ФИКСИРУЮЩИЙ БЛОК ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЭПЮРЫ ШПАЛ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ МАГИСТРАЛЕЙ, ДЛИННОСОСТАВНОГО И ТЯЖЕЛОВЕСНОГО ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ (ВАРИАНТЫ)
FIXING BLOCK FOR SECURING DIAGRAM OF SLEEPERS OF RAILWAY TRACK FOR HIGH-SPEED NETWORKS, LONG-DISTANCE AND HEAVY TRAIN TRAFFIC

Изобретение касается технологии содержания путевого хозяйства железнодорожного транспорта и относится к области железнодорожного строительства, а именно к конструкции верхнего строения железнодорожного пути - скреплениям рельсошпальной решетки, предназначенным для использования на шпалах бесстыкового и звеньевого пути, брусьях стрелочных переводов с рельсами всех типов, и представляет собой устройство для соединения по утвержденным эпюрам всех видов шпал в жесткую конструкцию, обеспечивающую повышенную поперечную и продольную устойчивость рельсошпальной решетки на балластных основаниях.
Из уровня техники для повышения сопротивляемости смещению железнодорожного пути в горизонтальной и вертикальной плоскостях известны изобретения:
1. Для звеньевого пути с деревянными шпалами:
- рельсовое скрепление на деревянном основании (Басилов В.В. и др. «Справочник инженера-путейца». Т. 1. - М.: Транспорт, 1972, с. 289, рис. 14 и 15, с. 311, рис. 41), содержащее металлическую подкладку, обшивочные и основные костыли, а также пружинный противоугон;
- противоугон скобообразной формы, охватывающий подошву рельса и упирающейся нижней частью боковой поверхности в верхнюю часть шпалы (авторское свидетельство SU 61017 А1 Е01В 13/02, 1942 г.);
- пружинный противоугон с уменьшенными усилиями для надевания на подошву рельса и снижения напряжений в материале подошвы рельса и остаточных деформаций противоугона (авторское свидетельство SU 91741 A1 Е01В 13/02, 1951 г.).
2. Для конструкций пути со стальными шпалами коробчатого сечения:
- стальная шпала, достаточная жесткость которой достигается при минимальном расходе металла на производство. При хранении такого вида шпал требуется меньшая площадь для складирования, так как они входят одна в другую (патент RU 2013479 C1 Е01В 3/16, 1994 г.);
- стальная шпала с повышенной несущей способностью, выполненная с пазом на ее верхней полке и образованная двумя арочными сводами, симметрично расположенными по обе стороны относительно паза (патент RU 2113576 C1 Е01В 3/16, 1998 г.).
3. Для бесстыкового пути с железобетонным основанием:
- железобетонная шпала, включающая в себя устройство увеличения сопротивления ее перемещениям поперек и вдоль пути, расположенное на концевых участках шпалы (патент Германии 839363 Е01В 3/28, 1952 г.);
- цельнобрусковая, предварительно напряженная, струнобетонная железобетонная шпала, в которой нижняя постель плоская или в ее средней части она имеет выемку (Шахунянц Г.М. «Железнодорожный путь». М. Транспорт.1987 г., с. 196-197);
- железобетонная шпала, включающая в себя арматуру и устройство для увеличения ее сопротивления перемещениям поперек и вдоль пути (патент RU 2155836 C1 Е01В 3/28, опубл. 10.09.2000 г., Бюл. №25);
- железобетонная шпала, выполненная в виде армированного бруса с переменным подлине поперечным сечением (патент RU 2504611 С2 Е01В 3/28, Е01В 3/32, опубл. 20.01.2014 г., Бюл. №2).
4. Для строений пути с универсальными конструкциями шпал:
- шпала с ломаной s-образной формой в плане, состоящая из двух опорных площадок для крепления рельсов, среднего участка, исполненного в продольном сечении вогнутым, и двух упорных поверхностей, выполненных по радиусу. Такая конструкция обеспечивает повышение боковой и продольной жесткости железнодорожного пути (патент RU 2040620 C1 Е01В 3/00, 1995 г.).
Недостатками всех вышеперечисленных конструкций рельсошпальной решетки с различными видами шпал и скреплений являются: повышенная материалоемкость и невысокая функциональность изделия, которая не учитывает особенностей обслуживания и эксплуатации участков пути: с неустойчивым земляным полотном, со значительным диапазоном температурного режима эксплуатации, в зоне рельсовых стыков и смежных переходов от одного вида скрепления или основания железнодорожного пути к другому. При укладке известных конструкций шпал на балластные призмы не в полной мере обеспечивается необходимое сопротивление перемещениям рельсошпальной решетки вдоль и поперек пути, особенно в сложных температурных условиях эксплуатации: на грузонапряженных ходах, при высокоскоростном и тяжеловесном движении поездов, что вызывает возникновение угрожающих безопасности движения поездов неисправностей пути - угон, выброс, перекошенность шпал, рихтовка и просадки с возможным последующим изломом рельсов. При этом для увеличения жесткости и устойчивости конструкции рельсошпальной решетки не используются устройства, соединяющие между собой через существующие скрепления несколько шпал в единый узел.
