ВЕРХНЕЕ СТРОЕНИЕ ПУТИ

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к устройству верхнего строения пути, и может быть использована при строительстве подземных и/или наземных линий рельсового транспорта для обеспечения сокращения вибраций, вызываемых подвижным составом, и шумопоглощения.
В настоящее время в связи с повышением экологических требований к среде проживания и деятельности человека все острее ставится вопрос об изменении транспортных схем с целью удаления трамвайных и железнодорожных путей от лечебных учреждений, библиотек, учебных заведений и зрелищных центров для охраны этих объектов от шумового воздействия. Эти изменения требуют высоких капитальных затрат на переукладку многокилометровых участков трамвайных и железнодорожных путей. Представляется более необходимым разработка и установка на указанных путях устройств, обеспечивающих снижение уровня транспортного шума.
Известна конструкция верхнего строения пути (Путь и путевое хозяйство промышленных железных дорог. Под ред. В.Ф.Яковлева. М.: Транспорт, 1990. С 67, рис.4.13), в которой роль шумоизолирующего устройства выполняют две упругие прокладки, помещенные одна - между подошвой рельса и подкладкой, другая - между подкладкой и железобетонной шпалой. Основное их назначение снижение вертикальной жесткости пути. Тем не менее, они частично гасят энергию колебаний, в том числе частот звукового спектра, передаваемых от подошвы рельса на подрельсовое основание, и главное, предотвращают непосредственное ударно-вибрационное взаимодействие рельса, подкладки и шпалы, которое при отсутствии прокладок может стать дополнительным источником шума.
Недостаток известной конструкции заключается в том, что она лишь частично решает проблему снижения уровня шума, так как звуковые волны беспрепятственно распространяются на всю высоту сечения рельса и передаются в окружающее пространство. В воздушной среде шум проходящего транспорта распространяется на большие расстояния в виде монотонного гула и стука колес на стыках.
Известен также совмещенный с проезжей частью рельсовый путь, составными частями которого являются прирельсовые элементы, выполненные в виде упругих прокладок и вкладышей, размещенных по обе стороны шейки рельса и скрепленные при помощи поперечной стяжки, пропущенной через соосные отверстия в упомянутых элементах и шейке рельса (Авторское свидетельство СССР №1633052, МПК Е01В 21/00, E01D 19/12, опубл. 07.03.1991).
Известные прирельсовые элементы предусматривают использование сравнительно дорогих упругих элементов, например, резины, а также сложны в изготовлении.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемой полезной модели является конструкция верхнего строения пути, содержащая балластный слой, рельсошпальную решетку, опирающуюся на балластный слой и прирельсовые элементы - упругие прокладки, уложенные в основании балластного слоя вдоль пути. Упругие прокладки уложены ступенчато в три слоя, повышая жесткость переходного пути за счет увеличения жесткости основания балластного слоя (Путь и строительство железных дорог (проблемы БАМ). Сб. ВИНИТИ, 1982, N 6, Реф. N 25-26, с.1-5).
Недостаток известной конструкции - сохранение мелких уступов жесткости, наличие которых приводит к скачкообразным изменениям жесткости пути. При движении поездов уступы жесткости являются источниками ударов, передающихся от колес поездов на рельсошпальную решетку и балластный слой. Балластный слой расползается, накапливая остаточные деформации. Между подошвами шпал и балластом возникают зазоры, усиливая ударное воздействие поездов на путь. Это приводит к увеличению интенсивности расползания балластного слоя и, как следствие - к нарушению устойчивости балластного слоя, искривлению рельсошпальной решетки
В работе над полезной моделью решалась задача повышения эффективности работы конструкции верхнего строения пути по снижению уровня шума за счет погашения ударно-звуковых колебаний.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в снижении ударно-звуковых колебаний.
Задача, положенная в основу настоящей полезной модели, с достижением заявленного технического результата, решается тем, что в верхнем строении пути, содержащем опирающуюся на щебеночный балластный слой рельсошпальную решетку и прирельсовые элементы, в балластном слое вдоль пути размещен подбалластный мат, а по обе стороны шейки рельсов установлены шумопоглощающие экраны.
Кроме того, шумопоглощающие экраны выполнены из резино-пробкового материала, содержащего крошку коры пробкового дуба, резиновую крошку и клей, в виде вкладыша, одна из боковых поверхностей которого соответствует форме поверхности шейки рельса.
Кроме того, подбалластный мат выполнен в виде непрерывной дорожки корытообразной формы из резино-пробкового материала, содержащего полимер, крошку коры пробкового дуба, ацетонанил Р, диафен ФП, каолин, краситель, серу, сульфенамид М.
Кроме того, прирельсовые элементы, выполнены в виде нашпальных, подрельсовых и подшпальных прокладок-амортизаторов, при этом нашпальные и подрельсовые прокладки изготовлены из резиновой смеси, содержащей натуральный каучук, белила цинковые, пробковую крошку, углерод технический, серу техническую, ацетонанил Р, сульфенамид Ц, диафен ФП, стеарин, а подшпальные прокладки-амортизаторы - из резино-пробкового материала, содержащего полимер, крошку коры пробкового дуба, ацетонанил Р, диафен ФП, каолин, краситель, серу, сульфенамид М.
Конструктивное выполнение шумопоглощающих экранов и введение пробковой крошки в эластомерные материалы, из которых выполнены шумопоглощающие экраны и подшпальные прокладки-амортизаторы снижают шум и вибрацию по всей высоте сечения рельса.
