DE19753328A1

DE19753328A1 - Resilient mat for railway superstructure

Info

Publication number: DE19753328A1
Application number: DE1997153328
Authority: DE
Inventors: Horst Dr Ing Eilmes; Hubert Christof Schwind
Original assignee: SEDRA ASPHALT TECHNIK BIEBRICH
Current assignee: SEDRA ASPHALT TECHNIK BIEBRICH
Priority date: 1997-12-02
Filing date: 1997-12-02
Publication date: 1999-07-01
Also published as: EP0922808A3; EP0922808A2

Description

Die Erfindung betrifft einen Eisenbahnoberbau mit elastischer Unterlage zur Körperschallminderung und Verwendung einer entsprechenden Matte oder Bahn.The invention relates to a railway superstructure with an elastic base Structure-borne noise reduction and the use of an appropriate mat or Train.

Eine gattungsbildende Unterlage für Gleistragsysteme mit Schotterbett ist aus der DE 43 02 299 A1 bekannt. Als Schotterbettunterlage wird eine aus geschlossenzellig geschäumtem vernetztem Gummiwerkstoff bestehende Matte verwendet, die zum Schutz des schaumartigen Werkstoffes mit einer Schutzschicht aus nichtgeschäumtem und elastischem dauerdruckfestem Gummiwerkstoff an der Oberseite überzogen werden kann, wobei die Unterlage mit der Schutzschicht verklebt ist. Zusätzlich kann als weitere Schutzschicht noch ein textiles Gewebe als Kaschierung verwendet werden, welche sowohl oberhalb als auch unterhalb der Gummiplatte angeordnet werden kann.A generic document for track support systems with ballast bed is out known from DE 43 02 299 A1. One will be used as a ballast bed underlay closed-cell foamed cross-linked rubber material Mat used to protect the foam-like material with a Protective layer made of non-foamed and elastic permanent pressure-resistant Rubber material can be coated on the top, the Pad is glued to the protective layer. In addition, as another Protective layer or a textile fabric can be used as lamination, which are arranged both above and below the rubber sheet can be.

Als Vorteil gegenüber den dort als Stand der Technik ausgewiesenen Polyurethanschäumen wird angegeben, daß die geschlossenzellige Schaumstruktur keine Veränderung der Federkennlinie durch Eindringen von Wasser und Schmutz ergibt. Darüber hinaus seien die Kanten aneinander anschließender Matten oder Bahnen miteinander verschweißbar oder vulkanisierbar. Vorzugsweise wird EPDM-Kautschuk als Basismaterial für die Matte verwendet. Die Gesamtdicke der Schutzschichten soll maximal 5 cm betragen.As an advantage over those shown there as state of the art Polyurethane foams are said to be closed cell Foam structure no change in the spring characteristic due to penetration of Results in water and dirt. In addition, the edges are together subsequent mats or sheets can be welded together or vulcanizable. EPDM rubber is preferably used as the base material for the Mat used. The total thickness of the protective layers should not exceed 5 cm be.

Eine Schotterbettunterlage zur Verwendung als Unterlage für schotterlosen Oberbau ist nicht offenbart.A ballast bed mat for use as a mat for ballastless ones Superstructure is not disclosed.

