РЕЛЬСОВЫЙ ПУТЬ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
RAIL TRACK AND METHOD TO MANUFACTURE RAIL TRACK

Настоящее изобретение относится к рельсовому пути из бетонных плит с рельсами для направления рельсового подвижного состава, например железнодорожных или трамвайных линий, при этом рельсы на плитах утоплены соответственно в паз и проложены в упругой оболочке, рельсы имеют головку, шейку и подошву, и минимальная ширина паза превышает максимальную ширину подошвы рельса; изобретение относится также к способу изготовления соответствующего рельсового пути.
Из АТ 403386 известен рельсовый путь из бетонных плит и рельсов, в котором различные бетонные плиты применяются в форме базисных плит и внутренних плит. Базисная плита и внутренняя плита расположены со смещением одна относительно другой и образуют за счет этого зубчатое зацепление и таким образом соединение друг с другом смежных плит. В зоне рельсов базисная плита и внутренняя плита имеют зазор, в котором рельс соответственно зажимается эластомерными профилями на его шейке. Для этого могут быть использованы различные типы рельсов, которые различаются, в частности, формой соответствующей подошвы. При использовании рельса с утолщенной подошвой рельс может быть вдавлен в эластомерный профиль. Недостатком этого исполнения является затратная конструкция с различными бетонными плитами, которые необходимо подгонять одну к другой. Также из-за отклонений (допусков) бетонных плит в зоне линии рельсов на рельс действуют различные зажимные усилия. Это делает невозможной точную прокладку рельсов.
Далее, из DE 19604887 С2 известно бесщебеночное верхнее строение пути, в котором используют рельсы с утолщенной подошвой. В плитах в зоне рельсов предусмотрены пазы, которые заполняют упругим профильным элементом. В упругий профильный элемент укладывают рельс, подошва которого образует ответную поверхность относительно профильного элемента. Плиты состоят из монолитного бетона и изготовлены на месте, например, по технологии скользящей опалубки. Отдельные плиты соединены основанием, но расположены на расстоянии одна от другой. В зазорах между смежными плитами расположены зажимные тела, которые предохраняют рельсы от продольных удлинений или продольных смещений. Недостаток этого исполнения состоит в том, что отдельные плиты уже во время изготовления должны точно воспроизводить линию рельсового пути. Изготовленные в первой плите пазы должны при изготовлении следующей плиты точно соосно совпадать с ее пазами. Корректировка невозможна без особенно больших затрат. Кроме того, из-за независимых друг от друга плит при оседании основания рельсовый путь подвержен большим повреждениям, так как отдельные плиты выпадают из прямой линии рельсового пути и, следовательно, даже могут привести к разъединению крепления рельсов в профильном элементе. Это может представлять большую опасность для технической эксплуатации железной дороги.
Задача предлагаемого изобретения заключается в том, чтобы за счет простых и одинаковых конструктивных элементов создать надежный и быстро возводимый рельсовый путь для движения рельсового подвижного состава.
Задача решается посредством рельсового пути из бетонных плит с рельсами для направления рельсового подвижного состава, например железнодорожных или трамвайных линий, при этом рельсы утоплены соответственно в паз плиты и проложены в упругой оболочке. Рельсы имеют головку, шейку и подошву, при этом минимальная ширина бетонного паза превышает максимальную ширину подошвы рельса. Подошва рельса выполнена преимущественно с утолщением, в частности клиновидной, для облегчения монтажа рельса в упругой оболочке, а также обеспечения фиксации рельса в вертикальном направлении вверх.
Бетонные плиты представляют собой готовые элементы, которые изготовлены одинаковыми. На торцах готовых элементов предусмотрены позиционирующие элементы и скрепляющие элементы, которыми отдельные смежные бетонные плиты жестко соединены одна с другой. Рельсы длиннее соответствующих плит, и благодаря специальному исполнению подошвы рельса и паза в бетонной плите они вдавливаются в упругую оболочку нескольких плит. Посредством позиционирующих элементов и скрепляющих элементов смежные бетонные плиты заданным образом соединены одна с другой и образуют сплошной, единообразно действующий рельсовый путь. Легкие оседания основания под бетонной плитой не сразу приводят к смещению по высоте бетонной плиты относительно смежных плит, поэтому рельсы по-прежнему надежно проложены в пазу и упругой оболочке. Рельсы и бетонные плиты образуют непрерывный рельсовый путь, который обеспечивает надежную и бесперебойную эксплуатацию рельсового подвижного состава железнодорожных или трамвайных линий. Простые и одинаковые плиты образуют так же, как рельсы, единую сборку и обеспечивают, таким образом, стабильный рельсовый путь без множества различных конструктивных элементов, которые вследствие своих отклонений (допусков) при изготовлении или укладке могли бы создать слабые места в рельсовом пути.
