Способ оперативного развертывания железнодорожного пути и устройство подрельсового основания
METHOD FOR RAPID DEPLOYMENT OF RAILWAY TRACK AND CONSTRUCTION OF SUB-RAIL BASE

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а более конкретно железнодорожного пути, оперативно укладываемому на неподготовленную поверхность при временной транспортировке грузов железнодорожным транспортом по местности со сложным рельефом и особых климатических условиях, и подрельсовому основанию, предназначенному для такого железнодорожного пути. Изобретение может быть использовано также при строительстве и модернизации железнодорожного пути для укладки временных, так называемых инвентарных рельсов, которые после строительства демонтируются, а также на переходных участках, примыкающих к искусственным сооружениям, и может использоваться в конструкции безбалластного пути.
Для того чтобы уложить стандартный железнодорожный путь с типовыми шпалами необходимо, по меньшей мере, подготовить площадку, на которую они укладываются, в частности, выровнять площадку, что в условиях ограниченного времени развертывания железнодорожного пути или сложности рельефа местности и климатических условий, трудоемко. Поэтому в условиях чрезвычайных ситуаций, когда время строительства железнодорожного пути играет определяющую роль, требуется конструкция железнодорожного пути, которая позволяла бы предварительно не готовить поверхность, на которую укладывается железнодорожный путь, а уложить временный путь, при этом, не меняя его эксплуатационных характеристик.
Таким образом, устройство подрельсового основания должно удовлетворять требованиям, обеспечивающим его оперативную укладку на неподготовленную поверхность с прикреплением к нему рельсов и возможностью выравнивания положения рельсовых нитей, не проводя строительно-монтажных работ по оборудованию поверхности, на которую подрельсовое основание укладывается.
Технической задачей является обеспечение возможности укладки железнодорожного пути без проведения строительно- монтажных работ, а выравнивание положения уложенных на подрельсовое основание рельсовых нитей за счет устройства подрельсового основания.
Технический результат достигается тем, что подрельсовое основание состоит из двух опорных плит, нижней, неподвижной, и верхней подвижной, на которую сверху уложен рельс, причем нижней своей поверхностью верхняя опорная плита взаимодействует с нижней опорной плитой через установленный на нижней опорной плите опорный узел, состоящий непосредственно из опоры и механизма перемещения с возможностью регулирования высоты перемещения верхней опорной плиты по отношению к нижней и на который верхняя опорная плита опирается. Наиболее предпочтительно, если опорный узел будет выполнен как механизм перемещения, например, в виде подъемного механизма. Подъемным механизмом может быть механический, гидравлический или пневматический домкраты, рейка, червячный механизм или лом, вставляемый в вертикальные прорези стенок короба.  По меньшей мере два опорных механизма перемещения устанавливаются на расстоянии друг от друга, соответствующим стандартным размерам ширины рельсовой колеи, в частности для железных дорог России 1520 мм или, например 1435 мм, как для стандарта европейской колеи. Нижняя опорная плита может служить основанием короба с открытой верхней частью, а верхняя подвижная опорная плита свободно входит в пространство короба.
Нижняя опорная плита опирается на неподготовленную площадку с возможностью ее закрепления от смещения, например, с помощью монтажных стоек, вдавливаемых в грунт. Опорные плиты в местах взаимодействия с подъемным механизмом имеют монтажные гнезда, или ограничительные упоры или поверхности с повышенными свойствами трения с целью исключить скольжение подъемного устройства или плиты в горизонтальной плоскости. Опорные плиты могут быть любой формы, но предпочтительно плоскими. Подъемным механизмом может быть механический, гидравлический или пневматический домкраты, рейка, червячный механизм. Подъем верхней опорной плиты может осуществляться с помощью подъемной балки, например, в виде трубы или лома, для этого на нижней опорной плите устанавливаются стенки с вертикальными и горизонтальными прорезями, в которые входит подъемная балка, при этом горизонтальные прорези служат для фиксации балки на новом уровне и верхняя опорная плита поднимается посредством подъема ее за концы подъемной балки, которые для удобства и снижения усилий могут временно наращиваться. На нижнюю опорную плиту могут укладываться с возможностью фиксации от смещения в горизонтальной плоскости, набор прокладок, на которые опирается верхняя опорная плита. На верхней поверхности верхней опорной плиты установлены приспособления для крепления к ней рельса, причем нижняя подошва рельса может опираться на верхнюю поверхность через одну или более прокладок, одна из которых выполнена клиновидной формы таким образом, что позволяет установить рельс с нормативным значением «подуклонки», а именно, под заданным нормативными значениями углом наклона к вертикальной оси, соответствующей стандартным требованиям величины подуклонки рельса. Размеры нижней опорной плиты могут быть любые размеры, но целесообразно выполнить их в габарите стандартных шпал, а их размещение при укладке осуществить на расстоянии друг от друга, соответствующей стандартной эпюре шпал. При этом балласта не требуется, путь является безбалластным. Нижняя опорная плита может иметь монтажные приспособления, например, в виде ручек для удобства подъема и перемещения при монтаже железнодорожного пути. Предпочтительно, если подрельсовое основание будет выполнено в виде короба с открытой верхней частью, дно короба является нижней опорной плитой, а верхняя опорная плита свободно входит в проем, образуемый стенками короба, при этом стенки короба могут быть выполнены перфорированными.  