КОМПЛЕКС СТРОИТЕЛЬНЫЙ ПУТЕВОЙ Российский патент 2014 года по МПК E01B27/00 E01B27/02 E01B27/06 E01C19/15 E01C19/22 

Изобретение относится к технике для дорожного строительства, ремонта, реконструкции автомобильных и железных дорог, включая усиление земляного полотна объемным геосинтетическим материалом (георешетками), создания защитных слоев земляного полотна и оснований дорог из различных грунтов и смесей.

Большинство известных способов и устройств для подготовки основания автомобильных дорог, балласта для железных дорог укладку георешетки и геополотна не предусматривают.

Известна машина для очистки щебня рельсового пути, содержащая машинную раму, на которой размещены уборочное устройство для очищаемого щебня, бесконечную уборочную цепь, гидравлический привод и вибрационную просеивающую установку (патент RU 2224836, 2003 г.). Машина узко специализирована только для очистки щебня под рельсовым путем без снятия рельсов и шпал.

Известен комплекс для очистки или замены балласта под рельсовым путем при снятых рельсах и шпалах (патент US 7861439, 2011 г.). Комплекс включает головную машину и сменные транспортные тележки на гусеничном ходу, соединяемые в процессе работы ленточными транспортерами для перемещения загрязненного и очищенного балласта. Недостатком комплекса является его узкая специализация, что не позволяет его использование при строительстве и ремонте автомобильных дорог.

В способах подготовки основания дорог, основной площадки земляного полотна железных дорог, включающих укладку георешетки, чаще всего объемная георешетка укладывается вручную. Затем с помощью автодорожной техники (бульдозеров, грейдеров, погрузчиков) производится засыпка георешетки наполнителем, планировка и уплотнение виброкатками. На этот слой в дальнейшем укладывается верхнее покрытие автодороги и балластный слой верхнего строения железнодорожного пути. В соответствии с принятой технологией усиления земляного полотна может быть предусмотрена укладка под георешетку геотекстиля, который поставляется в виде рулонов, укладывается под георешетку и раскатывается также вручную.

Известен комплекс на базе щебнеочистительной машины, предназначенной для механизированной укладки георешетки (патент RU 2477349, 2012 г.) с целью усиления земляного полотна, который является ближайшим аналогом предлагаемого изобретения.

Этот комплекс включает машину на железнодорожном ходу, состоящую из главной рамы, опирающейся на ходовые тележки, добывающего устройства в виде баровой цепи, кабины управления, подъемного устройства, устройства подачи и механизмов развертывания георешетки под рельсошпальной решеткой, механизмов планирования и уплотнения балласта, засыпанного в георешетку. Комплекс включает также платформу для содержания георешетки и цистерну. Комплекс является узкоспециализированной машиной для укладки георешетки в ж/д путь без снятия рельсошпальной решетки и не может работать на стрелочных переводах, при снятой рельсошпальной решетке - при реконструкции пути, выполнять функции щебнеочистительной машины, не может применяться при строительстве и ремонте автодорог.

Согласно настоящему изобретению комплекс строительный путевой в области автомобильного и железнодорожного строительства позволяет выполнять:

- механизированную разработку и погрузку грунтов в транспортные средства с созданием ровной плоской постели основания дороги, в том числе с наклоном ее плоскости в сторону кювета, обочины, ремонт старых автодорог, подготовку постели под укладку стрелочных переводов, очистку обочин и удаление старого балласта;

- уплотнение, в том числе послойное балласта, грунтов при строительстве автомобильных и железных дорог;

- механизированную укладку геотекстильных материалов (геотекстиль, георешетки, геотекстиль совместно с георешеткой) и формирование на их основе защитных слоев, включая их смачивание и уплотнение.

Комплекс строительный путевой включает головную машину и вспомогательную машину, связанные устройством синхронизации движения. Каждая из машин содержит ходовую часть, кабину, силовую установку, приспособления для работы с георешеткой и приспособления для работы с наполнителем. Головная машина в качестве приспособлений для работы с георешеткой содержит устройство для приема георешетки и устройство для разворачивания и фиксации георешетки, а в качестве приспособлений для работы с наполнителем содержит заборное устройство и транспортер подачи наполнителя. Вспомогательная машина в качестве приспособлений для работы с георешеткой содержит желоб подачи и фиксирующие ролики, а в качестве приспособлений для работы с наполнителем содержит устройство распределения наполнителя и вибрационный уплотнитель.

