AT527791A1 - Gleisschwelle für ein Schotterbett, Gleisfahrbahn und Verfahren zum Instandhalten einer Gleisfahrbahn - Google Patents

Abstract

Eine Gleisschwelle (9.1) für ein Schotterbett umfasst eine Schwellenober- seite (13) zum Tragen der Gleisschienen (8) und eine der Schwellenober- 5 seite (13) gegenüberliegende Schwellenunterseite (14) zum Aufliegen auf dem Schotterbett, wobei die Schwellenunterseite (14) mindestens eine schräg zu einer Horizontalebene (12) orientierte Schotterkontaktfläche (16a, 16b) zum Ausüben einer Horizontalkraft auf den Gleisschotter auf- weist. Eine Gleisfahrbahn mit einer derartigen Gleisschwelle (9.1) und ein 10 Verfahren zum Instandhalten der Gleisfahrbahn.

Description

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Gleisschwelle für ein Schotterbett, Gleisfahrbahn und Verfahren zum

Instandhalten einer Gleisfahrbahn

Die Erfindung betrifft eine Gleisschwelle für ein Schotterbett, insbesondere zum Festlegen von Gleisschienen auf einem Schotterbett. Ferner betrifft die Erfindung eine Gleisfahrbahn. Die Erfindung betrifft auch ein Verfah-

ren zum Instandhalten einer Gleisfahrbahn.

Aus der WO 2017/129 215 A ist ein Verfahren zum Verdichten eines Schotterbetts bekannt. Das Befahren einer Gleisfahrbahn mit einem Gleisfahrzeug führt zu Kräften zwischen den Gleisschwellen und dem Gleisschotter, die zum Abwandern des Gleisschotters aus einem Bereich unterhalb der Gleisschwellen führen. Eine hieraus resultierende unzureichende Verdichtung des Gleisschotters, insbesondere unterhalb der Gleisschwellen entstehende Hohlräume, gefährden die Lagestabilität des Gleisrosts und damit die Betriebssicherheit der Gleisfahrbahn. Das Verdichten des Schotterbetts ist daher Bestandteil regelmäßiger durchzuführender Instandhaltungs-

maßnahmen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Gleisschwelle für ein Schotterbett bereitzustellen, welche insbesondere zu einer erhöhten Lagestabilität, zu reduziertem Wartungsbedarf und zu verringerten Betriebskos-

ten einer damit ausgebildeten Gleisfahrbahn führt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Gleisschwelle mit den Merkmalen

des Anspruchs 1. Es wurde erkannt, dass eine Gleisschwelle für ein Schotterbett, insbesondere zum Verlegen auf dem Schotterbett bzw. zum Festlegen von Gleisschienen auf dem Schotterbett, eine Schwellenunterseite auf-

weisen kann, die zum Bewirken einer Horizontalkraft auf den Gleisschotter

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des Schotterbetts mindestens eine schräg zu einer Horizontalebene orientierte Schotterkontaktfläche aufweist. Eine mit einer derartigen Gleisschwelle ausgebildete Gleisfahrbahn ist besonders wartungsarm, lagestabil und kosteneffizient im Betrieb. Die schräg zu der Horizontalebene orientierte Schotterkontaktfläche gewährleistet vorteilhaft, dass zwischen der Schwellenunterseite und dem Schotterbett, insbesondere dem Gleisschotter, wirkende Kontaktkräfte eine horizontal orientierte Kraftkomponente aufweisen, insbesondere wenn die zwischen der Schwellenunterseite und dem Schotterbett wirkenden Kräfte durch, insbesondere vertikal orientierte, Fahrlasten auf die Gleisschwelle bestimmt sind, beispielsweise aufgrund des Befahrens der Gleisfahrbahn mit einem Gleisfahrzeug. Die horizontale Kraftkomponente bewirkt eine Verlagerung des Gleisschotters in eine gewünschte Position, insbesondere in einen Bereich unterhalb der Schwellenunterseite, und/oder ein Festlegen des Gleisschotters in der gewünschten Position und/oder eine Lagestabilisierung der Gleisschwelle auf dem Schotterbett. Einer Reduktion der Schotterdichte, insbesondere der Bildung von Hohlräumen, kann hierdurch entgegengewirkt werden, insbesondere in einem Bereich unterhalb der Gleisschwelle. Instandhaltungsmaßnahmen, wie beispielsweise zur Gleisbettverdichtung, sind damit weniger häufig durchzuführen. Der Betrieb einer derartigen Gleisschwelle, insbesondere einer damit ausgebildeten Gleisfahrbahn, ist somit weniger wartungsinten-

siv und damit besonders kosteneffizient.

Unter der Horizontalebene wird vorzugsweise eine Ebene verstanden, welche von einer Mittellängsachse der Gleisschwelle und einer horizontalen Schwellenquerrichtung, insbesondere der Schienenlängsrichtung, aufgespannt ist. Folglich muss die Horizontalebene im verbauten Zustand der

Gleisschwelle nicht horizontal orientiert sein, insbesondere wenn die damit

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ausgebildete Gleisfahrbahn eine Steigung und/oder eine Überhöhung, insbesondere in Querrichtung, beispielsweise in einer Kurve, aufweist. Die Horizontalebene der Gleisschwelle wird, insbesondere beim Einsatz der Gleisschwelle in der Gleisfahrbahn, auch als Fahrebene bezeichnet. Die Vertikalrichtung der Gleisschwelle steht senkrecht auf der Horizontalebene. Die Vertikalrichtung der Gleisschwelle wird auch als Normalenrich-

tung der Fahrebene bezeichnet.

Die mindestens eine Schotterkontaktfläche kann derart angeordnet sein, insbesondere positioniert und/oder orientiert sein, dass die auf den Gleisschotter übertragene horizontale Kraftkomponente in Richtung unter die Gleisschwelle wirkt. Hierdurch kann ein Verdichten und/oder ein Festlegen des Gleisschotters unter der Gleisschwelle bewirkt werden. Die Bildung

von Hohlräumen wird vermieden.

Die mindestens eine Schotterkontaktfläche, insbesondere jede einzelne Schotterkontaktfläche und/oder alle Schotterkontaktflächen zusammen, liegt vorzugsweise im Bereich von 1 dm? bis 100 dm?, insbesondere von 10

dm? bis 80 dm?, insbesondere von 20 dm? bis 60 dm?.

Die mindestens eine Schotterkontaktfläche ist vorzugsweise eben ausgebildet. Alternativ kann die mindestens eine Schotterkontaktfläche gekrümmt, insbesondere elliptisch, und/oder kreisförmig oder nicht-kreisförmig ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die mindestens eine Schotterkontaktfläche knickfrei und/oder krümmungssprungfrei, insbesondere krümmungskonstant, ausgebildet. Von einem Knick und/oder einem Kümmungssprung, insbesondere einer Krümmungsänderung, ist die mindestens eine

Schotterkontaktfläche vorzugsweise begrenzt.

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Die mindestens eine Schotterkontaktfläche ist vorzugsweise schräg zu der Vertikalrichtung orientiert, insbesondere in einem Winkel von mindestens 5°, insbesondere mindestens 10°, insbesondere mindestens 30°, insbesondere mindestens 45°. Hierdurch ist die auf den Gleisschotter bewirkbare horizontale Kraftkomponente besonders groß, insbesondere die über die gesamte Schotterkontaktfläche bewirkte resultierende horizontal Kraftkom-

ponente.

Die mindestens eine Schotterkontaktfläche kann um eine Horizontalachse geneigt sein, insbesondere um eine parallel oder schräg zu der Mittellängsachse und/oder zu der horizontalen Schwellenquerrichtung und/oder zu der

Schienenlängsrichtung orientierte Horizontalachse.

Die Schwellenunterseite kann mehrere der Schotterkontaktflächen aufweisen, insbesondere mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens vier, insbesondere mindestens sechs, und/oder maximal 20, insbesondere maximal 10, insbesondere maximal sechs, insbeson-

dere maximal vier.

Oberflächenrauheit und/oder Oberflächenfehler, beispielsweise aufgrund von Gussfehlern, und/oder Oberflächen mit geometrisch unbestimmter Struktur sind nicht als die hier beschriebenen Schotterkontaktflächen anzusehen, insbesondere, wenn lediglich geometrisch unbestimmte, insbesondere verhältnismäßig kleine, Flächensegmente schräg zu der Horizontal-

ebene orientiert sind. Die Gleisschwelle kann Beton, insbesondere Stahlbeton, insbesondere

Spannbeton, und/oder Holz und/oder einen Kunststoff und/oder ein Metall,

insbesondere Stahl, und/oder einen Verbundwerkstoff, vorzugsweise mit

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mindestens einem der vorstehend genannten Materialien, insbesondere einen Faserverbundwerkstoff, aufweisen, insbesondere zu mindestens 50 % ihrer Masse, insbesondere zu mindestens 75 % ihrer Masse, insbesondere

vollständig, daraus bestehen.

