Neuere Schienenstossanordnungen mit enger Stosschwellenlage. Von Regierungsbaumeister F. Jaehn in Bromberg. (Fortsetzung von S. 405 d. Bd.) Neuere Schienenstossanordnungen mit enger Stosschwellenlage. 4. Tragfähigkeit der Bettung. Textabbildung Bd. 321, S. 421 A Holzlaschen, B Eisenlaschen. Diese wird insbesondere bedingt durch den Bettungsstoff, die Schwellenform, den Schwellenabstand und die Stopfarbeit. Schubert hat die Beziehungen zwischen diesen Faktoren durch Versuche ermitteltE. Schubert, Einfluss der Querschnittsform der Eisenbahnschwelle auf das Stopfen, Zentralbl. d. Bauv. 1893. S. 17; derselbe, Ueber die Vorgänge unter der Schwelle eines Eisenbahngleises, Org. f. Fortschr. 1899, S. 118 und 137. und gefunden, dass gerade die Schwellenquerschnittsform in hohem Masse die Tragfähigkeit des Schwellenlagers beeinflusst. Es kommt ferner wesentlich darauf an, ob die Schwelle zweiseitig oder nur einseitig unterstopft wird. Bei zweiseitig unterstopften Holzschwellen und eisernen Schwellen mit Mittelrippe nimmt die Tragfähigkeit des Schwellenquerschnitts vom Rande nach der Mitte zu erheblich ab, während bei zweiseitig unterstopften eisernen Trogschwellen in der Mitte die höchste Tragfähigkeit erreicht wird. Bei einseitig unterstopften Holzschwellen nimmt, wie bereits erwähnt, die Tragfähigkeit von der gestopften Kante bis zur nicht unterstopften Kante erheblich ab und beträgt an letzterer etwa noch ein Viertel derjenigen an der Stopfkante. Es werde nun die Annahme gemacht, dass die Tragfähigkeit geradlinig zunehme bezw. abnehme und dass die geringste Tragfähigkeit = ⅓ der höchsten Tragfähigkeit betrage; letztere werde mit 6,0 kg/qcm, erstere mit 2,0 kg/qcm angenommen. In den Fig. 5a–9b (s. S. 404) ist die Tragfähigkeitsfläche durch stark ausgezogene Linien umrandet, die dünn ausgezogenen bezw. gestrichelten Linien geben die Beanspruchung der Bettung an. Die Tragfähigkeit der Bettung wird demnach an den Kanten zweiseitig unterstopfter eiserner Trogschwellen und an der dem Stosse zugekehrten Kante einseitig unterstopfter Holzschwellen im Falle A um 6,28 – 2,00 = 4,28 kg/qcm und im Falle B um 3,73 – 2,00 = 1,73 kg/qcm überschritten; der letztgefundene Wert zeigt, wie sich die Beanspruchung der Bettung durch sinngemässe Ausbildung der Unterlagsplatte bedeutend herabmindern lässt, im vorliegenden Falle ist eine etwa 2,5 mal \left(=\frac{4,28}{1,73}\right) geringere Beanspruchung erreicht worden. Das ausserordentlich günstige Verhalten des Zweischwellenstosses wird durch Fig. 8a–9b ersichtlich, denn hier erreicht die Beanspruchung der Bettung (3,77 kg/qcm bezw. 3,14 kg/qcm) noch nicht die Tragfähigkeitsgrenze (6 kg/qcm). Es geht ferner aus den berechneten Werten für die Bettungsbeanspruchung hervor, dass nach dem Bettungsgesetz p = Cy in gleicher Weise die Einsenkungen der Schwellen in die Bettung sich entsprechend verringern werden. Abgesehen von der Form der Unterlagsplatten lässt sich jedoch durch die Stellung derselben zur Schwelle bei nur einseitig unterstopften Schwellen eine weitere Verringerung des Bettungsdruckes an der Stosskante herbeiführen, wenn nämlich die Unterlagsplatte so auf der Stosschwelle befestigt wird, dass die senkrechte