Устройство синхронизации движения головной и вспомогательной машин выполнено в виде телескопической тяги с датчиками перемещений или с лазерным дальномером и мишенью, расположенными в телескопической тяге.

Для предотвращения пылеобразования головная машина и вспомогательная машина могут быть снабжены емкостями для воды и устройствами для распыления воды. На головной машине устройства для распыления установлены над заборным устройством и над концом транспортера подачи наполнителя, а на вспомогательной машине устройства для распыления установлены над устройством для распределения наполнителя.

На головной машине под транспортером подачи наполнителя может быть установлена кассета (рулон, барабан) для геотекстиля. Для работы с твердыми, слежавшимися грунтами головная машины может быть снабжена фрезерно-роторным устройством, установленным перед заборным устройством.

Устройство распределения наполнителя на вспомогательной машине выполнено в виде шнекового распределителя и планирующего плуга.

Вспомогательная машина может содержать кассету для хранения георешетки. Кассеты с георешеткой могут также располагаться на тележке-прицепе к вспомогательной машине. В последнем случае вспомогательная машина имеет кран-манипулятор и тягово-сцепное устройство для тележки-прицепа.

Головная машина также может иметь тягово-сцепное устройство для связи с средством транспортироки вырезанного балласта или загружаемого материала с возможностью его перемещения вдоль оси машины для равномерной загрузки кузова средства транспортировки.

На Фиг.1 представлен общий вид одного из конструктивных вариантов комплекса. На Фиг.2, 3 - вариант комплекса строительного путевого с тележкой-прицепом к вспомогательной машине (Фиг.2 - вид сбоку; Фиг.3 - вид сверху).

Комплекс строительный путевой состоит из головной 1 и вспомогательной 2 машин, связанных функционально и посредством системы синхронизации движения.

Головная машина 1 состоит из:

- ходовой части 3, выполненной на базе гусеничного шасси с гидростатическим приводом, на которой размещается кабина 4, силовая установка 5, топливный 6 и водяной 8 баки, а также не показанные на чертежах системы управления и насосная станция;

- заборного (добывающего) устройства 7 (например, барового устройства) для вырезки балласта, грунта, подборки наполнителя и передачи этих материалов на транспортер 9 для перемещения, погрузки и распределения материала в зависимости от решаемой задачи;

- устройства 11 приема георешетки в виде роликового привода, устройства 12 разворачивания и фиксации георешетки.

Дополнительно головная машина 1 может содержать устройство 14 укладки геотекстиля и не показанные на чертежах роторно-фрезерное устройство, устройства смачивания наполнителя и тягово-сцепное устройство.

Вспомогательная машина 2 состоит из:

- ходовой части 15, выполненной на базе гусеничного шасси с гидростатическим приводом, на которой размещается кабина 16, силовая установка 13, водяной бак 20, желоб 17 подачи георешетки, устройство 24 фиксации георешетки, (ролики, фиксирующие георешетку), устройство 18 распределения наполнителя и вибрационный уплотнитель 19, а также не показанные на чертежах система управления, система синхронизации движения головной и вспомогательной машин, насосная станция;

Кроме того, вспомогательная машина 2 может содержать устройства смачивания наполнителя и кассеты 21 хранения георешетки.

Комплекс строительный путевой при усилении земляного полотна георешеткой и геотекстилем работает следующим образом.

Подготовка к работе

На заранее подготовленную поверхность земляного полотна или другого основания (в случае автомобильных дорог - поверхность, подготовленная грейдерами, в случае железнодорожного полотна - поверхность, подготовленная щебнеочистительными машинами) высыпается и планируется требуемый объем наполнителя (балласта, песчано-гравийной смеси, песка или другого грунта) с учетом объема заполнения ячеек георешетки, характеристик его уплотнения и создания слоя над поверхностью георешетки толщиной 30-40 мм. В случае автодорог засыпка наполнителя может производиться погрузчиками и грейдерами, в случае железнодорожного полотна - хоппер-дозаторами.

