EP1619305B1 - Teilverschäumter Gleisoberbau und Verfahren für dessen Herstellung - Google Patents

Teilverschäumter Gleisoberbau und Verfahren für dessen Herstellung Download PDF

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EP1619305B1
EP1619305B1 EP05106393A EP05106393A EP1619305B1 EP 1619305 B1 EP1619305 B1 EP 1619305B1 EP 05106393 A EP05106393 A EP 05106393A EP 05106393 A EP05106393 A EP 05106393A EP 1619305 B1 EP1619305 B1 EP 1619305B1
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EP
European Patent Office
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ballast
track
sleepers
foam
stones
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EP1619305A2 (de
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Tim Frenzel
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MSB Management GmbH
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Priority to PL05106393T priority patent/PL1619305T3/pl
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Publication of EP1619305A8 publication Critical patent/EP1619305A8/de
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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B1/00—Ballastway; Other means for supporting the sleepers or the track; Drainage of the ballastway
    • E01B1/008—Drainage of track
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B1/00—Ballastway; Other means for supporting the sleepers or the track; Drainage of the ballastway
    • E01B1/001—Track with ballast
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B27/00—Placing, renewing, working, cleaning, or taking-up the ballast, with or without concurrent work on the track; Devices therefor; Packing sleepers
    • E01B27/12—Packing sleepers, with or without concurrent work on the track; Compacting track-carrying ballast
    • E01B27/13—Packing sleepers, with or without concurrent work on the track
    • E01B27/16—Sleeper-tamping machines
    • E01B27/18—Sleeper-tamping machines by introducing additional fresh material under the sleepers, e.g. by the measured-shovel method, by the blowing method
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B2204/00—Characteristics of the track and its foundations
    • E01B2204/03—Injecting, mixing or spraying additives into or onto ballast or underground

Definitions

  • the invention relates to a track superstructure for a rail on a substrate according to the preamble of claim 1 and to a method for producing such a track superstructure.
  • the construction of the gravel track is from the theoretical view a complicated, complex realization. It is complicated because the ballast mass, which is not in a rigid, firm structure, changes with dynamic influence.
  • the gravel is compacted with so-called tamping machines after the track grid has been mounted on a ballast bed that is at least 30 cm thick. Now the track grid is resting on the ballast bed and transfers the loads from the track run over the rails to the sleepers and from there to the ballast. The loads are then in the gravel body - idealized - distributed from gravel stone to ballast down to the underlying Planum down and discharged into the ground.
  • the railways now operate in freight transport with an axle load of 22.5 t.
  • the thresholds transfer this load on its underside to an average of about 330 gravel stone tips and from there down from stone to stone. Thus, only about 12% of the threshold floor area is used as a footprint. These values apply to both horizontal and vertical load transfers.
  • the cavity in the ballast tower is about 40%, which means that there is enough space to allow twisting or shifting of the individual ballast stones under dynamic loading.
  • the invention provides that substantially only the cavities between the ballast stones within the load transfer areas of the ballast body for fixing the position of the ballast stones in these areas with a foam material, in particular a PU foam material, are filled and that between the ballast body and the ground an elastic Drainage layer is arranged.
  • ballast body provided only in parts with a foamable material, within these areas however, the voids between the ballast stones are substantially completely filled by this foamable material, but it is ensured that the track body morphology remains unchanged by the foaming from the state of the ballast body before the introduction of the foamable material.
  • These areas of the ballast body are the load transfer areas below the sleepers, these load removal areas extending obliquely outwardly from the sleepers and below the sleepers.
  • the cavities between the ballast stones remain free within the zones of the ballast body located between the load transfer areas, so that surface water which impinges on the ballast body can flow downwards or within these zones laterally. Surface water reaching the gravel body can also penetrate the gravel body horizontally.
  • ballast body As a result of the partial expansion of the ballast body according to the invention, it is precisely the ballast stones that are most "stressed" during crossings over the track that remain stable in position. So they keep their after the stuffing process and after the (artificially) generated Clearisher the track superstructure permanently on, and that essentially over the entire service life of the track superstructure. A replenishment, as is the case today with track ballast bodies, is thereby unnecessary.
  • Foam which can be used in the context of the invention is a hard foam or a semi-rigid foam, ie a foam which sets up a not inconsiderable resistance to deformation.
  • the foam must have sufficient compressive strength.
  • the foam can be adjusted in terms of pressure resistance, reaction times, reaction components, pot life.
  • Suitable foam materials include polyurithane (PU), polyester (PES), polystyrene (PS) or polyvinyl chloride (PVC) foams.
  • the foam can be closed or open-celled. Open-cell Foams have the advantage that they are acoustically effective, which is advantageous for use in track superstructure.
  • the foam should be elastic, long term stable, rot proof, fire resistant, resistant to pests and resistant to chemicals.
  • an elastic drainage layer To create a drainage possibility below the track superstructure of the ballast body is arranged on an elastic drainage layer.
  • drainage drainage mats As offered for example by Rehau AG.
  • Advantageous are porous rubber mats or mats made of a different elastomer material.
  • elastomer granules are suitable, the particles of which are connected to one another while leaving free spaces horizontally and vertically through the mat extending cavities.
  • particles of tire material are suitable for producing such elastic drainage mats.
  • the elastic elastomer drainage mat can take high weights and contact forces, is long-term stable and rot-proof and has the other above properties, which preferably apply to the foam.
  • Drainage mats could not be used under ballast bodies, because they do not withstand the stresses that occur over time caused by several stuffing processes. According to the invention, however, only a single stuffing process, namely in the construction of the track superstructure, is required. In this respect, a merit of the invention is also to be seen in the fact that it has been able to provide as a result of preventing subsequent Nachstopfvor Cyprus a drainage material under the track superstructure. Through the drainage, there is a controlled and directed removal of water, which effectively prevents rinsing of the substrate (subplan). Furthermore, the material of the drainage mat, as described above, contributes to its long-term stability and thus maintains its (horizontal) porosity even under high pressure loads.
  • ballast stones within the load transfer areas, it is expedient to provide the sleepers on their undersides with an elastic material, in particular made of plastic (so-called threshold soling).
  • an elastic material in particular made of plastic
  • threshold soling Such soles are suitable for example in EP-A-1 298 252 to find.
  • the ballast stones resting on the threshold penetrate into the elastic material of the sleeper reinforcement, which leads to a fixation by a kind of "entanglement".
  • ballast body has been heated before the introduction of the foamable material or has an elevated temperature, which may be given depending on the ambient conditions without heating by an additional heat source.
  • sleepers with a padding of an elastic material, in particular plastic material, are embedded in the ballast body.
  • ballast track - the twisting of the rock under dynamic load - is thus prevented according to the invention that after completion of the new or renewed track this is foamed with a foam material in the ballast body only in the load transfer zones.
  • the foam used is preferably a PU foam.
  • PU foams have been known in industry and construction for decades. The adaptation to the respective application task is problem-free. The use in wet weather does not hurt, but promotes.
  • ballast stones of the track within the load transfer areas are connected by the introduced foam together to form a holistic gravel structure.
  • the adhesion of the foam to the ballast stone and the structure density of the foam can be adjusted to the order of magnitude of the maximum load entry plus a safety factor.
