CH694968A5 - Weiche. - Google Patents

Description

  



   Die Erfindung betrifft eine Weiche nach dem Oberbegriff des Anspruchs  1. 



   Beim Befahren einer Weiche wirken hohe Kräfte auf die Schienen und  insbesondere hohe Querkräfte, welche insbesondere vom Krümmungsradius  und dem Ablenkwinkel der Weiche, von der Geschwindigkeit, mit welcher  die Weiche befahren wird, und von der Achslast abhängen. Diese Querkräfte  müssen grösstenteils von der Zungenschiene aufgenommen werden, wobei  insbesondere bei Innenbogenweichen, bei welchen das Zweiggleis ausgehend  von einem gekrümmten Stammgleis zur Kurveninnenseite hin abzweigt,  aufgrund der hohen Trägheits- bzw. Zentrifugalkräfte besonders hohe  Belastungen zu beobachten sind. Dies führt zu einem erhöhten Verschleiss,  wodurch die Lebensdauer stark herabgesetzt wird.

   Darüber hinaus müssen  moderne Weichen mit sehr hohen Geschwindigkeiten befahren werden  können, was zwangsläufig zu Zungenschienen mit langen dünnen Spitzen  und, damit verbunden, erhöhter Verschleissanfälligkeit führt. Es  wurde daher bereits mehrfach vorgeschlagen Zungenschienen aus besonderen,  verschleissfesten Materialien herzustellen oder durch nachträgliche  Behandlung zu härten. Damit verbunden sind jedoch eine Reihe von  Nachteilen, wobei beispielsweise kopfgehärtete Zungenschienen aus  Sicherheitsgründen im Allgemeinen deshalb nicht eingesetzt werden,  weil etwaige Verschleisserscheinungen an der Zungenschiene sichtbar  sein sollten, sodass eine Bruchgefahr vorzeitig erkannt werden kann.  Bei kopfgehärteten Zungenschienen tritt ein Bruch, jedoch meistens  als Sprödbruch auf, sodass eine Früherkennung nicht möglich ist. 



   In der Vergangenheit wurden daher mehrfach Zungenschienen vorgeschlagen,  welche in ihrer Dicke verstärkt ausgebildet sind, um Querkräfte sicher  aufnehmen zu können. So sind aus der DE-OS 2 046 391 Zungenschienen  bekannt geworden, deren Zungenenden in    Richtung zu den Backenschienen  hin Verstärkungen aufweisen, denen Aussparungen an der Fahrkante  der Backenschiene entsprechen. Die Zungenschiene greift im an die  Backenschiene anliegenden Zustand in die Aussparungen der Backenschiene  ein, sodass sich eine durchgehende Fahrkante im Übergangsbereich  von Backenschiene zu Zunge ergibt.

   Bei der Ausbildung gemäss der  DE-OS 2 046 391 ergibt sich durch die in der Backenschiene ausgebildeten  Aussparungen jedoch eine wesentliche Schwächung der Backenschiene  und es müssen daher im abliegenden Zustand der Zunge die Aussparungen  der Backenschienen mit Stellkeilen ausgefüllt werden. Aus der EP  040 533 A2 ist weiters bekannt geworden in einem Bereich, in welchem  die Zungenschiene an die Backenschiene anliegt, die Backenschiene  im Kopf- und im Fussbereich in ihrer Breite derart zu verringern,  dass die Zunge in diesem Übergangsbereich dem Schienenkopfprofil  entsprechend gestaltet werden kann. Auch bei dieser Lösung wird das  Profil der Backenschiene jedoch stark geschwächt, sodass eine erhöhte  Bruchgefahr besteht.

   Um den Querschnitt der Backenschiene nicht übermässig  verringern zu müssen und trotzdem eine adäquate Verstärkung der Zungenschiene  zu erreichen, wird häufig das Schienenkopfprofil der Backenschiene  im Zungenanlagenbereich schräg nach unten hin abgefräst, wie es beispielsweise  aus der DE PS 487 877 dargestellt ist. 



   Insgesamt sind jedoch die bekannt gewordenen Vorschläge zur Verstärkung  des Querschnittes der Zungenschiene im Anlagenbereich nicht als vollständig  zufriedenstellend zu bezeichnen, da eine wesentliche Verbesserung  der Verschleissfestigkeit der Zungenschienen nicht zu beobachten  ist und darüber hinaus durch die Materialabnahme an der Fahrkante  der Backenschiene eine unerwünschte Veränderung des Fahrkantenverlaufes  entsteht. Abweichungen vom geradlinigen Fahrkantenverlauf erzeugen  bei hohen Geschwindigkeiten harte Stösse am Fahrzeug und müssen deswegen  in jedem Fall vermieden werden.

   Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung  liegt daher darin, eine Zungenschiene mit erhöhter Verschleissfestigkeit  und längerer Liegedauer durch Verstärkung der Zunge im vorderen Bereich  derart zu schaffen, dass die Sicher   heit durch Verminderung der  Bruchgefahr erhöht wird, wobei gleichzeitig der ursprüngliche Fahrkantenverlauf  möglichst wenig beeinflusst werden soll, um den Komfort beim Befahren  der Weiche zu erhöhen. 



   Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im Wesentlichen darin,  dass wenigstens eine Backenschiene im Bereich ihrer Anlage an die  Zungenschiene mit einer im Vergleich zum ausserhalb der Anlage liegenden  Bereich verringerten Breite des Schienenkopfes ausgebildet ist, wobei  die Breite des Schienenkopfes ausgehend von der Zungenspitze bis  zu einem Punkt, an welchem das Laufrad seitlich mit der Zungenschiene  in Berührung kommt, abnimmt und im daran anschliessenden Bereich  zunimmt und dass die Zungenschiene zur Backenschiene hin entsprechend  der Verringerung der Breite des Backenschienenkopfes im Querschnitt  verstärkt ausgebildet ist.

   Dadurch, dass nun im Bereich der Anlage  der Zungenschiene an die Backenschiene die Verringerung der Breite  des Backenschienenquerschnittes bzw. die Verstärkung der Zungenschiene  nicht gleichmässig stark erfolgt, sondern in einem ersten Bereich  zunehmend und in einem zweiten, daran anschliessenden Bereich abnehmend  ausgeführt ist, wird die Möglichkeit geschaffen, den Grad der Verstärkung  der Zungenschiene dem Querkraftverlauf anzupassen. 



   Beim Befahren einer Weiche ergeben sich besonders hohe Krafteinwirkungen  auf die Zungenschiene in dem Bereich, in dem das Laufrad seitlich  mit der Zungenschiene in Berührung kommt und es ist daher erfindungsgemäss  die Breite des Schienenkopfes ausgehend von der Zungenspitze bis  zu einem Punkt, an welchem das Laufrad seitlich mit der Zungenschiene  in Berührung kommt abnehmend und im daran anschliessenden Bereich  bis zum Ende der Anlage der Zungenschiene an die Backenschiene zunehmend  ausgebildet, wobei naturgemäss die Zungenschiene entsprechend diesem  Verlauf verstärkt ausgebildet ist.

   Die grösste Verstärkung der Zungenschiene  erfolgt somit im sensiblen Übergangsbereich der Last von der Backenschiene  auf die Zungenschiene und es wird dadurch eine Querschnittserhöhung  und damit eine Erhöhung des    Trägheitsmomentes der Zungenschiene  erreicht, sodass die Zungenschiene den erhöhten Querkräften besser  standhalten kann. Gleichzeitig wird der Fahrkantenverlauf der Backenschiene  nur unwesentlich verändert, sodass bei abliegender Zunge keine Beeinträchtigungen  im Fahrverhalten zu beobachten sind. Durch die vorzugsweise stetige  Querschnittsveränderung wird eine ruckartige Spurveränderung vermieden,  sodass der Fahrkomfort nicht negativ beeinflusst und eine Stossbelastung  der Schienen vermieden wird. 



   Die Fahrkante der Schiene ergibt sich am Schienenkopf an der breitesten  Stelle, welche in einem vordefinierten oder durch Norm festgelegten  Vertikalabstand von der Fahroberkante gemessen ist. Mit Vorzug ist  hierbei die Breite des Backenschienenkopfes, welche erfindungsgemäss  im Bereich der Anlage der Zungenschiene zunächst abnehmend und dann  anschliessend zunehmend ausgebildet ist, in einem Vertikalabstand  von 10 bis 20 mm, insbesondere 14 mm von der Fahroberkante, gemessen.  Um den Querschnitt der Backenschiene möglichst wenig zu schwächen  und dennoch eine ausreichende Verstärkung der Zungenschiene zu erreichen  ist mit Vorteil die Ausbildung derart weitergebildet, dass die Backenschiene  im Bereich der Anlage an die Zungenschiene angefast ausgebildet ist,  wobei die Anfasung von der Fahrkante ausgehend Richtung Schienensteg  geneigt verläuft.

   Durch eine derartige Anfasung, welche an der Fahrkante  der Backenschiene ansetzt, ergibt sie darüber hinaus die Möglichkeit  die Zunge verstärkt auszubilden, ohne dabei den Verlauf der Fahrkante  übermässig zu beeinflussen. 



