РЕЛЬСОВОЕ СКРЕПЛЕНИЕ СО ШПАЛОЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

Заявляемая полезная модель относится к верхнему строению железнодорожного пути, а точнее полезная модель касается рельсового скрепления со шпалой железнодорожного пути и найдет применение на линиях метрополитена и иных высокоскоростных железнодорожных линиях.
Известно рельсовое скрепление со шпалой железнодорожного пути, включающее находящееся с каждой стороны рельса анкерное средство крепежа рельса к бетонной шпале, амортизирующую прокладку, помещенную под подошвой рельса, имеющую реборды, предназначенные для удержания прокладки и предотвращения ее перемещения вдоль оси рельса. Указанное рельсовое скрепление, ввиду применения железобетонных шпал, содержит такие электроизолирующие средства, как электроизолирующие подпятники со стальными пластинами для опирания хвостовиков клемм, центрирующие электроизолирующие элементы со стальными опорными пластинами для гаек клеммных Т-образных болтов. Кроме того, указанное рельсовое скрепление с каждой стороны рельса имеет регулятор ширины железнодорожной колеи, приспособленный для взаимодействия с соответствующей боковой поверхностью подошвы рельса, и выполненный в виде электроизолирующих коробчатых прокладок, каждая из которых вертикально установлена между ветвью анкера и нарельсовым вкладышем с возможностью охвата нарельсового вкладыша посредством приливов, выполненных с противоположной стороны коробчатых прокладок (RU, 2267569, С1, опубл. 2006.01.10, МПК: Е01В 9/30).
Указанное рельсовое скрепление имеет сложную многодетальную конструкцию; используемая амортизирующая прокладка, ввиду сложной конфигурации, может быть выполнена преимущественно методом литья, что ограничивает круг используемых материалов - в основном используют материалы с высокой жесткостью, из-за чего прокладка и другие элементы известного рельсового скрепления в полной мере не обеспечивает требуемые для снижения вибраций и шумов амортизирующие свойства.
Таким образом описанное рельсовое скрепление не обеспечивает виброшумозащитные свойства верхнему строению рельсового пути, его высокая жесткость в вертикальном и поперечном направлениях приводит к передаче вибрации от подвижного состава на подрельсовое бетонное основание. Вибрации бетонного основания вызывают вибрации в зданиях и сооружениях, расположенных рядом с рельсовыми путями, в том числе, рядом с тоннелями метрополитена. Кроме того, вибрации бетонного основания вызывают дополнительные динамические воздействия на конструкцию тоннельной обделки и способны вызвать ее ускоренный износ.
В основу заявляемой полезной модели положена задача создать конструктивно более простое и малодетальное рельсовое скрепление со шпалой железнодорожного пути, которое способно обеспечить эластичность верхнего строения рельсового пути и уменьшить вибрации и шумы, передаваемые от подвижного состава на подрельсовое бетонное основание.
Технический эффект, который может быть достигнут при использовании предлагаемого рельсового скрепления со шпалой железнодорожного пути, заключается в возможности более простыми средствами уменьшить вибрации и шумы, которые передаются от подвижного состава на подрельсовое бетонное основание и распространяются по окружающему железнодорожный путь земляному пласту.
Эта задача решается за счет того, что в рельсовом скреплении со шпалой железнодорожного пути, включающем амортизирующую прокладку, помещенную под подошвой рельса, и установленные на шпале с каждой стороны рельса анкерное средство крепежа и регулятор ширины железнодорожной колеи, приспособленный для взаимодействия с боковой поверхностью подошвы рельса, согласно заявляемой полезной модели, в качестве шпалы использована шпала, выполненная из высоконаполненного композиционного материала типа полимербетона, регулятор ширины железнодорожной колеи содержит два пластинчатых элемента, имеющие жесткость от 20,0 до 120,0 кН/мм, горизонтально расположенные на шпале с возможностью размещения и фиксирования между ними амортизирующей прокладки, имеющей жесткость от 3,0 до 30,0 кН/мм, при этом каждый пластинчатый элемент имеет на своей верхней поверхности выступающий вверх участок, первая вертикальная стенка которого контактирует с соответствующей боковой поверхностью подошвы рельса, а вторая вертикальная стенка, противоположная первой вертикальной стенке, находится во взаимодействии с анкерным средством крепежа, соединенным с названным пластинчатым элементом, при этом расстояние между первой и второй вертикальными стенками выступающего вверх участка первого пластинчатого элемента по меньшей мере на 1,0 мм больше названного расстояния второго пластинчатого элемента.
Особенность данной полезной модели заключается в том, что шпала выполнена из высоконаполненного композиционного материала типа полимербетона, имеющего прочность не менее 800 кг/кв.см.
