EP2623671A2 - Vorrichtungen und Verfahren zur kontinuierlichen Sanierung eines Gleisbetts und seines Unterbaus - Google Patents

Vorrichtungen und Verfahren zur kontinuierlichen Sanierung eines Gleisbetts und seines Unterbaus Download PDF

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EP2623671A2
EP2623671A2 EP13150768.3A EP13150768A EP2623671A2 EP 2623671 A2 EP2623671 A2 EP 2623671A2 EP 13150768 A EP13150768 A EP 13150768A EP 2623671 A2 EP2623671 A2 EP 2623671A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
substructure
ballast bed
asphalt
new
clearing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13150768.3A
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English (en)
French (fr)
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EP2623671A3 (de
Inventor
Hellmuth Brustmann
Norbert Schauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Swietelsky Baugesellschaft Mbh
Original Assignee
Swietelsky Baugesellschaft Mbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Swietelsky Baugesellschaft Mbh filed Critical Swietelsky Baugesellschaft Mbh
Publication of EP2623671A2 publication Critical patent/EP2623671A2/de
Publication of EP2623671A3 publication Critical patent/EP2623671A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B27/00—Placing, renewing, working, cleaning, or taking-up the ballast, with or without concurrent work on the track; Devices therefor; Packing sleepers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B27/00—Placing, renewing, working, cleaning, or taking-up the ballast, with or without concurrent work on the track; Devices therefor; Packing sleepers
    • E01B27/06—Renewing or cleaning the ballast in situ, with or without concurrent work on the track
    • E01B27/10—Renewing or cleaning the ballast in situ, with or without concurrent work on the track without taking-up track
    • E01B27/105—Renewing or cleaning the ballast in situ, with or without concurrent work on the track without taking-up track the track having been lifted
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B2203/00—Devices for working the railway-superstructure
    • E01B2203/04—Cleaning or reconditioning ballast or ground beneath
    • E01B2203/047—Adding material, e.g. tar, glue, protective layers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B2204/00—Characteristics of the track and its foundations
    • E01B2204/03—Injecting, mixing or spraying additives into or onto ballast or underground

Definitions

  • the present invention relates to a method for the continuous rehabilitation of a track ballast bed and its substructure by forming an asphalt cover layer for the substructure, as well as a rail vehicle for carrying out this method.
  • Such an asphalt top layer serves to attach and seal the ballast bed substructure and thus to its long-term preservation.
  • discontinuous but also continuous processes are known. That's how it describes AT 307 476 the spraying or pouring of bitumen-containing liquid as a binder onto the ballast bed substructure; If appropriate, the binder can also be activated only after spraying, for example by heating.
  • such a method provides a very uneven asphalt surface course, since the infiltration of a warm or reheated bitumen-containing liquid in the finished substructure depends on its temperature, moisture content and fine pores, whereby the bitumen unevenly distributed and thereby solidifies uncontrollably.
  • the binder is first mixed with fine-grained material and this mixture, also known as ready-made asphalt, subsequently spread.
  • this alternative embodiment is not very suitable for continuous processes because it has an undesirably large space requirement directly in the working area of the machine for mixing and tempering finished asphalt.
  • first additives such as cement or lime and a bitumen emulsion are applied as a binder on a ballast bed substructure, whereupon they mixed a mixing rotor with the substructure.
  • first additives such as cement or lime and a bitumen emulsion are applied as a binder on a ballast bed substructure, whereupon they mixed a mixing rotor with the substructure.
  • a uniform solidification to dense asphalt is not controllable, since the bitumen emulsion initially seeps into the substructure uncontrolled, already partially solidified and only then mixed; a uniform bond can not be ensured.
  • the known methods do not ensure that the prepared asphalt topcoat cured after a short time and thus, as it is desired in continuous work, is resilient.
  • the invention has for its object to provide methods and apparatus for continuous track substructure renovation, which can be used to form a uniform, dense asphalt surface layer on the ballast bed substructure precisely manageable and space-saving.
  • the milling depth of the ready-prepared ballast bed substructure and thus at the same time the thickness of the later asphalt surface course can be adjusted very easily.
  • spraying fluidized bitumen directly into the fluidization zone the particles of fluidized rock material are individually wetted, resulting in a very uniform, fluidized asphalt.
  • a uniform asphalt topcoat is formed by directly machining the ballast bed foundation without any complex equipment for mixing and tempering finished asphalt. This asphalt topcoat cures faster because the rock material of the prepared substructure is not heated as with ready-made asphalt and therefore aids in bitumen cooling.
  • the entire ballast bed is rehabilitated in one operation and the newly applied substructure is sealed with an asphalt surface course, whereupon the track is again passable.
  • the swirl zone is formed under a cover of a tiller, which is progressively moved over the ballast bed substructure.
  • a clearly defined turbulence zone is formed for particularly effective spraying of the fluidized bitumen. The resulting asphalt is thus particularly even.
  • such an amount of bitumen is sprayed into the turbulence zone, that an asphalt cover layer with a maximum of 20 wt .-%, preferably at most 5 wt .-%, bitumen is formed.
  • An asphalt cover layer of said thickness with said bitumen content is equally resource-saving, resilient and permanently sealing.
  • bitumen In order to be able to influence the viscosity of the bitumen, it is advantageous if at least one additive, preferably wax, is added to the bitumen.
  • an amount of water is sprayed into the fluidization zone so that the asphalt, when deposited under the turbulence zone, receives 8 to 25% by weight, preferably about 13% by weight, of water; alternatively, the asphalt depositing from the fluidization zone is then wetted to a water content of 8 to 25 wt.%, preferably about 13 wt.%, before it is allowed to harden.
  • a water content 8 to 25 wt.%, preferably about 13 wt.%
  • cement dust is sprayed into the fluidization zone that the asphalt deposits up to 1% by weight, preferably up to about 0.2% by weight, under the fluidization zone. %, Cement gets.
  • a foil or fabric is preferably applied after clearing the substructure and before applying a new substructure.
  • the applied new substructure is compacted before the formation of the asphalt cover layer.
  • a finished substructure is prepared, which is immediately resilient after the formation of the asphalt surface course and requires no rework and no further track barrier.
  • the recycled lower layer serves as the antifreeze layer in the new substructure and the new upper layer as the protective layer.
  • the grain size of the new rock material of the surface protection layer can be adapted to the requirements of the asphalt surface layer to be formed.
  • the coarse-grained fraction of the ballast bed waste is preferably mixed with new coarse-grained rock material and applied as a new ballast bed in order to save landfill and new material in the ballast bed.
  • said upper layer is up to a water content of 2 to 15% by weight, preferably about 5 to 7% by weight. is moistened.
  • Such a rail vehicle saves space, requires no supply of finished asphalt and moreover has the advantages of the method according to the invention according to the preceding embodiments.
  • the tiller has at least one approximately horizontally mounted milling drum.
  • the spraying device is a spray bar arranged above the milling drum and extending approximately parallel to it.
  • the device comprises a further, fed with cooling water spray device, which is directed into the swirling zone, or alternatively another, fed with cooling water sprayer, which is directed to the ground between tiller and Bodenschwruct issued.
  • a further spraying device allows cooling of the asphalt surface layer during its formation, which accelerates its hardening and enables rapid loading of the ballast bed substructure.
  • the device is fed with cement dust Sprayer, which is directed into the swirling zone.
  • the ballast bed clearing means are arranged in a rail-displaceable pre-module and the sub-base clearing device, the sub-base application device, the device for forming an asphalt cover layer and the ballast bed application device in a rail-displaceable main module, wherein the front and the rear end of the main module is coupled to a respective drive carriage, which has means for self-propelled propulsion and for operating at least one device of an adjacent module, and wherein the pre-module is detachably coupled to the end remote from the main module end of the front drive carriage.
  • Such modularization of the rail vehicle makes it easier to uncouple the previous module and any other cars coupled thereto, allowing the main module to work close to existing points without blocking the following track section ("signal-free operation").
  • signal-free operation By coupling each one drive carriage to the front and rear end of the main module, a uniform load of the track before the sub-base clearing device and after the application devices is also achieved, which is conducive to a higher quality of the rehabilitated ballast bed and its substructure.
  • the pre-module is coupled to a further drive carriage which has means for autonomous propulsion and for operating at least one device of the premodule.
  • a further drive carriage which has means for autonomous propulsion and for operating at least one device of the premodule.
