ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА ЮНИЦКОГО
TRANSPORTATION SYSTEM OF YUNITSKY

Изобретение относится к области транспорта, в частности к транспортным системам с путевой структурой, родственной путям эстакадного типа. Оно может быть использовано при создании скоростных дорог струнного типа, преимущественно для перевозки различных грузов, в том числе в условиях сильно пересеченной местности, гор, пустынь, а также при построении межцеховых транспортных структур рассредоточенных производственных предприятий и их объединений.
Известна транспортная система с рельсовой путевой структурой, образованной парой горизонтальных рельсов, каждый из которых выполнен в виде соединенных между собой вертикальной плитой (шейкой) труб, т.е. гантелевидного профиля, напоминающего стандартный рельс с двумя оппозитно расположенными головками (патент US 5738016, кл. Е01В 25/10, 1998).
Известная транспортная система имеет весьма громоздкую металлоемкую конструкцию рельсовой путевой структуры, требующей, для обеспечения прямолинейности и ровности пути, образования весьма малых пролетов между опорами эстакады. Увеличение же пролетов между опорами, несмотря на конструкционную жесткость рельсов такого профиля, ведет (при условии сохранения прямолинейности пути) к чрезмерному увеличению материалоемкости рельсовой путевой структуры и снижению ее удельной несущей способности.
Известна также транспортная система (Юницкого), содержащая закрепленные на основании в пролетах между смежными опорами и связанные между собой, по меньшей мере, одну основную рельсовую нить в виде предварительно напряженного силового органа, заключенного в корпус с сопряженной с ним поверхностью качения для подвижных (транспортных) средств, и, по меньшей мере, одну вспомогательную нить с предварительно напряженным силовым органом, расположенную на другом уровне от основной нити (патент RU 2080268, кл. В61В 5/02, 13/00, 1994).
Транспортная система с путевой структурой такого типа обеспечивает высокую удельную несущую способность и низкую материалоемкость, благодаря чему позволяет создать необходимую для скоростного движения прямолинейность и ровность пути при достаточно больших пролетах между смежными опорами (до 30 м). Однако в реальных условиях местности, при прокладке транспортной системы, встречаются весьма протяженные участки, например, овраги, поймы рек, которые для их преодоления требуют существенного увеличения пролетов между опорами при сохранении необходимой прямолинейности и жесткости рельсовых нитей.
Известна также транспортная система Юницкого, содержащая установленные на основании с опиранием на опоры две основные рельсовые нити в виде предварительно напряженных силовых органов, заключенных в корпуса с сопряженными с ними поверхностями качения для колесных подвижных средств, образующих колею, и две расположенные ниже на другом уровне вспомогательные нити в виде предварительно напряженных силовых органов, заключенных в корпуса, причем основные и вспомогательные нити на пролетах между смежными опорами связаны между собой посредством зигзагообразно ориентированных стержневых элементов, образующих с основными и вспомогательными нитями треугольники, а левые и правые нити соединены между собой на каждом уровне поперечными перемычками (патент ЕА 006112, кл. B61B 3/00, E01B 25/00, 2004 - прототип).
Такая транспортная система обеспечивает высокие эксплуатационно-технические характеристики, однако выполнение двухпутной трассы (прямой и обратной линий) для движения в одном направлении груженых, а в обратном направлении - порожних колесных подвижных средств, требует повышенного расхода конструкционных и строительных материалов не только на две путевые структуры, выполненные в виде пространственных конструкций, но и на опоры, которые должны поддерживать эти конструкции. Кроме этого, требуется дополнительное изъятие у землепользователя почв под каждую из путевых структур и под опоры под ними, что приводит к удорожанию транспортной системы и наносит дополнительный экологический ущерб природе.
