ЖЕЛЕЗОБЕТОННАЯ ШПАЛА
REINFORCED CONCRETE CROSS TIE

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути и предназначено для обеспечения скоростного движения пассажирских и грузовых поездов.
Известна железобетонная шпала, содержащая концевые участки, участки для крепления рельсов и участки сопряжения со средним участком, имеющим ширину меньше ширины других участков (см. патент №2293810 от 20.02.2007).
Недостатком известной железобетонной шпалы является повышенная материалоемкость, обусловленная наличием верхней трапеции по всей длине шпалы.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в уменьшении материалоемкости железобетонной шпалы и повышении ее эксплуатационных характеристик:
- осевые нагрузки 4-х осных грузовых вагонов до 400 кН;
- скорости движения пассажирских поездов не менее 350 км/ч;
- скорости движения грузовых поездов не менее 120 км/ч. Указанный технический результат достигается тем, что в железобетонной шпале, содержащей концевые участки, участки для крепления рельсов и участки сопряжения со средним участком, имеющим ширину меньше ширины других участков, средний участок в поперечном сечении выполнен в виде трапеции, а участки для крепления рельсов выполнены с сопряженными между собой наклоненными к горизонтали гранями, одними из которых образованы грани соответствующих концевых участков, при этом участки сопряжения со средним участком выполнены с наклоненными к горизонтали гранями, одни из которых сопряжены с другими гранями участков для крепления рельсов.
Все грани для оптимизации прочностных характеристик и объема бетона, необходимого для изготовления шпалы имеют разный угол наклона к горизонтали.
Концевые участки выполнены с наклоненными к горизонтали расширяющимися к торцам площадками, сопряженными с торцами и с верхними поверхностями участков для крепления рельсов или с их крайними выступами.
В одном варианте торцы выполнены с наклоненными к горизонтали поверхностями, средняя из которых выполнена в виде трапеции, а крайние - в виде фасок треугольной формы.
Во втором варианте торцы выполнены вогнутыми и образованы наклоненными к горизонтали поверхностями в виде трапеций, при этом меньшие основания крайних поверхностей сопряжены с соответствующими сторонами средней поверхности.
В третьем варианте торцы выполнены в виде расположенной в вертикальной плоскости трапеции.
Конструкция шпалы обеспечивает возможность установки закладных элементов для различных конструкций промежуточных рельсовых скреплений.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 показана железобетонная шпала по первому варианту, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - вид А на фиг.1; на фиг.4 сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.1; на фиг.6 показана железобетонная шпала по второму варианту, вид сбоку; на фиг.7 - то же, вид сверху; на фиг.8 - вид А на фиг.6; на фиг.9 сечение Б-Б на фиг.6; на фиг.10 - сечение В-В на фиг.6; на фиг.11 показана железобетонная шпала по третьему варианту, вид сбоку; на фиг.12 - то же, вид сверху; на фиг.13 - вид А на фиг.11; на фиг.14 сечение Б-Б на фиг.11; на фиг.15 - сечение В-В на фиг.11.
Железобетонная шпала выполнена в виде армированного бруса с переменным подлине поперечным сечением. Шпала имеет концевые участки 1, участки 2 для крепления рельсов и участки 3 сопряжения со средним участком 4, имеющим ширину меньше ширины других участков.
Средний участок 4 в поперечном сечении выполнен в виде трапеции, а участки 2 для крепления рельсов выполнены с сопряженными между собой наклоненными к горизонтали гранями 5 и 6. Гранями 5 образованы грани соответствующих концевых участков 1, а участки 3 сопряжения со средним участком 4 выполнены с наклоненными к горизонтали гранями 7 и 8. Грани 7 участков 3 сопряжены с гранями 6 участков 2 для крепления рельсов.
Концевые участки 1 выполнены с наклоненными к горизонтали расширяющимися к торцам площадками 9, сопряженными в одном из вариантов выполнения с крайними выступами 10 участков 2 для крепления рельсов и с наклоненными к горизонтали поверхностями 11 и 12 торцов. Средняя поверхность 11 выполнена в виде трапеции, а крайние поверхности 12 - в виде фасок треугольной формы.
Во втором варианте торцы выполнены вогнутыми и образованы наклоненными к горизонтали поверхностями в виде трапеций, при этом меньшие основания крайних поверхностей 13 сопряжены с соответствующими сторонами средней поверхности 14.
В третьем варианте торцы выполнены в виде расположенной в вертикальной плоскости трапеции 15.
Во втором и третьем вариантах площадки 9 сопряжены с верхними поверхностями 16 участков 2 для крепления рельсов, выступы на которых образованы соответственно углублениями 17 и закладными элементами 18.
Все грани для оптимизации прочностных характеристик и объема бетона, необходимого для изготовления шпалы имеют разный угол наклона к горизонтали. Например, боковые грани 19 среднего участка 4 наклонены к горизонтали под углом 78,69° или 78,37°, а грани 5 и 6 участка 2 имеют соответственно наклон 75° и 70,67° или 74,29° и 70,74°. В первом варианте шпалы поверхности 11 и 12 ограничены боковыми сторонами, соответственно расположенными к вертикали под углом 80,04°и 75.° Во втором варианте большие основания соответствующих крайних поверхностей торцов наклонены к вертикали под углом 74,29°, при этом в третьем варианте под указанным углом наклонены к вертикали боковые стороны трапеции 15.
Основные преимущества новой шпалы заключаются в следующем:
1 Возможность изготовления в длинных и коротких формах;
2 Возможность применения универсальных форм;
3 Изготовление шпалы возможно по технологии с постняжением и преднатяжением арматуры по малопрогревной или беспропарочной технологии с применением добавок и снижением времени тепловой обработки.
4 Повышение сопротивления сдвигу в балласте в поперечном к оси пути направлении за счет увеличения высоты торца, площади опорной поверхности, выраженного сопряжения уступом со средним сечением;
5 Изменение размеров поперечного сечения шпалы в подрельсовом и среднем сечениях дает возможность менять армирование с увеличением количества арматурных стержней (проволок) и их расположением для повышения трещиностойкости и выносливости шпал.
7 Возможность использования шпал на участках с повышенными осевыми нагрузками и высокой грузонапряженностью.
Технология укладки и эксплуатация шпал новой конструкции не имеет отличий от существующих технологий.
8 зависимости от типа скрепления при изготовлении шпалы используются типовые закладные элементы, свои для каждого крепления, изготавливаемые в соответствии с техническими условиями.
Шпалы имеют увеличенный срок службы в среднесетевых условиях эксплуатации за счет обеспечения улучшенных показателей механической прочности и трещиностойкости.