CZ4491U1 - Zařízení pro snížení hluku kolejnice - Google Patents

Description

Zařízení pro snížení hluku kolejnice

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení pro snížení hluku kolejnic v kolejovém svršku na tramvajových a železničních tratích.

Dosavadní stav techniky

Kolejnice představuje v systému kolejového svršku významný zdroj hluku. Aby byl tento hluk snížen, jsou kolejnice obkládány různými materiály, které pohlcují hluk a vibrace, vznikající při provozu kolejnice. Protihlukové obklady jsou obvykle vytvořeny na bázi asfaltů, pryží nebo kombinace pryží s dodatečně vkládanými měkkými výplněmi. Svou funkci plní pouze tehdy, jestliže těsně přiléhají ke kolejnici. Spolupůsobení protihlukových obkladů s kolejnicí je zajišťováno budto lepením obkladů ke kolejnici, anebo jejich přitlačením ke kolejnici dalšími prvky vozovky, například dlažebními kostkami nebo výplňovými panely, používanými u městských kolejových drah. Nevýhodou těchto řešení je snížená dlouhodobá spolehlivost plného spolupůsobení protihlukového obkladu a kolejnice.

Podstata technického řešení

Zařízení pro snížení hluku kolejnic podle tohoto technického řešení je založeno na tom, že k oběma bočním stranám každé kolejnice zrcadlově přiléhají pružné bokovnice. Podstata technického řešení spočívá v tom, že každá bokovnice je tvořena nejméně dvěma vzájemně spojenými vrstvami různé tuhosti, kde měkčí výplňová vrstva přiléhá těsně k povrchu kolejnice a kde alespoň na části vnějšího povrchu bokovnice je po její délce uspořádán roznášecí prvek. Bokovnice jsou přes tyto roznášecí prvky přitlačeny upevňovacími prostředky ke kolejnici. Měkká část bokovnice má funkci přesné výplně spojkového prostoru kolejnice a zajišťuje syté dosednutí bokovnic ke stojině kolejnice. Tuhá část bokovnic pak zajišťuje tvarovou stálost a mechanickou odolnost bokovnic. Dvouvrstvý systém bokovnic o různé tuhosti jednotlivých vrstev je výhodný z hlediska útlumu vibrací kolejnice jako výrazného zdroje hluku, který je pohlcován hlavně na přechodu mezi jednotlivými vrstvami výrazně odlišných vlastností. Pohlcování hluku bokovnicemi je podmíněno jejich plným spolupůsobením s kolejnicí, sebemenší odtržení bokovnic od kolejnice způsobuje prudké zhoršení jejich tlumicích vlastností.

Roznášecí prvek je s výhodou tvořen ocelovým profilem tvaru U, který je zapuštěn v podélné drážce v bokovnici. Ocelový profil tvoří nosníky, které roznášejí přitlačovací síly od upevňovacích prostředků po celé délce bokovnice. Podélné ocelové profily tvaru U mohou být do bokovnic zavulkanizovány, takže upevňovací prostředky jsou zapuštěny a chráněny proti poškození.

Upevňovací prostředek může být tvořen maticí a spojovacím šroubem, procházejícím roznášecími prvky, bokovnicemi a otvorem ve stojině kolejnice. Protože pouhé přiložení bokovnic ke kolejnici, ani jejich přilepení není z dlouhodobého hlediska spolehlivé, je pro zajištění plného a dlouhodobého spolupůsobení bokovnic

-14 ‘ s kolejnicemi použito šroubů, které procházejí otvory v bokovnicích a v neutrální ose stojiny kolejnice. Utažení těchto šroubů zajistí správné a časově prakticky neomezené spolupůsobení bokovnic s kolejnicí.

Upevňovací prostředek může být alternativně tvořen ocelovým třmenem tvaru U, obepínajícím zespodu kolejnici tak, že k jeho základně přiléhá pata kolejnice a na jeho horních koncích jsou průchozí závitové otvory, kterými procházejí šrouby, dotlačované na roznášecí prvky. Tato modifikace může být použita v případě, kdy není vhodné vrtat kolejnici, tuhé třmeny tvaru U jsou přitom umístěny v prostoru mezi pražci. Utažením šroubů v místě zavulkanizovaných ocelových U profilů roznášecích prvků lze docílit spolehlivého a dostatečného přitlačení bokovnic ke stojině kolejnice.

