Eine Vorschrift verlangt, Schrauben so anzuziehen, dass sich die Verbindung noch bewegen kann

Fast alles, was auf dieser Website über Schraubverbindungen steht, setzt denselben Zweck voraus: Die Schraube wird gedehnt, die Teile werden zusammengepresst, und die Verbindung hält, weil sie sich nicht bewegt. Es gibt ein Stück US-Bundesrecht über eine Schraubverbindung, die auf der umgekehrten Prämisse beruht. Die Schrauben müssen fest genug sein, um die Enden zweier Schienen zu stützen, und lose genug, damit diese Schienen gleiten können, wenn der Tag wärmer wird – und im ganzen Text kommt das Wort Drehmoment kein einziges Mal vor.

Vier Schrauben verbinden zwei Stahlschienenenden; der schmale Spalt ist rot hervorgehoben.

Aus der Vorschrift über Schienenstöße (sinngemäß übersetzt): „Jede Lasche ist durch Laschenschrauben in ihrer Lage zu halten, die so angezogen sind, dass die Lasche die aneinanderstoßenden Schienenenden fest stützt und eine Längsbewegung der Schiene im Stoß zulässt, um Ausdehnung und Zusammenziehung infolge von Temperaturschwankungen aufzunehmen.“

Nichts davon ist übertragbar. Es handelt sich um eine Bundesvorschrift der Vereinigten Staaten für Eisenbahngleise; die Anforderung besteht, weil eine Schiene ein sehr langer Stahlstab ist, der seine Länge mit dem Wetter ändert, und nichts darin ist eine Anleitung für irgendeine andere Verbindung. Diese Seite gibt wieder, was ein Teil einer Vorschrift sagt. Sie enthält keine Empfehlungen zu Gleis, Instandhaltung, Prüfung oder Anziehen, und wir sind kein Lieferant dieser Branche.

Auch dieser Artikel geht nicht auf eine Forumsfrage zurück. Das ist der zweite in Folge, und mehr wollen wir nicht hintereinander veröffentlichen; drei Suchen nach einer Frage in diesem Bereich ergaben ein einziges, unpassendes Ergebnis. Die Browserwerkzeuge, die diese Website sonst nutzt, sind weiterhin nicht verbunden.

Was die Wortzählung sagt, bevor man zu lesen beginnt

Title 49 des Code of Federal Regulations, Part 213, Subpart D, trägt den Titel Track Structure (Gleisaufbau). Nach unserer Zählung umfasst er achtzehn nummerierte Abschnitte und rund zweiundfünfzigeinhalbtausend Zeichen sichtbaren Text. Bevor man irgendetwas davon genau liest, sind die Suchtreffer schon ein Argument.

  • torque (Drehmoment): null
  • preload (Vorspannkraft): null
  • lubricant (Schmierstoff): null
  • tighten (anziehen): zweimal, und beide Stellen handeln davon, nicht festzuklemmen
  • clamp (klemmen): einmal, in einer Definition, die beschreibt, was manche Befestigungsmittel mit dem Schienenfuß tun – nicht als Anforderung an eine Schraube
  • tension (Zug): einmal, in der Definition der Temperatur, bei der die Schiene weder auf Druck noch auf Zug beansprucht ist – es geht also um die Schiene, nicht um das Befestigungsmittel
  • friction (Reibung): zweimal, beide Male in einer Formel zur Spurweitenmessung, zwischen Schiene und Schwelle, nie in Bezug auf ein Gewinde

Diese letzte Gruppe ist wichtig. Ein Dokument kann von Schraubverbindungen handeln und trotzdem keinerlei Schraubenmechanik enthalten, weil die Größen, auf die es ankommt, woanders liegen. Hier liegen sie in der Geometrie des Gleises und in der Temperatur des Stahls.

Zwei Schrauben, und eine auf dem langsamsten Gleis

Die Stoßvorschrift zählt Befestigungsmittel, statt sie zu messen. Bei konventionellem Laschenstoßgleis wird jede Schiene an jedem Stoß in den Klassen 2 bis 5 mit mindestens zwei Schrauben verschraubt und auf Gleis der Klasse 1 mit mindestens einer Schraube. Bei lückenlos verschweißtem Gleis sind es mindestens zwei Schrauben an jedem Stoß.

