ШПАЛА ДЛЯ ТРАМВАЙНОГО ПУТИ

Полезная модель относится к верхнему строению железнодорожных путей трамвайных линий с шириной рельсовой колеи 1524 мм на прямых участках, для применения с рельсами типа Р65, РТ62, РТ62Е и шурупно-дюбельными рельсовыми скреплениями типа W30 «Фоссло» с расчетными скоростями сообщения менее 24 км/ч (обычный трамвай) и 24 км/ч и более (скоростной трамвай) как на городских, так и загородных трамвайных линиях в открытых и замощенных путях; грузовых и служебных трамвайных линий, а также трамвайных линий, расположенных на территории депо, ремонтных мастерских и заводов, разворотных колец.
Железобетонная шпала является промежуточным элементом верхнего строения пути между рельсами и балластным слоем. При работе в пути она, с одной стороны, подвергается силовым воздействиям от вагонов, передаваемых через рельсы и скрепления, с другой стороны реактивное давление балластного слоя. Железобетонная трамвайная шпала спроектирована в виде цельнобрусковой балки на основании технических требований ГОСТ 21174.
Известна шпала железобетонная, предварительно напряженная для трамвайных путей, выполненная в форме армированного бруса с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением с верхними поверхностями для размещения деталей рельсового скрепления, армированного пятью горизонтальными рядами проволок, а детали рельсового скрепления выполнены в виде внутренних и наружных анкерных элементов (патент на полезную модель РФ № 128621 опубл. 20.12.2012).
Недостаток указанной шпалы в том, что на верхней поверхности не предусмотрены горизонтальные площадки для обустройства основного пути сборными железобетонными плитами, на участках, совмещенных с дорожным покрытием. Указанные недостатки не позволяют произвести укладку плит проезжей части (для проезда автомобильного транспорта) на верхнюю поверхность шпалы с равномерным их опиранием и распределением нагрузки по всей ее длине.
Известна также железобетонная шпала для трамвайных путей с тремя горизонтальными площадками для установки плит дорожного покрытия (патент на полезную модель РФ № 167457 опубл. 10.01.2017). Железобетонная шпала для трамвайных путей с тремя горизонтальными площадками, выполненная трапециевидно в поперечном сечении, армированная проволокой, и/или стержнями, и/или канатами, с верхними концевыми поверхностями с обеих ее сторон (с внешней стороны от площадок для размещения деталей рельсового скрепления), выполненными горизонтально, и внутренней частью (между площадками для размещения деталей рельсового скрепления), выполненной горизонтально по всей длине.
Недостатком известной конструкции железобетонной шпалы для трамвайных путей широкой колеи является отсутствие на горизонтальных площадках закладных элементов для прикрепления охранных приспособлений и рельсов, недостаточная прочность по выносливости конструкции шпал, находящихся под воздействием многократно повторяющейся нагрузке, для особо нагруженных участков путей и, как следствие, меньшая трещиностойкость и долговечность.
Задачей заявляемой полезной модели является создание шпалы для трамвайных путей с высокими показателями прочности.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении долговечности и увеличения срока службы шпал, что достигается благодаря повышению прочности железобетонной шпалы и повышенному сопротивлению сдвига в балласте.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что железобетонная шпала для трамвайного пути выполнена в форме цельнобрусковой бетонной балки периодического профиля, армированной в растянутой зоне проволокой, при этом на верхней поверхности шпалы выполнены четыре плоские горизонтальные площадки, на которых установлены закладные детали для охранных приспособлений и рельсов.
Полезная модель иллюстрируется чертежами:
фиг. 1 - общий вид шпалы,
фиг.2 - вариант установки креплений,
фиг. 3 - вариант установки креплений,
фиг. 4 - схема устройства трамвайных путей в пределах проезжей части автомобильных дорог.
На железобетонных шпалах устроены подрельсовые площадки для установки рельс с высокоэластичной конструкцией рельсового скрепления для балластного пути. Конструкция предусматривает крепление рельсов к железобетонным шпалам. Подошва рельса укладывается на рельсовую прокладку между двумя боковыми упорами, которые образуют точное посадочное место для рельса. Крепление производится при помощи упругих клемм и путевых шурупов, которые завинчиваются в специальные пластмассовые дюбели в шпале. Свободные концы клеммы прижимают подошву рельса, а центральная петля опирается на углонаправляющую плиту, препятствуя опрокидыванию рельса. Данная конструкция применяется в прямых и кривых участках радиусом от 150 м в широком диапазоне условий эксплуатации. Для устройства трамвайных путей на кривых участках путей и потенциальной установки рельс разных типов возможно смещение рельсовой колеи под необходимые габариты.
Конструкция цельнобрусковой, предварительно напряженной, железобетонной шпалы, имеет параметры: длина 2500 мм, ширина 250 мм, высота 178÷188 мм. В качестве арматуры применяется стальная проволока периодического профиля диаметром 5 мм в количестве 12 шт., либо стальная проволока периодического профиля диаметром 6 мм или 7 мм в количестве по 10 штук.
Для увеличения показателей по несущей способности, т. е. по прочности или по выносливости конструкции шпал, находящихся под воздействием многократно повторяющейся нагрузке, для особо нагруженных участков путей предусмотрены варианты с изменением геометрических характеристик сечений конструкции шпалы по высоте (178÷188 мм) с изменяемой высотой армирования. По результатам испытаний шпалы выдерживают, без образования трещин, следующие контрольные нагрузки:
в подрельсовом сечении при изгибе вниз - 80 кН;
в среднем сечении при изгибе вверх - 90 кН.
