PL212270B1 - Torowisko pojazdów szynowych i sposób wykonania torowiska pojazdów szynowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest torowisko pojazdów szynowych, w tym dla pojazdów kolejowych, tramwajowych i linii podziemnej metra oraz przejazdów kolejowych i drogowych. Przedmiotem wynalazku jest również sposób wykonania torowiska pojazdów szynowych.

Najczęściej spotykane torowiska pojazdów szynowych składają się z szyn przymocowanych do podkładów drewnianych lub żelbetowych, usytuowanych prostopadle do osi torów lub szyn osadzonych w płytach. Pod płytami lub podkładami, w zależności od wykonania, znajdują się różne warstwy z piasku, żwiru, grysu, tłucznia lub warstwy z betonu, lub masy bitumiczno-asfaltowej.

I tak z polskiego opisu patentowego nr PL 140880 A znany jest sposób wykonywania torowisk tramwajowych wspólnych z jezdnią, które mają prefabrykowane żelbetowe elementy podtorza wykonane w kształcie położonej litery E, której ramiona są skierowane ku górze. W kielichach między ramionami elementu osadzone są kotwy w kształcie haków do mocowania szyn, które są ułożone na podkładkach umieszczonych na warstwie pośredniej z asfaltu lanego. Przestrzeń pomiędzy ramionami jest wypełniana profilującą polewką bitumiczną.

Z polskiego opisu patentowego nr PL 145794 A znana jest konstrukcja podtorza, przeznaczona w szczególności do torów tramwajowych. W tym rozwiązaniu szyna jest zamocowana poprzez izolacyjną podkładkę gumową do podkładki stalowej za pomocą łapek, która jest połączona z płytą stalową osadzoną w płycie betonowej lub żelbetowej, która może być wylewana w wykopie.

Z kolei z polskiego opisu patentowego nr PL 160189 A znana jest nawierzchnia torowa pojazdów szynowych, składająca się z wyprofilowanej płyty nośnej z dwoma symetrycznie wykonanymi wgłębieniami szynowymi szyn torowych, wkładek elastycznych i podkładek podszynowych. Płaszczyzny pionowe boków wewnętrznych wgłębień szynowych płyty nośnej mają kształt zbliżony do bocznej powierzchni szyny. Szyna jest stabilizowana we wgłębieniach szynowych za pomocą elementu dociskowego. Płyty z wgłębieniami szynowymi ułożone jedna obok drugiej od góry są zalane betonem asfaltowym.

Natomiast z amerykańskiego opisu patentowego nr US 4,691,863 znane jest skrzyżowanie przejazdu kolejowego składające się z płyt podporowych zakotwiczonych pomiędzy szynami i podkładami kolejowymi. Struktura wierzchnia tego przejazdu przybiera najczęściej kształt litery Z, poprzez to, iż górne płyty są połączone panelami łączącymi z niższymi płytami, które z kolei są złączone z podkładami kolejowymi i płytami podporowymi. Płyty te z reguły ułożone są horyzontalnie. W celu zapewnienia szczelności połączeń, przestrzeń pomiędzy górną i dolną płytą wypełniona jest materiałem nawierzchniowym.

Ponadto, z publikacji polskiego opisu patentowego PL 204349 B1 znany jest sposób ciągłego układania szyny na trwałej nawierzchni kolejowej, zwłaszcza wykonanej z betonowych elementów prefabrykowanych. Zgodnie z opisanym sposobem szynę umieszcza się w korytku płyty betonowej i mocuje się za pomocą wylewania korytka. Z boku, wzdłuż szyny, wewnątrz korytka umieszcza się elastyczne kształtki wypełniające komory. Dla uzyskania dokładnego położenia toru, szynę nastawia się za pomocą kształtek wypełniających komory z klinami, które stanowią urządzenie do regulacji szyny wewnątrz korytka. Przestrzeń pośrednią między kształtkami wypełniającymi komory, a ściankami bocznymi korytka wypełnia się zaprawą zalewową. Nawierzchnia kolejowa, na której są ułożone szyny, jest wykonana z przylegających do siebie betonowych płyt prefabrykowanych.