За прототип выбрана общеизвестная конструкция крепления рельсов к цельнобрусковой железобетонной, деревянной или стальной шпале различными типами рельсовых скреплений (КБ, К2, ДО, БП, ЖБ, ЖБР, АРС и др.), которые в существенной степени определяют надежность, параметры геометрии и пространственную жесткость рельсовой колеи, а также условия взаимодействия подвижного состава и пути с учетом стоимости строительства и затрат в течение жизненного цикла. Конструкции с промежуточными рельсовыми скреплениями должны уменьшать уровень вибраций, передающийся от рельсов на шпалы, балласт и земляное полотно, и обеспечивать электроизоляцию рельсовых нитей на участках пути с автоблокировкой и электротягой поездов. Наибольшее распространение на железобетонном подрельсовом основании получило клеммно-болтовое (КБ) скрепление, в котором требуемое усилие прижатия подкладки к шпале обеспечивается следующим способом: к завинчиваемой гайке пары «закладной болт - гайка» прикладывается соответствующий крутящий момент, сжимающий пружинную шайбу и прижимающий ее через изоляционную пластиковую втулку с металлической скобой к подкладке (Технические указания по устройству, укладке и содержанию бесстыкового пути. - М.: Транспорт, 1992, с. 8, п. 2.6.1; Технические условия на работы по ремонту и планово-предупредительной выправке пути. - М.: Транспорт, 1998, с. 52, п. 3.6.7).
Большая часть существующих железнодорожных путей располагается на балласте, который не исчерпал свой потенциал в качестве альтернативы более сложному и дорогому пути на жестком основании, в том числе в условиях эксплуатации при высоких осевых нагрузках вагонов и скоростях движения поездов. Рельсошпальная решетка с железобетонными шпалами на щебеночном балласте достаточно надежно работает при скоростях движения до 250 км/ч, а также на участках с высокой грузонапряженностью.
Однако, этой конструкции пути при сложных эксплуатационных условиях присущи и значительные недостатки, в том числе непрерывное и достаточно интенсивное накопление остаточных деформаций земляного полотна, которые распределяются вдоль пути неравномерно, поэтому возникает необходимость значительных трудозатрат и расходов на текущее содержание и ремонт пути.
По мере возрастания осевых нагрузок и увеличения числа проходящих поездов принимаются меры по дальнейшему совершенствованию конструкции пути и улучшению ее технико-экономических характеристик. На железных дорогах разных стран внедряются новые конструкции пути - на широких шпалах, продольных лежнях, рамном основании - являющиеся капиталоемкими и предназначенные для уменьшения нагрузки на балласт и обеспечения более равномерной осадки пути.
Для повышения сопротивляемости смещению пути в горизонтальной и вертикальной плоскостях используется система текущего содержания железнодорожного пути, которая является трудоемким процессом и сопровождается непрерывными работами по контролю за состоянием пути: по уровню, в плане, на выброс, угон, и как следствие - ремонтными работами по выправке, рихтовке и регулировке ширины колеи пути, в том числе из-за нарушения утвержденной эпюры шпал - количества шпал на 1 километр пути в зависимости от класса и специализации железнодорожной линий (2000, 1840, 1600 или 1440 шт/км). Брусья и их количество на стрелочных переводах располагаются в соответствии с утвержденными эпюрами (Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути, утвержденная распоряжением ОАО «РЖД» от 14.11.2016 г. №2288р). Допускаются отклонения от эпюрных значений на главных путях не более 8 см при деревянных шпалах и 4 см - при железобетонных шпалах (Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации, утвержденные приказом Минтранса России от 21.12.2010 г. №286). Известен только один ручной способ восстановления эпюрных значений расположения шпал эксплуатируемого железнодорожного пути - в летне-осенний период (или на не замерзшем балласте) ослабляют прикрепители рельсов к шпалам, дозируют количество балласта в рельсошпальном ящике, шпалу выставляют по утвержденной эпюре, закрепляют рельсовые скрепления и подбивают балласт. Данная технология устраняет только перекошенность шпал и требует дополнительных работ по ликвидации основного вида неисправности пути, повлекшее нарушение эпюры шпал из-за отсутствия достаточной жесткости рельсошпальной решетки, например, вследствие угона пути, выплесков, просадок, ослабления прижимающих усилий в скреплениях и т.д. При нарушении утвержденной эпюры шпал существует риск: замыкания изолирующих стыков через рельсовое скрепление, приводящий к появлению «ложной занятости участка пути», уширения рельсовой колеи, превышения допускаемого уклона отвода ширины колеи, снижения сопротивляемости рельсошпальной решетки выбросу и угону пути, а также изломов рельсов, подкладок, шпал и т.д.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание системы рельсовых скреплений для долговечной фиксации шпал по утвержденной эпюре закрепления и соединения их между собой в блок, обеспечивающий:
- повышение жесткости, сопротивляемости сдвигу в поперечном, продольном к оси пути направлениях (в верхнем слое балластной призмы) и несущей способности существующих конструкций рельсошпальных решеток на балластном основании;
- увеличение надежности эксплуатации пути в сложных температурных условиях и стабильности его геометрии на основаниях с «больным» земляным полотном;
- улучшение качества выполнения ремонтных работ выправочно-подбивочно-отделочными комплексами путевых машин;
- повышение безопасности движения поездов и улучшение трудовой и технологической дисциплины производства ремонтно-путевых работ;
- возможность использования с различными типами скреплений на участках с повышенными осевыми нагрузками и высокой грузонапряженностью;
- равномерное распределение по площади участка железнодорожного пути нагрузок от воздействия подвижного состава;
- отсутствие пустот под подошвой смежных шпал при выправочных работах и возникновения мало протяженных рихтовок и неисправностей пути по уровню;
- улучшение условий труда в путевом хозяйстве;
- снижение трудозатрат на текущее содержание пути, в том числе исключение случаев возникновения перекошенности шпал и устранения вытекающих из этого неисправностей пути;
- продление срока службы элементов железнодорожного пути (шпал, рельсов, балласта и т.д.) за счет минимизации количества возникающих неисправностей пути, разрушающих элементы верхнего строения пути.
