DE69608302T2

DE69608302T2 - RAILWAY SILL

Info

Publication number: DE69608302T2
Application number: DE69608302T
Authority: DE
Inventors: Jean-Paul Lippens; Guido Schevernels; Hugo Sol
Original assignee: W Lippens S A Nv
Current assignee: W Lippens S A Nv
Priority date: 1995-11-29
Filing date: 1996-11-28
Publication date: 2000-09-14
Anticipated expiration: 2016-11-29
Also published as: WO1997020108A1; EP0864015A1; AU7687596A; BE1009805A5; DE69608302D1; EP0864015B1

Description

Die Erfindung betrifft Schwellen für Eisenbahngleise.The invention relates to sleepers for railway tracks.

Herkömmliche Schwellen für Eisenbahngleise werden im allgemeinen aus Holz hergestellt. Gemäß einem jüngeren Entwurf werden sie aus einem Block oder aus zwei Blöcken bestehendem Stahlbeton hergestellt. Des weiteren sind Metallschwellen bekannt, die in erster Linie in den Tropen verwendet werden.Conventional sleepers for railway tracks are generally made of wood. According to a more recent design, they are made of one block or two blocks of reinforced concrete. Metal sleepers are also known and are used primarily in the tropics.

Holzschwellen sind in technischer Hinsicht sehr vorteilhaft, solange man im elastischen Bereich des Holzes bleibt. Insbesondere dämpft das Holz hervorragend die Schwingungen, die durch das Fahren von Fahrzeugen auf den Schienen verursacht werden.From a technical point of view, wooden sleepers are very advantageous as long as you stay within the elastic range of the wood. In particular, the wood is excellent at dampening the vibrations caused by vehicles driving on the rails.

Dennoch stellt sich derzeit bei den Holzschwellen ein mit der Umwelt zusammenhängendes Problem. Für die Herstellung der Schwellen braucht man nämlich ein qualitativ hochwertiges Holz (alte Eiche oder Buche), wodurch sich in Anbetracht der sehr großen Mengen, die erforderlich sind, Probleme hinsichtlich Verfügbarkeit und Erhaltung der Umwelt ergeben.However, wooden sleepers currently pose an environmental problem. The production of sleepers requires high-quality wood (old oak or beech), which raises problems of availability and environmental conservation, given the very large quantities required.

Des weiteren muß dieses Holz behandelt werden, damit es den Witterungsverhältnissen widersteht, was zu anderen Problemen (Behandlungsdauer, Art der verwendeten Produkte), aber besonders zu einer Erhöhung des Stückpreises der Schwellen führt. Wenn man hinsichtlich dieser Anforderungen bei der Behandlung Abstriche macht, trifft man auf ein Problem in bezug auf Haltbarkeit, so daß die Schwelle trotz ihrer hohen Kosten regelmäßig ausgetauscht werden muß.Furthermore, this wood must be treated to make it resistant to the weather, which leads to other problems (treatment time, type of products used), but above all to an increase in the unit price of the sleepers. If these treatment requirements are compromised, a problem of durability is encountered, so that the sleeper, despite its high cost, must be replaced regularly.

Aus der US-PS 1,418,708 geht hervor, daß man schon sehr früh versucht hat, die Kosten der Eisenbahnschwellen zu senken und ihre Lebensdauer zu verlängern. Die in dieser Patentschrift beschriebene Schwelle weist einen Holzkörper auf, der durch Metallreifen festgeklemmt ist. Sie wird von einer aus Asphalt und Amiant bestehenden Schicht umhüllt. Diese herkömmliche Schwelle mit parallelepipedischer Form weist eine Deckschicht auf, die für Witterungseinflüsse anfällig und letzten Endes umweltschädlich ist. Diese Schwelle ist nicht besonders widerstandsfähig gegen mechanische Beanspruchungen.US Patent 1,418,708 shows that attempts were made very early on to reduce the cost of railway sleepers and to extend their lifespan. The sleeper described in this patent has a wooden body clamped by metal hoops. It is covered by a layer of asphalt and amiant. This conventional parallelepiped-shaped sleeper has a covering layer that is susceptible to weathering and ultimately harmful to the environment. This Threshold is not particularly resistant to mechanical stress.

Betonschwellen sind derzeit als Ersatz für Holzschwellen weit verbreitet. Im allgemeinen verwendet man aus zwei Stahlbetonblöcken bestehende, auch als Stützschwellen bezeichnete Schwellen, die durch einen Metallsteg verbunden sind. Der wesentliche Vorteil dieser Schwellen liegt in ihren relativ niedrigen Herstellungskosten.Concrete sleepers are currently widely used as a replacement for wooden sleepers. Generally, sleepers consisting of two reinforced concrete blocks, also known as support sleepers, connected by a metal web are used. The main advantage of these sleepers is their relatively low production costs.

Allerdings bieten Betonschwellen allgemein eine schlechte Schwingungsdämpfungsleistung, und ihre mechanischen Eigenschaften verschlechtern sich ziemlich schnell, wodurch aus Sicherheitsgründen ein schnelles Austauschen der Schwellen einer Gleisanlage erforderlich wird, und zwar um so öfter, wie dort Hochgeschwindigkeitszüge fahren.However, concrete sleepers generally offer poor vibration damping performance and their mechanical properties deteriorate quite quickly, making rapid replacement of the sleepers of a track necessary for safety reasons, especially when high-speed trains are running on it.

Es ergibt sich dort somit mittel- und langfristig ein Kostenproblem. Die relativ geringen Kosten beim Kauf der Betonschwellen können nämlich den Kostenanstieg durch Austauschvorgänge und dazu verwendete besondere Ausrüstungen nicht kompensieren.This creates a cost problem in the medium and long term. The relatively low costs of purchasing the concrete sleepers cannot compensate for the increase in costs due to replacement processes and the special equipment used for this purpose.

