КОМПЛЕКС СТРОИТЕЛЬНЫЙ ПУТЕВОЙ
TRACK CONSTRUCTION COMPLEX

Изобретение относится к технике для дорожного строительства, ремонта, реконструкции автомобильных и железных дорог, включая усиление земляного полотна объемным геосинтетическим материалом (георешетками), создания защитных слоев земляного полотна и оснований дорог из различных грунтов и смесей.
Большинство известных способов и устройств для подготовки основания автомобильных дорог, балласта для железных дорог укладку георешетки и геополотна не предусматривают.
Известна машина для очистки щебня рельсового пути, содержащая машинную раму, на которой размещены уборочное устройство для очищаемого щебня, бесконечную уборочную цепь, гидравлический привод и вибрационную просеивающую установку (патент RU 2224836, 2003 г.). Машина узко специализирована только для очистки щебня под рельсовым путем без снятия рельсов и шпал.
Известен комплекс для очистки или замены балласта под рельсовым путем при снятых рельсах и шпалах (патент US 7861439, 2011 г.). Комплекс включает головную машину и сменные транспортные тележки на гусеничном ходу, соединяемые в процессе работы ленточными транспортерами для перемещения загрязненного и очищенного балласта. Недостатком комплекса является его узкая специализация, что не позволяет его использование при строительстве и ремонте автомобильных дорог.
В способах подготовки основания дорог, основной площадки земляного полотна железных дорог, включающих укладку георешетки, чаще всего объемная георешетка укладывается вручную. Затем с помощью автодорожной техники (бульдозеров, грейдеров, погрузчиков) производится засыпка георешетки наполнителем, планировка и уплотнение виброкатками. На этот слой в дальнейшем укладывается верхнее покрытие автодороги и балластный слой верхнего строения железнодорожного пути. В соответствии с принятой технологией усиления земляного полотна может быть предусмотрена укладка под георешетку геотекстиля, который поставляется в виде рулонов, укладывается под георешетку и раскатывается также вручную.
Известен комплекс на базе щебнеочистительной машины, предназначенной для механизированной укладки георешетки (патент RU 2477349, 2012 г.) с целью усиления земляного полотна, который является ближайшим аналогом предлагаемого изобретения.
Этот комплекс включает машину на железнодорожном ходу, состоящую из главной рамы, опирающейся на ходовые тележки, добывающего устройства в виде баровой цепи, кабины управления, подъемного устройства, устройства подачи и механизмов развертывания георешетки под рельсошпальной решеткой, механизмов планирования и уплотнения балласта, засыпанного в георешетку. Комплекс включает также платформу для содержания георешетки и цистерну. Комплекс является узкоспециализированной машиной для укладки георешетки в ж/д путь без снятия рельсошпальной решетки и не может работать на стрелочных переводах, при снятой рельсошпальной решетке - при реконструкции пути, выполнять функции щебнеочистительной машины, не может применяться при строительстве и ремонте автодорог.
Согласно настоящему изобретению комплекс строительный путевой в области автомобильного и железнодорожного строительства позволяет выполнять:
- механизированную разработку и погрузку грунтов в транспортные средства с созданием ровной плоской постели основания дороги, в том числе с наклоном ее плоскости в сторону кювета, обочины, ремонт старых автодорог, подготовку постели под укладку стрелочных переводов, очистку обочин и удаление старого балласта;
- уплотнение, в том числе послойное балласта, грунтов при строительстве автомобильных и железных дорог;
- механизированную укладку геотекстильных материалов (геотекстиль, георешетки, геотекстиль совместно с георешеткой) и формирование на их основе защитных слоев, включая их смачивание и уплотнение.
Комплекс строительный путевой включает головную машину и вспомогательную машину, связанные устройством синхронизации движения. Каждая из машин содержит ходовую часть, кабину, силовую установку, приспособления для работы с георешеткой и приспособления для работы с наполнителем. Головная машина в качестве приспособлений для работы с георешеткой содержит устройство для приема георешетки и устройство для разворачивания и фиксации георешетки, а в качестве приспособлений для работы с наполнителем содержит заборное устройство и транспортер подачи наполнителя. Вспомогательная машина в качестве приспособлений для работы с георешеткой содержит желоб подачи и фиксирующие ролики, а в качестве приспособлений для работы с наполнителем содержит устройство распределения наполнителя и вибрационный уплотнитель.
Устройство синхронизации движения головной и вспомогательной машин выполнено в виде телескопической тяги с датчиками перемещений или с лазерным дальномером и мишенью, расположенными в телескопической тяге.
Для предотвращения пылеобразования головная машина и вспомогательная машина могут быть снабжены емкостями для воды и устройствами для распыления воды. На головной машине устройства для распыления установлены над заборным устройством и над концом транспортера подачи наполнителя, а на вспомогательной машине устройства для распыления установлены над устройством для распределения наполнителя.
