WO2024044805A1 - Railway sleeper - Google Patents

Abstract

The invention relates to a railway sleeper having a sleeper body (1) made of fibre-reinforced plastic in the form of a substantially U-shaped longitudinal profile, comprising a top beam (2) and two support beams (3) connecting to the longitudinal sides of the top beam (2), wherein an inner region (4) of the railway sleeper is defined by the top beam (2) and the two support beams (3), and wherein apertures (5) for the arrangement of at least two fastening devices for receiving rails (13) are provided in the top beam (2), which fastening devices each comprise a rib plate (6) arrangeable on the upper side of the top beam (2) and an anchor plate (8) arrangeable on the underside of the top beam (2) and connectable to the rib plate (6) via connection means (7). The anchor plate (8) has at least one support protrusion (9) that runs transverse to the longitudinal direction of the sleeper body (1) and, in the installed state, is oriented substantially downwards at an angle from the anchor plate (8), and protects against transverse displacements. The anchor plates (8) of a railway sleeper are manufactured from fibre-reinforced plastic and, in the installed state, are connected to one another via stabilising portions (14) or stabilising elements (14a).

Description

EISENBAHNSCHWELLERAILWAY SLEEP Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft eine Eisenbahnschwelle mit einem Schwellenkörper aus faserverstärktem Kunststoff in Form eines im Wesentlichen U-förmigen Längsprofils, umfassend einen Deckenbalken und zwei an den Längsseiten des Deckenbalkens anschließende Stützbalken, wobei durch den Deckenbalken und die zwei Stützbalken ein Innenbereich der Eisenbahnschwelle definiert ist, und wobei in den Deckenbalken Durchlässe zur Anordnung von mindestens zwei Befestigungsvorrichtungen zur Aufnahme von Schienen vorgesehen sind, welche Befestigungsvorrichtungen jeweils eine an der Oberseite des Deckenbalkens anordenbare Rippenplatte und eine an der Unterseite des Deckenbalkens anordenbare und über Verbindungsmittel mit der Rippenplatte verbindbare Ankerplatte umfassen, wobei die Ankerplatte zumindest einen quer zur Längsrichtung des Schwellenkörpers verlaufenden und im montierten Zustand von der Ankerplatte winkelig im Wesentlichen nach unten hin ausgerichteten Stützvorsprung gegen Querverschiebungen aufweist.The invention relates to a railway sleeper with a sleeper body made of fiber-reinforced plastic in the form of a substantially U-shaped longitudinal profile, comprising a ceiling beam and two support beams adjoining the long sides of the ceiling beam, an interior region of the railway sleeper being defined by the ceiling beam and the two support beams, and wherein passages are provided in the ceiling beams for arranging at least two fastening devices for receiving rails, which fastening devices each comprise a ribbed plate which can be arranged on the top of the ceiling beam and an anchor plate which can be arranged on the underside of the ceiling beam and can be connected to the ribbed plate via connecting means, the anchor plate has at least one support projection that runs transversely to the longitudinal direction of the sleeper body and, in the assembled state, is oriented at an angle from the anchor plate substantially downwards against transverse displacements.

Stand der TechnikState of the art

Gleisanordnungen, Schwellenkörper und Befestigungsmittel für Schienen sind seit langer Zeit bekannt und in unterschiedlichsten Ausführungsformen im Stand der Technik zu finden.Track arrangements, sleeper bodies and fasteners for rails have been known for a long time and can be found in a wide variety of embodiments in the prior art.

Der grundsätzliche Aufbau eines Schienenoberbaus ist in den meisten Fällen folgender:
Die Schienen sind mit Befestigungsvorrichtungen an Schwellenkörpern fixiert. Diese Schwellenkörper liegen meist auf einem Gleisbett, können aber je nach vorhandenem Untergrund auch direkt auf dem Erdreich oder auf sandigem oder steinigem Untergrund aufliegen. Die Funktion der Gleisschwelle ist dabei die Distanzhaltung der beiden Schienen zur Wahrung der Spurweite und die Ableitung der Fahrzeugkräfte auf das Gleisbett oder den jeweiligen Untergrund. Die Eisenbahnschwelle gewährleistet dabei die Spur- und Winkeltreue der Distanzen der beiden Schienen auf der Geraden, bei bogenförmigen Strecken sowie im Weichen- und Kreuzungsbereich.In most cases, the basic structure of a rail superstructure is as follows:
The rails are fixed to the sleeper bodies with fastening devices. These sleeper bodies usually lie on a track bed, but depending on the existing surface, they can also rest directly on the ground or on sandy or stony ground. The function of the track sleeper is to maintain the distance between the two rails to maintain the track width and to transfer the vehicle forces to the track bed or the respective subsurface. The railway sleeper ensures the directional and angular stability of the distances between the two rails on the straight, on curved routes as well as in the switch and crossing areas.

Grundsätzlich unterscheidet man derzeit in der Praxis zwischen drei verschiedenen Werkstoffen zur Herstellung von Eisenbahnschwellen, nämlich Holzschwellen, Stahlschwellen und Betonschwellen.In practice, a basic distinction is currently made between three different materials for the production of railway sleepers, namely wooden sleepers, steel sleepers and concrete sleepers.

Holzschwellen weisen einen rechteckigen Querschnitt auf und sind aufgrund ihrer Materialkonsistenz eher weich und elastisch. Man verwendet je nach Anwendungsfall und Vorkommen Lärchen-, Buchen- und Eichenschwellen, wodurch der Schotter des Oberbaues der Gleisanlage nicht so stark beansprucht wird wie bei Betonschwellen, da diese weniger steif und daher auch bei schlechteren Unterbauverhältnissen verträglicher sind. Ein mögliches Problem bei dieser Schwellenart ist die Verfügbarkeit der jeweiligen Holzart in den verschiedenen Klimazonen.Wooden sleepers have a rectangular cross-section and are rather soft and elastic due to their material consistency. Depending on the application and occurrence, larch, beech and oak sleepers are used, which means that the ballast of the superstructure of the track system is not subjected to as much stress as with concrete sleepers, as these are less rigid and therefore more compatible with poor substructure conditions. A possible problem with this type of sleeper is the availability of the respective type of wood in the different climate zones.

Der große Nachteil bei Holzschwellen ist der hohe Aufwand an Imprägnierung des Holzes zum Schutz vor organischen Schädlingen und UV-Licht, welches für rasche Verwitterung sorgt. Alle Holzschwellen, die so imprägniert wurden, sind heute und in Zukunft Sondermüll und müssen in speziellen Öfen verbrannt werden, damit keine Dioxin-haltigen Verbrennungsrückstände die Umwelt belasten. The big disadvantage of wooden sleepers is the high level of effort required to impregnate the wood to protect it from organic pests and UV light, which causes rapid weathering. All wooden sleepers that have been impregnated in this way are now and will be hazardous waste in the future and must be burned in special ovens so that no combustion residues containing dioxins pollute the environment.

Stahlschwellen sind schon sehr lange im Einsatz und weisen durch ihr hohes spezifisches Gewicht eine hohe Stabilität auf. Schwellen mit mehr als 100 Jahren Liegezeit sind keine Seltenheit. Der größte Nachteil ist jedoch die elektrische Leitfähigkeit des Materials. Diese Art der Schwelle ist sehr arbeitsintensiv bei der Instandhaltung des Gleiskörpers, da der Oberbauschotter sich durch die Härte der Oberfläche stark abnützt und die Intervalle zwischen den Gleisstopfungen relativ klein sind. Der Stopfvorgang pro Schwelle dauert außerdem länger.Steel sleepers have been in use for a very long time and have a high level of stability due to their high specific weight. Sleepers that have been in service for more than 100 years are not uncommon. The biggest disadvantage, however, is the electrical conductivity of the material. This type of sleeper is very labor-intensive when it comes to maintaining the track, as the track ballast wears heavily due to the hardness of the surface and the intervals between track tamping are relatively small. The tamping process per sleeper also takes longer.

