Pessoal
blocos de pedra
Antes da primeira ferrovia moderna (a Ferrovia Liverpool e Manchester, inaugurada em 1829), eram usados pares de blocos de pedra colocados no chão, usando pregos e cunhas de madeira para segurar os trilhos fixados aos blocos, como na Ferrovia Kilmarnock e Troon, uma linha de 16 quilômetros de extensão na Escócia, que foi construída em 1812 para transportar carvão por tração animal. dois trilhos sem risco de tropeçar.
À medida que eram utilizadas locomotivas cada vez mais pesadas, era difícil manter a bitola correta. Os blocos de pedra eram, em qualquer caso, inadequados em terrenos macios, como turfeiras, onde era necessário usar travessas de madeira. As travessas bibloco lembram esse tipo de suporte.
Madeira
Historicamente, as travessas de madeira tinham as faces superior e inferior serradas, para garantir pelo menos duas faces planas e paralelas, enquanto as demais faces eram geralmente talhadas com machado.[13] O surgimento das serrarias mecanizadas tornou comum que todas as faces fossem serradas. Com a posterior introdução de alguns tipos de placas de base, é comum que elas sejam fornecidas com reentrâncias para colocação dessas placas, e quando são utilizados parafusos roscados, também é comum que venham de fábrica com furos feitos na distância exata para colocação dos trilhos.
Utiliza-se uma grande variedade de madeiras, de preferência duras (embora não necessariamente), mas sempre de espécies de grande porte, com troncos capazes de serem cortados em prismas retangulares de dois a três metros de comprimento, e com seções de cerca de 20x30 cm. As madeiras comuns na Europa são o carvalho, a faia[13] ou variedades tropicais importadas da África, como o akoga.[14] Em outros lugares são usados alguns tipos de eucalipto (jarrah e karri), e o quebracho vermelho, comum na América do Sul. Essas madeiras nobres, devido à sua grande durabilidade, têm sido amplamente utilizadas, embora sejam cada vez mais difíceis de obter, principalmente de fontes sustentáveis.[15].
Em alguns países são utilizadas madeiras mais macias, como o abeto de Douglas, outros tipos de coníferas ou o quebracho branco. Embora tenham a vantagem de absorver tratamentos protetores mais facilmente, são mais suscetíveis ao desgaste, mas são madeiras mais baratas, mais leves (e, portanto, mais fáceis de manusear) e estão mais amplamente disponíveis.[15].
O creosoto (proibido na Europa desde 2002 devido à sua potencial toxicidade)[3] tem sido o tratamento conservante mais comum, embora às vezes compostos como pentaclorofenol ou arseniato de cobre cromado também sejam usados, e às vezes substâncias não tóxicas sejam usadas, como cobre micronizado ou azol de cobre.
A nova tecnologia de preservação de madeira à base de boro está sendo usada pelas principais ferrovias dos EUA em um processo de tratamento duplo para prolongar a vida útil de travessas de madeira em áreas úmidas.[16] Algumas madeiras (como sal, mora "Mora (gênero)", jarrah ou metel) são duráveis o suficiente para serem usadas sem tratamento.[17].
Os problemas de conservação de travessas de madeira incluem podridão (causada por fungos em ambientes úmidos), rachaduras (devido à granulação irregular da madeira), infestação de insetos (especialmente xilófagos como cupins), abrasões (causadas pelo movimento lateral das placas de base) e inutilização de pregar ou aparafusar furos (devido ao arrancamento de estacas ou parafusos de fixação, causado pela torção dos trilhos gerada pelos eixos carregados).
Embora não seja comum, as travessas de madeira podem pegar fogo e, à medida que envelhecem, desenvolvem fissuras que permitem o acúmulo de substâncias combustíveis como diesel ou lubrificantes, o que pode fazer com que faíscas de materiais em movimento incendeiem a madeira com mais facilidade.
