СИСТЕМА КРЕПЛЕНИЯ РЕЛЬСА
RAIL FASTENING SYSTEM

Изобретение относится к системе крепления рельса для закрепления рельса на нижнем строении пути, предпочтительно на безбалластном (монолитном) железнодорожном пути. Система крепления рельса имеет угловую направляющую плиту, которая приспособлена для того, чтобы отводить поперечные усилия от рельса в нижнее строение пути.
Известно закреплять железнодорожные рельсы с использованием так называемых “угловых направляющих плит” на бетонных шпалах. Угловые направляющие плиты способствуют благодаря соединению с геометрическим замыканием с соответствующими выемками, называемыми также “желобками”, тому, что поперечные усилия колеса передаются в бетон. Так DE 101 39 198 A1 описывает такое закрепление для рельсового элемента. Обозначенные там как “соединительные элементы” угловые направляющие плиты прилегают в каждом случае упорной поверхностью к опорной плите. Одновременно они входят в зацепление с соответствующими выемками бетонной шпалы.
Для высокоскоростных железнодорожных линий, линий с повышенными требованиями к шумоподавлению, поглощению вибраций и тому подобному, например в туннелях или для метро, прокладываются рельсовые пути и стрелки на так называемом “безбалластном пути” (монолитный путь). Безбалластный путь представляет собой в большинстве случаев плоскостную сплошную бетонную плиту, которая вместо верхнего строения пути из щебня служит в качестве нижнего строения для рельсовых путей. Для закрепления железнодорожного рельса на безбалластном пути используются в большинстве случаев рельсовые подкладочные плиты и промежуточные плиты, которые, по меньшей мере, частично гибки. При прокатывании колеса рельсового транспортного средства ходовой или рамный рельс прогибается из-за гибкого расположения, вследствие чего шум и вибрации гасятся.
Для того чтобы использовать вышеописанную систему крепления рельса с угловой направляющей плитой(ами) на безбалластном пути, должно создаваться по строительно-технологическим причинам выравнивание по высоте, например, по меньшей мере, в 20 мм, так как этот тип пути, в частности, в случае сплошной бетонной поверхности, не может выполняться полностью плоским.
Если теперь железнодорожный рельс или его рельсовая подкладочная плита, называемая также “стрелочной подушкой”, поднимается за счет плиты выравнивания по высоте, то должно обеспечиваться, что поперечное усилие колеса по-прежнему через угловую направляющую плиту(ы) надежно передается в бетон.
Для решения этой проблемы WO 2007/082553 A1 предлагает реализовывать фиксацию положения угловых направляющих плит не через выступы и соответствующие углубления в нижнем строении пути, а при помощи опорных уголков, которые закрепляются сбоку рядом с угловыми направляющими плитами на нижнем строении пути.
Недостаток этой системы заключается в том, что опорные уголки требует отдельного закрепления, реализованного винтами и дюбелями. В то время как требуются таким образом в целом четыре закрепления винтами/дюбелями на анкерное крепление, обычная система без опорных уголков требует лишь два закрепления, так как одним винтом одновременно закрепляется зажимная клемма и угловая направляющая плита. Ввиду допусков конструктивных элементов и производственных допусков, в частности бетонного тела, является в уровне техники далее затруднительным равномерно распределять поперечное усилие по нескольким установленным крепежным элементам. В этом смысле система согласно WO 2007/082553 A1 технически избыточна.
Задача изобретения заключается в том, чтобы предоставить улучшенную систему крепления рельса для закрепления рельса на нижнем строении пути, предпочтительно на безбалластном пути, в частности реализовать конструктивно простым образом компенсацию высоты.
Решается задача с помощью системы крепления рельса с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствования следуют из зависимых пунктов формулы изобретения, из последующего представления изобретения, а также из описания предпочтительных примеров осуществления.
Система крепления рельса согласно изобретению служит для закрепления рельса на нижнем строении пути. Нижним строением пути является предпочтительно безбалластный путь, например, основание из бетона. Однако система крепления рельса может также использоваться на других основаниях, например, на железнодорожных шпалах.