Технический результат - продление срока службы, увеличение надежности и долговечности использования эксплуатируемого железнодорожного пути на балластном основании, уменьшение капиталоемких затрат, материалоемкости и веса рельсошпальной решетки на балластном основании в сравнении с железнодорожным путем на жестком основании, повышение прочности и функциональности существующих видов конструкций рельсошпальной решетки за счет дополнительной жесткости для восприятия осевых нагрузок от подвижного состава в продольном и поперечном перемещениях, улучшение условий труда, снижение трудозатрат и обеспечение безопасности движения поездов в широких температурных диапазонах.
Указанный технический результат достигается применением заявляемого изобретения в прочном закреплении шпал по утвержденной эпюре, в том числе на принимающих и передающих концах рельсовых стыков и различных типах оснований и скреплений за счет того, что шпалы (брусья) прикреплены к рельсам и соединены между собой изобретением через существующие рельсовые скрепления в единую жесткую конструкцию, надежно воспринимающую динамические нагрузки, температурные перепады окружающей среды, продольные и поперечные сдвиги рельсошпальной решетки и не оказывающую разрушительного воздействия на нижнее строение пути (земляное полотно).
Для решения технической задачи и достижения технического результата разработано 8 вариантов конструкции фиксирующего блока закрепления эпюры шпал железнодорожного пути для высокоскоростных магистралей, длинносоставного и тяжеловесного движения поездов:
Вариант №1:
Фиксирующий блок закрепления эпюры шпал железнодорожного пути для высокоскоростных магистралей, длинносоставного и тяжеловесного движения поездов, с постоянным вне зоны отверстий по ширине поперечным круглым, прямоугольным, многоугольным и коробчатым сечением или швеллер, согласно изобретению, в зависимости от места монтажа по всей длине его продольной оси по центру на расстояниях, соответствующих утвержденной эпюре закрепления шпал для данного класса и специализации железнодорожной линии, расположены соразмерно конструкции скрепления сквозные крепежные отверстия, исполненные по сечению в форме: круга, полукруга, овала, шестигранника; симметричного, несимметричного, со скругленными гранями: прямоугольника, треугольника, шпоночного паза (Т-образной формы, в виде «замочной скважины»).
Полоса (швеллер) может быть различной толщины проката и выполнена из доступных разновидностей металла, пластика, стеклопластика и других материалов, физические свойства которых при выбранной толщине обеспечивают достаточную жесткость и прочность конструкции изобретения, способной воспринимать предельные нагрузки на рельсошпальную решетку.
Вариант №2:
Фиксирующий блок закрепления эпюры шпал железнодорожного пути для высокоскоростных магистралей, длинносоставного и тяжеловесного движения поездов, цельноуголковый с постоянными вне зоны отверстий по ширине поперечными сечениями, согласно изобретению, в зависимости от места монтажа по всей длине его продольной оси по центру одной из полок или каждой полки на расстояниях, соответствующих утвержденной эпюре закрепления шпал для выбранного класса и специализации железнодорожной линии, расположены соразмерно конструкции скрепления сквозные крепежные отверстия, исполненные по сечению в форме: круга, полукруга, овала, шестигранника; симметричного, несимметричного, со скругленными гранями: прямоугольника, треугольника, шпоночного паза (Т-образной формы, в виде «замочной скважины»).
Уголок может быть различной ширины, длины и толщины полки и выполнен из доступных разновидностей металла, пластика, стеклопластика и других материалов, физические свойства которых при выбранной толщине обеспечивают достаточную жесткость и прочность конструкции изобретения, способной воспринимать воздействия от предельных нагрузок на рельсошпальную решетку. В равнополочном уголке отверстия могут быть расположены одновременно на каждой или только на одной полке; в неравнопо-лочном уголке отверстия расположены только в полке с большей площадью.
Вариант №3:
Фиксирующий блок закрепления эпюры шпал железнодорожного пути для высокоскоростных магистралей, длинносоставного и тяжеловесного движения поездов, полосовой с переменным по ширине поперечным сечением, Ш-образной формы, согласно изобретению, в зависимости от места монтажа по центру его стержней на расстояниях, соответствующих утвержденной эпюре закрепления шпал для данного класса и специализации железнодорожной линии, расположены соразмерно конструкции скрепления (с равной шириной окна и длиной стержней) сквозные крепежные отверстия, исполненные по сечению в форме: круга, полукруга, овала, шестигранника; симметричного, несимметричного, со скругленными гранями: прямоугольника, треугольника, шпоночного паза (Т-образной формы, в виде «замочной скважины»); простого или со скругленными гранями П-образного паза, выполненного симметрично в смежных боковых стенках стержней и направленного вырезом друг в друга.
