Weichen

[896] Weichen, auch Ausweichungen oder Wechsel, die Vorrichtungen zum Uebergang einzelner Eisenbahnfahrzeuge und ganzer Züge von einem Bahngleis in ein andres abzweigendes ohne Unterbrechung der Bewegung (s.a. Gleisverbindungen, Bd. 4, S. 568). Jede Weiche besteht aus drei Teilen: der Zungenvorrichtung, auch Ausweichvorrichtung, Auslenkung, früher auch kurz Weiche oder Wechsel genannt; dem Herzstück, auch Kreuzung genannt, mit den zugehörigen Zwangsschienen oder Radlenkern an den gegenüberliegenden Schienen der Weichengleise und den zwischen Zungenvorrichtung und Herzstück liegenden Weichengleisen, dem Stammgleis und dem Ausweichgleis oder Weichenbogen.

Die Zungenvorrichtung hat im Laufe der Zeit mannigfache konstruktive Aenderungen erfahren. Die älteste, einfachste und billigste Konstruktion ist die Schleppweiche; s. [1] a), b), d), e) und g). Diese Weichen haben den Nachteil, daß stets eines der beiden Gleise unterbrochen ist, so daß Fahrzeuge, die von hinten die Weiche befahren, bei unrichtiger Stellung entgleisen. Obgleich Schleppweichen bei Hauptbahnen ([4], § 40, 9) in Nebengleisen und bei Lokalbahnen in Hauptgleisen bei geringerer Zuggeschwindigkeit als 20 km/Std. ([5], § 32) zulässig sind, findet man sie bei uns wegen ihrer geringen Betriebssicherheit beinahe nur noch auf Erdtransportbahnen für Bauten. Die Zungenvorrichtungen der neueren Zeit bestehen aus zwei außenliegenden festen Backenschienen und zwei innenliegenden beweglichen Zungen. Doch gibt es auch andre Konstruktionen, sie bilden aber seltene Ausnahmen und werden daher hier nicht weiter berücksichtigt. Die Backenschienen sind Schienen gewöhnlichen Profils. Die Backenschiene des geraden Schienenstranges, an die sich die Zunge des krummen Stranges anlegt, kann unbearbeitet bleiben (s. Fig. 7), doch ist es zweckmäßig, die Unterseite des Kopfes innen auf die Länge der Berührung mit der Zunge etwas zu unterschneiden (Fig. 5 und 6), um die Zungenspitze etwas kräftiger gestalten zu können. Dasselbe gilt von der Backenschiene im krummen Strang; diese muß aber außerdem ein- oder mehreremal geknickt und gebogen werden (s. Fig. 1). Die Backenschienen erhalten, wie die Schienen in den Weichengleisen, meist keine Seitenneigung (s. Oberbau, Bd. 6, S. 700); bei manchen Verwaltungen wird dieselbe aber doch durchgeführt (s. Fig. 4 und 7). Die Zungen wurden anfangs ebenfalls aus gewöhnlichen Schienen und ungleichlang hergestellt, später aber gleichlang, und um sie tragfähiger, steifer und dauerhafter zu machen, aus besonders gewalzten Stahlschienen[896] mit massigem hutförmigen Querschnitt, sogenannten Blockschienen (s. Fig. 27). Aus denselben Gründen läßt man auch die Zungen an der Spitze unter die Backenschienen greifen und verwendet zu. Backen- und Zungenschienen den zäheren, aber auch teureren Siemens-Martin-Stahl, während die gewöhnlichen Schienen aus dem billigeren Bessemer- oder Thomas-Stahl gewalzt werden. Die Zungen des krummen Schienenstranges werden bei manchen Bahnverwaltungen wegen der billigeren Herstellung gerade belassen, meist aber gebogen, weil dadurch die Ablenkung an der Spitze geringer, das Einfahren in die Weiche sanfter und außerdem die Weiche kürzer wird (s. unten, Berechnung der Weichen). Die Zungen sollen an der Spitze 100 mm, im übrigen aber so weit aufschlagen, daß an keiner Stelle die Räder an die aufgeschlagene Zunge streifen können, somit bei normalspurigen Bahnen mindestens 1,435 – (1,357 + 20 mm) = 58 mm (1,357) geringste lichte Entfernung der Radreifen, 20 mm geringste Spurkranzstärke bei einseitiger Abnutzung (s. [4], §§ 40, 67 und 69, 3). Die Länge der Backenschienen beträgt bei Hauptbahnen gewöhnlich 7,5 m, die der Zungen 5–6 m und der Krümmungshalbmesser der Zungenvorrichtung bei Einfahrweichen 250 m, bei sonstigen Weichen gewöhnlich 180 oder 200 m, ausnahmsweise weniger (z.B. in Sachsen bei Weichen mit Herzstückneigung 1 : 7 nur 140 m). Es ist ratsam, an der Zungenspitze am inneren Schienenstrang, d.h. an der gekrümmten Backenschiene, eine Spurerweiterung (8–15 mm) anzuordnen (s. Fig. 1), die man gegen die Wurzel im krummen Strang gewöhnlich auf 15 mm übergehen, im geraden Strang dagegen verschwinden läßt. Damit die Zungen gegen die Spitze möglichst kräftig werden, sowie auch, um die Bearbeitungskosten zu verringern, werden die Zungenschienen dort, wo die Zunge mit der Backenschiene zusammentrifft, leicht geknickt (s. Fig. 1) und dann erst gehobelt, an der Fahrkante aber nur so tief, daß abgenutzte Spurkränze bei abgenutzten Backenschienen und Zungen nicht auflaufen. Beim Hobeln werden stets gerade Längskanten erzeugt; das Hobeln der an der fertigen Zunge gekrümmten Kanten geschieht daher vor dem Biegen, das der geraden nach dem Biegen der Zunge. Da die Zunge gegen die Spitze wenig tragfähig ist, wird sie gegen die Spitze in der Höhe leicht abgeschrägt (s. Fig. 1), so daß beim Einfahren in die Weiche die Zunge ablenkt, die Backenschiene aber die Last trägt.

