schwelle abgefangen werden und nicht in die darunterliegenden Tragschichten gelangen. Zudem verbessert sich der Fahrkomfort; Radstöße werden besser abgefedert, so dass sich der Materialverschleiß an Radkränzen, Achsen, Lokomotiven und Wagons verringert, ebenso der Lärm.
Sollte sich die in FF-RHEDA- Bauweise einbetonierte Schwelle, auch Fuß- oder Blockschwelle, im Laufe der Zeit in der Betonbettung lockern, so kann die öffnung oben, in der Deckfläche des Oberbauelements angeordnet sein und somit als Ein- spritzöffnung bzw. als Einspritzkanülen fungierten. Durch diese Einspritzkanüle kann durch Injektion (Einspritzen) einer festen oder elastischen, abbindenden Flüssigkeitsmasse 72 das Oberbauelement von unten her stabilisiert werden.
Um das Eindringen von Regenwasser in die Betonfuge zu verhindern, wird bei der Schwellen-, Schwellenfuß- oder Schwellenblock-, bzw. Stützpunktsockelherstellung im oberen Teil der Schwelle erfindungsgemäß zum Beispiel mit einer ringsrum laufenden Einfassung in Form einer Tropfnase versehen, welche zum Beispiel gleich mit einbetoniert werden kann, welche die ringsrum laufende Betonfuge zwischen Schwelle und dem Ortbeton der Schwellenbettung abdeckt. Sollte trotz Tropfnasen- ausbildung dennoch irgendwie Regenwasser in die Betonfuge eindringen, kann zur Sicherheit vom untersten Punkt der abgerundeten Schwellensohle erfindungsgemäß eine öffnung bzw. Kanüle nach außen eingeführt werden, welche mögliches Regenwasser sofort nach außen abführt. Damit werden eventuelle Frostschäden im
Vorfeld verhindert.
Fig. 85 zeigt eine auf einer Betonplatte 74 oder Asphaltplatte oder Stahlplatte aufgeklebte 75 Schwelle 86.
Fig. 86 zeigt eine auf einer Betonplatte 74 oder Asphaltplatte oder Stahlplatte mit elastischer Unterfüllung 72 angeklebte Schwelle mit Kanüle 73 zum Unterfüllen, sowie zwei Schalungswinkel.
Fig. 87 zeigt einen aus Stahl geformten Stützpunktsockel 77 im Schnitt, der mit untergelegter Zwischenplatte 78 mit Schrauben 80 auf einer Betonplatte 74 befestigt ist.
Fig. 88 zeigt einen Stützpunktsockel 77 aus Stahl in der Draufsicht, der auf einer Betonplatte 74 aufgeschraubt ist.
Fig. 89 zeigt eine auf einen Stahlträger 82 aufgeschweißte Stahlplatte 77 als Stützpunktsockel mit darüber liegender Schienenbefestigung 81.
Fig. 90 zeigt in der Draufsicht eine auf einen Stahlträger 82 aufgeschweißte Stahlplatte 77 als Stützpunktsockel mit darüber aufgeschraubter Schienenbefestigung 81.
Fig. 91 zeigt eine „Tropfnasen"- Schwelle im Querschnitt in einer Ortbetonplatte 74 eingebettet mit abgerundeter Sohle 6, schräg nach außen verlaufenden Flanken 11 bzw. abgerundeten Flanken 7 mit Tropfnasen-Ausbildung 70 am Schwellenoberteil, einer Entwässerungskanüle 33 am tiefsten Sohlenpunkt, sowie einbetonierter Gewindehülse 83 zum Einführen einer Spindel 84, sowie Stopfen 85 zum Verschließen der Hülse 83.
Beispielsweise können für die FF zu verwendeten Schwellen, Schwellenfuße, Schwellen- und Stutzpunktblocke mit schräg nach außen verlaufenden geraden
Flanken 11 oder gerundeten Flanken 7 und/oder gerundeter Sohle 6 mit Gewindehülsen 83 zum Einfuhren von Spindeln 84 bestückt werden.
Um beschädigte, einbetonierte Schwelle aus der Betonplatte herauszunehmen, ohne den Ortbeton abstemmen oder die Schwelle zerstören zu müssen, können Schwellen oder Blöcke mit geraden, leicht schräg nach außen geneigten 11 oder abgerundeten 7 Flanken verwendet werden. Werden dann noch bei der Schwellenherstellung in der Schwelle oder im Block Gewindehülsen 83 vorgesehen, so kann mit Hilfe von Spindeln 84 die Schwelle von der Sohle aus nach oben gedruckt, herausgenommen und ausgetauscht werden, ohne die Ortbetonplatte zu zerstören.
