САМООЧИЩАЮЩЕЕСЯ УСТРОЙСТВО, ИСПОЛЬЗУЮЩЕЕ НАБИВКУ ЗАЗОРА ДЛЯ НАПРАВЛЯЮЩЕГО ИЛИ ХОДОВОГО РЕЛЬСА В ГРУНТЕ
SELF-CLEANING DEVICE USING GAP FILLING FOR GUIDE OR TRACK RAIL IN SOIL

Изобретение относится к набивке зазора для рельса, используемого для направления или хода железнодорожного транспортного средства или городского общественного транспорта посредством по крайней мере одного ролика или железнодорожного колеса с ребордой (ребордами).
Верхняя поверхность рельса обычно идет вровень с грунтом или несколько превышает этот уровень.
В конкретном применении изобретение касается набивки зазора для направляющего рельса, погруженного в грунт, с ребрами, образующими направляющие дорожки для направляющего устройства транспортного средства на шинах, использующего один или пару наклонных роликов.
В классическом варианте для направления или хода с использованием ролика (роликов) с ребордой (ребордами) должно существовать свободное пространство между ребордой, прилегающим краем углубления для размещения рельса и креплением рельса. Это пространство носит название «зазора». Этот зазор (зазоры) образует (-ют) один или два желоба с обеих сторон вдоль рельса.
Ввиду подверженности зазора воздействию окружающей среды он обычно локально засоряется за счет накопления растительных остатков, льда, снега, гальки и иных веществ или посторонних предметов, которые могут создать препятствие для реборды (реборд) при прохождении направляющего (-щих) ролика (роликов) или железнодорожных колес. Такое повреждение может привести к проблемам, таким как повреждение роликов или колес и, что более серьезно, к их сходу с рельсов.
Для того чтобы не сталкиваться с этими проблемами, необходима регулярная чистка зазора вдоль сети направляющих или ходовых рельсов. Однако эта чистка является длительной и дорогостоящей и не может проводиться во время функционирования транспортной сети, в которую входит данный рельс. Кроме того, даже регулярная чистка не обеспечивает полной чистоты зазоров, которые постоянно подвержены влиянию окружающей среды, потокам засоряющих материалов и являются объектами попыток злонамеренной порчи.
Защитное приспособление, расположенное впереди и называемое «метельником», позволяет убрать с рельса и вообще с направляющего или ходового пути твердые препятствия, имеющие определенные размеры. Однако эта защита совершенно неэффективна в отношении отбросов и мелких предметов, которые могут находиться в одном или другом канале, пролегающем вдоль рельса, и представлять потенциальную опасность для направляющей функции и для роликов или колес транспортного средства.
Таким образом, остается потребность в зазоре, который позволил бы преодолевать эти предметы с полной безопасностью.
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить набивку зазора, пролегающего вдоль направляющего или ходового рельса в положении вровень с грунтом.
Согласно изобретению, этот зазор набивается специальным материалом, который гарантирует свободное прохождение реборд колес или роликов и придает зазору самоочищающийся характер, который реализуется при прохождении этих колес или роликов с ребордой (ребордами).
Городское применение устройства для направления рельсом, расположенным вровень с грунтом, обладает своими собственными преимуществами и позволяет благодаря изобретению обеспечить безопасность направления и хода даже в местах, наиболее подверженных загрязнению любого вида и непогоде.
Материал набивки зазора обладает свойствами упругости, позволяющими ему обеспечить удаление посторонних предметов во время или после прохождения ролика (роликов) или колес, либо даже их уничтожение или погружение в материал при этом прохождении.
Изобретение направлено на использование всех способов получения характера и основных свойств для материала этой набивки, а именно ее упругости.
