CZ278337B6

CZ278337B6 - Permanent way

Info

Publication number: CZ278337B6
Authority: CZ
Inventors: Heinrich Ing Salzmann
Original assignee: Porr Allg Bauges
Priority date: 1990-04-06
Filing date: 1991-04-05
Publication date: 1993-11-17
Also published as: AT405422B; ATA82790A; DE4111088A1; CS9100954A2; SK278164B6; HUT56895A; HU209162B

Description

Oblast techniky

Vynález se týká železničního svršku se štěrkovým ložem, na kterém jsou uloženy příčné pražce z betonu, zejména z předpjatého betonu, mající ve své střední části menší průřez než v oblastech uložení kolejnic, přičemž na bočních plochách betonových příčných pražců jsou vytvořena drážková vybrání, směřující zejména k podkladu, jejichž největší rozměr je rovnoběžný s kolejnicemi a která jsou vytvořena vcelku s příčnými pražci.

Dosavadní stav techniky

Pro zvýšení průměrné rychlosti železniční, osobní i nákladní přepravy jsou nezbytné kromě odpovídajících zabezpečovacích systémů dva základní předpoklady. Především musí být materiály odvalujících se částí vhodné pro vysoké rychlosti, to znamená musí zajistit stabilitu a klidnou jízdu na rovných úsecích trati a musí současně zajistit odpovídající stabilitu při vysokých rychlostech i v zatáčkách trati. Dalším nezbytným předpokladem je účinný přenos trakční síly tažného stroje na kolejnice a také na celou konstrukci koleje.

Jak z předchozího úvodu vyplývá, se zvyšující se jízdní rychlostí se zvětšují kinetické síly, přenášené do koleje, protože velikost působící energie se zvětšuje se čtvercem rychlosti. Jednou z možností příznivého zachycování energie je použití tak zvaného bezštěrkového železničního svršku, přičemž však tato konstrukce se pro svou značnou nákladnost používá jen u vybraných tratí nebo ve vybraných úsecích trati, například v tunelech, kde je nutno zachovat nízkou konstrukční výšku, ve stanicích a také v obydlených oblastech, popřípadě na tratích s velkou hustotou provozu a s vysokým výkonem. Na ostatních tratích se dává přednost kolejovému svršku se štěrkovým ložem, přičemž u této konstrukce jsou v podstatě dvě možnosti přizpůsobení pro vyšší rychlosti, když nebereme v úvahu konstrukci kolejnic, totiž úprava štěrkového lože nebo úprava pražců včetně upevňovacích prostředků pro upevnění kolejnic. U štěrkového lože je možno měnit jeho zrnitost a upravovat velikosti jeho jednotlivých frakcí zrn, popřípadě je možno volit celoplošné obklopení pražců štěrkovým ložem, aby se snížilo vyzařování hluku, avšak aby se také zlepšila možnost účinného podbíjení známými podbíjécími stroji. U pražců, které byly od počátku hotoveny z masivního dubového dřeva, které bylo impregnováno dehtem a jinými prostředky proti působení mikroorganismů, takže tyto pražce byly velmi škodlivé pro okolní životní prostředí, se přecházelo na nahrazování dřeva ocelí, pěnovými plasty a betonem, zejména předpjatým betonem.

Ocel se vyznačuje velmi dobrou vodivostí zvuku, takže již z tohoto důvodu je použitelnost a vhodnost ocelových pražců omezená. Plastové pražce mohou sice vykazovat z mechanického hlediska izotropní vlastnosti, přičemž jejich vodivost hluku je nižší než u ocelových pražců, avšak zejména spolehlivost zakotvení upevňovacích prostředků pro kolejnice v pražcích z pěnových plastů je v důsledku malé odolnosti těchto materiálů proti dalšímu roztržení velmi problematická. Pražce, zejména příčné pražce,

