EP3002368B1 - Eisenbahnoberbau mit gleisbettmatte - Google Patents

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EP3002368B1
EP3002368B1 EP15192311.7A EP15192311A EP3002368B1 EP 3002368 B1 EP3002368 B1 EP 3002368B1 EP 15192311 A EP15192311 A EP 15192311A EP 3002368 B1 EP3002368 B1 EP 3002368B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mat
mpa
range
track bed
railway superstructure
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP15192311.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3002368A1 (de
Inventor
Gerd GRÜTZE
Hubert Christoph Schwind
Christian Renner
Tino GOLDHAUSEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Edilon Sedra GmbH
Original Assignee
Edilon Sedra GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Edilon Sedra GmbH filed Critical Edilon Sedra GmbH
Priority to PL15192311T priority Critical patent/PL3002368T3/pl
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    • 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
    • E01B2/00—General structure of permanent way
    • 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
    • E01B2204/01—Elastic layers other than rail-pads, e.g. sleeper-shoes, bituconcrete

Definitions

  • the invention relates to a railway superstructure with an elastic pad in the form of a track mat to reduce shock to track systems for rail vehicles.
  • Such a railway superstructure is from the EP 0 922 808 A2 known.
  • Underlay is a two-layer, resilient mat is used, the upper layer consists of polyurethane-bound rubber granulate and the lower layer of a rock wool plate.
  • One of the tasks of this resilient mat is to hinder the generation and propagation of low-frequency sound.
  • the resilient mat of the railway superstructure forms a mass-spring system that leads to an effective sound-absorbing storage of the tracks and thus the rails with proper tuning of the spring.
  • the spring of the mass-spring system is formed of a so-called entropy-elastic mat made of polyurethane or natural or synthetic rubber with a thickness between 15 mm and 40 mm.
  • a layer of gravel on low-lying elastomer layer, which lies between the superstructure and the ground, is from DE 10 2006 013 851 A known and serves to reduce vibration on railway tracks.
  • JP 54 153 407 A discloses a railway superstructure with a perforated polyurethane track mat according to the preamble of claim 1.
  • Polyurethane or rubber mats can be engineered for matching spring constant or modulus of elasticity to produce a mass-spring system with a low tuning frequency below 100 Hz in a railway superstructure, however, making such mats is quite expensive.
  • the invention is therefore based on the object to provide a railway track with resilient mat, the suspension behavior of the mat in the mass-spring system formed with the railway superstructure leads to a low tuning frequency below 100 Hz and their production causes low costs.
  • a non-inventive embodiment can be a resilient mat a track mat made of polyurethane bonded rubber recycling material. Further, perforations can be made in the mat across the plane of the mat, which are distributed over the surface and can form a grid and make up a volume fraction in the range of 10 to 40% of the volume of the mat.
  • the track bed mats can be designed with a density in the range of 360 to 580 kg / m 3 for tram operation and in the range of 580 to 700 kg / m 3 for the full-length track area.
  • the plate thickness can be in the range of 10 to 50 mm.
  • the starting material for producing the resilient mats can be procured inexpensively, and the production of perforated mats or plates is not expensive. While a solid material mat or sheet of polyurethane bonded rubber recycling material tends to show too low compliance, which does not meet the desired spring characteristics, when the necessary load bearing capacity is taken into account, the perforations may provide resilient compliance of the perforated mat or sheet Plate are created, which corresponds to the desired spring property, while the necessary carrying capacity is achieved. This is made possible by the fact that near-hole material of the mat can be displaced into the space of the perforations under dynamic loading, but with dynamic relief the material displaced into the hole space returns to its original position in a springy manner. The mat thus shows the overall behavior of a soft spring, while the load capacity of the mat withstands the stresses of driving on the tracks.
  • the width of the perforations is freely selectable in a large area.
  • a range of diameters of 5 to 30 mm may be well suited.
