RU2425920C2 - Stable ballast-free rail track - Google Patents
Stable ballast-free rail track Download PDFInfo
- Publication number
- RU2425920C2 RU2425920C2 RU2008148666/11A RU2008148666A RU2425920C2 RU 2425920 C2 RU2425920 C2 RU 2425920C2 RU 2008148666/11 A RU2008148666/11 A RU 2008148666/11A RU 2008148666 A RU2008148666 A RU 2008148666A RU 2425920 C2 RU2425920 C2 RU 2425920C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sleepers
- frame
- cells
- track according
- plate
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к верхнему строению рельсового пути безбалластного типа.The invention relates to railway transport, in particular to the upper structure of the rail track ballastless type.
Известен безбалластный рельсовый путь, содержащий несущую армированную бетонную плиту, на которой расположены шпалы, выполненные в виде подрельсовых частей, армированных металлическими стержнями, при этом плита состоит из двух изготовленных друг на друге слоев, между которыми расположены арматурные стержни, проходящие в продольном и поперечном направлениях пути с образованием сетки, а железобетонные шпалы связаны с плитой нижней своей частью с помощью арматурных петель или арматурных каркасов (см. заявку РФ №95120069 на изобретение «Система верхнего строения пути без щебенки с двумя железнодорожными рельсами» с приоритетом от 1994.11.30, опубликованную 1997.12.10). По меньшей мере, один из двух слоев бетонной плиты может быть армирован волокнами, что снижает образование внутренних микротрещин, повышает долговечность бетона и защищает стальную арматуру.Known ballast-free rail track containing a bearing reinforced concrete slab, on which are sleepers made in the form of rails, reinforced with metal rods, the plate consists of two layers made on top of each other, between which are reinforcing bars extending in the longitudinal and transverse directions paths with the formation of a grid, and reinforced concrete sleepers are connected to the lower part of the slab using reinforcing loops or reinforcing cages (see RF application No. 95120069 for the invention “System the upper structure of the track without gravel with two railway rails ”with priority from 1994.11.30, published 1997.12.10). At least one of the two layers of the concrete slab can be reinforced with fibers, which reduces the formation of internal microcracks, increases the durability of concrete and protects the steel reinforcement.
Для строительства данной конструкции пути требуется большое количество бетона, разнообразной металлической арматуры в виде стержней, петель, каркасов и арматуры в виде волокон, что делает рассматриваемый путь достаточно дорогим, конструктивно и технологически сложным. Сроки изготовления данного пути связаны со временем схватывания каждого из бетонных слоев, что затягивает строительство.For the construction of this construction of the track requires a large amount of concrete, a variety of metal reinforcement in the form of rods, hinges, frames and reinforcement in the form of fibers, which makes the path under consideration quite expensive, structurally and technologically difficult. The production time for this path is associated with the setting time of each of the concrete layers, which delays the construction.
Так как при эксплуатации излишне жесткая конструкция пути может быть повреждена под воздействием циклических и динамических нагрузок, возникающих при прохождении подвижного состава, металлическая арматура, используемая в железобетонной шпале, начинает корродировать, что может привести к внезапному разрушению шпалы.Since during operation an excessively rigid track structure can be damaged under the influence of cyclic and dynamic loads arising from the passage of rolling stock, the metal reinforcement used in the reinforced concrete sleepers begins to corrode, which can lead to sudden destruction of the sleepers.
Для снижения электропроводности железобетонных изделий (плиты и шпалы) и для защиты арматуры от внешних воздействий, высокой температуры, агрессивной среды и т.п. при их изготовлении со всех сторон от арматуры формируют защитный слой бетона, толщина которого назначается в зависимости от размеров арматуры, вида и класса бетона, условий работы шпалы и т.д. В среднем толщина защитного слоя бетона с каждой стороны железобетонного изделия должна быть равна не менее 25 мм (ГОСТ 21174-75), что увеличивает расход бетона и стоимость изделия.To reduce the electrical conductivity of reinforced concrete products (slabs and sleepers) and to protect the reinforcement from external influences, high temperature, aggressive environment, etc. during their manufacture, a protective layer of concrete is formed on all sides of the reinforcement, the thickness of which is assigned depending on the size of the reinforcement, the type and class of concrete, the working conditions of the sleepers, etc. On average, the thickness of the protective layer of concrete on each side of a reinforced concrete product should be at least 25 mm (GOST 21174-75), which increases the consumption of concrete and the cost of the product.
Важным требованием для изготовления железобетонных шпал является высокая точность соблюдения геометрических параметров, особенно в подрельсовых частях, что представляет большие трудности для изготовителей.An important requirement for the manufacture of reinforced concrete sleepers is the high accuracy of compliance with geometric parameters, especially in rail sections, which presents great difficulties for manufacturers.
Связка (соединение) шпалы с плитой образуется при бетонировании нижней части шпалы в верхний слой несущей плиты. Эта работа требует больших затрат времени и постоянного контроля, так как каждую шпалу бетонируют отдельно, обращая особое внимание на то, чтобы бетон заполнял все пространство под шпалой.A bond (connection) of the sleepers with the slab is formed by concreting the lower part of the sleepers into the upper layer of the supporting slab. This work requires a lot of time and constant monitoring, since each sleeper is concreted separately, paying particular attention to the fact that concrete fills the entire space under the sleeper.