1CZ 278337 B6 které zejména u železničních svršků se štěrkovým ložem jsou stále více používané, patří do skupiny betonových pražců. Protože betonové pražce mají větší tvrdost než například dřevěné pražce, je jejich odpor proti příčnému posunutí ve štěrkovém loži menší než například u pražců, které mají menší tvrdost, popřípadě menší odpor proti zatlačení než vlastní štěrková zrna štěrkového lože, protože v takovém případě se mohou štěrková zrna zatnout do-povrchové plochy pražců, při nižších příčných posouvacích silách je možno například opatřením pražců povlakem dosáhnout zvýšení odporu pražců proti příčnému posunutí, přičemž tímto opatřením se navíc dosahuje tlumení mechanických rázů a také tlumení emitovaného hluku. Přenášejí-li se na kolejnice větší síly a tím se také větší síly přenášejí z kolejnic na pražce a z pražců do štěrkového lože, je pro omezení rozsahu a četnosti údržbových prácí nutno zvýšit odpor pražců proti příčnému posunutí.

Po prodloužení časových intervalů mezi údržbovými pracemi na železničním svršku je rovněž nutno zamezit posouvání štěrkových zrn ve štěrkovém loži.

Největší zatížení pražců se vyskytují v zatáčkách trati, přičemž u dřevěných pražců jsou největší namáhání materiálu soustředěna do kolejnicových šroubů, zatímco u betonových pražců je z hlediska jejich schopnosti zachycovat a přenášet zatížení, nejslabším místem jejich střední část, což vyplývá z ohybových namáhání, takže i u předpjatých betonových konstrukčních dílů, u kterých se v provozu vyskytují tahové síly, překračující velikost tlakových sil, vyvozených předpětím, se mohou po delším provozu objevit v jejich střední části trhlinky.

Pro zvýšení odporu pražců proti příčnému posunutí působením příčných posouvajících sil jsou používány tak zvané kotevní desky nebo distanční kusy, které zasahují do štěrkového lože. Tyto kotevní desky se podle AT-PS 306 075 a DE-OS 3 839 998 umísťují do střední části pražců. U řešení podle DE-OS 3 839 998 jsou kotevní desky vloženy do drážkových vybrání, vytvořených ve střední části pražců.

Je známo také upevňování těchto kotevních desek na konce pražců.

Úkolem vynálezu je vyřešit konstrukci železničního kolejového svršku se štěrkovým ložem a v něm uloženými betonovými pražci, který by nevyžadoval tak častou údržbu jako dosud známé kolejové svršky. Do betonových pražců by se měly přenášet u kolejového svršku podle vynálezu jen takové tahové síly, které zejména ve střední oblasti pražců nepřekročí velikost tlakových sil od předpětí, přičemž by současně mělo být zajištěno zvláště vysoké přenášení sil mezi štěrkovým ložem a betonovým pražcem, aby se zvýšila odolnost proti příčnému posunutí pražců. Kolejový svršek podle vynálezu má také umožnit omezení podbíjecích prací.

Podstata vynálezu

Nedostatky dosavadního stavu techniky jsou odstraněny a stanovené úkoly jsou vyřešeny železničním svrškem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že drážková vybrání jsou vytvořena v pražcích v oblastech uložení kolejnic, zejména v obou

-2CZ 278337 E6 koncových dvou pětinách až třetinách délky pražců a jsou obklopeny štěrkovými zrny. Těmito v podstatě drážkovými vybráními na vnějších plochách pražců, vyplněnými štěrkovými zrny, se přenášejí síly, které jinak způsobují příčné posunutí pražců, do štěrkového lože, přičemž tyto síly se vnášejí do štěrkového lože bezprostředně v místě svého působení, přičemž současně zvětšením průřezu pražců se sníží jejich· pružení, zejména pružení ve štěrkovém loži. Protože nejdelší rozměr drážkových vybrání probíhá v podélném směru kolejnic, je dosaženo zvláště účinného odporu proti příčným posuvům, protože přenos sil probíhá podél plochy, která je v podstatě kolmá na směr příčných posuvů. Protože drážková vybrání jsou obklopena pouze zrny štěrkového lože a vzájemné spojení mezi jednotlivými příčnými pražci je zajištěno pouze kolejnicemi, není nutno používat příčných spojovacích tyčí, kotev a podobných prostředků pro udržování vzájemných roztečí příčných pražců, přičemž při lichoběžníkovém průřezu drážkových vybrání je možno vyrovnávat různé rozteče mezi sousedními pražci spouštěním lichoběžníkových výstupků do štěrkového lože, přičemž tyto šikmé plochy jsou i při přesné montáži přemísťováním zrn štěrkového lože opět vytlačovány nahoru. Dosud známé kotevní desky působily, zejména opěry dvouramenných pák, takže mohlo docházet ke vzniku příčných trhlinek.

