JP5274571B2 - バラスト道床を硬化させる方法及びこの方法を実施する装置 - Google Patents

Description

本発明は、バラスト道床を硬化させる方法であって、該バラスト道床の上側領域に、枕木が該枕木に固定されたレールと共に配置されていて、バラスト道床が枕木の下に荷重伝達領域を有しており、該荷重伝達領域が、レールに対して作用する荷重を受容して、バラスト道床の下に位置する地面に伝達し、バラスト道床のバラスト構造における空間を、反応混合物から成る発泡材によって発泡成形して、バラスト道床を硬化させる形式の方法に関する。本発明はさらに、この方法を実施する装置に関する。

伝統的なレール路は、いわゆる路盤もしくは路床（Planum）上に設けられたバラスト道床から成っていて、このバラスト道床に、木材、コンクリート又は鋼製の枕木が埋め込まれていて、枕木の上にレールが固定されている。

しかしながら従来用いられているこのような技術には、走行運転によってバラスト道床が摩耗するという大きな問題がある。この場合摩耗というのは、水平方向及び鉛直方向において軌道に作用する極めて大きな動的な力によって、バラストもしくは割栗石が徐々に摩砕もしくは粉砕することを意味する。このような摩砕もしくは粉砕は主として、割栗石が回動しかつ互いにずれて、その際に生じる極端な圧力によって、割栗石から小片もしくは粒子が削り取られることによって生じる。

バラスト道床のこのような摩砕もしくは粉砕は、軌道における歪みや凹凸を生ぜしめ、そしてこのような歪みや凹凸は、面倒かつ高価な保線作業によって排除されねばならない。この保線作業は、軌道の下への割栗石の補充と補充された割栗石の新たな突固めによって行われる。

このような問題を解決するために、様々な発明者が関わってきた。例えばＤＥ２０６３７２７Ａ１に開示された方法では、バラスト構造の個々の割栗石が完全に又は部分的に結合剤によって接着され、この際に、割栗石の間における個々の空間は結合剤によって満たされ、これによって割栗石は互いに面で接着され（第３頁、第１１行〜１４行）、これによって割栗石相互の回動及びずれが阻止されるようになっている。

ＤＥ２０６３７２７Ａ１にはまた、「バラスト構造の空間は枕木支承部の下の領域において部分的に又は完全に、基底に到るまで満たされる。」（第４頁、第９行〜１２行）と記載されており、これによってバラスト構造は軌道に対する水平方向における力のみならず、鉛直方向の力に対しても安定化される。ＤＥ２０６３７２７Ａ１にはさらに、「このプラスチックは有利には２成分合成樹脂であり、発泡して硬化するので、僅かなプラスチック量でも、割栗石の間における空間は完全に満たされる。」（第６頁、第１７行〜２１行）と記載されている。

さらに、バラスト構造の空間を発泡成形することを開示している文献としては、ＥＰ１６１９３０５Ａ２、ＤＥ２４４８９７８Ａ１及びＵＳ３９４２４４８が挙げられる。

しかしながらこれらの文献は、いずれも、実際の使用において生じる次のような問題、すなわち、
・個々の割栗石は、単に種々様々な幾何学形状を有しているだけではなく、供給毎に異なった粒サイズを有しており、その結果、バラスト構造における空間容積は、装入区域毎に著しく変動する。
・さらに、路床が完全に平らではないことに基づいて、レールもしくは枕木と路床との間における間隔が至る所で一定ではなく、これによってまた、バラスト構造内における発泡成形される空間容積に関して著しい変動が生じる。
といった問題に関わっていない。

バラスト構造における空間容積のばらつきに起因する結果は、図１に示されている。すなわち、
・図１に示された概略図の左側領域においては、例えば実際の空間容積は、装入された反応混合物に比べて著しく小さい。それというのは、実際のバラスト道床高さは、計算されたバラスト道床高さＨよりも小さいからである。その結果、左側の枕木及び左側のレール領域を越えて発泡材はオーバフローしており、これによる損傷は、面倒な除去作業によって修復されねばならない。
・概略図の右側領域においては、例えば実際のバラスト道床高さは計算されたバラスト道床高さＨよりも明らかに大きいので、実際の空間容積は装入された反応混合物に比べて著しく大きい。その結果低すぎる発泡領域（Schaumschlot）しか得られず、この発泡領域は、枕木にまったく達しておらず、場合によっては次のような重大なエラーが発生する。すなわちこの場合、例えば発泡材がオーバフローした場合には、これは目視できるので、面倒ではあるが除去することが可能であるのに対して、発泡領域の高さが低すぎる場合には目視することができないので、決定的なエラーが発生してしまう。なぜならばこの場合、枕木もしくはレールと路床との間における円錐形の荷重伝達領域において、必要な安定が得られないからである。

問題のある両発泡領域の間の真ん中には、適正な発泡領域が示されており、この発泡領域は路床から、枕木の下側領域に到るまで存在しており、これによりここにおけるバラスト領域は申し分なく安定化されている。

上に述べた欠陥を排除するためには、以下に記載の手段が可能である：
低すぎる発泡領域は、反応混合物をさらに装入することによって修正されねばならない。そのためには初めに、一次発泡過程において得られた発泡高さを、適宜な測定方法によって正確に検出することが必要であり、これによって、さらにどの程度の反応混合物を補充すべきかが判明する。つまりこの場合には全体的に見て、極めて面倒かつコストのかかる補修作業が必要である。

枕木及びレールを越えて発泡材がオーバフローしたことによる損傷を除去するためには、様々な考え方がある。発泡材が既に硬化している場合には、その硬化した発泡材を、専門用語で「坑内作業」と呼ばれるが、適宜な工具を用いて人力によって除去することができる。

この場合また、硬化した発泡材を手によってではなく、破砕機もしくは摩砕機のような機械を用いて除去して、残留発泡材を、シュレッダを用いてリサイクルすることも可能である。

別の可能性としては、適宜に燃やしてしまうことが挙げられるが、しかしながらこれは、燃えた発泡材が自然に消える性質を有していることが条件である。

発泡材がまだ硬化していない場合には、つまり発泡材がなお上昇過程にある場合には、以下に記載のような対策が考えられる：すなわち、
・バラスト道床から進出する発泡材を、空気の吹き付けにより破壊するか、又は
・バラスト道床から進出する発泡材を、例えば脂肪を含むエマルジョンのような、発泡材を破壊する液体と接触させるか、又は
・バラスト道床から進出する発泡材を、適宜なスクレーパ、回転するブラシ又は往復動する布材によって、分散させて平らに均す。

しかしながら上に述べたすべての手段は、手間が掛かかり、不経済であるのみならず、実際の使用に極めて適していない。特に上記手段には、基本的に、既に発生した損傷もしくはエラーを排除するという補助手段に過ぎない、という欠点がある。

ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の方法及び装置を改良して、上に述べた欠陥、すなわち発泡材が枕木及びレールを越えてオーバフローしてしまうことや、低すぎる発泡領域が、そもそもまったく発生し得ないようにすることである。

この課題を解決するために本発明の方法では、請求項１の特徴部に記載のようにした。すなわち本発明による方法では、バラスト構造内に反応混合物を装入して、少なくとも荷重伝達領域において、地面から枕木の下側面に到るまでバラスト構造を発泡材によって充填し、この際に発泡過程の終了前にカバーをバラスト道床の直ぐ上又は上方に配置して、発泡時に膨張する発泡材を空間的に画成するようにした。

本発明による方法によって、例えばポリウレタンのような反応プラスチックによってバラスト道床のバラスト構造を発泡成形するための、上記課題において記載した基準は、完全に満たされる。

本発明による方法を使用すると、低すぎる発泡領域は、もはや生じることがない。それというのは、バラスト構造内に十分に反応混合物が装入されて、発泡成形される空間容積が許容帯域の最大範囲にある場合でも、発泡した反応プラスチックによってバラスト構造を完全に満たすことを、保証することができるからである。これに関連して、発泡成形される空間容積のための許容帯域は、発泡成形が可能な最小の空間容積から最大の空間容積の範囲を規定する。このことは主として、充填密度、発泡領域ジオメトリ及びバラスト道床高さに関連している。この場合、これらすべての値はある程度の許容誤差の影響下にあり、この許容誤差の総和は最終的に、発泡成形される空間容積のための許容帯域の幅に対する基準となる。これに関連して付言すると、発泡成形される空間容積のための許容帯域は、適当な実験によって経験的に突き止められねばならない。このことは、通常、一度だけ傾斜路において行われ、恒常的に繰り返される必要はない。そして最大範囲において発泡成形される空間容積の許容誤差は、装入箇所の領域におけるバラスト構造の、経験的に突き止められた最大可能な空間容積を示す。この場合もちろん、不要な材料コストの原因となる不必要に多くの発泡材を装入しないようにするために、バラスト道床高さの変化に関する知識を一緒に考量することが望まれている。場合によっては、例えばジオレーダ（地面レーダ）のような適宜な測定器を用いて、装入箇所におけるバラスト道床高さを、その都度可能な限り正確に測定することも有利である。このようにすると、発泡成形される空間容積のための許容帯域を可能な限り狭く保つことができる。

枕木及びレールを越えた発泡材のオーバフローもまた同様にもはや不可能である。それというのは、鉛直方向において上昇する発泡材は、カバーによって制限されるからである。カバーはそのために必ずしも、バラスト道床の露出表面全体を覆う必要はない。上昇する発泡材を確実に制限するためには、反応混合物のための装入ポイント又は装入ラインを起点として少なくとも２００ｍｍの範囲、有利には少なくとも３００ｍｍの範囲にわたって延在する、バラスト道床の面を、カバーによって覆うと、有利である。

本発明による方法によってさらに、カバーなしではオーバフローしてしまい、その切除後に廃棄されることになる反応プラスチックを、側方に向かって隣接したバラスト道床領域に逃がす、という付加的な利点が得られる。このことはもちろん、カバーが十分な幅を有していることが、前提条件である。すなわち本発明による方法は、使用される反応プラスチックの最適な使用を可能にし、これにより、付加的に経済的な観点による利点を得ることもできる。

装入ポイントが枕木の直ぐ近くに位置している場合には、この枕木自体が、本発明による方法の有利な構成では、カバーの一部を形成することになる。

カバーは、反応混合物のための装入ポイント又は装入ラインを起点として、レール長手方向に対して横方向で少なくともレールのレール幅にわたって、かつレール長手方向においてそれぞれ少なくとも２００ｍｍの長さにわたって延在する、バラスト道床の面を、覆うようになっているカバーであると、有利である。

上記のことに関連して付言すると、バラスト道床というのは、路床、つまり固められた地面の上に位置する、軌道上部構造のすべての割栗石もしくはバラスト全体のことであり、バラスト構造というのは、互いに接触していて程度の差こそあれ大きな空間を間に有している割栗石もしくはバラストの構造のことである。

発泡領域が側方においてバラスト道床から進出することを防止するための付加的な処置は、場合によってはバラスト道床の側部において施すことができる。従って本発明による方法の有利な構成では、カバーは、バラスト道床の側部における傾斜領域をも覆っている。

本発明による方法は、硬化されるバラスト道床の完全な発泡成形と部分的な発泡成形とを含んでいる。完全な発泡成形の場合には、該当するバラスト道床のバラスト構造内におけるほぼすべての空間が発泡成形される。

しかしながら本発明による方法の別の有利な構成では、荷重伝達領域の内部において枕木の下に位置する、バラスト構造内の空間だけを、発泡成形する。このようにすると、枕木に向かって上昇する発泡領域の頂部だけを画成する最小化されたカバーしか必要でない。この構成はコストの点で特に有利である。それというのは、この場合反応プラスチックの使用、ひいては相応な材料コストを最小にすることができるからである。

バラスト道床の直ぐ上もしくは上方にカバーを配置する時点に関しては、原則的に２つの方法実施形態がある。

すなわち、最初に反応混合物をバラスト構造内に装入し、その後でカバーをバラスト道床の直ぐ上又は上方に配置するか、又は最初にカバーをバラスト道床の直ぐ上又は上方に配置し、次いで反応混合物をカバーにおける開口又はスリットを通してバラスト構造に装入し、反応混合物の装入後に開口又はスリットを、適宜な閉鎖エレメントによって手によって又は自動的に再び閉鎖することができる。最初に反応混合物を装入して、次いでカバーを敷設する実施形態では、特に混合ヘッドの取扱いに関して、あまり手間がかからない。なぜならば反応混合物を装入するための充填ポジションを、混合ヘッドをカバーにおける充填開口の上方に正確に位置させることが必要な第２の実施形態に比べて、あまり正確に設定する必要がないからである。さらに第２の実施形態では、充填開口は反応混合物の装入後に再び閉鎖されねばならない。しかしながら第２の実施形態における利点としては、時間の短縮を挙げることができる。つまり第２の実施形態では、発泡プロセスは、反応混合物を装入して充填開口を閉鎖した直後に行うことができる。従ってこの場合には、短い上昇及び硬化時間を可能にする、高反応性の材料系を使用することができる。

これに対して第１の実施形態では、発泡プロセスは、カバーがバラスト道床の直ぐ上もしくは上方に敷設された後でしか、開始することができない。つまりカバーを敷設するために必要な時間を、材料系の活性化もしくは触媒において考慮する必要がある。従ってその結果、反応プラスチックのための硬化時間は、第２の実施形態におけるよりも長くなる。しかしながらこの欠点を、カバーエレメントの数を相応に増やすことによって、相殺することが可能である。両実施形態のうちのいずれが最適であるかの決定は、その都度の特殊な使用例の枠においてしか行うことができない。

発泡過程の後で、フォームフロントつまり発泡材前面はカバーの下側面に達する。従って、割栗石同士を結合するために有利な極めて高い接着特性を有する反応プラスチックが、カバーに固着することを防止するために、本発明による方法の別の構成では、カバーの下側面に、噴霧可能又は塗布可能な分離剤を設けるようにした。択一的に、例えばポリエチレンのような分離シートをバラスト道床の直ぐ上に敷設することも可能である。

別の実施形態では、カバー自体の下側面が、例えばポリエチレンのような自己分離性の材料又は付着防止層によって覆われている。

カバーの実施形態に関しても基本的に異なった２つの実施形態が存在し、つまり、バラスト道床の上に直に敷設されているカバーと、敷設された位置においてバラスト道床の表面に対して間隔をおいて配置されるように形成されたカバーとが存在する。

バラスト道床に直に敷設されているカバーは、バラスト道床が通常完全には平らでないことに基づいて、通常フレキシブルであると有利である。このようなカバーは例えば、フレキシブルなマット又はシートから成っていることができる。フレキシブルなマット又はシートの使用は、ほぼ均一な間隔をおいて連続する枕木相互の間隔における誤差を補償することに関しても有利である。しかしながら発泡圧は０.０１〜０.２バールにもなることを考慮しなくてはならない。つまりこのような発泡圧によってフレキシブルなマット又はシートに対して生じる面積力は、適宜な重しを載せることによってか、又は、例えば支持された空気クッションの背圧もしくは反力によって抑えられねばならない。このような必要な反力は、有利には、本発明による方法を実施する相応な装置の一部であるレール車両自体によってもたらされることができる。

択一的な方法実施形態によればバラスト道床に対して間隔をおいて配置されるカバーは、上記実施形態とは異なり有利には、例えば金属板のような剛性の、つまり曲げ剛性の材料から形成されている。従ってこのような剛性のカバーは、それ自体最初からある程度の重しとして働くことができる。

しかしながらまた本発明による方法を実施するために使用されるレール車両自体は、一般的に支持のために利用されることができる。それというのは、レール車両は通常、反応発泡材の硬化中、カバーの上方に位置しているからである。

バラスト道床の表面とカバー下側面との間における間隔によって、バラスト道床の上方に密なつまりシール作用の成るプラスチック表面が生ぜしめられ、このプラスチック表面は、バラスト道床を、様々な汚染や雨水に対して保護し、さらには凍結による作用に対しても保護することができる。

本発明による方法の別の構成では、反応成分は少なくとも１つの高圧混合ヘッドに調量されて搬送され、そこで混合される。次いで液状の反応混合物は、自重により落下してバラスト道床の表面にもたらされる。液状の反応混合物はそのために、バラスト構造を貫いて流れる反応混合物がバラスト道床の下に位置する地面に達した時に、初めて、発泡プロセスが始まるように、調節される。

上記本発明による方法は複数の利点を有している。ＤＥ２０６３７２７Ａ１、ＥＰ１６１９３０５Ａ２、ＤＥ２４４８９７８Ａ１及びＵＳ３９４２４４８に開示された噴射ランスや噴射工具、つまりバラスト道床の表面の下に混合物を装入した後で溶剤又は空気・溶剤混合物によって洗浄されねばならない噴射ランスや噴射工具とは異なり、混合物を自重で落下させてバラスト道床の表面にもたらし、次いで残留混合物を混合室及び流出通路からスライダを用いて押し出す高圧混合ヘッドの使用は、この場合に材料損失がまったく生じないことに基づいて、生態学的にまったく問題が無く、かつさらに経済学的にも有利である。

本発明による方法の別の大きな利点としては、反応混合物を路床にまで貫流させるということも挙げられる。つまりこれによって、バラスト構造は路床から枕木の下の領域に到るまで完全かつ確実に反応プラスチックによって満たされ、その結果少なくとも荷重伝達領域の内部に有害な空所、つまりその中では割栗石がルーズに位置していて、これによって回動及びずれに対して安定化されていない空所が残ることはなくなる。

混合ヘッドに直にか、又は主成分のうちの１つの調量流か又は反応混合物の反応成分のうちの１つの補充流に、触媒又は活性剤を別個に添加することによって、発泡過程の開始時間をほぼ任意に調節することが可能である。この場合反応混合物は有利には、発泡プロセスが３〜３０秒の遅延をもって始まるように調節される。

発泡過程の開始時間は、例えばカーブにおけるようなバラスト道床高さが大きい場合には、低いバラスト道床高さにおけるよりも著しく遅くなくてはならない。発泡過程の開始時間はまた、バラスト道床カバーの敷設が混合物装入後に行われる場合にも遅くなくてはならず、バラスト道床カバーの敷設が、液状の反応混合物の装入前に行われる場合には、早期であってよい。

開始時間の終了後つまり発泡開始後、約５〜１００秒経過してから、カバーを再び除去することができる。高反応性の発泡系では、約５〜２０秒後であり、極めてゆっくりと反応する発泡系では、約８０〜１００秒後である。

ポリウレタン反応成分、イソシアネートは水によって反応するので、申し分のない化学的な反応経過を保証するためには、割栗石及び路床は可能な限り乾燥していることが望ましい。

割栗石が路床上にもたらされる前に既に乾燥していて、路床自体も乾燥していて、路床におけるバラスト道床の形成後に、例えばテント屋根によるバラスト道床の被覆によって、もはや湿気がバラスト道床もしくは路床に達し得ないようになっていると、有利である。そのためには、適宜なカバーを備えた走行台車から主として形成された軽量で可動の鉄道車両を、使用することも可能である。しかしながら理想的には、発泡機械が、乾燥した割栗石を充填及び締固めもしくは突固めするタイタンパ機械の直ぐ後ろに配置されている。このようになっていると、バラスト道床を、規定された乾燥状態において予定通り発泡成形することができる。

しかしながら例えば経済的な理由から、発泡機械とタイタンパ機械との運転を互いに適宜な形式でロジスティックに合わせることが不都合な場合には、通常、バラスト道床を後で乾燥させることが有利である。

申し分のない発泡プロセスを保証するために、割栗石及び路床を反応混合物の装入前に温度調節するとさらに有利である。発泡成形されるバラスト道床の最適な温度は、約３０〜３５℃の範囲にある。つまり、冬季において、温度が零下の範囲にある場合には、割栗石及び路床は暖められねばならず、夏季の高温時には割栗石及び路床を冷却することが必要である。しかしながらまた、発泡成形されるバラスト道床の高温を、熱による活性として利用し、化学的な活性、つまり活性剤もしくは触媒の配分を相応に減じることも可能である。

さらに前記課題は、請求項１９の特徴部に記載された装置によって解決される。前記課題を解決する本発明による装置では、少なくとも１つのレール車両が設けられていて、該レール車両が、バラスト道床のバラスト構造における空間を発泡成形するための発泡装置を備えており、発泡材が液状の反応混合物から形成され、発泡装置が、反応混合物の成分を混合するための少なくとも１つの混合装置と、バラスト構造内に液状の反応混合物を装入するための少なくとも１つの排出通路とを有している形式の装置において、少なくとも１つのレール車両が、膨張する発泡材を空間的に画成するための少なくとも１つの可動の又は搬送可能なカバーを備えていて、該少なくとも１つのカバーを、発泡過程の終了前にバラスト道床の直ぐ上に又は上方に配置し、かつ発泡過程の終了後に除去する、少なくとも１つの昇降装置を有している。

原理的には、発泡装置のすべてのユニット、少なくとも１つのカバー、該カバーに配属された昇降装置及び場合によっては、本発明による装置の別の付加ユニットを、ただ１つのレール車両に収容することが可能である。このことはしかしながら、このレール車両の床部に十分に大きく寸法設定された複数の貫通孔もしくは切欠きを必要とし、これらの切欠きを通して、種々様々な作業、例えばバラスト道床及び路床の重要な領域の乾燥、温度調整、反応混合物の装入、カバーの敷設及び除去といった作業が可能である。

従って実際に役立つ構成では、本発明による装置のユニットは、２つの、また場合によっては３つのレール車両に収容されており、これらの車両は電子的に接続された１つの発泡列においてまとめられている。例えば第１のレール車両には、乾燥及び／又は温度調整のためのユニットと、所属の貯蔵容器を備えた発泡装置の調量ユニットと、さらに所属の操作装置を備えた少なくとも１つの高圧混合ヘッドとが設けられている。後続の第２のレール車両には、少なくとも１つのカバーを敷設及び除去するための少なくとも１つの昇降装置が設けられ、複数のカバーの使用時には場合によってはカバーのための所属の積重ね部が設けられている。これらの行為性は、反応混合物の装入後にカバーが敷設されるような実施形態に対しても言える。

カバーを反応混合物の装入前に敷設する方法実施形態のためには、第１のレール車両に、乾燥及び／又は温度調整のためのユニットと、カバーを敷設するための昇降装置が設けられている。この場合第２のレール車両には、貯蔵容器を備えた調量ユニットと、所属の操作装置を備えた高圧混合ヘッドと、カバーを除去するための昇降装置とが設けられている。

高圧混合ヘッドとしては、混合課題の難易度に応じて、１スライダ混合ヘッド、２スライダ混合ヘッド又は３スライダ混合ヘッドを使用することができる。高圧混合ヘッド内において、複数の成分は、圧力エネルギを流れエネルギに変換するノズルを介して、小さな混合室内に吹き込まれ、これらの成分はこの混合室内において、高い運動エネルギに基づいて互いに混合させられる。ノズル内への進入時における成分の圧力は、この場合、２５バールを越える絶対圧、有利には３０〜３００バールの範囲にある。通常、混合ヘッドは作業終了後に、突き棒を用いて機械式に洗浄される。しかしながら本発明による方法では、空気の吹き付けによって洗浄される混合ヘッドを使用することも可能である。高圧混合ヘッドの大きな利点としては、このような混合ヘッドが著しく良好にかつ溶剤を使用することなしに、その都度の作業後に洗浄され得る、ということが挙げられる。

高圧混合ヘッドとしては、セルフクリーニング能力を有する１スライダ混合ヘッド、２スライダ混合ヘッド又は３スライダ混合ヘッドが問題になる。すなわち、このような混合ヘッド構造形式では、完全な混合兼排出系はスライダによって機械式に反応混合物の洗浄が行われるので、さもないと次いで行われる面倒な洗浄作業はもはや不要である。

１スライダ混合ヘッド、２スライダ混合ヘッド又は３スライダ混合ヘッドのいずれを使用するかの決定は、反応混合物のための混合課題の難易度に関連する。容易に混合することができる材料系では、１スライダ混合ヘッドで十分であり、例えばポリウレタン部門において公知にいわゆる「溝付き混合ヘッド」で十分である。困難な混合課題のためには、有利には２スライダ混合ヘッドが、例えばHennecke社のＭＴ-混合ヘッドが使用される。混合することが極めて困難な材料系のためには、３スライダ混合ヘッドが、例えばHennecke社のＭＸ-混合ヘッドが有利である。この高価な混合系では、混合室領域のための制御スライダと絞りゾーンのための絞りスライダと排出領域のための別体のスライダとが存在している。このような混合ヘッドによっては、極めて良好な混合が可能なだけではなく、混合物はまた、別体の排出通路を通して完全に層状にかつ飛び跳ねなしに排出される。

従って、別体の排出通路を有していて、反応混合物を層状にかつ飛び跳ねなしに排出することができる高圧混合ヘッドを使用すると、有利である。

本発明の有利な実施形態では、カバーが、レール車両と摩擦力結合式に結合されていて、レール車両の重量が、カバーに対して作用する発泡力、つまり発泡圧と面積とによって算出可能な発泡力より大きい。

次に図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

本発明による方法の解決すべき課題を示す、軌道上部構造を鉛直方向で断面して示す縦断面図である。 本発明による方法の第１実施形態を示す、軌道上部構造を鉛直方向で断面して示す縦断面図である。 本発明による方法の第１実施形態を示す、軌道上部構造を鉛直方向で断面して示す縦断面図である。 発泡成形されたバラスト道床を備えた軌道上部構造を、図３のＡ−Ａ線に沿って断面して示す横断面図である。 本発明による方法の第２実施形態を示す、軌道上部構造を鉛直方向で断面して示す縦断面図である。 本発明による方法の第２実施形態を示す、軌道上部構造を鉛直方向で断面して示す縦断面図である。 本発明による方法の第３実施形態を示す、軌道上部構造を鉛直方向で断面して示す縦断面図である。 本発明による方法の第３実施形態を示す、軌道上部構造を鉛直方向で断面して示す縦断面図である。 図２〜図４に示した方法実施形態によって、バラスト道床のバラスト構造内における空間を反応プラスチックによって発泡成形する本発明による装置を示す図である。 図７及び図８に示した方法実施形態によって、バラスト道床のバラスト構造内における空間を反応プラスチックによって発泡成形する本発明による別の装置を示す図である。

図１には、本発明による方法が解決すべき根本的な課題が示されている。図１には、凹凸のある路床２の上方に位置するバラスト道床１が示されている。バラスト道床１の上側領域には、枕木３が配置されており、これらの枕木３上にはレール４が固定されている。図１における概略図の左側領域では、実際の空間容積は、装入された反応混合物（Reaktivgemisch）に比べて著しく小さい。それというのは、実際のバラスト道床高さは、計算されたバラスト道床高さＨよりも明らかに小さいからである。これによって、左側の枕木３及び左側のレール領域を越えて発泡材はオーバフローしてしまった。概略図の右側領域では、実際のバラスト道床高さは計算されたバラスト道床高さＨよりも明らかに大きいので、実際の空間容積は装入された反応混合物に比べて著しく大きい。その結果低すぎる発泡領域（Schaumschlot）しか得られず、この発泡領域は、右側の枕木３にまったく達していないので、低すぎる発泡領域の上における割栗石は安定化されていない。

それに対して、適正でない発泡領域の間の真ん中では、正確な発泡領域が示されており、この発泡領域は路床２から、真ん中の枕木３の下側領域にまで達しているので、このバラスト領域は申し分なく安定化される。

図２及び図３には、本発明による方法の原理的な実施形態が示されている。

路床２の上にはバラスト道床１が存在しており、このバラスト道床１の上側領域には枕木３が配置されていて、これらの枕木３にはさらにレール４が固定されている。図２にはさらに、有利には高圧混合ヘッドである混合ヘッド５が示されており、この混合ヘッド５には、反応成分６，７が調量搬送されて、そこで混合される。混合ヘッド５から搬出された液状の反応混合物８は、自重により落下させてバラスト道床１の表面９にもたらされる。この反応混合物８はバラスト構造１０を貫通して路床２にまで流れる。液状の反応混合物は、有利にはポリウレタンフォームである発泡材１１に変化する（図３及び図４も参照）。発泡過程はしかしながら、混合ヘッド５からの搬出直後に始まるのではなく、時間的に遅れて始まる。そのために反応成分６，７には適当な触媒又は活性剤が添加される。これは、混合ヘッド５に直接か又は主成分のうちの１つの調量流にか又は反応混合物８の反応成分のうちの１つの補充流に、触媒又は活性剤を別個に添加することによって行われる。反応混合物は触媒又は活性剤の添加によって、発泡過程が３秒〜３０秒の遅延をもって始まるように調節されると、有利である。発泡過程は例えば約１５秒の時間経過後に始まることができる。

しかしながらまた、触媒又は活性剤が有利にはポリオール成分である主成分のうちの１つに混入されているような、製剤を使用することも可能である。

反応混合物８の装入直後に、高圧混合ヘッド５はその０ポジション（不使用位置）に戻され（図示せず）、カバー１２が作業機械（図９も参照）を用いて、枕木３の間においてバラスト道床１の直ぐ上に配置される。カバー１２はフレキシブルであり、従って、場合によっては存在するバラスト道床表面の凹凸に適合することができる。上昇する泡によって生じる約０.０１バールの発泡圧に抵抗するため、及びカバー１２をバラスト道床１上の適正ポジションに確実に固定するために、カバー１２は例えばエアークッション（図示せず）によって支持され、このエアークッションは、レール４に保持されるハウジング内に配置されている。少なくともカバー１２の下側面には、付着防止層が設けられている。

発泡過程の開始時間は、約１５秒に調節されており、これによって、一方では反応混合物８がバラスト構造を貫いて路床２にまで確実に達することが可能になり、かつ他方では、高圧混合ヘッド５がその０ポジションに移動する時間（約６〜７秒）と、カバー１２を敷設するための時間（約６〜７秒）とを得ることができる。計算上残っている１秒は、路床２からカバー１２に達するまでの約４〜５秒の泡の上昇時間と共に、予備時間である。この予備時間はもちろん製造経験を積むに連れて、さらに短縮することができる。開始時間の終了後もしくは発泡開始後、約８０秒で、カバー１２は再び除去することができる。

図３に示されているように、発泡時に膨張する発泡材１１を空間的に制限するために、カバー１２に加えて枕木３が使用される。

図４には、図３のＡ−Ａ線に沿った断面図が示されている。この図４から明らかなように、バラスト道床１はその表面においてＺ方向においてカバー１２によって気密にシールされている。カバー１２はこの場合、バラスト道床１の側部における下降領域をも覆っている。これによって、余剰の泡はバラスト道床１の内部においてＸ方向及びＹ方向に逃げることができ、これは、本発明による方法の経済性を明らかにする利点である。

図５及び図６には、本発明による方法の変化実施形態が示されている。路床２の上にはバラスト道床１が位置していて、バラスト道床１の上側領域には枕木３が配置されていて、これらの枕木３にはレール４が固定されている。

図５には、反応成分６，７が調量搬送されて、そこで混合される２つの高圧混合ヘッド５が示されている。両高圧混合ヘッド５から同時に搬出される液状の反応混合物８は、枕木３のそばで両側において、自重により落下させられてバラスト道床１の表面９にもたらされる。反応混合物８はバラスト構造１０を貫通して路床２にまで流れ、そこで所定の時間経過後に発泡材１１を形成し、この発泡材１１はバラスト構造を貫いてバラスト道床１の表面９へと上昇する（図６も参照）。この場合発泡過程の開始時間はこの実施形態では約９秒に調節されている。

混合物８の装入直後に、両高圧混合ヘッド５はその０ポジションに戻される（図示せず）。次いで作業機械を用いて枕木３の両側において、２部分から成るカバー１２がバラスト道床１の上に敷設される。カバーの両部分１２.１，１２.２はバー１２.３によってまとめられ、このバー１２.３は該当する枕木３を跨っていて、該枕木３に支持されている。カバー１２はレール長手方向に対して直角にほぼレール４の軌道幅にわたって延びている。レール長手方向に沿って、カバー１２の両部分１２.１，１２.２はそれぞれ少なくとも約２００ｍｍの幅を有している。カバー１２は自重があり、少なくとも約０.０１２ｋｇ／ｃｍ²の単位面積当たり重量を有しており、これによって、上昇する発泡材１１によって生じる０.０１バールの発泡圧に抗することができる。カバー１２はその下側面に、カバー１２における発泡材１１の付着を阻止する、例えば分離フォイルのような付着防止層を有している。

図６からさらに分かるように、発泡時に膨張する発泡材１１を空間的に制限するために、カバー１２に加えて、該当する枕木３が使用される。

図２、図３及び図４に示された方法実施形態に対する大きな差異は、枕木３の下における荷重伝達領域（Lastabtragungsbereich）１３の内部に位置しているバラスト構造１０内の空間だけが発泡成形されることにある。

このようにして、図２〜図４に示された実施形態におけるようなその他の点で等しい空間条件において、つまりその他の点で等しいバラスト道床高さと、割栗石の間における等しい空間容積とにおいて、反応プラスチックの混合物装入を約３０％減じることができる。

反応混合物のための開始時間は、この実施形態では約９秒である。これは、図２〜図４に示された実施形態におけるよりも６秒短い。なぜならば、一方では混合物量が約３０％僅かであり、従って反応混合物８を路床２にまで到達させるために必要な時間（約４〜５秒）も短く、かつ他方では、図６に示されたカバー１２は著しく簡単に取り扱うことができるので、カバー１２を敷設するための時間も同様に短い（約３〜４秒）からである。

この実施形態では短い開始時間が、ひいては高反応性の発泡系が可能であるので、反応プラスチックのための硬化時間も減じられることができる。これによってカバー１２は、開始時間の終了後もしくは発泡開始後、約６０秒で再び除去することができる。

図７及び図８には、本発明による方向のための別の方法実施形態が示されている。図７及び図８において、図２〜図４もしくは図５及び図６におけると同じ符号は、それぞれ同様なエレメントを示している。図７及び図８には、図２〜図４もしくは図５及び図６とは異なり、２つの別の方法実施形態が示されている。

第１の実施形態では、カバー１２は反応混合物の装入前にバラスト道床１の上に配置され（図７参照）、反応混合物８はカバー１２に設けられた開口１４を通して自由流動で装入され、開口１４は次いで再び、自動的に操作される閉鎖エレメント１５によって閉鎖される（図８参照）。このようにして、図２〜図４に示された方法とその他の点ではまったく同じパラメータにおいて、開始時間を約５〜６秒、短縮することができ、これにより、カバーを敷設するために必要な時間を短縮することができる。

この方法はこれによりさらに高反応性の発泡系の使用を可能にするので、反応物質のための硬化時間をも著しく減じることができる。従ってカバーは既に約４０秒後には再び除去することができる。

図７及び図８に示された第２の実施形態では、カバー１２はバラスト道床１に接触して敷設されるのではなく、バラスト道床１の表面９に対して間隔をおいて配置される。カバー１２の下側面とバラスト道床１の表面９との間の間隔は、０.５ｃｍ〜１０ｃｍの範囲、有利には０.８ｃｍ〜８ｃｍの範囲に位置している。この場合間隔が１ｃｍ〜５ｃｍの範囲にあると、特に有利である。このことが可能であるのは、例えばカバー１２の、曲げ剛性のプレート形状の部材の外側に、保持エレメント１２.４が取り付けられており、これらの保持エレメント１２.４によってカバー１２は枕木３に懸吊される。このような構成の利点としては次のことが挙げられる。すなわちこの場合バラスト道床１の上方に密な、つまりシール作用をもったプラスチック表面１１.１が存在しているので、このプラスチック表面１１.１はバラスト道床１を、いかなる汚れに対しても、しかしながらまた雨水に対しても、さらには凍結する湿気による影響に対しても、保護することができる。互いに連続している枕木３の間におけるほぼ均一な間隔の誤差を考慮して、カバー１２のプレート形状の部材は次のように寸法設定されている。すなわちこの場合、カバー１２のプレート形状の部材は、４０ｍｍ未満の遊び、有利には３０ｍｍ未満の遊び、特に有利には２０ｍｍ未満の遊びをもって、互いに隣接した２つの枕木３の間に配置され得るように、寸法設定されている。図７及び図８に示されたカバー１２はまたその下側面に、カバーへの発泡材１１の付着を阻止する付着防止層、例えばテフロンシートを有している。

図９には、バラスト道床１のバラスト構造１０における空間を、例えばポリウレタンのような反応プラスチックによって発泡成形する本発明による装置が、概略的に示されている。路床２の上にはバラスト道床１が位置しており、このバラスト道床１の上側領域には枕木３が配置されていて、これらの枕木３にはさらにレール４が固定されている。一連のレール上には発泡列車が位置していて、この発泡列車は、ホストコンピュータ１８を用いて電子的に連結されている２つのレール車両１７.１，１７.２から成っている。第１のレール車両１７.１には、このレール車両１７.１のための駆動装置１９の他に、路床２及び割栗石２１を約３５℃に温度調整するためのユニット２０が設けられている。このユニット２０は、例えば冬季におけるような外気温が低い場合にバラスト道床１を加熱するための加熱装置（図示せず）を有しており、有利にはまた、外気温が高い場合にバラスト道床１を冷却するための冷却装置（同じく図示せず）を有している。

割栗石２１は図示の例では乾燥した状態で供給され、別の作業列車（図示せず）によって、既にその前に乾燥させられた路床２の上にもたらされている。このようにして乾燥したバラスト道床１及び乾燥した路床２の上方に、次いで可動のテント屋根２２が配置され、その結果バラスト道床１及び路床２は天気の影響から保護されている。

バラスト道床１が湿っている場合には、第１のレール車両１７.１又は第１のレール車両１７.１に先行する第３のレール車両（図示せず）に、バラスト道床１及び路床２を乾燥させるための少なくとも１つの加熱装置が設けられている。

第１のレール車両１７.１にはさらに、ポリオール、イソシアネート及び触媒のための所属の貯蔵容器と液圧的に接続された管路（図示せず）とを備えた調量ユニット２３と、さらに所属の混合ヘッド操作装置２４を備えた高圧混合ヘッド５とが設けられている。

バラスト道床１内に装入された反応混合物８は、約１５秒の開始時間を有しており、これによって、一方では反応混合物８が路床２にまで貫流し、高圧混合ヘッド５がその０ポジションに移動するための充分な時間を得ることができ、かつ他方では混合物装入後及び高圧混合ヘッドの離反移動にさらにカバー１２を敷設するための充分な時間を得ることができる。

第２のレール車両１７.１には、このレール車両のための駆動装置１９の他に、複数のカバー１２が積み上げられたカバーパイル（積み上げ体）２５と、バラスト道床１上にカバー１２を配置するため及びカバー１２を除去するために働く各１つの作業装置（昇降装置）２６，２７とが設けられている。カバーパイル２５にはセンサ（図示せず）が配属されていて、このセンサは、カバーパイルの領域におけるカバー１２の存在を検出する。

カバー１２は枕木３の間においてバラスト道床１の上に敷設される。カバー１２は、約０.０１バールの発泡圧に対抗することができる自重を有している。

すべてのユニットもしくは装置１９，２０，２３，２４，５，２５，２６，２７はパルスラインを介してホストコンピュータ１８と接続しているので、全自動化された運転を行うことができる。

開始時間の終了後もしくは発泡開始後、約７５秒で、反応混合物８の装入後に敷設されたカバー１２は、再び除去されてカバーパイル２５において中間貯蔵されることができる。

図１０には、例えばポリウレタンのような反応プラスチックによってバラスト道床１のバラスト構造１０における空間を発泡成形する、本発明による装置の別の実施形態が示されている。この図１０に示されたこの装置は、図７及び図８に示された方法実施形態を実施するためのものである。

この場合においても装置は、発泡列車を形成する２つのレール車両１７.１，１７.２を有しており、両レール車両１７.１，１７.２は互いにホストコンピュータ１８を用いて電子的に接続されている。第１のレール車両１７.１には、このレール車両のための駆動装置１９の他に、割栗石２１と路床２を約３０〜３５℃のプロセス温度に温度調整するためのユニット２０が設けられている。このユニット２０は、約３０〜３５℃の所望のプロセス温度を下回る外気温においてバラスト道床１を加熱するための加熱装置の他に、有利には冷却装置（図示せず）をも有しており、この冷却装置によってバラスト道床１を、所望のプロセス温度よりも高い温度の場合に場合によっては冷却することができる。

割栗石２１はこの例においても乾燥した状態で供給され、別の作業列車（図示せず）によって、既に前もって乾燥させられた路床２の上にもたられて、突き固めされている。乾燥したバラスト道床１及び乾燥した路床２の上方には、次いでさらに可動のテント屋根２２が配置され、これによりバラスト道床１及び路床２を天気の影響から保護することができる。

バラスト道床１が湿っている場合には、第１のレール車両１７.１に、又はこの第１のレール車両１７.１に先行する第３のレール車両（図示せず）に、バラスト道床１及び路床２を乾燥させる加熱装置が設けられている。

第１のレール車両１７.１にはさらに、積み重ねられた複数のカバー１２から成るカバーパイル２５と、カバー１２をバラスト道床１の上に配置するための昇降装置２６とが設けられている。

カバー１２は、液状の反応混合物８が装入される前にバラスト道床１の上に配置される。カバー１２はそれぞれ曲げ剛性のプレート形状の部材から形成されていて、このプレート形状の部材は、それが互いに隣接した２つの枕木３の間に２０ｍｍよりも僅かな遊びをもって配置可能であるように、寸法設定されている。それぞれのカバー１２は保持エレメント１２.４を備えており、これらの保持エレメント１２.４はそのプレート形状の部材の長辺に対して側方に張り出している。これらの保持エレメント１２.４でそれぞれのカバー１２は、隣接した２つの枕木３の上に敷設されることができ、その結果プレート形状の部材の下側面は、バラスト道床１の表面９に対して間隔をおいて位置する。カバー１２はさらに、バラスト構造内に液状の反応混合物８を導入するための貫通開口１４と、この貫通開口に所属の閉鎖エレメント１５とを有している。この閉鎖エレメント１５は有利にはカバー１２に組み込まれていて、昇降装置２６を用いて及び／又は発泡装置の混合ヘッド５における流出管片を用いて操作され、これによりカバー１２における貫通開口１４は開閉される。

さらに第２のレール車両１７.２には昇降装置２７が設けられていて、この昇降装置２７は、バラスト道床１の上に配置されたカバー１２を、発泡過程の終了後に再び受容して、該第２のレール車両１７.２の上でカバーパイル２５′に積み上げる。両レール車両１７.１，１７.２は有利には別の搬送装置（図示せず）、例えばコンベヤベルト、ローラベルト又はシュートを備えており、このような搬送装置は、昇降装置２７によって受容されたカバー１２を、第２のレール車両１７.２から第１のレール車両１７.１のカバーパイル２５に搬送する。

図９及び図１０に示された発泡装置は、本発明の別の有利な実施形態によれば、さらに、液状の反応混合物８を装入するためのバラスト道床１上における装入箇所を検出するために働く、単数又は複数のセンサ（図示せず）を有することができる。

本発明による装置の別の有利な構成では、レール車両１７.１は、反応混合物８の装入箇所におけるバラスト道床１の位置高さを検出するための、少なくとも１つの地球物理学的な測定装置（図示せず）を備えており、この場合ホストコンピュータ１８又は別のコンピュータが、検出されたバラスト道床高さに関連した、装入された反応混合物８の量を調整する。

この装置のすべてのユニットは、パルスラインを介してホストコンピュータ１８に接続されていて、このホストコンピュータ１８はすべてのユニットを全自動式に制御する。

本発明の構成は、上に述べた実施形態に制限されるものではなく、任意の請求項に記載された発明とは異なる構成においても使用される、種々様々な実施形態が可能である。

Claims (15)

1. バラスト道床（１）を硬化させる方法であって、該バラスト道床（１）の上側領域に、枕木（３）が該枕木に固定されたレール（４）と共に配置されていて、バラスト道床が枕木（３）の下に荷重伝達領域（１３）を有しており、該荷重伝達領域（１３）が、レールに対して作用する荷重を受容して、バラスト道床の下に位置する地面に伝達し、バラスト道床（１）のバラスト構造における空間を、反応混合物（８）から成る発泡材（１１）によって発泡成形して、バラスト道床（１）を硬化させる形式の方法において、
   バラスト構造内に反応混合物（８）を装入して、少なくとも荷重伝達領域（１３）において、地面（２）から枕木（３）の下側面に到るまでバラスト構造（１０）を発泡材（１１）によって充填し、この際に発泡過程の終了前にカバー（１２）をバラスト道床（１）の直ぐ上又は上方に配置して、発泡時に膨張する発泡材（１１）を空間的に画成することを特徴とする、バラスト道床を硬化させる方法。
2. 反応混合物（８）のための装入ポイント又は装入ラインを起点として少なくとも２００ｍｍの範囲、有利には３００ｍｍの範囲にわたって延在する、バラスト道床（１）の面を、カバー（１２）によって覆う、請求項１記載の方法。
3. カバー（１２）に加えて枕木を使用して、発泡時に膨張する発泡材（１１）を空間的に画成する、請求項１又は２記載の方法。
4. 最初に反応混合物（８）をバラスト構造（１０）内に装入し、その後でカバー（１２）をバラスト道床（１）の直ぐ上又は上方に配置する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. バラスト道床（１２）とカバー（１２）との間に分離シートを配置する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. カバー（１２）を、発泡プロセスの開始後５〜１００秒経過してからバラスト道床（１）から除去する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 反応混合物（８）の装入箇所におけるバラスト道床（１）の位置高さを、少なくとも１つの地球物理学的な測定装置を用いて検出し、装入される反応混合物（８）の量を、検出されたバラスト道床高さに関連して調整する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 請求項１から７までのいずれか１項記載の方法を実施する装置であって、少なくとも１つのレール車両（１７.１，１７.２）が設けられていて、該レール車両（１７.１，１７.２）が、バラスト道床（１）のバラスト構造（１０）における空間を発泡成形するための発泡装置を備えており、発泡材（１１）が液状の反応混合物（８）から形成され、発泡装置が、反応混合物（８）の成分を混合するための少なくとも１つの混合装置（５）と、バラスト構造（１０）内に液状の反応混合物（８）を装入するための少なくとも１つの排出通路とを有している形式のものにおいて、
   少なくとも１つのレール車両（１７.１，１７.２）が、膨張する発泡材（１１）を空間的に画成するための少なくとも１つの可動の又は搬送可能なカバー（１２）を備えていて、該少なくとも１つのカバー（１２）を、発泡過程の終了前にバラスト道床（１）の直ぐ上に又は上方に配置し、かつ発泡過程の終了後に除去する、少なくとも１つの昇降装置（２６，２７）を有していることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法を実施する装置。
9. 少なくとも１つのカバー（１２）が、レール車両と摩擦力結合式に結合されていて、レール車両の重量が、カバー（１２）に対して作用する発泡力より大きい、請求項８記載の装置。
10. 少なくとも１つのカバー（１２）が下側面に付着防止層を有している、請求項８又は９記載の装置。
11. 少なくとも１つのカバー（１２）がフレキシブルなマットから形成されている、請求項８から１０までのいずれか１項記載の装置。
12. 少なくとも１つのカバー（１２）が、曲げ剛性のプレート形状の部材から形成されている、請求項８から１０までのいずれか１項記載の装置。
13. プレート形状の部材は、該部材が互いに隣接した２つの枕木の間に、４０ｍｍ未満の遊び、有利には３０ｍｍ未満の遊び、特に有利には２０ｍｍ未満の遊びをもって、配置可能であるように、寸法設定されており、このプレート形状の部材が保持エレメント（１２.４）を備えていて、該保持エレメント（１２.４）を用いてプレート形状の部材が、互いに隣接した２つの枕木の間において、該プレート形状の部材の下側面がバラスト道床（１）の表面（９）に対して間隔をおいて位置するように、敷設可能である、請求項１２記載の装置。
14. 発泡装置が、液状の反応混合物（８）のための、バラスト道床（１）上における装入箇所を検出するための少なくとも１つのセンサを有している、請求項８から１３までのいずれか１項記載の装置。
15. レール車両（１７.１，１７.２）が、反応混合物（８）の装入箇所におけるバラスト道床（１）の位置高さを検出するための少なくとも１つの地球物理学的な測定装置を備えており、前記コンピュータ（１８）が、装入される反応混合物（８）の量を、検出されたバラスト道床高さに関連して調整する、請求項８から１４までのいずれか１項記載の装置。

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