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EP2138635A1 - Rail for a rail-led vehicle and platform with such rails - Google Patents

Rail for a rail-led vehicle and platform with such rails Download PDF

Info

Publication number
EP2138635A1
EP2138635A1 EP08158763A EP08158763A EP2138635A1 EP 2138635 A1 EP2138635 A1 EP 2138635A1 EP 08158763 A EP08158763 A EP 08158763A EP 08158763 A EP08158763 A EP 08158763A EP 2138635 A1 EP2138635 A1 EP 2138635A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rail
shaped
egg
web
sides
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08158763A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tim Frenzel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EZ Beteiligungsgesellschaft mbH
Original Assignee
EZ Beteiligungsgesellschaft mbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EZ Beteiligungsgesellschaft mbH filed Critical EZ Beteiligungsgesellschaft mbH
Priority to EP08158763A priority Critical patent/EP2138635A1/en
Publication of EP2138635A1 publication Critical patent/EP2138635A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01BPERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B19/00Protection of permanent way against development of dust or against the effect of wind, sun, frost, or corrosion; Means to reduce development of noise
    • E01B19/003Means for reducing the development or propagation of noise
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01BPERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B5/00Rails; Guard rails; Distance-keeping means for them
    • E01B5/02Rails

Definitions

  • the invention relates to a rail for a track-guided vehicle, in particular railroad track, and a track for a track-guided vehicle, in particular railway, with such rails.
  • the invention has a special profile of the rail web of a rail for a track-guided vehicle to the subject, which leads to a comparison with rails with conventional rail profile-reduced, radiated airborne sound level.
  • Steel tracks have, in conjunction with sleepers and a corresponding substructure, laid the foundation for enabling track-guided traffic, that is to say the transport of persons and loads, in an economic manner.
  • Rails are profiled rolled steel strands in different profile cross sections. They are formed from rail head, rail bridge and rail foot. Production takes place in rolling technology.
  • the rails serve as tracking of the rolling stock and load transfer of the forces transmitted by the wheels of ballast and speed.
  • This load transfer takes place via the contact surface between the wheel contact point and the rail head.
  • a drop-shaped or egg-shaped protrusion which, viewed in profile, ie in cross section of the rail web, can also be referred to as half-drop or half-shaped.
  • the essential feature of this bulge shape which of course extends over the entire length of the rail, is that it can be described by differently steep flanks so that its vertex (or its apex line parallel to the rail extension) is arranged off-center.
  • off-centered is meant that the vertex extends outside of a mid-perpendicular, which is perpendicular to the protrusion provided on the side of the rail web and in relation to the beginning and the end of the protrusion (viewed in extension of the rail web between the rail head and rail) centered is.
  • both sides of the rail web are each provided with a protrusion, wherein the two protrusions at the same height (distance to the rail) or offset in height are arranged to each other.
  • the protrusion or protrusions on the rail web of a rail do not form symmetrically to an axis of symmetry, wherein this axis of symmetry extends transversely to the extension of the rail and perpendicular to the sides of the rail web.
  • the offset resulting from the asymmetry of the vertex of the protrusion it is fundamentally possible for the offset resulting from the asymmetry of the vertex of the protrusion to be arranged relative to the above-mentioned central axis either on the side of the central axis facing the rail head or on the side of the central axis facing the rail foot.
  • the drop or the egg "standing upside down” may be arranged on the rail web or be facing the rail with its thicker shape.
  • the use of two rails according to the invention as a track for a track-guided vehicle, in particular a railroad then advantageous if the rail webs of the two rails facing each other inner sides and opposite outer sides have on each of which at least one drop substantially - or egg-shaped protrusion is formed, the formation and number of substantially teardrop-shaped or egg-shaped curvature on the outer sides of the rail webs of the two rails based on a parallel to the extension of the rail webs and extending between the rails central axis is substantially symmetrical or equal ,
  • the possibly high web of the rail acts like a membrane during dynamic excitation. Due to the new special change in shape of the rail web, this structure-borne noise level in the region of the rail web, but also with effects on the rail head and the rail foot, can be reduced.
  • a specific, desired damping rate can be achieved by different arrangement of the vibration engineering nodes.
  • protrusions arranged at different heights of the rail web can be represented by different shapes.
  • the shapes of design I or II can be assigned to the track inside and / or the track outside.
  • the total radiated sound power of a rail excited to vibrate is the product between radiance (radiative efficiency) of the rail and the square of the velocity amplitude summed over the radiation area.
  • both the vertical and the lateral sound waves in the rail are triggered by the excitation point (wheel / rail contact point)
  • these sound waves can be influenced and thus dampened by the different arrangement of nodes in the desired, planned shape.
  • a lower rail vibration also means lower loads on the rail fasteners. Loosened screw connections result in increased wear of the screw connection itself, as well as of the elastic and rigid elements of the rail fastening construction.
  • FIGS. 1 to 6 Various embodiments of a rail 10 according to the invention are shown. Common to all embodiments is the fact that the rail 10 has a rail foot 12, from which a rail web 14 projects approximately centrally. At the end remote from the rail foot 12 of the rail web 14 is a rail head 16th
  • This rail profile consists in the fact that at least on one of the two sides 18, 20 of the rail web 14 at least one substantially drop-shaped or egg-shaped protrusion 22, 24 is formed. These protrusions 22, 24 are part of the rail profile and extend over the entire length of the rail 10th
  • each protrusion 22 may be substantially described by a rail side first flank 26 and a rail side second flank 28 which may be provided with a turning point. Both flanks can be straight or slightly curved, ie with a turning point. Between the two flanks 26, 28 is the vertex 30 of the respective protrusion 22, 24, which is arranged eccentrically to the center of the protrusion. Through the center of the protrusion 22 extends a central axis 32 which extends at half the height between the rail head end 34 of the protrusion and the rail foot end 36 of the protrusion perpendicular to the respective rail web side.
  • FIG. 2 shows a variant, wherein the protrusions 22, 24 against the situation after FIG. 1 are inverted, so that their "bellies" are facing the rail head 16, their vertices 30 are thus arranged above the center line 32.
  • FIG. 3 a constellation is shown, in which both sides of the rail web 14 a total of three Verwölbept 22, 24, 25 are arranged, wherein on the rail web side 18 two protrusions 22, 24 exist, while the other rail web side 20 has a protrusion 24.
  • the protrusion 24 on the rail web side 20 is arranged on the gap between the two protrusions 22, 25 on the rail web side 18.
  • FIG. 4 is one with the rail profile according to FIG. 3 shown similar rail profile, wherein the alignment of the protrusions 22, 24, 25 with respect to the situation according to FIG. 3 is inverted.
  • the first flank 26 of a protrusion is composed of two oppositely curved curves with substantially the same radius R1, while the second flank 28 has two likewise oppositely curved radii sections with the radii R2.
  • R1 is substantially equal to the thickness t of the rail web 14
  • R2 is substantially equal to half the rail web thickness t.
  • FIGS. 5 and 6 two last embodiments of a rail profile are described.
  • radii are indicated (see FIG. 5 ), where in FIG. 5
  • Yet another feature is specified by the ratio of the radii is given to the rail web thickness t. This should only be considered as an example.
  • flank progressions of the warping according to FIG. 5 is true that they were composed by oppositely curved radii sections, as in FIG. 5 is shown.
  • Another special feature of the designs of FIGS. 5 and 6 can be seen in the offset of the two arranged on both sides of the rail web protrusions 22, 24.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Railway Tracks (AREA)

