【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の課題は、レール要素を強固な走行路面に固定するレール固定システムであって、レール要素と強固な走行路面との間に中間構造体が配置されており、レール要素が中間構造体によって強固な走行路面に弾性的に作用結合されており、中間構造体は、本発明に従って、単一の弾性的な中間層要素を1つしか有さず、単一の弾性的な中間層要素は、中間層要素の断面にわたって、中間層要素の長手方向延在長さの方向でかつ/又は長手方向延在長さに対して横方向で変化する弾性分布を有する、レール固定システムによって解決される。
【0005】
このように本発明に従って構成された単一の弾性的な中間層要素の使用または利用により、別の高弾性の中間プレート等を省略可能であり、したがって、レール固定システムの構造が著しく単純化される。これにより、特にレール固定システムの組立が単純化される。これは、線路に沿ってこの種のレール固定システムを多数使用することで、材料及び組立時間を大きく節約できる可能性を必然的に伴う。
【0006】
この場合、特に強調すべきは、単一の弾性的な中間層要素の長手方向延在長さの方向でも、単一の弾性的な中間層要素の横方向延在長さの方向でも変化する弾性分布の実施変化態様である。これは、特に横方向延在長さでの変化する弾性分布が、レール固定システムの弾性挙動に肯定的に作用するからである。
【0007】
つまり、本発明では、強固な走行路面に関して必要なすべての弾性を、本発明に係るレール固定システムの単一の弾性的な中間層要素のみで、構造的に実現可能である。
【0008】
「強固な走行路面(Feste−Fahrbahn)」なる概念は、本発明の意味だけでなく、専門図書においても、実質的にバラストレスのレール基礎を指している。実質的にバラストレスのレール基礎の場合、レール固定システムが固定される特にコンクリート枕木は、バラスト内ではなく、大抵の場合、コンクリートにより強固に固められて、剛体の基礎構造上に位置している。代替的に、この種のレール固定システムは、枕木なしに、予め製造されたコンクリートプレート上に直接固定されている。このような剛体の基礎構造またはコンクリート構造に基づいて、この種のレール固定システムは、弾性的に形成されていなければならない。
【0009】
この点において、本発明の意味で、レール固定システムは、強固な走行路面用のレール固定システムである。
【0010】
単一の弾性的な中間層要素は、レール要素の下面に直接隣接して配置されていると好ましく、その結果、レール要素を、直接、緩衝作用をもって良好に弾性支承することができる。
【0011】
特に良好な弾性特性は、単一の弾性的な中間層要素が、中間層要素の縁部から完全に間隔を置いた、より弾性的に構成された弾性内側領域を有していると、実現可能である。
【0012】
この関連で、単一の弾性的な中間層要素全体の良好な安定性を保証すべく、より弾性的に構成された弾性内側領域が、単一の弾性的な中間層要素のすべての縁部に対して、20mmの最低間隔を有していると、特に有利である。
【0013】
この点において、好ましい実施変化態様では、単一の弾性的な中間層要素の縁部からの、より弾性的に構成された弾性内側領域の間隔は、30mm未満、好ましくは20mm未満であってもよい。
【0014】
さらに、より弾性的に構成された弾性内側領域を、より弾性が小さく(weniger elastisch)構成された弾性外側領域が完全に包囲するようになっていると、有利である。これにより、より弾性が小さく構成された弾性外側領域をひとまとまりに形成することができ、したがって、単一の弾性的な中間層要素の極めて良好な安定性を実現することができる。
【0015】
より弾性的に構成された弾性内側領域を多様に構成可能であることは明らかである。
【0016】
単一の弾性的な中間層要素が、中心周りに同心的に配置された、より弾性的に構成された弾性内側領域を有していると、単一の弾性的な中間層要素における好ましい弾性分布を実現することができる。
【0017】