При применении стальной проволоки периодического профиля диаметром 6 мм или 7 мм возможно увеличение начального усилия предварительного натяжения арматуры с целью повышения эксплуатационных свойств конструкции.
Использование стальной проволоки периодического профиля диаметром 6 мм или 7 мм позволяет производить разные усилия предварительного натяжения с запасом прочности до 25% в пересчете от проектного натяжения.
Для увеличения назначенного ресурса или назначенного срока службы до 50 лет при обеспечении установленных правил транспортирования, выгрузки, хранения, сборки, укладки, эксплуатации верхнего строения пути, периодичности и качества ремонтов предусмотрено исполнение шпал из бетона класса прочности на сжатие не ниже В50 с морозостойкостью F1300.
Для обеспечения устойчивости конструкции рельсошпальной решетки и повышения усилия сдвига железобетонных шпал в балластной призме верхнего строения трамвайных путей разработана конструкция с переменным сечением, при этом соотношение площадей торца подрельсовой части шпалы и в среднем сечении шпалы определяется из соотношения 0,0368<S/S1<0,0323, где S - площадь торца подрельсовой части шпалы, S1 - площадь в среднем сечении шпалы.
Важным конструктивным решением полезной модели является выполнение верхней поверхности шпалы с четырьмя горизонтальными площадками 7, что позволяет выполнить укладку шпал в трех вариантах исполнения:
Первый вариант укладки на совмещенном полотне (при этом головки рельсов должны быть не ниже уровня проезжей части улиц и площадей, по оси проезжей части или по одной из ее сторон). Для этого в конструкции шпалы на верхней поверхности предусмотрены четыре горизонтальные площадки (фиг. 1) для возможности обустройства основного пути сборными железобетонными плитами 8, на участках, совмещенных с дорожным покрытием, либо обособленном или самостоятельном полотне в пределах жилой зоны.
Использование заявляемой конструкции дает возможность укладки железобетонных плит для интегрированного автомобильного и трамвайного движения. Плиты монтируются на резиновые прокладки 9 (сглаживающие местные неровности поверхности плиты) на верхнюю поверхность шпал с равномерным их опиранием на прямые горизонтальные площадки и равномерным распределением нагрузки (фиг. 4).
Второй вариант укладки - на мостах и в тоннелях с устройством контруголков. Данное применение железобетонной шпалы предназначена для участков на мостах, туннелях. На внутренних горизонтальных площадках устанавливают закладные элементы для прикрепления охранных приспособлений (фиг 2). Охранные приспособления необходимы для обеспечения безопасного прохода вагона в случае схода с рельсов колесной пары на мосту или на подходах к нему. С этой целью внутри рельсовой колеи устанавливаются у каждого путевого рельса сплошная линия защиты из контруголков. Контруголки ограничивают боковые смещения подвижного состава, сошедшего с рельсов на мосту или на подходах к нему, предотвращая падение и опрокидывание вагона, сошедшего с рельсов. Железобетонная шпала 1 (фиг. 2) состоит из двух симметрично расположенных подрельсовых частей с имеющимися на них подрельсовыми площадками 2. Рядом с каждой подрельсовой площадкой 2 с внутренней стороны рельсовой колеи на горизонтальной площадке 3 установлен элемент крепления 5 для охранного приспособления 4. Элементом крепления 5 охранного приспособления 4 является узел типового рельсового скрепления, используемого для крепления ходовых рельсов 6 к железобетонным шпалам 1. Закладная деталь для узла крепления охранного приспособления и узла крепления ходовых рельсов идентична.
Для описанного варианта применения шпалы в предлагаемой конструкции железобетонной шпалы 1 на внутренних горизонтальных площадках замоноличивают по одному вертикально расположенному дюбелю для крепления охранного приспособления.
Третий вариант применения - на кривых участках путей с устройством охранного рельса. В третьем варианте применения железобетонная шпала предназначена для участков трамвайных путей, располагаемых на самостоятельном полотне или на обособленном полотне сбоку от проезжей части, при высоте насыпи более 2 м с наружной стороны пути предусмотрена установка элемента крепления для охранного рельса, а также на кривых участках пути (независимо от величины радиуса) на спуске с уклоном более 50%, на кривых участках пути радиусом менее 200 м. Охранный рельс располагается на расстоянии 215 мм в свету от края крайнего ходового рельса. На горизонтальной площадке 5 концевой части железобетонной шпалы 1 (фиг. 3), расположенной на наружной стороне от подрельсовой площадки 2 устанавливается охранный рельс. В горизонтальной площадке 5 установлены элементы крепления охранного рельса. Элементом крепления охранного рельса является узел типового рельсового скрепления, используемого для крепления ходовых рельсов 6 к железобетонным шпалам 1. Закладная деталь для узла крепления охранного приспособления и узла крепления ходовых рельсов идентична.
Для реализации указанного варианта применения в предлагаемой конструкции железобетонной шпалы 1 на одной наружной горизонтальной площадке в тело шпалы замоноличены два вертикально расположенных дюбеля со сквозным дренажным отверстием для крепления охранного рельса.
Преимущество данного вида рельсового скрепления является:
1. Не требует регулярной протяжки резьбовых соединений.
2. Минимальные трудозатраты при сборке, укладке и эксплуатации благодаря конструктивным особенностям.
3. Предмонтажное положение клемм для монтажа/демонтажа рельса без полной разборки узла.
4. Стабильно держит ширину колеи («шаблон») и не допускает угон рельсов.
5. Ресурс компонентов до 2 млрд тонн брутто и более.
6. Конструкция скрепления обеспечивает защиту от раскантовки рельса при тяжеловесном движении.
7. Регулировка в плане и профиле (ширина колеи и уровень головки рельса).