PL216771B1 - Nawierzchnia kolejowa w strefie połączenia torów o różnej sprężystości - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest nawierzchnia kolejowa w strefie połączenia torów o różnej sprężystości, z których jeden ma podkłady ułożone na podsypce, a drugi, o większej sztywności, zabudowany jest w nawierzchni bezpodsypkowej.

Zmiana sprężystości nawierzchni kolejowej z podsypkowej na bezpodsypkową - betonową, asfaltową, z szynami znajdującymi się w sprężystej otulinie z masy poliuretanowej lub z bezpośrednim mocowaniem szyn do mostownic lub innych konstrukcji - występująca w strefach przejazdów drogowych i kolejowych obiektów inżynierskich, przy mostach, wiaduktach, przepustach, tunelach oraz podziemnych przejściach dla pieszych powinna następować płynnie przed i za obiektem na długości określonej odrębnymi przepisami. Wymóg ten dotyczy wszystkich linii kolejowych. W przypadku linii przeznaczonych do ruchu pociągów z dużą prędkością, brak odpowiednio płynnego przejścia może oznaczać konieczność znacznego ograniczenia prędkości pociągu. Zmiany sprężystości (sztywności) nawierzchni uzyskiwane są dotychczas poprzez stosowanie na odcinkach toru przed i za obiektem, elementów podpierających nawierzchnię podsypkową charakteryzujących się narastającą sztywnością, takich jak przekładki amortyzujące pod stopką szyny, płyty żelbetowe o zmiennej grubości lub też zmiany sztywności podłoża podsypkowego poprzez jego wzmacnianie lub stabilizację oraz odpowiedni układ warstw. Rozwiązania te są mało efektywne w eksploatacji jak pokazuje doświadczenie kolei europejskich.

Nawierzchnia kolejowa, według wynalazku, została opracowana w wyniku zastosowania nowego opisu matematycznego pracy konstrukcji oraz obliczania jej nośności. Nawierzchnia ta charakteryzuje się płynną zmianą sztywności zginania między torem na podsypce a torem zabudowanym w nawierzchni bezpodsypkowej, dzięki zastosowaniu żelbetowej lub sprężonej płyty torowej zamocowanej od góry do podkładów wzdłuż osi końcowego odcinka nawierzchni podsypkowej, symetrycznie między szynami. Płyta torowa ma narastający w sposób ciągły w kierunku nawierzchni bezpodsypkowej przekrój poprzeczny, a na końcu podparta jest wspornikiem opartym na konstrukcji podtorowej nawierzchni bezpodsypkowej, która jest przedłużona w celu wykonania tego podparcia.

Płyta torowa ma na dolnej powierzchni poprzeczne wnęki, którymi ułożona jest na strunobetonowych podkładach typu pododbojnicowego za pośrednictwem warstwy sprężystej z masy poliuretanowej, a ponadto przytwierdzona jest z obu stron do każdego podkładu przez łączniki sprężyste.

Płyta torowa zbrojona jest prętami przy dolnej i górnej powierzchni oraz strzemionami, a także posiada zespawane ze zbrojeniem poprzeczne płaskowniki, wystające końcami z obu stron na zewnątrz płyty torowej. W wystających końcach płaskowników wykonane są otwory na elementy łączników sprężystych. Krawędzie płyty torowej wzmocnione są kątownikami zespawanymi z jej zbrojeniem.

Dalsze rozwinięcie wynalazku polega na podparciu płyty torowej na konstrukcji podtorowej nawierzchni bezpodsypkowej za pośrednictwem wspornika z zastosowaniem warstwy sprężystej z masy poliuretanowej w przypadku oparcia wspornika na konstrukcji żelbetowej lub oparcia na warstwie wyrównującej z grysu w przypadku oparcia wspornika na podbudowie z niesortu. W obu przypadkach istotnym jest zachowanie takich samych własności mechanicznych podparcia wspornika jakie występują pod konstrukcją torową nawierzchni bezpodsypkowej.