  • the suspension behavior of the perforated mat or plate can be described with the so-called bedding module.
  • the static ballast modulus (for static loads) should be in the range of 0.005 to 0.08 N / mm 2 and the dynamic ballast modulus should be in the range of 0.02 to 0.1 N / mm 2 .
  • An excellent value of the static bedding modulus is 0.014 N / mm 2 and of the dynamic bedding modulus 0.04 N / mm 2 at a material thickness of 23 mm.
  • the mat sinks about 1.7 mm.
  • a bearing plate of 65 Shore A lowers at the same load only 0.2 mm.
  • it is sufficient if the maximum allowable compressive stress of the trackbed mat is less than 2 N / mm 2 .
  • the gum recycling material contains fibrous material such as is found in the crushing of scrap tires.
  • the rubber fibers thus obtained can be present in a length range of 1 to 20 mm and make up a proportion of between 20 and 90% of mat material. Rubber granulates with a grain size between 1 and 5 mm can account for up to 60% of the mat material.
  • the in Fig. 1 Railway superstructure shown forms a track with two rails 1, with concrete sleepers 9 and a ballast layer 6. Below the ballast layer 6, a film or a fabric 7 may extend, as it is known.
  • the railway superstructure is closed to the ground 8 through a trackbed mat 10 which extends in length and width under the entire ballast layer 6 and, in a non-inventive embodiment, consists of polyurethane-bonded rubber recycling material, as will be described in detail below.
  • the non-inventive trackbed mat 10 is made of individual plates of z. B. 2000 x 1000 mm dimension, optionally with waste, composed.
  • the trackbed mat is preferably applied in two layers with non-overlapping shocks.
  • the thickness of a ballast bed is 300 to 390 mm depending on the design speed and can be divided into two layers, with one layer of the trackbed mat as an intermediate layer and the other layer as a bed of the ballast bed.
  • the elastic compliance of the two layers is dimensioned so that the desired embedding results.
  • the plate thickness and the plate density are chosen, taking into account the volume fraction of the holes 11 for the respective application areas.
  • roadway is constructed in layers and includes tram rails 1, which is included in the interposed Kammer Strukturllmaschinen 2 in a pavement layer as a pavement 3.
  • the rails 1 are mounted on a concrete slab 5, which may have a thickness between 200 and 400 mm.
  • an elastic support plate. 4 added to reduce the generation of sound when driving on the tram track.
  • the non-inventive trackbed mat 10 is in Fig. 3 shown closer and has a plate thickness in the range of 10 to 50 mm.
  • the dimensions depend on the application and may include plates with lengths of 1000 to 2000 mm and widths of 500 to 1000 mm.
  • In the plate body transversely to the plane of the plate perforations 11 are regularly attached, which are formed continuously or as blind holes.
  • the volume of the holes 11 is 10 to 40% of the plate volume of the mats 10.
  • the hole diameter is in the range of 5 to 30 mm.
  • the mats are made of recycled rubber bonded by polyurethane.
  • the production takes place under a certain pressing pressure in order to achieve a desired density of the plate with regard to its respective application.
  • the exact degree of density is set with regard to the required load-bearing capacity and the desired resilience of the mat. The denser the mat, the less yielding it is.
  • a punched unreinforced mat of density 480 kg / m 3 with a thickness of 23 mm and perforations of 15 mm diameter was produced.
  • the resilience of the trackbed mat is measured by the ballast module according to DIN 45673-7.
  • the maximum allowable compressive stress for this mat was 0.15 N / mm 2 .
  • the specially described mat is suitable for the elastic storage and structure-borne noise reduction of buildings and railways. It creates a mass-spring system in this environment, with the relevant Eingladenämmconnect is achieved due to the low ballast modules of the mat.
  • the depression of the perforated mat at a stress ⁇ of 0.025 N / mm 2 is about 1.7 mm and thus fulfills the criterion of a static bedding modulus C stat of 0.014 N / mm 3 at 23 mm material thickness.