Betonschwellen können je nach Hersteller einen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt haben. Der Werkstoff Beton ist relativ langlebig und diese Schwelle hat aufgrund ihres Gewichtes eine gute Lagestabilität im Oberbauschotter. Als Nachteil kann die Härte des Werkstoffes Beton in Bezug auf die Zerstörung des Oberbauschotters gesehen werden. Diese Zerstörung erfolgt nach der mechanischen Stopfung des Oberbaues mittels Metallpickel aufgrund der entstehenden Oberflächenpressung. Um dieser Abnützung an den Schwellenenden entgegenzuwirken, ist es heute Stand der Technik, eine Schwellenbesohlung an der Unterseite der Schwelle aufzubringen, welche aus Polyurethanen oder anderen gleichwertigen Werkstoffen besteht. Dieser zusätzliche Aufwand erhöht die Herstellungskosten. Derartige Schwellen haben je nach Anwendungsfall ein Gewicht von ca. 300 bis 380 kg, im Bereich von Weichen und Kreuzungen bis 2.000 kg.Depending on the manufacturer, concrete sleepers can have a rectangular or trapezoidal cross-section. Concrete is a relatively durable material and, due to its weight, this sleeper has good positional stability in the superstructure gravel. The hardness of concrete as a material can be seen as a disadvantage in terms of the destruction of the superstructure gravel. This destruction occurs after the superstructure is mechanically tamped using a metal pick due to the resulting surface pressure. In order to counteract this wear and tear on the threshold ends, it is now state-of-the-art to apply threshold padding to the underside of the threshold, which consists of polyurethanes or other equivalent materials. This additional effort increases the manufacturing costs. Depending on the application, such sleepers have a weight of approx. 300 to 380 kg, and in the area of switches and crossings up to 2,000 kg.

Als jüngste Entwicklung wurde auch eine Schwelle aus Faserverbundwerkstoff beschrieben, wie sie beispielsweise in der WO 2016/134747 A1 beschrieben ist. Eine derartige Schwelle ist dafür geeignet, die Vorteile der drei vorgenannten Eisenbahnschwellen zu verbinden:
- Sie ist elastisch wie die Holzschwelle.
- Sie nimmt hohe Zugkräfte auf wie die Metallschwelle, ist aber dabei nicht elektrisch leitend, wie das die Stahlschwelle wäre.
- Sie nimmt hohe Druckkräfte wie die Betonschwelle auf, übt aber dabei keine zerstörende Wirkung auf die Körnung des Oberbauschotters aus, da auch die Kontaktfläche auf Grund der Bauform etwa die 2,5 fache Kontaktfläche gegenüber der Betonschwelle (bei einer Auflagebreite von 26 cm) aufweist. Daher erfolgt auch eine gute Umsetzung von dynamischen Kraftflüssen und deren Ableitung beim Befahren der Gleisanlagen (Sinuskräfte).The most recent development was a threshold made of fiber composite material, as described for example in WO 2016/134747 A1. Such a sleeper is suitable for combining the advantages of the three railway sleepers mentioned above:
- It is elastic like the wooden threshold.
- It absorbs high tensile forces like the metal sleeper, but is not electrically conductive like the steel sleeper would be.
- It absorbs high compressive forces like the concrete sleeper, but does not have a destructive effect on the grain size of the superstructure gravel, as the contact surface due to the design has approximately 2.5 times the contact area compared to the concrete sleeper (with a support width of 26 cm). . Therefore, there is a good implementation of dynamic force flows and their derivation when driving on the track systems (sinusoidal forces).

Nachteilig bei der in der WO 2016/134747 A1 beschriebenen Gleisschwelle ist, dass das Profil aufwändig im Aufbau ist und daher höhere Herstellungskosten verursacht. In der genannten Offenbarung wird ein nicht näher definierter Faserwerkstoff als Gewebe eingesetzt, welches in einer entsprechenden Trägermatrix eingebettet wird. Zur besseren Verankerung im Oberbau sind Verankerungselemente an den Seitenelementen offenbart, welche stegförmig ausgebildet sind und damit die Seitenelemente des Grundprofils in diesen Bereichen verdicken. Querstützen zur Aufnahme von Querverschiebekräften werden ebenfalls aus dem gleichen Material geformt und bilden entweder stirnseitige Seitenwände oder die Seitenelemente stegartig miteinander verbindende Rippen. Aufgrund der Form und Verbindung der Querstützen, der verdickten Stege als Verankerungselemente sowie aufgrund des aufwändig einzulegenden Fasergewebes ist eine einfache Herstellung des Grundprofils als Strangprofil nicht möglich, wodurch die Produktionskosten erhöht sind. Das gewünschte elastische Verhalten der Seitenelemente wird ferner durch die durchgehend die Seitenteile verbindenden Querstützen behindert, weshalb sich die beiden Merkmale einer verbesserten Kraftübertragung in den Untergrund sowie einer verbesserten Stabilität gegen Querverschiebungen bei den hier beschriebenen Ausführungsformen gegenseitig ausschließen. The disadvantage of the track sleeper described in WO 2016/134747 A1 is that the profile is complex to construct and therefore causes higher manufacturing costs. In the disclosure mentioned, an unspecified fiber material is used as a fabric, which is embedded in a corresponding carrier matrix. For better anchoring in the superstructure, anchoring elements on the side elements are disclosed, which are web-shaped and thus thicken the side elements of the base profile in these areas. Cross supports for absorbing transverse displacement forces are also formed from the same material and form either front side walls or ribs that connect the side elements to one another in a web-like manner. Due to the shape and connection of the cross supports, the thickened webs as anchoring elements and the complicated fiber fabric that has to be inserted, it is not possible to simply produce the basic profile as an extruded profile, which increases production costs. The desired elastic behavior of the side elements is further hindered by the cross supports that continuously connect the side parts, which is why the two features of improved force transmission into the ground and improved stability against transverse displacements are mutually exclusive in the embodiments described here.

Die WO 8910450 A1 zeigt eine nach unten offene Stahlschwelle mit im Bereich der Schienenbefestigung vorgesehenen Ankerplatten mit nach unten abragenden Stützvorsprüngen zur Erhöhung des Querverschiebewiderstandes. Die Befestigung der Ankerplatten erfolgt über spezielle Klammern, welche gleichzeitig für die Befestigung der Federelemente zum Fixieren der Schienen dienen. WO 8910450 A1 shows a downwardly open steel sleeper with anchor plates provided in the area of the rail fastening with downwardly projecting support projections to increase the transverse displacement resistance. The anchor plates are attached using special clamps, which are also used to attach the spring elements to fix the rails.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben beschriebenen Nachteile zu beseitigen und eine eingangs erwähnte Eisenbahnschwelle zu schaffen, welche deutlich günstiger in der Herstellung, Handhabung sowie beim Einbau ist, eine hohe Elastizität und damit günstige Krafteinbringung in den Oberbau ermöglicht und gleichzeitig eine verbesserte Resistenz gegenüber Querverschiebungen aufweist. The object of the present invention is to eliminate the disadvantages described above and to create a railway sleeper mentioned at the beginning, which is significantly cheaper to manufacture, handle and install, enables high elasticity and thus favorable force input into the superstructure and at the same time improves resistance against transverse displacements.

Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung dadurch gelöst, dass die Ankerplatten einer Eisenbahnschwelle aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt sind und über Stabilisierungsabschnitte oder Stabilisierungselemente im montierten Zustand miteinander verbunden sind.This object is achieved by the present invention in that the anchor plates of a railway sleeper are made of fiber-reinforced plastic and are connected to one another in the assembled state via stabilizing sections or stabilizing elements.

Die Hohlform des Schwellenkörpers gewährleistet eine höhere Gleislage-Qualität. Die bessere Verzahnung mit dem Schotterbett bedingt einen höheren Widerstand sowohl in der Längsachse (Längsverschiebewiderstand) als auch in der Querachse (Querverschiebewiderstand) und reduziert dadurch die Arbeitszyklen für das Heben, Richten und Stopfen der Gleise. Es ist auch von einer längeren Verwendungsdauer der Schiene selbst auszugehen. Aufgrund der U-förmigen Hohlform besteht die Möglichkeit der Reduzierung der Schotterbetthöhe von üblicherweise 50 bis 55 cm auf etwa 30 cm Schotterbetthöhe. The hollow shape of the sleeper body ensures a higher quality of track position. The better interlocking with the ballast bed results in higher resistance both in the longitudinal axis (longitudinal displacement resistance) and in the transverse axis (lateral displacement resistance), thereby reducing the work cycles for lifting, straightening and tamping the tracks. It can also be assumed that the rail itself will last longer. Due to the U-shaped hollow shape, it is possible to reduce the ballast bed height from usually 50 to 55 cm to around 30 cm ballast bed height.