Abstract

The rail (10) has a rail base (12), a rail web (14) with two facing sides (18,20) and a rail head (16), at which an end is averted to the rail base of the rail web. The rail web has drop or egg-shaped protrusions (22,24) with a crest (30) at one of its sides. The crest lies outside of a perpendicular side bisector running between the rail base and the rail web on an extension of the protrusion. An independent claim is included for a rail track for a rail guided vehicle, particularly train.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schiene für ein spurgeführtes Fahrzeug, insbesondere Eisenbahnschiene, und ein Gleis für ein spurgeführtes Fahrzeug, insbesondere Eisenbahn, mit derartigen Schienen. Insbesondere hat die Erfindung ein spezielles Profil des Schienensteges einer Schiene für ein spurgeführtes Fahrzeug zum Gegenstand, das zu einem gegenüber Schienen mit herkömmlichem Schienenprofil-reduzierten, abgestrahlten Luftschallpegel führt.The invention relates to a rail for a track-guided vehicle, in particular railroad track, and a track for a track-guided vehicle, in particular railway, with such rails. In particular, the invention has a special profile of the rail web of a rail for a track-guided vehicle to the subject, which leads to a comparison with rails with conventional rail profile-reduced, radiated airborne sound level.

Fahrschienen aus Stahl haben in Verbindung mit Schwellen und einem entsprechenden Unterbau die Grundlage gebracht, einen spurgeführten Verkehr, das heißt den Transport von Personen und Lasten, in wirtschaftlicher Weise zu ermöglichen.Steel tracks have, in conjunction with sleepers and a corresponding substructure, laid the foundation for enabling track-guided traffic, that is to say the transport of persons and loads, in an economic manner.

Fahrschienen sind profilierte gewalzte Stahlstränge in unterschiedlichen Profilquerschnitten. Sie werden gebildet aus Schienenkopf, Schienensteg und Schienenfuß. Die Produktion erfolgt in Walztechnik.Rails are profiled rolled steel strands in different profile cross sections. They are formed from rail head, rail bridge and rail foot. Production takes place in rolling technology.

Die Schienen dienen als Spurführung des Rollgutes und zur Lastübertragung der durch die Räder übertragenden Kräfte aus Auflast und Geschwindigkeit.The rails serve as tracking of the rolling stock and load transfer of the forces transmitted by the wheels of ballast and speed.

Diese Lasteinleitung erfolgt über die Kontaktfläche zwischen Radaufstandspunkt und Schienenkopf.This load transfer takes place via the contact surface between the wheel contact point and the rail head.

Beim Bewegen dieses Radaufstandspunktes treten infolge der Dynamik Schwingungen auf. Diese Schwingungen sind

