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Die Erfindung bezieht sich auf ein Gleis mit einem realen Flächenstreifen, durch eine vorgegebene
Nenngeschwindigkeit eines Fahrzeuges vorgegebenen sich ändernden Überhöhungswinkel, wobei, insbe- sondere in Äquidistanz, beidseitig zu einer realen räumlichen Leitlinie, der Gleismittellinie, mit vorgegebe- nen sich ändernden Richtungswinkel und gegebenenfalls sich ändernden Gefällewinkel, Schienen angeord- net sind.
Bei Gleisen sieht man zwischen gerade verlaufenden Gleisabschnitten und Gleisabschnitten, welche nach einem Kreisbogen verlaufen, sowie auch zwischen entfernt voneinander liegenden, je nach einem
Kreisbogen verlaufenden Gleisabschnitten, sogenannte Übergangsbogen vor, in deren Verlauf sich der
Krümmungsradius des Gleises ändert ; an dem an einem gerade verlaufenden Abschnitt des Gleises anschliessenden Ende eines solchen Übergangsbogens hat der Übergangsbogen einen praktisch unendlich grossen Krümmungsradius, während man an jenen Enden von Übergangsbogen, an denen der betreffende Übergangsbogen in einen nach einem Kreisbogen verlaufenden Abschnitt des Gleises übergeht, für den betreffenden Übergangsbogen einen Krümmungsradius vorsieht, der dem Radius des betreffenden Kreisbogens entspricht.
Es ist weiter üblich, in den längs Bögen verlaufenden Abschnitten eines Gleises, die in diesen Bögen aussenliegende Schiene höher als die innenliegende Schiene anzuordnen, um die beim Befahren der bogenförmig verlaufenden Gleisabschnitte durch Zentrifugalwirkung entstehenden Querbeschleunigungen in ihrer Auswirkung dahingehend zu mindern, dass die auf die Schienen radial wirkenden Kräfte und die auf das Ladegut der Fahrzeuge einwirkenden radialen Kräfte möglichst klein gehalten werden.
Es ist durch geeignete Bemessung der Höhenlage der in einem längs eines Bogens verlaufenden Gleisabschnittes aussen gelegenen Schiene in bezug auf die Höhenlage der in diesem Bogen innenliegenden Schiene möglich, den radial nach aussen wirkenden Kräften entgegenwirkende Kraftkomponenten zu bilden und so für eine bestimmte Geschwindigkeit der solche Gleisabschnitte befahrenden Fahrzeuge, die im Fahrzeug wirksam werdenden und auch die auf das Gleis einwirkenden radialen Kräfte weitgehend auszugleichen.
Das Ausmass der Überhöhung der Aussenschiene gegenüber der Innenschiene eines 10 einem Bogen verlaufenden Gleisabschnittes ist dabei von der Krümmung des betreffenden Bogens abhängig ; in einem Übergangsbogen, in dem sich ja die Krümmung des Gleises fortlaufend ändert, ist demgemäss auch eine fortlaufende Änderung der Überhöhung der Aussenschiene in Bezug auf die Innenschiene vorzusehen, so dass die Aussenschiene In Bezug auf die Innenschiene eine Überhöhungsrampe bildet. Mit einer solchen Überhöhungsrampe erfolgt z.
B. bei einem Übergangsbogen, der von einem längs einer Geraden verlaufenden Gleisabschnitt zu einem längs einem Kreisbogen verlaufenden Gleisabschnitt führt, der Anstieg der im Bogen aussenliegenden Schiene des Gleises vom Niveau der Innenschiene, das im gerade verlaufenden Gleisabschnitt vorliegt, auf das erhöhte Niveau, weiches im kreisbogenförmig verlaufenden Abschnitt des Gleises vorgesehen ist. Man war schon bisher bestrebt, durch Wahl des Verlaufes der Krümmung des Gleises im Übergangsbogen und durch eine dazu korrespondierende Wahl des Verlaufes der Änderung des Niveaus der Aussenschiene in Bezug auf das Niveau der Innenschiene, ergänzend zum vorstehend erwähnten weitgehenden Ausgleich des nachteiligen Einflusses von Radialkräften auch noch eine weitgehende Vermeidung von sprunghaften Änderungen der Beschleunigung zu erzielen.
