[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung für ein Schienensystem,
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gemäss [1], Klaus Lieberenz et. al., Dynamische
Stabilität der Fahrbahn, Edition ETR 2005, erfolgt durch Anhebung der Betriebsgeschwindigkeit
eine Erhöhung der Beanspruchung der Fahrbahn und des Unterbaus. Dabei treten statische
bzw. quasistatische und auch dynamische Lasteintragungen auf, die für Belastungen
und Emissionen besonders relevant sind. Es wurde festgestellt, dass in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit sowie typischer Abstände im Fahrzeug-Fahrweg-System - wie
Drehgestell- und Achsabstände, aber auch durch Radunrundheiten und Schienenriffel-periodisch
wiederkehrende Lasteintragungen in unterschiedlichen Frequenzbereichen erfolgen, die
zu erhöhten Belastungen führen. Anhand von Modellrechnungen wurde nachgewiesen, dass
elastische Elemente, wie Zwischenlagen, Schwellensohlen und Unterschottermatten im
Oberbau zur Reduktion dieser Belastungen beitragen können.
[0002] Die [2],
DE102013209495A1 beschreibt eine Schwellensohle, die aus einem hochpolymeren elastischen Material
besteht und die zur direkten Anbindung an eine Spannbetonschwelle aus frischem, ungebundenen
Beton vorgesehen ist, zum Zweck der Schotterschonung, sowie zur Schwingungs- und Schallentkopplung
beim Gleisbau für den Schienenverkehr.
[0003] Zu beachten ist, dass das gesamte Schienensystem ein Schwingungssystem bildet, welches
im Wesentlichen aus dem Radsatz mit schwingungsfähiger unabgefederter Radsatzmasse,
der Schiene, der Schienenzwischenlage, der Schwelle mit allfälliger Besohlung, Schotter
und Unterbau (z.B. Erdreich, Betonplatte, Tunnelsohle, etc.) besteht. Die obere Kopplungsebene
wird durch die Schienen und die untere Kopplungsebene durch das Fundament und das
Erdreich gebildet. Schwingungen können in der oberen Kopplungsebene über die Eisenbahnschienen
und in der unteren Kopplungsebene durch das Fundament und Erdreich von Schwelle zu
Schwelle gelangen. Durch die Einwirkungen der Räder eines Schienenfahrzeugs auf die
Schienen werden mechanische Schwingungen über die Schwellen in den Schotter und den
Unterbau (z.B. Erdreich) eingekoppelt. Durch die Erschütterungen der Schwellen und
des Erdreichs resultieren einerseits Belastungen und möglicherweise Beschädigungen
des Gleisober- und Gleisunterbaus (nachfolgend Schienensystem) und andererseits akustische
und dynamische Beeinträchtigungen im Nahbereich der Eisenbahnschienen, z.B. in naheliegenden
Gebäuden.
[0004] Aus der
EP3121333A1 ist eine schwingungsdämmende Bahngleisauflagerung bekannt, deren Schienen mittels
Schwellen samt Schotterbett oder Gleistragplatten auf einem Betonbalken ruhen. Die
Bahngleisauflagerung umfasst eine Federeinrichtung, die aus Metallfedern oder einem
Elastomer besteht und unterhalb des Gleises zwischen dem Betonbalken und einem Fundament
angeordnet ist. Zusätzlich zur und neben der Federeinrichtung sind zwischen dem Betonbalken
und dem Fundament Stossdämpfungselemente angeordnet, die parallel mit der Federeinrichtung
zur Wirkung gelangen.
[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Lagervorrichtung
für ein Schienensystem zu schaffen.
[0006] Insbesondere ist eine Lagervorrichtung zu schaffen, mit der einerseits die Belastungen
des Schienensystems und andererseits störende akustische Einwirkungen auf den Nahbereich
der Eisenbahnschienen wesentlich reduziert werden können.
[0007] Der normale Oberbau, aber auch spezielle Störstellen im Eisenbahnnetz, wie Weichen,
Isolierstösse, eine zu geringe Schotterdicke, Übergänge, Brücken, Tunnel, etc., sollen
bezüglich schädlichen Schwingungen, Vibrationen und Erschütterungen verbessert werden.
Schotter und Unterbau in verkehrstechnisch hochbelasteten Strecken, bei denen Wartungseinsätze
nur noch beschränkt möglich sind, sollen durch Einsatz der verbesserten Lagervorrichtungen
eine höhere Lebensdauer erhalten.
[0008] Erfindungsgemässe Lagervorrichtungen sollen in allen erforderlichen Ausgestaltungen
realisierbar sein und uneingeschränkt, z.B. auf offenen Strecken und Kunstbauten oder
in Tunnels vorteilhaft eingesetzt werden können.
[0009] Diese Aufgabe wird mit einer Lagervorrichtung gelöst, welche die in Anspruch 1 angegebenen
Merkmale aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.
[0010] Die Lagervorrichtung dient dem Halten wenigstens einer Eisenbahnschiene, die auf
einem elastischen Element ruht, das an einer Abstützvorrichtung anliegt.
[0011] Erfindungsgemäss ist das elastische Element eine erste makroskopische kristalline
Federstruktur, die mit ihrer Längsachse bzw. Dehnungsachse senkrecht zur Eisenbahnschiene
und vorzugsweise senkrecht zu den Radachsen der Schienenfahrzeuge ausgerichtet ist
und die eine vorzugsweise periodische dreidimensionale Kristallstruktur aufweist,
die mechanische Schwingungen in einem ersten Frequenzbereich von 1 Hz - 200 Hz zumindest
teilweise absorbiert und/oder reflektiert.
[0012] Die erste kristalline Federstruktur weist eine Kristallstruktur mit einem dreidimensionalen
Kristallgitter oder Punktgitter auf, mit Abständen der Gitterpunkte, die um ein Vielfaches
vergrössert sind und im Bereich von einigen Zentimetern bis zu wenigen Dezimeter liegen.
[0013] Vorzugsweise werden dreidimensionale Kristallstrukturen mit einer Gitterstruktur
verwendet, die dem sogenannten Bravais-Gitter entsprechen. Dabei können Gitterstrukturen
mit rechtwinkligen (orthogonalen) Achsensystemen, wie kubische Kristallsysteme, tetragonale
Kristallsysteme, orthorombische Kristallsysteme, oder Gitterstrukturen mit schiefwinkligen
Achsensystemen, wie hexagonale Kristallsysteme, trigonale Kristallsysteme, z.B. rhomboedrische
Kristallsysteme, trikline Kristallsysteme, zylindrische Kristallsysteme eingesetzt
werden.