Vorzugsweise ist die Gleisschwelle in einem Urformverfahren hergestellt,

beispielsweise in einem Gussverfahren und/oder in einem Pressverfahren.

Die Gleisschwelle ist vorzugsweise einstückig ausgebildet.

Die Schwellenunterseite kann durch eine Vorderseite, eine Rückseite und zwei Stirnseiten der Gleisschwelle begrenzt sein, die sich insbesondere

zwischen der Schwellenunterseite und der Schwellenoberseite erstrecken.

Die Schwellenunterseite ist zum Aufliegen auf dem Schotterbett bestimmt. Vorzugsweise handelt es sich nicht um eine Gleisschwelle zum Einbetonie-

ren im Boden einer Gleisfahrbahn.

Die Schwellenoberseite kann mindestens einen, insbesondere mindestens zwei, Schienentragbereiche zum Tragen von Gleisschienen aufweisen. Die Schienentragbereiche können Befestigungsmittel zum Befestigen der

Gleisschienen an der Gleisschwelle aufweisen.

Gemäß einem Aspekt kann eine Höhe der Schwellenunterseite in Vertikalrichtung, insbesondere die Höhe einer kleinsten konvexen Einhüllenden um sämtliche Schienenkontaktflächen, maximal 80 mm, insbesondere maximal 60 mm, insbesondere maximal 50 mm, insbesondere maximal 40 mm, insbesondere maximal 30 mm, insbesondere maximal 20 mm, insbesondere

maximal 10 mm und/oder mindestens 10 mm, betragen und/oder in einem

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Höhenverhältnis von maximal 1:1, insbesondere maximal 1:2, insbesondere maximal 1:4, insbesondere maximal 1:6, insbesondere maximal 1:10, insbesondere maximal 1:15, und/oder mindestens 1:20 zu der Gesamthöhe

der Gleisschwelle in Vertikalrichtung vorliegen.

Die Dicke des Materials der Gleisschwelle, insbesondere die geringste Dicke und/oder die Dicke im Bereich ihres Schwerpunkts und/oder die Dicke im Bereich ihrer Mittellängsachse, beträgt vorzugsweise mindestens 40 mm, insbesondere mindestens 60 mm, insbesondere mindestens 80 mm, insbesondere mindestens 100 mm, und/oder maximal 300 mm. Die Dicke kann auch als Wandstärke bezeichnet werden. Die Dicke kann in Vertikalrichtung und/oder senkrecht zur Oberfläche der Gleisschwelle bestimmt

werden.

Gemäß einem Aspekt kann ein Flächenverhältnis zwischen der mindestens einen Schotterkontaktfläche, insbesondere einer einzelnen der Schotterkontaktflächen und/oder der Summe aller Schotterkontaktflächen, und der Gesamtfläche der Schwellenunterseite mindestens 1:10, insbesondere mindestens 1:5, insbesondere mindestens 1:2, insbesondere mindestens 2:3, und/oder maximal 1:1, insbesondere maximal 3:4, betragen. Hierdurch ist die auf den Gleisschotter übertragbare horizontale Kraftkomponente beson-

ders groß.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann ein Winkel zwischen der mindestens einen Schotterkontaktfläche und der Horizontalebene, insbesondere der Fahrebene, in einem Bereich von 2° bis 87°, insbesondere von 2° bis 75°, insbesondere von 3° bis 60°, insbesondere von 5° bis 45°, insbesondere

von 8° bis 35°, insbesondere von 10° bis 30°, liegen. Mittels der zur Verfü-

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gung stehenden Fläche der Schwellenunterseite kann hierdurch eine besonders große resultierende horizontale Kraftkomponente auf den Gleisschot-

ter bewirkt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die mindestens eine Schotterkontaktfläche in Richtung einer Mittellängsachse der Gleisschwelle geneigt sein. Unter der Mittellängsachse wird insbesondere eine durch den Schwerpunkt der Gleisschwelle verlaufende, in Längsrichtung der Gleisschwelle orientierte Achse verstanden. In Richtung der Mittellängsachse ist die mindestens eine Schotterkontaktfläche orientiert, wenn die damit auf den Gleisschotter bewirkte horizontale Kraftkomponente, insbesondere in einer Draufsicht, in Richtung der Mittellängsachse weist. Mit anderen Worten ist die mindestens eine Schotterkontaktfläche in Richtung der Mittellängsachse orientiert, wenn ein Normalenvektor auf die Schotterkontaktfläche in einer Draufsicht in Richtung der Mittellängsachse weist. Hierdurch wird eine auf das Schotterbett wirkende Kraft bewirkt, welche den Gleisschotter

in den Bereich unter die Gleisschwelle fördert bzw. dort festlegt.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die mindestens eine Schotterkontaktfläche in Richtung mindestens eines Schienentragbereichs der Schwellenoberseite geneigt sein. In dem Schienentragbereich liegt die mindestens eine Gleisschiene vorzugsweise auf der Gleisschwelle auf. Die Neigung der mindestens einen Schotterkontaktfläche gegenüber der Horizontalebene in Richtung des mindestens einen Schienentragbereichs bewirkt eine Kraft auf das Schotterbett, welche den Gleisschotter in den Bereich unterhalb des Schienentragbereichs fördert bzw. in einer Draufsicht in Richtung des Schienentragbereichs fördert. Der Bereich unterhalb des Schienentragbe-

reichs wird bei der Überfahrt eines Gleisfahrzeugs besonders stark belastet.

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Entsprechend können in diesem Bereich besonders hohe Kräfte zum Fördern des Gleisschotters unter die Gleisschwelle bewirkt werden. Zudem ist es für den sicheren Betrieb der Gleisfahrbahn besonders wichtig, einen ho-

hen Verdichtungsgrad in diesem Bereich zu gewährleisten.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann sich die mindestens eine Schotterkontaktfläche, insbesondere können sich sämtliche Schotterkontaktflächen, in einen Bereich erstrecken, insbesondere ausschließlich in einem Bereich angeordnet sein, der von einem Rand der Schwellenunterseite einen horizontalen Abstand von mindestens 1 cm, insbesondere mindestens 2 cm, insbesondere mindestens 5 cm, insbesondere mindestens 10 cm, und/oder maximal 12 cm, insbesondere maximal 8 cm, insbesondere maximal 6 cm, insbesondere maximal 4 cm, aufweist. Hierdurch kann der Gleisschotter zuverlässig ın einen zentralen Bereich unterhalb der Gleisschwelle gefördert werden, insbesondere dort gehalten werden. Vorzugsweise ist die mindestens eine, insbesondere jede, Schotterkontaktfläche in dem vorgenannten Abstand zum Rand der Schwellenunterseite angeordnet. Kanten mit einem im Querschnitt spitzen Winkel können vermieden werden. Hierdurch ist der Rand der Schwellenunterseite, insbesondere eine untere Kante der Gleisschwelle, mechanisch besonders robust ausgebildet. Alternativ kann die mindestens eine Schotterkontaktfläche, insbesondere können sich sämtliche Schotterkontaktflächen, unmittelbar an den Rand der Schwellenunter-

seite angrenzen.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die mindestens eine Schotterkontaktfläche parallel zur Mittellängsachse der Gleisschwelle oder parallel zur Schienenlängsrichtung bzw. zu einer horizontalen Schwellenquerrichtung

orientiert sein. Unter der parallelen Orientierung werden vorzugsweise

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auch Winkelabweichungen von +/- 5°, insbesondere von +/- 2°, insbesondere von +/- 1°, verstanden. Hierdurch ist die Wirkung der Gleisschwelle auf den Gleisschotter, insbesondere unabhängig von der Beschaffenheit des Gleisschotters, besonders zuverlässig vorhersagbar. Eine entsprechende

Gleisschwelle ist zudem einfach herstellbar.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Schwellenunterseite zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, konkav geformt. Der konkav geformte Abschnitt kann die mindestens eine Schotterkontaktfläche aufweisen, insbesondere daraus bestehen. Die konkav geformte Oberfläche kann eine polygonale bzw. eine facettierte Form und/oder eine gebogene, insbesondere eine krümmungsstetige Form, aufweisen, insbesondere in einer vertikalen Schnittebene. Die konkave Formgebung bewirkt ein Sammeln bzw. Verdichten des Gleisschotters an der Schwellenunterseite bei einer vertikal nach oben gerichteten Belastung der Gleisschwelle, insbesondere

beim Befahren der Gleisfahrbahn mit einem Gleisfahrzeug.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Schwellenunterseite mindestens eine rinnenförmige und/oder beckenförmige Vertiefung aufweisen. Der Begriff Vertiefung ist bezüglich einer Draufsicht auf die Schwellenunterseite zu verstehen. Die Vertiefung liegt insbesondere bezüglich einer kleinsten konvexen Einhüllenden um die Gleisschwelle vor. Die Vertiefung kann auch als Aussparung oder Einbuchtung bezeichnet werden. Die mindestens eine Schottereinflussfläche kann eine Wand der Vertiefung bilden. Die rinnenförmige und/oder beckenförmige Vertiefung gewährleistet ein Sammeln bzw. Verdichten des Gleisschotters im Bereich unterhalb der Gleisschwelle. Ferner wird die Lagestabilität der Gleisschwelle, insbesondere in Horizontalrichtung, insbesondere aufgrund des formschlüssigen Eingriffs

in das Schotterbett, verbessert.

