AT10638U1 - Schwellenbesohlung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schwelle für ein Gleis für Schienenfahrzeuge mit einem Schwellenkörper, der in Gebrauchslage eine Schienen zugewandte Oberseite und eine dazu gegenüberliegende, auf einem Schotterbett zu verlegende Unterseite aufweist und wahlweise mit einer schwingungsdämpfenden Beschichtung versehen ist, wobei im Bereich der Unterseite des Schwellenkörpers Schotterkörner gehalten sind, welche von der Schwelle abstehen und in Gebrauchslage der Schwelle benachbarte Schotterkörner des Schotterbetts kontaktieren, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Schwellen für Gleisanlagen wurden zumeist aus Holz gefertigt, allerdings wird zunehmend auch Beton verwendet. Die Erfahrung mit Betonschwellen hat allerdings gezeigt, dass etwa bei einer Verlegung des Gleises in einem Schotterbett die Schotterkörner die Betonschwellen im eingebauten Zustand nur punktuell berühren. Damit kommt es an den (geringen) Berührflächen bei der Überfahrt von Schienenfahrzeugen zu großen lokalen Belastungen der Schotterkörner. Die Folge ist die rasche Abnützung und mitunter auch die Zerstörung des Schotters, was negative Auswirkungen auf die Lagequalität des Gleises hat.

Dieser Effekt war bei Holzschwellen nicht festgestellt worden. Es zeigte sich vielmehr, dass Holzschwellen nach einer gewissen Liegedauer an der Unterseite Einkerbungen bzw. Abdrücke der Schotterkörner aufweisen. Holz erweist sich somit als ausreichend weich, um ein Eindrücken der (harten) Schotterkörner in die Schwelle zu ermöglichen. Dadurch wird die Kontaktfläche erhöht und die lokale Schotterbeanspruchung reduziert. Zur Verminderung der Schotterbeanspruchung wird in den letzten Jahren immer öfter an der Unterseite der Betonschwelle eine Schicht eines elastischen Werkstoffes eingebracht, die - wie bei der Holzschwelle - die Kontaktfläche zwischen Betonschwelle und Schotterbett erhöhen soll. Diese Beschichtung wird im gegenständlichen Fachgebiet auch als „Besohlung“ der Schwellen bezeichnet.

Im Hinblick auf den Erschütterungsschutz ist es mitunter vorteilhaft, eine elastische Beschichtung vorzusehen, um einerseits das dynamische Verhalten der Gleisanlage zu optimieren und andererseits die Schwingungsübertragung von der Schwelle auf den Untergrund und somit die Entstehung und Ausbreitung von Körperschall zu reduzieren. Die Besohlung an der Unterseite des Schwellenkörpers kann dafür verwendet werden.

Praktische Versuche mit besohlten Schwellen haben wiederum gezeigt, dass für eine gute Lagequalität des Gleises die elastische Beschichtung unter der Schwelle relativ hart sein muss. Demgegenüber benötigt man eine relativ weiche Beschichtung unter der Schwelle, wenn man den Schwingungsschutz eines Gleises erhöhen will, d.h. wenn man die Übertragung der bei der Zugüberfahrt entstehenden Vibrationen und Erschütterungen mindern will. Ist die elastische Beschichtung hinreichend weich, würde zwar das Schotterbett geschont, die Lagequalität des Gleises würde allerdings beeinträchtigt werden. In solchem Falle wäre die Position der Gleise nicht hinreichend definiert und zuverlässig gesichert.

Insbesondere erweist es sich bei der Anordnung von schwingungsdämpfenden Beschichtungen an Schwellen als schwierig, den Einfluss dieser Beschichtungen auf das Schwingungs- und Schallabstrahlverhalten des in akustischer Hinsicht komplexen Schwellen-/Gleissystems einzuschätzen.

Um einen guten Kontakt des Schwellenkörpers zum umliegenden Schotterbett zu ermöglichen, ist es aus der JP 9 256 302 A bekannt, einen Gleis-Schwellenkörper mit einer zerklüfteten Unterseite zu versehen oder an der Schwellenkörper-Unterseite Schotterkörner mittels Polystyrolschaum anzuhaften. Die an der Schwellenkörper-Unterseite gehaltenen Schotterkörner sind von der gleichen Art bzw. weisen die gleiche Form und Größe auf wie die in Gebrauchslage dazu benachbarten Schotterkörner des Schotterbetts, sodass sich zwischen dem Schwellenkörper und dem Schotterbett eine nur ungenügende und unflexible Verzahnung ergibt.

