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etwas Gleisbauhintergrund

geschrieben von: Andi Granzner

Datum: 26.06.20 12:18

Hi,

Schienen werden heute nicht mehr (mit Ausnahmen) gelascht, sondern miteinander verschweisst. Schienenstahl unterliegt wie alle anderen Stoffe einer gewissen Wärmeausdehnung durch unterschiedliche Temperaturen. Der Wärmeausdehnungskoeffizient beträgt bei Schienenstahl 0,000015 1/°C, was bedeutet, dass sich bei einer Temperaturdifferenz von 40°C ein 1km langes Gleis 60cm ausdehnt. (-10° im Winter zu 30°C im Sommer) Dies würde aber nur passieren, wenn die Schienen locker auf den Schwellen liegen würden und sich frei bewegen könnten. Die Schienen sind aber sehr fest mit den Schwellen verschraubt und die Schwellen im Gleisbett verankert. Die dabei auftretenden Haftkräfte verhindern weitestgehend die Ausdehnung der Schienen.

Untersuchungen ergaben, dass verschweisste Langschienen , welche fest verlegt sind nur an den freien Enden von ca. 50 Metern eine Längenänderung zeigten und das Mittelstück völlig unbeweglich blieb. Dabei ist es unerheblich, ob das Mittelstück nur 100 Meter oder 2000 Meter lang ist.
Allerdings treten in diesen Mittelstücken sehr hohe Spannungen auf, die Schiene wirkt quasi wie eine gespannte Feder.

Deshalb werden Schienen beim Einbau auf eine festgelegte Ausgangstemperatur neutralisiert, dass heisst, bevor nach einem Einbau eines neuen Gleises die letzte Verbindungsschweissung gemacht wird, werden die Schrauben der Endstücke gelockert und mit grossen Gasbrennern auf die Referenztemperatur gebracht. Danach wird geschweisst und die Schrauben befestigt. Dadurch haben Schienen immer eine gewisse Grundspannung, bzw. Zugspannung im Winter und verhalten sich neutral (deshalb der Begriff Neutralisieren). Kommen jetzt aber erheblich höhere Temperaturunterschiede zustande ist je nach Festigkeit des Oberbaus irgendwann mal Schluss. Als erstes hebt sich das Gleis etwas aus dem Schotterbett, fährt ein Zug darüber, wird dieser Vorgang durch die Walkwirkung noch verstärkt. Danach versuchen sich die Kräfte seitlich zu entspannen , da der Halt im Gleisbett nachlässt, es kommt zur Schienenverwerfung.
Im Winter passiert das Gegenteil, die Schienen ziehen sich zusammen und stehen bei grossen Minustemperaturen unter Zugspannung, erschwerend kommt dabei hinzu, dass sich Stahl bei niedrigen Temperaturen spröde verhält und bricht, wenn er zu stark beansprucht wird (da reichen schon Flachstellen an Wagenrädern aus)
Ein weiteres Problem stellen Brücken dar. Diese dehnen sich im Gegensatz zum normalen Gleisbett mit den darauf verlegten Schienen aus, was noch grössere Ausdehnungslängen als bei normalen Gleisbett hervorruft. Deshalb sind Brücken, bzw., bei langen Brücken deren Abschnitte auf Rollen oder Gleitstücken gelagert. Die Schienen müssen aber auch da sicher miteinander verbunden werden. Hier wird eine sogenannte Dilatationsschiene eingebaut, welche diese Längenausdehnung stossfrei aufnimmt.

Wenn man jetzt bedenkt, dass durch die weisse Farbe die Schienentemperatur um 7°C gesenkt werden kann, dann sind das auf 1000 Meter über 10 cm weniger Längenausdehnung, was die auftretenden Verwerfungskräfte schon erheblich reduzieren kann.