На стартовую площадку устанавливается головная машина 1 комплекса, которая с помощью заборного устройства 7 (баровая цепь, шнек или другой орган) забирает наполнитель и передает его на транспортер 9 подачи наполнителя. Транспортер 9 сначала накапливает наполнитель для георешетки (лента перемещается с малой скоростью) для последующей засыпки стартовой площадки. После прохода участка длиной, равной длине головной машины 1 с учетом места разворачивания георешетки 13, головная машина 1 останавливается, выключаются заборное устройство 7 и транспортер 9, а на стартовую позицию заходит вспомогательная машина 2.

Устанавливается желоб 17 подачи георешетки и система синхронизации. По желобу 17 с кассеты 21 с помощью подающих роликов подается георешетка 10 и заводится в устройство 11 приема георешетки головной машины 1. На головной машине 1 в устройство 14 укладки геотекстиля закрепляется рулон геотекстиля и раскатывается до вспомогательной машины 2. Затем опускается устройство 12 разворачивания и фиксации георешетки, проходя через которое георешетка 10 подается до вспомогательной машины 2 и фиксируется анкерами. Далее опускается устройство 18 распределения наполнителя и устройство 24 фиксации георешетки вспомогательной машины 2.

Включается устройство 18 распределения наполнителя и транспортер 9 для подачи накопленного ранее наполнителя, к устройству 18. Включаются механизмы заборного устройства 7 и перемещения головной машины 1. После фиксации георешетки 13 анкерами и устройством 24 фиксации георешетки вспомогательной машины 2, георешетка при движении головной машины 1 начинает разматываться с кассет 21, установленных на вспомогательной машине 2, и перемещается по желобу 17, изменяя в движении свое направление в устройстве приема 11, разворачивается с помощью устройства 12 разворачивания и фиксации. Геотекстиль, зафиксированный прижатием георешетки, при движении головной машины сматывается с рулона в устройстве 14 укладки геотекстиля, что обеспечивает его расстилание на поверхности основания под георешеткой.

После прохода 1,5-2 метров головной машиной начинается движение вспомогательной машины 2, и в ячейки георешетки с помощью устройства 18 распределения засыпается наполнитель.

После прохода вспомогательной машиной 2 метров пути опускается вибрационный уплотнитель 19 и происходит вибрационное заполнение ячеек георешетки наполнителем и его уплотнение. Одновременно со включением уплотнителя 19 включается система подачи воды и смачивания наполнителя с помощью устройств распыления воды, установленных соответственно над заборным устройством 7, транспортером 9 подачи наполнителя и устройством 18 распределения наполнителя.

Включается в работу движения с обеспечением стабилизации расстояния между головной и вспомогательной 2 машинами. На первой стадии работы система синхронизации ускоряет движение вспомогательной машины 2 до достижения определенного интервала, а затем, изменяя скорость вспомогательной машины 2, регулирует ее, обеспечивая расстояние до головной машины 1 в пределах устанавливаемого допуска.

В одном из вариантов исполнения система синхронизации - обеспечения стабилизации расстояния и стабилизации скорости, может включать в себя телескопическую тягу с размещенными в ней датчиками перемещений, связывающих подвижные части, либо лазерный (оптический) дальномер, который устанавливается на одной из машин и мишень для лазера на другой.

Работа комплекса.

Комплекс движется с постоянной скоростью, заборное устройство 7 подбирает наполнитель и передает его на транспортер 9, который перемещает и подает наполнитель в пространство между головной машиной 1 и вспомогательной машиной 2, при этом транспортер 9 совершает угловые периодические перемещения в горизонтальной плоскости для равномерного распределения наполнителя по ширине участка пути. Размещенное над транспортером 9 устройство распыления воды смачивает поверхность подаваемого наполнителя.

Движущаяся по желобу 17 лента георешетки 10 на опорном ролике устройства приема 11 георешетки меняет свое направление и разворачивается (удерживается) на площадке устройством 12 разворачивания и фиксации георешетки, которое удерживает ее в развернутом состоянии при засыпке наполнителя. Фиксирующие ролики устройства 12 входят в крайние ячейки георешетки. Их фиксирующие зубья имеют форму, обеспечивающую плавный вход в ячейку и плавный выход из ячейки георешетки, и принудительно приводятся во вращение за счет перемещения георешетки вдоль пути.

Фиксирующие ролики имеют возможность перемещения поперек пути, обеспечивая тем самым требуемое растяжение ленты георешетки и возможность применения георешетки с различной шириной раскрытия.

Устройство синхронизации движения, связывающие головную 1 и вспомогательную 2 машины, с помощью системы управления обеспечивает одновременное перемещение головной и вспомогательной машин с требуемой скоростью.