Основание полосы и стержни (пластины) изобретения могут быть различной ширины, длины, толщины проката и выполнены из доступных разновидностей металла, пластика, стеклопластика и других материалов, физические свойства которых при выбранной толщине обеспечивают достаточную жесткость и прочность конструкции изобретения, способной воспринимать предельные нагрузки на рельсошпальную решетку.
Вариант №4:
Фиксирующий блок закрепления эпюры шпал железнодорожного пути для высокоскоростных магистралей, длинносоставного и тяжеловесного движения поездов, уголковый с переменным по ширине поперечным сечением полки Ш-образной формы, согласно изобретению, в зависимости от места монтажа по центру стержней его Ш-образной полки на расстояниях, соответствующих утвержденной эпюре закрепления шпал для данного класса и специализации железнодорожной линии, расположены соразмерно конструкции скрепления (с равной шириной окна и длиной стержней) сквозные крепежные отверстия, исполненные по сечению в форме: круга, полукруга, овала, шестигранника; симметричного, несимметричного, со скругленными гранями: прямоугольника, треугольника, шпоночного паза (Т-образной формы, в виде «замочной скважины»); простого или со скругленными гранями П-образного паза, выполненного симметрично в смежных боковых стенках стержней и направленного вырезом друг в друга.
Полки уголка и стержни (пластины) изобретения могут быть различной ширины, длины, толщины проката и выполнены из доступных разновидностей металла, пластика, стеклопластика и других материалов, физические свойства которых при выбранной толщине обеспечивают достаточную жесткость и прочность конструкции изобретения, способной воспринимать предельные нагрузки на рельсошпальную решетку. В равнополочном уголке отверстия могут быть расположены одновременно на каждой или только на одной полке; в неравнополочном уголке отверстия расположены только в полке с большей площадью.
Вариант №5:
Фиксирующий блок закрепления эпюры шпал железнодорожного пути для высокоскоростных магистралей, длинносоставного и тяжеловесного движения поездов, полосовой с переменным по ширине поперечным сечением, Н-образной формы, согласно изобретению, в зависимости от места монтажа по центру его пластин на расстояниях, соответствующих утвержденной эпюре закрепления шпал для данного класса и специализации железнодорожной линии, расположены соразмерно конструкции скрепления сквозные крепежные отверстия, исполненные по сечению в форме: круга, полукруга, овала, шестигранника; симметричного, несимметричного, со скругленными гранями: прямоугольника, треугольника, шпоночного паза (Т-образной формы, в виде «замочной скважины»); простого или со скругленными гранями П-образного паза, выполненного симметрично в смежных боковых стенках пластин и направленного вырезом друг в друга.
В пластинчато-стержневой конструкции изобретения соединительный стержень (основание) может быть пустотелого или цельного сечения, например: круглого, овального, треугольного, шестигранного, прямоугольного, расположен между пластинами и может соединять их в любом удобном месте по ширине смежных боковых ребер. При этом стержень и пластины могут быть различной ширины, длины, толщины проката и выполнены из доступных разновидностей металла, пластика, стеклопластика и других материалов, физические свойства которых при выбранной толщине обеспечивают достаточную жесткость и прочность конструкции изобретения, способной воспринимать предельные нагрузки на рельсошпальную решетку.
Вариант №6:
Фиксирующий блок закрепления эпюры шпал железнодорожного пути для высокоскоростных магистралей, длинносоставного и тяжеловесного движения поездов, костыльно-стержневой конструкции П-образного фронтального сечения для деревянных шпал с промежуточным скреплением типа ДО, согласно изобретению, в зависимости от места монтажа изобретения по центру головок его путевых костылей для железных дорог на расстояниях, соответствующих утвержденной эпюре закрепления шпал для данного класса и специализации железнодорожной линии, методом сварки или прикручивания устанавливается соединительный стержень, исполненный по коробчатому сечению или в форме: круга, полукруга, овала, шестигранника; симметричного, несимметричного, со скругленными гранями: прямоугольника, треугольника.
Путевой костыль имеет стандартные размеры (ГОСТ 5812-2014), соединительный стержень может быть различной ширины, длины, толщины и выполнен из доступных разновидностей металла, пластика, стеклопластика и других материалов, физические свойства которых при выбранной толщине обеспечивают достаточную жесткость и прочность конструкции изобретения, способную воспринимать предельные нагрузки на рельсошпальную решетку.
Вариант №7:
Фиксирующий блок закрепления эпюры шпал железнодорожного пути для высокоскоростных магистралей, длинносоставного и тяжеловесного движения поездов, профильная (прямоугольная) труба коробчатого сечения с приваренными по торцам запорными заглушками и продольными овальными или прямоугольными вырезами по длине в вертикальных (широких) стенках, согласно изобретению, в полости которого расположены со сквозными крепежными отверстиями по центру подвижные прямоугольные пластины, перемещаемые для монтажа в продольном направлении изобретения в зависимости от месторасположения промежуточных скреплений по расстояниям, соответствующим по продольным осям утвержденной эпюре закрепления шпал для данного класса и специализации железнодорожной линии.