  • a rail vehicle 1 'of conventional design moves on a track 2 continuously in the working direction 3 and rehabilitates a ballast bed 4 ( Fig. 4 ) and its substructure 5.
  • the track 2 of sleepers 7, rails 8 and iron (not shown) remains intact even during remediation.
  • the rail vehicle 1 ' has a work cart 9, two drive carriages 10, shown here for example at both ends of the rail vehicle 1', and further carriages 11 ("auxiliary carriages"), which mainly serve as material storage.
  • FIG. Fig. 4a A rail vehicle 1 according to the invention with a rail-traversable pre-module 14 (FIG. Fig. 4a ) for clearing the ballast bed 4 and a rail-displaceable main module 15 (FIG. Fig. 4b To the clearing of the substructure 5 and applying new substructure 16 and ballast bed 17.
  • the master module 14 is releasably coupled to the main module 15 remote from the end of the front drive carriage 10 '.
  • auxiliary carriage 11 could deviate from the illustration; so could e.g. the drive carriage 10 of the pre-module 14 be coupled directly before this and any auxiliary carriage 11 for the pre-module 14 to the front end of the drive carriage 10. Also auxiliary auxiliary carriage 11 and possibly further drive carriage 10 could be intercoupled.
  • the pre-module 14 clears the existing ballast bed 4 under the track 2 by means of a ballast bed clearing device 19, such as a clearing chain, while this raised by means of a first track lifting device 20 is, and leads to the ballast bed Abraum 21 a separator 22 to.
  • the separator 22 separates the ballast bed Abraum 21 according to particle size and performs its fine-grained fraction 23 to the main module 15 for reuse (recycling).
  • the coarse-grained portion 24 is after passing through a processing device 25, which according to Fig. 3 for example, is located in an auxiliary carriage 11, also fed to the main module 15 and reused there (recycled).
  • the main module 15 again lifts the track 2 from the track substructure 5 and at first clears the existing substructure 5 by means of a substructure clearing device 27, eg a clearing chain.
  • the substructure overburden 28 is deposited and to a silo unit 29, in Fig. 3 shown in a further auxiliary carriage 11, fed and stored there. If the existing track 2 without substructure 5, was stored alone in a ballast bed 4, this step is omitted.
  • On the resulting or uncovered planum 30 is applied with a sub-base applicator 31 of the new substructure 16.
  • the sub-base applying device 31 is divided into a first sub-base applying unit 32 and a second sub-base applying unit 33.
  • a lower layer 34 of the new substructure 16 is applied.
  • the fine-grained portion 23 of the ballast bed Abraums 21 is preferably reused.
  • an upper layer 35 of the new substructure 16 is applied to the lower layer 34.
  • the substructure application unit 33 is fed with new, fine-grained rock material 36 from a fine material reservoir 37.
  • the fine-grained rock material 36 may be moistened with water 39 from a water tank 40 prior to introduction into an optional substructure mixer 38.
  • the new substructure 16 could also be moistened after application of the fine-grained rock material 36 by means of a spray device (not shown) attached to the main module 15 or the wetting completely eliminated.
  • the upper layer 35 of the new substructure 16 is moistened to a water content of 2 to 15 wt.%, Preferably about 5 to 7 wt.%, And the substructure 16 thus applied is compacted with a soil compactor unit 41.
  • a film 42 or a fabric 43 may be applied or as in FIG Fig. 4b be unrolled from a roll memory 44.
  • Fig. 4b also shows an optional further soil compactor unit 45, which already before laying the film 42 and the fabric 43 compacts the 30 Planum.
  • another film 42 'or another fabric 43' may be laid up or unwound from another reel store 44 '.
  • an optional further soil compactor unit 45 ' may compact the lower layer 34 of the new substructure 16 even before placing the foil 42' or the fabric 43 '.
  • the new substructure 16 is applied by the substructure applicator 31 in one layer, it is constructed either exclusively of new fine-grained rock material 36, recycled fine-grained fraction 23 of the ballast bed Abraums 21 or a mixture of these two, which before application, for example in the substructure mixing device 38 is produced.
  • the films 42, 42 'or the fabrics 43, 43' would be placed in this case on the subgrade 30 and / or the new substructure 16 or eliminated altogether.
  • downstream device 46 is used to form an asphalt cover layer 47 for the new ballast bed substructure 16.
  • the device 46 has a tiller 48 with an approximately horizontally mounted milling drum 49 under a cover 50.
  • the milling drum 49 mills along the gravel bed Substructure 16 continuously progresses at least an upper part 51 of the upper layer 35 of fine-grained rock material 36 and whirls the milled fine-grained rock material 36 while high.
  • Under the cover 50 results in a swirling zone 52 of highly fluidized particles 53 of the fine-grained rock material 36, in which a spraying device 54 is directed, which is fed with fluidized bitumen 55 or fluidized bitumen.
  • bitumen 55 By “fluidizing" the bitumen 55 here is both its liquefier, e.g. by heating and / or admixing additives in order to obtain a bitumen emulsion, as explained in more detail below, as well as preparing a multiphase mixture of solid or liquid bitumen 55 and a liquid or a gas optionally with further additives.
  • the bitumen 55 can also be fluidized by the spraying device 54 during spraying.
  • the bitumen 55 is supplied from a stored in an auxiliary carriage 11, optionally temperature-controllable bitumen tank 56 and, if necessary, further heated to the spraying device 54.
  • the spraying device 54 is preferably as a spray bar (in Fig. 5 not visible) constructed, which is arranged above the milling roller 49 and runs approximately parallel to this.
  • the sprayed droplets of the fluidized bitumen 55 settle evenly on the surface of the fluidized particles 53 of the fine grained rock material 36, thus forming fluidized asphalt 57 which continuously deposits below the fluidizing zone 52.
  • the deposited asphalt 57 is then smoothed with a soil leveler 58 to a uniform asphalt topcoat 47, which is allowed to cure in sequence.
  • the tiller 48 or optionally the entire device 46 is mounted vertically adjustable on the main module 15, wherein the milling to a depth of 2 to 10 cm of the upper layer 35, preferably about 5 cm, takes place, i. the upper part 51 has this layer thickness.
  • the device 46 may also have two or more offset behind the other, transversely movable to the working direction 3 milling drums 49 have (not shown), the working areas depending on the width of the new ballast bed base 16 more or less overlapping be set.
  • bitumen 55 is sprayed such that the formed asphalt cover layer 47 has a maximum of 20 wt .-%, preferably at most 5 wt .-%, bitumen 55.
  • the bitumen 55 optional additives are added, which influence its properties or support its fluidization. Such additives are known per se, for example, the viscosity of bitumen 55 can be changed by admixing wax. Thus, temperature, viscosity, and spray quantity of the bitumen 55 may be adjusted for temperature, humidity, grain size, and other characteristics of the high tumble rock material 36 of the new substructure 16.
  • the asphalt 57 with additional water 39 (in Fig. 5 not shown) cooled from the water tank 40, whereby it receives a water content of 8 to 25 wt .-%, preferably about 13 wt .-%, when depositing from the Verwirbelungszone 52.
  • the cooling water 39 can be sprayed directly into the turbulence zone 52 and / or on the already deposited asphalt 57 between the cover 50 and Bodenglätt Anlagen 58.
  • cement dust in the swirling zone 52 are sprayed (not shown), so that the asphalt 57 receives a cement content of up to 1 wt .-%, preferably up to about 0.2 wt .-% when depositing from the Verwirbelungszone 52.
  • the method described for producing the asphalt cover layer 47 is also, as will be apparent to those skilled in the art, also batchwise (i.e., in sections) and / or applicable to an existing ballast bed substructure 5; however, such an existing substructure 5 should have at least one upper part 51 of fine grained rock material 36 in order to be able to form a uniformly dense asphalt covering layer 47 thereon.
  • ballast bed 17 is subsequently applied to the asphalt covering layer 47 thus produced by a ballast bed application device 59.
  • a ballast bed application device 59 for example, in a ballast bed mixing device 60 of the coarse-grained fraction 24 of the ballast bed Abraums 21 is mixed after its reprocessing with new coarse rock material 61 from a coarse material storage 62 and fed to the ballast bed applicator 59.
