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EP1512792A2 - Schutzschicht für den Bettungskörper eines Gleisfahrweges - Google Patents

Schutzschicht für den Bettungskörper eines Gleisfahrweges Download PDF

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Publication number
EP1512792A2
EP1512792A2 EP04017565A EP04017565A EP1512792A2 EP 1512792 A2 EP1512792 A2 EP 1512792A2 EP 04017565 A EP04017565 A EP 04017565A EP 04017565 A EP04017565 A EP 04017565A EP 1512792 A2 EP1512792 A2 EP 1512792A2
Authority
EP
European Patent Office
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protective layer
ballast
track
railway track
shaped elements
Prior art date
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EP04017565A
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EP1512792A3 (de
EP1512792B1 (de
Inventor
Ralf Hoffmeister
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DB Netz AG
Original Assignee
DB Netz AG
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Publication date
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01BPERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B1/00Ballastway; Other means for supporting the sleepers or the track; Drainage of the ballastway
    • E01B1/001Track with ballast
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01BPERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B19/00Protection of permanent way against development of dust or against the effect of wind, sun, frost, or corrosion; Means to reduce development of noise
    • E01B19/006Means for protecting the underground against spillage

Definitions

  • the invention relates to a protective layer for the ballast body of a track track, especially for railways, which the ballast body against the upcoming Earth body separates.
  • PSS Demarcate protective layers
  • the invention is based on the object, a protective layer for the ballast body a track track, especially for railways, which the ballast against separating the upcoming earth body, developing a cost-saving Replacement mineral support or layer protection layers allows.
  • This protective layer may be suitable for existing, rehabilitated routes with a to make use of less logistics and machinery than hitherto.
  • the protective layer should in a continuous conversion process with high Propulsion power be installed.
  • This object is in accordance with the preamble of claim 1 according to the invention characterized in that the protective layer of a nonwoven layer, which covers the contact area of the upcoming earth body with the ballast, and on this fleece resting, abutting plate-shaped elements with high compressive strength and low water absorption in long-term contact built up with moisture.
  • a system can not only Drain the superstructure reliably, but also by the weight of the superstructure as well as from the train traffic resulting loads reliable and damage-free take up.
  • the preferred embodiment of the plate-shaped elements made of hard foam additionally offers the advantages of a very low thermal conductivity, a high modulus of elasticity, favorable fracture stress ratios and a low dead weight, whereby a manual handling of the plate elements is possible.
  • a Folding of rigid foam panels ensures a sufficiently positive connection two elements each.
  • B 2 * y + SB.
  • the size y corresponds to the vertical distance between the upper edge of the protective layer and the lower edge of the sleepers resting on the ballast body, the size SB, however, gives the measured transversely to the track longitudinal axis Distance between both heads of a track threshold. This ensures that the Protective layer regardless of their vertical mounting position always relevant Load spreading area covers.
  • the plate-shaped elements are made of Rigid foam, especially extruded polystyrene (e.g., X-PS-G).
  • Thickness of the plate-shaped elements in the transition region between one according to the invention executed Bettungs stresses and one without tarpaulin protective layer running ball body over a length of at least 20 meters continuously decreases and the minimum thickness of an element in the final area of the transition still at least 0.04 meters. This ensures that both the load capacity the substructure in the transition area remains guaranteed, but at the same time despite different moduli of elasticity between the two bed bodies uniform Driving characteristics are ensured for the trains.
  • the nonwoven layer is made of polypropylene and has a weight per unit area of at least 400 g / m 2 . It is also advantageous if the nonwoven layer is designed with a minimum load of 3 mm for a given load of 2 kN. Due to these material properties, the nonwoven exerts a capillary breaking effect. This makes sense, so that both the by the bumps between the plate-shaped elements penetrating leachate and the water rising through the pore water pressure rising water is reliably guided by the fleece in the edge drainage and water penetration of the protective layer is prevented.
  • the preparation of the inventive protective layer is carried out using a commercially available ballast cleaning machine, which causes a significantly lower capital outlay compared to the required in gravel-sand mixtures turf conditioning.
  • the ballast cleaning machine is merely supplemented by a nonwoven unwinding device and a compaction plank to produce a level and sufficiently densified ground plane.
  • ballast bed cleaning In the course of a ballast bed cleaning og Bettungstivsmaschine clears the track ballast below the track grate by means of a Schrapers or chain bar, cleans the old ballast, sifts to small ballast components and reintegrates the thus cleaned track ballast below again under the track grid.
  • the track grid is only raised in this process, but otherwise remains in its position.
  • the created in this work process of ballast cleaning machine ballast-free space can now be used for the introduction of fleece and plate elements. Within this ballast-free working space, the compaction pile runs ahead in the working direction and produces the required flatness, load capacity and density of the earth.
  • the fleece is rolled out to the Erdplanum, with an overlap of both roller conveyors of at least 30 cm takes place at a possible roll change.
  • the manual insertion of the plate elements forms the last step within the ballast-free working space before the processed ballast is fed back.
  • a gravity-assisted mechanical feed of the plate elements can be realized, for example in analogy to the feeding of track sleepers in the known track-laying machines.
  • the protective layer according to the invention tolerates a deviation from the desirable joint-free abutment of the plate elements, so that rectangular plate elements can continue to be used for this purpose. This has an advantageous effect on warehouse logistics.
  • ballast cleaning measures usual work regarding lifting and compression stoppers as well as track stabilization.

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  • Bipolar Transistors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzschicht für Bettungskörper (4) eines Gleisfahrweges, insbesondere für Eisenbahnen, welche den Bettungskörper gegen den anstehenden Erdkörper (1) abtrennt. Die Schutzschicht (2) ist aufgebaut aus einer Vliesschicht, welche den Kontaktbereich des anstehenden Erdkörpers mit dem Bettungskörper abdeckt, und auf diesem Vlies aufliegenden, aneinanderstossenden plattenförmigen Elementen (3) mit hoher Druckbelastbarkeit und geringer Wasseraufnahmefähigkeit bei Langzeitkontakt mit Feuchtigkeit. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzschicht für den Bettungskörper eines Gleisfahrweges, insbesondere für Eisenbahnen, welche den Bettungskörper gegen den anstehenden Erdkörper abtrennt.
Seit einigen Jahrzehnten ist es im Oberbau der Eisenbahnen üblich, den aus Gleisschotter aufgebauten Bettungskörper gegen das angrenzende Erdplanum mittels sogenannter Planumsschutzschichten (PSS) abzugrenzen. Dadurch soll der Bettungskörper von den teilweise negativen bodenmechanischen Einflüssen des anstehenden Erdgrundes entkoppelt beziehungsweise die unzureichenden bodenmechanischen Kennwerte des anstehenden Erdgrundes kompensiert werden. Üblicherweise werden PSS in Form von mineralischen Kies-Sand-Gemischen (KSG) mit oder ohne Zugabe von Brechkorn oder Recycling aufgebaut, deren Zusammensetzung und Körnung in Abstimmung mit den im jeweiligen Einzelfall vorliegenden hydrologischen und bodenmechanischen Verhältnissen festgelegt werden muss. Auf jeden Fall weisen diese Mineralstoffgemische eine wasserableitende und tragfähigkeitserhöhende Wirkung auf und schützen somit das Schotterbett vor Staunässe, Frostschäden und ungleichmässigen Setzungen bzw. Hebungen. Als besonders nachteilig wird allgemein empfunden, dass die Stärke der einzubauenden Kiessand-Schichten nicht nur ortsabhängig stark variieren, sondern dass vor allem grosse Mengen an Erdmaterial ausgehoben und abtransportiert, zugleich ebenso grosse Mengen an neu einzubauenden Planumssanden angeliefert werden müssen. Da diese Transportvorgänge üblicherweise nur im Profil des gesperrten Arbeitsgleises erfolgen können, sind sie mit grossem maschinentechnischen Aufwand verbunden.
Aus DE 31 47 346 ist es bekannt, Hartschaumplatten als Ersatz für diese aus mineralischen Gemischen aufgebaute PSS auf das schotterfreie Planum aufzubringen und somit eine vergleichbare Wirkung wie bei der "klassischen" PSS zu erzielen. Es hat sich jedoch erwiesen, dass keine hinreichend fugenfreie Verlegung der Hartschaumplatten erzielt werden konnte und damit die von einer solchen Schutzschicht geforderte wasserableitende Wirkung nicht erreichbar war. Zur Erzielung einer besseren Wasserabdichtung schlägt DE 31 47 346 den Einbau zweier übereinanderliegender Schichten aus Hartschaumplatten vor, wobei die Trennfugen dieser beiden Schichten zueinander derart versetzt angeordnet werden sollen. In der Baustellenpraxis hat sich dieser Ansatz jedoch als wenig realitätsbezogen erwiesen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzschicht für den Bettungskörper eines Gleisfahrweges, insbesondere für Eisenbahnen, welche den Bettungskörper gegen den anstehenden Erdkörper abtrennt, zu entwickeln, die einen kostensparenden Ersatz mineralischer Trag- bzw. Planumsschutzschichten ermöglicht. Insbesondere soll diese Schutzschicht geeignet sein, bestehende, sanierungsbedürftige Strecken mit einem geringeren Logistik- und Maschineneinsatz als bisher zu ertüchtigen. Neben der Ableitung von Wasser aus dem Schotterbett in die Randentwässerung und dem damit einhergehenden Schutz vor Frostschäden soll zugleich das Tragverhalten des Oberbaus hinsichtlich dynamischer und statischer Lasten aus dem Zugverkehr verbessert werden. Die Schutzschicht soll in einem kontinuierlichen Umbauverfahren mit hoher Vortriebsleistung einbaubar sein. Dabei ist anzustreben, dass keine neu zu konstruierenden, kapitalintensiven Baumaschinen erforderlich werden, sondern alle erforderlichen Leistungen weitestgehend mit dem vorhandenen Maschinenpark erbringbar sein sollten. Der Einbau dieser neuen Schutzschicht soll zudem witterungsunabhängiger als bei den Tragschichten aus Kies-Sand-Gemischen sein.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schutzschicht aus einer Vliesschicht, welche den Kontaktbereich des anstehenden Erdkörpers mit dem Bettungskörper abdeckt, und auf diesem Vlies aufliegenden, aneinanderstossenden plattenförmigen Elementen mit hoher Druckbelastbarkeit und geringer Wasseraufnahmefähigkeit bei Langzeitkontakt mit Feuchtigkeit aufgebaut ist. Ein solchermassen ausgeführtes System kann nicht nur den Oberbau zuverlässig entwässern, sondern auch die durch Eigengewicht des Oberbaus sowie aus dem Zugverkehr resultierenden Lasten zuverlässig und schadensfrei aufnehmen. Die bevorzugte Ausführung der plattenförmigen Elemente aus Hartschaum bietet zusätzlich die Vorteile einer sehr geringen Wärmeleitfähigkeit, eines hohen Elastizitätsmoduls, günstiger Bruchspannungsverhältnisse sowie eines geringen Eigengewichtes, wodurch auch ein manuelles Handling der Plattenelemente möglich wird. Eine Falzung der Hartschaumplatten gewährleistet eine ausreichend formschlüssige Verbindung jeweils zweier Elemente.
Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Gedankens entspricht die Breite der Schutzschicht in Querrichtung zur Gleislängsachse mindestens einem Betrag B, wobei B gemäss der Beziehung B = 2*y + SB ermittelt wird. Hierbei entspricht die Grösse y dem vertikalen Abstand zwischen der Oberkante der Schutzschicht und der Unterkante der auf dem Bettungskörper aufliegenden Gleisschwellen, die Grösse SB gibt hingegen den in Querrichtung zur Gleislängsachse gemessenen Abstand beider Köpfe einer Gleisschwelle an. Dadurch ist gewährleistet, dass die Schutzschicht unabhängig von ihrer vertikalen Einbauposition stets den relevanten Lastausbreitungsbereich abdeckt.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind die plattenförmigen Elemente aus Hartschaum, insbesondere extrudiertem Polystyrol (z.B. X-PS-G), aufgebaut.
Desweiteren ist es sinnvoll, wenn Werkstoff, vertikale Stärke und Grundfläche eines Einzelkörpers dieser plattenförmigen Elemente in Abhängigkeit von den bodenmechanischen Kennwerten des anstehenden Erdkörpers derart dimensioniert sind, dass auf der Oberfläche der eingebauten Schutzschicht Verformungsmoduli von Evd ≥ 45 MN/m2 oder Ev2 ≥ 100 MN/m2 bei einem Verdichtungsgrad von Dpr = 100 % erreicht werden.
Eine vorteilhafte Ergänzung des erfinderischen Grundkonzeptes sieht vor, dass die Stärke der plattenförmigen Elemente im Übergangsbereich zwischen einem erfindungsgemäss ausgeführten Bettungskörper und einem ohne Planumsschutzschicht ausgeführten Bettungskörper über eine Länge von mindestens 20 Meter kontinuierlich abnimmt und die Mindeststärke eines Elementes im Schlussbereich des Überganges noch mindestens 0,04 Meter beträgt. Dadurch wird erreicht, dass sowohl die Tragfähigkeit des Unterbaus im Übergangsbereich gewährleistet bleibt, gleichzeitig aber auch trotz unterschiedlicher Elastizitätsmoduli zwischen den beiden Bettungskörpern gleichmäßige Fahreigenschaften für die Züge sichergestellt werden.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vliesschicht aus Polypropylen ausgeführt und weist ein Flächengewicht von mindestens 400 g/m2 auf. Ebenso ist es noch vorteilhaft, wenn die Vliesschicht bei einer gegebenen Auflast von 2 kN mit einer Mindeststärke von 3 mm ausgeführt ist. Durch diese Materialeigenschaften übt das Vlies eine kapillarbrechende Wirkung aus. Dies ist sinnvoll, damit sowohl das durch die Stösse zwischen den plattenförmigen Elementen eindringende Sickerwasser als auch das durch den Porenwasserüberdruck nach oben steigende Wasser durch das Vlies zuverlässig in die Randentwässerung geführt wird und eine Wasserdurchdringung der Schutzschicht verhindert wird.
Der Erfindungsgedanke wird in nachfolgendem Ausführungsbeispiel visualisiert. Es zeigt in Prinzipdarstellung
Figur 1
Aufbau der Schutzschicht
Im Vorfeld des Einbaus der erfindungsgemässen Schutzschicht muss zunächst durch Baugrund-Untersuchungen abgesichert sein, dass im Erdplanum grobkörniger beziehungsweise gemischt- und feinkörniger Boden ansteht, der auf Verformungsmoduli von Evd ≥ 35 MN/m2 oder Ev2 ≥ 45 MN/m2 bei einem Verdichtungsgrad von Dpr = 97 % gebracht werden kann bzw. diese bereits aufweist.
Die Erstellung der erfindungsgemässen Schutzschicht erfolgt mit Hilfe einer handelsüblichen Bettungsreinigungsmaschine, die im Vergleich zu den bei Kies-Sand-Gemischen erforderlichen Planumsverbesserungsmaschinen einen deutlich niedrigeren Kapitalaufwand verursacht. Die Bettungsreinigungsmaschine wird lediglich um eine Abrollvorrichtung für das Vlies sowie eine Verdichtungsbohle zur Herstellung eines ebenen und ausreichend verdichteten Erdplanums ergänzt.
Im Zuge einer Schotterbettreinigung räumt o.g. Bettungsreinigungsmaschine den Gleisschotter unterhalb des Gleisrostes mittels eines Schrapers oder Kettenbalkens aus, reinigt den Altschotter, siebt zu kleine Schotterbestandteile aus und baut den derart gereinigten Gleisschotter nachfolgend wieder unter dem Gleisrost ein. Der Gleisrost wird bei diesem Vorgang lediglich angehoben, verbleibt jedoch ansonsten in seiner Lage. Der bei diesem Arbeitsprozess von der Bettungsreinigungsmaschine geschaffene schotterfreie Raum kann nun auch zum Einbringen von Vlies und Plattenelementen genutzt werden. Innerhalb dieses schotterfreien Arbeitsraumes läuft die Verdichtungsbohle in Arbeitsrichtung voraus und stellt die geforderte Ebenflächigkeit, Tragfähigkeit und Dichte des Erdplanums her. Von der anschliessenden Abrollvorrichtung wird das Vlies auf das Erdplanum ausgerollt, wobei bei einem allfälligen Rollenwechsel eine Überlappung beider Rollenbahnen von mindestens 30 cm erfolgt. Das manuelle Einlegen der Plattenelemente bildet innerhalb des schotterfreien Arbeitsraumes den letzten Arbeitsschritt, bevor der aufbereitete Schotter wieder zugeführt wird. Alternativ lässt sich natürlich eine schwerkraftunterstütze mechanische Zuführung der Plattenelemente realisieren, beispielsweise in Analogie zur Zuführung von Gleisschwellen bei den bekannten Gleisumbaumaschinen. In Bogenradien bis zu 250 m toleriert die erfindungsgemässe Schutzschicht ein Abweichen von dem an sich wünschenswerten fugenfreien Aneinanderstossen der Plattenelemente, so dass hierfür weiterhin rechteckige Plattenelemente verwendet werden können. Die wirkt sich vorteilhaft auf die Lagerlogistik aus.
Nach Einbau der erfindungsgemässen Schutzschicht erfolgen die für Bettungsreinigungsmassnahmen üblichen Arbeiten hinsichtlich Hebe- und Verdichtungsstopfugen sowie Gleisstabilisierung.
Bezugszeichenliste:
1
Erdkörper
2
Vlieswerkstoff aus Polypropylen
3
plattenförmiges Element
4
Bettungskörper aus Gleisschotter
5
Gleisschwelle
6
Schiene

Claims (7)

  1. Schutzschicht für Bettungskörper eines Gleisfahrweges, insbesondere für Eisenbahnen, welche den Bettungskörper gegen den anstehenden Erdkörper abtrennt,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht aus einer Vliesschicht, welche den Kontaktbereich des anstehenden Erdkörpers mit dem Bettungskörper abdeckt, und auf diesem Vlies aufliegenden, aneinanderstossenden plattenförmigen Elementen mit hoher Druckbelastbarkeit und geringer Wasseraufnahmefähigkeit bei Langzeitkontakt mit Feuchtigkeit aufgebaut ist.
  2. Schutzschicht für Bettungskörper eines Gleisfahrweges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Schutzschicht in Querrichtung zur Gleislängsachse mindestens einem Betrag B entspricht, wobei B gemäss der Beziehung B = 2*y + SB ermittelt wird, die Grösse y dem vertikalen Abstand zwischen der Oberkante der Schutzschicht und der Unterkante der auf dem Bettungskörper aufliegenden Gleisschwellen entspricht sowie SB den in Querrichtung zur Gleislängsachse gemessenen Abstand beider Köpfe einer Gleisschwelle angibt.
  3. Schutzschicht für Bettungskörper eines Gleisfahrweges nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmigen Elemente aus Hartschaum, insbesondere extrudiertem Polystyrol, aufgebaut sind.
  4. Schutzschicht für Bettungskörper eines Gleisfahrweges nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Werkstoff, vertikale Stärke und Grundfläche eines Einzelkörpers der plattenförmigen Elemente in Abhängigkeit von den bodenmechanischen Kennwerten des anstehenden Erdkörpers derart dimensioniert sind, dass auf der Oberfläche der eingebauten Schutzschicht Verformungsmoduli von Evd ≥ 45 MN/m2 oder Ev2 ≥ 100 MN/m2 bei einem Verdichtungsgrad von Dpr = 100 % erreicht werden.
  5. Schutzschicht für Bettungskörper eines Gleisfahrweges nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der plattenförmigen Elemente im Übergangsbereich zwischen einem erfindungsgemäss ausgeführten Bettungskörper und einem ohne Planumsschutzschicht ausgeführten Bettungskörper über eine Länge von mindestens 20 Meter kontinuierlich abnimmt und die Mindeststärke eines Elementes im Schlussbereich des Überganges noch mindestens 0,04 Meter beträgt.
  6. Schutzschicht für Bettungskörper eines Gleisfahrweges nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vliesschicht aus Polypropylen ausgeführt ist und ein Flächengewicht von mindestens 400 g/m2 aufweist.
  7. Schutzschicht für Bettungskörper eines Gleisfahrweges nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vliesschicht bei einer gegebenen Auflast von 2 kN mit einer Mindeststärke von 3 mm ausgeführt ist.
EP04017565A 2003-09-03 2004-07-24 Schutzschicht für den Bettungskörper eines Gleisfahrweges Expired - Lifetime EP1512792B1 (de)

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