Metallschwellen sind wiederum bei großer Geschwindigkeit laut, und die elektrische Isolierung der Schienen kann nur durch Spezialeinrichtungen realisiert werden. Metallschwellen sind teurer als Holzschwellen.Metal sleepers, on the other hand, are noisy at high speeds, and the electrical insulation of the rails can only be achieved using special equipment. Metal sleepers are more expensive than wooden sleepers.

Diese Überlegungen haben eine wachsende Anzahl von Forschern dazu gebracht, sich der Fertigung von Schwellen aus synthetischen Materialien oder Verbundwerkstoffen zuzuwenden, mit Ergebnissen, die bis heute kaum zufriedenstellend sind.These considerations have led a growing number of researchers to turn to the manufacture of sleepers made of synthetic or composite materials, with results that are still hardly satisfactory.

Des weiteren sind die Herstellungskosten für qualitativ hochwertige synthetische Materialien sehr hoch.Furthermore, the manufacturing costs for high-quality synthetic materials are very high.

Die Schrift EP-A-0 560 580 beschreibt Eisenbahnschwellen aus Epoxidharz, denen von recycelten Reifen stammende Fragmente beigemengt sind und die somit Kautschuk, Stahldraht, und verschiedene unsortierte Kunstfasern enthalten. Diese wesensgemäß nicht sehr homogene und rostanfällige Teilchen enthaltende Materialart kann nicht als Basis für Eisenbahnschienen mit langer Lebensdauer verwendet werden.The document EP-A-0 560 580 describes railway sleepers made of epoxy resin, to which fragments from recycled tires are added and which therefore contain rubber, steel wire and various unsorted synthetic fibers. These This type of material, which is not very homogeneous and contains particles susceptible to rust, cannot be used as a basis for long-life railway tracks.

Die Schrift EP-A-0 154 259 beschreibt eine Eisenbahnschwelle, die eine mit Harz umhüllte Armierung aus Metall aufweist und außer Kautschukteilchen ein Gemenge aus Sand und Kies enthält.The document EP-A-0 154 259 describes a railway sleeper which has a metal reinforcement coated with resin and contains, in addition to rubber particles, a mixture of sand and gravel.

Eine solche Schwelle nimmt insbesondere die Beanspruchungen durch ihre Armierung auf; es ergeben sich Probleme hinsichtlich der Verbindung zwischen dem Körper und der Armierung, und deshalb kann sie auch nicht für Schwellen mit langer Lebensdauer in Betracht gezogen werden.Such a threshold absorbs the stresses mainly through its reinforcement; problems arise with regard to the connection between the body and the reinforcement and therefore it cannot be considered for long-life sleepers.

Des weiteren ist aus der EP-A-0 486 465 eine Schwelle bekannt, die aus Tafeln aus verdichtetem Holz und einer Metallarmierung in Kastenform besteht, welche von Polyurethanschaum umhüllt sind. Die Steifigkeit ist im wesentlichen auf die kastenförmige Stahlkonstruktion zurückzuführen, wobei das verdichtete Holz hier die Funktion eines Füllstoffs erfüllt. Die Oberseite der Schwelle ist eben. Die Konstruktion dieser Schwelle unterscheidet sich beträchtlich von der hier angestrebten.Furthermore, EP-A-0 486 465 discloses a sleeper consisting of panels made of compressed wood and a metal reinforcement in a box shape, which are covered by polyurethane foam. The rigidity is essentially due to the box-shaped steel construction, with the compressed wood fulfilling the function of a filler. The top of the sleeper is flat. The construction of this sleeper differs considerably from that sought here.

Die US-A-4,105,159 beschreibt eine Schwelle, die aus Elementen aus hochdichtem Holz, die aus verdichteten Holzteilchen bestehen, und angefügten Elementen aus Bauholz, die zwischen den aus verdichteten Holzteilchen bestehenden hochdichten Elementen eingeklemmt sind, gebildet wird. Die Konservierung einer solchen Schwelle ist von dem Einbringen von giftigen und umweltschädlichen Konservierungsmitteln abhängig.US-A-4,105,159 describes a threshold formed from high-density wood elements consisting of compacted wood particles and attached structural wood elements sandwiched between the high-density compacted wood elements. The preservation of such a threshold depends on the introduction of toxic and environmentally harmful preservatives.

Die in der US-A-4,286,753 beschriebenen Schwellen weisen einen gegebenenfalls aus mehreren Holzelementen bestehenden Holzkörper auf, der sich flach über die gesamte Länge der Schwelle erstreckt. Mehrere ebene Schichten sind über und unter dem Körper und gegebenenfalls zwischen den verschiedenen Elementen des Körpers angeordnet. Diese Schichten bestehen aus verdichtetem Holz und einem Harz. Als Bindemittel wird ein Harz verwendet, um die Schichten mit dem Schwellenkörper zu verbinden.The sleepers described in US-A-4,286,753 have a wooden body, possibly consisting of several wooden elements, which extends flat over the entire length of the sleeper. Several flat layers are arranged above and below the body and, if necessary, between the various elements. of the body. These layers consist of compacted wood and a resin. A resin is used as a binding agent to connect the layers to the sleeper body.

Die Harzschichten verhindern, daß der Holzkörper zersplittert wird, und verlängern so die Lebensdauer der Schwelle. Jedoch besteht weiterhin das Problem der Behandlung des Holzes selbst.The resin layers prevent the wood body from splintering and thus extend the life of the threshold. However, the problem of treating the wood itself still remains.