  • the raised track 2 is again deposited thereon and filled in a conventional manner with further coarse-grained rock material 61 or a mixture of this with the recycled coarse-grained fraction 24 and then stuffed. If no recycling of the coarse-grained fraction 24 of the ballast-bed overburden 21 is desired, the mixing device 60 can be omitted and the new ballast bed 17 is constructed directly from new coarse-grained rock material 61.
  • the refurbished gravel bed 17 and its substructure 16 are in Fig. 6 shown in cross section.
  • a lower layer 34 of the fine grained portion 23 of the ballast overburden 21 is deposited on the optional sheet 42 or the optional fabric 43.
  • This lower layer 34 has a thickness of, for example, about 5 to 30 cm, preferably about 10 to 20 cm.
  • another film 42 'or another fabric 43' follows.
  • the upper layer 35 of the new substructure 16 is applied with an asphalt covering layer 47. It is together with the asphalt cover layer 47, for example about 20 to 80 cm, preferably about 30 to 40 cm thick.
  • Above the base 16 is the new gravel bed 17, in which the track 2 from sleepers 7, 8 rails and iron stores.
  • the illustrated carriage sequence of the rail vehicle 1, unless explicitly stated otherwise, can only be seen by way of example.
  • fine or coarse material storage 37, 62, water or bitumen tanks 40, 56 and the silo unit 29 can be distributed by different capacities and on several auxiliary carriages 11 or summarized on common auxiliary carriage 11.
  • the material flow shown is only to be seen as an example and depends on the actual carriage sequence; it is accomplished in a manner known per se by conveyor belts, pipe and / or hose lines, which are driven by the means 18 accommodated in the drive carriages 10, 10 ', 10 ".

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Sanierung eines Gleis-Schotterbetts und seines Unterbaus, umfassend:
vorübergehendes Ausheben des Gleises (2) aus dem Schotterbett (4);
Abräumen des Schotterbetts (4);
Abräumen des Unterbaus (5);
Aufbringen eines neuen Unterbaus (16);
Ausbilden einer Asphalt-Deckschicht (47) für den Unterbau (16) aus der oberen Schicht (35) des Unterbaus (16) durch die Schritte:
- entlang des Unterbaus (16) kontinuierlich fortschreitendes Abfräsen und Hochwirbeln eines oberen Teils (51) der genannten oberen Schicht (35),
- Einsprühen von fluidisiertem Bitumen (55) in die so entstehende Verwirbelungszone (52) zur Bildung von fluidisiertem Asphalt (57),
- Glätten des sich unter der Verwirbelungszone (52) ablagernden Asphalts (57), und
- Aushärtenlassen des geglätteten Asphalts (57) zur Asphalt-Deckschicht (47);
und anschließend Aufbringen eines neuen Schotterbetts (17) auf die Asphalt-Deckschicht (47).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Sanierung eines Gleis-Schotterbetts und seines Unterbaus durch Ausbilden einer Asphalt-Deckschicht für den Unterbau, sowie ein Schienenfahrzeug zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Eine solche Asphalt-Deckschicht dient der Befestigung und Abdichtung des Schotterbett-Unterbaus und somit dessen langfristigem Erhalt. Zu deren Herstellung sind neben diskontinuierlichen auch kontinuierliche Verfahren bekannt. So beschreibt die AT 307 476 das Versprühen oder Gießen bitumenhaltiger Flüssigkeit als Bindemittel auf den Schotterbett-Unterbau; gegebenenfalls kann das Bindemittel auch erst nach dem Versprühen, z.B. durch Erhitzen, aktiviert werden. Ein solches Verfahren schafft jedoch eine sehr ungleichmäßige Asphalt-Deckschicht, da das Einsickern einer warmen bzw. nacherhitzten bitumenhaltigen Flüssigkeit in den fertigen Unterbau von dessen Temperatur, Feuchtigkeitsgehalt und Feinporigkeit abhängt, wodurch sich das Bitumen ungleichmäßig verteilt und dabei unkontrolliert erstarrt. Alternativ wird gemäß derselben Schrift das Bindemittel zunächst mit feinkörnigem Material vermischt und diese Mischung, auch als Fertigasphalt bekannt, hinterher aufgestreut. Diese alternative Ausführungsform ist für kontinuierliche Verfahren jedoch wenig geeignet, da sie zum Mischen und Temperieren von Fertigasphalt einen unerwünscht großen Platzbedarf direkt im Arbeitsbereich der Maschine hat.
  • Aus der US 2 424 459 A ist für allgemeine Straßen-Asphaltierungsarbeiten eine Erdarbeitungsmaschine an sich bekannt, wobei eine unter einer Abdeckhaube positionierte Fräse den anstehenden Boden aufwirbelt. In die Verwirbelungszone wird ein Bindemittel und gegebenenfalls auch Wasser eingesprüht. Die so erzeugte Asphaltschicht muss anschließend zur Vergleichmäßigung gewalzt werden und ist nicht sofort belastbar.
  • Aus der DE 100 43 970 ist ein Verfahren bekannt, wonach auf einem Schotterbett-Unterbau zunächst Zusatzstoffe wie Zement oder Kalk und eine Bitumen-Emulsion als Bindemittel aufgebracht werden, worauf sie ein Mischrotor mit dem Unterbau vermischt. Auch dabei ist ein gleichmäßiges Erstarren zu dichtem Asphalt nicht steuerbar, da die Bitumen-Emulsion zunächst in den Unterbau unkontrolliert einsickert, bereits teilweise erstarrt und erst danach durchgemischt wird; eine gleichmäßige Bindung kann so nicht sichergestellt werden.
  • Darüber hinaus gewährleisten die bekannten Verfahren nicht, dass die hergestellte Asphalt-Deckschicht auch nach kurzer Zeit ausgehärtet und damit, wie es bei kontinuierlichem Arbeiten gewünscht ist, belastbar ist.
  • Die Erfindung setzt sich zum Ziel, Verfahren und Vorrichtungen zur kontinuierlichen Gleisunterbausanierung zu schaffen, welche zum Ausbilden einer gleichmäßigen, dichten Asphalt-Deckschicht auf dem Schotterbett-Unterbau präzise handhabbar und dabei platzsparend einsetzbar sind.
  • Dieses Ziel wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung mit einem Verfahren zur kontinuierlichen Sanierung eines Gleis-Schotterbetts und seines Unterbaus erreicht, das umfasst:
    • vorübergehendes Ausheben des Gleises aus dem Schotterbett;
    • Abräumen des Schotterbetts;
    • Abräumen des Unterbaus;
    • Aufbringen eines neuen Unterbaus;
    • Ausbilden einer Asphalt-Deckschicht für den Unterbau aus der oberen Schicht des Unterbaus durch die Schritte:
      • entlang des Unterbaus kontinuierlich fortschreitendes Abfräsen und Hochwirbeln eines oberen Teils der genannten oberen Schicht,
      • Einsprühen von fluidisiertem Bitumen in die so entstehende Verwirbelungszone zur Bildung von fluidisiertem Asphalt,
      • Glätten des sich unter der Verwirbelungszone ablagernden Asphalts, und
      • Aushärtenlassen des geglätteten Asphalts zur Asphalt-Deckschicht;
    • und anschließend Aufbringen eines neuen Schotterbetts auf die Asphalt-Deckschicht.
  • Bei dem Verfahren der Erfindung kann die Abfrästiefe des fertig vorbereiteten Schotterbett-Unterbaus und damit gleichzeitig die Dicke der späteren Asphalt-Deckschicht sehr einfach eingestellt werden. Durch das Einsprühen von fluidisiertem Bitumen direkt in die Verwirbelungszone werden die Teilchen des hochgewirbelten Gesteinsmaterials einzeln benetzt, was einen sehr gleichmäßigen, fluidisierten Asphalt ergibt. Durch das folgende Ablagern, Glätten und Aushärtenlassen wird durch direktes Bearbeiten des Schotterbett-Unterbaus ohne aufwändige Einrichtungen zum Mischen und Temperieren von Fertigasphalt eine gleichmäßige Asphalt-Deckschicht ausgebildet. Diese Asphalt-Deckschicht härtet rascher aus, da das Gesteinsmaterial des vorbereiteten Unterbaus nicht wie bei Fertigasphalt erwärmt ist und deshalb das Abkühlen des Bitumens unterstützt. Mit einer einzigen Maschine wird in einem Arbeitsgang das gesamte Schotterbett saniert und dabei der neu aufgebrachte Unterbau mit einer Asphalt-Deckschicht abgedichtet, worauf das Gleis wieder befahrbar ist.
