CZ286773B6 - Superstructure with stable position and process for making the same - Google Patents

Description

Vynález se týká železničního svršku se stabilní polohou, jehož kolejnice jsou uloženy na pražcích na pevné nosné vrstvě z asfaltu nebo betonu. Vynález se dále týká způsobu výroby tohoto železničního svršku se stabilní polohou.

Dosavadní stav techniky

V železničním stavitelství se rozlišuje mezi štěrkovými svršky a pevnými svršky, které jsou většinou uloženy na podkladu z betonu nebo asfaltového směsného materiálu.

Takový druhově podobný železniční svršek, kteiý sestává z vícenásobných vysoce pevných asfaltových vrstev a na nich uspořádaných kolejnic na ocelových pražcích nesoucích tyto kolejnice je popsán v německém časopisu ETR (28) 5-1979, str. 437-438. Y-pražec je v podkladu z asfaltových nosných vrstev připevněn kotvícími kolíky navařenými na plech a procházejícími výškou pražce, přičemž sklon kolejnic se nastavuje příslušnými prostředky pro připevnění kotvicích kolíků na pražci. Pata pražce, který sestává ze dvou rovnoběžných H-profilů, je navzájem spojena dvěma profilovými prvky, které jsou uspořádány v oblastech pod kolejnicemi. Mezera vytvořená těmito profily mezi povrchem asfaltové nosné vrstvy a patou pražce, popřípadě nad spodní hranou pražce, je vyplněna speciální zalévací hmotou. Mezi kolejnicí a horní stranou pražce je uspořádána pružná pryžová deska, zatímco pod vlastní kolejnicí, která je vedena žebrovou deskou, je ještě uspořádána vložka z umělé hmoty. Úlohou navařeného kotvícího kolíku je kromě nivelování pražce, popřípadě kolejnice, také klást vysoký odpor bočním silám, příčným posuvným silám a silám vyplývajícím z prohýbání kolejnice a nadzvedávajícím pražec a takto stabilizovat požadovanou polohu kolejového roštu.

Podle německé zveřejněné patentové přihlášky č. 35 17 295, která popisuje podobný železniční svršek, mohou být Y-pražce na svých dosedacích plochách na spodní straně ještě přídavně pomocí termoplastického lepidla přilepeny k asfaltové nosné vrstvě.

Z německé zveřejněné patentové přihlášky č. 37 22 627 je známo, že odolnost Y-pražců z oceli uložených ve štěrkovém loži proti posuvu v příčném směru lze zvýšit tak, že se na spodní strany pražců navaří příčné zarážky.

Z US patentového spisu č. 4 285 155 a německé zveřejněné patentové přihlášky č. 28 06 128 je známo přišroubování ocelových pražců na U-profily z oceli, které samy jsou zality v podkladu. Při této variantě je zapotřebí velmi přesné pokládání pražců, což je v praxi, například v obloucích trati, zcela nemožné. Kromě toho je před přišroubováním pražců třeba vyčkat na vytvrzení betonu, protože jinak by U-profily byly v důsledku vysokého momentu odporu pražců vytaženy ze své požadované polohy v betonu.

Z německého patentového spisu č. 12 75 081 je známo, že tak zvané dvoublokové pražce se ukládají do vanovitých vybrání v betonovém podkladu, přičemž mezi podklad a pražec se vkládá vložka z elastomemího materiálu s uzavřenými komůrkami. Vlastní kolejnice je pak na betonovém pražci pružně uložena a připevněna na vložené podložně desce z rýhované pryže.

Dále, z německé zveřejněné patentové přihlášky č. 19 22 055 je známo rovněž celoplošné ukládání průchozích pražců na betonovém podkladu na tlusté pružné mezivrstvě tak, že síly působící na koleje jak směrem dolů, tak i v bočním směru, jsou v podstatě nebo výlučně přenášeny touto pružnou mezivrstvou. Pražec přitom může být přídavně opatřen výstupkem

-1 CZ 286773 B6 vyčnívajícím z jeho spodní strany, který zasahuje do vybrání v betonovém podkladu, mezi kterým a výstupkem se nachází pružná mezivrstva. Tato mezivrstva by měla být z umělohmotné pěny nebo ze směsi bítumenových pojiv, minerálních materiálů a pryžové drtě a/nebo pryžového mléka. Jako možnost se uvádí, že pražce mohou být také z ocele nebo dřeva nebo umělé hmoty a rovněž podklad může být z betonu nebo ocele nebo umělé hmoty. Dále je jako možnost uvedeno, že pražce, pružná mezivrstva a podklad mohou být v případě potřeby navzájem slepeny. Pro odborníka z tohoto dokumentu vyplývá uspořádání pružné mezivrstvy, podle připojených výkresů pokud možno rovnoměrně silné, mezi pražcem a podkladem, za účelem tlumení vibrací a hluku, přičemž příslušné boční síly a síly orientované směrem dolů jsou přenášeny pouze touto pružnou mezivrstvou.

