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Fahrweg für eine elektromagnetische Schnellbahn - Dokument DE10212090A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10212090A1 16.10.2003
Titel Fahrweg für eine elektromagnetische Schnellbahn
Anmelder WALTER BAU-AKTIENGESELLSCHAFT, 85609 Aschheim, DE
Erfinder Baumann, Theodor, Dr.-Ing., 85737 Ismaning, DE
Vertreter Patentanwälte Möll und Bitterich, 76829 Landau
DE-Anmeldedatum 19.03.2002
DE-Aktenzeichen 10212090
Offenlegungstag 16.10.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.10.2003
IPC-Hauptklasse E01B 25/32
IPC-Nebenklasse E01B 25/30   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Fahrweg (1) für eine elektromagnetische Schnellbahn mit einer Fahrbahnplatte (2) aus Beton, entlang deren Randbereiche (3) die Funktionskomponenten (4) in Form von Gleitleisten (6) und Statorpaketen (7) lagegenau angeordnet sind, mit Aussparungen (9) im Bereich der Funktionskomponenten (4), die sich von der Oberseite der Fahrbahnplatte (2) bis zu deren Unterseite erstrecken, mit einer Gleitleiste (6), die in ihrer Breite so ausgebildet ist, dass sie die Aussparungen (9) im Bereich der Fahrbahnplatte (2) überdeckt, mit Distanzrohren (11), die sich über die gesamte Länge der Aussparungen (9) bis zur Unterseite der Gleitleiste (6) erstrecken, mit stabförmigen Befestigungsmitteln (22) für die Statorpakete (7), die ohne Verbund in den Distanzrohren (11) angeordnet sind und die mit ihrem oberen Ende im Bereich der Gleitleiste (6) einen Aufhängepunkt für die an ihrem unteren Ende befestigten Statorpakete (7) ausbilden und mit einem Verguss (21), der einen formschlüssigen Verbund zwischen der Mantelfläche der Aussparung (9) und der Gleitleiste (6) sowie den Distanzrohren (11) bildet. Vorteil eines erfindungsgemäßen Fahrweges (1) ist dessen besseres Lastabtragungsverhalten und Dauerhaftigkeit.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Fahrweg für eine elektromagnetische Schnellbahn mit einer Fahrbahnplatte aus Beton, entlang deren Randbereiche die Funktionskomponenten in Form von Gleitleisten und Statorpaketen lagegenau angeordnet sind.

Bei Fahrwegen für elektromagnetische Schnellbahnen ist grundsätzlich zwischen Fahrwegen aus Stahl und Fahrwegen, bei denen zumindest die Fahrbahnplatte aus Beton besteht, zu unterscheiden. Während bei erstgenannten die Funktionskomponenten durch Schweißen oder Schrauben am Fahrweg befestigt werden können, erfordern Fahrwege aus Beton eine grundsätzlich andere Vorgehensweise.

Beispielsweise ist aus der DE 42 19 200 A1 ein Fahrweg bekannt, dessen Fahrbahnplatte aus Beton hergestellt ist, wobei die Funktionskomponenten wie Gleitleiste und Seitenführschiene sowie die Befestigungskomponenten für die Statorpakete mit dem Herstellen der Fahrbahnplatte in diese einbetoniert und mit Hilfe von Ankerkörpern im erhärteten Beton fixiert werden. Dadurch entsteht eine kraftschlüssige und unter wirtschaftlichen Aspekten vorteilhaft herzustellende Verbindung zwischen den Funktionskomponenten und der Fahrbahnplatte.

Fertigungsbedingte Toleranzen sowie nachträgliches Formänderungsverhalten infolge Kriechens und Schwindens führen indes dazu, dass die bei elektromagnetischen Schnellbahnen üblichen hohen Anforderungen hinsichtlich der Geometrie des Fahrbahnträgers und insbesondere dem Gradienten der Trassierung bei dem oben beschriebenen Fahrweg nicht oder nur mit unvertretbar hohem Aufwand eingehalten werden können.

