СИСТЕМА ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ БАЛЛАСТНОЙ ПРИЗМЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

Полезная модель относится к транспортному строительству, а именно к мобильной системе для укрепления балластной призмы железнодорожного пути и может найти применение при путевых работах на строящихся участках железнодорожных магистралей, при неотложных и планово-предупредительных работах на эксплуатируемых участках пути, например, при перекладке или смене элементов верхнего строения пути.
Известно устройство для реализации способа укрепления щебеночной насыпи, содержащее слой щебня на поверхности балластной призмы железнодорожного пути, включающий мелкозернистый материал в количестве 1,5-7% от веса щебня и связующее в виде отходов нефтепереработки, целлюлозно-бумажной промышленности или связующие на основе латексов для образования устойчивого к внешним воздействиям покрытия толщиной около 4 см (патент РФ 887723, опублик. 07.12.1981).
Недостатком изестного технического решения является то, что укрепленная указанным образом балластная призма имеет сравнительно низкие эксплуатационные характеристики и амортизационные свойства, ее поверхностный слой обладает недостаточной удерживающей способностью щебня при движении поездов на высоких скоростях, в результате чего возможны разрушения верхнего строения пути и ходовой части железнодорожных составов.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является система для укрепления балластной призмы железнодорожного пути, включающая средства для пропитки верхнего щебеночного слоя жидким полимерным связующим на основе полиуретана (см. патент РФ №100777, опублик. 27.12.2010 - прототип).
Особенностью известного технического решения является то, что балластная призма содержит укладываемый на земляное полотно слой песчаной или песчано-гравийной подушки, зерна щебня в поверхностной части верхнего щебеночного слоя соединены связующим полимером на основе полиуретана путем их заливки полимерным связующим в жидком виде с его последующим отверждением и образованием пористой структуры за счет склеивания зерен щебня в точках их соприкосновения, при этом глубина пропитки связующим составляет 5-7 см, а верхний слой состоит из щебня фракции 25-80 мм.
Укрепление балластной призмы железнодорожного пути путем равномерной пропитки верхнего щебеночного слоя жидким полимерным связующим осуществляют, как правило, после регламентированного планирования балластной призмы и обкатки пути. Однако известное техническое решение не обеспечивает поддержание требуемых эксплуатационных характеристик и амортизационных свойств эксплуатируемого участка балластной призмы в период проведения неотложных и планово-предупредительных работ на соседних участках пути и на участках закругления железнодорожного пути.
Для преодоления указанных недостатков необходимо дополнительное укрепление откосов на участках закругления пути и технологических откосов, образовавшихся во время неотложных и планово-предупредительных работ, в том числе, после удаления путевой рельсо-шпальной решетки, щебеночного слоя и части гравийно-песчанной подушки. При отсутствии дополнительных средств их укрепления возможно снижение вертикальной и горизонтальной устойчивости эксплуатируемого участка пути под воздействием нагрузок от движения высокоскоростных составов в ремонтный и послеремонтный периоды. Дополнительное укрепление технологических откосов балластной призмы железнодорожного пути в указанных случаях практически осуществляют с использованием ручного труда путем установки заградительной щитовой опалубки, укрепленной с помощью стальной арматуры, заглубленной в гравийно-песчанную подушку балластной призмы, что увеличивает удельные затраты на проведение указанных работ.
Техническим результатом предложенной системы для укрепления балластной призмы железнодорожного пути является устранение указанных недостатков и увеличение удерживающей способности верхнего слоя щебня в технологических откосах для предотвращения их осыпания и нежелательного выбивания зернистого материала щебня при движении высокоскоростных поездов в ремонтный и послеремонтный периоды. Дополнительным результатом является улучшение амортизационных и эксплуатационных характеристик балластной призмы эксплуатируемой части железнодорожного пути в эти периоды и предотвращение нарушения ходовой части поездов при одновременном снижении затрат на укрепление указанных участков балластной призмы.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в известной системе для укрепления балластной призмы железнодорожного пути, включающей средства для пропитки верхнего щебеночного слоя жидким полимерным связующим на основе полиуретана, согласно полезной модели, система размещена на подвижной железнодорожной платформе и включает, по крайней мере, одну накопительную емкость, заполненную жидким связующим, выход указанной емкости соединен через управляемый вентиль, дозатор и приемный коллектор, размещенный па вертикальной стойке поворотного кронштейна, с входом разбрызгивающего устройства, выполненного в виде консольно расположенного перфорированного трубопровода, состоящего из двух шарнирно связанных частей для изменения расстояния до щебеночного слоя балластной призмы.