Konečně, z německé zveřejněné patentové přihlášky č. 41 13 566 je známo ukládání duoblokových pražců nebo monoblokových pražců z betonu na asfaltové nosné vrstvě se širokým středním podstavcem pro zachycování příčných sil. Drážka pro tento podstavec může být po vytvoření přesně nivelované nosné vrstvy vyfrézována. Tato konstrukce neřeší problém zvedání pražců, nýbrž pouze problém příčného posuvu kolejového roštu.

Úkolem předloženého vynálezu je naproti tomu kompenzovat nejen příčné posuvné síly působící na pražce v bočním směru, ale také síly vyplývající z prohýbání kolejnic, které mají snahu nadzvedávat pražce. Dalším úkolem vynálezu je nalezení levného a rychlého způsobu pokládání pro všechny druhy pražců, zejména také pro lehké pražce z ocele nebo dřeva či podobných materiálů, který by byl použitelný při stavbě takového železničního svršku.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol řeší a nedostatky známých železničních svršků uvedeného druhu do značné míry odstraňuje železniční svršek se stabilní polohou, jehož kolejnice jsou uloženy na pražcích na pevné nosné vrstvě z asfaltu nebo betonu, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že pražce jsou opatřeny profilem pevně připevněným kpatě pražce, vystupujícím z této paty směrem dolů, probíhajícím rovnoběžně s kolejnicemi a vlepeným lepidlem do drážky v nosné vrstvě.

Je výhodné, jestliže profil je uspořádán v drážce uprostřed mezi kolejnicemi nebo dva profily jsou uspořádány ve dvou drážkách v místě přibližně pod kolejnicemi a profil je po obou stranách slepen s nosnou vrstvou.

Kromě toho je výhodné, jestliže drážka vytvořená vyfrézováním v nosné vrstvě má na svých bocích lepicí plochy, které nejsou pokiyty organickými látkami a/nebo smočeny vodou.

Je výhodné, jestliže profil je tvořen ocelovým profilem, s výhodou z ploché oceli.

Dále je výhodné, jestliže mezi kolejnicí a pražcem je uspořádána pružná vložka pro tlumení vibrací a mezi pražcem a nosnou vrstvou je uspořádána nivelační vyrovnávací vrstva.

Profil přivařený kpatě pražce svýhodou tvoří distanční rozpěru dvou sousedních H-profilů tvořících Y-pražec.

Lepidlo je s výhodou tvořeno zalévatelným vytvrditelným polymemím lepidlem.

Předmětem vynálezu je rovněž způsob výroby železničního svršku se stabilní polohou, jehož podstata spočívá podle vynálezu v tom, že tento způsob sestává z následujících operací:

-2CZ 286773 B6

- vytvoření nosné vrstvy s nosnými vlastnostmi z betonu nebo asfaltového směsného materiálu,

- vytvoření dvou drážek v povrchu nosné vrstvy,

- přípravky pražců s profily vyčnívajícími dolů z paty pražce a probíhajícími v podélném směru kolejnic,

- položení pražců na nosnou vrstvu tak, že profily zasahují do drážek,

- zalití zbylých volných prostorů v drážkách nejméně v rozsahu délky profilů připraveným lepidlem,

- případného překrytí nosné vrstvy materiálem pro tlumení hluku.