Малая площадь подрельсовой части шпалы, которая выступает над поверхностью плиты и на которую опирается рельс, не позволяет равномерно распределить нагрузки на основание пути, что снижает его несущую способность.The small area of the under-rail part of the sleepers, which protrudes above the surface of the plate and on which the rail rests, does not evenly distribute the loads on the base of the track, which reduces its bearing capacity.
Известен безбалластный рельсовый путь, выбранный в качестве прототипа и описанный в статье «Путь на жестком основании системы Crailsheim», журнал «Железные дороги мира», 2000 г., №08.Known ballastless track, selected as a prototype and described in the article "The path on the rigid base of the Crailsheim system", the journal "Railways of the world", 2000, No. 08.
Данный путь содержит несущую армированную бетонную плиту, на которой установлены армированные шпалы, при этом плита и шпалы армированы стержневой арматурой, а железобетонные шпалы связаны с плитой нижней своей частью.This path contains a bearing reinforced concrete slab on which reinforced sleepers are installed, while the slab and sleepers are reinforced with bar reinforcement, and reinforced concrete sleepers are connected to the slab with its lower part.
Для строительства данной конструкции пути требуется большое количество бетона и металлической арматуры, что делает рассматриваемый путь достаточно дорогим.For the construction of this construction of the track, a large amount of concrete and metal reinforcement is required, which makes the track in question quite expensive.
Используемые в известном пути железобетонные изделия (плита и шпала) в течение срока службы испытывают значительное число циклов замерзания/оттаивания, что может вызвать повреждение структуры бетона в результате расширения воды при замерзании в его капиллярных порах. Возникающие трещины в плите и шпале распространяются во всех направлениях и имеют большую протяженность. Проникающие через трещины окись углерода и хлориды могут привести к коррозии арматуры, а затем и к внезапному разрушению и плиты и шпалы.Reinforced concrete products (slab and railroad ties) used in a known way experience a significant number of freezing / thawing cycles during their service life, which can cause damage to the concrete structure as a result of expansion of water during freezing in its capillary pores. The resulting cracks in the slab and sleepers spread in all directions and have a large length. Carbon monoxide and chloride penetrating through the cracks can lead to corrosion of the reinforcement, and then to the sudden destruction of both slabs and sleepers.
Кроме того, жесткая конструкция пути может быть повреждена под воздействием циклических и динамических нагрузок, возникающих при прохождении подвижного состава. Возникшие разрушения приведут к снижению несущей способности и к неравномерной деформации пути в целом, что является причиной возникновения крайне нежелательных дополнительных напряжений рельсовых плетей.In addition, the rigid structure of the track can be damaged under the influence of cyclic and dynamic loads arising from the passage of rolling stock. The resulting damage will lead to a decrease in bearing capacity and to uneven deformation of the track as a whole, which is the reason for the emergence of extremely undesirable additional stresses of rail lashes.
Наличие защитного слоя бетона, который служит для снижения электропроводности железобетонных изделий и для защиты арматуры от внешних воздействий, высокой температуры, агрессивной среды и т.п., увеличивает расход бетона и стоимость изделий.The presence of a protective layer of concrete, which serves to reduce the electrical conductivity of reinforced concrete products and to protect the reinforcement from external influences, high temperature, aggressive environment, etc., increases the consumption of concrete and the cost of products.
Важным требованием для изготовления железобетонных шпал является высокая точность соблюдения геометрических параметров, особенно в подрельсовых частях, что представляет большие трудности для изготовителей.An important requirement for the manufacture of reinforced concrete sleepers is the high accuracy of compliance with geometric parameters, especially in rail sections, which presents great difficulties for manufacturers.
Связка шпалы с плитой образуется при вдавливании нижней части шпалы в еще не застывший бетон плиты. При фиксации шпал в окончательном положении может произойти частичное отслаивание бетона от шпал в результате их перекоса или же неоптимальной консистенции бетонного раствора.A bundle of sleepers with a slab is formed by pressing the lower part of the sleepers into an unstiffened concrete slab. When fixing the sleepers in the final position, partial peeling of concrete from the sleepers may occur as a result of their skew or suboptimal consistency of the concrete mortar.
Небольшая площадь контакта каждой шпалы с плитой не обеспечивает необходимого сопротивления перемещениям шпал поперек пути, в том числе и в особо сложных условиях (в кривых), что может привести к нарушению стабильности пути из-за неравномерного распределения усилий (нагрузки) на основание, что снижает срок службы пути между очередными ремонтами.The small contact area of each sleepers with the plate does not provide the necessary resistance to the movement of sleepers across the path, including in particularly difficult conditions (in curves), which can lead to a violation of the stability of the path due to the uneven distribution of forces (load) on the base, which reduces service life of the track between successive repairs.