Конструктивное выполнение подбалластного мата и материал, из которого он изготовлен, гарантируют высокие эксплуатационные характеристики упругости подрессорной массы системы, результатом чего является низкая резонансная частота и высокий уровень шумопоглощения.
Указанные преимущества увеличивают срок службы рельсов, шпал, колесных пар, а также зданий и сооружений, которые находятся рядом с железнодорожными путями.
Предпочтительные варианты исполнения полезной модели описываются далее на основе представленных чертежей, где:
на фиг.1 показана конструкция верхнего строения пути, поперечный разрез;
на фиг.2 - фрагмент рельсовой нитки, поперечный разрез.
Верхнее строение пути содержит укладываемый на защитный слой земляного полотна 1 балластный слой 2, опирающуюся на щебеночный балластный слой 2 рельсошпальную решетку 3, включающую шпалы 4 и рельсы 5 с прирельсовыми элементами, выполненными в виде прокладок-амортизаторов: нашпальных 6, подрельсовых 7 и подшпальных 8. По обе стороны шейки рельсов 5 размещены шумопоглощающие экраны 9, закрепленные упругими элементами 10 или болтовыми соединениями: стяжка, гайки (на чертежах не показаны). В толще балластного слоя 2 вдоль пути уложен подбалластный мат 11.
Подрельсовые 7, подшпальные 8 и нашпальные 6 прокладки-амортизаторы, шумопоглощающие экраны 9 и подбалластный мат 11 изготавливают на любом известном оборудовании с использованием известных технологий производства деталей из резиновой смеси путем вулканизации в пресс-формах (см. например, Салтыков А.В., Бузун З.Е., Милюкова Н.А. Общая технология резины. М.: Химия, 1982. С.147-150) без создания дополнительных специальных средств и устройств.
Подбалластный мат 11 и подшпальные прокладки-амортизаторы 8 изготавливают из резино-пробковых блоков в следующей последовательности: изготовление резино-пробковых блоков, состоящих из полимера, крошки коры пробкового дуба, ацетонанила Р, диафена ФП, каолина, красителя, серы, сульфенамида М, резка на листы определенной толщины и вырубка изделия из листа. Подбалластный мат 11 может быть изготовлен в виде непрерывной дорожки корытообразной формы.
Шумопоглощающие экраны 9 изготавливают в виде вкладышей, одна из боковых поверхностей которых соответствует форме поверхности шейки рельса, из резино-пробкового материала, содержащего крошку коры пробкового дуба, резиновую крошку и клей.
Нашпальные 6 и подрельсовые 7 прокладки-амортизаторы изготавливают из резиновой смеси, состоящей из натурального каучука, белил цинковых, пробковой крошки, углерода технического, серы технической, ацетонанила Р, сульфенамида Ц, диафена ФП, стеарина.
Устройство верхнего строения пути, представляющего собой комплексную конструкцию, начинается с последовательной отсыпки на земляное полотно 1 песчаной подушки (на чертежах не показана), предохраняющей щебень от загрязнения грунтом, и щебеночного балластного слоя 2, в котором вдоль рельсового пути размещают подбалластный мат 11. На подготовленный балластный слой верхнего строения пути укладывают с заглублением шпалы 4 с подшпальными прокладками-амортизаторами 8. На шпалы 4 укладывают железнодорожные рельсы 5 с шумопоглощающими экранами 9 и нашпальными 6, подрельсовыми 7 и подшпальными 8 прокладками-амортизаторами с образованием рельсошпальной решетки 3, закрепляют последнюю с помощью известных узлов крепления (не показаны) и засыпают межшпальное пространство материалом балластного слоя 2. Толщину балластного слоя, а также расстояние между шпалами устанавливают таким образом, чтобы давление на земляное полотно не превышало величины, обеспечивающей его упругую осадку, исчезающую после снятия нагрузки. Выполненное таким образом верхнее основание пути подготавливают известными методами к эксплуатации путем уплотнения балласта, выправки и отделки пути.
Устройство работает следующим образом.
При движении подвижного состава на рельсошпальную решетку действуют знакопеременные и высокочастотные нагрузки, которые воспринимаются упругой, эластичной частью шпал с подшпальными прокладками-амортизаторами, нашпальными и подрельсовыми прокладками-амортизаторами полностью гасятся, что обеспечивает плавный ход подвижного состава. При этом нагрузки, воспринимаемые рельсошпальной решеткой, передаются на балластный слой, содержащий подбалластный мат, конструктивное выполнение которого и материал, из которого он изготовлен, сокращают вибрации, вызываемые подвижным составом, и обеспечивают высокие эксплуатационные характеристики упругости подрессорной массы системы, результатом чего является низкая резонансная частота и высокий уровень шумопоглощения.
Возможность осуществления предлагаемого верхнего строения пути не вызывает сомнения и подтверждается разработанным стандартом организации (ТУ) СТO2539-001-21109221-2008 «Прокладки-амортизаторы резино-пробковые для рельсовых скреплений железнодорожного пути».
Экспертные оценки по результатам испытаний опытных образцов во ВНИИЖТ и в испытательном центре «ЯРЭЛАСТЕСТ» подтвердили верность выбранных решений, которые обеспечивают работоспособность прокладок на воздухе в интервале температур от -60 до +100°С, при сохранении хорошей эластичности изделий, и снижение шума и вибрации от 10 до 15 дБ по сравнению с серийными материалами.