РЕЛЬСОВОЕ СТЫКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ Российский патент 1995 года по МПК E01B11/30 

Изобретение относится к конструкции верхнего строения железнодорожного пути, в частности к разъемным стыковым соединениям, и может быть использовано в стыках длинномерных плетей бесстыкового железнодорожного пути.

Известен бесстыковый путь, состоящий из длинномерных рельсовых плетей, между концами которых устанавливают несколько пар коротких уравнительных рельсов, имеющих между собой зазоры, способствующие сохранению прямолинейности рельсового пути при изменении температуры окружающего воздуха.

Для предотвращения сдвига рельсов в направлении движения подвижного состава применяют противоугонные скрепления рельсов со шпалами. Благодаря противоугонам уменьшаются также и температурные изменения длины рельсов, во время которых в рельсах возникают определенные напряжения сжатия или растяжения. Поэтому для периодического снятия внутренних напряжений в рельсах предусмотрены обязательные сезонные разрядки 2 раза в год, которые весьма трудоемки и требуют перерывов в движении (Фадеев С.И. и Славиковский Н.А. Содержание и ремонт бесстыкового железнодорожного пути. М. Транспорт, 1974, с. 5-14, рис.2).

Основными недостатками такой конструкции бесстыкового железнодорожного пути являются:
необходимость проведения весной и осенью трудоемких сезонных разрядок, особенно в местностях с большим диапазоном температурного перепада, что снижает экономическую эффективность железной дороги в работе;
повышенный износ подвижного состава, концов длинномерных рельсовых плетей и уравнительных рельсов от ударных нагрузок на стыках из-за относительно большой длины участка уравнительных рельсов в районах с большой амплитудой температурного перепада;
недостаточная безопасность движения из-за опасности разрыва рельсов или искривления пути под воздействием экстремальных температур, а также непредусмотренного увеличения усилий угона вследствие постепенного ослабления части противоугонов при длительной эксплуатации.

Известен рельсовый стык, содержащий соединенные между собой концы рельсов, к которым приварены устройства, сопряженные между собой в зоне головки рельса плоскостью, расположенной под углом к продольной вертикальной плоскости, а в зоне подошвы совпадающей с последней. Торцы устройств каждого рельса в зоне подошвы выполнены с выступом, который расположен в зоне подошвы стыкуемого с ним рельса, при этом ширина шейки конца каждого рельса в зоне стыка равна ширине головки (авт.св. СССР N 1449611, кл. Е 01 В 11/26, 1989).

Основными недостатками данного стыка являются:
ослабление концов рельса в месте стыка, в результате чего возможна их деформация и выпучивание;
невозможность применения данного стыка взамен несколько пар уравнительных рельсов вследствие ограниченного диапазона изменения зазора;
опасность схода с рельсов колес подвижного состава в районе зазора при боковых колебаниях в условиях низких температур;
незначительный ресурс остряков на скоростных магистралях.

Известно рельсовое стыковое соединение, выбранное за прототип, содержащее расположенные по обе стороны от стыкуемых рельсов, головки которых на половину своей ширины срезаны продольной плоскостью наклонно к вертикали, стыковые накладки, связанные между собой и с шейками рельсов стыковыми болтами, причем стыковая накладка, расположенная снаружи от рельсов, установлена своей верхней частью в контакте со срезанной частью головки, образуя своей верхней поверхностью поверхность катания (патент США N 1697844, кл. Е 01 В 11/30, 1929).

Основными недостатками этого технического решения являются:
возможность прогиба подающего конца рельса при прокатывании колеса и удар о начало принимающего рельса, что не устранит ударные нагрузки на рельсы и подвижной состав;
опасность схода с рельсов колеса, проходящего по стыку, в зимнее время из-за увеличения ширины колеи в месте стыка при боковых колебаниях подвижного состава.

Сущность изобретения состоит в том, что в рельсовом стыке сохранена прямолинейность поверхности катания в зоне стыка, что почти исключает ударные нагрузки при переходе колес подвижного состава через стык.

Существенным признаком изобретения является то, что головки стыкуемых рельсов срезаны по продольной плоскости наклонно к вертикали и образуют с внешней стыковой накладкой поверхность катания.

В предлагаемом изобретении внешняя и внутренняя стыковые накладки связаны между собой не только стыковыми болтами, но и подкладкой с двумя продольными ребордами, ограничивающими ложе под рельс, а внутренняя стыковая накладка выполнена с площадкой под гребень колеса и ограничена вертикальным продольным выступом, при этом обе накладки снабжены ребрами жесткости.

Устранение ударных нагрузок получено за счет температурного перемещения концов стыкуемых рельсовых плетей, движущихся по подкладке, обеспечивая прямолинейность линии катания при любом размере зазора, меньшем длины рельсового стыкового соединения. Это значительно увеличивает ресурс подвижного состава и рельсов.

На фиг. 1 показано рельсовое стыковое соединение, вид сверху; на фиг.2 стык со стороны внешней накладки, вид сбоку; на фиг.3 стык со стороны внутренней накладки, вид сбоку; на фиг.4 сечение А-А на фиг.3, зазор увеличен; на фиг.5 сечение Б-Б на фиг.3, зазор мал.