  • the present invention does not assume that the loads are transferred or removed from the train operation via the foam.
  • the built-in foam stabilizes the ballast structure and prevents the escape of the ballast core from the compacted ballast produced by the tamping machine.
  • the demonstrably stable gravel track is preserved in its production form for a very long time in its acceptance quality.
  • the durability of the (e.g., PU) foam or its composition plays a major role.
  • PU foam also improves the dynamic characteristics which enhance such properties as the degree of damping and the rate of stress waves (e.g., compression wave, shear wave and surface wave).
  • PU foam is preferably used in the correct spatial position and to the correct depth to ensure that the improvements in technical performance are achieved.
  • PU foam is preferably chemically built to ensure that its desired properties for the particular application, taking into account stiffness, strength, viscosity, fatigue limits, acoustic damping, temperature range, biochemical and hydroscopic properties, hardening time and lifespan are correct.
  • foams on the market which tolerate a temperature range of -30 ° to + 80 ° C, are steam and water resistant, do not shrink or press and are resistant to feces (this is not negligible, since still many passenger rail cars have open toilet systems and thus emptying feces on the ballast).
  • additional materials for the PU foam can be used to further extend the chemical properties. There are enough ready-mixed foams with corresponding properties to be selected according to the given situation.
  • the invention provides a stabilized ballast superstructure in a railway track produced by this method.
  • PU foam can be used to increase the vertical and / or longitudinal stability of the substructure (e.g., stiffness and strength).
  • the system shall be carefully inspected to ensure that the stresses and forces remain dynamic, oscillating or static within the fatigue or stress limits of the PU foam reinforced superstructure with a given safety factor taking into account the desired life cycles.
  • the addition of a PU foam positively alters the static and dynamic behavior of the particulate superstructure and thus also the overall and partial behavior of the substructure.
  • composition of the foam is selected based on the stiffness and strength properties required by the composite.
  • tensile and shear strength properties of the foam are determined as part of the design process.
  • the foam properties are designed to ensure that an effective cushion-like foundation of stabilized ballast is built over the weak area. If the rigidity is high enough, a more even load distribution at the point of contact with the sheet body occurs.
  • foam properties are selected to more effectively distribute the large vertical forces under the turnout while still maintaining good composite damping properties.
  • a raising of the threshold by the introduction of the foam is largely excluded.
  • holes 20 may be provided in the thresholds 11 at various points in the production so that the intumescent material can be injected directly into the underlying gravel and stabilize it completely.
  • the track consists of foamed gravel and unfused gravel.
  • the foamed area is always below the threshold and in the load-bearing areas. This creates a conical foamed structure in the vicinity of the threshold.
  • Double-track route on straight stretches or in bends with the necessary track sub-elevations are created by the selected economical foaming of the gravel body areas in which the accumulated rainwater can not be dissipated in the usual way as in a completely open ballast body.
  • the track superstructure according to the invention is in a first embodiment in the FIGS. 1 to 3 shown.
  • the track superstructure is located on a subgrade 12, which is inclined as usual and may have a protective layer of asphalt or gravel.
  • a drainage mat 14 On the substrate 12 (Planum) is a drainage mat 14, on which a ballast body 16 of individual ballast stones 18 (in the Fig. 1 and 2 implies and in Fig. 3 partly shown in detail).
  • Embedded in the upper area of the ballast body 16 are wooden, concrete or steel sleepers 20, to which the rails 24 are fastened via fastening points which are in particular height-adjustable (indicated at 22).
  • the load transfer regions 26 are defined in the ballast body 16, within which the loads occurring when the rails 24 travel over are transferred to the ground 12.
  • load transfer regions 26 are trapezoidal. Within the end region of the ballast body 16 facing the base 12, the load transfer regions 26 merge into one another. In the plan view, the load transfer area 26 is as in FIG Fig. 2 The regions between adjacent load transfer regions 26 are substantially V-shaped.
  • the cavities between the ballast stones 18 within the load transfer regions 26 are now completely filled with foam, preferably with a PU foam 28 which is adjusted according to the requirements and loads.
  • PU foams can be adjusted to the respective requirements with regard to, for example, compressive strength, adhesion and foaming behavior adjust accordingly, which is generally well known and leads to an optimal for the particular application foam material.
  • the ballast stones 18 within the load transfer areas 26 are thus fixed in position; Below the sills 20 are lower side soffits 30 made of a (elastic) plastic material.
  • the foam 28 may also be disposed laterally of the lower portions of the sills 20 so that they are embedded by ballast body regions provided with the foam 28.
  • a drainage mat 14 below a track superstructure is particularly evident in a two- or multi-track route, as in Fig. 4 is shown.
  • the individual components of the track superstructure 10 'of Fig. 4 identical or equal to the individual components of the track superstructure 10 of FIGS. 1 to 3 are. are they in Fig. 4 marked with the same reference numerals.
  • a vehicle with the possibility of a stepping operation for the passage of ⁇ 1m / sec can be used, with which the system can be offset with cm-accuracy.
  • the storage warehouses are equipped with KTCs, which can be filled at the factory and placed on a crane and lifted off.
  • the heating and drying unit preferably has a lowerable bell of z. B. at least 6 x 2.5 m 2 , in the hot air from z. B. a support burner is conveyed in an air line by blower. This unit can be set several times (eg three times) in succession, in order to be able to set the necessary foaming parameters depending on the outside temperature and humidity of the ballast.
  • the heating can be done with mineral oil products, gas or with natural vegetable oils.
  • the exhaust heat and the waste heat of the locomotive can also be used.
  • each up to eight foam lances for each Has threshold side and several hovering, for example, ten can operate simultaneously.
  • the foam lances can be individually lowered into the ballast body by a propulsion device.
  • the necessary lowering is calculated by determining the inclination of the track body by a process computer for each lance.
  • the lances can be closed at the bottom and provided with lateral outlet nozzles with the same or different opening widths.
  • the lances are displaceable by lateral drives and are positioned by measuring devices directly next to the threshold body. After lowering the lances to the calculated point, the foaming process controlled by the process computer is triggered.
  • the lances are pulled out of the ballast bed with a drive in a speed previously calculated and controlled by the process computer.
  • the computer recognizes the end point of the foaming process and shuts down the pumps or closes the valves at the mixing head. Immediately, the lance is blown free with compressed air and rinsed with hot water and blown dry again with compressed air.
  • the device is started up after this clock simultaneously with the heating bells. During the phase of moving the device, the air heating and blowers are switched off. The train can then be moved to repeat the process on the subsequent segment.
  • the lances are interchangeably mounted on a part that receives the drive as a support for the vertical introduction into the ballast body. Then the mixing head is attached.
  • the lower part of the lance is made of a wear-resistant material, e.g. Tungsten carbide or equivalent steel.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleisoberbau für einen Schienenweg auf einem Untergrund gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gleisoberbaus.
  • Zu den traditionellen und am häufigsten angewandten Gleissystemen gehören heute die Schottergleise. Wahlweise ausgerüstet mit Holz, Beton- oder Stahlschwellen. Diese Gleiskonstruktion hat sich seit Beginn des Eisenbahnverkehrs stetig durch den praktischen Einsatz und die theoretische Nachrechnung optimiert.