  • als Schienenkopfschwingungen,
  • als Schienenstegschwingungen
  • und als Schienenfußschwingungen
    bekannt. Durch die Schwingungen entsteht Luft- und Körperschall.
    Die Berührungsfläche von Rad und Schiene ist die Hauptquelle für die Lärmabstrahlung. In dieser Koppelstelle der Schwingungssysteme des Gleises und der Fahrzeuge werden die Schwingungen erzeugt, die als Körperschall in die Schiene und in das Rad übertragen und von dort weitergeleitet und/oder als Luftschall abgestrahlt werden.
    Durch die fortschreitende Entwicklung der Eisenbahnen werden immer höhere Geschwindigkeiten und größere Verkehrslasten eingefordert.
    Als Folge wurden die Schienenprofile immer schwerer und höher, Als gebräuchlichste Schienenform wird in Deutschland heute die Profile S 49, S 54 und UIC 60 eingesetzt.
    Durch größere Höhe der Schienenprofile, was für eine Erhöhung der zu transportierenden Lasten vorteilhaft ist, neigen die Schienenprofile zu stärkerer Vibration als niedrige, Deshalb sind die heute von Zügen erzeugten Geräusche lauter als früher. Außerdem bildet die glatte größere Steghöhe eine schallharte, beidseitige Reflexionsfläche, und zwar direkt am Entstehungspunkt des Luftschalls.
    Von großem Nachteil ist außerdem, dass sich die Torsions-Biegespannungen rhythmisch von Auflager zu Auflager fortsetzen. Die Befestigung der Schiene ist hierbei direkt auf dem Auflager angeordnet und unterbindet die rhythmische Fortsetzung kaum.
    Besser ist es, auf jeder Schwelle ein Doppelauflager anzuordnen und die Befestigung zwischen die Auflager zu positionieren.
    Trotz höchster Maßgenauigkeit bei der Herstellung der Schienen und bester Tragoder Fahrflächengüte treten beim Befahren mit Zügen Abrollschwingungen und somit Luftschallabstrahlungen auf, die insbesondere bei hohen Transportgeschwindigkeiten eine große Intensität aufweisen und eine erhebliche Umweltbelastung darstellen.
    Die Fahrgeräusche von Zügen werden zu einem erheblichen Anteil durch von den Schienen abgestrahlten Luftschall verursacht.
    Aus DE-A-10215255 , DE-A-3824577 und EP-B-1186710 ist es bekannt, eine Schallisolierung an den Schienenoberflächen durch Anbauteile an den Schienen zu erreichen.
    Diese bisher vorgeschlagenen Konstruktionen zur Reduzierung des abgestrahlten Luftschalls der Schienen haben aber den Nachteil, dass sie wenig wirkungsvoll oder sehr aufwändig sind.
    Nach der Gleismontage an der Schiene anzubauenden Konstruktionsteile sind mit sehr viel Zeit und Kostenaufwand verbunden. Bei einem vollflächigen belegen des Schienensteges ist außerdem die visuelle Begutachtung des Schienenzustandes beeinträchtigt.
    Aus EP-A-0758033 und DE-C-1952893 ist es bekannt, an den Seitenflächen des Schienensteges einer Eisenbahnschiene Vorwölbungen in Form von Rippen vorzusehen, die im Querschnitt durch den Schienensteg betrachtet eine im Wesentlichen sinusförmige Ausgestaltung aufweisen, wobei sich jeweils zwei dieser Rippen in gleicher Höhe auf beiden Seiten des Schienensteges befinden. Diese Rippen sollen die Abgabe von Luftschall sowie die Erzeugung von Körperschall reduzieren. Aufgrund von ersten Überlegungen hat sich aber gezeigt, dass diese Rippenformen noch nicht optimal für eine effektive Unterdrückung der Luft- und Körperschallentstehung sind.
    Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, die Schwingung der Schiene beim Befahren, insbesondere mit hohen Transportgeschwindigkeiten, derart zu verringen bzw. zu beeinflussen, dass der abgestrahlte Luftschallgesamtpegel verkleinert und die Lärmbelastung der Umwelt vermindert wird.
    Eines der erfindungsgemäßen Ziele liegt somit insbesondere darin, die luftschallerzeugenden Schwingungen des Körpers bzw. der Schienen selbst zu reduzieren und dadurch auf einfache Weise eine Schallabstrahlung und damit die Umweltbelastung zu entlasten.
    Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Schiene für ein spurgeführtes Fahrzeug, insbesondere Eisenbahnschiene, vorgeschlagen, die versehen ist mit
  • einem Schienenfuß,
  • einem von diesem aufragenden, zwei gegenüberliegende Seiten aufweisenden Schienensteg und
  • einem Schienenkopf an dem dem Schienenfuß abgewandten Ende des Schienensteges,
  • wobei der Schienensteg an mindestens einer seiner Seiten eine im Wesentlichen tropfen- bzw. eiförmige Vorwölbung mit einem Scheitelpunkt aufweist, der außerhalb einer bezogen auf die Erstreckung der Vorwölbung zwischen Schienenfuß und Schienensteg verlaufenden Mittelsenkrechten liegt.
When moving this Radaufstandspunktes occur due to the dynamics vibrations. These vibrations are
  • as rail head vibrations,
  • as rail web vibrations
  • and as rail foot vibrations
    known. The vibrations create airborne and structure-borne noise.
    The contact surface of wheel and rail is the main source of noise emission. In this coupling point of the vibration systems of the track and the vehicles, the vibrations are generated, which are transmitted as structure-borne noise in the rail and in the wheel and forwarded from there and / or emitted as airborne sound.
    Due to the progressive development of the railways, ever higher speeds and greater traffic loads are demanded.
    As a result, the rail profiles have become increasingly heavier and higher. The most commonly used rail form in Germany today is profiles S 49, S 54 and UIC 60.
    Due to the greater height of the rail profiles, which is advantageous for an increase in the loads to be transported, the rail profiles tend to vibrate more than they are low. Therefore, the noises generated today by trains are louder than before. In addition, the smooth larger bridge height forms a reverberant, double-sided reflection surface, and directly at the point of origin of the airborne sound.
    Of great disadvantage is also that the torsional bending stresses continue rhythmically from support to support. The attachment of the rail is arranged directly on the support and barely prevents the rhythmic continuation.
    It is better to place a double support on each threshold and to position the attachment between the supports.
    Despite highest dimensional accuracy in the production of the rails and best Tragoder Fahrflächengüte occur when driving on trains Abrollschwingungen and thus airborne emissions, which have a high intensity, especially at high transport speeds and represent a significant environmental impact.
    The driving noise of trains is caused to a considerable extent by radiated air from the rails.
    Out DE-A-10215255 . DE-A-3824577 and EP-B-1186710 It is known to achieve a sound insulation on the rail surfaces by attaching parts to the rails.
    However, these previously proposed structures for reducing the radiated airborne sound of the rails have the disadvantage that they are less effective or very expensive.
    After the track assembly to be mounted on the rail construction parts are associated with a lot of time and cost. In a full-surface occupy the rail bridge, the visual inspection of the rail condition is also impaired.
    Out EP-A-0758033 and DE-C-1952893 It is known to provide protrusions in the form of ribs on the side surfaces of the rail web of a railway rail, which have a substantially sinusoidal configuration viewed in cross section through the rail web, wherein two of these ribs are located at the same height on both sides of the rail web. These ribs are intended to reduce the emission of airborne sound and the generation of structure-borne noise. However, based on initial considerations, it has been shown that these rib shapes are not yet optimal for an effective suppression of airborne and structure-borne sound formation.
    The invention is based on the object, the vibration of the rail when driving, in particular with high transport speeds, to reduce or influence such that the radiated airborne sound overall level is reduced and the noise pollution of the environment is reduced.
    One of the objectives of the invention is therefore in particular to reduce the airborne sound vibrations of the body or the rails themselves and thereby relieve a sound radiation and thus the environmental impact in a simple manner.
    To solve this problem, a rail for a track-guided vehicle, in particular railroad track, proposed with the invention, which is provided with
  • a rail foot,
  • one of this towering, two opposite sides having rail bridge and
  • a rail head at the end of the rail web remote from the rail foot,
  • wherein the rail web on at least one of its sides has a substantially drop-shaped or egg-shaped protrusion with a vertex, which lies outside of a running relative to the extension of the protrusion between rail and rail web center perpendicular.