V oboru železničního stavitelství je znám často se vyskytující tak zvaný pumpovací jev, který lze snadno pozorovat u štěrkových loží a který vyplývá z klopného pohybu pražců. Při dnes požadované odpružené jízdě vlaku po kolejích je příčina tohoto pumpovacího jevu, to jest prohýbání kolejnic, neodstranitelná. Toto prohýbání kolejnic, které vyplývá z místního zatížení kolejnic koly vlaku, má za následek působení zvedacích momentů na pražce nacházející se před a za místem zatížení kolejnice koly. Je to patrné zejména tehdy, jestliže kolejový rošt je uložen na pevném podkladu z betonu nebo asfaltového směsného materiálu a jsou použity lehké pražce, například ze dřeva, betonu nebo ocele, provedené například jako vanovité pražce, pražce z H-ocelových profilů nebo Y-ocelové pražce. Problém není tak závažný u betonových pražců, jestliže tyto mají tak vysokou hmotnost, že gravitační síly jsou vyšší než zvedací síly. Při použití kolejnic typu UIC 60 a kolejového roštu sY-pražci mohou uvedené zvedací síly dosáhnout hodnoty například přibližně 5 kN. Zvedací síly a pumpovací jev však do značné míry závisejí na typu kolejnic, přesněji řečeno na jejich momentu setrvačnosti ve vztahu ke svislému zatížení, na vzájemných odstupech pražců a jejich hmotnosti, na velikosti plochy dosednutí kolejnic na pražcích, na rychlosti průjezdu vlaku po trati a na pružnosti nosné vrstvy. To znamená, že pro různé okolnosti a podmínky se musí volit různé konstrukce železničního svršku.

V praxi již také bylo navrženo, aby se takové lehké pražce zatížily navrch položenými zátěžemi nebo podle stavu techniky přidržovaly směrem dolů speciálními kotvícími kolíky.

Předložený vynález nabízí nyní jiný, univerzálně použitelný připevňovací systém pro pražce na pevné nosné vrstvě, ve kterém jsou pod patou pražce uspořádány profily, které zasahují do nosné vrstvy a jsou s touto nosnou vrstvou slepeny.

Za tímto účelem se mimo jiné navrhuje, aby se v již zhotovené nosné vrstvě nebo v průběhu jejího zhotovování vytvořila jedna nebo více drážek, s výhodou v oblasti pod kolejnicemi, kde na pražec působí největší zvedací síly, a do těchto drážek se zasadily profily, které se pak uvnitř drážek oboustranně slepí s nosnou vrstvou.

Drážky se pomocí vhodného nástroje, například frézy, vytvoří v místech, kde se později budou nacházet profily. Drážka se přitom vyfrézuje širší než je průřez profilů, například nejméně o 20 mm širší, aby byl k dispozici dostatečně velký prostor pro pozdější zalití této drážky. Drážky se v asfaltových nosných vrstvách s výhodou vyfrézují, protože takto se odfrézují i kameny nacházející se v nosné vrstvě a vzniklé řezné plochy mohou sloužit jako lepicí plochy pro později aplikovanou lepicí hmotu. U betonových nosných vrstev ktomu obvykle postačí také lepicí plocha tvořená cementem nebo hydraulicky vázanými anorganickými materiály, takže betonová nosná vrstva může být zhotovena s již předem vytvořenými drážkami. Lepicí plochy nemají být znečištěny organickými látkami, například rostlinnými látkami, nebo zbytky asfaltu či bitumenu a nemají také pokud možno být smočeny vodou, aby bylo možno dosáhnout kvalitního slepení.

Zmíněný profil je s výhodou tvořen plochým ocelovým profilem přivařeným zespodu k pražci. Do drážky se však mohou vkládat také jinak tvarované profily, například T-profíly, aby se po vyplnění drážky lepidlem přídavně dosáhlo i tvarového spojení, schopného přenášet sílu.

-3 CZ 286773 B6

Tyto profily mohou být podle typu pražce zejména u ocelových pražců na tyto pražce přivařeny. Do rámce vynálezu však spadá i přišroubování, přinýtování nebo přilepení těchto profilů zespodu k pražcům. Důležité je pouze pevné spojení pražce s profilem a dostatečné vyčnívání profilu z pražce. U betonových pražců mohou být profily s odpovídajícími kotvícími prvky zality do pražce již při jeho výrobě nebo pevně přišroubovány k pražci šrouby procházejícími skrze tento pražec.

V případě Y-pražců se mohou použít profily, které současně slouží jako distanční rozpěry sousedních H-profilů nebo dvojitých T-profilů, ze kterých je takový Y-pražec vytvořen. Profily se přivaří zespodu k patě pražce. Zmíněné profily pak nahrazují distanční rozpěry uspořádané jinak mezi profily tvořícími pražec.