Сквозные крепежные отверстия могут быть исполнены по сечению в форме: круга, полукруга, овала, шестигранника; симметричного, несимметричного, со скругленными гранями: прямоугольника, треугольника, шпоночного паза (Т-образной формы, в виде «замочной скважины»); простого или со скругленными гранями П-образного паза, выполненного симметрично в смежных боковых стенках подвижных пластин и направленного вырезом друг в друга.
Минимальные размеры продольных вырезов в вертикальных (широких) стенках определяются размерами сквозных отверстий в подвижных пластинах. Стенки, торцевые запорные заглушки и подвижные пластины могут быть различной ширины, длины, толщины проката и выполнены из доступных разновидностей металла, пластика, стеклопластика и других материалов, физические свойства которых при выбранной толщине обеспечивают достаточную жесткость и прочность конструкции изобретения, способной воспринимать предельные нагрузки на рельсошпальную решетку.
Вариант №8:
Фиксирующий блок закрепления эпюры шпал железнодорожного пути для высокоскоростных магистралей, длинносоставного и тяжеловесного движения поездов, с приваренными по торцам запорными заглушками швеллер с уклоном внутренних граней полок к продольной оси стенки или с параллельными полками, на внутренних гранях которых по всей длине приварены полосы, и продольным овальным или прямоугольным вырезом по длине в стенке, согласно изобретению, в полости которого расположены со сквозными крепежными отверстиями по центру подвижные прямоугольные пластины, перемещаемые для монтажа в продольном направлении изобретения в зависимости от месторасположения промежуточных скреплений по расстояниям, соответствующим по продольным осям утвержденной эпюре закрепления шпал для данного класса и специализации железнодорожной линии.
Сквозные крепежные отверстия могут быть исполнены по сечению в форме: круга, полукруга, овала, шестигранника; симметричного, несимметричного, со скругленными гранями: прямоугольника, треугольника, шпоночного паза (Т-образной формы, в виде «замочной скважины»); простого или со скругленными гранями П-образного паза, выполненного симметрично в смежных боковых стенках подвижных пластин и направленного вырезом друг в друга.
Минимальные размеры полос и продольного выреза в стенке определяются размерами сквозных отверстий в подвижных пластинах. Стенки, торцевые запорные заглушки и подвижные пластины могут быть различной ширины, длины, толщины проката и выполнены из доступных разновидностей металла, пластика, стеклопластика и других материалов, физические свойства которых при выбранной толщине обеспечивают достаточную жесткость и прочность конструкции изобретения, способной воспринимать предельные нагрузки на рельсошпальную решетку.
Для вышеописанных вариантов фиксирующего блока закрепления эпюры шпал железнодорожного пути для высокоскоростных магистралей, длинносоставного и тяжеловесного движения поездов предельные значения (величины) толщины, ширины и длины элементов конструкции определяются возможностью транспортировки, установки, закрепления изобретения на выбранном виде скрепления и удобностью получающегося (фактического) габарита изобретения для последующего выполнения работ по текущему содержанию пути.
Сущность изобретения поясняется чертежами на примере самых распространенных рельсовых скреплений железобетонных и деревянных шпал с их размерами по конструкторской документации без учета местных условий - конкретной утвержденной эпюры закрепления шпал рельсошпальной решетки на балластном основании.
На фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 представлен участок железнодорожного пути с разновидностью изобретения по варианту №2, фиксирующему шесть шпал подряд по обеим рельсовым нитям (на фиг. 1 - на стрелочном переводе в стыке рамного рельса, зимний период; на фиг. 2 - на перегоне в рельсовом стыке, зимний период; на фиг. 3 - вид сверху; на фиг. 4 - вид А (сбоку) на фиг. 3; на фиг. 5 - вид Б на фиг. 4; на фиг. 6 - разрез А-А фиг. 4), включающий фиксирующий блок 1, промежуточное скрепление 2 (на примере представлен тип КБ), рельсы 3, железобетонную шпалу (брус) 4; на фиг. 7 показан фиксирующий блок по первому варианту конструкции с крепежными сквозными отверстиями 5, вид изометрии; на фиг. 8 - то же, главный вид; на фиг. 9 - вид А на фиг. 8; на фиг. 10 - вид Б на фиг. 8; на фиг. 11 - разрез А-А фиг. 8; на фиг. 12 - разрез Б-Б фиг. 9; на фиг. 13 показан фиксирующий блок по варианту №2 конструкции с крепежными сквозными отверстиями 5, вид изометрии; на фиг. 14 - то же, главный вид; на фиг. 15 - вид А на фиг. 14; на фиг. 16 - вид Б на фиг. 14; на фиг. 17 - разрез А-А фиг. 14; на фиг. 18 - разрез Б-Б фиг. 14; на фиг. 19 показан фиксирующий блок по варианту №3 конструкции с крепежными