単一の弾性的な中間層要素が、円形、楕円形又は卵形の弾性内側領域を有し、弾性内側領域が、円形、楕円形又は卵形の弾性内側領域に隣接する、より弾性が小さく構成された弾性外側領域よりも弾性的に構成されていると、単一の弾性的な中間層要素は、その周囲を取り巻く縁部領域の領域全体で、好適に高められた剛性を得ることができる。
【0018】
より弾性的に構成された弾性内側領域が、60mm〜100mm、好ましくは80mmの直径を有していると、単一の弾性的に構成された中間層要素において、極めて良好な弾性分布を実現することができる。
【0019】
弾性が異なるように構成された領域が、単一の弾性的な中間層要素において構造的に様々に、例えば異なる弾性特性を有する互いに隣接する材料領域によって形成されてもよいことは、明らかである。
【0020】
好ましい実施変化形態では、より弾性的に構成された弾性内側領域は、単一の弾性的な中間層要素の、隣接するより弾性が小さく構成された弾性外側領域よりも薄く構成されている。特に、単一の弾性的な中間層要素の、相応に構成された中央部の材料弱化部により、本発明において所望される弾性分布を構造的に簡単に実現することができる。
【0021】
例えば、単一の弾性的な中間層要素は、単一の弾性的な中間層要素の縁部領域が、より弾性的に構成された弾性内側領域よりも低い弾性、ひいては、より高い固有剛性を有するように寸法設定されているか、好ましくは中央部に配置された材料凹陥部を有している。これにより、レール要素に働く横方向力により引き起こされるレール要素の転動またはレール要素の傾倒が、明らかに軽減される。
【0022】
この材料凹陥部は、好ましくは円形、楕円形又は卵形に形成されている。
【0023】
好ましくは、所望の弾性分布を達成すべく、より弾性的に構成された弾性内側領域が、3mm〜10mmの厚さを有し、好ましくは5.5mmの厚さを有している。
【0024】
特に好ましくは、より弾性的に構成された弾性内側領域が、15:1の直径と厚さの関係を有していると、単一の弾性的な中間層要素の断面にわたって変化する弾性分布を実現することができる。
【0025】
より弾性的に構成された弾性内側領域が、本発明の意味で約15:1の直径と厚さの比に相当する、14.55の直径と厚さの比に等しい80mmの直径と5.5mmの厚さとを有していると好ましい。
【0026】
単一の弾性的な中間層要素が、21:15:1、好ましくは210mm×148mm×10mmの幅:奥行き:高さの関係を有する外形寸法を有していると、当該レール固定システムの単一の弾性的な中間層要素を、特に既存のレール固定システムにも組み込むことができる。
【0027】
この点において、単一の弾性的な中間層要素の外形寸法は、好ましくは210mm×148mm×10mmであり、すなわち外形寸法は、21:15:1の関係を有している。このとき、より弾性的に構成された弾性内側領域の直径は、より弾性的に構成された弾性内側領域の厚さが5.5mmであるとき、80mmであると好ましい。
【0028】
さらに、単一の弾性的な中間層要素が、単一の弾性的な中間層要素の、支持能力のある実効支持面に対する、レール要素の総重なり面に関して、1.2の支持関係(Auflagerelation)を有していると、有利である。
【0029】
単一の弾性的な中間層要素の、レール要素により覆われる総重なり面は、単一の弾性的な中間層要素がレール要素と持続的に作用接触する有効支持面が26,053mm
2であるとき、31,080mm
2であると好ましい。
【0030】
さらに、単一の弾性的な中間層要素が、35kN/mm(±15%)の静的ばね定数を有し、静的ばね定数が、28kNと78kNの間のセカント(正割)として測定されていると、有利である。
【0031】
さらに、単一の弾性的な中間層要素が、45kN/mm(±15%)未満の動的ばね定数を有し、動的ばね定数が、室温(21°)及び15Hzの振動数で、28kNと78kNの間のセカントとして測定されていると、有利である。
【0032】
この関連で、単一の弾性的な中間層要素が、1.3未満の硬化率(Versteifungsfaktor)を有する動的ばね定数と静的ばね定数との間の比を有していると、さらに有利である。
