ДЕМПФИРУЮЩИЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ПУТЬ Российский патент 2009 года по МПК E01B19/00 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано при строительстве, реконструкции и эксплуатации пути на железных дорогах, метрополитене, городском рельсовом транспорте.

При прохождении железнодорожного состава по рельсовому пути, уложенному на шпалах по балластному основанию, рельс подвергается воздействию системы сил (имеющих как статическую, так и динамическую природу), которые вызывают сложные колебания железнодорожного рельса, имеющие как минимум изгибные, поперечные, продольные составляющие, а также деформации кручения. Колебания рельса передаются на все элементы железнодорожного пути и приводят к интенсивному расстройству геометрических характеристик пути, износу и (частично) усталостному разрушению рельсов, промежуточных скреплений, шпал и щебеночного балласта, что снижает продолжительность и увеличивает стоимость жизненного цикла верхнего строения пути в целом. Интенсивность появления дефектов железнодорожного пути проявляется тем больше, чем более значительны скорость, масса, длина подвижного состава, осевые нагрузки, т.е. чем выше вибрационная нагрузка на элементы железнодорожного пути. Кроме этого, колебания рельса вызывают интенсивную эмиссию звуковых волн протяженными поверхностями рельса. Основным источником шума рельсового пути являются соударения колес и рельсов вследствие отклонений как колес, так и рельсов от идеальной геометрической формы. Как излучающий шум рельсов, так и проходящий по рельсам железнодорожный состав являются не точечными, а линейными источниками шума, потому уровень шума снижается медленно по мере роста расстояния до железнодорожной магистрали, что создает значительные неудобства для населения, проживающего даже на существенном удалении от действующей железной дороги. Поглощение определенного спектра частот колебаний верхнего строения пути (особенно близких к резонансным), уменьшение уровня шумоизлучения являются чрезвычайно актуальными задачами, которые способны одновременно решить вопросы о продлении срока службы железнодорожного пути, его надежности и вопросы улучшения экологической обстановки с точки зрения уменьшения вредного воздействия шумов на человека. Целью настоящего изобретения являлось одновременное уменьшение уровня вибрации рельсового пути при прохождении по нему подвижного состава и уменьшение шумоизлучения, его сопровождающего.

В мировой практике решение комплекса вопросов, указанных выше, производится, как правило, раздельно, путем применения тех или иных технических решений.

Известен железнодорожный путь, включающий рельсы, соединенные со шпалами скреплениями в виде клемм и прижимных гаек, и имеющий специальные элементы, позволяющие снижать уровень излучаемого рельсами шума (DE 3824577 [1]). Для подавления возникающих при прохождении составов шумов на шейке рельса в продольном направлении формируются шумогасящие элементы, выполненные в виде утолщенного слоя упругой полиуретановой пены. Шумогасящие элементы могут быть также изготовлены в виде удлиненного резинового профиля с продольными внутренними полостями, который упирается в нижнюю часть головки рельса и в верхнюю часть основания рельса, закрывая шейку рельса. В частных случаях реализации резиновый профиль прикрепляется и к шейке рельса. При этом между шейкой рельса (один из источников шумоизлучения рельса) и наружной поверхностью накладки на рельс имеются полости (продольные или пузырьковые), что способствует уменьшению распространения шума в окружающую среду.

Недостатком данного устройства пути является то, что излучение звуковых волн от шейки рельса в окружающее пространство заметно снижается, однако вибрации, возникающие в рельсе при прохождении железнодорожных составов, гасятся незначительно или остаются практически неизменными, что не позволяет уменьшить интенсивность появления дефектов элементов верхнего строения железнодорожного пути.

Известен железнодорожный путь, включающий рельсы, соединенные со шпалами скреплениями в виде клемм и прижимных гаек, в котором рельсы снабжены шумогасящими элементами (JP 11172603 [2]). Для подавления шума на две боковые поверхности железнодорожного рельса и снизу на подошву рельса укрепляются (путем нанесения промежуточного высокоадгезионного слоя) многослойные продольные шумогасящие накладки таким образом, что боковые поверхности рельса оказываются закрыты шумогасящей накладкой, начиная от нижней поверхности головки рельса, следуя вдоль шейки рельса и заканчиваясь на боковой поверхности пера рельса. Таким образом, рельс оказывается охваченным шумогасящими вязкоупругими элементами со всех сторон, за исключением головки рельса и мест его крепления к подлежащим шпалам. Данная конструкция позволяет уменьшить шумоизлучение рельса не только от боковых поверхностей шейки рельса, но и от подошвы и верхней части основания рельса.