Pata kolejnice je s výhodou z každé strany upnuta svěrkou s kotvicím šroubem, tvořenou dvěma dvojicemi ocelové pásnice a tvrdé pryže, kde horní dvojice zasahuje do vybrání, vytvořeného v tužší nosné vrstvě bokovnice v oblasti přiléhající k vnějším koncům paty kolejnice tak, že mezi patou kolejnice a přivráceným povrchem vrstvy tvrdé pryže je mezera, přičemž ocelová pásnice spodní dvojice přiléhá k vnějšímu okraji paty kolejnice. Každá spodní ocelová pásnice je v místě styku s patou kolejnice s výhodou vyhnuta směrem dolů. Při provozu tlačí pata kolejnice na rozšířenou část spodní ocelové pásnice. Při utažení kotvicích šroubů se tlaky rovnoměrně roznášejí uvedenou pružnou svěrkou do tlumicích vrstev tvrdé pryže. Dochází ke tlumení bočních rázů od provozu do kolejnice a současně jsou tlumeny vibrační účinky a snižován hluk od provozu (do betonového podkladu kolejnic se nedostávají vibrace, takže podklad nevyzařuje hluk). Při průjezdu kolejového vozidla vzniká před a za koly vozidla zdvihová vlna kolejnice, která nadzdvihuje podklad kolejnice a namáhá kotvicí prvky. Mezera mezi patou kolejnice a vrchními vrstvami tvrdé pryže zcela odstraní nadzdvižení podkladu od zdvihové vlny kolejnice. Současně nedochází k tak rychlé deformaci výškové polohy koleje. Tím jsou dlouhodobě zachovány vlastnosti koleje bez nepříznivého zvyšování hluku z důvodu zhoršující se geometrické polohy koleje.

Měkčí výplňová vrstva bokovnice je tvořena pěněným polybutadienem s polyuretanovou vazbou a tužší nosná vrstva bokovnice je tvořena pryžovou drtí, pojenou kapalnými kaučuky, síťovanými polyuretanovou vazbou.

Pod patou kolejnice je souvislý pryžový pás, tvořený s výhodou pryžovým granulátem pojeným polyuretany na bázi polybutadienu. Pata kolejnice je měkce usazena na podkladu, např. betonovém dílci.

Horní část bokovnic je opatřena vrstvou zálivky, například asfaltu nebo směsi na bázi pružného polymeru, odolné proti povětrnostním podmínkám a otěru. Zálivka tvoří ochrannou a protibrusnou vrstvu. Při jejím zatečení mezi bokovnice a hlavu kolejnice dojde též k lepšímu spolupůsobení horních částí bokovnic a hlavy kolejnice.

-2CZ 4491 Ul

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude blíže vysvětleno pomocí výkresů ve spojitosti s popisem příkladů provedení. Na obr. l je zařízení podle tohoto technického řešení v příčném vertikálním řezu, je zde vyobrazeno upevnění žlábkové kolejnice na betonových panelech s polyuretanovou zálivkou. Na obr. 2 je obdobné uspořádání jako na obr. 1, je zde však asfaltová zálivka větší tlouštky. Na obr. 3 je příčný vertikální řez železniční kolejnicí s přiloženými bokovnicemi, které jsou přitlačovány ke kolejnici prostřednictvím tuhých třmenů tvaru U a jimi procházejícími šrouby.