Верхних опорных плит может быть более одной, например, под каждый рельс, причем в этом случае между верхними опорными плитами и стенками короба имеются зазоры, соответствующие нормативным допускам ширины колеи, с возможностью регулирования смещения плит в горизонтальной плоскости в пределах допуска ширины колеи. Одной из целей применения опорных плит под каждый рельс является упрощение процесса установки возвышения одного рельса по отношению к другому в кривых участках пути. На нижней опорной плите может быть смонтирована перегородка, разделяющая друг от друга две верхние опорные плиты с зазорами. Зазоры между перегородкой и верхней опорной плитой, стенками короба, и упорами для механизма перемещения, устанавливаемых на поверхности плит не должны превышать нормативных значений допусков уширения и сужения рельсовой колеи, устанавливаемых из условий безопасной эксплуатации железнодорожного пути и в частности, соответствующих требованиям нормативных документов по обеспечению безопасной эксплуатации железнодорожного пути (Инструкция по расшифровке лент и оценке состояния рельсовой колеи по показаниям путеизмерительного вагона ЦНИИ-2 и мерам по обеспечению безопасности движения поездов (с Дополнениями и изменениями), утв. Департаментом пути и сооружений МПС России 14 октября 1997 г. ЦП-515)). При этом возможно регулирование зазоров и фиксация их нового положения. В качестве опорного узла, позволяющего регулирование высоты всей плиты или только одной ее стороны, может быть система прокладок, укладываемых между верхней и нижней опорными плитами. В прокладке могут быть сделаны отверстия, а на нижней опорной плиты установлены пальцы, которые входят в отверстия подкладок, причем высота пальцев над нижней плитой регулируется в зависимости от высоты набора прокладок. При этом механизм перемещения верхней опорной плиты может быть съемным.
На фигуре 1 показан внешний вид устройства подрельсового основания с одной верхней опорной плитой и механизмом ее перемещения типа домкрата.
На фигуре 2 вариант исполнения с двумя верхними опорными плитами.
На фиг. 3 вариант исполнения с механизмом перемещения в виде подъемной балки.
На фиг. 4 вариант исполнения с эластичной оболочкой, наполняемой рабочей средой.
i
i
i
i
1 - нижняя опорная плита; 2 - опорный в виде механизма перемещения (опорная часть); 3 - опорный узел в виде механизма перемещения (подвижная часть); 4 - верхняя опорная плита; 5 - подкладка под рельс; 6 - рельс; 7 - монтажные ограничители перемещения опорной части механизма перемещения; 8 - монтажные стойки; 9 - грунт; 10 - промежуточная стенка; 11 – крепления рельса к опорной плите; 12 – вертикальный вырез; 13 - горизонтальный вырез; 14 – монтажные приспособления для транспортирования (ручки) короба; 15 – подъемная балка; 16 - стенки короба; 17 – эластичная оболочка; 18 – отверстия в стенках короба для наполнения оболочки рабочей средой и регулирования давления в ней. L - расстояние между рельсами; a s, m и r –зазоры, β – угол наклона рельса внутрь колеи («подуклонка»).
i
i
i
i
i
i
i
Нижняя опорная плита 1 укладывается на неподготовленную поверхность и фиксируется посредством вдавливания монтажных стоек 8 в грунт 9. Монтажные стойки могут быть изготовлены отдельно, а плита закрепляться к ним с возможностью демонтажа, например, посредством отверстий, сделанных в плите, с размерами, позволяющими стойкам свободно входить отверстия. Стойки любым из известных способов: вбиваются, вдавливаются, вворачиваются в грунт, на них одевается нижняя опорная плита. Однако первый вариант предпочтительнее в основном по причине оперативности монтажа. На верхнюю поверхность нижней опорной плиты 1 устанавливается опорный узел нижним неподвижным основанием 2, смещение которого в горизонтальной плоскости ограничено монтажными ограничителями 7, например закрепленными к опорной плите планками с зазорами m, которые одновременно могут служить ребрами жесткости нижней опорной плиты. Верхняя подвижная часть 3 опорного узла, выполненная в виде подъемного механизма входит в монтажные гнезда верхней опорной плиты с зазорами r. На верхней поверхности верхней опорной плиты 4 устанавливается рельс 6, предпочтительнее через подкладку 5, которая может быть клинообразная, вся ее поверхность или ее часть, взаимодействующая с нижней подошвой рельса с  возможностью угла наклона рельсов внутрь колеи, «подклонку». Угол ß есть угол между осью рельса и вертикальной плоскостью, по которому при монтаже выставляют подуклонку. Верхняя опорная плита имеет крепежные устройства, позволяющие осуществлять крепление рельса к верхней