3
Кроме того, накопительная емкость может быть снабжена средствами для подачи в ее верхнюю часть осушенного воздуха под избыточным давлением для увеличения расхода связующего, в качестве жидкого полимерного связующего может быть использован полиуретановый эластомерный материал плотностью 1,09 г/см, на трубопроводе может быть установлен распылитель красителя для фикcaции границ зоны пропитки верхнего щебеночного слоя жидким полимерным связующим, причем система может быть снабжена пультом управления для полуавтоматического или автоматического управления указанными агрегатами и узлами.
Размещение указанных агрегатов и узлов системы на мобильной железнодорожной платформе, использование в качестве связующего щебеночного слоя полиуретанового эластомерного материала и разбрызгивающего устройства, выполненного с возможностью изменения расстояния до щебеночного слоя балластной призмы, позволяет достичь указанный технический результат, связанный с повышением эксплуатационных характеристик железнодорожного пути при движении высокоскоростных поездов и предотвращение нарушения их ходовой части при одновременном снижении затрат на укрепление указанных участков балластной призмы.
Это достигается за счет формирования в щебеночном слое балластной призмы однородного слоя устойчивой к внешним воздействиям каркасной структуры, состоящей из частиц щебня, скрепленных между собой указанным связующим. Оснащение предложенной системы пультом управления для полуавтоматического или автоматического управления указанными агрегатами и узлами позволяет эффективно выполнять необходимый объем работ при минимальных затратах ручного труда. Указанное выполнение предложенной системы также позволяет, при проведении неотложных или планово-предупредительных работ, увеличить удерживающую способность верхнего слоя щебня в сформированных технологических откосах на балластной призме за счет укрепления щебня связующим на сравнительно большую глубину для предотвращения их осыпания и нежелательного выбивания зернистого материала щебня при движении поездов в ремонтный и послеремонтный периоды.
На фиг.1 представлена принципиальная схема системы для укрепления поверхности балластной призмы железнодорожного пути.
Система размещена на подвижной железнодорожной платформе 1 и содержит две накопительные емкости 2, заполненные полимерным связующим на основе полиуретана. Выходы указанных емкостей соединены через управляемые вентили 3, дозаторы 4 и приемные коллекторы 5, размещенные па вертикальных стойках 6 поворотного кронштейна 7, с входом двух разбрызгивающих устройств с каждой стороны платформы 1. Эти устройства выполнены в виде консольно расположенных перфорированных трубопроводов 8, состоящих из двух шарнирно связанных частей для изменения расстояния до щебеночного слоя балластной призмы.
3
При этом накопительные емкости 2 снабжены средствами для подачи в ее верхнюю часть осушенного воздуха под избыточным давлением для увеличения расхода связующего, в качестве которого используется полиуретановый эластомерный материал плотностью 1,09 г/см. Указанные средства включают воздушный компрессор 9, осушитель воздуха 10 и управляемые вентили 11, выходы которых соединены с емкостями 2. Система также снабжена пультом управления 12 для полуавтоматического или автоматического управления указанными агрегатами и узлами. На трубопроводах 8 могут быть установлены распылители минерального красителя (не показаны) для фиксации границ зоны пропитки полимерным связующим участков щебеночного слоя балластной призмы.
