ЖЕЛЕЗНАЯ ДОРОГА И СПОСОБ ЕЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
RAILWAY ROAD AND METHOD FOR ITS OPERATION

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к верхнему строению пути, и может быть использовано при строительстве и ремонте железных дорог.
Известен железнодорожный путь, содержащий состыкованные с зазором рельсы с вкладышами (JP 9279502 А, 28.10.1997, МПК Е01В 11/02, фиг.2).
Его недостатком является быстрый износ рельсов и колес проходящего транспортного средства, связанный с большими ударными нагрузками, которые испытывают торцы рельсов и колеса транспортных средств при перескакивании колес на зазорах с рельса на вкладыш и с вкладыша на рельс во время движения по дороге транспортных средств. При этом не только сокращается срок службы транспортных средств и железной дороги, но и расходуется дополнительная энергия на разрушение вкладышей и кромок принимающих рельсов, угон рельсов. На пассажиров и окружающую среду при этом действуют большие шумовые нагрузки.
Указанный железнодорожный путь является в техническом отношении наиболее близким предлагаемому техническому решению.
Технический результат изобретения заключается в увеличении сроков эксплуатации железной дороги и подвижного состава, снижении энергозатрат на перемещение транспортных средств, уменьшении звукового воздействия на окружающую среду, уменьшении угона рельсов, создании более комфортных условий для пассажиров.
Технический результат достигается за счет того, на железной дороге, содержащей, по меньшей мере, один участок, образованный рельсами, состыкованными с зазором с находящимся в нем вкладышем, поверхность катания вкладыша выполнена со смещением в сторону основания дороги относительно поверхности катания примыкающей к зазору части отдающего рельса, а поверхность катания примыкающей к зазору части принимающего рельса выполнена со смещением в сторону основания дороги по отношению к поверхности катания вкладыша.
На фиг.1 показана железная дорога, вид сверху; на фиг.2 - рельсовый стык, вид сверху. Стрелкой показано направление движения транспортных средств.
Железная дорога содержит направляющие рельсовые колеи 1 и 2, образованные рельсами, в промежутке между которыми установлены, соответственно, вкладыши 3 и 4, между вкладышами 3 и 4 и рельсами имеются, соответственно, зазоры 5 и 6, 7 и 8.
1
2
Расстояние (зазор 5) между отдающим рельсом 9 и вкладышем 3 примем равным m, a расстояние (зазор 6) между вкладышем 3 и принимающим рельсом 10 примем равным m.
При прохождении колесами транспортного средства по рельсовым колеям 1 и 2 через область рельсового стыка происходит наезд с торца отдающих рельсов на торцы вкладышей 3 и 4 и далее через зазоры 6 и 8 - на торцы принимающих рельсов 10 и 11.
Очевидно, что для уменьшения силы удара колес транспортного средства при прохождении зазоров 5 и 7 о кромки торцов, соответственно, вкладышей 3 и 4, необходимо, чтобы поверхность катания вкладышей 3 и 4 была установлена со смещением в сторону основания дороги по отношению к поверхности катания примыкающих к зазорам 5 и 7 частей соответствующих отдающих рельсов.
Наименьшему разрушению кромки вкладышей 3 и 4 будут подвергаться в том случае, когда поверхность катания вкладышей 3 и 4 будет выполнена со смещением в сторону основания дороги относительно поверхности катания примыкающей к зазору части отдающего рельса на величину
1
1
h≥R(1-cos arcsin m/R),
1
где h - величина смещения поверхности катания вкладыша в сторону основания дороги относительно поверхности катания примыкающей к зазору части отдающего рельса,
1
m - наибольшая величина зазора между отдающим рельсом и вкладышем,
R - радиус колеса транспортного средства по кругу катания.
Наименьшему разрушению кромки примыкающих к зазорам 6 и 8 частей принимающих рельсов 10 и 11 будут подвергаться в том случае, когда их поверхность катания будет выполнена со смещением в сторону основания дороги относительно поверхности катания вкладышей 3 и 4, соответственно, на величину
2
2
h≥R(1-cos arcsin m/R),
2
где h - величина смещения поверхности катания примыкающих к зазору частей принимающих рельсов в сторону основания дороги относительно поверхности катания вкладышей,
2
m - наибольшая величина зазора между вкладышем и принимающим рельсом,
R - радиус колеса транспортного средства по кругу катания.
1
2
Смещение в сторону основания дороги поверхности катания вкладыша относительно примыкающей к зазору части отдающего рельса h и смещение в сторону основания дороги поверхности катания примыкающей к зазору части принимающего рельса h по отношению к поверхности катания вкладыша выполняются либо равными друг другу, либо неравными.
Способ эксплуатации железной дороги, включающий движение по ней транспортных средств, заключается в движении транспортных средств по железной дороге, содержащей, по меньшей мере, один участок, образованный рельсами, состыкованными с зазором с находящимся в нем вкладышем, в которой поверхность катания вкладыша выполнена со смещением в сторону основания дороги относительно поверхности катания примыкающей к зазору части отдающего рельса, а поверхность катания примыкающей к зазору части принимающего рельса выполнена со смещением в сторону основания дороги по отношению к поверхности катания вкладыша.
1
2
Обеспечить предлагаемые смещения h и h можно на существующих железных дорогах путем подкладывания плоских прокладок под примыкающие к зазорам части отдающих рельсов и вкладыши. Очевидно, что толщина подкладываемых под примыкающие к зазорам части отдающих рельсов должна быть больше толщины прокладок, устанавливаемых под вкладыши.
В предлагаемом техническом решении перепад высот поверхностей катания в области рельсового стыка (теплового зазора) рельсов и вкладыша впервые направлен на уменьшение угона рельсов, снижение энергозатрат на перемещение транспортных средств, что равноценно повышению коэффициента полезного действия железной дороги. Таким образом, предлагаемое техническое решение является промышленно применимым, новым, при этом явным для среднего специалиста не является.