Man hat sich dabei hinsichtlich der Vermeidung sprunghafter Änderungen der Beschleunigung auf die in der Gleismitte verlaufende geometrische Leitkurve des Gleises bezogen und eine Reihe verschiedener Verlaufsformen von Übergangsbögen und Überhöhungsrampen entwickelt, die aber der Zielsetzung, sprunghafte Änderungen der Beschleunigung an bzw. im Fahrzeug zu vermeiden, nicht oder nur unvollkommen Rechnung zu tragen vermögen.
Dies gilt nicht nur für die sogenannte "gerade Rampe", welche einem klotoidenförmigen Verlauf von Übergangsbögen zugeordnet ist und bei der ein linearer Anstieg des Niveaus der Aussenschiene in Bezug auf das Niveau der Innenschiene vom Anfang bis zum Ende des Übergangsbogens vorliegt, sondern auch für andere bekannte Formen des Verlaufes des Anstieges der Überhöhungsrampen von Übergangsbögen mit dem dazugehörigen Verlauf der in diesen Übergangsbögen vorliegenden Krümmung.
So kann erwähnt werden, dass sowohl bei einer Ausführung der Übergangsbögen mit Überhöhungsrampen, deren Anstieg zwei aneinander gereihten Parabeln zweiten Grades folgt, wie auch bei Übergangsbögen, bei denen der Anstieg der Überhöhungsrampe einer Sinus-Linie folgt (Sinusrampe) wie auch bei Übergangsbögen, deren Überhöhungsrampe einen einer kubischen Parabel folgenden Verlauf hat (Bloss'sche Rampe), ein unstetiger Verlauf der zweiten Ableitung der die Krümmung des Gleises im Übergangsbogen darstellenden Funktion gegeben ist, woraus unerwünschte Beschleunigungswirkungen folgen.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Gleis zu schaffen, bei dem nachteilig in Erscheinung tretende, sprunghaft auftretende Veränderungen von Beschleunigungen an einer wesentlichen, vorzugsweise im Lade- oder Fahrgastraum von das Gleis befahrenden Fahrzeugen liegenden Stelle und auch von solchen Beschleunigungsveränderungen herrührende stossartige Beanspruchungen des Gleises in Seitenrichtung weitgehend ausgeschaltet sind.
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räumlichen Leitlinie,Bereich des Gleises In vergrössertem Massstab gleichfalls In Draufsicht und Fig. 6 zeigt einen Schnitt gemäss der Linie VI-VI in Flg. 5 und Flg. 7 eine Variante zu dem in Fig. 6 dargestellten Beispiel ;
die Figuren 8a und 8b, 9a und 9b und 10a und 10b zeigen den Verlauf der Seitenbeschleunigung, wie er bei verschiedenen Ausführungsformen bekannter und erfindungsgemässer Übergangsbögen auftritt.
Bei der in den Fig. 1 bis 4 schematisch dargestellten Strecke eines Gleises 1 Ist ein gerade verlaufender Gleisabschnitt 2, ein kreisbogenförmig verlaufender Gleisabschnitt 3 und ein dazwischenliegender Gleisabschnitt 4, der einen Übergangsbogen zwischen dem geraden Gleisabschnitt 2 und dem kreisbogenförmig verlaufenden Gleisabschnitt 3 bildet, vorgesehen. Im Verlauf des Übergangsbogens 4 vom gerade verlaufenden Gleisabschnitt 2 zum kreisbogenförmig verlaufenden Gleisabschnitt 3 nimmt das Ausmass der Krümmung des Gleises von Null weg zu bzw. der Krümmungsradius R des Gleises ändert sich von unendlich auf den Krümmungsradius R', der dem Krümmungsradius des kreisbogenförmig verlaufenden Gleisabschnittes 3 entspricht. Die Krümmung bzw. Radien sind auf die mittige Leitlinie 5 des Gleises 1 bezogen.
Die eine Schiene 6 des Gleises 1, welche in den bogenförmig verlaufenden Abschnitten 3,4 des Gleises 1 an der Bogenaussenseite liegt. ist in diesen Gleisabschnitten gegenüber der anderen Schiene 7 des Gleises der Höhe nach versetzt ; hiedurch wird den radial wirkenden Kräften, die beim Befahren des Gleises auftreten und sowohl Im betreffenden Fahrzeug als auch am Gleis auftreten, entgegengewirkt.
