ВЕРХНЕЕ СТРОЕНИЕ ПУТИ

Полезная модель относится к верхнему строению железнодорожного пути, и может быть использована в частности для создания переходного участка пути переменной жесткости на балласте, участок устраивается между путем на балласте и сооружениями с безбалластным полотном в прямых участках пути или в кривых, а также в зонах перехода насыпь-мост или насыпь-тоннель. Предлагаемая полезная модель может найти применение на линиях высокоскоростного движения для участков пути с балластным полотном со скоростями движения более 250 км/ч и для пути на переходном участке переменной жесткости для плавного соединения пути на балласте с безбалластным путем на земляном полотне.
Известно верхнее строение пути, содержащее рельсы, шпалы и балластную призму постоянной жесткости из щебня, укладываемое на земляном полотне, мостах и в тоннелях с ездой на балласте и представленное в литературе, на пример в книге «Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути» утвержденная Заместителем Министра путей сообщения Российской Федерации В.Т. Семеновым 1 июля 2000 г. № ЦП-774 (в ред. указаний МПС РФ от 30.05.2001 № С-950у, от 29.03.2002 № С - 264) - прототип.
Недостатком известного решения является то, что при использовании традиционных конструкций с типовой балластной призмой с постоянной жесткостью, перед мостами и тоннелями с безбалластным путем образуются длинные неровности в вертикальном профиле пути из-за накопления неупругих деформаций в балластном слое. Это обусловлено повышенным динамическим воздействием от колес подвижного состава, возникающим при движении по участкам с различными модулями деформаций пути, которые различаются для пути на земляном полотне и на мосту или в тоннеле, или на безбалластном полотне более чем в два раза. Наличие длинных неровностей приводит к ограничению скорости железнодорожных поездов, снижает долговечность пути, сокращает его межремонтные сроки, повышает вероятность потери устойчивости пути и возникновения аварии.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение стабильности и долговечности балластной призмы, а, следовательно, и всего верхнего строения пути, что обеспечивается возможностью восприятия более высоких нагрузок без накопления балластной призмой остаточных деформаций и равномерной передачей давления на основную площадку земляного полотна.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что верхнее строение пути, содержащее рельсы, шпалы и балластную призму, содержит, образованную участками с различной степенью омоноличивания балластной призмы, переходную зону, изменение модуля деформации соседних участков которой составляет не более чем 20 МПа. Это достигается тем, что на одном из крайних участков переходной зоны омоноличены только плечи балластной призмы и ее откосы, а на втором крайнем участке переходной зоны - омоноличены плечи балластной призмы, ее откосы, наружные концы шпал до опорной площадки рельса, подрельсовая зона на ширине опорной площадки рельса и зона в середине колеи между опорными площадками рельса.
Устройство, характеризуется тем, что между крайними участками переходной зоны могут быть расположены, например, два соседних участка - один из которых содержит омоноличенные плечи балластной призмы, ее откосы и наружные концы шпал до опорной площадки рельса и одной стороной примыкает к одному из крайних участков, у которого омоноличены плечи балластной призмы и ее откосы, а другой участок содержит омоноличенные плечи балластной призмы, ее откосы, наружные концы шпал до опорной площадки рельса и подрельсовую зону на ширине опорной площадки рельса, и примыкает ко второму крайнему участку, а глубина омоноличивания (пропитки полимерным материалом - полимерным связующим) составляет не менее 30% высоты балластной призмы Н от подошвы шпалы до ее основания.
Глубина пропитки балластной призмы полимерным связующим определяется схемой заливки и количеством связующего, вносимого на квадратный метр поверхности и подбирается на месте применительно к каждому полимерному материалу, но не должна быть меньше 30% от высоты балластной призмы Н от подошвы шпалы до ее основания, что составляет 10 см.
Заявляемое решение конкретизировано на фиг. 1-5, где на фиг. 1 показан общий вид переходной зоны верхнего строения пути с участками разной степени омоноличивания, на фиг. 2 показан поперечный разрез участка 1, на фиг. 3 - поперечный разрез участка 2, на фиг. 4 - поперечный разрез участка 3, на фиг. 5 - поперечный разрез участка 4.