  • the elastic support plate 4 may consist of a polyurethane plate or a rubber plate with a Shore A hardness of 65 in order to absorb the considerable surface load on the rail. In such a plate, a depression that is 10 times smaller than would be the case with the same load is established if an equally sized plate of the mat formation 10 were used. Therefore, bearing plates 4 are unsuitable as trackbed mats 10, it lacks the necessary compliance. Conversely, plates on the type of trackbed mats 10 are unsuitable as bearing plates 4, because their permissible Compressive stress is too small for the significant loads below the rail foot.
  • the track bed mats 10 according to the invention are made of polyurethane, since it is ensured by suitable perforations in mats suitably thick 10 that a suspension behavior with sufficient depression in rail operation or in the operation of a train is achieved.
  • the suspension behavior is determined by the static and dynamic bedding modulus, which is in the range of 0.005 to 0.08 N / mm 2 for the static bedding modulus and in the range of 0.02 to 0.1 N / mm 2 for the dynamic bedding modulus.
  • polyurethane plates with the following mechanical properties: properties standard value unit Remarks tensile strenght ISO 1798 > 0.4 MPa elongation ISO 1798 > 200 % Stat. Pressure module at + 23 ° C DIN 45673-7 0.06 MPa 0, 005-0.02 MPa 0.06 MPa 0, 01-0.04 MPa Dyn.
  • Such plates are produced with perforations 11, wherein preferably the mat 10 thus produced is provided with a casting skin.
  • the dimensions of the polyurethane mat are in the range of dimensions of the track bed mats 10 of recycled rubber material but with a tendency to thinner web walls 12.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Railway Tracks (AREA)

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Eisenbahnoberbau mit einer elastischen Unterlage in Form einer Gleisbettmatte um Erschütterungen an Gleisanlagen für schienengebundene Fahrzeuge zu vermindern.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Ein derartiger Eisenbahnoberbau ist aus der EP 0 922 808 A2 bekannt. Als
  • Unterlage wird eine zweischichtige, federnde Matte verwendet, deren obere Schicht aus Polyurethangebundenem Gummigranulat und deren untere Schicht aus einer Steinwolleplatte besteht. Aufgabe dieser federnden Matte ist unter anderem, die Erzeugung und Ausbreitung von niederfrequentem Schall zu behindern. Zusammen mit der federnden Matte bildet der Eisenbahnoberbau ein Masse-Feder-System, das bei richtiger Abstimmung der Feder zu einer wirksamen schalldämmenden Lagerung der Gleise und damit auch der Schienen führt.
  • Eine weitere schalldämmende Lagerung von Gleisen ist aus der DE 199 52 803 A1 bekannt. Dort wird die Feder des Masse-Feder-Systems aus einer sogenannten Entropie-elastischen Matte aus Polyurethan oder Natur- oder Synthese-Kautschuk mit einer Dicke zwischen 15 mm und 40 mm gebildet.
  • Eine Schottertrageschicht auf tiefliegender Elastomerschicht, die zwischen Oberbau und Untergrund liegt, ist aus der DE 10 2006 013 851 A bekannt und dient der Verminderung von Erschütterungen an Gleisanlagen.
  • JP 54 153 407 A offenbart einen Eisenbahnoberbau mit einer gelochten Gleisbettmatte aus Polyurethan gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • J Matten aus Polyurethan oder aus Kautschuk können fertigungstechnisch auf passende Federkonstante bzw. Elastizitätsmodul eingestellt werden, um bei einem Eisenbahnoberbau ein Masse-Feder-System mit einer niedrigen Abstimmungsfrequenz unterhalb von 100 Hz zu erzeugen, jedoch ist die Herstellung derartiger Matten ziemlich teuer.