При существующей малой площади контакта рельса со шпалой контактное давление рельса на шпалу сконцентрировано именно в подрельсовой части шпалы и равномерное распределение действующей нагрузки на большую площадь основания для увеличения его несущей способности и уменьшения вероятности его разрушения невозможно.Given the existing small area of contact between the rail and the sleeper, the contact pressure of the rail on the sleeper is concentrated precisely in the under-rail part of the sleeper and it is impossible to evenly distribute the effective load over a large base area to increase its bearing capacity and reduce the likelihood of its destruction.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое решение, является создание конструктивно и технологически простого безбалластного рельсового пути со сниженной материалоемкостью, обладающего высокой точностью геометрических параметров, высокой сопротивляемостью поперечным смещениям при эксплуатации и необходимыми показателями прочности, износостойкости, упругости и диэлектричности.The technical problem to which the claimed solution is directed is to create a structurally and technologically simple ballastless track with reduced material consumption, having high accuracy of geometric parameters, high resistance to lateral displacements during operation and the necessary indicators of strength, wear resistance, elasticity and dielectricity.
Решением данной задачи является заявляемый безбалластный рельсовый путь, содержащий несущую армированную плиту, на которой установлены армированные шпалы, новым в котором является то, что в качестве арматуры использованы формообразующие ячеистые каркасы сотовидной формы, выполненные из полимерного, в том числе и полимерного композиционного, материала, при этом на боковых поверхностях шпалы выполнены выступы, расположенные в зоне подрельсовых частей и/или в средней части шпалы, а шпалы связаны с плитой на всю свою высоту, для чего в каркасе плиты выполнены установочные углубления, соответствующие форме и габаритным размерам шпалы.The solution to this problem is the claimed ballastless rail track containing a reinforced supporting plate on which reinforced sleepers are installed, the new of which is that honeycomb shaped cellular frames made of polymer, including polymer composite, material are used as reinforcement while on the lateral surfaces of the sleepers there are protrusions located in the area of the under-rail parts and / or in the middle part of the sleepers, and the sleepers are connected to the plate to their full height, for which purpose Ace slabs made installation recesses corresponding to the shape and overall dimensions of the sleepers.
В качестве полимерного материала может быть использован полимерный материал из группы полиолефинов, например полиэтилен, или сшитый полимер, например сшитый полиэтилен. В качестве полимерного композиционного материала может быть использован стеклопластик на основе термореактивной синтетической смолы, например эпоксидной.As the polymeric material, a polymeric material from the group of polyolefins, for example polyethylene, or a cross-linked polymer, for example cross-linked polyethylene, can be used. As the polymer composite material can be used fiberglass based on thermosetting synthetic resins, such as epoxy.
Верхняя поверхность выступа может являться продолжением верхней поверхности шпалы.The upper surface of the protrusion may be a continuation of the upper surface of the sleepers.
Площадь ячеек каркаса шпалы может быть меньше площади ячеек каркаса плиты. Площадь ячеек каркаса шпалы может быть меньше площади ячеек каркаса плиты не более чем в 4 раза.The area of the cells of the frame of the sleepers may be less than the area of the cells of the frame of the plate. The area of the cells of the frame of the sleepers may be less than the area of the cells of the frame of the plate by no more than 4 times.
Внешние стенки формообразующего каркаса шпалы могут являться ее внешними стенками. Внешние стенки формообразующего каркаса плиты могут являться ее внешними стенками.The outer walls of the formative framework of the sleepers can be its outer walls. The outer walls of the forming frame of the plate may be its outer walls.
Внутренние стенки ячеек каркасов могут иметь перфорацию.The inner walls of the cell frames may have perforation.
Ячейки каркасов могут быть заполнены бетоном или полимерцементогрунтом.The cells of the frames can be filled with concrete or polymer cement.
Ячейки, по крайней мере, одного каркаса, преимущественно каркаса шпалы, могут быть заполнены полимерным материалом.Cells of at least one carcass, mainly of the carcass of the sleepers, can be filled with polymeric material.
Несущая плита в целом может иметь модуль упругости от 1500 МПа до 21000 МПа.The base plate as a whole can have an elastic modulus of 1500 MPa to 21000 MPa.
Шпала в целом может иметь модуль упругости от 1500 МПа до 21000 МПа.Sleepers as a whole can have an elastic modulus from 1500 MPa to 21000 MPa.
Ширина несущей плиты больше длины шпалы на 1/3-1/4 часть.The width of the carrier plate is greater than the length of the sleepers by 1 / 3-1 / 4 part.
Каркас - это остов изделия, состоящий из отдельных скрепленных между собой элементов (см. Советский энциклопедический словарь, М.: Советская энциклопедия, 1979 г., стр.555). Элементы каркаса могут соединяться между собой, например, при формовании каркаса, или за счет склеивания элементов между собой, или любым другим надежным способом. Использование ячеистого каркаса для объемного армирования плиты и шпалы увеличивает степень их устойчивости в горизонтальном и вертикальном направлениях и сопротивляемость изгибу.A frame is a skeleton of a product consisting of separate elements fastened together (see Soviet Encyclopedic Dictionary, M .: Soviet Encyclopedia, 1979, p. 555). The elements of the frame can be interconnected, for example, when forming the frame, or by gluing the elements together, or in any other reliable way. The use of a cellular frame for the volume reinforcement of slabs and sleepers increases the degree of their stability in horizontal and vertical directions and resistance to bending.