Форма набивки зазора такова, что она не взаимодействует с динамическим зацеплением роликов. Материал набивки выбран таким образом, что он никогда не взаимодействует с этим зацеплением, каковы бы ни были условия окружающей среды, а именно климатические условия и условия эксплуатации транспортного средства в пределах, предписанных изготовителем. В частности, набивка не разбухает и не расширяется или расширяется очень мало при любых условиях окружающей среды и эксплуатации, в том числе под действием тепловых колебаний и осадков.
Преимуществом является то, что в определенных случаях этот материал может электрически изолировать рельс от грунта.
Согласно некоторым предпочтительным способам реализации изобретения материал набивки может обладать одним или несколькими из следующих свойств: он может быть электроизолятором, со слабым термическим расширением, непроницаемым, упругим и/или может не удерживать воду внутри.
Когда рельс выполняет не только направляющую функцию, а также воспринимает ход транспортного средства, можно предположить, что набивка зазора не сможет обеспечить удержание рельса, тогда крепление выполняется другим способом.
Наоборот, когда рельс выполняет только направляющую функцию для транспортного средства, можно легко выполнить фиксацию рельса посредством материала набивки при введении ее в зазор. Можно, например, заполнить дно углубления, предназначенного для размещения рельса, материалом набивки, уложить рельс на подстилку, образованную таким способом, следя за точным расположением рельса в углублении, затем заполнить материалом набивки зазор (зазоры), идущие по боковым сторонам рельса, а также весь остальной объем углубления.
Другие характеристики и преимущества изобретения станут очевидными из приведенного ниже подробного описания изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
На фиг.1 изображен вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий применение изобретения касательно железнодорожного ходового рельса;
На фиг.2 изображен вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий применение изобретения касательно железнодорожного ходового желобчатого рельса;
На фиг.3 изображен общий вид сверху первого направляющего устройства для рельса, расположенного вровень с грунтом, с набивкой зазора согласно изобретению;
На фиг.4 изображен общий вид сверху второго направляющего устройства для рельса, расположенного вровень с грунтом, с набивкой зазора согласно изобретению;
На фиг.5 изображен общий вид сверху набивки зазора согласно изобретению, когда зазор засорен твердым предметом;
На фиг.6-8 изображены виды в разрезе, иллюстрирующие функцию освобождения пути, выполняемую набивкой зазора по данному изобретению для случая твердого предмета, засоряющего зазор, изображенного на фиг.3;
На фиг.9-11 изображены общие виды, иллюстрирующие функцию освобождения пути, выполняемую набивкой зазора по данному изобретению для случая, когда зазор засорен снегом или льдом; и
На фиг.12 изображен вид в поперечном разрезе, показывающий выполнение направляющей функции для вертикального ролика.
Набивка зазора для направляющего или ходового рельса согласно настоящему изобретению теперь будет описана подробно со ссылкой на фиг.1-12. Эквивалентные элементы, представленные на различных фигурах, имеют одинаковые числовые обозначения.
Набивка зазора применяется к направляющим рельсам, использующим ролики с ребордой (ребордами), расположенные вертикально или наклонно, но также к ходовым железнодорожным рельсам, т.е. к железнодорожным колесам с ребордами, идущим по рельсу в вертикальном или наклонном положении, одно или в паре.
Фиг.1 и 2 предназначены для иллюстрации общего характера применения настоящего изобретения для случая ходового железнодорожного рельса классического профиля и желобчатого профиля.
Как видно, изобретение подходит как для рельса 1 в грунте, используемого для железной дороги, так и для направляющего рельса 2 в грунте.
Рельсы 1 и 2, рассматриваемые изобретением, относятся конкретно к типу, содержащему основание, находящееся на уровне ниже уровня поверхности грунта и уложенное в углублении 4, которое образовано на твердом подслое 5.
В классическом исполнении эти рельсы содержат более или менее протяженную шейку 6 и грибовидную часть 7 с верхней ходовой плоскостью 8, а также опорное основание 3, более или менее широкое, и при необходимости желоб 9 (фиг.2).