сквозными отверстиями 5, вид изометрии; на фиг. 20 - то же, главный вид; на фиг. 21 - вид А на фиг. 20; на фиг. 22 - вид Б на фиг. 20; на фиг. 23 - разрез А-А (повернуто) фиг. 22; на фиг. 24 - разрез Б-Б фиг. 23; на фиг. 25 показан фиксирующий блок по варианту №3 конструкции со сквозными крепежными отверстиями 5 в форме П-образного паза со скругленными гранями, вид изометрии; на фиг. 26 показан фиксирующий блок по варианту №4 конструкции с крепежными сквозными отверстиями 5, вид изометрии; на фиг. 27 - то же, главный вид; на фиг. 28 - вид А на фиг. 27; на фиг. 29 - вид Б на фиг. 27; на фиг. 30 - разрез А-А (повернуто) фиг. 29; на фиг. 31 - разрез Б-Б фиг. 30; на фиг. 32 без рельса показан установленный на скреплении КБ фиксирующий блок по варианту №5 конструкции, состоящий из соединительного стержня 6 и пластины 7 с крепежными сквозными отверстиями 5, главный вид; на фиг. 33 -вид А на фиг. 32; на фиг. 34 показан установленный на скреплении ДО фиксирующий блок по варианту №6 костыльно-стержневой конструкции, вид изометрии; на фиг. 35 - то же, главный вид; на фиг. 36 - вид А на фиг. 35 с обшивочным 8 и основным 9 костылями; на фиг. 37 - вид Б на фиг. 35; на фиг. 38 показан фиксирующий блок по варианту №7 конструкции, состоящий из запорных заглушек 11 и подвижных прямоугольных пластин 10 с крепежными сквозными отверстиями 5, вид изометрии; на фиг. 39 - то же, главный вид; на фиг. 40 - вид А на фиг. 39; на фиг. 41 - разрез А-А фиг. 39; на фиг. 42 - вид Б на фиг. 39; на фиг. 43 - разрез Б-Б (повернуто) фиг. 42; на фиг. 44 показан фиксирующий блок по варианту №8 конструкции, вид изометрии; на фиг. 45 - то же, главный вид; на фиг. 46 - вид А на фиг. 45; на фиг. 47 - разрез А-А фиг. 45; на фиг. 48 - вид Б на фиг. 45; на фиг. 49 - разрез Б-Б (повернуто) фиг. 48; на фиг. 50 показан фиксирующий блок по варианту №1 конструкции во втором исполнении (поперечное круглое сечение), вид изометрии; на фиг. 51 - то же, главный вид; на фиг. 52 - вид А на фиг. 51; на фиг. 53 - вид Б на фиг. 51; на фиг. 54 - разрез А-А (повернуто) фиг. 51; на фиг. 55 - разрез Б-Б фиг. 51; на фиг. 56 показан фиксирующий блок по варианту №1 конструкции в третьем исполнении (цельностержневой), вид изометрии; на фиг. 57 показан фиксирующий блок по варианту №1 конструкции в четвертом исполнении (поперечное шестигранное сечение), вид изометрии; на фиг. 58 показан фиксирующий блок по варианту №1 конструкции в пятом исполнении (поперечное коробчатое сечение), вид изометрии; на фиг. 59 - то же, главный вид; на фиг. 60 - вид А на фиг. 59; на фиг. 61 - вид Б на фиг. 59; на фиг. 62 - разрез А-А (повернуто) фиг. 59; на фиг. 63 - разрез Б-Б фиг. 59; на фиг. 64 показана схема с возможными размерами размещения крепежных отверстий 5 фиксирующего блока по варианту №1 конструкции (полоса) и его закрепления на четырех железобетонных шпалах со скреплением КБ для эпюры шпал 2000 шт. на 1 км, вид сверху; на фиг. 65 - то же (швеллер) для закрепления на восьми железобетонных шпалах; на фиг. 66 представлены формы сечений крепежных сквозных отверстий 5.
Представленный на фиг. 1-33 и 50-65 фиксирующий блок 1 выполнен в вариантах конструкции №1-№5 с размерами крепежных сквозных отверстий 5, соответствующих размерам скреплений 2 в предполагаемых местах установки и расположенных на неизменяющихся расстояниях по требуемой эпюре закрепления шпал. На фиг. 34-37 представлена костыльно-стержневая конструкция фиксирующего блока 1 по варианту №6 для фиксации двух смежных деревянных шпал 4, заменяющая обшивочные костыли на промежуточном скреплении 2 типа ДО. Универсальная конструкция фиксирующего блока 1 на фиг. 1-33 по вариантам №7 и №8 позволяет непосредственно на месте установки перемещать по требуемой эпюре закрепления шпал подвижные прямоугольные пластины 10 с крепежными сквозными отверстиями 5, соответствующими размерам скреплений 2.
Для удобства транспортировки стандартная длина фиксирующего блока 1 (кроме варианта №6) принимается равной закреплению по утвержденной эпюре четырех шпал (например, на эпюре 2000 шт/1 км крепежные сквозные отверстия 5 располагаются на расстоянии 500±40 мм) с последующим соединением в единую конструкцию. При этом максимальное количество крепежных сквозных отверстий 5 ограничивается возможностью транспортировки фиксирующего блока 1, оптимальная длина которого принимается равной 25 м (одному звену железнодорожного пути). Для варианта №6 фиксирующего блока 1 стандартная длина равна расстоянию по эпюре закрепления двух деревянных шпал с последующей установкой соединительного стержня 6 к двум смежным изобретениям.
Рассмотрим варианты конструкции фиксирующего блока 1 со сквозными крепежными отверстиями 5 различных форм сечений (фиг. 66) на основных видах рельсовых скреплений.