As principais vantagens das travessas de madeira são a sua disponibilidade potencial (podem ser adaptadas quase imediatamente a qualquer largura de via com requisitos mínimos), o seu preço competitivo de instalação inicial e a sua leveza (o que as torna muito adequadas para a colocação de desvios temporários e vias auxiliares em inúmeras situações de construção temporária de qualquer outro tipo de via). Ao mesmo tempo, o seu baixo peso permite que as operações de manutenção da via possam ser realizadas com equipamentos simples, sem a necessidade de utilização de máquinas pesadas e dispendiosas. Em caso de descarrilamento, costumam suportar a passagem de rodas deslocadas sem danos catastróficos e, do ponto de vista dielétrico, oferecem um bom isolamento do solo.
Como desvantagens em relação às travessas de concreto, vale destacar a menor durabilidade e estabilidade frente às cargas do material em movimento, por vezes agravada pelos fatores externos citados (como podridão ou ataque de insetos), e o problema de afrouxamento das fixações, o que exige um monitoramento cuidadoso do seu estado, o que exige intensificação das tarefas de manutenção.
Concreto
Os dormentes de concreto podem ser monobloco ou bibloco. As primeiras são constituídas por uma única peça de concreto protendido, enquanto as travessas bibloco são constituídas por duas peças de concreto armado unidas por uma barra de aço (contraventamento).
Além disso, travessas de concreto monobloco podem ser polivalentes[19] se os trilhos puderem ser fixados em duas posições diferentes para modificar a largura da via, e travessas mistas ou de três fios,[20] quando permitem a circulação de trens de duas larguras diferentes na mesma via.
Durante anos, com o surgimento de diferentes tipos de fechaduras elétricas, o dormente teve que ser isolado eletricamente em relação aos trilhos.
As travessas de betão, embora com um custo inicial de instalação mais elevado do que as travessas de madeira, são mais económicas a longo prazo e, quando estão disponíveis fabricantes especializados, podem ser obtidas a partir de materiais abundantes, como betão e aço, e sem as restrições ambientais envolvidas na obtenção de travessas de madeira de alta qualidade em explorações florestais sustentáveis.
Sua fabricação é um processo industrial perfeitamente padronizado, no qual é utilizado um controle rigoroso das características dos materiais utilizados (principalmente concreto e aço) e dos processos de fabricação, incluindo a cura do concreto em autoclave. As bainhas ou pontas de polietileno nas quais os parafusos são aparafusados são projetadas para serem firmemente embutidas no concreto.
A sua maior rigidez e estabilidade permite-lhes suportar maiores cargas por eixo e maiores velocidades de condução, e o seu maior peso contribui decisivamente para manter a estabilidade da geometria da via”, especialmente quando instalados com carris contínuos (com a chamada técnica de barra longa soldada).
Devido à sua grande rigidez, devem ser instalados sobre plataforma bem preparada, com espessura de lastro adequada sob a parte inferior dos travessas, para permitir a correta distribuição das cargas do material circulante e garantir uma drenagem adequada. As travessas de concreto amplificam o ruído das rodas, portanto, em alguns casos, as travessas de madeira têm sido usadas em áreas densamente povoadas.
Outras linhas de pesquisa propõem melhorar as propriedades do concreto e do aço, acrescentando diferentes tipos de fibras ao concreto, ou substituindo reforços de aço (que têm o problema de se tornarem frágeis em temperaturas muito baixas) por varetas de diversas fibras minerais comprimidas com coberturas de polietileno. Especificamente, em países com temperaturas muito baixas, como a Rússia, têm sido investigadas travessas armadas com varetas de fibra de basalto, obtidas a partir desta rocha.[23].
Aço
Esses dormentes são formados em aço prensado (mais barato) ou ferro fundido (maior resistência à ferrugem) e possuem seção nervurada, para que possam ser empilhados em embalagens compactas. Suas extremidades são projetadas em forma de “pá”, o que aumenta sua resistência lateral. As âncoras para acomodar o sistema de fixação são soldadas na superfície da face superior. As travessas de aço têm sido amplamente utilizadas no Reino Unido, principalmente em linhas secundárias ou de baixa velocidade, e são adequadas para este fim devido à sua solução económica e à simplicidade da sua instalação sobre uma camada de lastro. Cada travessa de aço pesa cerca de 80 kg, enquanto as fundidas chegam a 100 kg,[24] sendo bem mais leves que as de concreto. São 100% recicláveis e requerem até 60% menos lastro que as travessas de concreto e até 45% menos que as travessas de madeira.