Damit in die Hülse kein Regenwasser eindringen kann, wird diese mit einem einzuschraubenden Stopfen 85 verschlossen.
Fig. 92 zeigt im Querschnitt mit Heißbitumen 87 untergegossene auf einer Platte 74 klebend lagernde, verbreiterte, flache Schwellen 86.
Beispielsweise kann die Schwellen 86 mit gerader, flacher Sohle auf dem Plattenun- tergrund z.B. HGT oder einer Betontragplatte in Ortbeton 74, einer Fertigteilplatte, Asphaltplatte oder Stahlplatte 82 fest aufgeklebt 75 oder nach Rundumschalung 76 der Schwellenfuge der angehobenen Schwellen 86 mittels Kanülen 73, einer Schwellenöffnung oder einem seitlichen Füllrohr mit einer elastischen Masse 72 elastisch oder fest lagernd untergossen werden.
Die etwas hoher gesetzten Schwellen, insbesondere flachere Schwellen mit breiterer Sohle 86 können durch Eingießen von Heißbitumen 87, Heißasphalt oder ähnlichen Teer- oder Kunststoffmassen in die Schwellenfächer haftfest mit der darunter liegenden Platte 74 verbunden werden.
Die in Heißbitumen 87 oder sonstigen teerigen Massen eingegossene Schwelle kann durch Erhitzen der Vergussmasse 87 gelöst, neu justiert und wieder festklebend vergossen werden.
Die Stützpunktsockel 77 für die Stützpunkte der Schienenbefestigungen können aus Stahl, Stahlguss, Stahllegierungen oder festem Kunststoff oder Keramik mit stahl-
ähnlichen oder stahlgleichen Materialeigenschaften, flach oder profiliert sein und direkt oder über eine Zwischenplatte 78 mittels Schrauben 80 auf der Gleistragplatte 74 verankert werden oder bei Stahlträgern 82 aufgeschraubt 80 oder aufgeschweißt 79 werden.
Feste-Fahrbahnen können auch aus Ortbeton oder aus unprofilierten, planflachen Betonfertigteilplatten mit auf den Platten oben aufgebrachten Betonschwellen hergestellt werden. Hierfür eignen sich Betonschwellen mit geringer Höhe und breiter Sohle 86, die entweder auf die Betonplatte aufgeklebt (Fig. 85) oder elastisch Ia- gernd mit einer abbindenden, klebenden Elastomerflüssigkeit 72 über eine Kanüle 33 untergossen werden. Hierzu wird die Schwelle mit einer mobilen Rundumschalung 76 eingeschalt und nach dem Abbinden der elastischen Unterfüllung 72 wieder entfernt. (Fig. 86)
Die Schwellen können auch - nach ca. 2 cm angehobener Lagerung über der Platte und nach Ausrichtung - durch das in einer Richtung zu erfolgende Eingießen von Heißbitumen 87 in die Schwellenfächer 88, das die Schwellen unterfließt, befestigt werden (Fig. 92). Die von einer Seite der Schwelle unterfließende Heißbitumenmasse tritt auf der anderen Seite der Schwelle aus (Schuttrichtung 89/1/2/3). Damit ist gewährleistet, dass die Schwelle satt untergossen wurde und klebt. So wird nacheinander im Schwellenfach 88 nach dem anderen (Schüttrichtung 89) etwa 2 cm über der Schwellensohle liegend mit Heißbitumen 87 angefüllt. Das Heißbitumen kühlt ab, erhärtet und hält so die Schwellen 86 fest klebend an der darunter liegenden Platte 74 fest.
Um den Bitumenverguss zwischen den Schwellen und Schwellenflanken vor Sonneneinstrahlung zu schützen, wird das Schwellenfach mit Schotter aufgefüllt 88. Stattdessen können auch helle, wenig lichtabsorbierende Fertigteilplatten als Sonnenschutz 90 eingelegt werden. Durch das Erhitzen des Bitumens um den Schwellenrand herum kann die Schwelle wieder von der Untergrundplatte gelöst, ausgetauscht oder bei Absenkung neu justiert und neu untergossen werden.
Als Schwellenauflagerung eignet sich neben der Ortbetonplatte, Fertigteilplatte oder Stahlträgerplatte auch eine Asphaltplatte 74. Mit diesem Verfahren können auch Stahlschwellen bzw. Stahlschwellenfuße, Stahlschwellenblöcke oder Stützpunktsockel mit flacher Sohle haltbarer auf die FF-Platte
befestigt bzw. verklebt werden, ebenso hitzefeste, mit Kunststoff ummantelte Schwellen, sowie hitzefeste Kunststoffschwellen und auch bitumengetränkte, was- serresistente Holzschwellen.