Система крепления рельса имеет, по меньшей мере, один фиксирующий орган для монтажа, соответственно, зажатия рельса на нижнем строении пути. Предпочтительно система крепления рельса применяется в паре; то есть предусмотрены предпочтительно по две системы крепления рельса на анкерное крепление, которые зажимают рельс или рельсовую подкладочную плиту в поперечном направлении справа и слева относительно нижнего строения пути.
“Поперечное направление” обозначает при этом то направление, которое расположено перпендикулярно к плоскости, которая образуется направлением продольной протяженности рельса, а также направлением силы тяжести. Поперечное направление соответствует таким образом направлению основной протяженности шпалы в смонтированном состоянии. Следует указать на то, что обозначения “вверху”, “внизу”, “вертикально”, “перпендикулярно”, “поперек”, “вдоль” и т.д. здесь однозначно заданы, так как рельс и система крепления рельса используются в смонтированном состоянии, как правило, в однозначном положении.
Согласно изобретению фиксирующий орган имеет: угловую направляющую плиту, которая приспособлена для того, чтобы в смонтированном состоянии отводить поперечные усилия от рельса в нижнее строение пути; и упорный элемент, который приспособлен для того, чтобы в смонтированном состоянии прилегать плотно встык, предпочтительно по существу в поперечном направлении, к угловой направляющей плите и находиться с геометрическим замыканием в выемке нижнего строения пути.
Другими словами упорный элемент действует в качестве модульного расширения системы крепления рельса, которое позволяет использовать фиксирующие органы обычной конструкции также в случае возможного выравнивания по высоте, например за счет использования дистанционной плиты. Таким образом, дальнейшие крепежные средства в виде винтов и дюбелей не требуются. Возможные допуски конструктивных элементов и производственные допуски, в частности в нижнем строении пути, могут легко компенсироваться и во время процесса монтажа, соответственно, зажатия выравниваются по существу автоматически.
Следует отметить, что представленные здесь компоненты, как например упорный элемент, угловая направляющая плита и тому подобное, могут состоять не только из одной части, но и из нескольких частей, если выполнение в виде одной части явно не указано. Если речь при этом идет о соединении с геометрическим замыканием, то достаточно частичного геометрического замыкания; то есть, по меньшей мере, часть контуров, соответственно, геометрий задействованных компонентов соответствуют друг другу.
Предпочтительно упорный элемент имеет выемку, которая приспособлена и имеет размеры для плотного встык опирания угловой направляющей плиты, в частности возможного выступа на ее нижней стороне, вследствие чего поперечное усилие особенно безопасно и надежно передается от угловой направляющей плиты на упорный элемент. Так выступ, соответственно, форма нижней стороны угловой направляющей плиты выполнен, например, таким образом, что последняя в случае нижнего строения пути с обычной геометрией желобков находится с геометрическим замыканием в соответствующей выемке нижнего строения пути. Таким образом, не должны производиться никакие модификации на фиксирующем органе, для того чтобы была возможность использования в сочетании с упорным элементом.
Предпочтительно упорный элемент имеет нижнюю сторону, которая приспособлена для прилегания ко дну выемки нижнего строения пути, а также наружную (в поперечном направлении и относительно рельса) боковую стенку, которая распространяется от нижней стороны под углом наклонно наружу и приспособлена для прилегания к соответствующей стенке выемки, вследствие чего геометрическое замыкание реализовано надежным и конструктивно простым образом.
Предпочтительно угол между нижней стороной и наружной боковой стенкой выбран таким образом, что немного наклоненное вниз поперечное усилие находится под углом в диапазоне от 45° до 90°, предпочтительно по существу перпендикулярно, к наружной боковой стенке. Таким образом, переданные от рельсов через угловую направляющую плиту и упорный элемент поперечные усилия колес безопасно и надежно отводятся в нижнее строение пути.
Предпочтительно упорный элемент имеет далее внутреннюю (в поперечном направлении и относительно рельса) боковую стенку, которая распространяется от нижней стороны под углом наклонно вовнутрь, так что упорный элемент имеет трапециевидное поперечное сечение (перпендикулярно продольной протяженности рельсов). Благодаря такому улучшению геометрического замыкания оптимизируется посадка упорного элемента и точность затяжки.