In der US-A-1,623,185 wird eine Schwelle beschrieben, die mittels recycelter alter Schwellen hergestellt ist. Die Schwelle besteht aus Lagen aus zerkleinertem Holz, die mit einem Bindemittel und einem wasserabhaltenden Material, wie zum Beispiel Asphalt, gesättigt sind; zwischen jeder dieser Holzlagen sind Metallverstärkungen in Form von Metallnetzen angeordnet. Des weiteren ist die Schwelle auf ihrer Oberseite und ihrer Unterseite mit einer Metallplatte versehen. Diese Schwellen weisen die bekannten Nachteile von blankem Metall auf, wie zum Beispiel das Erfordernis eines Rostschutzes, den Lärm und das Erfordernis einer elektrischen Isolierung.US-A-1,623,185 describes a sleeper made from recycled old sleepers. The sleeper consists of layers of shredded wood saturated with a binding agent and a water-repellent material, such as asphalt; between each of these layers of wood, metal reinforcements in the form of metal nets are arranged. Furthermore, the sleeper is provided with a metal plate on its top and bottom. These sleepers have the well-known disadvantages of bare metal, such as the need for rust protection, noise and the need for electrical insulation.

In der FR-2.134.930 wird eine Eisenbahnschwelle beschrieben, die einen einstückig geformten, länglichen Körper aus einer Kunstharzmischung umfaßt. Diese einstückig geformte Schwelle weist geneigte Teile auf, die Sitze für die Schienen bilden. Die Kunstharzmischung ist trotz möglicher Beimengung von Füllstoffen, wie zum Beispiel Holzspänen, sehr teuer.FR-2.134.930 describes a railway sleeper comprising an elongated body made of a synthetic resin mixture, molded in one piece. This synthetic resin mixture has inclined parts that form seats for the rails. The synthetic resin mixture is very expensive, despite the possibility of adding fillers such as wood chips.

Man hat versucht, Eisenbahnschwellen einer neuen Art zu entwickeln, die besonders widerstandsfähig gegen mechanische Belastungen und Alterung sind, die somit nur in sehr großen Zeitabständen ausgetauscht werden müssen und/oder den besonders hohen Beanspruchungen, die durch den Verkehr von Hochgeschwindigkeitszügen verursacht werden, standhalten.Attempts have been made to develop a new type of railway sleeper that is particularly resistant to mechanical stress and ageing, which therefore only needs to be replaced at very long intervals and/or can withstand the particularly high stresses caused by the use of high-speed trains.

Eines der Ziele der Erfindung besteht darin, durch Verringerung des Abbaus von Edelhölzern den Druck auf die Wälder zu verringern.One of the aims of the invention is to reduce the pressure on forests by reducing the extraction of precious woods.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Schwelle für ein Eisenbahngleis, die einen Kern und eine äußere Umhüllung umfaßt. Der Kern dieser Schwelle weist mindestens ein Holzblatt auf. (Unter Holzblatt versteht man ein Blatt aus Voll- oder Naturholz im Gegensatz zu einem aus Teilchen oder Spänen aus verdichtetem Holz hergestellten Material). Diese Schwelle weist zwei Schultern aus Beton oder Polymerbeton auf, die sich an den Längsenden der Schwelle über dem Kern befinden. Der obere Teil dieser Schultern kann Elemente zur Befestigung einer Schiene aufnehmen. Die äußere Umhüllung umgibt die Schwelle zumindest teilweise.The subject of the present invention is a sleeper for a railway track, comprising a core and an outer casing. The core of this sleeper has at least one wooden leaf. (Wooden leaf is understood to mean a leaf made of solid or natural wood, as opposed to a material made of particles or chips of compacted wood). This sleeper has two shoulders made of concrete or polymer concrete, located at the longitudinal ends of the sleeper above the core. The upper part of these shoulders can accommodate elements for fastening a rail. The outer casing surrounds the sleeper at least partially.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung besteht der Kern aus einem einzigen Holzblatt, das zum Beispiel von einer degradierten alten, herkömmlichen Eisenbahnschwelle aus qualitativ hochwertigem Holz stammt.According to a first embodiment of the invention, the core consists of a single sheet of wood, which comes, for example, from a degraded old, conventional railway sleeper made of high-quality wood.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung besteht der Kern aus mehreren Holzblättern, die vorzugsweise hochkant angeordnet sind.According to another embodiment of the invention, the core consists of several wooden sheets, which are preferably arranged on edge.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besteht die Schulter aus Polymerbeton, der insbesondere aus Sand und Kies als Füllstoff und einem Bindemittel, ausgewählt unter Polyurethan, Epoxid und Polyester, besteht.According to a particular embodiment of the invention, the shoulder consists of polymer concrete, which consists in particular of sand and gravel as filler and a binder selected from polyurethane, epoxy and polyester.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung besteht die Schulter aus Beton (aus Sand und Zement).According to another embodiment of the invention, the shoulder is made of concrete (sand and cement).

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist die Schulter eine Sohlplatte auf, bei der es sich zum Beispiel um eine T-förmige Stahlplatte handelt. Dann wird vorteilhafterweise eine Platte aus Ethylen-Vinylacetat (EVA) zwischen der Sohlplatte und der Schiene angeordnet.According to a particular embodiment of the invention, the shoulder has a base plate, which is, for example, a T-shaped steel plate. Then, advantageously, a plate made of ethylene-vinyl acetate (EVA) is arranged between the base plate and the rail.

Insbesondere ist die Oberseite jeder Schulter in einer zu der Ebene, in der sich der Kern befindet, geneigten Ebene angeordnet, wobei sich der höchste Punkt jeder geneigten Ebene an den Enden der Schwelle befindet.In particular, the top of each shoulder is arranged in a plane inclined to the plane in which the core is located, with the highest point of each inclined plane being at the ends of the threshold.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform enthält der Kern zwischen bestimmten Holzblättern Füllstoff. Dieser Füllstoff kann zum Beispiel ein Harz enthaltender Verbundwerkstoff sein.According to a particular embodiment, the core contains filler between certain wood sheets. This filler can be, for example, a resin-containing composite material.

