ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ПУТЬ БЕЗБАЛЛАСТНОГО ТИПА И СПОСОБ ЕГО УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ Российский патент 1994 года по МПК G01N3/32 E01B3/38 

Изобретение относится к конструкциям железнодорожного пути, преимущественно для тоннелей (метрополитенов и других искусственных сооружений), а также к способам их испытаний в эксплуатационных условиях.

Известно устройство безбалластного железнодорожного пути, принятое за прототип и содержащее основание, установленные на нем подрельсовые опоры, выполненные в виде блоков рамного типа, образующих гнездо с одинаково наклоненными к его оси стенками, линия пересечения которых расположена со стороны основания. В этом гнезде размещен монолитный выступ основания трапецеидального сечения, наклонные стенки которого предназначены для взаимодействия с наклонными стенками подрельсовых блоков [1].

Недостаток известного решения - невысокая надежность железнодорожного пути, обусловленная нерегулируемостью положения подрельсовых опор в процессе эксплуатации, а также невозможность прогноза долговечности конструкции пути.

Цель устройства железнодорожного пути - повышение надежности путем увеличения ресурса железнодорожного пути и расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности прогнозирования долговечности его элементов в процессе эксплуатации.

Указанная цель обеспечивается тем, что железнодорожный путь снабжен упругими промежуточными элементами L-образного сечения, одна часть каждого из которых размещена между наклонной стенкой вкладыша и подрельсовым блоком рамного типа, а другая - между этим блоком и основанием, скрепления с рельсами закреплены на соответствующих блоках. Вкладыш трапецеидального сечения закреплен на основании посредством винтовых крепежных элементов с возможностью перемещения в направлении оси гнезда.

Известен способ усталостных испытаний железнодорожного пути, заключающийся в том, что подрельсовые опоры с закрепленными на них рельсами устанавливают на основании пути, нагружают их циклической эксплуатационной нагрузкой и определяют характеристики их усталостной поврежденности и динамического напряженного состояния [2].

Недостатки известного способа - невозможность определения минимально возможной эксплуатационной поврежденности, недостаточная надежность, обусловленная неучтенными изменениями характера нагружения, связанными с деформациями элементов пути в процессе эксплуатации, а также невозможность прогнозирования долговечности элементов пути.

Цель способа - повышение информативности путем определения минимально возможной эксплуатационной поврежденности и повышение надежности за счет увеличения ресурса элементов железнодорожного пути, а также обеспечение возможности прогнозирования ресурса.

Указанная цель достигается тем, что установку подрельсовых опор на основании осуществляют через упругие промежуточные элементы, в процессе нагружения поджимают их к основанию и определяют усилие обжатия, при котором интенсивность накопления усталостной поврежденности в зоне вероятного разрушения минимальна при заданной эксплуатационной нагрузке. К подрельсовым опорам дополнительно прикладывают распорную нагрузку, определяют соотношение между нагрузками обжатия и распора, соответствующее минимальному коэффициенту динамической перегрузки при минимальной интенсивности накопления усталостной поврежденности, и определяют долговечность железнодорожного пути при приложении к нему нагрузок обжатия и распора, соответствующих указанном соотношению.

На фиг.1 и 2 приведен железнодорожный путь, вид сверху; на фиг.3 и 4 - то же, поперечное сечение с вариантами исполнения крепежных элементов.

Железнодорожный путь содержит бетонное основание 1, установленную на нем подрельсовую опору, выполненную из железобетона в виде смежных блоков 2 рамного типа с наклонными стенками, образующими гнездо, в котором с возможностью перемещения в направлении оси гнезда размещен трапецеидальный вкладыш 3, закрепленный на основании 1 с помощью винтовых крепежных элементов, выполненных, например, в виде анкерных болтов 4. На блоках 2 установлены скрепления 5 с рельсами 6. На фиг.3 и 4 показаны два боковых водоотводных лотка. При необходимости лоток может быть выполнен посередине вкладыша 3. Подрельсовые опоры 2 могут быть выполнены монолитными рамного типа (фиг. 1) либо сборными рамно-дежневого типа с винтовыми поперечными связями 8 (фиг. 2). В последнем случае обеспечивается также возможность регулирования ширины рельсовой колеи на участках пути с малыми радиусами кривых. Блоки 2 установлены на основании 1 посредством L-образных упругих элементов 7, одна часть которых расположена между подошвой блока 2 и основанием 1, а другая - между наклонными стенками блока 2 и вкладыша 3.

Способ усталостных испытаний заявленной конструкции железнодорожного пути осуществляют следующим образом. Размещают блоки 2 на упругих промежуточных элементах 7. Прилагают через рельсы 6 циклическую эксплуатационную нагрузку, например с помощью силовозбудителя (не показан). Перемещая вкладыш 3 с помощью болтов 4, регулируют усилие обжатия упругих элементов 7. Изменяя это усилие обжатия, создают необходимый спектр нагрузок и любым известным методом определяют долговечность элементов пути. По мере приложения эксплуатационной поездной нагрузки происходят остаточные деформации элементов узла, обусловленные как механическими воздействиями, так и климатическими. Периодически в процессе приложения динамической нагрузки определяют усилие обжатия упругого элемента 7, при котором изменяющаяся в результате воздействий интенсивность накопления усталостной поврежденности элементов пути будет минимальной от действия этой нагрузки. Перемещая вкладыш 3 с помощью болтов 4, обжимают элементы 7 усилием требуемой величины. При перемещении вкладыша 3 изменяется не только усилие обжатия элементов 7, но и распорная нагрузка на блоки 2.