Aus der Zeitschrift "Verkehr und Technik", Heft 2/1982, Erich Schmidt Verlag, Bielefeld, ist ein Aufsatz "Polyurethan-Elastomere für die Körperschalldämmung im Eisenbahnoberbau" bekannt. Dieser grundlegende Aufsatz beschreibt die verschiedenen möglichen Dämmaßnahmen zur Verminderung von Körperschallemissionen. Dies sind im wesentlichen die elastische Lagerung von Gleistragsystemen, seien es nun schotterlose Gleistragplatten oder Schotterbetten, sowie die elastische Schienenbefestigung mit Schienenunterlage und die Schwellenummantelung. Der Aufsatz stellt klar, daß elastische Schienenbefestigungen nur sehr begrenzt zur Körperschalldämmung beitragen können, weil die schwingenden Massen relativ klein sind und eine tieffrequente Abstimmung der Schienenunterlagen wegen der daraus resultierenden geringen Steifigkeit Nachteile für die Sicherheit und Fahrdynamik haben. Die maximal zulässige Einsenkung unter Verkehrslast beschränkt daher die dämmende Wirkung auf Frequenzen von <50 Hz. In gleicher Weise ist von einer entsprechend schwierigen Entkopplung tieffrequenten Körperschallschwingungen durch Schwellenunterlagen möglich, zumal nur Schwellenschuhe zur Verfügung stehen, weil sonst die "feste Fahrbahn" instabil wird.From the magazine "Verkehr und Technik", issue 2/1982, Erich Schmidt Verlag, Bielefeld, is an essay "polyurethane elastomers for the Structure-borne noise insulation in railway superstructures ". This fundamental The essay describes the various possible insulation measures Reduction of structure-borne noise. These are essentially the elastic storage of track support systems, be it ballastless Track slabs or ballast beds, as well as the elastic rail attachment with rail pad and the sleeper casing. The essay clarifies that elastic rail fastenings for very limited Structure-borne noise insulation can contribute because of the vibrating masses are relatively small and a low-frequency coordination of the rail documents because of the resulting low rigidity disadvantages for the Have safety and driving dynamics. The maximum allowable sink under Traffic load therefore limits the insulating effect to frequencies of <50 Hz. In the same way is from a correspondingly difficult decoupling low-frequency structure-borne noise possible with threshold underlays, especially since only threshold shoes are available, because otherwise the "firm Roadway "becomes unstable.

Unterschottermatten oder Unterlagen für schotterlose Gleistragsysteme sind insbesondere erforderlich, um die Dämpfungen im Bereich der Eigenfrequenzen der Gleistragsysteme und angrenzender Bauwerke in den Griff zu bekommen. Des weiteren ist beschrieben, daß man die statische und dynamische Steifigkeit bei den Polyurethanschaummatten in etwa gleich hoch einstellen kann und dabei eine relative Weichheit erreicht bei degressivem Verlauf der Federkennlinie. Die elastische Unterlage wirkt als Feder in einem Feder-Massen-System, wobei dieses Gleistragsystem mit den aufliegenden Schwellen und Schienen als schwingende Masse zu dämpfen ist. Die Wirksamkeit dieses Polyurethanmaterials liegt insbesondere im Bereich zwischen 10 und 45 Hz, bei einer dynamischen Steifigkeit von 0,03-0,09 N/mm³ unter Vorlast von 0,06 N/m².Under ballast mats or underlays for ballastless track support systems are particularly necessary to get the damping in the area of the natural frequencies of the track support systems and adjacent structures under control. Furthermore, it is described that the static and dynamic stiffness of the polyurethane foam mats can be set to approximately the same level and a relative softness is achieved with a degressive course of the spring characteristic. The elastic base acts as a spring in a spring-mass system, whereby this track support system with the overlying sleepers and rails is damped as a vibrating mass. The effectiveness of this polyurethane material is in particular in the range between 10 and 45 Hz, with a dynamic rigidity of 0.03-0.09 N / mm ³ under preload of 0.06 N / m ² .

Konsequenterweise gibt der Autor als Erfinder gemäß der EP 0 308 876 A1 für eine dynamische Steifigkeit einer Schienenunterlage einen Wert vom Doppelten bis Dreifachen der Steifigkeit an, die er für Unterschottermatten ansetzt. Consequently, the author as the inventor according to EP 0 308 876 A1 a dynamic stiffness of a rail pad has a value of Double to three times the stiffness required for sub-ballast mats starts.

Die Anmelderin hat selbst in der DE 40 04 208 C2 festgestellt, daß für Straßenbahnen die Schienenunterlagen eine optimale Schalldämmung ergeben, wenn leicht schäumbares Polyurethan im Verhältnis von etwa 25-48 Gew.-% gemischt wird mit 40-52 Gew.-% Gummireifenteilen (Altgummi) Rest Additive, um so Formteile mit einer Shorehärte 80 zu erhalten. Derartige Schienenunterlagen haben eine hohe Lebensdauer und sind sehr preiswert herzustellen, da es sich zur Hälfte um Recyclingmaterial handelt.The applicant has even found in DE 40 04 208 C2 that for Tramways the rail underlay an optimal sound insulation result when easily foamable polyurethane in the ratio of about 25-48 % By weight is mixed with 40-52% by weight rubber parts (old rubber) rest Additives to obtain molded parts with a Shore hardness of 80. Such Rail pads have a long service life and are very inexpensive to make, because half of it is recycled material.

