HU216174B

HU216174B - Vasúti felépítmény és alépítmény sínhez kötött járművekhez

Info

Publication number: HU216174B
Application number: HU311/91A
Authority: HU
Inventors: Heinrich Salzmann
Original assignee: Allgemeine Baugesellschaft - A. Porr Ag.
Priority date: 1990-01-30
Filing date: 1991-01-29
Publication date: 1999-04-28
Also published as: AT405197B; ATE101218T1; DE59100962D1; CS9100201A2; ATA19990A; CZ278333B6; HUT56894A; SK279244B6; HU910311D0; EP0440597B1; EP0440597A1

Abstract

A találmány tárgya vasúti felépítmény és alépítmény sínhez kötöttjárművekhez, amelynél a síntalp közvetve vagy közvetlenül, előnyösenközbenső alátétlemezen keresztül, őldható kötéssel va rögzítve atalpfákhőz, amely kavicságyőn keresztül van az alapőzásra fektetve. Atalálmány szerinti vasúti felépítmény és alépítmény úgy vankialakítva, hőgy a betőn talpfák kavicsággyal (16) érintkező felületelegalább egy, gűmielasztikűs anyagból álló réteggel (18) van bevőnv ,amely legalább részben adhéziós kapcsőlatban áll a betőn talpfa (1)felületével. ŕ

Description

A találmány tárgya vasúti felépítmény és alépítmény sínhez kötött járművekhez, amelynél a síntalp közvetve vagy közvetlenül, előnyösen közbenső alátétlemezen keresztül, oldható kötéssel van rögzítve a talpfákhoz, amely kavicságyon keresztül van az alapozásra fektetve.

Vasúti tartószerkezeteknél alapvetően két felépítménytípus különböztethető meg, ahol az egyik a hagyományos, kavicságyas felépítmény, a másik pedig a kavics nélküli vasúti al- és felépítmény. A kavicsmentes konstrukció általában a helyszínen elkészített, szükség esetén acélszerkezettel megerősített beton tartóblokkból áll, amelyre azután rákerülnek a tartólemezek vagy talpfák. Többnyire kiegyenlítőréteget is közbeiktatnak, amely nemcsak a magasságkülönbséget egyenlíti ki, hanem gondoskodik a talpfa, illetve a tartólemez és a betonblokk közötti egyenletes erőátvitelről is. Ez az erőátvitel például csak csillapítva viheti át a rezgéseket. Továbbá követelmény az is, hogy a vasúti járművek terhelése következtében biztosított legyen a sínek bizonyos mértékű rugalmas behajlása. Ezt a behajlást vagy a talpfák rugalmas alátámasztásával, például gumialátétekkel vagy hasonlókkal érhetjük el, vagy, illetve ezt kiegészítve rugalmas közbülső réteget lehet elhelyezni a sínek alatt.

A kavics nélküli felépítmények kialakításában jelentős fejlődést értek el, miáltal kisebb építési magasságot értek el, és a szilárdan helyhez kötött betontestes konstrukcióknál, mint például hidaknál vagy alagutaknál, csaknem karbantartásmentes üzem biztosítható. Az úgynevezett kavics nélküli felépítmény további előnye, hogy kisebb az építési magassága, és ezáltal az olyan alagutaknál, ahol a kavicságyat eltávolították, és egy kavicsmentes felépítményt alakítottak ki, az alagút keresztmetszetének növelése nélkül magasabb rakományok (mint például konténerek, tehergépjárművek) szállítása válik lehetségessé a normál vagonokon, mint ahogyan az a kavicságyas felépítmény mellett lehetséges lenne. A fent említett okok miatt, különösen a nagy sebességű vasúti pályáknál, jelentősen előrehaladtak a kavics nélküli felépítménnyel kapcsolatos fejlesztési munkák. így például a 0 277 090 számú EP szabadalmi bejelentés egy olyan kavicsmentes vasúti felépítményt ismertet, amelynél teljes egészében gumielasztikus bevonattal ellátott talpfákat alkalmaznak. Ez a bevonat gondoskodik a talpfák lehetőség szerinti teljes felületű terheléselosztó felfekvéséről az alépítményen.

