Dorminhoco ferroviário

Trilhos com travessas de aço, madeira e concreto

O dormente é a parte da superestrutura ferroviária que carrega os trilhos e transfere e distribui suas cargas na subestrutura .

Também é tarefa do dorminhoco fixar os trilhos fixados a ele em sua posição e, assim, garantir que a bitola da via seja aderida . No final de 2003, a rede Deutsche Bahn tinha uma extensão de via de cerca de 35.600 km; contém cerca de 54 milhões de travessas.

É feita uma distinção entre travessas longas (historicamente documentada) e travessas cruzadas (predominantes hoje).

requisitos

Os dormentes de ferrovias devem atender a vários requisitos; devem ser capazes de resistir às intempéries, ser capazes de distribuir bem as cargas, garantir permanentemente a largura da via, ser suficientemente estáveis ​​dimensionalmente e, por último, mas não menos importante, de manutenção econômica.

material

Vários materiais foram usados ​​no desenvolvimento de dormentes de ferrovias ou ainda são usados ​​hoje. Esses materiais incluem:

Dorminhoco de aço

Travessas de aço Y, travessas de aço convencionais e travessas de madeira em Balingen (Württ)
Superestrutura com travessas de aço Y em uma plataforma em Vinschgau, no Tirol do Sul
Pilha de travessas de aço antigas na Alemanha

Os dormentes de aço também foram usados ​​antes do surgimento dos dormentes de concreto protendido. Com uma vida útil de cerca de 70 a 100 anos, eles são significativamente mais duráveis ​​do que os dormentes de madeira e não precisam ser impregnados com óleo de alcatrão de carvão . Devido à calha (preenchida com cascalho), oferecem melhor estabilidade da pista, apesar de sua menor massa. Havia e há diferentes fixações de trilhos adaptadas às travessas de aço, mas desde os anos 1930, pelo menos nos países de língua alemã, a superestrutura tipo K e, mais recentemente, Ks com placas nervuradas soldadas na travessa de calha se estabeleceram. Em caso de descarrilamento, os dormentes de aço tendem a dobrar e, como resultado, a estreitar a pista. Outra desvantagem são as propriedades de isolamento pobres. O uso de circuitos de via é tão difícil quanto a possibilidade de manter a corrente de retorno do drive na via. Este último é necessário para ferrovias de corrente contínua, a fim de evitar corrosão eletroquímica indesejável nas proximidades da via.

O design convencional da dormentes de aço em forma de calha é usado apenas em casos especiais hoje, pois sua instalação causa dificuldades, especialmente com máquinas de conversão rápida. Além disso, a compactação mecanizada é mais difícil porque os cochos devem ser preenchidos com cascalho por baixo. Antes da mecanização, era utilizado o processo de enchimento de moldes, no qual os moldes de enchimento (estruturas com dimensões como as travessas a serem dispostas posteriormente) colocados nas grades laterais eram preenchidos com cascalho e compactados. Em seguida, os formulários de preenchimento foram removidos, as travessas colocadas, a grade da pista concluída e os compartimentos do swell preenchidos com cascalho. Os trilhos colocados desta forma são muito estáveis, mas os gastos com pessoal e o lento andamento do trabalho não são mais justificáveis. Devido à sua baixa altura geral, no entanto, eles ainda são instalados sobre e sob pontes, por exemplo, uma vez que a resistência da cama suficiente pode ser alcançada mesmo com espaço limitado.

Limiar Y

Dorminhoco de aço Y

Uma forma especial da travessa é a travessa de aço Y, onde pares de perfis curvos de aço em T duplo são unidos para formar uma travessa em forma de Y. Na via, este dorminhoco é colocado na cama de lastro com um ponto de fixação em cada um e dois pontos de fixação no trilho oposto e, na sequência, girado alternadamente em 180 °. Dormentes de extremidade especiais são instalados na transição para outras formas de dormente. Eles também são necessários quando cabos de aço de travamentos mecânicos cruzam a pista.

Este tipo de dormente foi desenvolvido por Jürgen Frenzel e Günter Fasterding, após o que os primeiros testes operacionais foram realizados em 1984 na siderúrgica Peine-Salzgitter. Em 1986, seguiu-se um teste operacional na linha férrea Hanover - Braunschweig e, em 1987, os trilhos OHE e um trilho no túnel Linderhauser foram equipados .