Es ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung, den Kontakt zwischen dem Schwellenkörper 3 AT010 638 U1 der Schwelle und dem Schotterbett zu verbessern und eine erhöhte Lagequalität des Gleises auch über eine längere Nutzungszeit hinweg sicherzustellen.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, den Schwingungsschutz des Gleises zu erhöhen und von auf den Gleisen fahrenden Schienenfahrzeugen hervorgerufene Schall- und Erschütterungswirkungen zu minimieren. Das Schwingungsverhalten des Schwellen-/Gleissystems soll dabei jedoch ausreichend stabilisiert sein, insbesondere sollen keine unkalkulierbaren Schwingungseffekte entstehen. Eine solche Schwelle soll des Weiteren einfach und kostengünstig zu fertigen sein.

Die genannte Aufgabe wird durch eine Schwelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Anspruch 1 bezieht sich auf eine Schwelle für ein Gleis für Schienenfahrzeuge mit einem Schwellenkörper, der in Gebrauchslage eine den Schienen zugewandte Oberseite und eine dazu gegenüberliegende, auf einem Schotterbett zu verlegende Unterseite aufweist und wahlweise mit einer schwingungsdämpfenden Beschichtung versehen ist, wobei im Bereich der Unterseite des Schwellenkörpers Schotterkörner gehalten sind, welche von der Schwelle abstehen, und in Gebrauchslage der Schwelle benachbarte Schotterkörner des Schotterbetts kontaktieren.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Volumina der übenwiegenden Anzahl der an der Schwelle gehaltenen Schotterkörner jeweils ein Drittel bis zwei Drittel, vorzugsweise 45 bis 55 % der Volumina der in Gebrauchslage der Schwelle dazu benachbarten Schotterkörner des Schotterbetts betragen.

Indem also am Schwellenkörper in das umliegende Schotterbett hineinragende Schotterkörner vorgesehen sind, welche gegenüber den im Schotterbett vorhandenen Schotterkörnern eine deutlich geringere Größe aufweisen, ergibt sich eine hinsichtlich der Lagestabilität der Schwelle und somit des Gleises sehr vorteilhafte Verzahnung der an der Schwelle angebrachten (relativ statischen) Schotterkörner mit den benachbarten (losen oder relativ zueinander komprimierten) Schotterkörnern des Schotterbetts.

Ein durchschnittliches am Schwellenkörper gehaltenes Schotterkorn weist also die genannte Größe auf bzw. das Volumen dieses Schotterkorns beträgt 1/3 - 2/3, vorzugsweise 45 - 55 % des Volumens eines durchschnittlichen Schotterkorns des Schotterbetts.

Es versteht sich, dass zur Erzielung des erfindungsgemäßen Verzahnungseffekts nicht sämtliche am Schwellenkörper gehaltenen Schotterkörner ein um die genannten Relationen kleineres Volumen aufweisen müssen, sondern im Zuge des Fertigungsprozesses der erfindungsgemäßen Schwelle auch einige von der angestrebten Größe abweichende Schotterkörner am Schwellenkörper angebracht sein können. Jedenfalls weist mindestens die Hälfte der am Schwellenkörper gehaltenen Schotterkörner die genannte Größe auf.

Die an der Schwelle angebrachten Schotterkörner können sich hierbei optimal in die Zwischenräume zwischen den Schotterkörnern des Schotterbetts einfügen. Auf diese Weise wird zwischen den an der Schwelle gehaltenen Schotterkörnern und den umliegenden Schotterkörnern des Schotterbetts ein besonders vorteilhafter Verzahnungseffekt erzielt. Somit ist eine optimale Lastverteilung zwischen Schwelle und Schotterbett möglich.

Durch die Bereitstellung einer auf diese Weise naturnah ausgestalteten Kontaktoberfläche der Schwelle zum umliegenden Schotterbett werden benachbarte Schotterkörner des Schotterbetts somit nicht mehr durch hohe lokale Druckbelastung abgenützt oder zermalmt, sondern können ihre Form und Struktur auch bei fortgesetztem Schienfahrzeugbetrieb im Wesentlichen bewahren.

Selbstverständlich muss es sich bei den an der Schwelle gehaltenen Schotterkörnern nicht um 4 AT010 638 U1 natürlichen Gesteinsbruch handeln, sondern es können auch artifiziell gefertigte Elemente aus beliebigen Materialien Einsatz finden, um mit den benachbarten Schotterkörnern des Schotterbetts eine Verzahnung herzustellen.

Insbesondere dann, wenn die an der Schwelle gehaltenen Schotterkörner gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 2 aus einem abriebfesteren Material bestehen als die in Gebrauchslage der Schwelle dazu benachbarten Schotterkörner des Schotterbetts, wird eine besonders dauerhafte Struktur der Schwelle erzielt. Zufolge der im Vergleich zu den Schotterkörnern des Schotterbetts höheren Abriebfestigkeit bzw. Härte der an der Schwelle gehaltenen Schotterkörner ergibt sich eine größere Verschleißresistenz und somit eine höhere Lebensdauer der erfindungsgemäßen Schwelle.

Eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung erfindungsgemäßer Schwellen wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 3 ermöglicht, indem der Schwellenkörper aus Beton gefertigt ist und die Schotterkörner unmittelbar in den Schwellenkörper teilweise versenkt bzw. eingegossen sind.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Schwelle gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 4 ist es jedoch vorgesehen, dass die Unterseite des Schwellenkörpers eine Beschichtung aufweist, in welcher die Schotterkörner gehalten, vorzugsweise eingegossen bzw. teilweise versenkt sind. Auf diese Weise wird zusätzlich zur beschriebenen Lagestabilisierung der Schwelle bzw. des Gleises das weitere Ziel der Erfindung realisiert, den Schwingungsschutz des Gleises zu erhöhen und von auf den Gleisen fahrenden Schienenfahrzeugen hervorgerufene Schall- und Erschütterungswirkungen zu minimieren. Bei der Beschichtung kann es sich auch um ein vorgefertigtes, separates Element handeln, welches an die Unterseite des Schwellenkörpers angeklebt oder in sonstiger Weise befestigt wird.

Um eine optimale Dämpfung von während des Schienenfahrzeugbetriebs auftretenden Vibrationen und Erschütterungen bzw. damit verbundenen Geräuschen zu erzielen und gleichzeitig jedoch das Schwingungsverhalten des Schwellen-/Gleissystems ausreichend zu stabilisieren, besteht eine solche Beschichtung in einer bevorzugten Ausführungsform gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 5 aus einem viskoelastischen oder viskoplastischen Werkstoff, also aus Materialien mit teilweise elastischem, teilweise viskosem Verhalten. Derartige Werkstoffe relaxieren nach erfolgter Belastung nur unvollständig, während verbleibende Energie in Form von Fließvorgängen bzw. Retardation abgebaut wird. Die Viskoelastizität bzw. Viskoplastizität der gegenständlichen Beschichtungswerkstoffe ist temperatur-, zeit- und frequenzabhängig. Die Zusammensetzung viskoelastischer Beschichtungswerkstoffe kann etwa so ausgesteuert werden, dass die Beschichtung bei langsamer Kräfteeinwirkung bzw. Gewichtsbelastung zäh wie eine hochviskose Flüssigkeit reagiert, bei plötzlicher Kräfteeinwirkung bzw. Gewichtsbelastung dagegen elastisch wie ein Festkörper.

Weist der Beschichtungswerkstoff überwiegend viskoplastische Eigenschaften auf, wie dies etwa bei einem bitumenhältigen Werkstoff der Fall ist, so kann sich die die Schotterkörner haltende Beschichtung unter einer Kraft- bzw. Gewichtseinwirkung verformen und behält diese Form auch nach einer solchen Einwirkung im Wesentlichen bei. Auf diese Weise können die einzelnen mittels der Beschichtung an der Schwelle gehaltenen Schotterkörner ihre Lage relativ zu den benachbarten Schotterkörnern des Schotterbetts in geeigneter Weise anpassen und behalten diese ideal verzahnte Lage nach erfolgter Betriebsbeanspruchung durch das Gleis frequentierende Schienenfahrzeuge auch weiterhin bei.

Selbstverständlich können die beschriebenen Elastizitäts- und Plastizitätseigenschaften der Beschichtung aufgrund definierter Werkstoffzusammensetzungen graduell ausgesteuert werden, sodass also eine irreversible Verformung der Beschichtung nur bis zu einem definierten Maß zugelassen wird, während die Beschichtung ansonsten im Belastungsfalle im Wesentlichen elastisch reagiert, sich also wieder in ihre ursprüngliche Form zurückbegibt. 5 AT010 638U1

Beim Beschichtungswerkstoff kann es sich gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 6 um Gummigranulat oder Bitumen bzw. einem Bitumengemisch oder extrudiertes Polystyrol oder Kautschuk handeln.

Selbstverständlich können als Beschichtungswerkstoffe jedoch auch klassische elastische Materialien, welche also nach temporärer Deformation zufolge einer statischen oder dynamischen Belastung ihre ursprüngliche Form im Wesentlichen wieder vollkommen einnehmen, Einsatz finden.

Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 7 ist es weiterhin möglich, dass die Beschichtung aus einem im Wesentlichen starren Werkstoff, vorzugsweise aus Beton besteht. Eine im Wesentlichen starre Beschichtung gewährleistet höchste Lagestabilität der Schwelle im Schotterbett, wobei im Sinne einer ökonomischen Fertigung der Schwelle kostengünstige Werkstoffe wie etwa Beton herangezogen werden können.

In einer alternativen Ausführung der erfindungsgemäßen Schwelle gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 8 kann die Beschichtung auch aus Holz oder aus einem Holzverbundwerkstoff ausgeführt sein. Neben der kostengünstigen Herstellung derartiger Holz-Beschichtungen erweist sich der Werkstoff Holz im vorliegenden Anwendungsgebiet auch hinsichtlich seiner plastischen Eigenschaften und leichten Bearbeitbarkeit als vorteilhaft.