Предпочтительно система крепления рельса имеет дистанционную плиту для монтажа между рельсом и нижним строением пути. Дистанционная плита позволяет выравнивать возможные допуски конструктивных элементов и производственные допуски, в частности бетонного тела в случае безбалластного пути. Представленная здесь система крепления рельса делает возможным такое выравнивание по высоте, без того чтобы были необходимы модификации на системе крепления рельса.
Следует отметить, что обозначение “между” включает в себя как прямое, контактирующее обозначение, так и опосредованное, пространственное расположение. То есть в случае вышеуказанного варианта осуществления дистанционная плита не должна находиться в непосредственном контакте ни с рельсом, ни с нижним строением пути, а могут быть расположены между ними другие компоненты, плиты и тому подобное.
Так система крепления рельса имеет предпочтительно рельсовую подкладочную плиту, которая приспособлена для фиксации рельса, причем рельс в смонтированном состоянии находится в контакте с рельсовой подкладочной плитой, при помощи рельсового крепежа закреплен на ней, и угловая направляющая плита прилегает плотно встык к торцевой стороне рельсовой подкладочной плиты. Рельсовой подкладочной плитой является, например, фасонная деталь из стали. Рельсовая подкладочная плита имеет, например, участок фиксации рельса, который определяет положение рельса на рельсовой подкладочной плите и способствует фиксации рельса. Рельс зажимается далее предпочтительно одной или несколькими клеммами зажатия рельса и/или скобами зажатия рельса относительно рельсовой подкладочной плиты. Участок фиксации рельса, клемма зажатия рельса и скоба зажатия рельса образуют в этом случае примерную реализацию рельсового крепежа, который приспособлен для закрепления рельса на рельсовой подкладочной плите. Благодаря представленной здесь системе крепления рельса можно также компенсировать различные типы и размеры рельсовых подкладочных плит по высоте.
Предпочтительно система крепления рельса имеет, по меньшей мере, одну промежуточную плиту из гибкого материала, предпочтительно с динамической жесткостью примерно 200 кН/мм или менее, причем промежуточная плита расположена в смонтированном состоянии между нижним строением пути и рельсовой подкладочной плитой. Промежуточная плита улучшает укладку рельсовой подкладочной плиты и служит для ударной и акустической развязки между рельсом и нижним строением пути. Такая ударная и акустическая развязка особенно полезна и необходима в случае безбалластного пути. Кроме того, благодаря представленной здесь системе крепления рельса можно также компенсировать различные типы и размеры промежуточных плит по высоте.
Предпочтительно фиксирующий орган имеет зажимную клемму, которая приспособлена для того, чтобы прижимать рельс, предпочтительно за счет контактирования с рельсовой подкладочной плитой, с заданным усилием к нижнему строению пути и/или к угловой направляющей плите. С этой целью фиксирующий орган может быть выполнен таким образом, что его зажимная клемма охватывает концы рельсовой подкладочной плиты или подошвы рельса и прижимает вниз. Таким образом, рельс удерживается в вертикальном направлении. Зажимная клемма выполнена предпочтительно с высокой вертикальной усталостной прочностью, причем точная форма, толщина материала и коэффициент упругости могут варьироваться в зависимости от случая применения.
Предпочтительно угловая направляющая плита приспособлена для заданной фиксации положения и позиции, а также для опирания зажимной клеммы. Таким образом, можно надежно и на длительное время реализовывать необходимые удерживающие усилия, а также надежно отводить возникающие во время эксплуатации поперечные усилия.
Предпочтительно фиксирующий орган имеет дюбель и винтообразный крепежный элемент, который при помощи дюбеля закрепляется в нижнем строении пути. Наиболее предпочтительно фиксирующий орган выполнен таким образом, что дюбель может выворачиваться сверху из нижнего строения пути. Все компоненты могут тем самым заменяться простым образом. Это имеет место в частности также в том случае, если дюбель заделан в нижнем строении пути из бетона. Техническое обслуживание системы крепления рельса, замена компонентов и т.д. могут выполняться без разрушения или повреждения нижнего строения пути.