В зависимости от характера деформации элементов пути, перемещая вкладыш 3 и регулируя толщины частей упругого элемента 7, определяют оптимальное соотношение между нагрузками обжатия и распора, которое соответствует минимальному коэффициенту динамической перегрузки при минимальной скорости накопления усталостной поврежденности. Устанавливают вкладыш 3 в положении, соответствующем величине найденного соотношения, и определяют известным методом (например акустическим) долговечность узла при таком положении вкладыша 3.

Заявленное техническое решение позволяет не только легко регулировать положение рельсов, осуществлять демонтаж и замену дефектных элементов железнодорожного пути, но и повысить его ресурс, компенсируя деформации элементов пути от воздействий циклического нагружения как механического, так и климатического характера, например, при колебаниях температуры.

Заявленные устройство железнодорожного пути безбалластного типа и способ его испытаний позволяют наряду с компенсацией деформаций элементов железнодорожного пути оценивать их долговечность проведением периодических испытаний в каждом изменяющемся по мере длительной эксплуатации напряженно-деформированном состоянии элементов пути.

Использование: в устройствах железнодорожного пути. Железнодорожный путь позволяет повысить надежность за счет увеличения ресурса и расширить функциональные возможности за счет обеспечения оценки усталостной долговечности в процессе его эксплуатации. В процессе нагружения перемещением вкладыша в направлении оси гнезда, образованного наклонными стенками блоков, изменяют усилие обжатия упругих промежуточных элементов. При необходимости регулируют ширину рельсовой колеи. Регулируя это усилие, обеспечивают напряженное состояние элементов узла, соответствующее минимальной интенсивности накопления усталостной поврежденности при заданной эксплуатационной нагрузке. С помощью винтовых крепежных элементов, выполненных в виде болтов, изменяют усилие обжатия, создавая оптимальный спектр нагружения пути. Аналогично регулируют соотношение усилий обжатия элементов и распора блоков, определяют соотношение между нагрузками обжатия и распора, соответствующее минимальному коэффициенту динамической перегрузки при минимальной скорости накопления поврежденности. В процессе эксплуатационного нагружения устанавливают усилие обжатия упругих элементов, компенсирующее остаточную деформацию элементов железнодорожного пути. 2 с. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Железнодорожный путь безбалластного типа, содержащий основание, установленные на нем подрельсовые опоры со скреплениями и рельсами, выполненные в виде блоков рамного типа, образующих гнездо с одинаково наклоненными к его оси стенками, линия пересечения которых расположена со стороны основания, и размещенного в гнезде вкладыша трапецеидального сечения, и связанные с подрельсовой опорой винтовые крепежные элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет увеличения ресурса железнодорожного пути и расширения функциональных возможностей путем обеспечения оценки усталостной долговечности в процессе эксплуатации, он снабжен упругими промежуточными элементами L-образного сечения, одна часть каждого из которых размещена между наклонной стенкой вкладыша и соответствующей стенкой рамного блока, а другая - между подошвой блока и основанием, а вкладыш соединен с основанием посредством указанных винтовых крепежных элементов с возможностью перемещения в направлении оси гнезда. 2. Способ усталостных испытаний железнодорожного пути, заключающийся в том, что подрельсовые опоры пути с закрепленными на них рельсами устанавливают на основании пути, нагружают их циклической эксплуатационной нагрузкой и определяют характеристики усталостной поврежденности и динамического напряженного состояния элементов пути, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности путем обеспечения возможности определения минимально возможной эксплуатационной поврежденности и повышения надежности за счет увеличения ресурса пути, установку подрельсовых опор на основании осуществляют через упругие промежуточные элементы, поджимают их к основанию в процессе эксплуатационного нагружения и определяют усилие обжатия, при котором интенсивность накопления усталостной поврежденности в зоне вероятного разрушения минимальна при заданной эксплуатационной нагрузке. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что определяют в процессе его эксплуатационного нагружения зависимость от наработки усилия обжатия, соответствующего минимальной интенсивности накопления поврежденности, и изменяют усилие обжатия в соответствии с указанной зависимостью. 4. Способ по пп.2 - 3, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик пути, к подрельсовым блочным опорам прикладывают дополнительную распорную нагрузку. 5. Способ по пп.2 - 4, отличающийся тем, что определяют оптимальное соотношение между нагрузками обжатия и распора, соответствующее минимальному коэффициенту динамической перегрузки при минимальной интенсивности накопления усталостной поврежденности, и определяют долговечность элементов железнодорожного пути при приложении к нему нагрузок обжатия и распора, соответствующих указанному соотношению.