Die Beteiligung der Zungen an der Wurzel muß derart sein, daß die Zungen zwar etwas drehbar sind, dagegen sowohl in der Längsrichtung als nach der Seite und nach oben festgehalten werden. Bei der Drehstuhlbefestigung Fig. 2, die z.B. in Preußen üblich ist, läßt das Festhalten in der Längsrichtung zu wünschen übrig, da die Druckflächen der Zunge gegen die Backen des Drehstuhls klein sind, so daß leicht eine starke Abnutzung eintritt. Gegen die Bewegung nach oben wird die Zunge durch einen in den inneren Drehstuhlbacken und die Zunge eingreifenden wagerechten Keil festgehalten. Bei dieser Konstruktion kann es vorkommen, daß beim Aufschneiden von Weichen der innere Drehstuhlbacken abspringt, so daß dann die Zungenwurzel frei liegt. Besser erscheint die Drehzapfenbefestigung Fig. 3, wie sie z.B. bei der württembergischen Staatsbahn üblich ist. Hier wird die [897] Höhe der Blockschiene am Wurzelende durch Pressen, um etwa 25 mm, nach unten vergrößert (s. Fig. 1) und dadurch ein Anschlag der Zungenschiene gegen eine Führungsleiste der Drehzapfenplatte erhalten, die mit den zylindrischen Zapfen dieser Platte, von denen der eine in die Zunge, der andre in die Weichenplatte eingreift, die Längsverschiebung verhindern. Seitlich und gegen Heben ist die Zunge durch Verlaschung mit der Backenschiene und der anstoßenden Schiene des Ausweichgleises mittels Einlagekeils, Lasche und Schraubenbolzen gehalten. Eine ähnliche Konstruktion, bei der aber die Höhe der Zunge an der Wurzel nicht geändert wird, zeigt Fig. 4, die bei der österreichischen Staatsbahn üblich ist.

Die Zungen werden durch eine Anzahl schmiedeeiserner (früher auch gußeiserner) Gleitstühle oder Weichensättel mit gehobelten oder geschliffenen Gleitflächen gestützt (Fig. 57). Diese werden unmittelbar auf eisernen oder hölzernen Querschwellen befestigt oder besser, wie jetzt meistens üblich, auf eiserne, 10–15 mm starke Weichenplatten genietet, die auf den Querschwellen befestigt werden. – In neuester Zeit werden auch Zungenvorrichtungen mit federnden Zungen angewendet. Bei diesen sind die Zungen wie auch die Backenschienen länger (10–10,5 m bezw. 9,5–10,5 m). Die Enden der ebenfalls aus Blockschienen hergestellten Zungen sind nicht drehbar, sondern auf etwa 2 m Länge mittels Klemmplatten und Schraubenbolzen auf einer Zungenplatte unbeweglich befestigt (eingespannt). Vor dieser Einspannungsstelle ist der Fuß der Zungenschiene allmählich übergehend auf etwa 90 cm Länge auf Kopfbreite geschmälert und außerdem die Schiene am Steg ausgearbeitet, damit sich die Zungen beim Umlegen der Zungenvorrichtung hier federn.

Die beiden Weichenzungen werden, damit sie sich gleichzeitig bewegen, entweder durch eine bis drei kräftige Weichenstangen (s. Fig. 6) oder durch besondere Vorrichtungen (Spitzenverschlüsse), durch die das dichte Anschließen der Zungenspitzen gesichert wird, z.B. das Hakenschloß (s. Stellwerke, S. 298), verbunden. Das Umstellen der Weichen geschieht entweder von Hand an Ort und Stelle mittels Weichenbocks (s.d.) oder aus der Ferne von einem Stellwerk (s. S. 295). Wichtigere Weichen sind bei Haupt- und Nebenbahnen mit Signalen zu versehen ([4], § 144, C, und [6], § 21, 11), bei Lokalbahnen sind sie entbehrlich ([5], § 87, 1). Die Weichensignale sollen jederzeit die Stellung der Weiche anzeigen und sind daher mit ihr automatisch verbunden. Gewöhnlich werden Laternensignale verwendet, die bei Tag und Nacht dasselbe Signalbild zeigen [4], § 145,4 und [6], VI (S.a. Weichensignale). Die Anordnung der Zungenvorrichtungen und der Weichenhebel im einzelnen sind bei jeder Eisenbahnverwaltung wieder verschieden und als Normalien ausgebildet. Bei den Zungenvorrichtungen mit gleichlangen unterschlagenden Zungen können Entgleisungen durch falsche Weichenstellung nicht eintreten. Bei der Fahrt gegen die Spitze kommen die Fahrzeuge allerdings in das unrichtige Gleis, bei der Fahrt von hinten wird aber die Zungenvorrichtung aufgeschnitten und durch die Spurkränze der Fahrzeuge in die richtige Lage gebracht. Um das dichte Anliegen der Zungen zu sichern, verwendet man auch Druck- oder Fühlschienen. Durch diese wird auch das Umstellen der Weichen während des Darüberfahrens von Fahrzeugen verhindert, was besonders bei Weichen, die in ein Stellwerk einbezogen sind, aber von diesem nicht übersehen werden können, von Wert ist. Um die Bedienung wenig benutzter oder vorübergehend nicht befahrbarer Weichen zu ersparen und die Stellung solcher Weichen zu sichern, verwendet man Weichenschlösser, durch welche die anliegende Zunge an der Backenschiene festgehalten wird, z.B. Toblers Weichenzungenverschluß (Organ f. d. Fortschr. d. Eisenbahnw. 1893, S. 14) [1].