Предпочтительно, рельсы, используемые в изобретении, относятся к типу, в котором верхняя часть идет приблизительно вровень с поверхностью грунта.
В общем случае основание 3 ходового рельса 1, представленного в качестве примера на фиг.1, окружено заполняющим материалом 10, образующим выемку 11, в верхней части которой имеется, по крайней мере, один зазор 12, который покрывается или заполняется набивкой 13 из упругого набивочного материала 14, позволяющего удалять предметы за счет сжатия материала и/или выбрасывать их под действием упругости и/или оставлять их погруженными или вдавленными при прохождении ролика (роликов) или колес с ребордами 15 на достаточно низкий уровень, чтобы не препятствовать движению и не повредить ролики или колеса и, в особенности, избежать всякого риска схода с рельса.
Это относится также к рельсу 2, ходовому или направляющему с желобом 9 (фиг.2). В этом случае функцию зазора 12 выполняет именно рельсовый желоб 9. Согласно изобретению в этом случае предусматривается наполнить дно желоба рельса подходящим материалом, таким как материал 14, по-прежнему сохраняя поверх набивки пространство, достаточное для того, чтобы этот материал никогда не взаимодействовал с динамическим зацеплением ролика (роликов) или колеса (колес), каковы бы ни были условия окружающей среды или эксплуатации транспортного средства, в пределах, предписанных изготовителем транспортного средства.
По данному рельсу движутся колеса, такие как 16, для неизменной колеи железнодорожного транспортного средства. Речь идет о классических железнодорожных колесах с ободом 17 и ребордой 18, движущихся по верхней ходовой плоскости 8.
Как будет видно ниже, имеет место эффект погружения отбросов и посторонних предметов, попавших на верхнюю поверхность набивки или наполнителя, с их удалением во время и после прохождения железнодорожного колеса.
Материал набивки 14 зазора 12, который, в частности, в случае роликов или колес с ребордой (ребордами) 15, выполняет только направляющую функцию, может быть также материалом наполнителя 10. Он должен обладать, по крайней мере, свойствами сжимаемости, придающими ему способность сжиматься под давлением предмета, прижатого к нему при прохождении реборды 15, и тем самым избежать подъема направляющего ролика или железнодорожного колеса, что могло бы привести к сходу с рельса. Поскольку указанный материал 14 ни в коем случае не должен соприкасаться с роликами или колесами с ребордами при любых условиях окружающей среды и эксплуатации, предписанных изготовителем, то желательно, чтобы указанный материал обладал слабым термическим расширением, чтобы он сопротивлялся воздействию внешней среды и чтобы он не удерживал воду, поступающую, например, от осадков, для того, чтобы избежать в случае замерзания разбухания материала набивки 14, что может привести к динамическому взаимодействию с ребордами.
Кроме того, данный, по меньшей мере, сжимаемый материал, может обладать свойствами упругости и электрической и/или звуковой изоляции. Речь может идти, например, о полимерном материале, обладающем большим физическим сопротивлением на разрыв и длительной стойкостью против высоких температур, светового излучения, в частности, ультрафиолетового, и воздействия внешней среды вообще.
В качестве примеров можно указать материалы, которые могут быть использованы: пенопласт, в частности пеноматериалы с замкнутыми ячейками, например пенополиуретан, полимеры, эластомеры, пластомеры, полимерные смолы, композитные материалы, материалы, содержащие минеральные или органические включения.
Предпочтительно в качестве материала набивки 14 зазора 12 используется пенопласт или полимерная смола. Могут также использоваться композитные материалы или производные или эквиваленты резины или каучука.
Ниже будет описано в качестве не ограничивающего примера устройство, изображенное на фиг.3 и 4, которое удерживает направляющий рельс 2 благодаря наполнителю канала или углубления 4, образованного в твердом основании 5.
Направляющий рельс 2 может иметь многочисленные и разнообразные профили, которые, однако, не выходят за рамки данного изобретения.