Man ist deshalb dazu übergegangen, zuerst den Fahrweg herzustellen und in einem nachgeschalteten Arbeitsschritt diesen mit den Funktionskomponenten nachzurüsten. Ein dementsprechender Fahrbahnträger ist beispielsweise in der DE 37 02 421 C1 offenbart, bei dem die Fahrbahnplatte in ihren Randbereichen eine Vielzahl paarweise aufeinanderfolgender Aussparungen aufweist. In diese Aussparungen werden Ankerkörper oder die Funktionskomponenten selbst in vorbestimmter Solllage fixiert. Durch Einbringen einer schnell erhärtenden Vergussmasse in die Aussparungen wird dann eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Funktionskomponenten und der Fahrbahnplatte hergestellt. Die geschilderte Lösung hat dabei den Vorteil, dass sofortige oder bis zum Zeitpunkt des Nachrüstens entstandene Formabweichungen des Fahrbahnträgers ausgeglichen werden können. Jedoch ist bei diesen Fahrwegen der Verguss einer direkten mechanischen Beanspruchung ausgesetzt, die im Laufe der Zeit zu Schadstellen führen kann und nachfolgend einer kostspieligen Sanierung bedürfen.

Vor diesem Hintergrund stellt sich der Erfindung die Aufgabe, Fahrbahnträger für elektromagnetische Schnellbahnen im Bereich der Funktionskomponenten weiterzuentwickeln, um so deren Lastabtragungsverhalten und Dauerhaftigkeit zu steigern.

Diese Aufgabe wird durch einen Fahrweg mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie einer Montageeinheit gemäß Patentanspruch 14 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung besteht aus einer Kombination mehrerer Elemente, die der Erfindung in ihrem Zusammenwirken erhebliche Vorteile gegenüber bekannten Fahrwegen verschaffen.

Durch die breite Ausbildung der Gleitleiste bis über die Aussparungen in der Fahrbahnplatte und die Aufhängung der Statorpakete im Bereich der Gleitleiste lässt sich in mehrerer Hinsicht eine erhebliche Verbesserung des Lastabtragungsverhaltens erzielen. So ist es erfindungsgemäß möglich, die Lasten aus den Statorpaketen oberflächennah, d. h. an der Oberseite der Fahrbahnplatte in den Beton einzuleiten. Dadurch kann die gesamte Höhe des Plattenquerschnitts zur Lastabtragung herangezogen werden. Hinzu kommt, dass die Gleitleiste infolge ihrer ausgeprägt flächenhaften Ausbildung eine Querverteilung der Kräfte vornimmt, so dass Spannungsspitzen im Bauteil zusätzlich vermindert werden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion ergibt sich aus der Möglichkeit, Verbindungsmittel mit größerer Länge einzusetzen. Dadurch wird nicht nur die Unsicherheit in der Vorspannkraft verringert, sondern auch die Erhöhung der Schraubenkräfte durch dynamische Effekte verringert.

Die Ausbildung der Gleitleiste mit großer Breite führt zudem dazu, dass der Verguss keine freien Oberflächen mehr aufweist. Vielmehr ist der Verguss allseits von dem Beton der Fahrbahnplatte und der Gleitleiste umschlossen. Dabei bildet die Gleitleiste einen äußerst effektiven Schutz vor mechanischen Beanspruchungen, die bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen oftmals zu Abplatzungen führten und die aufwendige Sanierungsarbeiten notwendig machten. Während des Injektionsvorgangs bildet die Gleitleiste eine Schalung für den Verguss.

Werden die Befestigungsmittel durch die Gleitleiste geführt und verankert, beispielsweise mit Schraubenmuttern, die vorteilhafterweise in Vertiefungen der Gleitleiste angeordnet sind, so eröffnet sich neben dem verbesserten Lastabtragungsverhalten der weitere Vorteil, dass die Befestigungsmittel von außen gut zugänglich sind und dadurch im Bedarfsfalle ohne große Mühe und Aufwand ausgetauscht werden können. Das spielt vor allem dann eine größere Rolle, wenn in vorgegebenen Zeitintervallen die Befestigungsmittel durch neue ersetzt werden müssen.