Das Herzstück wird an der Durchschneidung der an die beiden Zungen anschließenden Schienenstränge eingelegt. Die Konstruktion der Herzstücke samt Zwangschienen ist in Bd. 5, S. 52, eingehend beschrieben und dargestellt [1].

Die Weichengleise, zwischen Zungenvorrichtung und Herzstück, sind das Stammgleis und das Ausweichgleis oder der Weichenbogen. Beide sind, soweit möglich, aus ganzen Schienen (Normal-, Ausgleich- und Paßschienen, s. Oberbau) herzustellen. Der Krümmungshalbmesser soll im allgemeinen möglichst groß sein. Er ist dem Radstand der Fahrzeuge und der Fahrgeschwindigkeit anzupassen. Bei Haupt- und Nebenbahnen sind Krümmungen mit weniger als 180 m nicht zulässig; bei vollspurigen Lokalbahnen, auf welche Wagen der Hauptbahn übergehen, soll der Halbmesser der Krümmungen ebenfalls nicht kleiner als 180 m sein, und bei[898] vollspurigen Anschlußgleisen nicht kleiner als 100 m. Bei Schmalspurbahnen sollen die Krümmungshalbmesser in der Regel bei 1 m Spurweite nicht kleiner als 50 m, bei 0,75 m nicht kleiner als 40 m, bei 0,60 m nicht kleiner als 25 m sein. Kleinere Halbmesser können bei allen diesen Lokalbahnen angewendet werden, wenn die Betriebsmittel zum Befahren schärferer Krümmungen eingerichtet sind. Die Ueberhöhung des äußeren Schienenstrangs wird in den Weichenkrümmungen stets weggelassen [1].

Man unterscheidet folgende Weichenformen:

1. Einfache Weichen, und zwar: a) Die geraden Weichen, auch Normalweichen; das Stammgleis ist gerade; je nachdem die Zungenvorrichtung nach rechts oder links ablenkt, hat man eine Rechtsweiche (Fig. 8) oder eine Linksweiche (Fig. 9). b) Die Krümmungsweichen, auch Kurvenweichen oder Zweibogenweichen; das Stammgleis ist ebenfalls gekrümmt. Gehen die Krümmungen von Stammgleis und Ausweichgleis nach derselben Seite, so hat man eine gleichlaufende Krümmungsweiche (Fig. 10), gehen sie nach entgegengesetzter Seite, eine ungleichlaufende Krümmungsweiche (Fig. 11); diese können entweder rechte oder linke Krümmungsweichen sein, je nach der Ablenkung der Zungenvorrichtung, c) Die symmetrischen Weichen (s. Fig. 12); beide Backenschienen und beide Zungen sind gleich und symmetrisch gekrümmt; die Anordnung gestattet die Anwendung viel größerer Krümmungshalbmesser als bei der geraden Weiche bei gleicher Zungen- und Weichenlänge und gleichem Herzstückwinkel, sie werden deshalb in Frankreich auf Stationen oft als Einfahrweichen verwendet, haben aber den Nachteil, daß kein Gleis gerade durchgeht [2].

2. Die Doppelweichen, auch dreiteilige oder dreigleisige Weichen genannt; von einem Stammgleis zweigen gleichzeitig Weichen nach beiden Seiten ab. Sie werden gewöhnlich symmetrisch angeordnet (Fig. 13), doch ist die unsymmetrische Anordnung nicht ausgeschlossen; außer den beiden normalen Herzstücken ist noch ein Mittelherzstück samt Zwangschienen erforderlich. Die Doppelweichen gestatten eine raschere Erbreiterung einer Gleisanlage und werden deshalb auf Verschiebebahnhöfen angewendet, haben aber den Nachteil, daß die Doppelzungen verhältnismäßig schwach sind und daher rasch abgenutzt werden.