Wadą opisanych torowisk jest duża liczba elementów konstrukcyjnych, z których jest wykonane torowisko, co powoduje, że ich wykonanie jest kosztowne i czasochłonne.

Istotą wynalazku jest to, że torowisko pojazdów szynowych składające się płyt torowych i płyt międzytorowych ułożonych na warstwowej podbudowie i szyn umieszczonych w korytach szynowych nad dnem koryta szynowego wykonanego w płytach torowych, którego przestrzeń pomiędzy spodnią płaszczyzną każdej z szyn i dnem koryta szynowego oraz przestrzeń pomiędzy powierzchniami bocznymi każdej z szyn a powierzchniami bocznymi koryta szynowego jest wypełniona płynnym materiałem podlewowym na bazie poliuretanu, charakteryzuje się tym, że płyty torowe z korytami szynowymi i płyty międzytorowe, w powierzchniach bocznych sąsiadujących z innymi płytami, posiadają wgłębienia, w których uformowane są łączniki o kształcie zbliżonym do prostopadłościanu, które są utworzone z materiału na bazie poliuretanu wylewanego na mokro i są połączone trwale z płytami.

W preferowanym rozwiązaniu, łącznik jest wzdłużnym elementem sprężystym.

Wskazane jest aby koryta miały w przekroju kształt zbliżony do trapezu rozszerzającego się ku dołowi, co zapobiega przemieszczaniu się szyn w górę.

PL 212 270 B1

W celu zwiększenia przyczepności materiału podlewowego, koryta szynowe są od wewnątrz zagruntowane preparatem gruntującym.

Korzystnie, pomiędzy powierzchniami bocznymi sąsiadujących płyt znajdują się szczeliny, które są zagruntowane preparatem gruntującym, i które w dolnej części wypełnione są wstawkami z materiału na bazie poliuretanu, przy czym odcinki pomiędzy wstawkami są wypełnione zasypką piaskowo -cementową lub pianką poliuretanową.

Korzystnie, szczeliny między płytami w górnej części są wypełnione masą bitumiczną z dodatkiem materiału na bazie poliuretanu.

Istotą wynalazku jest również to, że w sposobie wykonania torowiska pojazdów szynowych z płyt torowych i płyt międzytorowych ułożonych na podbudowie warstwowej i szyn umieszczonych w korytach szynowych nad dnem koryta szynowego wykonanego w płytach torowych, którego przestrzeń pomiędzy spodnią płaszczyzną każdej z szyn i dnem koryta szynowego oraz przestrzeń pomiędzy powierzchniami bocznymi każdej z szyn a powierzchniami bocznymi koryta szynowego jest wypełniona płynnym materiałem podlewowym na bazie poliuretanu, płyty torowe z korytami szynowymi i płyty międzytorowe układa się powierzchniami bocznymi z wgłębieniami sąsiadująco do siebie tworząc z nich przestrzenie, w których formuje się łączniki o kształcie zbliżonym do prostopadłościanu z materiału na bazie poliuretanu wylewanego na mokro, tworzące po zalaniu i stężeniu trwałe i sprężyste połączenie płyt sąsiadujących ze sobą.

Korzystnie, powierzchnie boczne koryt szynowych i szczelin pomiędzy płytami przed zalaniem materiałem na bazie poliuretanu gruntuje się materiałem na bazie poliuretanu.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie torowisko w widoku z góry, fig. 2 przedstawia przekrój poprzeczny torowiska, fig. 3 przedstawia schematycznie zamocowanie szyny blokowej w płycie, w powiększeniu zaznaczone jako szczegół „A” na fig. 2, fig. 4 przedstawia płytę torową w widoku z góry, fig. 5 przedstawia płytę torową w widoku z przodu, fig. 6 przedstawia płytę międzytorową w widoku z góry, fig. 7 przedstawia płytę międzytorową w widoku z przodu, fig. 8 przedstawia połączenie płyt w przekroju poprzecznym, w powiększeniu zaznaczone jako szczegół „B” na fig. 2, fig. 9 przedstawia połączenie jezdni i płyt w przekroju poprzecznym, w powiększeniu zaznaczone jako szczegół „C” na fig. 2 i fig. 10 przedstawia przekrój wzdłużny szczeliny podłużnej.