Für den Ausgleich fertigungsbedingter Toleranzen bieten sich erfindungsgemäß mehrere Möglichkeiten. So wird die Einhaltung des vorgegebenen Zangenmaßes zwischen der Oberkante der Gleitleiste und der Unterkante des Statorpakets durch eine exakte Bearbeitung der Anlageflächen der Distanzrohre erreicht. Durch einen einstellbaren Abstand der Gleitleiste von der Fahrbahnplatte im Bereich von 10-50 mm können vertikale Abweichungen des Fahrbahnträgers sowohl nach unten als auch nach oben kompensiert werden. Eine darüber hinausgehende Anpassung der Lage der Funktionskomponenten oder eine nachträgliche Korrektur nach Erhärten der Vergussmasse geschieht gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform durch geeignete Passstücke, die auf das untere Ende der Distanzrohre gesteckt werden und so den unteren Haltepunkt für das Statorpaket in Abhängigkeit der Länge des gewählten Passstückes nach oben oder unten korrigieren. Da sich mit der Verwendung eines von der Standardlänge abweichenden Passstückes auch das stets konstante Zangenmaß ändern würde, wird in diesen Fällen der Gleitstreifen der Gleitleiste entweder ausgefräst oder aufgehöht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Fahrweg,

Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch einen erfindungsgemäßen Fahrweg im Bereich der Funktionskomponenten,

Fig. 3 einen Teilschnitt entlang der in Fig. 2 dargestellten Linie III,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Randbereich eines erfindungsgemäßen Fahrwegs entlang der in Fig. 5 dargestellten Linie IV-IV und

Fig. 5 eine Draufsicht auf den in Fig. 4 dargestellten Fahrweg.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines Fahrwegs 1, der sich über seine Länge aus einer Vielzahl von Fertigteilträgern aus Beton zusammensetzt. In Längs- und gegebenenfalls auch Querrichtung sind die einzelnen Fertigteilträger gewöhnlich vorgespannt. Im Querschnitt besitzt der Fahrweg 1 eine Hohlkastenform, wobei die Fahrbahnplatte 2 des Fahrweges 1 vom Obergurt des Hohlkastenquerschnitts und von den seitlich über die vertikalen Stege auskragenden Randbereichen 3 gebildet wird. Die Randbereiche 3 sind mit den Funktionskomponenten 4 versehen, mit Hilfe derer eine Schnellbahn getragen, geführt und angetrieben wird. Dabei umgreift die Schnellbahn die Randbereiche 3 des Fahrwegs 1 zangenförmig.

Die Funktionskomponenten 4 bestehen im wesentlichen aus den beidseits angeordneten Seitenführschienen 5, den Gleitleisten 6 und den Statorpaketen 7. Dabei betrifft die Erfindung im wesentlichen die konstruktive Ausbildung der Befestigung der Funktionskomponenten 4 am Fahrweg 1, wie im weiteren unter Zuhilfenahme der Fig. 2 bis 5 näher erläutert wird.

Die genauere Ausbildung der Randbereiche 3 mit den Funktionskomponenten 4, ist in Fig. 2 dargestellt. Dort sieht man, dass die Oberfläche der Fahrbahnplatte 2 im Randbereich 3 einen stufenförmigen Versatz aufweist, der zu einer im Randbereich 3 verringerten Dicke der Fahrbahnplatte 2 führt. Dieser Versatz erstreckt sich über die gesamte Länge des Fahrwegs 1. Die seitliche Begrenzung des Fahrwegs 1 bilden die Seitenführschienen 5, die gegenüber der Unter- und Oberseite der Fahrbahnplatte 2 mit einem Überstand ausgebildet sind. Die Befestigung der Seitenführschienen 5 an der Fahrbahnplatte 2 erfolgt mit Hilfe von stabförmigen Ankerelementen 8, die fest mit den Seitenführschienen 5 verbunden sind und bei der Herstellung der Fahrbahnplatte 2 mit einbetoniert werden.

Im Bereich des Versatzes weist die Fahrbahnplatte 2 Aussparungen 9 auf, die im Querschnitt paarweise und über die gesamte Länge des Fahrwegs 1 in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind. Die Aussparungen 9 erstrecken sich von der Oberseite der Fahrbahnplatte 2 bis zu deren Unterseite und besitzen einen kreisförmigen Querschnitt, der sich von der Oberseite zur Unterseite hin stetig erweitert. Daraus ergibt sich eine leicht konusförmige Ausbildung der Aussparungen 9.

Weiter sieht man in Fig. 2 eine Montageeinheit 10, die sich aus der Gleitleiste 6 und den Distanzrohren 11 zusammensetzt. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist die Gleitleiste 6 streifenförmig ausgebildet, wobei ihre Länge beispielsweise 3 Meter betragen kann. Im vorliegenden Beispiel beträgt die Dicke der Gleitleiste 6 40 mm, wodurch es möglich ist, an der Oberseite der Gleitleiste 6 Vertiefungen 12 anzuordnen, die in ihrem Mittelpunkt jeweils eine die Gleitleiste 6 durchdringende Bohrung 13 aufweisen. Der Bereich seitlich der Längsachse der Gleitleiste 6 stellt den durch die Klammer angedeuteten Gleitstreifen 14 dar, der im Bedarfsfall der Schnellbahn als Kontaktfläche dient.