Płyta torowa może być połączona z konstrukcją nawierzchni bez podsypkowej na powierzchni czołowej wspornika poprzez warstwę sprężystą z masy poliuretanowej lub/i poziomo dociskana przez sprężyste złącza śrubowe na powierzchni czołowej wspornika oraz kształtownika, który zespawany jest ze zbrojeniem, a na wystających z obu stron na zewnątrz końcach ma otwory dla sprężystych złączy śrubowych.

Płyta torowa może być również spojona z konstrukcją nawierzchni bezpodsypkowej na pionowej powierzchni wspornika przez warstwę sprężystą z masy poliuretanowej, przy czym w takim rozwiązaniu, bez złączy śrubowych, wspornik ma wydłużone oparcie, korzystnie o rozstaw między podkładami, a szerokość wspornika jest równa szerokości płyt konstrukcji nawierzchni bezpodsypkowej.

W każdym z wyżej opisanych rozwiązań korzystnym jest, gdy przestrzenie - między płaskownikami łączników sprężystych a podkładami oraz między kształtownikiem na powierzchni czołowej wspornika a powierzchnią konstrukcji - wypełnione są sprężystą masą poliuretanową.

Warstwy sprężyste z masy poliuretanowej przylegające do płyty torowej wykonane mogą być jako podlew podczas budowy nawierzchni i wtedy po stwardnieniu masy, warstwy takie stanowią spoinę sprężysto-klejową płyty z elementem współpracującym, niezależnie od błędów geometrycznych wypełniającą całą przestrzeń szczeliny. Rozwiązanie takie zapewnia optymalną pracę nawierzchni,

PL 216 771 B1 ale przy konieczności demontażu płyty skutkuje uszkodzeniem warstw. Możliwe jest także wykonanie rozbieralne nawierzchni według wynalazku. Według pierwszego wariantu warstwy mogą być wykonane w zakładzie prefabrykowania płyty torowej i wtedy spojone są jednostronnie z płytą, a przylegają rozłącznie do powierzchni elementu współpracującego. W drugim wariancie rozbieralnym warstwy sprężyste stanowią przekładki wkładane między powierzchnie łączonych elementów nawierzchni.

Nawierzchnia według wynalazku przybliżona jest opisem dwóch przykładowych rozwiązań pokazanych na rysunku. Figura 1 rysunku przedstawia przekrój wzdłużny przez nawierzchnię według pierwszego przykładu wykonania, prowadzony według linii C-C na fig. 3, fig. 2 pokazuje fragment przekroju wzdłużnego nawierzchni drugiego przykładu wykonania z płytą torową zakończoną wydłużonym wspornikiem, fig. 3 przedstawia widok z góry nawierzchni pierwszej z fig. 1, fig. 4 widok z góry fragmentu nawierzchni z fig. 2, fig. 5 widok z boku płyty torowej nawierzchni z fig. 1, fig. 6 widok z góry tej płyty torowej, a na następnych figurach 7, 8, 9 i 10 pokazane są kolejno przekroje poprzeczne nawierzchni oznaczone literami D-D, E-E, F-F i G-G na fig. 3.

Nawierzchnia kolejowa pokazana w przekroju wzdłużnym na fig. 1 stanowi strefę łączącą nawierzchnię podsypkową A z nawierzchnią bezpodsypkową B, o większej sztywności a która w tym przykładzie wykonania jest nawierzchnią z szynami 13 w otulinie z żywic poliuretanowych, wykonaną technologią ERS (Embedded Rail System). Wzdłuż osi końcowego odcinka nawierzchni podsypkowej A ze strunobetonowymi podkładami 9, pododbojnicowymi typu PS-94M, zamocowana jest symetrycznie między szynami 13 prefabrykowana, żelbetowa płyta torowa 1, klasy min. B37. Płyta torowa 1 ma zmienny, narastający w sposób ciągły w kierunku nawierzchni bezpodsypkowej B przekrój poprzeczny b x h, co wyraźnie pokazują przekroje na fig. 7, 8, 9 i 10. Koniec płyty torowej 1 podparty jest wspornikiem 6 na konstrukcji 10 nawierzchni bezpodsypkowej B, którą stanowi płyta przejazdowa LCL. Długość płyty torowej 1 zależy od różnicy w sprężystości obu nawierzchni A i B, prędkości pociągów oraz nacisku na oś. Płyta torowa 1 ma na dolnej powierzchni poprzeczne wnęki 2, którymi ułożona jest na strunobetonowych podkładach 9 za pośrednictwem warstwy sprężystej 3 z masy poliuretanowej VA-60. W tym rozwiązaniu warstwa sprężysta 3 wykonana jest jako podlew na miejscu budowy na wierzchni. Płyta torowa 1 przytwierdzona jest z obu stron do każdego podkładu 9 przez łączniki sprężyste 4 z łapką SKL-14 lub połączeniem śrubowym, które naciskają na końce płaskowników 5, wystające poziomo z obu stron na zewnątrz płyty torowej 1. Płaskowniki 5 zespawane są ze zbrojeniem płyty torowej 1, złożonym z prętów usytuowanych przy dolnej i górnej powierzchni oraz kątowników wzmacniających zewnętrzne krawędzie płyty torowej 1.