[0014] Die verwendeten kristallinen Federstrukturen können dabei die Kristallstruktur eines
metallenen oder nicht-metallenen Elements oder eines Halbleiters aufweisen. In [3],
Gorishnyy et. al., Sound ideas, Physics World, Dezember 2005, wird festgestellt, dass sogenannte phononische Kristalle neue Komponenten offerieren,
mittels denen Schall ebenso kontrolliert werden kann, wie Licht mittels Spiegeln,
Linsen oder photonischen Lichtwellenleitern.
[0015] Die elastischen Eigenschaften von Kristallen können für geringe Auslenkungen mit
Hilfe des verallgemeinerten Hooke'schen Gesetzes dargestellt werden, d.h. durch eine
lineare Beziehung zwischen Spannung und Formänderung.
[0016] In [4], Delpero et. al., Structural engineering of three-dimensional phononic crystals,
Journal of Sound and Vibration, November 2015, wird festgestellt, dass anhand makroskopischer
Strukturen neue Dämpfungslösungen in konventionellen technischen Bereichen, wie der
Mechanik, erzielt werden können.
[0017] Erfindungsgemässe kristalline Federstrukturen sind phononischen Kristallstrukturen
nachgebildet und derart dimensioniert und ausgebildet, dass störende Schwingungen,
die im Schienensystem auftreten, gedämpft oder absorbiert oder reflektiert werden
können.
[0018] Für erfindungsgemässe Lagervorrichtungen können die Spektren von Schwingungen und
Vibrationen, die in einem Schienensystem auftreten, aufgenommen und die Dämpfungskurven
oder Filterkurven des Dämpfungssystems der erfindungsgemässen Lagervorrichtungen entsprechend
angepasst werden. Insbesondere werden Schwingungen unterdrückt, welche die Infrastruktur
oder die Umgebung im Nahfeld belasten.
[0019] In vorzugsweisen Ausgestaltungen ist die erste kristalline Federstruktur vorzugsweise
entlang der Längsachse seriell, direkt oder indirekt, mit wenigstens einer zweiten
kristallinen oder elastischen Federstruktur, zum Beispiel einem Elastomer, verbunden,
die mechanische Schwingungen in einem zweiten Frequenzbereich von vorzugsweise 40
Hz - 500 Hz zumindest teilweise absorbiert und/oder reflektiert. Durch Kombination
unterschiedlicher Dämpfungssysteme mit kristallinen und elastischen Federstrukturen
können vorteilhaft beliebige Dämpfungsverläufe des Gesamtsystems erreicht werden.
Dabei können kristalline Federstrukturen auch einem Kristallgitter entsprechen linear
oder nichtlinear in einer oder mehreren Achsen gedehnt oder gestaucht wurde. Durch
diese Massnahmen lassen sich die Schwingungseigenschaften bzw. Dämpfungseigenschaften
des Dämpfungssystems über den gesamten Frequenzbereich zusätzlich wahlweise beeinflussen.
[0020] In erfindungsgemässen Lagervorrichtungen können kristalline Federstrukturen auch
parallel zueinander vorgesehen und direkt oder indirekt miteinander verbunden werden.
[0021] Eine Lagervorrichtung kann dabei zur Lagerung nur einer Eisenbahnschiene oder zur
Lagerung von zwei oder mehr Schienen vorgesehen werden. Falls die Lagervorrichtung
zwei Schienen stützt, wird vorzugsweise für jede Schiene wenigstens eine erste kristalline
Federstruktur vorgesehen. Vorzugsweise wird wenigstens eine zweite kristalline oder
elastische Federstruktur vorgesehen, die sich z.B. über die gesamte Lagervorrichtung
erstreckt.
[0022] Vorzugsweise weist zumindest die erste kristalline Federstruktur entlang der Längsachse
zwei, drei oder mehr übereinander liegende vorzugsweise identische Elementarzellen
auf. Alternativ oder zusätzlich können die Elementarzellen auch seitlich mehrere aneinander
anschliessende Elementarzellen aufweisen.
[0023] Zur Festlegung des Dämpfungsverhaltens über den relevanten Frequenzbereich können
vorteilhaft auch Elementarzellen unterschiedlicher Beschaffenheit miteinander kombiniert
werden. Vorzugsweise werden mehrere Lagen von unterschiedlichen Elementarzellen vorgesehen,
die zur Dämpfung von Schwingungen jeweils in einem bestimmten Frequenzbereich vorgesehen
sind.
[0024] Die vorhandenen kristallinen Federstrukturen können aus Metall oder Kunststoff gefertigt
werden. Kristalline Federstrukturen, die zur Dämpfung von Vibrationen im untersten
Frequenzbereich von z.B. 1 Hz bis 100 Hz vorgesehen sind, werden vorzugsweise aus
Metall gefertigt. Kristalline bzw. elastische Federstrukturen, die zur Dämpfung von
Vibrationen oberhalb des untersten Wellenbereichs z.B. oberhalb von 40 Hz vorgesehen
sind, werden vorzugsweise aus Kunststoff, vorzugsweise einem Elastomer gefertigt.
[0025] Die erste und vorzugsweise auch alle weiteren kristallinen Federstrukturen sind vorzugsweise
derart ausgebildet, dass bei einer Krafteinwirkung entlang der Längsachse einerseits
eine Stauchung entlang der Längsachse und andererseits eine Torsion oder Scherung
senkrecht zur Längsachse der kristallinen Federstruktur erfolgt. Besonders vorteilhaft
können Kristallstrukturen mit schiefwinkligen Achsensystemen eingesetzt werden, die
Scherungen begünstigen.
[0026] Vorzugsweise sind die erste und gegebenenfalls auch die weiteren kristallinen Federstrukturen
derart ausgebildet, dass die Bindungen zwischen Ionen und/oder Atomen der Kristallstruktur
durch federelastische mechanische Verbindungselemente, wie gerade oder gekrümmte Stäbe
aus Kunststoff oder Federstahl gebildet werden, die entsprechend der gewählten Kristallstruktur
parallel oder geneigt zur Längsachse angeordnet sind. Bevorzugt werden rechteckige
Stäbe mit einem Seitenverhältnis von 1:4 bis 1:8, welches Biegungen begünstigt.