A kavicságyas alépítményre helyezett talpfák különösen nagy terhelésnek vannak kitéve. A talpfákat hagyományosan jól kiszárított tölgyfából készítik, amelyet felhasználás előtt (elsősorban kátrányszármazékokkal) impregnálnak annak érdekében, hogy az időjárási és a mikrobiológiai hatásokkal szemben különösen ellenálló legyen. A síneket általában úgynevezett sínszögekkel rögzítik a talpfához. A talpfa hang- és rezgéscsillapító hatású. A fából készült új talpfák beszerzésének egyre növekvő nehézségei mellett a további felhasználásra már alkalmatlan talpfák feldolgozása is komoly környezeti terhelést jelent. Ezeket a fából készült talpfákat nem lehet minden további nélkül elégetni, mert égés közben nagy mennyiségű, a környezetre rendkívül ártalmas gáznemű égéstermék keletkezik.

Fából készült talpfák helyett acélból készült talpfák alkalmazására is javaslatot tettek. Ezek a talpfák a fából készült talpfákkal szemben azzal a hátránnyal járnak, hogy mind a hang-, mind pedig a mechanikus rezgéseket csillapítás nélkül továbbítják az alépítmény felé, miáltal egyrészt nagyobb zajterhelés keletkezik, másrészt pedig hamarabb válik szükségessé a kavicságy újratömedékelése.

Ezenkívül előfeszített, illetve nem előfeszített vasalású beton talpfák is ismertek, amelyek ugyan nagyobb tömegük és eltérő rugalmasságuk miatt az acél talpfáknál jobb tulajdonságokkal rendelkeznek, mégis még mindig rosszabb tulajdonságokkal rendelkeznek a hangés mechanikus rezgések csillapítását illetően, mint a fából készült talpfák.

Ismeretes továbbá olyan megoldás is, amelynél a kavicságyra gumielasztikus anyagból készült fóliát borítanak, és közvetve vagy közvetlenül erre fektetik a talpfákat. Az ilyen fólia alkalmazása mindenesetre azzal a hátránnyal jár, hogy a vasúti tömedékelőmunkák során a fólia tönkremegy, ezért ezek a tulajdonságok csak időben korlátozottan érhetők el.

A jelen találmány célja olyan vasúti felépítmény és alépítmény kialakítása, amely jó hangtompító hatással rendelkezik, valamint ezzel egyidejűleg hatásosan megakadályozható a talpfák elcsúszása a kavicságyon, és amelynél a kavicságy karbantartása, például vasúti tömedékelőgépekkel, elvégezhető.

A találmány szerinti célkitűzést olyan sínhez kötött járművekhez alkalmas vasúti felépítmény és alépítmény kialakításával éljük el, amelynél a sínek síntalpa közvetve vagy közvetlenül, előnyösen gumielasztikus anyaggal, például gumival, poliuretánnal vagy hasonlóval bevont közbenső lemezen keresztül oldható kötéssel kapcsolódik a talpfákhoz, ahol az adott esetben előfeszített vasalással, különösen acélvasalással ellátott beton talpfák mindegyike legalább két sínnel van összekötve, és egy kavicságyon keresztül van a talajra lefektetve, amelyre az jellemző, hogy a beton talpfák kavicsággyal érintkező felülete legalább egy, gumielasztikus anyagból álló réteggel van bevonva, amely legalább részben adhéziós kapcsolatban áll a beton talpfa felületével. A beton talpfák gumielasztikus bevonata a kerék és a kavicságy között csillapított erőátvitelt biztosít, így különösen a nagyfrekvenciás rezgések, amelyek a kavicságy korai ülepedéséhez vezetnek, csak kis energiacsúcsokkal kerülnek átvitelre, miáltal a kavicságy élettartama is megnövelhető. Ezenkívül az ilyen bevonattal ellátott beton talpfa eltolódással szembeni ellenállása lényegesen megnő egy bevonat nélküli beton talpfához képest, így e tekintetben is hosszabb élettartam várható. Továbbá a kavicságy karbantartási munkáit is a hagyományos tömedékelőgépekkel lehet elvégezni, mivel sem fólia, sem ahhoz hasonló nem szükséges a kavicságyon, amelyek a tömedékelés során tönkremehetnének. Egy további előny, hogy a hallható tartományba eső rezgések is csillapítva jutnak át, miáltal a hangkibocsátás okozta környezeti terhelés is alacsony szinten tartható.

