Die Erfindung betrifft eine Schwelle für den Gleisoberbau, die in einem Stück aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, wobei die Schwelle eine langgestreckte Grundform mit zwei Endabschnitten aufweist, die durch einen Mittelabschnitt der Schwelle verbunden und auf Abstand gehalten sind und an deren Oberseite jeweils eine Aufstandfläche für jeweils eine auf dem jeweiligen Endabschnitt abzustützende Schiene vorgesehen ist.

Im Gleisoberbau sind die Schwellen üblicherweise auf einem Schotterbett ("Schotterbettoberbau") oder auf einem festen Untergrund ("feste

Fahrbahn") abgestützt, der beispielsweise durch Betonplatten oder desgleichen gebildet ist. Ebenso kommen Schwellen im Bereich von

Brücken als so genannte "Brückebalken" zum Einsatz.

Die Schwellen tragen die Schienen, die das Gleis bilden, auf dem das jeweilige Schienenfahrzeug fährt, und halten die Schienen in ihrer lagerichtigen Position. Die Befestigung der Schiene an der Schwelle erfolgt dabei üblicherweise mittels eines Schienenbefestigungssystems, das in der Regel eine Führungsplatte aufweist, die die Schiene seitlich führt.

Im Gebrauch sind die Schwellen hohen Belastungen ausgesetzt. Sie müssen nicht nur das Gewicht der Schienen und des Schienenfahrzeugs, sondern beim Überfahren durch ein Schienenfahrzeug auch hohe dynamische Belastungen aufnehmen. Gleichzeitig müssen sie raue und stark wechselnde Umweltbedingungen ertragen, die beispielsweise durch große Temperatur- oder Feuchtigkeitsschwankungen gekennzeichnet sind. Auch setzt die natürliche Strahlung des Sonnenlichts, insbesondere deren UV-Anteil, den Schwellen im praktischen Einsatz zu.

Konventionelle Schwellen bestehen aus Holz, Stahl oder Beton.

Holzschwellen sind vergleichsweise teuer, haben jedoch ein geringes Gewicht, das sich insbesondere im Brückenbau positiv niederschlägt. Auch eignen sich Holzschwellen aufgrund ihrer geringen Höhe zum Einsatz unter beengten Platzverhältnissen und verhalten sich in einem gewissen Maße elastisch. Dies hat den Vorteil, dass sich mit ihnen ohne größeren Aufwand Schienenbefestigungen bilden lassen, die in Schwerkraftrichtung eine gewisse, für die Lebensdauer der Schiene günstige Nachgiebigkeit zeigen.

Den Vorteilen von Holzschwellen steht gegenüber, dass aufwändige und unter Umweltgesichtspunkten zum Teil bedenkliche Maßnahmen erforderlich sind, um Holzschwellen gegen Verrottung zu schützen. Wegen der

Verrottungsgefahr müssen Holzschwellen zudem in vergleichbar kurzen Abständen inspiziert und gepflegt werden. Auch erweist sich die

Formstabilität von Holzschwellen für viele Anwendungen als unzureichend.

Betonschwellen sind dagegen verschleißfester und lassen sich, wenn auch mit höherem Fertigungsaufwand, so doch kostengünstiger als Holzschwellen herstellen. Ihre große Formsteifigkeit trägt zur Stabilität des Gleises und zur ordnungsgemäßen Positionierung der Schienen des Gleises auch über lange Einsatzdauern bei. Dies macht Betonschwellen insbesondere für den Bau von Strecken geeignet, die von Zügen mit hoher Geschwindigkeit befahren werden.

Den Vorteilen von Betonschwellen steht gegenüber, dass sie ein hohes Gewicht aufweisen und nicht elastisch sind. Die mangelnde Elastizität macht zusätzliche Maßnahmen erforderlich, um die im jeweiligen

Schienenbefestigungspunkt geforderte Nachgiebigkeit zu bewerkstelligen. Auch erweisen sich Betonschwellen bei extremen Witterungswechseln oder unter ungünstigen Umweltbedingungen, wie beispielsweise beim Einsatz in einem salzhaltigen Umfeld, anfällig für eine schnell fortschreitende Alterung.

Als Alternative zu den konventionellen Holz- oder Betonschwelien sind Schwellen vorgeschlagen worden, die aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sind. Um einer solchen Kunststoffschwelle die erforderliche Festigkeit zu verleihen, werden üblicherweise hochwertige, oft faserverstärkte Kunststoffe verarbeitet, die entsprechend teuer sind.

Dabei ist es bekannt, dass die Formsteifigkeit von Kunststoffschwellen durch eine Bewehrung unterstützt werden kann, die in den Kunststoff eingelegt ist und aufgrund seiner Formgebung und Materialeigenschaften einen entscheidenden Beitrag zur Belastbarkeit der Schwelle leistet. Dazu sind die Bewehrungen in der Regel so ausgelegt, dass sie den überwiegenden Teil der beim Überfahren der Schwelle durch ein Schienenfahrzeug auftretenden Kräfte aufnehmen. Gleichzeitig kann durch eine geeignete Gestaltung der Form der Schwelle ihre Steifigkeit positiv beeinflusst werden.

Beispiele dafür, dass es durch geeignete Anordnung von

Bewehrungselementen gelingen kann, auch aus vergleichbar schwachen LDPE-Materialien Schwellen herzustellen, sind in der WO 2008/048095 A1 beschrieben. Diese bekannten Kunststoffschwellen weisen in der üblichen Weise eine langgestreckte Form auf und zeichnen sich dadurch aus, dass in den Kunststoff jeweils mindestens zwei, bevorzugt vier stangenartige Bewehrungen aus Stahl eingelegt sind. Diese Stahlbewehrungsstangen sind jeweils in den an die Längskanten der Schwelle angrenzenden Bereichen angeordnet und erstrecken sich über die Länge der Schwelle. Dabei wird besonderen Wert darauf gelegt, dass die Bewehrungsstangen unabhängig voneinander in dem Kunststoff der Schwelle liegen, d.h. nicht direkt miteinander verbunden sind. Die Bewehrungsstangen sind folglich nur über den Kunststoff der Schwelle lagefixiert. Auf diese Weise soll es gelingen, ausreichend formsteife Kunststoffschwellen auch aus einem LDPE- Kunststoff zu fertigen, der an sich eine für diese Zwecke nur unzureichende Festigkeit besitzt. Die Formsteifigkeit der Kunststoffschwelle wird dabei zusätzlich dadurch unterstützt, dass die Endabschnitte, auf denen im

Gebrauch die zu befestigenden Schienen positioniert und befestigt werden, mittels eines besonders ausgeformten Mittelabschnitts der Schwellen miteinander verbunden sind. So weist der Mittelabschnitt jeweils zwei parallel zueinander in Längsrichtung der Schwellen ausgerichtete

Stegabschnitte auf, die die Endabschnitte der Schwelle miteinander verbinden und sich dabei über die gesamte Länge der Schwellen erstrecken. Gleichzeitig sind die Stegabschnitte durch einen Deckelabschnitt, der auf ihnen aufliegt, oder einen Bodenabschnitt, auf dem sie stehen, miteinander verbunden. Auch der jeweilige Deckel- oder Bodenabschnitt erstreckt sich über die gesamte Länge der Schwelle. Der Querschnitt des Mittelabschnitts der Schwellen ist dementsprechend U- bzw. umgekehrt U-förmig geformt, wobei in den freien Endbereichen der Stege und im Zwickelbereich zwischen dem jeweiligen Deckel- oder Bodenabschnitt jeweils eine Bewehrungsstange angeordnet ist.

Als Alternative zu den hochpreisigen Kunststoffen, wie sie beim

voranstehend erläuterten Stand der Technik eingesetzt werden, ist in der DE 20 2011 050 077 U1 ein Kunststoff-Sand-Gemisch für die Herstellung von Schwellen für den Gleisoberbau vorgeschlagen worden. Der Sand und die Polymere des Kunststoffs sollen dabei derart miteinander verbunden sein, dass einerseits eine ausreichende Formsteifigkeit, anderseits auch eine dem Verhalten der Holzschwelle vergleichbare Elastizität erreicht wird. Die so erzeugten Schwellen weisen eine quaderförmige Gestalt ohne Verstärkungsbewehrungen auf, können aber an ihrer Unterseite

zackenartige Vorsprünge aufweisen, um ihren Halt beispielsweise auf einem Schotterbett zu optimieren. Ein Verfahren, dass die Herstellung solcher aus einem Sand-Kunststoff- Gemisch bestehenden Schwellen ermöglichen soll, ist in der EP 1 299 321 B1 beschrieben. Praktische Versuche haben allerdings gezeigt, dass sich mit der bekannten Vorgehensweise im großtechnischen Maßstab keine Schwellen erzeugen lassen, die den sich in der Praxis stellenden

Anforderungen genügen.