Da auch der Schottervorkopf für den Querverschiebewiderstand durch die erfindungsmäße Ankerplatte mit ihren Stützvorsprüngen in Richtung Gleismitte wandert, reduziert sich die benötigte Schottermenge in der gesamten Breite des Gleiskörpers zusätzlich. Konstruktiv wird dadurch das Lichtraummaß bei bestehenden Tunneln größer. Bei derartigen Tunnelanlagen kann die Durchfahrtsgeschwindigkeit angehoben werden. Bei Neubau von Tunnelanlagen stellt die niedrigere Schotter-Schütthöhe für den Abbau von Felsgestein eine wesentliche Kostenersparnis dar.Since the ballast head for the transverse displacement resistance also moves through the anchor plate according to the invention with its supporting projections towards the center of the track, the amount of ballast required is additionally reduced across the entire width of the track body. Structurally, this increases the clearance size in existing tunnels. In such tunnel systems, the speed of passage can be increased. When building new tunnels, the lower gravel height for excavating rock represents a significant cost saving.

Die Ankerplatten sowie die davon abragenden Stützvorsprünge sind aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt. Die Verwendung von faserverstärktem Kunststoff ist vorteilhaft, da diese Bauteile elektrisch nichtleitend sind. Zusätzlich kommt es auch zwischen Ankerplatte und Schwellenkörper zu keiner Korrosion. Da die Ankerplatten sowohl als Gegenplatte für die Rippenplatten fungieren, als auch die Stützvorsprünge gegen die Querverschiebung aufweisen und diese mit dem Schwellenkörper verbinden, ergibt sich ein Synergieeffekt, wodurch mit nur einem Bauteil zwei Aufgaben gelöst werden können und gleichzeitig die Herstellung des Schwellenkörpers als Strangprofil möglich ist.The anchor plates and the supporting projections protruding from them are made of fiber-reinforced plastic. The use of fiber-reinforced plastic is advantageous because these components are electrically non-conductive. In addition, there is no corrosion between the anchor plate and the sleeper body. Since the anchor plates act both as a counter plate for the ribbed plates and also have the support projections against the transverse displacement and connect them to the sleeper body, there is a synergy effect, whereby two tasks can be solved with just one component and at the same time the production of the sleeper body as an extruded profile is possible is.

Durch die Anordnung der in das Schotterbett ragenden Stützvorsprünge, wird der Querverschiebewiderstand um ein Vielfaches erhöht. Die Beanspruchung der Schotterkörner des an den Stützvorsprüngen anliegenden Schotters pro cm² wird enorm reduziert. In Summe wird der Querverschiebewiderstandswert des Gleisrostes wesentlich verbessert bei gleichzeitiger Beanspruchungsminderung des Schotters. Die Kosten über die Lebenszeit (Life-Cycle-Cost=LCC) für das Nachjustieren der Schwellen und Schienen werden wesentlich gesenkt. Schienenbrüche und dadurch verursachte Entgleisungen werden effektiv verhindert.By arranging the support projections protruding into the ballast bed, the transverse displacement resistance is increased many times over. The stress per cm ² on the gravel grains of the gravel resting on the supporting projections is enormously reduced. Overall, the transverse displacement resistance value of the track grating is significantly improved while at the same time reducing the stress on the ballast. The lifetime costs (Life Cycle Cost=LCC) for readjusting the sleepers and rails are significantly reduced. Rail breaks and the resulting derailments are effectively prevented.

Die Anordnung von Stabilisierungsabschnitten oder -elementen hat den Vorteil, dass auch eine Kraftübertragung der Querverschiebungskräfte zwischen einzelnen Ankerplatten ermöglicht wird und die Punktbelastungen somit weiter reduziert werden. Die Verbindung einzelner Ankerelemente über Stabilisierungsabschnitte bzw. -elemente hat auch den Vorteil, dass dadurch die Stabilität der gesamten Schwelle verbessert wird, wodurch der Schwellenkörper mit weniger Material gefertigt werden kann. Dies spart einerseits Ressourcen und führt auf der anderen Seite zu einer erhöhten Flexibilität des Schwellenkörpers, was sich günstig auf die Kraftübertragung ins Schotterbett auswirkt.The arrangement of stabilizing sections or elements has the advantage that the transverse displacement forces can also be transmitted between individual anchor plates and the point loads are thus further reduced. The connection of individual anchor elements via stabilization sections or elements also has the advantage that the stability of the entire threshold is improved, whereby the threshold body can be manufactured with less material. On the one hand, this saves resources and, on the other hand, leads to increased flexibility of the sleeper body, which has a positive effect on the power transmission into the ballast bed.

Dabei ist es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Ankerplatte mit jeweils zwei oder mehr quer zur Längsrichtung des Schwellenkörpers verlaufenden und im montierten Zustand von der Ankerplatte winkelig im Wesentlichen nach unten hin ausgerichteten Stützvorsprüngen versehen ist. Es ist bevorzugt pro Ankerplatte zumindest zwei Stützvorsprünge vorzusehen, um die Abstützung im Gleisbett gegen Querverschiebung weiter zu verbessern. Die Stützvorsprünge ragen dabei im Wesentlichen in einem rechten Winkel von der Ankerplatte nach unten. Auch Ausführungsformen mit einem von 90° abweichenden Winkel der Stützvorsprünge sind je nach Anwendung möglich.According to a preferred embodiment, it is provided that the anchor plate is provided with two or more support projections which run transversely to the longitudinal direction of the sleeper body and, in the assembled state, are oriented at an angle from the anchor plate essentially downwards. It is preferred to provide at least two supporting projections per anchor plate in order to further improve the support in the track bed against transverse displacement. The support projections essentially project downwards from the anchor plate at a right angle. Depending on the application, embodiments with an angle of the support projections other than 90° are also possible.

Dabei ist es ein zusätzliches bevorzugtes Merkmal, dass die Ankerplatte gemeinsam mit dem Stützvorsprung bzw. den Stützvorsprüngen einstückig und im Schnitt als L- oder U-förmiges Profil ausgebildet ist. Sowohl die Fertigung des Schwellenkörpers als auch die Fertigung der Ankerplatten mit Stützvorsprüngen kann somit sehr einfach erreicht werden, indem beispielsweise von entsprechenden Strangprofilen die jeweiligen Bauteile abgetrennt und mit den Aufnahmen für die Verbindungsmittel versehen werden. Die einzelnen Bauteile können dann zusammen mit den Rippenplatten sehr rasch zu einer fertigen Eisenbahnschwelle zusammengefügt werden. Für den Transport können das Schwellenprofil sowie die Ankerplatten auch separat gestapelt werden, wodurch auch hier Kosten eingespart werden können.It is an additional preferred feature that the anchor plate is formed in one piece together with the support projection or projections and in section as an L- or U-shaped profile. Both the production of the sleeper body and the production of the anchor plates with supporting projections can therefore be achieved very easily, for example by separating the respective components from corresponding extruded profiles and providing them with the receptacles for the connecting means. The individual components can then be quickly assembled together with the ribbed plates to form a finished railway sleeper. The threshold profile and the anchor plates can also be stacked separately for transport, which can also save costs here.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal ist es vorgesehen, dass die Ankerplatte sowie der Stützvorsprung bzw. die Stützvorsprünge quer zur Längsrichtung des Schwellenkörpers schmäler sind als die lichte Weite des Innenbereichs der Eisenbahnschwelle zwischen den beiden Stützbalken. Da die Ankerplatte und Stützvorsprünge somit quer zur Längsrichtung nicht mit den Stützbalken des Schwellenkörpers in Kontakt kommen, wird die Elastizität der Stützbalken bei der Kraftübertragung ins Gleisbett nicht behindert. Jeder Abschnitt der Eisenbahnschwelle kann so optimal die Kräfte auf die größtmögliche Kontaktfläche im Schotter einleiten, wodurch die punktuelle Belastung und somit die Abnutzung des Schotters minimiert wird.According to a further preferred feature, it is provided that the anchor plate and the support projection or the support projections are narrower transversely to the longitudinal direction of the sleeper body than the clear width of the interior area of the railway sleeper between the two support beams. Since the anchor plate and support projections do not come into contact with the support beams of the sleeper body transversely to the longitudinal direction, the elasticity of the support beams is not hindered when transmitting force to the track bed. Each section of the railway sleeper can optimally transfer the forces to the largest possible contact area in the ballast, thereby minimizing the point load and thus the wear on the ballast.