Недостатком этой конструкции является то, что она не приводит к существенному гашению вибрации железнодорожного рельса, а только ограничивает шумоизлучение от поверхностей рельса в окружающую среду. Кроме того, недостатками данной конструкции являются трудность практической реализации и экспуатационного обслуживания, невозможность визуального контроля состояния рельса в ходе его эксплуатации и трудность реализации приборного контроля состояния рельса.

Известен железнодорожный путь, включающий рельсы, соединенные со шпалами скреплениями в виде клемм и прижимных гаек, имеющий специальный вибродемпфер для рельсов, уложенных на периодически расположенных шпалах (ЕР 1197598 [3]). К железнодорожному рельсу в промежутке между двумя соседними шпалами прикрепляется так называемый антивибратор в виде массивной балки из вязкоупругого или комбинированного материала, которая имеет специальную форму и консольно прикрепляется к рельсу с одной или двух сторон. Вертикальные колебания железнодорожного рельса вызывают изгибные колебания прикрепленной к нему балки, однако колебания балки отличаются по фазе от колебаний рельса. Масса колеблющейся вместе с рельсом балки, ее упругость и место прикрепления рассчитываются таким образом, чтобы погасить резонансные колебания рельса на основной резонансной частоте и на ее первой гармонике. По утверждению авторов, известная конструкция [3] обеспечивает не только гашение вибраций, но и некоторое снижение шумов.

Недостатками данного устройства являются низкая эффективность работы на частотах, существенно отличающихся от резонансных, низкая эффективность при возникновении колебаний, развивающихся в направлениях, отличающихся от вертикального, нетехнологичность, сложность монтажа и технического обслуживания рельсового пути (выправочно-рихтовочная машина использует при своей работе занятое балкой межшпальное пространство).

Наиболее близким к заявляемому по достигаемому результату является железнодорожный путь, известный из описания к патенту GB 2421265 [4]), согласно которому железнодорожный путь (включающий рельсы, соединенные со шпалами скреплениями в виде клемм и прижимных гаек) снабжен специальным демпфером для гашения вибраций. Демпфер выполнен в виде многослойных накладок, представляющих собой чередование слоя металла (предпочтительно нержавеющая сталь толщиной до 3 мм) и слоя эластомерного материала (предпочтительно на акриловой основе, толщиной до ˜1 мм). Накладки прикрепляются к рельсу в области шейки, на подошву рельса или на верхнюю часть основания рельса с помощью высокоадгезионного материала. Демпфирование осуществляется за счет вязкоупругого внутреннего трения при деформации слоев эластомера, заключенного между металлическими листами. Указывается, что данная конструкция позволяет снизить визг при движении поездов по кривым малого радиуса.

Недостатками данной конструкции железнодорожного пути является сложность конструкции и ее технического обслуживания, недостаточная эффективность снижения вибрации в рельсах. Кроме того, отсутствие механического крепления демпфирующей накладки к рельсу создает опасность отслаивания демпфера от рельса из-за сильной вибрации в течение длительного периода эксплуатации, что, учитывая толщину металла накладки (до 3 мм), способно создать аварийную ситуацию на железнодорожной линии.

Заявляемая в качестве изобретения конструкция железнодорожного пути направлена на одновременное эффективное гашение вибраций, возникающих при прохождении подвижного состава по рельсам, гашение шума, его сопровождающего, упрощение вибропоглощающей конструкции и повышение показателей ремонтопригодности.

Указанный результат достигается тем, что железнодорожный путь включает рельсы, соединенные со шпалами с помощью скреплений, и содержит средство для вибро- и шумопоглощения, выполненное в виде накладок из высокодемпфирующих сталей или сплавов, жестко присоединяемых к боковым поверхностям шейки рельсов с одной или с двух сторон.

Указанный результат достигается также тем, что накладки выполнены длиной 0,5-10 м с расстоянием между соседними 0,05-2 м.

Указанный результат достигается также тем, что накладки присоединены к боковым поверхностям шейки рельсов болтами.

Указанный результат достигается также тем, что накладки присоединены к боковым поверхностям шейки рельсов с помощью высокоадгезионных материалов.

Указанный результат достигается также тем, что накладки присоединены к боковым поверхностям шейки рельсов с помощью дополнительных клемм, устанавливаемых над основными клеммами скреплений рельсов со шпалами.

Указанный результат достигается также тем, что накладки присоединены к боковым поверхностям шейки рельсов с помощью скоб, охватывающих подошвы рельсов и установленных в пространстве между шпалами.

Указанный результат достигается также тем, что накладки с одинаковой длиной установлены с обеих сторон каждого рельса симметрично относительно продольной оси рельса.

Указанный результат достигается также тем, что накладки с одной стороны рельсов и накладки с другой стороны рельсов установлены со смещением, обеспечивающим полное или частичное перекрытие расстояния между противоположно установленными накладками (вариант установки 2)

Указанный результат достигается также тем, что скрепления рельсов со шпалами снабжены размещаемыми под подошвой подрельсовой подкладки дополнительными прокладками из демпфирующих сталей или сплавов, поверхности которых имеют покрывающие слои с высоким коэффициентом трения скольжения.