На фиг.4 и 5 представлены два примера профилей, из которых один имеет основание 3 формы, идентичной профилю, который изображен на фиг.1, а другой представляет собой профиль 19 в целом I-образной формы. Два представленных рельса включают в себя две ходовые дорожки 20 и 21, симметричные и наклонные, разделенные центральной верхней плоскостью 22; по этим дорожкам движутся наклонные направляющие ролики 23 и 24 с ребордами, соответственно 25 и 26.
Разумеется, в этом варианте осуществления изобретение не ограничивается одним типом направляющего рельса, а относится более подробно к частичному или полному наполнению углубления 4 одним материалом с подходящими свойствами или двумя материалами, из которых один является наполнителем, а другой набивкой, причем последний обладает необходимым свойством упругости.
Изобретение не ограничивается также конкретным направляющим устройством с двумя наклонными роликами, а относится также ко всем видам прокладки рельсов на уровне с грунтом.
Набивка 13 зазора 12 с набивочным материалом 14 позволяет при необходимости, но не обязательно, обеспечить крепление направляющего рельса 2 на месте. В этом случае, т.е. в случае слабо нагруженных рельсов, а именно рельсов, выполняющих только направляющую функцию, набивка охватывает нижнюю и среднюю часть рельса и занимает углубление 4, сделанное в твердом основании 5, таким образом, что в предпочтительном варианте осуществления вровень с грунтом идет только верхняя часть направляющего рельса 2, а именно наклонные боковые ребра 27 и 28, по которым катятся направляющие ролики 23 и 24 и которые служат им ходовой дорожкой.
В своей верхней части объем массы материала, занимающего углубление 4, имеет V-образную форму с острием, направленным вниз, охватывающую в середине выступающую часть направляющего рельса 2, ограничивая вдоль рельса две опускающиеся наклонные плоскости 29 и 30, каждая из которых заканчивается сбоку вблизи шейки рельса соответственно желобом 31 или 32, служащим каналом для сбора и удаления жидкостей и мелких отходов. V-образная форма верхней части набивки 13 зазора 12 позволяет исключить любое динамическое взаимодействие с направляющими роликами 23 и 24.
Преимуществом является то, что в случае износа набивки 13 зазора, в соответствии с данным изобретением, имеется возможность производить локальный ремонт путем заливки материала, полимеризующегося при температуре окружающей среды. Таким образом, можно восстанавливать изношенную набивку 13 зазора без необходимости ее замены.
Преимуществом является и то, что эта набивка 13 может быть изготовлена промышленным способом, путем литья, экструзии, совместной экструзии, литья на месте или любого иного подходящего промышленного процесса.
Дополнительно она может быть изогнута таким образом, чтобы приспособить ее к соответствующему участку рельсовой сети, и уложена под давлением в углубление 4 твердого основания 5, заполняющего траншею на дороге.
Набивка 13 зазора по данному изобретению применяется также к направляющим роликам 33 с двумя ребордами 34 и 35, как показано на фиг.12. В этом случае рельс имеет зазор 12 с каждой стороны, и каждый из них будет заполнен материалом набивки 14, как описано выше.
Далее будет описаны функция высвобождения пространства, необходимого для прохождения реборды 15, а также поведение объектов, связанное со свойствами и с формой набивки 13 зазора 12 по данному изобретению.
1) Случай попадания в зазор предметов или твердых отходов
Фиг.5-8 иллюстрируют функцию высвобождения и эффект самоочистки набивки 13 зазора 12 по данному изобретению, в случае засорения зазора 12 твердым предметом 36 или различными твердыми отходами, как показано на фиг.5.
Данная фигура представляет собой разрез на уровне твердого предмета 36, представленного в виде калиброванного испытательного цилиндра, как раз перед тем, как один из направляющих роликов войдет с ним в контакт.
Во время прохождения наклонных направляющих роликов 23 и 24 твердый предмет 36 прижимается к материалу 14 набивки зазора 12, который ввиду своей сжимаемости оседает под давлением ролика, передаваемым данным предметом.