[0027] In besonders bevorzugten Ausgestaltungen weist wenigstens die erste kristalline Federstruktur
eine, zwei oder mehrere Verbindungsplatten aus Metall oder Kunststoff auf, die vorzugsweise
senkrecht zur Dehnungsachse bzw. Längsachse ausgerichtet sind und in denen die Punkte
einer Ebene der Gitterstruktur bzw. Kristallstruktur eingeschlossen sind, die durch
die federelastischen mechanischen Verbindungselemente miteinander einstückig oder
formschlüssig und/oder durch Schweissen miteinander verbunden sind. Vorzugsweise weisen
die kristallinen Federelemente wenigstens eine Grundplatte und eine Deckplatte oder
wenigstens eine Grundplatte, eine Zwischenplatte und eine Deckplatte auf. Durch die
Verbindung der Gitterpunkte in einer Ebene nicht durch einzelne mechanische Verbindungselemente,
sondern durch die Verbindungsplatten, resultiert ein einfacher und stabiler Aufbau
der kristallinen Federstruktur. Frei liegende Verbindungsplatten bzw. Zwischenplatten
können dabei Scherbewegungen und/oder Drehbewegungen ausführen, wenn die kristalline
Federstruktur belastet wird. Es ist jedoch auch möglich, alle Gitterpunkte einer Ebene
der Gitterstruktur individuell durch mechanische Verbindungselemente miteinander zu
verbinden. In der Folge werden Scherbewegungen oder Drehbewegungen in einer Gitterebene
von allen darin liegenden Verbindungselementen gemeinsam vollzogen.
[0028] Die Abstützvorrichtung kann durch eine metallene Basisplatte oder durch eine einteilige
oder mehrteilige Schwelle aus Holz, Kunststoff, Beton oder Metall gebildet werden,
die gegebenenfalls als dicht abgeschlossener Hohlkörper ausgestaltet ist. Vorzugsweise
wird die Abstützvorrichtung durch eine Kombination einer Basisplatte und einer Schwelle
gebildet.
[0029] Die kristalline Federstruktur ist an die zugehörige Abstützvorrichtung bzw. Schwelle
angepasst und weist z.B. eine Höhe in einem Bereich von 7.5 cm bis 40 cm auf. Die
kristalline Federstruktur durchdringt die Abstützvorrichtung bzw. Schwelle ganz oder
teilweise und überragt diese an der Oberkante um das erforderliche Mass von z.B. 0.2
cm bis 3 cm, sodass die Eisenbahnschiene unter Last nicht an der Abstützvorrichtung
bzw. Schwelle anschlägt. Dabei ist zu beachten, dass die Amplituden der auftretenden
Schwingungen meist relativ gering sind. Vorzugsweise werden die Amplituden der Schwingungen
gemessen, wonach das Übermass der kristallinen Federstruktur entsprechend gewählt
wird.
[0030] Die kristalline Federstruktur kann vorteilhaft in einer Ausnehmung der Schwelle auf
diese abgestützt werden. In besonders bevorzugten Ausgestaltungen ist die erste kristalline
Federstruktur hingegen auf eine Basisplatte aus Stahl abgestützt, die der Kraftverteilung
der über die erste kristalline Federstruktur übertragenen Kräfte dient, so dass möglichst
keine lokalen Kräfte auftreten. Wie erwähnt, kann eine massiv ausgestaltete Basisplatte
als Abstützvorrichtung dienen. Vorzugsweise liegt die Basisplatte jedoch in Kombination
mit einer Schwelle aus Holz, Metall, Beton oder Kunststoff vor, die der Lagervorrichtung
eine gewünschte Grösse und Stabilität verleiht. Die Schwelle weist in diesem Fall
eine durchgehende Ausnehmung auf, innerhalb der die kristalline Federstruktur einerseits
auf die Basisplatte abgestützt ist und aus der die kristalline Federstruktur andererseits
vorzugsweise herausragt. Selbstverständlich kann die Federstruktur auch mit zusätzlichen
Elementen kombiniert werden, die z.B. aus der Ausnehmung herausragen.
[0031] Unterhalb der Basisplatte ist vorzugsweise eine Schwellenbesohlung vorgesehen, die
von der Basisplatte übertragene mechanische Schwingungen in einem zweiten Frequenzbereich
von vorzugsweise 40 Hz bis 500 Hz absorbiert oder reflektiert. Die vom Eisenbahnfahrzeug
einwirkenden Schwingungen können durch die Lagervorrichtung anhand der verschiedenen
Dämpfungselemente daher sequenziell in verschiedenen Frequenzbereichen vorteilhaft
gedämpft werden.
[0032] Auf den ersten kristallinen Federstrukturen sind vorzugsweise dämpfende Zwischenlagen
vorgesehen, auf denen die Eisenbahnschienen ruhen.
[0033] Die Schwellenbesohlung und die Zwischenlagen sind vorzugsweise als zweite oder weitere
kristalline oder elastische Federstrukturen ausgebildet und umfassen vorzugsweise
eine aus einem Elastomer gebildete Matrix, die ein kristallines Gitter mit sich periodisch
wiederholenden Bereichen oder Elementarzellen aufweist.
[0034] Das Schwingungssystem umfasst in diesem Fall drei oder mehr phononische Kristallstrukturen,
die in Frequenzbereichen störende Schwingungen ihre Dämpfungswirkung und/oder Reflexionswirkung
entfalten.
[0035] Die Eisenbahnschienen sind ferner vorzugsweise mittels federelastischen Klemmen derart
mit der Abstützvorrichtung verbunden, dass die erste kristalline Federstruktur vorzugsweise
derart vorgespannt wird, dass die erste kristalline Federstruktur im vorgesehenen
ersten Frequenzbereich arbeitet.
[0036] Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand von Figuren
näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine erfindungsgemässe Lagervorrichtung 1 für zwei Eisenbahnschienen in einer ersten
Ausgestaltung mit ersten kristallinen Federstrukturen 11 und einer zweiten kristallinen
oder elastischen Federstruktur 13, welche je eine Eisenbahnschiene 6 stützen;
- Fig. 2
- eine erfindungsgemässe Lagervorrichtung 1 in einer zweiten Ausgestaltung mit in einer
metallenen Hohlschwelle 120 angeordneten ersten kristallinen Federstrukturen 11 und
einer zweiten elastischen oder kristallinen Federstruktur 13, welche je eine Eisenbahnschiene
6 stützen;
- Fig. 3
- eine erfindungsgemässe Lagervorrichtung 1 in einer dritten Ausgestaltung mit einer
Schwelle 16 aus Beton, Holz oder Kunststoff und ersten kristallinen Federstrukturen
11, welche je eine Eisenbahnschiene 6 stützen und je in einer Ausnehmung 160 der Schwelle
16 angeordnet sind, und einer zweiten elastischen oder kristallinen Federstruktur
13;
- Fig. 4
- eine für den Einsatz in einer erfindungsgemässen Lagervorrichtung 1 vorgesehene kristalline
Federstruktur 11 in exemplarischer Darstellung; und
- Fig. 5
- einen Dämpfungsverlauf einer erfindungsgemässen Lagervorrichtung.
[0037] Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Lagervorrichtung 1 in einer ersten vorzugsweisen
Ausgestaltung. Die Lagervorrichtung 1 ruht auf einem natürlichen oder künstlichen
Unterbau 9, bzw. 90, auf dem eine Schicht Schotter 8 vorgesehen ist.