Конструкция железнодорожного пути, включающая средство для вибро- и шумопоглощения в виде накладок из высокодемпфирующих сталей или сплавов, присоединяемых к боковым поверхностям шейки рельсов, позволяет обеспечить одновременное гашение как вибраций, так и шума, возникающих при движении подвижного состава по рельсам, являясь при этом полностью ремонтно-пригодной без разборки основных элементов пути. Применение в конструкции железнодорожного пути накладок из сплавов высокого демпфирования или высокодемпфирующих сталей, сочетающих в себе высокие конструкционные свойства сталей с высокими вибро- и шумопоглощающими свойствами, способно привести к уменьшению интенсивности появления дефектов верхнего строения пути за счет поглощения необходимого спектра колебаний рельса под поездной нагрузкой и тем самым к повышению надежности железнодорожного пути.

Применение в качестве материала для накладок сплавов высокого демпфирования или высокодемпфирующих сталей приводит к тому, что поглощение вибрационной энергии, подводимой со стороны рельсов к демпфирующим накладкам, носит гистерезисный, а не вязкоупругий характер и поглощаемая материалом упругая энергия не зависит от частоты вибрационной нагрузки. По величине относительного поглощения упругой энергии за каждый цикл колебаний (т.е. по величине специфической демпфирующей способности) материал накладки сопоставим с пластиками. Однако наиболее важной отличительной особенностью материала демпфирующих накладок является то, что абсолютная величина энергии, поглощенной за каждый цикл колебаний, является чрезвычайно большой и превосходит соответствующие величины, характерные для большинства пластиков или эластомеров, на несколько порядков. Для сплавов высокого демпфирования или высокодемпфирующих сталей величина поглощенной материалом упругой энергии может составлять 3-10 кДж/тонну за каждый цикл колебаний. Учитывая характеристический спектр колебаний железнодорожного рельса, данное обстоятельство предопределяет высокую эффективность применения накладок из высокодемпфирующих сталей или сплавов в конструкции железнодорожного пути.

В различных вариантах реализации накладки могут быть выполнены как вдоль всей длины рельса, так и отдельными фрагментами различной длины. Экспериментально было установлено, что наиболее целесообразно выполнять накладки длиной 0,5-10 м с промежутками между соседними 0,05-2 м. При выполнении этих условий эффективность гашения шумов и вибраций практически не уступает достигаемой при выполнении накладок вдоль всей длины рельса, но позволяет сократить расход материала для накладок и упростить их монтаж.

Профиль поперечного сечения демпфирующей накладки может отличаться от прямоугольного, что определяется технологическими особенностями установки накладки. Максимальные упругие напряжения, развиваемые в материале накладки при вертикальном прогибе железнодорожного рельса, будут определяться высотой специальной накладки (т.е. в случае простого профиля накладки - шириной прикрепляемой к рельсу полосы), а максимальные напряжения в накладке при движении состава по криволинейным участкам пути будут определяться шириной накладки (т.е. толщиной прикрепляемой к рельсу полосы). При этом суммарное количество поглощаемой накладкой вибрационной энергии будет пропорционально распределению напряжений в материале накладки, а при равномерном распределении напряжений суммарной массе устанавливаемой накладки.

Накладки могут присоединяться к боковым поверхностям шейки рельсов различными способами - с помощью болтов, с помощью высокоадгезионных материалов, с помощью скоб, охватывающих подошвы рельсов и установленных в пространстве между шпалами, или с помощью дополнительных клемм, устанавливаемых над основными клеммами скреплений рельсов со шпалами. При этом все варианты крепления накладки должны обеспечивать ее жесткое прикрепление к боковой поверхности шейки рельса (с одной или с двух сторон).

Необходимость жесткого прикрепления демпфирующей накладки определяется тем, что колебания и вибрация, возникающие в железнодорожных рельсах при прохождении железнодорожных составов, должны вызывать одновременные колебания и вибрацию накладки, при этом близким к оптимальному решению является максимально жесткое прикрепление накладок к рельсу по всей поверхности сопряжения накладки и рельса. В этом случае колебания и вибрация железнодорожного рельса, возникающие при эксплуатации рельсового пути, будут максимально полно передаваться в демпфирующую накладку, выполненную из сплава высокого демпфирования или высокодемпфирующей стали. Максимальная специфическая демпфирующая способность материала накладок из сплавов высокого демпфирования или высокодемпфирующих сталей является весьма высокой и может достигать уровня 40-50%, что означает, что до 50% подведенной вибрационной энергии может быть рассеяно материалом накладки (а следовательно, самой накладкой) за каждый цикл колебаний. Таким образом, колебания и вибрации железнодорожного рельса, возникающие при прохождении подвижного состава по рельсовому пути, будут гаситься за счет внутреннего рассеяния упругой энергии материалом накладки.