【0033】
特に本発明の意味で必要な特性を充足すべく、単一の弾性的な中間層要素が様々な材料から製造されていてもよいことは、自明である。材料の例は、全般的に、発泡されたプラスチック等である。特にターポリマーエラストマー、例えば、特にエチレン‐プロピレン‐ジエン‐ゴム、略してEPDM、発泡された独立気泡型のポリウレタン(PU)等が、ここでの要求を長期にわたって特に良好に充足し得ることが、判っている。
【0034】
この点において、単一の弾性的な中間層要素が、微孔性のゴム又はポリウレタンからなる本体を有していると、有利である。
【0035】
単一の弾性的な中間層要素におけるさらなる重量削減は、単一の弾性的な中間層要素が、単一の弾性的な中間層要素の縁部の少なくとも2つに、それぞれ1つの縦長の材料凹欠部を有していると、簡単に達成可能である。
【0036】
縦長の材料凹欠部が、単一の弾性的な中間層要素の長辺の方向で延在していると好ましく、これにより、縦長の材料凹欠部を、より大きく単一の弾性的な中間層要素から凹欠させることができる。
【0037】
これに加え、単一の弾性的な中間層要素が、中間層要素の縁部の少なくとも2つに、それぞれ2つの突出した歯部を有していると、単一の弾性的な中間層要素と、レール固定システムの単数又は複数のアングルガイドプレートとの好適な噛み合いを達成することができる。これらの突出した歯部は、材料凹欠部から張り出しており、その結果、相応に相補的に構成されたアングルガイドプレートと良好に噛み合うことができる。
【0038】
別の態様において、本発明の根底にある別の課題は、強固な走行路面における単純化されたポリバレントな(polyvalent)レール固定システムを提供すること、すなわち、対応する剛体の基礎構造内にコンクリートによって強固に固められたコンクリート枕木等が、2つの異なる軌間を可能にするようになっている強固な走行路面にも、当該レール固定システムを使用可能に構成することである。
【0039】
本発明の根底にあるこの別の課題は、強固な走行路面が、ポリバレントな枕木要素を有し、レール固定システムの中間構造体が、梯形部を有して構成された硬質の梯形中間層要素を有し、硬質の梯形中間層要素が、単一の弾性的な中間層要素と強固な走行路面の一構成部材との間に配置されている、改良されたレール固定システムにより解決される。
【0040】
好ましくは、本発明に係るレール固定システムを用いてポリバレントな枕木要素も強固な走行路面において使用することができるように、中間構造体は、既に上で詳細に説明したような単一の弾性的な中間層要素に対して付加的に、さらに1つの硬質の梯形中間層要素を有している。
【0041】
この梯形中間層要素にも、確かに、ある程度の弾性が内在しているものの、この弾性は、本発明の意味で、特に単一の弾性的な中間層要素と比べて、無視できるほどの低さであるので、梯形中間層要素は、単一の弾性的な中間層要素よりも明らかに硬く構成されている。この点において、中間構造体は、引き続き、全体として1つの単一の弾性的な中間層要素を有しているにすぎない。
【0042】
レール要素に及ぼされる横方向力を強固な走行路面に導入することができるように、レール固定システムは、さらに、梯形に形成された隆起部を有するアングルガイドプレートを備え、梯形に形成された隆起部は、コンクリート枕木等の、相補的に形成された梯形溝内に係合可能である。この結果、運転時に発生する横方向力を、強固な走行路面に導入することができる。
【0043】
ポリバレントな枕木要素の場合、レール固定システムの2つの異なる組み付け位置を生じさせる2つの要求される軌間に基づいて、4つの梯形溝が枕木要素の各側に存在することを必要とする。
【0044】
しかし、このことは、レール固定システムを組み立てたときに、梯形溝の1つが覆われてしまうことも意味している。
【0045】
この点において、レール底部の下に位置決めされる単一の弾性的な中間層要素が全面的に枕木要素上に載置可能であるように、この梯形溝を充填要素により充填する必要性がある。
【0046】