Jsou-li drážková vybrání na spolu sousedících bočních plochách pražců v podélném směru kolejnic uspořádána proti sobě, je možno dosáhnout zvláště příznivého zakotvení štěrkového lože v příčných pražcích, přičemž je možno pražce opatřit zvláště velkým počtem těchto vybrání se stejnou hloubkou podél pražce.

Mají-li boční plochy příčných pražců a tím i drážkové vybrání sklon nejméně 1 : 10, je možno dosáhnout zvláště omezeného přemisťování štěrkových zrn ve štěrkovém loži a současně výrobně výhodnějšího tvaru pražců, jejich sklonění boční plochy jsou výhodné pro odformování vyrobených betonových pražců, takže je možno vytvořit zvláště hladké příčné plochy, které jsou dalším příspěvkem k omezení přemísťování štěrkových zrn.

Je-li průřezová plocha pražce v místě dvou vzájemně protilehlých drážkových vybrání větší než průřezová plocha pražce v jeho střední části, dosahuje se zvláště příznivého roznášení sil z kolejnice do pražců a do štěrkového lože.

Jsou-li příčné pražce opatřeny na nejméně jedné ploše, která je obrácena k podkladu, vybráními, zvyšuje se dále odpor pražců proti příčným posuvům, který je přídavným odporem k základnímu účinku drážkových vybrání na bočních plochách pražců, přičemž pro tuto úpravu není nutno zvětšovat příčný průřez pražců a tím také zvyšovat hmotnost pražců.

Pokud jsou drážková vybrání na spodní ploše pražců, obrácené k podkladu, vytvořena pouze v úseku obou krajních třetin délky pražců, je možno zachovat průřezovou plochu pražců v jejich střední části a také úložnou plochu pražců v této části velmi malou, takže odpor proti pružení pražců v jejich střední oblasti je malý.

Jsou-li úložné plochy příčných pražců pro uložení na štěrkovém loži v oblasti uložení kolejnic, zejména ve vnějších třeti-3CZ 278337 B6 nách délky příčných pražců, větší než úložné plochy střední části pražců, zejména jejich střední třetiny, je dosaženo velmi podstatného účinku, projevujícího se tím, že odpor proti pružnému zatlačení do štěrkového lože je na vnějších oblastech pražců větší, protože tyto oblasti dosedají na štěrkové lože větší plochou, zatímco ve střední oblasti je tento odpor menší, takže v této střední části se mohou pražce snáze pružně zatlačovat do štěrkového lože, takže ohybová namáhání je možno v této oblasti udržovat na nízkých hodnotách a u pražců kolejového svršku podle vynálezu se ve střední části pražců trhlinky neobjevují, nebo se neobjevují dříve, než u známých pražců.

Jestliže jsou drážková vybrání vytvořena mezi opěrou kolejnice a koncem příčných pražců, je možno dosáhnout zvláště příznivého zachycování výslednic sil, složených ze sil, působících ve směru podélné osy kolejnic a ve směru kolmém na podélnou osu kolejnic.

Výhodného dimenzování příčných pražců v oblasti uložení kolejnic je možno dosáhnout tehdy, jestliže jsou příčné pražce opatřeny v oblasti zakotvení upevňovacích prostředků pro upevnění kolejnic výstupky, vystupujícími z příčných pražců v oblasti upevňovacích šroubů ve směru podélné osy kolejnic.

V podstatě hladkým vytvořením povrchových ploch pražců v jejich střední oblasti, to znamená vypuštěním drážkových vybrání v této části nebo podobných povrchových úprav, se odstraňují všechny vruby, ve kterých by mohlo docházet ke zlomům, přičemž v této oblasti napomáhá v podstatě stálá a plynulá změna tlouštky ke snížení nebezpečí zlomení.