Вышеуказанная задача решается далее с помощью рельсового пути, включающего в себя рельс и, по меньшей мере, одну систему крепления рельса согласно вышеприведенному описанию, причем рельс при помощи системы крепления рельса смонтирован на нижнем строении пути, предпочтительно на безбалластном пути.
Признаки, технические эффекты, преимущества, а также примеры осуществления, которые были описаны в отношении системы крепления рельса, справедливы аналогичным образом для рельсового пути.
Предпочтительно по рельсу на анкерное крепление смонтировано при помощи двух противоположных в поперечном направлении систем крепления рельса на нижнем строении пути. Другими словами, система крепления рельса применяется предпочтительно в паре, вследствие чего рельс или рельсовая подкладочная плита зажимается в поперечном направлении справа и слева относительно нижнего строения пути.
Предпочтительно рельс является частью стрелки. Система крепления рельса может находиться, например, в области острякового рельса, соединительного рельса и/или крестовины стрелки. Система крепления рельса может гибко адаптироваться и одновременно обеспечивает надежную передачу усилия, в частности поперечного усилия, от колеса рельсового транспортного средства в нижнее строение пути.
Дальнейшие преимущества и признаки данного изобретения станут очевидными из последующего описания предпочтительных примеров осуществления. Описанные там признаки могут реализовываться по отдельности или в комбинации с одним или несколькими из изложенных выше признаков, если эти признаки не противоречат друг другу. Последующее описание предпочтительных примеров осуществления имеет место при этом со ссылкой на приложенные чертежи.
Показано:
фиг.1 - вид в поперечном разрезе системы крепления рельса для рельса, смонтированного на безбалластном пути; и
фиг.2 - увеличение фрагмента A с фиг.1.
Далее предпочтительные примеры осуществления описываются на основе фигур. При этом одинаковые, аналогичные или одинаково действующие элементы снабжены на фигурах идентичными ссылочными позициями, и от повторного описания этих элементов частично отказываются, для того чтобы предотвращать избыточность описания.
Система крепления рельса, изображенная на фиг.1 и 2, имеет рельсовую подкладочную плиту 1, называемую также “стрелочной подушкой”, для фиксации уложенного на нее рельса 2. Рельсовая подкладочная плита 1 является, например, фасонной деталью из стали и служит вместе с дальнейшими компонентами системы крепления рельса для того, чтобы надежно закреплять рельс 2 на нижнем строении 3 пути, которое является предпочтительно безбалластным путем из бетона.
В данном примере осуществления рельс 2 находится в области стрелки. По этой причине на фиг.1 показан дальнейший рельсовый участок 2` в двух положениях. Рельсовый участок 2` лежит на соответствующем участке рельсовой подкладочной плиты 1 и может перемещаться в поперечном направлении (левом/правом направлении на изображении фиг.1). Следует указать на то, что система крепления рельса может также использоваться за пределами стрелки, в зоне нормального рельсового пути. Точная форма рельсовой подкладочной плиты 1 может быть при этом адаптирована к соответствующему окружению применения и геометрии рельса.
Рельсовая подкладочная плита 1 имеет участок 1a фиксации рельса, который определяет положение рельса 2 на рельсовой подкладочной плите 1 и способствует фиксации рельса 2. Рельс 2 зажимается помимо этого одной или несколькими клеммами 1b зажатия рельса и/или скобами 1c зажатия рельса относительно рельсовой подкладочной плиты 1. Участок 1a фиксации рельса, клемма 1b зажатия рельса и скоба 1c зажатия рельса образуют примерную реализацию для рельсового крепежа, который приспособлен для закрепления рельса 2 на рельсовой подкладочной плите 1.