Aus der DE 43 15 215 A1 ist ein Schwellenschuh bekannt, der aus zwei Schichten zusammengesetzt werden kann, nämlich einem gummiähnlichen Werkstoff als unterseits die Schwelle kontaktierenden Werkstoffe und einer weiteren Schicht aus Vließstoff. Beispielhaft ist als Vließ ein Geotextil genannt, der mit dem Elastomeren oder gummiähnlichen Werkstoff verklebt sein kann. Der gummiähnliche Werkstoff soll eine Mindestdicke von 8 mm und eine Härte von 50 bis 60 Shore A besitzen. Hinweise auf eine wesentliche Körperschalldämmung sind in dieser Schrift nicht gegeben.DE 43 15 215 A1 discloses a sleeper shoe that consists of two Layers can be put together, namely a rubber-like Material as materials contacting the threshold underneath and one another layer of nonwoven fabric. A geotextile is mentioned as an example as fleece, which can be glued to the elastomer or rubber-like material. The rubber-like material should have a minimum thickness of 8 mm and a hardness from 50 to 60 Shore A. Evidence of an essential Structure-borne noise insulation is not given in this document.

Aus der DE 35 27 829 C2 ist für die Luftschalldämmung angegeben, daß Schotter auf einer Mineralwollplatte ruhen könne, um bei hohen Frequenzen von 500 Hz oder mehr gute Absorptionswerte für Luftschall bieten zu können. Eine Schicht von 3 bis 6 cm Mineralwolle, ergänzt um eine darauf liegende Schicht von mineralischen Körnern von 8 bis 20 cm Dicke, ausgelegt neben den Schwellen auf dem Eisenbahnoberbau, soll Schall im oberen Frequenzbereich absorbieren. Ein Hinweis auf Körperschalldämmung ist in diesem Dokument nicht gegeben.From DE 35 27 829 C2 it is specified for airborne sound insulation that Ballast on a mineral wool slab can rest to at high frequencies of 500 Hz or more to be able to offer good absorption values for airborne sound. A layer of 3 to 6 cm of mineral wool, supplemented by a layer on top of it Layer of mineral grains from 8 to 20 cm thick, laid out next to the sleepers on the railway superstructure, should sound in the upper Absorb frequency range. A reference to structure-borne noise insulation is in not given in this document.

Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde eine elastische Unterlage sowohl für Gleistragsysteme mit Schotterbett, als auch mit schotterlosem Oberbau vorzuschlagen, mit dem eine effektive Körperschalldämmung erreichbar ist.Therefore, the problem underlying the invention is an elastic base both for track support systems with a ballast bed and with a ballastless one Propose superstructure with which effective structure-borne noise insulation is achievable.

Überraschend wurde gefunden, daß eine Kombination der als Schienenunterlage verwendbaren polyurethangebundenen Gummiwerkstoffe gemäß der DE 40 04 208 C2, deren Offenbarung durch Zitat hier einbezogen wird, und Mineralwolle, übereinander als mehrschichtige Matte verwendet, zu einer Körperschallminderung führen. Dabei soll nicht nur die Matte für die Dämpfung in vertikaler Richtung benutzt werden, sondern Schottertröge oder Schotterbetten bzw. die Tragsysteme für aufzulegende Gleise auch seitlich mit einer derartigen mehrschichtigen Matte umgeben sein, um eine Schallbrücke zwischen dem dynamisch belasteten Gleis und seiner Umgebung zu verhindern.Surprisingly, it was found that a combination of the Rail pad usable polyurethane-bonded rubber materials according to DE 40 04 208 C2, the disclosure of which is incorporated here by quotation is used, and mineral wool, one on top of the other as a multilayer mat reduce structure-borne noise. It should not just be the mat for the Damping in the vertical direction can be used, but gravel troughs or Ballast beds or the support systems for the tracks to be placed also on the side such a multilayer mat to be surrounded by a sound bridge between the dynamically loaded track and its surroundings prevent.

