铁路轨枕 【技术领域】
本发明涉及一种铁路轨枕，如该铁路轨枕用于铁轨和轨道的铺设。
背景技术
在修建铁路中，已知由木料、混凝土、钢和塑料材料组成的轨枕。同样已知不同的形式，例如单块式轨枕、双块式轨枕和Y形轨枕。此外已知不同的固定系统，所述固定系统例如为肋板固定、潘德罗尔固定、通过角钢导槽板的固定。
按照规定铁路轨枕具有在其端部设置的铁轨支承区域，在该铁轨支承区域内通过压紧元件将铁轨在其轨底上固定。已知的是，为了能够承受在水平方向沿着铁路轨枕的延伸方向(也就是横向于铁轨的延伸方向)增大的水平力，将铁轨支承区域扩宽。例如这种铁路轨枕可以在DE-A-100 23 389、DE-A-27 35 797、DE-A-21 55 479、US-A-1 555 662和US-A-1 406 454中得知。
【发明内容】
本发明的目的是改善带有扩宽的铁轨支承区域的铁路轨枕上的铁轨的支承和固定。
为了实现该目的，根据本发明建议一种铁路轨枕，该铁路轨枕设有：
-轨枕体，该轨枕体在其相对的端部分别具有铁轨支承区域，在该铁轨支承区域内轨枕体被扩宽，
-其中在每个铁轨支承区域中借助于接合于轨底的压紧元件能够将铁轨固定。
在该铁路轨枕中根据本发明提出：
-每个铁轨支承区域具有三个在铁轨延伸方向并排的铁轨支承面，
-每个铁轨支承区域的分别相邻的铁轨支承面的至少一个分区之间或者上面设有至少一个压紧元件并且
-在每个铁轨支承区域内轨枕体在相邻的铁轨支承面的空隙的两侧不需要加固元件。
根据本发明每个扩宽的铁轨支承区域还具有三个铁轨支承面，该铁轨支承面在铁轨的延伸方向以并排的方式设置。所述三个铁轨支承面例如构成为平的且位于同一平面内的面并且相对于其四周凸出。位于铁轨支承面上的铁轨跨过位于相邻的铁轨支承面之间的空隙。此外根据本发明提出，压紧元件如此构造使得其位于分别两个相邻的铁轨支承面之间的区域上面并且伸出所述相邻的铁轨支承面。由此将在分别三个铁轨支承面上的轨底压紧在轨枕体的各自端部，其中轨底以平的和平面的方式位于所有的铁轨支承面上。另一方面这对于承受横向于铁轨作用的水平力是有利的。此外，根据本发明压紧元件因此设置和固定在相对于铁轨支承面的“裂缝上”，因为在该区域中在相邻的铁轨支承面之间的空隙的两侧上没有加固(钢筋)元件位于轨枕体中。这种加固元件尤其当使用混凝土时被插入以便夹紧或者加强轨枕体。
可替代地，每组铁轨支承面能够设有两个或者四个压紧元件。如果已知的弹簧夹作为压紧元件被插入，那么该弹簧夹的固定螺栓位于分别两个相邻的铁轨支承面之间的空隙的侧面。然而还有其它通过螺丝固定的压紧元件能够在该位置通过螺栓与轨枕体相连接。如果每个三个一组的铁轨支承面使用四个压紧元件，那么分别两个压紧元件以成对的方式彼此相对。如果仅使用两个压紧元件，那么所述压紧元件以对角的方式彼此相对设置。
轨枕体在其扩宽的铁轨支承区域内具有横向于其纵向延伸的较大延伸。为了能够使轨枕体因此在侧面突出的区域稳定，适合的是，至少一个第一加固型材元件分别在铁轨支承区域下面在轨枕体内延伸。该加固型材以适合地方式基本上相对于铁轨轴设置在中心；如果每个铁轨支承区域具有多个加固型材元件，该加固型材元件则最好以彼此相互平行的方式延伸，因此所述多个加固型材元件相对于铁轨轴对称地设置在中心。
扩宽的铁轨支承区域的相当好的加固能够由此实现，即型材用作加固型材元件，该加固型材元件具有基本上垂直于铁轨支承面延伸的支腿。例如还可以使用角型材、T形型材或者U形型材作为加固型材元件。所述型材种类在轨枕体的铁轨支承区域内给予铁轨支承区域或者轨枕体大的稳定性和增强刚度。
特别适合的是，轨枕体构成为双块式轨枕体。由此，整个铁路轨枕以加强的方式承受水平力并且将该水平力传递到道渣床中。根据本发明或者根据本发明的有利构造在双块式轨枕体中两个块彼此之间通过第二加固型材元件相连接。该第二加固型材元件则与第一加固型材元件相连接。双块式轨枕还具有由第二加固型材元件和两个横向于该第二加固型材元件延伸的且位于其端部的第一加固型材元件组成的加固框架，其中加固型材元件的交叉点/连接点位于中间的铁轨支承面下方。这也适用于当轨枕体构成为单块式轨枕并且加固框架具有至少一个第二加固型材元件时。