Независимо от способа крепления возможна установка накладок симметрично относительно продольной оси рельса или же так, что накладки с одной стороны рельсов и накладки с другой стороны рельсов установлены со смещением, обеспечивающим полное или частичное перекрытие промежутков между противоположно установленными накладками. В последнем случае, несмотря на наличие зазоров между соседними накладками, эффективность гашения будет сопоставима с той ситуацией, при которой использовались бы накладки с обеих сторон по всей длине рельса.

В частных случаях реализации повышение эффективности гашения шумов и вибраций можно достичь за счет того, что скрепления рельсов со шпалами снабжены размещаемыми под подошвой подрельсовых подкладок дополнительными прокладками из высокодемпфирующих сталей или сплавов, поверхности которых имеют покрывающие слои из материала с высоким коэффициентом трения скольжения. Дополнительное поглощение вибрационной энергии и уменьшение эмиссии звуковых волн достигается при этом за счет демпфирующих свойств материала прокладки.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами и примерами его реализации. На фиг.1 показано поперечное сечение демпфирующего железнодорожного пути с накладками, выполненными из сплава высокого демпфирования или из высокодемпфирующей стали. На фиг.2 показано поперечное сечение рельса и накладки в случае присоединения накладок к обеим боковым поверхностям шейки рельсов с помощью болтов. На фиг.3 показано поперечное сечение рельса и накладки в случае присоединения накладок к одной боковой поверхности шейки рельсов с помощью болтов. На фиг.4 показано поперечное сечение рельса и накладки в случае присоединения накладок к обеим боковым поверхностям шейки рельсов с помощью высокоадгезионных материалов. На фиг.5 показано поперечное сечение рельса и накладки в случае присоединения демпфирующих накладок к обеим боковым поверхностям шейки рельсов с помощью скоб, охватывающих подошвы рельсов. На фиг.6 показано поперечное сечение рельса и накладки в случае присоединения демпфирующих накладок к обеим боковым поверхностям шейки рельсов с помощью дополнительных клемм, установленных над клеммами скрепления рельсов со шпалами. На фиг.7 представлены продольные сечения рельсов с вариантами крепления накладок симметрично относительно продольной оси рельса и крепления накладок со смещенными центрами, расположенными на противоположных сторонах шейки рельса. Позициями на чертежах обозначены: 1 - рельс, 2 - накладка, 3 - болтовое соединение, 4 - клемма крепления рельса, 5 - прижимная гайка, 6 - подкладка, 7 - прокладка, 8 - слой высокоадгезионного материала 9 - клемма крепления накладки, 10 - скоба. На всех чертежах показаны только те элементы железнодорожного пути, которые относятся к сущности изобретения.

Пример 1. На отрезке железнодорожного пути длиной 100 м, выполненном с использованием железобетонных шпал и рельсов Р65 по ГОСТ Р 51685-2000, с помощью высокоадгезионного материала марки LN-805 Exterior Vibro к обеим боковым поверхностям шейки рельсов были присоединены накладки, выполненные из высокодемпфирующей стали 01Ю5Т. Накладки присоединялись симметрично к боковым поверхностям шейки рельсов. Длина накладок составляла 1,6 м, а промежутки между соседними накладками - 0,25 м. Рельсы были соединены со шпалами с помощью скреплений типа ЖБР. Сравнительные испытания величин шума и вибрации на схожих участках пути, снабженного накладками и без накладок, показали, что уровень звукового давления на частоте 900 Гц (ширина полосы измерения 150 Гц) на отрезке пути с накладками снижается на 5-7 дБ. Измерительный микрофон устанавливался на расстоянии 0,7 м от рельса, на одной высоте с шейкой рельса. При этом отношение среднеквадратичных значений измеренных составляющих виброскорости (с установленной накладкой/без накладки) составляло 0,92-0,96. Точка измерения виброскорости находилась на средней части пера рельса (с внутренней стороны - со стороны межрельсового пространства), строго посередине между шпалами.