Jako lepidlo aplikované mezi profil a nosnou vrstvu se s výhodou použije zalévací vytvrditelné polymerové lepidlo. Jedno z takových lepidel je například jako zalévací hmota, zejména pro kolejové rošty tramvajových tratí, známo pod obchodním názvem ICOSIT KC od firmy SIKAChemie GmbH. Takové dvousložkové lepidlo na bázi polyurethanu, které se připravuje na místě a jehož vlastnosti lze vyladit tvrdidlem, lpí dobře jak na oceli, například na vloženém profilu z ploché oceli, tak i na minerální hmotě nosné vrstvy. V čerstvém stavu se toto lepidlo může napěnit vodou nebo jinými prostředky. Řezné plochy drážek by proto měly být prosty jak organických látek, tak i vody. Jako lepidla se mohou použít i jiné lepicí materiály, které mají vysokou afinitu k betonu nebo bitumenu či k jiným chemickým pojivům, například takovým, která se přidávají do betonu, za předpokladu, že tyto lepicí materiály mají současně dostatečnou přilnavost i k oceli.

Pokusně se prokázalo, že takové spojení mezi nosnou vrstvou a svislými lepicími plochami profilu odolává podstatně větším silám, než jaké lze očekávat při nadzvedávání pražců při průjezdu vlaku. Pokusy prováděné až na a za hranici destrukce prokázaly, že při vytržení profilů z drážky se obvykle poruší struktura betonové, popřípadě asfaltové nosné vrstvy, nikoliv však vlastní spojení mezi lepidlem a profily a/nebo stěnou drážky. Také boční síly, které jsou z profilů přenášeny na asfaltovou nebo betonovou nosnou vrstvu, jsou dostatečně spolehlivě zachyceny, jestliže tyto profily zasahují nejméně do hloubky 30 mm v této asfaltové nebo betonové vrstvě. Podle případu použití, zejména u těžkých pražců a/nebo při malých výsledných zvedacích či příčných silách, může postačit, že ne každý pražec bude přilepen jedním nebo dvěma profily, nýbrž že s nosnou vrstvou bude jedním profilem slepen každý druhý nebo třetí pražec.

Z hlediska snadného zalévání lepicím materiálem je výhodné, jestliže profil nepřekrývá celou šířku pražce, nýbrž je tvořen dvěma nebo více malými kusy, které je možno snáze zalít. Profily přitom mohou bočně přes pražce přečnívat. Ocel a/nebo boky drážky mohou být případně opatřeny základním nátěrem pro zvýšení přilnavosti lepicího materiálu.

Popsané pokusné výsledky až k destrukci byly dosaženy po velmi krátké době vytvrzování lepicího materiálu v trvání několika málo hodin. Z toho vyplývá, že takový železniční svršek lze zhotovit a opět uvést do provozu během jedné pracovní směny.

Na rozdíl od stavu techniky se u železničního svršku podle vynálezu neumisťují pod pražec žádné tlusté pružné podložky, nýbrž pouze tenká přilnavá vrstva, popřípadě tenká vrstva pěnové hmoty, která vyrovnává nerovnosti betonové nebo asfaltové nosné vrstvy, protože pokládané pražce mají již ze sériové výroby hladkou spodní stranu a plného dosednutí lze proto docílit již vložením uvedené tenké vrstvy. Vlastní pružné uložení kolejnice je provedeno v oblasti pod kolejnicí nebo také, při použití žebrovaných desek, pod těmito žebrovanými deskami, v každém případě však nad pražcem. Toto má velkou výhodu spočívající v tom, že odpružené hmoty jsou menší a že není třeba tlumit vibrace celého systému s pražci.

-4CZ 286773 B6

Železniční svršek podle vynálezu lze snadno zhotovit, přičemž se v podstatě používají techniky běžné .při stavbě silnic, například nanášení podkladu z asfaltového směsného materiálu nebo betonu. Poté lze nasadit výkonné frézy, které jsou v silničním stavitelství obvyklé a kterými se v povrchu podkladu vyfrézují drážky, do kterých se pak prefabrikované pražce uloží tak, že profily na spodní straně pražců přijdou pokud možno do jejich požadované polohy uprostřed vyfrézovaných drážek. Profily se následně zalijí na místě připraveným lepidlem, například již popsaným polymemím lepidlem, nebo se pro zalití drážek použijí jiná na trhu dostupná lepidla. V případě potřeby se pak mezery mezi pražci vyplní štěrkem nebo jiným materiálem tlumícím hluk, přinejmenším u asfaltového železničního svršku se takto dosáhne ochrany proti slunečnímu záření a současně tlumení hluku.

Příklady provedení vynálezu

Podstata vynálezu bude dále objasněna na příkladu jeho provedení, který je popsán na základě připojeného výkresu, který v řezu znázorňuje polovinu kolejové trati.