Příklady provedení technického řešení

Z obou stran ocelové žlábkové kolejnice 1 jsou přiloženy pružné bokovnice 2, které jsou vzájemně spojeny spojovacími šrouby áz procházejícími rovněž roznášecími prvky 5 a otvorem ve stojině kolejnice 1. Roznášecí prvky 5 jsou tvořeny podélnými ocelovými profily tvaru U, které jsou do bokovnic zavulkanizovány, takže hlava spojovacího šroubu 6 i příslušná matice (upevňovací prostředky) jsou zapuštěny a chráněny proti poškození. Každá bokovnice 2 je tvořena dvěma vzájemně spojenými vrstvami 3, 4 různé tuhosti. Měkčí výplňová vrstva 3 z pěněného polybutadienu s polyuretanovou vazbou přiléhá těsně k povrchu kolejnice 1. Tužší nosná vrstva 4 bokovnice 2 je tvořena pryžovou drtí, pojenou kapalnými kaučuky, síťovanými polyuretanovou vazbou. Jak již bylo uvedeno, je na části vnějšího povrchu nosné vrstvy 4 bokovnice 2. po její délce zavulkanizován roznášecí prvek 5. Bokovnice 2 jsou přes tyto roznášecí prvky 5 přitlačeny upevňovacími prostředky ke kolejnici 1. Pod patou kolejnice 1 je souvislý pryžový pás 14, spočívající na betonovém podkladu. Pryžový pás je vyroben z pryžového granulátu o velikosti zrn 2 až 4 mm, pojených polyuretany na bázi polybutadiemu (kapalné kaučuky). Svislá tuhost pryžového pásu 14 je 3 kN/mm. Tato hodnota svislé tuhosti uložení kolejnice 1 umožňuje dobře roznést svislé zatížení od kol vozidel na značnou vzdálenost a podstatně snížit namáhání betonových podkladních panelů i jejich podloží. Zvolená svislá tuhost pružného pásu 14 pod patou kolejnice 1 dává předpoklady k výraznému snížení statických i dynamických sil od vozidel na betonové panely i do podloží.

Upevňovací prostředek může být alternativně tvořen ocelovým třmenem 7 tvaru U, obepínajícím zespodu železniční kolejnici 1 (viz obr. 3) tak, že k jeho základně přiléhá pata kolejnice 1 a na jeho horních koncích 8 jsou průchozí závitové otvory, kterými procházejí šrouby 9, dotlačované na roznášecí prvky 5. Tato modifikace je použita v případě, kdy není vhodné vrtat kolejnici, tuhé třmeny £ tvaru U jsou přitom umístěny v prostoru mezi pražci. Utažením šroubů 9 v místě zavulkanizovaných ocelových U profilů roznášecích prvků 5 lze docílit spolehlivého a dostatečného přitlačení bokovnic 2 ke stojině kolejnice 1.

Pata kolejnice 1 je z každé strany k podkladu upnuta pružnou svěrkou 10 s kotvicím šroubem 16., tvořenou dvěma dvojicemi ocelové pásnice 11 a tvrdé pryže 12.. Horní dvojice zasahuje do vybrání, vytvořeného v tužší nosné vrstvě 4. bokovnice 2 v oblasti přiléhající k vnějším koncům paty kolejnice 1 tak, že mezi patou kolejnice 1 a přivráceným povrchem vrstvy tvrdé pryže 12 je meze-3CZ 4491 U1 ra 17 o velikosti přibližně 2 až 4 mm. Při průjezdu kolejového vozidla vzniká před a za koly vozidla zdvihová vlna kolejnice, která nadzdvihuje podklad kolejnice a namáhá kotvicí prvky. Mezera 17 mezi patou kolejnice 1 a vrchními vrstvami tvrdé pryže 12 zcela odstraní nadzdvižení podkladu od zdvihové vlny kolejnice. Mezera 17 umožňuje v oblasti zdvihové vlny kolejnice 1 před a za koly vozidel nezávislý výškový pohyb kolejnice 1 vůči podkladu. Nedochází k tak rychlé deformaci výškové polohy koleje (rozpad výškové polohy je zpomalen) a jsou dlouhodobě zachovány vlastnosti koleje bez nepříznivého zvyšování hluku z důvodu zhoršující se geometrické polohy koleje.

Ocelová pásnice 11 spodní dvojice přiléhá k vnějšímu okraji paty kolejnice 1. Tato spodní ocelová pásnice 11 je v místě styku s patou kolejnice 1 vyhnuta směrem dolů. Při provozu tlačí pata kolejnice 1 na rozšířenou část spodní ocelové pásnice 11 a nedochází při svislém pohybu paty kolejnice 1 k jejímu bočnímu zadírání do pružné svěrky. Při utažení kotvicích šroubů 16 se tlaky rovnoměrně roznášejí uvedenou pružnou svěrkou do tlumicích vrstev tvrdé pryže 12. Dochází ke tlumení bočních rázů od provozu do kolejnice a současně jsou tlumeny vibrační účinky a snižován hluk od provozu (do betonového podkladu kolejnic se nedostávají vibrace, takže podklad nevyzařuje hluk).

