КОМПОЗИТНАЯ ШПАЛА ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ

Настоящий конструктивный элемент является шпалой и относится к верхнему строению пути.
В предшествующих конструкциях верхнего строения пути применялись деревянные (ГОСТ 78-2004 «Шпалы деревянные для железных дорог широкой колеи») [1], металлические, железобетонные шпалы (ГОСТ Р 54747-2011 «Шпалы железобетонные для железных дорог колеи 1520 мм») [2], с различной вариативностью сечений и видов промежуточных скреплений. Известна шпала из композитных материалов компании ТВЕМА [3].
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в применении композитных материалов, уменьшении массы относительно аналогов и повышении устойчивости против поперечных и продольных сдвигов.
Данная задача достигается за счет того, что композитная шпала имеет измененное сечение, а пластичность композитных материалов позволяет получать изделия сложной формы. Средняя часть представленной шпалы выполнена в виде тавровой формы, а вертикальное ребро конически уширено для увеличения жесткости элемента, фиг. 1. Прочностные характеристики данного сечения, удовлетворяют потребностям эксплуатации на железных дорогах с осевой нагрузкой в 21 тонну на ось. По краям шпалы также выполнено изменение сечения, представленное на фиг. 1. Образованные изменением сечения полости заполняются балластом, что позволяет несколько увеличить прочностные характеристики элемента, поскольку щебень будет препятствовать изгибу шпалы. Сравнение массы шпал представлено в таблице 1.
Заполнение технологических полостей балластом, наряду с рельефной подошвой шпалы, фиг. 2, позволят увеличить сопротивляемость элемента продольным и поперечным сдвигам. В качестве конструкции скрепления возможно заложить еще на этапе производства, как клеммно-болтовых типа КБ-65, так и костыльных скреплений типа Д0 (на фигурах не показана).
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью конструктивных решений, является улучшенные эксплуатационные характеристики, повышенная скорость укладки по сравнению с железобетонными шпалами, а также сокращение эксплуатационных расходов в расчете на весь срок службы и повышение сопротивляемости разрушению. Стоит отметить, что данные шпалы не подвержены разрушению от гниения и влаги и являются диэлектриком, что позволяет отказаться от монтажа электроизолирующих элементов. Эти композитные шпалы сохраняют свои физико-механические свойства в большом диапазоне температур от +50 до -70°С, и отличаются повышенным сопротивлением ударной нагрузке и прогибу, позволяют снизить шумы и уменьшить вибрацию, вследствие чего уменьшается разрушение железнодорожного полотна, минимизируется текущее обслуживание, сокращается количество ремонтов.
Элемент поясняется фиг. 1-5.
На фиг. 1- композитная шпала переменного сечения, вид сверху.
На фиг. 2 - композитная шпала переменного сечения, вид снизу.
На фиг. 3 - геометрические характеристики композитной шпалы переменного сечения.
На фиг. 4 - сечение шпалы А-А.
На фиг. 5 - сечение шпалы Б-Б.
Источники информации:
1. ГОСТ 78-2004 «Шпалы деревянные для железных дорог широкой колеи».
2. ГОСТ Р 54747-2011 «Шпалы железобетонные для железных дорог колеи 1520 мм».
3. Каталог продукции компании ТВЕМА, 79 с., 2018.