[0001] Die Erfindung betrifft eine schwingungsdämmende Bahngleisauflagerung, deren Schienen
vermittels Schwellen samt Schotterbett oder Gleistragplatten auf einem Betonbalken
ruhen, sowie einer Federeinrichtung, die aus Metallfedern oder einem Elastomer besteht
und unterhalb des Gleises zwischen dem Betonbalken und einem Betonfundament angeordnet
ist.
[0002] Derartige Bahngleisauflagerungen, die vorwiegend in Tunneln zum Vermeiden der Belästigung
durch Erschütterungen verwendet werden, haben den Nachteil, daß große Massen des auf
dem Ortbeton des Fundamentes federnd abgestützten Betonbalkens eingesetzt werden müssen.
Diese sind für eine niedrige Eigenfrequenz der beim Befahren in Schwingung geratenden
Masse erforderlich, damit auch niedrige Emissionsfrequenzen gedämpft werden können.
Große Massen sind nicht nur aufwendig herzustellen, sondern erfordern auch einen entsprechend
großen Tunnelausbruch, der ebenso aufwendig ist.
[0003] Der Stand der Technik kennt Federeinrichtungen in Form elastischer Flächenlager für
den die Schienen tragenden Betonbalken, Streifenlager in Form von längs in Abstand
verlaufenden Federeinrichtungen zwischen dem Betonbalken und dem Betonfundament, sowie
als Punkt- oder Einzellager ausgebildete Federeinrichtungen, die an Gitterkreuzungspunkten
zwischen dem Fundament und der die Schienen tragenden Betonplatte angeordnet sind.
Der Wirkungsgrad der Dämmung nimmt ebenso wie der Herstellungsaufwand in der genannten
Reihenfolge der Bauarten zu.
[0004] Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine material-, raum- und aufwandsparende
Bahngleisauflagerung mit guter Schwingungsdämmung bereitzustellen. Sie besteht bei
einer Bahngleisauflagerung der eingangs erwähnten Art darin, daß zusätzlich zur und
neben der Federeinrichtung zwischen dem Betonbalken und dem Fundament Stoßdämpfungselemente
angeordnet sind, die parallel mit der Federeinrichtung zur Wirkung gelangen.
[0005] Die Stoßdämpfungselemente können aus viskoelastischem Material mit hohem Verlustfaktor,
d.h. hoher Energieabsorption, oder aus Hydraulikdämpfern bestehen.
[0006] Das viskoelastische Material ist vorteilhaft ein poröser Kunststoff mit einem Verlustfaktor
von etwa 0,25 bis 0,60, vorzugsweise von 0,40 bis 0,50. Als solches Material wird
zweckmäßig ein teilkristallines PUR-Elastomer mit hohem amorphem Anteil eingesetzt.
[0007] Bei einer ersten, besonders einfachen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Auflagerung
sind die stoßdämpfenden Elemente in Form des viskoelastischen Materials und die Federeinrichtung
in Form eines Elastomers beide je in Streifenform abwechselnd nebeneinander zwischen
der Unterseite des Betonbalkens und dem Fundament so angeordnet sind, daß sie ein
vollflächiges Auflager ergeben. Die federnden oder stoßdämpfenden Materialstreifen
sind zweckmäßig gleich dick. Unterschiedliche Dicke kann durch eine Aufbetonschicht
entsprechend der Differenz der Materialstärken ausgeglichen werden.
[0008] Um das Verlegen zu vereinfachen und dabei Fehler zu vermeiden, sind die zweierlei
Streifen vorzugsweise auf einer gemeinsamen Textil- oder Vliesmatte aufgebracht. Die
zweierlei Streifen können gleich dick und/oder gleich breit sein; auch dies vereinfacht
das Verlegen und verbilligt die Herstellung und Verarbeitung der Streifen.