As vantagens dos dormentes de aço Y são a baixa altura geral, a alta estabilidade da via mesmo com raios de curva estreitos, o leito de lastro estreito (apenas 2,6 m na borda superior do leito de lastro, incluindo o lastro da cabeça) e a extensa insensibilidade ao descarrilamento em operações de manobra. Os dormentes de aço Y têm alta resistência ao deslocamento lateral e são mais elásticos do que os dormentes de concreto. As desvantagens são os custos por limite individual e sua dependência dos preços do aço. A pequena pegada também torna necessários reajustes frequentes e complexos da pista.

Esses dormentes agora são adequados para todas as tecnologias de conversão e permitem as mesmas velocidades de processamento mecânico que em pistas de dormente cruzadas. Em seu uso normal, velocidades máximas de linha de até 120 km / h são permitidas. No entanto, as rotas com travessas em Y que são percorridas muito mais rapidamente já entraram em operação. As máquinas de construção de via, em particular as compactadoras de via, devem, no entanto, ser configuradas para compensar os suportes dos trilhos.

Em muitos casos, em rotas equipadas com travessas em Y, uma tendência maior à formação de ondulações é observada, o que leva ao aumento das emissões de ruído . Portanto, eles não são usados ​​se houver requisitos acústicos para evitar ruído .

Um trecho de 14 km da linha ferroviária Berlin - Halle entre Bitterfeld e Halle teve que ser fechado em 1 de agosto de 2012 devido a travessas de aço Y enferrujadas que foram instaladas experimentalmente em trilhos de laje em meados da década de 1990 . O dano foi causado porque a água da chuva não escoou completamente devido à instalação incorreta do asfalto (formação de protuberâncias ao redor da superfície de contato dos dormentes) e não pôde evaporar por causa das grades da pista cobertas para isolamento acústico.

Dorminhoco de madeira

Dormente de madeira removida com folha da coroa no grão final
Trilho com travessas de madeira e trilho com travessas de concreto
Travessas de madeira em ruínas perto de Fridingen

Travessas de madeira para bitola padrão geralmente têm um comprimento de 2,4 a 2,7 me são baseadas na dimensão da seção transversal de 26 cm de largura x 16 cm de altura. Eles são instalados principalmente em pontes e em pontas, mas também em arcos estreitos. Como a madeira é fácil de trabalhar, é possível produzir comprimentos de dormente individuais e furos de dormente feitos sob medida a baixo custo. Devido à altura mais baixa em comparação com travessas de concreto, travessas de madeira são colocadas em particular onde a espessura da cama é limitada. Isso se aplica a pontes, túneis e outras estruturas de viadutos .

Duas travessas de madeira aparafusadas juntas (chamadas de "travessas de choque" ou "travessas de acoplamento") são instaladas em juntas de trilhos amarradas e geralmente nas juntas de torneiras de Reichsbahn, mesmo que sejam soldadas. Eles devem suportar melhor os impactos e estabilizar o efeito das guias. No entanto, eles são mais difíceis de encher. Se essas juntas forem soldadas, placas nervuradas separadas são instaladas na superestrutura tipo K em vez das placas nervuradas contínuas . Apesar disso, a soldagem aluminotérmica em travessas de choque é mais complexa e requer moldes separados. Em torneiras Reichsbahn que raramente são recolocadas, elas são usadas apenas para garantir que as peças de reposição se encaixem. Outros tipos de superestrutura além de K e Ks não estão mais sendo realocados em países de língua alemã.

Superestrutura com pregos

Placas de embalagem abertas, placas de gancho, superestruturas de pregos de mola e fixações de trilhos sem placas de embalagem são encontradas apenas em casos isolados. A fixação de trilhos com pregos foi comum por décadas na América do Norte e na Rússia ou na URSS e seus estados sucessores.

Buracos ou rachaduras em que a água permanece e favorece a digestão são perfurados ou cortados para que possam secar. Contra a tendência da madeira de se romper nas laterais dianteiras das travessas, pregos ou placas de coroa são martelados no grão final .

