РЕЛЬСОВОЕ СТЫКОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО С ПРОТИВОУГОННЫМ ЭФФЕКТОМ
RAIL DOCKING UNIT WITH ANTITHEFT EFFECT

Изобретение (далее устройство) относится к строению рельсового пути. Известны стыковочные устройства, например по патенту 1752840, но они быстро теряют работоспособность и не обеспечивают вертикального совпадения рельсов.
В данном изобретении важно, в каком направлении движется колесо. Поэтому вводятся следующие обозначения: рельс, с которого колесо входит в стык, называется «первым» (предыдущим) и обозначается цифрой I, а рельс, на который колесо выходит из стыка, называется «вторым» (последующим) и обозначается цифрой II.
Сущность изобретения в том, что к одному рельсу (безразлично, к I или II) снизу прикреплен (приварен) вертикальный кронштейн, имеющий внизу вилку (ушки). А к другому рельсу снизу прикреплена (приварена) пластина с вилкой (ушками). Вилки (ушки) соединены рычагом, прикрепленным к вилкам пальцами. Пальцы с натягом входят в отверстия вилок (ушек) и рычага (см. фиг.1).
Кронштейн имеет нижнюю опорную поверхность, которой он опирается на шпалу или иной опорный элемент. И кронштейн имеет вертикальную или наклонную поверхность, ориентированную поперек направления пути. Этой поверхностью кронштейн может упираться в шпалы и таким образом препятствовать угону рельса.
Возможны варианты, когда кронштейн и все устройство будут ориентированы не вниз, а вбок или даже вверх.
Наблюдения показали, что опорные элементы под первым рельсом прогибаются, и колесо накатывается на второй рельс как на весьма значительную ступеньку. Поэтому в данном устройстве первый рельс установлен выше второго на величину суммарной деформации опорных элементов первого рельса (сам рельс, пластина, два пальца, вилка кронштейна) в месте стыка. Это уравнивает рельсы в момент проезда колеса.
Однако даже при идеальном совпадении поверхностей рельсов колесо в стыке проваливается в него, а потом бьет по кромке торца второго рельса. Поэтому в данном устройстве первый рельс расположен еще выше второго (далее эта разница будет называться «ступенька»). Образуется как бы настоящая ступенька. Величина этой ступеньки выбирается такой, чтобы колесо соприкоснулось со вторым рельсом всей шириной пятна контакта. То есть колесо, совершив микропрыжок с первого рельса (этот прыжок все равно имеет место и при идеальном совпадении стыков рельсов) на второй рельс, «приземляется» не на острую кромку торца рельса, а на горизонтальную поверхность, равную площади пятна контакта.
Следует отметить одну особенность данного устройства: оно обеспечивает идеальные условия для работы косых и ступенчатых стыков. При этом указанная ступенька может быть значительно меньше.
Поскольку рабочая поверхность колес не цилиндрическая, а немного коническая, то колесо распирает параллельные рельсы в стороны друг от друга. Для компенсации этого усилия данное устройство может быть (но не обязательно) установлено с наклоном в плоскости, поперечной направлению пути. При этом наклон и положение устройства выбираются так, чтобы ось рычага была перпендикулярна к касательной линии колеса в пятне контакта с рельсом и проходила через это пятно (см. фиг.3).
Для оптимальной работы устройства желательно, чтобы оно было установлено в железобетонном лотке (см. фиг.1), при этом лоток может иметь для прочности поперечные стенки, но они не должны доходить ниже середины высоты лотка, чтобы можно было осматривать устройство и чтобы не образовалась ванна, которую при наступлении холодов разорвет замерзающей водой.
Однако устройство может быть установлено проще и дешевле - на продольной шпале, расположенной под поперечными шпалами и скрепленной с ними (см. фиг.2). При этом длина кронштейна выбирается равной толщине шпалы или кратной ей.
На фиг.1 изображено данное устройство, где 1 - рельсы (первый и второй, стрелкой показано направление движения колеса), 2 - кронштейн, 3 - пластина с вилкой (ушками), 4 - рычаг, соединенный с кронштейном и с пластиной пальцами 5. Устройство может быть размещено в железобетонном лотке 6.
Но может быть установлено с помощью продольной шпалы, как на фиг.2, где 7 - устройство, 8 - поперечные шпалы, 9 - соединенная с ними продольная шпала.
В лотке 6 устройство может быть установлено с помощью регулировочных прокладок: опорной 10 и противоугонной 11. При установке на шпалах устройство упирается непосредственно в продольную и поперечные шпалы.
Первый рельс установлен выше второго на величину «С» (ступенька) с учетом деформации опорных элементов первого рельса (в первую очередь - рычага 4) и с учетом накатывания на второй рельс полным пятном контакта.
На фиг.3 показана установка устройства с наклоном для компенсации распирающего действия конических колес. Здесь: 1 - рельсы, 3 - пластина с вилкой (ушками), 4 - рычаг, 2 - кронштейн, 12 - верхняя соединительная тяга, 13 - нижняя соединительная тяга.
Работает устройство так: при температурных колебаниях зазора рычаг 4 отклоняется вправо или влево, при этом рельсы в зазоре остаются почти на одном уровне. Автором сделаны расчеты: например, при длине рельса 25 м зазор будет колебаться в пределах 21 мм. При длине рычага между осями 120 мм его отклонение составит + -5, а вертикальные отклонения рельса - + -0,6 мм.
При длине рычага 550 мм его отклонение составит + -1,09, а отклонение рельса по высоте - + -0,1 мм.
Деформация опорных элементов первого рельса при площади поперечного сечения рычага 2000 кв. мм составит примерно 0,09 мм.
Величина ступеньки в зазоре длиной 21 мм при ширине пятна контакта 20 мм и соответствующем диаметре колес составит 1,92 мм, то есть с учетом деформации на 0,09 мм ступенька будет высотой 2,01 мм.
Применение данного устройства значительно повысит долговечность рельсового пути и подвижного состава, резко снизит шум внутри вагона и на окружающей местности, уменьшит расход топлива или электроэнергии локомотивом, улучшит сохранность грузов и вибрационный комфорт пассажиров, уменьшит вероятность аварий, не потребует специальных противоугонных устройств.
У изобретения есть только один недостаток: приварка предварительно собранного узла устройства (кронштейн - рычаг - пластина) должна производится к рельсам по кондуктору (шаблону). Причем с учетом ступеньки. При этом зазор и положение рычага (его отклонение от вертикальной плоскости) выставляются с учетом температуры окружающего воздуха. Приварка может производиться в стационарных условиях, с предварительным подогревом. После чего вынимается нижний палец (он не взаимозаменяемый!), и готовый рельс с приваренными с двух концов элементами устройства поступает на рельсоукладочный поезд.