Pružné svěrky brání bočnímu pohybu paty kolejnice χ a dokáží pružně tlumit boční rázy od projíždějících vozidel. Vícevrstvé složení svěrek po utažení příznivě působí na snížení dynamických účinků a vibrací a brání samovolnému povolování matic kotvicích šroubů 16. Otvor 13 pro kotvicí šrouby 16 v pružných svěrkách má s výhodou proměnný průřez a rozšiřuje se směrem vzhůru. To umožňuje, že namáhání šroubů 16 od bočních sil je pouze v jeho spodní části. Jsou odstraněny nepříznivé ohybové momenty ve šroubech 16.

Horní část bokovnic 2 je opatřena vrstvou zálivky 15. například asfaltu (viz obr. 2) nebo směsi na bázi pružného polymeru (na obr. 1), odolné proti povětrnostním podmínkám a otěru. Zálivka tvoří ochrannou a protibrusnou vrstvu. Při jejím zatečení mezi bokovnice 2 a hlavu kolejnice χ dojde též k lepšímu spolupůsobení horních částí bokovnic 2 a hlavy kolejnice χ.

Technické řešení je využitelné pro protihlukovou ochranu kolejového svršku na tramvajových a železničních tratích.

Claims (8)

1. Zařízení pro snížení hluku kolejnice v kolejovém svršku na tramvajových a železničních tratích, kde k oběma bočním stranám každé kolejnice (1) zrcadlově přiléhají pružné bokovnice (2), vyznačující se tím, že každá bokovnice (2) je tvořena nejméně dvěma vzájemně spojenými vrstvami (3, 4) různé tuhosti, kde měkčí výplňová vrstva (3) přiléhá těsně k povrchu kolejnice (1) a kde alespoň na části vnějšího povrchu bokovnice (2) je po její délce uspořádán roznášecí prvek (5), přičemž bokovnice (2) jsou přes tyto roznášecí prvky (5) přitlačeny upevňovacími prostředky ke kolejnici (1).

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že roznášecí prvek (5) je tvořen ocelovým profilem tvaru U, který je zapuštěn v podélné drážce v bokovnici (2).

3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že upevňovací prostředek je tvořen maticí a spojovacím šroubem (6), procházejícím roznášecími prvky (5), bokovnicemi (2) a otvorem ve stojině kolejnice (1).

4. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že upevňovací prostředek je tvořen ocelovým třmenem (7) tvaru U, obepínajícím zespodu kolejnici (1) tak, že k jeho základně přiléhá pata kolejnice (l) a na jeho horních koncích (8) jsou průchozí závitové otvory, kterými procházejí šrouby (9) , dotlačované na roznášecí prvky (5).

5. Zařízení podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že pata kolejnice (1) je z každé strany upnuta svěrkou (10) s kotvicím šroubem (16), tvořenou dvěma dvojicemi ocelové pásnice (11) a tvrdé pryže (12), kde horní dvojice zasahuje do vybrání, vytvořeného v tužší nosné vrstvě (4) bokovnice (2) v oblasti přiléhající k vnějším koncům paty kolejnice (1) tak, že mezi patou kolejnice (1) a přivráceným povrchem vrstvy tvrdé pryže (12) je mezera (17), přičemž ocelová pásnice (11) spodní dvojice přiléhá k vnějšímu okraji paty kolejnice (1).

6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že každá spodní ocelová pásnice (11) je v místě styku s patou kolejnice (1) vyhnuta směrem dolů.

7. Zařízení podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že měkčí výplňová vrstva (3) bokovnice (2) je tvořena pěněným polybutadienem s polyuretanovou vazbou a tužší nosná vrstva (4) bokovnice (2) je tvořena pryžovou drtí, pojenou kapalnými kaučuky, síťovanými polyuretanovou vazbou.

8. Zařízení podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že pod patou kolejnice (1) je souvislý pryžový pás (14).

-5CZ 4491 U1

Zařízení podle některého c í se tím, že vrstvou zálivky (15), pružného polymeru.

z nároků l až 8, vyznačuj íhorní část bokovnic (2) je opatřena například asfaltu nebo směsi na bázi