Заявляемая конструкция верхнего строения пути содержит участки 1, 2, 3 и 4, которые выполнены с разной степенью омоноличивания балластной призмы. Участок 1 является одним из крайних участков переходной зоны и у него омоноличены только плечи 5 балластной призмы (зона Б) и ее откосы 6 (зона А). Соседний с участком 1 участок 2 имеет омоноличенные плечи 5 балластной призмы, ее откосы 6 и наружные концы 7 шпал (зона В) до опорной площадки рельса 8. Соседний (контактирующий) с участком 2 участок 3 имеет омоноличенные плечи 5 балластной призмы, ее откосы 6, наружные концы шпал 7 до опорной площадки рельса 8 и подрельсовую зону Г на ширине опорной площадки рельса 8. Участок 3 примыкает ко второму крайнему 4 участку переходной зоны, у которого омоноличены плечи 5 балластной призмы, ее откосы 6, наружные концы шпал 7 до опорной площадки рельса 8 и пространство в середине колеи (зона Д) между опорными площадками рельса 8 (вся ширина балластной призмы).
Для обеспечения оптимального технического результата, удельный расход полимерного материала на всех участках балластной призмы за исключением откосов принимается одинаковым и составляет не менее 15 л на квадратный метр, а на откосах балластной призмы принимается половинный расход.
Количество участков переходной зоны и степень их омоноличивания выбирается в каждом конкретном случае отдельно из условия, что один из крайних участков имеет омоноличенные плечи и откосы балластной призмы, другой из крайних участков имеет омоноличенные плечи балластной призмы, ее откосы, наружные концы шпал до опорной площадки рельса, подрельсовую зону и пространство между рельсами, а изменение модуля деформации соседних участков не должно превышать 20МПа.
Если на участке 1 будут омоноличены только плечи, то будет происходить оползание откосов, а наружная кромка плеча будет оголена. Если на участке 1 будут омоноличены только откосы балластной призмы, то это не повысит модуль деформаций и стабильность работы верхнего строения пути.
Если изменение модуля деформации соседних участков будет превышать 20 МПа, то возникнет динамическая неровность, приводящая к накоплению остаточных деформаций и нестабильной работе пути, а, следовательно, к недостижению заявленного технического результата.
Омоноличивание балластной призмы верхнего строения железнодорожного пути осуществляется путем ее заполнения полимерным связующим, например полимером с торговыми марками Аквидур, Рекол или ДПС-РТ-КС-001 или любым другим аналогичным по вязкости и эффективности проникновения в балластный слой, температуре полимеризации и модулю деформации омоноличенного балласта. Для этого балластная призма (балласт), например, с поверхности заливается связующим полимерным составом в жидком виде. Полимер протекает в пространстве между щебенками, распространяясь по их поверхности и зонам контактов щебенок и полимеризуется в виде поверхностной пленки. При этом зерна щебня склеиваются между собой в точках их соприкосновения, образуя пористую структуру.
Для получения оптимального результата, целесообразно полимеризацию производить в температурном интервале от 0 до 25°С. Ширина и длина переходной зоны (зоны омоноличивания) выбирается в зависимости от требуемых характеристик и условий работы пути с учетом повышения надежности его работы. Балластная призма заливается отдельными участками, причем полученный щебеночно-полимерный композит не мешает выполнению ремонтно-путевых работ, он разрушается на отдельные щебенки под воздействием рабочих органов выправочных и щебнеочистительных машин. В омоноличенном состоянии щебеночно-полимерный композит не теряет своих свойств под воздействием поездов и характерных для железных дорог химических материалов, а также климатических воздействий в интервале температур от минус 50 до плюс 60°С.
Конструкция верхнего строения пути в соответствии с заявляемым решением позволяет:
устраивать путь с балластным основанием на высокоскоростных линиях для скоростей движения от 250 до 350 км/ч;
на линиях с тяжеловесным движением и высокой грузонапряженностью с осевыми нагрузками до 300 КН позволяет ликвидировать нестабильность пути на участках перехода с насыпи на мост или в тоннель, на которых необходимо иметь постепенное изменение жесткости пути за счет плавного изменения модуля деформации балластной призмы;
обеспечить устройство переходного пути необходимой протяженности с плавным изменением модуля деформаций между различными участками, например балластным и безбалластным, в зависимости от режима эксплуатации, повышающее его долговечность и надежность более чем в два раза;
обеспечить повышение устойчивости бесстыкового пути перед мостами и в кривых участках.
При этом улучшаются следующие свойства балластной призмы:
повышение жесткости пути;
повышение сопротивления сдвигу;
повышение нижней границы модуля деформации не менее 2 раз по сравнению с традиционной конструкцией;
повышение устойчивости бесстыкового пути не менее чем в два раза;
снижение накопления остаточных деформаций по пропущенному тоннажу в 3-4 раза;
повышение амортизационных свойств балласта для гашения вибраций;
повышение долговечности пути.