Mit der Erfindung wird also vorgeschlagen, an dem Schienensteg zumindest einseitig eine tropfen- bzw. eiförmige Vorwölbung vorzusehen, die im Profil, d.h. im Querschnitt des Schienensteges betrachtet, auch als halbtropfen- bzw. halbeiförmig bezeichnet werden kann. Wesensmerkmal dieser Vorwölbungsform, die sich selbstverständlich über die gesamte Länge der Schiene erstreckt, ist, dass sie durch unterschiedlich steile Flanken beschrieben werden kann, so dass ihr Scheitelpunkt (bzw. ihre Scheitellinie parallel zur Schienenerstreckung) außermittig angeordnet ist. Mit "außermittig" ist gemeint, dass der Scheitelpunkt außerhalb einer Mittelsenkrechten verläuft, die rechtwinklig auf der mit der Vorwölbung versehenen Seite des Schienensteges verläuft und bezogen auf den Beginn und das Ende der Vorwölbung (in Erstreckung des Schienensteges zwischen Schienenkopf und Schienenfuß betrachtet) mittig angeordnet ist.With the invention it is therefore proposed to provide on the rail web at least on one side a drop-shaped or egg-shaped protrusion which, viewed in profile, ie in cross section of the rail web, can also be referred to as half-drop or half-shaped. The essential feature of this bulge shape, which of course extends over the entire length of the rail, is that it can be described by differently steep flanks so that its vertex (or its apex line parallel to the rail extension) is arranged off-center. By "off-centered" is meant that the vertex extends outside of a mid-perpendicular, which is perpendicular to the protrusion provided on the side of the rail web and in relation to the beginning and the end of the protrusion (viewed in extension of the rail web between the rail head and rail) centered is.

Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn auf mindestens einer der Seiten des Schienensteges zwei derartige Vorwölbungen mit Abstand zu einander angeordnet sind, wobei es ferner von Vorteil sein kann, wenn auf Lücke dieser beiden Vorwölbungen auf der anderen Seite des Schienensteges eine weitere tropfen- bzw. eiförmige Vorwölbung vorgesehen ist.In particular, it is expedient if two such protrusions are arranged at a distance from one another on at least one of the sides of the rail web, and it may also be advantageous if, on the gap of these two protrusions on the other side of the rail web, a further drop-shaped or egg-shaped one Protrusion is provided.

Es ist auch möglich, dass beide Seiten des Schienensteges jeweils mit einer Vorwölbung versehen sind, wobei die beiden Vorwölbungen auf gleicher Höhe (Abstand zum Schienenfuß) oder höhenversetzt zu einander angeordnet sind.It is also possible that both sides of the rail web are each provided with a protrusion, wherein the two protrusions at the same height (distance to the rail) or offset in height are arranged to each other.

Mit anderen Worten wird also mit der Erfindung vorgeschlagen, die Vorwölbung bzw. Vorwölbungen am Schienensteg einer Schiene nicht zu einer Symmetrieachse symmetrisch auszubilden, wobei diese Symmetrieachse quer zur Erstreckung der Schiene und senkrecht zu den Seiten des Schienensteges verläuft. Hierbei ist es grundsätzlich möglich, dass der sich aus der Asymmetrie ergebende Versatz des Scheitelpunktes der Vorwölbung relativ zur oben genannten Mittelachse entweder auf der dem Schienenkopf zugewandten Seite der Mittelachse oder auf der dem Schienenfuß zugewandten Seite der Mittelachse angeordnet ist. Mit anderen Worte kann also der Tropfen bzw. das Ei "auf dem Kopf stehend" am Schienensteg angeordnet sein oder aber mit seiner dickeren Ausformung dem Schienenfuß zugewandt sein.In other words, it is therefore proposed with the invention that the protrusion or protrusions on the rail web of a rail do not form symmetrically to an axis of symmetry, wherein this axis of symmetry extends transversely to the extension of the rail and perpendicular to the sides of the rail web. In this case, it is fundamentally possible for the offset resulting from the asymmetry of the vertex of the protrusion to be arranged relative to the above-mentioned central axis either on the side of the central axis facing the rail head or on the side of the central axis facing the rail foot. In other words, therefore, the drop or the egg "standing upside down" may be arranged on the rail web or be facing the rail with its thicker shape.

