<Desc/Clms Page number 1>
DWARSLIGGER MET EEN REGELBARE DEMPING EN STIJFHEID VOOR EEN SPOOR\VEG
De uitvinding heeft betrekking op een dwarsligger voor de ondersteuning van minstens een spoorstaaf van twee zieh naast elkaar in eenzelfde richting uitstrekkende spoorstaven van een spoorweg, waarbij deze dwarsligger in beton wordt ingegoten. Het betreft meer bepaald een dwarsligger die gebruikt wordt in zogenaamde betonspoorbanen.
Bij dergelijke betonspoorbanen worden de spoorstaven aan de dwarsliggers bevestigd en wordt vervolgens het bovenvlak van de spoorstaven uitgelijnd zodat de spoorstaven nagenoeg een perfect vlak bovenvlak vCl1onen.
Hierbij rusten de spoorstaven en/of de dwarsliggers op regelbare steunen waarvan de hoogte wordt aangepast bij het uitlijnen van de spoorweg. Wanneer deze steunen zodanig geregeld zijn dat de spoorweg nagenoeg perfect vlak is, wordt beton onder en tussen de dwarsliggers gestort teneinde deze te verankeren.
Een dergelijke spoorweg heeft als nadeel dat trillingen die veroorzaakt worden, wanneer een voertuig, zoals een trein, zieh over de spoorweg verplaatst, nagenoeg ongedempt naar de omgeving overgebracht worden en aldus voor o. a. een aanzienlijke geluidsoverlast zorgen.
Om dit te vermijden worden de dwarsliggers bijvoorbeeld op continue kunststof matten geplaatst. Wanneer dergelijke matten tezamen met de dwarsligger omgeven worden door beton, kunnen deze zieh slechts in heel beperkte mate vervormen en gedragen deze zieh als een stijf materiaal zodat trillingen onvoldoende worden gedempt.
Volgens een andere techniek wordt een rubberen schoen rond de dwarsligger geplaatst alvorens deze in beton te verankeren. Aan de onderzijde van de
<Desc/Clms Page number 2>
dwarsligger zijn in deze rubberen schoen afgesloten mimten voorzien waarin zieh lucht bevindt. Het is zeer omslachtig om een dergelijke rubberen schoen tc vervaardigen zodat het gebruik ervan voor spoorwegen relatief duur is. Ook is het bevestigen van de schoen aan een dwarsligger tijdrovend. Bovendien neemt de stijfheid van deze rubberen schoen wanneer deze een dwarsligger bevat en ingegoten is in beton sterk toe bij een toenemende belasting van de dwarsligger. Bijgevolg is de demping van trillingen eveneens afhankelijk van de belasting waaraan de dwarsligger onderhevig is.
De uitvinding wil aan deze en andere nadelen verhelpen, door een
EMI2.1
dwarsligger voor te stellen die rclatief eenvoudig te vervaardigen is en voor een zeer c ID goede demping van trillingen zorgt. Deze demping is daarenboven nagenoeg onafhankelijk van de belasting van de dwarsligger.
Doelmatig vertoont minstens de onderzijde van de dwarsligger uitsteeksels uit een trillingsdempend materiaal, waarbij middelen voorzien zijn die ervoor zorgen dat, bij het gieten van beton rond de dwarsligger, de ruimte tussen genoemde uitsteeksels niet gevuld wordt met beton.
Volgens een voordelige uitvoeringsvorm van de dwarsligger, volgens
EMI2.2
de uitvinding, worden uitsteeksels door conische noppen gevormd.
ZD c genoemdeVolgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de dwarsligger, volgens de uitvinding, omvatten genoemde middelen, die ervoor zorgen dat de ruimte tussen dc uitsteeksels niet gevuld wordt door beton, een kunststoffolie die zich minstens over de vrije uiteinden van deze uitsteeksel uitstrekt.
Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm van de dwarsligger, volgens de uitvinding, worden genoemde middelen gevormd door een krimpfolie.
De uitvinding heeft eveneens betrekking op een spoorweg die aangelegd wordt met behulp van de dwarsligger volgens de uitvinding.
Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hierna volgende beschrijving van enkele bijzondere uitvoeringsvormen van de uitvinding ; deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de draagwijdte niet van de gevorderde bescherming ; de hierna gebruikt verwijzingscijfers hebben betrekking op de hieraan toegevoegde figuren.
<Desc/Clms Page number 3>
Figuur 1 is een schematisch zijaanzicht van een dwarsligger, volgens een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding, waarbij de op deze dwarsligger gemonteerde spoorstaven in doorsnede zijn weergegeven.
Figuur 2 is een schematisch onderaanzicht van de dwarsligger uit figuur 1.
Figuur 3 is een schematisch zijaanzicht van de dwarsligger uit figuur 1 wanneer deze is omgeven door een krimpfolie.
Figuur 4 is een schematische dwarsdoorsnede van een ondersteuningsplaat voor een dwarsligger, volgens de uitvinding.
Figuur 5 is een schematisch zijaanzicht van een dwarsligger volgens een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding.
Figuur 6 is een driedimensionale grafiek die de stijfheid van een klassieke dwarsligger weergeeft in functie van de erop uitgeoefende belasting.
Figuur 7 is een driedimensionale grafiek, analoog aan deze uit figuur 6, die de stijfheid van de dwarsligger, volgens de uitvinding, weergeeft in functie van de erop uitgeoefende belasting.
Figuur 8 is een grafiek die de amplitude van een trilling weergeeft in functie van de frequentie ervan voor een klassieke dwarsligger.
Figuur 8 is een grafiek die de amplitude van een trilling weergeeft in functie van de frequentie ervan voor een dwarsligger volgens de uitvinding.
In de verschillende figuren hebben dezelfde verwijzingscij fers betrekking op dezelfde of analoge elementen.
De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een dwarsligger
EMI3.1
zoals voorgesteld werd in figuur 1. Op deze dwarsligger ] zijn twee nagenoeg c 11 parallelle spoorstaven 2 en 3 gemonteerd via op zichzelf bekende klemmen 4.
Teneinde deze klemmen 4 aan de dwarsligger te bevestigen is onder elke spoorstaaf 2 en 3 een stalen plaat voorzien met twee ogen 5 en 6 voor de montage van deze klemmen 4. Deze stalen plaat is verankerd in de dwarsbalk 1 en is voor de duidelijkheid van de figuren niet voorgesteld.
Verder zijn aan de onderzijde 7 van de dwarsligger, volgens de uitvinding, uitsteeksels 8 uit een trillingsdempend materiaal voorzien. Deze uitsteeksels 8 strekken zieh meer bepaald op het deel van het ondervlak 7 van de
<Desc/Clms Page number 4>
dwarsbalk 1 uit dat zieh tegenover de spoorstaven 2 en 3 bevindt. Dit zorgt ervoor dat, wanneer de dwarsbalk 1 belast wordt, doordat bijvoorbeeld een trein over de spoorstaven 2 en 3 rijdt, de dwarsbalk 1 voornamelijk via deze uitsteeksels 8 op de ondergrond steunt. Bij voorkeur zijn de uitsteeksels 8 nagenoeg homogeen verdeeld over het deel van de onderzijde 7 dat zieh tegenover de spoorstaven 2 en 3 bevindt, zoals voorgesteld is in figuur 2.
Deze uitsteeksels 8 zijn bijvoorbeeld uit een elastomeer vervaardigd zoals rubber. Op een voordelige wijze bestaan deze uitsteeksels 8 uit rubberkorrels die aan elkaar gelijmd werden met behulp van bijvoorbeeld een hechtmiddel op basis van polyurethaan.
De in de figuren 1 en 2 voorgestelde uitsteeksels 8 van de dwarsligger l vormen conische noppen en vertonen meer bepaald de vorm van een afgeknotte kegel, waarbij het grondvlak van deze laatste aansluit op de onderzijde 7 van de dwarsligger l. Het vlak aan de smalle zijde van de afgeknotte kegel vormt aldus een vrij uiteinde 10 van de uitsteeksels 8.
In figuur 3 is de dwarsligger 1 van de vorige figuren gedeeltelijk omgeven door een kunststoffolie 9. Deze folie 9 sluit aan op de vrije uiteinden 10 van de uitsteeksels 8 en schermt de ruimte 11 tussen deze laatste af van de omgeving.
Aldus strekt deze folie 9 zieh aan de onderzijde 7 van de dwarsligger 1 hoofdzakelijk uit in het vlak waarin de vrije uiteinden 10 van de uitsteeksels 8 liggen.
Het gedeelte van de dwarsligger 1 waar de spoorstaven 2 en 3 dienen gemonteerd te worden is niet omgeven door genoemde folie 9. Aldus worden bIj het aanleggen van een spoorweg met behulp van dit type dwarsliggers 1, spoorstaven 2 en 3 op de dwarsliggers 1 gemonteerd en worden deze spoorstaven vervolgens uitgelijnd.
EMI4.1
Tenslotte wordt onder en tussen de dwarsliggers l beton gestort teneinde de z : D dwarsliggers 1 in te bedden en aldus te verankeren.
Bij het storten van dit beton verhindert genoemde kunststoffolie 9 dat de ruimte 11 tussen de uitsteeksels 8 wordt opgevuld met beton. Nadat het beton is uitgehard steunen de dwarsliggers 1 hoofdzakelijk met het vrije uiteinde 10 van de uitsteeksels 8 op de aldus gevormde betonnen bedding.
Voor de kunststoffolie 9 wordt bijvoorbeeld een polyethylecnfole
EMI4.2
gekozen met een dikte van de grootteorde van 0, mm. Om echter te vennijden dat bij
<Desc/Clms Page number 5>
het transport van de dwarsligger 1 deze folle 9 gemakkelijk zou worden beschadigd kan eveneens een folie aangewend worden met een dikte van bijvoorbeeld 2 mm.
Wanneer de dwarsligger 1 belast wordt, worden de uitsteeksels 8 enigszins samengedrukt volgens de richting van hun centrale as en neemt de dwarsdoorsnede van de uitsteeksels 8 bijgevolg toe ingevolge het gekende poissoneffect. Wanneer genoemde ruimte 11 tussen de uitsteeksels 8 echter gevuld zou zijn met beton, kunnen deze laatste nagenoeg niet elastisch vervormen en neemt de stijfheid ervan in aanzienlijke mate toe. Bijgevolg is het zeer belangrijk dat deze ruimtes 11 vrij blijven teneinde de vervonning van de uitsteeksels 8 toe te laten en
EMI5.1
aldus een de trillingen van de dwarsligger 1 te verkrijgen.
Bij goede demping vanvoorkeur worden de uitsteeksels 8 discreet, en dus niet aaneensluitend, ten opzichte van elkaar voorzien zodanig dat elk uitsteeksel 8 kan vervormen zonder hinder tc ondervinden van de emaast gelegen uitsteeksels 8.
In figuur 4 is een langsdoorsnede van een deel van een tri1lingsdempende plaat 12 weergegeven. Deze plaat 14 vertoont aan de ondcrzijdc ervan genoemde uitsteeksels 8 in de vorm van conische noppen en wordt met het bovenviak 13 ervan tegen de onderzijde 7 van een betonnen dwarsligger bevestigd met behulp van bijvoorbeeld lijm.
De afmetingen van deze plaat 12 worden aangepast in functie van de gewenste trillingsdemping en aan de afmetingen van de dwarsligger. Goede dempende eigenschappen werden bijvoorbeeld verkregen bij een plaat met een dikte h2 van de grootteorde van 2, 5 cm, waarbij de conische noppen 8 een hoogte h ;
EMI5.2
vertonen van nagenoeg I cm. De totale dikte h (= h) + h2) van de plaat is dan van de grootteorde van 3, 5 cm. Het grondvlak van de noppen 8 heeft een diameter d van 3 cm, terwijl de diameter d2 van het vrije uiteinde van de noppen 8 gelijk is aan 2 cm.
De afstand d tussen de centrale assen van de noppen 8 bedraagt nagenoeg 4 cm.
Het is duidelijk dat, in functie van de gewenste stijfheid van de dwarsligger 1, of dus in functie van de gewenste trillingsdemping, men de hoogte 0 de diameter van de uitsteeksels 8 kan aanpassen. Het aantal uitsteeksels 8 per oppervlakte eenheid kan hiertoe eveneens vari ren.
Voor genoemde kunststoffolie 9, waan-nee de dwarsligger wordt bekleed, wordt bijvoorbeeld een polyethyleenfo1ie aangewend. Deze folie 9 is
<Desc/Clms Page number 6>
bijvoorkeur een krimpfolie zodanig dat deze na verwarmen nagenoeg passend op de dwarsligger l aansluit, waarbij de ruimte 11 tussen de uitsteeksels 8 toch vrij blijft.
Een tweede uitvoeringsvorm van de dwarsligger, volgens de uitvinding, is weergegeven in figuur 5. Deze dwarsligger 1 onderscheidt zieh van deze volgens de vorige uitvoeringsvorm doordat op de zijvlakken ervan eveneens uitsteeksels 8 voorzien zijn.
Teneinde te vermijden dat bij het storten van beton rond deze dwarsligger 1, de ruimte 11 tussen de uitsteeksels 8 opgevuld wordt met beton, is een bekisting 14 aangebracht die aansluit op de vrije uiteinden 10 van de uitsteeksels 8.
EMI6.1
Deze bekisting 14 vormt aldus een doos waarin de dwarsligger 1 nagenoeg passend c 1- > ID rust. Voor de duidelijkheid van de figuur is het zijvlak van de bekisting 14 dat in het vlak van de figuur ligt niet voorgesteld.
De bekisting 14 wordt bijvoorbeeld samengesteld uit relatief stijve platen \'an gereeycleerd polyvinylchloride of van po1ypropy1een met een dikte van de grootteorde van 2 mm.
Uiteraard kan in de uitvoeringsvorm van de dwarsligger 1 die wordt voorgesteld in figuur 5 de bekisting 14 vervangen worden door een kunststoffolie, en in het bijzonder door een krimpfolie, die aansluit op de vrije uiteinden 10 van de uitsteeksels 8.
De middelen die ervoor zorgen dat de ruimte 11 tussen de uitsteeksels 8 vrij blijft, en dat er bijgevolg nagenoeg geen beton in deze ruimte 11 gestort wordt, zoals genoemde kunststoffolie 9 en genoemde bekisting 14, blijven aanwezig tussen
EMI6.2
de dwarsligger 1 en de gevormde betonnen bedding nadat de spoorweg afgewerkt is.
> ZD ; D Aldus vertonen deze middelen bij voorkeur slechts een geringe dikte of bestaan deze bijvoorbeeld uit een relatief stijf materiaal teneinde te vennijden dat er een zekerc speling zou ontstaan tussen de dwarsligger 1 en de betonnen bedding.
Het is duidelijk dat de middelen die de ruimte 11 tussen de uitsteeksels 8 afschermen van het beton dat dient gestort te worden, allerhande vormen kunnen aannemen.
In een variante op bovenstaande uitvoeringsvormen van de dwarsligger. volgens de uitvinding, wordt de ruimte 11 tussen de uitsteeksels 8 bijvoorbeeld opgevuld met een vulmiddel dat verhindert dat beton in deze ruimte 11 terechtkomt
<Desc/Clms Page number 7>
wanneer de dwarsligger in beton wordt ingegoten. Dit vulmiddel bestaat bijvoorbeekl uit een kunststofschuim dat voldoende soepel is teneinde toe te laten dat de uitsteeksels 8 vervormen wanneer de dwarsligger l wordt bclast.
Verder is het mogelijk dat niet enkel de uitsteeksels 8 uit een trillingsdempend materiaal zijn vervaardigd, maar kan de dwarsligger eveneens geheel of gedeeltelijk uit een elastomeer vervaardigd zijn. Zo werd een zeer goede trillingsdemping verkregen wanneer de dwarsligger 1 nagenoeg volledig bestaat uit aan elkaar verlijmde rubberkorrels waarbij deze een geheel vormt met de uitsteeksels 8.
In de figuren 6 tot 8 zijn grafieken weergegeven die de resultaten van experimenten weergegeven waarbij eigenschappen van de dwarsligger volgens de uitvinding vergeleken werden met deze van een klassieke dwarsligger die in een rubberen schoen rust met afgesloten met lucht gevulde holtes.
Figuur 6 geeft de stijflleid E van een dergelijke klassieke dwarsligger weer in functie van de statische belasting F die erop uitgeoefend wordt wanneer deze aan een trilling met een frequentie f wordt onderworpen. Zoals duidelijk uit deze grafiek blijkt, neemt de stijfheid van deze klassieke dwarsligger aanzienlijk toc wanneer deze zwaarder wordt belast. Bijgevolg wordt de voortplanting van trillingen
EMI7.1
naar de omgeving bij deze klassieke dwarsligger slechts in mate gedempt bij 1-1 c hoge belastingen.
Figuur 7 geeft eenzelfde grafiek weer voor de dwarsligger, volgens de uitvinding. Bij deze dwarsligger werd nagenoeg geen toename vastgesteld van de stijfheid in functie van de statische belasting F. Bijgevolg kan aangenomen worden dat de dempende eigenschappen van de dwarsligger, volgens de uitvinding, slechts in zeer geringe mate afhankelijk zijn van de erop uitgeoefende belasting.
Bij een tweede experiment werd een modale analyse uitgevoerd op bovenstaande klassieke dwarsligger. De grafiek uit figuur 8 geeft hiervoor de tri gsainplitude A weer in functie van een opgelegde trillingsfrequentie f. Zoals uit de grafiek blijkt vertoont de klassieke dwarsligger relatief veel resonantiefrequenties tussen 0 en 5000 Hz.
<Desc/Clms Page number 8>
Figuur 9 geeft een grafiek weer voor dezelfde meting toegepast op de dwarsligger, volgens de uitvinding. Er werd echter geen enkele duidelijk-c resonantiefrequentie gemeten voor deze dwarsligger.
De uitvinding is geenszins beperkt tot de hierboven beschreven en in de figuren voorgestelde uitvoeringsvormen, maar binnen het raam van deze uitvinding kunnen meerdere varianten overwogen worden zowel wat betreft de afmetingen en vormen van de dwarsliggers als wat betreft de vorm van de uitsteeksels 8. Zo kunnen deze uitsteeksel 8 niet alleen kegelvorrnig zijn, maar zijn deze bijvoorbeeld
EMI8.1
cilindrisch, rechthoekig of of worden deze gevormd door afgeknotte piramides c i ID kubus,of langwerpige ribben.
Het is verder duidelijk dat de middelen die de ruimte 11 tussen dc uitsteeksels 8 afschermen van het beton uit allerhande materialen kunnen bestaan. Zo kunnen voor deze middelen bijvoorbeeld bestaan uit niet buigstijve producten zoals een metaalfolie of een kunststoffolie, of bestaan deze uit buigstijve producten die een bekisting vormen zoals bijvoorbeeld houten platen.
Verder dient de dwarsligger 1, volgens de uitvinding, niet noodzakelijk twee naast elkaar gelegen spoorstaven 2 en 3 te ondersteunen, maar kan deze zodanige afmetingen vertonen dat slechts een van deze spoorstaven 2 of 3 door de dwarsligger ondersteund wordt, terwijl de andere spoorstaaf door een tweede dwarsligger wordt ondersteund.
<Desc / Clms Page number 1>
TRANSMITTER WITH ADJUSTABLE DAMP AND STIFFNESS FOR A TRACK \ VEG
The invention relates to a sleeper for supporting at least one rail of two rails of a railroad that extend next to each other in the same direction, wherein this sleeper is cast in concrete. More specifically, it is a sleepers that are used in so-called concrete tracks.
With such concrete tracks, the rails are attached to the sleepers and the upper surface of the rails is then aligned so that the rails substantially a perfectly flat upper surface.
The rails and / or the sleepers rest on adjustable supports, the height of which is adjusted when the railway is aligned. When these supports are arranged in such a way that the railroad is almost perfectly flat, concrete is poured under and between the sleepers in order to anchor it.
Such a railroad has the disadvantage that vibrations that are caused when a vehicle, such as a train, moves over the railroad are transferred to the surroundings virtually undamped and thus cause a considerable noise nuisance.
To prevent this, the sleepers are, for example, placed on continuous plastic mats. When such mats are surrounded by concrete together with the sleeper, they can only deform to a very limited extent and they behave as a rigid material so that vibrations are insufficiently damped.
According to another technique, a rubber shoe is placed around the crossbar before anchoring it in concrete. At the bottom of the
<Desc / Clms Page number 2>
sleepers are provided in this rubber shoe, sealed in which air is present. It is very cumbersome to manufacture such a rubber shoe so that its use for railways is relatively expensive. Attaching the shoe to a cross member is also time-consuming. In addition, the stiffness of this rubber shoe when it contains a sleeper and is cast in concrete greatly increases with an increasing load of the sleeper. Consequently, the damping of vibrations also depends on the load to which the sleeper is subjected.
The invention seeks to remedy these and other disadvantages by one
EMI2.1
to propose a cross member that is relatively easy to manufacture and ensures a very good vibration damping. Moreover, this damping is virtually independent of the load on the sleepers.
Advantageously, at least the underside of the cross-member has protrusions made of a vibration-damping material, while means are provided which ensure that, when pouring concrete around the cross-member, the space between said protrusions is not filled with concrete.
According to an advantageous embodiment of the sleeper, according to
EMI2.2
According to the invention, protrusions are formed by conical studs.
According to a preferred embodiment of the sleeper, according to the invention, said means, which ensure that the space between the protrusions is not filled by concrete, a plastic foil which extends at least over the free ends of this protrusion.
According to a special embodiment of the sleeper, according to the invention, said means are formed by a shrink film.
The invention also relates to a railroad that is constructed with the aid of the cross-member according to the invention.
Other details and advantages of the invention will be apparent from the following description of some particular embodiments of the invention; this description is only given as an example and does not limit the scope of the protection claimed; the reference numerals used hereinafter refer to the attached figures.
<Desc / Clms Page number 3>
Figure 1 is a schematic side view of a sleeper, according to a first embodiment of the invention, the rails mounted on this sleeper being shown in section.
Figure 2 is a schematic bottom view of the cross member of Figure 1.
Figure 3 is a schematic side view of the cross member of Figure 1 when it is surrounded by a shrink film.
Figure 4 is a schematic cross-section of a support plate for a sleeper, according to the invention.
Figure 5 is a schematic side view of a cross member according to a second embodiment of the invention.
Figure 6 is a three-dimensional graph showing the stiffness of a traditional sleepers as a function of the load applied to it.
Figure 7 is a three-dimensional graph, analogous to that of Figure 6, showing the stiffness of the sleeper according to the invention as a function of the load applied to it.
Figure 8 is a graph showing the amplitude of a vibration as a function of its frequency for a conventional cross-member.
Figure 8 is a graph showing the amplitude of a vibration as a function of its frequency for a sleeper according to the invention.
In the various figures, the same reference numerals refer to the same or analogous elements.
The invention generally relates to a sleeper
EMI3.1
as shown in figure 1. On this cross-beam] two substantially c11 parallel rails 2 and 3 are mounted via clamps 4 known per se.
In order to attach these clamps 4 to the cross-member a steel plate is provided under each rail 2 and 3 with two eyelets 5 and 6 for mounting these clamps 4. This steel plate is anchored in the cross beam 1 and is for the sake of clarity of the figures not represented.
Furthermore, protrusions 8 of a vibration-damping material are provided on the underside 7 of the sleeper, according to the invention. These protrusions 8, in particular, extend on the part of the bottom surface 7 of the
<Desc / Clms Page number 4>
1, which is opposite the rails 2 and 3. This ensures that, when the crossbar 1 is loaded, for example because a train runs over the rails 2 and 3, the crossbar 1 mainly rests on the ground via these protrusions 8. Preferably, the protrusions 8 are substantially homogeneously distributed over the part of the underside 7 that is opposite the rails 2 and 3, as shown in Figure 2.
These protrusions 8 are, for example, made of an elastomer such as rubber. These protrusions 8 advantageously consist of rubber granules which are glued together with the aid of, for example, a polyurethane-based adhesive.
The protrusions 8 of the cross-member 1 shown in Figures 1 and 2 form conical studs and in particular have the shape of a truncated cone, the base surface of the latter connecting to the underside 7 of the cross-member 1. The plane on the narrow side of the truncated cone thus forms a free end 10 of the protrusions 8.
In Figure 3, the cross-member 1 of the previous figures is partially surrounded by a plastic film 9. This film 9 connects to the free ends 10 of the projections 8 and shields the space 11 between the latter from the environment.
This foil 9 thus extends on the underside 7 of the cross-member 1 mainly in the plane in which the free ends 10 of the protrusions 8 lie.
The part of the sleeper 1 where the rails 2 and 3 are to be mounted is not surrounded by said foil 9. Thus, during the construction of a railroad with the aid of this type of sleepers 1, rails 2 and 3 are mounted on the sleepers 1 and these rails are then aligned.
EMI4.1
Finally, concrete is poured under and between the sleepers 1 in order to embed the z: D sleepers 1 and thus anchor them.
When pouring this concrete, said plastic foil 9 prevents the space 11 between the protrusions 8 from being filled with concrete. After the concrete has hardened, the sleepers 1 rest with the free end 10 of the projections 8 on the concrete bed thus formed.
For the plastic film 9, for example, a polyethylene foil is used
EMI4.2
selected with a thickness of the order of 0. mm. However, to avoid that at
<Desc / Clms Page number 5>
the transport of the cross member 1 this foil 9 would easily be damaged, a foil with a thickness of, for example, 2 mm can also be used.
When the cross-member 1 is loaded, the protrusions 8 are slightly compressed in the direction of their central axis and the cross-section of the protrusions 8 consequently increases due to the known poisson effect. However, if said space 11 between the protrusions 8 were filled with concrete, the latter can hardly deform elastically and its rigidity increases considerably. Consequently, it is very important that these spaces 11 remain free to allow the deformation of the protrusions 8 and
EMI5.1
thus to obtain the vibrations of the sleeper 1.
With good damping preferably, the protrusions 8 are provided discretely, and thus not contiguous, with respect to each other such that each protrusion 8 can deform without being hindered by the adjacent protrusions 8.
Figure 4 shows a longitudinal section of a part of a tripping damping plate 12. On its underside, this plate 14 has projections 8 in the form of conical studs and is fixed with its top surface 13 against the underside 7 of a concrete sleepers with the aid of, for example, glue.
The dimensions of this plate 12 are adjusted as a function of the desired vibration damping and to the dimensions of the sleeper. Good damping properties were obtained, for example, with a plate with a thickness h2 of the order of magnitude of 2.5 cm, the conical studs 8 having a height h;
EMI5.2
show almost 1 cm. The total thickness h (= h) + h2) of the plate is then of the order of magnitude of 3.5 cm. The base surface of the studs 8 has a diameter d of 3 cm, while the diameter d2 of the free end of the studs 8 is 2 cm.
The distance d between the central axes of the studs 8 is almost 4 cm.
It is clear that, depending on the desired stiffness of the sleeper 1, or thus on the basis of the desired vibration damping, the height 0 can be adjusted to the diameter of the protrusions 8. The number of protrusions 8 per unit area can also vary for this purpose.
For said plastic film 9, where the cross-beam is not coated, a polyethylene film is used, for example. This foil is 9
<Desc / Clms Page number 6>
preferably a shrink film such that, after heating, it fits substantially flush with the cross-member 1, while the space 11 between the projections 8 remains free.
A second embodiment of the cross-member according to the invention is shown in Figure 5. This cross-member 1 distinguishes itself from that according to the previous embodiment in that protrusions 8 are also provided on its side faces.
In order to avoid that when pouring concrete around this crossbar 1, the space 11 between the projections 8 is filled with concrete, a formwork 14 is provided which connects to the free ends 10 of the projections 8.
EMI6.1
This formwork 14 thus forms a box in which the cross-member 1 rests almost fittingly. For the sake of clarity of the figure, the side face of the formwork 14 which lies in the plane of the figure is not represented.
The formwork 14 is, for example, composed of relatively rigid plates of recycled polyvinyl chloride or of polypropylene with a thickness of the order of 2 mm.
Of course, in the embodiment of the cross-member 1 which is shown in Figure 5, the formwork 14 can be replaced by a plastic film, and in particular by a shrink film, which connects to the free ends 10 of the protrusions 8.
The means that ensure that the space 11 between the protrusions 8 remains free, and that consequently virtually no concrete is poured into this space 11, such as said plastic foil 9 and said formwork 14, remain present between
EMI6.2
the sleeper 1 and the concrete bed formed after the railroad has been finished.
> ZD; Thus, these means preferably have only a small thickness or consist, for example, of a relatively rigid material in order to prevent a certain play being created between the cross-member 1 and the concrete bed.
It is clear that the means that shield the space 11 between the projections 8 from the concrete to be poured can take all kinds of forms.
In a variant of the above-mentioned embodiments of the sleeper. according to the invention, the space 11 between the protrusions 8 is filled, for example, with a filler that prevents concrete from entering this space 11
<Desc / Clms Page number 7>
when the sleeper is cast in concrete. This filler, for example, consists of a plastic foam that is sufficiently flexible to allow the protrusions 8 to deform when the cross-member 1 is loaded.
Furthermore, it is possible that not only the protrusions 8 are made of a vibration-damping material, but the cross-beam can also be made wholly or partly from an elastomer. A very good vibration damping was thus obtained when the cross-member 1 consists almost entirely of rubber granules which are glued together and which is integral with the projections 8.
Figures 6 to 8 show graphs showing the results of experiments comparing properties of the sleeper according to the invention with those of a conventional sleeper resting in a rubber shoe with sealed air-filled cavities.
Figure 6 shows the rigid conductor E of such a conventional cross-member as a function of the static load F exerted on it when it is subjected to a vibration with a frequency f. As can clearly be seen from this graph, the stiffness of this traditional sleepers increases considerably when it is loaded more heavily. Consequently, the propagation of vibrations
EMI7.1
to the environment with this classic sleeper only moderately damped at 1-1 c high loads.
Figure 7 shows the same graph for the sleeper, according to the invention. Virtually no increase in stiffness as a function of the static load F. was observed with this sleeper. Consequently, it can be assumed that the damping properties of the sleeper according to the invention depend only to a very small extent on the load exerted on it.
In a second experiment, a modal analysis was performed on the above-mentioned classic sleeper. The graph from Figure 8 shows the signal amplitude A for this in function of an imposed vibration frequency f. As can be seen from the graph, the traditional sleepers have relatively many resonance frequencies between 0 and 5000 Hz.
<Desc / Clms Page number 8>
Figure 9 shows a graph for the same measurement applied to the sleeper, according to the invention. However, no clear resonance frequency was measured for this sleeper.
The invention is by no means limited to the embodiments described above and represented in the figures, but several variants can be considered within the scope of this invention both as regards the dimensions and shapes of the sleepers and as regards the shape of the protrusions 8. Thus, these projections 8 are not only conical, but are, for example
EMI8.1
cylindrical, rectangular or or are these formed by truncated pyramids c i ID cube, or elongated ribs.
It is furthermore clear that the means which shield the space 11 between the projections 8 from the concrete can consist of all kinds of materials. For these means, for example, may consist of non-rigid products such as a metal foil or a plastic film, or they may consist of rigid products that form a formwork such as, for example, wooden plates.
Furthermore, the sleeper 1, according to the invention, does not necessarily have to support two adjacent rails 2 and 3, but can have such dimensions that only one of these rails 2 or 3 is supported by the sleeper, while the other rail is supported by a second cross member is supported.