3. Die Folgeweichen, auch verschränkte Weichen genannt; die zweite Weiche zweigt so weit hinter der Zungenvorrichtung der ersten Weiche ab, daß ihre zwischen den Schienensträngen der ersten Weiche liegenden Zungen genügend aufschlagen können. Je nachdem die Abzweigung der zweiten Weiche ebenfalls im Stammgleis, aber nach der entgegengesetzten Seite, wie in Fig. 14, oder von dem Ausweichgleis der ersten Weiche, aber in demselben Sinn erfolgt wie in Fig. 15, hat man eine zweiseitige oder einseitige Folgeweiche. Durch Folgeweichen kann, wie durch Doppelweichen, bei einer Gleisanlage an Länge gespart werden, doch ist ihre Anordnung besonders auf die Länge der Zungenvorrichtung der zweiten Weiche nicht ganz einfach, auch ist ein Mittelherzstück samt Zwangschienen erforderlich.

4. Die Kreuzungsweichen (englische Weichen) entstehen, wenn zwei sich schneidende Gleise innerhalb der Gleiskreuzung durch Bogen miteinander verbunden werden, und zwar [899] einfache Kreuzungsweichen (halbe englische Weichen, Fig. 16), wenn die Verbindungsbogen nur auf einer Seite, doppelte Kreuzungsweichen (englische Weichen, Fig. 17), wenn sie auf beiden Seiten eingelegt werden. (Das Weitere und Berechnung s. Bd. 5, S. 699.)

Läßt man bei der doppelten Kreuzungsweiche eines der Gleise in der Gleiskreuzung weg, so erhält man eine Weichenschlingung. Dieselbe kann, wie Fig. 18, nach rechts ablenken oder nach links (Spiegelbild). Nicht zu verwechseln mit den Kreuzungsweichen sind die Kreuzweichen, auch Weichenkreuze genannt (Fig. 19), welche entstehen, wenn zwei Weichenverbindungen zwischen gleichlaufenden Gleisen sich durchkreuzen.

Beim Entwerfen von Gleisanlagen ist zu beachten, daß bei Haupt- und Nebenbahnen zwischen Gegenkrümmungen eines Verbindungsgleises zweier Weichen eine Gerade von wenigstens 6 m vorhanden sein soll; ferner soll vor Weichen, die aus gekrümmten Gleisen in entgegengesetztem Sinne abzweigen und von Zügen gegen die Spitze befahren werden, eine mindestens 6 m lange Gerade eingelegt werden. Eine solche Gerade wird auch bei Abzweigungen in gleichem Sinne empfohlen, wenn die Gleiskrümmung einen Halbmesser unter 500 m hat.

Geometrische Anordnung und Berechnung der geraden und Krümmungsweichen [3].

Hierbei ist zu trennen zwischen der Zungenvorrichtung und den Ausweichgleisen. Bei beiden geht man von der Gleisachse aus. Die Schienenstränge liegen gleichlaufend zu ihr im Abstand der halben Spurweite (an der Innenseite des Schienenkopfes gemessen); in Krümmungen wird der Abstand des inneren Schienenstranges (mit dem kleineren Krümmungshalbmesser) um die entsprechende Spurerweiterung vergrößert (s. Krümmungsverhältnisse der Eisenbahnen, Bd. 5, S. 718).

I. Zungenvorrichtung. Die Ablenkung der Fahrzeuge sollte in einem das Stammgleis berührenden Bogen geschehen, damit seitliche Stöße beim Einfahren in das Ausweichgleis vermieden werden. Praktisch läßt sich das nicht durchführen, da die Zungen zu lang und gegen die Spitze zu schwach würden; sie muß daher unter einem kleinen Winkel erfolgen, der abhängig ist von der Zungenlänge z und der Entfernung c zwischen Backenschiene und Zunge an der Wurzel und dem Krümmungshalbmesser rz. Wie oben bei der Konstruktion der Zungenvorrichtung bereits gesagt ist, müssen die Zungen so weit aufschlagen, daß die Räder nicht an der aufgeschlagenen Zunge streifen. Der Abstand der Gleisachsen muß daher an der Zungenwurzel mindestens um die Kopfbreite der Zungenschiene breiter sein als der geringste Aufschlag. In der Regel gibt man aber noch 10 bis 15 mm zu, damit der geringste Abstand zwischen Backenschiene und Zunge nicht an der Wurzel vorhanden ist und der Aufschlag der Spitze nicht unnötig groß wird. Je größer aber der Wurzelabstand c ist, desto größer werden der Ablenkwinkel α und der Wurzelwinkel β. Ersteres ist für das Einfahren ungünstig, letzteres für die Krümmung der anschließenden Ausweichgleise günstig. Die Anordnung der Zungenvorrichtung kann nach drei verschiedenen Arten erfolgen:

1. Gerade (Fig. 20), Ablenk- und Wurzelwinkel sind gleichgroß. Als Ablenkwinkel ist dieser Winkel groß, als Wurzelwinkel klein, die Zungen sind aber leicht herzustellen.

2. Nach einem Kreisbogen gekrümmt, der das Stammgleis berührt; die Zunge z ist kürzer als die Tangente, also rz > = z2/2c; von der Zungenspitze wird dann eine Tangente an den Bogen gezogen (Fig. 21). Der Ablenkwinkel α wird bedeutend kleiner, der Wurzelwinkel β dagegen größer.

3. Nach einem Kreisbogen gekrümmt, der die Gleisachse (Backenschiene) an der Zungenspitze schneidet (Fig. 22). Die Ueberschneidung beträgt etwa 15–20 mm. Der Ablenkwinkel a wird noch kleiner, der Wurzelwinkel größer als bei 2. Diese Anordnung wird in neuerer Zeit beinahe durchweg gewählt.