Die beiden Werkstoffe sind nicht miteinander mischbar; die Matte wird zweischichtig ausgebildet, wobei die Schicht aus Gummiwerkstoff als das Schotterbett tragende oder die Betonkörper für feste Fahrbahn tragende obere Schicht benutzt wird. Zugleich dient sie als Lastverteilungsplatte und Schutzschicht für die darunter anzuordnende Schicht aus Mineralwolle.The two materials cannot be mixed; the mat will formed in two layers, the layer of rubber material as that Ballast bed bearing or the concrete body for solid carriageway upper Layer is used. At the same time it serves as a load distribution plate and Protective layer for the mineral wool layer below.

Beide Schichten können vorgefertigt werden und mit Kleber oder mechanischen Bindern, zum Beispiel Baustoffnadeln, miteinander gekoppelt sein und so als einstückige Platte eingebaut werden.Both layers can be prefabricated and with glue or mechanical binders, such as building material needles, coupled together be and be installed as a one-piece plate.

Vorzugsweise liegen die beiden Platten oder Matten oder Bahnen versetzt zueinander, so daß man stets eine Überlappung zur Nachbarplatte erreicht und ein Aneinanderstoßen beider Schichten in gleicher Ebene vermeidet. Auch eine Konfektionierung einer solchen Duplex-Anordnung in Bahnen ist möglich und für sich bei Unterschottermatten bekannt.The two plates or mats or sheets are preferably offset to each other so that you always achieve an overlap with the neighboring plate and avoiding the two layers colliding in the same plane. Such a duplex arrangement is also assembled in webs possible and known for sub-ballast mats.

Die Schichtdicke beträgt für die obere Schicht etwa 10-35 mm, vorzugsweise 15-30 mm, im Standardfall für Belastung durch Gleiskörper von Straßenbahnen etwa 25 mm. Die Dicke hangt natürlich von der statistischen Vorlast ab und der gewünschten Steifigkeit in Anpassung an den Untergrund. Bei lockeren Sandböden kann die Dicke reduziert, bei felsigem Untergrund ist mangels Eigendämpfung die Dicke größer.The layer thickness for the upper layer is approximately 10-35 mm, preferably 15-30 mm, in the standard case for exposure to track bodies from Trams about 25 mm. The thickness of course depends on the statistical Preload from and the desired stiffness in adaptation to the surface. With loose sandy soils the thickness can be reduced, with rocky subsoil the thickness is greater due to the lack of self-damping.

Eine gut handhabbare Masse für die erste Schicht besteht aus etwa 25-50 Gew.-% Polyurethan, vorzugsweise etwa 35-40 Gew.-%, 40-55 Gew.-% aus Altreifen gewonnenem Gummigranulat und Gummimehl, vorzugsweise etwa 45 Gew.-%, versetzt mit Additiven, zur Einstellung der Härte der so erzeugten Schicht.A manageable mass for the first layer consists of about 25-50 % By weight of polyurethane, preferably about 35-40% by weight, 40-55% by weight Rubber granulate and rubber powder obtained from old tires, preferably about 45% by weight, mixed with additives, to adjust the hardness of the so produced Layer.

Für die vertikale Unterfütterung des Gleistragsystems wurden Platten für die obere Schicht mit Raumgewichten zwischen 700-900 kg/m³ mit dynamischer Steifigkeit von etwa 0,02-0,06 N/mm³ erzeugt. Die seitlichen Dämmplatten in vertikaler Anordnung neben dem Gleistragsystem sind geringfügig härter eingestellt, da sie kaum statistische Lasten aufnehmen müssen.For the vertical relining of the track support system, plates for the upper layer with densities between 700-900 kg / m ³ with dynamic rigidity of approximately 0.02-0.06 N / mm ^{3 were} produced. The side insulation panels in a vertical arrangement next to the track support system are set slightly harder because they hardly have to bear statistical loads.