Wspornik 6 płyty torowej 1 opiera się na konstrukcji 10 nawierzchni bezpodsypkowej B za pośrednictwem warstwy sprężystej 11 z masy poliuretanowej, wykonanej również przez zalewanie przy montażu. Płyta torowa 1 przytwierdzona jest do konstrukcji 10 na powierzchni czołowej wspornika 6 poprzez warstwę sprężystą 12 z masy poliuretanowej i poziomo dociskana przez sprężyste złącza śrubowe M30 7 z kotwami i pierścieniami sprężystymi 3. Złącza śrubowe 7 dociągają płytę torową 1 za pośrednictwem kształtownika 8, przytwierdzonego na powierzchni czołowej płyty torowej 1 i zespawanego z jej zbrojeniem.

W drugim przykładzie wykonania nawierzchni, przedstawionym na fig. 2 i 4 wspornik 6 ma wydłużony wysięg d podparcia na konstrukcji 10, wydłużony o wymiar równy rozstawowi t podkładów 9. Szerokość c wspornika 6 jest równa szerokości płyt konstrukcji 10 nawierzchni bezpodsypkowej (B).

W obydwu opisanych powyżej nawierzchniach przestrzenie między płaskownikami łączników sprężystych 4 a podkładami 9 oraz między kształtownikiem 8 wspornika 6 a powierzchnią czołową konstrukcji 10 płyty przejazdowej wypełnione są sprężystą masą poliuretanową. Warstwy sprężyste 3, 11 i 12 wykonane jako podlew masy poliuretanowej na placu budowy oraz tworzą spoinę sprężysto-klejową przenoszącą dwukierunkowo siły normalne, ściskające oraz rozrywające. Jednakże rozwiązanie takie nie pozwala na demontaż płyty w trakcie eksploatacji. Wykonanie warstw sprężystych w zakładzie prefabrykowania płyty torowej 1 względnie jako samodzielnych przekładek umożliwia demontaż płyty torowej 1 bez uszkodzeń - jednakże skutkuje niższą skutecznością jej pracy.

PL 216 771 B1

Wykaz oznaczeń na rysunkach

A nawierzchnia podsypkowa

B nawierzchnia bezpodsypkowa

1. płyta torowa

2. wnęka

3. warstwa sprężysta (wnęki)

4. łącznik sprężysty

5. płaskownik (nad podkładem)

6. wspornik

7. sprężyste złącze śrubowe

8. łącznik wspornika

9. podkład

10. konstrukcja (nawierzchni bezpodsypkowej żelbetowej względnie podbudowa z niesortu)

11. pozioma warstwa sprężysta wspornika (w przypadku konstrukcji żelbetowej podparcia lub warstwa wyrównująca z grysu w przypadku podbudowy z niesortu)