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Die mindestens eine rinnenförmige Vertiefung kann horizontal und/oder parallel und/oder senkrecht und/oder schräg zu der Mittellängsachse der Gleisschwelle orientiert sein. Maßgeblich für die Bestimmung der Orientierung der mindestens einen Vertiefung kann das Rinnental sein. Vorzugsweise ist die mindestens eine Vertiefung vertikal unterhalb des mindestens einen Schienentragbereichs angeordnet. Mit anderen Worten, überlappt der mindestens eine Schienentragbereich die mindestens eine Vertiefung

und/oder die mindestens eine Schotterkontaktfläche.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die mindestens eine Vertiefung eine Vertikalerstreckung von mindestens 1 cm, insbesondere mindestens 2 cm, insbesondere mindestens 3 cm, insbesondere mindestens 5 cm, und/oder maximal 10 cm, insbesondere maximal 8 cm, insbesondere maximal 6 cm, insbesondere maximal 4 cm, aufweisen.Ein Volumen der mindestens einen Vertiefung, insbesondere sämtlicher Vertiefungen, welches insbesondere begrenzt ist durch die Wand der Vertiefung, insbesondere durch die Schwellenunterseite, und die kleinste konvexe Einhüllende um die Gleisschwelle, kann im Bereich von 1 dm* bis 100 dm*, insbesondere von 5 dm? bis 60 dm®, insbesondere von 10 dm? bis 30 dm®, liegen. Ein Volumenverhältnis zwischen dem Volumen der mindestens einen Vertiefung, insbesondere sämtlicher Vertiefungen, und dem Volumen der kleinsten konvexen FEinhüllenden um die Gleisschwelle liegt vorzugsweise im Bereich von 1:2 bis 1:1000, insbesondere von 1:5 bis 1:500, insbesondere von 1:10 bis 1:200, insbesondere von 1:20 bis 1:100. Hierdurch ist die Gleisschwelle besonders robust im Betrieb und wirtschaftlich herstellbar. Das begrenzte Volumen bzw. die begrenzte Vertikalerstreckung der mindesten einen Vertiefung gewährleisten eine verbesserte Verfüllbarkeit und reduzieren die

Neigung zur Hohlraumbildung im Betrieb.

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Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Schwellenunterseite zu einer Vertikalebene, insbesondere zu einer Vertikalebene durch den Schwerpunkt der Gleisschwelle, insbesondere durch die Mittellängsachse, und/oder parallel zu der Schienenlängsrichtung, spiegelsymmetrisch ausgebildet sein. Durch die spiegelsymmetrische Ausbildung der Gleisschwelle wird vermieden, dass eine vertikale Belastung der Gleisschwelle zu einer horizontalen Verschiebung der Gleisschwelle relativ zu dem Schotterbett führt. Die Gleisschwelle ist hierdurch besonders zuverlässig auf dem Schotterbett sta-

bilisiert.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Schwellenunterseite asymmetrisch ausgebildet sein. Insbesondere kann die Schwellenunterseite asymmetrisch zu einer Vertikalebene, insbesondere durch den Schwerpunkt der Gleisschwelle, insbesondere zu einer parallel zur Mittellängsachse und/oder zur Schienenlängsrichtung orientierten Ebene, ausgebildet sein. Vorteilhaft wird hierdurch erreicht, dass eine vertikale Last auf die Gleisschwelle zu einer resultierenden Horizontalkraft zwischen der Gleisschwelle und dem Gleisschotter führt. Diese Kraft ist vorzugsweise entgegen einer auf die Gleisfahrbahn übertragenen Horizontalkraft gerichtet, insbesondere entgegen den vom Gleisfahrzeug in einer Kurve auf die Gleisfahrbahn übertragenen Fliehkräften.

Die Gleisschwelle weist vorzugsweise eine Gesamthöhe in einem Bereich vom 6 cm bis 30 cm, insbesondere von 8 cm bis 24 cm, insbesondere von 10 cm bis 20 cm, insbesondere von 12 cm bis 18 cm auf. Die Höhe wird auch als Vertikalerstreckung bezeichnet. Die Höhen zwischen der Schwellenoberseite und der Schwellenunterseite angeordneter Seitenflächen, ins-

besondere einander gegenüberliegender Seitenflächen, beispielsweise der

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Vorderseite und der Rückseite oder der beiden Stirnseiten der Gleisschwelle, können unterschiedlich sein, insbesondere wenn die Schwellenunterseite asymmetrisch ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Höhe der Vorderseite geringer sein als die Höhe der Rückseite, oder andersherum. Der Unterschied zwischen den Höhen an den unterschiedlichen Schwellenseiten kann im Bereich von 1 cm bis 10 cm, insbesondere von 2 cm bis 8 cm, insbesondere von 3 cm bis 6 cm, liegen. Die Höhen der Seitenflächen, insbesondere im Bereich ihres geometrischen Flächenschwerpunkts und/oder die Gesamthöhe der jeweiligen Seitenflächen, können im Bereich von 6 cm bis 30 cm, insbesondere von 8 cm bis 24 cm, insbesondere von 10 cm bis 20 cm, insbesondere von 12 cm bis 18 cm, liegen. Die unterschiedlichen Höhen der Seitenflächen, insbesondere der Vorderseite und der Rückseite und/oder der beiden Stirnseiten, gewährleisten, dass bei einer vertikalen Last auf die Gleisschwelle eine resultierende Horizontalkraft zwischen der Gleisschwelle und dem Gleisschotter bewirkt werden kann. Diese horizontale Kraft kann beispielsweise entgegen von Querkräften, beispielsweise Fliehkräften auf ein Gleisfahrzeug in einer Kurve, oder entgegen von Schienenlängskräften, beispielsweise an einer Steigung oder im Bereich einer Beschleunigungs- oder Verzögerungsstrecke, bewirkt wer-

den.

Vorstehend ist beschrieben, dass die mindestens eine Schotterkontaktfläche in einem Abstand zu einem Rand der Schwellenunterseite angeordnet sein kann. Dieser Abstand kann jeweils identisch oder für unterschiedliche Schotterkontaktflächen und/oder an unterschiedlichen Seitenrändern, unterschiedlich sein. Beispielsweise kann der Abstand der mindestens einen Schotterkontaktfläche zu den unterschiedlichen Seitenrändern der Schwellenunterseite, die durch die unterschiedlichen Seitenflächen gebildet wer-

den, unterschiedlich sein, insbesondere wenn die Schwellenunterseite

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asymmetrisch ist. Der Unterschied zwischen den entsprechenden Abständen, insbesondere zu den an die Vorderseite und die Rückseite angrenzenden Rändern und/oder zu den an die Stirnseiten angrenzenden Rändern, kann in einem Bereich von 1 cm bis 20 cm, insbesondere von 2 cm bis 15 cm, insbesondere von 3 cm bis 10 cm, liegen. Hierdurch kann gezielt auf die Richtung der bewirkten Horizontalkraft zwischen der Gleisschwelle

und dem Schotterbett Einfluss genommen werden.

Gemäß einem weiteren, insbesondere auch unabhängig von weiteren Merkmalen der Erfindung vorteilhaften, Aspekt kann an der mindestens einen Schotterkontaktfläche eine Schwellensohle angeordnet sein. Die Schwellensohle kann ein weichelastisches Material, insbesondere mit einem Elastizıtätsmodul von maximal 1 GPa, insbesondere maximal 500 MPa, insbesondere maximal 300 MPa, und/oder mindestens 10 MPa, insbesondere mindestens 20 MPa, insbesondere mindestens 50 MPa, aufweisen, insbe-

sondere daraus bestehen.

Grundsätzlich kann die Schwellensohle vorgefertigt sein und anschließend an der Schwellenunterseite befestigt werden oder die Schwellensohle kann direkt an der Schwellenunterseite erzeugt bzw. geformt werden, beispielsweise mittels eines Spritzverfahrens. Die Schwellensohle kann in einem Spritzgussverfahren hergestellt sein und/oder auf die Gleisschwelle aufgetragen, insbesondere aufgesprüht und/oder aufgestrichen, sein und/oder mit der Gleisschwelle stoffschlüssig verbunden sein, insbesondere verklebt sein. Die Schwellensohle kann alternativ oder zusätzlich kraftschlüssig mit der Gleisschwelle verbunden sein, insbesondere mit dieser verschraubt

sein.