例如混凝土或者聚合物混凝土作为用于轨枕体的材料是可行的。由于在扩宽的铁轨支承区域下面使用加固型材元件以及使用构成为双块式轨枕体的铁路轨枕的两个块之间的第二加固型材元件还提出，两个块由塑料制成。这里原则上每种塑料并且尤其是可回收塑料是适合的。塑料块能够相对于由第二加固型材元件和第一加固型材元件组成的加固框架移动，因为塑料比用于加固型材的金属具有更大的温度系数。如果加固型材(纵向型材元件和/或加固型材元件)具有平坦的表面，通过该表面塑料在其膨胀或者收缩的情况下在膨胀后能够“移动”，在这个范围内这是有优点的。因为第一加固型材元件与铁轨同心地设置，第一加固型材元件用于铁轨支承区域的对中心，使得该第一加固型材元件相对于铁轨在横向于铁轨的方向上不能移动。带有最好垂直于铁轨支承面延伸的支腿的加固型材元件用于铁轨支承区域的固定，该铁轨支承区域在塑料轨枕中由塑料组成，且在轨底下面。
此外，在本发明的有利的改进方案中提出，在双块式轨枕中要防止位于两个块之间的第二加固型材元件的腐蚀。在这里根据本发明的改进方案提出，位于两个块之间的第二加固型材元件的区域由塑料泡沫，最好是PU(聚氨酯)泡沫围绕或者填充。泡沫的优点是，当块由塑料组成且在块膨胀的情况下泡沫屈服或者跟随所述块的由温度引起的运动。此外，在泡沫中在铁路轨枕的上面模制容纳槽或者凹槽用于容纳导电轨，该导电轨由于安全的原因用于规定在用于较高速度的轨道中的火车控制。
【附图说明】
接下来根据多个实施例并且参照附图详细叙述本发明。在此详细示出：
图1示出根据本发明的为双块式设计的铁路轨枕的实施例的俯视图；
图2和3示出铁轨固定的可替代的可能性，要么通过每个铁轨两对压紧元件要么通过每个铁轨仅两个压紧元件；
图4至7示出铁路轨枕的加固框架的部分立体图；
图8示出铁路轨枕的俯视图，该铁路轨枕具有在块之间设置的且围绕加固件的塑料泡沫，以及
图9示出沿着图8的剖线IX-IX的横截面图。
【具体实施方式】
接下来，根据作为由塑料组成的双块式轨枕的铁路轨枕的实施方式来描述根据本发明的铁路轨枕。尤其使用可回收塑料作为材料。该可回收塑料广泛存在并且最适合于这种应用。此外，通过这种材料能够发展出优异的循环，这尤其是环保的。
该循环如下发展：
塑料废物→由回收废物生产的轨枕→在轨枕的使用寿命结束时的材料分解→由同样材料生产的新轨枕→塑料废物→由回收废物生产的轨枕→在轨枕的使用寿命结束时的材料分解→由同样材料生产的新轨枕→等等。当然由旧轨枕获得的可循环塑料也能够用于其它应用。
双块式连接例如通过角铁、T形型材、管状型材或者双I形型材建立。为此作为材料也能够考虑其它材料，例如碳、GFK(玻纤增强塑料)、凯夫拉纤维(Keflar)等。铁路轨枕的总长度能够以任何独特的方式制造，例如2.25m、2.40m、2.60m或者以用于极其不同的轨道线路的其它期望长度制造。
轨枕的形状、朝向道渣的载荷传递面、用于水平力的顶面和用于减小动态振动的材料对于轨道线的安全的和长期的工作具有重要意义。
作为其它重要的方面要注意在轨枕上的铁轨支承的形式。每公里轨道的轨枕数量和每公里轨道的固定件数量对于枕床系统的经济性是重要的。所有上述的评价标准应当在新设计方案中注意。
选择双块形式，以便在轨道的中间区域中实现无支承区，使得在轨道中心不存在轨枕的“颠簸”。由不同形状的钢或者其它材料形成的两个块的连接元件始终延伸到铁轨的支承区域以及固定装置的后面。由该设计方案得出，在轨枕上不存在中心的固定。这是所期望的。轨枕宽度由成型机的开口尺寸推出。这里得出最好为约350mm宽的尺寸。轨枕厚度最好为160mm。这与大量存在的由木轨枕组成的轨道相匹配。由此实现，当改建由木轨枕组成的现有轨道时不必进行地基下沉，例如当由木轨枕改装成混凝土轨枕时的情况下。
木头＝160mm
混凝土≈210mm
由此大大地节约了成本。