Mittellinie der Unterlagsplatte (in der Längsrichtung des Gleises) in die Richtung einer Kraft P fällt, welche eine der Tragfähigkeit der Bettung proportionale Beanspruchung der Bettung erzeugen würde, also exzentrisch auf die Stossschwelle wirken würde. Als Beispiel hierfür sei die in den Fig. 10a, 10b und 10c dargestellte Schienenverbindung zur Isolierung von Schienenstrecken der preussischen Staatsbahnen angeführt. Die Güte der Stopfarbeit wird in erster Linie durch zweckmässig gewählte Stopfwerkzeuge bedingt. Bei verringerter Schwellenentfernung sind stärker gekrümmte Stopfhacken in Anwendung zu bringen, als bei weiten Schwellenabständen; während im letzteren Falle am meisten nach einem Halbmesser von 1,00 m gebogene Stopfhacken üblich sind, werden sich nach einem Halbmesser von 0,60 m gekrümmte Stopfhacken für ersteren Fall empfehlen. Erwähnenswert ist an dieser Stelle auch die in Amerika für die Oberbauunterhaltung sehr verbreitete Stopfstange (tamping bar).E. Reitler, Ueber englischen und nordamerikanischen Oberbau. Wien, 1895, S. 26. An einem etwa 1,6 m langen Stiel befindet sich ein 12 cm langes, 8 cm breites und 19 mm starkes, stählernes Blatt. Die Stopfstange wiegt etwa 6 kg und wird statt der Stopfhacke gerne angewendet. Ihre Beliebtheit ist auf die in Amerika übliche enge Schwellenlage zurückzuführen, da die Stopf hacke durch den erforderlichen Ausschlag, der hier entfällt, die Nachbarschwellen leicht verletzt. Bei derartig vermindertem Stossschwellenabstand, dass nur ein einseitiges Unierstopfen der Schwellen auf der dem Stosse abgekehrten Seite möglich ist, hat sich ein Ausweichen der Bettung zwischen den Schwellen nicht verhindern lassen; die Folge davon waren Verdrehungen der Schwellen und einseitiges Einpressen der Unterlagsplatten in die Schwellen, das man mehrfach durch elastische Zwischenstücke (Filzplatten, Gewebebauplatten) zu beseitigen gesucht hat. Zur Vermeidung dieser Unzuträglichkeiten erschien es geboten, die Stossschwellen unmittelbar aneinanderzurücken, es ergab sich hierdurch die Anordnung des Zweischwellenstosses, dessen Verhalten insbesondere von Wasiatynski und GelbckeGelbcke, Doppelschwellen, Zentralbl. d. Bauv. 1905, S. 433. durch Versuche erprobt worden ist. Neuere Versuche mit dem ZweischwellenstossAuszug aus dem über die Verhandlungen des Ausschusses für technische Angelegenheiten (V. D. E. V.) zu Tátra-Lomnicz, am 14.–16. September 1905 aufgenommenen Protokoll No. 81, S. 3. haben durchwegs günstige Erfahrungen gezeitigt, es möge daher der Einfluss einer Verminderung der freitragenden Länge der Schienenenden auch kurz in theoretischer Beziehung einer Untersuchung unterzogen werden. Man kann die im Stossfelde befindlichen unverlaschten Schienenenden als Freiträger ansehen, die auf den Stossschwellen eingespannt sind; bezeichnet z = freitragende Länge des Schienenendes in cm, P = an den Schienenenden wirkende Last in kg, E = Elastizitätsmodul des Schienenmaterials in kg/qcm, J = Trägheitsmoment der Schiene, bezogen auf die wagerechte Schwerachse, so ergibt sich die von der Einspannung aus gerechnete Durchbiegung \delta_z=\frac{P\,z^3}{3\,E\,J}. Die Grössen P, E und J sind für unsere Untersuchung