Eine weitere Anforderung, die an Schwellen der hier in Rede stehenden Art gestellt werden, besteht in ihrer Stapelbarkeit. So werden die Schwellen nach ihrer Herstellung nicht in Stapeln bevorratet, sondern auch zur

Gleisbaustelle transportiert und dort für die Montage bereitgestellt. Dabei werden die zum Befestigen der Schiene auf den Schwellen vorgesehenen Bauteile, wie Spannklemmen, Spannschrauben, Führungsplatten und desgleichen, üblicherweise bereits in dem Werk vormontiert, das die

Schwellen herstellt. Um bei der Stapelbildung Beschädigungen der vormontierten Bauteile oder der Schwellen selbst zu verhindern, werden üblicherweise zwischen die Schwellen Abstandhalter in Form von

Holzblöcken oder desgleichen vorgesehen. Diese Abstand halter fallen dann an der Baustelle als Abfall an. Darüber hinaus können sie nicht verhindern, dass die zu einem Stapel gestapelten Schwellen in einer parallel zu ihrer Unterseite, d.h. in der Regel horizontal ausgerichteten Ebene

gegeneinander verschoben werden.

Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik hat sich die Aufgabe ergeben, eine aus einem Kunststoffmaterial gefertigte Kunststoff schwelle so zu gestalten, dass sie sich auf einfache Weise stapeln lässt und auch im Stapel sicher gehalten ist.

Die Erfindung hat diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 angegebene Schwelle gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen

Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine

Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.

Eine erfindungsgemäße Schwelle für den Gleisoberbau, die in einem Stück aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, weist demnach eine

langgestreckte Grundform mit zwei Endabschnitten auf, die durch einen Mittelabschnitt der Schwelle verbunden und auf Abstand gehalten sind und an deren Oberseite jeweils eine Aufstandfläche für jeweils eine auf dem jeweiligen Endabschnitt abzustützende Schiene vorgesehen ist.

Bei einer erfindungsgemäßen Schwelle ist nun an ihrer Oberseite

mindestens eine erste Ausrichthilfe ausgebildet, der an der Unterseite der Schwelle eine zweite Ausrichthilfe zugeordnet ist, wobei die Ausrichthilfen der Schwelle derart angeordnet sind, dass im Fall, dass eine in gleicher Weise mindestens an ihrer Unterseite mit Ausrichthilfen versehene Schwelle zur Bildung eines Schwellenstapels auf die Schwelle gesetzt wird, die an der Oberseite der einen Schwelle vorgesehene Ausrichthilfe mit der an der Unterseite der auf diese Schwelle gesetzten anderen Schwelle vorhandenen zweiten Ausrichthilfe zusammenwirkt und die Schwellen gegeneinander in einer parallel zur Unterseite der Schwellen ausgerichteten Ebene

unverschiebbar festlegt.

Bei einer erfindungsgemäßen Schwelle sind somit an ihrer Ober- und Unterseite so genannte Ausrichthilfen vorgesehen, die so ausgebildet sind, dass bei einer Stapelbildung die an der Oberseite der jeweils unten angeordneten Schwelle vorhandene Ausrichthilfe mit einer an der Unterseite der jeweils auf der unten angeordneten Schwelle sitzenden Schwelle vorgesehenen Ausrichthilfe so zusammengefügt wird, dass die Schwellen durch eine formschlüssige Verrieglung aneinander so festgelegt sind, dass sie weder in Quer- noch in Längsrichtung verschoben werden können.

Gleichzeitig ist die durch die Ausrichthilfen der Schwellen im Stapel gebildete Verkoppelung so beschaffen, dass die Schwellen in Richtung ihrer Höhe frei beweglich sind, also ungehindert aufeinander aufgesetzt und

wieder voneinander gehoben werden können.

Optimaler Weise sind mindestens drei, insbesondere vier, Ausrichthilfen

jeweils an der Ober- und Unterseite der Schwelle vorgesehen und dabei so weit beabstandet und verteilt positioniert, dass das Gewicht der jeweils auf der unteren Schwelle sitzenden Schwelle gleichmäßig auf die untere

Schwelle verteilt ist. So bietet es sich an, die Ausrichthilfen in den

Eckbereichen auszubilden, in denen der Mittelabschnitt der Schwelle jeweils auf den angrenzenden Endabschnitt der Schwelle trifft.

Grundsätzlich ist es denkbar, die an der Oberseite der Schwelle vorgesehenen Ausrichthilfen als Ausnehmungen und die an der Unterseite der Schwelle vorgesehenen Ausrichthilfen als Vorsprünge auszubilden. Allerdings ist es im Hinblick auf eine einfache Ausrichtung der Schwellen im Gleisbett vorteilhaft, wenn die an der Oberseite der Schwelle vorgesehenen Ausrichthilfen als Vorsprünge und die an der Unterseite der Schwelle vorgesehenen Ausrichthilfen als

Ausnehmungen ausgebildet sind.

Indem dabei die Höhe der auf der Oberseite vorgesehenen Ausrichthilfen größer ist als die Tiefe der an der Unterseite vorgesehenen zweiten Ausrichthilfe kann gewährleistet werden, dass die Schwellen im Stapel ohne weitere Hilfsmittel auf so großem Abstand gehalten sind, dass eine Beschädigung an ihrer Ober- und Unterseite ausgeschlossen ist.

Eine weitere für die praktische Nutzung wichtige Ausgestaltung der

Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite einer

erfindungsgemäßen Schwelle mindestens ein Formelement ausgebildet ist, das bei auf den Untergrund aufgesetzter Schwelle mit einem an dem

Untergrund vorhandenen Formelement formschlüssig zusammenwirkt. Bei diesem an der Unterseite der Schwelle vorgesehenen Formelement kann es sich um einen Vorsprung oder eine Ausnehmung handeln, die mit

korrespondierenden, an dem Untergrund vorhandenen Ausnehmungen oder Vorsprüngen zusammenwirken. Beispielsweise können die an der Unterseite vorgesehenen Formelemente so ausgebildet sein, dass einzelne

Schottersteine formschlüssig mit ihnen zusammenwirken, indem sie in eine als Formelement vorgesehene Ausnehmung greifen oder indem ein an der Unterseite der Schwelle vorgesehener Vorsprung in eine entsprechende

Höhlung, einen Freiraum und desgleichen im Schotterbett vorsteht. Durch die so vorgesehenen Formelemente lässt sich die Schwelle somit gegen eine Verschiebung in ihrer Längsrichtung, d.h. quer zu den auf ihr

abgestützten Schienen, sichern.

In die Unterseite einer erfindungsgemäßen Schwelle können weitere

Ausnehmungen eingeformt sein, deren Position und Form so an die Position und Form von auf den Endabschnitten anzuordnenden Bauteilen angepasst sind, dass im Fall, dass eine in gleicher Weise mindestens an ihrer Unterseite mit

Ausnehmungen versehene Schwelle zur Bildung eines Schwellenstapels auf die Schwelle gesetzt wird, die auf den Endabschnitten angeordneten Bauteile frei in jeweils eine zugeordnete Ausnehmung ragen. Ein Kontakt zwischen den vormontierten Bauteilen der einen Schwelle und der auf diese Schwelle aufgesetzten anderen Schwelle und die damit einhergehende Gefahr einer Beschädigung werden so sicher vermieden.

Eine weitere zur Optimierung der Gebrauchseigenschaften einer

erfindungsgemäßen Schwelle beitragende Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Mittelabschnitt optional durch mindestens einen den Abstand zwischen den Endabschnitten frei überbrückenden Steg gebildet, dessen in quer zur Längserstreckung der Schwelle ausgerichteten

Breitenrichtung gemessene Breite kleiner ist als die ebenfalls in

Breitenrichtung gemessene Breite der Endabschnitte. Die Erfindung geht hierbei von der überraschenden Feststellung aus, dass durch eine Minimierung der Kontaktfläche zwischen dem Untergrund, auf dem die Schwelle im Gebrauch sitzt, und dem Mittelabschnitt der Schwelle ein deutlich verbessertes Durchbiegungsverhalten beim Überfahren der auf der Schwelle abgestützten Schienen durch ein Schienenfahrzeug erzielt wird. So zeigen erfindungsgemäße Schwellen trotz ihrer volumen- und gewichtsmäßig minimierten Gestaltung im praktischen Einsatz ein Neigungsund Spuränderungsverhalten, das den sich in der Praxis stellenden

Anforderungen sicher genügt.

Die Breite des erfindungsgemäß optional stegförmigen Mittelabschnitts ist wesentlich geringer als seine Länge und auch geringer als seine Höhe, so dass er nach Art eines aufrecht auf seiner schmalen Längsseite stehenden Balkens die Endabschnitte miteinander verbindet. Ein solcherart

ausgerichteter Balken-Steg besitzt eine maximale Steifigkeit gegenüber einer in Schwerkraftrichtung wirkenden Belastung und setzt damit trotz seiner vergleichbar filigranen Form einer übermäßigen Durchbiegung maximalen Widerstand entgegen.