Gemäß besonderer Ausführungsformen sind die Blätter des Kerns durch Verkleben und/oder Verklammern miteinander verbunden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß der Kern als ein einziges Objekt gehandhabt werden kann, ohne daß man Gefahr läuft, daß sich die Holzblätter bezüglich einander bewegen.According to particular embodiments, the leaves of the core are connected to one another by gluing and/or clamping. This has the advantage that the core can be handled as a single object without running the risk of the wooden sheets moving relative to one another.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung enthält die Schwelle in dem Teil unter der Schulter und zwischen den Holzblättern, die sich über die gesamte Länge des Kerns erstrecken, Endblöcke, die eine größere Höhe aufweisen als die Holzblätter.According to an advantageous embodiment of the invention, the sleeper comprises, in the part under the shoulder and between the wooden leaves which extend over the entire length of the core, end blocks which have a greater height than the wooden leaves.

Vorteilhafterweise weist die Schwelle zwischen den Schultern einen mittleren Teil auf, der, im Vertikalschnitt, im wesentlichen die Form eines konvexen Fünfecks aufweist. Insbesondere enthält dieses Fünfeck eine im wesentlichen horizontale untere Seite und verläuft zur Längsmittelsenkrechten der unteren Seite symmetrisch.Advantageously, the threshold has a central part between the shoulders which, in vertical section, has substantially the shape of a convex pentagon. In particular, this pentagon has a substantially horizontal lower face and is symmetrical to the longitudinal median perpendicular of the lower face.

Vorteilhafterweise kann die Schwelle zwischen dem Kern und der Schulter eine Polymerschicht aufweisen.Advantageously, the threshold between the core and the shoulder may comprise a polymer layer.

Gemäß besonderen Ausführungsformen der Erfindung enthält die Umhüllung ein Polymer, ausgewählt unter Polyester, Polyurethan und Epoxid. Des weiteren kann die Umhüllung einen Füllstoff enthalten, der zum Beispiel unter vulkanisiertem Kautschuk oder Recyclingprodukten, wie zum Beispiel recycelten Reifenstückchen, ausgewählt ist. Des weiteren kann die Umhüllung Verstärkungsfasern enthalten, die unter Glasfasern, Kohlenstoffasern und Aramidfasern ausgewählt sind.According to particular embodiments of the invention, the casing contains a polymer selected from polyester, polyurethane and epoxy. Furthermore, the casing can contain a filler selected from, for example, vulcanized rubber or recycled products, such as recycled tire pieces. Furthermore, the casing can contain reinforcing fibers selected from glass fibers, carbon fibers and aramid fibers.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Schwelle eine Deckschicht auf, die auf der Außenfläche der Polymerumhüllung aufgebracht ist. Diese Deckschicht kann einen Farbstoff enthalten.According to an advantageous embodiment of the invention, the threshold has a covering layer which is applied to the outer surface of the polymer casing This top layer may contain a dye.

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird; es zeigen:Various embodiments are described below, with reference to the attached drawings, in which:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Schwelle;Fig. 1 is a perspective view of a sill according to the invention;

Fig. 2 einen Teillängsschnitt einer Schwelle entlang der Linie II-II in Fig. 1;Fig. 2 shows a partial longitudinal section of a sleeper along the line II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1;Fig. 3 is a cross-section along the line III-III in Fig. 1;

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV- IV in Fig. 1;Fig. 4 is a cross-section along the line IV-IV in Fig. 1;

Fig. 5 und 6 perspektivische Ansichten zweier alternativer Ausführungsformen des Kerns der Schwelle;Fig. 5 and 6 perspective views of two alternative embodiments of the core of the sill;

Fig. 7 einen Querschnitt ähnlich dem in Fig. 3, wobei der Kern gemäß der in Fig. 6 dargestellten alternativen Ausführungsform hergestellt ist;Fig. 7 is a cross-section similar to that in Fig. 3, wherein the core is made according to the alternative embodiment shown in Fig. 6;

Fig. 8 einen Schnitt einer alternativen Ausführungsform ähnlich dem in den Fig. 3 und 7;Fig. 8 is a section of an alternative embodiment similar to that in Figs. 3 and 7;

Fig. 9 einen Teillängsschnitt einer alternativen Ausführungsform ähnlich dem in Fig. 2.Fig. 9 is a partial longitudinal section of an alternative embodiment similar to that in Fig. 2.

Fig. 10 ist eine Teillängsschnittansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schwelle.Fig. 10 is a partial longitudinal sectional view of another embodiment of the threshold according to the invention.

Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht gemäß der Ebene XI-XI in Fig. 10.Fig. 11 is a cross-sectional view according to the plane XI-XI in Fig. 10.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schwelle 1. Sie weist zwei Schultern 2 auf, die sich an den Längsenden der Schwelle 1 befinden. Diese Schultern 2 weisen an ihrem oberen Teil eine Sohlplatte 9 auf, die (nicht dargestellte) Elemente zur Befestigung einer Schiene aufnehmen kann. Zwischen den Schultern 2 ist ein mittlerer Teil 3 ausgebildet, der niedriger ist als die Schwelle 1 im Bereich der Schultern 2.Fig. 1 shows a sleeper 1 according to the invention. It has two shoulders 2, which are located at the longitudinal ends of the sleeper 1. These shoulders 2 have a base plate 9 on their upper part, which can accommodate elements (not shown) for fastening a rail. Between the shoulders 2 a middle part 3 is formed, which is lower than the sleeper 1 in the area of the shoulders 2.

Die Fig. 2 und 3 zeigen ausführlicher die Schulter 2 einer erfindungsgemäßen Schwelle 1. Sie besteht aus Beton oder Polymerbeton 8, der als Füllstoff Kies und Sand und als Bindemittel ein Harz enthält. Dieses Harz ist vorzugsweise Polyurethan, es kann aber auch Epoxid oder Polyester sein. Es wird vorzugsweise ein schnell aushärtendes Harz verwendet, das vorteilhafterweise die Herstellung der Schwellen 1 beschleunigt.Figures 2 and 3 show in more detail the shoulder 2 of a sleeper 1 according to the invention. It consists of concrete or polymer concrete 8, which contains gravel and sand as filler and a resin as binder. This resin is preferably polyurethane, it but can also be epoxy or polyester. Preferably, a fast-curing resin is used, which advantageously accelerates the production of the sleepers 1.

