Zahnstangenweichen

Bei normalen Weichen sind in den meisten Fällen nur die beiden Weichenzungen zu bewegen. Je grösser die Ablenkungsradien, desto mehr Weichenmotoren braucht es. Nur bei besonderen Schnellfahrweichen kommt noch das bewegliche Herzstück hinzu, um den Verschleiss am Herzstück zu reduzieren.

Zahnstangenweichen sind hingegen in ihrem Aufbau wesentlich komplexer als normale Weichen. Da die Zahnstangenoberkante oberhalb der Schienenoberkannte liegt, müssen im Mittelteil Schiene und Zahnstange verschoben werden, damit das Rad passieren kann.

Dazu benötigt wird ein zweiter Weichenmotor. Aufgrund des hohen Gewichts der Mittelpartie sind hohe Stellkräfte nötig, sodass davon abgeraten wird, Zahnstangenweichen mittels Gestänge und nur einem Motor zu betreiben. Die Gleitplatten müssen einmal wöchentlich geschmiert werden und insbesondere im Winter sind die einzelnen Elemente sorgsam von Schnee und Eis zu befreien.

Aufgrund der maximalen Geschwindigkeit im Zahnradbetrieb von 35 – 40 km/h brauchen Zahnstangenweichen keine grossen Abzweigradien. Die größten Abzweigradien haben einen Radius von 250 m, meist sind die Radien jedoch wesentlich kleiner: 100, 80 oder sogar nur 60 m. Dennoch sind die meisten Zahnradweichen ein Unikat, denn zusammen mit der Spurweite, dem Zahnstangensystem, der Zahnstangenhöhe und dem Abzweigwinkel ergibt sich eine riesige Palette an unterschiedlichen Modellen. Aus diesem Grund sind Zahnstangenweichen niemals vorrätig und werden nur auf Bestellung gefertigt.

Anders als bei normalen Weichen in nur geringen Steigungen muss bei Zahnradweichen unbedingt die sogenannte Helixverwindung berücksichtigt werden. Da die Weiche in sich nicht gekrümmt sein darf, ergibt sich in der Ablenkung durch die Neigung der Weiche eine Überhöhung. Dies stellt noch keine Verwindung des Gleises dar, denn vom Weichenanfang bis zur letzten durchgehenden Schwelle ist die Weiche in einer Ebene. Erst danach kann das Gleis verwunden werden, wobei dann darauf zu achten ist, dass die maximal zulässige Verwindung nicht überschritten wird.

Innerhalb einer Zahnstangenweiche werden von Roll-Profile verwendet und je nachdem am Ende an Riggenbach- respektive Strub-Profile angeschlossen. Anders verhält es sich beim Abt-System: Durch die versetzten Zahnlamellen braucht es hier ein weiteres bewegliches Element, um das Zahnrad auf die richtige Doppellamelle zu führen.

Genauso wie auf die Schienen wirken auf die Zahnstange hohe Kräfte bei thermischer Belastung. Durch den Unterbruch der Zahnstange in den Weichen muss sichergestellt werden, dass sich die Zahnstange nicht longitudinal in der Weiche verschiebt, denn dies würde einerseits dazu führen, dass die Zahnteilung nicht mehr stimmt und andererseits die beweglichen Elemente blockiert werden würden. Aus diesem Grund müssen die Zahnstangen am Weichenanfang sowie an den beiden Weichenenden im Boden verankert werden, damit die Längskräfte abgeleitet werden können.