Преимущественным образом рельсы сварены бесконечно друг с другом. В результате образуется очень длинный непрерывный рельсовый путь наподобие скоростных автострад с твердым покрытием. Но благодаря простому методу возведения рельсовый путь согласно изобретению экономически эффективен также для движущегося более медленно рельсового подвижного состава.
При условии, что упругая оболочка состоит из полиуретанового слоя, обеспечивается очень простое изготовление этой оболочки. Она может быть изготовлена из плитообразного материала и заделана в сборный бетонный элемент или может соответствовать по существу форме заанкеренного в железобетонной плите рельса. Полиуретан очень хорошо подходит для глушения шумов и демпфирования колебаний, а также представляет собой длительно действующий материал, который может противостоять возникающим воздействиям окружающей среды.
При условии, что упругая оболочка представляет собой по существу бесконечный профиль, обеспечивается очень быстрая и простая укладка оболочки в несколько из имеющихся плит рельсового пути. Но может быть предусмотрено также, что в каждую отдельную плиту твердого дорожного пути помещают отдельные оболочки, отделены от оболочки смежной плиты.
Упругая оболочка преимущественно состоит по существу из конструктивного элемента неизменной в поперечном сечении толщины. Поэтому изготовление оболочки может быть простым и экономически выгодным. Изготовление может осуществляться в этом случае непосредственно из плитообразного или экструдированного материала. Большие преимущества показал также литой формованный элемент для упругой оболочки. Частью формы может служить, например, рельс. Формованный элемент, если его отливают или экструдируют, может иметь также различную толщину.
Позиционирующие элементы бетонных плит состоят преимущественно по меньшей мере из выступа и стакана на торцах плит, которые обращены к смежным плитам. При этом выступ первой плиты взаимодействует со стаканом смежной второй плиты, так что происходит своего рода зубчатое зацепление между двумя соседними плитами. При этом зубчатое зацепление может быть таким, что уже за счет этого образуется точное позиционирование плит друг относительно друга, но допустимо также, что юстировка взаимного расположения плит возможна также на месте. Во всяком случае, позиционирующие элементы способствуют тому, что смежные плиты в достаточной степени соединены между собой, чтобы обеспечить надежное крепление рельса.
Для простого соединения между собой смежных плит предпочтительно, если скрепляющие элементы расположены сбоку на плитах. Для этого предлагаются, в частности, болты, которые на боковых торцевых поверхностях плит проходят от первой плиты во вторую соседнюю плиту. Закрепление болтов в смежных плитах осуществляется, например, пластмассовыми дюбелями, которые вставляют в плиту. Болты могут быть анкерными, что может создавать определенный предварительный натяг для обеспечения надежного соединения соседних плит.
Преимущественно плиты укладывают на щебеночную балластную постель. Это особенно экономически выгодная и достаточная, в частности для транспортных средств с низким скоростным диапазоном, укладка плит.
Чтобы избежать проникновения дождевой воды в зазор между смежными плитами и размывания основания или коррозии болтов, особенно предпочтительно, если между смежными плитами расположен уплотнительный профиль. Уплотнительный профиль прокладывают до болтового скрепления плит, и болтовое соединение плотно запрессовывает его в зазор между двумя плитами.
Если паз оболочки имеет одинаковую или меньшую ширину, чем ширина шейки рельса, то это может влиять на зажимное усилие рельса. При меньшей ширине паза упругая оболочка спрессовывается сильнее, если рельс находится во встроенном состоянии, чем когда в ненагруженном состоянии паз является более широким. При этом увеличивается сопротивление смещению (проталкиванию) рельса.
Если плита изготовлена из материала, например высокопрочного бетона и/или с поверхностной структурой, она пригодна непосредственно для езды уличных транспортных средств. Это позволяет создать быстро возводимый и экономически выгодный дорожный путь.
Преимущественно головка вдавленных в плиту рельсов имеет большую ширину, чем их подошва. Поэтому рельс своей головкой может опираться на упругую оболочку и быть позиционирован с очень большой точностью.
Паз расположен в плите или в утолщении на плите. Если он расположен в самой плите, то создается, например, возможность того, что плита может быть пригодна для езды транспортных средств на резиновом ходу. Конструкция с утолщением позволяет использование дополнительного звукоизоляционного материала и усовершенствований для предотвращения загрязнения рельса и удаления дождевой воды или снега.