Трубопроводы 8 имеют шарнирные сочленения 13 для гибкого изменения расстояния до поверхности щебеночного слоя 14 балластной призмы. Пульт управления 12 предназначен для автоматизированного оперативного контроля и управления за текущим состоянием и функционированием упомянутых агрегатов и узлов, а также за параметрами расхода полимерного связующего через трубопроводы 8 с учетом скорости движения подвижной железнодорожной платформы 1. В случае необходимости все необходимые операции по управлению функционированием системы могут выполняться также вручную. На фиг.1 поз.14 обозначен щебеночный слой, поз.15 - гравийно-песчанная подушка балластной призмы, а поз.16 обозначен технологический откос, образовавшийся при проведении неотложных или планово-предупредительных работ, связанных, например, с заменой путевой решетки.
Система для укрепления поверхности балластной призмы железнодорожного пути функционирует следующим образом.
Перед проведением работ по укреплению щебеночного слоя 14 балластной призмы накопительные емкости 2, установленные па подвижной железнодорожной платформе 1, заполняют указанным жидким связующим. По командам микроконтроллера (не показан) в пульте управления 12 или с помощью оператора с данного пульта выходы емкостей 2 соединяют с помощью управляемых вентилей 3 через дозаторы 4 с входами приемных коллекторов 5, размещенных на вертикальных стойках 6 поворотного кронштейна 7. От коллекторов 5 жидкое связующее поступает на входы разбрызгивающих устройств, выполненных в виде консольно расположенных перфорированных трубопроводов 8, состоящих из двух связанных шарнирами 13 частей для оперативного изменения расстояния до щебеночного слоя в различных частях балластной призмы.
2
Указанные разбрызгивающие устройства, установленные с обеих сторон платформы 1, обеспечивают возможность подачи жидкого связующего в диапазоне 1-3 л/м для заданных условий пролива щебеночного слоя 14 балластной призмы, например, на глубину поверхностного слоя щебня в диапазоне 3-14 см. Каждое из разбрызгивающих устройств системы выполнено с возможностью поворота кронштейнов 7 вокруг вертикальных стоек 6, а концевых частей перфорированных трубопроводов 8 - вокруг горизонтальных шарниров 13 по различным осям координат для изменения расстояния до щебеночного слоя 14 и глубины его пропитки с целью формирования в нем каркасной структуры, состоящей из частиц щебня, скрепленных между собой указанным связующим.
При заливке верхнего щебеночного слоя 14 рассчитывают расход раствора полимерного связующего таким образом, чтобы глубина пропитки при фактических размерах зерна щебня после необходимого времени отверждения на воздухе обеспечивала необходимую пористость и прочность указанного щебеночного слоя, позволяя повысить удерживающую способность щебня в поверхностном слое на участках с высокоскоростным движением поездов. Аналогичный результат от реализии предложенной полезной модели следует ожидать при проведении неотложных или планово-предупредительных работ в части дополнительного укрепления щебеночного слоя балластной призмы в зоне технологических откосов на внешних или внутренних участках закругления железнодорожного пути.
3
Для повышения эффективности и оптимизация предложенной системы для укрепления балластной призмы железнодорожного пути целесообразно использовать для ее верхних слоев щебень из плотных горных пород в соответствии с ГОСТ 7392 - 2002 с номинальным размером зерен 25-60 мм, в качестве связующего - указанный полиуретановый эластомерный материал плотностью 1,09 г/см, а для защиты обработанного щебеночного слоя от дождя на период отверждения связующего его следует закрывать любым водонепроницаемым укрывным материалом.
Полученная пористая структура не задерживает на поверхности влагу, легко проветривается, ее эластичные свойства в склеенном состоянии позволяют сохранять щебеночный слой от различных внешних воздействий, например, от разрыва льдом. При этом происходит увеличение удерживающей способности верхнего слоя щебня, что предотвращает, в частности, нежелательное выбивание зернистого материала щебня при движении высокоскоростных поездов. Таким образом предложенная мобильная система позволяет повысить эксплуатационные характеристики укрепляемой части поверхности балластной призмы железнодорожного пути, одновременно обеспечивается снижение затрат на укрепление указанных участков балластной призмы и возможность проведения ремонтных работ в широком диапазоне климатических температур наружного воздуха и при воздействии атмосферных осадков.