На головной машине под транспортером подачи наполнителя может быть установлена кассета (рулон, барабан) для геотекстиля. Для работы с твердыми, слежавшимися грунтами головная машины может быть снабжена фрезерно-роторным устройством, установленным перед заборным устройством.
Устройство распределения наполнителя на вспомогательной машине выполнено в виде шнекового распределителя и планирующего плуга.
Вспомогательная машина может содержать кассету для хранения георешетки. Кассеты с георешеткой могут также располагаться на тележке-прицепе к вспомогательной машине. В последнем случае вспомогательная машина имеет кран-манипулятор и тягово-сцепное устройство для тележки-прицепа.
Головная машина также может иметь тягово-сцепное устройство для связи с средством транспортироки вырезанного балласта или загружаемого материала с возможностью его перемещения вдоль оси машины для равномерной загрузки кузова средства транспортировки.
На Фиг.1 представлен общий вид одного из конструктивных вариантов комплекса. На Фиг.2, 3 - вариант комплекса строительного путевого с тележкой-прицепом к вспомогательной машине (Фиг.2 - вид сбоку; Фиг.3 - вид сверху).
Комплекс строительный путевой состоит из головной 1 и вспомогательной 2 машин, связанных функционально и посредством системы синхронизации движения.
Головная машина 1 состоит из:
- ходовой части 3, выполненной на базе гусеничного шасси с гидростатическим приводом, на которой размещается кабина 4, силовая установка 5, топливный 6 и водяной 8 баки, а также не показанные на чертежах системы управления и насосная станция;
- заборного (добывающего) устройства 7 (например, барового устройства) для вырезки балласта, грунта, подборки наполнителя и передачи этих материалов на транспортер 9 для перемещения, погрузки и распределения материала в зависимости от решаемой задачи;
- устройства 11 приема георешетки в виде роликового привода, устройства 12 разворачивания и фиксации георешетки.
Дополнительно головная машина 1 может содержать устройство 14 укладки геотекстиля и не показанные на чертежах роторно-фрезерное устройство, устройства смачивания наполнителя и тягово-сцепное устройство.
Вспомогательная машина 2 состоит из:
- ходовой части 15, выполненной на базе гусеничного шасси с гидростатическим приводом, на которой размещается кабина 16, силовая установка 13, водяной бак 20, желоб 17 подачи георешетки, устройство 24 фиксации георешетки, (ролики, фиксирующие георешетку), устройство 18 распределения наполнителя и вибрационный уплотнитель 19, а также не показанные на чертежах система управления, система синхронизации движения головной и вспомогательной машин, насосная станция;
Кроме того, вспомогательная машина 2 может содержать устройства смачивания наполнителя и кассеты 21 хранения георешетки.
Комплекс строительный путевой при усилении земляного полотна георешеткой и геотекстилем работает следующим образом.
Подготовка к работе
На заранее подготовленную поверхность земляного полотна или другого основания (в случае автомобильных дорог - поверхность, подготовленная грейдерами, в случае железнодорожного полотна - поверхность, подготовленная щебнеочистительными машинами) высыпается и планируется требуемый объем наполнителя (балласта, песчано-гравийной смеси, песка или другого грунта) с учетом объема заполнения ячеек георешетки, характеристик его уплотнения и создания слоя над поверхностью георешетки толщиной 30-40 мм. В случае автодорог засыпка наполнителя может производиться погрузчиками и грейдерами, в случае железнодорожного полотна - хоппер-дозаторами.
На стартовую площадку устанавливается головная машина 1 комплекса, которая с помощью заборного устройства 7 (баровая цепь, шнек или другой орган) забирает наполнитель и передает его на транспортер 9 подачи наполнителя. Транспортер 9 сначала накапливает наполнитель для георешетки (лента перемещается с малой скоростью) для последующей засыпки стартовой площадки. После прохода участка длиной, равной длине головной машины 1 с учетом места разворачивания георешетки 13, головная машина 1 останавливается, выключаются заборное устройство 7 и транспортер 9, а на стартовую позицию заходит вспомогательная машина 2.
Устанавливается желоб 17 подачи георешетки и система синхронизации. По желобу 17 с кассеты 21 с помощью подающих роликов подается георешетка 10 и заводится в устройство 11 приема георешетки головной машины 1. На головной машине 1 в устройство 14 укладки геотекстиля закрепляется рулон геотекстиля и раскатывается до вспомогательной машины 2. Затем опускается устройство 12 разворачивания и фиксации георешетки, проходя через которое георешетка 10 подается до вспомогательной машины 2 и фиксируется анкерами. Далее опускается устройство 18 распределения наполнителя и устройство 24 фиксации георешетки вспомогательной машины 2.