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Vorzugsweise ist die Schwellensohle einteilig ausgebildet. Die Schwellensohle kann eine veränderliche oder konstante Wandstärke aufweisen. Die Wandstärke der Schwellensohle liegt vorzugsweise im Bereich von 1 mm bis 40 mm, insbesondere von 2 mm bis 20 mm, insbesondere von 3 mm bis 10 mm. Die Schwellensohle kann ein Kunststoffmaterial, insbesondere einen gummielastischen Kunststoff, und/oder einen Naturkautschuk, aufweisen, insbesondere daraus bestehen. Die Schwellensohle reduziert die mechanische Beanspruchung der Gleisschwelle und des Gleisschotters, vermindert Fahrgeräusche und Körperschall und fördert die Lagestabilität der Gleisschwelle, insbesondere des damit ausgebildeten Gleisrots, auf dem

Schotterbett.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Gleisfahrbahn zu schaffen, welche insbesondere besonders robust, wartungsarm und kos-

teneffizient im Betrieb ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Gleisfahrbahn mit mehreren der vorstehend beschriebenen Gleisschwellen und zwei auf den Gleisschwellen angeordneten, insbesondere befestigten, Gleisschienen gelöst. Die Kombination von Gleisschwellen und Gleisschienen wird auch als Gleisrost bezeichnet. Die Gleisschwellen, insbesondere der Gleisrost, können zur Ausbildung der Gleisfahrbahn auf dem Schotterbett angeordnet sein. Die Vorteile der Gleisfahrbahn entsprechen den Vorteilen der Gleisschwelle. Vorzugsweise ist die Gleisfahrbahn mit mindestens einem der Merkmale weitergebildet, die vorstehend in Zusammenhang mit der Gleisschwelle offenbart sind. Die Gleisfahrbahn gewährleistet zuverlässig eine hohe Verdichtung des Gleisschotters unterhalb der Gleisschwellen. Die Gleisfahrbahn ist besonders ro-

bust, wartungsarm und kosteneffizient im Betrieb. Insbesondere in Berei-

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chen, in denen horizontale Querkräfte auf die Gleisfahrbahn ausgeübt werden, beispielsweise im Bereich von Kurven, als auch im Bereich in Schienenlängsrichtung einwirkender Kräfte, beispielsweise in Beschleunigungsund/oder Verzögerungsabschnitten der Gleisfahrbahn, insbesondere an einem Gleisende, kann eine erhöhte Lagestabilität der Gleisfahrbahn, insbe-

sondere des Gleisrosts auf dem Schotterbett, erzielt werden.

Die Gleisfahrbahn kann eine, insbesondere horizontale, Geradstrecke und/oder eine Kurve und/oder eine Weiche umfassen, insbesondere daraus bestehen. Insbesondere im Bereich einer Weiche können auf den Gleis-

schwellen mehr als zwei der Gleisschienen angeordnet sein.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Instandhalten einer Gleisfahrbahn bereitzustellen, welches insbe-

sondere besonders energie-, zeit- und kosteneffizient ausführbar ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Instandhalten einer Gleisfahrbahn gemäß der vorstehenden Beschreibung gelöst, aufweisend die Schritte: Anordnen mindestens eines Gleisbearbeitungsaggregats auf der Gleisfahrbahn, Erzeugen einer Relativbewegen des Gleisschotters zu mindestens einer der Gleisschwellen mittels des mindestens einen Gleisbearbeitungsaggregats, und Fördern des Gleisschotters unter die mindestens eine Gleisschwelle aufgrund von Kontaktkräften zwischen dem Gleisschotter und der mindestens einen Schotterkontaktfläche. Die Vorteile des Verfahrens entsprechen den Vorteilen der vorstehend beschriebenen Gleisschwelle und/oder der Gleisfahrbahn. Vorzugsweise ist das Verfahren mit mindestens einem der Merkmale weitergebildet, die vorstehend in Zusammenhang mit der Gleisschwelle und/oder der Gleisfahrbahn beschrieben

sind. Die schräg zu der Horizontalebene orientierte Schotterkontaktfläche

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bewirkt beim Verlagern des Gleisschotters relativ zu der mindestens einen

Gleisschwelle, insbesondere beim Kontakt mit dem Gleisschotter, eine horizontale Kraftkomponente auf den Gleisschotter, wodurch die gewünschte Verlagerung des Gleisschotters, insbesondere in den Bereich unterhalb der Gleisschwellen, gefördert wird. Hierdurch ist das Instandhaltungsverfahren

besonders energie-, zeit- und kosteneffizient ausführbar.

Das mindestens eine Gleisbearbeitungsaggregat kann ein Gleisstopfaggregat und/oder ein Stabilisatoraggregat und/oder ein Hebe- und Richtaggregat umfassen. Das Verlagern des Gleisschotters relativ zu der mindestens einen Gleisschwelle kann mittels einer auf die mindestens eine Gleisschiene und/oder die mindestens eine Gleisschwelle und/oder das Schotterbett übertragenen Vibrationsbewegung und/oder einer Beistellbewegung

von Stopfpickeln, die in das Schotterbett eingreifen, bewirkt werden.

Vorzugsweise ist das mindestens eine Gleisbearbeitungsaggregat ein Bestandteil einer Vorrichtung zur Gleisbearbeitung, insbesondere einer Gleis-

baumaschine, insbesondere Gleisstopfmaschine.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand

der Figuren. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Gleisbearbeitungsmaschine, insbe-

sondere einer Gleisbaumaschine, auf einem Gleisrost einer

Gleisfahrbahn,

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Fig. 2

Fig. 3A

Fig. 3B bis 3D

Fig. 4

Fig. 5A

Fig. 5B bis 5D

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eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts des Gleisrosts in der Fig. 1 mit auf Gleisschwellen angeordneten Gleisschienen, wobei eine Schwellenunterseite der Jjeweiligen Gleisschwelle schräg zu einer Horizontalebene

orientierte Schotterkontaktflächen aufweist,

eine Seitenansicht des Gleisrosts in der Fig. 2, wobei die Schwellenunterseite eine rinnenförmige Vertiefung aufweist, die parallel zu einer Mittellängsachse der Gleis-

schwelle orientiert ist,

Seitenansichten je eines Gleisrosts gemäß alternativen Ausführungsformen, wobei die Gleisschwellen des jeweiligen Gleisrosts eine Schwellenunterseite mit einer rinnen-

förmigen Vertiefung aufweisen,

eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines Gleisrosts gemäß einer weiteren Ausführungsform, wobei dessen jeweilige Gleisschwelle eine Schwellenunterseite

mit einer beckenförmigen Vertiefung aufweist,

eine Vorderansicht des Gleisrosts in der Fig. 4, Vorderansichten je eines Gleisrosts gemäß alternativen Ausführungsformen, wobei die Gleisschwellen des jeweili-

gen Gleisrosts eine Schwellenunterseite mit einer becken-

förmigen Vertiefung aufweisen,

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Fig. 6

Fig. 7A

Fig. 7B

Fig. 8

Fig. 9

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eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines Gleisrosts gemäß einer weiteren Ausführungsform, dessen Gleisschwellen eine Schwellenunterseite mit rinnenförmigen Vertiefungen aufweisen, die parallel zu einer Schie-

nenlängsrichtung orientiert sind,

eine Vorderansicht des Gleisrosts in der Fig. 6,

eine Vorderansicht eines Gleisrosts gemäß einer weiteren Ausführungsform, dessen Gleisschwellen eine Schwellenunterseite mit rinnenförmigen Vertiefungen aufweisen, die

parallel zu einer Schienenlängsrichtung orientiert sind,

eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines Gleisrosts gemäß einer weiteren Ausführungsform, dessen jeweilige Gleisschwelle eine Schwellenunterseite mit parallel und mit senkrecht zur Mittellängsachse der Gleisschwelle orientierten rinnenförmigen Vertiefungen aufweist, wobei sich die unterschiedlich orientierten Vertiefungen im Bereich unterhalb eines Schienentragbereichs

der Gleisschwelle kreuzen,

eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines Gleisrosts gemäß einer weiteren Ausführungsform, dessen jeweilige Gleisschwelle eine Schwellenunterseite mit beckenförmigen Vertiefungen aufweist, insbesondere mit je

einer Vertiefung unterhalb jedes Gleistragbereichs,

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Fig.

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Fig.