Gleichzeitig hat es sich im Hinblick auf die Belastbarkeit einer

erfindungsgemäßen Schwelle als überraschend vorteilhaft erwiesen, dass durch die erfindungsgemäß optional stegförmige Ausbildung des

Mittelabschnitts die Kontaktfläche, mit der die Schwelle im Gebrauch auf dem Untergrund sitzt, minimiert ist. Dies erweist sich insbesondere dann als günstig, wenn eine erfindungsgemäße Schwelle im Gebrauch auf einem Schotterbett abgestützt ist. Durch die minimierte Kontaktfläche kann die Schwelle, wenn die von ihr getragenen Schienen von einem

Schienenfahrzeug befahren werden, in Folge des dann auf ihr lastenden Gewichts stärker in den Untergrund einsinken als bei Schwellen mit

Kontaktflächen, die sich vollständig über die maximale Breite und Länge des von der jeweiligen Schwelle eingenommenen Raums erstreckt. Bei einer erfindungsgemäß gestalteten Schwelle weicht der Untergrund den über den Steg konzentriert eingeleiteten, in Schwerkraftrichtung wirkenden Kräften aus, setzt also dem Steg nur verminderte Gegenkräfte entgegen, so dass lokale Belastungsspitzen im optional stegförmigen Mittelabschnitt der Schwelle und damit einhergehend eine unzulässig hohe Durchbiegung sowie eine durch Verzug bedingte ungünstige Änderung der

Schwellengeometrie im Auflager der Schwelle vermieden werden. Im

Ergebnis wird so durch die besondere Gestaltung der Erfindung erreicht, dass die erfindungsgemäße Schwelle trotz ihrer filigranen Gestaltung eine maximale Spurtreue der auf ihr montierten Schienen gewährleistet.

Die Biegesteifigkeit des erfindungsgemäß optional mindestens einen als Mittelabschnitt der Schwelle vorgesehenen Stegs kann zusätzlich dadurch optimiert werden, dass die Höhe des Stegs über den Abstand zwischen den Endabschnitten der Schwelle variiert ist. So kann es beispielsweise zweckmäßig sein, den Steg nach Art eines Gewölbebogens auszubilden beziehungsweise seine Höhe in Bezug auf die Ebene, in der die

Endabschnitte in Montagestellung mit ihrer Unterseite sitzen, ausgehend von dem einen Endabschnitt kontinuierlich bis beispielsweise zur auf die Länge bezogenen Mitte ansteigen zu lassen, um sie dann bis zum anderen

Endabschnitt wieder kontinuierlich geringer werden zu lassen. Der

Höhenverlauf folgt damit der Belastungsverteilung, der der optional stegförmige Mittelabschnitt in der Praxis ausgesetzt ist, wenn ein

Schienenfahrzeug die auf der Schwelle abgestützten Schienen befährt.

Im Hinblick auf die Montage und Herstellung einer erfindungsgemäßen Schwelle erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Schwelle mindestens in Bezug auf ihre Längsachse spiegelsymmetrisch geformt ist. Eine im Hinblick auf eine einfache und fehlerfreie Montage besonders zweckmäßige

Ausgestaltung der Schwelle ergibt sich dabei dann, wenn die Schwelle auch in Bezug auf ihre quer zur Längsachse und parallel zur Unterseite der Schwelle ausgerichteten, durch ihre Mitte verlaufende Breitenachse symmetrisch ausgebildet ist. Durch eine derart symmetrische Ausgestaltung können Verwechslungen bei der Ausrichtung der Schwelle vermieden werden, da wegen der symmetrischen Formgebung keine bestimmte

Zuordnung der Seiten oder Abschnitte der Schwelle zu einer bestimmten Position beachtet werden muss.

Bei einer besonders praxisgerechten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Mitte labschnitt optional zwei in Breitenrichtung beabstandet angeordnete Stege. Diese Ausgestaltung gewährt optimierte Gebrauchseigenschaften bei gleichzeitig maximierter Dauerhaltbarkeit der Schwelle. So erlauben die beiden Stege eine weitere Verkleinerung ihrer Abmessungen bei gleichzeitig weiterhin minimierter Kontaktfläche zwischen dem Untergrund und der Schwelle. Als besonders vorteilhaft erweist es sich hier, dass die Stege im mittleren Bereich der Schwelle zwischen sich einen zum Untergrund hin offenen Freiraum begrenzen. In diesen Freiraum kann Material des

Untergrunds eindringen, so dass eine intensive Verklammerung mit dem Untergrund erreicht werden kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn eine derart gestaltete erfindungsgemäße Schwelle zum Abstützen eines Gleises auf einem Schotterbett eingesetzt wird. Der Schotter dringt in die von den Stegen umgrenzten Öffnungsbereiche und bewirkt eine effektive

Absicherung der Schwelle gegen Querverschieben in Folge der Querkräfte, die beim Überfahren der von der Schwelle getragenen Schienen durch ein Schienenfahrzeug oder in Folge der Längenveränderungen auftreten, zu denen es bei den Schienen insbesondere bei extremen Wechseln der Umgebungstemperaturen kommt.

Die Symmetrie der Formgebung einer erfindungsgemäßen Schwelle erweist sich in diesem Zusammenhang als besonders zweckmäßig, wenn die Stege nicht linear gestreckt sind, sondern einen winkligen, kurvigen oder in anderer Weise an die jeweiligen Belastungen, Funktionen oder örtlichen

Gegebenheiten angepassten Verlauf aufweisen. Wie die symmetrische Ausbildung der Schwelle trägt es dabei zur einfachen, fehlerfreien Montage bei, wenn bei zwei Stegen im Mittelabschnitt der

Schwelle diese Stege gleich geformt sind. Verwechselungen bei der

ordnungsgemäßen Ausrichtung der Schwelle während der Montage und ungleichförmige Belastungen im praktischen Einsatz lassen sich so sicher vermeiden.

Zu einem optimierten Biegeverhalten unter den in der Praxis auftretenden Lasten und zum angestrebten Eindringen von Material des Untergrunds in den von den Stegen umgrenzten, bodenseitigen offenen Freiraum kann auch beitragen, dass die Stege jeweils einen ausgehend von dem ersten Endabschnitt in Breitenrichtung nach außen verlaufenden Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, der an das vom ersten Endabschnitt abgewandte Ende des nach außen verlaufenden Abschnitts des jeweiligen Stegs angeschlossen ist und zu dem zweiten Abschnitt zurückverläuft. Bei derart ausgerichteten Stegen weist der von den Stegen umgrenzte Freiraum im Bereich der Mitte der Schwelle eine maximale Weite auf, so dass dort ein maximales füllbares Volumen zur Verfügung steht.

Besonders gut zur Herstellung erfindungsgemäß gestalteter Schwellen ist das in der Internationalen Patentanmeldung PCT/EP2016/059064

beschriebene Verfahren und das in dieser Internationalen Patentanmeldung ebenfalls vorgestellte Material geeignet. Der Inhalt der PCT/EP2016/059064 wird hiermit durch Bezugnahme in den Text der vorliegenden Anmeldung aufgenommen. Das in der PCT/EP2016/059064 beschriebene Verfahren zum Herstellen einer Schwelle zum Einsatz im Gleisoberbau umfasst mindestens folgende Arbeitsschritte: a) Bereitstellen einer Mischung, die zu 10 - 60 Masse-% aus einem Granulat eines durch Wärmezufuhr verformbaren Kunststoffs und als Rest aus einem Sand mit einer Schüttdichte von 1 ,4 - 2,0 g/cm ³ besteht; b) Erwärmen der Mischung auf eine Temperatur von 150 - 200 °C; c) Einfüllen der Mischung in eine die Schwelle abbildende Pressform; d) Verpressen der Mischung in der Form mit einem in der Mischung gemessenen Pressdruck von 1 - 5 MPa über eine Pressdauer von bis zu 60 min; e) Entformen der Schwelle aus der Form.

Im fertig verfestigten Zustand sind derartig gemischte und verarbeitete

Kunststoff-Sand-Gemische vergleichbar spröde. Durch die in der

PCT/EP2016/059064 beschriebene Art und Weise der Verarbeitung und

Mischung von Sand und Kunststoff und die erfindungsgemäße Gestaltung gelingt es dennoch, eine Schwelle zur Verfügung zu stellen, die nicht nur kostengünstig herstellbar ist, sondern neben einer hohen Formsteifigkeit und Dauerhaltbarkeit ein optimiertes Dämpfungsverhalten besitzt.