Bild einer Brückendilatation (Quelle: YouTube )

Bildschirmfoto 2020-06-26 um 12.04.40.png


hier noch ein link zu diesem Thema: Die Fahrbahn kurz erklärt


LG Andi

”MIT DUMMEN MENSCHEN ZU STREITEN, IST WIE MIT EINER TAUBE SCHACH ZU SPIELEN.
EGAL, WIE GUT DU SCHACH SPIELST, DIE TAUBE WIRD ALLE FIGUREN UMWERFEN,
AUF DAS BRETT KACKEN UND HERUMSTOLZIEREN, ALS HÄTTE SIE GEWONNEN.“

bewährtes Sprichwort, Verfasser unbekannt





Re: Warum nicht gleich hochglanzverchromen? ;-)

geschrieben von: cs

Datum: 26.06.20 17:01

Das wäre keine gute Idee, weil Verchromung auch im Bereich der Wärmestrahlung "glänzt" und dadurch auch die Wärmeabgabe durch Strahlung verringert.
Deutlich erkennt man das z.B. bei Heizkörpern: das ansonsten identische Modell hat bei einer verchromten Oberfläche eine deutlich geringere Heizleistung als bei einer lackierten Oberfläche.

[badheizkoerper-test.de]

Nicht neu

geschrieben von: westerwald/lahn/taunus-tf

Datum: 26.06.20 17:10

Christian Snizek schrieb:
52 2006 schrieb:
Zitat
Die Bahn weitet Hitze-Schutzverfahren für Bahnschienen aus

Bahn fahren im Sommer heißt auch, Hitzeperioden erwarten zu müssen. Das Projekt "weiße Schiene" steht für kühlende Sunblocker. Derzeit läuft der Praxistest.

Kein verspäteter Aprilscherz, sondern siehe [www.heise.de]
Moin.

Das war vor gar nicht allzu langer Zeit schon mal Thema hier. Ist auch nix Neues, wenngleich es vllt. für den ein oder anderen User und/oder Interessierten als Neuland erscheinen mag.

Bild aus der Praxis aus Domodossola:

[attachment]
Das ist überall in Italien seit Jahren bewährt. Aber die DB verkauft es als Innovation. Wenn sie nur mal neue Fahrzeuge so testen würde. Aber lieber testet man bewährtes, anstatt neues.

Re: etwas Gleisbauhintergrund

geschrieben von: cs

Datum: 26.06.20 18:12

Kleine Korrektur und Ergänzung:
Laut den mir bekannten Unterlagen ist der Wärmeausdehnungskoeffizient von Stahl nicht 15x10-6 sondern nur 12x10-6.
Das führt bei einer dehnungsbehinderten Schiene bei einer Temperaturänderung von 10 °C zu einer Spannungsänderung von ca. 25 MPa (= 25 N/mm²)

Re: etwas Gleisbauhintergrund

geschrieben von: Andi Granzner

Datum: 27.06.20 01:03

cs schrieb:
Kleine Korrektur und Ergänzung:
Laut den mir bekannten Unterlagen ist der Wärmeausdehnungskoeffizient von Stahl nicht 15x10-6 sondern nur 12x10-6.
Das führt bei einer dehnungsbehinderten Schiene bei einer Temperaturänderung von 10 °C zu einer Spannungsänderung von ca. 25 MPa (= 25 N/mm²)
Hi cs,

mir sind auch die 2 Werte bekannt, in der Fahrbahnvorschrift SBB wird aber nur vom 15er Wert gesprochen, wo jetzt der Fehler liegt, kann ich nicht sagen, ich bin kein Gleisbauer, vielleicht gibt es unterschiedliche Stahlsorten? Aber gut, ich wollte eh nur den Zusammenhang erklären.
Der Kraftwert, den du da angibst ist beeindruckend, da ist Schmackes dahinter✌️

LG Andi

”MIT DUMMEN MENSCHEN ZU STREITEN, IST WIE MIT EINER TAUBE SCHACH ZU SPIELEN.
EGAL, WIE GUT DU SCHACH SPIELST, DIE TAUBE WIRD ALLE FIGUREN UMWERFEN,
AUF DAS BRETT KACKEN UND HERUMSTOLZIEREN, ALS HÄTTE SIE GEWONNEN.“

bewährtes Sprichwort, Verfasser unbekannt





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