Eine einzige Schraube darf das Ende einer Schiene an einer Lasche halten, und zwar auf der Gleisklasse, an die die geringsten Anforderungen gestellt werden. Welchen Geschwindigkeiten diese Klassen entsprechen, nennen wir bewusst nicht, weil die Abschnitte, die sie definieren, nicht gelesen wurden.

Die Lasche selbst wird nach Geometrie verworfen, nicht nach Messwerten. Sie wird ersetzt, wenn sie gerissen oder gebrochen ist oder wenn der Verschleiß „eine übermäßige vertikale Bewegung einer der beiden Schienen zulässt, wenn alle Schrauben fest sind“, und gesondert gilt: „Ist eine Lasche zwischen den beiden mittleren Schraubenlöchern gerissen oder gebrochen, ist sie zu ersetzen.“ Ein Fehler wird danach verortet, zwischen welchen Löchern er liegt. Diese Formulierung legt außerdem nahe – nach unserer Lesart, nicht nach einer Aussage der Vorschrift –, dass eine Lasche mehr Löcher hat als die Mindestzahl der Schrauben, die in ihr stecken müssen.

Diese Form kennt man aus der Gegenrichtung. Der Stahlbau hat eine eigene Regel dazu, wie wenige Schrauben zu einem bestimmten Zeitpunkt in einem Anschluss stecken dürfen, und dort ist die Anzahl eine Schwelle dafür, wann der Kran loslassen darf. Hier ist die Anzahl ein dauerhaftes Minimum, kein Schritt in einem Arbeitsablauf.

Der Satz, der alles umkehrt

Absatz (f) ist der Grund, warum es diese Seite gibt. Die Schrauben halten die Lasche in ihrer Lage, und sie werden angezogen, um zwei Dinge zugleich zu leisten: Die Lasche soll die aneinanderstoßenden Schienenenden fest stützen, und sie soll eine Längsbewegung der Schiene im Stoß zulassen, damit sich der Stahl mit der Temperatur ausdehnen und zusammenziehen kann.

Als Anforderung an ein Befestigungsmittel gelesen, ist das beinahe ein Widerspruch. Stützen erfordert Kontakt, Bewegung erfordert Gleiten. Die Vorschrift löst das, indem sie beides verlangt und keines von beiden in Zahlen fasst – deshalb kann das Drehmoment nicht vorkommen. Ein Drehmomentwert würde einen Reibungszustand festlegen, und ein festgelegter Reibungszustand ist genau das, was dieser Stoß nicht haben darf.

Die Ausnahmeklausel bestätigt diese Lesart. „Besteht konstruktionsbedingt ein schlupffreier Kontakt zwischen Stoß und Schiene, gelten die Anforderungen dieses Absatzes nicht“, und solche Stellen werden, wenn sie länger als vierhundert Fuß sind, als lückenlos verschweißtes Gleis behandelt und fallen unter ganz andere Anforderungen. Die Vorschrift kennt also zwei Regime: einen Stoß, der gleitet, und eine Schiene, die das nicht darf. Sich für das zweite zu entscheiden, ist keine Frage des Anziehens. Es ändert, welche Regeln gelten.

Dahinter steht eine Definition, die für sich zitiert zu werden verdient: „Die Neutraltemperatur der Schiene ist die Temperatur, bei der die Schiene weder auf Druck noch auf Zug beansprucht ist.“ Die Laschenschrauben sind dazu da, dass die Schiene diesen Zustand von selbst erreichen kann.

„Anziehen“ kommt zweimal vor, einmal als Warnung

Die zweite der beiden Stellen steht im Abschnitt über Weichen, und sie ist in einer Vorschrift selten anzutreffen. „Jede Backenschiene muss sicher auf den Gleitstuhlplatten aufliegen, doch ist darauf zu achten, ein Kippen der Schiene durch Überziehen der Schienenstützen zu vermeiden.“

Sicher, aber nicht so sicher, dass die Schiene kippt. Die Störung, gegen die man sich absichert, ist nicht, dass das Befestigungsmittel nachgibt; es ist, dass es so gründlich wirkt, dass es das bewegt, was es halten sollte. Zwei Absätze später sagt derselbe Abschnitt „die Schrauben in jeder Zungenwurzel sind fest zu halten“, ohne jede Einschränkung – das Dokument kann also durchaus Festigkeit verlangen, wo es Festigkeit will.