従来技術によれば、ポリバレントな枕木要素であるが、従来使用されるレール固定システムでは必要な弾性を得られないために、古典的なバラスト敷きの走行路面にしか適しておらず、強固な走行路面には不適なポリバレントな枕木要素の場合、ポリバレントな枕木要素上へのレール底部の全面的な支持を保証することができるように、覆われてしまう梯形溝用の充填要素として梯形くさびが組み付けられる。しかし、この場合の欠点は、梯形くさびが固定不能であることである。
【0047】
この点において、単一の弾性的な中間層要素と強固な走行路面の一構成部材との間にレール固定システムが配置される、梯形部を有して構成された硬質の梯形中間層要素を有していると、有利である。
【0048】
当該レール固定システムの構造は、硬質の梯形中間層要素が、側方のアングルガイドプレートによって強固な走行路面に固定されていると、さらに単純化可能である。こうして、硬質の梯形中間層要素の、充填要素として作用する梯形部を、構造的に簡単に、自体公知のアングルガイドプレートによってポリバレントな枕木要素に締結し、ひいては、位置固定することができる。これにより、別の固定手段は不要となる。
【0049】
硬質の梯形中間層要素の梯形部が、強固な走行路面に面していると、当該レール固定システムまたは梯形部を有して構成された硬質の梯形中間層要素を、市販のポリバレントな枕木要素においても問題なく使用することができる。
【0050】
硬質の梯形中間層要素の梯形部を、レール要素によって相応の梯形溝内に固定可能であると好ましい。
【0051】
これにより、梯形部がレール要素の下に配置されていると、有利である。
【0052】
梯形部が、横方向リブ要素によって補強された梯形体を有していると、梯形要素を、硬質の梯形中間層要素に特に安定に構成することができる。
【0053】
追加的又は代替的に、梯形部が中空体を有していると有利である。これにより、梯形部は、より良好に梯形溝の形状に適合可能となり、したがって、梯形中間層要素とポリバレントな枕木要素との間の作用接触を強化することができる。さらに、硬質の梯形中間層要素を、より少量の材料によって製造可能になる。
【0054】
中空体が、横方向内部ウェブにより空間的に分割された二分割の中空室を有していると、安定性が改善された中空の梯形部を実現することができる。
【0055】
硬質の梯形中間層要素が、硬質の梯形中間層要素の縁部の少なくとも2つに、それぞれ1つの縦長の材料凹欠部を有していると、硬質の梯形中間層要素におけるさらなる材料節約を達成することができる。
【0056】
縦長の材料凹欠部が、硬質の梯形中間層要素の長辺の方向で延在していると好ましく、これにより、縦長の材料凹欠部も、単一の弾性的な中間層要素からより大きく凹欠させることができる。
【0057】
単一の弾性的な中間層要素が、単一の弾性的な中間層要素の縁部の少なくとも2つに、それぞれ2つの突出した歯部を有していると、レール固定システムの単数又は複数のアングルガイドプレートと硬質の梯形中間層要素の好ましい噛み合いを達成することができる。これらの突出した歯部は、張り出して、相応に相補的に構成されたアングルガイドプレートに噛み合うことができるように、材料凹欠部から張り出している。
【0058】
ここで再度明言しておくと、硬質の梯形中間層要素に関する特徴だけで、上位概念部に記載のレール固定システムが有利にさらに発展し、その結果、これらの特徴の組み合わせが本発明のその他の特徴なしに既に有利である。
【0059】
特に、当該梯形中間層要素を備えるレール固定システムは、ポリバレントな枕木要素と組み合わせた強固な走行路面における使用のための要求を充足する。
【0060】
本発明の付加的な態様によれば、レール固定システムが、アングルガイドプレートを有し、アングルガイドプレートが、少なくとも2つのプレート端部に、それぞれ2つの材料欠截部を有していると、本発明のその他の特徴とは独立して有利である。
【0061】
この点において、レール固定システムの別の独立した実施変化態様において、アングルガイドプレートの特別な構成が提案されている。
【0062】