[0038] Die auf der Schotterschicht 8 ruhende Lagervorrichtung 1 umfasst eine massive metallene
Basisplatte 12, auf der zwei kristalline bzw. phononische Federelemente 11 angeordnet
sind, die je eine Eisenbahnschiene 6 stützen, auf denen die Räder 4 eines Schienenfahrzeugs
abrollen. Die Basisplatte 12, über die sich die eingekoppelten Schwingungen verteilen,
dient in diesem Fall als alleinige Abstützvorrichtung 12.
[0039] Die kristallinen Federstrukturen 11, die symbolisch gezeigt sind, weisen eine periodische
dreidimensionale Kristallstruktur auf, die mechanische Schwingungen in einem ersten
Frequenzbereich von vorzugsweise 1 Hz - 200 Hz zumindest teilweise absorbiert und/oder
reflektiert. Analog zu einem photonischen Lichtwellenleiter, der Licht einer bestimmten
Wellenlänge nicht passieren lässt, lassen auch die kristallinen Federstrukturen 11
Schwingungen einer bestimmten Frequenz nicht passieren und absorbieren oder reflektieren
die eintreffenden Schwingungen.
[0040] Die kristallinen Federstrukturen 11 weisen in den exemplarisch gezeigten Ausgestaltungen
eine auf der Basisplatte 12 ruhende Bodenplatte 111B und eine Deckplatte 111T auf,
die die zugehörige Eisenbahnschiene 6 trägt. In dieser vorzugsweisen Ausgestaltung
sind die Bodenplatte 111B und die Deckplatte 111T durch federelastische mechanische
Verbindungselemente 112BI, 112IT mit einer Zwischenplatte 111I verbunden. Die Verbindungselemente
112BI, 112IT entsprechen den Bindungen zwischen den Atomen oder Ionen der Kristallstruktur.
[0041] Die Bodenplatte 111B, die Zwischenplatte 111I und die Deckplatte 111T liegen in benachbarten
Ebenen der Gitterstruktur, in denen die Atome oder Ionen angeordnet sind. Die Kristallstrukturen
können jedoch weit komplexer ausgebildet sein und mechanische Verbindungselemente
112BI, 112IT aufweisen, die zwischen der Bodenplatte 111B, der Zwischenplatte 111I
und der Deckplatte 111T zu weiteren Gitterpunkten geführt und dort gegebenenfalls
miteinander verbunden sind oder die entsprechenden Gitterpunkte durchlaufen.
[0042] Die Kristallstrukturen zwischen der Bodenplatte 111B und der Zwischenplatte 111I
einerseits und der Zwischenplatte 111I sowie der Deckplatte 111T andererseits können
identisch oder unterschiedlich ausgestaltet sein, sodass zwei miteinander verbundene
Dämpfungssysteme resultieren, die ein unterschiedliches Dämpfungsverhalten bzw. unterschiedliche
Dämpfungskurven oder Filterkurven aufweisen. Es sind beliebige kristalline Federstrukturen
11 realisierbar, die einen oder mehrere untergeordnete kristalline Federstrukturen
aufweisen, die zusammenwirken, um ein optimales Dämpfungsverhalten über das relevante
Frequenzspektrum zu erzielen. Beispielsweise können beide kristallinen Federstrukturen
11 Schwingungen im Bereich von 1 Hz bis 150 Hz mit gleicher Weise dämpfen. Alternativ
kann eine der Federstrukturen 11 auf einen Frequenzbereich von z.B. 1 Hz bis 20 Hz
und die andere Federstrukturen auf einen Frequenzbereich von 20 Hz bis 150 Hz abgestimmt
sein. Die Frequenzbereiche, in denen die kristallinen Federstrukturen 11 ihre Wirkung
entfalten sollen, werden derart gewählt, dass insbesondere stark störende Schwingungen
und Erschütterungen besonders gut reduziert werden.
[0043] An der Unterseite der Basisplatte 12 ist eine Schwellenbesohlung 13 aus einem elastischen
Material vorgesehen, die von der Basisplatte 12 übertragene mechanische Schwingungen
in einem zweiten Frequenzbereich von vorzugsweise 40 Hz bis 500 Hz absorbiert oder
reflektiert.
[0044] Auf den ersten kristallinen Federstrukturen 11 sind zudem elastische Zwischenlagen
14 vorgesehen, auf denen die Eisenbahnschienen 6 ruhen. Die elastischen Zwischenlagen
14 dienen der Fixierung der Schienen 6 und gleichzeitig auch als erste Dämpfungsschichten.
[0045] Die Schwellenbesohlung 13 und/oder die Zwischenlage 14 sind vorzugsweise als zweite
bzw. weitere kristalline bzw. phononische Federstruktur ausgebildet und umfassen vorzugsweise
eine Matrix aus einem Elastomer, die ein kristallines Gitter mit sich periodisch wiederholenden
Bereichen oder Elementarzellen bildet. Entsprechende Materialien sind z.B. aus der
[5],
WO2012151472A2 bekannt.
[0046] Die erste kristalline Federstruktur 11 besteht daher vorzugsweise aus hartelastischen
Metallteilen, während die als Schwellenbesohlung 13 ausgebildete zweite Federstruktur
13 und vorzugsweise auch die Zwischenlage 14 aus einem hartelastischen, aber im Vergleich
zur ersten kristallinen Federstruktur 11 relativ weichen Kunststoff bestehen. Die
Federstrukturen 11, 13, 14 ergänzen sich zu einem vorteilhaften Dämpfungssystem und
sind auf die kritischen Frequenzbereiche abgestimmt. Jede Federstruktur kann auf eine
oder mehrere Frequenzen abgestimmt sein, in deren Bereich Schwingungen gedämpft oder
reflektiert werden sollen. Die Federstruktur 14 wird vorzugsweise derart dimensioniert
und konstruiert, dass möglichst wenig Lärm von der Schiene und Schwelle abgestrahlt
wird.
[0047] Fig. 1 zeigt ferner, dass benachbart zu jeder kristallinen Federstruktur 11 wenigstens
ein Begrenzungselement 18 angeordnet ist. Das Begrenzungselement 18 verhindert eine
unzulässige seitliche Auslenkung bzw. Ausscherung der kristallinen Federstruktur 11
und ist von dieser durch einen Luftspalt 181 begrenzt. Der Luftspalt 181 ist derart
bemessen, dass Scherbewegungen und Drehbewegungen der kristallinen Federstruktur 11
erfolgen können, ein Materialbruch jedoch verhindert wird. Vorzugsweise werden nur
Scherbewegungen im linearen Kraft-Dehnungsbereich der kristallinen Federstruktur 11
erlaubt, die zu keiner Überbelastung und zu keinem Bruch der kristallinen Federstruktur
11 führen.