Um einerseits das dynamische Verhalten bzw. die Lagestabilität der Schwelle zu optimieren und andererseits eine zufrieden stellende Reduktion der Schwingungsübertragung von der Schwelle zum Schotterbett zu erzielen, weist die Beschichtung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 9 eine Dicke von 10 bis 50 mm auf.

Um besonderen Anforderung an die Schwelle hinsichtlich Schwingungsdämpfung und/oder Lagestabilität gerecht zu werden, kann es gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 10 auch vorgesehen sein, dass die Beschichtung aus mehreren Schichten aufgebaut ist. Auf diese Weise können z.B. aufgrund ihrer Plastizitäts-, Elastizitäts- oder schwingungsdämpfenden Eigenschaften besonders hervorragende Werkstoffe miteinander kombiniert werden.

Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 11 ist es vorgesehen, dass die Unterseite des Schwellenkörpers ausgesparte Bereiche aufweist, in welchen keine Schotterkörner gehalten bzw. keine Beschichtung angebracht ist. Diesem Merkmal zufolge wird eine sichere und platzsparende Lagerung der erfindungsgemäßen Schwellen ermöglicht. Indem einzelne Schwellen in jenen an der Unterseite des Schwellenkörpers ausgesparten Bereichen z.B. auf Staffelhölzern auflagern, kann eine beliebige Anzahl an Schwellen in kompakter Weise übereinander gestapelt und auf diese Weise gelagert oder transportiert werden.

In einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Schwelle gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 12 ist es vorgesehen, dass nur jene Bereiche der Unterseite des Schwellenkörpers mit Schotterkörnern versehen sind, in welchen - in einer Draufsicht auf die in Gebrauchslage befindliche Schwelle betrachtet - die am Schwellenkörper aufliegenden Schienen verlaufen.

Eine derartige Fertigungsvariante erweist sich als besonders fertigungsökonomisch und ressourcenschonend.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Querschnitts einer erfindungsgemäßen Schwelle Fig. 2 eine schematische Darstellung mehrerer übereinander gestapelter erfindungsgemäßer Schwellen 6 AT 010 638 U1

Fig. 3 eine schematische Darstellung miteinander verzahnter Schotterkörner der erfindungsgemäßen Schwelle und des Schotterbetts

In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Schwelle 1 gezeigt, die in einem Schotterbett 10 verlegt ist. Die Schwelle 1 umfasst einen Schwellenkörper 2 mit einer Oberseite 3, auf der eine Schiene 6 in einschlägig bekannter Weise montiert ist, sowie eine Unterseite 4. Die Schwelle 1 kann einen einteilig ausgeführten Schwellenkörper 2 aufweisen, in dessen beiden Endbereichen jeweils eine Schiene 6 montiert wird, oder auch zwei separate Schwellenkörper 2, die durch einen geeigneten Distanzhalter verbunden sind. Im letzteren Fall werden die beiden Schwellenkörper 2 auch als Bi-Block-Schwelle bezeichnet. Der Schwellenkörper 2 wird in der Regel aus Beton bestehen, selbstverständlich kann dieser aber auch aus anderen Materialien, etwa aus Holz gefertigt sein.

Das Schotterbett 10, in welchem die Schwelle 1 verlegt ist, besteht aus einer Vielzahl an Schotterkörnern 10b, welche durch externe Krafteinwirkung in ihrer Lage zueinander komprimiert sind, um einen möglichst stabilen Untergrund für die aufgelegte Schwelle 1 zu bieten. Bei den Schotterkörnern 10b kann es sich um Gesteinsbruch, Kieselsteine oder auch andere beliebige Materialien in beliebiger Korngröße bzw. Form handeln.

Die Schwelle 1 und die daran montierten Schienen 6 stellen das Gleis dar, welches auch als Gleisrost bezeichnet wird.

Der Gleisrost hat nicht nur die Funktion der Abtragung der durch Schienenfahrzeuge 7 verursachten Radlasten in das Schotterbett 10 bzw. in den Untergrund, sondern ist auch hinsichtlich seines Schwingungsverhaltens im Zusammenwirken mit dem vorüberfahrenden Schienenfahrzeug 7 zu optimieren. Da der Gleisrost, bestehend aus Schienen 6, allfälligen Schienenzwi-schenlagen, Schienenbefestigung, Schwellen 1 und Schotterbett 10 ein höchst komplexes Schwingungssystem ist, hat das Hinzufügen oder Weglassen einzelner schwingungsfähiger Schichten große Auswirkungen auf das Schwingungsverhalten des Gesamtsystems.

Um sowohl das Schwingungsverhalten als auch die Lagestabilität des Gleisrostes bzw. der Schwelle 1 zu optimieren, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Bereich der Unterseite 4 des Schwellenkörpers 2 eigens zur Verzahnung mit den benachbarten Schotterkörnern 10b des Schotterbetts 10 angeordnete Schotterkörner 10a gehalten sind, deren Volumina jeweils ein Drittel bis zwei Drittel, vorzugsweise 45 bis 55 % der Volumina der in Gebrauchslage der Schwelle 1 dazu benachbarten Schotterkörner 10b des Schotterbetts 10 betragen.