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eine Vorderansicht eines Ausschnitts des Gleisrosts in der Fig. 9 mit einer darauf angeordneten Gleisbearbeitungsmaschine, deren Stopfaggregat in Eingriff mit dem Schotterbett steht,

eine Seitenansicht des Gleisrosts und des Gleisstopfaggre-

gats in der Fig. 10,

eine Vorderansicht eines Ausschnitts des Gleisrosts in der Fig. 4 mit einer darauf angeordneten Gleisbearbeitungsmaschine, deren Stabilisatoraggregat in Eingriff mit den

Gleisschienen steht,

eine Vorderansicht eines Gleisrosts gemäß einer weiteren Ausführungsform, dessen jeweilige Gleisschwelle eine

asymmetrisch ausgebildete Schwellenunterseite aufweist,

eine Seitenansicht eines Ausschnitts des Gleisrosts in der

Fig. 13, eine Vorderansicht eines Gleisrosts gemäß einer weiteren Ausführungsform, dessen jeweilige Gleisschwelle eine

asymmetrisch ausgebildete Schwellenunterseite aufweist,

eine Seitenansicht eines Ausschnitts des Gleisrosts in der

Fig. 15,

eine Seitenansicht eines Gleisrosts gemäß einer alternati-

ven Ausführungsform, wobei die Höhen der Vorderseite

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„20 -

und der Rückseite der Gleisschwelle unterschiedlich sind und wobei die Abstände der Schotterkontaktflächen zum jeweiligen Rand der Schwellenunterseite unterschiedlich

sind,

Fig. 17 eine Voransicht eines Gleisrosts gemäß einer weiteren Ausführungsform, dessen Gleisschwellen eine Schwellenunterseite mit rinnenförmigen Vertiefungen und polygonaler Oberfläche aufweist, wobei die Vertiefungen jeweils vier unterschiedlich stark, aber um dieselbe Horizon-

talachse geneigte Schotterkontaktflächen aufweisen,

Fig. 18 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines Gleisrosts gemäß eine weiteren Ausführungsform, dessen jeweilige Gleisschwelle eine Schwellenunterseite mit einer

Schwellensohle aufweist,

Fig. 19 eine Vorderansicht des Gleisrosts in der Fig. 18,

Fig. 20 eine Seitenansicht einer der Gleisschwellen in der Fig. 19, bzw.

Fig. 21 eine Vorderansicht eines Ausschnitts der Gleisschwelle in der Fig. 20.

Anhand der Fig. 1 bis 3A ist eine erste Ausführungsform einer Gleisfahrbahn 1 zum Befahren mit einem Gleisfahrzeug 2 beschrieben.

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-21-

Das Gleisfahrzeug 2 ist als Vorrichtung zur Gleisbearbeitung, insbesondere als Gleisbaumaschine, ausgebildet. Die Vorrichtung weist mindestens ein Gleisbearbeitungsaggregat 3, insbesondere ein Gleisstopfaggregat 4 und/oder mindestens ein Stabilisatoraggregat 5 und/oder ein nicht dargestelltes Hebe- und Richtaggregat auf. Vorzugsweise umfasst das Gleisfahrzeug 2 einen Fahrmotor zum Verlagern des Gleisfahrzeugs 2 relativ zu der Gleisfahrbahn 1. Der Aufbau einer derartigen Vorrichtung 2, insbesondere des mindestens einen Gleisbearbeitungsaggregats 3, ist aus dem Stand der

Technik bekannt.

Die Gleisfahrbahn 1 umfasst ein Schotterbett 6 und einen darauf angeordneten Gleisrost 7.1. Der Gleisrost 7.1 weist zwei Gleisschienen 8 auf, die

an Gleisschwellen 9.1 angebracht sind.

Eine Mittellängsachse 10 der jeweiligen Gleisschwelle 9.1 ist senkrecht zu einer Schienenlängsrichtung 11 orientiert. Die Schienenlängsrichtung 11 ist in x-Richtung, die Mittellängsachse 10 ist in y-Richtung und die Vertikalrichtung ist in z-Richtung des in der Fig. 1 dargestellten kartesischen Koor-

dinatensystems orientiert.

Die Mittellängsachse 10 und die Schienenlängsrichtung 11 spannen eine Fahrebene 12 der Gleisfahrbahn 1 auf. Die Fahrebene 12 entspricht der Horizontalebene 12 der jeweiligen Gleisschwelle 9.1, insbesondere in einem Abschnitt der Gleisfahrbahn 1, der keine Steigung und keine Überhöhung

aufweist.

In der Fig. 2 ist der Gleisrost 7.1 weiter im Detail dargestellt. Die jeweilige

Gleisschwelle 9.1 weist eine Schwellenoberseite 13 zum Tragen der Gleis-

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schienen 8 auf, sowie eine Schwellenunterseite 14, die der Schwellenoberseite 13 gegenüberliegt und zum Aufliegen auf dem Schotterbett 6 ausgebildet ist. Die Schwellenoberseite 13 umfasst zwei Schienentragbereiche 15a, 15b, in welchen die Gleisschienen 8 mit der Gleisschwelle 9.1 in Kontakt stehen. Insbesondere im Bereich von Weichen können mehr als zwei

der Schienentragbereiche 15a, 15b vorgesehen sein.

Die Schwellenunterseite 14 weist zwei schräg zu der Horizontalebene 12 orientierte Schotterkontaktflächen 16a, 16b, insbesondere besteht diese daraus. Die beiden Schotterkontaktflächen 16a, 16b bilden eine rinnenförmige Vertiefung 17 an der Schwellenunterseite 14. Die rinnenförmige Vertiefung 17 bzw. die Haupterstreckungsrichtung der jeweiligen Schotterkon-

taktflächen 16a, 16b sind parallel zu der Mittellängsachse 10 orientiert.

Zwischen der Schwellenoberseite 13 und der Schwellenunterseite 14 weist die jeweilige Gleisschwelle 9.1 eine Schwellenvorderseite 18, eine Schwel-

lenrückseite 19 und zwei Schwellenstirnseiten 20, 21 auf.

Anhand der Fig. 3A sind die Gleisschwellen 9.1 weiter im Detail dargestellt. Die Gleisschwelle 9.1 weist eine Gesamthöhe H in Vertikalrichtung im Bereich von 6 cm bis 30 cm, insbesondere von 16 cm, auf. Die beiden Schienenkontaktflächen 16a, 16b sind schräg zu der Horizontalebene 12

orientiert, insbesondere um einen Winkel a von 8°.

Die Schienenkontaktflächen 16a, 16b erstrecken sich insbesondere in einen Bereich unterhalb der Schienentragbereiche 15a, 15b. Unter der Anordnung der Schotterkontaktflächen 16a, 16b unterhalb der Schienentragbereiche 15a, 15b wird verstanden, dass die Schienentragbereiche 15a, 15b die Schotterkontaktflächen 16a, 16b in einer Draufsicht überlappen.

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Die Schotterkontaktflächen 16a, 16b erstrecken sich in einen zentralen Bereich der Schwellenunterseite 14, der von einem Rand 22 der Schwellenun-

terseite 14 einen Abstand s von 2 cm aufweist.

Die beiden Schotterkontaktflächen 16a, 16b sind in Richtung der Mittellängsachse 10 geneigt. Hierunter wird verstanden, dass ein Normalenvektor 23 auf die Oberfläche der Gleisschwelle 9.1 im Bereich der Schotterkontaktfläche 16a, 16b eine in Richtung der Mittellängsachse 10 weisende Hori-

zontalkomponente 24 aufweist.

Die Schwellenunterseite 14 ist in einem parallel zu der Schienenlängsrichtung 11 orientierten Vertikalschnitt konkav geformt. Die Schwellenunterseite 14 ist spiegelsymmetrisch ausgebildet zu einer Vertikalebene durch die Mittellängsachse 10 und zu einer parallel zu der Schienenlängsrichtung 11 orientierten Vertikalebene durch den Schwerpunkt der Gleisschwelle 9.1.

Die Vertiefung 17 weist eine Vertikalerstreckung h von 2 cm auf. Ein Volumen V der Vertiefung 17, welches insbesondere zwischen der Schwellenunterseite 14 und einer kleinsten konvexen Einhüllenden der Gleisschwelle

9.1 eingeschlossen ist, beträgt 15 dm}.

Die Gleisschwelle 9.1 kann Beton, insbesondere Stahlbeton, insbesondere Spannbeton, und/oder einen Kunststoff und/oder Holz und/oder Stahl und/oder einen Verbundwerkstoff, vorzugsweise mit mindestens einem der vorstehend genannten Materialien, insbesondere einen Faserverbundwerk-

stoff, aufweisen, insbesondere daraus bestehen.

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Die Funktionsweise der Gleisfahrbahn 1, insbesondere der jeweiligen

Gleisschwelle 9.1, ist wie folgt:

Beim Befahren der Gleisfahrbahn 1 mit einem Gleisfahrzeug 2 wird die Gewichtskraft F des Gleisfahrzeugs 2 über Schienenräder 2a auf den Gleisrost 7 übertragen. Über die Schwellenunterseite 14, insbesondere über die Schotterkontaktflächen 16a, 16b, wird die Gewichtskraft F als Flächenlast f auf das Schotterbett 6 übertragen.