Nach unserer Zählung sind diese beiden Sätze das gesamte Vorkommen des Wortes im Subpart. Der eine verlangt ein Anziehen, das Bewegung erlaubt, der andere warnt vor einem Anziehen, das Bewegung verursacht. Keiner von beiden ist eine Zahl.

Das Befestigungssystem wird nach einem Ergebnis beurteilt

Der Abschnitt über Schienenbefestigungssysteme zählt keine Befestigungsmittel auf. Er sagt, das Gleis „ist mit einem System von Bauteilen zu befestigen, das die Spurweite wirksam hält“, und dann, dass „jedes Bauteil jedes solchen Systems zu bewerten ist, um festzustellen, ob die Spurweite wirksam gehalten wird“.

Die Anforderung gilt dem Ergebnis, und die Bauteile werden daran gemessen statt an einer eigenen Spezifikation. Es gibt sogar die Erlaubnis, eines zu entfernen: Wo die Lage eines Befestigungsmittels verhindert, dass ein Isolierstoß wie vorgesehen funktioniert, darf das Befestigungsmittel geändert oder entfernt werden, sofern die Schwelle die Schiene stützt.

Das Zählen kehrt dort zurück, wo das Ergebnis schwerer zu beurteilen ist. Eine Schwelle zählt nicht zur geforderten Stützung, wenn sie mit weniger als zwei Befestigungsmitteln an derselben Schiene ausgeführt ist, und wo auf den höheren Klassen Holzschwellen verwendet werden, müssen unter den Fahrschienen auf mindestens acht von je zehn aufeinanderfolgenden Schwellen Unterlagsplatten liegen. Acht von zehn, zwei je Schiene, zwei je Stoß, eine auf der niedrigsten Klasse. Diese Vorschrift hat entschieden, dass sich eine Anzahl besser prüfen lässt als ein Messwert.

Eine weitere Zählung ist erwähnenswert, weil sie den Rest ins Verhältnis setzt. Wo Stöße in lückenlos verschweißtem Gleis planmäßig geprüft werden müssen, reicht die geforderte Häufigkeit von viermal pro Kalenderjahr bis zu überhaupt nicht, je nach Klasse und jährlicher Tonnage, mit Mindestabständen von sechzig, neunzig, einhundertzwanzig oder einhundertachtzig Tagen zwischen aufeinanderfolgenden Prüfungen und einem Zuschlag von bis zu dreißig zusätzlichen Tagen, wenn extremes Wetter eine Prüfung verhindert. Der erste Zustand, den der Prüfplan abdecken muss, sind lockere, verbogene oder fehlende Laschenschrauben.

Warum das eine Seite über Schrauben angeht

Nicht weil jemand, der dies liest, Laschenschrauben kauft. Sondern weil dies das deutlichste Beispiel ist, das wir für eine Schraubverbindung gefunden haben, deren Spezifikation jede Größe verweigert, mit der Schraubenarbeit normalerweise arbeitet – und das aus einem Grund, den man in einem Satz sagen kann: Die Teile müssen sich relativ zueinander bewegen können.

Sobald sich eine Verbindung bewegen darf, greift der übliche Apparat größtenteils nicht mehr. Eine nicht geklemmte Verbindung ist ein anderes Tragwerk als eine geklemmte, und eine Spezifikation, die für die zweite geschrieben wurde, beschreibt die erste nicht. Stattdessen legt diese Vorschrift Vorhandensein, Zustand und Häufigkeit fest: wie viele Schrauben, in welchem Zustand, wie oft geprüft, und wie eine gerissene Lasche aussieht.

Sie ist auch ein nützlicher Gegensatz zu der einen Vorschrift, die wir gefunden haben und die den Zustand eines Befestigungsmittels tatsächlich in Zahlen fasst. Im untertägigen Steinkohlenbergbau gibt es für Ankerschrauben eine schriftliche Schwelle, wie viel Vorspannung verloren gehen darf, weil es dort gerade darauf ankommt, dass sie halten. Dieselbe Regelungstradition, die entgegengesetzte Anforderung, und der Unterschied liegt ganz darin, wozu die Verbindung da ist.