  • Um eine wirtschaftliche Gleisanlage zu erhalten, muss die Lebensdauer ihrer Hauptelemente - Schienen, Schwellen, Schotter und Unterbau - richtig aufeinander abgestimmt sein. Niedrige "Life Cycle Costs" entstehen dann, wenn der Unterbau eine längere Nutzungsdauer als das Schotterbett aufweist und das Schotterbett erst erneuert werden muss, wenn die Schwellen das Ende ihrer Nutzungsdauer erreicht haben. Die starke Zunahme der Beanspruchung durch mehr Züge, höhere Achslasten und Geschwindigkeiten sowie schweres Rollmaterial führte in den letzten Jahrzehnten dazu, dass aus wirtschaftlichen Gründen zuerst der Gleisrost durch den Einsatz von steiferen Schienenprofilen und Betonschwellen verstärkt wurde. In einer zweiten Phase wurde im Rahmen von Oberbauerneuerungen, wo nötig, der Unterbau durch den Einbau von Planumsschutzschichten sowie Entwässerungen saniert. Dadurch wurde das Schotterbett faktisch zum schwächsten Hauptelement der Fahrbahn. Die Verbesserung der Schottereigenschaften ist eine wichtige Maßnahme für die Sicherstellung einer hinreichenden Nutzungsdauer des aus Brechschotter bestehenden Schotterbettes, das in sauberem Zustand ein hohes Porenvolumen aufweist.
  • Heute werden auf diesen Gleisen (z.B. TGV) Geschwindigkeiten bis über 300 km/h realisiert und große Lasten transportiert. Die Bautechnik hat sich diesen Konstruktionen angepasst und steht heute auf einem weltweit hohen Niveau.
  • Die Konstruktion des Schottergleises ist aus der theoretischen Betrachtung eine komplizierte, komplexe Realisierung. Kompliziert deshalb, weil sich die nicht in einem starren, festen Gefüge befindliche Schottermasse bei dynamischer Beeinflussung verändert.
  • Dieses bedeutet: Bei der Herstellung des Gleises wird nach der Montage des Gleisrostes auf einem mindestens 30 cm starken Schotterbett der Schotter mit so genannten Stopfmaschinen verdichtet. Nun ruht der Gleisrost auf dem Schotterbett und überträgt die Lasten aus dem Zuglauf über die Schienen auf die Schwellen und von dort auf den Schotterkörper. Die Lasten werden dann im Schotterkörper - idealisiert betrachtet - von Schotterstein zu Schotterstein bis auf das darunter liegende Planum nach unten verteilt und in den Baugrund abgeleitet.
  • Der rein statische Abtrag der eingeführten Lasten erfolgt dabei problemlos.
  • Veränderungen im Gefüge des Schotterbettes werden aber durch die dynamische Belastung, welche bei zugfahrt eintritt, ausgelöst.
  • Bei der Zugüberfahrt kommt es bekannterweise zu positiven und negativen Lasteintragungen. Dieses heißt, das Gleis wird mit senkrechten Lasten und zusätzlich mit einer entlastenden Vor- und Nachlaufwelle beaufschlagt. In Verbindung mit der dynamischen Frequenz aus dem Zuglauf kann sich somit das "Stein auf Stein Gebilde" verändern. Die Schottersteine verdrehen sich, werden in der Endphase rund und die Gleislage verändert sich. Würde dieser Vorgang völlig gleichmäßig erfolgen, würde hieraus kein Nachteil für die Gleislage entstehen. Durch die Linienführung des Gleises - Bogen, Gerade, Brücke, verschiedene Untergründe usw. - geschieht dieses aber nicht. Es muss in zeitlichen Abständen immer wieder mit Stopfmaschinen nachgestopft werden, um eine gute Gleislage auf Dauer vorzuhalten.
  • Die Bahnen fahren heute im Güterverkehr mit einer Achslast von 22,5 t. Die Schwellen übertragen diese Last auf ihrer Unterseite auf im Mittel auf ca. 330 Schottersteinspitzen und von dort von Stein zu Stein nach unten. Es werden somit nur ca. 12% der Schwellengrundfläche als Aufstandsfläche genutzt. Diese Werte gelten sowohl für horizontale als auch vertikale Lastabtragungen. Der Hohlraum im Schottergerüst beträgt ungefähr 40%, das heißt, es gibt genügend Raum, um bei dynamischer Belastung ein Verdrehen oder Verlagern der einzelnen Schottersteine zuzulassen.
  • In der Vergangenheit wurden unterschiedliche Techniken entwickelt, um diesem Problem entgegenzuwirken:
    1. 1. Es wurden und werden schotterlose Gleissysteme, sogenannte "Feste Fahrbahnen" entwickelt. Diese können einen Betonunterbau oder einen Asphaltunterbau aufweisen.
    2. 2. Der Schotterkörper wird nach der Herstellung des fertig gestopften Gleises mit einem zementösen Gemisch ausgegossen und damit starr.
    3. 3. Der Schotterkörper wird nach der Herstellung des fertig gestopften Gleises mit einem Flüssigkunststoff behandelt und dadurch an den Kontaktstellen Stein zu Stein punktweise verklebt.
  • Es sind eine Reihe früherer Vorschläge bekannt, in denen versucht wird, die Eigenschaften von technischen Strukturen zu verändern, um beispielsweise durch wirksames "Zusammenhalten" der Steine die Stabilität zu verbessern.
  • Aus DD 86 201 und DE 24 48 978 A1 ist z.B. eine Voll- oder Teilverklebung sämtlicher Schottersteine des Schotterkörpers bekannt. Hierdurch entstehen Entwässerungsprobleme, da Oberflächenwasser den Schotterkörper nicht mehr horizontal oder vertikal durchdringen kann, was insbesondere bei zwei- oder mehrgleisigen Strecken und insbesondere in Kurvenbereichen ungünstig ist.
  • Auch aus DE 20 63 727 ist die Vollverklebung sämtlicher Schottersteine des Schotterkörpers bekannt, und zwar mit einem gegebenenfalls schäumbaren Klebermaterial. Eine Maschine, mit der diese Vollverklebung erreicht werden kann, ist in US-A-3,942,448 bzw. DE-U-7319950 beschrieben.
  • Aus DE-A-23 05 536 ist ein Verfahren zum Anheben von Gleisen bekannt, bei dem durch die Schienen hindurch in den Gleiskörper hinein zwecks dessen Anhebung quellendes Material eingebracht wird.
  • Mit der vorliegenden Erfindung soll ein alternativer Weg zur Stabilisierung des Schotterkörpers ohne Beeinflussung von dessen Morphologie und unter Berücksichtung der Entwässerungsproblematik beschritten werden.
  • Mit der Erfindung wird ein Gleisoberbaukörper für einen Schienenweg auf einem quer zu dessen Erstreckung geneigten Untergrund, vorgeschlagen, der versehen ist mit
    • einem Schotterkörper aus einzelnen Schottersteinen und
    • in dem Schotterkörper eingebetteten Schwellen, an denen Schienen befestigbar sind, wobei der Schotterkörper unterhalb der Schwellen Lastabtragungsbereiche aufweist, die beim Befahren der Schienen über die Schwellen vertikal auf den Schotterkörper wirkende Lasten aufnehmen und den Untergrund unterhalb des Schotterkörpers übertragen.