В частности, для лучшего отвода воды предпочтительно, если в утолщениях предусмотрены промежутки до плиты. Таким образом, накопившаяся между рельсами дождевая вода может стекать по бокам плиты.
В способе изготовления согласно изобретению рельсового пути из бетонных плит с рельсами для направления рельсового подвижного состава, например железнодорожных или трамвайных линий, рельсы расположены в плите соответственно в пазу и проложены в упругой оболочке.
Плиту, после изготовления плиты и паза, монтируют в рельсовый путь и, наконец, рельсы вдавливают в упругую оболочку нескольких последовательно расположенных плит. Как правило, дополнительный монтаж рельса не требуется, поэтому монтаж рельса может осуществляться очень быстро. Кроме того, рельс очень точно позиционируют и одновременно обеспечивают его амортизацию.
Плиту преимущественно бетонируют с шаблонными рельсами, которые после отвердевания плиты вновь удаляют из плиты. При этом шаблонные рельсы могут создать уже готовую необходимую форму паза. Однако возможно также, что они лишь примерно задают будущую форму паза, а точная форма создается затем, например, обработкой резанием. Это может давать преимущества при удалении шаблонного рельса, если при этом исключаются, например, поднутрения или слишком небольшие скосы формы.
Если упругую оболочку бетонируют как встроенный элемент вместе с шаблонным рельсом и она остается в плите после удаления из плиты шаблонного рельса, то это исключает отдельный монтаж оболочки. То есть плита уже подготовлена для монтажа рельса.
Если шаблонный рельс соответствует размерам рельса и упругой оболочки и упругую оболочку заделывают в плиту после удаления шаблонного рельса, то при использовании, в частности, оболочки, представляющей собой по существу бесконечный профиль, монтаж профиля и рельса осуществляется очень быстро. При этом в оболочке имеется также небольшое число стыков, что улучшает долговечность оболочки. В этом случае упругую оболочку после монтажа плиты в рельсовый путь предпочтительно заделывают в плиту или предпочтительно в несколько плит.
Для особенно точного по размерам изготовления паза его изготовляют предпочтительно посредством обработки шлифованием и/или фрезерованием. При этом он может полностью заделываться в плиту. При использовании шаблонного рельса принципиальную форму в этом случае создают с припуском, а точную форму изготовляют обработкой резанием.
Если упругую оболочку изготовляют вначале независимо от плиты и оболочку позиционируют как встроенную деталь во время бетонирования сборного элемента в опалубку плиты, то обеспечивается позиционирование оболочки, служащей для удержания рельса, буквально с технологической точностью соответственно ширине колеи или соответственно ходу колеи в кривой. Чтобы получить желательную поверхность плиты, является предпочтительным, если ее бетонируют головке, то есть будущей верхней стороной плиты вниз в опалубке. Соответствующая поверхность плиты может быть получена за счет создания специальной формы опалубки. После отвердевания бетона плиту освобождают от опалубки и монтируют в рельсовый путь. Наконец, рельс вдавливают в упругую оболочку нескольких плит.
Благодаря применению оболочки как встроенной детали при изготовлении сборных бетонных плит достигается большая точность и, кроме того, удается избежать дополнительных затрат на укладку упругой оболочку в отдельно изготовленный паз. Также обеспечивается то, что между оболочкой и пазом сборной бетонной части отсутствуют отклонения по допускам, в которые может проникнуть дождевая вода и разрушить оболочку или бетон. В отличие от заливки зазора между рельсом и пазом эластомером, предлагаемое изобретение обеспечивает также, что эластомер фактически равномерно охватывает рельс и исключаются нежелательные пустоты из-за неправильной заливки. Заливка готовой оболочки бетоном сборной плиты позволяет обеспечить долговременное, равномерное и очень точное позиционирование и фиксацию рельса. Вдавливание рельса в оболочку обеспечивает быстрый монтаж и при необходимости демонтаж рельса. Юстировка рельса на месте, как правило, не требуется.
Особенно предпочтительным является, если рельс используют для позиционирования оболочки при бетонировании сборной плиты и после освобождения плиты от опалубки рельс удаляют. Таким образом просто обеспечивается точное и свободное поддержание формы оболочки, необходимой в дальнейшем для монтажа рельса. Вследствие того, что рельс может вдавливаться в упругую оболочку и вновь извлекаться из нее, применение одного такого рельса для позиционирования оболочки при бетонировании представляется очень выгодным.