Включается устройство 18 распределения наполнителя и транспортер 9 для подачи накопленного ранее наполнителя, к устройству 18. Включаются механизмы заборного устройства 7 и перемещения головной машины 1. После фиксации георешетки 13 анкерами и устройством 24 фиксации георешетки вспомогательной машины 2, георешетка при движении головной машины 1 начинает разматываться с кассет 21, установленных на вспомогательной машине 2, и перемещается по желобу 17, изменяя в движении свое направление в устройстве приема 11, разворачивается с помощью устройства 12 разворачивания и фиксации. Геотекстиль, зафиксированный прижатием георешетки, при движении головной машины сматывается с рулона в устройстве 14 укладки геотекстиля, что обеспечивает его расстилание на поверхности основания под георешеткой.
После прохода 1,5-2 метров головной машиной начинается движение вспомогательной машины 2, и в ячейки георешетки с помощью устройства 18 распределения засыпается наполнитель.
После прохода вспомогательной машиной 2 метров пути опускается вибрационный уплотнитель 19 и происходит вибрационное заполнение ячеек георешетки наполнителем и его уплотнение. Одновременно со включением уплотнителя 19 включается система подачи воды и смачивания наполнителя с помощью устройств распыления воды, установленных соответственно над заборным устройством 7, транспортером 9 подачи наполнителя и устройством 18 распределения наполнителя.
Включается в работу движения с обеспечением стабилизации расстояния между головной и вспомогательной 2 машинами. На первой стадии работы система синхронизации ускоряет движение вспомогательной машины 2 до достижения определенного интервала, а затем, изменяя скорость вспомогательной машины 2, регулирует ее, обеспечивая расстояние до головной машины 1 в пределах устанавливаемого допуска.
В одном из вариантов исполнения система синхронизации - обеспечения стабилизации расстояния и стабилизации скорости, может включать в себя телескопическую тягу с размещенными в ней датчиками перемещений, связывающих подвижные части, либо лазерный (оптический) дальномер, который устанавливается на одной из машин и мишень для лазера на другой.
Работа комплекса.
Комплекс движется с постоянной скоростью, заборное устройство 7 подбирает наполнитель и передает его на транспортер 9, который перемещает и подает наполнитель в пространство между головной машиной 1 и вспомогательной машиной 2, при этом транспортер 9 совершает угловые периодические перемещения в горизонтальной плоскости для равномерного распределения наполнителя по ширине участка пути. Размещенное над транспортером 9 устройство распыления воды смачивает поверхность подаваемого наполнителя.
Движущаяся по желобу 17 лента георешетки 10 на опорном ролике устройства приема 11 георешетки меняет свое направление и разворачивается (удерживается) на площадке устройством 12 разворачивания и фиксации георешетки, которое удерживает ее в развернутом состоянии при засыпке наполнителя. Фиксирующие ролики устройства 12 входят в крайние ячейки георешетки. Их фиксирующие зубья имеют форму, обеспечивающую плавный вход в ячейку и плавный выход из ячейки георешетки, и принудительно приводятся во вращение за счет перемещения георешетки вдоль пути.
Фиксирующие ролики имеют возможность перемещения поперек пути, обеспечивая тем самым требуемое растяжение ленты георешетки и возможность применения георешетки с различной шириной раскрытия.
Устройство синхронизации движения, связывающие головную 1 и вспомогательную 2 машины, с помощью системы управления обеспечивает одновременное перемещение головной и вспомогательной машин с требуемой скоростью.
Наполнитель, поступающий с транспортера 9 при его периодических угловых перемещения в горизонтальной плоскости, предварительно распределяется по ширине георешетки, а окончательно распределяется при помощи устройства 18 распределения наполнителя вспомогательной машины 2, нижние кромки которого приподняты над поверхностью георешетки на высоту 30-40 мм. Для исключения пересыпания и планирования наполнителя при больших подачах наполнителя, особенно в стартовой части работы, с устройством 18 может быть установлен плуг, нижняя кромка которого также приподнята над поверхностью георешетки на высоту 30-40 мм. Плуг может состоять из 2-х ножей, которые меняют взаимное относительное положение с помощью гидроцилиндров.
Георешетка извлекается из кассеты 21, проходя через устройство сращивания. Емкость кассеты 21 соответствует емкости рулона в устройстве 14 укладки геотекстиля, а также определяется грузоподъемностью крана-манипулятора и составляет приблизительно 50 погонных метров. При опорожнении кассеты 21, накопленная в устройстве сращивания георешетка позволяет срастить ленты георешетки из различных кассет без остановки комплекса. При замене ленты геотекстиля машины останавливаются, виброуплотнители 19 выключаются и производится замена рулона геотекстиля. Далее работа комплекса продолжается в установленном порядке. Для увеличения времени автономной работы комплекса к вспомогательной машине 2 с помощью тягово-сцепного устройства может быть присоединена тележка-прицеп с кассетами-барабанами 22 георешетки.