Wie in einer Darstellung gemäß Fig. 3 ersichtlich, ergibt sich zufolge einer erfindungsgemäßen Größendimensionierung der am Schwellenkörper 2 gehaltenen Schotterkörner 10a ein besonders vorteilhafter Verzahnungseffekt der Schwelle 1 mit den benachbarten Schotterkörnern 10b des Schotterbetts 10. Hierbei können sich die am Schwellenkörper 2 angebrachten Schotterkörner 10a optimal in zwischen benachbarten Schotterkörnern 10b des Schotterbetts 10 ausgebildete Zwischenräume einfügen.

Es versteht sich, dass die angeführten Größenkriterien nicht auf sämtliche am Schwellenkörper 2 gehaltenen Schotterkörner 10a zutreffen müssen und dass ein gewisses Quantum dieser Schotterkörner 10a auch ein von der angestrebten Idealproportionierung abweichendes Volumen aufweisen kann. Jedenfalls ist mindestens die Hälfte der zur Anordnung am Schwellenkörper 2 vorgesehenen Schotterkörner 10a so ausgewählt, dass deren Volumina jeweils im Wesentlichen halb so groß sind wie die Volumina der in Gebrauchslage der Schwelle 1 dazu benachbarten Schotterkörner 10b des Schotterbetts 10.

An der Unterseite 4 des Schwellenkörpers 2 ist eine viskoelastische oder viskoplastische Beschichtung 5 angebracht, welche die Schotterkörner 10a abschnittsweise umfasst und sicher verankert. Gemäß Fig. 1 ist etwa die obere Hälfte der Schotterkörner 10a in der Beschichtung 5 7 AT 010 638 U1 versenkt und somit eine ausreichende lastabtragende Oberfläche gegeben. Die in der Beschichtung 5 gehaltenen Schotterkörner 10a stehen mit etwa ihrer unteren Hälfte von der Schwelle 1 ab und ragen in das umliegende Schotterbett 10 hinein, sodass also in Gebrauchslage der Schwelle 1 die benachbarten Schotterkörner 10b des Schotterbetts 10 an vielen Punkten kontaktiert werden und sich eine solide Verzahnung von Schwelle 1 und Schotterbett 10 ergibt.

Durch die mittels der Beschichtung 5 am Schwellenkörper 2 gehaltenen Schotterkörner 10a wird also eine Oberflächenstruktur der Schwellen-Unterseite 4 ausgebildet, welche sich in idealer Weise an die angrenzende Schotterschicht des Schotterbetts 10 anfügt und dadurch eine optimale Lastverteilung zwischen Schwelle 1 und Schotterbett 10 ermöglicht. Da fortan kein unmittelbarer Kontakt der ebenen Unterseite 4 des Schwellenkörpers 2 mit den benachbarten Schotterkörnern 10b des Schotterbetts 10 und somit keine extreme Flächenpressung mehr stattfindet, können diese auch einen belastungsintensiven Schienfahrzeugbetrieb im Wesentlichen unbeschadet überstehen. Gleichzeitig ist gewährleistet, dass einmal im Schotterbett 10 verlegte und ausgerichtete erfindungsgemäße Schwellen 1 ihre Lage bewahren und die Stabilität des Gleisrostes somit nicht gefährden.

Je nach den geforderten schwingungsdämpfenden bzw. Stabilitätseigenschaften der Schwelle 1 kann die Beschichtung 5 aus einem mehr oder weniger elastischen, plastischen oder im Wesentlichen starren Werkstoff bzw. aus einer Kombination von solchen Werkstoffen gefertigt sein.

Falls für eine Gleisanlage etwa besonders hohe schwingungs- bzw. geräuschdämpfende Eigenschaften gefordert werden, empfiehlt es sich, einen vorwiegend viskoelastischen Werkstoff wie etwa Gummigranulat (z.B. aus Altreifen), natürlichen oder synthetischen Kautschuk oder extrudierten Kunststoff-Hartschaum (z.B. Polystyrol) für die Beschichtung 5 heranzuziehen.

Insbesondere eignet sich zu diesem Zweck ein in vielfachen Einsatzgebieten der Bautechnik und des Maschinenbaus als „Sylomer“ bekannter Werkstoff, bei welchem es sich um ein spezielles PUR Elastomer mit feinzelliger und kompakter Struktur handelt. Die feinzellige Struktur von Sylomer stellt bei statischer und dynamischer Beanspruchung das notwendige Verformungsvolumen in sich zur Verfügung, wobei die statische Belastbarkeit dieses Werkstoffs im Bereich von 0,005 N/mm2 - 3,0 N/mm2 (0,5 t/m2 - 300 t/m2) liegt. Da die statischen und dynamischen Produkteigenschaften hier exakt definiert sind, kann die Wirksamkeit der elastischen Schwellenlagerung genau vorausberechnet werden.