Aufgrund der Orientierung der Schotterkontaktflächen 16a, 16b schräg zu der Horizontalebene 12 weist die auf das Schotterbett 6 übertragene Flächenlast f eine Horizontalkomponente auf, welche insbesondere parallel zu der Horizontalkomponente 24 des Normalenvektors 23 orientiert ist. Diese

bewirkt eine horizontale Verlagerung des Gleisschotters 25.

Die Schotterkontaktflächen 16a, 16b sind in Richtung der Mittellängsachse 10 geneigt. Hierdurch wird erreicht, dass die Horizontalkomponente der auf den Gleisschotter 25 übertragenen Kraft, insbesondere in einer Draufsicht, ebenfalls in Richtung der Mittellängsachse 10 orientiert ist. Mit anderen Worten, treibt die Horizontalkomponente der verteilten Last f den Gleisschotter 25 unter die Gleisschwelle 9.1. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass dem Abwandern des Gleisschotters 25 aus einem Bereich unterhalb der Gleisschwelle 9.1 zuverlässig entgegengewirkt wird. Die Ausbildung von Hohlräumen unter der Gleisschwelle 9.1 wird vermieden. Die zeitlichen Abstände, in denen ein Unterstopfen des Schotterbetts 6 erforderlich wird, werden verlängert. Die Gleisschwelle 9.1 ist damit besonders

kosteneffizient instandhaltbar und wirtschaftlich im Betrieb.

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„25 -

Beim wiederholten Befahren der Gleisfahrbahn mit Gleisfahrzeugen 2 wird der Gleisrost 7.1 zyklisch mit entsprechenden Gewichtskräften F beaufschlagt. Entsprechend wird der Gleisschotter 25 unterhalb der Gleisschwellen 9.1 zyklisch mit einer unter die Gleisschwelle 9.1 gerichteten horizontalen Kraftkomponente beaufschlagt. Hierdurch wird der Gleisschotter 25 fortwährend unter die Gleisschwellen 9.1 gefördert und dort gehalten, ins-

besondere mit der gewünschten erhöhten Schotterdichte.

Besonders bevorzugt ist der Winkel a der Schotterkontaktflächen 16a, 16b derart bestimmt, dass eine vorgegebene Schotterdichte unter der Gleisschwelle 9.1 erzielt wird. Für unterschiedliche Schotterdichten über die Schwellenunterseite 14 kann die Schwellenunterseite 14 Schotterkontaktflächen 16a, 16b mit unterschiedlich starker Neigung zur Horizontalebene 12 und/oder unterschiedlich stark geneigte Schotterkontaktflächen 16a, 16b

aufweisen.

Anhand der Fig. 3B bis 3D sind weitere Ausführungsformen von Gleisschwellen 9.2, 9.3, 9.4 beschrieben. Die Schotterkontaktflächen 16a, 16b der Gleisschwelle 9.2 weisen einen größeren Winkel a von 12° auf. Ent-

sprechend größer ist die Vertikalerstreckung h.

Die Gleisschwelle 9.3 weist vier der Schotterkontaktflächen 16a, 16b, 16c, 16d auf. Hierdurch kann ein besonders großer Winkel a bei einer gegebenen Vertikalerstreckung h der Vertiefung 17 erreicht werden. Insbesondere ist die Schwellenunterseite sägezahnförmig ausgebildet, wobei beidseitig eine vertikal orientierten Symmetrieebene durch die Mittellängsachse 10 zweı Zähne 26 gebildet sind. Diese Zähne 26 erhöhen die horizontale Lagestabilität der Gleisschwelle 9.3 zusätzlich. Nach außen gerichtete Schotterkontaktflächen 16e, 16f wirken sich nicht oder allenfalls geringfügig auf

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die Förderbewegung des Gleisschotters 25 unter die Gleisschwelle 9.3 aus,

da deren Fläche gering und deren Orientierung annähernd vertikal ist.

Die Gleisschwelle 9.4 ist mechanisch besonders robust. Im Abstand s zum Rand 22 der Schwellenunterseite 14 ist die Schwellenunterseite 14 horizontal ausgebildet, also ohne schräg zur Horizontalebene 12 orientierte Schotterkontaktfläche. Der Abstand s kann beispielsweise 4 cm betragen. Eine mechanisch empfindliche Kante mit spitzem Winkel wird hierdurch ver-

mieden.

Anhand der Fig. 4 bis 5D sind vier weitere Ausführungsformen von Gleisschwellen 9.5 bis 9.8 beschrieben. Im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Gleisschwellen 9.1 bis 9.4 weisen die Gleisschwellen 9.5 bis 9.8 beckenförmige Vertiefungen 17 auf. Zusätzliche, stirnseitig angeordnete Schotterkontaktflächen 16c, 16d, sind in Richtung eines Schwerpunkts der jeweiligen Gleisschwelle 9.5 bis 9.8 geneigt, insbesondere in Richtung der Schienentragbereiche 15a, 15b. Die auf das Schotterbett 6 übertragene Last f hat im Bereich der stirnseitigen Schotterkontaktflächen 16c, 16d eine Horizontalkomponente, die entlang der Mittellängsachse 10, bzw. in Schienenquerrichtung, insbesondere in Richtung unter die jeweilige Gleisschwelle 9.5 bis 9.8, gerichtet ist. Vorteilhaft wird hierdurch erreicht, dass die Stirnseiten der jeweiligen Gleisschwelle 9.5 bis 9.8 zuverlässig mit

Gleisschotter 25 unterfüttert sind.

Die Schotterkontaktflächen 16c, 16d sind bei der Gleisschwelle 9.5 zu der Horizontalebene 12 um einen Winkel ß von 20° geneigt. Die Schotterkontaktflächen 16c, 16d erstrecken sich bis zum Rand 22 der Schwellenunterseite 14.

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Bei der Gleisschwelle 9.6 sind die Schotterkontaktflächen 16c, 16d in ei-

nem Abstand s von 4 cm zum Rand 22 angeordnet.

Bei der Gleisschwelle 9.7 liegt ein geringerer Winkel ß der Schotterkontaktflächen 16c, 16d zu der Horizontalebene 12 vor.

Die Gleisschwelle 9.8 weist zusätzliche Schotterkontaktflächen 16d, 16e auf, welche Zähne 26a, 26b ausbilden. Hierdurch wird die Stabilität der Gleisschwelle 9.8 in Schwellenlängsrichtung, insbesondere in Richtung der

Mittellängsachse 10 erhöht.

Anhand der Fig. 6 bis 7B sind weitere Ausführungsformen von Gleisschwellen 9.9, 9.10 beschrieben. Die Gleisschwellen 9.9, 9.10 weisen Jeweils zwei rinnenförmige Vertiefungen 17a, 17b auf. Die rinnenförmigen Vertiefungen 17a, 17b sind parallel zu der Schienenlängsrichtung 11, insbesondere senkrecht zu der Mittellängsachse 10 und horizontal orientiert. Maßgeblich für die Bestimmung der Orientierung der Vertiefungen 17a, 17b ist das Rinnental.

Die Vertiefungen 17 sind unterhalb der Schienentragbereiche 15a, 15b angeordnet. Mit anderen Worten, überlappen die Schienentragbereiche 15a, 15b die Vertiefungen 17a, 17b und/oder die Schotterkontaktflächen 16a, 16b.

Die Schotterkontaktflächen 16a, 16b sind in Richtung der Schienentragbereiche 15a, 15b geneigt. Vorzugsweise sind die Schotterkontaktflächen 16a, 16b parallel zu der Schienenlängsrichtung 11 orientiert. Die Schotterkontaktflächen 16a, 16b bewirken eine horizontale Kraftkomponente auf

den Gleisschotter 25, die in Richtung eines Bereichs vertikal unterhalb der

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Schienentragbereiche 15a, 15b wirkt. Hierdurch wird zuverlässig erreicht, dass der Bereich unterhalb der Schienentragbereiche 15a, 15b zuverlässig mit Gleisschotter 25 verfüllt ist, insbesondere dass dort eine hohe Schotter-

dichte vorliegt.

Die Schotterkontaktflächen 16a, 16b der Gleisschwelle 9.9 grenzen aneinander an. Hingegen sind die Schotterkontaktflächen 16a, 16b der Gleis-

schwelle 9.10 in einem Abstand x von ca. 20 cm zueinander angeordnet.

Der Abstand x kann derart festgelegt sein, dass der Bereich unterhalb der Gleisschwelle 9.10, in dem eine Verdichtung des Gleisschotters 25 erfolgt,

die gewünschten Abmessungen aufweist.