Mineralwolle, in der Regel im Baustoffhandel als einseitig mit Dampfsperre kaschierte Bahnenware aus Glasfasern oder Steinwolle erhältlich, wird neben Polystyrol-Platten als Trittschalldämmung im Hochbau verwendet.Mineral wool, usually in the building materials trade as one-sided with a vapor barrier Laminated sheeting made from glass fibers or rock wool is available alongside Polystyrene panels used as impact sound insulation in building construction.

Je nach Verfügbarkeit oder konstruktiver Bemessung mittels Bahnen unterschiedlichen Raumgewichtes, kann die untere Schicht auch aus mehreren Lagen dünner Mineralwolle bestehen.Depending on availability or constructive dimensioning using tracks different density, the lower layer can also consist of several Layers of thin mineral wool exist.

Die Anmelderin hat festgestellt, daß Schichtdicken von 30-100 mm, vorzugsweise 40-70 mm, typischerweise im Fall von Straßenbahngleisen etwa 50 mm, die gewünschte Minderung niederfrequenter Erschütterungen bringen. Die Kaschierung kann auch als Integralhaut des Gummiwerkstoffes ausgebildet sein bzw. bei der Mineralwolle als Deckfolie ausgestattet sein, um eine Trennung von Untergrund oder eine Affinität für die Verklebung mit der oberen Schicht zu erhalten, je nachdem, welcher Kleber verwendet wird. Als Kleber sind insbesondere PUR-Kleber oder andere Kleber ohne wesentliche exothermische Reaktion einsetzbar.The applicant has determined that layer thicknesses of 30-100 mm, preferably 40-70 mm, typically in the case of tram tracks, for example 50 mm, bring the desired reduction in low-frequency vibrations. The lamination can also be designed as an integral skin of the rubber material his or be equipped with a mineral wool as a cover film to a Separation from the surface or an affinity for gluing to the top Layer depending on which glue is used. As an adhesive are especially PUR glue or other glue without essential Exothermic reaction can be used.

Je nach Untergrund ist durch die erfindungsgemäße Unterlage eine Verminderung der Erschütterung im niederfrequenten Bereich von 10-45 Hz um 4-12 dB und in gleicher Größe eine Reduzierung des Sekundärluftschalles resultierend aus der Bauteilschwingung möglich.Depending on the surface, the base according to the invention is a Reduction of vibration in the low frequency range of 10-45 Hz 4-12 dB and in the same size a reduction of the secondary airborne noise possible as a result of component vibration.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Es zeigenThe invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. Show it

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Unterlage gemäß Fig. 1; Fig. 1 is a cross sectional view of the pad of FIG. 1;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Duplexplatte; Fig. 2 is a plan view of an inventive Duplex plate;

Fig. 3 den Aufbau eines schotterlosen Oberbaus mit erfindungsgemäßer Unterlage. Fig. 3 shows the structure of a ballastless superstructure with a base according to the invention.

Fig. 2 zeigt die als Duplexplatte ausgebildete Unterlage mit einer oberen Schicht 1 aus polyurethangebundenem Gummigranulat, unter der um 100 mm entsprechend dem Versatz 5 versetzt, eine Steinwolleplatte 2 angeordnet ist. Die Breite der Platte beträgt etwa 1000 mm, ihre Länge etwa 3000 mm. Der Versatz 5 ist in Fig. 1 nochmals ersichtlich; er ermöglicht es, die Platten im Überlappstoß aneinander zu fügen, um so eine sichere Unterlage für das Gleistragsystem zu erhalten. Die Steinwolleplatte 3 kann an der Unterseite mit einer PE-Folie kaschiert sein, damit Feuchtigkeit oder Steine von unten nicht in die untere Schicht 3 eindringen können. Zwischen der oberen Schicht 1 und der unteren Schicht 3 ist eine Kleberschicht 2 angeordnet, mit der die Plattenschichten 1 und 3 zu einer Einheitsplatte zusammengefügt werden können. Fig. 2 shows the base formed as a duplex plate with an upper layer 1 made of polyurethane-bonded rubber granules, under which a rock wool plate 2 is arranged by 100 mm according to the offset 5 . The width of the plate is approximately 1000 mm, its length is approximately 3000 mm. The offset 5 can be seen again in FIG. 1; it enables the panels to be joined together in an overlap joint in order to obtain a secure base for the track support system. The rock wool plate 3 can be laminated on the underside with a PE film, so that moisture or stones cannot penetrate into the lower layer 3 from below. An adhesive layer 2 is arranged between the upper layer 1 and the lower layer 3 , with which the plate layers 1 and 3 can be joined to form a unit plate.