Železniční svršek sestává z nosné vrstvy 1 z gumoasfaltu, ve které byly frézovacím zařízením vytvořeny drážky 8. Pražec 2, například ocelový, sdole přivařenými profily 7, například plochými ocelovými profily, je na nosné vrstvě 1 z gumoasfaltu uložen tak, že tento profil 7 o tloušťce například 10 mm spočívá uprostřed drážky 8 o šířce přibližně 60 mm. Pata 9 pražce 2 spočívá na nosné vrstvě 1 z gumoasfaltu přes vloženou vyrovnávací vrstvu 4 nebo fólii, takže může na tuto nosnou vrstvu 1 z gumoasfaltu plně dosednout. Drážka 8 se následně zalije lepidlem 11, například polymemím lepidlem typu Sika ICOSIT KC 330-U, takže pražec 2 je pak nevratně spojen s nosnou vrstvou 1 z gumoasfaltu. Kolejnice 3 může být na pražci 2 připevněna běžnými připevňovacími prvky 5, přičemž mezi kolejnicí 3 a ocelovým pražcem 2 je uspořádána vložka 6 pro zajištění pružné jízdy vlaku. Nakonec se mezery mezi pražci 2 vyplní štěrkem 10, který se v zájmu dalšího zvýšení zajištění proti posuvu pražce 2 v příčném směru může přidat i k čelním stranám tohoto pražce 2. Tento na čelní straně pražce 2 se nacházející štěrk 10 však v první řadě slouží k tlumení hluku, možných vibrací přenášených z kolejnice 3 na pražec 2 a také jako ochrana nosné vrstvy 1 z gumoasfaltu proti slunečnímu záření.

Claims (8)

1. Železniční svršek se stabilní polohou, jehož kolejnice (3) jsou uloženy na pražcích (2) na pevné nosné vrstvě (1) z asfaltu nebo betonu, vyznačující se tím, že pražce (2) jsou opatřeny profilem (7) pevně připevněným kpatě (9) pražce (2), vystupujícím z této paty (9) směrem dolů, probíhajícím rovnoběžně s kolejnicemi (3) a vlepeným lepidlem (1) do drážky (8) v nosné vrstvě (1).

2. Železniční svršek podle nároku 1, vyznačující se tím, že profil (7) je uspořádán v drážce (8) uprostřed mezi kolejnicemi (3) nebo dva profily (7) jsou uspořádány ve dvou drážkách (8) v místě přibližně pod kolejnicemi (3) a profil (7) je po obou stranách slepen s nosnou vrstvou (1).

3. Železniční svršek podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že drážka (8) vytvořená pro profil (7) frézováním v nosné vrstvě (1) má na svých bocích lepicí plochy, které jsou prosty organických látek a/nebo vody.

-5CZ 286773 B6

4. Železniční svršek podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že profil (7) je tvořen ocelovým profilem, s výhodou z ploché oceli.

5. Železniční svršek podle některého z nároků laž2, vyznačující se tím, že mezi kolejnicí (3) a pražcem (2) je uspořádána pružná vložka (6) pro tlumení vibrací a mezi pražcem (2) a nosnou vrstvou (1) je uspořádána nivelační vyrovnávací vrstva (4).

6. Železniční svršek podle některého z nároků laž4, vyznačující se tím, že profil (7) přivařený kpatě pražce (2) tvoří distanční rozpěru dvou sousedních H-profilů tvořících Y-pražec (2).

7. Železniční svršek podle nároku 1, vyznačující se tím, že lepidlo (11) je tvořeno zalévacím vytvrditelným polymemím lepidlem.

8. Způsob výroby železničního svršku se stabilní polohou, zejména podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že sestává z následujících operací:

- vytvoření nosné vrstvy (1) s nosnými vlastnostmi z betonu nebo asfaltového směsného materiálu,

- vytvoření dvou drážek (8) v povrchu nosné vrstvy (1),

- přípravy pražců (2) s profily (7) vyčnívajícími dolů z paty (9) pražce (2) a probíhajícími v podélném směru kolejnic (3),

- položení pražců (2) na nosnou vrstvu (1) tak, že profily (7) zasahují do drážek (8),

- zalití zbylých volných prostorů v drážkách (8) nejméně v rozsahu délky profilů (7) připraveným lepidlem (11),

- případného překrytí nosné vrstvy (1) materiálem (10) pro tlumení hluku.

1 výkres