als feststehend zu betrachten, während z eine veränderliche Grösse darstellt. Der Ausdruck \frac{P}{3\,E\,J} kann einer Unveränderlichen K gleichgesetzt werden, es ergibt sich dann die Durchbiegung δz = Kz3, d.h. die Durchbiegung wächst im kubischen Verhältnisse zur freitragenden Länge. SteinerF. Steiner, Die neuen Vorschläge zur Lösung der Schienenstossfrage. Wien, 1905 S. 22. hat den Einfluss einer Abnahme der freitragenden Länge auf die Gesamteinsenkung, das Biegungsmoment, die Beanspruchung und die Durchbiegung für zwei Schienenprofile von 35,6 kg/m und 44,15 kg/m Gewicht untersucht, es sind nun in der nachstehenden Tabelle die genannten Grössen für das Schienprofil No. 8 der preussischen Staatseisenbahnen von 41,0 kg/m Gewicht zum Vergleich mit den von Steiner berechneten Werten ermittelt worden. Die Tabelle zeigt das Verhalten der unverlaschten Schienenenden unter einer ruhend gedachten Radlast von 8000 kg für die genannten drei Schienenprofile. Den Berechnungen liegen die von Zimmermann aufgestellten FormelnH. Zimmermann, Die Berechnung des Eisenbahnoberbaues. Berlin, 1888. S. 261. Handb. d. Ing.-Wissensch. V, 2, 1897, S. 56. für die Gesamteinsenkung des Schienenendes bei äusserster Radstellung zu Grunde. Als Abstand der Mittelstütze von der Endstütze wurden 60 cm in besonderer Rücksichtnahme der Schwellenausteilung CoüardsM. Coüard,„Note sur les déformations permanentes de la voie“ in der „Revue générale des chemins de fer“, 1897. S. 38. gewählt. Aus der Tabelle geht hervor, dass selbst bei einer Beanspruchung des unverlaschten Schienenendes durch eine Last P = 16000 kg die Inanspruchnahme am Zweischwellenstoss unter dem Masse der Zulässigkeit, die für Stahlschienen mit 1300 kg/qcm angenommen werden darf, bleibt. Schienensystem; Auf die wagerechte Schwerpunktsachse bezogen; Trägheitsmoment; Winderstandsmoment; Auf die senkrechte Schwerpunktsachse bezogen; Gewicht f. d. lfd. m; Querschnittsfläche; Z freitragende Länge der Schienenden; Gesamteinsenkung y0 für; Holzschwellen; Eisenschwellen; unter einem Schwellensenkungsdrucke von; Biegungsmoment bei äusserter Laststellung M; Inanspruchnahme; Von der Einspannung aus gerechnete Durchbiegung; Biegsamkeit; Preuss. Staatsb. Textabbildung Bd. 321, S. 422 Die berechneten Tabellenwerte zeigen den ausserordentlich erheblichen Einfluss, den eine Verkürzung der freien Stützweite mit sich bringt. Bei der bedeutend verringerten Stosschwellenentfernung lässt sich ein sehr viel günstigeres Verhalten der Stossanordnung in bezug auf die Betriebssicherheit erwarten, weil nicht nur das Spiel der Schienenenden an und für sich, sondern insbesondere die Stufenbildung, hervorgerufen durch die im Augenblicke der äussersten Radstellung meistens überragende Anlaufschienenkante, verringert werden muss. Ebenso wird eine derartige Verbindung den wagerechten seitlichen Kräften besseren Widerstand bieten, so dass besonders in Krümmungen die Knickbildung an den Stössen sich in erheblichem Masse einschränken lassen wird. Der Wert einer Oberbauanordnung ist aber nicht nur vom Gesichtspunkt der Betriebssicherheit, sondern vornehmlich von dem der Wirtschaftlichkeit zu betrachten. Die Wirtschaftlichkeit einer Schienenstossverbindung ist durch geringe Anlage- und Unterhaltungskosten sowie eine möglichst grosse Lebensdauer derselben bedingt. BlumBlum, Vergleichende Betrachtungen über den Wert verschiedener Oberbauanordnungen auf Querschwellen, Org. f. Fortschr. 