Berechnung. Bei 1.: Gegeben Wurzelabstand c und Zungenlänge z, gemessen im geraden Gleis. Nach Fig. 20 ist tg α = tg β = c/z.

Bei 2.: Gegeben c, z und der Krümmungshalbmesser rz. Nach Fig. 23 ist


Weichen

[900] Bei 3.: Gegeben c, z, rz (so groß, daß die Ueberschneidung 15–20 mm beträgt). Nach Fig. 24 ist


Weichen

II. Ausweichgleis: a) Gerade Weiche. Die Abmessungen der Zungenvorrichtung sind bekannt, also c und β. Vor der Herzstückspitze ist im Ausweichgleis ein gerades Stück g (bei Normalspur von mindestens 1 m Länge) einzulegen. Die Herzstückgerade und das Stammgleis schneiden sich unter dem Herzstückwinkel s. Zieht man die aus Fig. 25 ersichtlichen Linien, so erhält man das Sechseck B C D (E) F G H, in dem drei Seiten und vier Winkel gegeben sind, nämlich die Seiten B C = c und F G = G H = s/2 sowie die Winkel bei B, F und H (je 90°) und der Winkel bei C = 90° + β. Drei Seiten (C D = t, D F = t + g und B H = l) sowie zwei Winkel (bei D = 180° + γ und bei D = 180° + γ) sind unbekannt. Von diesen fünf Stücken sind zwei beliebig anzunehmen, damit die drei übrigen berechnet werden können, nur nicht die beiden Winkel und y, da stets

β + γ = φ.

1.


Statt der Tangentenlänge t kann auch der Krümmungshalbmesser des Ausweichgleises r angenommen, werden, weil

t = r tg γ/2.

2.


Je nach der Annahme ergeben sich dann folgende Fälle:

a) Es werden angenommen der Krümmungshalbmesser r und das gerade Stück g. Gesucht sind l, γ und φ. Die Projektion des Polygons B C O E F G H (Fig. 25) auf B H und sodann auf die Senkrechte zu B H gibt

r sin β + l = (r + s/2) sin φ + g cos φ.

3.


und

r cos β + cs/2 = (r + s/2) cos φg sin φ.

4.


Werden diese Gleichungen quadriert und addiert, so erhält man


Weichen

sodann durch Substituierung des aus Gleichung 4 bestimmten Werts von cos φ in Gleichung 3


Weichen

und aus Gleichung 3 den Winkel γ.

In der gleichen Weise wird vorgegangen, wenn r und l oder l und g angenommen worden, und g, γ und φ oder r(t), γ und φ gesucht sind. Durch Quadrierung und Addierung der Gleichungen 3 und 4 ergibt sich


Weichen

oder


Weichen

Sind g oder r gefunden, so werden φ und γ wie oben bestimmt.

Der Herzstückwinkel ist nur seiten zu berechnen; meistens ist derselbe gegeben, weil bei jeder Verwaltung, wenn irgend möglich, nur Herzstücke von bestimmten Neigungen verwendet Werden, um die Zahl der Ersatzherzstückgattungen, die für die Bahnunterhaltung auf; Lager gehalten werden müssen, möglichst zu verringern. (Auf normalspurigen Bahnen für Hauptgleise gewöhnlich 1 : 10 und 1 : 9, für Nebengleise 1 : 8 oder 1 : 81/4, ausnahmsweise 1 : 71/2 und 1 : 7, sowie für gleichlaufende Krümmungsweichen vielleicht noch 1 : 121/2, 1 : 13 oder 1 : 14. Gewöhnlich wird daher einer der folgenden Fälle vorkommen, bei denen stets der dritte Winkel sofort nach Gleichung 1 zu berechnen ist.

b) Angenommen Herzstückwinkel φ und Krümmungshalbmesser r, gesucht l und g. Aus Gleichung 2 ergibt sich t Die Projektion des Sechsecks B C D F G H auf die Senkrechte zu B H (s. Fig. 25) gibt dann:


Weichen

Hieraus


Weichen

Die Projektion auf B H ergibt

l = t cos β + (t + g) cos φ + s/2 sin φ.

11.


Krümmungshalbmesser, Herzstückgerade, Länge des Ausweichgleises und Herzstückwinkel stehen im engsten Zusammenhang. Den Krümmungshalbmesser nimmt man möglichst groß und als rundes Maß an, die Herzstückgerade soll sich möglichst dem Geringstmaß nähern. Beachtet man diese Grundsätze, so ergibt sich für jede Herzstückneigung eine beinahe fest bestimmte Länge l. Größere Abweichungen von dieser Länge haben bedeutende Aenderungen des Krümmungshalbmessers und der Herzstückgeraden zur Folge und geben daher praktisch unbrauchbare Resultate. Um möglichst günstige Abmessungen zu erhalten, berechnet man daher r unter der Annahme, daß g das Geringstmaß habe.

c) Angenommen Herzstückwinkel φ und Herzstückgerade g, gesucht r und l. Aus Gleichung 9 erhält man:


Weichen

hierauf ist r nach Gleichung 2, alsdann l nach Gleichung 11 zu bestimmen. Handelt es sich nur darum, eine Unterlage für die günstige Annahme von r im Falle b) zu erhalten, so braucht man l nicht zu berechnen. Das gefundene r wird abgerundet und nun die Rechnung nach b) durchgeführt.[901]

d) Angenommen Herzstückwinkel φ und die Länge des Ausweichgleises l, gesucht r, t und g. Dieser Fall kann vorkommen, wenn man den geraden Schienenstrang zwischen Zunge und Herzstück aus ganzen (oder auch ganzen und halben) Schienenlängen zusammensetzen will, um Abfälle zu vermeiden. Es hat dies aber keinen großen Wert, weil in die drei andern Schienenstränge zur Ausgleichung der Längen doch Schienenstücke eingelegt werden müssen. Bei der Annahme von l muß man, wenn man gute Resultate für r und g erhalten will, sehr vorsichtig sein; es darf nur wenige Zentimeter von der Länge abweichen, die man erhalten hat, wenn man nach c) rechnet.

Aus der Projektion des Sechsecks B C D F G H auf O E erhält man (s. Fig. 25):

somit


Weichen

und


Weichen

ferner g nach Gleichung 10 wie oben.

Außer den berechneten Maßen ist für die Absteckung der Schnittpunkt S der Herzstückgeraden mit dem Stammgleis festzulegen. Nach Fig. 25 ist:

S F = S H = i = s/2 ctg φ/2.

15.


Ferner sind bei Berechnung der Krümmungsweichen mit gegebenem Herzstückwinkel erforderlich die Projektion von C D auf B H

B J = t cos β

16.

und die Höhe

D J = f = c + t sin β

17.


III. Krümmungsweichen. Bei diesen ist auch das Stammgleis gekrümmt. Vor der Herzstückspitze muß, wie im Ausweichgleis, ein gerades Stück G (bei Normalspur ebenfalls mindestens 1 m wie g) eingelegt werden. Zieht man die Tangenten an den Bogen des Stammgleises, so erhält man (s. Fig. 26 und 27) das Siebeneck B C D (E) F G H K. In diesem sind stets drei Seiten B C = c, F G = G H = s/2 und vier Winkel, bei B, F, H (je 90°) und bei C (90° + β) bekannt. Die vier Seiten C D = t, D F = t + g, B K = T und K H = T + G sowie drei Winkel, bei D (180° + γ), bei G (180° – φ) und bei K (180° + δ) sind nicht bekannt. (Das obere Vorzeichen gilt, wie auch im folgenden, für die gleichlaufende Krümmungsweiche, Fig. 26, das untere für die ungleichlaufende, Fig. 27.) Von den unbekannten sieben Stücken sind vier beliebig anzunehmen, damit die übrigen drei berechnet werden können, nur dürfen nicht alle drei Winkel darunter sein, weil der dritte Winkel bestimmt ist, wenn die beiden andern angenommen sind. Denn es ist stets

φ = β + γ ± δ.

18.


Dagegen können statt der Tangentenlängen t und T die zugehörigen Krümmungshalbmesser angenommen werden, da

r = t cot γ/2 und R = T ctg δ/2.

19.


Fall 1. Angenommen sind die Krümmungshalbmesser r und R sowie die Herzstückgeraden g und G; gesucht die drei Winkel γ, δ und φ. Die Dreiecke N O P und sodann G O P können berechnet werden. Es ist in Fig. 26 und 27


Weichen

und


Weichen

ferner ist


Weichen

Setzt man im Dreieck O P G die Summe der drei Seiten (O P + O G + P G) = 2S, so hat man:


Weichen

ferner ist


Weichen

hieraus

δ = ν – ψ – ω

25.


und bei der gleichlaufenden Krümmungsweiche, da β + γ + μ = δ + w + θ ist,

γ = (δ + w + θ) – + μ)

26.


und bei der ungleichlaufenden Krümmungsweiche, da ß + γ + μ = 180° – (δ + w + θ) ist,

180 – γ = (δ + w + θ) + + μ).

26a.


Sind die Winkel γ und φ berechnet, so ergeben sich aus den Gleichungen 18 und 19 der Herzstückwinkel φ und die Längen der Tangenten t und T und aus diesen die Koordinaten der Herzstückspitze:


Weichen

[902] Fall 2. Angenommen sind der Herzstückwinkel φ sowie vom Hauptgleis R, G und δ; gesucht r, g und γ. des Ausweichgleises. Aus Gleichung 18 erhält man

γ = φβ ± δ,

29.


sodann T aus Gleichung 19 und x und y nach Gleichung 27 und 28. Die Projektion des Fünfecks C D F G L auf O E und D F ergibt, da L G = x und C L = yc,


Weichen

Der Krümmungshalbmesser r des Ausweichgleises ergibt sich sodann nach Gleichung 19. Analog verfährt man, wenn die Stücke des Ausweichgleises gegeben und die des Hauptgleises gesucht sind. Ist im Falle 2 statt δ die Abszisse x der Herzstückspitze gegeben, so muß zunächst der Winkel δ bestimmt werden. Man hat


Weichen

sodann


Weichen

und


Weichen

Aus Gleichung 32 und 33 erhält man δ, worauf T, t, r und g wie oben berechnet werden. Zur Absteckung ist noch die Lage des Schnittpunktes V der Achse des Hauptgleises mit der Herzstückgeraden zu bestimmen. Nach Gleichung 16 und 17 ist B J = u und D J = f zu bestimmen; dann ist

B V = u – ctg ± δ).