Eine Rillenschiene 10 für ein Straßenbahngleis ist unter Einfügung einer elastischen Schienenunterlage 9 auf einer Betontragplatte 8 gelagert und gegenüber der seitlichen Pflasterung 12 durch Kammersteine 11 und eine Vergußmasse 14 schwingungstechnisch isoliert. Die das Gleistragsystem darstellende Betonplatte 8 ist gegenüber dem Plan um 7 durch eine Sauberkeitsfolie, z. B. eine PE-Folie 6, getrennt, auf der dann die zweischichtige erfindungsgemäße Duplexplatte mit der oberen Schicht 1 und der unteren Schicht 3 aufliegt und so die Betonplatte 8 abfedert. Seitlich der Betonplatte 8 ist gegenüber dem Planum bzw. den Umgebungsbauwerken 15 ebenfalls eine zweischichtige erfindungsgemäße Platte 1, 3 angeordnet, um Schallbrücken zu verhindern. Die entstehende Fuge zwischen der Pflasterung und dem Umgebungsbauwerk ist durch eine Vergußmasse 13 oberhalb der elastischen Duplexplatte verschlossen.A grooved rail 10 for a tram track is mounted on a concrete support plate 8 with the insertion of an elastic rail support 9 and is isolated from the side paving 12 by chamber stones 11 and a casting compound 14 in terms of vibration. The concrete slab 8 representing the track support system is 7 compared to the plan by a clean sheet, z. B. a PE film 6 , separated, on which the two-layer duplex plate according to the invention then rests with the upper layer 1 and the lower layer 3, thus cushioning the concrete plate 8 . On the side of the concrete slab 8 , a two-layer slab 1 , 3 according to the invention is likewise arranged opposite the formation or the surrounding structures 15 in order to prevent sound bridges. The resulting joint between the paving and the surrounding structure is closed by a potting compound 13 above the elastic duplex plate.

Claims

1. Railway superstructure with elastic, several layers, including a base made of rubber material to reduce structure-borne noise, arranged between the base and the track support system, characterized by a two-layer base, the upper of which is made of rubber material and the lower layer of mineral wool coupled to it.

2. Railway superstructure according to claim 1, characterized in that both layers together by glue or mechanical binders are coupled.

3. Railway superstructure according to claim 1 or 2, characterized in that the top layer is made of polyurethane-bonded rubber.

4. Railway superstructure according to one of the preceding claims, characterized in that the upper layer to 25-50 wt .-% Polyurethane. 40-55% by weight of used rubber parts, preferably rubber tires share, the rest of the additives.

5. Railway superstructure according to one of the preceding claims, characterized in that the lower layer of one or consists of several layers of material selected from the group consisting of glass wool, rock wool or combinations of both Materials.

6. Railway superstructure according to one of the preceding claims, characterized in that the layers as finite plates are prefabricated or manufactured on site and the panels are offset are fixed to each other.

7. Railway superstructure according to one of the preceding claims, characterized in that one or all layers at least one of their surfaces is lined.

8. Railway superstructure according to one of the preceding claims, characterized in that the upper layer 10-35 mm, preferably 15-30 mm and the lower layers 30-100 mm is preferably 40-70 mm thick.

9. Use a mat or strip polyurethane-bonded rubber parts in combination with a Mineral wool mat underneath as an elastic underlay Structure-borne noise reduction for a ballastless track support system Railway superstructure.

10. Use according to claim 9, characterized in that the Underlay also to the side of the track support system to prevent Sound bridges is arranged.