Was damit geklärt ist und was nicht

  • Eine Bundesvorschrift verlangt, Laschenschrauben so anzuziehen, dass sich die Schiene noch in Längsrichtung bewegen kann, während die Lasche die aneinanderstoßenden Schienenenden fest stützt
  • Wo konstruktionsbedingt schlupffreier Kontakt besteht, gilt dieser Absatz nicht, und solche Stellen über vierhundert Fuß Länge werden stattdessen als lückenlos verschweißtes Gleis behandelt
  • Das Minimum sind zwei Schrauben je Schiene an jedem Stoß und eine auf Gleis der Klasse 1
  • Nach unserer Zählung kommt das Wort torque im Subpart überhaupt nicht vor, ebenso wenig preload oder lubricant, und tighten steht genau zweimal da, beide Male darüber, nicht festzuklemmen
  • Das Befestigungssystem wird danach beurteilt, ob die Spurweite gehalten wird, wobei jedes Bauteil an diesem Ergebnis gemessen wird statt an einer eigenen Spezifikation
  • Die Abschnitte, die die Gleisklassen definieren, haben wir nicht gelesen, daher steht auf dieser Seite keine Geschwindigkeit; die Tabelle der Abhilfemaßnahmen für schadhafte Schienen haben wir ebenfalls nicht gelesen
  • Keine dieser Zahlen oder Anforderungen lässt sich auf eine andere Art von Verbindung übertragen

Was davon brauchbar bleibt, ist eine Frage, die man jeder Verbindung stellen sollte, bevor man zu einem Drehmomentwert greift: Soll sich dieses Ding bewegen? Fast immer lautet die Antwort nein, und der übliche Apparat gilt. Lautet sie ja, dann hört ein Dokument, geschrieben von Leuten, die es zum Funktionieren bringen mussten, auf, von Festigkeit zu reden, und beginnt, Schrauben zu zählen.

Eine spätere Seite hat auf dieselbe Weise Wörter gezählt, und zwar in einer Bauvorschrift, die sagt, wie viele Befestigungsmittel und in welchem Abstand, aber nie, wie fest.

Dieser Beitrag gehört nicht zu nur einem der sechs Schritte. Er betrifft mehrere Schritte oder Vorgänge nach der Montage. Die zugrunde liegenden Entscheidungen stehen im englischen Beitrag Specifying a screw.

Häufige Fragen

Werden Laschenschrauben mit Drehmoment angezogen?

Die für diese Seite gelesenen Vorschriften zum Gleisaufbau sagen es nicht. Nach unserer Zählung kommt das Wort torque nirgends in diesem Subpart vor. Verlangt wird, dass Laschenschrauben die Lasche in ihrer Lage halten und so angezogen sind, dass die Lasche die aneinanderstoßenden Schienenenden fest stützt und eine Längsbewegung der Schiene im Stoß für die thermische Ausdehnung und Zusammenziehung zulässt.

Wie kann eine Schraube fest sein und trotzdem Bewegung zulassen?

Genau das verlangt die Vorschrift, und zwar ohne eine Zahl zu nennen. Stützen braucht Kontakt, Bewegung braucht Gleiten; ein fester Drehmomentwert würde also einen Reibungszustand festlegen, den der Stoß nicht haben soll. Wo konstruktionsbedingt schlupffreier Kontakt zwischen Stoß und Schiene besteht, gilt dieser Absatz laut Vorschrift überhaupt nicht.

Wie viele Schrauben braucht ein Schienenstoß?

Bei konventionellem Laschenstoßgleis wird jede Schiene an jedem Stoß in den Klassen 2 bis 5 mit mindestens zwei Schrauben verschraubt und auf Gleis der Klasse 1 mit mindestens einer. Bei lückenlos verschweißtem Gleis sind es mindestens zwei Schrauben an jedem Stoß.

Wann wird eine Lasche ersetzt?

Wenn sie gerissen oder gebrochen ist, wenn der Verschleiß eine übermäßige vertikale Bewegung einer der beiden Schienen zulässt, obwohl alle Schrauben fest sind, und ausdrücklich dann, wenn sie zwischen den beiden mittleren Schraubenlöchern gerissen oder gebrochen ist.

Warnt die Vorschrift vor dem Überziehen?

Einmal, im Abschnitt über Weichen: Jede Backenschiene muss sicher auf den Gleitstuhlplatten aufliegen, doch ist darauf zu achten, ein Kippen der Schiene durch Überziehen der Schienenstützen zu vermeiden. Nach unserer Zählung ist das eines von nur zwei Vorkommen des Wortes im Subpart.