Пример 2. На отрезке железнодорожного пути длиной 100 м, выполненном с использованием железобетонных шпал и рельсов Р65 по ГОСТ Р 51685-2000, с помощью высокоадгезионного материала марки LN-805 Exterior Vibro к обеим боковым поверхностям шейки рельсов были присоединены накладки, выполненные из высокодемпфирующей стали 01Ю5Т. Накладки присоединялись со сдвигом между центрами на половину их длины к обеим боковым поверхностям шейки рельсов. Длина накладок составляла 1,6 м, а промежутки между соседними накладками - 0,25 м. Рельсы были соединены со шпалами с помощью скреплений типа ЖБР. Сравнительные испытания величин шума и вибрации на схожих участках пути, снабженного накладками и без накладок, показали, что уровень звукового давления на частоте 900 Гц (ширина полосы измерения 150 Гц) на отрезке пути с накладками снижается на 5-7 дБ. Измерительный микрофон устанавливался на расстоянии 0,7 м от рельса, на одной высоте с шейкой рельса. При этом отношение среднеквадратичных значений измеренных составляющих виброскорости (с установленной накладкой/без накладки) составляло 0,92-0,96. Точка измерения виброскорости находилась на средней части пера рельса (с внутренней стороны - со стороны межрельсового пространства), строго посередине между шпалами.

Пример 3. На отрезке железнодорожного пути длиной 70 м, выполненном с использованием железобетонных шпал и рельсов Р65 по ГОСТ Р 51685-2000, с помощью высокоадгезионного материала марки LN-805 Exterior Vibro к обеим боковым поверхностям шейки рельсов были присоединены накладки, выполненные из высокодемпфирующей стали 16ХМТЮБ-ВИ. Накладки присоединялись симметрично к боковым поверхностям шейки рельсов. Длина накладок составляла 3,0 м, а промежутки между соседними накладками - 0,5 м. Рельсы были соединены со шпалами с помощью скреплений типа ЖБР. Сравнительные испытания величин шума и вибрации на схожих участках пути, снабженного накладками и без накладок, показали, что уровень звукового давления на частоте 900 Гц (ширина полосы измерения 150 Гц) на отрезке пути с накладками снижается на 5-7 дБ. Измерительный микрофон устанавливался на расстоянии 0,7 м от рельса, на одной высоте с шейкой рельса. При этом отношение среднеквадратичных значений измеренных составляющих виброскорости (с установленной накладкой/без накладки) составляло 0,91-0,96. Точка измерения виброскорости находилась на средней части пера рельса (с внутренней стороны - со стороны межрельсового пространства), строго посередине между шпалами.

Пример 4. На отрезке железнодорожного пути длиной 100 м, выполненном с использованием железобетонных шпал и рельсов Р65 по ГОСТ Р 51685-2000, с помощью высокоадгезионного материала марки LN-805 Exterior Vibro к обеим боковым поверхностям шейки рельсов были присоединены накладки, выполненные из высокодемпфирующей стали 01Ю5Т. Накладки присоединялись симметрично к боковым поверхностям шейки рельсов. Длина накладок составляла 10 м, а промежутки между соседними накладками - 1,0 м. Рельсы были соединены со шпалами с помощью скреплений типа ЖБР. Сравнительные испытания величин шума и вибрации на схожих участках пути, снабженного накладками и без накладок, показали, что уровень звукового давления на частоте 900 Гц (ширина полосы измерения 150 Гц) на отрезке пути с накладками снижается на 6-8 дБ. Измерительный микрофон устанавливался на расстоянии 0,7 м от рельса, на одной высоте с шейкой рельса. При этом отношение среднеквадратичных значений измеренных составляющих виброскорости (с установленной накладкой/без накладки) составляло 0,90-0,95. Точка измерения виброскорости находилась на средней части пера рельса (с внутренней стороны - со стороны межрельсового пространства), строго посередине между шпалами.

Пример 5. На отрезке железнодорожного пути длиной 100 м, выполненном с использованием железобетонных шпал и рельсов Р65 по ГОСТ Р 51685-2000, с помощью высокоадгезионного материала марки LN-805 Exterior Vibro только к наружным боковым поверхностям шейки рельсов были присоединены накладки, выполненные из высокодемпфирующей стали 01Ю5Т. Длина накладок составляла 8 м, а промежутки между соседними накладками - 1,0 м. Рельсы были соединены со шпалами с помощью скреплений типа ЖБР. Сравнительные испытания величин шума и вибрации на схожих участках пути, снабженного накладками и без накладок, показали, что уровень звукового давления на частоте 900 Гц (ширина полосы измерения 150 Гц) на отрезке пути с накладками снижается на 4-6 дБ. Измерительный микрофон устанавливался на расстоянии 0,7 м от рельса, на одной высоте с шейкой рельса. При этом отношение среднеквадратичных значений измеренных составляющих виброскорости (с установленной накладкой/без накладки) составляло 0,92-0,97. Точка измерения виброскорости находилась на средней части пера рельса (с внутренней стороны - со стороны межрельсового пространства), строго посередине между шпалами.