Je-li podíl úložné plochy vnější části pražců, opatřené drážkovými vybráními, k délce této části větší, než stejný podíl úložné plochy a délky vnitřní části a jestliže je tento podíl od 2:1 do 3 : 2, pak se dosahuje za různých komplexních vlivů při pružném zatlačování příčných pražců do štěrkového lože a při přenosu sil do pražců a zejména při ohybových namáháních pražců zvláště příznivých výsledků, protože odpor pražců proti pružnému zatlačování do štěrkového lože je v důsledku pružného průhybu pražců příznivě omezen na minimum, přičemž přenos sil se uskutečňuje vnějšími částmi příčných pražců, u kterých je současně zajištěn podstatně zvýšený odpor proti příčným posunům.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže objasněn pomocí příkladu provedení kolejového svršku podle vynálezu, zobrazeného na výkresu, kde znázorňuje obr. 1 boční pohled na jednu polovinu příčného pražce kolejového svršku a obr. 2 pohled shora na polovinu příčného pražce.

Příklady provedeni vynálezu

Na obr. 1 a 2 je zobrazena polovina jednoho z pražců 1 železničního svršku podle vynálezu, vyrobených z betonu a vyztužených předpjatými výztužnými pruty 2 z oceli. Pražce 1 mají ve své střední části hladké povrchové plochy bez výstupků, takže úložná plocha těchto pražců 1 v jejich střední části pro uložení

-4CZ 278337 B6 na štěrkovém loži je menší než ve vnějších třetinách délky pražců 1, ve kterých jsou na pražcích 1 uloženy kolejnice 3_. Kolejnice

3. jsou upevněny na příčných pražcích 1 pomocí kolejnicových šroubů 4, svěrek 5 a žebrových podkladnic 6. Mezi patkami kolejnic _.3. a. betonovými ......příčnými pražci 1 jsou uloženy tlumicí podložky

7pro tlumení hluku. K když to není v příkladech provedení přímo zobrazeno, kolejnicové šrouby 4 nejsou zašroubovány přímo do betonového pražce 1, ale do hmoždíků z plastu, zabetonovaných v betonu příčných pražců 1.

Vnější třetiny pražců. 1 jsou opatřeny na svých bočních plochách drážkovými vybráními 8, jejichž šířka je volena tak, aby nejméně jedno štěrkové zrno štěrkového lože mohlo dosednout až na dno drážkových vybrání 8, aby se tak zajistilo zvláště dobré zakotvení pražců 1 ve štěrkovém loži.

Jak je patrno zejména z obr. 2, mohou být drážková vybrání 8. umístěna bezprostředně vedle místa uložení kolejnice 2z jak je patrno na levé straně. Drážková vybrání 8 jsou dále v podélném směru kolejnice 2 na obou stranách pražce 1 vzájemně protilehlé. Sklon bočních ploch příčných pražců 1 a tím také drážkových vybrání 8. je nejméně 1 : 10. Drážková vybrání 8 se formují současně s výrobou příčných pražců 1.

Příčné pražce 1 mohou být dále opatřeny, jak je dobře patrno zejména z obr. 1, na plochách obrácených k podkladu přídavnými drážkovými vybráními 11 v oblasti vnější třetiny délky pražců 1 a uložení kolejnic 3., které rovněž zvyšují odpor pražců 1 proti příčnému posunutí.

Na výkresu zobrazený příčný pražec 1 je zobrazením skutečného pražce ve zmenšeném měřítku, takže poměry délky pražce 1 k jeho šířce a výšce odpovídají skutečným poměrům. Oblast uložení kolejnice 2 je možno v půdorysu definovat v podstatě pravoůhelníkovou plochou, přičemž střední oblast může být definována jejím přechodem mezi pravoůhelníkovou oblastí a oblastí s menší úložnou plochou. V zobrazeném příkladu provedení je podíl plochy a odpovídající délky ve vnější oblasti 3,0 a ve vnitřní oblasti 1,86. Změnou velikosti úložné plochy, popřípadě délky střední oblasti nebo vnějších oblastí je možno vytvářet varianty poměrů podílů vnější oblasti k vnitřní oblasti například v mezích od 2 : 1 do 3 : 2.