Weitere Bohrungen 15 und 16 sind sowohl zwischen den Vertiefungen 12 und dem Längsrand der Gleitleiste 6 als auch in der Längsachse der Gleitleiste 6 angeordnet. Zudem weist die Gleitleiste 6 in regelmäßigen Abständen Bohrungen 17 auf, die mit einem Innengewinde versehen sind.

Die zur Montageeinheit 10 gehörenden Distanzrohre 11 sind mit einem ihrer Enden fest an der Unterseite der Gleitleiste 6 befestigt, wobei die Längsachse der Distanzrohre 11 jeweils mit den Bohrungen 13 fluchtet. Auf dem gegenüberliegenden Ende der Distanzrohre 11 sitzt ein Ring 18, der fest mit dem Distanzrohr 11 verschweißt ist.

Fig. 2 zeigt die Montageeinheit 10 nach ihrem Einbau in einen Fahrweg 1. Für den Einbau wird die Montageeinheit 10 von oben auf den Randbereich 3 der Fahrbahnplatte 2 abgesenkt, wobei die Distanzrohre 11 in die Aussparungen 9 eingeführt werden. Die Gleitleiste 6 findet dabei ihre bestimmungsgemäße Position im Bereich des Versatzes des Randbereichs 3. Über die in den Fig. 2, 4 und 5 dargestellten Justierschrauben 19 erfolgt eine Höhenjustierung der Montageeinheit 10, so dass die Gleitleiste 6 exakt nach dem Sollgradienten des Fahrwegs 1 eingestellt werden kann. Dabei ergibt sich zwischen der Gleitleiste 6 und Fahrbahnplatte 2 ein horizontaler Spalt 20, der mit den vertikalen Aussparungen 9 einen zusammenhängenden Hohlraum bildet. Die Sollhöhe des Spalts 20 beträgt 30 mm, wobei Abweichungen von diesem Maß in einer Größenordnung von ±20 mm von der Erfindung kompensiert und damit fertigungs- oder montagebedingte Toleranzen sowie nachträgliche Verformungen des Fahrwegs 1 ausgeglichen werden können. Der von dem Spalt 20 und den Aussparungen 9 gebildete Hohlraum ist mit einem schnell erhärtenden Verguss 21 ausgefüllt. Der Verguss 21 wird über die Bohrungen 15 in den Spalt 20 injiziert und füllt, wie durch Pfeile angedeutet, zunächst die Aussparungen 9 und dann den Spalt 20 vollständig aus. Die dabei verdrängte Luft entweicht durch die Bohrungen 16.

Nach Erhärten des Vergusses 21 ist die Montageeinheit 10 in der justierten Position fixiert und in der Lage, sowohl horizontale als auch vertikale Kräfte in die Fahrbahnplatte 2 einzuleiten. Dabei bildet der Ring 18 eine Sicherung gegen Abheben, indem er sich auf dem Verguss 21 abstützt, der wiederum gegen die konisch verlaufende Wandungen der Aussparungen 9 wirkt.

Zur Befestigung der Statorpakete 7 sind durch die Distanzrohre 11 Spannschrauben 22 geführt, die mit ihrem oberen Ende in die Vertiefung 12 reichen und dort mit Hilfe einer Schraubenmutter 23 verankert sind und so jeweils einen oberen Befestigungspunkt bilden. Die unteren Enden zweier paarweise angeordneter Spannschrauben 22 durchdringen eine Quertraverse 25, die die beiden Spannschrauben 22 verbindet. Durch Anziehen der jeweils auf dem unteren Ende der Spannschrauben 22 sitzenden Schraubenmuttern 26 werden die Spannschrauben 22 vorgespannt, wobei sich die Quertraverse 25 gegen die auf den Distanzrohren 11 sitzenden Passstücke 24 abstützt.

Zur Aufnahme von quer gerichteten Kräften ist die Anlagefläche in der Stoßfuge zwischen Distanzrohr 11 und Passstück 24 stufenförmig ausgebildet.