1896. S. 133. hat eingehende Untersuchungen über den Wert verschiedener Oberbauanordnungen auf Grund der von Zimmermann entwickelten Formeln angestellt, auf die hier ganz besonders hingewiesen sei, weil die dort gefolgerten Ergebnisse auch sinngemäss für den Zweischwellenstoss Anwendung finden können. Der Laschendruck erhält (nach Zimmermann für dicht schliessende Laschen) den Grösstwert R=\frac{[(1+2\,\alpha_1)\,\gamma+(2+3\,\alpha_1)\,\alpha_1-{\alpha_0}^2]\,G}{4\,\alpha_0\,\left[1+\gamma+3\,\alpha_1-\alpha_0\,\left(2-\frac{J}{i}\right)\right]} wobei bedeutet \gamma=\frac{B}{D}=\frac{\mbox{Last, welche die Schiene um 1 cm durchzubiegen vermag}}{\mbox{Last, welche die Schwelle um 1 cm zu senken vermag}} a_0=\frac{\alpha_0}{\alpha}=\frac{\mbox{halbe Laschenlänge}}{\mbox{Abstand der dem Stosse benachbarten Schwellen}} a_1=\frac{\alpha_1}{\alpha}=\frac{\mbox{halber Stosschwellenabstand}}{\mbox{Abstand der dem Stosse benachbarten Schwellen}} G = Raddruck \frac{J}{i}=\frac{\mbox{Trägheitsmoment der Schiene}}{\mbox{Trägheitsmoment des Laschenpaares}} Es ist bei den Preussischen Staatsbahnen SächsischenStaatsbahnen Reichs-Eisenbahnen 6d 8a 8 das Trägheitsmoment der Schiene J = 1036,6 1352 1352 1700 1092 cm4   „                 „            eines Laschenpaares i = 839,6 1206,6 556 410,5 989 cm4 das Verhältnis \frac{J}{i}= 1,23 1,12 2,43 4,14 1,11 der Stosschwellenabstand 2a1 = 530 560 260 540 600 mm der Abstand der benachbarten Schwellen a = 638 620,5 370 680 760 mm die Laschenlänge 2a0 = 690 720 500 900 880 mm         hiernach wird B = 47900 67911 345540 64880 29850                        und D = 25000 25000 25000 23300 25000    woraus \gamma=\frac{B}{D}= 1,92 2,72 13,8 2,78 1,19 ferner ist \alpha_0=\frac{\alpha_0}{\alpha}= 0,54 0,58 0,68 0,66 0,58          und \alpha_1=\frac{\alpha_1}{\alpha}= 0,42 0,45 0,35 0,40 0,39 Darnach erhält man für neue, dicht schliessende Laschen, bei welchen ε = 0 und daher Laschendruck und Moment am grössten werden, den Laschendruck R = 3973 4195 3838 2425 3213 kg das Moment der Laschen am Schienenstosse M1 = 137080 151010 95950 109120 141360 cm/kg und den Wirkungsgrad w = 0,84 0,87 0,90 0,58 0,79 endlich die grösste Laschenspannung = 1215 979 1021 1582 924 kg/qcm Der von den Laschenanlageflächen aufzunehmende Druck wird um so geringer, – sofern von der Laschenlänge abgesehen wird –, je unnachgiebiger das Gleis in seiner Unterschwellung ist, während die Widerstandsfähigkeit der Schiene, welche hauptsächlich in dem Werte \frac{J}{i} zur Geltung kommt, nur eine untergeordnete Rolle spielt. BlumEisenbahntechnik der Gegenwart II, 2. S. 140. hat die Laschenverbindungen der preussischen Staatsbahnen Oberbau No. 6d und No. 8a mit denjenigen der sächsischen Staatsbahnen und der Reichseisenbahnen in Elsass-Lothringen unter Annahme einer Bettungsziffer C = 8 und bei Verwendung von Holzschwellen von 26 . 