Torowisko przedstawione na fig. 1 i 2 składa się szyn 11, 12 i 21, 22 osadzonych w korytach, odpowiednio 13, 14 i 23, 24 ukształtowanych w prefabrykowanych płytach torowych z betonu, odpowiednio 15 i 25, które są ułożone równolegle do siebie. W najkorzystniejszym rozwiązaniu, koryta mają kształt trapezu rozszerzającego się ku dołowi. Przestrzeń pomiędzy płytami torowymi 15, 25 jest wypełniona płytami międzytorowymi 16, natomiast po bokach płyt torowych mogą znajdować się płyty zewnętrzne 17. Płyty torowe mogą również stykać się z jezdnią, której podłoże może być wykonane z podbudowy warstwowej 18 na podsypce piaskowej lub żwirowej a jej nawierzchnia może być wykonana z asfaltu 19.

Szyna blokowa 31 pokazana na fig. 3 jest osadzona w korycie 35, które ma kształt trapezu rozszerzającego się ku dołowi. Zamiast szyny blokowej w korycie 35 może być osadzona szyna rowkowa, nie pokazana na rysunku. Zarówno szyna blokowa, która ma zwartą budowę i wysokość nie przekraczającą 80 mm, jak i szyna rowkowa są pokryte warstwą materiału gruntującego 32, który zapewnia dobrą przyczepność innych materiałów do szyny. W szczególności do gruntowania szyn nadaje się materiał o nazwie handlowej Icosit KC 330 Primer, produkowany przez firmę SIKA z oddziałem w Krakowie. Posadowienie i zamocowanie płyty w korycie stanowi materiał podlewowy określany również jako materiał mocujący 33, o nazwie handlowej Icosit KC 340/45 lub Icosit KC 340/65, który wypełnia koryto prawie że do poziomu jezdni i otacza szynę z dołu i z boków. Materiał mocujący jest materiałem na bazie poliuretanu, mającym właściwości pozwalające na sprężyste przenoszenie na płyty torowe sił statycznych i dynamicznych pochodzących od taboru poruszającego się po szynach. Ponadto materiał sprężysty zapewnia ciągłe, a więc korzystne podparcie oraz obustronne zamocowanie szyn na całej długości.

Na fig. 4, 5, 6 i 7 przedstawiono główne elementy konstrukcyjne nawierzchni torowiska. I tak na fig. 4 i 5 przedstawiona jest strunobetonowa prefabrykowana płyta torowa 51 o szerokości 2200 mm produkowana przez PREFAMET Sp. z o.o. w Krzeszowicach. W zależności od potrzeb szerokość ta może mieć inny wymiar. Wysokość płyty wynosi 180 mm i jest równa wysokości stosowanych powszechnie szyn rowkowych typu 180S i Ri 60 oraz szyn S 49 i UiC 60. W przypadku zastosowania płyt w miejsce tradycyjnej nawierzchni, wysokość konstrukcyjna zezwala na utrzymanie pierwotnej

PL 212 270 B1 niwelety toru. Długości produkowanych płyt są typowe i wynoszą 5985 mm, 2900 mm, 1410 mm, 665 mm, z tym, że w szczególnych okolicznościach wymiary te mogą być dostosowane do określonych warunków. Płyty wykonane są z betonu B-40 do B-60 spełniającego normy drogowe dotyczące mrozoodporności, nasiąkliwości i ścieralności. Płyty torowe wykonane są z betonu sprężonego o naciągu wzdłużnym. Koryta szynowe 52 w płytach wykonane są z kształtek 53 z wyprofilowanej blachy lub tworzywa sztucznego, które od zewnątrz są zalane betonem. Koryta szynowe mogą również być odlane w betonie bez dodatkowych elementów. Rozstaw osiowy kanałów w płycie uzależniony jest od prześwitu toru i wynosi odpowiednio 1435 lub 1000 mm.