[0048] Das vorzugsweise metallene Begrenzungselement 18 ist z.B. plattenförmig oder röhrenförmig
ausgebildet und mit der Basisplatte 12 verschraubt oder verschweisst. Z.B. umschliessen
vier kreuzförmig ausgerichtete Winkelelemente 18 mit vertikal ausgerichteten Platten
die kristalline Federstruktur 11.
[0049] Die Eisenbahnschienen 6 sind ferner mittels federelastischen Klemmen 15 derart mit
der Abstützvorrichtung bzw. der Basisplatte 12 verbunden, dass die erste kristalline
Federstruktur 11 vorzugsweise vorgespannt wird und im gewünschten ersten Frequenzbereich
arbeitet.
[0050] Fig. 2 zeigt die Lagervorrichtung 1 von Fig. 1 in einer zweiten Ausgestaltung mit
einer metallenen Hohlschwelle 120, die vorzugsweise quaderförmig ausgestaltet ist
und in der kristalline Federstrukturen 11 angeordnet sind. Die Hohlschwelle 120, die
vorzugsweise dicht abgeschlossen ist, umfasst an der Unterseite die metallene Basisplatte
12 und an der Oberseite eine metallene Oberplatte 121. Die Hohlschwelle 120 kann aus
einer einzigen Metallplatte bzw. ausgeschnittenen Abwicklung gefertigt bzw. gebogen
werden, die z.B. eine Dicke im Bereich von 4 mm bis 10 mm aufweist.
[0051] Fig. 2 zeigt zwei mögliche Varianten A (links) und B (rechts) der Anordnung der kristallinen
Federstrukturen 11. Entweder wird Variante A oder Variante B realisiert.
[0052] Variante A (links) zeigt, dass die kristalline Federstruktur 11 mit der Deckplatte
111T an der Oberplatte 121 und mit der Grundplatte 111B an der Basisplatte 12 der
Hohlschwelle 120 anliegt. Deformationen der Hohlschwelle 120 werden durch die kristalline
Federstruktur 11 somit gedämpft. Die Seitenwände der Hohlschwelle 120 sind mit wenigstens
einem Federelement, z.B. einer federelastischen Sicke 125 versehen, die der Hohlschwelle
120 Elastizität verleiht, sodass diese den Bewegungen der ersten kristallinen Federstrukturen
11 folgen kann.
[0053] Variante B (rechts) zeigt, dass die dortige kristalline Federstruktur 11 durch die
Oberplatte 121 hindurch nach aussen geführt ist. Die dazu erforderliche Öffnung in
der Oberplatte 121 ist durch ein elastisches Material 126, vorzugsweise einen Elastomer
abgedichtet. Die Hohlschwelle 120 ist somit dicht abgeschlossen, erlaubt aber die
direkte Kopplung der kristallinen Federstruktur 11 mit der Eisenbahnschiene 6.
[0054] Die Eisenbahnschiene 6 kann in den Varianten A und B mittels federelastischen Klemmen
15 fest montiert oder verschiebbar gelagert und mit einem Weichenantrieb 5 verbunden
sein. Dazu wird auf jeder kristallinen Federstruktur 11 vorzugsweise eine Lagerplatte
7 vorgesehen, auf der die gelagerte Eisenbahnschiene 6 verschiebbar ist. Erfindungsgemäss
Lagervorrichtungen 1 können somit auch für den Aufbau von Weichen vorteilhaft verwendet
werden. In diesem Anwendungsfall werden vorzugsweise breitere kristalline Federstrukturen
11 vorgesehen.
[0055] Selbstverständlich kann die Eisenbahnschiene 6 auch in diesem Ausführungsbeispiel
fest montiert und auf eine Zwischenlage 14 abgestützt werden, wie dies in Fig. 1 gezeigt
ist.
[0056] Fig. 3 zeigt die Lagervorrichtung 1 von Fig. 1 in einer dritten Ausgestaltung wiederum
in zwei Varianten A (links) und B (rechts). Die Lagervorrichtung 1 kann einteilig
oder zweiteilig ausgestaltet sein und umfasst eine Schwelle 16 oder Schwellenteile
161, 162 aus Beton, Holz oder Kunststoff. In beiden Varianten A und B sind die kristallinen
Federstrukturen 11 in einer Ausnehmung 160 der Schwelle 16 angeordnet und durch einen
Luftspalt 166 von der Schwelle 16 getrennt.
[0057] In Variante A durchläuft die Ausnehmung 160 die gesamte Schwelle 16, sodass die kristalline
Federstruktur 11 auf die Basisplatte 12 abgestützt werden kann. Die Eisenbahnschiene
6 ist durch eine Zwischenlage 14 von der kristallinen Federstruktur 11 getrennt und
durch federelastische Klemmen 15 gehalten, die mit der Schwelle 16 verschraubt sind.
[0058] In Variante B durchläuft die Ausnehmung 160 die Schwelle 16 nicht vollständig und
ist z.B. becherförmig in die Schwelle 16 eingelassen, sodass die kristalline Federstruktur
11 auf einem Teil der Schwelle 16 abgestützt ist. Der Durchmesser der Ausnehmung 160
ist wiederum etwas grösser bemessen als der Durchmesser der kristallinen Federstruktur
11, sodass ein Luftspalt 166 verbleibt.
[0059] Fig. 4 zeigt eine für den Einsatz in einer erfindungsgemässen Lagervorrichtung 1
vorgesehene kristalline Federstruktur 11 in exemplarischer Darstellung. Die makroskopische
kristalline Federstruktur 11 weist eine Kristallstruktur mit einem dreidimensionalen
Kristallgitter oder Punktgitter auf, mit Abständen der Punkte, die um ein Vielfaches
vergrössert sind und im Bereich von einigen Zentimetern, z.B. 2.5 cm bis 60 cm, liegen.
[0060] Gewählt wurde eine einfache dreidimensionale Kristallstruktur mit rechtwinkligem
(orthogonalen) Achsensystemen oder schiefwinkligen Achsensystemen. Unter Last, wie
gezeigt, ist die Art des Achsensystems nicht mehr erkennbar.
[0061] Die kristalline Federstruktur weist drei parallel zueinander ausgerichtete Verbindungsplatten,
eine Grundplatte 111B, eine Zwischenplatte 111I, eine Deckplatte 111T, aus Metall
oder Kunststoff auf, die senkrecht zur Dehnungsachse bzw. Längsachse y ausgerichtet
sind und in denen die Punkte je einer Ebene der Gitterstruktur bzw. Kristallstruktur
eingeschlossen sind. Die Punkte der Gitterstruktur sind durch federelastische mechanische
Verbindungselemente miteinander verbunden. Die Verbindungselemente sind vorzugsweise
in Öffnungen der Verbindungsplatten formschlüssig gehalten und/oder mit den Verbindungsplatten
verschweisst. Die Verbindungsplatten und die vorzugsweise stabförmigen Verbindungselemente
können auch einstückig miteinander verbunden sein und z.B. anhand eines Giessverfahrens
oder 3D-Konstruktionsverfahrens gefertigt werden.