Zum Einsatz als Beschichtung 5 sind jedoch auch viele andere Werkstoffe denkbar, z.B. diverse Bitumen-Mischungen sowie Holz oder Holzfaserplatten bzw. ein Holzverbundwerkstoff. Selbstverständlich kann anstelle einer einzelnen Werkstoffkomponente auch ein Verbund aus beliebig vielen geeigneten Werkstoffen eingesetzt werden, welche gemeinsam die gewünschten (Visko-)Elastizitäts- und Stabilitätseigenschaften realisieren.

Die die Schotterkörner 10a haltende Beschichtung 5 kann also auch aus einem überwiegend plastischen bzw. viskoplastischen Werkstoff bestehen, welcher sich also unter einer Kraft- bzw. Gewichtseinwirkung bis zu einem bestimmten Grad irreversibel verformt, sodass sich die an der Schwelle 1 gehaltenen Schotterkörner 10a bei Gewichtsbelastung in ihrer Lage relativ zu den benachbarten Schotterkörnern 10b des Schotterbetts 10 verdrehen können und diese ideal verzahnte Lage auch fortan beibehalten.

Selbstverständlich können die beschriebenen Elastizitäts- und Plastizitätseigenschaften der Beschichtung aufgrund definierter Werkstoffzusammensetzungen graduell ausgesteuert werden, sodass also eine irreversible Verformung der Beschichtung nur bis zu einem gewissen Maß zugelassen wird, während die Beschichtung ansonsten im Belastungsfalle auch elastisch reagiert, sich also wieder in ihre ursprüngliche Form zurückbegibt. 8 AT010 638 U1

Das dynamische Verhalten bzw. die Lagestabilität der Schwelle 1 sowie die Vibrations- und Geräuschdämpfung können auch durch die Wahl der Dicke 5' der Beschichtung 5 ausgesteuert werden. Versuche in der Praxis haben gezeigt, dass eine Dicke 5' von etwa 10 bis 50 mm den Anforderungen hinsichtlich einer Reduktion von Körperschall und einer ausreichenden Lagestabilität entspricht. Das konkrete Maß der Dicke 5' der Beschichtung 5 wird jeweils vom verwendeten Werkstoff sowie vom vorliegenden Belastungsfall abhängen. Typische Größenordnungen der bei vorüberfahrenden Schienenfahrzeugen auftretenden, statischen Belastungen an der Schwellenunterseite betragen bei einer maximalen Achslast von 225 kN etwa 200 kN/m2, welchen bei den oben erwähnten Materialien die genannten Schichtdicken im Bereich von 10 bis 20 mm entsprechen.

Zur Anbringung der Beschichtung 5 am Schwellenkörper 2 und zur Bestückung der Beschichtung 5 mit Schotterkörnern 10a bestehen vielerlei Möglichkeiten. In einer bevorzugten Herstellungsweise wird ein die Beschichtung 5 bildendes Medium etwa durch Erhitzen in einen flüssigen bzw. zähflüssigen Zustand gebracht und unmittelbar auf die Unterseite 4 des Schwellenkörpers 2 aufgetragen. Bevor die Beschichtung 5 abgekühlt ist, werden in der Folge die beschriebenen Schotterkörner 10a in einer definierten Anordnungsdichte bzw. Struktur in die Beschichtung 5 integriert, z.B. bis zu einer gewünschten Tiefe in die Beschichtung 5 eingedrückt. Nach dem Aushärten der Beschichtung 5 sind die darin aufgebrachten Schotterkörner 10a mit der Beschichtung 5 je nach Wahl des Beschichtungswerkstoffs elastisch/plastisch oder starr verbunden. Die Beschichtung 5 besitzt in solchem Falle eine ausreichende Adhäsionskraft, um sich mit der Unterseite 4 des Schwellenkörpers 2 bleibend zu verbinden. Selbstverständlich kann es sich bei der Beschichtung 5 auch um UV-härtende Medien handeln.

Gleichfalls können auch Klebstoffe eingesetzt werden, um eine fixe Verbindung von Beschichtung 5 und Schwellenkörper 2 zu gewährleisten. Hierbei sei angemerkt, dass es sich bei der Beschichtung 5 auch um ein vorgefertigtes Element z.B. in Mattenform handeln kann, welches mit Schotterkörnern 10a bestückt und in der Folge mit geeigneten Befestigungsmitteln an der Unterseite 4 des Schwellenkörpers 2 angebracht wird. Prinzipiell ist auch ein loses Aufsetzten des Schwellenkörpers 2 auf ein derartiges im Schotterbett 10 positioniertes Beschichtungselement 5 denkbar.