    • Allgemeine Beschreibung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Eisenbahnoberbau mit federnder Matte bereitzustellen, wobei das Federungsverhalten der Matte in dem mit dem Eisenbahnoberbau gebildeten Masse-Feder-System zu einer niedrigen Abstimmungsfrequenz unterhalb 100 Hz führt und deren Herstellung niedrige Kosten verursacht.
  • In einer nicht erfindungsgemäßen Ausführung kann als federnde Matte eine Gleisbettmatte aus mit Polyurethan gebundenem Gummi-Recyclingmaterial bestehen. Ferner können in der Matte quer zur Ebene der Matte Lochungen angebracht werden, die über die Oberfläche verteilt angeordnet sind und ein Raster bilden können sowie einen Volumenanteil im Bereich von 10 bis 40 % am Volumen der Matte ausmachen. Die Gleisbettmatten können mit einer Dichte im Bereich von 360 bis 580 kg/m3 für den Straßenbahnbetrieb und im Bereich von 580 bis 700 kg/m3 für den Vollbahnbereich ausgebildet werden. Die Plattendicke kann im Bereich von 10 bis 50 mm liegen.
  • Das Ausgangsmaterial zur Herstellung der federnden Matten kann preisgünstig beschafft werden, und auch die Herstellung von gelochten Matten oder Platten ist nicht teuer. Während eine Vollmaterial-Matte oder -Platte aus mit Polyurethan gebundenem Gummi-Recyclingmaterial tendenziell eine zu geringe Nachgiebigkeit zeigt, was nicht den gewünschten Federeigenschaften entspricht, wenn die notwendige Tragfähigkeit mit ins Kalkül gezogen wird, kann durch die Lochungen eine federnde Nachgiebigkeit der gelochten Matte oder Platte geschaffen werden, die der gewünschten Federeigenschaft entspricht, während gleichzeitig die notwendige Tragfähigkeit erreicht wird. Dies wird dadurch möglich, dass sich lochnahes Material der Matte bei dynamischer Belastung in den Raum der Lochungen hinein verdrängen lässt, wobei jedoch bei dynamischer Entlastung das in den Lochraum verdrängte Material wieder in seine Ursprungsstellung federnd zurückkehrt. Die Matte zeigt so insgesamt das Verhalten einer weichen Feder, während die Tragfähigkeit der Matte den Belastungen des Fahrbetriebs auf den Gleisen standhält.
  • Die Weite der Lochungen ist in einem großen Bereich frei wählbar. Für die Herstellung der gelochten Matten kann ein Bereich der Durchmesser von 5 bis 30 mm gut geeignet sein.
  • Das Federungsverhalten der gelochten Matte oder Platte kann mit dem sogenannten Bettungsmodul beschrieben werden. Der statische Bettungsmodul (für statische Belastungen) sollte im Bereich von 0,005 bis 0,08 N/mm2 und der dynamische Bettungsmodul im Bereich von 0,02 bis 0,1 N/mm2 liegen. Ein hervorragend guter Wert des statischen Bettungsmoduls ist 0,014 N/mm2 und des dynamischen Bettungsmoduls 0,04 N/mm2 bei 23 mm Materialdicke. Bei einer Spannung σ von 0,025 N/mm2 senkt sich die Matte etwa 1,7 mm ein. (Im Vergleich: Eine Lagerungsplatte von 65 Shore A senkt sich bei der gleichen Belastung nur 0,2 mm ein.) Vorzugsweise genügt es, wenn die maximal zulässige Druckspannung der Gleisbettmatte kleiner als 2 N/mm2 ist.
  • Zur Erzielung des niedrigen Bettungsmoduls ist es günstig, wenn das Gummi-Recyclingmaterial faseriges Material enthält, wie es beim Zerkleinern von Altreifen anfällt. Die so gewonnenen Gummifasern können in einem Längenbereich von 1 bis 20 mm zugegen sein und einen Anteil zwischen 20 und 90 % an Mattenmaterial ausmachen. Gummigranulate in einer Körnung zwischen 1 und 5 mm können einen Anteil im Bereich bis zu 60 % an dem Mattenmaterial ausmachen.