HU 216 174 Β

A beton talpfa felületét beborító réteg vastagsága előnyösen 1-5 mm között van. Ebben a tartományban optimális élettartam, különösen jó hangcsillapítás és a beton talpfák nagy elvándorlási ellenállása érhető el. Amennyiben ez a réteg a teljes felületet bevonja, akkor a beton talpfa hangkibocsátása a levegő irányában is jelentősen lecsökken, ami a gyártás során sem jár feltétlenül a munkaráfordítás növekedésével.

Ha többrétegű bevonóréteg van alkalmazva, akkor a jellemzők különösen jó optimálása érhető el. A közvetlenül a kavicsággyal érintkező felület ilyenkor nagy beszakadás! és továbbszakadási ellenállású réteg lehet, míg a többi rétegnél más tulajdonságok dominálhatnak. Például az egyik réteg különösen jó hangtompító tulajdonságokkal rendelkezhet, egy másik réteg pedig a rezgések és lökések továbbadásának belső csillapítását biztosíthatja, amelyek a kavicságy idő előtti szétrázódásához vezetnének.

Ha a bevonóréteg egy fóliát is tartalmaz, akkor előre gyártott elemeket is lehet alkalmazni, ahol a legegyszerűbben csupán a kiválasztott helyeken, például az alsó felfekvő felületen alkalmazunk ilyen rétegeket, amelyek a talpfa anizotrop tulajdonságát teszik lehetővé.

Bizonyos esetekben, például amikor különösen nagy tapadó szilárdság elérése a cél, a bevonóréteg és a beton talpfa között adhéziós anyag, előnyösen egy tapadásközlő is alkalmazható.

Ha a bevonóréteg egy szórással felvitt bevonat, akkor a rétegvastagság különösen jól kézben tartható. Ezáltal egyrészt egyenletes rétegvastagság biztosítható, másrészt pedig a különböző rétegvastagságok közti átmenet is egyenletesebb lesz, ami lényegesen megnöveli a bevonóréteg élettartamát.

Ha a bevonóréteg egy merítéssel felvitt bevonat, akkor például egy egyszeri bemerítéssel rendkívül egyenletes rétegvastagság és egyenletes átmenetek biztosíthatók. Továbbá lehetőség van arra is, hogy többszöri bemerítéssel a még nem teljesen megkötött rétegek között különösen nagy kötési szilárdság jöjjön létre.

Egy különösen előnyös kiviteli példa esetén, amely alacsonyabb hőmérséklet esetén is egyenletes jellemzőket biztosít, a bevonóréteg hidraulikus kötőanyagból, különösen cementből, például portlandcementből, a DIN 53 445 szerint meghatározott, legfeljebb TÁ_max=8 °C értékű műanyagból és adott esetben adalékanyagokból van kialakítva. Az ilyen bevonatok még alacsonyabb hőmérséklet esetén is rendelkeznek még a szükséges viszkoelasztikus tulajdonságokkal, továbbá különösen jól tapadnak a beton talpfákhoz, és a bevonatok rétegeinek esetleges leválása esetén a későbbi üzem során is lehetséges azok javítása.

Ha a bevonóréteg pórusokkal, előnyösen zárt pórusokkal rendelkezik, akkor egy újabb lehetőség adódik bevonat rugalmassági karakterisztikájának változtatására, és különösen a zárt pórusok esetén befolyásolható a hangvezetési viselkedés is.

Amennyiben a bevonóréteg adalékanyagokat, mint például kőlisztet tartalmaz, a bevonat fajsúlyának lényeges változtatása érhető el, miáltal egyrészt a rugalmassági karakterisztika módosítható (például gumielasztikus adalékanyag, mint például gumihulladék vagy hasonlók alkalmazásával), vagy a tömeg növelésével megváltoztathatók a hangvezetési jellemzők.