Es ein ferner ein weiteres bevorzugtes Merkmal, dass die Stützbalken an den vom Deckenbalken abgewandten freien Enden mindestens einen als Verankerungselement ausgebildeten Abschnitt aufweisen, wobei dieser Abschnitt zumindest einen ersten Teilabschnitt, welcher über seinen gesamten Querschnitt hinweg vom Innenbereich wegweist, und einen zweiten Teilabschnitt, welcher über seinen gesamten Querschnitt in den Innenbereich hineinweist, umfasst. It is also a further preferred feature that the support beams have at least one section designed as an anchoring element at the free ends facing away from the ceiling beam, this section having at least a first section, which points away from the interior over its entire cross section, and a second section, which points into the interior over its entire cross section.

Durch die besondere Ausgestaltung des als Verankerungselement ausgebildeten Abschnitts der Stützbalken wird das Herausziehen der Schwelle nach oben erschwert. Ferner ergibt sich daraus eine Zangenfunktion der Schwelle gegen eventuell auftretende Ausziehkräfte. Neben dem Eigengewicht der Schwelle, dem Gewicht der Rippenplatten, der Ankerplatten und der Schrauben kommt auch diese Zangenwirkung des durch das Stopfen bei der Verlegung eingepressten Oberbauschotters für eine Erhöhung der Ausziehwiderstandskräfte in Betracht.The special design of the section of the support beam designed as an anchoring element makes it more difficult to pull the threshold upwards. Furthermore, this results in a clamping function of the threshold against any pull-out forces that may occur. In addition to the weight of the sleeper, the weight of the ribbed plates, the anchor plates and the screws, this pincer effect of the superstructure ballast pressed in through the plug during installation also comes into consideration to increase the pull-out resistance forces.

Dabei ist es ein zusätzliches bevorzugtes Merkmal, dass sich der als Verankerungselement ausgebildete Abschnitt der Stützbalken über die gesamte Länge der Stützbalken erstreckt. Dies dient der Maximierung der oben angesprochenen Effekte hinsichtlich der Ausziehwiderstandskräfte der Eisenbahnschwelle.It is an additional preferred feature that the section of the support beams designed as an anchoring element extends over the entire length of the support beams. This serves to maximize the effects mentioned above with regard to the pull-out resistance forces of the railway sleeper.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal ist es vorgesehen, dass der faserverstärke Kunststoff mittels Glasfasern verstärkt ist. According to a further preferred feature, it is provided that the fiber-reinforced plastic is reinforced using glass fibers.

Schließlich ist es ein weiteres bevorzugtes Merkmal, dass das Stabilisierungselement aus Stahl oder faserverstärktem Kunststoff ausgebildet ist und über entsprechende Verbindungselemente mit der Ankerplatte, vorzugsweise im Bereich der Stützvorsprünge verbindbar sind, wobei über das Stabilisierungselement in Zusammenwirkung mit den Verbindungselementen zwischen zwei Ankerplatten eine Vorspannung zueinander aufbaubar ist. Das Stabilisierungselement kann dabei ein Stab mit zumindest an den Enden vorhandenen Gewindeabschnitten sein, welcher in entsprechende Ausnehmungen an den Ankerplatten, vorzugsweise im Bereich der einander zugewandten Stützvorsprünge einsetzbar ist. In den Ausnehmungen kann das Stabilisierungselement dann über Verbindungselemente, beispielsweise in Form von entsprechenden verdrehgesicherten Muttern befestigt werden, wobei über die Muttern auch eine Vorspannung zwischen den Ankerplatten aufbaubar ist. Diese Vorspannung hat den Vorteil, dass die Eisenbahnschwelle eine verbesserte Stabilität aufweist und sogar Material betreffend die Dicke des Schwellenkörpers dadurch eingespart werden kann. Finally, it is a further preferred feature that the stabilizing element is made of steel or fiber-reinforced plastic and can be connected to the anchor plate, preferably in the area of the support projections, via corresponding connecting elements, with a preload being able to be built up relative to one another via the stabilizing element in cooperation with the connecting elements between two anchor plates is. The stabilizing element can be a rod with threaded sections at least at the ends, which can be inserted into corresponding recesses on the anchor plates, preferably in the area of the mutually facing support projections. The stabilizing element can then be fastened in the recesses via connecting elements, for example in the form of corresponding anti-rotation nuts, whereby a preload can also be built up between the anchor plates via the nuts. This pretension has the advantage that the railway sleeper has improved stability and even material relating to the thickness of the sleeper body can be saved.

Eine mit glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) hergestellte Eisenbahnschwelle zeichnet sich durch außerordentliche ökologische Eigenschaften aus. Der gesamte Schwellenkörper ist voll wiederverwertbar, da die Glasfasern aus Silizium (Sand) hergestellt werden. Die Harze, welche die Fasern bzw. Fasergewebeschichten miteinander verbinden und dafür sorgen, dass die Fasern auch lagerichtig dort bleiben, wo sie aus statischen Gründen hingehören, können beispielsweise aus Zuckerrohr-Melasse oder aus organischen Roh- und Reststoffen gewonnen werden. Die GFK-Eisenbahnschwelle ist damit auch neutral hinsichtlich einer Belastung des Grundwassers.A railway sleeper made with glass fiber reinforced plastic (GRP) is characterized by extraordinary ecological properties. The entire threshold body is fully recyclable because the glass fibers are made from silicon (sand). The resins that connect the fibers or fiber fabric layers with each other and ensure that the fibers stay in the correct position where they belong for static reasons can be obtained, for example, from sugar cane molasses or from organic raw materials and residues. The GRP railway sleeper is therefore also neutral in terms of contamination of the groundwater.

Die entwickelte Eisenbahnschwelle kann auch bevorzugt mit dem Werkstoff Glasfaser und Kunstharz gefertigt werden. Die Fasern können in Form von Matten, Strängen, Schläuchen oder lose bzw. wirr angeordnet sein. Es können aber auch Mineralfasern, wie Basaltfasern; Kohlefasern; Naturfasern wie Bambus, Baumwolle, Zellulose und Mischungen daraus eingesetzt werden. Als Bindemittel sind Harze und Werkstoffe wie Polytetrafluorethen (PTFE), Polyetheretherketon (PEEK), Polyethermide (PEI), Polyphenylensulfid (PPS), Polysulfon (PSU) oder Polyactale (PAC) geeignet.The developed railway sleeper can also preferably be manufactured using fiberglass and synthetic resin. The fibers can be arranged in the form of mats, strands, tubes or loosely or tangled. But mineral fibers such as basalt fibers can also be used; carbon fibers; Natural fibers such as bamboo, cotton, cellulose and mixtures thereof are used. Resins and materials such as polytetrafluoroethene (PTFE), polyetheretherketone (PEEK), polyethermide (PEI), polyphenylene sulfide (PPS), polysulfone (PSU) or polyactale (PAC) are suitable as binders.

Auch kann zur Fertigung ungesättigtes Polyesterharz, Epoxidharz, Vinylesterharz, Phenol-Formaldesharz, Methacrylharz, Polyurethan, Aminoharz oder Elastomere verwendet werden.Unsaturated polyester resin, epoxy resin, vinyl ester resin, phenol-formald resin, methacrylic resin, polyurethane, amino resin or elastomers can also be used for production.