Eine erfindungsgemäße Schwelle besteht hierbei vorzugsweise aus einem

Kunststoff-Sand-Gemisch, dessen Kunststoffgehalt 10 - 60 Masse-%

beträgt und dessen Rest aus Sand mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,1 - 0,5 mm besteht, wobei die Schüttdichte des Sands

vorteilhafterweise 1 ,4 - 2,0 g/cm ³ beträgt. Kunststoffgehalte von 20 - 40

Masse-% haben sich hier als besonders vorteilhaft erwiesen.

Als Kunststoff können für die erfindungsgemäße Herstellung einer Schwelle grundsätzlich alle Kunststoffe verwendet werden, die sich mit einem nach den erfindungsgemäßen Vorgaben beschaffenen Sand mischen lassen und unter Wärme- und Druckzufuhr so verdichtet werden können, dass sich eine ausreichende Anbindung zwischen dem Kunststoff und den in ihm

eingebetteten Körnern des Sands ergibt. Insbesondere eignen sich hierfür die üblicherweise als "thermoplastisch" bezeichneten Kunststoffe. Besonders geeignet sind hier Kunststoffgranulate, die aus einem

Polypropylen-Granulat (PP-Granulat) oder einem Polyethylen-Granulat (PE- Granulat) bestehen, wobei sich PP-Granulate als besonders zweckmäßig herausgestellt haben. Auch ein Granulat, das aus einem hochdichten Polyethylen (HDPE-Granulat) besteht, kann für die Erfindung geeignet sein, wenn sich besondere Anforderungen an das Kunststoffmaterial ergeben.

Das für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Schwelle vorgesehene Kunststoffgranulat kann sortenrein aus einer einzigen

Kunststoffgranulatsorte bestehen oder als Mischung unterschiedlicher Kunststoffgranulatsorten zum Einsatz kommen.

Im Fall, dass eine Kunststoffgranulatmischung verwendet werden soll, hat es sich als günstig erwiesen, wenn das Kunststoffgranulat zu 40 - 60 Masse-% aus PP-Granulat und als Rest aus PE- bzw. HDPE-Granulat besteht.

Ebenfalls als günstig im Hinblick auf eine gute Formfüllung beim Verpressen des erfindungsgemäß in die formgebende Form gefüllten Sand-Kunststoff- Gemischs hat es sich als günstig erwiesen, wenn der gemäß DIN EN ISO 1133 bei einer Prüftemperatur von 230°C und einer Lastmasse von 2,16 kg bestimmte Melt Flow MFI/230/2,16 (siehe auch: A.B. Mathur, LS. Bhardway, "Testing and Evaluation of Plastics", Allied Publishers PVT. Limited, 2003, ISBN 81-7764-436-X) des Kunststoffs oder der Kunststoffe, aus dem das Kunststoffgranulat besteht, jeweils größer 20 ist.

Eine gute Durchmischung des Kunststoffmaterials mit dem Sand des erfindungsgemäß verarbeiteten Sand-Kunststoff-Gemischs kann dadurch gewährleistet werden, dass die Körnung des Granulats an die Körnung des Sands angepasst ist.

Der mit dem Kunststoffgranulat vermischte Sand des Kunststoff-Sand- Gemischs, aus dem die erfindungsgemäße Schwelle vorzugsweise besteht, besitzt eine Schüttdichte von 1 ,4 - 2,0 g/cm ³ , wobei sich Sande mit einer Schüttdichte von mindestens 1 ,6 g/cm ³ als besonders günstig herausgestellt haben. Bei Sanden mit innerhalb der erfindungsgemäßen Vorgaben gewählter Schüttdichte ist eine gute Durchmischung mit dem

Kunststoffgranulat und demzufolge eine gute Anbindung der Sandkörner an die sie in der fertigen Schwelle umgebende Kunststoffmatrix gewährleistet, die sich aus den im Zuge der Erwärmung und des Pressvorgangs

aufschmelzenden und verdichteten Kunststoffgranulat-Körnern bildet. Als besonders günstig haben sich dabei Schüttdichten von bis zu 1 ,9 g/cm ³ , insbesondere mindestens 1 ,7 g/cm ³ , erwiesen.

Praktische Versuche haben ergeben, dass Sand, der aus Körnern mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,1 - 0,5 mm besteht, sich besonders gut für die erfindungsgemäßen Zwecke eignet. So ergibt sich bei einer solchen Körnung eine besonders gute Einbettung der Sandkörner in die

Kunststoffmatrix der fertig hergestellten Schwelle. Hierdurch wird nicht nur die Stabilität der Schwelle optimiert, sondern auch ihr Dämpfungsverhalten und ihre Elastizität für den Einsatz als Schwelle in einem Gleis für

Schienenfahrzeuge optimal eingestellt.

Als Sand für die erfindungsgemäßen Zwecke kommen sämtliche Sande in Frage, deren Schüttdichte als Mindestanforderung den erfindungsgemäßen Vorgaben entspricht.

Praktische Erprobungen haben gezeigt, dass an die Sorte des im Werkstoff einer erfindungsgemäßen Schwelle vorgesehenen Sands keine besonderen Anforderungen gestellt werden. Als vorteilhaft, jedoch nicht zwingend notwendig, haben sich gebrochene Sande erwiesen. Hierbei handelt es sich in der Regel um künstlich erzeugte Sande, wie sie beispielsweise beim Recyceln von auf Sandbasis hergestellten Produkten, wie

erfindungsgemäßen Schwellen, entstehen. Gebrochene Sande zeichnen sich dadurch aus, dass ihre Körner scharfkantige Vorsprünge an ihrem Umfang aufweisen, über die sie sich mit den an ihnen angrenzenden

Körnern verhaken und so zu einer besonders hohen Festigkeit und

Durchbruchsicherheit der erfindungsgemäß erzeugten Schwelle beitragen.

Die Härte der Körner des erfindungsgemäß verwendeten Sands weist vorteilhafterweise eine nach Mohs (s. beispielsweise Detlef Gysau,

"Füllstoffe", 3. Auflage, Hannover: Vincentz Network, 2014, ISBN:

9783866308398) bestimmte Härte von 5 - 8 auf, wobei sich Sande mit Körnern, die eine nach Mohs bestimmte Härte von mindestens 6,

insbesondere mindestens 7, aufweisen, als besonders geeignet erwiesen haben.

Erfindungsgemäß erzeugte Schwellen weisen eine hohe Sicherheit gegen Durchbrechen auf.

Gemäß DIN EN 13146-10 durchgeführte Tests haben für die

erfindungsgemäß hergestellte Schwellen regelmäßig hohe, strengsten Anforderungen genügende Ausziehwiderstände ergeben, so dass die diesbezüglich in der Praxis gestellten Anforderungen stets sicher erfüllt werden.

Auch die Dauerhaltbarkeit und das Lastaufnahmevermögen

erfindungsgemäßer Schwellen kann dadurch weiter verbessert werden, dass in das Kunststoffmaterial des Stegs als vorteilhafte Option eine sich in Längsrichtung des Stegs erstreckende Bewehrung eingebettet ist. Mit einer solchen erfindungsgemäß optional in den optional stegförmig ausgebildeten Mittelabschnitt eingelegten Bewehrung gelingt es, auch den schmalen und im Gebrauch nur mit einer minimierten Fläche auf dem jeweiligen

Untergrund sitzenden Mittelabschnitt dauerhaft sicher und hoch belastbar an die Endabschnitte anzubinden. In diesem Zusammenhang hat es sich bewährt, wenn die optionale

Bewehrung an ihren den Endabschnitten zugeordneten Enden in dem jeweiligen Endabschnitt verankert ist. Auf diese Weise lässt sich auch bei vergleichbar spröden, jedoch aufgrund ihrer Kostenvorteile und übrigen Gebrauchseigenschaften bevorzugten Kunststoff-Sand-Gemischen der voranstehend erläuterten Art auf einfache Weise eine dauerhaft rissfreie Anbindung der Endabschnitte an die vergleichbar filigran geformten Stege gewährleisten.

Indem die optionale Bewehrung sich jeweils mindestens bis in denjenigen Bereich der Endabschnitte hinein erstreckt, auf dem die Aufstandfläche für die abzustützende Schiene ausgebildet ist, lässt sich eine Anbindung der Endabschnitte an den Mittelabschnitt der Schwelle herstellen, die auch maximalen Belastungen der Schwelle standhält. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Mittelabschnitt vergleichbar filigran, in der nachfolgend erläuterten Weise stegartig ausgebildet ist. Insbesondere dadurch, dass sich die Bewehrung ausgehend vom Mittelabschnitt bis über den die

Aufstandfläche tragenden Bereich der Endabschnitte hinaus erstreckt und so geformt ist, dass sie diesen Bereich zumindest abschnittsweise, optimalerweise aber vollständig, umgreift, lässt sich der daueraft sichere Zusammenhalt zwischen dem Mittelabschnitt und mit ihm verbundenen Endabschnitte gewährleisten.