Другая особенность данной полезной модели заключается в том, что толщина каждого пластинчатого элемента менее толщины амортизирующей прокладки.
Другая особенность данной полезной модели заключается в том, что рельсовое скрепление дополнительно содержит по меньшей мере одну нашпальную прокладку, выполненную из стали или из полипропилена.
Особенность данной полезной модели заключается в том, что каждый пластинчатый элемент имеет скобообразную форму, при этом расположенные на шпале оба элемента обращены один к другому своими открытыми частями.
Еще одна особенность данной полезной модели заключается в том, что расстояние между первой и второй вертикальными стенками выступающего вверх участка первого пластинчатого элемента составляет 4 мм, а второго пластинчатого элемента - 6 мм.
Заявленная полезная модель иллюстрируется чертежами, где одинаковые или сходные элементы имеют одни и те же ссылочные позиции.
Фиг.1 показывает рельсовое скрепление со шпалой железнодорожного пути, согласно заявляемой полезной модели, поперечный разрез;
Фиг.2 показывает рельсовое скрепление железнодорожного пути, согласно заявляемой полезной модели, вид сверху;
Фиг.3 показывает пластинчатый элемент регулятора ширины железнодорожной колеи, вид сверху;
Фиг.4 показывает сечение по линии - на фиг.3.
Рельсовое скрепление со шпалой железнодорожного пути по настоящей полезной модели состоит из рельса 1 (фиг.1), установленного и жестко закрепленного с двух сторон с помощью анкерного средства крепежа 2 на шпале 3, преимущественно на шпале-коротыше, выполненной из высоконаполненного композиционного материала типа полимербетона с синтетическим связующим, имеющего прочность не менее 800 кг/кв.см. Анкерное средство крепежа 2 замоноличено в шпале 3; в основном анкерное средство крепежа 2 представляет собой два пластинчатых элемента, замоноличенные концы которых соединены между собой по крайней мере одной жесткой металлической связью.
Подошва 4 рельса 1 опирается на амортизирующую прокладку 5, имеющую жесткость от 3,0 до 30,0 кН/мм, размещенную на шпале 3, имеющую вид прямоугольной пластины, ширина которой в основном соответствует ширине подошвы 4 рельса 1, при этом возможно, чтобы ширина прокладки 5 была несколько шире или несколько уже ширины подошвы 4 рельса 1.
Амортизирующая подрельсовая прокладка 5 с указанной жесткостью от 3,0 до 30,0 кН/мм может быть выполнена из упругого композиционного материала на основе силикона, композиции на основе крошенной резины, пенополиуретана, полиуретана, пористой резины.
При выборе конкретного композиционного материала для выполнения прокладки 5 необходимо учитывать возможность вертикального перемещения рельса 1 не менее 1,5 мм при прохождении подвижного состава, кроме того учитывают расстояние между шпалами, размер рельса, нагрузку на ось вагона, расположение осей вагона.
Подрельсовая прокладка 5 с указанной характеристикой жесткости обеспечивает снижение жесткости железнодорожного пути при прохождении подвижного состава, что существенно снижает вибрации и шумы, которые передаются от подвижного состава на подрельсовое бетонное основание и распространяются по окружающему железнодорожный путь земляному пласту.
Выполнение заявляемой полезной модели предусматривает возможность размещения под амортизирующей прокладкой 5 по меньшей мере одной жесткой нашпальной прокладки.
Жесткая нашпальная прокладка может быть выполнена из стали, полипропилена или иного материала, обладающего высокой прочностью и жесткостью.
Согласно заявляемой полезной модели, на шпале 3 или на нашпальной прокладке, в случае ее наличия, с каждой стороны рельса 1 в непосредственной близости от его подошвы 4 размещен регулятор ширины железнодорожной колеи, приспособленный для взаимодействия с соответствующей боковой поверхностью подошвы 4 рельса 1. Регулятор ширины железнодорожной колеи, согласно заявляемой полезной модели, содержит пластинчатый элемент 6 и пластинчатый элемент 7, каждый из которых горизонтально помещен на шпале 3 так, что первый пластинчатый элемент, например, элемент 6 находится по одну сторону рельса, а второй, например, элемент 7 - по другую сторону рельса, то есть пластинчатые элементы 6 и 7 (фиг.2) расположены по обе стороны рельса 1 и выступают сбоку за подошву 4 (фиг.1) рельса 1.
Конфигурация и расположение двух пластинчатых элементов 6 и 7 приспособлены для размещения между ними амортизирующей прокладки 5, для этого элементы 6 и 7 имеют преимущественно скобообразную форму и при расположении на шпале 3 обращены одна к другой своими открытыми частями, что обеспечивает надежное фиксирование амортизирующей прокладки 5 под подошвой 4 рельса 1. При этом прокладка 5 размещена в той же горизонтальной плоскости, что и элементы 6 и 7 регулятора ширины. Преимущественно толщина прокладки 5 превышает максимальную толщину пластинчатых элементов 6 и 7 по всей их площади, однако возможен такой вариант выполнения пластинчатых элементов 6 и 7, при котором максимальная толщина пластинчатых элементов 6 и 7 только в зоне примыкания к рельсу 1 менее толщины прокладки 5.