Целью изобретения является повышение эффективности транспортной системы за счет обеспечения движения на ней как в прямом, так и в обратном направлении без расширения площади изъятия земли под опоры, что позволяет решить задачу уменьшения стоимости ее строительства и снижения затрат на эксплуатацию, а также - снижение материалоемкости конструкции при сохранении ее надежности и долговечности.
Достижение цели в транспортной системе Юницкого, содержащей установленные на основании с опиранием на опоры две основные рельсовые нити в виде предварительно напряженных силовых органов, заключенных в корпуса с сопряженными с ними поверхностями качения для колесных подвижных средств, образующих колею, и две расположенные ниже на другом уровне вспомогательные нити в виде предварительно напряженных силовых органов, заключенных в корпуса, причем основные и вспомогательные нити на пролетах между смежными опорами связаны между собой посредством зигзагообразно ориентированных стержневых элементов, образующих с основными и вспомогательными нитями треугольники, а левые и правые нити соединены между собой на каждом уровне поперечными перемычками, обеспечивается тем, что корпуса вспомогательных нитей выполнены с поверхностями качения для колесных подвижных средств, образующими рельсовую колею, а зигзагообразно ориентированные стержневые элементы размещены с внешних сторон основной и вспомогательной нитей, причем поперечные перемычки установлены в узлах сопряжения стержневых элементов и нитей, а вертикальные плоскости опирания нитей на опоры совмещены с плоскостями размещения зигзагообразно ориентированных стержневых элементов.
Решение задачи достигается и тем, что груженые колесные подвижные средства размещены на колее, образуемой основными рельсовыми нитями, а порожние - на рельсовой колее, образуемой вспомогательными нитями.
Решение задачи обеспечивается также и тем, что порожние колесные подвижные средства размещены на колее, образуемой основными рельсовыми нитями, а груженые - на рельсовой колее, образуемой вспомогательными нитями.
Сущность представленного изобретения поясняется с помощью фиг.1 - фиг.4, на которых изображены:
фиг.1 - фрагмент схемы общего вида транспортной системы;
фиг.2 - фрагмент выполнения одного из возможных вариантов конструкционной связи между основной и вспомогательной нитями транспортной системы;
фиг.3 - схематичное изображение поперечного разреза двухуровневой путевой структуры транспортной системы;
фиг.4 - один из возможных вариантов выполнения рельсовой нити (поперечное сечение).
1
2
Предлагаемая транспортная система (фиг.1) содержит закрепленные на основании 1 между опорами 2 (анкерными опорами 2a и промежуточными опорами 2b) две основные рельсовые нити 3 и две размещенные ниже на другом уровне вспомогательные нити 4. Предварительно напряженные силовые органы основных нитей 3 напряжены усилием T, а вспомогательных нитей - усилием T.
На пролете L между смежными опорами 2 основные 3 и вспомогательные 4 нити связаны между собой, как показано на фиг.2, посредством периодической последовательности зигзагообразно ориентированных стержневых элементов 5, образуя две пары рельсовых нитей - левая пара «основная нить - вспомогательная нить» и правая пара «основная нить - вспомогательная нить» (см. фиг.3). Стержневые элементы 5 составляют со смежными отрезками основных 3 и вспомогательных 4 нитей треугольники, формируя вытянутую вдоль линии рельсовых нитей серию треугольников, в которой ломаная линия из стержневых элементов расположена зигзагообразно между основной и вспомогательной нитями. Для дополнительного увеличения поперечной жесткости конструкции верхней и нижней путевых структур левая и правая пары рельсовых нитей соединены между собой как на верхнем, так и на нижнем уровне поперечными перемычками 6. Перемычки 6 могут быть размещены как перпендикулярно левым и правым нитям, так и могут быть, как и стержневые элементы 5 в пролетах между смежными опорами, связаны зигзагообразно с этими нитями ломаной линией с образованием треугольников.