12. pionowa warstwa sprężysta wspornika 13 szyna

b. szerokość płyty torowej h. wysokość płyty torowej t. rozstaw podkładów

c. szerokość wspornika

d. wysięg wspornika

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Nawierzchnia kolejowa w strefie połączenia torów o różnej sprężystości, z których jeden (A) ma podkłady (9) ułożone na podsypce a drugi, o większej sztywności, zabudowany jest w nawierzchni bezpodsypkowej (B), posiadająca płynną zmianę sprężystości między nawierzchniami (A, B), stosowana zwłaszcza przy przejazdach i kolejowych obiektach inżynierskich, znamienna tym, że posiada żelbetową lub sprężoną płytę torową (1), zamocowaną od góry do podkładów (9) wzdłuż osi końcowego odcinka nawierzchni podsypkowej (A), symetrycznie między szynami (13), przy czym płyta torowa (1) ma narastający w sposób ciągły w kierunku nawierzchni bezpodsypkowej (B) przekrój poprzeczny (b x h) a na końcu podparta jest wspornikiem (6) na konstrukcji (10) nawierzchni bezpodsypkowej (B).
2. 2. Nawierzchnia według zastrz. 1, znamienna tym, że płyta torowa (1) ma na dolnej powierzchni poprzeczne wnęki (2), którymi ułożona jest na strunobetonowych podkładach (9) typu pododbojnicowego za pośrednictwem warstwy sprężystej (3) z masy poliuretanowej, oraz przytwierdzona jest z obu stron do każdego podkładu (9) przez łączniki sprężyste (4).
3. 3. Nawierzchnia według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że płyta torowa (1) zbrojona jest prętami przy dolnej i górnej powierzchni oraz posiada zespawane ze zbrojeniem poprzeczne płaskowniki (5), wystające poziomo końcami z obu stron na zewnątrz płyty torowej (1) i w których wykonane są otwory na elementy łączników sprężystych (4).
4. 4. Nawierzchnia według zastrz. 3, znamienna tym, że krawędzie płyty torowej (1) wzmocnione są kątownikami zespawanymi z jej zbrojeniem.
5. 5. Nawierzchnia według zastrz. 1, znamienna tym, że płyta torowa (1) podparta jest wspornikiem (6) na konstrukcji (10) nawierzchni bezpodsypkowej (B) za pośrednictwem warstwy sprężystej (11) z masy poliuretanowej.
6. 6. Nawierzchnia według zastrz. 5, znamienna tym, że płyta torowa (1) połączona jest z konstrukcją (B) na powierzchni czołowej wspornika (6) poprzez warstwę sprężystą (12) z masy poliuretanowej i poziomo dociskana przez sprężyste złącza śrubowe (7).
7. 7. Nawierzchnia według zastrz. 6, znamienna tym, że na powierzchni czołowej wspornika (6) przytwierdzony jest kształtownik (8), który zespawany jest ze zbrojeniem a na wystających z obu stron na zewnątrz końcach ma otwory dla sprężystych złączy śrubowych (7).

   PL 216 771 B1
8. 8. Nawierzchnia według zastrz. 5, znamienna tym, że płyta torowa (1) spojona jest z konstrukcją (10) na poziomej powierzchni wspornika (6) przez warstwę sprężystą (11) z masy poliuretanowej, przy czym wspornik (6) ma wydłużony wysięg (d), korzystnie o rozstaw (t) podkładów (9) a jego szerokość (c) jest równa szerokości płyt konstrukcji (10) nawierzchni bezpodsypkowej (B).
9. 9. Nawierzchnia według zastrz. 2 albo 7, znamienna tym, że przestrzenie między płaskownikami łączników sprężystych (4) a podkładami (9) oraz między kształtownikiem na powierzchni czołowej wspornika (6) a powierzchnią konstrukcji (10) wypełnione są sprężystą masą poliuretanową.
10. 10. Nawierzchnia według zastrz. 2 albo 5 albo 6, znamienna tym, że warstwy sprężyste (3, 11, 12) z masy poliuretanowej przylegające do płyty torowej (1) wykonane są jako podlew podczas budowy nawierzchni.
11. 11. Nawierzchnia według zastrz. 2 albo 5 albo 6, znamienna tym, że warstwy sprężyste (3, 11, 12) z masy poliuretanowej wykonane są w zakładzie prefabrykowania płyty torowej (1).
12. 12. Nawierzchnia według zastrz. 2 albo 5 albo 6, znamienna tym, że warstwy sprężyste (3, 11, 12) stanowią przekładki, wkładane między powierzchnie łączonych elementów.