   Im abgerundet ausgebildeten Bereich am Übergang zwischen der Fahroberkante  und der Fahrkante ergibt sich naturgemäss aus der Verschneidung der  Anfasung mit dem Backenschienenkopfprofil eine Kante, mit welcher  der Spurkranz des Laufrades in Berührung kommt. Gemäss einer bevorzugten  Ausbildung der erfindungsgemässen Weiche ist diese sich aus der Verschneidung  der Ausfasung mit dem Backenschienenkopfprofil ergebende Kante abgerundet  ausgebildet, wobei weiters mit Vorteil die Abrundung derart ausge   bildet ist, dass das Backenschienenkopfprofil am Übergang der Fahroberkante  zur Anfasung mit einer Krümmung ausgebildet ist, deren Radius kleiner  ist als der des entsprechenden gekrümmten Bereiches eines Regelschienenprofils.

    Dadurch entsteht in diesem Bereich ein Überhang, sodass sich trotz  Verringerung der Breite des Backenschienenkopfes eine sehr geringe  Spurveränderung ergibt. Darüber hinaus wird durch eine derartige  Ausbildung die Berührgeometrie zwischen dem Laufradspurkranz im Bereich  des Überganges des Laufrades von der Backenschiene auf die Zungenschiene  optimiert, sodass ein besonders ruckfreier Übergang in diesem Bereich  erreicht wird. 



   Eine besonders belastbare und verschleissfeste Weiche ergibt sich  dann, wenn die grösste Verstärkung der Zungenschiene wie bereits  erwähnt in jenem Bereich ausgebildet ist, in welchem das Laufrad  seitlich mit der Zungenschiene in Berührung kommt und es ist daher  die erfindungsgemässe Weiche gemäss einer bevorzugten Ausbildung  derart weitergebildet, dass der Punkt mit der grössten Verstärkung  der Zungenschiene bzw. mit der geringsten Breite des Backenschienenkopfes  in einem Abstand von 1/5 bis 1/3, vorzugsweise 1/4, der Länge der  Anlage der Zungenschienen an die Backenschiene von der Zungenspitze  liegt.

   An diesem Punkt ist naturgemäss die grösste Abweichung des  Fahrkantenverlaufes von dem Normverlauf zu beobachten und es ist  daher das Ausmass der Verstärkung der Zungenschiene bzw. der Verringerung  der Breite der Backenschiene derart zu wählen dass sich eine erhöhte  Verschleissfestigkeit bei gleichzeitig möglichst geringer Veränderung  der Fahrkante ergibt. Eine besonders vorteilhafte Ausbildung ergibt  sich hierbei, wenn die maximale Breitenverringerung der Backenschiene  bzw. die maximale Verstärkung der Zungenschiene 2 bis 5 mm, vorzugsweise  3 mm beträgt. 



   Wie bereits erwähnt ist ein besonders ruckfreier Übergang des Laufrades  von der Backenschiene auf die Zungenschiene erwünscht und es ist  in diesem Zusammenhang die erfindungsgemässe Weiche mit Vorteil derart  weitergebildet, dass die vertikale Höhe der Zungenschiene im Bereich  der Anlage an die Backenschiene aus   gehend von der Zungenspitze  in Richtung zum Ende der Anlage zunimmt.

   Dadurch erfolgt ein kontinuierlicher  Übergang der rollenden Last von der Backenschiene auf die Zungenschiene,  wobei die Berührgeometrie in diesem Bereich weiter verbessert werden  kann, wenn, wie es einer bevorzugten Ausbildung entspricht, die innere  Flanke des Laufradspurkranzes, welche mit der Laufradachse vorzugsweise  einen Winkel von 50 DEG  bis 70 DEG , insbesondere 60 DEG  einschliesst,  wenigstens im Bereich der grössten Verstärkung der Zungenschiene  parallel zu einer an die Zungenschiene und die Backenschiene gelegten  Tangente verläuft oder die Schienen entlang dieser Tangente berührt.

    Dadurch wird gewährleistet, dass insbesondere im Bereich des Auflaufens  des Laufrades auf die Zungenschiene trotz der Verstärkung des Zungenquerschnittes  das Laufrad sowohl die Zungenschiene als auch die Backenschiene berührt,  wobei ein Aufsteigen des Laufrades verhindert wird. 