Wie sich durch Überlegungen herausgestellt hat, ist die Verwendung zweier erfindungsgemäßer Schienen als Gleis für ein spurgeführtes Fahrzeug, insbesondere einer Eisenbahn, dann von Vorteil, wenn die Schienenstege der beiden Schienen einander zugewandte Innenseiten und einander abgewandte Außenseiten aufweisen auf denen jeweils mindestens eine im Wesentlichen tropfen- bzw. eiförmige Vorwölbung ausgebildet ist, wobei die Ausbildung und Anzahl der im Wesentlichen tropfenförmigen bzw. eiförmigen Verwölbung auf den Außenseiten der Schienenstege der beiden Schienen bezogen auf eine zur Erstreckung der Schienenstege parallelen sowie zwischen den Schienen verlaufenden Mittelachse im Wesentlichen symmetrisch bzw. gleich ist.As has been shown by considerations, the use of two rails according to the invention as a track for a track-guided vehicle, in particular a railroad, then advantageous if the rail webs of the two rails facing each other inner sides and opposite outer sides have on each of which at least one drop substantially - or egg-shaped protrusion is formed, the formation and number of substantially teardrop-shaped or egg-shaped curvature on the outer sides of the rail webs of the two rails based on a parallel to the extension of the rail webs and extending between the rails central axis is substantially symmetrical or equal ,

Zweckmäßig hierbei ist es ferner, wenn die Innenseiten der Schienenstege der beiden Schienen ebenfalls im Wesentlichen tropfen- bzw. eiförmige Vorwölbungen vorweisen.It is expedient in this case, moreover, if the inner sides of the rail webs of the two rails also exhibit essentially drip-shaped or egg-shaped protrusions.

Der ggf. hohe Steg der Schiene wirkt bei dynamischer Anregung wie eine Membran. Durch die neue besondere Formveränderung des Schienensteges wird dieser Körperschallpegel im Bereich des Schienensteges, aber auch mit Auswirkungen auf den Schienenkopf und den Schienenfuß, reduziert werden.The possibly high web of the rail acts like a membrane during dynamic excitation. Due to the new special change in shape of the rail web, this structure-borne noise level in the region of the rail web, but also with effects on the rail head and the rail foot, can be reduced.

Bei der neuen Gestaltung des Schienensteges bietet sich eine Vielzahl von Möglichkeiten an, die auch bei den zu ändernden Walzrollen einfach zu realisieren sind. Mehrkosten nach dem Einbau der Schienen und in der späteren Unterhaltung sind nicht zu erwarten.In the new design of the rail web offers a variety of ways that are easy to implement even with the rolling rolls to be changed. Additional costs after the installation of the rails and in the later entertainment are not expected.

Die Möglichkeiten, eine Veränderung der bisher glatten Schienenstegflächen durch (halb-) tropfen- bzw. (halb-) eiförmige Vorwölbungen vorzunehmen, sind vielzählig.The possibilities of making a change in the previously smooth rail web surfaces by (semi-) drop or (semi) egg-shaped protrusions are manifold.

Hierbei lässt sich eine bestimmte, gewünschte Dämpfungsrate durch unterschiedliche Anordnung der schwingungstechnischen Knoten erreichen.In this case, a specific, desired damping rate can be achieved by different arrangement of the vibration engineering nodes.

Diese in unterschiedlichen Höhen des Schienensteges angeordneten Vorwölbungen können durch unterschiedliche Formgebung dargestellt werden.These protrusions arranged at different heights of the rail web can be represented by different shapes.

Diese Vorgehensweise ist mit der Veränderung der Saitenlänge = Schwinglänge bei einem Musikinstrument vergleichbar.This approach is similar to changing the string length = swing length in a musical instrument.

Bei den unterschiedlichen Seitenflankenausbildungen der Schienenstege lassen sich die Formgebungen Ausführung I oder II, wenn gewünscht, zur Gleisinnen- und/ oder der Gleisaußenseite zuordnen.With the different side flank formations of the rail webs, the shapes of design I or II, if desired, can be assigned to the track inside and / or the track outside.

Die gesamte abgestrahlte Schallleistung einer zur Schwingung angeregten Schiene ist das Produkt zwischen Strahlungsgrad (Strahlungseffizienz) der Schiene und dem Quadrat der über den Strahlungsbereich summierten Geschwindigkeitsamplitude.The total radiated sound power of a rail excited to vibrate is the product between radiance (radiative efficiency) of the rail and the square of the velocity amplitude summed over the radiation area.

Wenn davon ausgegangen wird, dass sowohl die vertikalen als auch die lateralen Schallwellen in der Schiene vom Erregungspunkt (Rad/Schiene-Kontaktpunkt) ausgelöst werden, so können diese Schallwellen durch die unterschiedliche Anordnung von Knoten in gewünschter, geplanter Form beeinflusst und damit gedämpft werden.If it is assumed that both the vertical and the lateral sound waves in the rail are triggered by the excitation point (wheel / rail contact point), these sound waves can be influenced and thus dampened by the different arrangement of nodes in the desired, planned shape.

Inwieweit die durch Torsions-Biegespannungen ausgelösten Schienenschwingungen bei der Entwicklung von Schienenriffeln (kurzwellige Fehler (Dellen) auf der Schienenoberfläche von im allgemeinen 3-6 cm bei einer Tiefe von 0,1-0,4 mm) beteiligt sind, ist bis heute nicht endgültig geklärt.The extent to which the rail vibrations induced by torsional bending stresses are involved in the development of rail corrugations (short-wave defects (dents) on the rail surface of generally 3-6 cm at a depth of 0.1-0.4 mm) is not definitive until today clarified.

Bekannt ist, dass bei Gleiskonstruktionen mit Doppellauflager auf einem Stützpunkt und dazwischen angeordneter Schienenbefestigung bis heute keine Riffelbildung bekannt ist. Da bei der Doppelauflager-Konstruktion auch eine Schwingungsbeeinflussung (Dämpfung) erreicht wird, ist wegen der mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des Schienensteges durch Schwingknoten in Form der speziellen Vorwölbungen einhergehenden Beeinflussung der Schwinglinie an der Kontaktfläche Schienenkopf / Rad ebenfalls eine Riffelbildungsreduktion zu erwarten. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorwölbungen wird also in Folge der Schwingungsreduktion auch die Gefahr einer Riffelbildung reduziert.It is known that in track structures with double bearing on a base and interposed rail fastening to date no corrugation is known. Since in the Doppelauflager construction also a vibration influencing (damping) is achieved, because of the training according to the invention of the rail web by oscillating nodes in the form of special protrusions associated influencing the oscillation line at the contact surface rail head / wheel also a corrugation reduction is to be expected. The inventive design of the protrusions thus reduces the risk of corrugation as a result of the vibration reduction.

Eine geringere Schienenschwingung bedeutet ferner auch geringere Belastungen der Schienenbefestigungen. Gelockerte Schraubverbindungen bringen einen erhöhten Verschleiß der Schraubverbindung selbst, sowie auch der elastischen und starren Elemente der Schienenbefestigungs-Konstruktion.A lower rail vibration also means lower loads on the rail fasteners. Loosened screw connections result in increased wear of the screw connection itself, as well as of the elastic and rigid elements of the rail fastening construction.

Zwischen den Fahrzeugen und dem Gleis besteht eine Beziehungskomponente, und zwar insoweit, als sich Schwingungen in der Schiene unter anderem auch als Schwingungen im Rad auswirken.There is a relationship between the vehicles and the track, to the extent that vibrations in the track also affect vibrations in the wheel.

Die durch die Torsions-Biegespannung ausgelösten Schwingungen verursachen eine zusätzliche Belastung der Schiene als auch des Fahrzeugs. Der Verschleiß wird in beiden Komponenten (Schiene / Fahrzeug) größer und das Ende der Dauerfestigkeit eher erreicht. Diese Schwingungsbeziehungen sind bis in den Wagenkasten nachweisbar.The vibrations caused by the torsional bending stress cause additional stress on the rail as well as the vehicle. The wear is greater in both components (rail / vehicle) and the end of fatigue strength rather reached. These vibration relationships can be detected in the car body.

Mit einer Reduzierung der Schwingungen im Schienenbereich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der tropfen- bzw. eiförmigen Vorwölbungen am Schienensteg lassen sich also die Belastungen der Materialien im Rad / Schiene-System als auch die Auswirkungen auf Mensch / Reisenden und Umwelt durch Vibration und Lärm durch die Beeinflussung der Frequenz und der Amplitude herabsetzen.With a reduction of the vibrations in the rail area by the inventive design of the drop-shaped or egg-shaped protrusions on the rail, so can the burdens of materials in the wheel / rail system and the impact on people / travelers and the environment by vibration and noise through the influence reduce the frequency and the amplitude.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei:

Fig. 1
eine Schiene im Profil gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2
eine Schiene im Profil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3
eine Schiene im Profil gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
Fig. 4
eine Schiene im Profil gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
Fig. 5
eine Schiene im Profil gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel und
Fig. 6
eine Schiene im Profil gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel.
The invention will be explained in more detail with reference to some embodiments of the invention and with reference to the drawings. In detail, they show:
Fig. 1
a rail in profile according to a first embodiment,
Fig. 2
a rail in profile according to a second embodiment,
Fig. 3
a rail in profile according to a third embodiment,
Fig. 4
a rail in profile according to a fourth embodiment,
Fig. 5
a rail in the profile according to a fifth embodiment and
Fig. 6
a rail in the profile according to a sixth embodiment.

In den Figuren 1 bis 6 sind verschiedene Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Schiene 10 dargestellt. Sämtlichen Ausführungsbeispielen gemeinsam ist der Umstand, dass die Schiene 10 einen Schienenfuß 12 aufweist, von dem etwa mittig ein Schienensteg 14 aufragt. An dem dem Schienenfuß 12 abgewandten Ende des Schienensteges 14 befindet sich ein Schienenkopf 16.In the FIGS. 1 to 6 Various embodiments of a rail 10 according to the invention are shown. Common to all embodiments is the fact that the rail 10 has a rail foot 12, from which a rail web 14 projects approximately centrally. At the end remote from the rail foot 12 of the rail web 14 is a rail head 16th

Die Besonderheit dieses Schienenprofils besteht nun darin, dass zumindest auf einer der beiden Seiten 18, 20 des Schienensteges 14 mindestens eine im Wesentlichen tropfen- bzw. eiförmige Vorwölbung 22, 24 ausgebildet ist. Diese Vorwölbungen 22, 24 sind Bestandteil des Schienenprofils und erstrecken sich über die gesamte Länge der Schiene 10.The peculiarity of this rail profile consists in the fact that at least on one of the two sides 18, 20 of the rail web 14 at least one substantially drop-shaped or egg-shaped protrusion 22, 24 is formed. These protrusions 22, 24 are part of the rail profile and extend over the entire length of the rail 10th

In der Profil- bzw. Querschnittsansicht gemäß Figur 1 sind die Vorwölbungen 22, 24 derart ausgebildet, dass ihre "Bäuche" dem Schienenfuß 12 zugewandt positioniert sind. Jede Vorwölbung 22 kann im Wesentlichen beschrieben werden durch eine schienenkopfseitige erste Flanke 26 und eine schienenfußseitige zweite Flanke 28, die mit einem Wendepunkt versehen sein kann. Beide Flanken können gradlinig oder aber auch leicht geschwungen, also mit Wendepunkt, ausgeführt sein. Zwischen den beiden Flanken 26, 28 befindet sich der Scheitelpunkt 30 der betreffenden Vorwölbung 22, 24, der außermittig zum Zentrum der Vorwölbung angeordnet ist. Durch das Zentrum der Vorwölbung 22 verläuft eine Mittelachse 32, die auf halber Höhe des Abstandes zwischen dem schienenkopfseitigen Ende 34 der Vorwölbung und dem schienenfußseitigen Ende 36 der Vorwölbung senkrecht zur betreffenden Schienenstegseite verläuft.In the profile or cross-sectional view according to FIG. 1 the protrusions 22, 24 are formed such that their "bellies" are positioned facing the rail base 12. Each protrusion 22 may be substantially described by a rail side first flank 26 and a rail side second flank 28 which may be provided with a turning point. Both flanks can be straight or slightly curved, ie with a turning point. Between the two flanks 26, 28 is the vertex 30 of the respective protrusion 22, 24, which is arranged eccentrically to the center of the protrusion. Through the center of the protrusion 22 extends a central axis 32 which extends at half the height between the rail head end 34 of the protrusion and the rail foot end 36 of the protrusion perpendicular to the respective rail web side.

Figur 2 zeigt eine Variante, wobei die Vorwölbungen 22, 24 gegenüber der Situation nach Figur 1 invertiert sind, so dass ihre "Bäuche" dem Schienenkopf 16 zugewandt sind, ihre Scheitelpunkte 30 also oberhalb der Mittellinie 32 angeordnet sind. FIG. 2 shows a variant, wherein the protrusions 22, 24 against the situation after FIG. 1 are inverted, so that their "bellies" are facing the rail head 16, their vertices 30 are thus arranged above the center line 32.

In Figur 3 ist eine Konstellation wiedergegeben, bei der beidseitig des Schienensteges 14 insgesamt drei Verwölbungen 22, 24, 25 angeordnet sind, wobei auf der Schienenstegseite 18 zwei Vorwölbungen 22, 24 existieren, während die andere Schienenstegseite 20 eine Vorwölbung 24 aufweist.In FIG. 3 a constellation is shown, in which both sides of the rail web 14 a total of three Verwölbungen 22, 24, 25 are arranged, wherein on the rail web side 18 two protrusions 22, 24 exist, while the other rail web side 20 has a protrusion 24.

Die Vorwölbung 24 auf der Schienenstegseite 20 ist auf Lücke zwischen den beiden Vorwölbungen 22, 25 auf der Schienenstegseite 18 angeordnet. In Figur 4 ist ein mit dem Schienenprofil gemäß Figur 3 ähnliches Schienenprofil gezeigt, wobei die Ausrichtung der Vorwölbungen 22, 24, 25 gegenüber der Situation gemäß Figur 3 invertiert ist.The protrusion 24 on the rail web side 20 is arranged on the gap between the two protrusions 22, 25 on the rail web side 18. In FIG. 4 is one with the rail profile according to FIG. 3 shown similar rail profile, wherein the alignment of the protrusions 22, 24, 25 with respect to the situation according to FIG. 3 is inverted.

Ferner ist in Figur 3 noch angegeben, welche Radien die einzelnen Krümmungsabschnitte der Vorwölbungen aufweisen. Die erste Flanke 26 einer Vorwölbung setzt sich aus zwei gegensinnig gekrümmten Rundungen mit im Wesentlichen gleichem Radius R1 zusammen, während die zweite Flanke 28 zwei ebenfalls gegensinnig gekrümmte Radienabschnitte mit den Radien R2 aufweist. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ist noch angegeben, dass R1 im Wesentlichen gleich der Dicke t des Schienensteges 14 ist, während R2 im Wesentlichen gleich der halben Schienenstegdicke t ist.Furthermore, in FIG. 3 nor indicated which radii have the individual curvature sections of the protrusions. The first flank 26 of a protrusion is composed of two oppositely curved curves with substantially the same radius R1, while the second flank 28 has two likewise oppositely curved radii sections with the radii R2. In the embodiment according to FIG. 3 is still stated that R1 is substantially equal to the thickness t of the rail web 14, while R2 is substantially equal to half the rail web thickness t.

In den Figuren 5 und 6 sind zwei letzte Ausführungsbeispiele eines Schienenprofils beschrieben. Hier sind ebenfalls Radien angegeben (siehe Figur 5), wobei in Figur 5 noch eine weitere Besonderheit angegeben ist, indem das Verhältnis der Radien zur Schienenstegdicke t angegeben ist. Dies soll aber nur als Beispiel angesehen werden. Auch für die Flankenverläufe der Verwölbungen gemäß Figur 5 gilt, dass sich diese durch gegensinnig gekrümmte Radienabschnitte zusammensetzten, wie es in Figur 5 gezeigt ist. Eine weitere Besonderheit der Ausgestaltungen der Figuren 5 und 6 ist in dem Versatz der beiden beidseitig des Schienensteges angeordneten Vorwölbungen 22, 24 zu sehen.In the FIGS. 5 and 6 two last embodiments of a rail profile are described. Here also radii are indicated (see FIG. 5 ), where in FIG. 5 Yet another feature is specified by the ratio of the radii is given to the rail web thickness t. This should only be considered as an example. Also for the flank progressions of the warping according to FIG. 5 is true that they were composed by oppositely curved radii sections, as in FIG. 5 is shown. Another special feature of the designs of FIGS. 5 and 6 can be seen in the offset of the two arranged on both sides of the rail web protrusions 22, 24.

Claims (11)

Schiene für ein spurgeführtes Fahrzeug, insbesondere Eisenbahnschiene, mit - einem Schienenfuß, - einem von diesem aufragenden, zwei gegenüberliegende Seiten aufweisenden Schienensteg und - einem Schienenkopf an dem dem Schienenfuß abgewandten Ende des Schienensteges, - wobei der Schienensteg an mindestens einer seiner Seiten eine im Wesentlichen tropfen- bzw. eiförmige Vorwölbung mit einem Scheitelpunkt aufweist, der außerhalb einer bezogen auf die Erstreckung der Vorwölbung zwischen Schienenfuß und Schienensteg verlaufenden Mittelsenkrechten liegt. Rail for a track-guided vehicle, in particular railroad track, with - a rail foot, - One of this towering, two opposite sides having rail bridge and a rail head at the end of the rail web remote from the rail foot, - Wherein the rail web on at least one of its sides has a substantially drop-shaped or egg-shaped protrusion with a vertex, which lies outside of a center line extending relative to the extension of the protrusion between the rail and rail web extending perpendicular. Schiene nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schienensteg auf mindestens einer seiner Seiten mehrere, insbesondere zwei im Wesentlichen tropfen- bzw. eiförmige Vorwölbungen aufweist.Rail according to claim 1, characterized in that the rail web has on at least one of its sides a plurality of, in particular two substantially drop-shaped or egg-shaped protrusions. Schiene nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schienensteg auf beiden Seiten mindestens eine im Wesentlichen tropfen- bzw. eiförmige Vorwölbung aufweist.Rail according to claim 1 or 2, characterized in that the rail web has on both sides at least one substantially drop-shaped or egg-shaped protrusion. Schiene nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wesentlichen tropfen- bzw. eiförmigen Vorwölbungen beider Seiten des Schienensteges gegenüberliegend oder versetzt zueinander, insbesondere auf Lücke, angeordnet sind.Rail according to claim 3, characterized in that the substantially drop-shaped or egg-shaped protrusions of both sides of the rail web opposite or offset from each other, in particular on the gap, are arranged. Schiene nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheitelpunkt der Vorwölbung auf der dem Schienenfuß zugewandten Seite der Mittelachse angeordnet ist,Rail according to claim 1 to 4, characterized in that the vertex of the protrusion is arranged on the rail foot facing side of the central axis, Schiene nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheitelpunkte sämtlicher im Wesentlichen tropfen- bzw. eiförmiger Vorwölbungen auf der selben Seite der Mittelachse, insbesondere sämtlich dem Schienenfuß zugewandt, angeordnet sind.Rail according to one of claims 1 to 5, characterized in that the vertices of all substantially drop-shaped or egg-shaped protrusions on the same side of the central axis, in particular all the rail foot facing, are arranged. Schiene nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwölbungen im Wesentlichen halbtropfen- bzw. halbeiförmig ausgebildet sind, und eine dem Schienenfuß zugewandte schienenfußseitige Flanke sowie eine dem Schienenkopf zugewandte schienenkopfseitige Flanke aufweisen, die voneinander verschiedene Anstiegswinkel aufweisen.Rail according to one of claims 1 to 6, characterized in that the protrusions are formed substantially half-drop or halbiförmig, and the rail foot facing rail side flank and the rail head facing rail side flank having mutually different angles of rise. Schiene nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die schienenkopfseitige Flanke flacher ist, als die schienenfußseitige Flanke.Rail according to claim 7, characterized in that the rail side flank is flatter than the rail side flank. Schiene nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wesentlichen tropfen- bzw. eiförmige Vorwölbung eine abgerundete Oberfläche aufweist.Rail according to claims 1 to 8, characterized in that the substantially drop-shaped or egg-shaped protrusion has a rounded surface. Gleis für ein spurgeführtes Fahrzeug, insbesondere Eisenbahn, mit - zwei Schienen nach einem der vorhervorgehenden Ansprüche, wobei die Schienenstege der beiden Schienen einander zugewandte Innenseiten und einander abgewandte Außenseiten aufweisen, auf denen jeweils mindestens eine im Wesentlichen tropfen- bzw. eiförmige Vorwölbung ausgebildet ist, und wobei die Ausbildung und Anzahl der im Wesentlichen tropfen- bzw. eiförmigen Vorwölbungen auf den Außenseiten der Schienenstege der beiden Schienen bezogen auf eine zur Erstreckung der Schienenstege parallelen sowie zwischen den Schienen verlaufenden Mittelachse im Wesentlichen symmetrisch bzw. gleich ist. Track for a track-guided vehicle, in particular railway, with - Two rails according to one of the preceding claims, wherein the rail webs of the two rails facing each other inner sides and opposite outer sides, on each of which at least one substantially drop-shaped or egg-shaped protrusion is formed, and wherein the formation and number of drops substantially - or egg-shaped protrusions on the outer sides of the rail webs of the two rails based on a parallel to the extension of the rail webs and extending between the rails central axis is substantially symmetrical or equal. Gleis nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Innenseiten der Schienenstege der beiden Schienen ebenfalls im Wesentlichen tropfen- bzw. eiförmige Vorwölbungen ausgebildet sind.Track according to claim 10, characterized in that on the inner sides of the rail webs of the two rails also substantially drop-shaped or egg-shaped protrusions are formed.
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