Поперечный разрез двухуровневой рельсо-струнной путевой структуры транспортной системы (фиг.3) демонстрирует то, что как основные 3, так и вспомогательные 4 нити, образованы натянутыми между анкерными опорами 2 рельсами струнного типа, которые могут иметь множество конструктивных разновидностей, одна из которых представлена на фиг.4, не ограничивая возможности применения других разновидностей для данного изобретения.
Общей особенностью рельсов такого типа является наличие протяженного корпуса 7 с сопряженной с ним поверхностью качения 8 и с заключенным внутри него предварительно напряженным продольным силовым органом 9. Поверхность качения 8 может быть образована поверхностью самого корпуса 7, например, в виде его верхней части - головки 10, которая может быть неявно выраженной, или рельсовой головки, выраженной явно, либо может быть образована рельсом или головкой накладного типа (см. фиг.3 и фиг.4). В ряде случаев головка 10 и корпус 7 рельсовой нити при натяжении силового органа 9 на опоры, могут частично взять на себя функции предварительно напряженного силового органа, если они будут при монтаже конструкции частично натянуты. В этих случаях необходимо предусматривать жесткое крепление головки 10 не только с корпусом 7, но и со стержневыми элементами 5. Корпус 7 струнного рельса для каждой нити (верхнего и нижнего уровней путевой структуры) обеспечен узлами крепления 11 (фиг.2) со стержневыми элементами 5 и с поперечными перемычками 6 на каждом уровне посредством сварки 11a (фиг.4) или крепежных элементов любого другого известного типа. Одновременно поперечные перемычки 6, согласно изобретению, установлены в узлах сопряжения 11 (см. фиг.2) стержневых элементов 5 и рельсовых нитей 3 и 4, причем ломаная линия зигзагообразно ориентированных стержневых элементов 5 вынесена на внешнюю сторону рельсовых нитей для беспрепятственного перемещения подвижных средств 12 нижнего уровня. В любом из вариантов конструкции сопряженная с корпусом 7 поверхность качения 8 образует рельсовую колею шириной B для опорных колес 12а подвижных средств 12 на верхнем и нижнем уровнях (фиг.3).
В качестве силового органа 9, поперечный разрез которого представлен на фиг.4, в струнных рельсах могут использоваться один или несколько пучков силовых элементов 9а из высокопрочной стальной проволоки, либо из прутьев, собранных в один пучок, либо рассредоточенных по сечению полости корпуса 7, либо одного или нескольких стандартных витых или невитых стальных канатов, а также нитей, полос, лент или других протяженных элементов из любых высокопрочных материалов (на рисунках не показано). Пустоты в корпусе между элементами 9а силового органа могут заполняться твердеющим материалом 13 на основе полимерных связующих, или цементными смесями, которые жестко связывают в одно целое элементы 9a силового органа и корпус 7 с головкой 10, омоноличивая в одно целое конструкцию струнного рельса. На анкерных опорах 2a рельсовые нити 3 и 4 могут крепиться известными способами как омоноличенные в одно целое конструкции, так и поэлементно - отдельно силовые органы 9 и отдельно корпус 7 с головкой 10.
Конструкция струнного рельса, показанная на фиг.4, предусматривающая обязательное наличие корпуса 7 и рельсовой головки 10 с поверхностью качения 8 для движения колесных подвижных (транспортных) средств, может использоваться как для основной нити 3, так и для вспомогательной нити 4.
Таким выполнением транспортной системы, особенность которой, в отличие от прототипа, в том, что корпуса 7 вспомогательных нитей 4 выполнены с поверхностями качения 8 для подвижных средств 12, образующими колею B, а зигзагообразно ориентированные стержневые элементы 5 размещены с внешних сторон рельсовых нитей, причем поперечные перемычки 6 установлены в узлах сопряжения 11 стержневых элементов и нитей, обеспечивается использование одной пространственной конструкции, выполненной двухпутной, вместо двух пространственных конструкций для движения груженых и порожних подвижных средств в противоположных направлениях. В результате, на поддержание транспортной системы с увеличенной вдвое пропускной способностью на основании 1 из грунта необходимо в два раза меньшее количество опор 2. При этом снижается материалоемкость и стоимость конструкции примерно в два раза, уменьшается площадь изъятия земельных угодий у землепользователя под основание двухпутной трассы, и, соответственно, снижается экологический ущерб природе.