この場合、2つの材料欠截部は、すなわち、単一の弾性的な中間層要素の2つの突出した歯部と、硬質の梯形中間層要素の2つの突出した歯部とが、アングルガイドプレートに係合可能であるように、アングルガイドプレートにおいて欠截されている。これにより、一方では、単一の弾性的な中間層要素とアングルガイドプレートとの間の特に緊密な作用結合が形成可能であり、他方では、硬質の梯形中間層要素とアングルガイドプレートとの間の特に緊密な作用結合が形成可能である。したがって、レール固定システムの個々の構成要素が、特に良好に互いに噛み合うことができる。
【0063】
この点において、それぞれのアングルガイドプレート自体は、レール要素に作用するより大きな横方向力を、強固な走行路面またはこれに関連する枕木要素に伝達することができる。
【0064】
2つの材料欠截部が、直方体状にアングルガイドプレートの縁部領域において欠截されていると好ましい。
【0065】
2つの材料欠截部が両方とも、アングルガイドプレートの長辺に配置されていると好ましく、その結果、突出した歯部が、ちょうど嵌まるようにアングルガイドプレートに差し込み可能となる。
【0066】
2つの材料欠截部が、アングルガイドプレートの角隅に配置されていると、アングルガイドプレートを、より容易にレール固定システムに取り付けることができる。
【0067】
材料欠截部が、アングルガイドプレートをアングルガイドプレートのプレート厚に関して部分的にのみ欠截したものであると、アングルガイドプレートに、好ましくは三方において開放された好適な歯部収容ポケットを形成することができる。
【0068】
全体として、アングルガイドプレートに設けられた材料欠截部により、軽量化が達成可能である。これにより、一方では、組立が容易になり、他方では、コストを削減する材料使用が保証される。
【0069】
有利には、ここでは理想的に、単一の弾性的な中間層要素も、硬質の梯形中間層要素も、形状結合(formschluessig:形状による束縛)を介してアングルガイドプレートに作用結合可能である。
【0070】
これだけでも、上位概念部に記載のレール固定システムを有利に改良可能であり、この結果、アングルガイドプレートに関する特徴も、本発明のその他の特徴なしに既に有利である。
【0071】
総括すると、本発明の主態様は、レール要素と、当該レール固定システムの強固な走行路面との間に設けられる中間構造体が、本明細書に記載した弾性的な中間層要素を1つだけ有しており、注型された一体又は二分割の枕木要素又はコンクリート支持プレートを有する強固な走行路面の場合、本発明の本明細書に記載した別の態様に係る硬質の梯形中間層要素を必ずしも必要としないことにある。
【0072】
これに対して、ポリバレントな使用のための強固な走行路面の場合、本発明のこの別の態様に係る梯形中間層要素を使用すると有利である。
【0073】
最後にさらに附言しておくと、一体及び二分割の枕木要素も、バラスト敷きの走行路面における標準使用及びポリバレントな使用のために、本発明に係る梯形中間層要素あり又はなしで使用可能である。このことは、バラスト敷きの走行路面をベースとした高速用の軌道での使用目的での本発明の使用可能性をも開く。
【0074】
全3つの態様に関して記載した当該レール固定システムにより、一般に使用される鋼製プレート及び付加的な高弾性の中間プレートを設ける必要性がなくなり、これにより、上位概念部に記載のレール固定システムを、構造上、大幅に簡略化することができる。したがって、本発明は、各種の強固な走行路面に使用可能であり、限定するものではないが、特に本明細書で説明するようなポリバレントなシステムにも使用可能である。
【0075】
場合によっては、利点を相応に追加的に実現することができるように、前述の解決手段または特許請求の範囲に記載の解決手段の特徴を組み合わせてもよいことは明らかである。
【0076】
本発明のその他の特徴、効果及び利点について、添付の図面を参照しながら、以下に説明する。図面及び説明は、本発明に係るレール固定システムの構成要素を例示的に図示し説明するものである。
【0077】
個々の図面において少なくとも実質的にその機能に関して一致している構成要素には、図中、同じ符号を付してある。これらの構成要素について、全図で符号を付して説明を加えることはしない。