  • Bei diesem Gleisoberbau ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Wesentlichen lediglich die Hohlräume zwischen den Schottersteinen innerhalb der Lastabtragungsbereiche des Schotterkörpers zur Lagefixierung der Schottersteine in diesen Bereichen mit einem Schaummaterial, insbesondere einem PU-Schaummaterial, ausgefüllt sind und dass zwischen dem Schotterkörper und dem Untergrund eine elastische Drainageschicht angeordnet ist.
  • Der erfindungsgemäße Gedanke ist darin zu sehen, dass der Schotterkörper nur in Teilen mit einem schäumbaren Material versehen, innerhalb dieser Bereiche allerdings sind die Hohlräume zwischen den Schottersteinen im Wesentlichen vollständig von diesem schäumbaren Material ausgefüllt, wobei jedoch sichergestellt ist, dass die Gleiskörpermorphologie durch die Ausschäumung gegenüber dem Zustand des Schotterkörpers vor der Einbringung des schäumbaren Materials unverändert bleibt. Bei diesen Bereichen des Schotterkörpers handelt es sich um die Lastabtragungsbereiche unterhalb der Schwellen, wobei sich diese Lastabtragungsbereiche ausgehend von den Schwellen schräg auswärts verlaufend und unterhalb der Schwellen erstrecken. Durch diese erfindungsgemäße Teilverschäumung des Schotterkörpers verbleiben die Hohlräume zwischen den Schottersteinen innerhalb der zwischen den Lastabtragungsbereichen befindlichen Zonen des Schotterkörpers frei, so dass Oberflächenwasser, das auf den Schotterkörper auftrifft, nach unten bzw. innerhalb dieser Zonen seitlich abfließen kann. Auch seitlich an den Schotterkörper gelangendes Oberflächenwasser kann den Schotterkörper horizontal durchdringen.
  • Durch die erfindungsgemäße Teilausschäumung des Schotterkörpers bleiben gerade die bei Überfahrten über das Gleis am meisten "beanspruchten" Schottersteine lagestabil. Sie behalten also ihre nach dem Stopfvorgang und nach der (künstlich) erzeugten Erstsetzung des Gleisoberbaus eingenommene Lage dauerhaft bei, und zwar im Wesentlichen über die gesamte Betriebsdauer des Gleisoberbaus. Ein Nachstopfen, wie es heutzutage bei Gleisschotterkörpern der Fall ist, wird dadurch entbehrlich.
  • Als im Rahmen der Erfindung verwendbarer Schaum kommt ein Hartschaum bzw. ein Halbhartschaum in Frage, also ein Schaum, der einer Verformung einen nicht unbeträchtlichen Widerstand entgegen setzt. Der Schaum muss eine ausreichende Druckfestigkeit aufweisen. Der Schaum kann bezüglich Druckfestigkeit, Reaktionszeiten, Reaktionskomponenten, Topfzeit eingestellt werden. Als Schaummaterialien kommen unter anderem Polyurithan- (PU-), Polyester- (PES-), Polystyrol- (PS-) oder Polyvenylchlorid- (PVC-) Schäume in Frage. Der Schaum kann geschlossen oder offenzellig sein. Offenzellige Schäume haben den Vorteil, dass sie akustisch wirksam sind, was bei Anwendung im Gleisoberbau von Vorteil ist. Der Schaum sollte elastisch, langzeitstabil, verrottungssicher, feuerbeständig, widerstandsfähig gegen Ungeziefer und chemikalienbeständig sein.
  • Zur Schaffung einer Entwässerungsmöglichkeit unterhalb des Gleisoberbaus ist der Schotterkörper auf einer elastischen Drainageschicht angeordnet. Hier kann man sich der für Drainagezwecke bekannten Drainage-Matten bedienen, wie sie beispielsweise von der Rehau AG angeboten werden. Vorteilhaft sind poröse Gummimatten oder Matten aus einem anderen Elastomermaterial. Insbesondere eignen sich Elastomergranulate, deren Partikel unter Freihaltung von horizontal und vertikal durch die Matte sich erstreckenden Hohlräumen untereinander verbunden sind. Beispielsweise eignen sich Partikel aus Reifenreziklat zur Herstellung derartiger elastischer Drainagematten. Die elastische Elastomer-Drainagematte kann hohe Gewichte und Anpresskräfte aufnehmen, ist langzeitstabil und verrottungssicher und weist die anderen obigen Eigenschaften auf, die vorzugsweise für den Schaum gelten.
  • Drainage-Matten konnten bisher unter Schotterkörpern nicht eingesetzt werden, da sie den Belastungen, wie sie im Laufe der Zeit verursacht durch mehrere Stopfvorgänge auftreten, nicht standhalten. Nach der Erfindung ist jedoch lediglich noch ein einziger Stopfvorgang, nämlich bei der Erstellung des Gleisoberbaus, erforderlich. Insofern ist ein Verdienst der Erfindung auch darin zu sehen, dass es gelungen ist, als Folge der Verhinderung späterer Nachstopfvorgänge ein Drainagematerial unter dem Gleisoberbau vorsehen zu können. Durch die Drainage kommt es zu einer kontrollierten und gerichteten Abführung von Wasser, das ein Ausspülen des Untergrundes (Unterplanum) wirkungsvoll verhindert. Ferner trägt das Material der Drainagematte, wie oben beschrieben, dazu bei, dass diese langzeitstabil ist und damit auch bei hohen Druckbelastungen ihre (horizontale) Porosität beibehält.
  • Zur weiteren Fixierung der Schottersteine innerhalb der Lastabtragungsbereiche ist es zweckmäßig, die Schwellen an ihren Unterseiten mit einem elastischen Material insbesondere aus Kunststoff zu versehen (sogenannte Schwellenbesohlung). Derartige Schwellen mit Besohlung sind beispielsweise in EP-A-1 298 252 zu finden. Die an der Schwelle anliegenden Schottersteine dringen in das elastische Material der Schwellenbesohlung ein, wodurch es zu einer Fixierung durch eine Art "Verhakung" kommt.
  • Mit der Erfindung wird ferner ein Verfahren zur Erstellung eines Gleisoberbaus für einen Schienenweg auf einem quer zu dessen Erstreckung geneigten Untergrund vorgeschlagen, bei dem
    • auf dem Untergrund eine elastische Drainagematte angeordnet wird,
    • auf der Drainagematte ein Schotterkörper aus einzelnen, zwischen sich Hohlräume aufweisenden Schottersteinen gebildet wird,
    • in den Schotterkörper Schwellen eingebettet werden,
    • an den Schwellen Gleise befestigt werden, und
    • zur Lagefixierung der im Wesentlichen lediglich innerhalb von Lastabtragungsbereichen des Schotterkörpers unterhalb der Schwellen befindlichen Schottersteine in die Hohlräume zwischen diesen ein schäumbares Material eingebracht wird.
  • Für die chemische Reaktion bei der Schaumbildung ist es vorteilhaft, wenn der Schotterkörper vor der Einbringung des schäumbaren Materials erwärmt worden ist bzw. eine erhöhte Temperatur aufweist, was je nach Umgebungsbedingungen auch ohne eine Erwärmung durch eine zusätzliche Wärmequelle gegeben sein kann.