Was das Bestücken der Beschichtung 5 mit Schotterkörnern 10a betrifft, so können diese - z.B. mittels einer geeigneten Streuvorrichtung - entweder lose auf die noch flüssige/zähflüssige Beschichtung 5 aufgestreut bzw. eingedrückt werden, oder die Schotterkörner 10a können bereits mittels eines Verbundmediums, z.B. eines Netzes in exakt gewünschter Anordnungsdichte und Lage miteinander verbunden sein, um eine solche Anordnung von Schotterkörnem 10a in der Folge auf die flüssige/zähflüssige Beschichtung 5 anzubringen/einzudrücken.

Alternativ dazu können die Schotterkörner 10a auch in den noch feuchten Beton des Schwellenkörpers 2 eingedrückt werden, sodass die Schotterkörner 10a nach Aushärten des Betons starr mit der Schwelle 1 verbunden sind.

Wie anhand von Fig. 1 zu ersehen, sind die Schotterkörner 10a so in der Beschichtung 5 angeordnet, dass die Unterseite 4 des Schwellenkörpers 2 von ihnen nicht kontaktiert wird, sondern noch eine ausreichend dicke Zone der Beschichtung 5 verbleibt, um aufgrund ihrer Elastizitätseigenschaften einen gewünschten Vibrations- bzw. Schallschutz der Gleisanlage zu gewährleisten und eine direkte Weiterleitung des vom Schwellenkörper 2 ausgehenden Körperschalls an die der Schwellenkörper-Unterseite 4 zugewandten Schotterkörner 10b des Schotterbetts 10 zu verhindern.

Da es sich bei den in die Beschichtung 5 zu integrierenden Schotterkörnern 10a, wie bereits erwähnt, nicht notwendigerweise um natürlichen Gesteinsbruch handeln muss, ist es weiterhin denkbar, die Beschichtung 5 in Form eines einheitlichen Elementes auszuführen, welches an seiner der Schwellkörper-Unterseite 4 abgewandten bzw. dem Schotterbett 10 zugewandten 9 AT 010 638 U1

Seite mit einer reliefartigen, mit der Form und Anordnungsdichte der benachbarten Schotterkörner 10b des Schotterbetts 10 korrespondierenden Oberfläche ausgestattet ist. Solche Beschichtungselemente 5 wären z.B. in einfacher Weise in einem Guss- oder Pressverfahren herstellbar und können gleich den oben beschriebenen Werkstoffen beliebige Elastizitäts- oder Plastizitätseigenschaften aufweisen. Üblicherweise handelt es sich bei den Schotterkörnern 10a um Gesteinsbruch oder Kieselsteine.

Um eine besonders dauerhafte Struktur der Schwelle 1 zu erzielen, bestehen die an der Schwelle 1 gehaltenen Schotterkörner 10 in einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante aus einem abriebfesteren Material als die in Gebrauchslage der Schwelle 1 dazu benachbarten Schotterkörner 10b des Schotterbetts 10.

Wie bereits einleitend erwähnt wurde, muss für eine gute Lagequalität des Gleises die Beschichtung 5 relativ hart sein. Demgegenüber benötigt man eine relativ weiche Beschichtung 5, wenn man den Schwingungsschutz eines Gleises erhöhen will. Ist die Beschichtung 5 hinreichend weich, würde zwar das Schotterbett 10 geschont werden, die Lagequalität des Gleises wäre allerdings beeinträchtigt. Aus diesem Grund kann es vorteilhaft sein, dass die Beschichtung 5 aus mehreren Schichten mit jeweils spezifischen Eigenschaften aufgebaut ist, oder dass zusätzliche Schichtlagen bzw. Dämpfungs- oder Lagerungselemente aus geeignetem Material in beliebigen Bereichen des Schwellenkörpers 2 angeordnet sind, z.B. in Form einer zusätzlichen schwingungsdämpfenden Schicht zwischen Schiene 6 und Oberseite 3 des Schwellenkörpers 2 (nicht dargestellt).

In einer besonderen Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Schwelle 1 kann der Schwellenkörper 2 aus Beton gefertigt sein, wobei die Schotterkörner 10a unmittelbar in den Schwellenkörper 2 teilweise eingegossen bzw. eingedrückt sind.

Bei der Herstellung des Schwellenkörpers 2 werden die hierbei vorgesehenen Schotterkörner 10a abschnittsweise in den noch weichen Beton eingebracht, z.B. bis zu deren Hälfte eingedrückt.

Hinsichtlich der Geometrie bzw. des Verlaufs des Schwellenkörpers 2 und der Beschichtung 5 ist eine Vielzahl an Variationen denkbar, ohne von der erfindungswesentlichen Idee abzuweichen. So ist es etwa möglich, dass die Beschichtung 5 nicht nur gemäß der schematischen Darstellung in Fig. 1 eine an der Unterseite 4 des Schwellenkörpers 2 verlaufende Ebene bildet, sondern dass die mit Schotterkörnern 10a bestückte Beschichtung 5 den Schwellenkörper 2 auch in anderen Bereichen umfasst, z.B. schuhförmig umgibt.