34.


IV. Regelmäßige Krümmungsweichen. Wie oben bei der geraden Weiche bemerkt ist, ist man bei gegebener Herzstückneigung φ in der Annahme der Länge l an ganz kleine Spielräume gebunden, wenn man brauchbare Resultate, d.h. möglichst große Halbmesser r und eine dem Mindestmaß sich nähernde Gerade g erhalten will. Dies gilt auch für die Krümmungsweiche mit dem Herzstückwinkel φ. Ihre Länge darf, wenn man gute Resultate will, nicht nennenswert von der Länge l der geraden Weiche mit demselben Herzstückwinkel abweichen. Die Annahme der Tangentenlänge oder der Krümmungshalbmesser der Bogen und der zugehörigen Zentriwinkel oder der Herzstückgeraden sind daher zweckmäßig unter Zugrundelegung der Länge l der geraden Weiche mit demselben Herzstückwinkel φ zu machen. Am bellen und schnellsten kommt man zum Ziel, wenn man annimmt, die Krümmungsweiche entstehe aus der geraden Weiche durch Drehung des Herzstückwinkels F S H um den Tangentenschnittpunkt D des Ausweichgleises (s. Fig. 28 und 29). Der Fußpunkt J des Lotes D J beschreibt hierbei einen Kreis mit dem Halbmesser f, an dem die Tangenten des Bogens des Hauptgleises B K und K H berühren. Diese vom Verfasser herrührende Berechnungsweise der Krümmungsweichen ist bei der Württembergischen Staatsbahn eingeführt; sie hat neben der Einfachheit den Vorteil, daß die gegenseitigen Abstände der Schienenstränge in der Krümmungsweiche (Fig. 28 und 29) gegenüber der geraden Weiche so wenig sich ändern, daß sie für die Praxis nicht in Betracht kommen. Bei Weichen mit eisernen Querschwellen können daher die für die gerade Weiche gelochten Schwellen ohne weiteres auch für die Krümmungsweiche mit gleicher Herzstückneigung benutzt werden, wenn die Schwellenteilung dieselbe ist, d.h. im Verhältnis der Längenänderung der Schienenstränge geändert wird. Bei den regelmäßigen Krümmungsweichen ist also stets der Herzstückwinkel φ gegeben, außerdem ist die Tangentenlänge t und die Herzstückgerade g nach der vorher berechneten geraden Weiche mit demselben Herzstückwinkel φ anzunehmen, so daß im Siebeneck B C D F G H K (s. oben, III.) nur noch vier Stücke, γ (oder r), δ, G und T (oder R), unbekannt sind. Von diesen kann nun ein Stück angenommen werden, mit Ausnahme von G, welches eine von der geraden Weiche abhängige Länge hat, denn denkt man sich den Grenzfall δ = 0, so ist x = l, G = x – 2 T und T = u = t cos β (s. Gleichung 16), somit

G = x – 2t cos β = l – 2u.

35.


Ferner bestehen die Beziehungen φ = β + γ ± δ (wie oben Gleichung 18),


Weichen

(wie oben Gleichung 19), und, da die Punkte P, D und K auf einer Geraden liegen,


Weichen

Wird eines der drei Stücke γ (oder r), δ, T (oder R) angenommen, so können die andern Stücke ohne weiteres berechnet werden. Wird z.B. R angenommen, so erhält man δ/2 aus Gleichung 36, da u und f von der geraden Weiche mit dem Herzstückwinkel φ bekannt sind, sodann γ aus Gleichung 18 und r, x und Taus Gleichung 19. Zur Absteckung ist B V wieder nach Gleichung 34 zu bestimmen.[903]

V. Berechnung der Schienenlängen (s. Fig. 30 und 31). Die Länge eines Kreisbogens mit dem Zentriwinkel α und dem Halbmesser r ist l = α/ρ r = 180/π). Die Länge der Schienen wird in der Mitte gemessen, somit Entfernung von der Achse: (s/2 + b/2) (b = Breite des Schienenkopfes) und bei Spurerweiterung, wie im inneren Strang von Krümmungen: (s/2 + b/2 + e).

Zungenvorrichtung: Die Zungenspitzen und die Zungenwurzeln liegen winkelrecht zur Achse des Hauptgleises. Die Länge der geraden Backenschiene von Zungenspitze bis Wurzel ist lz, die der gekrümmten Backenschiene bei Anordnung der Zunge nach Fig. 22:


Weichen

Weichengleise.