Между рельсовой подкладочной плитой 1 и нижним строением 3 пути может быть расположена промежуточная плита 4, которая является частью системы крепления рельса, из гибкого материала. Промежуточная плита 4 является, например, высокоупругой плитой из эластомера и предпочтительно имеет динамическую жесткость примерно 200 кН/мм или менее. Промежуточная плита 4 гарантирует оптимальное расположение рельсовой подкладочной плиты 1 и служит в качестве ударной и звуковой развязки между рельсом 2 и нижним строением 3 пути.
Далее система крепления рельса имеет дистанционную плиту 5, называемую также “плитой выравнивания по высоте”, которая находится предпочтительно под промежуточной плитой 4, для того чтобы компенсировать имеющиеся, возможно, допуски по высоте нижнего строения 3 пути. Дистанционная плита 5 может быть изготовлена из металла или пластика.
Промежуточная плита 4 и дистанционная плита 5 могут быть также реализованы совместно за счет одной единственной плиты, которую в этом случае следует также называть “дистанционной плитой”, для того чтобы было ясно, что эта плита может иметь в зависимости от положения применения различные толщины, для того чтобы была возможность компенсировать возможные различия по высоте нижнего строения 3 пути, которые встречаются в частности в случае безбалластного пути. Предпочтительно выравнивание по высоте дистанционной плитой 5 составляет до 20 мм.
Рельсовая подкладочная плита 1 зафиксирована в своем положении на нижнем строении 3 пути при помощи двух фиксирующих органов 6. На каждой стороне в поперечном направлении в каждом случае один из фиксирующих органов 6 (точнее говоря, их описанные далее внизу угловые направляющие плиты 8) расположен плотно встык перед торцевой стороной рельсовой подкладочной плиты 1. Находящиеся в контакте торцевые стороны рельсовой подкладочной плиты 1 и фиксирующих органов 6 могут иметь ответные формы (выступы, углубления и т.д.), для того чтобы реализовывать соединение с геометрическим замыканием. Таким образом, предотвращается продольное блуждание рельсовой подкладочной плиты 1. Фиксирующие органы 6 и/или рельсовая подкладочная плита 1 могут иметь другие или дополнительные средства для соединения с геометрическим и/или силовым замыканием, для того чтобы обеспечивать надежную фиксацию рельсовой подкладочной плиты на нижнем строении 3 пути.
Фиксирующие органы 6 имеют в каждом случае зажимную клемму 7, которые охватывают концы рельсовой подкладочной плиты 1 и прижимают ее с определенным усилием к нижнему строению 3 пути. Таким образом, рельсовая подкладочная плита 1 фиксируется в вертикальном направлении. Зажимные клеммы 7 выполнены с оптимальным зажимным усилием и высокой усталостной прочностью в вертикальном направлении, причем точная форма, толщина материала и коэффициент жесткости могут варьироваться в зависимости от случая применения.
Фиксирующие органы 6 имеют далее в каждом случае угловую направляющую плиту 8, нижние стороны которых имеют в каждом случае выступ 8a. Выступ 8a, соответственно, контур нижней стороны угловой направляющей плиты 8 выполнен таким образом, что она в случае обычного монтажа, например, на железнодорожной шпале с обычной желобчатой геометрией находилась бы с геометрическим замыканием в соответствующей выемке нижнего строения пути. Угловые направляющие плиты 8 служат для определенного направления и опирания зажимных клемм 7 и выполнены таким образом, что поперечные усилия колес отводятся наружу в нижнее строение 3 пути.
Угловые направляющие плиты 8 имеют в каждом случае сквозное отверстие 8b, через которое проходит соответствующий крепежный элемент 9. Крепежный элемент 9 выполнен в данном примере осуществления в виде винта, который при помощи дюбеля 10 закрепляется в нижнем строении 3 пути. Все компоненты системы крепления рельса посредством затягивания винтообразного крепежного элемента 9 как прижимаются друг к другу, так и закрепляются на нижнем строении 3 пути.
В данном примере осуществления угловая направляющая плита 8 находится в непосредственном контакте с рельсовой подкладочной плитой 1. Альтернативно угловая направляющая плита 8 может вставляться в предусмотренную для нее раму (не показана), например для того чтобы была возможность оснащать систему крепления рельса таким образом модульно различными типами угловых направляющих плит 8.