Ha a talpfa legalább részben a kavicsággyal nem érintkező felületén is be van vonva egy réteggel, akkor különösen hatékonyan csökkenthető a talpfa hangkisugárzása, ahol a bevonat megfelelő fizikai tulajdonságok esetén rezgéscsillapító alátétként is szolgálhat a sínrögzítések alatt.

Ha a bevonat rétegvastagsága a kavicsággyal nem érintkező felületeken nagyobb, mint a kavicsággyal érintkező felületeken, és a két eltérő rétegvastagság közti átmenet fokozatos, akkor a kavicságy oldalán különösen ellenálló és a talpfa elvándorlását megakadályozó réteget kapunk, ami a hang kavicságyon belüli továbbterjedését is hatékonyan megakadályozza, a levegő felé kisugárzott hangot is jelentősen csillapítja, és a fokozatos átmenet megszünteti a hangkisugárzás szempontjából kritikus éleket.

A továbbiakban a mellékelt rajzon példaképpen ábrázolt kiviteli alakok alapján ismertetjük részletesebben a találmányt, ahol az

1. ábra egy beton talpfa oldalnézetben, a

2. ábra egy kavicságyban elhelyezett betontalpfa kereszmetszete, a rajta rögzített sínnel és a 3-5. ábra a találmány szerinti talpfa további kiviteli alakjainak keresztmetszeti rajza.

Az 1. ábrán látható 1 talpfa B 400-as betonból készült és kettős, előfeszített vasalással van ellátva. Az áttekinthetőség kedvéért a talpfán nem ábrázoltuk a bevonatot.

A 2. ábrán látható betonból készült 1 talpfa két 4 és 5 csatornával rendelkezik, amelyek egymást keresztezik, és amelyekben a beton legalább részleges kíkeményedése után egy-egy acélvasalás van elhelyezve, amit azután előfeszítünk. Mint ismeretes, a vasalás előfeszítése következtében az építőelemet, jelen esetben a betonból készült talpfát nyomófeszültség alá lehet helyezni, miáltal húzófeszültség fellépésekor először a nyomófeszültségnek kell leépülni. Az építőelemek ilyen előfeszítése olyan esetekben kívánatos, amikor a hüzóés nyomófeszültség jellemzőiben nagy különbségekkel kell számolni.

A betonból készült 1 talpfában 8 műanyag tiplik tartják a 9 síncsavarokat. A 10 sínek 11 talpa gumielasztikus anyagból készült 12 alátétlemezen keresztül profilos vezetőlemezen fekszik. A 13 profilos vezetőlemez alatt szintén gumielasztikus anyagból készült közbenső lemez van elhelyezve. A 10 síneket a 9 sínszegek és 15 sínszorítók rögzítik az 1 talpfához. Mindegyik talpfához legalább két sín tartozik, ahol a talpfák átmenő talpfákként vannak kialakítva, és a teljes hosszuk mentén lényegében azonos a keresztmetszetük. Az egyes 17 kavicsszemekből álló 16 kavicságy és az 1 talpfa között gumielasztikus anyagból készült 18 bevonat található. A bevonat rétegvastagsága 3,5 mm. A bevonatot szórással vittük fel, és 73-as Shore A keménységgel rendelkezik. A bevonat anyaga políuretán, amely poliéterpoliolból (a Bayer cég Baytec FP PU 0308-as terméke) és egy módosított 4,4/-diizocianát3

HU 216 174 Β difenilmetánból (a Bayer cég Desmodur PU 0309-es terméke) áll. A beton talpfa és a bevonat között szintén poliuretán alapú, oldószerben oldott tapadást elősegítő anyag van vékony rétegben alkalmazva. Az oldószer elpárolgása után lehet a bevonatot felvinni.