Płyty międzytorowe 71 pokazane na fig. 6 i 7 produkowane są w szerokościach uzależnionych od osiowego rozstawu torów. Płyty międzytorowe 71 mają najczęściej długości 2900 mm i 1410 mm.

Oprócz typowych płyt tramwajowych, produkowane i stosowane są płyty dla torowisk i przejazdów kolejowych z użyciem szyny S 49, UiC 60 oraz płyty specjalne do odwodnienia torowiska tramwajowego z wbudowanym korytem odwadniającym, płyty do połączenia elektrycznego toków szynowych z wbudowanym korytem elektrycznym oraz płyty dylatacyjne projektowane indywidualnie, które stosowane są na mostach i wiaduktach. Płyt tych nie pokazano na rysunkach.

Na fig. 8, 9 i 10 przedstawiono w przekroju połączenie płyt ze sobą i płyt z jezdnią. Płyty 91, 92 tworzące nawierzchnię torowiska są ułożone równolegle do siebie, a szczeliny 96 między płytami w 2/3 ich wysokości lub innej wypełnione są wlewkami lub wstawkami 94 z materiału Icosit KC 340/45 lub Icosit KC 340/65 o długości 10 - 20 cm w odstępach 1.5 - 2.5 m. Powierzchnie boczne płyt tworzące szczelinę są zagruntowane preparatem Icosit KC 330 Primer. Odcinki pomiędzy wlewkami lub wstawkami 94 są wypełnione zasypką piaskowo - cementową lub pianką poliuretanową 95. Od góry szczeliny między płytami w 1/3 ich wysokości lub innej są wypełnione masą bitumiczną 93 z właściwie dobranym materiałem z grupy Icosit KC FM, po wcześniejszym zagruntowaniu powierzchni preparatem gruntującym Icosit KC FM VHK. Płyty 91, 92 w swoich powierzchniach bocznych mają wykonane wgłębienie, odpowiednio 97, 98 biegnące równolegle do powierzchni górnej płyty wzdłuż jej ścianki bocznej. Tym samym, szczelina pomiędzy płytami na pewnej wysokości jest poszerzona a powstała przestrzeń o przekroju kwadratu, rombu lub koła jest wypełniona materiałem Icosit KC 340/45 lub Icosit KC 340/65. Powstały w ten sposób łącznik 99, który jest wzdłużnym elementem sprężystym, zapobiega przemieszczaniu się płyt względem siebie, co zwiększa trwałość nawierzchni torowiska. Połączenie płyt 101 z jezdnią 102 jest wykonane w sposób podobny jak połączenie między płytami pokazanymi na fig. 8, w którym, szczelina powstała pomiędzy płytą 101 a asfaltem 104 jest w całości wypełniona masą bitumiczną 103 z właściwie dobranym materiałem z grupy Icosit KC FM, po wcześniejszym zagruntowaniu odpowiednich powierzchni preparatem Icosit KC FM VHK. Wgłębienie wzdłużne 105 wykonane w płycie 101 zapobiega przemieszczaniu się płyty względem podłoża Iub jezdni 102.