  • Die gestellte Aufgabe wird jedoch dadurch gelöst, dass die Matte als Gleisbettmatte (10) aus Polyurethan einer Spezifikation wie folgt besteht:
    • Zugfestigkeit: > 0,4 MPa
    • Bruchfestigkeit: > 200%
    • Statisches Druckmodul: 0,06 bis 0,42 MPa
    • Dynamisches Druckmodul: 0,21 bis 0,51 MPa
    • Reißfestigkeit: > 10N/cm
    und dass die Gleisbettmatte 10 quer zur Mattenebene Lochungen 11 aufweist, die über die Mattenoberfläche verteilt angebracht sind, und eine solche Dicke aufweist, dass ein Federungsverhalten mit einem statischen Bettungsmodul im Bereich von 0,005 bis 0,08 N/mm2 und mit einem dynamischen Bettungsmodul im Bereich von 0,02 bis 0,1 N/mm2 für die Matte als solche erzielt wird. Zudem weist die Gleisbettmatte 10 quer zur Mattenebene und über die Mattenoberfläche verteilte Lochungen 11 auf, deren Durchmesser im Bereich von 5 bis 30 mm liegt und deren Volumenanteil 10 bis 40 % des Mattenvolumens ergibt. Kurzbeschreibung der Figuren
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben. Dabei zeigen:
    • Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Eisenbahnoberbau,
    • Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Fahrbahn mit Straßenbahnschiene und
    • Fig. 3 eine gelochte Gleisbettmatte.
    Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Der in Fig. 1 dargestellte Eisenbahnoberbau bildet ein Gleis mit zwei Schienen 1, mit Betonschwellen 9 und einer Schotterschicht 6. Unterhalb der Schotterschicht 6 kann sich eine Folie oder ein Gewebe 7 erstrecken, wie es bekannt ist. Der Eisenbahnoberbau wird zum Untergrund 8 hin durch eine Gleisbettmatte 10 abgeschlossen, die sich in Länge und Breite unter der gesamten Schotterschicht 6 erstreckt und , in einer nicht erfindungsgemäßen Ausführung, aus mit Polyurethan gebundenem Gummi-Recyclingmaterial besteht, wie nachfolgend im Einzelnen beschrieben wird.
  • Die nicht erfindungsgemäße Gleisbettmatte 10 wird aus einzelnen Platten von z. B. 2000 x 1000 mm Abmessung, gegebenenfalls unter Verschnitt, zusammengesetzt. Um eine gleichmäßige Einbettung zu erzielen, wird die Gleisbettmatte bevorzugt in zwei Lagen mit sich nicht überschneidenden Stößen angewendet. Die Dicke eines Schotterbetts beträgt 300 bis 390 mm in Abhängigkeit von der Entwurfsgeschwindigkeit und kann in zwei Schichten unterteilt werden, mit der einen Lage der Gleisbettmatte als Zwischenlage und der anderen Lage als Unterlager des Schotterbettes. Die elastische Nachgiebigkeit der beiden Lagen ist so bemessen, dass sich die gewünschte Einbettung ergibt. Hierzu werden die Plattendicke und die Plattendichte unter Berücksichtigung des Volumenanteils der Lochungen 11 für die jeweiligen Anwendungsbereiche passend gewählt.
  • Die in Fig. 2 dargestellte Fahrbahn ist schichtweise aufgebaut und enthält Straßenbahnschienen 1, die bei zwischengefügten Kammerfüllelementen 2 in eine Pflasterschicht als Fahrbahndecke 3 einbezogen ist. Die Schienen 1 sind auf einer Betonplatte 5 befestigt, die eine Dicke zwischen 200 und 400 mm aufweisen kann. Zwischen Schienenfuß und Betonplatte 5 ist eine elastische Lagerungsplatte 4 gefügt, um die Schallerzeugung beim Befahren der Straßenbahnschiene zu vermindern.