Was ist die Neutraltemperatur der Schiene?

Die Vorschrift definiert sie als die Temperatur, bei der die Schiene weder auf Druck noch auf Zug beansprucht ist. Sie ist eine Eigenschaft der Schiene, nicht des Befestigungsmittels.

Wie wird ein Schienenbefestigungssystem spezifiziert?

Über das Ergebnis. Das Gleis ist mit einem System von Bauteilen zu befestigen, das die Spurweite wirksam hält, und jedes Bauteil jedes Systems ist daraufhin zu bewerten, ob die Spurweite wirksam gehalten wird. Wo die Lage eines Befestigungsmittels verhindert, dass ein Isolierstoß wie vorgesehen funktioniert, darf das Befestigungsmittel geändert oder entfernt werden, sofern die Schwelle die Schiene stützt.

Gelten diese Regeln für meine Schraubverbindungen?

Nein. Es handelt sich um eine US-Vorschrift für Eisenbahngleise, geschrieben für eine Verbindung, die die thermische Bewegung eines sehr langen Stahlstabs aufnehmen muss. Nichts davon ist eine Anleitung für eine andere Verbindung, und diese Seite gibt keine Empfehlungen zum Anziehen oder Prüfen.

Wie oft werden Stöße in verschweißtem Gleis geprüft?

Zwischen viermal pro Kalenderjahr und überhaupt nicht, je nach Gleisklasse und jährlicher Tonnage, mit vorgeschriebenen Mindestabständen zwischen aufeinanderfolgenden Prüfungen und einem Zuschlag von bis zu dreißig zusätzlichen Tagen, wenn extremes Wetter eine Prüfung verhindert. Der erste Punkt, den ein Prüfplan abdecken muss, sind lockere, verbogene oder fehlende Laschenschrauben.

Welchen Geschwindigkeiten entsprechen die Gleisklassen?

Das sagt diese Seite nicht. Die Abschnitte, die die Klassen definieren, wurden nicht gelesen, daher steht hier keine Geschwindigkeitsangabe.

Quellen

Subpart D wurde vollständig über die öffentliche Vorschriftenschnittstelle mit dem jüngsten Ausgabestand dieses Titels abgerufen; Abschnitt 213.121 wurde vollständig gelesen, ebenso 213.123, 213.127, 213.133, 213.135, die Bedingung zu Schwellenbefestigungen in 213.109 und die Bestimmungen zur Stoßprüfung in 213.119. Diese Website nutzt diese Schnittstelle zum vierten Mal und zum ersten Mal in diesem Titel. Dieser Artikel geht nicht auf eine Forumsfrage zurück; drei Suchen in diesem Bereich ergaben ein einziges, unpassendes Ergebnis, daher geht er von einer Lücke in der eigenen Abdeckung dieser Website aus. Das ist der zweite solche Artikel in Folge, und einen dritten beabsichtigen wir nicht. Die Browserwerkzeuge, die diese Website sonst nutzt, bleiben nicht verfügbar. Die folgenden Angaben sind unsere eigenen Zählungen, keine Aussagen der Vorschrift: dass Subpart D achtzehn nummerierte Abschnitte und rund zweiundfünfzigeinhalbtausend Zeichen sichtbaren Text umfasst; dass torque, preload und lubricant null-mal vorkommen; dass tighten genau zweimal vorkommt; dass clamp und tension je einmal vorkommen, und nicht als Anforderung an ein Befestigungsmittel; und dass friction zweimal vorkommt, beide Male in den Bestimmungen zur Spurweitenmessung. Der Schluss, dass eine Lasche mehr Schraubenlöcher hat als die Mindestzahl geforderter Schrauben, stammt von uns; er ist aus der Formulierung über die beiden mittleren Schraubenlöcher abgeleitet, und die Vorschrift sagt das nicht. Die Subparts A und B wurden nicht gelesen, daher wird für keine Gleisklasse eine Geschwindigkeit genannt, und die Tabelle der Abhilfemaßnahmen für schadhafte Schienen wurde weder gelesen noch zusammengefasst. Zitate aus der Vorschrift sind sinngemäß übersetzt. Diese Seite gibt keine Empfehlungen zu Gleis, Instandhaltung, Prüfung oder Anziehen, nennt keine Marke, und keine dieser Anforderungen lässt sich auf eine andere Art von Verbindung übertragen.

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