[0062] Verhalten der kristallinen Federstruktur: Durch eine parallel zur Längsachse y eingeleitete
Kraft wurden die beiden Verbindungsplatten 111B, 111T gegeneinander gedrückt. Bei
diesem Vorgang wurden die stabförmigen Verbindungselemente 112BI, 112IT verbogen und/oder
geneigt, wodurch eine Scherbewegung oder Drehung der Zwischenplatte 111I verursacht
wurde.
[0063] Nach der Entlastung der kristallinen Federstruktur 11 fällt diese in die Ruhelage
zurück und es kann festgestellt werden, ob ein rechtwinkliges (orthogonale Ausrichtung
der Verbindungselemente 112BI; 112IT) oder schiefwinkliges Achsensystem (geneigte
Ausrichtung der Verbindungselemente 112BI; 112IT) vorliegt.
[0064] Fig. 5 zeigt einen Dämpfungsverlauf oder Frequenzverlauf einer erfindungsgemässen
Lagervorrichtung 1. Durch Wahl der Kristallstruktur sowie der Abmessungen und Beschaffenheit
der Verbindungsplatten 111B, 111I, 111T und der Verbindungselemente 112BI; 112IT kann
das Dämpfungsverhalten oder Filterverhalten der kristallinen Federstruktur 11 festgelegt
werden. Die fett gezeichnete Linie zeigt in einem ersten Beispiel, dass die erste
kristalline Federstruktur 11 die Schwingungen mit den Frequenzen im Bereich von 1
Hz bis 100 Hz gut dämpfen kann. Während die Dämpfungslinie von 1 Hz bis nahezu 100
Hz beim ersten Beispiel nahezu linear verläuft, ist in einem zweiten Beispiel mit
einer strichpunktierten gezeigt, dass in bestimmten Frequenzbereichen auch eine reduzierte
Dämpfung vorliegen kann (exemplarisch bei 10 Hz). Es wird daher gemessen, bei welchen
Frequenzen störende Schwingungen auftreten. In der Folge werden entsprechend abgestimmte
kristalline Federstrukturen 11 eingesetzt und gegebenenfalls miteinander kombiniert,
um Schwingungen insbesondere in den Bereichen zu unterdrücken, an denen sie störend
oder schädigend in Erscheinung treten.
Literaturverzeichnis
1. Lagervorrichtung (1) für ein Schienensystem, mit wenigstens einer Eisenbahnschiene
(6), mit einem elastischen Element (11) und mit einer auf einem Unterbau (9) zu ruhenden
Abstützvorrichtung (12; 13, 16), dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (11) eine erste makroskopische kristalline Federstruktur (11)
ist, die mit ihrer Längsachse (y) senkrecht zur Eisenbahnschiene (6) ausgerichtet
ist und die eine periodische dreidimensionale Kristallstruktur aufweist, die im Einbauzustand
mechanische Schwingungen in einem ersten Frequenzbereich von 1 Hz - 200 Hz zumindest
teilweise absorbiert und/oder reflektiert, wobei das elastische Element (11) an der
Abstützvorrichtung (12; 13; 16) anliegt, und wobei die wenigstens eine Eisenbahnschiene
(6) auf dem elastischen Element ruht.
2. Lagervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste kristalline Federstruktur (11) entlang der Längsachse (y) seriell, direkt
oder indirekt, mit wenigstens einer zweiten kristallinen Federstruktur (13) verbunden
ist, die im Einbauzustand mechanische Schwingungen in einem zweiten Frequenzbereich
von vorzugsweise 40 Hz - 500 Hz zumindest teilweise absorbiert und/oder reflektiert.
3. Lagervorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste kristalline Federstruktur (11) die Kristallstruktur eines metallenen
oder nicht-metallenen Elements oder eines Halbleiters aufweist oder dass zumindest
die erste kristalline Federstruktur (11) entlang der Längsachse (y) zwei, drei oder
mehr übereinander liegende identische oder verschiedene Elementarzellen aufweist und/oder
dass zumindest die erste kristalline Federstruktur (11) entlang der Längsachse (y)
zwei, drei oder mehr übereinander liegende Elementarzellen aufweist, an die gegebenenfalls
seitlich weitere Elementarzellen anschliessen.
4. Lagervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die erste kristalline Federstruktur (11) aus Metall oder Kunststoff gefertigt
sind und/oder dass zumindest die erste kristalline Federstruktur (11) derart ausgebildet
ist, dass bei einer Krafteinwirkung entlang der Längsachse (y) einerseits eine Stauchung
und andererseits eine Torsion oder Scherung der kristallinen Federstruktur (11) erfolgen
kann.
5. Lagervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste kristalline Federstruktur (11) derart ausgebildet ist, dass die
Bindungen zwischen Ionen oder Atomen der Kristallstruktur durch federelastische mechanische
Verbindungselemente (112BI; 112IT), wie gerade oder gekrümmte Stäbe aus Kunststoff
oder Metall, vorzugsweise Federstahl, gebildet werden, die parallel oder geneigt zur
Längsachse (y) angeordnet sind.
6. Lagervorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste kristalline Federstruktur (11) eine, zwei oder mehrere Verbindungsplatten
(111B, 111I, 111T) aus Metall oder Kunststoff aufweist, die senkrecht zur Dehnungsachse
bzw. Längsachse (y) ausgerichtet sind und in denen die Punkte einer Ebene der Gitterstruktur
bzw. Kristallstruktur eingeschlossen sind, die durch die federelastischen mechanischen
Verbindungselemente (112BI; 112IT) miteinander einstückig oder formschlüssig verbunden
oder verschweisst sind.
7. Lagervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützvorrichtung (12; 13, 16) durch eine metallene Basisplatte (12) oder durch
eine einteilige oder mehrteilige Schwelle (13, 16) aus Holz, Kunststoff, Beton oder
Metall gebildet wird, die gegebenenfalls als dicht abgeschlossener Hohlkörper ausgestaltet
ist oder dass die Abstützvorrichtung (12, 13, 16) eine Kombination der Basisplatte
(12) und der Schwelle (13, 16) ist.
8. Lagervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste kristalline Federstruktur (11) auf die Basisplatte (12) aus Stahl abgestützt
ist, die der Absorption und/oder Verteilung der über die erste kristalline Federstruktur
(11) übertragenen Schwingungen und Kräfte dient.