  • Um eine langlebige, dichte Asphalt-Deckschicht zu erhalten, ist es besonders vorteilhaft, wenn das Abfräsen bis zu einer Tiefe von 2 bis 10 cm, bevorzugt etwa 5 cm, der genannten oberen Schicht erfolgt.
  • Bevorzugt wird die Verwirbelungszone unter einer Abdeckhaube einer Bodenfräse gebildet, welche fortschreitend über den Schotterbett-Unterbau bewegt wird. Dadurch wird das Hochwirbeln des feinkörnigen Gesteinsmaterials beim Abfräsen begrenzt und es bildet sich eine klar definierte Verwirbelungszone zum besonders effektiven Einsprühen des fluidisierten Bitumens. Der dabei entstehende Asphalt ist somit besonders gleichmäßig.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird in die Verwirbelungszone eine solche Menge an Bitumen eingesprüht, dass eine Asphalt-Deckschicht mit maximal 20 Gew.-%, bevorzugt maximal 5 Gew.-%, Bitumen ausgebildet wird. Eine Asphalt-Deckschicht der genannten Dicke mit dem genannten Bitumenanteil ist gleichermaßen rohstoffsparend, belastbar und dauerhaft abdichtend.
  • Um die Viskosität des Bitumens beeinflussen zu können, ist es vorteilhaft, wenn dem Bitumen zumindest ein Zusatzstoff, bevorzugt Wachs, beigemischt wird.
  • Besonders bevorzugt wird in die Verwirbelungszone zusätzlich eine solche Menge an Wasser eingesprüht, dass der Asphalt beim Ablagern unter der Verwirbelungszone 8 bis 25 Gew.-%, bevorzugt etwa 13 Gew.-%, Wasser erhält; alternativ dazu wird der sich aus der Verwirbelungszone ablagernde Asphalt anschließend bis zu einem Wassergehalt von 8 bis 25 Gew.-%, bevorzugt etwa 13 Gew.-%, befeuchtet, bevor er aushärten gelassen wird. Solches Wasser dient der zusätzlichen Kühlung der Asphalt-Deckschicht und beschleunigt deren Aushärten, sodass sie noch rascher belastbar ist, wie dies besonders für kontinuierliche Verfahren erwünscht ist. Zugleich ist ein solcher Wassergehalt nicht so hoch, dass die ausgehärtete Asphalt-Deckschicht durch Wassereinschlüsse undicht bleibt.
  • Um das Aushärten weiter zu beschleunigen, ist es vorteilhaft, wenn in die Verwirbelungszone zusätzlich eine solche Menge an Zementstaub eingesprüht wird, dass der Asphalt beim Ablagern unter der Verwirbelungszone bis zu 1 Gew.-%, bevorzugt bis zu etwa 0,2 Gew.-%, Zement erhält.
  • Um die Beständigkeit des sanierten Schotterbetts und seines Unterbaus zu erhöhen, wird bevorzugt nach dem Abräumen des Unterbaus und vor dem Aufbringen eines neuen Unterbaus eine Folie oder ein Gewebe aufgebracht.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der aufgebrachte neue Unterbau vor dem Ausbilden der Asphalt-Deckschicht verdichtet wird. Dadurch wird ein fertiger Unterbau vorbereitet, der nach dem Ausbilden der Asphalt-Deckschicht sofort belastbar ist und keiner Nacharbeit und keiner weiteren Gleissperre bedarf.
  • Zur Ressourcenschonung und Reduktion des abzutransportierenden und zu deponierenden Abraums bei der Sanierung wird besonders bevorzugt der Schotterbett-Abraum nach Korngröße getrennt, wobei sein feinkörniger Anteil als untere Schicht des neuen Unterbaus rezykliert und lediglich eine darüber aufgebrachte obere Schicht aus neuem feinkörnigen Gesteinsmaterial gebildet wird. Die rezyklierte untere Schicht dient dabei im neuen Unterbau als Frostschutzschicht und die neue obere Schicht als Planumsschutzschicht. Die Korngröße des neuen Gesteinsmaterials der Planumsschutzschicht kann dabei an die Erfordernisse der auszubildenden Asphalt-Deckschicht angepasst werden.
  • Vorzugsweise wird der grobkörnige Anteil des Schotterbett-Abraums mit neuem grobkörnigen Gesteinsmaterial vermischt und als neues Schotterbett aufgebracht, um auch im Schotterbett Deponie- und Neumaterial zu sparen.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwischen unterer und oberer Schicht des Unterbaus eine weitere Folie oder ein weiteres Gewebe aufgelegt wird. Eine solche weitere Folie bzw. ein solches weiteres Gewebe stabilisieren den Unterbau und schirmen die obere Schicht des Unterbaus, die Planumsschutzschicht, gegenüber Bodeneinflüssen zusätzlich ab.
  • Um einen besonders langlebigen Unterbau mit dauerhafter Verdichtung zu erlangen, ist es besonders vorteilhaft, wenn die genannte obere Schicht vor dem Aufbringen der Asphalt-Deckschicht bis zu einem Wassergehalt von 2 bis 15 Gew.-%, bevorzugt etwa 5 bis 7 Gew.-% befeuchtet wird.
  • In einem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Schienenfahrzeug zur kontinuierlichen Sanierung eines Schotterbetts und seines Unterbaus, mit:
    • einer Schotterbett-Räumeinrichtung zum Abräumen des Schotterbetts, einer Unterbau-Räumeinrichtung zum Abräumen des Unterbaus, einer Unterbau-Aufbringeinrichtung zum Aufbringen eines neuen Unterbaus und einer Schotterbett-Aufbringeinrichtung zum Aufbringen eines neuen Schotterbetts,
    • welches Schienenfahrzeug sich dadurch auszeichnet, dass zwischen der Unterbau-Aufbringeinrichtung und der Schotterbett-Aufbringeinrichtung eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Ausbilden einer Asphalt-Deckschicht für den Unterbau aus einer oberen Schicht des Unterbaus angeordnet ist, welche Vorrichtung aufweist:
      • eine Bodenfräse mit einer darüberliegenden Abdeckhaube zur Begrenzung einer Verwirbelungszone zwischen Bodenfräse und Abdeckhaube,
      • eine in die Verwirbelungszone gerichtete, mit fluidisiertem Bitumen speisbare Sprüheinrichtung, und
      • eine der Bodenfräse nachgeordnete, von dieser mitgeführte Bodenglätteinrichtung.
  • Ein solches Schienenfahrzeug ist platzsparend, bedarf keiner Zufuhr von Fertigasphalt und weist darüber hinaus die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß den vorangegangenen Ausführungen auf.
  • In einer bevorzugten, besonders einfachen und wirksamen Ausführungsform weist die Bodenfräse zumindest eine etwa waagrecht gelagerte Fräswalze auf. Um besonders gleichmäßig in die Verwirbelungszone sprühen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Sprüheinrichtung eine über der Fräswalze angeordnete und zu dieser etwa parallel verlaufende Sprühleiste ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung eine weitere, mit Kühlwasser gespeiste Sprüheinrichtung auf, die in die Verwirbelungszone gerichtet ist, oder alternativ eine weitere, mit Kühlwasser gespeiste Sprüheinrichtung, die auf den Boden zwischen Bodenfräse und Bodenglätteinrichtung gerichtet ist. Eine solche weitere Sprüheinrichtung erlaubt das Kühlen der Asphalt-Deckschicht bei ihrem Ausbilden, was ihr Aushärten beschleunigt und eine rasche Belastbarkeit des Schotterbett-Unterbaus ermöglicht.
  • Um das Aushärten weiter zu beschleunigen, ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung eine mit Zementstaub gespeiste Sprüheinrichtung aufweist, die in die Verwirbelungszone gerichtet ist.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Schienenfahrzeugs sind die Schotterbett-Räumeinrichtung in einem schienenverfahrbaren Vormodul und die Unterbau-Räumeinrichtung, die Unterbau-Aufbringeinrichtung, die Vorrichtung zum Ausbilden einer Asphalt-Deckschicht und die Schotterbett-Aufbringeinrichtung in einem schienenverfahrbaren Hauptmodul angeordnet, wobei an das vordere und hintere Ende des Hauptmoduls je ein Antriebswagen gekuppelt ist, der über Mittel zum autarken Vortrieb sowie zum Betreiben zumindest einer Einrichtung eines benachbarten Moduls verfügt, und wobei das Vormodul lösbar an das dem Hauptmodul abgewandte Ende des vorderen Antriebswagens gekuppelt ist.