16 cm Stärke und 2,70 m Länge bei den preussischen Staatsbahnen und den Reichsbahnen und 2,50 m Länge bei den sächsischen Staatsbahnen in Vergleich gestellt. Unter Zugrundelegung der dabei ermittelten Werte sind nachstehend die Vergleichswerte für eine Stossverbindung des Schienenprofils No. 8 der preussischen Staatsbahnen mit 26 cm Stosschwellenabstand (Zweischwellenstoss), 37 cm Abstand der Nachbarschwellen, die ebenso wie die Stosschwellen an den oberen Schwellenkanten abgeschrägt gedacht sind, um den für das Schwingen der Stopfhacke erforderlichen Platz zu schaffen (Französische Ostbahn und NordbahnHaarmann, Eisenbahngleis, Kritischer Teil, S. 159 u. ff., ferner einem Verhältnis \frac{J}{i}=2,43, wobei Winkellaschen angenommen sind (wie beim Oberbau No. 10a der preussischen Staatsbahnen), schliesslich einer Laschenlänge von 50 cm berechnet. Die für die Vergleichsanordnung gefundenen Werte lassen ersehen, dass der Laschendruck etwas geringer wird als beim Oberbau No. 6d und No. 8a der preussischen Staatsbahnen und die grösste Laschenspannung nur einen wenig höheren Wert als beim Oberbau No 8a annimmt; das Moment der Laschen am Schienenstoss aber wird geringer als bei den übrigen vier Stossverbindungen, während der Wirkungsgrad der Laschen den Höchstwert aller in Vergleich gestellten Stossverbindungen erreicht, somit die Erhaltung einer möglichst stetigen Bahn am besten gewährleistet ist. Dass eine erhebliche Verminderung der Höhenunterschiede an den Schienenlaufflächen auch bei Berücksichtigung der Stosswirkung der Radlasten erzielt wird, lässt sich durch Betrachtung der entsprechenden Durchbiegungen am SchienenendeBrauning, Die Formveränderungen der Eisenbahnschienen an den Stössen, Zeitschr. f. Bauw. 1893, S. 446.Blum, Zur Frage des Schienenstosses, Zentralbl. d. Bauv. 1894, S. 466. für sich allein – abgesehen von den vorhin bereits berechneten Zahlenwerten – nachweisen. Bedeutet    P = wirksame Last, am Schienenende angreifend, 2a1 = Stosschwellenabstand, na1 = Abstand der Nachbarschwellen,     h = Höhenunterschied der Schienenenden,     δ = Durchbiegung am Schienenende bei ruhender Last,     λ = Durchbiegung am Schienenende bei stossender Last, so ist bei ruhender Last \delta=\frac{P\,{a_1}^3}{6\,E\,J}\,2\,(n+1) und bei stossender Last \lambda=\delta+\sqrt{2\,h\,\delta+\delta^2}. Bei Verringerung des Stosschwellenabstandes z.B. um die Hälfte würde also δ nur noch ⅛ seines früheren Wertes betragen und, wenn h = 0 angenommen wird, λ = 2δ werden. Auf Grund der Vergleichsrechnungen ist von dem Zweischwellenstoss ein günstigeres Verhalten in statischer und dynamischer Beziehung als beim üblichen schwebenden Stoss zu erwarten, welches fraglos auf Lebensdauer und Unterhaltungskosten dieser Stossverbindung von ausserordentlicher Bedeutung sein wird; da zudem durch Laschen von geringerer Länge und kleinerem Querschnitt die Beschaffungskosten sich vermindern lassen, so darf wohl behauptet werden, dass der Zweischwellenstoss dem schwebenden Stoss In wirtschaftlicher Beziehung überlegen sein wird. Die bisher mit dem Zweischwellenstoss gemachten Erfahrungen lauten durchweg günstig, jedoch werden längere Beobachtungen dieser Stossanordnung erst ein abschliessendes Urteil gewinnen lassen. (Fortsetzung folgt.)