ШПАЛА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ
RAILROAD SLEEPER

Изобретение относится к области железнодорожного строительства, а именно к верхнему строению пути, которое предназначается для восприятия нагрузки от подвижного состава.
Известна сборная железобетонная шпала, состоящая из двух железобетонных блоков и соединительного элемента, выполненного в виде съемной балки, крепящейся болтами к закладным деталям, замоноличенным в железобетонных блоках, а на подрельсовой площадке выполнено углубление и вмонтированы уголок, выполняющий роль упора для рельса, и болты (RU, патент на полезную модель №13378, кл. Е01В 3/32, опубл. 2004 г.).
Недостатками сборной железнодорожной шпалы являются:
наличие соединительного элемента, крепящегося к закладным деталям железобетонных блоков, снижает надежность шпалы в эксплуатации, так как боковые нагрузки при движении железнодорожного транспорта действуют на соединения соединительного элемента, что приводит к их разрушению;
- замоноличенные в железобетонных блоках закладные детали требуют обработки после заливки железобетона, что усложняет процесс изготовления шпал и повышает их стоимость.
Известна железнодорожная шпала, принятая в качестве прототипа, содержащая два подрельсовых железобетонных блока со средствами для размещения крепежных элементов рельсовых скреплений и среднюю соединительную часть из стали, концы которой заделаны в блоки, средняя соединительная часть содержит первую пару уголков, заделанных в подрельсовые блоки в их верхней части по бокам от отверстий с металлическими шайбами, выполненных перпендикулярно подрельсовым площадкам блоков и предназначенных для размещения закладных болтов стандартных рельсовых скреплений, устанавливаемых на этих площадках, вторую пару уголков, расположенных под уголками первой пары и заделанных в подрельсовые блоки в их нижней части аналогично заделке уголков первой пары, при этом все уголки ориентированы в поперечной плоскости таким образом, что полки каждого уголка направлены навстречу полкам двух других близлежащих уголков; уголки средней части заделаны в подрельсовые блоки на глубину, по меньшей мере равную 0,8 от длины блоков (RU, патент на полезную модель №7414, кл. Е01В 3/36, опубл. 1998 г.).
Недостатками известной железнодорожной шпалы являются:
- установка закладных деталей рельсовых скреплений в вертикальных каналах железобетонных блоков шпалы снижает надежность рельсовых скреплений в эксплуатации, усложняет процесс изготовления шпалы из-за необходимости выполнения вертикальных каналов и повышает ее стоимость;
- недостаточна ширина железобетонных блоков в подрельсовой части шпалы, что не обеспечивает реального повышения сопротивления ее сдвигу в балласте, не уменьшает удельную нагрузку на балласт при прохождении транспортных средств и не повышает ресурс балластной призмы по сравнению с существующими шпалами;
- шпалы не имеют фиксации вдоль своей продольной оси по отношению друг к другу, что снижает устойчивость пути в поперечном направлении.
Техническим результатом изобретения является:
- повышение надежности рельсовых скреплений в эксплуатации, технологичности изготовления шпалы и снижение ее стоимости за счет выполнения закладных деталей рельсовых скреплений как единое целое со средней соединительной частью с последующим замоноличиванием ее в железобетонных блоках;
- максимальное увеличение ширины и длины железобетонных блоков в подрельсовой части, уменьшение удельной нагрузки на балласт при прохождении транспортных средств и увеличение устойчивости пути за счет повышения сопротивления сдвигу в балласте и фиксации шпал вдоль своей продольной оси по отношению друг к другу.
Указанный технический результат достигается тем, что в шпале железнодорожной, содержащей два подрельсовых железобетонных блока со средствами для размещения крепежных элементов рельсовых скреплений и среднюю соединительную часть, выполненную из стальной трубы прямоугольного, круглого или фасонного профиля, концы которой заделаны в подрельсовые железобетонные блоки и выполнены с перегородками по наружной и внутренней стороне каждого из подрельсовых железобетонных блоков, крепежные элементы рельсовых скреплений выполнены как единое целое с концами средней соединительной части и установлены в зоне между перегородками с последующим замоноличиванием их в подрельсовых железобетонных блоках, торцевые стенки подрельсовых железобетонных блоков содержат замковые соединения, соединяющие соседние шпалы с возможностью ограничения поперечного и продольного смещения их от действующих нагрузок при движении транспортного средства и температурных деформаций, после монтажа на пути замковые соединения заполняют эластичным материалом, ограничивающим их взаимное перемещение, а нижняя поверхность подрельсовых железобетонных блоков выполнена с неровностями в виде выпуклостей или впадин.
На фиг.1 изображена шпала железнодорожная, общий вид; на фиг.2 - вид в плане шпалы без замковых соединений; на фиг.3 - вид в плане шпалы с замковыми соединениями; на фиг.4 - общий вид рельсового пути в плане без замковых соединений и на фиг.5 - общий вид рельсового пути в плане с замковыми соединениями.
Шпала железнодорожная (фиг.1, 2 и 3) содержит два подрельсовых железобетонных блока 1 со средствами для размещения крепежных элементов рельсовых скреплений 2 и среднюю соединительную часть 3, выполненную из стальной трубы 4 прямоугольного, круглого или фасонного профиля, концы 5 которой заделаны в подрельсовые железобетонные блоки 1 и выполнены с перегородками 6 по наружной 7 и внутренней 8 стороне каждого из подрельсовых железобетонных блоков 1, крепежные элементы рельсовых скреплений 2 выполнены как единое целое с концами 5 средней соединительной части 3 и установлены в зоне между перегородками 6 с последующим замоноличиванием их в подрельсовых железобетонных блоках 1. Торцевые стенки 9 и 10 (фиг.3 и 5) подрельсовых железобетонных блоков 1 содержат замковые соединения 11, соединяющие соседние шпалы с возможностью ограничения поперечного и продольного смещения их от действующих нагрузок при движении транспортного средства и температурных деформаций; после монтажа на пути замковые соединения 11 заполняют эластичным материалом, ограничивающим их взаимное перемещение, а нижняя поверхность 12 подрельсовых железобетонных блоков 1 выполнена с неровностями 13 в виде выпуклостей или впадин.
Шпала железнодорожная работает следующим образом.
При прохождении железнодорожного транспортного средства на рельсовый путь воздействуют динамические нагрузки в вертикальной и горизонтальной плоскостях, которые передаются через рельсы и шпалы на балласт. Чем больше площадь подрельсовых железобетонных блоков 1, тем меньше величина удельной нагрузки на балласт и, соответственно, интенсивность его износа. Ширина А каждого из подрельсовых железобетонных блоков 1 между торцевыми стенками 9 и 10 вдоль оси рельсового пути и расстояние Б между торцевыми стенками 9 и 10 соседних шпал и их длина В вдоль оси шпалы между сторонами 7 и 8 обеспечивают увеличение контактной площади шпалы с балластом, уменьшение удельной нагрузки на балласт и повышение устойчивости пути. Увеличение ширины подрельсовых железобетонных блоков 1 и введение замковых соединений 11 снижает удельные нагрузки на балласт в горизонтальной плоскости, повышает сопротивление сдвигу в балласте и фиксацию шпал вдоль своей продольной оси по отношению друг к другу. Выполнение крепежных элементов рельсовых скреплений 2 как единое целое с концами 5 средней соединительной части 3 повышает надежность их в эксплуатации, технологичность изготовления шпалы и снижает ее стоимость.