Haben Kurven gebogene Schienen?

Schienen werden aus Mangan-haltigem Stahl hergestellt, der mit seiner Elastizität gewisse Ähnlichkeit mit Federstählen aufweist, auch wenn es nicht ganz dasselbe ist. Wegen dieser Elastizität kann man dieselben Schienen für Kurven und für gerade Streckenabschnitte verwenden. Die Schienen stehen dann unter Spannung, aber das vertragen sie. Wichtig ist die Elastizität auch aus einem anderen Grund. Heute sind die Gleise auf vielen Bahnstrecken durchgängig verschweißt. Da es recht große Temperaturschwankungen geben kann, die zu Längenausdehnungen führen würden, wenn man ein Stück Schiene losen irgendwo hinlegen würde, müssen diese Schwankungen durch die Elastizität der Schienen aufgefangen werden. Man schweißt deshalb die Schienen bei einer mittleren Temperatur zusammen, um den Elastizitätsbereich der Schiene in beide Richtungen auszunutzen. Wenn es zu kalt oder zu warm ist, kann es vorkommen, dass die Schienen provisorisch verschraubt werden, so wie es in früheren Zeiten generell üblich war, und man mit dem Schweißen auf die richtigen Temperaturen wartet. Voraussetzung dafür, dass das funktioniert ist ein stabiler Oberbau, denn der Schotter muss die Schwellen trotz der enormen Kräfte in der richtigen Position halten und die Schienen müssen entsprechend gut auf den Schwellen befestigt sein. Schienen sind übrigens schwerer, als man vielleicht vom Aussehen her denkt. Die in Deutschland verbauten Schienen wiegen zwischen 50 und 60 kg pro Meter. In anderen Ländern ist das ähnlich. Die Schienenbefestigung ist in jedem größeren Land etwas anders. Es soll eine Altlast von Patenten aus früheren Jahren sein, aber ich habe auch schon gesehen, dass gut funktionierende Befestigungsmethoden ihren Weg in andere Länder gefunden haben.

Mehr zum Thema auf Wikipedia: Schiene.

Die Kurvenverläufe sind nicht einfach kreisförmige Bögen, die sich an einen geraden Abschnitt anschließen, sondern es gibt immer Übergangsbögen, etwa in Form einer Klothoide. Ich habe noch gelernt, dass man eine kubische Parabel verwenden soll, was eine recht brauchbare Aproximation ist, aber mich würde es wundern, wenn heutige Schienenbaumaschinen nicht die Software hätten, die einen Klothoidenbogen unterstützt. Das Einbauen von Übergangsbögen gilt übrigens für Straßen genauso. Der Grund ist, dass das Schienenfahrzeug sich in der Kurve um eine senkrechte Achse dreht, zusätzlich zur eigentlichen Fortbewegung. Durch den Übergangsbogen wird die Rotationsbeschleunigung nach oben begrenzt. Und es wird auch erreicht, dass der normale Mechanismus, um den Zug auf der Schiene zu halten, funktioniert und nicht die Spurkränze übermäßig strapaziert werden.

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