В варианте №1 (фиг. 7-12) по всей длине продольной оси фиксирующего блока 1 и его различных исполнений (фиг. 50-63) и во варианте №2 (фиг. 13-18) по всей длине продольной оси одной из полок или каждой полки, наиболее предпочтительнее по центру, на соответствующих утвержденной эпюре закрепления шпал расстояниях расположены соразмерно конструкции скрепления сквозные крепежные отверстия 5, через которые изобретение 1 устанавливается на шпалы (фиг. 1-6).
В вариантах №3 (фиг. 19-25) и №4 (фиг. 26-31) с Ш-образной полкой (полками) фиксирующего блока 1 наиболее предпочтительнее по центру стержней на соответствующих утвержденной эпюре закрепления шпал расстояниях расположены соразмерно конструкции скрепления сквозные крепежные отверстия 5, предназначенные для установки изобретения на шпалы. На участках пути с непрерывным и систематическим мониторингом состояния пути (обходом) используются сквозные крепежные отверстия, исполненные по сечению в форме простого или со скругленными гранями П-образного паза, выполненного симметрично в смежных боковых стенках стержней и направленного вырезом друг в друга.
В варианте №5 (фиг. 32-33) разработано несколько модификаций установки соединительного стержня между пластинами, наиболее оптимальная из которых определяется потенциальным местом закрепления с учетом вида скрепления и получаемым габаритом фиксирующего блока 1.
В варианте №6 (фиг. 34-37) фиксирующего блока 1 П-образной формы используется путевой костыль, длина которого (ГОСТ 5812-2014) определяется местными условиями эксплуатации изобретения.
В вариантах №7 (фиг. 38-43) и №8 (фиг. 44-49) фиксирующего блока 1 используется универсальная конструкция со сквозными крепежными отверстиями 5 по центру подвижных прямоугольных пластин 10, перемещаемых для монтажа в продольном направлении изобретения в зависимости от месторасположения промежуточных скреплений по расстояниям, соответствующим утвержденной эпюре закрепления шпал. Между собой стандартные по длине изобретения соединяются методом сварки через запорные заглушки 11 в единую конструкцию.
Все варианты конструкции фиксирующего блока 1 устанавливаются на скрепления 2 симметрично (одновременно и напротив друг друга) с каждой наружной (полевой) стороны рельсошпальной решетки, а в местах, требующих повышенной жесткости и сопротивляемости сдвигу железнодорожного пути, - дополнительно с каждой внутренней стороны рельсовой колеи. При клеммно-болтовом (КБ и других), шурупно-дюбельном (КД, ЖБР-Ш и др.), бесподкладочном армированном (АРС и других), костыльном (ДО) и других видах, модификаций скреплений сквозные крепежные отверстия 5 круглого сечения имеют диаметр 28-35 мм, другого сечения - с размерами, позволяющими установить фиксирующий блок 1 на выбранное скрепление (например, для промежуточного анкерного скрепления АРС-04 сквозные крепежные отверстия прямоугольной формы имеют размеры не менее 61×92 мм).
Заявляемый фиксирующий блок работает следующим образом.
В зависимости от требуемого места установки изобретения - вида скрепления и эпюры закрепления шпал - последовательность монтажа определяется схемой прикрепителя, а механизм эксплуатации идентичен для всех вариантов фиксирующего блока 1: шпалы надежно фиксируются по утвержденной эпюре и работают как единый узел, обеспечивающий высокую жесткость, прочность и сопротивляемость сдвигу в балласте рельсошпальной решетки с минимальными допусками по смещению относительно оси железнодорожного пути в продольном и поперечном направлениях.
Для конструкций фиксирующего блока 1 со сквозными крепежными отверстиями 5 (варианты №1-№5, №7 и №8) порядок установки следующий (шпалы предварительно выставлены по утвержденным эпюрным значениям):
- на раздельном скреплении типа КБ в сквозные крепежные отверстия 5 фиксирующего блока 1 вставляют установленный в пазе соответствующей шпалы 4 и прямоугольного отверстия подкладки закладной болт таким образом, что фиксирующий блок 1 располагается между изоляционной пластиковой втулкой с металлической скобой и пружинной шайбой, сжимающейся под действием прикладываемой к гайке соответствующего крутящего момента, который надежно закрепляет конструкцию «закладной болт - фиксирующий блок - гайка» к подкладке и шпале. Аналогичен способ установки изобретения под прижимные элементы на скреплениях 2 с пружинными (прутковыми, пластинчатыми), жесткими клеммами (с/без электроизоляции) и шурупами (фиксирующий блок 1 устанавливают под шуруп и прижимают им к подкладке или шпале);
- на анкерном скреплении типа АРС сквозными крепежными отверстиями 5 фиксирующий блок 1 помещают через анкер на шпалу, затем собирают комплект выбранного скрепления: устанавливают на подклеммник и изолирующий уголок пружинную клемму, одновременно прижимающую фиксирующий блок 1 и рельс 3 к шпале 4 при повороте монорегулятора в выбранное положение;
- на костыльном скреплении смешанного типа ДО фиксирующий блок 1 сквозными крепежными отверстиями 5 устанавливают сверху отверстий подкладок и закрепляют обшивочными костылями 8.