Сотовидный каркас состоит из связанных между собой ячеек, которые в плане расположены по вертикали и горизонтали. Сотовидная конструкция каркаса увеличивает износостойкость и долговечность плиты и шпалы в условиях переменных силовых и природно-климатических воздействий. Благодаря небольшому размеру ячеек возникшие при неблагоприятных условиях трещины в наполнителе (в бетоне, полимерцементогрунте) ячеек имеют малую протяженность и разупрочнение заполнителя происходит на небольшом участке, соизмеримом с площадью ячейки, что практически не влияет на прочностные свойства плиты и шпалы. Небольшой размер ячеек каркаса увеличивает долю каркаса в шпале, что позволяет снизить расход заполняющего ячейки полимерного материала, то есть снизить стоимость шпалы.The honeycomb frame consists of interconnected cells, which are planed vertically and horizontally. The honeycomb structure of the frame increases the wear resistance and durability of the slab and sleepers in the conditions of variable power and natural-climatic influences. Due to the small size of the cells, cracks in the filler (in concrete, polymer cement soil) of the cells that have arisen under unfavorable conditions have a small length and softening of the filler occurs in a small area commensurate with the cell area, which practically does not affect the strength properties of the slab and sleepers. The small size of the cells of the frame increases the proportion of the frame in the sleepers, which reduces the consumption of the filling cell of the polymer material, that is, reduce the cost of sleepers.
Формообразующие каркасы определяют внешнюю форму несущей плиты и шпалы, что позволяет обеспечить высокую точность их геометрических параметров без использования металлических форм, что делает процесс экономичным. Формообразующие каркасы выполнены из полимерного материала, в качестве которого может быть использован полимерный материал из группы полиолефинов, например полиэтилен, или сшитый полимер, например сшитый полиэтилен, а также полимерный композиционный материал, например стеклопластик на основе термореактивной синтетической смолы. Сшитые полимеры нерастворимы, неспособны к высокоэластическим деформациям, имеют повышенные прочностные свойства и хорошую температурную стойкость. Каркас, выполненный из полимерного композиционного материала, не подвержен коррозии и гниению, стоек к действию агрессивных сред, обладает прочностью на уровне высококачественных конструкционных сталей и высокой усталостной прочностью, имеет хорошие диэлектрические свойства. Использование полимерных материалов для изготовления каркасов позволяет создать плиту и шпалу, которые удовлетворяют требованиям диэлектричности, прочности, износостойкости и долговечности в условиях переменных силовых и природно-климатических воздействий, обеспечить во времени стабильность их формы и размеров, а значит, и пути в целом. В зависимости от класса пути каркасы могут быть выполнены из одного материала или из разных: в пути с малой грузонапряженностью каркасы могут быть выполнены из полиэтилена; в пути со средней грузонапряженностью каркасы могут быть выполнены из сшитого полиэтилена или каркас плиты может быть выполнен из полиэтилена, а каркас шпалы из сшитого полиэтилена; в пути с высокой грузонапряженностью каркас шпалы может быть выполнен из полиэтилена или сшитого полиэтилена, а каркас шпалы - из полимерного композиционного материала.Forming frames determine the external shape of the carrier plate and sleepers, which allows to ensure high accuracy of their geometric parameters without the use of metal forms, which makes the process economical. The forming frames are made of a polymeric material, which can be used as a polymeric material from the group of polyolefins, such as polyethylene, or a cross-linked polymer, such as cross-linked polyethylene, as well as a polymer composite material, such as fiberglass based on thermosetting synthetic resin. Crosslinked polymers are insoluble, unable to highly elastic deformations, have high strength properties and good temperature resistance. The frame made of a polymer composite material is not susceptible to corrosion and rot, resistant to aggressive environments, has the strength of high-quality structural steels and high fatigue resistance, has good dielectric properties. The use of polymeric materials for the manufacture of frames allows you to create a plate and sleepers that meet the requirements of dielectricity, strength, wear resistance and durability in conditions of variable power and environmental effects, to ensure the stability of their shape and size over time, and hence the path as a whole. Depending on the class of the path, the frames can be made of one material or from different ones: in a path with a low load-carrying capacity, the frames can be made of polyethylene; on the way with an average load capacity, the frames can be made of cross-linked polyethylene or the frame of the slab can be made of polyethylene, and the frame of the sleepers of cross-linked polyethylene; in a way with a high load-carrying capacity, the sleepers frame can be made of polyethylene or cross-linked polyethylene, and the sleepers frame - from a polymer composite material.
Правильное и неизменное положение рельсовых нитей в процессе длительной и интенсивной эксплуатации обеспечивается за счет надежной фиксации шпал в выполненных в каркасе плиты установочных углублениях, соответствующих форме и габаритным размерам шпалы. За счет того что шпалы на всю свою высоту заглублены в тело несущей плиты, увеличивается площадь контакта плиты и шпалы, что обеспечивает стабильность пути, более равномерное распределение нагрузки на нижние слои основания пути, в том числе и на земляное полотно.The correct and unchanged position of the rail threads during the long and intensive operation is ensured by the reliable fixation of the sleepers in the mounting recesses made in the slab frame, corresponding to the shape and overall dimensions of the sleepers. Due to the fact that the sleepers are buried to their full height in the body of the carrier plate, the contact area of the plate and sleepers increases, which ensures stability of the path, a more even distribution of the load on the lower layers of the base of the path, including the subgrade.