Наполнитель, поступающий с транспортера 9 при его периодических угловых перемещения в горизонтальной плоскости, предварительно распределяется по ширине георешетки, а окончательно распределяется при помощи устройства 18 распределения наполнителя вспомогательной машины 2, нижние кромки которого приподняты над поверхностью георешетки на высоту 30-40 мм. Для исключения пересыпания и планирования наполнителя при больших подачах наполнителя, особенно в стартовой части работы, с устройством 18 может быть установлен плуг, нижняя кромка которого также приподнята над поверхностью георешетки на высоту 30-40 мм. Плуг может состоять из 2-х ножей, которые меняют взаимное относительное положение с помощью гидроцилиндров.

Георешетка извлекается из кассеты 21, проходя через устройство сращивания. Емкость кассеты 21 соответствует емкости рулона в устройстве 14 укладки геотекстиля, а также определяется грузоподъемностью крана-манипулятора и составляет приблизительно 50 погонных метров. При опорожнении кассеты 21, накопленная в устройстве сращивания георешетка позволяет срастить ленты георешетки из различных кассет без остановки комплекса. При замене ленты геотекстиля машины останавливаются, виброуплотнители 19 выключаются и производится замена рулона геотекстиля. Далее работа комплекса продолжается в установленном порядке. Для увеличения времени автономной работы комплекса к вспомогательной машине 2 с помощью тягово-сцепного устройства может быть присоединена тележка-прицеп с кассетами-барабанами 22 георешетки.

Изобретение относится к технике для дорожного строительства, ремонта, реконструкции автомобильных и железных дорог, включая усиление земляного полотна георешетками и геотекстилем, создания защитных слоев земляного полотна и оснований дорог из различных грунтов и смесей. Комплекс строительный путевой включает головную и вспомогательную машины, связанные системой синхронизации движения. Каждая из машин содержит ходовую часть, кабину, силовую установку, приспособления для работы с георешеткой и приспособления для работы с наполнителем. Головная машина в качестве приспособлений для работы с георешеткой содержит устройство для приема георешетки и устройство для разворачивания и фиксации георешетки, а в качестве приспособлений для работы с наполнителем содержит заборное устройство и транспортер подачи наполнителя. Вспомогательная машина в качестве приспособлений для работы с георешеткой содержит желоб подачи и фиксирующие ролики, а в качестве приспособлений для работы с наполнителем содержит устройство распределения наполнителя и вибрационный уплотнитель. Достигается повышение производительности строительного путевого комплекса при механизированной разработке грунта и его усилении. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Комплекс строительный путевой, включающий головную машину и вспомогательную машину, связанные системой синхронизации движения, причем каждая из машин содержит ходовую часть, кабину, силовую установку, приспособления для работы с георешеткой и приспособления для работы с наполнителем, при этом головная машина в качестве приспособлений для работы с георешеткой содержит устройство для приема георешетки и устройство для разворачивания и фиксации георешетки, а в качестве приспособлений для работы с наполнителем содержит заборное устройство и транспортер подачи наполнителя; вспомогательная машина в качестве приспособлений для работы с георешеткой содержит желоб подачи и фиксирующие ролики, а в качестве приспособлений для работы с наполнителем содержит устройство распределения наполнителя и вибрационный уплотнитель.

2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что головная машина и вспомогательная машина каждая снабжены емкостями для воды и устройствами для распыления воды, причем на головной машине устройства для распыления установлены над заборным устройством и над концом транспортера подачи наполнителя, а на вспомогательной машине устройства для распыления установлены над устройством для распределения наполнителя.

3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что на головной машине под транспортером подачи наполнителя установлено устройство укладки геотекстиля.

4. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что головная машина снабжена фрезерно-роторным устройством, установленным перед заборным устройством.

5. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что устройство распределения наполнителя на вспомогательной машине выполнено в виде шнекового распределителя и планирующего плуга.

6. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что система синхронизации движения головной и вспомогательной машин выполнена в виде телескопической тяги с датчиками перемещений или с лазерным дальномером и мишенью, расположенными в телескопической тяге.

7. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что вспомогательная машина содержит кассету для хранения георешетки.

8. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что вспомогательная машина имеет кран-манипулятор и тягово-сцепное устройство для перемещения тележки-прицепа с кассетами с георешеткой.