Korrespondierend zu dieser Zunahme der Krümmung bzw. der Abnahme des Krümmungsradius R Im Übergangsbogen 4 auf den im kreisbogenförmig verlaufenden Gleisabschnitt 3 vorliegenden Wert nimmt auch die Höhenversetzung der Im Bogen aussenliegenden Schiene 6 des Gleises In Bezug auf die Im Bogen Innenliegende Schiene 7 des Gleises zu ; es ist so eine Übergangsrampe gebildet, im Zuge welcher die Schiene 6 vom Höhenniveau der Schiene 7, welches die Schiene 6 im gerade verlaufenden Gleisabschnitt 2 einnimmt, auf das im kreisbogenförmig verlaufenden Gleisabschnitt 3 gegebene Niveau in bezug auf das Niveau der Schiene 7 ansteigt.
Das an der jeweils betrachteten Stelle des Übergangsbogens 4 vorliegende Ausmass der Höhenversetzung 8, um das die Schiene 6 höher liegt als die Schiene 7, ist wie erwähnt von der an der jeweiligen Stelle des Übergangsbogens vorliegenden Gleiskrümmung abhängig und es kann die Zunahme des Ausmasses dieser Höhenversetzung mit zunehmender Gleiskrümmung bzw. mit fortschreitender Abnahme des Krümmungsradius des Gleises aus den Fig. 2 bis 4 ersehen werden.
Der Verlauf des Gleises 1 bzw. die Lage der Schienen 6,7 dieses Gleises ist durch einen realen Flächenstreifen 10, an dem die schienen 6,7 verlaufen und durch die Spurweite 11 festgelegt. Der reale Flächenstreifen 10 seinerseits ergibt sich durch Parallelverschiebung aus einem fiktiven Flächenstreifen 12, der oberhalb der Schienen 6,7 verläuft.
Die Leitlinie 5 des Gleises 1 folgt der Leitkurve 15 des realen
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fen 10 aus dem fiktiven Flächenstreifen 12 hergeleitet wird, erfolgt über eine konstante Strecke 17 In einer Richtung 18, welche mit der Tangente 20 und der Streifennormalen 21 konstante Winkel einschliesst ; in dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Fall erfolgt diese Verschiebung in Richtung der Streifennormalen 21 selbst, d. h. die Richtung 18 der Parallelverschiebung zur Herleitung des realen Flächenstreifens 10 aus dem fiktiven Flächenstreifen 12 fällt mit der Richtung der Streifen normalen 21 zusammen.
Die Festlegung der Trassierung des Gleises erfolgt durch eine entsprechende Festlegung des Verlaufes des fiktiven Flächenstreifens 12. Es wird dabei die Leitkurve 16 und für die gekrümmt verlaufenden
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bereits erörtert, mit dem Verlauf des Übergangsbogens des Gleises in Zusammenhang. In den gerade verlaufenden Abschnitten des Gleises Ist dieser Winkel Null und es fällt der Grundriss 16'der Leitkurve 16 mit der Leitkurve 15 des realen Flächenstreifens 10, der noch herzuleiten ist, bzw mit der Leitlinie 5 des Gleises 1 zusammen.
Erfolgt die Parallelverschiebung, durch welche der reale Flächenstreifen 10 aus dem fiktiven Flächenstreifen 12 hergeleitet wird, abweichend von dem in Fig. 3 detailliert dargestellten Fall nicht in Richtung der Streifennormalen 21 sondern schräg zu dieser, so ergibt sich in den gerade verlaufenden
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fens 10 und des Grundrisses der Leitkurve 16 des fiktiven Flächenstreifens 12.
Vorzugsweise wird die Richtung der Parallelverschiebung, durch welche der reale Flächenstreifen 10 aus dem fiktiven Flächenstreifen 12 hergeleitet wird, annähernd in Richtung der Streifen normalen 21 verlaufend gewählt.