Przedstawione powyżej torowisko może być kładzione po raz pierwszy na określonej trasie jak również w miejsce zużytego torowiska. W przypadku wymiany, w pierwszej kolejności wykonuje się demontaż starej nawierzchni na około 1,4 m od osi każdego toru na głębokości 60 cm. Po dokładnym oczyszczeniu i sprawdzeniu nośności podłoża przystępuje się do układania nowej warstwy filtracyjnej z piasku o grubości 12 - 18 cm, podbudowy betonowej (dylatowanej poprzecznie) z betonu B35 o grubości 19 - 21 cm wylewanej na mokro, podbudowy z asfaltobetonu o grubości przeciętnie 9 cm o kształcie daszkowym z poprzecznym spadkiem 0,7 - 1,0%. Podbudowę wykonuje się przy pomocy rozściełacza mas bitumicznych z automatyczną niwelacją. Do wykonania warstwy podbudowy zalecany jest asfaltobeton o granulacji ziaren nie przekraczającej 20 mm. Warstwę tę najczęściej zagęszcza się walcem powszechnie stosowanym przy robotach drogowych. Po wykonaniu podbudowy, nakłada się na jej powierzchnię warstwę wyrównawczą grubości 2 do 3 cm z drobnoziarnistego asfaltobetonu o granulacji ziaren do 8 mm i nie wałuje. Na wyrównaną i wyprofilowaną warstwę wyrównawczą układa się płyty torowe przy użyciu żurawi samochodowych. Po ułożeniu płyt torowych układane są płyty międzytorowe.

Na ułożonym z płyt pasie torowym w pobliżu koryt szynowych rozkłada się szyny przeznaczone do wbudowania. Zarówno szyny jak i koryta szynowe wcześniej gruntuje się materiałem Icosit KC 330 Primer i przesypuje piaskiem kwarcowym. Łączenie szyn poprzez spawanie wykonuje się metodą elektryczną lub termitową. Następnie ustawia się szynę w określonym wcześniej planie i profilu podwieszając szynę przy pomocy stołeczków rektyfikacyjnych. Umieszczone w korytach szyny, mocuje się wykonując podlew materiałem Icosit KC 340/45 wlewając materiał mocujący z jednej strony szyny tak długo i w takiej ilości aż materiał mocujący wypłynie po drugiej stronie szyny. Następnie dopełnia się

PL 212 270 B1 koryto szynowe do poziomu zbliżonego do poziomu jezdni. W ten sposób uzyskuje się połączenie na całej długości szyny i unika się pustek powietrznych pod szynami. Po zamocowaniu szyn, szczeliny między płytami w 2/3 ich dolnej wysokości wypełnia się materiałem Icosit KC 340/45 na długości 15 cm w odstępach dwumetrowych po wcześniejszym zagruntowaniu preparatem Icosit KC 330 Primer. Przestrzenie pomiędzy tymi piętnastocentymetrowymi wlewkami wypełnia się zasypką piaskowo - cementową lub pianką poliuretanową. Szczeliny między płytami w 1/3 ich górnej wysokości wypełnia się masą bitumiczną zalewaną na gorąco z odpowiednio dobranym materiałem z grupy Icosit KC FM, gruntując wcześniej powierzchnie preparatem Icosit KC FM VHK. Powstałą przy wymianie przestrzeń pomiędzy istniejącą jezdnią i płytą torową zabudowuje się betonem B-35 na wysokość podbudowy jezdni, a samą nawierzchnię uzupełnia się asfaltem. Połączenie między płytą a nawierzchnią asfaltową jezdni wykonuje się używając odpowiednio dobranego materiału z grupy Icosit KC FM, po uprzednim zagruntowaniu powierzchni materiałem Icosit KC FM VHK.

W miejscach przejść z szyn blokowych na szyny rowkowe typu 180 S na przyległych nie remontowanych odcinkach torowych, stosowane są specjalnie skonstruowane szyny przejściowe, które nie są pokazane na rysunku.

Torowisko z szynami umieszczonymi w korytach szynowych ma szereg zalet. Należy do nich przede wszystkim zmniejszenie drgań wynikłych z kursowania taboru tramwajowego, a co za tym idzie, zmniejszenie destrukcyjnego oddziaływania tych drgań na zabytkowe budowle znajdujące się w bezpośrednim położeniu torów tramwajowych, zmniejszenie hałasu wywołanego przejazdami tramwajów, dobra izolacja elektryczna szyn do podłoża i zmniejszenie nakładów robocizny na bieżące utrzymanie i konserwację torów.