При этом рельсы, установленные на таком пути, опираются не только на подрельсовую часть шпалы, но и на несущую плиту, что также увеличивает распределение нагрузки и уменьшает величину прогиба рельса.In this case, the rails installed on this path are based not only on the rail section of the sleepers, but also on the supporting plate, which also increases the load distribution and reduces the amount of rail deflection.
Наличие выступов, выполненных за одно целое со шпалой на ее боковых поверхностях и расположенных в зоне подрельсовых частей (в зоне воздействия динамических нагрузок) и/или в средней части шпалы (между подрельсовыми частями), позволяет еще больше увеличить поверхность контакта шпалы с основанием, что повышает сопротивление поперечному сдвигу и уменьшает нагрузку на основание, то есть обеспечивается равномерное распределение усилий на основание, что увеличивает его несущую способность и срок службы пути между очередными ремонтами.The presence of protrusions made in one piece with the sleepers on its lateral surfaces and located in the area of the rail parts (in the zone of dynamic loads) and / or in the middle part of the sleepers (between the rail parts) allows you to further increase the contact surface of the sleepers with the base, which increases the resistance to transverse shear and reduces the load on the base, that is, a uniform distribution of forces on the base is ensured, which increases its bearing capacity and the service life of the path between successive repairs.
Расположение выступов в центре средней части шпалы дополнительно увеличивает жесткость средней части шпалы, что позволяет уменьшить ее изгиб под действием поездной нагрузки, то есть увеличить несущую способность средней части шпалы.The location of the protrusions in the center of the middle part of the sleepers additionally increases the rigidity of the middle part of the sleepers, which reduces its bending under the influence of train load, that is, to increase the bearing capacity of the middle part of the sleepers.
В том случае, когда выступы расположены в зоне подрельсовых частей шпалы и верхняя поверхность каждого выступа является продолжением подрельсовой площадки шпалы, увеличивается площадь контакта рельса со шпалой, что уменьшает прогиб рельсов под движущейся нагрузкой, а следовательно, уменьшается вероятность угона пути. При этом контактное давление рельса на шпалу уменьшается, снижается нагрузка на нижнее строение пути, благодаря чему увеличивается его несущая способность и повышается стабильность пути.In the case when the protrusions are located in the area of the under-rail parts of the sleepers and the upper surface of each protrusion is a continuation of the under-rail platform of the sleepers, the contact area of the rail with the sleepers increases, which reduces the deflection of the rails under a moving load, and therefore, the likelihood of a road theft is reduced. In this case, the contact pressure of the rail onto the railroad tie decreases, the load on the lower structure of the track decreases, due to which its bearing capacity increases and the stability of the track increases.
Рациональной считается симметричная конструкция шпалы.The symmetrical design of the sleepers is considered rational.
Ячейки каркасов шпалы и плиты для пути с малой грузонапряженностью могут иметь одинаковую площадь. С повышением грузонапряженности пути в первую очередь увеличивается величина статических и динамических нагрузок, действующих на шпалу, прочность которой на таких путях должна быть повышенной. Повышение прочности шпалы в заявляемой конструкции пути осуществляется за счет уменьшения площади ячеек каркаса - чем больше грузонапряженность пути, тем меньше площадь ячеек. Необходимый диапазон прочности шпалы достигается в том случае, когда площадь ячеек каркаса шпалы меньше площади ячеек каркаса плиты не более чем в 4 раза. Дальнейшее уменьшение площади ячеек шпалы приведет только к перерасходу материала каркаса.The cells of the carcasses of the sleepers and slabs for the track with low load intensity can have the same area. With an increase in the load carrying capacity of a track, the magnitude of the static and dynamic loads acting on the sleeper increases in the first place, the strength of which on such tracks should be increased. Increasing the strength of the sleepers in the claimed design of the path is carried out by reducing the area of the cells of the frame - the greater the load capacity of the path, the smaller the area of the cells. The required strength range of the sleepers is achieved when the area of the cells of the frame of the sleepers is less than the area of the cells of the frame of the plate by no more than 4 times. A further decrease in the area of the cells of the sleepers will only lead to an overspending of the material of the frame.
Возможность использования внешних стенок формообразующих ячеистых каркасов в качестве стенок несущей плиты и шпалы без формирования внешнего защитного слоя объясняется тем, что формообразующие каркасы не нуждаются в дополнительной внешней защите, так как обладают хорошими диэлектрическими свойствами, не подвержены коррозии и гниению, стойки к действию агрессивных сред. Отсутствие защитного слоя позволяет снизить расход материала и стоимость пути в целом.The possibility of using the outer walls of the forming cellular frames as the walls of the bearing plate and sleepers without forming an external protective layer is explained by the fact that the forming frames do not need additional external protection, as they have good dielectric properties, are not susceptible to corrosion and decay, and are resistant to aggressive environments . The absence of a protective layer can reduce material consumption and the cost of the path as a whole.
В каждой ячейке каркаса наполнитель (полимерный материал, бетон, полимерцементогрунт) находится в контакте только с ее стенками, а при наличии во внутренних стенках ячеек каркаса перфорации образуется дополнительная связь между наполнителями соседних ячеек. Полимерцементогрунт можно рассматривать как разновидность бетона, который состоит из связующего - цемент, инертного материала (заполнителя) - грунт, полимерной добавки, растворенной в воде.In each cell of the frame, the filler (polymer material, concrete, polymer cement soil) is in contact only with its walls, and if there are perforation frames in the inner walls of the cells, an additional bond is formed between the fillers of neighboring cells. Polymer cement can be considered as a kind of concrete, which consists of a binder - cement, an inert material (aggregate) - soil, a polymer additive dissolved in water.
Заполнение ячеек обоих каркасов бетоном, а особенно полимерцементогрунтом делает конструкцию пути достаточно дешевой. Заполнение ячеек, по крайней мере, одного каркаса, преимущественно каркаса шпалы, полимерным материалом придает конструкции пути повышенные прочностные, упругие, диэлектрические свойства, устойчивость к действию агрессивных сред. В качестве полимерного материала может быть использован, например, полиэтилен или полипропилен (группа полиолефинов).Filling the cells of both frames with concrete, and especially with polymer cement, makes the construction of the track quite cheap. Filling the cells of at least one carcass, mainly the carcass of the sleepers, with a polymeric material gives the track structure increased strength, elastic, dielectric properties, and resistance to aggressive media. As the polymeric material, for example, polyethylene or polypropylene (a group of polyolefins) can be used.
Так как излишне жесткая конструкция несущей плиты и шпалы может быть повреждена при интенсивных циклических и динамических нагрузках от подвижного состава, при испытаниях было установлено, что для повышения упругости плиты и шпалы желательно, чтобы они (в зависимости от класса пути) имели модуль упругости от 1500 МПа до 21000 МПа. Несущая плита и шпала с модулем упругости менее 1500 МПа не обладают достаточной жесткостью, что может привести к их смятию, а плита и шпала с модулем упругости более 21000 МПа не повышают упругость основания. Упругость этих элементов обеспечивается конструкцией и материалом каждого из каркасов и связанного с ними наполнителя. Упругие свойства бетона и полимерцементогрунта могут быть оптимизированы полимерной добавкой, которая одновременно с увеличением упругости бетона и полимерцементогрунта увеличивает и их прочность, в частности, за счет повышения водонепроницаемости и стойкости к образованию трещин, уменьшения усадочных деформаций. Полимерная добавка выбирается из числа известных добавок.Since the overly rigid construction of the bearing plate and sleepers can be damaged during intense cyclic and dynamic loads from rolling stock, during tests it was found that to increase the elasticity of the plates and sleepers, it is desirable that they (depending on the class of the path) have an elastic modulus of 1500 MPa up to 21000 MPa. The carrier plate and the sleeper with an elastic modulus of less than 1500 MPa do not have sufficient rigidity, which can lead to their crushing, and the plate and the sleeper with an elastic modulus of more than 21000 MPa do not increase the elasticity of the base. The elasticity of these elements is ensured by the design and material of each of the frames and the filler associated with them. The elastic properties of concrete and polymer cement can be optimized with a polymer additive, which simultaneously with an increase in the elasticity of concrete and polymer cement increases their strength, in particular, by increasing water resistance and resistance to cracking, and reducing shrinkage deformations. The polymer additive is selected from among known additives.
Ширина несущей плиты больше длины шпалы на 1/3-1/4 часть, что обеспечивает надежное соединение плиты и шпалы, без разупрочнения торцевых участков плиты.The width of the base plate is greater than the length of the sleepers by 1 / 3-1 / 4 part, which ensures reliable connection of the plate and sleepers, without softening the end sections of the plate.
Для изготовления заявляемого конструктивно и технологически простого безбалластного рельсового пути с использованием ячеистого каркаса не требуется какого-либо специального оборудования и сложной технологии.For the manufacture of the inventive structurally and technologically simple ballastless rail using a honeycomb frame does not require any special equipment and sophisticated technology.
При проведении поиска по источникам патентной и научно-технической литературы не обнаружено решений, содержащих совокупность предлагаемых признаков для решения поставленной задачи, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».When conducting a search in the sources of patent and scientific and technical literature, no solutions were found containing the totality of the proposed features for solving the task, which allows us to conclude that the claimed technical solution meets the patentability criterion of "novelty" and "inventive step".
Заявляемое техническое решение иллюстрируется чертежами, где схематично изображено: на фиг.1-3 - варианты выполнения формообразующего ячеистого каркаса шпалы; на фиг.4 - каркас несущей плиты с каркасом шпалы (в сборе); на фиг.5 - заявляемый путь (вид сбоку).The claimed technical solution is illustrated by drawings, where is schematically shown: Fig.1-3 - embodiments of the forming cellular frame of the sleepers; figure 4 - frame bearing plate with the frame of the sleepers (complete); figure 5 - the inventive path (side view).