Marcação unhas (Nageno, Nagelschmiede Oberschöna) indicam a posição de instalação de travessas de participação. Os pregos anuais indicam o fabricante e o ano de produção das travessas.

Travessas de madeira são feitas de madeira , faia e carvalho na Europa . Já nos países tropicais , dependendo da disponibilidade local, a teca resistente e outras madeiras duras e resistentes, como a z. B. Muhuhu e na América do Sul Quebracho. Os dormentes de madeira nobre são instalados tanto na via aberta quanto na área de pontes e interruptores . Eles alcançam uma vida útil de até 35 anos. Os dormentes de madeira transmitem vibrações muito menos do que outros materiais, tornando-os o material preferido para pontes em áreas residenciais. Os dormentes da torneira têm muitos comprimentos diferentes, o que significa que a madeira tem se mantido como material por muito tempo, mesmo em sistemas ferroviários que são equipados com dormentes de concreto. Outra vantagem dos dormentes de madeira é que eles podem lidar melhor com descarrilamentos do que os dormentes de concreto e aço. É por isso que continuam a ser usados em pátios de triagem e em sistemas de drenagem, em particular .

Travessas de madeira macia feitas de pinho e lariço também são usadas em trilhos de carga leve e de bonde .

Travessas de madeira colocadas diretamente, ou seja, sem cama de lastro, nas vigas de pontes de aço com uma estrada aberta são chamadas de vigas de ponte . Sua seção transversal é significativamente maior.

Agentes de impregnação e restrições de uso

Peitoris embebidos em carbolineum após mais de 30-40 anos
Agente de impregnação escapando de um limiar ( Göschenen 2018)

As travessas de madeira são impregnadas com óleo de impregnação ( carbolineum ) para torná-las resistentes ao ataque de fungos e insetos. Esta impregnação é também a razão para o típico aspecto escuro das travessas de madeira.

Não existe um substituto eficaz para o carbolineum. O agente de impregnação e os hidrocarbonetos gasosos resultantes da evaporação são como os compostos de cobre - cromo - arsênio prejudiciais à saúde e ao meio ambiente . Esses materiais e travessas de madeira impregnados com eles estão sujeitos a restrições de uso na Alemanha desde 1991, que foram estabelecidas na Lei do Óleo de Alcatrão até 2002 e na Lei de Proibição de Produtos Químicos desde 2002 .

As restrições para travessas de madeira impregnadas com carbolineum são estabelecidas na Seção 1 e Seção 17 do Anexo da Lei de Proibição de Produtos Químicos. Por exemplo, tais travessas não devem ser usados ​​em ambientes fechados , em jardins , na agricultura ou em locais onde haja contato frequente da pele com a madeira impregnada. O mesmo se aplica a móveis , brinquedos , parques infantis ou locais onde as travessas entrem em contacto com alimentos , animais de quinta ou colheitas .

No passado, travessas de madeira compradas a baixo custo eram frequentemente usadas em paisagismo comercial e por particulares (por exemplo, em loteamentos ) como paredes de retenção, telas de privacidade independentes, assentos e semelhantes. Como ainda não havia consciência suficiente da toxicidade dos preservativos de madeira usados, eles eram até usados ​​em parques infantis, no máximo o alcatrão pegajoso e o cheiro forte eram considerados desagradáveis. Embora tenham sido removidos em sua maioria de áreas verdes públicas, dormentes de ferrovias reutilizados ainda podem ser encontrados em jardins privados, especialmente em residências unifamiliares das décadas de 1970 e 1980.

Para travessas de madeira impregnadas com cobre-cromo-arsênio, as restrições de uso são especificadas na Seção 10 do Anexo da Portaria de Proibição de Produtos Químicos. Estas proíbem o uso em edifícios residenciais , em águas marinhas , na agricultura e em locais onde existe o risco de contato frequente com a pele ou com alimentos.

Os dormentes de madeira proporcionam além da impregnação também devido aos resíduos da operação ferroviária, um risco à saúde e ao meio ambiente . Entre estes, entre outros, óleo de eixo (de Achsgleitlagern , sistemas de lubrificação de flange de roda e outras partes lubrificadas de veículos ferroviários ) para a superfície oleosa de poeira fracamente aglutinada de poeira parcialmente amianto , fuligem de gases de exaustão e para controle de ervas daninhas na área de pista introduziu pesticidas .