Weichen

Von besonderen Konstruktionen oder Verwendungen von Weichen sind noch zu erwähnen: Die Kletter (Sicherheits-) weichen, s. Bd. 5, S. 510, welche bei Hauptbahnen auf freier Strecke bei Abzweigung langsam befahrener, untergeordneter Anschlußgleise angewendet werden, damit das Schienengestänge nicht unterbrochen wird; die Entgleisungs- oder Ablenkungsweichen (s. Bd. 1, S. 20), besser Schutzweichen, die eingelegt werden, um Gleise vor unzeitiger Einfahrt von Fahrzeugen oder Zügen zu schützen; die Sandweichen (Sandgleise, Bd. 7, S. 568) zum Auffangen von durchgegangenen Wagen oder von Zügen, bei denen die Bremsen versagen, sowie Auslaufweichen mit festen Zungen und Spurkranzaufläufen. Die letzteren werden auf Bahnhöfen, auf denen mit Schwerkraft rangiert wird, an den unteren Enden der Richtungs-, Stations- und Abstellharfen eingelegt, da sie nicht bedient zu werden brauchen. Sie können nicht gegen die Spitze befahren werden. Muß dies ausnahmsweise geschehen, so wird vor der Spitze ein Paßstück zur Ueberbrückung der Spurkranzrinne eingelegt (vgl. Eisenbahntechnik der Gegenwart, Bd. 2, 3. Abschn., 2. Aufl., Wiesbaden 1909, S. 668).


Literatur: [1] a) Heusinger v. Waldegg, Handbuch für spezielle Eisenbahntechnik, Bd. 1, Leipzig 1877; b) Haarmann, A., Das Eisenbahngleis, Leipzig 1891, S. 354–385; c) Roll, Encykl. d. Eisenbahnw., Bd. 7, Wien 1895; d) Blum, v. Borries, Barkhausen, Die Eisenbahntechnik der Gegenwart, Bd. 2, 2. Abschn., 2. Aufl., Oberbau u. Gleisverbindungen, Wiesbaden 1908; e) Handbuch der Ingenieurwissensch., Bd. 5, 3. Abt., Weichen und Kreuzungen, Leipzig 1898; f) Organ f. d. Fortschr. d. Eisenbahnw., Erg.-Bd. IX u. XI, Wiesbaden 1875 u. 1895; g) Tscherton, Der Eisenbahnbau, 2. Aufl., Wiesbaden 1908; h) Susemihl, A.J., Das Eisenbahnwesen, Wiesbaden 1899; i) Zentralbl. s.d. Bauverw. 1900, Nr. 74; k) Weichenschloß System Engelage, Illustr. Zeitschr. f. Klein- und Straßenbahnen 1901; l) XIII. Erg.-Bd. über die Fortschritte der Technik des deutschen Eisenbahnwesens, nach den Beschlüssen der Technikerversammlung 1903 in Triest, Wiesbaden 1903. – [2] Organ für die Fortschritte des Eisenbahnwesens, Löwe, F., Ueber Weichen in Gleiskrümmungen (Zweibogenweichen), 1897; Buckle, L., Beitrag zur Berechnung von Weichen in Gleisbogen, Erg.-Heft 1904. – [3] Goering, A., Geometrische Anordnung der Gleisverbindungen, Berlin 1885, und Glasers Annalen, Berlin 1894; Leuschner, Berechnung von Bahnhofsgleisen, Wien 1873; Pinzger, Die geometrische Konstruktion von Weichenverbindungen für Eisenbahngleise, Aachen 1879; Steiner, F., Allgem. Theorie der Kurvenweichen und der Durchkreuzung zweier Weichen, Techn. Blätter, Prag 1882; Susemihl, A.J., Gleisberechnungen, Berlin 1879; Ekama, P.E., Die mathematische Berechnung und geometrische Konstruktion von Weichen und Kreuzungen in gekrümmten Eisenbahngleisen, Wien 1887; Emperger, s. v., Die Kurvenweiche, eine neue Methode ihrer Berechnung, Zeitschr. d. Oesterr. Ing.- u. Arch.-Ver., Wien 1889; Lipthay v. Kisfalud, A., Die Berechnung der Weichen und Gleisanlagen, Budapest 1892; Konstruktion und Ausführung von Straßenbahnweichen, Illustr. Zeitschr. für Klein- und Straßenbahnen 1901; Verbesserte Weiche für Straßenbahnen, ebend. 1902. – [4] Technische[904] Vereinbarungen über den Bau und die Betriebseinrichtungen der Haupt- und Nebenbahnen (T.V.), herausgegeben vom Verein deutscher Eisenbahnverwaltungen, Berlin, 1. Januar 1909. – [5] Grundzüge für den Bau und die Betriebseinrichtungen der Lokalbahnen, herausgegeben vom Verein deutscher Eisenbahnverwaltungen (Grz.), Berlin, 1. Jan. 1909. – [6] Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung für die Eisenbahnen Deutschlands (B.O.) vom 1. Mai 1905, Berlin 1905. – [7] Eisenbahnsignalordnung für die Eisenbahnen Deutschlands (S.O.) vom 1. August 1907 Berlin 1907.

H. Kübler.

Fig. 1.
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Fig. 2., Fig. 3.
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Fig. 4.
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Fig. 5., Fig. 6.
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Fig. 7.
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Fig. 8.
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Fig. 9.
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Fig. 10., Fig. 11.
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Fig. 12.
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Fig. 13.
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Fig. 14., Fig. 16.
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Fig. 15., Fig. 17.
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Fig. 18., Fig. 19.
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Fig. 20., Fig. 21., Fig. 22.
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Fig. 23., Fig. 24.
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Fig. 25.
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Fig. 26.
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Fig. 27.
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Fig. 28 und 29.
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Fig. 30., Fig. 31.
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Quelle:
Lueger, Otto: Lexikon der gesamten Technik und ihrer Hilfswissenschaften, Bd. 8 Stuttgart, Leipzig 1910., S. 896-905.
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