[0009] Eine besonders wirksame Schwingungsdämmung wird erreicht, wenn je aus einer Schicht
aus viskoelastischem Material und einer Schicht aus einem die Federeinrichtung darstellenden
Elastomer bestehende Blöcke als punktförmige Zwischenlagen an Gitterkreuzungspunkten
zwischen dem Betonbalken und dem Betonfundament angeordnet sind. Auch bei dieser Ausführungsform
mit Punkt- oder Einzellagerung des die Schienen tragenden Betonbalkens können die
Blöcke zweckmäßig auf einer gemeinsamen Textil- oder Vliesmatte aufgebracht sein.
[0010] Eine Ausführungsform mit als Stoßdämpfungselemente besonders wirksamen Hydraulikdämpfern
sieht vor, daß im Bereich direkt unterhalb des Gleises eine Federeinrichtung in Form
einer durchgehenden elastischen Elastomerschicht und beidseitig daneben in Ausnehmungen
des Betonbalkens angeordnete Reihen von Stoßdämpfungselementen in Form von Hydraulikdämpfern
angeordnet sind, die sich unten am Betonfundament und oben an mit der Oberseite des
Betonbalkens fluchtend mit dieser verbundenen Stahlträgern abstützen. Die Stahlträger
können in den Betonbalken integriert sein.
[0011] Es ist im übrigen auch möglich, eine vorhandene Gleisauflagerung, deren die Gleise
tragender Betonbalken lediglich mit einer Federeinrichtung abgestützt ist, mit einer
zusätzlichen Dämpfung auszustatten, indem auf dem Betonbalken seitlich an beiden Seiten
auskragend Stahlträger mit einer mit der Oberseite des Betonbalkens fluchtenden Oberseite
angebaut werden, die mit Reihen sich auf dem Fundament abstützender Stoßdämpfungselemente
in Form von Hydraulikdämpfern verbunden sind.
[0012] Die Erfindung wird anhand in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer
Bahngleisauflagerungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 einen Tunnelquerschnitt
mit einem darin vollflächig aufgelagerten Bahngleis, Fig. 2 schematisch eine vollflächige
Bahngleisauflagerung in einem Querschnitt, Fig. 3 die Auflagerung nach Fig. 2 in Draufsicht
ohne Schienen und diese stützenden Betonbalken, Fig. 4 schematisch eine Punkt- oder
Einzelauflagerung eines Bahngleises in einem Querschnitt, Fig. 5 die Auflagerung nach
Fig. 4 in Draufsicht ohne Schienen und mit angedeutetem Betonbalken, Fig. 6 eine andere
Ausführung einer Punkt- oder Einzelauflagerung in der Darstellung wie in Fig. 5, Fig.
7 schematisch eine weitere Ausführung einer Punkt- oder Einzelauflagerung im Querschnitt,
Fig. 8 die Auflagerung nach Fig. 7 in Draufsicht ohne Schienen und Fig. 9 eine Ausführungsform
mit Stoßdämpfungseinrichtungen angebaut an eine bestehende, lediglich federelastische
Bahngleisauflagerung.
[0013] In Fig. 1 sind die mit 1 bezeichneten Schienen eines Bahngleises vermittels Schienenbefestigung
2 auf der Gleistragplatte 3 befestigt, die in einem längsverlaufenden Betonbalken
4, wie etwa Stahlbetonbalken, einbetoniert ist. Die Gleistragplatte 3 dient zur genauen
Festlegung des Abstandes der beiden Schienen 1. Auf der Gleistragplatte 3 sitzen der
Schalldämmung dienende Absorberplatten 5. Zur Schalldämmung und zum Bereitstellen
einer Fahrbahn für Reparatur und Notfälle ist der Betonbalken 4 beidseitig mit hochstehenden
Wangen 6 versehen, so daß sich diese Wangen 6 und die Absorberplatten 5 auf dem Niveau
der Schienenlauffläche befinden. Der Betonbalken 4 stützt sich auf dem aus Ortbeton
bestehenden Fundament 7 der Tunnelsohle über eine Federeinrichtung 8 bestehend aus
Elastomerstreifen ab.
[0014] Da dem Modell des Einmassenschwingers folgend die Gleistragplatte 3 zusammen mit
dem Betonbalken (4) die schwingende Masse bildet, wird bei den weiteren Figuren die
Masse beider Teile als Betonbalken (4) bezeichnet.