  • Ferner werden, wie ebenfalls oben erwähnt, Schwellen mit einer Besohlung aus einem elastischen Material, insbesondere Kunststoffmaterial, in den Schotterkörper eingebettet.
  • Dem erfindungsgemäß vorgesehenen Schritt der Teilausschäumung des Schotterkörpers, in dem dieser ausschließlich in den Lastabtragungsbereichen mit Schaum versehen wird, werden zweckmäßigerweise die an sich bekannten Schritte des Stopfens und/oder der Erstsetzbildung durch Versetzen des Schotterkörpers in Vibrationen vorgeschaltet.
  • Das Hauptproblem des bekannten Schottergleises - das Verdrehen des Gesteins unter dynamischer Belastung - wird also erfindungsgemäß dadurch verhindert, dass nach Fertigstellung des neuen oder erneuten Gleises dieses mit einem Schaummaterial im Schotterkörper lediglich in den Lastabtragungszonen verschäumt wird.
  • Dieses heißt, alle Hohlräume zwischen den Schottersteinen unter der Schwelle und in den angrenzenden Lastabtragungsbereichen werden durch den einzubringenden Schaum des Schotterkörpers geschlossen; die Hohlräume zwischen den Schwellen und außerhalb der Lastabtragungsbereiche bleiben frei und dienen somit der Abfuhr von Oberflächenwasser. Der Schaum wird so eingestellt, dass er flexibel ist. Die Einbringung des Schaums und dessen Bildung im Schotterkörper verändert die Morphologie des Schotterkörpers nicht.
  • Als Schaum wird vorzugsweise ein PU-Schaum eingesetzt. PU-Schäume sind seit Jahrzehnten in der Industrie und im Bauwesen bekannt. Die Anpassung an die jeweilige Anwendungsaufgabe ist problemlos. Der Einsatz bei feuchtem Wetter schadet nicht, sondern fördert.
  • Sämtliche Schottersteine des Gleises innerhalb der Lastabtransportbereiche werden durch den eingebrachten Schaum miteinander zu einem ganzheitlichen Schottergefüge verbunden. Die Haftigkcit des Schaums am Schotterstein und die Gefügedichte des Schaums kann der Größenordnung der maximalen Lasteintragung, zuzüglich eines Sicherheitsbeiwert, angepasst werden.
  • Nach der Aushärtung des Schaums können nun alle durch den Zuglauf eingeleiteten Kräfte über dieses homogene Gefüge übertragen werden, und zwar über die Schottersteine und nicht über den Schaum, der der Lagestabilisierung der Schottersteine dient.
  • Da der Schaum aus einer Vielzahl von Poren besteht, entsteht auch durch das Schließen der Hohlräume kein starrer Schotterkörper. Es entsteht vielmehr ein Gebilde mit unendlich vielen "Stoßdämpfern". Dadurch wird zusätzlich eine Geräuschdämmung erreicht.
  • Der eingebrachte PU-Schaum verbessert den Gleiskörper mehrfach:
    • Der Untergrund unter dem Schotter wird durch die hohe Isolationsleistung der sich bildenden Mikro-Luftporen im PU-Schaum vor Frost geschützt.
    • Der Untergrund unter dem Schotter wird vor Wasser geschützt.
    • Die Gefahr einer Gleisverwerfung in horizontaler und vertikaler Richtung wird reduziert, da höhere Kräfte aufgenommen werden können.
    • Der Querverschiebwiderstand eines Gleises wird erhöht.
    • Die dynamische Belastung des Untergrundes und des Umfeldes wird reduziert.
    • Die Berechnungsmethoden zur Lagesicherheit eines Gleises können optimiert werden.
    • Der Schotterkörper wirkt schalldämpfend (Reduktion der Übertragung von Schwingungen aus dem Gleiskörper sowohl über den Boden als auch durch die Luft).
  • Die Vorgaben des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. Schotterkörpers sind insbesondere wie folgt:
    1. 1. gewaschener Schotter
    2. 2. Gleise gestopft und gleistechnisch abgenommen
    3. 3. Gleis-Schotterquerschnitt wärmetechnisch vorbehandelt - Temperaturvorgabe
    4. 4. Aushärtezeiten und Flexibilität des Schaums sind beeinflussbar
    5. 5. absolute Vollausschäumung der jeweiligen Lastabtragungszonen (ca. 60° Winkel) unter den Schwellen
    6. 6. Recyclingfähigkeit nach KrW-/AsfG
    7. 7. Erfüllung von Scherfestigkeiten, Abreißfestigkeiten und Federsteifigkeiten des Schaums je nach Anforderung.
  • Die Erstellung des erfindungsgemäßen Gleisaufhaus geschieht wie folgt:
    1. 1. Nach Fertigstellung des Unterbauplanums und vor Aufbringung des Gleisverlegeschotters wird auf den Flächen der PSS (Planumsschutzschicht) unter der Schotteraufstandsfläche eine elastische Drainagematte (z.B. Secudrän® von der Naue-Fasertechnik GmbH & Co. KG) verlegt. Hierdurch wird gewährleistet, dass bei zwei- oder mehrgleisigen Strecken die Mittenentwässerung dauerhaft gesichert ist. Bei eingleisigen Strecken kann hiervon abgesehen werden; es wird eine Entwässerung des in Folge der Neigung des Planums höher gelegenen Randbereichs erreicht (gilt auch bei mehrgleisigen Strecken).
    2. 2. Die einzubauenden Schwellen aus Beton oder Stahl erhalten auf der Unterseite vorzugsweise eine Besohlung aus einem Kunststoffmaterial nach dem Stand der Technik (z.B. EP-A-1 298 252 ). Hierdurch werden die Schottersteine beim Stopfen im Gefüge des Kunststoffes verkeilt und festgehalten.
    3. 3. Das gebaute und mit der Stopfmaschine gestopfte Gleis wird mit einem Gleisstabilisator bekannter Bauart zusätzlich behandelt. Dadurch werden Erstsetzungen aus der zu erwartenden Zugbelastung vorweggenommen. Der Gleisaufbau befindet sich nun in einem Zustand, in dem er gleistechnisch abnehmbar ist.
    4. 4. Das Gleis wird unter den Schwellen und in den angrenzenden Bereichen des Druckabtrages im Schotterkörper verschäumt. Hierzu wird der Schotterkörper vorteilhafterweise zuvor wärmetechnisch behandelt und gereinigt (gewaschene Schottersteine).
  • Die vorliegende Erfindung geht nicht davon aus, dass über den Schaum die Lasten aus dem Zugbetrieb über- oder abgetragen werden. Der eingebaute Schaum stabilisiert das Schottergerüst und verhindert das Ausweichen des Schotterkern aus dem durch die Stopfmaschine hergestellten, verdichteten Schottergebilde. Das nachweisbar standfeste Schottergleis wird in seiner Herstellungsform auf sehr lange Zeit in seiner Abnahmequalität erhalten. Dabei spielt die Haltbarkeit des (z.B. PU-) Schaums bzw. dessen Zusammensetzung eine große Rolle.