Für eine dauerhaft sichere Anbindung der Stege an die Endabschnitte kann die optionale Bewehrung nach Art einer endlosen Schlaufe mit zwei Längsabschnitten und zwei Schmalabschnitten geformt sein, von denen sich jeweils einer zwischen den einander zugeordneten Enden der

Längsabschnitte erstreckt, wobei der eine der Längsabschnitte in den einen Steg, der andere Längsabschnitt in den anderen Steg und die beiden Schmalabschnitte jeweils in einen der Endabschnitte eingebettet sind. Eine solche in sich geschlossene Schlaufe lässt sich nicht nur bei der Herstellung besonders einfach in der Schwelle positionieren, sondern erlaubt auch eine besonders einfache und gleichzeitig wirksame Anbindung der Endabschnitte an die Stege.

Alternativ ist es aber selbstverständlich ebenso optional möglich,

stabförmige Bewehrungen in die Stege einzubetten und an den Enden der Bewehrungsstäbe geeignete Formelemente, wie einen Haken, Tellerabsatz oder desgleichen, auszuformen, durch die eine in Längsrichtung der

Bewehrungsstäbe wirkende formschlüssige Anbindung zwischen den Bewehrungen und dem Kunststoffmaterial der Endabschnitte und damit einhergehend eine Blockade der stabförmigen Bewehrungen gegen eine Verschiebung in ihre Längsrichtung gesichert ist.

Besonders überraschend und für die Praxis von besonderer Bedeutung ist, dass sich eine Positionierung der optional vorgesehenen Bewehrungen ausschließlich im oberen Viertel der Höhe der Schwelle als besonders günstig im Hinblick auf das Durchbiegungsverhalten und die

Dauerhaltbarkeit der Stege herausgestellt hat. Durch eine Positionierung der Bewehrung in großer Nähe zur freien Oberseite der Stege kann die

Bewehrung besonders effektiv die Zugkräfte aufnehmen, die auf den Stegen lasten, wenn die Endabschnitte beim Überfahren der Schwelle durch ein Schienenfahrzeug mit dessen Gewicht belastet werden. Dieser Effekt wirkt sich insbesondere dann aus, wenn der Mittelabschnitt optional stegförmig ausgebildet ist.

Ergänzend zu der im oberen Viertel der Höhe der Schwelle eingelegten Bewehrung kann erforderlichenfalls eine weitere Bewehrung in der Schwelle eingelegt sein. Diese kann beispielsweise in der unteren Hälfte oder im unteren Viertel der Höhe der Schwelle liegen. Die zusätzliche Bewehrung kann sich in Längsrichtung der Schwelle betrachtet über die im oberen Viertel angeordnete Bewehrung hinaus in die Endabschnitte erstrecken. So kann die im oberen Viertel der Höhe der Schwelle angeordnete Bewehrung speziell zur Anbindung des Mittelabschnitts der Schwelle dienen, indem sie im jeweiligen Anschlussbereich zwischen dem Mittelabschnitt und dem jeweiligen Endabschnitt verankert ist, wogegen die untere Bewehrung zur Optimierung der Tragfähigkeit der Endabschnitte in dem Bereich dient, auf dem die Aufstandfläche für die Schiene gebildet ist. Besonders günstig erweist sich dies bei einer nachfolgend erläuterten stegförmigen Gestaltung des Mittelabschnitts.

Die im oberen Viertel der Höhe der Schwelle angeordnete Bewehrung kann auch derart einstückig geformt sein, dass sie einen dem Mittelabschnitt der Schwelle zugeordneten Mittelteil aufweist, der sich im oberen Viertel der Höhe der Schwelle erstreckt und zwei Endteile besitzt, von denen jeweils einer an ein Ende des Mittelteils der Bewehrung angeschlossen ist und die sich jeweils ausgehend vom zugeordneten Ende des Mittelteils zunächst in Richtung der Unterseite der Schwelle erstrecken und anschließend in einen sich parallel zur Unterseite der Schwelle und über den Bereich des

Endabschnitts erstrecken, auf dem die Aufstandfläche für die Schiene gebildet ist.

Die erfindungsgemäß optional vorgesehene Bewehrung kann aus einem massiven Material, wie beispielsweise aus einem zu einem Stab, einem Band oder desgleichen geformten Metallwerkstoff, insbesondere einem Stahlwerkstoff, bestehen. Die Bewehrung kann dabei im Zuge ihrer

Herstellung unmittelbar die jeweilige Formgebung, insbesondere ihre geschlossene Schlaufenform, erhalten, oder aus einem vorgefertigten Halbzeug, wie einem Stab- oder Bandmaterial geformt werden.

Alternativ zu oder in Kombination mit einer massiven Ausführung kann die erfindungsgemäß optional vorgesehene Bewehrung auch als Bündel oder Strang einer Vielzahl einzelner Fasern gebildet sein. Als Bewehrung kommen somit beispielsweise massive Stäbe, die beispielsweise aus Stahl oder einem anderen geeigneten Metallwerkstoff bestehen, genauso in Frage wie Faserstränge oder -bündel, die aus ausreichend festen Fasern bestehen, wobei diese Fasern beispielsweise Stahlfasern, Hochleistungsfasern, wie Glasfasern oder Aramidfasern, oder andere technische Textilfasern mit ausreichender Festigkeit sein können.

Im Fall, dass mindestens zwei nach optionaler Maßgabe der Erfindung gestaltete Stege im Mittelabschnitt der Schwelle vorgesehen sind, liegt optimaler Weise in jedem der Stege des Mittelabschnitts eine nach Maßgabe der Erfindung angeordnete und mit den Endabschnitten verankerte

Bewehrung, um eine dauerhaft sichere Anbindung jedes Stegs an den jeweiligen Endabschnitt und eine ebenso optimierte Aussteifung aller Stege zu gewährleisten.

Die Befestigung der Schiene auf einer erfindungsgemäßen Schwelle kann dadurch vereinfacht werden, dass in die Schwelle Teile des jeweils für die Befestigung vorgesehenen Schienenbefestigungssystems integriert sind. Hierzu können beispielsweise im Bereich der auf den Endabschnitten vorgesehenen Aufstandflächen aus dem Kunststoffmaterial der Schwelle Formelemente, wie Vorsprünge, Erhebungen, Gleitflächen, Ausnehmungen, Vertiefungen und desgleichen, zum seitlichen Führen oder Abstützen der auf dem jeweiligen Endabschnitt zu befestigenden Schiene oder zum Führen, Befestigen oder Abstützen eines oder mehrerer Bauelemente eines zum Befestigen der Schiene vorgesehenen Schienenbefestigungssystems ausgebildet sein. Bei den zum Führen der Schiene vorgesehenen

Formelementen kann es sich beispielsweise um seitliche Begrenzungen handeln, die die auf dem jeweiligen Endabschnitt vorgesehene

Aufstandfläche begrenzen und nach dem Aufsetzen der Schiene auf die Aufstandfläche den Schienenfuß seitlich führen und abstützen. Diese seitlichen Begrenzungen wirken dann nach Art einer konventionellen

Führungsplatte und leiten die im Gebrauch auftretenden Querkräfte in die Schwelle ab. Um eine einfache Anpassung des Sitzes der Schiene auf der jeweiligen Aufstandfläche an die vorgeschriebene Spurbreite zu

ermöglichen, können in an sich bekannter Weise leistenartige Spurplättchen zwischen den seitlichen Begrenzungen und dem Schienenfuß angeordnet werden. Auch kann in oder an die Endabschnitte jeweils ein Gewinde, ein Dübel oder ein anderes Gegenlager für ein Spannelement, wie eine

Schwellenschraube oder ein Schwellenschraubbolzen ein- oder angeformt sein. Ein derartiges Spannelement wird üblicherweise benötigt, um ein Federelement auf der Schwelle zu verspannen, das bei fertig montierter Schiene die zum Niederhalten auf der Schwelle benötigte federnd elastische Niederhaltekraft auf den Schienenfuß ausübt. Die betreffenden zum Führen oder Montieren der Bauteile des jeweiligen Schienenbefestigungssystems vorgesehenen Formelemente lassen sich hierbei problemlos so ausbilden, dass die Bauteile des Schienenbefestigungssystems entfernt zum

Gebrauchsort der Schwelle, beispielsweise im Schwellenwerk, bereits so vormontiert werden können, dass am Gebrauchsort nur noch wenige, möglichst automatisch auszuführende Montagetätigkeiten erforderlich sind.