Ukazuje se, že tyto pražce 1, které nemají žádné vzájemné rozepření ve vnější a vnitřní oblasti, mají podstatně větší odolnost proti vzniku trhlinek ve střední oblasti, než pražce se vzájemným rozepřením zejména ve střední oblasti. Odpor proti působení příčných posouvajících sil může být sice menší, než při použití kotevních desek, avšak na druhé straně je možno provádět podbíječí práce velmi snadno a s mění-, časovou náročností. Ukázalo se také, že v zatáčkách trati je možno dosáhnout podstatného zvýšení stability koleje a že se podstatně snižuje ohybové namáhání kolejnic, z čehož vyplývá podstatné prodloužení životnosti koleje.

-5CZ 278337 Ββ

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Železniční svršek se štěrkovým ložem, na kterém jsou uloženy příčné pražce z betonu, zejména z předpjatého betonu, mající ve své střední části menší průřez než v oblastech uložení kolejnic a opatřené na svých bočních plochách, směřujících k podkladu drážkovými vybráními, jejichž největší příčné prodloužení probíhá zejména rovnoběžně s kolejnicemi a která jsou vytvořena v jednom kusu s tělesem příčného pražce, vyznačující se tím, že drážková vybrání /8/ jsou vytvořena v oblastech uložení kolejnic /3/ na příčných pražcích /1/, zejména vždy ve vnějších dvou pětinách až jedné třetině délky příčných pražců /1/, přičemž drážková vybrání /8/ jsou pouze v dotyku se štěrkovými zrny štěrkového lože.
2. Železniční svršek podle nároku 1, vyznačující se tím, že drážková vybrání /8/ na sousedních bočních plochách příčných pražců /1/ jsou v podélném směru kolejnic /3/ vzájemně protilehlá.
3. Železniční svršek podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že drážková vybrání /8/ jsou v pohledu shora alespoň na jedné straně umístěna bezprostředně vedle kolejnic /3/.
4. Železniční svršek podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že. boční plochy příčných pražců /1/ a tím také drážková vybrání /8/ mají sklon nejméně 1 : 10.
5. Železniční svršek podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že průřezová plocha příčného pražce /1/ je v oblasti svou vzájemně protilehlých drážkových vybrání /9/ větší než průřezová plocha střední oblasti příčného pražce /1/.
6. Železniční svršek podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že příčné pražce /1/ jsou opatřeny alespoň na jedné straně, obrácené k podkladu, přídavnými drážkovými vybráními /11/.
7. Železniční svršek podle nároku 6, vyznačující se tím, že přídavná drážková vybrání /11/ jsou vytvořena na obou vnějších třetinách délky příčných pražců /1/.
8. Železniční svršek podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že příčné pražce /1/ mají svou úložnou plochu pro uložení na štěrkovém loži v oblastech uložení kolejnic /3/, zejména v oblastech vnějších třetin své délky, větší než ve střední oblasti, zejména vé střední třetině lilky příčných pražců /1/.
9. Železniční svršek podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že drážková vybrání /8/ jsou vytvořena na bočních plochách příčných pražců /1/ mezi uložením kolejnic /3/ a konci příčných pražců /1/.

-6CZ 278337 B6
10. Železniční svršek podle jednoho z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že příčné pražce /1/ jsou opatřeny v oblastech umístění upevňovacích prostředků pro upevnění kolejnic /3/, zejména kolejnicových šroubů /4/, výstupky.
11. Železniční svršek podle jednoho z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že příčné pražce /1/ mají podíl úložné plochy svého vnějšího úseku s drážkovými vybráními /8/ k délce tohoto úseku větší, než podíl úložné plochy ve středním úseku k délce tohoto úseku, přičemž poměr těchto podílů je 2 : 1 až 3 : 2.

1 výkres

-7CZ 278337 B6