На участках пути с автоматическими системами регулирования движения поездов при возникновении рисков «ложного» замыкания электрических рельсовых цепей через существующую систему изоляции скреплений 2 дополнительно фиксирующий блок 1 изолируют от железобетонной шпалы 4 или рельса 3 резиновой прокладкой свободной конструкции с размерами, соответствующими применяемому виду скрепления 2.
В варианте №1: фиксирующие блоки 1 с расположенными по требуемой эпюре сквозными крепежными отверстиями 5 (фиг. 7, 50, 56, 57) устанавливают по одному из вышеописанных способов через скрепления 2 как совместно с каждой полевой и каждой внутренней стороны, так и по раздельности только на полевых (пример на фиг. 3) или внутренних сторонах скреплений шпал 4 в зависимости от требований, предъявляемых к жесткости и прочности получающейся конструкции рельсошпальной решетки.
В варианте №2: фиксирующие блоки 1 с расположенными в полке по требуемой эпюре сквозными крепежными отверстиями 5 (фиг. 13) устанавливают по одному из вышеописанных способов через скрепления 2, как совместно с каждой полевой и каждой внутренней стороны, так и по раздельности только на полевых (пример на фиг. 3) или внутренних сторонах скреплений шпал 4 в зависимости от требований, предъявляемых к жесткости и прочности получающейся конструкции рельсошпальной решетки.
Особенность данной конструкции заключается в установке внутренней частью фиксирующего блока 1 (прямым углом) к рельсу 3, то есть верхнюю полку фиксирующего блока 1 располагают через нижнюю полку со сквозными крепежными отверстиями 5 напротив скрепления 2 (фиг. 4) для удобства выполнения последующих работ по обслуживанию железнодорожного пути.
В варианте №3: аналогичным порядком, описанным для первого варианта, фиксирующие блоки 1 устанавливают стержнями со сквозными крепежными отверстиями 5 (фиг. 19, 25) в сторону рельса 3 (перпендикулярно продольной оси железнодорожного пути).
В варианте №4: аналогичным порядком, описанным для второго варианта, фиксирующие блоки 1 устанавливают торцом стержней со сквозными крепежными отверстиями 5 (фиг. 26) в сторону рельса 3 (перпендикулярно продольной оси железнодорожного пути).
В варианте №5: фиксирующие блоки 1 (фиг. 32-33) устанавливают аналогичным первому варианту порядком.
В варианте №6: на смешанном костыльном скреплении ДО в отверстия подкладок для обшивочных костылей 8 устанавливают фиксирующие блоки 1 (фиг. 34-37), закрепляемые между собой соединяющими стержнями 6.
В вариантах №7 и №8: универсальную конструкцию фиксирующих блоков 1 (фиг. 38-49) устанавливают сквозными крепежными отверстиями 5 подвижных прямоугольных пластин 10 по месторасположению скреплений 2 с последующим порядком действий по первому варианту установки.
Предлагаемый фиксирующий блок обеспечивает:
- увеличение прочности, жесткости, надежности, сопротивляемости сдвигу в балласте и восприятия повышенных осевых нагрузок от подвижного состава рельсошпальной решетки;
- дополнительную безопасность пассажиров и движения поездов;
- повышение функциональности и возможности использования существующих видов скреплений и конструкций рельсошпальной решетки на распространенном балластном основании;
- улучшение безопасности условий труда обслуживающего перевозочный процесс железнодорожных перевозок персонала за счет исключения случаев выброса пути в предельных температурных режимах работы рельсовых плетей.
Основные преимущества предлагаемой конструкции фиксирующего блока заключаются в следующем:
- малодетальность.
- сравнительно небольшой расход материала.
- простота в изготовлении, монтаже и эксплуатации.
- высокая функциональность и универсальность.
- безопасность и бесперебойность движения поездов за счет повышения надежности работы рельсошпальной решетки, отсутствии пустот под подошвой шпал при выправочных работах, исключение случаев нарушения нормальной работы рельсовых цепей.
- возможность изготовления в стандартных, длинных и коротких размерах.
- адресное использование на участках с повышенными осевыми нагрузками, высокой грузонапряженностью и высокоскоростным движением поездов.
- усовершенствование конструкции скрепления и повышение надежности железнодорожного пути за счет простоты изобретения.
- повышение сопротивления сдвигу в балласте в поперечном и продольном к оси пути направлении (в верхнем слое балластной призмы) за счет удобства производства и соблюдения технологии выправочных работ.
- повышение безопасности производства работ на участках железнодорожного пути с изолирующими стыками за счет закрепления эпюры шпал, независимо от применяемой конструкции промежуточных рельсовых скреплений (подкладочного или бесподкладочного).
Таким образом, используя предлагаемый фиксирующий блок 1 на участках пути в сложных температурных условиях, с «больным» земляным полотном, высокоскоростным, длинносоставным и тяжеловесным движением поездов повышается надежность эксплуатации и отсутствуют затраты на модернизацию железнодорожного пути на балластном основании, улучшаются условия труда, обеспечивается технология по текущему содержанию пути, снижаются случаи возникновения неисправностей по уровню, плану и перекошенности шпал, уменьшаются до 70% трудозатраты персонала, обслуживающего железнодорожные линии по устранению перекошенности шпал, закреплению шпал согласно утвержденной эпюре, на выправочные работы.