Если рельсы бесконечно сваривают между собой вне плиты и затем помещают в оболочку, создается таким образом дополнительное соединение друг с другом отдельных сборных бетонных плит. Бесконечно сваренные рельсы образуют, наряду с предусмотренными в плитах позиционирующими и скрепляющими элементами, дополнительную фиксацию соседних плит друг с другом. Достигнутая таким образом фиксация ширины колеи обеспечивает также надежную эксплуатацию рельсового пути.
Особенно преимущественно, если бесконечно сваренные между собой рельсы вдавливают в оболочку. Это осуществляется, например, так, что рельсоукладчик перемещается по двум уже проложенным рельсам и вновь прокладываемые секции рельсов укладывает на паз. За счет собственного веса рельсоукладчика рельс постепенно вдавливается в паз и между оболочкой. Таким образом реализуется непрерывный и очень быстро осуществляемый способ укладки бесконечно сваренных между собой рельсов в паз сборной плиты.
Для рельсового пути подвижного состава железнодорожных или трамвайных линий, которые эксплуатируются лишь при низких скоростях и небольшом весе, экономически выгодно и вполне достаточно, если плиты уложены на щебеночную балластную постель. Это позволяет обеспечить достаточную несущую способность. Разумеется, известным способом также может быть осуществлена заливка сборных плит с основанием.
С завершением позиционирования плит относительно друг друга в рельсовом пути и соединением их между собой создается непрерывный рельсовый путь, который обеспечивает точно позиционированное и долговременное крепление рельсов в плитах. Соединение плит осуществляется преимущественно посредством резьбового соединения. При этом плиты прижимают одну к другой, что способствует, таким образом, созданию прочного рельсового пути.
Чтобы избежать проникновения дождевой воды в зазоры между плитами рельсового пути, предпочтительно, если стыки между двумя соседними плитами уплотнены.
Если паз оболочки имеет одинаковую или меньшую ширину, чем ширина шейки рельса, то это может влиять на зажимное усилие рельса.
Другие преимущества изобретения описаны в нижеследующих примерах осуществления. Показано:
Фиг.1 - вид сверху сборной плиты согласно изобретению;
Фиг.2 - фрагмент торцевой поверхности сборной плиты;
Фиг.3 - продольный разрез в соединительном месте двух сборных бетонных плит;
Фиг.4 - соединительное устройство двух сборных бетонных плит;
Фиг.5 - поперечное сечение уложенной сборной бетонной плиты;
Фиг.6 и 7 - поперечное сечение уложенной сборной бетонной плиты с утолщением и
Фиг.8 - вид сбоку плиты с утолщением.
На Фиг.1 показан вид сверху сборной бетонной плиты 1, которая соединена с соседними сборными бетонными плитами 1' и 1”. В сборной бетонной плите 1 уложены параллельно друг другу два рельса 2. Рельсы 2 непрерывно направлены соответственно в оболочке. На обращенных друг к другу торцевых поверхностях сборных бетонных плит 1 и 1' или 1 и 1” расположены позиционирующие элементы соответственно в форме двух выступов 4 и двух стаканов 5. Выступы 4 и стаканы 5 входят друг в друга и осуществляют таким образом позиционирование относительно друг друга сборных бетонных плит 1, 1' и 1”. Кроме того, предусмотрены скрепляющие элементы, посредством которых плиты 1, 1' и 1” соединены между собой. Скрепляющие элементы представляют собой болты 6, которые от бокового края соответствующей плиты 1, 1' и 1” наклонно ввинчены в соседнюю плиту 1, 1' и 1”. Обе смежные плиты таким образом жестко стянуты друг с другом и тем самым образуют прочный (жесткий) рельсовый путь, обеспечивающий непрерывную и сквозную укладку рельса 2 в оболочку 3. Посредством скрепляющих элементов плиты 1, 1' и 1” настолько жестко соединены одна с другой, что они менее восприимчивы к отдельным осаждениям основания и, кроме того, способны выдержать большие нагрузки, чем если бы они создавали прерывистую укладку рельсов 2, не будучи соединенными друг с другом.
На Фиг.2 показан фрагмент торцевой поверхности сборной бетонной плиты 1. При этом видно, что рельс 2 утоплен в паз сборной бетонной плиты 1. Рельс 2 охвачен оболочкой 3, которая плотно расположена в пазу плиты 1. Рельс 2 состоит из головки 7, шейки 8 и подошвы 9. Подошва 9 рельса выполнена с утолщением и тем самым создает жесткое расположение рельса внутри оболочки 3, так как шейка 8 рельса выполнена более тонкой, чем подошва 9 рельса. Кроме того, ширина b подошвы 9 рельса меньше ширины В паза в плите 1. Ширина В рассчитана таким образом, что при вдавливании или извлечении рельса 2 через зону, в которой расположена шейка 8 рельса в собранном состоянии, может быть обеспечено прохождение подошвы 9 рельса. Далее, ширина В должна быть рассчитана так, что в этом месте может проходить даже ширина b подошвы 9 рельса вместе с сжатой оболочкой 3. При этом должно быть также достаточное сопротивление для создания соответствующей фиксации рельса 2 в пазу. Лишь посредством усилия, приложенного дополнительно к ожидаемым, рельс 2 в целях монтажа может быть вдавлен в паз или вновь извлечен из него. Кроме того, головка 7 рельса шире, чем подошва 9 рельса.
В изображении на Фиг.2 показан также фрагмент выступа 4. Выступ 4 выполнен конусно для обеспечения простого ввода и центрирования смежных плит 1.
На Фиг.3 изображен разрез позиционирующих элементов двух плит 1 и 1'. Позиционирующие элементы состоят из выступа 4 и стакана 5, в который входит выступ 4. Выступ 4 и стакан 5 выполнены конусными для обеспечения центрирования плит 1 и 1', когда они стыкуются друг с другом. Для уплотнения зазора между плитами 1 и 1' на верхней стороне плит 1 и 1' вставляют уплотнительный профиль 10. Когда плиты 1 и 1' стыкуют и соединяют друг с другом, уплотнительный профиль 10 сплющивают и он уплотняет зазор от проникновения дождевой воды.
На Фиг.4 изображен фрагмент двух боковых поверхностей двух плит 1 и 1' с соответствующими скрепляющими элементами. Скрепляющие элементы состоят из болтов 6, которые выходят из первой плиты 1, 1' и наклонно ввинчены во вторую плиту 1, 1'. Для этого в соответствующем месте в плиту 1, 1' вставлен дюбель 11. Болты 6 предпочтительно анкерные, так что создается определенный предварительный натяг, чтобы плиты 1 и 1' прижать одну к другой с определенной силой.
На Фиг.5 показан фрагмент торца плиты 1 в уложенном состоянии. Плита 1 в этом варианте осуществления уложена на щебеночную балластную постель 12, которая расположена на несущем слое 13. На верхней стороне плиты 1 рельс 2 не полностью утоплен в плиту 1, а по существу находится заподлицо с поверхностным слоем 14. Поверхностный слой 14, который может служить для уплотнения плиты 1 или также, например, покрытием пути для уличного транспорта, наносят поверх плиты 1. Оболочка 3 расположена также в зоне поверхностного слоя 14 между поверхностным слоем 14 и рельсом 2. Поверхностный слой 14 может быть изготовлен вместе со сборной бетонной плитой 1 или позже нанесен на сборную бетонную плиту 1.
Плита 1 может быть изготовлена полностью или частично из бетона, например из высокопрочного бетона, поэтому верхняя сторона плиты 1 пригодна непосредственно для езды уличных транспортных средств. Для этого при изготовлении плиты 1 в опалубку вкладывают матрицу, которая на верхней стороне плиты 1 отображает структуру дорожного полотна. Так, например, на верхней стороне плиты 1 или поверхностного слоя 14, если он выполнен соответствующим образом, может быть изготовлена «обработанная щеткой» структура.
Если паз оболочки 3 имеет одинаковую или меньшую ширину n', чем ширина n шейки 8 рельса, это может влиять на зажимное усилие рельса 2. Если ширине n' не встроенного в паз рельса 2 меньше n, то упругая оболочка запрессовывается сильнее, если рельс 2 находится во встроенном состоянии, чем, если в ненагруженном состоянии паз равен шейке 8 рельса.
На Фиг.6 и 7 показано изображение изобретения, в котором рельс 2 встроен в утолщение (нарост) 20 на сборной бетонной плите 1. При этом рельс 2 в данном случае по самую головку 7 встроен в упругую оболочку. В другом изображении головка 7 рельса выступает из оболочки.
На Фиг.8 изображен вид сбоку плиты 1 с утолщением 20. При этом видно, что ниже рельса 2 или непоказанной здесь оболочки, как всегда, образуется отверстие к плите 1, через которое между двумя параллельно расположенными рельсами 2 колеи может стекать накопившаяся дождевая или талая вода. Отверстия представляют собой промежутки в утолщении 20, которые предпочтительно, как здесь изображено, расположены в зоне надрезов в плите 1, которые представляют собой места ослабленного сечения плиты 1.
Изобретение не ограничено представленными примерами осуществления. Всегда возможны комбинации или изменения в рамках действующей формулы изобретения. Например, могут быть применены отличные от показанных профили рельса или упругие оболочки могут иметь другую форму, чем рельс.