Рельсовое стыковое соединение содержит концы стыкуемых длинномерных рельсов 1 и 2 бесстыкового железнодорожного пути, скрепленных с помощью внешних накладок 3 и внутренних накладок 4, стянутых стыковыми болтами 5. Накладки 3 и 4 с помощью болтов 6 соединены с двумя ребордами 7 подкладки 8, в основании которой вырезаны большие дренажные отверстия 9. Подкладка 8 прикреплена к нескольким шпалам 10 стандартными скреплениями 11. В концах стыкуемых рельсов 1 и 2 для прохода стыковых болтов 5 выполнены пазы 12. Накладки 3 и 4 снабжены каждая несколькими ребрами жесткости 13. Внешняя часть головок рельсов 1 и 2 срезана по продольной плоскости наклонно к вертикали до линии катания на длине, несколько превышающей размер половины максимального температурного зазора для данной местности. Верхние поверхности 14 внешних накладок 3 расположены на одной высоте с линией катания на головках рельсов 1 и 2. Внутренние накладки 4 имеют продольные площадки 15 для гребней колес подвижного состава, а с внутренней по колее стороны они снабжены продольными вертикальными выступами 16. Площадки 15 в начале и в конце имеют небольшие плавные скосы 17. В нижней внешней части головок рельсов 1 и 2 наклонной плоскостью среза образованы выступы 18, взаимодействующие с выемками 19 во внешних накладках 3.

Рельсовое стыковое соединение работает следующим образом.

Колеса подвижного состава при движении с любой эксплуатационной скоростью касаются верхней части головок рельсов 1 и 2 по линии катания. Проходя через стык, колесо вначале катится по подающему рельсу 1, а после его окончания переходит на верхнюю поверхность 14 внешней накладки 3, внутренняя часть которой находится вплотную к линии катания головки рельса 1, и по поверхности 14 колеса переходит через зазор между концами рельсов 1 и 2. Размер температурного зазора возможен любой. Затем колесо без удара накатывается на начало принимающего рельса 2 и продолжает по нему дальнейшее движение. Безударность обеспечивается тем, что концы рельсов 1 и 2 расположены на жесткой металлической подкладке 8, препятствующей прогибу концов рельсов 1 и 2, что обеспечивает прямолинейность линии катания по рельсам. Стабильное положение накладок 3 и 4 обеспечивается наличием между ними концов рельсов 1 и 2, стыковыми болтами 5 и жестким креплением накладок 3 и 4 к продольным выступам 7 подкладки 8. При прохождении колесами зазоров между концами рельсов 1 и 2, когда гребни колес не могут ограничивать поперечные колебания колесной пары, функцию этого ограничения принимают на себя выступы 16 внутренних накладок 4. При этом возможен короткий прокат колеса в районе зазора гребнем по площадке 15. Попадающие в зазор мусор, песок и вода проваливаются вниз через дренажные отверстия 9 в подкладке 8. Выступ 18 головки рельса, взаимодействующий с выемкой 19 в накладке 3, предотвращает сжатие паза 12 под нагрузкой.

Применение предлагаемого рельсового соединения по сравнению с прототипом и известными конструкциями стыков позволяет:
повысить ресурс подвижного состава и рельсов путем создания прямолинейной линии катания, исключающей прогиб концов рельсов;
удешевить эксплуатацию бесстыкового рельсового пути путем замены ряда уравнительных рельсов одним предлагаемым стыковым соединением;
повысить безопасность движения на больших скоростях путем снижения напряжений в рельсовых плетях;
повысить путевую скорость движения по бесстыковому пути путем уменьшения количества стыков между рельсовыми плетями и снижения ударных нагрузок на стыках;
использовать бесстыковой путь в местностях с большим температурным перепадом.

Использование: в конструкциях стыков длинномерных плетей бесстыкового пути. Сущность изобретения: рельсовое стыковое соединение содержит стыковые накладки 3 и 4, связанные друг с другом и с шейками рельсов 1 и 2 стыковыми болтами 5. Головки рельсов на половину ширины срезаны продольной плоскостью наклонно к вертикали. Стыковая накладка 3 установлена в контакте со срезанной частью головки рельса, а накладка 4 выполнена с площадкой 15 под гребень колеса и ограничена выступом 16. При этом рельсовое стыковое соединение снабжено подкладкой с ребордами 7, ограничивающими ложе под рельс и жестко скрепленными со стыковыми накладками 3 и 4. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. РЕЛЬСОВОЕ СТЫКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ, содержащее расположенные по обе стороны от стыкуемых рельсов, головки которых на половину своей ширины срезаны продольной плоскостью наклонно к вертикали, стыковые накладки, связанные между собой и с шейками рельсов стыковыми болтами, причем стыковая накладка, расположенная снаружи от рельсов, установлена своей верхней частью в контакте со срезанной частью головки, образуя своей верхней поверхностью поверхность катания, отличающееся тем, что оно снабжено расположенной в зоне стыка подкладкой с двумя ребордами, ограничивающими ложе под рельс и жестко скрепленными со стыковыми накладками, а стыковая накладка, расположенная внутри, выполнена с площадкой под гребень колеса и ограничена вертикальным продольным выступом. 2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что стыковые накладки снабжены поперечными вертикальными ребрами жесткости, при этом стыковые болты расположены между ребрами жесткости и проходят сквозь продольные температурные пазы, выполненные в концевых частях шеек рельсов.