Anhand der Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform von Gleisschwellen 9.11 beschrieben. Der Gleisschwelle 9.9 in der Fig. 6 entsprechend sind zwei Vertiefungen 17a, 17b vorgesehen. Zusätzlich ist eine Vertiefung 17c gemäß der Gleisschwelle 9.1 in der Fig. 2 vorgesehen. Die Vertiefungen 17a, 17b und 17c kreuzen einander im Winkel von 90°. Ein Kreuzungsbereich 27a, 27b, insbesondere ein Kreuzungspunkt, liegt unterhalb des jeweiligen Schienentragbereichs 15a, 15b. Insbesondere überlappt der Jeweilige Schienentragbereich 15a, 15b den jeweiligen Kreuzungsbereich 27a, 27b.

Anhand der Fig. 9 ist eine weitere Ausführungsform von Gleisschwellen 9.12 beschrieben. Die jeweilige Gleisschwelle 9.12 weist mindestens eine, insbesondere zwei, beckenförmige Vertiefungen 17a, 17b auf. Die beckenförmigen Vertiefungen 17a, 17b weisen schräg zu der Horizontalebene 12 orientierte Seitenflächen, insbesondere die Schotterkontaktflächen 16a bis

16d auf. Die Schienentragbereiche 15a, 15b überlappen die Vertiefungen

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17a, 17b in einer Draufsicht. Die Schotterkontaktflächen 16a bis 16d bewirken eine Horizontalkraft auf den Gleisschotter 25 der in Richtung unter-

halb der Schienentragbereiche 15a, 15b gerichtet ist.

Anhand der Fig. 10 bis 12 ist ein Verfahren zum Instandhalten einer Gleisfahrbahn 1 beschrieben. Ferner ist in diesem Zusammenhang ein weiterer

Vorteil der Gleisschwellen 9.1 bis 9.12 beschrieben.

In den Fig. 10 und 11 sind Gleisbearbeitungsaggregate 3, insbesondere Gleisstopfaggregate 4 in einer Eindringstellung dargestellt, in welcher Stopfpickel 28 der Gleisstopfaggregate 4 in das Schotterbett 6 eindringen. Zum Verdichten des Schotterbetts 6, insbesondere im Bereich unter den Gleisschwellen 9.12, werden die Stopfpickel 28 mit einer Vibrationsbewegung und einer Beistellbewegung beaufschlagt. Hierdurch wird ein Verlagern des Gleisschotters 25, insbesondere in einen Bereich unterhalb der Gleisschwelle 9.12 bewirkt. Beim Kontakt des Gleisschotters 25 mit der Jeweiligen Schotterkontaktfläche 16a, 16b, 16c, 16d resultieren, wie beim Befahren der Gleisfahrbahn 1 mit einem Gleisfahrzeug 2, Kräfte auf den Gleisschotter 25 mit einer horizontalen Kraftkomponente, die in Richtung unter die Gleisschwelle 9.12, insbesondere unter den jeweiligen Schienen-

tragbereich 15a, 15b wirkt.

Die für die Integrität der Gleisfahrbahn 1 förderliche Wirkung der Gleisschwellen 9.1 bis 9.12 wirkt folglich nicht nur beim Befahren der Gleisfahrbahn 1 mit Gleisfahrzeugen 2, sondern insbesondere auch beim Einwirken auf den Gleisschotter 25 mittels eines Gleisbearbeitungsaggregats 3,

insbesondere eines Gleisstopfaggregats 4.

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In der Fig. 12 ist auf dem Gleisrost 7.5 ein Stabilisatoraggregat 5 angeordnet. Das Stabilisatoraggregat 5 bringt Vibrationsbewegungen in den Gleisrost 7.5 ein, die zu einer Relativbewegung der Gleisschwelle 9.5 gegenüber dem Gleisschotter 25 führt. Auch hierbei bewirken die Schotterkontaktflächen 16a bis 16d Kräfte auf den Gleisschotter 25, deren Horizontalkomponente in Richtung unter die Gleisschwelle 9.5 gerichtet ist.

Anhand der Fig. 13 bis 16 sind weitere Ausführungsformen von Gleisschwellen 9.13, 9.14 beschrieben. Deren jeweilige Schwellenunterseite 14 ist asymmetrisch ausgebildet, insbesondere zu einer vertikal und parallel zu der Schienenlängsrichtung 11 und/oder zu der Mittellängsachse 10 orientierten Ebene. Insbesondere ist die jeweilige Vertiefung 17 asymmetrisch ausgebildet, insbesondere zu einer vertikal und parallel zu ihrer Längsrich-

tung orientierten Ebene.

Die in der Fig. 13 und 14 dargestellte Gleisschwelle 9.13 weist zwei Vertiefungen 17a, 17b unterhalb des jeweiligen Schienentragbereichs 15a, 15b. Die Vertiefungen 17 sind rinnenförmig ausgebildet und parallel zu der Schienenlängsrichtung orientiert. Deren Schotterkontaktflächen 16a, 16b sind in unterschiedlichen Winkeln a1 von 8° und 02 von 45° zu der Horizontalebene 12 geneigt. Hierdurch wird erreicht, dass die auf den Gleisschotter 25 wirkende horizontale Kraftkomponente aufgrund der unterschiedlichen Neigungen der Schotterkontaktflächen 16a, 16b gegenüber der Horizontalebene 12 eine Vorzugsrichtung hat. Mit anderen Worten, resultiert eine entlang der Mittellängsachse 10 gerichtete Kraft auf die Gleisschwellen 9.13 bei einer vertikalen Belastung auf die Gleisschienen 8. Dies kann genutzt werden, um beispielsweise im Bereich von Kurven und/oder

Weichen eine besonders zuverlässige Lagefixierung des Gleisrosts 7 zu er-

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reichen, insbesondere eine Gegenkraft zu einer auf die Schienen 8 übertragenen Querkraft, insbesondere aufgrund von Betriebslasten bzw. Verkehrslasten, beispielsweise zu einer auf das Gleisfahrzeug 2 in einer Kurve wir-

kenden Fliehkraft, zu erzeugen.

Die in den Fig. 15 bis 16B dargestellten Gleisschwellen 9.14 und 9.15 weisen entsprechende rinnenförmige Vertiefungen 17 auf, die allerdings parallel zu der Mittellängsachse 10 orientiert sind. Hierdurch kann Bremskräften und/oder Beschleunigungskräften, insbesondere bei starker Steigung am

Berg und/oder an einem Gleiskopf entgegengewirkt werden.

Anhand der Fig. 16B ist eine Ausführungsform einer Gleisschwelle 9.15 beschrieben, bei welcher die Abstände sı, sz zwischen den Schotterkontaktflächen 16a, 16b und dem jeweils nächstliegenden Rand 22 der Schwellenunterseite 14 unterschiedlich groß sind. Der Abstand sı beträgt 4 cm und der Abstand s, beträgt 2 cm. Bei dieser Ausführungsform sind ferner die Höhen zı und z, der Schwellenvorderseite 18 und der Schwellenrückseite 19 unterschiedlich. Insbesondere beträgt die Höhe zı der Schwellenvorderseite 18 10 cm und die Höhe z, der Schwellenrückseite 19 beträgt 16 cm. Die Unterschiedlichkeit der Abstände sı, s2ı bzw. der Höhen zı, zz ist mit beliebigen Ausführungsformen von Gleisschwellen 9.1 bis 9.17 kombinier-

bar.

Anhand der Fig. 17 ist eine weitere Ausführungsform einer Gleisschwelle 9.16 beschrieben. Im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Gleisschwellen 9.1 bis 9.15 weist die jeweilige Vertiefung 17a, 17b eine Fläche mit mehr als einem, insbesondere mit mehr als zwei, insbesondere mit vier,

parallel zueinander orientierten Kanten auf. Hierdurch ist die jeweilige

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Vertiefung 17a, 17b polygonal, insbesondere facettiert, geformt. Aneinander angrenzende Schotterkontaktflächen 16a, 16c bzw. 16b, 16d weisen unterschiedliche Winkel a1.2 zu der Horizontalebene 12 auf, wobei diese vorzugsweise um dieselbe Horizontalachse gegenüber der Horizontalebene geneigt sind. Vorzugsweise ist der Winkel aı.2 derjenigen Schotterkontaktflächen 16c, 16d, die näher an einem Boden der Vertiefung 17a, 17b angeordnet sind gegenüber der Horizontalebene 12 geringer, als der Winkel 01.1 weiter entfernt angeordneter Schotterkontaktflächen 16a, 16b. Eine derartige Ausbildung einer Vertiefung 17a, 17b mit mehr als zwei parallel zueinander orientierten Knicklinien ist mit beliebigen Ausführungsformen von

Gleisschwellen 9.1 bis 9.17 kombinierbar.