Каждый пластинчатый элемент 6 и 7 регулятора ширины железнодорожной колеи приспособлен для установки на закрепленное в шпале 3 средство крепежа 2 благодаря сквозному отверстию 8 (фиг.3), выполненному в каждом пластинчатом элементе 6 и 7 (фиг.2).
В соответствии с заявляемой полезной моделью, каждый пластинчатый элемент 6 и 7 имеет на своей верхней поверхности выступающий вверх участок 9 (фиг.4). Первая вертикальная стенка 10 участка 9, например, пластинчатого элемента 6 контактирует с соответствующей прилежащей к элементу 6 боковой поверхностью подошвы 4 (фиг.1) рельса 1, а вторая вертикальная стенка 11 (фиг.4) участка 9, противоположная первой вертикальной стенке 10, находится во взаимодействии со средством крепежа 2 (фиг.1), которое, соответственно, соединено с пластинчатым элементом 6.
Таким образом участок 9 (фиг.4) на пластинчатом элементе 6 (фиг.1) и участок 9 (фиг.4) на пластинчатом элементе 7 (фиг.1) совместно обеспечивают фиксацию рельса 1 и исключают его поперечное смещение.
Ширина выступающего вверх участка 9 (фиг.4) или расстояние между его вертикальной стенкой 10 и вертикальной стенкой 11 составляет величину «а».
Согласно заявляемой полезной модели, пластинчатые элементы 6 или 7 (фиг.1) выполнены разновеликими по размеру «а» для возможности регулирования расстояния между анкерным средством крепежа 2 и подошвой 4 рельса 1 с двух сторон.
Согласно заявляемой полезной модели, ширина «а» выступающего вверх участка 9 (фиг.4) или расстояние между первой и второй вертикальными стенками выступающего вверх участка 9 пластинчатого элемента 6 по меньшей мере на 1,0 мм больше названного расстояния пластинчатого элемента 7 (фиг.2) или наоборот.
Вариант выполнения заявляемой полезной модели предусматривает, чтобы величина «а» участка 9 (фиг.4) пластинчатого элемента 6 составляла 4 мм, а величина «а» участка 9 пластинчатого элемента 7 (фиг.2) составляла 6 мм или наоборот.
Установка пластинчатого элемента регулятора ширины колеи с большим размером «а» со стороны подошвы рельса, обращенной к оси железнодорожного пути увеличивает ширину колеи, установка пластинчатого элемента регулятора ширины колеи с меньшим размером «а» » со стороны подошвы рельса, обращенной к оси железнодорожного пути уменьшает ширину колеи.
В процессе эксплуатации по мере износа рельса ширина колеи увеличивается сверх норматива. Для уменьшения ширины колеи осуществляют замену пластинчатого элемента, имеющего больший размер «а», на пластинчатый элемент, имеющий меньший размер «а».
Согласно заявляемой полезной модели, каждый пластинчатый элемент 6 и 7 регулятора ширины железнодорожной колеи имеет жесткость от 20,0 до 120,0 кН/мм и выполнен из упругого композиционного материала, например, из материала на основе полиуретана, силикона, полиэтилена, полипропилена, то есть из материала, обеспечивающего требуемую эксплуатационную жесткость скрепления в поперечном направлении и при этом обладающего упругими демпфирующими свойствами.
При выборе конкретного композиционного материала для выполнения пластинчатых элементов 6 и 7 регулятора ширины железнодорожной колеи необходимо учитывать расстояние между шпалами, размер рельса, нагрузку на ось вагона, расположение осей вагона.
Предлагаемое рельсовое скрепление железнодорожного пути, в том числе размеры и конфигурация системы: прокладка - регулятор ширины железнодорожной колеи, позволяют устранить возникновение перегрузок и перенапряжения при крутильных и ударных воздействиях в рельсах и колесах подвижного состава, обеспечивает определенную эластичность верхнего строения рельсового пути, уменьшает шум и вибрации, которые передаются от подвижного состава на подрельсовое бетонное основание и распространяются по окружающему железнодорожный путь земляному пласту в здания и сооружения, расположенные рядом с железнодорожными путями, в том числе, рядом с тоннелями метрополитена. Конкретнее, заявляемая конструкция рельсового скрепления железнодорожного пути позволяет добиться значительного (до 15 дБ) снижения уровня вибраций в диапазоне частот от 16 до 128 Гц.