Пример 6. На отрезке железнодорожного пути длиной 70 м, выполненном с использованием железобетонных шпал и рельсов Р65 по ГОСТ Р 51685-2000, с помощью высокоадгезионного материала марки LN-805 Exterior Vibro к обеим боковым поверхностям шейки рельсов были присоединены накладки, выполненные из высокодемпфирующей стали 16ХМТЮБ-ВИ. Накладки присоединялись со сдвигом между центрами на половину их длины к обеим боковым поверхностям шейки рельсов. Длина накладок составляла 4,0 м, а промежутки между соседними накладками - 2,0 м. Рельсы были соединены со шпалами с помощью скреплений типа ЖБР. Сравнительные испытания величин шума и вибрации на схожих участках пути, снабженного накладками и без накладок, показали, что уровень звукового давления на частоте 900 Гц (ширина полосы измерения 150 Гц) на отрезке пути с накладками снижается на 5-8 дБ. Измерительный микрофон устанавливался на расстоянии 0,7 м от рельса, на одной высоте с шейкой рельса. При этом отношение среднеквадратичных значений измеренных составляющих виброскорости (с установленной накладкой/без накладки) составляло 0,91-0,94. Точка измерения виброскорости находилась на средней части пера рельса (с внутренней стороны - со стороны межрельсового пространства), строго посередине между шпалами.

Пример 7. На отрезке железнодорожного пути длиной 100 м, выполненном с использованием железобетонных шпал и рельсов Р65 по ГОСТ Р 51685-2000, с помощью болтов М8 к обеим боковым поверхностям шейки рельсов были присоединены накладки, выполненные из высокодемпфирующей стали 01Ю5Т. Накладки присоединялись симметрично к боковым поверхностям шейки рельсов. Длина накладок составляла 1,6 м, а промежутки между соседними накладками - 0,25 м. Рельсы были соединены со шпалами с помощью скреплений типа ЖБР. Сравнительные испытания величин шума и вибрации на схожих участках пути, снабженного накладками и без накладок, показали, что уровень звукового давления на частоте 900 Гц (ширина полосы измерения 150 Гц) на отрезке пути с накладками снижается на 5-8 дБ. Измерительный микрофон устанавливался на расстоянии 0,7 м от рельса, на одной высоте с шейкой рельса. При этом отношение среднеквадратичных значений измеренных составляющих виброскорости (с установленной накладкой/без накладки) составляло 0,92-0,96. Точка измерения виброскорости находилась на средней части пера рельса (с внутренней стороны - со стороны межрельсового пространства), строго посередине между шпалами.

Пример 8. На отрезке железнодорожного пути длиной 100 м, выполненном с использованием железобетонных шпал и рельсов Р65 по ГОСТ Р 51685-2000, с помощью болтов М8 к обеим боковым поверхностям шейки рельсов были присоединены накладки, выполненные из высокодемпфирующей стали 01Ю5Т. Пространство между рельсом и накладками было заполнено высокоадгезионным материалом марки LN-805 Exterior Vibro. Накладки присоединялись симметрично к боковым поверхностям шейки рельсов. Длина накладок составляла 1,6 м, а промежутки между соседними накладками - 0,25 м. Рельсы были соединены со шпалами с помощью скреплений типа ЖБР. Сравнительные испытания величин шума и вибрации на схожих участках пути, снабженного накладками и без накладок, показали, что уровень звукового давления на частоте 900 Гц (ширина полосы измерения 150 Гц) на отрезке пути с накладками снижается на 6-9 дБ. Измерительный микрофон устанавливался на расстоянии 0,7 м от рельса, на одной высоте с шейкой рельса. При этом отношение среднеквадратичных значений измеренных составляющих виброскорости (с установленной накладкой/без накладки) составляло 0,89-0,93. Точка измерения виброскорости находилась на средней части пера рельса (с внутренней стороны - со стороны межрельсового пространства), строго посередине между шпалами.

Пример 9. На отрезке железнодорожного пути длиной 150 м, выполненном с использованием железобетонных шпал и рельсов Р65 по ГОСТ Р 51685-2000, с помощью болтов М8 к обеим боковым поверхностям шейки рельсов были присоединены накладки, выполненные из высокодемпфирующей стали 01Ю5Т. Накладки присоединялись симметрично к боковым поверхностям шейки рельсов. Длина накладок составляла 4,0 м, а промежутки между соседними накладками - 2,0 м. Рельсы были соединены со шпалами с помощью скреплений типа ЖБР. Сравнительные испытания величин шума и вибрации на схожих участках пути, снабженного накладками и без накладок, показали, что уровень звукового давления на частоте 900 Гц (ширина полосы измерения 150 Гц) на отрезке пути с накладками снижается на 5-7 дБ. Измерительный микрофон устанавливался на расстоянии 0,7 м от рельса, на одной высоте с шейкой рельса. При этом отношение среднеквадратичных значений измеренных составляющих виброскорости (с установленной накладкой/без накладки) составляло 0,92-0,96. Точка измерения виброскорости находилась на средней части пера рельса (с внутренней стороны - со стороны межрельсового пространства), строго посередине между шпалами.