为了优化用于铁轨的支承面和用于将水平载荷传递到道渣上的表面，根据本发明提出将在铁轨下的轨枕扩宽。由此得出轨枕10的基本形状，如该基本形状在图1中以具有双块式轨枕体12的实施形式示出。两个块14的每个具有带有三个并排设置的铁轨支承面18的铁轨支承区域16，该铁轨支承面18通过空隙20彼此相互分开。扩宽的铁轨支承区域16在侧面延伸超出块14并且通过加强型材22加固。该加强型材22与铁轨24(还见于图2至7)同心地延伸并且与纵向型材26的端部刚性连接。纵向型材26将双块式轨枕体12的两个块14彼此相互连接。
通过轨枕在铁轨下的扩宽获得最大可能的抵抗水平力的抗阻面积。此外，能够通过轨枕的扩宽实现铁轨的几乎连续的支承。另外的优点是，能够通过所述设计方案以非常成本低的方式构成铁轨在轨枕上的双重支撑，例如在Y形钢轨枕中是已知的。由这种布置结构同样设计成铁轨的三重支承。
加强型材22在铁轨24下的布置结构产生多方面的铁轨固定可能性，如在图2和3中示出。图2示出以下情形，即每个铁轨24和轨枕块14分别设置有两对(在该实施例中构成为弹簧夹)压紧元件28。压紧元件28在铁轨支承面18之间的空隙20上夹住铁轨24的底部。在根据图3的构造中每个铁轨24设有两个压紧元件28，所述压紧元件28设置在铁轨24的两侧并且将不同的铁轨支承面18彼此相互连接或者位于分别不同的相邻铁轨支承面18之间的空隙20上方。在图2和3示出的铁轨固定的两个变型方案中看出本发明的主要方面之一，该铁轨固定通过将分别相邻的铁轨支承面18夹住的压紧元件28实现且与扩宽的铁轨支承区域16的共同作用，该铁轨支承区域16具有三个在铁轨延伸方向上并排设置的铁轨支承面18。
铁轨的抗蠕阻力主要由铁轨固定中的夹紧力大小来确定，因为该夹紧力产生在铁轨和轨枕之间的摩擦力。该抗蠕阻力对于以下方面具有特别的意义，即：
-对于具有急弯的(小半径的)山路，
-对于承受制动力(例如涡流制动器)，
-对于半径的连续焊接以及
-对于在铁轨破裂的情况下的裂缝的保护。
通过轨枕设计方案的类型产生非常大的支承区域。由此可能设有：
-每个轨枕头的以偏置构造形式的双重固定(图3)或者
-每个轨枕头的四重固定(图2)。
所述不同的固定方式能够与以下方面相组合，即
-在轨枕头上的连续支承，
-在轨枕头上的双重支承，
-在轨枕头上的三重支承。
根据本发明的实施形式，横向轨枕轴之间的优选距离为从60cm至90cm。因此得出轨枕尺寸，该轨枕尺寸使得轨枕也能够在急弯中插入并且在此来自车辆行驶的负载以最优的方式传递到路基上和水平方向。
轨枕结构的这种类型允许轨枕距离的扩大，例如
-传统的轨枕距离600mm到
-固定件之间的新固定距离600mm+200mm。
由此得出例如
-在600mm轨枕距离时，1000.00m∶0.600m＝1667个轨枕每公里，
-在600mm+200mm时，1000.00m∶0.80m＝1250个轨枕每公里。
与目前使用的轨道设计方案相比，通过轨枕在铁轨下的扩宽没有导致支承面的减小。
将轨枕在铁轨下的扩宽关于其稳定性在设计上优化。这里例如双块式轨枕体12的现有纵向连接型材26通过由T形型材或者L形型材形成的且作为加强型材22的附加钢材被加强，该钢材相对于纵向连接型材26旋转90°并且与其相焊接。实施例在图4至7中示出。在根据图4、5和7的实施例中使用“倒置的”角型材作为纵向型材26，与此同时根据图6使用管。尤其使用T形型材、U形型材或者L形型材用于加强型材，如在图4至7中示出。在此重要的是，该型材设置成使得该型材具有垂直于铁轨支承面18延伸的支腿30。所述支腿30与铁轨24同心地延伸或者(在根据图5和6的实施例的U形型材的情况下)相对于铁轨24的中线对称地设置。在所有的所述情况中，然而尤其在使用如图5和6所示的与铁轨的中心对齐的U形型材的情况中，可以实现基本上不出现热引发的铁轨支承面(也就是铁轨下面)的材料膨胀/收缩，因为轨枕体的材料在该区域通过型材元件“抑制”或者“锁定”。这在使用例如可回收塑料作为用于轨枕体的材料或者使用其它具有较大的热膨胀系数或者热膨胀系数的材料时特别有利的，该热膨胀系数明显不同于组成加固型材元件的材料的热膨胀系数。