  • Die nicht erfindungsgemäße Gleisbettmatte 10 ist in Fig. 3 näher dargestellt und weist eine Plattendicke im Bereich von 10 bis 50 mm auf. Die Abmessungen richten sich nach der Anwendung und kann Platten mit Längen von 1000 bis 2000 mm und Breiten von 500 bis 1000 mm umfassen. In dem Plattenkörper quer zur Plattenebene sind regelmäßig Lochungen 11 angebracht, die durchgehend oder als Sacklöcher ausgebildet sind. Das Volumen der Lochungen 11 beträgt 10 bis 40 % des Plattenvolumens der Matten 10. Der Lochungsdurchmesser liegt im Bereich von 5 bis 30 mm.
  • Die Matten werden aus recyceltem Gummi hergestellt, das durch Polyurethan gebunden wird. Man presst zunächst dickere Blöcke und spaltet in einem späteren Verfahrensschritt einzelne Platten mit gewünschter Dicke ab. Mit der Pressung des Blockes werden gleichzeitig die Lochungen 11 angebracht, indem Pressstempel durch die Bohrungen einer Werkzeug-Lochplatte hindurch in das noch nicht ausgehärtete Material des Blockes hineingepresst werden. Auf diese Weise sind die Lochungen 11 mit einer Gießhaut umgeben, was für die Qualität der Matte von Bedeutung ist. Die Herstellung erfolgt unter einem gewissen Pressdruck, um eine gewünschte Dichte der Platte im Hinblick auf ihre jeweilige Anwendung zu erzielen. Das jeweils genaue Maß der Dichte wird mit Rücksicht auf die erforderliche Tragfähigkeit und die gewünschte Nachgiebigkeit der Matte eingestellt. Je dichter die Matte, umso weniger nachgiebig ist sie. Andererseits müssen die statischen und dynamischen Belastungen von der Matte bewältigt werden, was wiederum eine gewisse Dichte der Stege 12 zwischen den Lochungen 11 erforderlich macht. Rezeptur des nicht erfindungsgemäßen Mattenmaterials
    Gewichtsanteile
    Fasern 20-90%
    Granulat 1-5 mm Körnung 0-60%
    Polyurethane MDI Prepolymer 3-15%
    Polyole 3-15%.
    nicht erfindungsgemäßes Besipiel
    Gewichtsanteile
    Fasern 1-5 mm lang 24 %
    Fasern 8-20 mm lang 5 %
    Granulat 1-5 mm Körnung 55 %
    Polyurethane MDI Prepolymer 8 %
    Polyole 8 %.
  • Es wurde eine gelochte unbewehrte Matte einer Dichte von 480 kg/m3 mit einer Dicke von 23 mm und mit Lochungen von 15 mm Durchmesser hergestellt. Die Nachgiebigkeit der Gleisbettmatte wird durch den Bettungsmodul nach DIN 45673-7 gemessen. Bei dem Ausführungsbeispiel betrug der statische Bettungsmodul Cstat ∼ 0,014 N/mm2 bei σ = 0,025 N/mm2. Der dynamische Bettungsmodul betrug ∼ 0,04 N/mm2 bei σ = 0,03 N/mm2 und 40 Hz. Die maximal zulässige Druckspannung bei dieser Matte betrug 0,15 N/mm2.
  • Die speziell beschriebene Matte ist für die elastische Lagerung und Körperschallminderung von Bauwerken und Gleisfahrwegen geeignet. Es wird in dieser Umgebung ein Masse-Feder-System geschaffen, mit dem das relevante Einfügedämmmaß infolge der geringen Bettungsmodule der Matte erreicht wird. Im statischen Bereich liegt die Einsenkung der gelochten Matte bei einer Spannung σ von 0,025 N/mm2 bei etwa 1,7 mm und erfüllt damit das Kriterium eines statischen Bettungsmoduls Cstat von 0,014 N/mm3 bei 23 mm Materialstärke.