Пример 10. На отрезке железнодорожного пути длиной 70 м, выполненном с использованием железобетонных шпал и рельсов Р65 по ГОСТ Р 51685-2000, с помощью болтов М8 к обеим боковым поверхностям шейки рельсов были присоединены накладки, выполненные из высокодемпфирующей стали 16ХМТЮБ-ВИ. Накладки присоединялись со сдвигом между центрами на половину их длины к боковым поверхностям шейки рельсов. Длина накладок составляла 4,0 м, а промежутки между соседними накладками - 2,0 м. Рельсы были соединены со шпалами с помощью скреплений типа ЖБР. Сравнительные испытания величин шума и вибрации на схожих участках пути, снабженного накладками и без накладок, показали, что уровень звукового давления на частоте 900 Гц (ширина полосы измерения 150 Гц) на отрезке пути с накладками снижается на 4-6 дБ. Измерительный микрофон устанавливался на расстоянии 0,7 м от рельса, на одной высоте с шейкой рельса. При этом отношение среднеквадратичных значений измеренных составляющих виброскорости (с установленной накладкой/без накладки) составляло 0,92-0,97. Точка измерения виброскорости находилась на средней части пера рельса (с внутренней стороны - со стороны межрельсового пространства), строго посередине между шпалами.

Пример 11. На отрезке железнодорожного пути длиной 50 м, выполненном с использованием железобетонных шпал и рельсов Р65 по ГОСТ Р 51685-2000, с помощью болтов М8 к обеим боковым поверхностям шейки рельсов были присоединены накладки, выполненные из сплава высокого демпфирования марки 60Г40Д. Накладки присоединялись со сдвигом между центрами на половину их длины к боковым поверхностям шейки рельсов. Длина накладок составляла 1,6 м, а промежутки между соседними накладками - 2,0 м. Рельсы были соединены со шпалами с помощью скреплений типа ЖБР. Сравнительные испытания величин шума и вибрации на схожих участках пути, снабженного накладками и без накладок, показали, что уровень звукового давления на частоте 900 Гц (ширина полосы измерения 150 Гц) на отрезке пути с накладками снижается на 4-5 дБ. Измерительный микрофон устанавливался на расстоянии 0,7 м от рельса, на одной высоте с шейкой рельса. При этом отношение среднеквадратичных значений измеренных составляющих виброскорости (с установленной накладкой/без накладки) составляло 0,93-0,98. Точка измерения виброскорости находилась на средней части пера рельса (с внутренней стороны - со стороны межрельсового пространства), строго посередине между шпалами.

Пример 12. На отрезке железнодорожного пути длиной 70 м, выполненном с использованием железобетонных шпал и рельсов Р65 по ГОСТ Р 51685-2000, с помощью скоб, охватывающих подошвы рельсов, к обеим боковым поверхностям шейки рельсов были присоединены накладки, выполненные из высокодемпфирующей стали 01Ю5Т. Накладки присоединялись симметрично к боковым поверхностям шейки рельсов. Длина накладок составляла 2,0 м, а промежутки между соседними накладками - 0,4 м. Рельсы были соединены со шпалами с помощью скреплений типа ЖБР. Сравнительные испытания величин шума и вибрации на схожих участках пути, снабженного накладками и без накладок, показали, что уровень звукового давления на частоте 900 Гц (ширина полосы измерения 150 Гц) на отрезке пути с накладками снижается на 5-7 дБ. Измерительный микрофон устанавливался на расстоянии 0,7 м от рельса, на одной высоте с шейкой рельса. При этом отношение среднеквадратичных значений измеренных составляющих виброскорости (с установленной накладкой/без накладки) составляло 0,92-0,95. Точка измерения виброскорости находилась на средней части пера рельса (с внутренней стороны - со стороны межрельсового пространства), строго посередине между шпалами.

Пример 13. На отрезке железнодорожного пути длиной 35 м, выполненном с использованием железобетонных шпал и рельсов Р65 по ГОСТ Р 51685-2000, с помощью болтов М8 к обеим боковым поверхностям шейки рельсов были присоединены накладки, выполненные из высокодемпфирующей стали 01Ю5Т. Накладки присоединялись симметрично к боковым поверхностям шейки рельсов. Длина накладок составляла 1,6 м, а промежутки между соседними накладками - 0,25 м. Рельсы были соединены со шпалами с помощью стандартных скреплений марки КБ-65. В используемых скреплениях под подошву подрельсовых подкладок были уложены специальные прокладки, выполненные из высокодемпфирующей стали 01Ю5Т толщиной 3,0 мм. Сравнительные испытания величин шума и вибрации на схожих участках пути, снабженного накладками и без накладок, показали, что уровень звукового давления на частоте 900 Гц (ширина полосы измерения 150 Гц) на отрезке пути с накладками снижается на 7-10 дБ. Измерительный микрофон устанавливался на расстоянии 0,7 м от рельса, на одной высоте с шейкой рельса. При этом отношение среднеквадратичных значений измеренных составляющих виброскорости (с установленной накладкой/без накладки) составляло 0,88-0,93. Точка измерения виброскорости находилась на средней части пера рельса (с внутренней стороны - со стороны межрельсового пространства), строго посередине между шпалами.