Anhand der Fig. 18 bis 21 ist eine weitere Ausführungsform einer Gleisschwelle 9.17 beschrieben. Die Gleisschwelle 9.17 entspricht in ihrer Form im Wesentlichen der Gleisschwelle 9.5 in der Fig. 4. Im Unterschied zu der Gleisschwelle 9.5 weist die Gleisschwelle 9.17 eine Schwellensohle 29 an der mindestens einen Schotterkontaktfläche 16a bis 16d, insbesondere über die gesamte Schwellenunterseite 14 auf. Die Gleissohle 29 ist einteilig ausgebildet. Vorzugsweise ist die Gleissohle 29 entsprechend der Form der Vertiefung 17 vorgeformt. Die Schwellensohle 29 kann in einem Spritzgußverfahren hergestellt sein. Vorzugsweise ist die Schwellensohle 29 mit

der Schwellenunterseite 14 verklebt.

Grundsätzlich kann die Schwellensohle 29 vorgefertigt und anschließend an der Schwellenunterseite 14 befestigt werden oder beispielsweise mittels eines Spritzverfahrens, direkt an der Schwellenunterseite 14 erzeugt bzw.

geformt, insbesondere urgeformt, werden.

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Die Schwellensohle 29 weist vorzugsweise elastische und/oder dämpfende Figenschaften auf. Vorzugsweise umfasst die Schwellensohle 29 ein Kunststoffmaterial und/oder ein Kautschukmaterial, insbesondere besteht

diese daraus.

Die Schwellensohle 29 weist vorzugsweise eine, insbesondere konstante,

Dicke t von 1 cm auf.

Prinzipiell ist jede der beschriebenen Gleisschwellen 9.1 bis 9.17 mit mindestens einer entsprechenden Schwellensohle 29 ausbildbar, vorzugsweise zumindest im Bereich der mindestens einen Schotterkontaktfläche, insbesondere vollflächig. Die Schwellensohle 29 gewährleistet vorteilhaft, dass Kräfte zwischen dem Gleisschotter 25 und der Gleisschwelle 9.17 reduziert werden, wodurch deren jeweilige Lebensdauer verlängert wird, Lärmbelastung und Körperschall reduziert werden und/oder die Lagestabilität des Gleisrostes 7 erhöht wird. Hierdurch ist die Gleisfahrbahn 1 besonders robust und wirtschaftlich im Betrieb.

Die Gleisschwelle 9.1 bis 9.17 stellen eine besonders stabile Anordnung des Gleisrostes 7 auf dem Schotterbett 6 sicher, reduzieren den Instandhaltungsbedarf und sind besonders wirtschaftlich im Betrieb. Die schräg zu der Horizontalebene 12 orientierte mindestens eine Schotterkontaktfläche 16a bis 16d gewährleistet, dass im Bereich unmittelbar unter der Gleisschwelle 9.1 bis 9.17 der Bildung von Hohlräumen entgegengewirkt wird, insbesondere dass der gewünschte Verdichtungszustand des Gleisschotters 25 vorliegt. Die durch die mindestens eine Schotterkontaktfläche 16a bis 16d auf den Gleisschotter 25 bewirkte horizontale Kraftkomponente fördert den Gleisschotter 25 unter die Gleisschwelle 9.1 bis 9.17. Eine entspre-

chende Verlagerungsbewegung wird insbesondere erzielt beim Einwirken

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„34 -

eines Gleisbearbeitungsaggregats, insbesondere eine Gleisstopfaggregats und/oder eines Stabilisatoraggregats oder eines Hebe- und Senkaggregats, auf die Gleisfahrbahn 1. Die Gleisbearbeitung ist hierdurch besonders effizient und wirtschaftlich. Eine mit einer der Gleisschwellen 9.1 bis 9.17 ausgebildete Gleisfahrbahn 1 ist besonders robust, wartungsarm und kos-

teneffizient im Betrieb.

Claims (1)

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Patentansprüche

1. Gleisschwelle (9.1 - 9.17) für ein Schotterbett (6), aufweisend

1.1 eine Schwellenoberseite (13) zum Tragen von Gleisschienen (8), und

1.2 eine der Schwellenoberseite (13) gegenüberliegende Schwellenunterseite (14) zum Aufliegen auf dem Schotterbett (6),

dadurch gekennzeichnet, dass

1.3 die Schwellenunterseite (14) mindestens eine schräg zu einer Horizontalebene (12) orientierte Schotterkontaktfläche (16a - 16d) zum Ausüben einer Horizontalkraft auf den Gleisschotter (25) des

Schotterbetts (6) aufweist.

2. Gileisschwelle (9.1 - 9.17) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe (H) der Schwellenunterseite (14) in Vertikalrichtung maximal 80 mm beträgt und/oder in einem Höhenverhältnis von maxi-

mal 1:1 zu der Gesamthöhe (H) der Gleisschwelle (9.1 - 9.17) vorliegt.

3. Gleisschwelle (9.1 - 9.17) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flächenverhältnis zwischen der mindestens einen Schotterkontaktfläche (16a - 16d) und der Gesamtfläche der Schwellenunterseite (14) mindestens 1:10 beträgt.

4. Gileisschwelle (9.1 - 9.17) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel (0, 01, 02, ß) zwischen der mindestens einen Schotterkontaktfläche (16a - 16d) und der Horizontalebene (12) in einem Bereich von 2° bis 87°, insbesondere in einem

Bereich von 3° bis 45°, liegt.

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„36 -

Gleisschwelle (9.1 - 9.17) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schotterkontaktfläche (16a - 16d) in Richtung einer Mittellängsachse (10) der Gleisschwelle (9.1 - 9.17) geneigt ist.

Gleisschwelle (9.1 - 9.17) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schotterkontaktfläche (16a, 16b) in Richtung mindestens eines Schienentragbereichs (15a, 15b) der Schwellenoberseite (13) geneigt ist.

Gleisschwelle (9.1 - 9.17) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mindestens eine Schotterkontaktfläche (16a - 16d) in einen Bereich erstreckt, der von einem Rand (22) der Schwellenunterseite (14) einen horizontalen Abstand (s) von

mindestens 2 cm aufweist.

Gleisschwelle (9.1 - 9.17) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schotterkontaktfläche (16a, 16b) parallel zu einer Mittellängsachse (10) oder parallel

zur Schienenlängsrichtung (11) orientiert ist.

Gleisschwelle (9.1 - 9.17) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellenunterseite (14) zumin-

dest abschnittsweise konkav geformt ist.

Gleisschwelle (9.1 - 9.17) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellenunterseite (14) mindestens eine rinnenförmige und/oder beckenförmige Vertiefung (17, 17a,

17b, 17c) aufweist.

15

20

25

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

23017

„37 -

Gleisschwelle (9.1 - 9.17) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vertiefung (17, 17a, 17b, 17c) eine Vertikalerstreckung (h) von mindestens 1 cm und/oder ein Volumen (V)

von mindestens 1 dm? aufweist.

Gleisschwelle (9.1 - 9.17) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellenunterseite (14) zu einer

Vertikalebene spiegelsymmetrisch ausgebildet ist.

Gleisschwelle (9.1 - 9.17) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellenunterseite (14) asymmet-

risch ausgebildet ist.

Gleisschwelle (9.1 - 9.17) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schwellensohle (29) an der mindestens einen

Schotterkontaktfläche (16a - 16d).

Gleisschwelle (9.1 - 9.17) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellensohle (29) als vorgefertigtes Teil separat von der Gleisschwelle (9.1 — 9.17) hergestellt und anschließend an die Gleisschwelle (9.1 — 9.17) angebracht ist.

Gleisschwelle (9.1 - 9.17) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellensohle (29) in einem Urformverfahren auf die

Gleisschwelle (9.1 — 9.17) aufgetragen ist.

Gleisfahrbahn (1), aufweisend

„38 -

17.1 mehrere Gleisschwellen (9.1 - 9.17) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 auf einem Schotterbett (6), und 17.2 mindestens zwei auf den Gleisschwellen (9.1 - 9.17) angeordnete

Gleisschienen (8).

18. Verfahren zum Instandhalten einer Gleisfahrbahn (1) nach Anspruch 17, aufweisend die Schritte: 18.1 Anordnen mindestens eines Gleisbearbeitungsaggregats (3) auf der Gleisfahrbahn (1),

10 18.2 Erzeugen einer Relativbewegen des Gleisschotters (25) zu mindestens einer der Gleisschwellen (9.1 - 9.17) mittels des mindestens einen Gleisbearbeitungsaggregats (3), und

18.3 Fördern des Gleisschotters (25) unter die mindestens eine Gleisschwelle (9.1 - 9.17) aufgrund von Kontaktkräften zwischen

15 dem Gleisschotter (25) und der mindestens einen Schotterkon-

taktfläche (16a - 16d).