[0015] Um den Betonbalken 4 auch seitlich von dem Fundament 7 der Tunnelsohle zu trennen,
werden Seitenmatten 9 eingelegt, die eine kraftschlüssige Verbindung zur Tunnelsohle
verhindern. Bis hierher entspricht die in Fig. 1 dargestellte Bahngleisauflagerung
dem Stand der Technik. Hier setzt nun die Erfindung ein: Die nicht von den Elastomerstreifen
der Federeinrichtung 8 abgedeckten Bereiche an der Unterseite des Betonbalkens 4 sind
von Streifen 10 aus viskoelastischem Material abgedeckt, welche die Stoßdämpfungselemente
bilden. Wenn die viskoelastischen Streifen 10 dieselbe Dicke haben wie die federelastischen
Streifen der Federeinrichtung 8, werden sie nebeneinander zwischen dem Fundament 7
und dem Betonbalken 4 angeordnet. Das viskoelastische Material besitzt einen hohen
Verlustfaktor von beispielsweise 0,4.
[0016] Wenn es erforderlich ist, für die Elastomerstreifen der Federeinrichtung 8 und die
viskoelastischen Streifen 10 unterschiedliche Materialdicken zu verwenden, kann die
Differenz durch Aufbetonstreifen einfach ausgeglichen werden.
[0017] Fig. 2 zeigt die Schienenauflagerung nach Fig. 1 in einem schematischen Querschnitt,
Fig. 3 eine Draufsicht auf Fig. 2 ohne Betonbalken 4 und Schienen 1.
[0018] Fig. 4 ist ein Schnitt durch ein punkt- bzw. einzelaufgelagertes Gleis nach der Linie
IV-IV in Fig. 5, welche schematisch die Gleisauflagerung der Fig. 4 in Draufsicht
zeigt.
[0019] Die zu Fig. 5 analoge Draufsicht einer Gleisauflagerung der Fig. 6 zeigt quadratisch
geformte blockförmige Federeinrichtungen 8, umgeben von stoßdämpfenden Streifen 10.
Die Blöcke der Federeinrichtungen 8 und der diese umgebenden Streifen 10 sind als
punktförmige Zwischenlagen an Gitterkreuzungspunkten zwischen dem Betonbalken 4 und
dem Fundament 7 ausgebildet.
[0020] Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Gleisauflagerung mit einem im Bereich direkt unterhalb
des Betonbalkens 4 durchgehenden Flächenlager aus dem die Federeinrichtung 8 darstellenden
Elastomer analog den Fig. 4 und 5. Fig. 7 ist ein Querschnitt entlang der Linie VII-VII
der Draufsicht der Fig. 8. Beidseitig neben der die Federeinrichtung 8 darstellenden
Schicht sind in Ausnehmungen des Betonbalkens 4 Reihen einzelner Stoßdämpfungselemente
11 in Form von Hydraulikdämpfern angeordnet, die sich unten am Fundament 7 und oben
an längsverlaufenden Stahlträgern 12 abstützen, deren Oberseite mit der Oberseite
des Betonbalkens 4 fluchtet und die in den Betonbalken 4 eingelassen und mit diesem
fest verbunden sind.
[0021] Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform der Gleisauflagerung im Querschnitt ähnlich Fig.
8, wobei jedoch die Stoßdämpfungselemente 11 im Nachhinein an ein nur mit einer Federeinrichtung
8 in Form eines Flächenlagers ausgestattete Bahngleisauflagerung angebaut worden sind.
[0022] Seitlich an beiden Seiten des die Schienen 1 tragenden Betonbalkens 4 sind an diesem
auskragend Stahlträger 12' befestigt, deren Oberseite mit der Oberseite des Betonbalkens
4 fluchtet und die mit Reihen sich auf dem Fundament 7 abstützender Stoßdämpfungselemente
11 in Form von Hydraulikdämpfern verbunden sind.
[0023] Die Erfindung kann die Schwingungsdämmung einer elastischen Bahngleisauflagerung
verbessern, die über die auf die lokalen Gegebenheiten abgestimmte, richtige Dimensionierung
der Eigenfrequenz des schwingenden Systems, d.h. der Masse des das Gleis tragenden
Betonbalkens samt Gleistragplatte und der Steifigkeit der diese stützenden Federeinrichtung
hinausgeht und die aufwendige Punktlagerung vermeidet.