Wenn es die Festigkeit erfordert, können die Materialien ebenfalls faserverstärkt zur Anwendung kommen. Die Faserrichtung und die Faserdichte können variieren. Die Fasern können parallel zur Längsachse der Schwelle, aber auch diagonal, netzförmig, quer, einschichtig bzw. mehrschichtig, gestrickt oder wirr verlegt sein. Auch kann der Faseranteil über die gesamte Schwelle hinweg gleich sein, aber auch variieren.If strength requires it, the materials can also be used as fiber-reinforced. The fiber direction and fiber density can vary. The fibers can be laid parallel to the longitudinal axis of the sleeper, but also diagonally, in a net shape, transversely, in one or more layers, knitted or in a random manner. The fiber content can also be the same across the entire threshold, but can also vary.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird nun in größerem Detail anhand eines Ausführungsbeispiels sowie mit Hilfe der beiliegenden Figuren beschrieben. Dabei zeigen
Fig. 1 eine schematische Querschnittansicht durch eine erfindungsgemäße Eisenbahnschwelle im Bereich einer Ankerplatte
Fig. 2 eine schematische Längsschnittansicht durch eine erfindungsgemäße Eisenbahnschwelle,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Eisenbahnschwelle aus Fig. 2,
Fig. 4 mehrerer gestapelte U-förmige Längsprofile einer erfindungsgemäßen Eisenbahnschwelle in einer stirnseitigen Ansicht,
Fig. 5 und 6 jeweils Schnittansichten einer möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Eisenbahnschwelle mit einem Stabilisierungsabschnitt zwischen zwei benachbarten Ankerplatten und
Fig. 7 und 8 jeweils Schnittansichten einer weiteren Ausführungsform mit einem Stabilisierungsabschnitt zwischen zwei benachbarten Ankerplatten.
Fig. 9 zeigt eine schematische Detailschnittansicht einer Ankerplatte mit daran angeordnetem Stabilisierungselement im Verbindungsbereich zwischen den beiden Bauteilen.The invention will now be described in greater detail using an exemplary embodiment and with the help of the accompanying figures. Show it
Fig. 1 is a schematic cross-sectional view through a railway sleeper according to the invention in the area of an anchor plate
2 shows a schematic longitudinal sectional view through a railway sleeper according to the invention,
Fig. 3 is a top view of the railway sleeper from Fig. 2,
4 of several stacked U-shaped longitudinal profiles of a railway sleeper according to the invention in a front view,
5 and 6 each show sectional views of a possible embodiment of a railway sleeper according to the invention with a stabilization section between two adjacent anchor plates and
7 and 8 each show sectional views of a further embodiment with a stabilization section between two adjacent anchor plates.
Fig. 9 shows a schematic detailed sectional view of an anchor plate with a stabilizing element arranged thereon in the connection area between the two components.

Weg(e) zur Ausführung der ErfindungWay(s) of carrying out the invention

Figur 1 zeigt einen Schnitt quer zur Längsachse einer möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Eisenbahnschwelle. Die Eisenbahnschwelle besitzt einen Schwellenkörper 1 aus faserverstärktem Kunststoff in Form eines offenen im Wesentlichen U-förmigen Profils umfassend einen Deckenbalken 2 und zwei an den Längsseiten des Deckenbalkens 2 anschließende Stützbalken 3, wobei durch den Deckenbalken 2 und die zwei Stützbalken 3 ein Innenbereich 4 der Eisenbahnschwelle definiert wird. Die Stützbalken 3 weisen an den dem Deckenbalken 2 abgewandten freien Enden einen als Verankerungselement ausgebildeten Abschnitt 10 auf. Der als Verankerungselement ausgebildete Abschnitt 10 der Stützbalken 3 umfasst in Richtung des vom Deckenbalken 2 abgewandten Endes jeweils einen ersten Teilabschnitt 10a und einen zweiten Teilabschnitt 10b, wobei der erste Teilabschnitt 10a so ausgebildet ist, dass er über seinen gesamten Querschnitt vom Innenbereich weg weist, und der zweite Teilabschnitt 10b so ausgebildet ist, dass er über seinen gesamten Querschnitt in den Innenbereich hineinweist. Die Stützbalken 3 sind bevorzugt im Wesentlichen in einem Winkel von 90° zum Deckenbalken 2 angeordnet.Figure 1 shows a section transverse to the longitudinal axis of a possible embodiment of a railway sleeper according to the invention. The railway sleeper has a sleeper body 1 made of fiber-reinforced plastic in the form of an open, essentially U-shaped profile comprising a ceiling beam 2 and two support beams 3 adjoining the long sides of the ceiling beam 2, with an interior area 4 of the railway sleeper formed by the ceiling beam 2 and the two support beams 3 is defined. The support beams 3 have a section 10 designed as an anchoring element at the free ends facing away from the ceiling beam 2. The section 10 of the support beam 3 designed as an anchoring element comprises a first section 10a and a second section 10b in the direction of the end facing away from the ceiling beam 2, the first section 10a being designed such that it points away from the interior over its entire cross section, and the second section 10b is designed so that it points into the interior over its entire cross section. The support beams 3 are preferably arranged essentially at an angle of 90° to the ceiling beam 2.

Die Abschnitte 10 der Stützbalken 3 erschweren das Herausziehen der Schwelle aus dem Untergrund. Zur Verstärkung dieser Abschnitte 10 können hier je nach Belastung der Schwellen, vorgefertigte GFK-Stäbe einlaminiert werden. Prinzipiell ist die Dicke des Schwellenkörpers 1 jedoch im gesamten Querschnittsbereich gleich, wodurch die Fertigung des Strangprofils vereinfacht wird. The sections 10 of the support beams 3 make it difficult to pull the threshold out of the ground. To reinforce these sections 10, prefabricated GRP rods can be laminated here, depending on the load on the sleepers. In principle, however, the thickness of the sleeper body 1 is the same throughout the entire cross-sectional area, which simplifies the production of the extruded profile.

In der Eisenbahnschwelle sind ferner in dem Deckenbalken 2 Durchlässe 5 zur Anordnung von mindestens zwei Befestigungsvorrichtungen zur Aufnahme von Schienen 13 (siehe Fig. 2) vorgesehen, welche Befestigungsvorrichtungen jeweils eine an der Oberseite des Deckenbalkens angeordnete Rippenplatte 6 und eine an der Unterseite des Deckenbalkens 2 angeordnete Ankerplatte 8 umfassen. Die Befestigung erfolgt mittels Verbindungsmittel 7, beispielsweise in Form von Rändelschrauben, die mit Federringen 11 und Muttern 12 in bekannter Weise fixiert werden. Die Durchlässe 5 durch die Schwelle werden bereits bei der Herstellung der Schwelle werksseitig vorgesehen, beispielsweise durch Bohren. Im Bereich der Bohrungen für die Verbindungsmittel 7 können Verstärkungen zur Verbesserung der Lochlaibung und zur Erhöhung des Widerstandes gegen den Schraubendruck vorgesehen werden. Dafür können eingepresste, einlaminierte oder eingegossene Platten, Hülsen oder Scheiben verwendet werden. In the railway sleeper, passages 5 are also provided in the ceiling beam 2 for arranging at least two fastening devices for receiving rails 13 (see FIG. 2), which fastening devices each have a ribbed plate 6 arranged on the top of the ceiling beam and one on the underside of the ceiling beam 2 arranged anchor plate 8 include. The fastening takes place by means of connecting means 7, for example in the form of knurled screws, which are fixed in a known manner with spring washers 11 and nuts 12. The passages 5 through the threshold are already provided at the factory when the threshold is manufactured, for example by drilling. In the area of the holes for the connecting means 7, reinforcements can be provided to improve the hole reveal and to increase the resistance to the screw pressure. Pressed-in, laminated or cast-in plates, sleeves or disks can be used for this.