Claims (8)

1. Torowisko pojazdów szynowych składające się z płyt torowych i płyt międzytorowych ułożonych na warstwowej podbudowie i szyn umieszczonych w korytach szynowych nad dnem koryta szynowego wykonanego w płytach torowych, którego przestrzeń pomiędzy spodnią płaszczyzną każdej z szyn i dnem koryta szynowego oraz przestrzeń pomiędzy powierzchniami bocznymi każdej z szyn a powierzchniami bocznymi koryta szynowego jest wypełniona płynnym materiałem podlewowym na bazie poliuretanu, znamienne tym, że płyty torowe (15, 25, 91, 92) z korytami szynowymi (13, 14 i 23, 24, 35) i płyty międzytorowe (16) w powierzchniach bocznych płyt sąsiadujących z innymi płytami posiadają wgłębienia, w których uformowane są łączniki (99) o kształcie zbliżonym do prostopadłościanu, które są utworzone z materiału na bazie poliuretanu wylewanego na mokro i są połączone trwale z płytami (15, 25, 16, 91, 92).

2. Torowisko pojazdów szynowych według zastrz. 1, znamienne tym, że łącznik (99) jest wzdłużnym elementem sprężystym.

3. Torowisko pojazdów szynowych według zastrz. 1, znamienne tym, że koryta szynowe (35) mają w przekroju kształt zbliżony do trapezu rozszerzającego się ku dołowi.

4. Torowisko pojazdów szynowych według zastrz. 1, znamienne tym, że koryta szynowe (13, 14 i 23, 24, 35) są od wewnątrz zagruntowane preparatem gruntującym.

5. Torowisko pojazdów szynowych według zastrz. 1, znamienne tym, że pomiędzy powierzchniami bocznymi sąsiadujących płyt (91, 92) znajdują się szczeliny (96), które są zagruntowane preparatem gruntującym, i które w dolnej części wypełnione są wstawkami (94) z materiału na bazie poliuretanu, przy czym odcinki pomiędzy wstawkami (94) są wypełnione zasypką piaskowo - cementową lub pianką poliuretanową (95).

6. Torowisko pojazdów szynowych według zastrz. 5, znamienne tym, że szczeliny między płytami w górnej części są wypełnione masą bitumiczną (93) z dodatkiem materiału na bazie poliuretanu.

7. Sposób wykonania torowiska pojazdów szynowych z płyt torowych i płyt międzytorowych ułożonych na podbudowie warstwowej i szyn umieszczonych w korytach szynowych nad dnem koryta szynowego wykonanego w płytach torowych, którego przestrzeń pomiędzy spodnią płaszczyzną każdej z szyn i dnem koryta szynowego oraz przestrzeń pomiędzy powierzchniami bocznymi każdej z szyn a powierzchniami bocznymi koryta szynowego jest wypełniona płynnym materiałem podlewowym na bazie poliuretanu, znamienny tym, że płyty torowe (15, 25, 91, 92) z korytami szynowymi i płyty międzytorowe (16) układa się powierzchniami bocznymi z wgłębieniami sąsiadująco do siebie

PL 212 270 B1 tworząc z nich przestrzenie, w których formuje się łączniki (99) o kształcie zbliżonym do prostopadłościanu z materiału na bazie poliuretanu wylewanego na mokro, tworzące po zalaniu i stężeniu trwałe i sprężyste połączenie płyt sąsiadujących ze sobą.

8. Sposób wykonania torowiska według zastrz. 7, znamienny tym, że powierzchnie boczne koryt szynowych i płyt przed zalaniem materiałem na bazie poliuretanu gruntuje się materiałem na bazie poliuretanu.