Для того чтобы была возможность возникающие во время эксплуатации поперечные усилия колес также в случае выравнивания по высоте при помощи дистанционной плиты 5, промежуточной плиты 4 и тому подобного надежно отводить через угловые направляющие плиты 8 в нижнее строение 3 пути, система крепления рельса имеет далее два упорных элемента 11, которые расположены на каждой стороне в поперечном направлении плотно встык перед соответствующей угловой направляющей плитой 8.
Упорные элементы 11 находятся с геометрическим замыканием в соответствующей выемке 3a нижнего строения 3 пути. Форма выемок, то есть желобковая геометрия, отличается, как правило, от формы/геометрии системы крепления рельса без выравнивания по высоте, то есть в частности от формы/геометрии обычной железнодорожной шпалы.
Упорные элементы 11 имеют в свою очередь в каждом случае выемку 11a, которые приспособлены и имеют размеры для плотного встык опирания угловых направляющих плит 8. С этой целью выемка 11a соответствует, например, приблизительно обычной желобковой геометрии, так что выступ 8a угловой направляющей плиты находится в смонтированном состоянии с геометрическим и/или силовым замыканием в выемке 11a.
Согласно одному конкретному варианту осуществления упорные элементы 11 имеют нижнюю сторону 11b (см. фиг.2), которая прилегает ко дну выемки 3a нижнего строения 3 пути. Исходя из нижней стороны 11b, боковые стенки 11c распространяются при рассмотрении в поперечном направлении в виде трапеции, то есть под наклоном вверх. Они находятся с соответствующими стенками выемки 3a в плоскостном контакте, вследствие чего достигается геометрическое замыкание между выемкой 3a и упорным элементом 11. Геометрическое замыкание, в частности угол между нижней стороной 11b и наружной боковой стенкой 11c, выбран при этом таким образом, что немного наклоненное вниз поперечное усилие F (см. фиг.1) надежно отводится в нижнее строение 3 пути, без того чтобы анкерное крепление постоянно при этом разъединялось. Предпочтительно поперечное усилие F и наружная боковая стенка 11c образуют угол в диапазоне от 45° до 90°, наиболее предпочтительно по существу или приблизительно в 90°.
Упорный элемент 11 действует таким образом в качестве модульного расширения системы крепления рельса, которое позволяет использовать фиксирующие органы 6 обычной конструкции и структуры также в представленном здесь случае выравнивания по высоте. В частности дальнейшие крепежные средства в виде винтов и дюбелей не требуются. На рельс 2 достаточно два фиксирующих органа 6, крепежные элементы 9 которых одновременно зажимают и закрепляют соответствующие зажимные клеммы 7, угловые направляющие плиты 8 и упорные элементы 11. Возможные допуски конструктивных элементов и производственные допуски, в частности в нижнем строении 3 пути, могут легко компенсироваться и во время процесса зажатия выравниваются по существу автоматически.
Вышеописанная система крепления рельса наиболее подходит для монтажа на выполненном из бетона безбалластном пути, причем дюбели 10 введены в бетон и в любое время после установки могут без демонтажа рельсовой подкладочной плиты 1 выворачиваться из нее вверх и заменяться. Все компоненты могут таким образом просто заменяться. Следует отметить, что система крепления рельса может также применяться без дистанционной плиты 5 и/или промежуточной плиты 4 на обычных железнодорожных шпалах.
Если это применимо, все отдельные признаки, которые изображены на примерах осуществления, могут комбинироваться друг с другом и/или заменяться, не выходя за объем изобретения.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1 рельсовая подкладочная плита
1a участок фиксации рельса
1b клемма зажатия рельса
1c скоба зажатия рельса
2 рельс
2` рельсовый участок
3 нижнее строение пути
3a выемка
4 промежуточная плита
5 дистанционная плита
6 фиксирующий орган
7 зажимная клемма
8 угловая направляющая плита
8a выступ
8b сквозное отверстие
9 крепежный элемент
10 дюбель
11 упорный элемент
11a выемка
11b нижняя сторона
11c боковая стенка
F поперечное усилие.