Таким образом, этот предмет или твердые отходы устраняются, более или менее сжимая временно или постоянно податливый материал 14 набивки 13 зазора 12, в достаточной мере, чтобы не препятствовать прохождению ролика или, во всяком случае, не приподнимать его до уровня схода с рельса. Благодаря этому ролик не повреждается и не отклоняется от нормального хода.
Кроме того, как показано на фиг.8, после прохождения одного из направляющих роликов, например 23, твердый предмет 36 часто автоматически выбрасывается или выталкивается из зазора 12 под упругим усилием, связанным с дополнительными характеристиками гибкости и упругости материала, из которого изготовлена набивка 13 зазора 12.
2) Случай попадания в зазор льда или аналогичного вещества
Фиг.9-11 иллюстрируют эффект и самоочищающее и высвобождающее действие набивки зазора по данному изобретению для случая блокировки зазора снегом или льдом.
Наличие воды в зазоре может, в случае отрицательной температуры, привести к переполнению льдом зазора 12, как показано на фиг.9.
Следует, однако, заметить, что этот лед может образоваться только в случае перерыва в использовании транспортной сети, в которую входит рельс, например ночью. Действительно, повторяющееся прохождение транспортных средств по рельсу очищает зазоры.
Во время прохождения наклонных направляющих роликов 23 и 24 их реборды 25 и 26 производят при движении усилие, направленное вниз. Под этим усилием лед либо устраняется погружением в податливый материал 14 набивки 13 зазора 12, либо при погружении разбивается по причине напряжений изгиба, возникающих в бруске или блоке 37 льда.
Ледяной блок 37 часто оказывается хрупким по отношению к этим напряжениям и локально дробится. Этот эффект воспроизводится по мере движения роликов, по крайней мере, того из двух наклонных роликов, который находится поверх полоски льда (фиг.11), и, таким образом, благодаря погружению в материал ролик проходит, не теряя контакта с ходовой дорожкой и, разумеется, не подвергается опасности схода с рельса. Ролики не повреждаются и не отклоняются от своей обычной траектории.
Обломки льда 38 затем удаляются при прохождении направляющих роликов в ходе процесса самоочистки, описанного выше.
В целом, предмет или материал временно прижимается или погружается в податливый материал 14 набивки 13 зазора 12 и не создает препятствия перемещению направляющего ролика. Вследствие чего ролик не повреждается и не отклоняется от своего обычного хода.
Кроме того, после прохождения роликов обломки или твердые предметы малых размеров, контактировавшие с ребордой (ребордами), обычно выбрасываются или выталкиваются из зазора 12 упругим усилием, которое создается благодаря упругости материала 14 набивки 13 зазора 12, что характеризует самоочищающую природу набивки 13 зазора 12 для направляющего рельса по данному изобретению.
Также можно допустить, что предмет 36 погружается в толщу материала 14 набивки 13 при прохождении реборды 15, которая оказывает давление на него, сжимая материал набивки зазора. Затем, либо этот предмет вновь занимает свою предыдущую позицию после прохождения роликов, либо он достаточно заглублен в податливый материал, чтобы не контактировать с роликами при их прохождении и при прохождении следующих роликов. Во всех случаях прохождение роликов становится возможным.
Специалисты могут рассмотреть другие способы реализации изобретения, не выходя за рамки общего принципа изобретения.
Материал 14 набивки 13 зазора 12 может использоваться и быть подходящим для рельсов любого типа и формы и может удовлетворять всем видам направления и хода с использование ролика (роликов) с ребордой (ребордами).
Следует также уточнить, что материал 14 набивки вообще является дополнительным материалом, вносимым для заполнения, по крайней мере частичного, каждого зазора 12, и что он также может использоваться как материал наполнителя 10. В этом случае этот материал заполняет углубление 4 и заключает в себя рельс.