Die wesentliche Funktion dieser Schultern 2 ist die Aufnahme und Verteilung der auf den Schwellenkörper übertragenen Druckspannungen.The main function of these shoulders 2 is to absorb and distribute the compressive stresses transferred to the sleeve body.

Die Schulter 2 weist eine in Längsrichtung geneigte Oberseite auf; ihr niedrigster Punkt befindet sich auf der Seite des mittleren Teils 3, und ihr höchster Punkt befindet sich auf der Seite des Endes der Schwelle 1. In den meisten europäischen Ländern beträgt die empfohlene Neigung 1/20; manchmal (zum Beispiel in Deutschland) beträgt sie 1/40. Es kann jedoch auch eine andere Neigung gewählt werden, wie sie zum Beispiel durch die Eisenbahnverordnungen gefordert wird. Diese Neigung begünstigt vorteilhafterweise einen guten Kontakt zwischen Rad und Schiene und nutzt die Konstruktion der erfindungsgemäßen Schwelle am besten aus.The shoulder 2 has a longitudinally inclined top; its lowest point is on the side of the central part 3 and its highest point is on the side of the end of the sleeper 1. In most European countries, the recommended inclination is 1/20; sometimes (for example in Germany) it is 1/40. However, another inclination can be chosen, as required, for example, by the railway regulations. This inclination advantageously promotes good contact between wheel and rail and makes the best use of the design of the sleeper according to the invention.

Wie in den Fig. 2, 3 und 4 zu sehen, weist die Schwelle 1 einen aus hochkant angeordneten Holzblättern 5 bestehenden Kern 4 auf, wobei sich die Holzblätter über die gesamte Länge der Schwelle 1 erstrecken und ihre Fasern parallel zur Achse der Schwelle 1 verlaufen. Diese Blätter 5 weisen vorzugsweise eine Breite von ca. 5 cm und eine Höhe von ca. 12 cm auf. Somit besteht der eine Gesamtbreite von ca. 30 cm aufweisende Kern 4 aus fünf Holzblättern 5 (Fig. 3 und 4).As can be seen in Fig. 2, 3 and 4, the sleeper 1 has a core 4 consisting of upright arranged wooden sheets 5, whereby the wooden sheets extend over the entire length of the sleeper 1 and their fibers run parallel to the axis of the sleeper 1. These sheets 5 preferably have a width of about 5 cm and a height of about 12 cm. Thus, the core 4, which has a total width of about 30 cm, consists of five wooden sheets 5 (Fig. 3 and 4).

Die Verbindung zwischen dem Holzkern 4 und der Betonschulter 2 spielt bei der durch die erfindungsgemäße Schwelle erreichten Leistungssteigerung eine bedeutende Rolle.The connection between the wooden core 4 and the concrete shoulder 2 plays an important role in the increase in performance achieved by the sleeper according to the invention.

Wenn die Schwelle 1 durch das Passieren eines Eisenbahnwagens verursachten Beanspruchungen ausgesetzt ist, fällt der Verbindungsbereich zwischen dem Kern und der Schulter praktisch mit einer neutralen Faser zusammen, über der die Schulter 2 die Druckbeanspruchungen aufnimmt (ideale Eigenschaft bei einem Beton), obgleich der Holzkern 4 auf Zug beansprucht wird.When the sleeper 1 is subjected to stresses caused by the passage of a railway carriage, the connection area between the core and the shoulder practically coincides with a neutral fibre, above which the shoulder 2 supports the Absorbs compressive stresses (ideal property for concrete), although the wood core 4 is subjected to tensile stress.

Ein Vorteil besteht des weiteren darin, daß man kostengünstigere Holzarten verwenden kann (entweder junges Holz oder Holz von degradierten, alten Schwellen) als bei einer herkömmlichen Schwelle und über eine längere Betriebsdauer.Another advantage is that cheaper types of wood can be used (either young wood or wood from degraded, old sleepers) than with a conventional sleeper and over a longer service life.

Das für diesen Kern 4 verwendete Holz besteht im Prinzip aus a priori als minderwertig betrachteten Arten. Es muß nämlich nicht auf hochwertiges Holz (alte Eiche oder Buche) zurückgegriffen werden. Die mechanischen Eigenschaften von zum Beispiel Kiefer reichen völlig aus, die mechanischen Beanspruchungen (Längsspannungen und Biegefestigkeit) aufzunehmen, die durch die Schultern 2 verteilt auf den Kern 4 übertragen werden. Der Kern 4 gewährleistet wiederum eine gute Dämpfung der Schwingungen, was ebenfalls einen der Vorteile der vorliegenden Erfindung darstellt. Die erfindungsgemäße Schwelle 1 weist dabei bessere Dämpfungseigenschaften auf als die herkömmlichen Schwellen aus Vollholz oder Beton.The wood used for this core 4 consists in principle of species that are a priori considered to be inferior. There is no need to use high-quality wood (old oak or beech). The mechanical properties of pine, for example, are completely sufficient to absorb the mechanical stresses (longitudinal stresses and bending strength) that are distributed across the core 4 by the shoulders 2. The core 4 in turn ensures good damping of the vibrations, which is also one of the advantages of the present invention. The sleeper 1 according to the invention has better damping properties than conventional sleepers made of solid wood or concrete.

Man kann jedoch auch in Abhängigkeit von dem Preis und der Verfügbarkeit auf dem Markt beständigeres Holz verwenden, wie zum Beispiel alte Eiche oder Buche. Des weiteren können für den Kern 4 degradierte, alte Schwellen verwendet werden, deren imprägnierter oberer Teil abgeschnitten wurde (siehe Fig. 10 und 11). In diesem Fall entsteht für die Umwelt ein besonders vorteilhaftes Recycling. Einzig die abgeschnittene imprägnierte Außenschicht muß als industrieller Abfall behandelt werden. Des weiteren werden die wiedergewonnenen Edelhölzer einer neuen Verwendung zugeführt, für die sie besonders geeignet sind, ohne daß ein erneuter Abbau des Waldbestands erforderlich ist.However, depending on the price and availability on the market, more durable wood can be used, such as old oak or beech. Furthermore, for the core 4, old, degraded sleepers can be used, the impregnated upper part of which has been cut off (see Fig. 10 and 11). In this case, recycling is particularly beneficial for the environment. Only the cut-off impregnated outer layer must be treated as industrial waste. Furthermore, the recovered precious woods are given a new use for which they are particularly suitable, without the need for further deforestation.