Von der Ankerplatte 8 nach unten ragend sind ferner im gezeigten Ausführungsbeispiel pro Ankerplatte jeweils zwei Stützvorsprünge 9 vorgesehen, welche ebenfalls in den Oberbauschotter hineinragen und eine deutliche Verbesserung des Querverschiebewiderstands bewirken. Die Ankerplatte 8 und die Stützvorsprünge 9 sind dabei schmäler ausgeführt, als die lichte Weite des Innenbereichs 4 unter dem Schwellenkörper 1. Dadurch wird die Elastizität der Stützbalken 3, welche insbesondere für die Krafteinbringung in den Schotter notwendig ist, nicht behindert.In the exemplary embodiment shown, two supporting projections 9 are provided for each anchor plate, projecting downwards from the anchor plate 8, which also protrude into the superstructure gravel and bring about a significant improvement in the transverse displacement resistance. The anchor plate 8 and the support projections 9 are designed to be narrower than the clear width of the inner area 4 under the sleeper body 1. This does not hinder the elasticity of the support beams 3, which is particularly necessary for the introduction of force into the ballast.

Figur 2 zeigt diesbezüglich einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Eisenbahnschwelle aus GFK mit Rippenplatten 6 für die Befestigung von Schienen 13, wobei hier lediglich auf einer Seite eine Schiene 13 eingezeichnet ist. Die Ankerplatten 8 weisen jeweils zwei Stützvorsprünge 9 auf, die von der jeweiligen Ankerplatte leicht nach außen geneigt jedoch im Wesentlichen 90° nach unten ragen. Bei herkömmlichen Schwellen müssen die Querverschiebekräfte jeweils links und rechts der Schwelle an jeweils einem Punkt in den Schottervorkopf eingebracht werden. Im Fall der erfindungsgemäßen Eisenbahnschwelle wird dieser Krafteinbringungspunkt auf insgesamt vier, im Weichenbereich sogar acht Einbringungsebenen aufgeteilt, was zu einer enormen Schonung des Oberbauschotters führt. Durch die Verschiebung der Einbringungsebenen ins Innere des Schwellenkörpers 1 kann zudem der Schottervorkopf verkleinert werden, was zusätzlich Material einspart. Dadurch, dass die Ankerplatten 8 sowohl für die Befestigung der Rippenplatten 6 und damit der Schienen 13 als auch über die Stützvorsprünge 9 für die Einleitung der Querverschiebekräfte zuständig sind, ergibt sich ein Synergieeffekt, indem mit nur einem Bauteil mehrere Aufgaben gelöst werden.In this regard, Figure 2 shows a longitudinal section through an embodiment of a railway sleeper according to the invention made of GRP with ribbed plates 6 for fastening rails 13, with a rail 13 being shown here only on one side. The anchor plates 8 each have two support projections 9, which are slightly inclined outwards from the respective anchor plate but project downwards at a substantially 90° angle. With conventional sleepers, the transverse displacement forces must be introduced into the ballast head at a point to the left and right of the sleeper. In the case of the railway sleeper according to the invention, this force application point is divided into a total of four, and in the switch area even eight, application levels, which leads to enormous protection of the superstructure ballast. By moving the introduction levels into the interior of the sleeper body 1, the ballast head can also be reduced in size, which also saves material. The fact that the anchor plates 8 are responsible for fastening the ribbed plates 6 and thus the rails 13 as well as for introducing the transverse displacement forces via the support projections 9 results in a synergy effect in that several tasks can be solved with just one component.

Figur 3 zeigt eine Draufsicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eisenbahnschwelle. Es sind die Rippenplatten 6 und deren Abstand zueinander gezeigt. Links in der Figur 3 ist eine Schiene 13 angedeutet, welche mit entsprechenden Verbindungsmitteln 7 an der Rippenplatte 6 fixiert ist. Rechts in der Figur 3 ist lediglich die Rippenplatte 6 mit den Durchlässen 5 dargestellt. Figure 3 shows a top view of an embodiment of the railway sleeper according to the invention. The rib plates 6 and their distance from one another are shown. On the left in Figure 3, a rail 13 is indicated, which is fixed to the rib plate 6 with corresponding connecting means 7. On the right in Figure 3, only the ribbed plate 6 with the passages 5 is shown.

Die Abmessungen der Rippenplatten 6 zueinander können rasch und ohne großen Aufwand an die entsprechenden Anforderungsprofile der Bahnbetreiber angepasst werden. Dies gilt insbesondere für Weichen und Kreuzungen, wo andere Schwellenlängen verwendet werden. Zur Herstellung des Schwellenkörpers 1 der erfindungsgemäßen Eisenbahnschwellen werden keine unterschiedlichen Moldings oder verlorene Schalungen benötigt. Die erfindungsgemäße Eisenbahnschwelle wird bevorzugt im Strangziehverfahren hergestellt. Bedingt durch diese Produktionsweise kann die Schwelle in verschiedenen Längen ohne zusätzlichen Formen- oder Arbeitsaufwand gefertigt werden, was der Forderung nach größeren Längen von Schwellen bei Weichen und Kreuzungen entspricht. Die Schwelle kann ferner je nach zu erwartendem Belastungsanspruch durch den Bahnbetreiber an die jeweils geforderte Achslast und die Geschwindigkeit der Züge angepasst werden.The dimensions of the ribbed plates 6 relative to one another can be quickly and easily adapted to the corresponding requirement profiles of the railway operators. This is particularly true for switches and crossings where other sleeper lengths are used. No different moldings or lost formwork are required to produce the sleeper body 1 of the railway sleepers according to the invention. The railway sleeper according to the invention is preferably produced using the extrusion process. Due to this production method, the sleeper can be manufactured in different lengths without additional molding or work, which corresponds to the requirement for longer sleeper lengths for switches and crossings. The threshold can also be adapted by the railway operator to the required axle load and the speed of the trains, depending on the expected load requirements.

Die diversen Achslasten, in Europa 22,5 t, im arabischen Raum 32 t in Nordamerika bis 40 t, sowie Anforderungen für die Hochgeschwindigkeitsstrecken können damit erfüllt werden. Die entsprechend geforderten höheren Werte werden durch die Anpassung des Glasfaser–Verbund-Werkstoffs, sowie durch eine entsprechend verstärkte Bauweise erreicht. Auf Nebenstrecken und bei Schmalspurbahnen kann auch eine 2-Loch-Rippenplatte mit einer Ankerplatte 8 mit nur einem Stützvorsprung 9 zur Ausführung gelangen. Auch Mehrschienengleise sind möglich. Die Grundform des Schwellenkörpers 1 bleibt gleich.The various axle loads, in Europe 22.5 t, in the Arab region 32 t, in North America up to 40 t, as well as requirements for high-speed routes can be met. The correspondingly required higher values are achieved by adapting the glass fiber composite material and through a correspondingly reinforced construction. On branch lines and narrow-gauge railways, a 2-hole ribbed plate with an anchor plate 8 with only one supporting projection 9 can also be used. Multi-rail tracks are also possible. The basic shape of the threshold body 1 remains the same.

Konstruktiv beabsichtigt wurde für die Anwendung einer GFK-Eisenbahnschwelle eine schräge Anlauffläche gewählt (siehe Fig. 1), sodass bei Verschiebearbeiten ausgesprungene Achsen nicht das Gleisbett zerstören, sondern auf dem Schwellenrücken bis zum Stillstand ohne größere Schäden ausrollen können. Entgleisungen werden dadurch besser beherrschbar. Eventuell aufgetretene Beschädigungen können mit GFK-Material ausgebessert, gebrochene Schwellen sogar wieder verbunden werden. Dies ist einer der Gründe, warum heute noch immer die Holzschwelle im Verschiebebereich zur Anwendung kommt. Beim Einbau von Betonschwellen in diesen Bereichen würde im Falle einer Entgleisung sowohl der Radkranz und die Achse, als auch der Gleiskörper mit der Betonschwelle zerstört.In terms of design, an inclined contact surface was chosen for the use of a GRP railway sleeper (see Fig. 1), so that axles that come out during shifting work do not destroy the track bed, but can roll out on the back of the sleeper to a standstill without major damage. This makes derailments easier to manage. Any damage that may occur can be repaired with GRP material, and broken sleepers can even be reconnected. This is one of the reasons why the wooden sleeper is still used in the shifting area today. When installing concrete sleepers in these areas, in the event of a derailment, both the wheel rim and the axle, as well as the track body with the concrete sleeper, would be destroyed.