  • Es sei bemerkt, dass die elastische Lagerungsplatte 4 aus einer Polyurethanplatte oder einer Gummiplatte mit einer Shore-Härte A von 65 bestehen kann, um die erhebliche Flächenlast am Schienenfuß aufzunehmen. Bei einer solchen Platte stellt sich eine Einsenkung ein, die 10-fach kleiner ist, als sich bei der gleichen Last einstellen würde, wenn eine gleich bemessene Platte der Mattenausbildung 10 verwendet werden würde. Deshalb sind Lagerplatten 4 ungeeignet als Gleisbettmatten 10, es fehlt an der nötigen Nachgiebigkeit. Umgekehrt sind Platten nach Art der Gleisbettmatten 10 ungeeignet als Lagerplatten 4, weil ihre zulässige Druckspannung zu klein für die erheblichen Lasten unterhalb des Schienenfußes sind.
  • Die erfindungsgemäßen Gleisbettmatten 10 werden aus Polyurethan hergestellt, da durch geeignete Lochungen in passend dicken Matten 10 dafür gesorgt wird, dass ein Federungsverhalten mit ausreichender Einsenkung im Schienenverkehrsbetrieb bzw. im Betrieb einer Bahn erzielt wird. Das Federungsverhalten wird durch den statischen und dynamischen Bettungsmodul bestimmt, der für den statischen Bettungsmodul im Bereich von 0,005 bis 0,08 N/mm2 und für den dynamischen Bettungsmodul im Bereich von 0,02 bis 0,1 N/mm2 liegt.
  • Für den Schienenverkehr entwickelte Polyurethanplatten haben folgende mechanische Eigenschaften:
    Eigenschaften Norm Wert Einheit Anmerkungen
    Zugfestigkeit ISO 1798 > 0,5 MPa
    Bruchdehnung ISO 1798 > 250 %
    Stat. Druckmodul bei +23°C DIN 45673-7 0,42 0,12 MPa 0,005-0,02 MPa
    MPa 0,01-0,04 MPa
    Dyn. Druckmodul bei +23°C DIN 45673-7 0,29-0,51 MPa 5-30 Hz bei 0,03 MPa Vorlast
    Verlustfaktor (Tangens Delta) DIN 45673-7 0,3 - 5-30 Hz bei 0,03 MPa Vorlast
    Dauerschwellversuch mit 3 Mio. Belastungszyklen bei 3 Hz, Belastungsbereiche 0,01-0.03 und 0,01-0,05 MPa: Differenz im stat. Druckmodul DIN 45673-7 < 11 % Belastungsbereich 0, 01-0,03 MPa
    <8 % Belastungsbereich 0, 01-0,05 MPa
    Dyn. Wasserabsorptionstest 24h bei 0,3 Hz Belastungsbereich 0,02-0,06 MPa: Differenz im stat. Druckmodul DIN 45673-7 (zusätzlich) < 11 % Nass
    <4 % Wieder trocken
    Druckmodul bei -20°C DIN 45673-7 0, 13 MPa Stat.: 0,01-0,04 MPa
    0,56-1,06 MPa Dyn.: 5-30 Hz 0,03
    MPa Vorlast
    Druckmodul bei +50°C DIN 45673-7 0, 13 MPa Stat.: 0,01-0,04 MPa
    Dyn. : 5-30 Hz 0,03
    0,26-0,47 MPa MPa Vorlast
    Glasübergangstemperatur (DMTA) ASTM D 4065 IEC 61006 -30 °C DTMA "dual cantilever"-Test bei 1 Hz, +2°C/min Größe Prüfmuster 10x15x60 mm
    Reißfestigkeit ASTM D 3574/F > 10 N/cm
    Druckverformungsrest nach 7 Tagen bei +23°C (50%) ISO 1856 B < 5 %
  • Brauchbar sind auch Polyurethanplatten mit folgenden mechanischen Eigenschaften:
    Eigenschaften Norm Wert Einheit Anmerkungen
    Zugfestigkeit ISO 1798 > 0,4 MPa
    Bruchdehnung ISO 1798 > 200 %