   Wie bereits erwähnt, ist die erfindungsgemässe Verstärkung des Zungenschienenquerschnittes  und die damit verbundene Erhöhung der Verschleissfestigkeit insbesondere  bei Weichengeometrien von Vorteil, bei welchen hohe Querkräfte auftreten.  Mit Vorteil ist die erfindungsgemässe Weiche daher eine Innenbogenweiche,  wobei die kurvenäussere Zungenschiene im Querschnitt verstärkt ausgebildet  ist. Dadurch wird dem Umstand Rechnung getragen, dass auf die kurvenäussere  Zungenschiene bei Innenbogenweichen aufgrund des geringeren Krümmungsradius  und des vergrösserten Ablenkwinkels besonders hohe Querkräfte wirken.                                                          



   Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch  dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In dieser zeigen      Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Weichenbereich, in welchem  eine Zungenschiene in Anlage an eine Backenschiene gelangt,     Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,     Fig.  3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1,     Fig. 4 einen  Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1,     Fig. 5 eine vergrösserte  Darstellung eines Backenschienenkopfes gemäss Fig. 3 und        Fig.6 eine vergrösserte Darstellung des Backenschienenkopfes mit  der anliegenden Zungenschiene im Schnitt gemäss Fig. 3.  



   In Fig. 1 ist die Backenschiene des Stammgleises mit 1 und die Zungenschiene  des Zweiggleises mit 2 bezeichnet, wobei lediglich derjenige Bereich  dargestellt ist, in welchem die Zungenschiene 2 an die Backenschiene  1 anliegt. An der jeweils breitesten Stelle der Backenschiene 1 wird  die Fahrkante ausgebildet, wobei in Fig. 1 ersichtlich ist, dass  die Fahrkante nicht geradlinig verläuft, sondern dass die Breite  der Backenschiene 1 ausgehend vom Bereich der Zungenspitze 3 der  Zungenschiene 2 bis zu dem Bereich 4 abnehmend ausgebildet und im  daran anschliessenden Bereich wiederum zunehmend ausgebildet ist,  sodass sich ein geknickter Verlauf der Fahrkante 5 ergibt.

   Die Zungenschiene  2 ist entsprechend der Verringerung der Breite des Backenschiene  1 in Richtung zur Backenschiene 1 hin verstärkt ausgebildet, wobei  im Bereich 4, in welchem das Laufrad seitlich mit der Zungenschiene  in Berührung kommt, die grösste Verstärkung vorgesehen ist. In den  Schnittansichten gemäss den Fig. 2, 3 und 4 ist nur ersichtlich,  dass die Verringerung der Breite des Backenschienenkopfes durch eine  Anfasung bzw. einen Unterschnitt am Schienenkopf erreicht wird. Das  Ausmass des Unterschnittes ist im Punkt bzw. Bereich 4, welchem die  Schnittansicht gemäss Fig. 3 entspricht, am grössten und somit die  Zungenschiene 2 am stärksten verbreitert, da in diesem Bereich der  Verschleiss durch die ruckartige Einleitung von Querkräften am grössten  ist.

   In den Schnittansichten gemäss den Fig. 2, 3 und 4 ist weiters  ersichtlich, dass die vertikale Höhe der Zungenschiene 2 ausgehend  von der Zungenspitze 3 bis zu einem Bereich nahe dem Ende der Anlage  der Zungenschiene 2 an die Backenschiene 1 zunehmend ausgebildet  ist. Dies ermöglicht eine ruckfreie und kontinuierliche Übernahme  der rollenden Last durch die Zungenschiene 2. 



   In Fig. 5 ist nun der Querschnitt des Backenschienenkopfes an der  Stelle 4, an welcher die Breite der Backenschiene 1 am stärksten  verringert ist, dargestellt. Mit der strichlierten Linie 6 ist das  Normprofil der Backenschiene 1 angedeutet, so wie es ausserhalb des  Bereiches der Anlage der Zungenschiene 2 geformt ist. Die Fahrkante  des mit der strichlierten Linie 6 angedeuteten Normprofils verläuft  hierbei an der mit 7 gekennzeichneten Stelle, wobei mit 8 eine Anfasung  bzw. ein Unterschnitt angedeutet ist, wie er gemäss den bekannten  Ausbildungen oder gemäss dem Stand der Technik, ausgehend von der  Fahrkante 7 schräg nach unten verlaufend, ausgebildet ist, um die  Anlage der Zungenschiene 2 zu erleichtern.