Безбалластный рельсовый путь состоит из установленной на подготовленном основании 1 несущей армированной плиты 2, на которой установлены армированные шпалы 3. В качестве арматуры для плиты 2 использован формообразующий ячеистый каркас 4 сотовидной формы, а в качестве арматуры для шпалы 3 использован формообразующий ячеистый каркас 5 сотовидной формы. Каркасы 4 и 5 выполнены из полимерного материала, в качестве которого может быть использован полимерный материал из группы полиолефинов, например полиэтилен, или сшитый полимер, например сшитый полиэтилен, а также полимерный композиционный материал, например стеклопластик на основе термореактивной синтетической смолы. Каждая шпала 3 связана с плитой 2 на всю свою высоту Н, для чего в каркасе плиты выполнено установочное углубление, соответствующее форме и габаритным размерам шпалы 3.The ballastless track consists of a reinforced supporting plate 2 mounted on the prepared base 1, on which reinforced
На боковых поверхностях шпалы 3 выполнены выступы 6, расположенные в зоне 7 подрельсовых частей и/или в средней части 8 шпалы 3. Верхняя поверхность выступа 6 может являться продолжением верхней поверхности шпалы (фиг.1-4).On the lateral surfaces of the
Площадь ячеек 9 каркаса 5 шпалы 3 меньше площади ячеек 10 каркаса 4 плиты 2 не более чем в 4 раза. При испытаниях было установлено, что для пути с высокой грузонапряженностью оптимальными являются следующие величины: площадь каждой ячейки 9 каркаса 5 шпалы 3 равна 25 см2 (стороны ячеек 5×5 см), а площадь ячейки 10 каркаса 4 плиты 2 равна 100 см2 (стороны ячеек 10×10 см).The area of the
Внешние стенки 11 формообразующего каркаса 5 являются внешними стенками шпалы 3. Внешние стенки 12 формообразующего каркаса 4 являются внешними стенками плиты 2. Внутренние стенки ячеек 9 и 10 каркасов 4 и 5 имеют перфорацию (на чертеже не показано). Ячейки 9 и 10 каркасов 4 и 5 могут быть заполнены бетоном, полимерцементогрунтом, или ячейки, по крайней мере, одного каркаса, преимущественно ячейки 9 каркаса 5 шпалы 3, заполнены полимерным материалом. Несущая плита 2 в целом имеет модуль упругости от 1500 МПа до 21000 МПа. Шпала 3 в целом имеет модуль упругости от 1500 МПа до 21000 МПа. Ширина несущей плиты 2 больше длины шпалы 3 на 1/3-1/4 часть L. Оптимальная толщина стенок ячеек 10 каркаса 4 равна 1,5-10 мм (в зависимости от класса пути), а толщина стенок ячеек 9 каркаса 5 (в зависимости от класса пути) равна 5-10 мм. В результате проведенных испытаний было установлено, что для создания прочного безбалластного рельсового пути толщина плиты 2 должна быть равна (в зависимости от класса пути) от 150 до 300 мм, а толщина шпалы 3 - от 100 до 200 мм.The
Для заявляемой конструкции безбалластного рельсового пути формуют каркас 5, форма которого полностью соответствует форме и размерам шпалы 3; в заранее определенные ячейки 9 каркаса 5 устанавливают элементы, относящиеся к рельсовым скреплениям, например анкера, закладные детали и т.п.; формуют каркас 4, форма которого полностью соответствует форме и размерам несущей плиты 2.For the claimed design ballastless rail formed frame 5, the shape of which is fully consistent with the shape and size of the
Заявляемая конструкция безбалластного рельсового пути может быть выполнена как монолитной, так и разборной. Монолитную конструкцию изготавливают:The inventive design ballastless track can be made as a monolithic, and collapsible. A monolithic design is made:
- либо на заводе: устанавливают каркас 5 шпалы 3 в каркас 4 плиты 2; заполняют ячейки 9 и 10 каркасов 4 и 5 наполнителем - бетоном или полимерцементогрунтом; уплотняют наполнитель, например, вибрацией.- either at the factory: install the frame 5
После затвердевания наполнителя на полученную монолитную конструкцию устанавливают и закрепляют рельсы, а затем в собранном виде доставляют на место строительства пути и укладывают, например, на плитное основание 1, расположенное на утрамбованном земляном полотне;After the filler has hardened, the rails are installed and secured to the obtained monolithic structure, and then assembled and delivered to the construction site of the track and laid, for example, on a plate base 1 located on a compacted subgrade;
- либо непосредственно на месте строительства пути: на основание 1 укладывают каркас 4 плиты 2; вставляют в него каркас 5 шпалы 3; заполняют ячейки 9 и 10 каркасов 4 и 5 наполнителем - бетоном или полимерцементогрунтом, который приготавливают на месте; уплотняют, например, вибрацией. После затвердевания наполнителя на полученную монолитную конструкцию устанавливают и закрепляют рельсы.- either directly at the construction site of the track: frame 4 of plate 2 is laid on base 1; insert the frame 5
Разборная конструкция заявляемого безбалластного рельсового пути также может изготавливаться либо на заводе, либо непосредственно на месте строительства пути: в установочное углубление готовой плиты 2 (с заполненными ячейками 10) вставляют готовую шпалу 3, после чего устанавливают и закрепляют рельсы.The collapsible design of the inventive ballastless rail can also be made either at the factory or directly at the construction site of the track: the
Если для заполнения ячеек 9 каркаса 5 шпалы 3 используют полимерный материал, то в каркас 4 плиты 2 готовую шпалу 3 могут укладывать до заполнения ячеек 10 плиты 2 или после заполнения на свежий или уже затвердевший наполнитель ячеек 10.If polymer material is used to fill the
Все работы проводятся с использованием простой технологии с помощью обычной техники.All work is carried out using simple technology using conventional techniques.