  • Eine solche Modularisierung des Schienenfahrzeugs vereinfacht das Abkuppeln des Vormoduls und etwaiger an dieses gekuppelter weiterer Wagen, wodurch das Hauptmodul an bestehende Weichen nahe heranarbeiten kann, ohne dass dabei der folgende Gleisabschnitt zu sperren ist ("signalfreies Arbeiten"). Durch das Kuppeln je eines Antriebswagens an das vordere und hintere Ende des Hauptmoduls wird außerdem eine gleichmäßige Belastung des Gleises vor der Unterbau-Räumeinrichtung und nach den Aufbringeinrichtungen erzielt, was einer höheren Qualität des sanierten Schotterbetts und seines Unterbaus förderlich ist.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn das Vormodul, gegebenenfalls über zwischenliegende Wagen, an einen weiteren Antriebswagen gekuppelt ist, der über Mittel zum autarken Vortrieb sowie zum Betreiben zumindest einer Einrichtung des Vormoduls verfügt. Somit müssen beim An- und Abkuppeln des Vormoduls vom Hauptmodul keine weiteren Betriebsmittel an- und abgekuppelt werden und das Vormodul ist auch getrennt vom Hauptmodul flexibel betreib- und verfahrbar.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den beigeschlossenen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1 ein Schienenfahrzeug zur kontinuierlichen Sanierung eines Schotterbetts und seines Unterbaus gemäß dem Stand der Technik in einer schematischen Draufsicht;
    • die Fig. 2a und 2b ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug im Ganzen (Fig. 2a) bzw. mit vom Hauptmodul abgekuppelten Vormodul (Fig. 2b) jeweils auf einer Gleisanlage in einer schematischen Draufsicht;
    • Fig. 3 das Schienenfahrzeug von Fig. 2a in einer Seitenansicht mit schematischem Materialfluss;
    • Fig. 4a das Vormodul des Schienenfahrzeugs von Fig. 3 mit detailliertem Materialfluss in einer schematischen Seitenansicht;
    • Fig. 4b das Hauptmodul des Schienenfahrzeugs von Fig. 3 mit detailliertem Materialfluss in einer schematischen Seitenansicht;
    • Fig. 5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum kontinuierlichen Ausbilden einer Asphalt-Deckschicht in schematischer Seitenansicht und teilweisem Querschnitt; und
    • Fig. 6 ein saniertes Schotterbett mit Unterbau und aufliegendem Gleis in schematischem Querschnitt.
  • Gemäß Fig. 1 verfährt ein Schienenfahrzeug 1' herkömmlicher Bauart auf einem Gleis 2 kontinuierlich in Arbeitsrichtung 3 und saniert ein Schotterbett 4 (Fig. 4) und seinen Unterbau 5. Das Gleis 2 aus Schwellen 7, Schienen 8 und Kleineisen (nicht dargestellt) bleibt auch während des Sanierens intakt. Das Schienenfahrzeug 1' verfügt über einen Arbeitswagen 9, zwei Antriebswagen 10, hier zum Beispiel an beiden Enden des Schienenfahrzeugs 1' dargestellt, und weitere Wagen 11 ("Hilfswagen"), welche vor allem als Materialspeicher dienen.
  • In der Darstellung von Fig. 1 gelangt das Schienenfahrzeug 1' mit seinem vorderen Antriebswagen 10 an eine in Arbeitsrichtung 3 gelegene Weiche 12. Soll der Arbeitswagen 9 die Sanierung von Schotterbett 4 und Unterbau 5 fortführen, so muss der in Arbeitsrichtung 3 auf die Weiche 12 folgende Abschnitt 13 des Gleises 2 für anderen Verkehr gesperrt werden.
  • Im Unterschied zu diesem Stand der Technik zeigen die Fig. 2 bis 5 ein Schienenfahrzeug 1 gemäß der Erfindung mit einem schienenverfahrbaren Vormodul 14 (Fig. 4a) zum Ausräumen des Schotterbetts 4 und einem schienenverfahrbaren Hauptmodul 15 (Fig. 4b) zum Abräumen des Unterbaus 5 und Aufbringen von neuem Unterbau 16 und Schotterbett 17. An das vordere und hintere Ende des Hauptmoduls 15 ist je ein Antriebswagen 10', 10" gekuppelt, der über Mittel zum autarken Vortrieb (nicht dargestellt) sowie Mittel 18 zum Betreiben des Hauptmoduls 15 verfügt, z.B. Hydraulikaggregate, Generatoren, Kompressoren etc. Das Vormodul 14 ist dabei lösbar an das dem Hauptmodul 15 abgewandte Ende des vorderen Antriebswagens 10' gekuppelt.
  • Analog der Darstellung des Schienenfahrzeugs 1' in Fig. 1 nähert sich in Fig. 2a das Schienenfahrzeug 1 in Arbeitsrichtung 3 der Weiche 12 des Gleises 2. Wie in Fig. 2b dargestellt, kann das Vormodul 14 nun jedoch vom Hauptmodul 15 bzw. dem zwischengekuppelten vorderen Antriebswagen 10' abgekuppelt und mithilfe eines - gegebenenfalls über zwischenliegende Hilfswagen 11 gekuppelten - weiteren Antriebswagens 10 autark verfahren und auch weiter betrieben werden. Soll der in Arbeitsrichtung 3 hinter der Weiche 12 gelegene Abschnitt 13 des Gleises 2 für anderen Verkehr frei gehalten werden, so fährt das Vormodul 14 aus diesem Abschnitt 13, während das Hauptmodul 15 in Arbeitsrichtung 3 näher an die Weiche 12 heranarbeiten kann.
  • Selbstverständlich könnte die Wagenfolge im Schienenfahrzeug 1, insbesondere jene der Hilfswagen 11, von der Darstellung abweichen; so könnten z.B. der Antriebswagen 10 des Vormoduls 14 direkt vor dieses gekuppelt sein und etwaige Hilfswagen 11 für das Vormodul 14 an das vordere Ende des Antriebswagens 10. Auch könnten zusätzliche Hilfswagen 11 und gegebenenfalls weitere Antriebswagen 10 zwischengekuppelt sein.
  • Wie in den Fig. 3 und 4a dargestellt, räumt das Vormodul 14 mittels einer Schotterbett-Räumeinrichtung 19, z.B. einer Räumkette, das bestehende Schotterbett 4 unter dem Gleis 2 ab, während dieses mittels einer ersten Gleishebeeinrichtung 20 angehobenen ist, und führt den Schotterbett-Abraum 21 einer Trenneinrichtung 22 zu. Die Trenneinrichtung 22 trennt den Schotterbett-Abraum 21 nach Korngröße und führt dessen feinkörnigen Anteil 23 dem Hauptmodul 15 zur Wiederverwendung (Rezyklierung) zu. Der grobkörnige Anteil 24 wird nach dem Durchlaufen einer Aufbereitungseinrichtung 25, welche sich gemäß Fig. 3 beispielsweise in einem Hilfswagen 11 befindet, ebenfalls dem Hauptmodul 15 zugeführt und dort wiederverwendet (rezykliert). Die Abläufe im Hauptmodul 15 beim Wiederverwenden des rezyklierten Schotterbett-Abraums 21 bzw. 23, 24 werden weiter unten noch im Detail erläutert. Nach dem Ausräumen des Schotterbetts 4 wird das intakte Gleis 2 auf den Gleisunterbau 5 abgelegt und vom hinteren Drehgestell 14' des Vormoduls 14, dem Antriebswagen 10' und dem vorderen Drehgestell 15' des Hauptmoduls 15 befahren.
  • Gemäß den Fig. 3 und 4b hebt das Hauptmodul 15 mit einer zweiten Gleishebeeinrichtung 26 das Gleis 2 vom Gleisunterbau 5 nochmals ab und räumt zunächst mithilfe einer Unterbau-Räumeinrichtung 27, z.B. einer Räumkette, den bestehenden Unterbau 5 aus. Der Unterbau-Abraum 28 wird deponiert und dazu einer Siloeinheit 29, in Fig. 3 in einem weiteren Hilfswagen 11 gezeigt, zugeführt und dort zwischengelagert. Falls das bestehende Gleis 2 ohne Unterbau 5, alleine in einem Schotterbett 4 gelagert war, entfällt dieser Schritt. Auf das so entstandene bzw. freigelegte Planum 30 wird mit einer Unterbau-Aufbringeinrichtung 31 der neue Unterbau 16 aufgebracht.