Os dormentes de madeira devem ser considerados resíduos perigosos e eliminados de acordo, o que agora é possível sem problemas em instalações de incineração de resíduos equipadas com filtros de gás de fumaça adequados .

Travessas usadas e bem preservadas podem ser recondicionadas pelos operadores ferroviários ou prestadores de serviços e reutilizadas em outras linhas ferroviárias.

Dormente de concreto

Dormentes de concreto protendido tipo B 70

As travessas de concreto são moldadas a partir do concreto por máquina, pelo que, ao contrário das travessas de madeira, os orifícios para os parafusos das travessas são moldados com buchas desde o início. No caso de designs mais recentes, as montagens de trilhos também são moldadas na superfície. Na Espanha, desde 1990, traviesas polivalentes , ou seja, traviesas polivalentes de concreto com montagens ferroviárias de acordo com a superestrutura W para largura ibérica e bitola padrão UIC , foram instaladas; Isso permite que você altere a largura da pista simplesmente movendo o trilho e as placas de guia angular sem ter que mudar a grade da pista.

No início de 2001, o Banverket sueco anunciou que trocaria 3,2 milhões de travessas de concreto entregues entre 1992 e 1996 por um total de pelo menos 100 milhões de marcos alemães. Os dormentes se desgastaram prematuramente devido a uma temperatura de cura excessivamente alta.

Limite de bloco único

As principais vantagens dos dormentes de concreto protendido em relação aos dormentes de madeira e aço são a melhor estabilidade posicional devido à maior massa e uma longa vida útil de cerca de 70 anos. Na superestrutura padrão da Deutsche Bahn , são usados ​​dormentes de concreto protendido do tipo B 70 com espaçamento de dormente de 60 cm.

Na Alemanha, dormentes de concreto começaram a ser testados na década de 1920. Eles se tornaram mais difundidos depois que a instalação de aço protendido ("dormentes de concreto protendido") evitou a formação de fissuras. Na área da Ferrovia Federal Alemã , eles foram instalados em maior escala pela primeira vez em 1949. Em 1974, 25 milhões de dormentes de concreto foram instalados na rede do Deutsche Bundesbahn . Depois que as fixações dos trilhos nas primeiras décadas corresponderam aos usuais dos dormentes de madeira, a inclinação do trilho foi incorporada aos dormentes, na década de 1970 foi possível mudar para projetos simplificados como a superestrutura W , que dispensava nervuras ou base placas para uso com dormentes de concreto foram otimizadas. As fixações de trilhos sem parafusos foram introduzidas em muitos países, e os grampos de tensão Pandrol são amplamente usados ​​(por exemplo, na Grã-Bretanha, Noruega e Suécia).

Os dormentes de concreto protendido do tipo B 70 - nomeados de acordo com o tipo de concreto usado e o ano de introdução - têm um comprimento de 2,6 m com dimensões transversais máximas de 0,30 × 0,21 me um peso de aproximadamente 300 kg. Esta massa de dormentes torna absolutamente necessária a utilização de máquinas para a instalação.

Peitoril de dois blocos

Travessas de dois blocos para trilhos de laje antes de concretar a laje

Travessas de dois blocos são (eram) comuns na França e na Suíça . Estes consistem em dois blocos de concreto que são conectados um ao outro com um suporte de trilho feito de um perfil de aço em forma de L ou T. Ao dividir o limiar em dois blocos, a resistência de deslocamento lateral é aumentada. Travessas de dois blocos são usadas na Alemanha para prender os trilhos à via de laje , mas apenas para poder pré-produzir as fixações dos trilhos com uma bitola definida nas condições de fábrica.

Limiar de plástico

Em 1961, revistas relataram que testes de resistência para travessas de plástico desenvolvidos por um certo Sr. Ostermann foram realizados em Hamburgo. Tratava-se de travessas de metal, abertas na parte inferior, travessas ocas com mais de 2 m de comprimento. As travessas plásticas modernas podem representar uma alternativa às travessas de madeira, pois são consideradas menos sensíveis às intempéries, à podridão e à infestação de insetos devido ao material utilizado. Devido às propriedades elásticas de alguns plásticos, alguns desses dormentes têm maior vibração e propriedades de absorção de som em comparação com a madeira. As travessas de plástico geralmente são travessas de bloco único, mas há uma na versão de dois blocos, a travessa Durcret de dois blocos.