Zur Verbesserung der Dauerhaltbarkeit auch unter ungünstigen

Witterungsbedingungen, wie beispielsweise in Bereichen mit großer

Staubentwicklung oder großem Sandaufkommen, kann es darüber hinaus zweckmäßig sein, wenn im Bereich der auf den Endabschnitten

vorgesehenen Aufstandflächen in das Kunststoffmaterial der Schwelle eine Stützplatte, die beispielsweise aus einem höherfesten oder besonders verschleißbeständigen Material, wie beispielsweise einem geeigneten Stahlwerkstoff, einem geeigneten Eisengusswerkstoff oder einem

hochfesten und hochbeständigen Kunststoff besteht, eingelassen ist, über die im Gebrauch die auf dem jeweiligen Endabschnitt der Schwelle abgestützte Schiene großflächig auf dem betreffenden Endabschnitt abgestützt ist. Die Stützplatte kann dabei so ausgebildet sein, dass sie die Verwendung von in der Praxis bewährten Befestigungssystemen erlaubt, die auf einer derartigen Platte basieren. Dies erweist sich insbesondere dann als sinnvoll, wenn eine erfindungsgemäße Schwelle eine im praktischen Einsatz verschlissene Schwelle ersetzen soll, jedoch Teile des schon vorhandenen Befestigungssystems oder die zur Montage dieser Systeme vorhandenen Maschinen weiterbenutzt werden sollen. Über eine in sie integrierte

Stützplatte kann eine erfindungsgemäße Schwelle problemlos an derartige Vorgaben angepasst werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. Deren Figuren zeigen jeweils schematisch:

Fig. 1 eine erste Schwelle in einer perspektivischen Ansicht von oben;

Fig. 2 eine zweite Schwelle in einer perspektivischen Ansicht von oben;

Fig. 3 die Schwelle gemäß Fig. 2 in einem Längsschnitt;

Fig. 4 die Schwelle gemäß Fig. 2 in einer Ansicht von unten;

Fig. 5 die Schwelle gemäß Fig. 2 in einem Schnitt entlang der in Fig. 3 eingezeichneten Schnittlinie X-X;

Fig. 6 die Schwelle gemäß Fig. 2 in einem Schnitt entlang der in Fig. 4 eingezeichneten Schnittlinie Y-Y;

Fig. 7 einen Stapel von Schwellen in perspektivischer Ansicht von oben;

Fig. 8 einen Stapel von Schwellen in seitlicher Ansicht.

Die in den Figuren gezeigten Schwellen 1 ;101 für den Gleisoberbau weisen jeweils eine langgestreckte Grundform mit einer quer zur Längserstreckung LR der auf den Schwellen 1 ;101 montierten Schienen S1 ,S2 gemessenen Länge L auf, die wesentlich größer ist als ihre in Breitenrichtung BR quer zur Länge L gemessenen Breite B und der senkrecht dazu gemessenen Höhe H.

Die Schwellen 1 ;101 umfassen jeweils zwei Endabschnitte 2,3;102,103 und einen zwischen den Endabschnitten 2,3;102,103 angeordneten

Mittelabschnitt 4; 104.

Die Endabschnitte 2,3; 102,103 weisen, im Längsschnitt (Fig. 3) betrachtet, jeweils eine trapezförmige Querschnittsform auf, bei der die Länge LE der der Unterseite 5; 105 der Schwelle 1 ;101 zugeordneten, ebenen und rechteckigen Grundfläche 6; 106 größer ist als die Länge LE' der der

Oberseite 7;107 der Schwelle 1 ;101 zugeordneten Deckfläche 108 der Endabschnitte 2, 3;102, 103. Die Schmalseiten 9,10;109,110 der

Endabschnitte 2,3;102,103 steigen dementsprechend ausgehend von den schmalen Seiten der Grundfläche 6; 106 in Richtung der Deckfläche 108 der Schwellen 1 ; 101 an und schließen mit der Grundfläche 6;106 einen spitzen Winkel ein.

Die Längsaußenseiten 9a,10a;109a,110a der Endabschnitte 2,3;102,103 sind ebenfalls ausgehend von der Grundfläche 6; 106 der Endabschnitte 2,3;102,103 in Richtung der Deckfläche 108 schräg ausgerichtet, jedoch weniger stark geneigt als die Schmalseiten 9,10;109,110. Die Breite BE' der in ihrer Grundform rechteckigen Deckfläche 8,108 der Endabschnitte 2,3;102,103 ist daher ebenfalls geringer als die mit der Breite B der Schwelle 1 ;101 übereinstimmenden Breite der Grundfläche 6; 106.

In die jeweils vom Mittelabschnitt 4;104 abgewandte, außen liegende Schmalseite 9; 109 der Endabschnitte 2,3; 102, 103 ist jeweils eine

Ausnehmung 11 ;111 eingeformt. Durch das im Bereich dieser

Ausnehmungen 11 ;111 fehlende Material ist einerseits Gewicht eingespart. Andererseits drängen bei einer Montage der Schwelle 1 ; 01 auf einem hier der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigten, konventionell ausgebildeten Schotterbett Schottersteine in die Ausnehmung 11 ;111 , wodurch die

Verklammerung der Schwelle 1 ; 101 mit dem Schotterbett verbessert und einem Verschieben der Schwelle 1 ;101 quer zur Längsrichtung LR der Schienen S1 ,S2 entgegengewirkt wird.

In die Deckfläche 108 der Endabschnitte 2;3;102;103 der Schwelle 1 ;101 ist jeweils eine sich über die Breite B der Schwelle 1 ; 101 erstreckende, ebene Aufstandfläche 112 eingeformt, auf der im Gebrauch der Fuß F1 ,F2 der jeweiligen Schiene S1 ,S2 steht. Gegebenenfalls können dabei zwischen dem Fuß F1 ,F2 und der Aufstandfläche 112 ein Plattenelement oder mehrere Plattenelemente angeordnet sein, die hier nicht sichtbar sind. Die Plattenelemente können beispielsweise aus einem elastischen Material oder einem festen Material bestehen, um bei Verwendung eines elastischen Materials der Abstützung der Schiene S1 ,S2 eine bestimmte Nachgiebigkeit in Schwerkraftrichtung zu verleihen oder bei Verwendung eines festen Materials die auf der Aufstandfläche lastenden Kräfte gleichmäßig zu verteilen. Selbstverständlich können elastische und feste Platten in

Kombination eingesetzt werden, um die jeweils gewünschte Eigenschaftsoder Funktionskombination zu erzielen.

Zusätzlich sind an oder in die Deckfläche 108 weitere Formelemente eingeformt, die zum Führen der jeweiligen Schiene S1.S2 oder der zu ihrer Befestigung auf der Schwelle 1 ; 101 vorgesehenen Bauteile dienen.

So ist die Aufstandfläche 112 an ihren sich über die Breite B erstreckenden Rändern durch Rippen 13,14;113,114 begrenzt. Die Rippen 13,14;113,114 dienen zum seitlichen Führen des Schienenfußes F1 ,F2 der jeweiligen Schiene S1 ,S2.

Die Rippen 13,14;113,114 sind durch jeweils eine zylindrische,

beispielsweise in Form einer Bohrung eingebrachte Einsenkung 115,116 mittig geteilt. In die Einsenkung 115,116 wird bei der Befestigung der Schiene S1.S2 jeweils eine Schwellenschraube 17,18 mit ihrem

Gewindeschaft eingeschraubt. Das am Gewindeschaft der

Schwellenschrauben 17,18 vorgesehene Gewinde kann dabei so

ausgebildet sein, dass es sich beim Einschrauben in das die Einsenkung 115,116 umgrenzende Material schneidet.

Die Schwellenschrauben 17,18 dienen zum Verspannen jeweils einer konventionell ausgebildeten, W-förmigen Spannklemme 19,20, die bei fertig montierten Schienen S1.S2 mit den freien Enden ihrer Haltearme auf den Schienenfuß F1 ,F2 eine elastische Niederhaltekraft ausübt. Dazu sind die Schwellenschrauben 17,18 mit ihrem Gewindeschaft durch die

Mittelschlaufe der jeweiligen Spannklemme 19,20 geführt, so dass ihr Schraubenkopf die Mittelschlaufe in Richtung der Deckfläche 6,106 des jeweiligen Endabschnitts 2, 3;102,103 drückt. Die zwischen den Haltearmen und der Mittelschlaufe jeweils angeordneten Torsionsabschnitte der

Spannklemmen 19,20 sitzen dabei jeweils in einer als weiteres Formelement in die Deckfläche 106 eingeformten Kehle 21 ,22;121 ,122, die auf der von der Aufstandfläche 112 abgewandten Seite der Rippen 13,14;113,114 parallel zu diesen verläuft und sich dabei ebenfalls über die Breite B der Schwelle 1 ;101 erstreckt. Auf der von der von den Rippen 13,14;113,114 abgewandten Seite der Kehlen 21 , 22; 121 ,122 ist zusätzlich jeweils eine in Richtung der jeweiligen Kehle 21 ,22;121 ,122 schräg abfallende Fläche 23,24;123,124 vorgesehen. Auf dieser Fläche sitzen die Spannklemmen 19,20 mit ihren Torsionsabschnitten, wenn sie sich in einer gegenüber der fertigen Montagestellung in Längsrichtung LR der Schwelle 1 ;101 versetzten Vormontageposition befinden, in der die Endabschnitte der Haltearme der Spannklemmen 19,20 sich außerhalb der Aufstandflächen 12 befinden, so dass die jeweilige Schiene S1 ,S2 mit ihrem Schienenfuß F1 ,F2 ungehindert auf die Aufstandfläche 112 gesetzt werden kann. Anschließend werden die Spannklemmen 19,20 dann in Richtung der jeweiligen Schiene S1 ,S2 verschoben, bis die Haltearme auf dem Schienenfuß F1 ,F2 lasten und die Torsionsabschnitte der Spannklemmen 19,20 in der zugeordneten Kehle 21 ,22; 121 , 122 sitzen. Die fertige Montageposition ist in Fig. 1 für die

Spannklemmen 19 gezeigt, wogegen sich die Spannklemmen 20 jeweils in der Vormontageposition befinden.