  • In der in Fig. 4b gezeigten Ausführungsform ist die Unterbau-Aufbringeinrichtung 31 in eine erste Unterbau-Aufbringeinheit 32 und eine zweite Unterbau-Aufbringeinheit 33 geteilt. Mit der ersten Unterbau-Aufbringeinheit 32 wird eine untere Schicht 34 des neuen Unterbaus 16 aufgebracht. Als untere Schicht 34 wird bevorzugt der feinkörnige Anteil 23 des Schotterbett-Abraums 21 wiederverwendet. Mit der nachgelagerten zweiten Unterbau-Aufbringeinheit 33 wird auf die untere Schicht 34 eine obere Schicht 35 des neuen Unterbaus 16 aufgebracht. Dazu wird die Unterbau-Aufbringeinheit 33 mit neuem, feinkörnigen Gesteinsmaterial 36 aus einem Feinmaterialspeicher 37 gespeist.
  • Das feinkörnige Gesteinsmaterial 36 kann vor dem Einbringen in einer optionaler Unterbau-Mischeinrichtung 38 mit Wasser 39 aus einem Wassertank 40 befeuchtet werden. Alternativ könnte der neue Unterbau 16 auch nach dem Aufbringen des feinkörnigen Gesteinsmaterials 36 mittels einer am Hauptmodul 15 angebrachten Sprüheinrichtung (nicht dargestellt) befeuchtet werden oder das Befeuchten gänzlich entfallen. Bevorzugt jedoch wird die obere Schicht 35 des neuen Unterbaus 16 bis zu einem Wassergehalt von 2 bis 15 Gew.-%, bevorzugt etwa 5 bis 7 Gew.-%, befeuchtet und der so aufgebrachte Unterbau 16 mit einer Bodenverdichtereinheit 41 verdichtet.
  • Optional kann vor dem Einbringen des neuen Unterbaus 16 auf das Planum 30 eine Folie 42 oder ein Gewebe 43 aufgelegt oder wie in Fig. 4b von einem Rollenspeicher 44 abgerollt werden. Fig. 4b zeigt auch eine optionale weitere Bodenverdichtereinheit 45, welche bereits vor dem Auflegen der Folie 42 bzw. des Gewebes 43 das Planum 30 verdichtet. In ähnlicher Weise kann, wenn gewünscht, zwischen unterer und oberer Schicht 34, 35 des neuen Unterbaus 16 eine weitere Folie 42' oder ein weiteres Gewebe 43' aufgelegt oder von einem weiteren Rollenspeicher 44' abgerollt werden. Auch kann eine optionale weitere Bodenverdichtereinheit 45' bereits vor dem Auflegen der Folie 42' bzw. des Gewebes 43' die untere Schicht 34 des neuen Unterbaus 16 verdichten.
  • Wird der neue Unterbau 16 von der Unterbau-Aufbringeinrichtung 31 einschichtig aufgebracht, so wird er entweder ausschließlich aus neuem feinkörnigen Gesteinsmaterial 36, aus rezykliertem feinkörnigen Anteil 23 des Schotterbett-Abraums 21 oder aus einer Mischung aus diesen beiden aufgebaut, welche vor dem Aufbringen beispielsweise in der Unterbau-Mischeinrichtung 38 hergestellt wird. Die Folien 42, 42' bzw. die Gewebe 43, 43' würden in diesem Fall auf das Planum 30 und/oder den neuen Unterbau 16 aufgelegt werden oder gänzlich entfallen.
  • Eine in Fig. 5 im Detail dargestellte, nachgeordnete Vorrichtung 46 dient dem Ausbilden einer Asphalt-Deckschicht 47 für den neuen Schotterbett-Unterbau 16. Die Vorrichtung 46 verfügt über eine Bodenfräse 48 mit einer etwa waagrecht gelagerten Fräswalze 49 unter einer Abdeckhaube 50. Die Fräswalze 49 fräst entlang des Schotterbett-Unterbaus 16 kontinuierlich fortschreitend zumindest einen oberen Teil 51 der oberen Schicht 35 aus feinkörnigem Gesteinsmaterials 36 ab und wirbelt das abgefräste feinkörnige Gesteinsmaterial 36 dabei hoch. Unter der Abdeckhaube 50 entsteht dabei eine Verwirbelungszone 52 aus hochgewirbelten Teilchen 53 des feinkörnigen Gesteinsmaterials 36, in welche eine Sprüheinrichtung 54 gerichtet ist, die mit fluidisiertem Bitumen 55 gespeist ist bzw. eingespeistes Bitumen fluidisiert.
  • Unter "Fluidisieren" des Bitumens 55 ist hier sowohl dessen Verflüssigen, z.B. durch Erwärmen und/oder Beimischen von Zusatzstoffen zu verstehen, um eine Bitumen-Emulsion zu erhalten, wie weiter unten genauer ausgeführt, als auch das Herstellen eines Mehrphasengemischs aus festem bzw. flüssigem Bitumen 55 und einer Flüssigkeit bzw. einem Gas gegebenenfalls mit weiteren Zusatzstoffen. So kann das Bitumen 55 auch durch die Sprüheinrichtung 54 beim Einsprühen fluidisiert werden.
  • Das Bitumen 55 wird aus einem in einem Hilfswagen 11 gelagerten, gegebenenfalls temperierbaren Bitumentank 56 zugeführt und erforderlichenfalls bis zur Sprüheinrichtung 54 weiter temperiert. Die Sprüheinrichtung 54 ist bevorzugt als Sprühleiste (in Fig. 5 nicht sichtbar) aufgebaut, welche über der Fräswalze 49 angeordnet ist und zu dieser etwa parallel verläuft.
  • In der Verwirbelungszone 52 setzen sich die eingesprühten Tröpfchen des fluidisierten Bitumens 55 gleichmäßig an der Oberfläche der hochgewirbelten Teilchen 53 des feinkörnigen Gesteinsmaterials 36 ab und bilden so fluidisierten Asphalt 57, welcher sich fortwährend unter der Verwirbelungszone 52 ablagert. Der abgelagerte Asphalt 57 wird anschließend mit einer Bodenglätteinrichtung 58 zu einer gleichmäßigen Asphalt-Deckschicht 47 geglättet, welche in der Folge aushärten gelassen wird.
  • Die Bodenfräse 48 bzw. gegebenenfalls die gesamte Vorrichtung 46 ist am Hauptmodul 15 höhenverstellbar gelagert, wobei das Abfräsen bis zu einer Tiefe von 2 bis 10 cm der oberen Schicht 35, bevorzugt etwa 5 cm, erfolgt, d.h. der obere Teil 51 diese Schichtdicke hat. Zur Anpassung an die Breite des neuen Unterbaus 16 kann die Vorrichtung 46 auch über zwei oder mehr versetzt hintereinander angeordnete, quer zur Arbeitsrichtung 3 verschiebliche Fräswalzen 49 verfügen (nicht dargestellt), deren Arbeitsbereiche je nach Breite des neuen Schotterbett-Unterbaus 16 mehr oder weniger überlappend eingestellt werden.
  • In die Verwirbelungszone 52 wird eine solche Menge an Bitumen 55 eingesprüht, dass die ausgebildete Asphalt-Deckschicht 47 maximal 20 Gew.-%, bevorzugt maximal 5 Gew.-%, Bitumen 55 aufweist. Dem Bitumen 55 werden dabei optional Zusatzstoffe beigemischt, welche dessen Eigenschaften beeinflussen bzw. dessen Fluidisieren unterstützen. Solche Zusatzstoffe sind an sich bekannt, beispielsweise kann durch Beimischen von Wachs die Viskosität von Bitumen 55 verändert werden. Somit können Temperatur, Viskosität und Einsprühmenge des Bitumens 55 an Temperatur, Feuchtigkeit, Korngröße und weitere Eigenschaften des hochgewirbelten Gesteinsmaterials 36 des neuen Unterbaus 16 angepasst werden.