    Stat. Druckmodul bei +23°C DIN 45673-7 0,06 MPa 0, 005-0,02 MPa
    0,06 MPa 0, 01-0,04 MPa
    Dyn. Druckmodul bei +23°C DIN 45673-7 0,21-0,29 MPa 5-30 Hz bei 0,02 MPa Vorlast
    Verlustfaktor (Tangens Delta) DIN 45673-7 0,4 - 5-30 Hz bei 0,02 MPa Vorlast
    Glasübergangstemperatur (DMTA) ASTM D 4065 IEC 61006 -30 °C DTMA "dual cantilever"-Test bei 1 Hz, +2°C/min Größe Prüfmuster 10x15x60 mm
    Reißfestigkeit ASTM D 3574/F > 10 N/cm
    Druckverformungsrest nach 7 Tagen bei +23°C (50%) ISO 1856 B < 5 %
  • Solche Platten werden mit Lochungen 11 hergestellt, wobei vorzugsweise die so hergestellte Matte 10 mit einer Gießhaut versehen ist. Die Abmessungen der Polyurethanmatte liegen in dem Bereich der Abmessungen der Gleisbettmatten 10 aus Gummi-Recyclingmaterial, jedoch mit einer Tendenz zu dünneren Stegwänden 12.

Claims (7)

  1. Eisenbahnoberbau umfassend:
    ein Gleistraasvstem (5, 6, 9), auf diesem montierte Schienen (1) und eine
    Gleisbettmatte (10) mit quer zur Mattenebene und über die Mattenoberfläche verteilten Lochungen (11) als fortlaufende Unterlage des
    Gleistragsystems, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale:
    a) die Gleisbettmatte besteht aus Polyurethan einer Spezifikation wie folgt:
    Zugfestigkeit: > 0,4 MPa, Bruchfestigkeit: > 200%,
    Statisches Druckmodul: 0,06 bis 0,42 MPa,
    Dynamisches Druckmodul: 0,21 bis 0,51 MPa,
    Reißfestigkeit: > 10N/cm und
    dass mit der Gleisbettmatte (10) ein Federungsverhalten mit einem statischen Bettungsmodul im Bereich von 0,005 bis 0,080 N/mm2 und mit einem dynamischen Bettungsmodul im Bereich von 0,02 bis 0,1 N/mm2 für die Gleisbettmatte (10) als solche erzielt wird,
    b) der Durchmesser der Lochungen (11) liegt im Bereich von 5 bis 30 mm, und
    c) die Lochungen (11) ergeben einen Volumenanteil von 10 bis 40 % des Mattenvolumens.
  2. Eisenbahnoberbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleisbettmatte (10) aus einzelnen, aneinander gereihten Platten aufgebaut ist.
  3. Eisenbahnoberbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten Längenmaße im Bereich von 1000 bis 2000 mm und Breitenmaße im Bereich von 500 bis 1000 mm aufweisen.
  4. Eisenbahnoberbau nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Lagen von Platten vorgesehen sind, deren Stöße sich nicht überschneiden.
  5. Eisenbahnoberbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleisbettmatte (10) sich in voller Länge und Breite des Gleisbettes erstreckt.
  6. Eisenbahnoberbau nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der statische Bettungsmodul Cstat 0,014 N/mm2 ± 0,0028 N/mm2 beträgt.
  7. Eisenbahnoberbau nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der dynamische Bettungsmodul Cdyn 0,04 N/mm2 ± 0,008 N/mm2 beträgt.
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