Beispiele für die Spannklemmen 19,20 und ihre Funktion sind in großer Zahl aus der Praxis bekannt und beispielsweise in der DE 10 2004 033 723 B4 oder der WO 2012/059374 A1 und den in diesen beiden

Patentveröffentlichungen genannten weiteren Publikationen beschrieben.

Die exakte Einstellung der Position der Schiene S1 ,S2 auf der ihr jeweils zugeordneten Aufstandfläche 112 der Endabschnitte 2,3; 102, 103 kann durch austauschbare leistenartige Spurplättchen 25,26 eingestellt werden, die jeweils zwischen den Rippen 13,14; 113,114 und dem seitlichen Rand des Fußes F1 ,F2 der jeweiligen Schiene S1 ,S2 angeordnet werden. Die Dicke der austauschbaren Spurplättchen 25,26 wird dabei entsprechend der lichten Weite des sich zwischen der jeweiligen Rippe 13,14;113,114 und dem Rand des Schienenfuß F1 ,F2 bei in Sollposition befindlicher Schiene S1 ,S2 gegebenenfalls ergebenden Spalts ausgewählt, so dass das jeweilige Spurplättchen 25,26 spielfrei zwischen dem Schienenfuß F1 ,F2 und der jeweils zugeordneten Rippe 13,14;113,114 sitzt.

Der die Endabschnitte 2, 3; 102, 103 verbindende und auf Abstand haltende Mittelabschnitt 4,104 der Schwellen 1 ;101 ist durch zwei Stege

27,28;127,128 gebildet. Die Stege 27,28;127,128 sind spiegelsymmetrisch in Bezug zur Längsachse LS und in Bezug zur Querachse QS der Schwellen 1 ;101 geformt. Sie weisen jeweils einen ersten Stegabschnitt 29;129 auf. Der Stegabschnitt 29;129 des einen Stegs 27;127 ist dabei mit seinem einen Ende derart an den einen Endabschnitt 2;102 angeschlossen, dass er im der einen Längsaußenseite 9a; 109a dieses Endabschnitts 2; 102 und dem Mittelabschnitt 4; 104 zugeordneten Eckbereich der Deckfläche 108 an den Endabschnitt 2; 102 angeschlossen ist. Genauso ist der Stegabschnitt 29;129 des anderen Stegs 28;128 mit seinem einen Ende derart an den einen Endabschnitt 2;102 angeschlossen, dass er im der einen

Längsaußenseite 10a;110a dieses Endabschnitts 2;102 und dem

Mittelabschnitt 4; 104 zugeordneten Eckbereich der Deckfläche 108 an den Endabschnitt 2;102 angeschlossen ist. Ausgehend vom Endabschnitt 2;102 laufen die Stege 27,28;127,128 dann leicht nach außen gerichtet bis zur Mitte M der Länge L der Schwelle 1 ;101. Die schräge Ausrichtung der Stegabschnitte 29;129 ist dabei so bemessen, dass der Abstand der Längsaußenseiten der Stegabschnitte 29;129 der Stege 27,28;127,128 an ihrem der Mitte M zugeordneten Ende der Breite B der Schwelle 1 ;101 entspricht. An das der Mitte M zugeordnete Ende der Stegabschnitte 29; 129 ist jeweils ein zweiter Stegabschnitt 30;130 der Stege 27,28;127,128 angeschlossen. Dieser zweite Stegabschnitt 30;130 verläuft jeweils leicht schräg ausgerichtet in Richtung des zweiten Endabschnitts 3; 03 und ist mit seinem diesem Endabschnitt 3;103 zugeordneten Ende in der gleichen Weise angeschlossen, wie der jeweils erste Stegabschnitt 29;129 der Stege 27,28;127,128 an den ersten Endabschnitt 2;102.

Die Stege 27, 28;127,128 umgrenzen auf diese Weise zwischen sich eine sich ausgehend von den Endabschnitten 2,3;102,103 in Richtung der Mitte M erweiternde Kammer 31 ; 131 , die zur Unterseite 5; 105 und zur Oberseite der Schwelle 1 ;101 hin offen ist. Auf diese Weise können beispielsweise im Fall, dass die Schwelle 1 ;101 auf ein Schotterbett aufgesetzt wird,

Schottersteine in die Kammer 31 ; 31 eindringen und auf diese Weise die Verklammerung der Schwelle 1 ; 101 mit dem Untergrund verbessern.

Ebenso ist in diesem Fall dadurch, dass die Kammer 31 ; 31 zur Unterseite 5;105 der Schwelle 1 ; 101 offen ist, die Kontaktfläche zwischen dem

Schotterbett und der Schwelle 1 ;101 minimiert, so dass die Schwelle insbesondere im Bereich ihres Mittelabschnitts 4; 104 unter der Last eines Schienenfahrzeugs stärker in das Schotterbett einsinken kann als bei einer Schwelle mit vollständig geschlossener Unterseite. Die Biegesteifigkeit der Stege 27,28; 127, 128 ist dadurch zusätzlich verbessert, dass ihre Höhe jeweils ausgehend von ihrem den

Endabschnitten 2,3;102,103 zugeordneten Enden kontinuierlich bis zur Mitte M zunimmt. Die Stege 27,28; 127, 128 weisen so im Bereich ihrer Oberseite einen bogenförmigen Verlauf auf, der dem bei Belastung durch das Gewicht eines Schienenfahrzeug in den Stegen 27,28; 127, 128 auftretenden

Spannungsverlauf folgt.

Bei den Schwellen 1 ;101 sind auf die an die Endabschnitte 2,3;102,103 angrenzenden Endbereiche der Stege 27,28;127,128 jeweils eine nach Art eines nach oben vorstehenden Höckers geformte Ausrichthilfen

32,33; 132, 133 ausgebildet. Diesen Ausrichthilfen 32,33;132,133 ist an der Unterseite 105 der Schwelle 101 jeweils eine zweite Ausrichthilfe 134,135 in Form einer in die Unterseite 105 eingeformten Einsenkung zugeordnet, deren Form so an die Form der ersten Ausrichthilfen 32,33;132,133 angepasst ist, dass bei zwei aufeinander gestapelten Schwellen 101 die an der Oberseite 107 vorhandene erste Ausrichthilfe 32,33;132,133 der jeweils zuunterst angeordneten Schwelle 101 formschlüssig in die zweite

Ausrichthilfe 134,135 greift, die in die Unterseite 105 der auf ihr sitzenden zweiten Schwelle 101 eingeformt ist. Auf diese Weise sind die aufeinander gestapelten gleichartigen Schwellen 101 (Fig. 7,8) gegeneinander in einer parallel zur Unterseite der Schwellen 101 ausgerichteten Ebene

unverschiebbar festgelegt. Gleichzeitig ist die Höhe der ersten Ausrichthilfen 32,33,132,133 so an die Tiefe der zweiten Ausrichthilfen 134,135 angepasst, dass die aufeinander sitzenden Schwellen 101 in einem definierten Abstand gehalten sind.