  • Optional wird der Asphalt 57 mit zusätzlichem Wasser 39 (in Fig. 5 nicht dargestellt) aus dem Wassertank 40 gekühlt, wodurch er beim Ablagern aus der Verwirbelungszone 52 einen Wasseranteil von 8 bis 25 Gew.-%, bevorzugt etwa 13 Gew.-%, erhält. Das Kühlwasser 39 kann dabei direkt in die Verwirbelungszone 52 und/oder auf den bereits abgelagerten Asphalt 57 zwischen Abdeckhaube 50 und Bodenglätteinrichtung 58 gesprüht werden. Auch kann optional Zementstaub in die Verwirbelungszone 52 eingesprüht werden (nicht dargestellt), sodass der Asphalt 57 beim Ablagern aus der Verwirbelungszone 52 einen Zementanteil von bis zu 1 Gew.-%, bevorzugt bis zu etwa 0,2 Gew.-% erhält.
  • Das beschriebene Verfahren zur Herstellung der Asphalt-Deckschicht 47 ist, wie für den Fachmann ersichtlich, auch diskontinuierlich (d.h. abschnittsweise) und/oder auf einen bestehenden Schotterbett-Unterbau 5 anwendbar; ein solcher bestehender Unterbau 5 sollte jedoch zumindest einen oberen Teil 51 aus feinkörnigem Gesteinsmaterial 36 aufweisen, um eine gleichmäßig dichte Asphalt-Deckschicht 47 darauf ausbilden zu können.
  • Zurückkehrend zu Fig. 4b wird auf die so erzeugte Asphalt-Deckschicht 47 anschließend von einer Schotterbett-Aufbringeinrichtung 59 das neue Schotterbett 17 aufgebracht. Dazu wird z.B. in einer Schotterbett-Mischeinrichtung 60 der grobkörnige Anteil 24 des Schotterbett-Abraums 21 nach dessen Wiederaufbereitung mit neuem grobkörnigen Gesteinsmaterial 61 aus einem Grobmaterialspeicher 62 vermischt und der Schotterbett-Aufbringeinrichtung 59 zugeführt.
  • Nach dem Aufbringen des neuen Schotterbetts 17 wird das angehobene Gleis 2 wieder darauf abgelegt und in an sich bekannter Weise mit weiterem grobkörnigen Gesteinsmaterial 61 bzw. einer Mischung von diesem mit dem wiederaufbereiteten grobkörnigen Anteil 24 verfüllt und anschließend gestopft. Ist kein Rezyklieren des grobkörnigen Anteils 24 des Schotterbett-Abraums 21 erwünscht, so kann die Mischeinrichtung 60 entfallen und das neue Schotterbett 17 wird direkt aus neuem grobkörnigen Gesteinsmaterial 61 aufgebaut.
  • In Fig. 3 ist gut erkennbar, dass die an das vordere und hintere Ende des Hauptmoduls 15 gekuppelten, schweren Antriebswagen 10', 10" eine gleichmäßige Belastung des Gleises 2 zu beiden Seiten des Hauptmoduls 15 bewirken, was Schlingertendenzen des von der zweiten Gleishebeeinrichtung 26 angehobenen ("hochgespindelten") Gleises 2 beim Arbeiten und Verfahren entgegenwirkt.
  • Das sanierte Schotterbett 17 und sein Unterbau 16 sind in Fig. 6 im Querschnitt dargestellt. Auf dem Planum 30 ist auf der optionalen Folie 42 oder dem optionalen Gewebe 43 eine untere Schicht 34 aus dem feinkörnigen Anteil 23 des Schotterbett-Abraums 21 aufgebracht. Diese untere Schicht 34 hat eine Dicke von z.B. etwa 5 bis 30 cm, bevorzugt etwa 10 bis 20 cm. Optional folgt eine weitere Folie 42' oder ein weiteres Gewebe 43'. Darüber ist die obere Schicht 35 des neuen Unterbaus 16 mit einer Asphalt-Deckschicht 47 aufgebracht. Sie ist zusammen mit der Asphalt-Deckschicht 47 z.B. etwa 20 bis 80 cm, bevorzugt etwa 30 bis 40 cm dick. Über dem Unterbau 16 liegt das neue Schotterbett 17, in welchem das Gleis 2 aus Schwellen 7, Schienen 8 und Kleineisen lagert.
  • Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst alle Varianten, Kombinationen und Modifikationen, die in den Rahmen der angeschlossenen Ansprüche fallen. So ist etwa die dargestellte Wagenfolge des Schienenfahrzeugs 1, soweit nicht explizit anders ausgeführt, lediglich beispielhaft zu sehen. Die in Fig. 3 dargestellten Fein- bzw. Grobmaterialspeicher 37, 62, Wasser- bzw. Bitumentanks 40, 56 und die Siloeinheit 29 können von unterschiedlichsten Fassungsvermögen und auf mehrere Hilfswagen 11 verteilt oder auf gemeinsamen Hilfswagen 11 zusammengefasst sein. Auch ist der dargestellte Materialfluss lediglich beispielhaft zu sehen und von der tatsächlichen Wagenfolge abhängig; er wird in an sich bekannter Weise durch Förderbänder, Rohr- und/oder Schlauchleitungen bewerkstelligt, welche von den in den Antriebswagen 10, 10', 10" untergebrachten Mitteln 18 angetrieben werden.
  • Weitere Ausführungsformen sind beispielsweise ein Schienenfahrzeug 1 zur kontinuierlichen Sanierung eines Schotterbetts 4 und seines Unterbaus 5, welches aufweist:
    • ein schienenverfahrbares Vormodul 14 mit einer ersten Gleishebeeinrichtung 20 zum vorübergehenden Ausheben des Gleises 2 aus dem Schotterbett 4 in einem ersten Arbeitsbereich und einer Schotterbett-Räumeinrichtung 19 zum Abräumen des Schotterbetts 4 im ersten Arbeitsbereich; und
    • ein schienenverfahrbares Hauptmodul 15 mit einer zweiten Gleishebeeinrichtung 26 zum vorübergehenden Anheben des Gleises 2 vom Schotterbett-Unterbau 5 in einem zweiten Arbeitsbereich, einer Unterbau-Räumeinrichtung 27 zum Abräumen des Unterbaus 5 im zweiten Arbeitsbereich, einer Unterbau-Aufbringeinrichtung 31 zum Aufbringen eines neuen Unterbaus 16 im zweiten Arbeitsbereich und einer Schotterbett-Aufbringeinrichtung 59 zum Aufbringen eines neuen Schotterbetts 17 im zweiten Arbeitsbereich,
    • wobei an das vordere und hintere Ende des Hauptmoduls 15 je ein Antriebswagen 10', 10" gekuppelt ist, der über Mittel zum autarken Vortrieb sowie zum Betreiben 18 zumindest einer Einrichtung 19, 27, 31, 46, 59 eines benachbarten Moduls 14, 15 verfügt, und wobei das Vormodul 14 lösbar an das dem Hauptmodul 15 abgewandte Ende des vorderen Antriebswagens 10' gekuppelt ist;
    • mit einem oder mehreren der folgenden Merkmale:
      • das Vormodul 14 kann, gegebenenfalls über zwischenliegende Wagen 11, an einen weiteren Antriebswagen 10 gekuppelt sein, der über Mittel zum autarken Vortrieb sowie zum Betreiben 18 zumindest einer Einrichtung 19 des Vormoduls 14 verfügt;
      • eine an den Abraum-Ausgang der Schotterbett-Räumeinrichtung 19 angeschlossene Trenneinrichtung 22 kann zum Trennen des Schotterbett-Abraums 21 nach Korngröße vorgesehen sein, wobei der feinkörnige Anteil 23 des Abraums 21 der Unterbau-Aufbringeinrichtung 31 als untere Schicht 34 des neuen Unterbaus 16 zugeführt ist;
      • der grobkörnige Anteil 24 des Abraums 21 kann über eine Aufbereitungseinrichtung 25 der Schotterbett-Aufbringeinrichtung 59 zugeführt sein;
      • es kann mit einer Sprüheinrichtung zum Befeuchten des neuen Unterbaus 16 ausgestattet sein;
      • zwischen Unterbau-Aufbringeinrichtung 31 und Schotterbett-Aufbringeinrichtung 59 kann eine Bodenverdichtereinheit 41 angeordnet sein;
      • zwischen Unterbau-Aufbringeinrichtung 31 und Schotterbett-Aufbringeinrichtung 59 kann eine Vorrichtung 46 zum Ausbilden einer Asphalt-Deckschicht 47 für den neuen Unterbau 16 angeordnet sein;
      • die genannte Vorrichtung 46 kann umfassen:
        • eine schienenverfahrbare Bodenfräse 48 mit einer darüberliegenden Abdeckhaube 50 zur Begrenzung einer Verwirbelungszone 52 zwischen Bodenfräse 48 und Abdeckhaube 50,
        • eine in die Verwirbelungszone 52 gerichtete, mit fluidisiertem Bitumen 55 speisbare Sprüheinrichtung 54, und
        • eine der Bodenfräse 48 nachgeordnete, von dieser mitgeführte Bodenglätteinrichtung 58;
      • die Bodenfräse 48 kann zumindest eine etwa waagrecht gelagerte Fräswalze 49 aufweisen; und/oder
      • die Sprüheinrichtung 54 kann eine über der Fräswalze 49 zu dieser etwa parallel verlaufende Sprühleiste sein.