  • Das technische Verhalten von teilchengestützten Konstruktionen wird bei Anwendung von (z.B. PU-) Schaum grundsätzlich nicht verändert. Es werden lediglich die Eigenschaften der technischen Festigkeit sowie der Steifigkeit erheblich verbessert. Außerdem werden durch PU-Schaum auch die dynamischen Merkmale, die solche Eigenschaften wie den Dämpfungsgrad und die Geschwindigkeit der Beanspruchungsdruckwellen (z.B. Kompressionswelle, Scherungswelle und Oberflächenwelle) verbessert.
  • Bei Einsatz eines (z.B. PU-) Schaums ist es wünschenswert sicherzustellen, dass der verstärkte und stabilisierte Unterbau während seiner Lebensdauer auf einem annehmbaren Niveau funktioniert.
  • PU-Schaum wird vorzugsweise in der korrekten räumlichen Lage und bis in die richtige Tiefe eingesetzt, um zu gewährleisten, dass die Verbesserungen des technischen Verhaltens erzielt werden. Außerdem wird PU-Schaum vorzugsweise chemisch aufgebaut, um zu gewährleisten, dass seine gewünschten Eigenschaften für die jeweilige Anwendung unter Berücksichtigung von Steifigkeit, Festigkeit, Viskosität, Ermüdungsgrenzen, akustischer Dämpfung, Temperaturbereich, biochemischen und hydroskopischen Eigenschaften, Erhärtungszeit und Lebensdauer richtig sind. So gibt es am Markt frei verfügbare Schäume, die einen Temperaturbereich von -30° bis +80° C vertragen, dampf- und wasserfest sind, nicht schrumpfen oder nachdrücken und fäkalienbeständig sind (dies ist nicht zu vernachlässigen, da immer noch viele Personen-Bahnwagen offen Toilettensysteme haben und somit Fäkalien auf dem Schotter entleeren). Um das gewünschte Verhalten und eine Vorhersagbarkeit zu erzielen, können zusätzliche Stoffe für den PU-Schaum verwendet werden, um die chemischen Eigenschaften noch weiter auszubauen. Es gibt genügend fertig gemischte Schäume mit entsprechenden Eigenschaften, die entsprechend der gegebenen Situation zu wählen sind.
  • Die Erfindung liefert einen stabilisierten Schotteroberbau in einem nach diesem Verfahren hergestellten Bahngleis. Vorzugsweise kann PU-Schaum eingesetzt werden, um die vertikale und/oder Längsstabilität des Unterbaus (z.B. Steifigkeit und Festigkeit) zu erhöhen. Das System ist sorgfältig zu kontrollieren, um zu gewährleisten, dass die Beanspruchungen und Kräfte dynamisch, schwingend oder statisch innerhalb der Ermudungs- oder Beanspruchungsgrenzen des durch PU-Schaum verstärkten Oberbaus mit einem vorgegebenen Sicherheitsfaktor unter Berücksichtigung der gewünschten Lebenszyklen bleiben. Das Hinzufügen eines PU-Schaums verändert das statische und dynamische Verhalten des aus Teilchen bestehenden Oberbaus positiv und somit auch des gesamten und teilweisen Verhaltens des Unterbaus.
  • Schotteroberbauarten, die durch das zuvor beschriebene Behandlungsverfahren verstärkt und stabilisiert werden, können auch eingesetzt werden zur:
    • kurzfristigen Stabilisierung von überbeanspruchten Unterbauten bis zur endgültigen Sanierung des Streckenabschnitts (z.B. Schlammförderung und "Feuchtpunkte" in einem Bahngleis),
    • vertikalen, Seiten- und Längsstabilisierung (in einem Bahngleis z.B. von Übergangskurven, großen Überhöhungen, um z.B. den Wartungsaufwand zu verringern),
    • Stabilisierung von Tunnelgleisen,
    • Verstärkung von Brückengleisen, einschließlich der Übergänge vor und nach Brücken zur Verhinderung von Lastsprüngen,
    • Verringerung von Bahnkörperbeanspruchung durch erhöhte PU-Schaum-Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaften, - Verhinderung herbeigeführter plastischer Belastung und Zermürbung der Trennung von Teilchen (z.B. durch Splittern) durch nahezu totale Verhinderung der Bewegung der Teilchen,
    • Verringerung des Auftretens von verschmutzen Teilchen,
    • eine PU-Schaum-Membran (z.B. an Berührungsstellen verschiedener Unterbaumaterialien) kann erfindungsgemäß eingesetzt werden, um das Eindringen von Schmutz in den Oberschotter/den Bahnschotter zu verhindern,
    • in Kombination mit der vorzusehenden Drainagematte zur Unterstützung bei der Verhinderung von Spülerosion der Oberfläche und der Unterbauten,
    • Ermöglichung eines Anstiegs angewandter Lasten und der Geschwindigkeit von schwingenden Lasten ohne erhebliche Zunahme bei der Wartung des Unterbaus und zur Verringerung der am Unterbau herbeigeführten Beschädigung auf Grund der angewandten Lasten,
    • Verringerung der Erzeugung und Übertragung von Umgebungslärm,
    • Hochleistungsreinigung (z.B. Sauger) von verstärktem Oberbau zur Aufrechterhaltung der Sauberkeit (Müll, Fäkalien, Laub, Astwerk, Zigarettenreste etc.) bei reduzierten Kosten ist - wenn gewünscht - möglich, indem die Schotterflächen zwischen den Schwellen mit einem anderen Material (UV beständig) in einem Arbeitsgang verklebt werden,
    • Verbesserung der statischen und dynamischen Leistungsparameter des Ober- und Unterbaus.
  • Die Zusammensetzung des Schaums wird auf Grundlage der gemäß Verbund geforderten Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaften ausgewählt. Insbesondere die Zugfestigkeits- und Scherfestigkeitseigenschaften des Schaums werden als Teil des Konstruktionsprozesses bestimmt.
  • In Gebieten mit schlechten geologischen Formationen werden die Schaumeigenschaften (z.B. Steifigkeit) so ausgelegt, dass sicherzustellen ist, dass über den schwachen Bereich ein wirksames polsterartiges Fundament aus stabilisiertem Schotter errichtet wird. Ist die Steifigkeit groß genug, erfolgt eine gleichmäßigere Belastungsverteilung an der Berührungsstelle mit dem Bahnkörper.
  • Bei Weichen mit hohem Wartungsaufwand werden die Schaumeigenschaften so ausgewählt, dass die großen vertikalen Kräfte wirksamer unter der Weiche verteilt werden, jedoch weiterhin gute Dämpfungseigenschaften des Verbunds beibehalten werden. Ein Anheben der Schwelle durch die Einbringung des Schaums ist weitestgehend ausgeschlossen.
  • Bei Neubau von Gleisen können Bohrungen 20 in die Schwellen 11 an verschiedenen Stellen bei der Produktion vorgesehen sein, damit das aufschäumende Material in den darunter liegenden Schotter direkt injiziert werden und diesen vollständig stabilisieren kann.
  • Zur höhen-/seitenmäßigen Justierbarkeit sind beim Neubau von Strecken am Markt verfügbare - dem Stand der Technik entsprechende - Schienenbefestigungen (bekannt aus dem Einbau z.B. bei "Festen Fahrbahnen") vorzusehen bzw. einzubauen, um eventuelle Setzungen aus dem Untergrund nachträglich regulieren zu können.