Поскольку зигзагообразно ориентированные стержневые элементы 5 размещены с внешних сторон рельсовых нитей 3 и 4, то крепление последних с опорами 2 позволяет осуществить еще одно техническое решение по данному изобретению, а именно: вертикальные плоскости 14 опирания рельсовых нитей на опоры 2 должны быть совмещены с плоскостями 15 размещения зигзагообразно ориентированных стержневых элементов 5 (см. фиг.3). Таким выполнением обеспечивается улучшение напряженно-деформированного состояния всех элементов пространственной конструкции - основной 3 и вспомогательной 4 нитей, стержневых элементов 5 и поперечных перемычек 6, - так как зигзагообразно ориентированные стержневые элементы размещены не в плоскости 16 центральных вертикальных осей рельсовых нитей (см. фиг.4), как это общепринято. Это приводит, из-за значительного смещения наружу плоскости 15 размещения зигзагообразно ориентированных стержневых элементов, к неблагоприятному перераспределению в направлении боковых сторон действующих нагрузок и внутренних сил во всех несущих элементах двухуровневой путевой структуры транспортной системы. Поэтому смещение плоскости 14 опирания рельсовых нитей на внешнюю сторону основной и вспомогательной рельсовых нитей, и их совмещение с плоскостью 15 размещения стержневых элементов 5, значительно уменьшает изгибающие моменты во всех конструктивных элементах пространственной конструкции и, соответственно, снижает ее материалоемкость и, как следствие, - уменьшает затраты на изготовление несущих конструкций транспортной системы. В противном случае, при традиционном опирании рельсовых нитей на опоры, известном из существующего уровня техники, в конструкции возникли бы чрезмерно высокие напряжения. Это могло бы привести к разрушению конструкции под воздействием движущихся в противоположных направлениях потоков подвижных средств, поэтому потребовалось бы ее значительное усиление.
Положение плоскостей 14 опирания рельсовых нитей на опоры 2 необязательно совпадает с центральными осями опор (см. фиг.3), что определяется конструктивными особенностями каждой из анкерных и промежуточных опор.
Основой работы транспортной системы в любом из представленных вариантов исполнения элементов ее конструкции является то, что сопряженная с корпусом 7 поверхность качения 8 образует рельсовую колею для опорных колес 12а подвижных средств 12, движение которых, как в груженом, так и в порожнем виде, может быть организовано сразу на двух уровнях - верхнем и нижнем - во встречных направлениях посредством любого из известных видов привода.
При организации движения в транспортной системе груженые подвижные средства могут быть размещены на колее, образуемой основными рельсовыми нитями 3, а порожние - на рельсовой колее, образуемой вспомогательными нитями 4.
Таким выполнением транспортной системы обеспечивается уменьшение материалоемкости ее конструкции, так как менее нагруженные порожними подвижными средствами вспомогательные нити могут быть выполнены облегченными.
Альтернативно при организации движения в данной транспортной системе порожние подвижные средства размещены на колее, образуемой основными рельсовыми нитями 3, а груженые - на рельсовой колее, образуемой вспомогательными нитями 4.
Таким выполнением также обеспечивается уменьшение материалоемкости конструкции, так как менее нагруженные порожними подвижными средствами основные нити могут быть выполнены облегченными.
Описанная транспортная система, при ее невысокой материалоемкости и стоимости, может найти применение при строительстве грузовых трасс в самых различных природных условиях с экологически уязвимой природной средой, так как потребует небольших землеотводов и будет оказывать минимальное воздействие на окружающую среду как при строительстве, так и во время эксплуатации.