опорной плите через подкладку или непосредственно к плите крепежными приспособлениями, например типа болтов или типа накидных скоб 11 или типовыми промежуточными скреплениями. Верхняя опорная плита может быть выполнена в форме типовой шпалы. Узлом 3 механизма перемещения регулируется уровень рельсовой колеи, компенсируя неровности поверхности, на которую плита укладывается. Расстояние между рельсами L соответствует стандартной ширине колеи, при этом по меньшей мере два опорных узла должны располагаться относительно друг от друга на расстоянии L, а  зазоры m не должны быть меньше чем зазоры r, причем зазор r должен соответствовать нормативным значениям допусков содержания рельсовой колеи по ширине колеи и в случае превышения допусков, например, по причине износа поверхностей устройства, зазоры должны быть восстановлены посредством ремонта устройства или замены отдельных его частей. В случае варианта двух верхних опорных плит монтажные гнезда на нижней поверхности верхней опорной плиты могут отсутствовать, поверхность взаимодействующая с подвижной частью подъемного механизма опорного узла  изготавливается рифленной или из материала с другим коэффициентом трения, обеспечивающего увеличения усилия на смещение опорного узла в горизонтальной плоскости, а между опорными плитами с зазорами s устанавливается неподвижная перегородка 10. В этом случае s должно соответствовать норме допуска на содержание рельсовой колеи по условиям обеспечения безопасности движения согласно нормативным документам по параметру содержания пути – ширина колеи. Учитывая, что допуски содержания рельсовой колеи по ширине колеи (уширение и сужение) имеют градацию по степеням, соответствующим уровню безопасной эксплуатации, эти зазоры, соответствующие выбранным допускам в зависимости от степени, должны устанавливаться при монтаже устройства с учетом специфики использования устройства, преимущественно, в зависимости от предполагаемой максимальной скорости на участке и могут регулироваться в процессе эксплуатации.
Применение по меньшей мере двух верхних опорных плит под каждый рельс, позволит обеспечить возвышение одного рельса над другим, что целесообразно применить в кривых участках пути. Опорные плиты могут быть выполнены криволинейными, например, например форма верхней поверхности верхней опорной плиты под нижней подошвой рельса может иметь криволинейную поверхность, обеспечивающую угол наклона рельса внутрь колеи, соответствующего стандартного значения «подуклонки», при этом подкладка с целью облегчения монтажа может не устанавливаться.
Нижняя опорная плита может иметь стенки и в частном случае выполнена в виде короба 16 с верхней открытой частью, и внутрь короба свободна входит верхняя опорная плита, при этом подъемным устройством может служить подъемная балка 15, например, типа лома, которая вставляется в вертикальную прорезь 12 в стене короба, и при подъеме на заданную высоту заводится в горизонтальную прорези и крепится. Короб 16 на наружных стенках имеет устройства (ручки, захваты, кронштейны и т.д.) 14 для перемещения и монтажа короба при его укладке. На нижнюю опорную плиту с возможностью фиксации от смещения укладывается набор подкладок, являющихся опорой верхней плиты при изменении уровня ее укладки, причем количеством и толщиной подкладок уровень расположения плиты может регулироваться.
i
i
Также, в качестве опорного узла как подъемного механизма также может быть применена эластичная оболочка 17, наполняемая рабочей средой, например, газом, размещаемая под рельсом и укладываемая в короб 16 с разделенный на отсеки под каждую оболочку. Оболочка имеет штуцер для заполнения и клапан максимального давления, доступ к которым обеспечивается через отверстия 18 в стенках короба 16. При этом зазоры между стенками короба и боковой поверхностью верхней опорной плиты s и aмогут быть разными, поскольку нормы допусков на содержание пути по сужению и на содержание пути уширение колеи разные. Оболочка в рабочем режиме заполняет весь отсек, а расстояние между вертикальными осями симметрии по меньшей мере двух оболочек в рабочем состоянии соответствует стандартным размером ширины колеи.
Способ оперативного развертывания железнодорожного пути заключается в том, что на неподготовленную поверхность укладываются опорные плиты с возможностью фиксации их от смещения, на каждой из которых установлен опорный узел, регулирующий вертикальное перемещение, опирающейся на него второй, верхней опорной плиты, на которой монтируются рельсы с возможностью выравнивания рельсовой нити перемещением верхней опорной плиты.
Устройство подрельсового основания выполненное в виде плит, между которому установлен опорный узел с возможностью регулирования расстояния между неподвижной нижней опорной плитой и подвижной верхней и опирающейся на опорный узел позволяет не только оперативно укладывать железнодорожный путь на неподготовленную поверхность, выравнивая уровень рельсовых нитей и организовать быстрое развертывание железнодорожного пути при доставке груза железнодорожным транспортом к труднодоступным местам, в условиях чрезвычайных ситуаций и сложного рельефа местности, но и исключает необходимость применение балласта с формированием балластной призмы.