[0024] Da bei Schienenbahnen das Verhältnis von Zugüberfahrtsdauer zur nachfolgenden Pausenlänge
in der Regel zumindest 1:10 (vorwiegend sogar 1:20) erreicht und 1:5 keinesfalls unterschreitet,
wird die bei einem Dämpfungselement erfolgende Energieumwandlung in Wärme kühltechnisch
durch die Wärmeleitung des Betons ausreichend beherrscht werden. Eine zusätzliche
Wärmeabfuhr über Kühlbleche ist konstruktiv jedoch machbar.
1. Schwingungsdämmende Bahngleisauflagerung, deren Schienen (1) vermittels Schwellen
samt Schotterbett oder Gleistragplatten (3) auf einem Betonbalken (4) ruhen, sowie
mit einer Federeinrichtung (8), die aus Metallfedern oder einem Elastomer besteht
und unterhalb des Gleises zwischen dem Betonbalken (4) und einem Fundament (7) angeordnet
ist, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur und neben der Federeinrichtung (8) zwischen dem Betonbalken (4) und
dem Fundament (7) Stoßdämpfungselemente (10) angeordnet sind, die parallel mit der
Federeinrichtung (8) zur Wirkung gelangen.
2. Bahngleisauflagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stoßdämpfenden Streifen (10) aus viskoelastischem Material mit hohem Verlustfaktor,
d.h. hoher Energieabsorption, oder aus Hydraulikdämpfern bestehen.
3. Bahngleisauflagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das viskoelastische Material ein Kunststoffschaum mit einem Verlustfaktor von etwa
0,25 bis 0,60 ist.
4. Bahngleisauflagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Kunststoff ein PUR-Elastomer mit hohem amorphem Anteil ist.
5. Bahngleisauflagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (10) aus viskoelastischem Material und die Federeinrichtung (8) in Form
eines Elastomers beide je in Streifenform abwechselnd nebeneinander zwischen der Unterseite
des Betonbalkens (4) und dem Fundament (7) so angeordnet sind, daß sie ein vollflächiges
Auflager ergeben.
6. Bahngleisauflagerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweierlei Streifen auf einer gemeinsamen Textil- oder Vliesmatte aufgebracht
sind.
7. Bahngleisauflagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Blöcke, die je aus einer eine Federeinrichtung (8) darstellenden Schicht aus einem
federnden Elastomer und aus ein Dämpfungselement (10) darstellendem viskoelastischem
Material bestehen, als punktförmige Zwischenlagen an Gitterkreuzungspunkten zwischen
dem Betonbalken (4) und dem Fundament (7) angeordnet sind.
8. Bahngleisauflagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich direkt unterhalb des Gleises eine durchgehende Schicht aus dem die Federeinrichtung
(8) darstellenden Elastomer und beidseitig daneben Reihen von Stoßdämpfungselementen
(11) in Form von Hydraulikdämpfern in Ausnehmungen der Federeinrichtung (8) angeordnet
sind, die sich unten am Fundament (7) und oben an Stahlträgern (12) abstützen, die
mit dem Betonbalken (4) verbunden sind.
9. Bahngleisauflagerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlträger (12) in den Betonbalken (4) integriert sind.
10. Bahngleisauflagerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Nachhinein mit dem Betonbalken (4) verbundene Stahlträger (12') seitlich an beiden
Seiten des Betonbalkens (4) an diesem auskragend befestigt sind.
11. Verfahren zum Herstellen einer Bahngleisauflagerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen beide Schienen (1) des Gleises tragenden Betonbalken (4) einer bestehenden
federelastischen Bahngleisauflagerung seitlich an beiden Seiten des Betonbalkens (4)
mit dessen Oberseite fluchtende Stahlträger (12') angebaut werden, die je mit Reihen
sich auf dem Fundament (7) abstützender Stoßdämpfungselemente (11) in Form von Hydraulikdämpfern
verbunden sind.