  • Wie aus den Beschreibungen und aus den anliegenden Zeichnungen zu ersehen ist, besteht der Gleiskörper aus verschäumten Schotter und aus unverschäumten Schotter.
  • Der verschäumte Bereich befindet sich immer unter der Schwelle und in den lastabtragenden Bereichen. Hierdurch entsteht ein kegelartiges verschäumtes Gebilde im Umfeld der Schwelle.
  • Durch die z.B. zweigleisige Trassenführung auf geraden Strecken oder in Bögen mit den nötigen Gleisubcrhöhungen entstehen durch die gewählte sparsame Verschäumung des Schotterkörpers Bereiche, in denen das anfallende Niederschlagswasser nicht in der gewohnten Weise wie bei einem komplett offenen Schotterkörper abgeführt werden kann.
  • Die gewählte Ausführungsform mit der auf dem Unterplanum verlegten Kunststoffdrainagematte trägt dieser Problematik Rechnung.
  • In allen Fällen findet das Niederschlagswasser in den Problemzonen Zugang zu den Kunststoffdrainagematten und wird hierüber geordnet und nach außen abgeführt.
  • Das Wasser hinterlässt durch die gewählte ganzflächige Verlegung unter dem Schotter keinerlei Erosionsspuren auf dem Unterplanum und trägt hierdurch zur Schonung des Unterbaues des Gleises bei.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
    • Fig. 1
    einen Vertikal-Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Gleisoberbau für einen eingleisigen Streckenabschnitt,
    Fig. 2
    eine Draufsicht auf den Gleisoberbau gemäß Fig. 1,
    Fig. 3
    einen Vertikal-Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Gleisoberbau für einen eingleisigen Streckenabschnitt, und
    Fig. 4
    einen Vertikal-Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Gleisoberbau für einen Doppelgleis-Streckenabschnitt.
  • Der erfindungsgemäße Gleisoberbau ist in einer ersten Ausgestaltung in den Fign. 1 bis 3 gezeigt. Der Gleisoberbau befindet sich auf einem Untergrund bzw. Unterplanum 12, das wie üblich geneigt ist und eine Schutzschicht aus Asphalt oder Kies aufweisen kann. Auf dem Untergrund 12 (Planum) liegt eine Drainagematte 14, auf der ein Schotterkörper 16 aus einzelnen Schottersteinen 18 (in der Fig. 1 und 2 andeutet und in Fig. 3 teilweise detailliert gezeigt). In dem oberen Bereich des Schotterkörpers 16 sind (Holz-, Beton- oder Stahl- )Schwellen 20 eingebettet, an denen über insbesondere höhenverstellbare Befestigungspunkte (bei 22 angedeutet) die Schienen 24 befestigt sind.
  • Ausgehend von den Schwellen 20 sind im Schotterkörper 16 die Lastabtragungsbereichte 26 definiert, innerhalb derer die bei Überfahrt der Schienen 24 auftretenden Lasten auf den Untergrund 12 übertragen werden.
  • Im Schnitt gemäß Fig. 3 stellen sich diese Lastabtragungsbereiche 26 trapezförmig dar. Innerhalb des dem Untergrund 12 zugewandten Endbereichs des Schotterkörpers 16 gehen die Lastabtragungsbereiche 26 ineinander über. In der Draufsicht stellt sich der Lastabtragungsbereich 26 wie in Fig. 2 gezeigt dar. Die Bereiche zwischen benachbarten Lastabtragungsbereichen 26 sind im Wesentlichen V-förmig.
  • Vor der Inbetriebnahme des Gleisoberbaus 10 wird der Schotterkörper 16 gestopft und zur Bewirkung einer Erstsetzung in Vibrationen versetzt.
  • Erfindungsgemäß sind nun die Hohlräume zwischen den Schottersteinen 18 innerhalb der Lastabtragungsbereiche 26 vollständig ausgeschäumt, und zwar vorzugsweise mit einem PU-Schaum 28, der entsprechend den Anforderungen und Belastungen eingestellt ist. PU-Schäume lassen sich bezüglich z.B. Druckfestigkeit, Haftung und Schäumungsverhalten den jeweils gestellten Anforderungen entsprechend einstellen, was grundsätzlich allgemein bekannt ist und zu einem für den jeweiligen Anwendungsfall optimalen Schaummaterial führt. Die Schottersteine 18 innerhalb der Lastabtragungsbereiche 26 sind somit lagefixiert; unterhalb der Schwellen 20 befinden sich unterseitige Besohlungen 30 aus einem (elastischen) Kunststoffmaterial. Der Schaum 28 kann auch seitlich der unteren Bereiche der Schwellen 20 angeordnet sein, so dass diese von mit dem Schaum 28 versehenen Schotterkörperbereichen eingebettet sind.
  • Wie insbesondere anhand von Fig. 3 zu erkennen ist, bleiben also bei dem erfindungsgemäßen Gleisoberbau 10 die Bereiche 32 des Schotterkörpers 16 zwischen den Lastabtragungsbereichen 26 frei von Schaum, so dass Niederschlagswasser quer durch den Gleisoberbau 10 abfließen kann. Durch Einbringung einer Neigung längs der bei 34 in Fig. 3 angedeuteten Berührungslinie zweier benachbarter Lastabtragungsbereiche 26, die die Sohle einer Zone 32 bildet, wird dieser Abfließvorgang zusätzlich unterstützt. Niederschlagswasser, welches seitlich des Gleises außerhalb der Lastabtragungsbereiche 26 auf den Schotterkörper 16 auftrifft (in Fig. 1 bei 34 angedeutet) oder das seitlich am Schotterkörper 16 ansteht, fließt über die Drainagematte 14 unterhalb des Gleisoberbaus 10 ab.
  • Der Vorzug einer Drainagematte 14 unterhalb eines Gleisoberbaus wird insbesondere bei einer zwei- oder mehrgleisigen Strecke deutlich, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist. Soweit die Einzelbestandteile des Gleisoberbaus 10' der Fig. 4 identisch bzw. gleich den Einzelbestandteilen des Gleisoberbaus 10 der Fign. 1 bis 3 sind. sind sie in Fig. 4 mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Niederschlagswasser, das sich innerhalb der Zonen 34 des in Fig. 4 rechten Teils des Schotterkörpers 16 sammelt, fließt zur Mitte 38 des Schotterkörpers 16 ab, von wo aus es durch den Fig. 4 linken Teil der Drainagematte 14 unterhalb des in Fig. 4 links dargestellten Gleises abfließt.
  • Für die Einbringung des Schaums in das Schotterbett eignet sich z. B. folgende Vorrichtung:
  • In ein bestehendes oder neu hergestelltes Gleisbett wird der Schaum mit einer Vorrichtung eingebracht, die auf ein Schienenfahrzeug aufgebracht ist. Diese Vorrichtung besteht aus folgenden Abschnitten:
    • Triebfahrzeug
    • Vorratslager für je einen Tank für die Komponenten des Schaums
    • Vorratslager für Brennstoff zur Aufheizung und Trocknung des Gleiskörpers
    • Heiz- und Trocknungseinheit, Pressluftversorgung
    • Schaumapplikator
  • Als Triebfahrzeug kann ein Fahrzeug mit der Möglichkeit eines Schrittbetriebes zur Verfahrung von < 1m/sec eingesetzt werden, mit dem die Anlage mit cm-Genauigkeit versetzt werden kann.