Пример 14. На отрезке железнодорожного пути длиной 35 м, выполненном с использованием железобетонных шпал и рельсов Р65 по ГОСТ Р 51685-2000, с помощью болтов М8 к обеим боковым поверхностям шейки рельсов были присоединены накладки, выполненные из высокодемпфирующей стали 16ХМТЮБ-ВИ. Накладки присоединялись симметрично к боковым поверхностям шейки рельсов. Длина накладок составляла 2,5 м, а промежутки между соседними накладками - 1,5 м. Рельсы были соединены со шпалами с помощью стандартных скреплений марки КБ-65. В используемых скреплениях под подошву подрельсовых подкладок были уложены специальные прокладки, выполненные из высокодемпфирующей стали 16ХМТЮБ-ВИ толщиной 3,3 мм. Сравнительные испытания величин шума и вибрации на схожих участках пути, снабженного накладками и без накладок, показали, что уровень звукового давления на частоте 900 Гц (ширина полосы измерения 150 Гц) на отрезке пути с накладками снижается на 7-9 дБ. Измерительный микрофон устанавливался на расстоянии 0,7 м от рельса, на одной высоте с шейкой рельса. При этом отношение среднеквадратичных значений измеренных составляющих виброскорости (с установленной накладкой/без накладки) составляло 0,89-0,93. Точка измерения виброскорости находилась на средней части пера рельса (с внутренней стороны - со стороны межрельсового пространства), строго посередине между шпалами.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано при строительстве, реконструкции и эксплуатации пути на железных дорогах, метрополитене, городском рельсовом транспорте. Демпфирующий железнодорожный путь включает рельсы, соединенные со шпалами с помощью скреплений, и содержит средство для гашения вибраций и шумов, выполненное в виде накладок из высокодемпфирующих сталей или сплавов, жестко присоединяемых к боковым поверхностям шейки рельсов с одной или с двух сторон. Техническим результатом изобретения является одновременное эффективное гашение вибраций, возникающих при прохождении подвижного состава по рельсам, гашение шума, его сопровождающего, упрощение вибропоглощающей конструкции и повышение показателей ремонтопригодности. 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Демпфирующий железнодорожный путь, включающий рельсы, соединенные со шпалами посредством скреплений, имеющих клеммы, прижимные гайки и содержащий средство для гашения вибраций и шумов, выполненное в виде накладок, жестко закрепленных на боковых поверхностях шейки рельсов с одной или с двух сторон, отличающийся тем, что накладки выполнены из высокодемпфирующих сталей или сплавов высокого демпфирования.2. Железнодорожный путь по п.1, отличающийся тем, что накладки выполнены длиной 0,5-10 м с промежутками между соседними 0,05-2 м.3. Железнодорожный путь по п.1, отличающийся тем, что накладки присоединены к боковым поверхностям шейки рельсов болтами.4. Железнодорожный путь по п.1, отличающийся тем, что накладки присоединены к боковым поверхностям шейки рельсов с помощью высокоадгезионных материалов.5. Железнодорожный путь по п.1, отличающийся тем, что накладки присоединены к боковым поверхностям шейки рельсов с помощью скоб, охватывающих подошвы рельсов и установленных в пространстве между шпалами.6. Железнодорожный путь по п.1, отличающийся тем, что накладки присоединены к боковым поверхностям шейки рельсов с помощью дополнительных клемм, устанавливаемых над клеммами скреплений рельсов со шпалами.7. Железнодорожный путь по п.1 или 2, отличающийся тем, что накладки с одинаковой длиной установлены с обеих сторон каждого рельса симметрично относительно продольной оси рельса.8. Железнодорожный путь по п.1 или 2, отличающийся тем, что накладки с одной стороны рельсов и накладки с другой стороны рельсов установлены со смещением, обеспечивающим полное или частичное перекрытие промежутков между накладками, установленными по разные стороны шейки рельса.9. Железнодорожный путь по п.1 или 2, отличающийся тем, что скрепления рельсов со шпалами снабжены размещаемыми под подошвой подрельсовых подкладок дополнительными прокладками из демпфирующих сталей или сплавов высокого демпфирования, поверхности которых имеют покрывающие слои с высоким коэффициентом трения скольжения.