A 3. ábrán látható 19 talpfánál bordás acélból készült laza vasalás van alkalmazva. A beton talpfa egyik oldalának teljes felülete 2 mm vastag 21 bevonattal van ellátva, ahol a 21 bevonat alsó felületén további 23 bevonat van. A 21 bevonat összetétele és felvitele megfelel az

1. ábra szerinti 18 bevonaténak, míg a 23 bevonat kémiai összetétele az 1. ábra szerinti bevonat összetételének felel meg, viszont a réteg ebben az esetben dörzsöléssel lett felhordva, miáltal a második 23 bevonat körülbelül 20%-kal nagyobb térfogatsúllyal (1,1 Mg/m³) rendelkezik, mint a szórással felvitt bevonat. Továbbá a DIN 53 515 szerint mért továbbszakítási szilárdsága is 10%-kal nagyobb, mint a szórásos eljárás esetén (16 kN/m). Ezáltal a talaj felőli bevonat élettartamra jelentősen megnő és egyúttal nagyobb ellenállás biztosítható a sínvándorlással szemben.

A 4. ábra szerinti metszetben látható kiviteli példánál a beton talpfában szintén laza 20 vasalás van alkalmazva. A bevonat három rétegből van kialakítva, ahol az egyik 18 réteg 2 mm vastagságban felszórt poliuretán a 2. és 3. ábrának megfelelően, egy további 24 réteg szintén 2 mm vastag, de merítéssel kialakított poliuretánréteg, és a külső 25 réteg egy 0,5 mm vastag, polipropilénfátyolból melegpréseléssel előállított fóliából áll, amely a még nedves második 24 rétegre van mechanikai úton rögzítve. A talpfák ilyen rétegekkel való bevonása ugyan munkaigényesebb, viszont a szórással felvitt réteg kis sűrűsége miatt a hangtovábbítás jobban csillapítható, míg a merítéssel létrehozott poliuretánréteg nagyobb tömegű és jobb mechanikai csillapítással rendelkezik, a melegen préselt polipropilénfátyol fólia viszont az egymást keresztező fátyolrostok rendezetlensége miatt különösen nagy szilárdsággal rendelkezik, és jól ellenáll a mechanikai terhelésnek mind az üzem során, mind pedig a kavicságy tömedékelése közben.

Az 5. ábrán látható kiviteli példánál a beton talpfa a kavicsággyal érintkező felületein 3 mm vastag poliuretánréteggel van bevonva. A ferde felületeken a 27 bevonat rétegvastagsága fokozatosan a kétszeresére növekszik úgy, hogy a 28 felületet már 6 mm vastag bevonat borítja. A bevonatok többrétegű bevonatok is lehetnek, ahol különösen olyan bevonatok (például poliuretán) alkalmazhatók előnyösen, amelyek nagy csillapítást biztosítanak. Az egyes rétegek felvitele itt is történhet szórással, merítéssel, dörzsöléssel, ragasztással. Az ilyen talpfákkal zárt üzemi területen végzett kísérletek azt mutatták, hogy a hang kisugárzása a levegő felé, a hagyományos beton talpfákhoz képest, lényegesen korlátozható, tehát jelentős hangcsillapítás érhető el.

A beton talpfákat két-két sinszeggel láttuk el, amelyek a merítésnél függesztőelemként szolgáltak, ahol az így előkészített beton talpfákat egy 100 súlyrész cementet, valamint műanyagból és adalékanyagból, mint például kőlisztből álló vizes diszperziót tartalmazó szuszpenzióba merítettük. Műanyagként 50 súlyrész, DIN 53445 szerinti Τλ_Ι1ΜΧ=70 °C értékű sztirol-butadiénpolimerizátumot, 120 sülyrész TX_max=18 °C-os akrilsav-butil-észtert, 5 súlyrész TÁ_max=46 °C értékű akrilbutil-észtert, valamint 100 súlyrész TÁ_max=46 °C-os akril-butil-észtert alkalmaztunk. Az ilyen bevonatok, különösen az alacsony TÁ_max értékű műanyagok különösen jó hangcsillapító hatásukkal tűnnek ki. Amennyiben például a tömedékelés során a talpfáról részlegesen leválik az ilyen bevonat, újra a talpfához tapad.