Durch die Parallelverschiebung, welche bei der Herleitung des realen Flächenstreifens 10, an dem die Schienen 6,7 verlaufen, aus dem fiktiven Flächenstreifen 12, der oberhalb der Schienen bzw. der Leitlinie 5 des Gleises 1 verläuft, ergibt sich zusammen mit der m Bögen verlaufenden Gleisabschnitten gegebenen Höhenversetzung, der an der Aussenseite des Bogens liegenden Schiene in Bezug auf die an der Innenseite des Bogens liegende Schiene, ein Ausweichen des Gleises, also beider Schienen desselben und auch der Leitlinie 5 nach der Bogenaussenseite hin, wie dies im Grundriss in Fig 5 und im vertikalen Radialschnitt in Fig. 6 dargestellt ist ; das Ausmass dieses Auswelchens ist mit 14 bezeichnet.
Ist die Strecke 17, über die die
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bzw.10b, darstellt, eine Sinusfunktion ist (Sinusrampe). Es ist aus Fig. 10a ersichtlich, dass auch In diesem bekannten Fall an den Enden des Übergangsbogens Sprungstellen der Seitenbeschleunigung auftreten. Fig. 10b zeigt, dass bei erfindungsgemässer Ausbildung eines solchen Übergangsbogens in dem in 2 m Höhe über dem Gleis angenommenen Schwerpunkt der Fahrzeuge keine Seitenbeschleunigung auftntt.
In der nachstehenden Tabelle Ist der Verlauf von Ausführungsformen verschiedener bekannter und verschiedener erfindungsgemässer Übergangsbögen in Koordinatendarstellung angeführt. Alle diese Übergangsbögen bilden einen Übergang von einem gerade verlaufenden Gleisabschnitt zu einem kreisbogenförmig verlaufenden Gleisabschnitt mit einem Radius von 1500 m. Die Bogenlänge der Übergangsbögen beträgt 155 m. Die Überhöhung ist für eine Nenngeschwindigkeit von 140 km/h bemessen. In den mit A bezeichneten Spalten der Tabelle sind die Werte, die bei einem in bekannter Weise ausgebildeten Klotoidenbogen vorliegen, angeführt und es sind in den mit B bezeichneten Spalten der Tabelle die Werte eines erfindungsgemässen Übergangsbogens angeführt, der sich durch Herleitung aus einem nach einer Klotoide verlaufenden fiktiven Flächenstreifen ergibt.
Analog dazu beziehen sich die Werte der mit C bezeichneten Spalten der Tabelle auf einen bekannten Übergangsbogen, dessen die Krümmung des Grundnsses der Leitlinie darstellende Funktion eine zwei aneinandergereihten Parabeln zweiten Grades entsprechende Funktion ist, und die Werte der mit D bezeichneten Spalten der Tabelle auf einen erfindungsgemässen Übergangsbogen, bei dem die Krümmung des Grundrisses der Leitlinie des fiktiven Flächenstreifens darstellende Funktion eine zwei aneinandergereihten Parabeln zweiten Grades entsprechende Funktion ist.
In korrespondierender Weise sind in den mit E bezeichneten Spalten der Tabelle die Werte eines bekannten Übergangsbogens angeführt, bei dem die genannte Krümmungsfunktion eine einer kubischen Parabel entsprechende Funktion ist, und in den mit F bezeichneten Spalten die Werte eines erfindungsge- mässen Übergangsbogens mit einer solchen Krümmungsfunktion für den Grundriss der Leitlinie des fiktiven Flächenstreifens.
Die mit G bezeichneten Spalten der Tabelle geben die Werte eines bekannten Übergangsbogens an, bel dem die genannte Krümmungsfunktion eine einer Sinuslinie entsprechende Funktion ist und die mit H bezeichneten Spalten der Tabelle die Werte eines erfindungsgemässen Übergangsbogens mit einer solchen Krümmungsfunktion für den Grundriss der Leitlinie des fiktiven Flächenstreifens.
Das negative Vorzeichen der Werte der Ordinate in dem an den gerade verlaufenden Gleisabschnitt anschliessenden Bereich der erfindungsgemäss ausgebildeten Übergangsbögen entspncht einem Ausweichen des Gleises nach aussen. Das negative Vorzeichen der Werte der Überhöhung des Gleises ergibt sich daraus, dass die Streifennormale vom Flächenstreifen nach unten gerichtet ist.
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TABELLE Blatt 1
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TABELLE Blatt 2
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TABELLE Blatt 3
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TABELLE Blatt 4
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