In Fig. 4 ist die Stapelbarkeit der Schwellenkörper 1 für den Transport ersichtlich. Die Ankerplatten 8 mit den Stützvorsprüngen 9 können separat und ebenfalls stapelbar transportiert werden und vor Ort einfach mit dem Schwellenkörper verbunden werden. Die pro Schwelle vorgesehenen Ankerplatten 8 können auch vorab untereinander über Stabilisierungsabschnitte oder Stabilisierungselemente verbunden sein (nicht gezeigt), was einerseits deren Einbau in den Schwellenkörper 1 erleichtert und andererseits eine verbesserte Kraftübertragung über mehrere Ankerplatten 8 hinweg erlaubt.In Fig. 4 the stackability of the sleeper bodies 1 for transport can be seen. The anchor plates 8 with the support projections 9 can be transported separately and also stacked and can easily be connected to the sleeper body on site. The anchor plates 8 provided per threshold can also be connected to one another in advance via stabilizing sections or stabilizing elements (not shown), which on the one hand makes their installation into the threshold body 1 easier and on the other hand allows improved force transmission across several anchor plates 8.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Eisenbahnschwelle mit einem Stabilisierungsabschnitt 14, welche zwei benachbarte Ankerplatten 8 mittig im Bereich der nebeneinanderliegenden Stützvorsprünge 9 verbindet. Bei auftretenden Querverschiebekräften werden diese somit über den in Form eines Stabes ausgebildeten Stabilisierungsabschnitt 14, von einer Ankerplatte 8 auch auf die mit dieser verbundenen anderen Ankerplatte 8 übertragen. Der Stabilisierungsabschnitt 14 kann beispielsweise aus Stahl oder faserverstärktem Kunststoff gefertigt sein.5 and 6 show an embodiment of a railway sleeper according to the invention with a stabilization section 14, which connects two adjacent anchor plates 8 centrally in the area of the supporting projections 9 lying next to one another. When transverse displacement forces occur, these are therefore transmitted from one anchor plate 8 to the other anchor plate 8 connected to it via the stabilizing section 14, which is designed in the form of a rod. The stabilizing section 14 can be made of steel or fiber-reinforced plastic, for example.

In den Fig. 7 und 8 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Eisenbahnschwelle dargestellt, bei welcher der Stabilisierungsabschnitt 14 ebenfalls zwei benachbarte Ankerplatten 8 miteinander verbindet. Der Stabilisierungsabschnitt 14 ist hier jedoch im Scheitelbereich zwischen Ankerlatte 8 und Stützvorsprung 9 verbunden und liegt damit unmittelbar unterhalb des Deckbalkens 2. Der Stabilisierungsabschnitt 14 trägt zusätzlich zur Gesamtstabilität der Eisenbahnschwelle bei, wodurch der Schwellenkörper 1 dünner und mit geringerem Materialeinsatz gefertigt werden kann. Bei gleicher Haltbarkeit bietet so die Eisenbahnschwelle eine verbesserte Lastübertragung ins Schotterbett durch eine erhöhte Flexibilität des Schwellenkörpers 1 und einen geringeren Kostenaufwand bei der Herstellung aufgrund des eingesparten Materials. 7 and 8 show a further embodiment of a railway sleeper according to the invention, in which the stabilizing section 14 also connects two adjacent anchor plates 8 to one another. However, the stabilizing section 14 is here connected in the apex area between the anchor batten 8 and the supporting projection 9 and is therefore located directly below the cover beam 2. The stabilizing section 14 additionally contributes to the overall stability of the railway sleeper, whereby the sleeper body 1 can be manufactured thinner and with less use of material. With the same durability, the railway sleeper offers improved load transfer into the ballast bed through increased flexibility of the sleeper body 1 and lower production costs due to the material saved.

In der Fig. 9 ist schematisch ein Detailausschnitt einer erfindungsgemäßen Eisenbahnschwelle im Verbindungsbereich zwischen Ankerplatte 8 und Stabilisierungselement 14a dargestellt. Das Stabilisierungselement 14a kann beispielsweise als Gewindestab oder als Stab mit Gewindeabschnitten an den Enden ausgebildet sein. Als Material kann Stahl oder faserverstärkter Kunststoff verwendet werden. Das Stabilisierungselement 14a wird in entsprechende Ausnehmungen in der Ankerplatte 8, hier im Bereich der Stützvorsprünge 9, eingesetzt und über Verbindungselemente 15 gesichert. Als Verbindungselemente 15 können beispielsweise verdrehgesicherte Muttern eingesetzt werden. Dadurch ist es möglich über das Stabilisierungselement 14a mittels der Verbindungselemente 15 eine Vorspannung zwischen zwei miteinander verbundenen Ankerplatten 8 aufzubauen. Dies erhöht die Stabilität der Eisenbahnschwelle und es kann dadurch noch mehr Material im Schwellenkörper 1 eingespart werden. 9 shows a schematic detail of a railway sleeper according to the invention in the connection area between anchor plate 8 and stabilizing element 14a. The stabilizing element 14a can be designed, for example, as a threaded rod or as a rod with threaded sections at the ends. Steel or fiber-reinforced plastic can be used as the material. The stabilizing element 14a is inserted into corresponding recesses in the anchor plate 8, here in the area of the supporting projections 9, and secured via connecting elements 15. For example, anti-twist nuts can be used as connecting elements 15. This makes it possible to build up a preload between two anchor plates 8 connected to one another via the stabilizing element 14a by means of the connecting elements 15. This increases the stability of the railway sleeper and even more material can be saved in the sleeper body 1.

Die Oberfläche der Eisenbahnschwelle wird so ausgeführt, dass die UV-Strahlung den Kunststoff nicht schädigen kann. Gleichzeitig kann für Schwellen, die später im Verschiebebereich verlegt werden, eine trittsichere, gesandete oder mit mineralischem Splitt versehene Schicht aufgebracht werden. Zur Erhöhung des Oberflächenschutzes und zur Erhöhung der Auftritt-Sicherheit können beispielsweise GFK-Harze mit Quarzsand vermengt in Form von Folien oder durch Aufspritzen aufgebracht werden. Ebenso ist die Oberfläche entsprechend widerstandsfähig gegen Erosion herzustellen.The surface of the railway sleeper is designed in such a way that UV radiation cannot damage the plastic. At the same time, a non-slip, sanded or mineral grit layer can be applied to sleepers that will later be laid in the displacement area. To increase surface protection and increase safety, for example, GRP resins mixed with quartz sand can be applied in the form of films or by spraying. The surface must also be made sufficiently resistant to erosion.

Die seitlichen Stützbalken wären von der Beschaffenheit innen und außen durch das Aufbringen einer Polymerschicht dafür geeignet, dass der Oberbauschotter entsprechend Halt findet, um die Kraftschlüssigkeit zu verbessern. Das spätere Verdrehen der einzelnen Schotterbestandteile kann so unterbunden werden.The condition of the side support beams inside and outside would be suitable for the superstructure ballast to be supported appropriately by applying a polymer layer in order to improve the adhesion. The later twisting of the individual gravel components can be prevented.

Alternativ dazu kann auch eine doppelwandige Ausführung einer Eisenbahnschwelle verwendet werden. Der entstehende Hohlraum wird dann mit einem Füllstoff so vergossen, dass dieser komplett ausgefüllt ist. Es ist darauf zu achten, dass das spezifische Gewicht der Füllstoffe zusammen mit der doppelwandigen Außenhaut ein Mindestgewicht von 80 kg erreicht, um die Eisenbahnschwelle in ihrer konfigurierten Lage im Oberbauschotterbett lagerichtig stabil zu halten. Da der Füllstoff auf Grund der dynamischen Belastung der Eisenbahnschwelle sowohl Druck- als auch Zugkräfte aufnehmen und ableiten muss, macht es Sinn, ein Gemisch aus Polymeren und Basaltsand zu verwenden, welches ein hohes spezifisches Gewicht aufweist und für die Aufnahme von Zug- und Druckkräften geeignet ist.Alternatively, a double-walled version of a railway sleeper can also be used. The resulting cavity is then filled with a filler so that it is completely filled. It is important to ensure that the specific weight of the fillers together with the double-walled outer skin reaches a minimum weight of 80 kg in order to keep the railway sleeper in the correct position in its configured position in the ballast bed. Since the filler has to absorb and dissipate both compressive and tensile forces due to the dynamic load on the railway sleeper, it makes sense to use a mixture of polymers and basalt sand, which has a high specific gravity and is suitable for absorbing tensile and compressive forces is.