Historicamente, eles não foram projetados de forma eficiente, sofrendo os efeitos do aumento das cargas de tráfego durante sua vida útil normalmente longa. Esses projetos antigos e muitas vezes obsoletos representavam uma limitação à capacidade de carga e à velocidade de circulação dos trens, mas ainda podem ser vistos em muitos lugares do mundo (há projetos de vários países, e até modelos padronizados como o UIC 28),[24] em condições adequadas, apesar de décadas de serviço. É comum encontrar travessas de aço com mais de 50 anos de serviço e, em alguns casos, podem e foram reabilitadas e continuam a funcionar bem. Eles também foram usados em situações especiais, como a Ferrovia de Hejaz, na Arábia, que tinha um problema contínuo com beduínos roubando travessas de madeira para fazer fogueiras.[25].
Travessas de aço com design moderno suportam cargas pesadas e são mais econômicas para instalação em novas construções do que travessas de madeira tratada com creosoto ou travessas de concreto. Eles são usados em quase todos os setores dos sistemas ferroviários do mundo e resolvem o problema crescente de ter longas travessas de madeira usadas em dispositivos de trilhos; embora sua leveza, possíveis problemas de oxidação e a dificuldade de isolá-los eletricamente corretamente não os tornem adequados para linhas de alta velocidade ou tráfego pesado.[24] Quando isolados eletricamente dos trilhos, eles podem ser usados com detecção de trens e sistemas de integridade de trilhos baseados em circuitos de trilhos. Sem isolamento, só podem ser utilizados em linhas sem travamento automático ou em linhas que utilizam outras formas de detecção de trens, como contadores de eixos.
Plásticos
Desde o final do século, diversas empresas comercializam travessas feitas de materiais compósitos, como plástico reciclado[26] ou borracha reciclada aglomerada com resinas. Entre suas vantagens, cita-se a vida útil mais longa (entre 30 e 80 anos) que a dos dormentes de madeira, que são imunes ao apodrecimento e ao ataque de insetos,[27][28][29] e que podem ser configurados com um suporte especial na parte inferior para obter maior estabilidade lateral.[27] Em algumas aplicações para estradas principais, são projetados para trabalhar completamente cercados por lastro. Apesar das suas potenciais vantagens, a sua utilização não se generalizou entre os principais gestores ferroviários, que continuam a utilizar materiais mais tradicionais como a madeira e o betão.
Além dos benefícios ambientais do uso de material reciclado, as travessas de plástico podem substituir vantajosamente as travessas de madeira tratadas com creosoto (um produto químico tóxico),[30] sendo totalmente recicláveis. Dormentes de plástico híbridos e compostos[27] são usados em outras aplicações ferroviárias, como operações de mineração subterrânea, zonas industriais,[31] ambientes úmidos e áreas densamente povoadas. Também são utilizados em operações de manutenção para substituir travessas de madeira podres.
Da mesma forma, sua utilização em pontes e viadutos apresenta algumas vantagens, pois proporcionam melhor distribuição de cargas e contribuem para a redução de vibrações nas vigas ou lastros da ponte. Isto se deve às suas melhores propriedades de amortecimento, o que se traduz na diminuição da intensidade das vibrações e da geração de ruído.[32].
Em 2009, a Network Rail anunciou que começaria a substituir travessas de madeira por travessas feitas de plástico reciclado produzido pela I-Plas Ltd de Halifax, West Yorkshire;
Em 2012, a New Zealand Railways encomendou um lote experimental de travessas compostas da marca "EcoTrax" da Axion para uso em interruptores e pontes,[35][36] fazendo um novo pedido em 2015.[37] Essas travessas foram desenvolvidas pelo Dr. com vidro.[39].