  • Die Vorratslager werden mit KTC's bestückt, die werksseitig gefüllt und mit einem Kran aufgesetzt und abgehoben werden können.
  • Die Heiz- und Trocknungseinheit weist vorzugsweise eine absenkbare Glocke von z. B. mindestens 6 x 2,5 m2 auf, in die Heißluft aus z. B. einem Stützbrenner in einer Luftleitung durch Gebläse gefördert wird. Diese Einheit kann mehrfach (z. B. dreifach) hintereinander gesetzt werden, um je nach Außentemperatur und Feuchtigkeit des Schotters die notwendigen Parameter für die Verschäumung einstellen zu können. Die Beheizung kann mit Mineralölprodukten, Gas oder aber mit natürlichen Pflanzenölen erfolgen. Die Abgaswärme und die Abwärme des Triebfahrzeuges können ebenfalls genutzt werden. Die warme, feuchtigkeitsgesättigte Luft tritt seitlich aus dem Gleiskörper aus.
  • In den erwärmten und getrockneten Schotter wird der Schaum appliziert. Hierzu wird z.B. eine Vorrichtung, die je bis zu acht Schaumlanzen für jede Schwellenseite aufweist und mehrere Schweben, z.B. zehn, gleichzeitig bedienen kann. Die Schaumlanzen können einzeln in den Schotterkörper durch eine Vortriebseinrichtung abgesenkt werden. Die notwendige Absenkung wird durch die Bestimmung der Neigung des Gleiskörpers von einem Prozessrechner für jede Lanze errechnet. Die Lanzen können am unteren Ende geschlossen sein und mit seitlichen Auslassdüsen mit gleichen oder verschiedenen Öffnungsweiten versehen sein. Innerhalb der Vorrichtung sind die Lanzen durch seitliche Antriebe versetzbar und werden durch Messeinrichtungen direkt neben dem Schwellenkörper positioniert. Nach dem Absenken der Lanzen auf den errechneten Punkt wird der vom Prozessrechner gesteuerte Schäumungsvorgang ausgelöst. Hierbei werden durch Pumpen für jede Lanze in den Mischkopf am oberen Ende der Lanze die errechneten Mengen der Komponenten gepumpt und dort vermischt und in den Schotterkörper gepresst. Gleichzeitig werden die Lanzen mit einem Antrieb aus dem Schotterbett herausgezogen in einer vorher vom Prozessrechner errechneten und gesteuerten Geschwindigkeit. Der Rechner erkennt den Endpunkt des Schäumungsprozesses und stellt die Pumpen ab bzw. schließt die Ventile am Mischkopf. Sofort wird die Lanze mit Pressluft freigeblasen und mit heißem Wasser nachgespült und wieder mit Pressluft trocken geblasen.
  • Die Vorrichtung wird nach diesem Takt hochgefahren gleichzeitig mit den Heizglocken. Während der Phase des Versetzens der Vorrichtung werden die Lufterwärmung und die Gebläse ausgeschaltet. Der Zug kann danach verfahren werden, um den Vorgang am anschließenden Segment zu wiederholen.
  • Die Lanzen sind auswechselbar an einem Teil montiert, das als Träger für die vertikale Einbringung in den Schotterkörper den Antrieb aufnimmt. Hierauf ist der Mischkopf angebracht. Der untere Teil der Lanze wird aus einem verschleißhemmenden Material, z.B. Wolframcarbid oder entsprechendem Stahl, hergestellt.

Claims (10)

  1. Gleisoberbau für einen Schienenweg auf einem quer zu dessen Erstreckung geneigten Untergrund (12) mit
    - einem Schotterkörper (16) aus einzelnen Schottersteinen (18) und
    - in dem Schotterkörper eingebetteten Schwellen (20), an denen Schienen (24) befestigbar sind, wobei der Schotterkörper (16) unterhalb der Schwellen (20) Lastabtragungsbereiche (26) aufweist, die beim Befahren der Schienen (24) über die Schwellen (20) vertikal auf den Schotterkörper (16) wirkende Lasten aufnehmen und den Untergrund (12) unterhalb des Schotterkörpers (16) übertragen,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass im Wesentlichen lediglich die Hohlräume zwischen den Schottersteinen (18) innerhalb der Lastabtragungsbereiche (26) des Schotterkörpers (16) zur Lagefixierung der Schottersteine (18) in diesen Bereichen (26) mit einem Schaummaterial (28), insbesondere einem PU-Schaummaterial, ausgefüllt sind und
    - dass zwischen dem Schotterkörper (16) und dem Untergrund (12) eine elastische Drainageschicht (14) angeordnet ist.
  2. Gleisoberbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drainageschicht (14) eine poröse Schicht aus untereinander verbundenen Elastomermaterial-Partikeln, insbesondere Gummipartikel aus vorzugsweise Reifenreziklat, aufweist.
  3. Gleisoberbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ober- und/oder unterhalb der Drainageschicht (14) ein Vlies angeordnet ist.
  4. Gleisoberbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellen (20) an ihren Unterseiten eine Besohlung (30) aus einem elastischen Material, insbesondere Kunststoffmaterial aufweisen.
  5. Gleisoberbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (24) höhenverstellbar an den Schwellen (20) befestigbar sind.
  6. Verfahren zur Erstellung eines Gleisoberbaus für einen Schienenweg auf einem quer zu dessen Erstreckung geneigten Untergrund, bei dem
    - auf dem Untergrund eine elastische Drainagematte (14) angeordnet wird,
    - auf der Drainagematte (14) ein Schotterkörper (16) aus einzelnen, zwischen sich Hohlräume aufweisenden Schottersteinen (18) gebildet wird,
    - in den Schotterkörper (16) Schwellen (20) eingebettet werden und
    - an den Schwellen (20) Gleise (24) befestigt werden, und
    - zur Lagefixierung der im Wesentlichen lediglich innerhalb von Lastabtragungsbereichen (26) des Schotterkörpers (16) unterhalb der Schwellen (20) befindlichen Schottersteine (18) in die Hohlräume zwischen diesen ein schäumbares Material (28) eingebracht wird.
  7. Verfahren zur Erstellung eines Gleisoberbaus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schottersteine (18) vor der Erstellung des Schotterkörpers (16) und/oder vor der Einbringung des schäumbaren Materials (28) in den Schotterkörper (16) gewaschen werden.
  8. Verfahren zur Erstellung eines Gleisoberbaus nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schotterkörper (16) vor dem Einbringen des schäumbaren Materials (16) erwärmt wird.
  9. Verfahren zur Erstellung eines Gleisoberbaus nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schotterkörper (16) Schwellen (20) mit einer Besohlung (30) aus einem elastischen Material, insbesondere Kunststoffmaterial, eingebettet werden.
  10. Verfahren zur Erstellung eines Gleisoberbaus nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schotterkörper (16) vor dem Einbringen des schäumbaren Materials (28) gestopft und/oder zur Erstsetzbildung in Vibrationen versetzt wird.
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