9. Lagervorrichtung (1) nach Anspruch 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste kristalline Federstruktur (11) eine Höhe in einem Bereich von 7.5 cm bis
20 cm aufweist und/oder dass die kristalline Federstruktur (11) die Schwelle (13,
16) zumindest teilweise durchdringt und in der Höhe vorzugsweise um 0.2 cm bis 3 cm
überragt.
10. Lagervorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Basisplatte (12) eine Schwellenbesohlung (13) vorgesehen ist, die von
der Basisplatte (12) übertragene mechanischen Schwingungen im Einbauzustand in einem
zweiten Frequenzbereich von vorzugsweise 40 Hz bis 500 Hz absorbiert oder reflektiert.
11. Lagervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Eisenbahnschiene (6) durch eine Zwischenlage (14) mit der ersten
kristallinen Federstruktur (11) verbunden ist.
12. Lagervorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellenbesohlung (13) und/oder die Zwischenlage (14) als zweite bzw. weitere
kristalline Federstruktur ausgebildet sind und eine Matrix aus einem Elastomer umfassen,
die ein kristallines Gitter mit sich periodisch wiederholenden Bereichen oder Elementarzellen
bildet.
13. Lagervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass von der ersten kristallinen Federstruktur (11) durch einen Luftspalt (161, 181) getrennt
wenigstens ein Begrenzungselement (16, 18) vorgesehen ist, welches die seitliche Auslenkung
der Federstruktur (11) begrenzt.
14. Lagervorrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Begrenzungselement (16, 18) ein auf der Basisplatte (11) ruhender
Hohlzylinder (18) oder angrenzendes Material der Schwelle (16) ist, die eine Ausnehmung
(160) zur Aufnahme der ersten kristallinen Federstruktur (11) aufweist.
15. Lagervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Eisenbahnschiene (6) mittels federelastischen Klemmen (15) derart
mit der Abstützvorrichtung (12; 13, 16) verbunden ist, dass die erste kristalline
Federstruktur (11) vorzugsweise derart vorgespannt wird, dass die erste kristalline
Federstruktur (11) im vorgesehenen ersten Frequenzbereich arbeiten kann.
1. Support device (1) for a rail system, with at least one railway rail (6), with an
elastic element (11) and with a bearing device (12; 13, 16) for resting on a substructure
(9), characterised in that the elastic element (11) is a first macroscopic crystalline spring structure (11),
which is aligned with its longitudinal axis (y) perpendicular to the railway rail
(6) and which has a periodic three-dimensional crystal structure which, in the installed
state, at least partially absorbs and/or reflects mechanical vibrations in a first
frequency range of 1 Hz - 200 Hz, wherein the elastic element (11) abuts against the
bearing device (12; 13; 16) and the at least one railway rail (6) rests on the elastic
element.
2. Support device (1) according to claim 1, characterised in that the first crystalline spring structure (11) is connected along the longitudinal axis
(y) serially, directly or indirectly, to at least one second crystalline spring structure
(13) which, in the installed state, at least partially absorbs and/or reflects mechanical
vibrations in a second frequency range of preferably 40 Hz - 500 Hz.
3. Support device (1) according to claim 1 or 2, characterised in that at least the first crystalline spring structure (11) has the crystal structure of
a metallic or non-metallic element or of a semiconductor, or in that at least the first crystalline spring structure (11) has two, three or more identical
or different elementary cells lying one above the other along the longitudinal axis
(y) and/or in that at least the first crystalline spring structure (11) has two, three or more elementary
cells lying one above the other along the longitudinal axis (y), to which further
elementary cells optionally adjoin laterally.
4. Support device (1) according to one of the claims 1 - 3, characterised in that at least the first crystalline spring structure (11) is made of metal or plastic
and/or in that at least the first crystalline spring structure (11) is designed in
such a way that when a force is applied along the longitudinal axis (y), on the one
hand a compression and on the other hand a torsion or shearing of the crystalline
spring structure (11) can occur.
5. Support device (1) according to one of the claims 1 - 4, characterised in that at least the first crystalline spring structure (11) is designed in such a way that
the bonds between ions or atoms of the crystal structure are formed by spring-elastic
mechanical connecting elements (112BI; 112IT), such as straight or curved rods of
plastic or metal, preferably spring steel, which are arranged parallel or inclined
to the longitudinal axis (y).
6. Support device (1) according to claim 5, characterised in that at least the first crystalline spring structure (11) has one, two or more connecting
plates (111B, 111I, 111T) made of metal or plastic, which are aligned perpendicular
to the axis of elongation or longitudinal axis (y) and in which the points of a plane
of the lattice structure or crystal structure are enclosed, which are connected or
welded to one another in one piece or in a form-fitting manner by the spring-elastic
mechanical connecting elements (112BI; 112IT).
7. Support device (1) according to one of the claims 1 - 6, characterised in that the bearing device (12; 13, 16) is formed by a metal base plate (12) or by a one-piece
or multi-piece sleeper (13, 16) made of wood, plastic, concrete or metal, which is
optionally designed as a tightly sealed hollow body, or in that the bearing device (12, 13, 16) is a combination of the base plate (12) and the sleeper
(13, 16).
8. Support device (1) according to one of the claims 1 - 7, characterised in that the first crystalline spring structure (11) is supported on the base plate (12) made
of steel, which serves to absorb and/or distribute the vibrations and forces transmitted
via the first crystalline spring structure (11).
9. Support device (1) according to claim 1 - 8, characterised in that the first crystalline spring structure (11) has a height in a range from 7.5 cm to
20 cm and/or in that the crystalline spring structure (11) at least partially penetrates the sleeper (13,
16) and preferably projects in height by 0.2 cm to 3 cm.
10. Support device (1) according to claim 7, characterised in that a sleeper sole pad (13) is provided below the base plate (12), which absorbs or reflects
mechanical vibrations transmitted by the base plate (12) in the installed state in
a second frequency range of preferably 40 Hz to 500 Hz.
11. Support device (1) according to one of the claims 1 - 10, characterised in that the at least one railway rail (6) is connected to the first crystalline spring structure
(11) by an intermediate layer (14).
12. Support device (1) according to claim 11, characterised in that the sleeper sole pad (13) and/or the intermediate layer (14) are formed as a second
or further crystalline spring structure and comprise a matrix of an elastomer which
forms a crystalline grid with periodically repeating regions or elementary cells.
13. Support device (1) according to one of the claims 1 - 12, characterised in that at least one limiting element (16, 18), which limits the lateral deflection of the
spring structure (11), is provided, separated from the first crystalline spring structure
(11) by an air gap (161, 181).
14. Support device (1) according to claim 13, characterised in that the at least one limiting element (16, 18) is a hollow cylinder (18) resting on the
base plate (11) or adjacent material of the sleeper (16), which has a recess (160)
for receiving the first crystalline spring structure (11).