Claims (20)

  1. Verfahren zur kontinuierlichen Sanierung eines Gleis-Schotterbetts und seines Unterbaus, umfassend:
    vorübergehendes Ausheben des Gleises (2) aus dem Schotterbett (4);
    Abräumen des Schotterbetts (4);
    Abräumen des Unterbaus (5);
    Aufbringen eines neuen Unterbaus (16);
    Ausbilden einer Asphalt-Deckschicht (47) für den Unterbau (16) aus der oberen Schicht (35) des Unterbaus (16) durch die Schritte:
    - entlang des Unterbaus (16) kontinuierlich fortschreitendes Abfräsen und Hochwirbeln eines oberen Teils (51) der genannten oberen Schicht (35),
    - Einsprühen von fluidisiertem Bitumen (55) in die so entstehende Verwirbelungszone (52) zur Bildung von fluidisiertem Asphalt (57),
    - Glätten des sich unter der Verwirbelungszone (52) ablagernden Asphalts (57), und
    - Aushärtenlassen des geglätteten Asphalts (57) zur Asphalt-Deckschicht (47);
    und anschließend Aufbringen eines neuen Schotterbetts (17) auf die Asphalt-Deckschicht (47).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abfräsen bis zu einer Tiefe von 2 bis 10 cm, bevorzugt etwa 5 cm, der genannten oberen Schicht (35) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Verwirbelungszone (52) zusätzlich eine solche Menge an Wasser (39) eingesprüht wird, dass der Asphalt (57) beim Ablagern unter der Verwirbelungszone (52) 8 bis 25 Gew.-%, bevorzugt etwa 13 Gew.-%, Wasser (39) erhält.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der sich aus der Verwirbelungszone (52) ablagernde Asphalt (57) anschließend bis zu einem Wassergehalt von 8 bis 25 Gew.-%, bevorzugt etwa 13 Gew.-%, befeuchtet wird, bevor er aushärten gelassen wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abräumen des Unterbaus und vor dem Aufbringen des neuen Unterbaus eine Folie (42) oder ein Gewebe (43) aufgelegt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der aufgebrachte neue Unterbau (16) vor dem Ausbilden der Asphalt-Deckschicht (47) verdichtet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schotterbett-Abraum (21) nach Korngröße getrennt wird, wobei sein feinkörniger Anteil (23) als untere Schicht (34) des neuen Unterbaus (16) rezykliert und darüber eine obere Schicht (35) aus neuem feinkörnigen Gesteinsmaterial (36) aufgebracht wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der grobkörnige Anteil (24) des Schotterbett-Abraums (21) mit neuem grobkörnigen Gesteinsmaterial (61) vermischt und als neues Schotterbett (17) aufgebracht wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen unterer und oberer Schicht (34, 35) des Unterbaus (16) eine weitere Folie (42') oder ein weiteres Gewebe (43') aufgelegt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte obere Schicht (35) vor dem Ausbilden der Asphalt-Deckschicht (47) bis zu einem Wassergehalt von 2 bis 15 Gew.-%, bevorzugt etwa 5 bis 7 Gew.-% befeuchtet wird.
  11. Schienenfahrzeug zur kontinuierlichen Sanierung eines Schotterbetts und seines Unterbaus, mit:
    einer Schotterbett-Räumeinrichtung (19) zum Abräumen des Schotterbetts (4), einer Unterbau-Räumeinrichtung (27) zum Abräumen des Unterbaus (5), einer Unterbau-Aufbringeinrichtung (31) zum Aufbringen eines neuen Unterbaus (16) und einer Schotterbett-Aufbringeinrichtung (59) zum Aufbringen (59) eines neuen Schotterbetts (17),
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Unterbau-Aufbringeinrichtung (31) und der Schotterbett-Aufbringeinrichtung (59) eine Vorrichtung (46) zum kontinuierlichen Ausbilden einer Asphalt-Deckschicht (47) für den Unterbau (16) aus einer oberen Schicht (35) des Unterbaus (16) angeordnet ist, welche Vorrichtung (46) aufweist:
    eine Bodenfräse (48) mit einer darüberliegenden Abdeckhaube (50) zur Begrenzung einer Verwirbelungszone (52) zwischen Bodenfräse (48) und Abdeckhaube (50),
    eine in die Verwirbelungszone (52) gerichtete, mit fluidisiertem Bitumen (55) speisbare Sprüheinrichtung (54), und
    eine der Bodenfräse (48) nachgeordnete, von dieser mitgeführte Bodenglätteinrichtung (58).
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfräse (48) zumindest eine etwa waagrecht gelagerte Fräswalze (49) aufweist und dass die Sprüheinrichtung (54) eine über der Fräswalze (49) angeordnete und zu dieser etwa parallel verlaufende Sprühleiste ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine weitere, mit Kühlwasser (39) gespeiste Sprüheinrichtung aufweist, die in die Verwirbelungszone (52) oder auf den Boden zwischen Bodenfräse (48) und Bodenglätteinrichtung (58) gerichtet ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine mit Zementstaub gespeiste Sprüheinrichtung aufweist, die in die Verwirbelungszone (52) gerichtet ist.
  15. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch eine an den Abraum-Ausgang der Schotterbett-Räumeinrichtung (19) angeschlossene Trenneinrichtung (22) zum Trennen des Schotterbett-Abraums (21) nach Korngröße, wobei der feinkörnige Anteil (23) des Abraums (21) der Unterbau-Aufbringeinrichtung (31) als untere Schicht (34) des neuen Unterbaus (16) zugeführt ist.
  16. Schienenfahrzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der grobkörnige Anteil (24) des Abraums (21) über eine Aufbereitungseinrichtung (25) der Schotterbett-Aufbringeinrichtung (59) zugeführt ist.
  17. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Schienenfahrzeug (1) mit einer Sprüheinrichtung zum Befeuchten des Unterbaus (16) ausgestattet ist.
  18. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Unterbau-Aufbringeinrichtung (31) und Schotterbett-Aufbringeinrichtung (59) eine Bodenverdichtereinheit (41) angeordnet ist.
  19. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schotterbett-Räumeinrichtung (19) in einem schienenverfahrbaren Vormodul (14) und die Unterbau-Räumeinrichtung (27), die Unterbau-Aufbringeinrichtung (31), die Vorrichtung (46) zum Ausbilden einer Asphalt-Deckschicht (47) und die Schotterbett-Aufbringeinrichtung (59) in einem schienenverfahrbaren Hauptmodul (15) angeordnet sind, wobei an das vordere und hintere Ende des Hauptmoduls (15) je ein Antriebswagen (10', 10") gekuppelt ist, der über Mittel zum autarken Vortrieb sowie zum Betreiben (18) zumindest einer Einrichtung (19, 20, 22, 26, 27, 31, 41, 44, 44', 45, 45', 46, 59) eines benachbarten Moduls (14, 15) verfügt, und wobei das Vormodul (14) lösbar an das dem Hauptmodul (15) abgewandte Ende des vorderen Antriebswagens (10') gekuppelt ist.
  20. Schienenfahrzeug nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Vormodul (14), gegebenenfalls über zwischenliegende Wagen (11), an einen weiteren Antriebswagen (10) gekuppelt ist, der über Mittel zum autarken Vortrieb sowie zum Betreiben (18) zumindest einer Einrichtung (19, 20, 22) des Vormoduls (14) verfügt.
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