Wie in Fig. 4 zu sehen, weist der mittlere Teil 3 der Schwelle im Querschnitt die Form eines konvexen Fünfecks auf. Dieses weist eine horizontale Unterseite auf und ist bezüglich der Mittelsenkrechten der Unterseite symmetrisch. Der mittlere Teil 3 weist an seinem Oberteil zwei Schrägen auf, die eine Stagnation von Wasser (Regenwasser oder Oberflächenwasser) verhindern.As can be seen in Fig. 4, the middle part 3 of the threshold has the shape of a convex pentagon in cross section. This has a horizontal bottom and is symmetrical with respect to the bisector of the bottom. The middle part 3 has two slopes on its upper part which prevent stagnation of water (rainwater or surface water).

Die Anordnung der Schwelle 1 ist mit Ausnahme der Sohlplatte 9 von einer Polymerumhüllung 6 umgeben (Fig. 2, 3, 4, 7, 9). Die Umhüllung 6 weist überall im wesentlichen die gleiche Dicke auf (ca. 2 bis 4 cm). Sie kann auch am unteren Teil der Schwelle 1 etwas dicker ausgeführt werden, um die Gefahr einer Perforation durch den Schotter, auf dem die Schwellen angeordnet werden, zu verringern, oder man kann ganz im Gegenteil die Umhüllung in diesem Teil, der der Alterung durch UV-Strahlen nicht ausgesetzt ist, durchbrechen.The sleeper assembly 1 is surrounded by a polymer coating 6, with the exception of the base plate 9 (Fig. 2, 3, 4, 7, 9). The coating 6 has essentially the same thickness everywhere (approx. 2 to 4 cm). It can also be made slightly thicker at the bottom of the sleeper 1 in order to reduce the risk of perforation by the ballast on which the sleepers are placed, or, on the contrary, the coating can be broken in this part which is not exposed to ageing by UV rays.

Eine in den Fig. 8, 10 und 11 dargestellte alternative Ausführungsform ist im Bereich der Schultern 2 nicht komplett. Der obere Teil der Schulter 2 wird durch die Umhüllung 6 nicht bedeckt.An alternative embodiment shown in Figs. 8, 10 and 11 is not complete in the area of the shoulders 2. The upper part of the shoulder 2 is not covered by the covering 6.

Die Umhüllung 6 soll die aus dem Kern 4 und der Schulter 2 bestehende Konstruktion und insbesondere den Kern 4 wirksam und zeitlich fast unbegrenzt vor Witterungseinflüssen und Wirkungen des Drucks auf den Schotter der Gleisanlage schützen. Sie hat vorteilhafterweise ein praktisch elastisches Verhalten.The covering 6 is intended to protect the structure consisting of the core 4 and the shoulder 2, and in particular the core 4, effectively and for an almost unlimited period of time against the effects of weather and the effects of pressure on the ballast of the track system. It advantageously has a practically elastic behavior.

Die Polymerumhüllung 6 kann verstärkt werden, indem man dem Harz Verstärkungsfasern beimengt.The polymer coating 6 can be reinforced by adding reinforcing fibers to the resin.

Die Umhüllung 6 enthält ein Polymer, vorzugsweise Polyurethan, zum Beispiel das als "Gelcoat" bezeichnete Polyurethan. Die Umhüllung 6 kann gegebenenfalls verstärkt werden, indem man dem Polymer Verstärkungsfasern beimengt.The sheath 6 contains a polymer, preferably polyurethane, for example the polyurethane referred to as "gelcoat". The sheath 6 can be optionally reinforced by adding reinforcing fibers to the polymer.

Des weiteren kann dem Polymer Füllstoff, wie zum Beispiel vulkanisierter Kautschuk, in unregelmäßiger Stückform (zum Beispiel von recycelten Reifen stammend, wobei deren Metalldrähte entfernt wurden) beigemengt werden. Neben seinen Isoliereigenschaften zeichnet sich Kautschuk insbesondere durch den Vorteil aus, die Flexibilität der Umhüllung 6 zu verbessern.Furthermore, filler, such as vulcanized rubber, can be added to the polymer in irregular pieces (for example, from recycled tires, whose metal wires have been removed). In addition to its insulating properties, rubber is particularly characterized by by the advantage of improving the flexibility of the casing 6.

Auch hier wird ein Ausgangsmaterial unter bestmöglicher Ausnutzung der ihm innewohnenden Eigenschaften recycelt.Here, too, a raw material is recycled using its inherent properties to the best possible extent.

Aufgrund der Trennung der jeweiligen mechanischen Funktionen der Schultern und des Kerns ist es wichtig, über eine ausgezeichnete Adhäsion zwischen diesen beiden Teilen der Schwelle zu verfügen.Due to the separation of the respective mechanical functions of the shoulders and the core, it is important to have excellent adhesion between these two parts of the threshold.

In den Fig. 2 und 3 ist des weiteren eine Sohlplatte 9 dargestellt worden, die teilweise in der Umhüllung 6 und in dem Beton oder Polymerbeton 8 angeordnet ist. Die Oberseite der Sohlplatte 9 befindet sich vorzugsweise in der gleichen Ebene wie die Oberseite der Schulter 2. Die Sohlplatte 9 steht mit dem Holz nicht in Kontakt. Sie weist im Querschnitt eine T-Form auf (Fig. 3 und 7).In Figs. 2 and 3, a base plate 9 is also shown, which is arranged partially in the casing 6 and in the concrete or polymer concrete 8. The top of the base plate 9 is preferably in the same plane as the top of the shoulder 2. The base plate 9 is not in contact with the wood. It has a T-shape in cross section (Figs. 3 and 7).

