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EP3714101B1 - Weiche - Google Patents

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Publication number
EP3714101B1
EP3714101B1 EP18792345.3A EP18792345A EP3714101B1 EP 3714101 B1 EP3714101 B1 EP 3714101B1 EP 18792345 A EP18792345 A EP 18792345A EP 3714101 B1 EP3714101 B1 EP 3714101B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sleeper
elastomer
layer
layers
sleepers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP18792345.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3714101A1 (de
Inventor
Harald Loy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Getzner Werkstoffe Holding GmbH
Original Assignee
Getzner Werkstoffe Holding GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Getzner Werkstoffe Holding GmbH filed Critical Getzner Werkstoffe Holding GmbH
Priority to EP20207942.2A priority Critical patent/EP3798360B9/de
Publication of EP3714101A1 publication Critical patent/EP3714101A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3714101B1 publication Critical patent/EP3714101B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B7/00—Switches; Crossings
    • E01B7/22—Special sleepers for switches or crossings; Fastening means therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B7/00—Switches; Crossings
    • E01B7/10—Frogs
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B3/00—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails
    • E01B3/44—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails made from other materials only if the material is essential
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B3/00—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails
    • E01B3/46—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails made from different materials
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B9/00—Fastening rails on sleepers, or the like
    • E01B9/68—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B9/00—Fastening rails on sleepers, or the like
    • E01B9/68—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair
    • E01B9/681—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair characterised by the material
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B2204/00—Characteristics of the track and its foundations
    • E01B2204/01—Elastic layers other than rail-pads, e.g. sleeper-shoes, bituconcrete

Definitions

  • the present invention relates to a switch for a track system for rail vehicles, the switch having rails and a sequence of sleepers and at least two of the rails are attached in pairs opposite one another on a sleeper top side of the respective sleeper and between a respective one of the rails and the respective sleeper top side an intermediate layer is arranged and the sleepers each have a sleeper bottom opposite their respective sleeper tops, and the sleeper pads each have at least one elastomer layer and the intermediate layers each have at least one elastomer layer.
  • Turnouts represent crossing points in track systems, at which at least one branch track is introduced into or out of a main track.
  • simple turnouts in which a branch track is led out of a main track or introduced into it.
  • crossing points where a branch track crosses a main track and leads out on both sides.
  • the AT 503 772 B1 shows a switch in which sleeper soles with at least one elastomer layer are arranged on the undersides of the sleepers. Between the rails and the sleepers are located in the AT 503 772 B1 Intermediate layers, which are referred to as fastening means in this document. From the AT 503 772 B1 It is also known to vary the softness or hardness of the sleeper soling over the length of the sleeper.
  • the FR 2 410 086 A1 shows the generic state of the art.
  • an elastic intermediate layer is provided between the rail and the sleeper and an elastic sleeper sole is provided under the sleeper.
  • the object of the invention is to improve a switch of the type mentioned above in such a way that abrupt transitions in the elastic properties in Longitudinal direction of the switch can be avoided.
  • the invention proposes a switch according to claim 1 for this purpose.
  • an elastic plane is formed by the at least one elastomer layer of the sleeper soles.
  • a second elastic level is formed by the elastomer layers of the intermediate layers. The elastic properties of these elastomer layers can be coordinated with one another depending on the requirements in order to achieve a coordinated optimization using both elastic layers. As a result, the insulation properties of the overall system of the switch can be adapted very precisely to the various requirements occurring in the switch at different locations. The deflection can be homogenized over the course of the switch.
  • the inclusion of at least one second elastic plane allows the elastic properties of the switch to be fine-tuned to the specific tasks to be solved locally within the switch at different points.
  • both the sleeper pads and the intermediate layers can each be constructed in one or more parts.
  • Both the sleeper pads and the intermediate layers can each consist of a single elastomer layer. However, they can each also have several layers of elastomer.
  • the sleeper soles and the intermediate layers can also have non-elastic components or layers.
  • the sleeper pads can be, for example, from the AT 506 772 B1 known multi-layer structure with two elastic layers, one Reinforcing layer and a random fiber or connecting layer act.
  • the intermediate layers can also have, for example, metal plates, as is also explained further below by way of example in the description of the figures.
  • Preferred variants of the invention provide that in the switch the elastomer layers of at least two different sleeper pads have a different bedding module and / or that in the switch the elastomer layers of at least two different intermediate layers have different stiffnesses from one another.
  • the bedding modules of the elastomer layers of the at least two different sleeper pads differ from one another by an amount of at least 25% of the larger bedding module and / or that the stiffness of the elastomer layers of the at least two different intermediate layers by an amount of at least 25% the greater rigidity differ from each other.
  • the sleeper soles can also have areas of different hardness or softness along the longitudinal direction of the sleeper. It can be a single, continuous sleeper base, but also separate sections which together form the sleeper base.
  • the elastomer layers are layers of at least one elastomer.
  • Elastomers are dimensionally stable but elastically deformable plastics that deform elastically under tensile and compressive loads, but then at least essentially find their way back into their original, undeformed shape.
  • the elastomer layer of the respective intermediate layer and / or the elastomer layer of the respective sleeper sole comprises polyurethane or rubber or a mixture with polyurethane and / or rubber.
  • the elastomer layers mentioned can also consist entirely of the materials mentioned. Rubber can be natural or synthetic rubber elastomers. It is preferably foamed polyurethane and / or foamed rubber. Both foamed variants are preferably designed with closed pores.
  • the elastomer layer of the respective sleeper sole has a bedding module in the range from 0.02 N / mm3 (Newtons per cubic millimeter) to 0.6 N / mm3, preferably from 0.1 N / mm3 to 0.5 N / mm3, particularly preferably from 0.15 N / mm3 to 0.4 N / mm3.
  • the bedding module is often used to describe the deformation behavior in the ballast track. It describes the relationship between the surface pressure and the associated depression. A softer material therefore has a smaller bedding module and vice versa. In a simplified way, the bedding module indicates the surface pressure at which a certain depression results.
  • the elastomer layer of the respective intermediate layer advantageously has a stiffness in the range from 5 kN / mm (kilonewtons per millimeter) to 1,000 kN / mm, preferably from 10 kN / mm to 300 kN / mm, particularly preferably from 20 kN / mm to 200 kN / mm, provided.
  • the stiffness could also be referred to as the spring number or support point stiffness. It describes the relationship between the support force and the subsidence.
  • the stiffness of softer materials is lower than that of relatively harder materials.
  • the bedding module can be determined, for example, in accordance with DIN 45673, August 2010 edition.
  • the stiffness can be determined according to EN 13146, April 2012 edition.
  • the elastomer layer of the sleeper sole of a respective one of the sleepers has at least two differently soft areas, the harder area of the elastomeric layer of the sleeper sole under a first of the rails and the softer area of the elastomeric layer of the sleeper sole under a second of the rails, the first of the rails and the second of the rails being fixed at a distance from one another on the upper side of the sleeper of the respective sleeper and the elastomer layer of the intermediate layer arranged between the first of the rails and the upper side of the sleeper of this sleeper and the elastomer layer of the intermediate layer between the second of the rails and the intermediate layer arranged on the sleeper top side of this sleeper are differently soft relative to one another.
  • the elastomer layer of the sleeper sole can also be designed to be differently soft in the longitudinal direction along the sleeper, so that the elastomer layers of the intermediate layers above the sleeper, i.e. on the top of the sleeper, on the in the longitudinal direction of the Threshold mutually distanced places are designed differently hard or soft. It is particularly preferably provided that in the area above a relatively soft area of the elastomer layer of the sleeper sole there is also an intermediate layer with a relatively soft elastomer layer, and vice versa.
  • the elastomer layer of the intermediate layer arranged between the first of the rails and the sleeper top side of this sleeper is harder than the elastomer layer of the intermediate layer arranged between the second of the rails and the sleeper top side of this sleeper.
  • the invention provides that, viewed in a longitudinal direction transversely, preferably orthogonally, to the sleepers, the elastomer layers of the sleeper soles of at least two of the sleepers arranged one after the other are differently soft relative to one another and also the elastomer layers of the intermediate layers on at least two of the sleepers arranged one after the other are designed to be differently soft relative to each other, with the elastomer layers of the intermediate layers on these two sleepers being equally soft in the event of a change in the softness of the elastomer layer of the sleeper sole from one of the sleepers to the sleeper following in the longitudinal direction and / or in the case of a change in softness of the elastomer layer of the intermediate layer from one of the sleepers to the sleeper following in the longitudinal direction, the elastomer layers of the sleeper sole
  • the invention provides that changes in the softness in the plane of the sleeper soling are not accompanied by changes in the softness in the plane of the intermediate layers, but that these changes are offset in the longitudinal direction across the sleepers by at least one sleeper relative to one another.
  • the changes in the elastic properties along the switch can be smoothed or smeared.
  • This principle is favorably used in the entire switch area.
  • One Overlapping over several sleepers is beneficial.
  • changes in the softness or hardness in the plane of the intermediate layers are always offset from changes in the softness or hardness in the plane of the sleeper soling.
  • the sleeper soling in the tongue device area should be made relatively plastic or viscoplastic in order to achieve the highest possible lateral displacement resistance in the ballast bed or on some other surface.
  • the elastic properties being relatively hard in the vertical direction as well.
  • the elastomer layer of the intermediate layer on a respective one of the sleepers is softer than the elastomer layer of the sleeper sole under this sleeper. Due to the relatively soft elastomer layer in the intermediate layer, a relatively hard elastomer layer in the sleeper sole to ensure the required lateral displacement resistance can be compensated for in such a way that the desired elastic behavior overall results in the vertical direction.
  • the elastomer layers of the sleeper sole are viscoplastic with an EPM index in a range from 10% to 25%, preferably from 10% to 20%, with the EPM index as in the WO 2016/077852 A1 is defined and can be measured.
  • the elastomer layers of the intermediate layers have a stiffness in a range from 20 kN / mm to 200 kN / mm, preferably from 40 kN / mm to 100 kN / mm.
  • the preferred relationships and properties specified in claims 5 to 9 can apply to the at least one elastomer layer of the sleeper sole and / or the at least one elastomer layer of the intermediate layer, but also to the entire sleeper sole and / or the entire intermediate layer.
  • Switch 1 shown schematically in a plan view, is a so-called simple switch, in which a branch track 18 opens into a main track 3.
  • a branch track 18 opens into the main track 3 on one side and leads beyond it on the other side.
  • the main track 3 is the track that is used the most.
  • Branch track 18 is usually a less traveled track.
  • the rails 2 are fastened in pairs opposite one another on each of the sleepers 4.
  • the sleepers 4 are arranged along the entire switch transversely and in some areas even orthogonally to the longitudinal direction 13 of both the main track 3 and the branch track 18.
  • the switch 1 itself has the switch device area 14, the intermediate track area 15 and the frog area 16.
  • In the switch device area 14 are the tongue rails 23, which are pivotably arranged on the tongue rail joints 23.
  • the frog 17 is located in the frog area 16 of the switch 1 Intermediate rails 25 fixed rigidly on the sleepers 4 in each case.
  • the outer rails 2 are also referred to as stock rails 24.
  • the frog area 16 of the switch 1 ends on the side facing away from the switch device area 14 with the last continuous threshold 20, which is also often referred to as LDS. Subsequently, several so-called short sleepers 21 follow both in the area of the main track 3 and in the area of the branch track 18, which due to the given space conditions compared to those in the main track 3 and in the branch track 18 used thresholds 4 can be shortened on one side for reasons of space.
  • the rails 2 are often referred to as wing rails 26.
  • the rails 2 in the area of the short sleepers 21 are often referred to as connecting rails 27.
  • wheel control arms 19 can also be present in the intermediate track area 15 and the frog area 16, as is known per se and also shown here.
  • the structure of the switch 1 described so far Fig. 1 is known per se and therefore does not need to be explained further.
  • the term “rail 2” basically encompasses all types of rails 2, regardless of whether or not they are specifically designated and additionally provided with their own sign.
  • FIG. 2 to 7 each is a schematic representation of vertical sections along the above-mentioned cutting lines. It is shown in each case how the respective rails 2 rest on the sleeper tops 5 of the sleepers 4 by means of the intermediate layers 6 and the sleepers 4 rest on a ballast bed 28 via the sleeper soles 8 arranged on their sleeper undersides 7.
  • the type of attachment of the rails 2 and the intermediate layers 6 to the sleepers 4 is not shown in the illustrations. It can be carried out as in the prior art. The same applies to the fastening of the sleeper soles 8 to the sleeper undersides 7 of the sleepers 4.
  • a solid substructure known per se for example in the form of concrete slabs or the like, can also be present.
  • the sleeper soles 8 can, in particular in the case of a solid substructure, not only be arranged on the underside 7 of the sleeper, but also protrude upwards, preferably a little, on the side surfaces of the respective sleeper 4.
  • the sleeper pads 8 can also be referred to as sleeper shoes will. These can also have sleeper shoe insert plates known per se.
  • Both the intermediate layers 6 and the sleeper pads 8 are shown designed as a single-layer body in the form of the elastomer layers 10 and 9, respectively. As explained at the beginning, this does not have to be the case. Both the intermediate layers 6 and the sleeper soles 8 can also have further layers in addition to their elastomer layers 10 or 9, as already explained at the beginning and with reference to those explained further below Fig. 8 is also described by way of example at least for the intermediate layer 6.
  • the elastomer layers 9 of the sleeper soles 8 and also the elastomer layers 10 of the intermediate layers 6 have been hatched differently.
  • Each type of hatching is an example of a certain hardness or softness of the respective elastomer layer 9 or 10, the chosen representation being purely about the relationships relative to one another.
  • the hardest elastomer layers 9 and 10 are dashed vertically.
  • Medium degrees of hardness or softness are dashed diagonally.
  • the relatively softest elastomer layers 9 and 10 are indicated by horizontal hatching.
  • Fig. 2 shows the vertical section along the section line AA in the intermediate track area 15, in which the rails 2 are also referred to as intermediate rails 25.
  • the lower elastic level is formed by the elastomer layer 9 of the sleeper sole 8.
  • the upper elastic level is realized by the elastomer layers 10 of the intermediate layers 6.
  • the elasticity or softness of the elastomer layer 9 of the sleeper sole 8 is designed to be constant over the entire longitudinal extent in the longitudinal direction 31 of the sleeper 4.
  • the elastomer layers 10 of the intermediate layers 6 arranged on the sleeper top side 5 are harder than the elastomer layer 9 of the sleeper sole 8, but are designed to be equally soft or hard relative to one another.
  • Fig. 3 shows a vertical section along the section line BB from Fig. 1 in the longitudinal direction 13 of the switch 1 through the same threshold as Fig. 2 .
  • Fig. 4 shows the vertical section in the frog region 16 of the switch 1 along the section line CC Fig. 1 and thus along a sleeper 4 designed as a long sleeper, which is always eccentrically loaded when a train passes over, since the train travels either along the main track 3 or along the branch track 18. This inevitably leads to one-sided loading and thus a tendency for the thresholds 4 to tilt in this area. To counteract this, the outer areas 11 of the elastomer layer 9 of the sleeper sole 8 are made harder than the central area 12 of the elastomer layer 9 of the sleeper sole 8. However, there are limits to this possibility of compensating for tilting effects.
  • the softness in the sleeper sole 8 or its elastomer layer 9 in the area 12 must not deviate too much from the edge areas 11.
  • the softness of the elastomer layers 10 of the intermediate layers 6 is also varied along the longitudinal direction 31 of the sleeper 4.
  • the elastomer layer 9 of the sleeper sole 8 of a respective one of the sleepers 4 has at least two differently soft areas 11 and 12, the harder area 11 of the elastomer layer 9 of the sleeper sole 8 below a first the rails 29 and the softer area 12 of the elastomer layer 9 of the sleeper sole 8 is arranged under a second of the rails 30, the first of the rails 29 and the second of the rails 30 being attached at a distance from one another on the sleeper top 5 of the respective sleeper 4 and the elastomer layer 10 of the between the
  • the first of the rails 29 and the sleeper top 5 of this sleeper 4 arranged intermediate layer 6 and the elastomer layer 10 of the intermediate layer 6 arranged between the second of the rails 30 and the sleeper top 5 of this sleeper 4 are of different hardness relative to one another, whereby here it is specifically provided that the elastomer layer 10 of the intermediate layer 6 arranged between the first of the rails 29
  • FIG Fig. 5 A second example in which the softness of the elastomer layers 9 and 10 is varied both in the sleeper sole 8 and in the intermediate layers 6 along the longitudinal direction 31 of the sleeper 4 is shown in FIG Fig. 5 shown.
  • This is a vertical section along the section line DD Fig. 1 That is, around a vertical section of the short sleeper 21 immediately following the last continuous sleeper 20.
  • This tilting effect can also be counteracted with regions 11 and 12 of the elastomer layer 9 of the sleeper sole 8 of different softness or hardness. Measurements have shown, however, that smoothing can be achieved in this way, but the loads introduced are still very inhomogeneous, so that different settlements can occur in the substructure, i.e. here in the ballast bed 28.
  • the additional elastomer layers 10 of the intermediate layers 6, ie a second elastic level, allow further fine-tuning of the elasticities or softness in the longitudinal direction 31 along the sleeper 4, resulting in an improved and more homogeneous overall Load transfer also leads in the area of these short sleepers 21 shortened on one side.
  • a softer intermediate layer 6 is located above a softer area 12 of the sleeper sole 8 and a harder intermediate layer 6 is also located above the harder area 11 of the sleeper sole 8.
  • Fig. 6 shows a longitudinal section parallel to the longitudinal direction 13 of the switch 1 or the main track 3 transversely to the sleepers 4.
  • the principle is implemented that changes in elasticity in the elastomer layers 9 and 10 of the sleeper sole 8 and the intermediate layer 6 are only offset from one another, i.e. not can be realized between the same thresholds 4. It is in Fig.
  • the elastomer layers 9 of the sleeper soles 8 of at least two of the successively arranged sleepers 4 are differently soft relative to one another and also the elastomer layers 10 of the intermediate layers 6 on at least two of the successively arranged sleepers 4 are also designed to be differently soft relative to one another, with the elastomer layers 10 of the intermediate layers 6 on these two sleepers in the event of a change in the softness of the elastomer layer 9 of the sleeper sole 8 from one of the sleepers 4 to the sleeper 4 following in the longitudinal direction 13 4 are equally soft and / or in the event of a change in the softness of the elastomer layer 10 of the intermediate layer 6 from one of the sleepers 4 to the sleeper 4 following in the longitudinal direction, the elastomer layers 9 of the sleeper soles 8 under these two sleepers 4 are equally soft.
  • the elasticity or softness of the elastomer layer 9 in the sleeper sole 8 is then changed from the second to the third sleeper 4, while the elasticity or softness of the elastomer layer 10 of the intermediate layer 6 remains unchanged at the transition between these two sleepers.
  • the softness of the elastomer layer 9 of the sleeper sole 8 changes between the fifth and sixth sleeper 4, while the Softness of the elastomer layer 10 of the intermediate layer 6 remains the same.
  • the stiffness of the elastomer layer 10 of the intermediate layer 6 is in the range between 5 and 150 kN / mm. If the bedding modulus of the elastomer layer 9 of the sleeper sole 8 is in the range from 0.2 to 0.3 N / mm 3 , the elastomer layer 10 of the intermediate layer 6 advantageously has a stiffness in the range from 10 to 200 kN / mm in such variants.
  • the bedding modulus of the elastomer layer 9 of the sleeper sole 8 is in a range from 0.3 to 0.6 N / mm 3
  • the elastomer layer 10 of the intermediate layer 6 in the variants mentioned advantageously has a stiffness in the range from 15 to 250 kN / mm on.
  • Fig. 7 shows the section ZZ from Fig. 1 in the switch device area 14.
  • sleeper soles 8 the elastomer layers 10 of which have viscoplastic properties.
  • the EPM index of the elastomer layers 9 of the sleeper soles 8 in this area is advantageously in the range between 10% and 25%, preferably between 10% and 20%.
  • the bedding modulus of the elastomer layers 9 of the sleeper soles 8 in this tongue device area 14 is advantageously in the range from 0.1 to 0.6 N / mm 3 .
  • the intermediate layers 6 in this tongue device area 14 are advantageously designed to be correspondingly soft.
  • the elastomer layers 10 of the intermediate layers 6 here advantageously have a rigidity in the range from 20 to 200 kN / mm, preferably from 40 to 100 kN / mm.
  • the elastomer layer 10 of the intermediate layer 6 on a respective one of the sleepers 4 is softer than the elastomer layer 9 of the sleeper sole 8 under this sleeper 4.
  • the intermediate layer 6 consists in each case of a single elastomer layer 10.
  • the intermediate layer 6 can also be composed of multiple layers and of different materials.
  • One such example is in Fig. 8 shown.
  • the intermediate layer 6 has a metal plate 32 in addition to the elastomer layer 10.
  • the rail 2 is fastened to the metal plate 32.
  • Such metal plates 32 can be used, for example, to enlarge the area with which the elastomer layer 10 of the intermediate layer 6 is pressed.
  • the sleeper pad 8 reference being made in particular to the prior art already mentioned at the beginning, which shows multilayer sleeper pads 8.

Landscapes

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiche für eine Gleisanlage für Schienenfahrzeuge, wobei die Weiche Schienen und eine Abfolge von Schwellen aufweist und jeweils auf einer Schwellenoberseite der jeweiligen Schwelle zumindest zwei der Schienen einander paarweise gegenüberliegend befestigt sind und zwischen einer jeweiligen der Schienen und der jeweiligen Schwellenoberseite jeweils eine Zwischenlage angeordnet ist und die Schwellen jeweils auf, ihren jeweiligen Schwellenoberseiten gegenüberliegenden, Schwellenunterseiten jeweils eine Schwellensohle aufweisen und die Schwellensohlen jeweils zumindest eine Elastomerschicht aufweisen und die Zwischenlagen jeweils zumindest eine Elastomerschicht aufweisen.
  • Weichen stellen in Gleisanlagen Kreuzungspunkte dar, bei denen zumindest ein Zweiggleis in ein Stammgleis eingeleitet bzw. aus diesem herausgeführt wird. Es gibt sogenannte einfache Weichen, bei denen ein Zweiggleis aus einem Stammgleis herausgeführt bzw. in dieses eingeführt wird. Es gibt aber auch sogenannte Kreuzungsweichen, bei denen ein Zweiggleis ein Stammgleis kreuzt und über dieses auf beiden Seiten hinausführt.
  • Es ist beim Stand der Technik bekannt, Gleise sowohl im Bereich zwischen Weichen als auch im Bereich der Weichen mit Elastomerschichten auszustatten, um so eine Schieneneinsenkungsglättung und Vibrationsdämpfung bei einer Zugüberfahrt zu erreichen. Bekannt ist es z.B. sogenannte Schwellensohlen unter den Schwellen anzuordnen. Diese Schwellensohlen befinden sich somit zwischen der Schwelle und einem Schotterbett oder einer festen Fahrbahn auf der die jeweilige Schwelle aufliegt. Schwellensohlen sind z.B. aus der AT 506 529 B1 und der WO 2016/077852 A1 bekannt. In der AT 506 529 B1 wird z.B. eine Schwellensohle vorgeschlagen, bei der auf einer elastischen Schicht der Schwellensohle auf der zur Schwelle weisenden Seite eine Wirrfaserschicht und auf der gegenüberliegenden Seite eine Verstärkungsschicht und eine weitere elastische Schicht angebracht sind. Die Wirrfaserschicht dient der Befestigung der Schwellensohle an aus Beton gegossenen Schwellen. Die Verstärkungsschicht auf der anderen Seite der Schwellensohle begrenzt das Eindringen des Schotters des Schotterbetts in die Schwellensohle auf das gewünschte Maß.
  • Beim Stand der Technik sind aber auch elastische Zwischenlagen auf der Schwellenoberseite, also zwischen Schiene und Schwelle bekannt. Dies ist z.B. in der EP 0 552 788 A1 beschrieben.
  • Die AT 503 772 B1 zeigt eine Weiche, bei der an den Schwellenunterseiten der Schwellen jeweils Schwellensohlen mit zumindest einer Elastomerschicht angeordnet sind. Zwischen den Schienen und den Schwellen befinden sich in der AT 503 772 B1 Zwischenlagen, welche in dieser Schrift als Befestigungsmittel bezeichnet werden. Aus der AT 503 772 B1 ist es weiters bekannt, die Weichheit bzw. Härte der Schwellenbesohlung über die Länge der Schwelle zu variieren.
  • Es sind beim Stand der Technik somit verschiedene Ansätze bekannt, um insbesondere bei Weichen für Gleisanlagen eine Schieneneinsenkungsglättung bei Zugüberfahrt zu gewährleisten, wobei beim Stand der Technik jeweils eine einzige elastische Ebene im Gesamtaufbau eingesetzt und gegebenenfalls optimiert wird, um dieses Ziel zu erreichen.
  • Die FR 2 410 086 A1 zeigt gattungsgemäßen Stand der Technik. Bei dieser Schrift ist zwischen Schiene und Schwelle eine elastische Zwischenlage und unter der Schwelle eine elastische Schwellensohle vorgesehen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Weiche der oben genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sprunghafte Übergänge in den elastischen Eigenschaften in Längsrichtung der Weiche vermieden werden.
  • Ausgehend vom gattungsgemäßen Stand der Technik schlägt die Erfindung hierfür eine Weiche gemäß Patentanspruch 1 vor.
  • Bei der Erfindung werden nicht nur eine sondern mindestens zwei, in Einbaustellung gesehen, in vertikaler Richtung voneinander distanzierte elastische Ebenen realisiert, um die Schieneneinsenkungsglättung bei Zugüberfahrt über die Weiche zu verbessern. Eine elastische Ebene wird dabei durch die zumindest eine Elastomerschicht der Schwellensohlen gebildet. Eine zweite elastische Ebene wird durch die Elastomerschichten der Zwischenlagen gebildet. Die elastischen Eigenschaften dieser Elastomerschichten können je nach Anforderung aufeinander abgestimmt werden, um somit mittels beider elastischer Ebenen eine aufeinander abgestimmte Optimierung zu erreichen. Hierdurch können die Dämmungseigenschaften des Gesamtsystems der Weiche sehr präzise an die verschiedenen, in der Weiche an verschiedenen Orten auftretenden Anforderungen angepasst werden. Die Einfederung kann über den Verlauf der Weiche homogenisiert werden. Das Hinzuziehen zumindest einer zweiten elastischen Ebene erlaubt eine Feinabstimmung der elastischen Eigenschaften der Weiche an die jeweils lokal innerhalb der Weiche an verschiedenen Stellen speziell zu lösenden Aufgabenstellungen.
  • Bei erfindungsgemäßen Weichen können sowohl die Schwellensohlen als auch die Zwischenlagen jeweils ein oder mehrteilig aufgebaut sein. Sowohl die Schwellensohlen als auch die Zwischenlagen können jeweils aus einer einzigen Elastomerschicht bestehen. Sie können jeweils aber auch mehrere Elastomerschichten aufweisen. Darüber hinaus können die Schwellensohlen wie auch die Zwischenlagen auch nicht elastische Bestandteile bzw. Schichten aufweisen. Bei den Schwellensohlen kann es sich z.B. um einen, wie aus der AT 506 772 B1 bekannten mehrschichtigen Aufbau mit zwei elastischen Schichten, einer Verstärkungsschicht und einer Wirrfaser- bzw. Verbindungsschicht, handeln. Die Zwischenlagen können zusätzlich zur zumindest einen Elastomerschicht z.B. auch Metallplatten aufweisen, wie dies weiter hinten beispielhaft in der Figurenbeschreibung auch erläutert wird.
  • Bevorzugte Varianten der Erfindung sehen vor, dass in der Weiche die Elastomerschichten von zumindest zwei verschiedenen Schwellensohlen einen voneinander verschiedenen Bettungsmodul aufweisen und/oder dass in der Weiche die Elastomerschichten von zumindest zwei verschiedenen Zwischenlagen eine voneinander verschiedene Steifigkeit aufweisen. Im Sinne der Verschiedenheit ist günstigerweise vorgesehen, dass die Bettungsmodule der Elastomerschichten der zumindest zwei verschiedenen Schwellensohlen um einen Betrag von zumindest 25% des größeren Bettungsmoduls voneinander abweichen und/oder dass die Steifigkeiten der Elastomerschichten der zumindest zwei verschiedenen Zwischenlagen um einen Betrag von zumindest 25% der größeren Steifigkeit voneinander abweichen.
  • Insbesondere die Schwellensohlen können auch entlang der Längsrichtung der Schwelle unterschiedlich harte oder weiche Bereiche aufweisen. Es kann sich dabei um eine einzige durchgehende Schwellensohle, aber auch um voneinander getrennte Abschnitte, welche zusammen die Schwellensohle bilden, handeln.
  • Die Elastomerschichten sind, wie dies dieser Begriff schon sagt, Schichten aus zumindest einem Elastomer. Elastomere sind formfeste aber elastisch verformbare Kunststoffe, die sich bei Zug- und Druckbelastung elastisch verformen, aber danach zumindest im Wesentlichen wieder in ihre ursprüngliche, unverformte Gestalt zurückfinden. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Elastomerschicht der jeweiligen Zwischenlage und/oder die Elastomerschicht der jeweiligen Schwellensohle Polyurethan oder Gummi oder eine Mischung mit Polyurethan und/oder Gummi aufweist. Die genannten Elastomerschichten können auch vollständig aus den genannten Materialien bestehen. Bei Gummi kann es sich um natürliche aber auch um synthetische Kautschukelastomere handeln. Bevorzugt handelt es sich um geschäumtes Polyurethan und/oder geschäumtes Gummi. Beide geschäumten Varianten sind bevorzugt geschlossen porig ausgebildet.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Elastomerschicht der jeweiligen Schwellensohle einen Bettungsmodul im Bereich von 0,02 N/mm3 (Newton pro Kubikmillimeter) bis 0,6 N/mm3, vorzugsweise von 0,1 N/mm3 bis 0,5 N/mm3, besonders bevorzugt von 0,15 N/mm3 bis 0,4 N/mm3, aufweist.
  • Der Bettungsmodul wird häufig zur Beschreibung des Verformungsverhaltens im Schottergleis verwendet. Es beschreibt das Verhältnis von Flächenpressung zu zugehöriger Einsenkung. Ein weicheres Material hat somit einen kleineren Bettungsmodul und umgekehrt. Vereinfacht gibt der Bettungsmodul an, bei welcher Flächenpressung sich eine bestimmte Einsenkung ergibt.
  • Bei der Elastomerschicht der jeweiligen Zwischenlage ist günstigerweise eine Steifigkeit im Bereich von 5 kN/mm (Kilonewton pro Millimeter) bis 1.000 kN/mm, vorzugsweise von 10 kN/mm bis 300 kN/mm, besonders bevorzugt von 20 kN/mm bis 200 kN/mm, vorgesehen. Die Steifigkeit könnte auch als Federziffer oder Stützpunktsteifigkeit bezeichnet werden. Sie beschreibt das Verhältnis aus Stützpunktkraft zur Einsenkung. Bei weicheren Materialen ist die Steifigkeit geringer als bei relativ dazu härteren Materialien.
  • Der Bettungsmodul kann z.B. gemäß DIN 45673, Ausgabe August 2010, bestimmt werden. Die Steifigkeit kann gemäß EN 13146, Ausgabe April 2012, bestimmt werden.
  • Unter Verwendung des Grundprinzips der zumindest zwei elastischen Ebenen in der Weiche, welche entsprechend aufeinander abgestimmt werden können, können verschiedene spezielle Aufgabenstellungen innerhalb der Weiche besser gelöst werden, als dies beim Stand der Technik möglich ist. Z.B. kann unter Verwendung des erfindungsgemäßen Grundprinzips an speziellen Stellen in der Weiche einer Verkippung der Schwellen besser entgegengewirkt werden, z.B. ist dies insbesondere im Herzstückbereich oder im Bereich von Kurzschwellen innerhalb der Weiche möglich. Hierzu ist in besonders bevorzugten Ausgestaltungsformen der Erfindung vorgesehen, dass die Elastomerschicht der Schwellensohle einer jeweiligen der Schwellen zumindest zwei unterschiedlich weiche Bereiche aufweist, wobei der härtere Bereich der Elastomerschicht der Schwellensohle unter einer ersten der Schienen und der weichere Bereich der Elastomerschicht der Schwellensohle unter einer zweiten der Schienen angeordnet ist, wobei die erste der Schienen und die zweite der Schienen voneinander distanziert auf der Schwellenoberseite der jeweiligen Schwelle befestigt sind und die Elastomerschicht der zwischen der ersten der Schienen und der Schwellenoberseite dieser Schwelle angeordneten Zwischenlage und die Elastomerschicht der zwischen der zweiten der Schienen und der Schwellenoberseite dieser Schwelle angeordneten Zwischenlage relativ zueinander unterschiedlich weich sind. Es kann also zusätzlich zu dem aus dem Stand der Technik an sich bekannten Prinzip die Elastomerschicht der Schwellensohle in Längsrichtung entlang der Schwelle unterschiedlich weich auszugestalten zusätzlich vorgesehen sein, dass auch die Elastomerschichten der Zwischenlagen oberhalb der Schwelle, also auf der Schwellenoberseite an den in Längsrichtung der Schwelle zueinander distanzierten Stellen unterschiedlich hart oder weich ausgestaltet sind. Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass sich im Bereich über einem relativ weichen Bereich der Elastomerschicht der Schwellensohle auch eine Zwischenlage mit einer relativ weichen Elastomerschicht befindet und umgekehrt. In diesem Sinne ist also günstigerweise vorgesehen, dass die Elastomerschicht der zwischen der ersten der Schienen und der Schwellenoberseite dieser Schwelle angeordneten Zwischenlage härter als die Elastomerschicht der zwischen der zweiten der Schienen und der Schwellenoberseite dieser Schwelle angeordneten Zwischenlage ist. Durch diese Variation der Härten bzw. Weichheiten sowohl in der Zwischenlage als auch in der Schwellensohle entlang der Längsrichtung der Schwelle, kann in besonders fein abgestimmter Art und Weise eine verbesserte und homogenere Lastabtragung erzielt werden, um so Verkippungen der Schwellen entgegenzuwirken. Besonders bevorzugt kommt diese Variante des erfindungsgemäßen Grundprinzips bei an die letzte durchgehende Schwelle anschließenden Kurzschwellen, aber auch im sogenannten Herzstückbereich der Weiche zum Einsatz.
  • Mit der Erfindung werden sprunghafte Übergänge in den elastischen Eigenschaften in Längsrichtung der Weiche also sowohl in Längsrichtung des Hauptgleises als auch des Zweiggleises vermieden. Hierzu ist bei der Erfindung vorgesehen, dass, in einer Längsrichtung quer, vorzugsweise orthogonal, zu den Schwellen gesehen, die Elastomerschichten der Schwellensohlen von zumindest zwei der aufeinanderfolgend angeordneten Schwellen relativ zueinander unterschiedlich weich und auch die Elastomerschichten der Zwischenlagen auf zumindest zwei der aufeinanderfolgend angeordneten Schwellen relativ zueinander unterschiedlich weich ausgebildet sind, wobei im Falle eines Wechsels der Weichheit der Elastomerschicht der Schwellensohle von einer der Schwellen zu der in der Längsrichtung darauf folgenden Schwelle die Elastomerschichten der Zwischenlagen auf diesen beiden Schwellen gleich weich sind und/oder im Falle eines Wechsels der Weichheit der Elastomerschicht der Zwischenlage von einer der Schwellen zu der in der Längsrichtung darauf folgenden Schwelle die Elastomerschichten der Schwellensohlen unter diesen beiden Schwellen gleich weich sind. Vereinfacht gesprochen ist bei der Erfindung also vorgesehen, dass Änderungen in der Weichheit in der Ebene der Schwellenbesohlung nicht gleichzeitig mit Änderungen der Weichheit in der Ebene der Zwischenlagen einhergehen sondern diese Änderungen in Längsrichtung quer zu den Schwellen um zumindest eine Schwelle relativ zueinander versetzt sind. Hierdurch können die Änderungen in den elastischen Eigenschaften entlang der Weiche geglättet bzw. verschmiert werden. Dieses Prinzip wird günstigerweise im gesamten Weichenbereich angewendet. Eine Überlappung über mehrere Schwellen ist günstig. Gemäß dieses erfindungsgemäßen Grundprinzips ist also vorgesehen, dass Änderungen in der Weichheit bzw. Härte in der Ebene der Zwischenlagen immer zu Änderungen der Weichheit bzw. Härte in der Ebene der Schwellenbesohlung versetzt angeordnet sind.
  • Es können auch Verbesserungen im sogenannten Zungenvorrichtungsbereich der Weiche erreicht werden. In diesem sogenannten Zungenvorrichtungsbereich der Weiche ist einerseits zu beachten, dass dort das Schotterbett in der Regel relativ dünn, also mit einer relativ geringen vertikalen Erstreckung und zusätzlich die Schwellen relativ kurz ausgebildet sind. Andererseits kommt es insbesondere in diesem Bereich der Schiene durch das temperaturbedingte Ausdehnen und sich Zusammenziehen der Schienen aber auch durch dort oftmals angeordnete Weichenheizungen zu einem Kräftestau. Beides zusammen führt zu einer Tendenz der Gleise zum seitlichen horizontalen Ausknicken. Um dieser Tendenz entgegenzuwirken, sollte die Schwellenbesohlung im Zungenvorrichtungsbereich relativ plastisch bzw. zähelastisch ausgebildet sein, um so einen möglichst hohen Querverschiebewiderstand im Schotterbett oder auf einer sonstigen Unterlage zu erreichen. Dies führt aber andererseits wieder dazu, dass auch in vertikaler Richtung die elastischen Eigenschaften relativ hart sind. Um dies zu kompensieren, kann vorgesehen sein, dass, insbesondere in einem Zungenvorrichtungsbereich der Weiche, die Elastomerschicht der Zwischenlage auf einer jeweiligen der Schwellen weicher ist als die Elastomerschicht der Schwellensohle unter dieser Schwelle. Durch die relativ weiche Elastomerschicht in der Zwischenlage kann somit eine zur Sicherstellung des benötigten Querverschiebewiderstandes relativ harte Elastomerschicht in der Schwellensohle so kompensiert werden, dass sich in vertikaler Richtung insgesamt das gewünschte elastische Verhalten ergibt. Insbesondere ist günstigerweise vorgesehen, dass, insbesondere in einem Zungenvorrichtungsbereich der Weiche, die Elastomerschichten der Schwellensohle zähelastisch mit einem EPM-Index in einem Bereich von 10% bis 25%, bevorzugt von 10% bis 20%, ausgebildet sind, wobei der EPM-Index wie in der WO 2016/077852 A1 definiert ist und gemessen werden kann.
  • Weiters ist es günstig, wenn, insbesondere in einem Zungenvorrichtungsbereich der Weiche, die Elastomerschichten der Zwischenlagen eine Steifigkeit in einem Bereich von 20 kN/mm bis 200 kN/mm, vorzugsweise von 40 kN/mm bis 100 kN/mm, aufweisen. Die in den Patentansprüchen 5 bis 9 angegebenen bevorzugten Relationen und Eigenschaften können jeweils für die zumindest eine Elastomerschicht der Schwellensohle und/oder die zumindest eine Elastomerschicht der Zwischenlage, aber auch für die gesamte Schwellensohle und/oder die gesamte Zwischenlage gelten.
  • Weitere Merkmale und Einzelheiten bevorzugter Varianten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figurenbeschreibung beispielhaft erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine schematisiert dargestellte erfindungsgemäße Weiche in Form einer sogenannten einfachen Weiche in einer Draufsicht;
    • Fig. 2 zeigt einen schematisierten Vertikalschnitt entlang der Schnittlinie AA aus Fig. 1;
    • Fig. 3 zeigt einen schematischen Vertikalschnitt entlang der Schnittlinie BB aus Fig. 1;
    • Fig. 4 zeigt einen schematisierten Vertikalschnitt entlang der Schnittlinie CC aus Fig. 1;
    • Fig. 5 zeigt einen schematisiert dargestellten Vertikalschnitt entlang der Schnittlinie DD aus Fig. 1;
    • Fig. 6 zeigt einen schematisierten Vertikalschnitt entlang der Schnittlinie W aus Fig. 1;
    • Fig. 7 zeigt einen schematisierten Vertikalschnitt entlang der Schnittlinie ZZ aus Fig. 1 und
    • Fig. 8 zeigt schematisiert eine alternative Ausgestaltungsform einer Zwischenlage.
  • Bei der in Fig. 1 in einer Draufsicht schematisiert dargestellten Weiche 1 handelt es sich um eine sogenannte einfache Weiche, bei welcher ein Zweiggleis 18 in ein Stammgleis 3 mündet. Der Vollständigkeit halber ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung auch bei sogenannten Kreuzungsweichen realisiert werden kann, bei denen ein Zweiggleis 18 auf der einen Seite in das Stammgleis 3 mündet und auf der anderen Seite darüber hinaus führt. Als Stammgleis 3 wird dabei das Gleis bezeichnet, welches am meisten befahren ist. Beim Zweiggleis 18 handelt es sich in der Regel um ein weniger befahrenes Gleis.
  • Vor und hinter der Weiche sind die Schienen 2 paarweise einander gegenüberliegend auf jeweils einer der Schwellen 4 befestigt. Die Schwellen 4 sind entlang der gesamten Weiche quer und bereichsweise sogar orthogonal zur Längsrichtung 13 sowohl des Stammgleises 3 als auch des Zweiggleises 18 angeordnet. Die Weiche 1 selbst weist den Zungenvorrichtungsbereich 14, den Zwischengleisbereich 15 und den Herzstückbereich 16 auf. Im Zungenvorrichtungsbereich 14 befinden sich die an den Zungenschienengelenken 23 schwenkbar angeordneten Zungenschienen 23. Im Herzstückbereich 16 der Weiche 1 befindet sich das Herzstück 17. Der Zwischengleisbereich 15 der Weiche 1 befindet sich zwischen dem Zungenvorrichtungsbereich 14 und dem Herzstückbereich 16. Im Zwischengleisbereich 15 befinden sich die jeweils starr auf den Schwellen 4 befestigten Zwischenschienen 25. Im Zungenvorrichtungsbereich 14 werden die außen liegenden Schienen 2 auch als Backenschienen 24 bezeichnet. Der Herzstückbereich 16 der Weiche 1 endet auf der vom Zungenvorrichtungsbereich 14 abgewandten Seite mit der letzten durchgehenden Schwelle 20, welche auch häufig als LDS bezeichnet wird. Anschließend folgen sowohl im Bereich des Stammgleises 3 als auch im Bereich des Zweiggleises 18 mehrere sogenannten Kurzschwellen 21, welche aufgrund der gegebenen Platzverhältnisse gegenüber den im Stammgleis 3 und im Zweiggleis 18 verwendeten Schwellen 4 aus Platzgründen einseitig verkürzt ausgebildet sein können.
  • Im Bereich des Herzstücks 17 werden die Schienen 2 häufig als Flügelschienen 26 bezeichnet. Die Schienen 2 im Bereich der Kurzschwellen 21 werden häufig als Anschlussschienen 27 bezeichnet. Im Zwischengleisbereich 15 und dem Herzstückbereich 16 können darüber hinaus, wie an sich bekannt und hier auch eingezeichnet, noch sogenannten Radlenker 19 vorhanden sein. Der bisher geschilderte Aufbau der Weiche 1 aus Fig. 1 ist an sich bekannt und muss daher nicht weiter erläutert werden. Der Begriff der Schiene 2 umfasst grundsätzlich alle Arten von Schienen 2 unabhängig davon, ob diese speziell bezeichnet und zusätzlich mit einem eigenen Hinweiszeichen versehen sind oder nicht.
  • Bei den nachfolgend erläuterten Fig. 2 bis 7 handelt es sich jeweils um schematisiert dargestellte Vertikalschnitte entlang der oben genannten Schnittlinien. Gezeigt ist jeweils, wie in den entsprechenden Schnitten die jeweiligen Schienen 2 mittels der Zwischenlagen 6 auf den Schwellenoberseiten 5 der Schwellen 4 aufliegen und die Schwellen 4 über die an ihren Schwellenunterseiten 7 angeordneten Schwellensohlen 8 auf einem Schotterbett 28 aufliegen. Die Art der Befestigung der Schienen 2 und der Zwischenlagen 6 an den Schwellen 4 ist in den Darstellungen nicht gezeigt. Sie kann wie beim Stand der Technik ausgeführt sein. Das Gleiche gilt für die Befestigung der Schwellensohlen 8 an den Schwellenunterseiten 7 der Schwellen 4.
  • Anstelle des Schotterbetts 28 kann auch ein an sich bekannter fester Unterbau z.B. in Form von Betonplatten oder dergleichen vorhanden sein. Die Schwellensohlen 8 können, insbesondere bei einem festen Unterbau, nicht nur auf der Schwellenunterseite 7 angeordnet sein, sondern auch auf den Seitenflächen der jeweiligen Schwelle 4, vorzugsweise ein Stück weit, nach oben ragen. Insbesondere in diesem Fall können die Schwellensohlen 8 auch als Schwellenschuhe bezeichnet werden. Diese können auch an sich bekannte Schwellenschuheinlegeplatten aufweisen.
  • Abgesehen von Fig. 8 sind sowohl die Zwischenlagen 6 als auch die Schwellensohlen 8 als einschichtige Körper in Form der Elastomerschichten 10 bzw. 9 ausgebildet dargestellt. Wie eingangs erläutert muss dies nicht so sein. Sowohl die Zwischenlagen 6 als auch die Schwellensohlen 8 können zusätzlich zu ihren Elastomerschichten 10 bzw. 9 auch noch weitere Schichten aufweisen, wie dies eingangs bereits erläutert wurde und anhand der weiter unten noch erläuterten Fig. 8 auch beispielhaft zumindest für die Zwischenlage 6 beschrieben wird.
  • In allen nachfolgend beschriebenen Figuren wurden die Elastomerschichten 9 der Schwellensohlen 8 und auch die Elastomerschichten 10 der Zwischenlagen 6 unterschiedlich schraffiert. Jede Art der Schraffur steht beispielhaft für eine gewisse Härte bzw. Weichheit der jeweiligen Elastomerschicht 9 bzw. 10, wobei es bei der gewählten Darstellung rein um die Verhältnisse relativ zueinander geht. In allen Darstellungen sind die härtesten Elastomerschichten 9 bzw. 10 vertikal strichliert. Mittlere Härtegrade bzw. Weichheiten sind schräg strichliert. Die relativ dazu weichesten Elastomerschichten 9 und 10 sind durch eine horizontale Schraffur gekennzeichnet.
  • Fig. 2 zeigt den Vertikalschnitt entlang der Schnittlinie AA im Zwischengleisbereich 15, in dem die Schienen 2 auch als Zwischenschienen 25 bezeichnet werden. Wie eingangs erläutert sind zwei vertikal voneinander beabstandete elastische Ebenen vorhanden. Die untere elastische Ebene wird durch die Elastomerschicht 9 der Schwellensohle 8 gebildet. Die obere elastische Ebene wird durch die Elastomerschichten 10 der Zwischenlagen 6 realisiert. Durch die Abstimmung der elastischen Eigenschaften bzw. der Weichheit der jeweils zum Einsatz kommenden Elastomerschichten 9 und 10 kann, generell gesprochen, die Gesamtelastizität entlang der Weiche 1 an die lokal jeweils vorhandenen Anforderungen angepasst werden. Im Zwischengleisbereich 15 gemäß Fig. 2 ist die Elastizität bzw. Weichheit der Elastomerschicht 9 der Schwellensohle 8 über die gesamte Längserstreckung in Längsrichtung 31 der Schwelle 4 konstant ausgebildet. Die Elastomerschichten 10 der auf der Schwellenoberseite 5 angeordneten Zwischenlagen 6 sind härter als die Elastomerschicht 9 der Schwellensohle 8, aber relativ zueinander gleich weich bzw. hart ausgebildet.
  • Fig. 3 zeigt einen Vertikalschnitt entlang der Schnittlinie BB aus Fig.1 in Längsrichtung 13 der Weiche 1 durch dieselbe Schwelle wie Fig. 2.
  • Fig. 4 zeigt den Vertikalschnitt im Herzstückbereich 16 der Weiche 1 entlang der Schnittlinie CC aus Fig.1 und damit entlang einer als Langschwelle ausgebildeten Schwelle 4, welche bei der Überfahrt eines Zuges immer exzentrisch belastet wird, da der Zug entweder entlang des Stammgleises 3 oder entlang des Zweiggleises 18 fährt. Dies führt zwangsweise zu einer einseitigen Belastung und damit einer Tendenz zum Verkippen der Schwellen 4 in diesem Bereich. Um dem entgegenzuwirken, sind die außen liegenden Bereiche 11 der Elastomerschicht 9 der Schwellensohle 8 härter ausgebildet als der zentrale Bereich 12 der Elastomerschicht 9 der Schwellensohle 8. Dieser Möglichkeit zur Kompensation von Verkippungseffekten sind aber Grenzen gesetzt. Um eine Überbeanspruchung dieser Schwellen 4 in ihrem mittigen Abschnitt zu vermeiden, darf die Weichheit im der Schwellensohle 8 bzw. ihrer Elastomerschicht 9 im Bereich 12 nicht zu stark von den randlichen Bereichen 11 abweichen. Um trotzdem eine ideale Weichheit der Abstützung der zweiten Schienen 30 in diesem mittleren Bereich der Schwelle 4 zu erzielen, wird zusätzlich auch die Weichheit der Elastomerschichten 10 der Zwischenlagen 6 entlang der Längsrichtung 31 der Schwelle 4 variiert. Es handelt sich somit um ein erstes Beispiel, bei dem vorgesehen ist, dass die Elastomerschicht 9 der Schwellensohle 8 einer jeweiligen der Schwellen 4 zumindest zwei unterschiedlich weiche Bereiche 11 und 12 aufweist, wobei der härtere Bereich 11 der Elastomerschicht 9 der Schwellensohle 8 unter einer ersten der Schienen 29 und der weichere Bereich 12 der Elastomerschicht 9 der Schwellensohle 8 unter einer zweiten der Schienen 30 angeordnet ist, wobei die erste der Schienen 29 und die zweite der Schienen 30 voneinander distanziert auf der Schwellenoberseite 5 der jeweiligen Schwelle 4 befestigt sind und die Elastomerschicht 10 der zwischen der ersten der Schienen 29 und der Schwellenoberseite 5 dieser Schwelle 4 angeordneten Zwischenlage 6 und die Elastomerschicht 10 der zwischen der zweiten der Schienen 30 und der Schwellenoberseite 5 dieser Schwelle 4 angeordneten Zwischenlage 6 relativ zueinander unterschiedlich hart sind, wobei hier konkret vorgesehen ist, dass die Elastomerschicht 10 der zwischen der ersten der Schienen 29 und der Schwellenoberseite 5 dieser Schwelle 4 angeordneten Zwischenlage 6 härter als die Elastomerschicht 10 der zwischen der zweiten der Schienen 30 und der Schwellenoberseite 5 dieser Schwelle 4 angeordneten Zwischenlage 6 ist.
  • Ein zweites Beispiel bei dem die Weichheit der Elastomerschichten 9 und 10 sowohl in der Schwellensohle 8 als auch in den Zwischenlagen 6 entlang der Längsrichtung 31 der Schwelle 4 variiert wird, ist in Fig. 5 gezeigt. Es handelt sich hier um einen Vertikalschnitt entlang der Schnittlinie DD aus Fig. 1, also um einen Vertikalschnitt der unmittelbar auf die letzte durchgehende Schwelle 20 folgenden Kurzschwelle 21. Diese Kurzschwellen 21 neigen zur Verkippung, da sie aufgrund des einseitig beschränkten Platzbedarfs auf einer Seite weniger weit über die Schiene 2 überstehen als auf der gegenüberliegenden Seite. Diesem Verkippungseffekt kann mit unterschiedlich weichen bzw. harten Bereichen 11 und 12 der Elastomerschicht 9 der Schwellensohle 8 ebenfalls entgegengewirkt werden. Messungen haben allerdings gezeigt, dass hierdurch zwar eine Glättung erreicht werden kann, trotzdem die eingebrachten Lasten aber noch sehr inhomogen sind, sodass es im Unterbau, also hier im Schotterbett 28, dadurch zu unterschiedlichen Setzungen kommen kann. Auch hier kann durch die zusätzlich vorhandenen Elastomerschichten 10 der Zwischenlagen 6 also durch eine zweite elastische Ebene eine weitere Feinabstimmung der Elastizitäten bzw. Weichheit in Längsrichtung 31 entlang der Schwelle 4 erreicht werden, was insgesamt zu einer verbesserten und homogeneren Lastabtragung auch im Bereich dieser einseitig gekürzten Kurzschwellen 21 führt. Auch hier ist bevorzugt vorgesehen, dass sich über einem weicheren Bereich 12 der Schwellensohle 8 eine weichere Zwischenlage 6 und über dem härteren Bereich 11 der Schwellensohle 8 auch eine härtere Zwischenlage 6 befindet.
  • Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt parallel zur Längsrichtung 13 der Weiche 1 bzw. des Stammgleises 3 quer zu den Schwellen 4. Hier ist das Prinzip verwirklicht, dass Änderungen der Elastizität in den Elastomerschichten 9 und 10 der Schwellensohle 8 und der Zwischenlage 6 ausschließlich versetzt zueinander, also nicht zwischen denselben Schwellen 4 realisiert werden. Es ist in Fig. 6 somit vorgesehen, dass, in einer Längsrichtung 13 quer, vorzugsweise orthogonal, zu den Schwellen 4 gesehen, die Elastomerschichten 9 der Schwellensohlen 8 von zumindest zwei der aufeinanderfolgend angeordneten Schwellen 4 relativ zueinander unterschiedlich weich und auch die Elastomerschichten 10 der Zwischenlagen 6 auf zumindest zwei der aufeinanderfolgend angeordneten Schwellen 4 ebenfalls relativ zueinander unterschiedlich weich ausgebildet sind, wobei im Falle eines Wechsels der Weichheit der Elastomerschicht 9 der Schwellensohle 8 von einer der Schwellen 4 zu der in der Längsrichtung 13 darauf folgenden Schwelle 4 die Elastomerschichten 10 der Zwischenlagen 6 auf diesen beiden Schwellen 4 gleich weich sind und/oder im Falle eines Wechsels der Weichheit der Elastomerschicht 10 der Zwischenlage 6 von einer der Schwellen 4 zu der in der Längsrichtung darauf folgenden Schwelle 4 die Elastomerschichten 9 der Schwellensohlen 8 unter diesen beiden Schwellen 4 gleich weich sind. Dadurch, dass die Änderungen der Elastizität bzw. Weichheit bei Übergängen in den beiden elastischen Ebenen in Längsrichtung 13 versetzt zueinander stattfinden, werden sprunghafte Änderungen in den elastischen Eigenschaften entlang der Weiche 1 vermieden. Es gibt also eine Art Verschmierungs- bzw. Ausgleichseffekt. In Fig. 6 ist dies beispielhaft dargestellt. Von links nach rechts gesehen ändert sich zwischen der ersten und der zweiten Schwelle 4 zunächst die Elastizität der Elastomerschicht 10 der Zwischenlage 6 während die Elastizität der Elastomerschicht 9 der Schwellensohle 8 beim Übergang von der ersten zur zweiten Schwelle 4 gleich bleibt. Von der zweiten zur dritten Schwelle 4 wird dann die Elastizität bzw. Weichheit der Elastomerschicht 9 in der Schwellensohle 8 geändert, während am Übergang zwischen diesen beiden Schwellen die Elastizität bzw. Weichheit der Elastomerschicht 10 der Zwischenlage 6 unverändert bleibt. Zwischen der dritten und vierten sowie zwischen der vierten und fünften Schwelle 4 ändert sich dann weder die Elastizität der Elastomerschicht 9 noch die der Elastomerschicht 10, während sich zwischen der fünften und sechsten Schwelle 4 dann die Weichheit der Elastomerschicht 9 der Schwellensohle 8 ändert, während die Weichheit der Elastomerschicht 10 der Zwischenlage 6 gleich bleibt. Beim Übergang von der sechsten auf die siebte Schwelle 4 wird dann die Weichheit der Elastomerschicht 10 der Zwischenlage 6 geändert, während sich in der Weichheit der Elastomerschicht 9 der Schwellensohle 8 zwischen diesen beiden Schwellen 4 keine Änderung mehr ergibt. Dieses Prinzip wird günstigerweise über die gesamte Längserstreckung der Weiche 1, also sowohl im Stammgleis 3 als auch im Zweiggleis 18 realisiert.
  • Bei den bislang anhand der Fig. 4 bis 6 geschilderten Prinzipien ist es grundsätzlich günstig, dass bei einem Bettungsmodul der Elastomerschicht 9 der Schwellensohle 8 im Bereich von 0,02 bis 0,2 N/mm3 die Steifigkeit der Elastomerschicht 10 der Zwischenlage 6 im Bereich zwischen 5 und 150 kN/mm liegt. Liegt der Bettungsmodul der Elastomerschicht 9 der Schwellensohle 8 im Bereich von 0,2 bis 0,3 N/mm3, dann weist die Elastomerschicht 10 der Zwischenlage 6 bei solchen Varianten günstigerweise eine Steifigkeit im Bereich von 10 bis 200 kN/mm auf. Liegt der Bettungsmodul der Elastomerschicht 9 der Schwellensohle 8 hingegen in einem Bereich von 0,3 bis 0,6 N/mm3, dann weist die Elastomerschicht 10 der Zwischenlage 6 bei den genannten Varianten günstigerweise eine Steifigkeit im Bereich von 15 bis 250 kN/mm auf.
  • Fig. 7 zeigt den Schnitt ZZ aus Fig. 1 im Zungenvorrichtungsbereich 14. Zur Sicherstellung eines entsprechend hohen Querverschiebewiderstandes zwischen der jeweiligen Schwelle 4 und dem Untergrund, hier in Form des Schotterbetts 28, kommen hier günstigerweise Schwellensohlen 8 zum Einsatz, deren Elastomerschichten 10 zähelastische Eigenschaften haben. Der EPM-Index der Elastomerschichten 9 der Schwellensohlen 8 in diesem Bereich liegt günstigerweise im Bereich zwischen 10% und 25%, bevorzugt zwischen 10% und 20%. Der Bettungsmodul der Elastomerschichten 9 der Schwellensohlen 8 in diesem Zungenvorrichtungsbereich 14 liegt günstigerweise im Bereich von 0,1 bis 0,6 N/mm3. Um in vertikaler Richtung trotzdem eine ausreichend weiche Lagerung der Schienen 2 zu erreichen, sind in diesem Zungenvorrichtungsbereich 14 die Zwischenlagen 6 günstigerweise entsprechend weich ausgebildet. Die Elastomerschichten 10 der Zwischenlagen 6 weisen hier günstigerweise eine Steifigkeit im Bereich von 20 bis 200 kN/mm, bevorzugt von 40 bis 100 kN/mm, auf. Insgesamt ist im Zungenvorrichtungsbereich 14 der Weiche 1 somit günstigerweise vorgesehen, dass die Elastomerschicht 10 der Zwischenlage 6 auf einer jeweiligen der Schwellen 4 weicher ist als die Elastomerschicht 9 der Schwellensohle 8 unter dieser Schwelle 4.
  • In den bislang gezeigten Schnitten besteht die Zwischenlage 6 jeweils aus einer einzigen Elastomerschicht 10. Wie eingangs bereits erläutert, kann aber auch die Zwischenlage 6 mehrschichtig und aus verschiedenen Materialien aufgebaut sein. Ein solches Beispiel ist in Fig. 8 gezeigt. Hier weist die Zwischenlage 6 zusätzlich zur Elastomerschicht 10 eine Metallplatte 32 auf. Auf der Metallplatte 32 ist die Schiene 2 befestigt. Solche Metallplatten 32 können z.B. dazu eingesetzt werden, die Fläche, mit der auf die Elastomerschicht 10 der Zwischenlage 6 gedrückt wird, zu vergrößern. Natürlich gibt es zahlreiche andere Varianten, wie die Zwischenlage 6 mehrschichtig aufgebaut sein kann. Dies gilt auch für die Schwellensohle 8, wobei hier insbesondere auf den eingangs bereits erwähnten Stand der Technik, welcher mehrschichtige Schwellensohlen 8 zeigt, verwiesen wird. Legendezu den Hinweisziffern:
    1 Weiche 17 Herzstück
    2 Schiene 18 Zweiggleis
    3 Stammgleis 19 Radlenker
    4 Schwelle 20 LDS
    5 Schwellenoberseite 21 Kurzschwelle
    6 Zwischenlage 22 Zungenschienen
    7 Schwellenunterseite 23 Zungenschienengelenk
    8 Schwellensohle 24 Backenschienen
    9 Elastomerschicht 25 Zwischenschienen
    10 Elastomerschicht 26 Flügelschienen
    11 Bereich 27 Anschlussschienen
    12 Bereich 28 Schotterbett
    13 Längsrichtung 29 erste Schiene
    14 Zungenvorrichtungbereich 30 zweite Schiene
    15 Zwischengleisbereich 31 Längsrichtung
    16 Herzstückbereich 32 Metallplatte

Claims (9)

  1. Weiche (1) für eine Gleisanlage für Schienenfahrzeuge, wobei die Weiche (1) Schienen (2) und eine Abfolge von Schwellen (4) aufweist und jeweils auf einer Schwellenoberseite (5) der jeweiligen Schwelle (4) zumindest zwei der Schienen (2) einander paarweise gegenüberliegend befestigt sind und zwischen einer jeweiligen der Schienen (2) und der jeweiligen Schwellenoberseite (5) jeweils eine Zwischenlage (6) angeordnet ist und die Schwellen (4) jeweils auf, ihren jeweiligen Schwellenoberseiten (5) gegenüberliegenden, Schwellenunterseiten (7) jeweils eine Schwellensohle (8) aufweisen und die Schwellensohlen (8) jeweils zumindest eine Elastomerschicht (9) aufweisen, und die Zwischenlagen (6) jeweils zumindest eine Elastomerschicht (10) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass, in einer Längsrichtung (13) quer, vorzugsweise orthogonal, zu den Schwellen (4) gesehen, die Elastomerschichten (9) der Schwellensohlen (8) von zumindest zwei der aufeinanderfolgend angeordneten Schwellen (4) relativ zueinander unterschiedlich weich und auch die Elastomerschichten (10) der Zwischenlagen (6) auf zumindest zwei der aufeinanderfolgend angeordneten Schwellen (4) ebenfalls relativ zueinander unterschiedlich weich ausgebildet sind, wobei im Falle eines Wechsels der Weichheit der Elastomerschicht (9) der Schwellensohle (8) von einer der Schwellen (4) zu der in der Längsrichtung (13) darauf folgenden Schwelle (4) die Elastomerschichten (10) der Zwischenlagen (6) auf diesen beiden Schwellen (4) gleich weich sind und/oder im Falle eines Wechsels der Weichheit der Elastomerschicht (10) der Zwischenlage (6) von einer der Schwellen (4) zu der in der Längsrichtung (13) darauf folgenden Schwelle (4) die Elastomerschichten (9) der Schwellensohlen (8) unter diesen beiden Schwellen (4) gleich weich sind.
  2. Weiche (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Weiche (1) die Elastomerschichten (9) von zumindest zwei verschiedenen Schwellensohlen (8) einen voneinander verschiedenen Bettungsmodul aufweisen und/oder dass in der Weiche (1) die Elastomerschichten (10) von zumindest zwei verschiedenen Zwischenlagen (6) eine voneinander verschiedene Steifigkeit aufweisen.
  3. Weiche (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerschicht (9) der jeweiligen Schwellensohle (8) einen Bettungsmodul im Bereich von 0,02 N/mm3 bis 0,6 N/mm3, vorzugsweise von 0,1 N/mm3 bis 0,5 N/mm3, besonders bevorzugt von 0,15 N/mm3 bis 0,4 N/mm3, aufweist und/oder dass die Elastomerschicht (10) der jeweiligen Zwischenlage (6) eine Steifigkeit im Bereich von 5 kN/mm bis 1000 kN/mm, vorzugsweise von 10 kN/mm bis 300 kN/mm, besonders bevorzugt von 20 kN/mm bis 200 kN/mm, aufweist.
  4. Weiche (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerschicht (10) der jeweiligen Zwischenlage (6) und/oder die Elastomerschicht (9) der jeweiligen Schwellensohle (8), vorzugsweise geschäumtes, Polyurethan oder Gummi oder eine Mischung mit, vorzugsweise geschäumtem, Polyurethan und/oder Gummi aufweist oder daraus besteht.
  5. Weiche (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerschicht (9) der Schwellensohle (8) einer jeweiligen der Schwellen (4) zumindest zwei unterschiedlich weiche Bereiche (11, 12) aufweist, wobei der härtere Bereich (11) der Elastomerschicht (9) der Schwellensohle (8) unter einer ersten der Schienen (2, 29) und der weichere Bereich (12) der Elastomerschicht (9) der Schwellensohle (8) unter einer zweiten der Schienen (2, 30) angeordnet ist, wobei die erste der Schienen (2, 29) und die zweite der Schienen (2, 30) voneinander distanziert auf der Schwellenoberseite (5) der jeweiligen Schwelle (4) befestigt sind und die Elastomerschicht (10) der zwischen der ersten der Schienen (2, 29) und der Schwellenoberseite (5) dieser Schwelle (4) angeordneten Zwischenlage (6) und die Elastomerschicht (10) der zwischen der zweiten der Schienen (2, 30) und der Schwellenoberseite (5) dieser Schwelle (4) angeordneten Zwischenlage (6) relativ zueinander unterschiedlich weich sind.
  6. Weiche (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerschicht (10) der zwischen der ersten der Schienen (2, 29) und der Schwellenoberseite (5) dieser Schwelle (4) angeordneten Zwischenlage (6) härter als die Elastomerschicht (10) der zwischen der zweiten der Schienen (2, 30) und der Schwellenoberseite (5) dieser Schwelle (4) angeordneten Zwischenlage (6) ist.
  7. Weiche (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere in einem Zungenvorrichtungsbereich (14) der Weiche (1), die Elastomerschicht (10) der Zwischenlage (6) auf einer jeweiligen der Schwellen (4) weicher ist als die Elastomerschicht (9) der Schwellensohle (8) unter dieser Schwelle (4).
  8. Weiche (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere in einem Zungenvorrichtungsbereich (14) der Weiche (1), die Elastomerschichten (9) der Schwellensohle (8) zähelastisch mit einem EPM-Index in einem Bereich von 10% bis 25%, bevorzugt von 10% bis 20%, ausgebildet sind.
  9. Weiche (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere in einem Zungenvorrichtungsbereich (14) der Weiche (4), die Elastomerschichten (10) der Zwischenlagen (6) eine Steifigkeit in einem Bereich von 20 kN/mm bis 200 kN/mm, vorzugsweise von 40 kN/mm bis 100 kN/mm, aufweisen.
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