A találmány szerinti talpfák mindegyik kiviteli alakja lényegesen nagyobb ellenállást mutat a kavicságyban sínvándorlással szemben, mint a hagyományos felépítésű beton talpfák, miáltal elsősorban a kanyarokban nagy stabilitás biztosítható. Teljesen meglepő volt, hogy a találmány szerint kialakított talpfák a tömedékelőgéppel végzett mechanikus tömedékelést, még ötszörös ismétléssel is lényegében változatlan tulajdonságokkal viselték el. Ez a viselkedés ugyan meglepő volt, mégis arra vezethető vissza, hogy a bevonat elasztikusán van kialakítva, és így a tömedékelés során, ha például egy nagyobb kavicsszemet nyomunk a talpfa oldala mentén a talajba, a bevonat az elasztikus tulajdonsága következtében ki tud térni, és csak kismértékben sérül meg.

Adalékanyagként nemcsak kőliszt alkalmazható, hanem más adalékanyagok is, mint például gumigranulátum és a kívánt tulajdonságváltozástól függően vermikulit és perlit vagy hasonlók.

Különböző fóliák alkalmazásának lehetősége, nemcsak mint külső, hanem mint középső és belső réteg, szerteágazó, és a kívánt tulajdonságok függvényében alkalmazhatók perforált, habosított vagy extrudált fóliák is.

Claims

1. Sínhez kötött, elsősorban vasúti járművek pályaszerkezete, amelynél a felépítményt képező sín talpa közvetve vagy közvetlenül, előnyösen gumielasztikus anyaggal, gumival, poliuretánnal vagy hasonló anyagú teherelosztó közbenső lemezen keresztül az alépítmény, célszerűen vasbeton keresztaljához van erősítve, amely legalább egy sínpárral összekötve a kavicságyazatba van behelyezve, azzal jellemezve, hogy a keresztaljak (1, 19) kavicságyazattal (16) érintkező felületei legalább egy 1-5 mm vastagságban gumielasztikus anyagú lágyelasztikus réteggel (18, 21) van bevonva, amely a keresztaljak (1, 19) felső felületéhez részben ragasztóanyaggal van erősítve.

2. Az 1. igénypont szerinti vasúti pályaszerkezet, azzal jellemezve, hogy a keresztaljak (1, 19) bevonórétege (18,21) több rétegben van kialakítva.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti vasúti pályaszerkezet, azzal jellemezve, hogy a keresztaljak (1, 19) bevonórétege (18,21) fóliát (25) foglal magában.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti vasúti pályaszerkezet, azzal jellemezve, hogy a bevonóréteg (18, 21) és a keresztalj (1, 19) között adhéziós anyagú, előnyösen tapadásközlő anyag van felhordva.

HU 216 174 Β

5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti vasúti pályaszerkezet, azzal jellemezve, hogy a bevonóréteg (18, 21) szórással van előállítva.

6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti vasúti pályaszerkezet, azzal jellemezve, hogy a bevonóréteg (18, 21) merítéssel kialakított bevonat.

7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti vasúti pályaszerkezet, azzaljellemezve, hogy a keresztaljak (1,19) bevonórétege (18, 21) hidraulikus kötőanyagból, célszerűen cementből, portlandcementből, a DIN 53 445 szerint meghatározott, legfeljebb T/_max=8 °C értékű műanyagból és adott esetben adalékanyagokból van kialakítva.

8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti vasúti pályaszerkezet, azzal jellemezve, hogy a keresztaljaknak (1,19) előnyösen zárt pórusú bevonórétege (18,21) van.

9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti vasúti pályaszerkezet, azzal jellemezve, hogy a keresztaljaknak (1, 19) adalékanyagként kőlisztet tartalmazó bevonórétege (18, 21) van.

10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti vasúti pályaszerkezet, azzal jellemezve, hogy a keresztalj (19) a kavicságyazatból (17) kiálló ferde felületén részben egyrétegű bevonattal (27) van ellátva.

11. A 10. igénypont szerinti vasúti pályaszerkezet, azzal jellemezve, hogy a keresztaljak (1, 19) kavicságyazatból (16) kiálló felső vízszintes felületű bevonórétege (28) vastagabb kialakítású, mint a kavicságyazattal érintkező bevonórétege (18, 21), ahol a két eltérő rétegvastagság (27, 18, 21) célszerűen fokozatos átmenettel van kialakítva.