Zusätzlich zu den zweiten Ausrichthilfen 134,135 sind im Bereich der Grundflächen 6;106 der Endabschnitte 2,3;102,103 in die Unterseite 5;105 der Schwellen 1;101 weitere Ausnehmungen 136,137,138 eingeformt. Diese Ausnehmungen 136,137,138 sind dabei so positioniert und geformt, dass im Fall, dass auf den Schwellen 1 ;101 die zum Befestigen der Schienen S1 ,S2 vorgesehenen Bauteile (Spannklemmen 19,20; Schwellenschrauben 17,18) auf der Deckfläche 108 vormontiert sind und entsprechend bestückte

Schwellen 101 zu einem Stapel gestapelt werden sollen (Fig. 8), die betreffenden Bauteile frei in die zugeordneten Ausnehmungen 136,137,138 ragen und ein Kontakt zwischen ihnen und der über ihr sitzenden Schwelle 1 ;101 vermieden wird. Im Fall, dass die Schwellen 1 ;101 auf ein Schotterbett aufgesetzt werden, dienen die Ausnehmungen 136,137,138 sowie die zweiten Ausrichthilfen 134,135 als weitere Verklammerungspunkte, in die die Schottersteine ragen und so eine Verschiebung der Schwelle 1 ;101 auf dem Schotterbett zusätzlich behindern.

Um die Biegesteifigkeit der Stege 27,28; 127, 128 zu maximieren und ihre dauerfeste Anbindung an die Endabschnitte 2,3;102,103 zu optimieren, ist in die Schwellen 1 ;101 jeweils eine Bewehrung 40;140 eingelegt, die hier der Übersichtlichkeit halber nur für die Schwelle 101 dargestellt ist.

Die jeweils vollständig in das Kunststoff-Sand-Material der Schwellen 1 ;101 eingebettete Bewehrung 40; 140 besteht aus einem hochfesten Material, wie beispielsweise einem Strang aus hochfesten Fasern oder einem Stahlstab.

Die Bewehrung 40; 140 der Schwellen 1 ;101 verläuft jeweils in den Stegen 27,28;127,128 und den Endabschnitten 2,3;102,103 und ist im oberen Viertel der Höhe H der Schwelle 1 ; 101 positioniert. Dabei ist die Bewehrung 40; 140 derart zu einer geschlossenen, O-förmigen Schlaufe geformt, dass ihre Längsabschnitte 141 ,142 dem Verlauf der Stegabschnitte

29,30;129,130 folgend sich jeweils von dem einen Endabschnitt 2; 102 zum anderen Endabschnitt 3; 103 erstrecken und die die Längsabschnitte

141 ,142 verbindenden kurzen Abschnitte 143,144 der Bewehrung 40;140 in einem der Kammer 31 zugeordneten, im an die Deckfläche 8,108

angrenzenden oberen Abschnitt der Schmalseiten 10;110 angeordneten Randbereich 45,46;145,146 der Endabschnitte 2,3;102,103 verankert sind. Die Schwellen 1 , 101 sind jeweils in einem Stück aus einem Kunststoff- Sand-Gemisch gemäß dem Verfahren hergestellt worden, das in der oben bereits erwähnten und in die vorliegende Anmeldung einbezogenen

PCT/EP2016/059064 bereits beschrieben ist.

Dementsprechend ist für die Herstellung der Schwellen 1 ,101 ein Quarzsand bereitgestellt worden, dessen Schüttdichte ca. 1 ,9 g/cm ³ bei einer nach Mohs (s. beispielsweise Detlef Gysau, "Füllstoffe", 3. Auflage, Hannover: Vincentz Network, 2014, ISBN: 9783866308398) bestimmten Härte von 7 und einem mittleren Korndurchmesser der Sandkörner von 0,1 - 0,5 mm betrug.

Genauso wurde ein Kunststoff-Granulat bereitgestellt, das aus einer

Mischung von Polypropylen-Kunststoffkörnern (PP-Granulat) bestand. Der bei 230°C und einer Last von 2,16 kg ermittelte Melt Flow Index des PP- Kunststoff-Granulats betrug mehr als 20.

Vor dem Mischen mit dem Kunststoff-Granulat ist der Sand mit Hilfe einer in ihn eingetauchten, mittels eines erwärmten Öls beheizten Heizpatrone auf 220 °C erwärmt worden. Die Temperatur des Kunststoff-Granulats entsprach dagegen der Raumtemperatur.

Der heiße Sand ist dann in einem Extruder mit dem Kunststoff-Granulat vermischt worden. Die Dosierung von Sand und Kunststoff-Granulat erfolgte dabei derart, dass das erhaltene Sand-Kunststoff-Gemisch zu 35 Masse-% aus Kunststoff-Granulat und als Rest aus Sand bestand. Im Zuge der Mischung ist das Kunststoff-Granulat erhitzt und der heiße Sand in

entsprechender Weise abgekühlt worden, so dass das erhaltene Sand- Kunststoff-Gemisch eine Presstemperatur von 170 °C aufwies. Bei dieser Temperatur war das Kunststoff-Granulat bereits vollständig aufgeschmolzen. Das so temperierte Sand-Kunststoff-Gemisch ist in eine Form eines die jeweilige Schwelle 1 ,101 abbildenden, hier nicht dargestellten

Presswerkzeugs gefüllt worden, deren Temperatur bei mindestens 20 °C gehalten worden ist. In das Presswerkzeug ist zuvor die Bewehrung 40;140 entsprechend ihrer in der fertigen Schwelle 1 ; 01 vorgesehenen Position angeordnet worden.

Dann ist das Sand-Kunststoff-Gemisch in der Form über eine Dauer von beispielsweise 30 Minuten unter einem Druck von 3,6 MPa gehalten worden. Auf diese Weise wurde die Form gleichmäßig mit dem Sand-Kunststoff- Gemisch gefüllt, so dass die durch die Form vorgegebenen Details der Schwelle 1 ;101 einwandfrei abgebildet wurden und eine intensive

Anbindung des Sands an den ihn umgebenden Kunststoff eintrat.

Nach Ende der Presszeit ist die Form geöffnet und die erhaltene Schwelle 1 ;101 auf eine Entformtemperatur von 60 °C abgekühlt worden, bei der schließlich die Schwelle 1 ; 101 aus der Form entformt wurde.

Die erhaltene Schwelle 1 ;101 wies eine so hohe Bruchsicherheit auf, dass sie die im praktischen Einsatz auftretenden Belastungen dauerhaft sicher aufnehmen konnte.

Dabei erwies sich, dass die Ausziehwiderstände, d.h. die Kräfte, die notwendig sind, um die Verankerung (Schwellenschrauben 17,18) einer Schienenbefestigung aus der Schwelle 1 ; 01 herauszuziehen, deutlich größer sind als der hierfür in der Praxis vorgeschriebene Mindestwert.

Ebenso wurden bei Versuchen mit konventionellen Schwellenschrauben 17,18 Anzugsmomente erreicht, die oberhalb von 60 kN lagen,

beispielsweise 70 kN und mehr betrugen. BEZUGSZEICHEN

1 ;101 Schwellen

2,3;102,103 Endabschnitte der Schwellen 1 ;101

4;104 Mittelabschnitt der Schwellen 1 ;101

5;105 Unterseite der Schwellen 1 ;101

6;106 Grundfläche der Endabschnitte 2,3;102,103

7;107 Oberseite der Schwellen 1 ;101

108 Deckfläche der Endabschnitte 2,3; 102, 103

9,10;109,110 Schmalseiten der Endabschnitte 2,3;102,103

9a,10a;109a,110a i Längsaußenseiten der Endabschnitte 2,3;102,103

11 ;111 Ausnehmung

112 Aufstandfläche der Endabschnitte 2,3; 102, 103

13,14;113,114 Rippen (Formelemente zum Führen des Schienenfußes F1 ,F2)

115,116 Einsenkungen (Formelemente zum Halten der

Schwellenschrauben)

17,18 Schwellenschrauben

19,20 Spannklemmen

21 ,22;121 ,122 Kehle (Formelement zum Führen der Spannklemmen 19,20)

23,24:123,124 Fläche (Formelement zum Abstützen der Spannklemmen 19,20)

25,26 Spurplättchen

27,28:127,128 Stege

29,30:129,130 Stegabschnitte der Stege 27,28;127,128

31 ;131 Kammer

32,33:132,133 erste Ausrichthilfen (Höcker)

134,135 zweite Ausrichthilfen (Einsenkungen)

136 - 138 Ausnehmungen

40;140 Bewehrung

141 ,142 Längsabschnitte der Bewehrung

143,144 kurze Abschnitte der Bewehrung

45,46:145,146 dem Mittelabschnitt (4;104) zugeordneter Randbereich

der Endabschnitte 2,3; 102, 103

B Breite der Schwellen 1 ;101

BE' Breite der Deckfläche 08

BR Breitenrichtung

F1.F2 Fuß der Schiene S1 ,S2

H Höhe der Schwellen 1 ;101

L Länge der Schwellen 1 ;101

LE' Länge der Oberseite 7; 107 der Deckfläche 108

LE Länge der Grundfläche 6; 106

LR Längserstreckung/Längsrichtung der Schienen S1 ,S2

LS Längsachse der Schwellen 1 ;101

M Mitte der Länge L der Schwellen 1 ;101

QS Querachse der Schwellen 1 ;101

S1.S2 Schienen