Bei der in Fig. 8 dargestellten alternativen Ausführungsform ist die Sohlplatte 9 direkt in dem Beton 8 derart angeordnet, daß sich ihre Oberseite in der gleichen Ebene wie die Oberseite der Schulter 2 befindet.In the alternative embodiment shown in Fig. 8, the base plate 9 is arranged directly in the concrete 8 such that its upper side is in the same plane as the upper side of the shoulder 2.

Die Sohlplatte 9 kann Elemente zur Befestigung einer Schiene aufnehmen. Diese Befestigungselemente können unter den verfügbaren Arten ausgewählt werden.The base plate 9 can accommodate elements for fastening a rail. These fastening elements can be selected from the available types.

Die Sohlplatte 9 dient zusammen mit der entsprechenden Schulter 2 dazu, die beim Passieren eines Zugs von den Schienen auf die Schwelle 1 ausgeübten Drücke zu verteilen. Hier weist die Sohlplatte 9 größere Abmessungen auf als die herkömmlichen Sohlplatten.The base plate 9, together with the corresponding shoulder 2, serves to distribute the pressure exerted by the rails on the sleeper 1 when a train passes. Here, the base plate 9 has larger dimensions than the conventional base plates.

Obgleich dies in den Figuren nicht dargestellt ist, kann zwischen der Sohlplatte 9 und der Schiene eine Platte aus Ethylen-Vinylacetat (EVA) vorgesehen werden, um den durch den Kontakt zwischen der Schiene und der Sohlplatte erzeugten Lärm zu dämpfen.Although not shown in the figures, an ethylene vinyl acetate (EVA) plate may be provided between the base plate 9 and the rail in order to dampen the noise generated by the contact between the rail and the base plate.

Das Vorsehen solcher Sohlplatten ist allerdings optional. Des weiteren kann man stattdessen Befestigungen für die Schienen vorsehen, die dann in den Beton der Schultern eingelassen werden (siehe Fig. 10 und 11).The provision of such base plates is optional. Furthermore, you can instead provide fastenings for the rails, which then the concrete of the shoulders (see Fig. 10 and 11).

Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform des Kerns 4 der Schwelle 1. Jedes zweite der den Kern 4 bildenden Holzblätter ist in einem Stück hergestellt und erstreckt sich über die gesamte Länge des Kerns 4. Diese Blätter sind mit der Bezugszahl 5 versehen. Sie gewährleisten eine gute Zug- und Biegefestigkeit der Schwelle 1.Fig. 5 shows an alternative embodiment of the core 4 of the sleeper 1. Every second of the wooden sheets forming the core 4 is made in one piece and extends over the entire length of the core 4. These sheets are provided with the reference number 5. They ensure good tensile and bending strength of the sleeper 1.

Die Zwischenblätter, die zwischen den Blättern 5 angeordnet sind, bestehen aus drei Teilen: zwei Endblöcken 10, deren Länge im wesentlichen der Länge der Schultern 2 entspricht, und einem zusätzlichen Blatt 11, dessen Länge im wesentlichen der des mittleren Teils 3 entspricht. In dem in Fig. 5 dargestellten Fall ist die Höhe der Endblöcke 10 und des zusätzlichen Blatts 11 gleich der der Blätter 5.The intermediate blades arranged between the blades 5 consist of three parts: two end blocks 10, the length of which corresponds substantially to the length of the shoulders 2, and an additional blade 11, the length of which corresponds substantially to that of the central part 3. In the case shown in Fig. 5, the height of the end blocks 10 and the additional blade 11 is equal to that of the blades 5.

Gemäß einer anderen alternativen Ausführungsform, die in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, werden die Endblöcke 10 durch Blöcke 12 ersetzt, die genauso breit und lang wie die Blöcke 10, aber höher als die Blätter 5 sind. Diese Ausführungsform sorgt für eine gute Verbindung zwischen der Schulter 2 und dem Kern 4.According to another alternative embodiment, shown in Figures 6 and 7, the end blocks 10 are replaced by blocks 12 which are as wide and long as the blocks 10, but higher than the blades 5. This embodiment provides a good connection between the shoulder 2 and the core 4.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform, die in Fig. 6 dargestellt ist, ist der Zwischenraum zwischen zwei Endblöcken 12 mit einem Füllstoff gefüllt. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem Füllstoff um einen Verbundwerkstoff mit einem Harz, bei dem es sich vorzugsweise um das gleiche Harz wie das der Polymerumhüllung 6 handelt. Es ist offensichtlich, daß ein Füllstoff - bei gleichen mechanischen Leistungen - dann von Vorteil ist, wenn er kostengünstiger als das Holz ist.According to an alternative embodiment, shown in Fig. 6, the space between two end blocks 12 is filled with a filler. According to an advantageous embodiment, the filler is a composite material with a resin, which is preferably the same resin as that of the polymer casing 6. It is obvious that a filler - with the same mechanical performance - is advantageous if it is less expensive than the wood.

Es versteht sich, daß die verschiedenen alternativen Ausführungsformen kombiniert werden können. Des weiteren könnte der Füllstoff - im Fall von Fig. 5 - das zusätzliche Blatt 11 ersetzen.It is understood that the various alternative embodiments can be combined. Furthermore, the filler could - in the case of Fig. 5 - replace the additional sheet 11.

Die Blöcke 10 oder 12 und zusätzlichen Bretter 11 oder der Füllstoff werden, falls erforderlich, mit dem Ziel eingeführt, die Herstellungskosten der Schwelle wesentlich zu senken.The blocks 10 or 12 and additional boards 11 or filler are introduced, if necessary, with the aim of significantly reducing the manufacturing costs of the sleeper.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Schwelle 1, die in Fig. 9 dargestellt ist, werden die Schulter 2 und der Kern 4 durch eine Schicht 13 getrennt, die ein Polymer enthält, das mit dem für die Umhüllung 6 verwendeten Polymer identisch ist. Die Oberseite der Schulter 2 weist immer die gleiche Neigung auf.According to another embodiment of the threshold 1, shown in Fig. 9, the shoulder 2 and the core 4 are separated by a layer 13 containing a polymer identical to that used for the sheath 6. The top of the shoulder 2 always has the same slope.

Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daß der Beton 8 und der Kern 4 vollkommen getrennt sind. Wasser, das möglicherweise zum Beispiel an der Befestigungsstelle der Sohlplatte 9 in den Beton 8 eindringt, würde den Kern 4 nicht angreifen, da dieser durch die Schicht 13 geschützt ist. Diese Ausführungsform kann vorteilhafterweise mit der nach Fig. 8 kombiniert werden, bei der sich die Umhüllung 6 nicht an der Oberseite der Schulter 2 erstreckt.The advantage of this embodiment is that the concrete 8 and the core 4 are completely separate. Water that might penetrate into the concrete 8, for example at the attachment point of the base plate 9, would not attack the core 4, since it is protected by the layer 13. This embodiment can advantageously be combined with that according to Fig. 8, in which the casing 6 does not extend to the top of the shoulder 2.

Die Fig. 10 und 11 zeigen eine Ausführungsform, die mit der nach Fig. 9 vergleichbar ist: die Schultern 2 sind dort durch eine Polymerschicht 13 von dem Kern 4 getrennt. Andere Mittel (hier Gewindestifte) zur Befestigung der Schiene 14 als die Sohlplatten 9 sind teilweise in den Beton der Schultern 2 eingelassen. Bei diesen Befestigungsmitteln 14 könnte es sich insbesondere um "Ringelschwänze" oder um andere handeln.Figures 10 and 11 show an embodiment that is comparable to that of Figure 9: the shoulders 2 are separated from the core 4 by a polymer layer 13. Other means (here threaded pins) for fastening the rail 14 than the base plates 9 are partially embedded in the concrete of the shoulders 2. These fastening means 14 could in particular be "curly tails" or other means.

Der Kern 4 ist hier aus einem einzigen Holzstück gebildet, das, wie weiter oben beschrieben wurde, zum Beispiel von einer recycelten herkömmlichen Schwelle stammt.The core 4 is made of a single piece of wood which, as described above, comes, for example, from a recycled conventional sleeper.

Die erfindungsgemäßen Schwellen können durch dem Fachmann bekannte Mittel und insbesondere durch Formen hergestellt werden. Das Formen kann vorteilhafterweise in einem Formwerkzeug unter Vakuum oder Druck erfolgen.The sleepers according to the invention can be manufactured by means known to those skilled in the art and in particular by molding. The molding can advantageously be carried out in a mold under vacuum or pressure.

Die Schwelle kann zum Beispiel in zwei Schritten hergestellt werden: zunächst werden der Kern und die Schulter hergestellt, und dann wird die Umhüllung druckgegossen.The threshold can, for example, be divided into two steps: first the core and shoulder are manufactured, and then the casing is die-cast.

Die Trapezform der Schwelle gestattet darüber hinaus ein leichtes Entformen.The trapezoidal shape of the threshold also allows for easy demoulding.

Claims

1. Sleeper (1) for a railway track, comprising a core with at least one wooden sheet (5) and an outer casing (6), characterized in that the sleeper (1) has two shoulders (2) made of concrete or polymer concrete, which are located at the longitudinal ends of the sleeper (1) above the core (4), the upper part of these shoulders (2) being able to accommodate elements for fastening a rail, and in that the casing (6) at least partially surrounds the sleeper (1).

2. Sleeper (1) according to the preceding claim, characterized in that the upper side of each shoulder (2) is arranged in a plane inclined to the plane in which the core (4) is located, the highest point of each inclined plane being located at the ends of the sleeper (1).

3. Threshold (1) according to the preceding claim, characterized in that the shoulder (2) has a T-shaped steel plate (9).

4. Threshold (1) according to one of the preceding claims, characterized in that it has a central part (3) between the shoulders (2) which, in vertical section, has substantially the shape of a convex pentagon, contains a substantially horizontal lower side and runs symmetrically to the longitudinal median perpendicular of the lower side.

5. Threshold (1) according to one of the preceding claims, characterized in that it has a polymer layer (13) between the core (4) and the shoulder (2).

6. Threshold (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the covering (6) contains a polymer selected from polyester, polyurethane and epoxy.

7. Threshold (1) according to claim 6, characterized in that the casing (6) further contains filler.

8. Threshold (1) according to claim 7, characterized in that the filler is selected from vulcanized rubber or recycled products, such as recycled tire pieces.

9. Threshold (1) according to one of claims 6 to 8, characterized in that the sheath (6) further contains reinforcing fibers selected from glass fibers, carbon fibers, aramid fibers.

10. Threshold (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the core (4) consists of several wooden sheets (5), of which at least every second one extends over the entire length of the core (4).

11. Threshold (1) according to claim 10, characterized in that the wooden sheets (5) forming the core (4) are arranged on edge.

12. Threshold (1) according to claim 10 or 11, characterized in that the core (4) contains filler between certain wooden sheets (5).

13. Threshold (1) according to one of claims 10 to 12, characterized in that the sheets of the core (4) are connected to one another by gluing.

14. Threshold (1) according to one of claims 10 to 13, characterized in that the sheets of the core (4) are connected to one another by clamping.

15. Sleeper (1) according to one of claims 10 to 14, characterized in that the sleeper contains, in the part under the shoulder (2) and between the wooden leaves (5) which extend over the entire length of the core (4), end blocks (12) which have a greater height than the wooden leaves (5).

16. Sleeper (1) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the core (4) is made from an old, conventional railway sleeper made of wood, the impregnated outer part of which has been removed.

17. Threshold (1) according to one of the preceding claims, characterized in that it has a has a top layer.