通过将铁型材插入支承区域的不同构造的空区域中而获得最优的且能够静态计算的设计方案。该设计方案保证了长的使用寿命。然而这里也能够考虑(腐蚀)例如塑料(GFK、碳、Keflar)的其它材料。作为用于纵向(连接)型材26的暴露的中间区域的腐蚀保护能够考虑PU(聚氨酯)-泡沫32，这在图8和9中示出。塑料泡沫32承受两个块14的可能热膨胀运动，该热膨胀运动能够出现在当该块由塑料材料组成时。由例如塑料材料组成的块14然而通过特别的加强型材22以中心的方式保持在铁轨24下面，使得铁轨支承区域16在可能的块14的热膨胀时相对于铁轨24自身没有移动或者没有移动该铁轨。
塑料泡沫32的另外的优点是，在该塑料泡沫32中设有容纳凹槽34，如在图8和9中示出。该容纳凹槽用于例如容纳导电轨(未示出)。
用于块14的材料在两侧由可回收塑料组成。该材料被广泛使用并且对于另外的材料循环是重要的。通过该材料达到了期望的强度。具有通过控制的工序能够应用的以下材料特性：
-不易断裂的
-耐热性的
-不易腐烂的
-利于环境的
-减弱固体传播噪声的
-能够通过玻璃纤维/纺织纤维或者碳化纤维加强
-防冻的
-UV(紫外线)-稳定的
-耐老化的
-形状稳定的
-能够通过钢材加固
-电绝缘的
-所有应用的材料能够再次利用。
通过决定使用可回收塑料，获得用于材料最优化的广阔的范围。
通过旧橡胶轮胎颗粒的混合物此外减小了振动阻尼。
通过钢烧结材料的混合物能够最优化轨枕重量以减小提升力。
轨枕的着色能够容易被影响。→对于例如温度影响，标记目的。
防火能够被最优化。
在隧道中安装时没有如在湿透的木轨枕中产生的臭味干扰。
材料为绝对耐潮湿的。
长的使用寿命。
能够模制铁轨支座构造。
能够不用特殊的工具锯、钻孔或者铣材料。
为了第一次拧紧不必插入附加的销。
在轨枕的使用期间没有腐烂过程出现在成形的螺纹孔中。
新轨枕类型的特点是：
-由可回收塑料组成的轨枕体的材料选择。
-通过以下混合物来最优化塑料的主要材料：
-防火/化学，
-用于振动阻尼的旧橡胶轮胎颗粒，
-用于最优化重量的钢烧结材料，
-用于稳定的GFK等。
-通过不同的且焊接的钢材衬垫和/或塑料衬垫设计的支承区域的构造，
-轨枕在铁轨区域下的扩宽用于构成不同的铁轨支承和不同的铁轨固定设计方案。
-设计的构造为
-铁轨的双重支承，
-铁轨的三重支承，
-铁轨的偏置的夹紧，
-在轨枕头中的双重夹紧。
通过材料选择能够以非常简单的方式在轨枕的不同位置设置用于固定附加部件的孔，而没有影响轨枕的静态平衡和强度。因此最好能够在轨枕的各自的内侧上分别设有具有相应的尺寸的出轨保护角度件36(见图8)。当轨枕应用在例如驼峰或者调车组的容易出轨的区域中时设有该出轨保护角度件36。
因为插入的材料-可回收塑料具有与木轨枕相似的特性，该木轨枕目前还偶尔应用在驼峰中并且在这种情况下直至一定程度为容易出轨的，新轨枕在该范围内的应用是特别有利的。
通过轨枕的简单的造型可能性能够示出用于支承的特殊设计方案和轨道铺设系统，所述支承包括以下方面的支承：
-铁路道口系统，
-导电轨，
-草地轨道系统，
-轨道清洁系统。
新轨枕类型的上述的特征能够也通过材料混凝土实现。在此，混凝土-除了钢材件-通过纤维(玻璃纤维、钢纤维或者塑料纤维)加强。另外的加强应当在此通过插入松弛的钢筋来达到。在该设计方案中铁轨固定螺栓设在混凝土浇注加固的且已知的塑料销中。
新轨枕设计方案在必须的载荷转移面中实现了：
-减少每公里轨道的轨枕数量，
-由于铁轨支座设计的构造减小了车辆行驶的动力，
-大大地增大了轨道的水平刚性，
-由于与木轨枕相同的结构高度节省了用于降低路基的成本。
-由于减小的结构宽度并结合轨道的水平刚性节省了道渣体积-在轨枕的侧端外面道渣仅覆盖了约30cm。
-减少发射的固体传播噪声和气体传播噪声，
-以连续的方式焊接急弯，
-承受高制动力。