Zur Verminderung der Lärmausbreitung, welche durch das Befahren der Gleisanlagen verursacht wird, können mittels nachträglich leicht anzubringender Adapter, Schallabsorber außerhalb des Lichtraumprofils angebracht werden. Zwischen Schiene und Rippenplatten können zu diesem Zweck Absorber eingebracht werden. Auch für die Verspannung der Schiene mit Spannklemmen und der Rippenplatte sind Absorber-Vorrichtungen aus Polymeren, Silikonen oder Acetalen möglich.To reduce the spread of noise caused by driving on the tracks, sound absorbers can be installed outside the gauge profile using adapters that are easy to install later. For this purpose, absorbers can be installed between the rail and the ribbed plates. Absorber devices made of polymers, silicones or acetals are also possible for bracing the rail with tension clamps and the ribbed plate.

Die erfindungsgemäße Eisenbahnschwelle bringt für den Betreiber der Bahnstrecke eine enorme Reduzierung der Wartungsintervalle. Die Kosten für die Wartung und Instandhaltung betragen im Regelfall etwa zwei Drittel der Gesamtinvestition. Durch die wesentlich größere Kontaktfläche mit dem neuen Schotterbett ist die Oberflächenreibung wesentlich größer und die Belastung aber pro cm² deutlich geringer, woraus eine längere Nutzungsdauer bzw. geringere LCC-Kosten resultieren.The railway sleeper according to the invention brings an enormous reduction in maintenance intervals for the operator of the railway line. The costs for maintenance and repair usually amount to around two thirds of the total investment. Due to the significantly larger contact area with the new ballast bed, the surface friction is significantly greater and the load per cm ² is significantly lower, resulting in a longer service life and lower LCC costs.

Claims (8)

1. Eisenbahnschwelle mit einem Schwellenkörper (1) aus faserverstärktem Kunststoff in Form eines im Wesentlichen U-förmigen Längsprofils, umfassend einen Deckenbalken (2) und zwei an den Längsseiten des Deckenbalkens (2) anschließende Stützbalken (3), wobei durch den Deckenbalken (2) und die zwei Stützbalken (3) ein Innenbereich (4) der Eisenbahnschwelle definiert ist, und wobei in den Deckenbalken (2) Durchlässe (5) zur Anordnung von mindestens zwei Befestigungsvorrichtungen zur Aufnahme von Schienen (13) vorgesehen sind, welche Befestigungsvorrichtungen jeweils eine an der Oberseite des Deckenbalkens (2) anordenbare Rippenplatte (6) und eine an der Unterseite des Deckenbalkens (2) anordenbare und über Verbindungsmittel (7) mit der Rippenplatte (6) verbindbare Ankerplatte (8) umfassen, wobei die Ankerplatte (8) zumindest einen quer zur Längsrichtung des Schwellenkörpers (1) verlaufenden und im montierten Zustand von der Ankerplatte (8) winkelig im Wesentlichen nach unten hin ausgerichteten Stützvorsprung (9) gegen Querverschiebungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerplatten (8) einer Eisenbahnschwelle aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt sind und über Stabilisierungsabschnitte (14) oder Stabilisierungselemente (14a) im montierten Zustand miteinander verbunden sind. Railway sleeper with a sleeper body (1) made of fiber-reinforced plastic in the form of a substantially U-shaped longitudinal profile, comprising a ceiling beam (2) and two support beams (3) adjoining the long sides of the ceiling beam (2), wherein through the ceiling beam (2) and the two support beams (3) define an interior area (4) of the railway sleeper, and wherein passages (5) are provided in the ceiling beams (2) for arranging at least two fastening devices for receiving rails (13), each of which has one fastening device on the The upper side of the ceiling beam (2) includes a ribbed plate (6) that can be arranged on the underside of the ceiling beam (2) and can be connected to the ribbed plate (6) via connecting means (7), the anchor plate (8) having at least one transverse to the longitudinal direction of the sleeper body (1) and in the assembled state has an angular support projection (9) directed essentially downwards from the anchor plate (8) against transverse displacements, characterized in that the anchor plates (8) of a railway sleeper are made of fiber-reinforced plastic and are connected to one another in the assembled state via stabilization sections (14) or stabilization elements (14a).
2. Eisenbahnschwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerplatte (8) mit jeweils zwei oder mehr quer zur Längsrichtung des Schwellenkörpers (1) verlaufenden und im montierten Zustand von der Ankerplatte (8) winkelig im Wesentlichen nach unten hin ausgerichteten Stützvorsprüngen (9) versehen ist.Railway sleeper according to claim 1, characterized in that the anchor plate (8) is provided with two or more support projections (9) which run transversely to the longitudinal direction of the sleeper body (1) and, in the assembled state, are oriented at an angle from the anchor plate (8) essentially downwards is.
3. Eisenbahnschwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerplatte (8) gemeinsam mit dem Stützvorsprung (9) bzw. den Stützvorsprüngen (9) einstückig und im Schnitt als L- oder U-förmiges Profil ausgebildet ist.Railway sleeper according to claim 1 or 2, characterized in that the anchor plate (8) is formed in one piece together with the support projection (9) or the support projections (9) and is designed in section as an L- or U-shaped profile.
4. Eisenbahnschwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerplatte (8) sowie der Stützvorsprung (9) bzw. die Stützvorsprünge (9) quer zur Längsrichtung des Schwellenkörpers (1) schmäler sind als die lichte Weite des Innenbereichs (4) der Eisenbahnschwelle zwischen den beiden Stützbalken (3).Railway sleeper according to one of claims 1 to 3, characterized in that the anchor plate (8) and the support projection (9) or the support projections (9) are narrower transversely to the longitudinal direction of the sleeper body (1) than the clear width of the interior area (4) the railway sleeper between the two support beams (3).
5. Eisenbahnschwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützbalken (3) an den vom Deckenbalken (2) abgewandten freien Enden mindestens einen als Verankerungselement ausgebildeten Abschnitt (10) aufweisen, wobei dieser Abschnitt (10) zumindest einen ersten Teilabschnitt (10a), welcher über seinen gesamten Querschnitt hinweg vom Innenbereich wegweist, und einen zweiten Teilabschnitt (10b), welcher über seinen gesamten Querschnitt in den Innenbereich hineinweist, umfasst.Railway sleeper according to one of claims 1 to 4, characterized in that the support beams (3) have at least one section (10) designed as an anchoring element at the free ends facing away from the ceiling beam (2), this section (10) having at least a first section ( 10a), which points away from the interior area over its entire cross section, and a second section (10b), which points into the interior area over its entire cross section.
6. Eisenbahnschwelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der als Verankerungselement ausgebildete Abschnitt (10) der Stützbalken (3) über die gesamte Länge der Stützbalken (3) erstreckt.Railway sleeper according to claim 5, characterized in that the section (10) of the support beams (3) designed as an anchoring element extends over the entire length of the support beams (3).
7. Eisenbahnschwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der faserverstärke Kunststoff mittels Glasfasern verstärkt ist.Railway sleeper according to one of claims 1 to 6, characterized in that the fiber-reinforced plastic is reinforced using glass fibers.
8. Eisenbahnschwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungselement (14a) aus Stahl oder faserverstärktem Kunststoff ausgebildet ist und über entsprechende Verbindungselemente (15) mit der Ankerplatte (8), vorzugsweise im Bereich der Stützvorsprünge (9) verbindbar sind, wobei über das Stabilisierungselement (14a) in Zusammenwirkung mit den Verbindungselementen (15) zwischen zwei Ankerplatten (8) eine Vorspannung zueinander aufbaubar ist.Railway sleeper according to one of claims 1 to 7, characterized in that the stabilizing element (14a) is made of steel or fiber-reinforced plastic and can be connected to the anchor plate (8), preferably in the area of the supporting projections (9), via corresponding connecting elements (15), wherein a preload can be built up between two anchor plates (8) via the stabilizing element (14a) in cooperation with the connecting elements (15).

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