15. Support device (1) according to one of the claims 1 - 14, characterised in that the at least one railway rail (6) is connected to the bearing device (12; 13, 16)
by means of spring-elastic clamps (15) in such a way that the first crystalline spring
structure (11) is preferably pre-stressed in such a way that the first crystalline
spring structure (11) can operate in the first frequency range provided.
1. Dispositif de support (1) pour un système de rails, avec au moins un rail de chemin
de fer (6), avec un élément élastique (11) et avec un dispositif d'appui (12; 13,
16) pour reposer sur une infrastructure (9), caractérisé en ce que l'élément élastique (11) est une première structure de ressort cristalline macroscopique
(11) qui est orientée avec son axe longitudinal (y) perpendiculairement au rail de
chemin de fer (6) et qui présente une structure cristalline périodique tridimensionnelle
qui, à l'état monté, absorbe et/ou réfléchit au moins partiellement des vibrations
mécaniques dans une première bande de fréquences de 1 Hz à 200 Hz, l'élément élastique
(11) étant disposé au dispositif d'appui (12 ; 13, 16); et dans lequel le au moins
un rail de chemin de fer (6) repose sur l'élément élastique.
2. Dispositif de support (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première structure de ressort cristalline (11) est reliée le long de l'axe longitudinal
(y) en série, directement ou indirectement, à au moins une deuxième structure de ressort
cristalline (13) qui, à l'état monté, absorbe et/ou réfléchit au moins partiellement
les vibrations mécaniques dans une deuxième bande de fréquences de préférence de 40
Hz à 500 Hz.
3. Dispositif de support (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins la première structure de ressort cristalline (11) présente la structure cristalline
d'un élément métallique ou non métallique ou d'un semi-conducteur, ou en ce qu'au moins la première structure de ressort cristalline (11) présente deux, trois ou
plusieurs cellules élémentaires identiques ou différentes superposées le long de l'axe
longitudinal (y) et/ou en ce qu'au moins la première structure de ressort cristalline (11) présente deux, trois ou
plusieurs cellules élémentaires superposées le long de l'axe longitudinal (y), auxquelles
d'autres cellules élémentaires se raccordent éventuellement latéralement.
4. Dispositif de support (1) selon une des revendications 1 - 3, caractérisé en ce qu'au moins la première structure de ressort cristalline (11) est en métal ou en matière
plastique et/ou en ce qu'au moins la première structure de ressort cristalline (11) est conçue de telle sorte
que, lorsqu'une force est appliquée le long de l'axe longitudinal (y), il peut se
produire d'une part une compression et d'autre part une torsion ou un cisaillement
de la structure de ressort cristalline (11).
5. Dispositif de support (1) selon une des revendications 1 - 4, caractérisé en ce qu'au moins la première structure de ressort cristalline (11) est conçue de telle sorte
que les liaisons entre les ions ou les atomes de la structure cristalline sont formées
par des éléments de liaison mécaniques élastiques à ressort (112BI ; 112IT), tels
que des barres droites ou courbes en matière plastique ou en métal, de préférence
en acier à ressort, qui sont disposées parallèlement ou en biais par rapport à l'axe
longitudinal (y).
6. Dispositif de support (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au moins la première structure de ressort cristalline (11) comprend une, deux ou plusieurs
plaques de liaison (111B, 111I, 111T) en métal ou en matière plastique, qui sont orientées
perpendiculairement à l'axe d'extension ou à l'axe longitudinal (y) et dans lesquelles
sont enfermés les points d'un plan de la structure en treillis ou de la structure
cristalline, qui sont reliés les uns aux autres par les éléments de liaison mécaniques
élastiques (112BI; 112IT) ou soudés d'une seule pièce ou par complémentarité de forme.
7. Dispositif de support (1) selon une des revendications 1 - 6, caractérisé en ce que le dispositif d'appui (12; 13, 16) est formé par une plaque de base (12) métallique
ou par une traverse (13, 16) en une ou plusieurs pièces en bois, en matière plastique,
en béton ou en métal, qui est réalisé optionnellement sous forme de corps creux étanche,
ou en ce que le dispositif d'appui (12, 13, 16) est une combinaison de la plaque de base (12)
et de la traverse (13, 16).
8. Dispositif de support (1) selon une des revendications 1 - 7, caractérisé en ce que la première structure de ressort cristalline (11) s'appuie sur la plaque de base
(12) en acier, qui sert à absorber et/ou à répartir les vibrations et les forces transmises
par la première structure de ressort cristalline (11).
9. Dispositif de support (1) selon la revendication 1 - 8, caractérisé en ce que la première structure de ressort cristalline (11) présente une hauteur dans une plage
de 7,5 cm à 20 cm et/ou en ce que la structure de ressort cristalline (11) pénètre au moins partiellement la traverse
(13, 16) et dépasse de préférence en hauteur de 0,2 cm à 3 cm.
10. Dispositif de support (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est prévu sous la plaque de base (12) une semelle de la traverse (13) qui absorbe
ou réfléchit les vibrations mécaniques transmises par la plaque de base (12) à l'état
monté dans une deuxième bande de fréquences de préférence de 40 Hz à 500 Hz.
11. Dispositif de support (1) selon une des revendications 1 - 10, caractérisé en ce que le au moins un rail de chemin de fer (6), est relié à la première structure de ressort
cristalline (11) par une couche intermédiaire (14).
12. Dispositif de support (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que la semelle de la traverse (13) et/ou la couche intermédiaire (14) sont réalisées
sous la forme d'une deuxième ou d'une autre structure de ressort cristalline et comprennent
une matrice d'un élastomère qui forme une grille cristalline avec des zones ou des
cellules élémentaires se répétant périodiquement.
13. Dispositif de support (1) selon une des revendications 1 - 12, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins un élément de limitation (16, 18), qui limite la déviation latérale
de la structure de ressort (11) et qui est séparé de la première structure de ressort
cristalline (11) par un vide d'air (161, 181).
14. Dispositif de support (1) selon la revendication 13, caractérisé en ce que le au moins un élément de limitation (16, 18) est un cylindre creux (18) reposant
sur la plaque de base (11) ou matériau adjacent du seuil (16), qui présente un évidement
(160) pour recevoir la première structure de ressort cristalline (11).
15. Dispositif de support (1) selon une des revendications 1 - 14, caractérisé en ce que le moins un rail de chemin de fer (6) est relié au dispositif de d'appui (12 ; 13,
16) au moyen de pinces élastiques (15) de telle sorte que la première structure de
ressort cristalline (11) soit de préférence précontrainte de telle sorte que la première
structure de ressort cristalline (11) puisse fonctionner dans la première bande de
fréquences prévue.