Um eine sichere und platzsparende Lagerung der erfindungsgemäßen Schwellen 1 zu ermöglichen, weist die Unterseite 4 des Schwellenkörpers 2 ausgesparte Bereiche 9 auf, in welchen keine Schotterkörner 10a gehalten sind bzw. keine Beschichtung 5 angebracht ist (siehe Fig. 2). Einzelne Schwellen 1 können in einfacher Weise übereinandergestapelt und sicher transportiert werden, indem diese mit jenen an der Unterseite 4 des Schwellenkörpers 2 ausgesparten Bereichen 9 auf Staffelhölzern 8 oder auf anderen geeigneten Lagerungselementen auflagern. Gemäß Fig. 2 sind hierbei jeweils zwei parallele Bahnen an ausgesparten Bereichen 9 pro Schwelle 1 vorgesehen. Da der flächenmäßige Anteil der an der Unterseite 4 des Schwellenkörpers 2 vorgesehenen ausgesparten Bereiche 9 relativ gering ist und die Unterseite 4 des Schwellenkörpers 2 ansonsten durchgängig mit einer Beschichtung 5 samt zugeordneten Schotterkörnern 10a versehen ist, kann die den Schallschutz und die Lagestabilität der Schwellen 1 beeinträchtigende Wirkung der ausgesparten Bereiche 9 vernachlässigt werden.

In einer speziellen Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass im Wesentlichen nur jene Bereiche der Unterseite 4 des Schwellenkörpers 2 mit Schotterkörnern 10a versehen

Claims (12)

10 AT 010 638 U1 sind, auf welche - in einer Draufsicht auf die in Gebrauchslage befindliche Schwelle 1, also in Normalrichtung auf die Unterseite 4 des Schwellenkörpers 2 betrachtet - eine Querschnittsfläche der am Schwellenkörper 2 aufliegenden Schienen 6 projizierbar ist. Ansprüche: 1. Schwelle (1) für ein Gleis für Schienenfahrzeuge mit einem Schwellenkörper (2), der in Gebrauchslage eine Schienen (6) zugewandte Oberseite (3) und eine dazu gegenüberliegende, auf einem Schotterbett (10) zu verlegende Unterseite (4) aufweist und wahlweise mit einer schwingungsdämpfenden Beschichtung (5) versehen ist, wobei im Bereich der Unterseite (4) des Schwellenkörpers (2) Schotterkörner (10a) gehalten sind, welche von der Schwelle (1) abstehen und in Gebrauchslage der Schwelle (1) benachbarte Schotterkörner (10b) des Schotterbetts (10) kontaktieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumina der überwiegenden Anzahl der an der Schwelle (1) gehaltenen Schotterkörner (10a) jeweils ein Drittel bis zwei Drittel, vorzugsweise 45 - 55 % der Volumina der in Gebrauchslage der Schwelle (1) dazu benachbarten Schotterkörner (10b) des Schotterbetts (10) betragen.

2. Schwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Schwelle (1) gehaltenen Schotterkörner (10a) aus einem abriebfesteren Material bestehen als die in Gebrauchslage der Schwelle (1) dazu benachbarten Schotterkörner (10b) des Schotterbetts (10).

3. Schwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenkörper (2) aus Beton gefertigt ist und die Schotterkörner (10a) unmittelbar in den Schwellenkörper (2) teilweise versenkt bzw. eingegossen sind.

4. Schwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (4) des Schwellenkörpers (2) eine Beschichtung (5) aufweist, in welcher die Schotterkörner (10a) gehalten, vorzugsweise eingegossen sind.

5. Schwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (5) aus einem viskoelastischen oder viskoplastischen Werkstoff besteht.

6. Schwelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (5) aus Gummigranulat oder Bitumen bzw. einem Bitumengemisch oder extrudiertem Polystyrol oder Kautschuk besteht.

7. Schwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (5) aus einem im Wesentlichen starren Werkstoff, vorzugsweise aus Beton besteht.

8. Schwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (5) aus Holz oder einem Holzverbundwerkstoff besteht.

9. Schwelle nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (5) eine Dicke (5') von 10 bis 50 mm aufweist.

10. Schwelle nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (5) aus mehreren Schichten besteht.

11. Schwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (4) des Schwellenkörpers (2) ausgesparte Bereiche (9) aufweist, in welchen keine Schotterkörner (10a) gehalten bzw. keine Beschichtung (5) angebracht ist. 11 AT 010 638 U1

12. Schwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass nur jene Bereiche der Unterseite (4) des Schwellenkörpers (2) mit Schotterkörnern (10a) versehen sind, in welchen - in einer Draufsicht auf die in Gebrauchslage befindliche Schwelle (1) betrachtet - die am Schwellenkörper (2) aufliegenden Schienen (6) verlaufen. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen