DE102019214562A1

DE102019214562A1 - Verfahren zur Herstellung eines Gleiskörpers

Info

Publication number: DE102019214562A1
Application number: DE102019214562.0A
Authority: DE
Inventors: Jörg Frenzel; Murray Roeland
Original assignee: HYPERION VERWALTUNG GmbH
Current assignee: Hyperion BV
Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2021-03-25
Also published as: EP4034708B1; EP4034708A1; EP4034708C0; WO2021058652A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Gleiskörpers (1), aufweisend:- Aufbringen einer aushärtbaren oder verdickbaren Flüssigkeit (9) auf ein aus Schottersteinen (3) gebildetes Gleisbett (2) des Gleiskörpers (1), wobei die Flüssigkeit (9) oberflächlich auf das Gleisbett (2) aufgebracht wird,- Aushärten oder Verdicken der Flüssigkeit (9), wodurch eine oberflächlich in das Gleisbett (2) eindringende Schicht (13) gebildet wird und wobei an der Oberfläche des Gleisbettes (2) befindliche Schottersteine (3) in die Schicht (13) eingebunden werden, sowie durch dieses Verfahren gebildeter Gleiskörper.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gleiskörpers, insbesondere einer Oberfläche eines Gleiskörpers, sowie einen Gleiskörper, der insbesondere nach diesem Verfahren erhältlich ist.
Aus dem Gleisbau ist bekannt, Schottersteine eines Gleisbettes zu verkleben, um das Gleisbett zu stabilisieren. Aus DD 86 201 und DE 2448978A1 ist eine voll- oder Teilverklebung sämtlicher Schottersteine des Schotterkörpers bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, ein Verfahren und einen Gleiskörper anzugeben, bei dem diese Nachteile nicht auftreten.
Angegeben wird von der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Gleiskörpers und ein Gleiskörper nach den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Nach einer grundlegenden Idee der Erfindung wird ein Gleisbett aus Schotter nur oberflächlich mit einer zu einem Feststoff härtbaren oder verdickbaren Flüssigkeit behandelt oder überzogen. Die Flüssigkeit kann über eine gesamte Oberfläche, insbesondere eine nach oben weisende Oberfläche, eines Gleisbettes aufgebracht werden oder nur über einen Teil davon. Die Flüssigkeit wird vorzugsweise auf eine außenliegende Oberfläche aufgebracht, insbesondere eine nach oben weisende Oberfläche, oder auf eine Außenseite des Gleisbettes, insbesondere auf eine nach oben weisende Außenseite.
Durch Härten oder Verdicken der Flüssigkeit werden Schottersteine, welche mit der Flüssigkeit in Kontakt kommen, miteinander verbunden. Der Verbund aus gehärteter oder verdickter Flüssigkeit und dadurch verbundenen Schottersteinen wird erfindungsgemäß als „Schicht“ bezeichnet. Die Verbindung der Schottersteine erfolgt durch ausgehärtete oder verdickte Flüssigkeit.
In der Schicht verbleiben vorzugsweise Zwischenräume zwischen den miteinander verbundenen Schottersteinen. Somit ist die Schicht vorzugsweise porös. In einer anderen Variante kann es vorgesehen sein, dass die Schicht nicht oder im Wesentlichen nicht porös ist. Hierbei werden Zwischenräume zwischen Schottersteinen, die miteinander verbunden werden, mit der Flüssigkeit gefüllt, die anschließend verdickt oder aushärtet.
Das Verbinden kann ein Verkleben durch die ausgehärtete oder verdickte Flüssigkeit sein. Das Verbinden geschieht zumindest bei Schottersteinen an der Oberfläche des Gleisbettes, welche mit der Flüssigkeit in Kontakt gebracht wird, vorzugsweise auch bei darunterliegenden Schottersteinen, beispielsweise in 2. Lage.
Erfindungsgemäß wird vermieden, dass alle Schottersteine des Gleisbettes miteinander verbunden werden.
Der aus der gehärteten Flüssigkeit erhaltene Feststoff oder die verdickte Flüssigkeit bildet zusammen mit dadurch verbundenen Schottersteinen die besagte Schicht, welche das Gleisbett bzw. eine Schotterschüttung nur teilweise aber nicht vollständig durchdringt.
Es werden zumindest an der Oberfläche befindliche Schottersteine des Gleisbettes durch die zu einem Festkörper gehärtete oder durch die verdickte Flüssigkeit miteinander verbunden, wobei ein Teil der Schottersteine des Gleisbettes, insbesondere im Inneren des Gleisbetts, ohne Verbindung zueinander bleiben.
Insbesondere werden erfindungsgemäß Schottersteine des Gleisbettes, die zwischen einem Untergrund, auf welchem das Gleisbett aufliegt, und der gebildeten Schicht angeordnet sind, nicht durch gehärtete oder verdickte Flüssigkeit miteinander verbunden.
Erfindungsgemäß wird eine Oberflächenformstabilität des Gleisbetts erreicht. Lose Steine, die nicht in die Schicht eingebunden werden, werden darin gehindert, die Schicht zu durchdringen oder zu zerstören.
Weitere Vorteile, die mit der allgemeinen Erfindung oder mit einer speziellen Ausführungsform davon einzeln oder in Kombination erzielt werden können sind:
Die Erfindung betrifft vorzugsweise kein Schotterkleben für statische Zwecke, sondern behandelt ausschließlich und explizit nur die Oberflächen und Kontaktpunkte außerhalb der Lastabtragung, insbesondere außerhalb eines nach unten im 45° Winkel gerichteten Lastabtragungsbereichs einer Schwelle, mittels Aufbringens der Flüssigkeit zur Bildung der Schicht. Die Schicht wird vorzugsweise nur temporär gebildet, ist beispielsweise innerhalb einer gewissen Zeit UV abbaubar, wie nachfolgend noch beschrieben.
Der erzielte Effekt integriert sich optimal in einen frei definierbaren Rhythmus zur Oberbauinstandhaltung und optimiert diesen Prozess.
Durch die erfindungsgemäße Bildung der Schicht kann unterschiedlich oder in Kombination folgendes beeinflusst werden: Schiene, Schwelle, Befestigung, Schotter. Durch das Material werden verschiedene Oberbauoptimierungen bezüglich Sicherheit, Instandhaltung und Betrieb erzielt.
Das Einbinden der Schottersteine in eine Schicht, wodurch sie miteinander verbunden werden, hat das Ziel, dass das aufgebrachte Material nicht durch Schottersteinbewegungen wieder „abplatzt“, sondern- entsprechend des gewünschten Anhaftungszeitraums (abhängig von UV Einstellung)- auf den Steinoberflächen fest verbleibt.
Angegeben wird von der Erfindung insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Gleiskörpers, aufweisend:

- Aufbringen einer aushärtbaren oder verdickbaren, d.h. in ihrer Viskosität erhöhbaren, Flüssigkeit auf ein aus Schottersteinen gebildetes Gleisbett des Gleiskörpers, wobei die Flüssigkeit oberflächlich auf das Gleisbett aufgebracht wird,
- Aushärten oder Verdicken der Flüssigkeit, wodurch eine oberflächlich in das Gleisbett eindringende Schicht gebildet wird, in der an einer Oberfläche des Gleisbettes befindliche Schottersteine miteinander verbunden werden.

Schottersteine werden in solchen Bereichen oder dort miteinander verbunden, wo die Flüssigkeit aufgebracht wird. Die Schicht wird dort gebildet, wo die Flüssigkeit aufgebracht wird.
In dem Verfahren kann ein Gleis, beispielsweise nach vorangehenden Schritten, wie einer Durcharbeitung oder Neuerstellung durch die Bearbeitung mit einer Stopfmaschine, DGS, Profilierung auf das Gleisbett aufgebracht werden und es wird erst dann die Flüssigkeit aufgebracht.
Das Verfahren kann somit vor den vorangehend genannten Verfahrensschritten umfassen:

- Aufbringen oder Instandhaltung eines Gleises auf das/ dem Gleisbett Vor diesem Schritt kann der Schritt erfolgen:
- Neuherstellung oder Instandhaltung des Gleisbettes.

Die Aushärtung erfolgt vorzugsweise durch eine chemische Reaktion von in der Flüssigkeit enthaltenen Komponenten.
Eine Verdickung erfolgt vorzugsweise durch eine chemische Reaktion von in der Flüssigkeit enthaltenen Komponenten vorzugsweise durch Lufteinwirkung.
Bei einer Verdickung bleibt die Flüssigkeit fließfähig, insbesondere bei 25°C fließfähig, noch mehr bevorzugt bei 40°C fließfähig, weist aber eine erhöhte Viskosität auf.
Bei einer Härtung ist das Produkt nicht fließfähig, insbesondere bei 25°C nicht fließfähig, noch mehr bevorzugt bei 40°C nicht fließfähig.
Es können Schottersteine mit in die Schicht eingebunden werden, welche sich unterhalb der Schottersteine, welche die Oberfläche des Gleisbetts (Gleisbett = Schotterbett) bilden, befinden.
Unterhalb der Schicht sind Schottersteine vorhanden, welche nicht in die Schicht eingebunden sind. Dies können Steine sein, die nur im Inneren, also nicht an einer Oberfläche des Gleisbettes angeordnet sind. Es können auch Steine nicht miteinander verbunden sein, welche an seitlichen (zur Seite weisenden) Oberflächen des Gleisbettes, auch bezeichnet als Flanken, an der Oberfläche angeordnet sind, z.B. wenn die Flüssigkeit oberflächlich nicht auf Flanken des Gleisbettes aufgebracht wird, sondern nur auf eine nach oben weisende Oberfläche.
Eine Eindringtiefe der Flüssigkeit in das Gleisbett beträgt vorzugsweise ≤ 15 cm, mehr bevorzugt ≤13 cm, noch mehr bevorzugt ≤ 10 cm, am meisten bevorzugt ≤ 7 cm. Die Eindringtiefe kann im Bereich liegen von vorzugsweise 1-15 cm, oder 3-15 cm, mehr bevorzugt 1-13 cm, oder 3-13 cm noch mehr bevorzugt 1-10 cm, oder 3-10 cm, am meisten bevorzugt 1-7 cm oder 3-7 cm. Die Eindringtiefe muss nicht über die ganze Schicht oder entlang der ganzen Schicht identisch sein, sondern kann variieren.
Die Dicke der Schicht beträgt vorzugsweise ≤ 15 cm, mehr bevorzugt ≤ 13 cm, noch mehr bevorzugt ≤ 10 cm, am meisten bevorzugt ≤ 7 cm. Die Dicke der Schicht liegt vorzugsweise im Bereich von 1-15 cm, oder 3-15 cm, mehr bevorzugt 1-13 cm, oder 3-13 cm noch mehr bevorzugt 1-10 cm, oder 3-10 cm, am meisten bevorzugt 1-7 cm oder 3-7 cm. Die Schichtdicke kann ebenso gemessen werden wie oben genannte Eindringtiefe.
Die Schichtdicke wird vorzugsweise gemessen von einer als eine Gerade angenommenen Oberkante eines Schotteroberbaus oder des Gleisbettes senkrecht nach unten. Die Gerade ist vorzugsweise eine Horizontale, welche eine obere Begrenzung des Schotteroberbaus oder des Gleisbettes ausbildet. Diese obere Begrenzung kann als Grenze angenommen werden, durch welche kein Schotterstein mehr nach oben hinausragt.
Die Dicke der Schicht beträgt in einer anderen bevorzugten Variante, angegeben in Prozent

- ≤ 50% der Höhe des Gleisbettes, oder
- ≤ 43% der Höhe des Gleisbettes, oder
- ≤ 38% der Höhe des Gleisbettes, oder
- ≤ 33% der Höhe des Gleisbettes, oder
- ≤ 25% der Höhe des Gleisbettes, oder
- ≤ 23% der Höhe des Gleisbettes, oder
- ≤ 18% der Höhe des Gleisbettes.

Als Untergrenze kann bei allen diesen Obergrenzen angenommen werden: 5%, 8% oder 10% der Höhe des Gleisbettes. Die Höhe des Gleisbettes kann beispielsweise 30 cm oder 40 cm betragen.
Die Dicke der Schicht ist in einer anderen bevorzugten Variante derart, dass eine erste, außenliegende, insbesondere auf einer Oberseite des Gleisbettes befindliche Lage, Schottersteine, in der Schicht miteinander verbunden ist bzw. in die Schicht eingebunden ist. Es sind dies Schottersteine, die sich in einem Bereich befinden, wo die Flüssigkeit aufgebracht wird/wurde. Schottersteine, die sich unterhalb der ersten Lage befinden, sind vorzugsweise nicht, oder überwiegend nicht, in der Schicht miteinander verbunden bzw. in die Schicht eingebunden.
Vorzugsweise ist zusätzlich zu der ersten Lage Schottersteine noch eine zweite, unterhalb der ersten Lage befindliche Lage Schottersteine, in der Schicht miteinander verbunden bzw. in die Schicht eingebunden. Es sind dies Schottersteine, die sich in einem Bereich befinden, wo die Flüssigkeit aufgebracht wird/wurde. Schottersteine, die sich unterhalb der zweiten Lage befinden sind vorzugsweise nicht, oder überwiegend nicht, in der Schicht miteinander verbunden bzw. in die Schicht eingebunden.
Noch mehr bevorzugt ist zusätzlich zu der ersten und der zweiten Lage noch eine dritte, unterhalb der zweiten Lage befindliche Lage Schottersteine, in der Schicht miteinander verbunden bzw. in die Schicht eingebunden. Es sind dies Schottersteine, die sich in einem Bereich befinden, wo die Flüssigkeit aufgebracht wird/wurde. Schottersteine, die sich unterhalb der dritten Lage befinden sind vorzugsweise nicht, oder überwiegend nicht, in der Schicht miteinander verbunden bzw. in die Schicht eingebunden.
Die Flüssigkeit kann auf einen Teil einer nach oben weisenden Fläche des Gleisbettes aufgebracht werden oder auf eine gesamte nach oben weisende Fläche. Die nach oben weisende Fläche ist vorzugsweise die frei zugängliche Fläche, welche nicht von Schwellen verdeckt ist. Zusätzlich kann die Flüssigkeit auf eine oder mehrere zur Seite weisende Flächen des Gleisbettes aufgebracht werden, beispielsweise auf eine oder mehrere Flanken.
Die Schichtdicke muss nicht über die ganze Schicht identisch sein, sondern kann variieren.
Vorzugsweise werden Schottersteine, welche in die Schicht eingebunden sind, vollständig oder im Wesentlichen vollständig von der aufgebrachten Flüssigkeit überzogen. Vorzugsweise werden Schottersteine, welche in die Schicht eingebunden sind, vollständig oder im Wesentlichen vollständig von der ausgehärteten oder verdickten Flüssigkeit überzogen.
Die Flüssigkeit ist vorzugsweise ein reaktionsfähiges Gemisch, welches härtbar ist. Der Härtegrad kann variieren, so dass eine geringfügige Beweglichkeit des Steines bei Krafteinwirkung weiterhin gegeben sein kann, ohne dass diese aus Ihrer Position heraustreten oder die Schicht beschädigen. Hierdurch können dynamische Effekte kompensiert werden, ohne dass es unmittelbar „zum Bruch“ der Verbindung von Schottersteinen untereinander kommt.
Das Aufbringen der Flüssigkeit erfolgt vorzugsweise von oben. Das Aufbringen kann beispielsweise durch Gießen, Spritzen, Sprühen oder Versprühneblung erfolgen. Es kann die Flüssigkeit mit oder ohne Druck aufgebracht werden.
Die Flüssigkeit kann bei dem Aufbringen aufgeschäumt sein. Nach dem Aushärten oder Verdicken kann die Aufschäumung der Flüssigkeit verschwunden oder im Wesentlichen verschwunden sein. Anders ausgedrückt in der Flüssigkeit gebildete Hohlräume können dann verschwunden oder im Wesentlichen verschwunden sein. Anders ausgedrückt kann die Flüssigkeit nach Aushärten oder Verdicken entschäumt oder im Wesentlichen entschäumt sein.
Das Aufbringen einer aufgeschäumten oder aufgequollenen, aber vorzugsweise nicht dauerhaft aufgeschäumten oder aufgequollenen Flüssigkeit, hat den Vorteil, dass sich die Flüssigkeit im aufgequollenen oder aufgeschäumten Zustand zuerst vollständig oder weitgehend vollständig um die Steine legt, dann in sich zusammenfällt und dann um den Stein ab- und antrocknet. So ist eine verbesserte Applikation auf den Stein gegeben und ein größtmöglicher Kontakt mit, auf und zwischen den Schottersteinen wird erreicht. Man kann dazu aus einer Vielzahl Öffnungen die Schotteroberfläche besprühen, um einen gleichmäßig in das Schotterbett eindringenden Schaumteppich zu erzielen.
In einer Ausführungsform weist die Flüssigkeit einen Farbstoff auf und die aus der ausgehärteten oder verdickten Flüssigkeit gebildete, vorzugsweise matte, Schicht ist durch den Farbstoff gefärbt, vorzugsweise ebenfalls matt gefärbt.
Die Erfahrungen aus vielen Jahren Messungen zeigen, dass Temperaturveränderungen das Gleis massiv beeinflussen. Dabei handelt es sich hauptsächlich um zwei Effekte:

1) Elastische Elemente des Gleises (Zwischenlagen, Schwellensohlen / Schwellenlager, Unterschottermatten bzw. elastische Schichten / Lager) werden in ihren frequenzabhängigen dynamischen Steifigkeiten erheblich durch die Eigentemperaturen beeinflusst.
2) Temperaturdifferenzen in der Schwelle bei Sonneneinstrahlung (morgens oben warm, unten kalt, Hohllage in der Schwellenmitte; abends oben kalt, unten warm, Hohllagen unter den Schwellenköpfen) führen zu unterschiedlichem Hohlliegen der Schwellen. Dies hat auf Schiene-Schwelle-Kräfte und das Schwingungsverhalten der Schwelle einen deutlich merkbaren Einfluss. Durch die Färbung können Einflüsse aus Erwärmung und Geräuschen verringert werden. Ein weiß gefärbtes Schotterbett kann ferner dazu dienen, durch eine vergleichsweise geringere unter Sonnenlichteinfluss erzielte Temperatur vergleichsweise höher erhitzte Schienen zu kühlen bzw. Wärme von ihnen abzuleiten und auch weniger an diese abzustrahlen.

Vorzugsweise weist der Farbstoff eine Farbe auf, die ausgewählt ist aus weiß, grau oder beige, wodurch eine Lichtabsorption und Erwärmung des Gleisbettes verringert wird. Durch die gleichzeitige Verklebung der Steine durch die Schicht wird verhindert, dass durch Abrasion, insbesondere durch Schotterbewegung untereinander und gegeneinander, diese Farbe wieder vorzeitig abgetragen wird bzw. Stellen entstehen, die nicht mehr mit Farbe bedeckt sind, obwohl dort zuvor Farbe aufgetragen wurde.
Eine erwähnte Mattfärbung hat den Vorteil, dass ungewünschte Reflexionen vermindert werden. Ferner kann erreicht werden, dass gegebenenfalls weitere Farben besser auf der matten Oberfläche haften.
Durch das Verbinden der Schottersteine in der Schicht, insbesondere durch Verkleben kann sichergestellt werden, dass es auch bei hohen Geschwindigkeiten (bis zu 400km/h) nicht zu einem Verdrehen und somit zu einer Veränderung einer farbigen Oberfläche der Schicht kommt.
Ein bevorzugter Farbstoff ist ein Dispersionsfarbstoff.
Auf eine, vorzugsweise gefärbte, Schicht kann in einer weiteren Ausführungsform ein Muster appliziert werden. Ein solche Schicht bzw. ein solches Muster ermöglicht eine leichte visuelle Überprüfbarkeit der Gleislage. Durch Unterbrechungen, Versatz oder sonstige Linienänderung in der Farbfläche bzw. im Muster kann einfach visuell erkannt werden, durch einen Lokführer oder künstliches Sehen beispielsweise, ob sich eine Änderung der Schotteroberfläche ergeben hat die gegebenenfalls einen Instandhaltungsprozess, Inspektionsprozess eine Wartung oder eine Instandsetzung erfordert. Diese Früherkennung kann insbesondere bei extrem hohen Zugfolgedichten sinnvoll sein, ohne dass eine zusätzliche Inspektions- und/ oder Messfahrt durchgeführt werden muss. Ebenso ermöglicht die gefärbte Schicht eine leichtere, schienenungebundene visuelle Dokumentation, so zum Beispiel mittels Drohnen (UAV). Gleichzeitig kann eine derart ausgestaltete Fläche zusätzliche Richtungsorientierung für Mobilien geben.
Diese Markierungen sind auch als Fluchtwegverdeutlichung und ggfs. auch zur Zugfahrtssignalisierung als Ergänzung zu vorhandenen Signalisierungen nutzbar, wenn es zum Beispiel zu Signalstörungen oder -ausfällen kommen sollte.
Durch das Verbinden der Schottersteine in der Schicht, insbesondere durch Verkleben, kann sichergestellt werden, dass es auch bei hohen Geschwindigkeiten (bis zu 400km/h) nicht zu einem Verdrehen und somit zu einer Veränderung eines applizierten Musters kommt.
In einer Ausführungsform ist die durch Aushärtung oder Verdicken der Flüssigkeit gebildete Struktur UV-abbaubar, derart, dass bei einer nicht überdachten Anordnung des Gleiskörpers im Freien nach einem Zeitdauer von spätestens 8, 6 oder 4 Jahren nach Bilden der Schicht die Struktur soweit zersetzt ist, dass sich zuvor in die Schicht eingebundene Schottersteine aus dem Gleisbett manuell lösen lassen.
Insbesondere ist die durch Aushärtung oder Verdicken der Flüssigkeit gebildete Struktur-UV-abbaubar, derart, dass bei einer nicht überdachten Anordnung des Gleiskörpers im Freien innerhalb einer definierten Zeitperiode, die sich nach der regelmäßigen Stopfintervallperiode richten kann (Durcharbeitungszyklen), spätestens nach 8, 6, oder 4 Jahren nach Bilden der Schicht die Schicht soweit zersetzt ist, dass sich zuvor in die Schicht eingebundene bzw. durch gehärtete oder verdickte Flüssigkeit zuvor miteinander verbundene Schottersteine aus dem Gleisbett lösen lassen, vorzugsweise manuell lösen lassen, noch mehr bevorzugt lösen lassen, ohne dass hierbei mechanische Hilfsmittel zur Zerstörung der Schicht angewandt werden müssen oder die Schottersteine (für Recyclingzwecke) anders behandelt werden müssten. „Im Freien“ bedeutet vorzugsweise eine Lage ohne Schatten, d. h. mit ungehinderter Sonneneinstrahlung, vorzugsweise in einer Region von 40° bis 55° nördlicher Breite und 10° westlicher bis 10° östlicher Länge. Alternativ oder zusätzlich zu dem Lösen kann man gelöste Schottersteine in tiefere Schichten (vorzugsweise ohne Anhaftungen) einarbeiten. Dieses optimiert den nachfolgenden Wiederaufbringungsprozess. So ist immer nur die obere Deckschicht behaftet, eine leichtere (sortenreine) Bettungsreinigung ist die Folge.
Eine UV-Abbaubarkeit kann erreicht werden, in dem UV-Schutzmittel entweder nicht oder nur in solchem Maße zugegeben werden, dass beschriebene Abbaubarkeit erreicht wird. Ferner ist es möglich, die chemische Zusammensetzung der Flüssigkeit so zu wählen, dass eine UV-empfindliche Schicht gebildet wird. UV-empfindlich bedeutet insbesondere, dass chemische Bindungen in der Schicht durch UV-Licht aufgebrochen werden. Durch Zudosierungen von UV-Schutzmitteln in geeigneter Menge kann die Abbaubarkeit auf obigen Wert eingestellt werden, sofern ohne solche Schutzmittel die Abbaubarkeit schneller als erwünscht ist.
Eine Abbaubarkeit durch UV ist vorteilhaft, weil der Austausch und Entsorgung von Schottersteinen dadurch vereinfacht wird und zusätzliches Entstehen von Feinstäuben vermieden wird.
Die Flüssigkeit ist vorzugsweise so konzipiert, dass vor der Zersetzung durch UV punktuelle Kräfte, zum Beispiel in Form von Stopfpickeln oder Schürfketten eine Verklebung der Steine untereinander mechanisch wieder auftrennbar ist, sodass die Struktur auch jederzeit vor Zersetzung durch UV wieder aufgebrochen werden kann und Ausbesserungs- Instandhaltungsarbeiten stattfinden können.
Die Flüssigkeit ist vorzugsweise auch bei Feuchtigkeit härtbar oder verdickbar, vorzugsweise auch bei Aufbringen auf einen nasse Oberfläche, insbesondere nassen Schotterstein oder eine nasse Schiene.
Die Flüssigkeit kann zusätzlich ein Brandschutzmittel aufweisen. Ein solches Brandschutzmittel ist entsprechend auch in der Schicht vorhanden.
Die Oberflächenstruktur der Schottersteine und die Materialeigenschaften der Flüssigkeit werden vorzugsweise so gewählt, dass nach Entfernen der Schottersteine eine gehärtete Flüssigkeit oder verdickte Flüssigkeit abrasiv (mittels Rotationsbehälter/ Trommelverfahren) oder chemisch wieder entfernbar ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Flüssigkeit zu einem Kunststoff, Kunstharz oder Silikat aushärtbar. Das Harz kann Epoxydharz sein. Der Kunststoff kann ein Polyurethan sein.
In einer Ausführungsform wird die Flüssigkeit beim Härten oder Verdicken nicht aufgeschäumt, insbesondere nicht durch eingebrachtes oder bei der Härtung (z.B. einer Härtungsreaktion) oder Verdickung entstehendes Gas aufgeschäumt. Als eingebrachtes Gas wird nicht die Umgebungsluft betrachtet, von denen Teile bei der Schichtbildung möglicherweise in die Schicht eingeschlossen werden. Er sind somit in dieser Ausführungsform in dem aus der Flüssigkeit durch Härtung entstehenden Festkörper oder der verdickten Flüssigkeit keine durch Aufschäumen erhaltene Poren vorhanden, insbesondere keine durch bei der Härtung oder Verdickung eingebrachtes oder entstehendes Gas erhaltene Poren.
In einer Ausführungsform wird die Flüssigkeit bei dem Aushärten oder Verdicken an ihrer Oberfläche aufgeschäumt. Dies kann erreicht werden, indem man zunächst eine erste Flüssigkeit aufbringt, welche nicht aufschäumbar ist, und anschließend, nach Verdicken oder zumindest teilweisem Aushärten der ersten Flüssigkeit eine zweite Flüssigkeit aufbringt, die aufschäumt, wenn sie verdickt oder gehärtet wird. Die Schicht ist somit aus zwei Komponenten zusammengesetzt. Ein oberflächliches Aufschäumen bedeutet, dass die Schicht nicht durchgängig aufgeschäumt ist, insbesondere in inneren Bereichen nicht aufgeschäumt ist. Hierdurch entsteht in der Schotteroberfläche eine Struktur, die zusätzlich zur Emissionsreduzierung beiträgt.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Gleiskörper Schwellen auf, und es wird die Flüssigkeit so aufgebracht, dass die Flüssigkeit auf das zwischen den Schwellen freiliegende Gleisbett aufgebracht wird und auf einen überwiegenden Teil der Oberfläche oder die gesamte Oberfläche der Schwellen keine Flüssigkeit aufgebracht wird. Mit der Oberfläche der Schwellen ist die nach oben weisende Oberfläche der Schwellen gemeint. Anders ausgedrückt wird im Wesentlichen nur in den Zwischenräumen zwischen den Schwellen Flüssigkeit auf die dort frei liegende Schottersteine und in deren Zwischenräume aufgebracht. Durch das Aussparen oder im Wesentlichen Aussparen der Schwellenoberfläche wird ein Flüssigkeitsverbrauch reduziert.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Gleiskörper Schwellen auf, und es wird die Flüssigkeit so aufgebracht, dass die Flüssigkeit auch auf der gesamten Oberfläche der Schwellen aufgebracht wird. Durch das Aufbringen auf die Schwellenoberfläche kann eine schützende Struktur aufgebracht werden. Vorteilhaft ist dies bei Holzschwellen, die nicht mehr mit Teerölen getränkt werden dürfen oder Termiten (z.B. in Australien) ausgesetzt sind, oder Betonschwellen, die erste Rissbildungen aufweisen und so- bei weiter einwirkender Witterung (Frost, Tau, Sonne,...)- dem vorzeitigen Verfall ausgesetzt sind. In einer speziellen Variante kann die Flüssigkeit so ausgestaltet sein, dass sie hydrophob ist bzw. die verdickte oder gehärtete Flüssigkeit hydrophob ist.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Gleiskörper Schienen auf und es wird die Flüssigkeit so aufgebracht, dass die Flüssigkeit auf innenseitigen Flanken, und vorzugsweise auch auf den Schienenfuss aufgebracht wird. Hierdurch kann einer Erwärmung durch Schienen insbesondere dann entgegengewirkt werden, wenn ein oben genannter Farbstoff vorhanden ist. Vorzugsweise kann Flüssigkeit auch auf außenseitige Flanken der Schienen aufgebracht werden, mit analogem Effekt.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Flüssigkeit so aufgebracht, dass auch auf die Schienenbefestigungen die Flüssigkeit aufgebracht wird. Dieses kann insbesondere im Fall einer gefärbten Flüssigkeit eine augenscheinliche oder bildgebende Überprüfung ermöglichen, ob die Schienenbefestigungen in funktionsfähigem Zustand sind.
Vorzugsweise wird in vorangehender Ausführungsform keine oder nur minimal Flüssigkeit auf eine Lauffläche der Schienen aufgebracht. Vorzugsweise wird Flüssigkeit nur bis zur oberen Kante der unteren Hälfte der Schienenkopfhöhe aufgebracht. Hierdurch wird ein Anhaften von Flüssigkeit oder gebildeter Schicht oder darin vorhandener Farbe an Radreifen verhindert und eine die Haftung zwischen Fahrzeug und Schienen-Fahrweg nicht verändert.
Eine Aufbringung der Flüssigkeit kann mit einem Sprühbalken, einem Sprührahmen, einer Sprühpistole, oder Sprühlanze erfolgen, händisch, mechanisch oder automatisiert. Zum Aufbringen können eine oder mehrere Düsen eingesetzt werden. Die Vorrichtung zur Aufbringung wird vorzugsweise entlang des Schienenweges bewegt und dabei erfolgt die Aufbringung.
Von der Erfindung wird auch ein Gleiskörper angegeben, der durch ein oben genanntes Verfahren erhältlich oder erhalten ist. Bei dem Verfahren gegenständlich beschriebene Merkmale können einzeln oder in Kombination an dem Gleiskörper vorhanden sein. Ein Gleiskörper kann auch Weichen- und Kreuzungsbereiche enthalten und durch Bahnübergänge führen.
Insbesondere wird angegeben: ein Gleiskörper, bei dem an einer Oberfläche eines Gleisbettes befindliche Schottersteine in eine Schicht eingebunden sind, welche oberflächlich in das Gleisbett eindringt oder welche oberflächlich, bzw. nur oberflächlich, in dem Gleisbett ausgebildet ist. In einer speziellen Variante ist die Schicht durch einen Farbstoff gefärbt, vorzugsweise weiss, grau oder beige gefärbt.
Der Gleiskörper kann aufweisen: Schienen, Schwellen, ein Gleisbett aus Schotter, Befestigungen für die Schienen an den Schwellen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch einen Gleiskörper mit aufgesetztem Sprühbalken.
Ein Schotteroberbau wird vorschriftsgemäß erstellt, sodass er sich in seiner endgültigen Solllage befindet, nach Stopfen und ggfs. stattzufindender Profilierung. Eine Schotterplaniermaschine kann in Kombination mit einer Gleisstopfmaschine eingesetzt werden. Die Stopfmaschine verdichtet den Schotter, während die Planiermaschine folgt und den Bettungsquerschnitt herstellt.
Im Anschluss daran wird mittels Sprühbalken oder beweglichem Roboterarm die zu einem Polyurethanharz aushärtbare Flüssigkeit auf das Gleisbett in die Schwellenzwischenfächer und innen- und außenseitig auf Schienenflanken, den Schienenfuß und Schienenkopf aufgetragen.
In 1 ist der Gleiskörper 1 gezeigt, der das Gleisbett 2 aufweist, das aus Schottersteinen 3 zusammengesetzt ist. Auf dem Gleisbett 2 sind die Schienen 4 angeordnet.
Der Sprühbalken 5 wird mittels Laufrollen/ Spurkranz 6 auf den Schienen 4 geführt und in Schienen-Richtung bewegt. Durch die Positionierung durch Aufsetzen auf den Schienenkopf ergeben sich automatische Höhenkorrekturen, zum Beispiel auch durch andere Schienensteghöhen.
An dem Sprühbalken 5 sind in nach unten weisende Düsen 7 und zur Seite, in Richtung Schienenflanken 10, 11 weisende Düsen 8 angebracht.
Aus den Düsen 7, 8 wird aushärtbare oder verdickbare Flüssigkeit 9 versprüht, auf die Oberfläche des Gleisbettes 2, bzw. auf die an der Oberfläche befindlichen Schottersteine 3, die innenseitige Flanken 10 der Schienen 4 und die außenseitigen Flanken 11 der Schienen 4, den Schienenfuß und den Schienenkopf und die Schienenbefestigungen.
Die Flüssigkeit 9 dringt oberflächlich in das Gleisbett 2 ein und bildet dort zusammen mit den Schottersteinen 3, welche mit der Flüssigkeit benetzt werden, nach Verdicken oder Aushärten die Schicht 13. Schottersteine 3 in der Schicht 13 werden durch ausgehärtete oder verdickte Flüssigkeit miteinander verbunden. Die Flüssigkeit wirkt als eine Art Kleber.
In der Schicht 13 sind die Zwischenräume zwischen Schottersteinen 3, welche sich in der Schicht befinden, nicht vollständig gefüllt, was zeichnerisch nicht dargestellt ist.
Wie ersichtlich, durchdringt die Schicht 13 nicht das gesamte Gleisbett 2. Die Eindringtiefe beträgt bis zu 15 cm, gemessen von einer Oberkante 12 des Gleisbettes 2 senkrecht nach unten. Die Schichtdicke ist in der Praxis nicht so konstant wie hier in der schematischen Zeichnung gezeichnet.
Ferner wird Flüssigkeit auf die innenseitigen Flanken 10 und die außenseitigen Flanken 11 der Schienen 4 aufgebracht. Ferner kann Flüssigkeit auf die Schwellen und die Befestigungsmittel, hier nicht gezeigt, aufgebracht werden.
Der Ort der Aufbringung kann je nach Anordnung der Düsen variieren. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, nur die Düsen 7 vorzusehen, welche nach unten in dem Bereich zwischen den Schienen 4 Flüssigkeit aufbringen. Hinzukommen können in einer ersten Erweiterung die Düsen 8, welche auf die innenseitigen Flanken 10 Flüssigkeit 9 aufbringen. In einer weiteren Erweiterung können Düsen 7 und/oder 8 hinzukommen welche außenseitig der Schienen 4 Flüssigkeit 9 auf das Gleisbett 2 aufbringen (also von den Schienen 4 aus gesehen quer in Außenrichtung) und/oder Flüssigkeit 9 auf die außenseitigen Flanken 11 der Schienen 4 aufbringen. In noch einer Erweiterung kann es vorgesehen sein, dass Flüssigkeit 9 auch auf die Flanken 14 des Gleisbettes 2 aufgebracht wird und dort eindringt, wozu der Sprühbalken 5 entsprechend zu erweitern wäre.
Bei der Bewegung des Sprühbalkens 5 in Richtung der Schienen 4, also in Blickrichtung oder gegen Blickrichtung des Betrachters, ist es möglich, das Versprühen der Flüssigkeit 9 dann zu unterbrechen, wenn von dem Sprühbalken 5 eine Schwelle überfahren wird (welche hier nicht gezeigt ist). Hierdurch werden Oberseiten der Schwellen nicht von Flüssigkeit besprüht. Im gezeigten Beispiel sind Schwellen in dem Gleisbett versenkt, die nahezu bündig mit der Oberkante 12 des Gleisbettes 2 sind.
Durch an dem Sprühbalken 5 oder einer Vorrichtung, in welche der Sprühbalken 5 integriert ist, vorgesehene, und hier nicht gezeigte optische Sensoren, z.B. Farbsensoren oder Kameras, ist es möglich, eine Oberfläche einer Schwelle rechtzeitig zu detektieren und das Versprühen durch die Düsen 7 rechtzeitig zu unterbrechen bzw. nach Überfahren der Schwelle das Besprühen fortzusetzen bzw. ein zusätzliches Besprühen der Schienenbefestigung oder das Aufsprühen eines Musters zu ermöglichen.
Die optischen Sensoren erkennen, ob sich der Sprühbalken 5 der Sprühbalkenapparatur über oder neben der Schwelle befindet und es kann somit punktuell Flüssigkeitszufuhr unterbrochen oder zusätzlich ausgeführt werden, so zum Beispiel innerhalb von Weichen Durch das Erkennen mit optischen Sensoren kann der Prozess automatisiert werden.
Zur Unterscheidung der Objekte, wie Schwellen, Schotteroberfläche und Schienen, kann einer Vorrichtung, in welche der Sprühbalken 5 integriert ist, eine Information übermittelt werden, woran sich die zu besprühenden bzw. nicht zu besprühenden Gegenstände erkennen lassen und wodurch sich diese voneinander differenzieren. Im Bereich des Oberbaus handelt es sich bei den zu erkennenden Objekten immer um dieselben.
Eingesetzt werden kann zur Erkennung ein Farbsensor, vorzugsweise arbeitend mit gepulstem Weißlicht. Gepulstes Weißlicht bietet hierbei für das sichere Erkennen von Farben zahlreiche Vorteile. Durch Erkennen von Schatten und Formen (Hell-Dunkel/ und Struktur-Glatt) lässt sich einfach durch Farbsensorik, gepulstes Weißlicht, feststellen, an welcher Stelle des Gleises sich die Sprüheinheit befindet. Das weiße Licht ist homogen. Deshalb erkennt der Sensor unabhängig von der Annäherungsrichtung der Farbflächen sicher und zuverlässig die programmierten Farben und Strukturen. So erkennt der Farbsensor zuverlässig auch bewegte und vibrierende Objekte. Das erhöht wesentlich die Prozesssicherheit. Darüber hinaus lässt sich der Sensor mit einem sichtbaren, z.B. 4 mm im Durchmesser messenden Lichtfleck, einfach und problemlos auf die zu erkennenden Farbflächen justieren. Das gepulste Weißlicht ist weitgehend unempfindlich gegen Fremdlicht. Die Lichtquelle und die erforderliche Elektronik benötigen nur wenig Platz. Das ermöglicht den Einbau von Farbsensoren am Roboterarm oder Sprühbalken. Auch eine Videoerkennung durch Soll/ Ist Vergleich mit den hinterlegten- stets gleichen-Formen im Oberbau ist möglich
Bei regelmäßigem Abstand der Schwellen und bekannter Bewegungsgeschwindigkeit des Sprühbalkens 5 können die Düsen in entsprechend angepassten Zeitintervallen ein- bzw. ausgeschaltet werden, um ein Besprühen der Schwellenoberfläche zu verhindern oder zu verringern.
Alternativ kann die Aufbringung bei standardisierten Schwellenabständen wie folgt vorgenommen werden: Es kann in der Schwellenmitte (oder an den Schwellenaußenseiten bei Bi-Block-Schwellen) bei dem Sprühbalkan 5 ein (nicht gezeigtes) Laufrad vorgesehen sein, das bei Auftreffen auf die Schwellenoberfläche den Sprühprozess auf Höhe der nachfolgenden Schwelle kurzfristig aussetzen lässt. Gleichwohl wird das Besprühen der Innenseitigen Flanke 10 und außenseitigen Flanke 11 in diesem Moment nicht mit unterbrochen. Hierfür ist eine getrennte Zuleitung vorgesehen. Auch eine feste Einteilung der Sprühvorgänge ist aufgrund der standardisierten Schwellenabstände möglich. Hierbei ist der „Taktgeber“ ein Distanzmesser, der in vorgegebenem Rhythmus die Flüssigkeitszufuhr unterbricht.
Bezugszeichenliste

1: Gleiskörper
2: Gleisbett
3: Schotterstein
4: Schiene
5: Sprühbalken
6: Laufrolle
7: nach unten weisende Düse
8: zur Seite weisende Düse
9: aushärtbare oder verdickbare Flüssigkeit
10: Innenseitige Flanke der Schiene
11: Außenseitige Flanke der Schiene
12: Oberkante des Gleisbettes
13: Schicht
14: Flanke des Gleisbettes

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2448978 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Gleiskörpers (1), aufweisend: - Aufbringen einer aushärtbaren oder verdickbaren Flüssigkeit (9) auf ein aus Schottersteinen (3) gebildetes Gleisbett (2) des Gleiskörpers (1), wobei die Flüssigkeit (9) oberflächlich auf das Gleisbett (2) aufgebracht wird, - Aushärten oder Verdicken der Flüssigkeit (9), wodurch eine oberflächlich in das Gleisbett (2) eindringende Schicht (13) gebildet wird, in der an einer Oberfläche des Gleisbettes (2) befindliche Schottersteine (3) miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeit (9) einen Farbstoff aufweist und die aus der ausgehärteten oder verdickten Flüssigkeit gebildete Schicht durch den Farbstoff gefärbt ist, vorzugsweise matt gefärbt ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Farbstoff eine Farbe aufweist, die ausgewählt ist aus weiß, grau oder beige.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dicke der Schicht ≤ 15 cm beträgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die durch Aushärtung oder Verdicken der Flüssigkeit (13) gebildete Struktur UV-abbaubar ist, derart, dass bei einer nicht überdachten Anordnung des Gleiskörpers im Freien nach einem Zeitdauer von spätestens 6 Jahren nach Bilden der Schicht (13) die Struktur soweit zersetzt ist, dass sich zuvor in die Schicht eingebundene Schottersteine (3) aus dem Gleisbett (2) manuell lösen lassen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Gleiskörper (1) Schwellen aufweist, und wobei die Flüssigkeit (9) so aufgebracht wird, dass die Flüssigkeit auf zwischen den Schwellen freiliegendes Gleisbett aufgebracht wird und auf einen überwiegenden Teil der Oberfläche oder die gesamte Oberfläche der Schwellen keine Flüssigkeit (9) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Gleiskörper (1) Schienen (4) aufweist, und wobei die Flüssigkeit (9) so aufgebracht wird, dass die Flüssigkeit (9) auf innenseitige Flanken (10) der Schienen (4) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Flüssigkeit (9) zu einem Kunststoff, Kunstharz oder Silikat aushärtbar ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Flüssigkeit (9) bei dem Aushärten oder Verdicken an ihrer Oberfläche aufgeschäumt wird.
Gleiskörper (1), bei dem an einer Oberfläche eines Gleisbettes (2) befindliche Schottersteine (3) in eine Schicht (13) eingebunden sind, welche oberflächlich in dem Gleisbett (2) ausgebildet ist.
Gleiskörper nach Anspruch 10, wobei die Schicht (13) durch einen Farbstoff gefärbt ist, vorzugsweise weiss, grau oder beige gefärbt ist.