При эксплуатации в условиях повышенных статических, циклических и динамических нагрузок со стороны подвижного состава каркас 5 шпалы 3 принимает на себя часть этих нагрузок, а оставшаяся нагрузка передается на соседние ячейки 9 с наполнителем. Ячейки 9, связанные между собой в пространственной структуре каркаса 5, распределяют нагрузку на большие поверхности плиты 2, в результате снижается величина вертикального напряжения на нее, то есть снижается вероятность ее разрушения. Распределенная нагрузка воспринимается каркасом 4 плиты 2 и ячейками 10 с наполнителем. Ячейки 10 также связаны между собой в пространственной структуре каркаса 4, что позволяет распределять нагрузку на большие поверхности основания 1, в том числе и на земляное полотно, в результате чего снижается величина вертикального напряжения на основания 1 и земляное полотно, то есть снижается вероятность их разрушения. Высокая собственная жесткость каркасов 4 и 5 обеспечивает минимальную деформацию упругих заполнителей ячеек 9 и 10 под действием нагрузки. Благодаря упругим свойствам наполнителя снижается уровень разрушительных упругих колебаний в плите 2 и шпале 3, что также увеличивает защиту пути в целом и увеличивает срок его службы. Благодаря выступам 6 увеличивается поверхность контакта шпалы 3 с основанием, что повышает сопротивление поперечному сдвигу, более равномерно распределяются усилия на основание 1, уменьшается изгиб средней части 8 шпалы 3, уменьшается угон пути.When operating in conditions of increased static, cyclic and dynamic loads from the rolling stock side, the frame 5 of the
Заявляемый устойчивый безбалластный рельсовый путь конструктивно и технологически прост, имеет малую материалоемкость, высокую точность геометрических параметров, обладает высокой сопротивляемостью поперечным смещениям, необходимыми показателями прочности, упругости и диэлектричности, что позволяет эксплуатировать данный путь в условиях повышенных статических, циклических и динамических нагрузок.The inventive stable ballastless rail track is structurally and technologically simple, has low material consumption, high accuracy of geometric parameters, has high resistance to lateral displacements, the necessary indicators of strength, elasticity and dielectricity, which allows you to operate this track under conditions of increased static, cyclic and dynamic loads.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008148666/11A RU2425920C2 (en) | 2008-12-10 | 2008-12-10 | Stable ballast-free rail track |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008148666/11A RU2425920C2 (en) | 2008-12-10 | 2008-12-10 | Stable ballast-free rail track |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008148666A RU2008148666A (en) | 2010-06-20 |
| RU2425920C2 true RU2425920C2 (en) | 2011-08-10 |
Family
ID=42682261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008148666/11A RU2425920C2 (en) | 2008-12-10 | 2008-12-10 | Stable ballast-free rail track |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2425920C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2493313C1 (en) * | 2012-03-05 | 2013-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Car track on concrete base |
| RU2684159C1 (en) * | 2018-05-30 | 2019-04-04 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | System for laying cable communications on the run for a ballast-free railway track |
-
2008
- 2008-12-10 RU RU2008148666/11A patent/RU2425920C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2493313C1 (en) * | 2012-03-05 | 2013-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Car track on concrete base |
| RU2684159C1 (en) * | 2018-05-30 | 2019-04-04 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | System for laying cable communications on the run for a ballast-free railway track |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008148666A (en) | 2010-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2630362C1 (en) | Manufacturing method and arrangement of non-ballast railway track module | |
| KR101234092B1 (en) | Pc composite plate girder bridge having pc slab, steel girder and its construction method | |
| EP2076625B1 (en) | Railroad tie and method for building or adapting a railroad. | |
| CN112941975B (en) | Combined track slab, prefabricated slab track system and installation and construction method thereof | |
| RU2425920C2 (en) | Stable ballast-free rail track | |
| CN205012159U (en) | Embedded track system | |
| CN1296560C (en) | Fixed track for rail vehicles and method for production thereof | |
| US2875953A (en) | Railway track construction | |
| CN105256668A (en) | Embedded track system | |
| RU2424389C2 (en) | Ballastless track | |
| RU2425188C2 (en) | Ballast-free track | |
| CN110616634A (en) | Embedded assembled continuous supporting rail plate beam structure and production method | |
| WO2020149767A1 (en) | Railway crossing and method for manufacturing rubber-concrete slabs for same | |
| CN110939017A (en) | Elastic prefabricated assembling plate type ballast track | |
| RU2004129299A (en) | RAIL BEDROOM AND BALLAST-FREE DESIGN OF RAILWAYS | |
| RU2352705C1 (en) | Method for installation of permanent way | |
| CN105696455A (en) | Box type web simply supported U-shaped girder of double-track railway | |
| RU2424390C2 (en) | Ballastless track on artificial structure | |
| RU2434982C2 (en) | Sleeper based on spatial cellular frame | |
| CN211079914U (en) | Embedded continuous supporting rail plate beam structure for assembly | |
| CN209066192U (en) | Elastic long sleeper buried-type ballastless track structure on a kind of Railway Steel Truss Girder Bridges | |
| SK5252000A3 (en) | Ballastless track superstructure with prefabricated concrete slabs and process for their replacement | |
| RU2424391C2 (en) | Ballastless track on artificial structure | |
| CN110939019A (en) | Box type roadbed structure and heavy-duty railway roadbed | |
| RU2413047C1 (en) | Sleeper |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131211 |