Wie Fig. 3 zeigt besitzt die Quertraverse 25 im Fußbereich einen verbreiterten Querschnitt, der einer Nut mit entsprechender Form und Größe im Statorpaket 7 entspricht, so dass ein seitliches Einschieben der Statorpakte 7 auf die Quertraverse 25 möglich ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Fahrweg (1) für eine elektromagnetische Schnellbahn

    mit einer Fahrbahnplatte (2) aus Beton, entlang deren Randbereiche (3) die Funktionskomponenten (4) in Form von Gleitleisten (6) und Statorpaketen (7) lagegenau angeordnet sind,

    mit Aussparungen (9) im Bereich der Funktionskomponenten (4), die sich von der Oberseite der Fahrbahnplatte (2) bis zu deren Unterseite erstrecken,

    mit einer Gleitleiste (6), die in ihrer Breite so ausgebildet ist, dass sie die Aussparungen (9) im Bereich der Fahrbahnplatte (2) überdeckt,

    mit Distanzrohren (11), die sich über die gesamte Länge der Aussparungen (9) bis zur Unterseite der Gleitleiste (6) erstrecken,

    mit stabförmigen Befestigungsmitteln (22) für die Statorpakete (7), die ohne Verbund in den Distanzrohren (11) angeordnet sind und die mit ihrem oberen Ende im Bereich der Gleitleiste (6) einen Aufhängepunkt für die an ihrem unteren Ende befestigten Statorpakete (7) ausbilden und

    mit einem Verguss (21), der einen formschlüssigen Verbund zwischen der Mantelfläche der Aussparung (9) und der Gleitleiste (6) sowie den Distanzrohren (11) bildet.
  2. 2. Fahrweg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzrohre (11) kraftschlüssig mit der Gleitleiste (6) verbunden sind, vorzugsweise durch Verschweißen.
  3. 3. Fahrweg nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Unterkante der Gleitleiste (6) und der Oberkante der Fahrbahnplatte (2) zur Bildung eines Hohlraums ein Spalt (20) vorbestimmter Breite eingehalten ist, der von einem Verguss (21) ausgefüllt ist.
  4. 4. Fahrweg nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (20) eine Breite zwischen 10 mm und 50 mm besitzt.
  5. 5. Fahrweg nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des Spalts (20) die Fahrbahnplatte (2) im Randbereich (3) unter Ausbildung eines Versatzes eine verringerte Dicke aufweist.
  6. 6. Fahrweg nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (9) in der Fahrbahnplatte (2) über ihre Länge konusförmig mit einer zur Unterseite der Fahrbahnplatte (2) hin sich erweiternden Basis ausgebildet sind.
  7. 7. Fahrweg nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzrohre (11) an ihrer Außenseite Elemente (18) zur Kraftübertragung auf den sie umgebenden Verguss (21) aufweisen.
  8. 8. Fahrweg nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzrohre (11) zur Längeneinstellung am unteren Ende mit einem rohrförmigen Passstück (24) versehen sind.
  9. 9. Fahrweg nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitleiste (6) eine Mindestdicke von 40 mm aufweist.
  10. 10. Fahrweg nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitleiste (6) auf ihrer Oberseite vertiefte Bereiche (12) für die Aufnahme der oberen Aufhängepunkte der Statorpakete (7) aufweist.
  11. 11. Fahrweg nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitleiste (6) Öffnungen (15, 16) zum Injizieren des Vergusses (21) und Entlüften des Hohlraumes aufweist.
  12. 12. Fahrweg nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (15) zum Injizieren im Randbereich der Gleitleiste (6) und die Öffnungen (16) zur Entlüftung in der Längsachse der Gleitleiste (6) angeordnet sind.
  13. 13. Fahrweg nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Statorpakete (7) jeweils über einen Längsabschnitt des Fahrwegs (1) erstrecken und in Längsrichtung von zumindest zwei im Abstand angeordneten Befestigungsmittel (22) gehalten werden, wobei jeweils zwischen zwei Abschnitten weitere redundante Befestigungsmittel (22') angeordnet sind.
  14. 14. Montageeinheit (10) geeignet zur Verwendung in einem Fahrweg (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einer Gleitleiste (6), in der Bohrungen (13) angeordnet sind und mit Distanzrohren (11), die derart an der Unterseite der Gleitleiste (6) angeordnet sind, dass ihre Längsachsen jeweils mit den Bohrungen (13) fluchten.






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