   Gemäss der Erfindung ist  nun aber ausgehend vom Bereich der Zungenspitze 3 der Unterschnitt  bis zur Stelle 4 zunehmend ausgebildet, sodass sich an der Stelle  4, das in Fig. 5 mit voller Linie dargestellte Backenschienenkopfprofil  ergibt. Die Breite der Backenschiene 1 wurde hierbei um den Abstand  a verringert, wobei naturgemäss die Zungenschiene 2 um das gleiche  Ausmass verstärkt wird. Der am Übergangsbereich von der Anfasung  zum Normprofil liegende gekrümmte Bereich kann dabei mit einem Radius  r1 ausgebildet sein, welcher kleiner ist als der Radius r2, welcher  der Krümmung des Normprofils entspricht. Dadurch ergibt sich eine  Verschiebung der Fahrkante um einen Abstand von lediglich b, welcher  Abstand kleiner ist als der Abstand a, um welchen die Breite der  Backenschiene verringert ist. 



   In Fig. 6 ist nun zusätzlich zur Backenschiene 1 die anliegende Zunge  2 dargestellt, wobei mit strichlierten Linien das Laufrad 9 mit dem  Spurkranz 10 ersichtlich ist. Die Geometrie ist hierbei derart optimiert,  dass die Innenflanke 11 des Spurkranzes 10 eine gemeinsame Tangente  an die Backenschiene 1 und an die Zungenschiene 2 bildet. 



   Insgesamt wird mit der Erfindung eine verschleissfestere Weiche mit  erhöhter Liegedauer geschaffen, womit eine Erhöhung der Sicherheit  durch Verminderung der Bruchgefahr erzielt wird. Die Berührgeometrie  ist derart optimiert, dass der Verlauf der Fahrkante möglichst wenig  beeinflusst wird.

Claims (10)

1. Weiche mit einem Stammgleis und einem Zweiggleis, wobei jeweils eine Schiene eines jeden Gleises als Zungenschiene ausgebildet und in Anlage an die jeweilige Backenschiene, bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine genannte Backenschiene (1) im Bereich ihrer Anlage an die Zungenschiene (2) mit einer im Vergleich zum ausserhalb der Anlage liegenden Bereich verringerten Breite des Schienenkopfes ausgebildet ist, wobei die Breite des Schienenkopfes ausgehend von der Zungenspitze (3) bis zu einem Punkt (4), an welchem das Laufrad seitlich mit der Zungenschiene (2) in Berührung kommt, abnimmt und im daran anschliessenden Bereich zunimmt und dass die Zungenschiene (2) zur Backenschiene (1) hin entsprechend der Verringerung der Breite des Backenschienenkopfes im Querschnitt verstärkt ausgebildet ist.

2.

Weiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Backenschienenkopfes in einem Vertikalabstand von 10 bis 20 mm, insbesondere 14 mm, von der Fahroberkante gemessen ist.

3. Weiche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Backenschiene (1) im Bereich der Anlage an die Zungenschiene (2) angefast ausgebildet ist, wobei die Anfasung von der Fahrkante ausgehend Richtung Schienensteg geneigt verläuft.

4. Weiche nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sich aus der Verschneidung der Anfasung mit dem Backenschienenkopfprofil ergebende Kante abgerundet ausgebildet ist.

5.

Weiche nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Backenschienenkopfprofil am Übergang der Fahroberkante zur Anfasung mit einem gekrümmten Bereich ausgebildet ist, dessen Radius kleiner ist als der des entsprechenden gekrümmten Bereichs eines Regelschienenprofils.

6. Weiche nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Punkt (4) mit der grössten Verstärkung der Zungenschiene (2) bzw. mit der geringsten Breite des Backenschienenkopfes in einem Abstand von 1/5 bis 1/3, vorzugsweise 1/4, der Länge der Anlage der Zungenschienen (2) an die Backenschiene (1) von der Zungenspitze (3) liegt.

7. Weiche nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Breitenverringerung der Backenschiene (1) bzw. die maximale Verstärkung der Zungenschiene (2) 2 bis 5 mm, vorzugsweise 3 mm beträgt.

8.

Weiche nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Höhe der Zungenschiene (2) im Bereich der Anlage an die Backenschiene (1) ausgehend von der Zungenspitze (3) in Richtung zum Ende der Anlage zunimmt.

9. Weiche nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Flanke des Laufradspurkranzes, welche mit der Laufradachse vorzugsweise einen Winkel von 50 DEG bis 70 DEG , insbesondere 60 DEG einschliesst, wenigstens im Bereich der grössten Verstärkung der Zungenschiene (2) parallel zu einer an die Zungenschiene (2) und die Backenschiene (1) gelegten Tangente verläuft oder die Schienen entlang dieser Tangente berührt.

10.

Weiche nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Weiche eine Innenbogenweiche ist und dass die kurvenäussere Zungenschiene im Querschnitt verstärkt ausgebildet ist.