Ao contrário das travessas de madeira, as travessas de plástico não liberam poluentes para o meio ambiente. Enquanto os dormentes de madeira impregnados devem ser tratados como resíduos perigosos de acordo com a lei no final de sua vida útil, os dormentes de plástico podem ser reciclados.

Dorminhoco reciclado de plástico reforçado com fibra de vidro

Os dormentes de plástico reciclado reforçado com fibra de vidro são feitos de grânulos de plástico reciclado.

Limite de poliuretano reforçado com fibra de vidro longa

As Ferrovias Japonesas (JNR) descobriram na década de 1970 que mais de 70% das travessas de madeira que usavam tinham uma vida útil muito curta devido ao intemperismo. Você estava procurando uma empresa que desenvolvesse travessas de plástico com propriedades semelhantes às travessas de madeira. Em 1978, a madeira sintética FFU foi desenvolvida em cooperação entre as ferrovias japonesas e a empresa SEKISUI. Os primeiros testes de campo em um projeto de ponte e túnel ocorreram em 1980. O RTRI (Railway Technical Research Institute) testou estes dormentes em 1985 e, com base nos resultados da pesquisa, JR utilizou a madeira sintética FFU como dormentes padrão na área de pontes, interruptores, projetos especiais em todo tipo de superestrutura. Em 2011, os dormentes do teste de campo de 1980 foram novamente expandidos e testados pelo RTRI. Como resultado, a RTRI informou às empresas ferroviárias japonesas que esses dormentes poderiam permanecer em uso por mais 20 anos.

A madeira sintética FFU é utilizada principalmente na área de pontes ferroviárias, sistemas de interruptores, projetos especiais, travessas com baixa altura total. Em 2012, mais de 1200 km de pista foram equipados com madeira sintética FFU. O processamento é feito de forma semelhante à madeira, mas recomendam-se ferramentas com fio de metal duro . Os dormentes de madeira sintética FFU estáveis ​​aos raios ultravioleta são materialmente recicláveis.

Na Alemanha, dormentes de plástico são usados ​​atualmente como substitutos para dormentes de madeira em áreas de troca, em trilhos e como um substituto para vigas de ponte de madeira em pontes com uma estrada aberta. A sua resistência às influências da temperatura e aos efeitos dos produtos químicos também permite que sejam instalados em vias industriais, por exemplo em fábricas de engarrafamento.

Limiar de pedra

Restos do sistema de trilhos original da Stockton and Darlington Railway : os trilhos foram montados em blocos de pedra, como eram por volta de 1925

Nos primeiros dias da ferrovia, os dois trilhos eram presos a blocos de pedra cavados no solo. Este procedimento foi usado, por exemplo, na Stockton and Darlington Railway , mas também em 1835 na primeira ferrovia alemã de Nuremberg a Fürth .

Soling

As almofadas de dormente descrevem uma camada elástica disposta na parte inferior de travessas de concreto, a chamada almofada de dormente (USP). Esses revestimentos inferiores podem ser aplicados no processo de produção na concretagem em concreto fresco ou posteriormente colados na parte inferior das travessas.

Em alguns parâmetros técnicos, os dormentes de concreto até agora não foram capazes de superar as vantagens dos dormentes de madeira. Com travessas de concreto acolchoadas, no entanto, as qualidades de armazenamento da travessa de madeira podem ser obtidas na área de contato entre a travessa e o lastro.

Para todos os materiais dos revestimentos de dormente do lado inferior, é necessária uma resistência superficial dos materiais que evite que as pontas de cascalho penetrem nesta sola.

As empresas ferroviárias internacionais definem diferentes requisitos técnicos para almofadas de dormente . Além desses requisitos de usabilidade, existem requisitos de redundância do sistema, estabilidade operacional e, de acordo com KrW- / AbfG, também para a reciclagem dos materiais da sola e a reciclabilidade do restante corpo de concreto das travessas.

Como resultado da menor tensão de lastro, travessas acolchoadas estendem os ciclos de manutenção de trilhos e pontos em cerca de quatro vezes, reduzem o ruído proveniente da estrutura dos sistemas de trilhos e permitem que a espessura do lastro seja reduzida .

Fixação de trilhos

Os trilhos foram inicialmente fixados à pedra ou travessas de madeira com pregos e, especialmente na Grã-Bretanha e na França, um pouco mais tarde em cadeiras de trilho com cunhas de madeira ou aço mola. Mais tarde, parafusos e elementos adicionais de mola foram usados. Estes absorvem as vibrações do trilho sob carga, bem como sua expansão com as flutuações de temperatura, sem quebrar. Na Europa continental, as placas de produção se estabeleceram entre travessas e trilhos, inicialmente como placas de produção abertas ou tiras, posteriormente desenvolvidas em placas de gancho e placas nervuradas que ainda são comuns hoje. Os vários sistemas gerais de pequenas peças padronizadas usados ​​para prender os trilhos são chamados de superestruturas; Na Alemanha, a superestrutura W domina em dormentes de concreto e a superestrutura K e Ks com variantes em dormentes de madeira e aço .

Alternativas para o dormente da ferrovia

Em meados da década de 1990, vários novos tipos de sistemas de superestrutura foram desenvolvidos. A via em laje funciona sem superestrutura de lastro e travessas ferroviárias clássicas. Dependendo do projeto, os dormentes são reduzidos a pequenas bases de concreto que sustentam as fixações dos trilhos, ou os trilhos são fixados diretamente na estrada de concreto. A via em laje é usada em particular em linhas de alta velocidade e em ferrovias urbanas e subterrâneas em túneis devido à posição da via mais estável e menores custos de manutenção.

O trilho do dormente do quadro é um meio-termo entre a superestrutura do dormente e o trilho de laje .

manuseio

Em canteiros de obras, as travessas de madeira mais leves, em particular, eram tradicionalmente carregadas por pelo menos duas ou mais pessoas fortes, agarrando-as em ambos os lados com um alicate de dormente. São tão longos que permitem que os de pernas largas, montados sobre a soleira e em pé, em grande parte eretos, os levantem.

Quando esses alicates são dobrados sobre o ombro para transporte, os anéis retangulares colidem uns com os outros. Se as extremidades dos braços da pinça, que são dobrados para dentro em ângulos retos, são agarradas sob a parte inferior da travessa ou se eles - penetrando um pouco na madeira - prendem a seção transversal da travessa na lateral, as alças estão a 50–100 cm de distância. Mesmo puxando ou levantando com os braços humanos, que são articulados na largura dos ombros, geralmente cria um torque de aperto suficiente na junta da pinça para prender bem o dorminhoco com as pernas de aperto mais curtas.

A fim de substituir um dormente danificado, ele foi exposto do lastro da via circundante com grampos e garfos de lastro, as fixações do trilho afrouxadas e puxadas para fora do leito da via pela lateral. Os recém-inseridos foram posicionados batendo-se na face com um martelo e girando para trás. Os dormentes renovados devem ser compactados após a instalação e enchimento. A criação de um rompimento de via para uma passagem de cabo sob a área de trabalho para ser mantida livre para o uso de máquinas de construção também pode tornar necessária a expansão dos dormentes, os trens ainda podem passar com limites de velocidade e interceptação na cava de trabalho.

Nesse ínterim, o trabalho manual para trocar travessas tornou-se raro e, pelo menos em países industrializados, comum apenas quando o espaço é limitado. Cargas e velocidades aumentadas não permitem mais o trabalho na pista destravada e a estabilidade da pista é prejudicada. As ferramentas mais utilizadas, por serem as mais versáteis, são as escavadeiras rodoferroviárias . Os dormentes de concreto não podem ser manuseados sem equipamento de elevação devido à sua massa e por razões de saúde e segurança ocupacional. Para trocar vários dormentes sucessivos, existem trocadores de dormente como acessórios para escavadeiras rodoferroviárias, que combinam dispositivos para escavação de cascalho e agarramento dos dormentes em um único dispositivo.

literatura

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Links da web

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Evidência individual

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